基坑支护设计方案
目录
一、工程概况
二、场地地质条件及周边环境分析
三、基坑止水帷幕设计
四、基坑降排水设计（建议）
五、土方开挖设计（建议）
六、基坑支护设计
七、基坑位移监测设计
八、设计计算书
九、施工图
十、其它
详细设计方案
一、工程概况
1、工程简介：
工程规划用地面积16266m2,地上总建筑面积26813m2,地下建筑面积分16850m2，地面以上3～4层，地下1层，钢筋混凝土框架结构。基坑开挖深度约7.8m，属于深基坑。建筑安全等级为乙级，岩土工程勘察等级为乙级。
场地北临上郑井村民房，东临东风中路，南临红塔大道，西临花园路与A地块相连接。场地开挖后空间狭小，东面民房密布，又紧贴城市道路，而且分布有污水管道、给水管道、电缆沟等复杂的地下管网，基坑开挖深度约7.5m，以上因素给基坑支护造成了不利的影响。基坑支护必须安全、稳定，一旦坑壁失稳，将会造成重大损失和巨大的社会影响。为确保基坑及地下室施工人员的安全，必须采取安全、可靠的支护措施，以确保施工的顺利进行。
2．场地工程地质及水文地质条件
（1）、工程地质条件
据调查，场地原为耕地，经人工回填整平，现有部份为东风广场的绿化地,地形相对平坦。地貌上处于玉溪湖滨相沉积盆地东北边缘。根据勘察报告，场地除浅部人工填土（Q ml）外，地基土上部以冲、洪积相(Q al+pl)为主。上部地基土层自上而下分别为：
①杂填土：褐灰色为主，上部以建筑垃圾等杂物为主，下部以可～软
塑状态粘性土组成，结构松散，层厚0.60～2.80m，分布于整个场地。
②1粘土：黄红～黄夹紫色，可塑状态，湿。层厚0.30～3.00m，分布于场地绝大部份地段。
②2粘土：黄色，含35％碎石，可塑状态，湿。层厚1.70m，仅在钻孔№19有揭露。
②粘土：黄夹灰﹑黄灰色，硬塑状态，稍湿。层顶埋深2.00～3.50m,层厚1.20～5.80m，分布于整个场地的上部。
③粉土：黄色，中密，稍湿。夹粉砂。层厚0.40～5.00m，分布于整个场地。
③1粘土：黄灰～灰色，可塑状态，局部地段为硬塑状态，湿。层厚0.80～
4.20m，分布于整个场地大部份地段。
③2淤泥：黑色，流塑状态，饱和。含有机质局部地段为硬塑状态，湿。层厚0.80～4.20m，分布于整个场约10％，层厚0.70m，呈透镜体状分布。
④粘土：灰～浅黄色，可塑状态，局部地段为硬塑状态，湿。层厚0.70～
6.60m，分布于整个场地。
④1有机质土：黑～深褐色，软塑状态，饱和，含有机质5～10％。层厚0.30～2.20m，呈薄层状分布于④层粘土之上或呈透镜状分布于④层粘土中。
④2粉土：灰～浅灰色，中密，稍湿。夹薄层粉砂。层厚0.60～2.90m，呈薄层状﹑透镜体状分布于④层粘土中。
（2）、水文地质条件
场地内地下水静止水位埋深在地表下1.50～4.90m之间，场地地下水为土层孔隙型潜水及上部土层中的上层滞水两种类型。孔隙型潜水在基坑开挖
深度范围内主要赋存于③及④2层粉土中，水量一般，略具承压性。地下水主要受大气降水﹑生活用水补给，水位及水量随季节有一定升降。根据室内渗透试验及现场简易抽水试验的结果。
室内渗透试验结果：③层粉土渗透系数k=1.2×10-5m/s，④2层粉土渗透系数k=4.2×10-5m/s。
现场东侧民井简易抽水试验：当地下水降深到地表下0.50﹑1.70m时，渗透系数K=1.727m/d，影响半径R=57.48m，涌水量Q=48.96m3/d。
二、基坑地质条件特点及周边环境分析
（1）、基坑地质条件特点
由于场地处于湖滨相沉积盆地，在漫长的地质历史沉积过程中，在场地上部沉积了透水性好而且易坍塌的粉土层，整个基坑开挖范围内的土层以可塑状态或稍～中密结构为主。
（2）、周边环境分析
基坑处于闹市区，周边道路纵横，根据勘察报告及现场踏勘了解的资料，基坑北面紧邻多层砖混民房（天然地基），距离不到3.0m；东侧﹑南侧及西侧分别距东风中路﹑红塔大道﹑花园市政道路边只有2.0m。场地狭小，基坑基本上沿道路或建筑红线直立开挖，不具备放坡条件。因为基坑开挖深度范围内的①层杂填土﹑③层粉土透水性好，必须要采取有效的止水措施，阻挡地下水涌入基坑,避免抽水引起地面沉降造成周边建筑物开裂．管网断裂，减小对周边环境的影响。
场地周边分布有污水管道、给水管道、电缆沟等复杂的地下管网，在施工前要作1次全面的、详细的调查，查清楚基坑周边地下管网的分布情况，在施工中采取保护及避开措施。
三、基坑止水帷幕设计
场地位于闹市区，分布有透水性相对好的①层杂填土，透水性较好③﹑④2层粉土。地下水稳定水位为地面下1.50～4.90m（旱季），基坑开挖深度为地面下约7.50m，根据抽水试验结果，当地下水降深0.50﹑1.70m时，渗透系数K=1.727m/d，影响半径R=57.48m，涌水量Q=48.96m3/d。基坑降水时，场地四周的道路、建筑物、地下管网等都将在基坑影响半径范围内，降水时影响半径范围内的土体会因排水和细颗粒流失而产生沉降，从而导致道路、房屋开裂变形，地下管网开裂等严重后果，因此对地下水的处理是本基坑工程的关键所在。
大量的工程实践证明，采用深层搅拌桩对坑壁土体进行加固并形成止水帷幕可有效阻挡地下水涌入，减小因坑内降水对坑外构筑物的影响；同时增加基坑侧壁土体强度，可有效减小基坑壁土体在开挖过程中的侧向位移，防止土体在喷锚支护体未完全起效时被破坏，也为地下室在干燥状态下施工创造有利条件。结合本工程的实际情况，宜主要采用单排深层搅拌桩对坑壁土体进行加固并形成止水帷幕。
大量的工程实践证明，采用深层搅拌桩形成止水帷幕可有效阻挡地下水涌入，减小因坑内降水对坑外构筑物的影响，同时深层搅拌桩亦可增加基坑侧壁的土体强度，减小开挖时对坑壁土的扰动，为地下室在干燥状态下施工创造有利条件。结合本工程的实际情况，宜主要采用单排深层搅拌桩形成止水帷幕的止水措施，对东面民房一线基坑位置布置双排深搅桩，以减小因基坑开挖对其产生的变形影响。
1﹑深层搅拌桩设计参数：
A、综合考虑确定深层搅拌桩桩长为10.00m能够形成较完整的加固及隔
水体系。
B、桩间距350mm，相邻两根桩搭接长度为150mm（双排深搅桩之间搭接长度为100mm，按梅花型布置每隔两棵深搅桩沿桩芯插1根6.00m长的钢管），搅拌速度1.30-1.50m。
C、浆液按桩长每根桩拌制一罐，严格计量，水泥用量70kg/m，水灰比
0.5～0.6。
D、浆液中加磷石膏，掺入量为水泥用量的10-12%。
2、质量要求：
A﹑保证项目：
a﹑桩身强度必须满足设计要求及施工规范的规定。
b﹑原材料的使用必须符合施工规范的规定。
B﹑深层搅拌桩允许偏差，应符合《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202—2002中表4.11.5的规定。
项序检查项目允许偏差或允许值
检查方法单位数值
主控项目1 水泥及外掺剂质量设计要求
查产品合格证书或
抽样送检
2 水泥用量参数指标查看流量计
3 桩体强度设计要求按规定办法
4 地基承载力设计要求不作要求
一般项目1 机头提升速度m/min ≤0.5
量机头上距离及时
间
2 桩底标高㎜±200 测机头深度
3 桩顶标高㎜
＋100
－50
不作要求
4 桩位偏差㎜＜50 用钢尺量
5 桩径＜0.04D 用钢尺量，D为桩径
6 垂直度% ≤1.5 经纬仪
7 搭接㎜≥150 用钢尺量
六、基坑支护设计
基坑支护本着安全可靠、技术可行、经济节约、工期最短的原则选择支护方法。近年来喷锚支护在云南省广泛采用，此方法安全可靠、施工周期短、节约投资，不需占用专门的施工时间，可一边挖土一边支护，施工快速简便，实行信息化施工，根据反馈信息及时调整施工参数。根据土的工程性质及场地地层结构特点，结合地下室的设计条件，本基坑工程适宜采用深搅＋喷锚支护方案。基坑北侧靠民房一线地段垂直开挖，预计水平位移比较大，可能出现开裂的现象，为限制该部位的水平位移，考虑设置一排预应力锚杆。
1、支护计算
A．支护设计参数选取
a．坑边外加荷载：除北侧已建民房一线外，取坑边外加施工堆载为20KN ／m2。
b．基坑侧壁安全等级为二级，重要性系数γ0＝1.0。
c．根据建设单位提供的《岩土工程勘察报告》，基坑开挖深度范围内各土层物理力学参数取值如下：
①杂填土：γ＝18.5KN／m3，с＝25.0KPa，φ＝18.0度。
②1粘土：γ＝19.0KN／m3，с＝30.0KPa，φ＝8.0度。
②2粘土：γ＝18.0KN／m3，с＝40.0KPa，φ＝10.0度。
②粘土：γ＝19.4KN／m3，с＝50.0KPa，φ＝10度。
③粉土：γ＝20.0KN／m3，с＝25.0KPa，φ＝20.0度。
③1粘土：γ＝19.0KN／m3，с＝30.0KPa，φ＝8.0度。
③2淤泥：γ＝15.0KN／m3，с＝9.0KPa，φ＝2.0度。
④粘土：γ＝19.0KN ／m 3，с＝32.0KPa ，φ＝8.2度。 ④1有机质土：γ＝16.0KN ／m 3，с＝18.0KPa ，φ＝5.0度。 ④2粉土：γ＝20.0KN ／m 3，с＝25.0KPa ，φ＝16.0度。 B 、喷锚支护设计计算 a ．锚杆长度计算：
锚杆长度l ＝l f ＋l a
式中l f －锚杆自由段长度；
l a －锚杆锚固段长度；
其中l f ＝l t ·sin(45°-1/2φk )/sin(45°+φk /2+θ)
式中l t －锚杆锚头中点至基坑底面以下基坑外侧荷载标准值与基坑内侧抗力标准值相等处的距离；
φk －各土层厚度加权内摩擦角标准值； θ－锚杆倾角。 s
u s a q d N L ???=
2πγ
式中 u N －锚杆的设计轴向拉力值；
s γ－锚杆轴向受拉抗力分向系数取1.3； d 2－锚固体直径；
q s －土体与锚固体粘结强度值。
b ．整体稳定性计算： 整体稳定性安全系数：
()()()()??
????+???
???++++
++
=
∑∑∑∑====n i i i n
i n
i m
j j j j j j
j nj i i i i i s w b q s tg T tg b q w L c k 10011
1
01
sin /sin 21cos cos θγ?θαθα?θ
式中: n──滑动体分条数；
m──滑动体内锚杆数；
γ0──基坑侧壁重要性系数；
w i──第i分条土重；
b i──第i分条宽度；
c i──第i分条滑裂面处土体固结快剪粘聚力标准值；
φi──第i分条滑裂面处土体固结快剪内摩擦角标准值；
θi──第i分条滑裂面处中点切线与水平面夹角；
αj──锚杆与水平面之间的夹角；
L i──第i分条滑裂面处弧长；
s──计算滑动体单元厚度；
T nj──第j根锚杆在圆弧滑裂面处锚固体与土体的极限抗拉力。
C．采用北京理正基坑支护软件计算，支护参数按下表采用：
剖面编号开挖
深度
（m）
锚杆水平
间距
（m）
锚杆从上往下长度
（m）
整体稳定性安全系数
k
1－1 7.80 1.50 9.0、13.5、12.0、9.0、6.0 1.438 2－2 7.80 1.50 9.0、12.0、12.0、9.0、6.0 1.324
3－37.80 1.509.0、9.0、9.0、7.5、6.0 1.372
2、支护设计
A．支护设计：
a．设计为钢筋网、喷射砼→锚杆联合支护基坑壁；
b．基坑四周壁顶设置位移观测点；本工程基坑支护位移控制在基坑深度的4‰以内。
c．为确保坑壁的稳定，在基坑顶做1. 0m宽的防水坡，挂网喷射混凝土。
B．锚杆型式选取：
本工程选用钢管锚杆，锚杆外焊ф16钢筋扩大头，加大锚杆成孔孔径，且孔壁完整，能保证水泥浆体直径，锚固力较好，施工快速简便。
a.锚杆采用ф48钢管锚杆，锚杆上梅花形布眼，孔眼直径ф10mm，间距20—30cm。
b.锚杆排距sy=1500mm左右，水平间距sx=1500mm。
c.水平锚杆倾角15°～20°；锁边锚杆倾角25°～30°，根据开挖出的实际地层情况，调节锚杆倾角，以保证锚固段位于物理力学性质较好的土层中。
d.锚杆各排具体设计见附图。
C、预应力锚杆设计
a.将场地北侧已建民房一线的第二排锚杆设置为预应力锚杆。预应力锚杆长为13.50m，其中自由段长4.00m，锚固段长9.50m；施加120KN的预应力。并在钢管锚杆中加放1根等长的Φ25钢筋组合成预应力锚杆。
b. 预应力锚杆施工工艺流程：
钻机就位→φ48钢管打至设计深度→洗管直至返清水→第一次注浆→
放置φ25钢筋于钢管中→第二次高压注浆→加挂槽钢腰梁→焊接螺纹端钢→张拉锁定。
c. 张拉锁定必须在锚杆注浆后5天进行，张拉值为130KN，锁定值为120 KN。
D．喷射砼：
a.按C20砼设计，外加速凝剂，外加剂用量比例随地质条件和地下水情况变化决定。
b.喷射层厚80-100mm。
E．注浆：
a.水灰比：0.6－0.65；
b.注浆浆液采用纯水泥浆，外加早强剂；
c.采用压力注浆，注浆压力控制在0.2－0.5MPa。第一排锚杆注浆压力不超过0.3Mpa,控制注浆量，防止地面隆起。
3、质量要求：
A.保证项目：
a.锚杆长度必须满足设计要求及施工规范的规定。
b原材料的使用必须符合施工规范的规定。
B.喷锚支护允许偏差，应符合《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202—2002中表7.4.5的规定。
项序检查项目允许偏差或允许值
检查方法单位数值
主控项目1 锚杆土钉长度㎜±30 用钢尺量
2 锚杆锁定力设计要求现场实测
一般
项目1 锚杆或土钉位置㎜±100 用钢尺量
2 钻孔倾斜度°±1 测钻机倾角
3 注浆量大于理论计算浆量检查计量数据
4 土钉墙面厚度㎜±10 用钢尺量
5 墙体强度设计要求试样送检
七、基坑位移监测设计
1、监测点、控制点布置
A、根据基坑开挖设计方案，按《建筑安装工程施工测量规范》BJ212－88、《建筑基坑支护规程》JGJ120－99的相关规定和要求，以及勘察报告提供的地层结构与场地周边的实际情况，基坑壁位移按安全等级为二级布设观测点、控制点和基准点。
B、水平位移监测点在基坑壁内侧布置1排，按20m间距沿基坑开挖线方向布置在基坑顶以下0.30m处。基坑顶竖向位移监测点相对于水平位移点沿基坑开挖线后移0.30m布设。
C、控制点和基准点应根据现场实际情况选定和埋设，其埋设位置与边坡的垂距大于30m，以免边坡位移时，控制点和基准点产生影响。控制点、沉降基准点的稳固性是确保监测数据准确与否的保证，故埋设时应按有关规定进行。
2、位移观测方法
应根据场地的实际情况进行选择，该场地为多边形状基坑，其施测方法为：
A、当采用方向法观测坑壁位移变形时，可用正倒镜投点（其测量允差为±3mm）或测角法进行。
B、如果采用前方交会法测定基坑壁位移时，控制点不应少于三个，控制点间距离不应小于交会边的长度。并测算出各监测点的坐标。
C、根据《工程测量规范》GB50026－93的规定，水平角方向观测法的技术要求如下：
等级仪器
型号
半测回归零差
（″）
一测回中2倍照准差
（″）
同一方向值各测回较差
（″）
测回数
一级以下
DJ2 12 18 12 1
DJ618 －24 2
D、每次观测后，提交观测数据表、位移、沉降对比表。
E、每次观测前，必须对控制点进行认真检查，基准点须以两点进行校核。
3、坑壁位移观测时间第一层土方开挖时应按上午9:00、下午16:00分
两次进行，当第二层土方开挖后观测次数相应有所增加，可根据坑壁变形情况决定观测次数。当变形超过有关规定时，应加密观测次数，如果有事故征兆时，应连续监测，并及时上报有关部门，采取相应措施进行处理。
4、竖向位移的观测：按现场实际情况，应按四等水准测量的要求进行，视线长度不宜超过50m，按DS3水准仪精度规定，环形闭合差L
20计算（L 以公里计）。
5、沉降观测时间：开始时每天应进行一次，第二层土方开挖后每天可分上、下午两次进行。当基坑开挖结束后可根据实际情况增加或减少观测次数，并继续观测至地下车库基础施工结束回填土方时为止。
6、根据《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002表7.1.7的规定，基坑变形的监控值如下：
A、围护结构墙顶位移监控值为6cm。
B、围护结构墙顶最大位移监控值为8cm。
C、地面最大沉降监控值为6cm。
7、对所观测资料应进行认真检查、整理，做好位移与沉降对比表。
A、交工时应进行最后一次沉降观测。
B、沉降观测中如发现上升或大量沉降现象，应进行重复观测加以证实。
C、应对监测结果进行评价。
八、设计计算书
九、施工图
十、其它
需重点说明的是：基坑北侧临近民房一线是整个基坑支护的重点和难点。民房由于未按正规设计及施工，天然基础埋深又较浅（约1.50m），为毛石基础，建筑物的整体性及刚度都较差，基坑一旦发生超规范的位移，都可能对民房造成破坏性影响。为确保做到万无一失，我司对该地段进行了周密、细致的设计。
1﹑设计双排深搅桩用于加固坑壁土体，以增加基坑侧壁土体强度，可有效减小基坑壁土体在开挖过程中的侧向位移，防止土体在喷锚支护体未完全起效时被破坏，同时减小因坑内降水对坑外构筑物的影响。
2﹑在桩芯按梅花型每隔两棵桩插1根6.00m长的Ф48钢管，以提高深层搅拌桩的水平抗剪强度。
3﹑将第二排锚杆设置为预应力锚杆，以限制该部位的水平位移。
4﹑在第一﹑二﹑三排锚杆适当加大注浆量和提高注浆压力。用于在水平方向，对基坑与建筑物之间的土体﹑以及建筑物的地基土进行加固，以提高
该地段土体的力学强度。