基坑支护设计

1、永丰嘉园二组团总承包工程基坑支护、降水设计方案中国对外建设有限公司2014年12月10日目 录一 工程概况2二 场地地质条件简介2三 方案编制依据33.1 业主提供的资料33.2 规范规程及标准3四 基坑边坡支护设计44.1 1-1剖面设计参数44.2 2-2剖面设计参数54.3 3-3剖面设计参数74.4 5#汽车坡道边坡施工处理74.5 桩间处理74.6 桩顶外2m处理84.7 肥槽处理8五 基坑降水设计85.1方案的选择原则及要求85.2方案选择与设计85.3基坑侧壁渗水的处理95.4基坑明沟排水处理105.5基坑明沟排水处理105.6抽排水系统设计10一 工程概况永丰嘉园2组团项目地处

2、北京海淀区，处于中关村发展区的核心位置-中关村永丰高新技术产业基地的东北角。规划用地位于海淀区永丰乡，南起北清路，北至丰润东路，西起永丰东环路，东至代征绿地。建设单位为北京德成兴业房地产开发有限公司，建筑结构设计由北京市建筑设计研究院有限公司完成，勘察单位为北京市地质工程勘察院。永丰嘉园2组团项目包括2-1#2-16#住宅楼、S5设备用房及联体地下车库，剪力墙及框架结构，筏型基础。201、202、204208号楼及地下车库的0.000相当于绝对标高44.500m，基础垫层底标高为-12.56m；203、209、210号楼的0.000相当于绝对标高44.800m，基础垫层底标高为-12.56m；

3、211216号楼的0.000相当于绝对标高45.000m，其中楼座部分基础底标高为8.01m，车库部分基础为-8.01-8.21m。二 场地地质条件简介根据勘察报告，勘探深度范围内的地层划分为人工堆积层、第四纪沉积层，各地层如下表。 表1地层说明表成因年代地层编号岩性名称各大层层顶标高（m）各大层层厚（m）颜色湿度密度人工填土层房渣土45.1843.223.701.50杂稍湿湿稍密中下1粘质粉土、粉质粘土填土黄褐稍湿湿稍密中下第四纪沉积层（Qal+pl）砂质粘土、粘质粉土43.1740.204.201.00褐黄湿很湿中下中上1粉质粘土、粘质粉土褐黄湿很湿稍密中下粉质粘土、粘质粉土40.0838

4、.345.003.10灰黄灰很湿中下中密1砂质粘土、粘质粉土灰黄灰很湿中密密实细沙、粉砂35.8834.104.301.30褐黄浅灰很湿中密密实粘质粉土31.9630.724.901.80黄灰灰很湿中下中密1粘质粉土、砂质粘土黄灰灰很湿中密密实粘质粉土27.4626.635.601.40褐黄很湿中密1粘质粉土、砂质粘土褐黄很湿中密密实根据勘察报告，地面下22.0m深度内可以观测到1层地下水。本工程地下水类型为承压静止水，含水层主要为细沙、粉砂层，该层地下水在拟建场区内连续分布，水位埋深-7.3m-9.5m，水位标高在34.90m36.98m。补给来源主要是地下径流、大气降水和地表水补给，并以地

5、下径流和人工开采为主要排泄方式。三 方案编制依据3.1 业主提供的资料(1) 永丰嘉园2组团项目地下结构图（北京市建筑设计研究院有限公司 2014年7月；(2) 永丰嘉园2组团岩土工程勘察报告（北京市地质工程勘察院 2006-118（8）；3.2 规范规程及标准如下表3-1类别名 称编 号国标建筑地基与基础工程施工质量验收规范GB 50202-2002建筑施工组织设计规范GB/T 50502-2009混凝土结构工程施工质量验收规范GB 50204-2002建筑基坑工程监测技术规范GB 50497-2009建筑工程施工质量验收统一标准GB 50300-2001行业标准建筑基坑支护技术规程JGJ

6、1202012建筑桩基技术规范JGJ 94-2008施工现场临时用电安全技术规范JGJ 46-2005钢筋焊接及验收规程JGJ 182012建筑施工安全检查标准JGJ 59-2011岩土锚杆（索）技术规程CECS22:2005建筑工程冬期施工规程JGJ T104-2011建筑机械使用安全技术规程JGJ 33-2001地方标准北京地区建筑地基基础勘察设计规范DBJ 11-501-2009建筑施工测量技术规程DB11/T 446-2007建筑基坑支护技术规程DB11/489-2007北京市建筑工程施工安全操作规程DBJ 01-62-2002建筑工程资料管理规程DB11/695-2009建筑工程施工

7、现场安全资料管理规程DB11/383-2006建设工程施工现场安全防护、场容卫生、环境保护及保卫消防标准DBJ 01-83-2004建设工程监理规程DBJ 01-41-2002四 基坑边坡支护设计根据场地标高及支护形式的不同，将基坑支护分为3个剖面，采用土钉墙及桩锚支护结构，经分析计算后，各剖面设计如下：4.1 1-1剖面设计参数基坑深度12.0m，本剖面为基坑深基础部分（-12.56m），设计采用桩锚支护结构。具体设计参数如下：护坡桩设计序号设计项目设计参数1支护形式桩锚支护2基坑深度12.00m 3桩顶标高44.0m4桩数313根5桩径800mm6桩间距1600mm7桩长18.5m（含冠梁

8、高度）8嵌固长度6.5m 9桩身材料C25砼10桩配筋主筋17根20，主筋均匀配置加强筋142000箍 筋8200桩顶冠梁设计序号设计项目设计参数1冠梁截面800mm600mm2主筋12203箍筋8200锚杆设计本方案自上而下设计2道锚杆。道数锚杆标高锚杆长度（m）L自+L锚=L总材料布置形式设计拉力/张拉锁定腰梁第一道地面下4.0m6+16=223根75一桩一锚350kN/300kN25B工字钢第一道地面下8.0m6+20=264根75一桩一锚500kN/450kN25B工字钢说明：1、锚杆钻孔孔径：150mm；2、倾角：15；3、注浆材料：W：C=0.50.55（重量比）素水泥浆；4、所有

9、锚杆均采用低松弛钢绞线（fptk=1860MPa）。4.2 2-2剖面设计参数基坑深度7.8m，本剖面为基坑浅基础部分（-8.21m），设计采用桩锚支护结构。具体设计参数如下：护坡桩设计序号设计项目设计参数1支护形式桩锚支护2基坑深度7.8m 3桩顶标高44.0m4桩数267根5桩径800mm6桩间距1600mm7桩长12.8m（含冠梁高度）8嵌固长度5.0m 9桩身材料C25砼10桩配筋主筋1720，主筋均匀配置加强筋142000箍 筋8200桩顶冠梁设计序号设计项目设计参数1冠梁截面800mm600mm2主筋12203箍筋8200锚杆设计本方案自上而下设计1道锚杆。道数锚杆标高锚杆长度（m

10、）L自+L锚=L总材料布置形式设计拉力/张拉锁定腰梁第一道地面下3.5m6+17=233根75一桩一锚370kN/320kN25B工字钢说明：1、锚杆钻孔孔径：150mm；2、倾角：15；3、注浆材料：W：C=0.50.55（重量比）素水泥浆；4、所有锚杆均采用低松弛钢绞线（fptk=1860MPa）。4.3 3-3剖面设计参数基坑深度4.34m，本剖面为基坑南北交接处，设计采用土钉墙支护结构，厚100mm。具体设计参数如下：部位基坑侧壁安全系数垂直高度（m）放坡系数坡顶最大堆载（Kpa）3区1.04.341:0.5710部位土钉层序土钉直径垂直间距水平间距锚筋直径锚筋长度3区一100mm1.

11、3m1.5m201.8m二100mm1.5m1.5m202.8m4.4 5#汽车坡道边坡施工处理 5#汽车坡道位于基坑东南角，形状为L型，土方开挖时，坡道南北两侧采用插筋挂网简易边坡处理，放坡系数1:0.6，施工范围为-8.21-3.827m；-3.827m以上部分施工时根据现场实际条件，边坡采取土钉墙或者简易支护方式进行施工。4.5 桩间处理人工将桩间土修平，在桩间土上铺挂钢板网（规格55cm），钢板网用U型卡子固定，并用横向14压网筋固定于桩的两侧，压筋竖向间距1.5m，当遇到松散土层时采用8钢筋编钢筋网替代钢板网，然后喷射C20混凝土，厚度5cm。4.6 桩顶外2m处理基坑护坡桩和降水井

12、施工及暗埋排水干管铺设完后，沿冠梁外侧修整地面找倒坡（0.02:1），面层采用C15混凝土硬化，每隔3m设置车辆隔离墩，高50cm。4.7 肥槽处理 土方开挖完后，在肥槽范围内，采用人工挖沟，砖砌排水沟，排水沟尺寸300*400mm，肥槽表面采用C15混凝土进行硬化。排水沟每隔50m设置集水井将水抽入排水干管，避免泡槽。五 基坑降水设计5.1方案的选择原则及要求（1）确保在土方开挖、基坑边坡支护及地下结构施工期间对地下水位的要求；（2）确保邻近建筑及地下管线的安全，防止因降水而引起邻建基础出现不均匀沉降；（3）施工工艺快捷有效、经济合理。5.2方案选择与设计（1）根据场区地质及水文地质条件分析

13、，以粘性土为相对隔水层，按潜水完整井模式计算，采取管井围降方案，将地下水降至槽底下1.0m以下，以满足基础施工的要求。（2）具体降水设计参数详见下表，降水井具体布置详见后附“降水井平面布置图”。降水管井基本设计参数降水井类型井径D（mm）井深H（m）井中心距（m）井 数n（眼）1-1区基坑周围井60020.04.0531-1区北侧周围井60020.06.0432-2区基坑周围井60016.08.0461-1区回灌井60020.08.0251-1区疏干井60011.030.0222-2区疏干井6007.030.012注：基坑边长尺寸较大，在基坑内布置一定量的疏干井可以减小大井降水半径，提高围降降

14、水效果。在完成前期封闭围降后，疏干井在基坑开挖过程中，跟随基坑开挖进度，逐节摘除井管，直到基底为止，保证干槽作业。管井参数：管井孔径：600mm；滤水管：预制无沙管（外径：400mm，长度：900mm/根）；滤料：干净滤料（石屑）。针对局部电梯坑、泵坑等基底较深处可能出现底部承压水的情况，考虑采用局部井点抽排方法。其方法是在深坑中央埋设沙管，深度为坑底下1.5m，然后在沙井内设置潜水泵抽水，在底板施工时埋设止水钢套环，底板砼浇筑后，封堵止水钢套环，并丢弃该沙井内潜水泵，完成深坑排水。对于坡顶、坡面的排水问题，基坑边外两米范围内采用硬化，并在冠梁顶浇筑高300mm的挡水墙。基坑外侧预埋300镀锌

15、钢管作为排水干管，排至基坑四周三级沉淀池内。5.3基坑侧壁渗水的处理（1）在基坑四周边坡的含水层底部插入引流管或设置排水管道，将隔水层所托的残留滞水引入集水井之中抽走。（2）在砂土潜水含水层底部残留滞水层范围内可采用超前注浆止水或插入引水管后再进行喷锚处理。（3）采用土钉墙支护的边坡，在出水大的砂层容易发生流沙，同时土钉墙难以成孔，造成坍塌。遇到这种情况，应在砂层底板位置设置水平引水管道，即在砂层底板位置的边坡上留一0.10.3m台阶，于台阶之上挖0.10.1m小沟，沟底铺塑料布，沟内埋设直径38mm的塑料滤水管，然后填满砾石滤料，最后喷射土钉墙面板，使之成为暗引流管，相距23m留一个出水口，

16、将水引入集水井。5.4基坑明沟排水处理排水沟沿基坑底四周设置，位于肥槽内，采取人工开挖。排水沟在肥槽中部开挖，砖砌排水沟，沟宽0.3m，沟深0.4m，沟底流水坡度0.1%，每隔50m设置一个集水井，采用水泵将水排入基坑顶部排水主干管。肥槽面层采用C20混凝土进行硬化，确保渗透地下水不影响基础施工。5.5基坑明沟排水处理 为防止基坑北侧已有建筑在抽降水过程中，已有建筑可能出现沉降，为了确保不产生沉降，在管井施工时，于基坑北侧，距离基坑8m外，设置回灌井，井深同现有降水井。5.6抽排水系统设计（1）降水泵型号：QX6-30-1.1，潜水泵。（2）抽排水系统设置：在基坑四周，每50.0m设一只集水箱

17、，潜水泵抽出的地下水通过排水干管集中到集水箱中，每个集水箱中，安放大排量水泵，将地下水由排水干管通过沉淀池沉淀后集中排放到指定市政管道。沉淀池剖面示意图降水井设计计算书本场区含水层主要为细中砂层，含水层厚度约为3m，该层渗透系数较大。（1）计算基坑涌水量 计算基坑等效半径（r0）：r0=100m式中：r0基槽等效半径（m）； 确定降水影响半径（R）： R=2S=24=51m式中：R降水影响半径（m）； S降水深度（m）； H含水层厚度（m）； K含水层渗透系数（md）；（取10m/d） 基坑涌水量（Q）Q=1227（m3/d）（2）单井出水能力q=120rsl=120=140(m3/d)式中:

18、q单井出水量； rs过滤器半径（m）； l过滤器浸没长度（m）；（取0.85m）k含水层渗透系数（m/d）。 （3）确定降水井深度 Hw=Hw1+Hw2+ Hw3+ Hw4+ Hw5+ Hw6式中：Hw降水井深度（m）； Hw1基坑深度（m）； Hw2降水水位距离基坑底要求的深度（m）；（取1.0m） Hw3Hw3=ir0；i为水力坡度，在降水井分布范围内宜为1/101/15；r0为降水井分布范围的等效半径或降水井排间距的1/2（m）；（Hw4=ir0=1001/15=5.7m） Hw4降水期间的地下水位变幅(m)；（取0.5m） Hw5降水井过滤器工作长度；（取0.85m） Hw6沉砂管长度

19、（m）。（取0.5m）。Hw =12+1.0+5.7+0.5+0.85+0.5=20.55；井深取20m。基坑支护方案1-1计算书- 支护方案 1-1-排桩支护- 基本信息 -内力计算方法增量法规范与规程建筑基坑支护技术规程 JGJ 120-99基坑等级一级基坑侧壁重要性系数01.10基坑深度H(m)12.000嵌固深度(m)6.500桩顶标高(m)0.000桩直径(m)0.800桩间距(m)1.600混凝土强度等级C25有无冠梁 有 冠梁宽度(m) 0.800 冠梁高度(m) 0.600 水平侧向刚度(MN/m) 0.000放坡级数 0超载个数 1- 超载信息 -超载类型超载值作用深度作用宽

20、度距坑边距形式长度序号 (kPa,kN/m)(m)(m)(m) (m)120.0000.0002.0002.000- 土层信息 -土层数 4坑内加固土 否内侧降水最终深度(m)15.000外侧水位深度(m)22.000内侧水位是否随开挖过程变化是内侧水位距开挖面距离(m)0.000弹性法计算方法m法- 土层参数 -层号土类名称层厚重度浮重度粘聚力内摩擦角 (m)(kN/m3)(kN/m3)(kPa)(度)1杂填土2.5020.0-10.0015.002粉土7.8019.0-20.0030.003细砂3.2019.0-0.0030.004粉土11.5019.018.020.0030.00层号与锚

21、固体摩粘聚力内摩擦角水土计算m值抗剪强度 擦阻力(kPa)水下(kPa)水下(度) (MN/m4)(kPa)120.0-8.00-255.0-34.00-360.0-34.00-455.018.0020.00分算30.00- 支锚信息 -支锚道数2支锚支锚类型水平间距竖向间距入射角总长锚固段道号 (m)(m)()(m)长度(m)1锚杆1.6004.00015.0022.0017.002锚杆1.6004.00015.0026.0020.00支锚预加力支锚刚度锚固体工况抗拉力道号(kN)(MN/m)直径(mm)号(kN)1350.0015.0015021.002500.0015.0015041.0

22、0- 土压力模型及系数调整 -弹性法土压力模型:经典法土压力模型:层号土类名称水土水压力主动土压力被动土压力被动土压力 调整系数调整系数调整系数最大值(kPa)1杂填土合算1.0001.0001.00010000.0002粉土分算1.0001.0001.00010000.0003细砂合算1.0001.0001.00010000.0004粉土分算1.0001.0001.00010000.000- 设计结果 - 结构计算 -各工况：内力位移包络图：地表沉降图：- 冠梁选筋结果 - 钢筋级别选筋As1HRB4008E20As2HRB4004E20As3HRB300d8200- 截面计算 - 截面参数

23、 桩是否均匀配筋 是 混凝土保护层厚度(mm)50桩的纵筋级别HRB400桩的螺旋箍筋级别HRB400桩的螺旋箍筋间距(mm)200弯矩折减系数0.85剪力折减系数1.00荷载分项系数1.25配筋分段数一段各分段长度(m)18.50 内力取值 段内力类型弹性法经典法内力内力号 计算值计算值设计值实用值1基坑内侧最大弯矩(kN.m)229.97339.21268.78268.78基坑外侧最大弯矩(kN.m)207.32155.45242.31242.31最大剪力(kN)312.15220.50429.21429.21段选筋类型级别钢筋实配计算面积号 实配值(mm2或mm2/m)1纵筋HRB400

24、17E2053412513箍筋HRB300d8200715605 加强箍筋HRB400E142000154- 整体稳定验算 -计算方法：瑞典条分法应力状态：总应力法条分法中的土条宽度: 0.40m滑裂面数据整体稳定安全系数 Ks = 2.002圆弧半径(m) R = 16.487圆心坐标X(m) X = -2.518圆心坐标Y(m) Y = 9.649- 抗倾覆稳定性验算 -抗倾覆安全系数:Mp被动土压力及支点力对桩底的弯矩, 对于内支撑支点力由内支撑抗压力 决定;对于锚杆或锚索，支点力为锚杆或锚索的锚固力和抗拉力的较小值。Ma主动土压力对桩底的弯矩;注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。

25、序号支锚类型材料抗力(kN/m)锚固力(kN/m) 1 锚杆 213.500 275.380 2 锚杆 213.500 342.184Ks = 1.981 = 1.200, 满足规范要求。基坑支护方案2-2计算书- 支护方案 2-2 -排桩支护- 基本信息 -内力计算方法增量法规范与规程建筑基坑支护技术规程 JGJ 120-99基坑等级一级基坑侧壁重要性系数01.10基坑深度H(m)7.800嵌固深度(m)5.000桩顶标高(m)0.000桩直径(m)0.800桩间距(m)1.600混凝土强度等级C25有无冠梁 有 冠梁宽度(m) 0.800 冠梁高度(m) 0.600 水平侧向刚度(MN/m

26、) 0.000放坡级数 0超载个数 1- 超载信息 -超载类型超载值作用深度作用宽度距坑边距形式长度序号 (kPa,kN/m)(m)(m)(m) (m)120.0000.0002.0002.000- 土层信息 -土层数 4坑内加固土 否内侧降水最终深度(m)10.000外侧水位深度(m)7.500内侧水位是否随开挖过程变化否弹性法计算方法m法- 土层参数 -层号土类名称层厚重度浮重度粘聚力内摩擦角 (m)(kN/m3)(kN/m3)(kPa)(度)1杂填土2.5018.0-10.0015.002粉土7.8018.010.020.0030.003细砂3.2020.010.0-4粉土11.5018

27、.08.0-层号与锚固体摩粘聚力内摩擦角水土计算m值抗剪强度 擦阻力(kPa)水下(kPa)水下(度) (MN/m4)(kPa)120.0-8.00-255.020.0030.00分算34.00-360.00.0030.00分算15.00-455.020.0030.00分算8.00- 支锚信息 -支锚道数1支锚支锚类型水平间距竖向间距入射角总长锚固段道号 (m)(m)()(m)长度(m)1锚杆1.6003.50015.0023.0017.00支锚预加力支锚刚度锚固体工况抗拉力道号(kN)(MN/m)直径(mm)号(kN)1370.0015.0015021.00- 土压力模型及系数调整 -弹性法土压力模型:经典法土压力模型:层号土类名称水土水压力主动土压力被动土压力被动土压力 调整系