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基坑土方开挖支护降水施工方案

一、编制依据

1.甲方提供的相关资料

名称

名称编号

二、工程概况及整体方案概述

2.1工程概况

菏泽学院实验楼工程位于菏泽市大学路北侧，菏泽学院东校区院内。本工程自然地表标高相对±0.00ｍ标高取-1.35m，结合2012年3月10日的基础加深设计变更，基坑底标高-8.117m，，基坑挖深6.767m。

2.2水文地质及工程地质概况

根据菏泽建设工程勘察院提供的《菏泽学院二期综合实验楼、2#学生公寓、风雨操场岩土工程勘察报告》（ＨＫ10－256），拟建场区原为拆迁场地，因场地东侧地槽地势较洼，起伏较大，西部高。场地地层为第四系

全新统黄河冲积层，主要由粉土、粘性土等构成，地表分布有厚0.20-0.80m 的耕土或人工填土。地层从上至下其6层，详述如下：

①层耕土：黄色，以粉土为主，含有大量植物根系，虫孔及腐殖质，局部为建筑垃圾。该层具中压缩性。回填时间约1年，土质均匀性极差。场区普遍分布，厚度：0.20-0.80m；层底标高：47.56-49.21m；层底埋深：

0.20-0.80m。

②层粉土：黄色，湿～很湿，上部稍湿，中密～密实，局部稍密，具有中压缩性。场区普遍分布，厚度：0.50-2.40m；层底标高：46.29-47.58m；层底埋深：0.80-2.90m。

③层粉质粘土夹粘土：棕色，可塑，局部软塑，具有中～高压缩性。场区普遍分布，厚度：0.30-1.30m；层底标高：45.50-46.83m；层底埋深：

1.70-3.60m。

④层粉土：黄色，湿～很湿，中密～密实，具有中压缩性。场区普遍分布，厚度：1.50-3.20m；层底标高：43.03-44.22m；层底埋深：4.10-6.10m。

⑤层粘土：棕灰色，软塑～可塑，具中～高压缩性。场区普遍分布；厚度：0.50-1.50m；层底标高：41.73-43.32m；层底埋深：4.80-7.40m。

⑥层粉质粘土与粉土互层：粉质粘土：棕色，可塑～软塑，局部硬塑，具中～高压缩性；粉土：灰黄色，湿～很湿，中密～密实，具有中压缩性。场区普遍分布，厚度：4.70-6.60m；层底标高：35.93-38.06m；层底埋深：10.30-13.30m。

该场区浅部土层中的地下水为第四系孔隙潜水，场地内主要含水层为②层、④层等，其主要补给来源由大气降水入渗，以人工开采、迳流排泄和垂直蒸发为主要排泄方式。勘探期间从施工钻孔中测得稳定地下水位埋深为1.50m。

该工程基坑开挖开挖时，拟采用轻型井点法进行降水，降至基底下

0.50m，地下水位较高（埋深1.50m左右）；采取放坡开挖方式，均在坡面上进行护坡。

2.3基坑土方开挖及支护、降水整体方案概述

本工程的实际开挖深度在6.767m左右，结合2012年3月10日的基础加深设计变更以及现场的情况，决定改变原有施工方案采用1：1放坡，均采用土钉墙喷射混凝土的形式支护，土方开挖采用挖土机挖土，翻斗车外运，考虑在3.00m深处放1m宽的台；拟采用轻型井点法进行降水，降至基底下0.50m。

三、基坑支护设计

3.1支护设计分析及选择

基坑支护的设计原则为“技术先进、经济合理、安全可靠”，从而确保基坑开挖过程及结构施工期间边坡稳定以及周边建筑、道路的安全。

本工程的开挖深度6.767m，场地周围有建筑和管线，考虑采取放坡开挖方式，均在坡面上进行锚杆喷混凝土护坡，为了减少土方开挖和回填量，放坡系数为1：1。

3.2基坑支护设计

土钉支护是从坑道喷锚支护发展起来的一种柔性支护，其基本原理为“新奥法”，通过密布的压浆土钉，从本质上改变加固区原状土的土体力学性质，形成“加固区”从而抵抗侧向土的压力。土钉施工随挖随支，及时封闭开挖面，使得由于开挖引起的土层应力释放得到控制，约束边坡位移的发展。同时土钉体也具有类似锚杆的作用，浆不稳定的土压力引入深处稳定的土层中，通过稳定土层中的锚固力来平衡不稳定的土压力。于护坡等支护形式相比，从支护原理上来说，土钉支护是一种主动型的约制支护方式。

虽然我国国家及相关部门已颁发相应的土钉支护规范，土钉墙支护原理仍不是十分清楚，目前规范主要采用经典的土压力进行计算，由于经典土压力的分布形式，土钉设计中存在于现实工程不太相符的情况，主要为下部土钉过长，同时下部土钉受力计算值偏大。北京、上海等大都市的土钉支护十几年的发展与完善，其施工经验已十分成熟，大多数单位在概念性设计中都将土钉长度及直径进行相应的调整及折减，并不影响土钉支护整体的稳定性。

关于土钉端部联接的做法，常用以下三种方式：

牛腿筋做法为规范推荐做法，但目前较少采用，目前采用较多的做法主要是弯钩及井字筋做法，其中井字筋做法受力较为均匀，但是主筋和加强筋的焊点的受力较小，容易脱离，造成面层和土钉受拉分离，结构受到破坏。我公司拟采用加强后的弯钩做法，采用双弯钩，效果较好。

（1）计算说明

本工程场区较为开阔，考虑取坡顶荷载为25Kpa。

（2）支护设计方案

设计参数：

序号类别设计数值

1 基坑开挖深度 6.767m，坡顶考虑均布荷载25Kpa

2 土钉墙坡度1:1

3 面层钢筋Φ8@150钢筋网

4 土钉加强筋1Φ14加强筋双向，且保证每根土钉周围均有

5 成孔直径130mm

6 砼面层厚度80mm，强度C25

7 水泥净浆水灰比0.45～0.5

8 面层砼配合比水泥：砂：石＝约1：2：2

位置土钉长度竖向间距横向间距钢筋直径角度

第一道 5.00 m 1.2 m 1.5 m 112 15

第二道 6.00 m 1.2 m 1.5 m 112 15

第三道 5.00 m 1.2 m 1.5 m 116 15

第四道 5.00 m 1.2 m 1.5 m 120 15

第五道 5.00 m 1.2 m 1.5 m 122 15 （3）土钉墙支护计算计算书

一、参数信息:

1、基本参数：

侧壁安全级别：二级

基坑开挖深度h(m)：6.767；

土钉墙计算宽度b'(m)：20.00；

土体的滑动摩擦系数按照tanφ计算，φ为坡角水平面所在土层内的内摩擦角；

条分块数：6；

考虑地下水位影响；

基坑外侧水位到坑顶的距离(m)：5.000；

基坑内侧水位到坑顶的距离(m)：7.300；

2、荷载参数：

序号类型面荷载q(kPa) 基坑边线距离b0(m) 宽度b1(m)

1 满布25.00 -- --

3、地质勘探数据如下：

序号土名称土厚度坑壁土的重度γ 坑壁土的内摩擦角φ 内聚力C 极限摩擦阻力饱和重度(m) (kN/m3) (°) (kPa) (kPa) (kN/m3)

1 耕土0.50 18.70 15.00 5.00 15.00 18.70

2 粉土 1.45 27.60 25.90 13.00 50.00 27.60

3 粉质粘土加粘土0.80 37.80 10.80 30.00 40.00 37.80

4 粉土 2.3

5 29.70 4.60 12.00 50.00 29.70

5 粘性土 1.00 48.70 4.60 25.00 40.00 48.70

6 粉质粘土与粉土互换5.65 33.60 10.90 29.00 40.00 33.60 4、土钉墙布置数据：

放坡参数：

序号放坡高度(m) 放坡宽度(m) 平台宽度(m)

1 3.00 3.00 1.00

2 3.77 4.00 0.50

土钉数据：

序号孔径(mm) 长度(m) 入射角(度) 竖向间距(m) 水平间距(m)

1 130.00 5.00 15.00 1.20 1.50

2 130.00 6.00 15.00 1.20 1.50

3 130.00 6.00 15.00 1.20 1.50

4 130.00 6.00 15.00 1.20 1.50

5 130.00 5.00 15.00 1.20 1.50

二、土钉(含锚杆)抗拉承载力的计算:

单根土钉受拉承载力计算，根据《建筑基坑支护技术规程》JGJ 120-99，

R=1.25γ0T jk

1、其中土钉受拉承载力标准值T jk按以下公式计算：

T jk=ζe ajk s xj s zj/cosαj

其中ζ--荷载折减系数

e ajk--土钉的水平荷载

s xj、s zj--土钉之间的水平与垂直距离

αj--土钉与水平面的夹角

ζ按下式计算：

ζ=tan[(β-φk)/2](1/(tan((β+φk)/2))-1/tanβ)/tan2(45°-φ/2)

其中β--土钉墙坡面与水平面的夹角。

φ--土的内摩擦角

e ajk按根据土力学按照下式计算：

e ajk=∑{[(γi×s zj)+q0]×K ai-2c(K ai)1/2}

2、土钉抗拉承载力设计值T uj按照下式计算

T uj=(1/γs)πd nj∑q sik l i

其中d nj--土钉的直径。

γs--土钉的抗拉力分项系数，取1.3

q sik--土与土钉的摩擦阻力。根据JGJ120-99 表6.1.4和表4.4.3选取。

l i--土钉在直线破裂面外穿越稳定土体内的长度。

层号有效长度(m) 抗拉承载力(kN) 受拉荷载标准值(kN) 初算长度(m) 安全性

1 4.27 60.45 3.4

2 0.00 满足

2 5.72 86.51 6.6

3 0.37 满足

3 4.31 67.11 38.91 2.12 满足

4 4.9

5 62.59 55.48 5.43 满足

5 4.5

6 57.28 78.3

7 5.00 不满足

第1号土钉钢筋的直径ds至少应取：12 mm；

第2号土钉钢筋的直径ds至少应取：12 mm；

第3号土钉钢筋的直径ds至少应取：16 mm；

第4号土钉钢筋的直径ds至少应取：20 mm；

第5号土钉钢筋的直径ds至少应取：22 mm；

三、土钉墙整体稳定性的计算:

根据《建筑基坑支护技术规程》JGJ 120-99要求，土钉墙应根据施工期间不同开挖深度及基坑

底面以下可能滑动面采用圆弧滑动简单条分法如下图，按照下式进行整体稳定性验算：公式中：

γk --滑动体分项系数，取1.3；

γ0 --基坑侧壁重要系数；

ωi --第i条土重；

b i--第i分条宽度；

c ik --第i条滑土裂面处土体固结不排水(快)剪粘聚力标准值；

φik--第i条滑土裂面处土体固结不排水(快)剪内摩擦角标准值；

θi--第i条土滑裂面处中点切线与平面夹角；

αj--土钉与水平面之间的夹角；

L i --第i条土滑裂面的弧长；

s --计算滑动体单元厚度；

T nj--第j根土钉在圆弧滑裂面外锚固与土体的极限抗拉力，按下式计算。

T nj=πd nj∑q sik l nj

l nj --第j根土钉在圆弧滑裂面外穿越第i层稳定土体内的长度

把各参数代入上面的公式，进行计算

可得到如下结果：

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