工程施工课程设计方案最终方案

美好的明天美好的明天wordPAGEwordPAGE20美好的明天wordPAGE08级土木四班工程施工课程设计设计方案（深基坑工程）指导老师：田正宏王永泉小组成员：蒋如山洪慧通梁更新河海大学土木与交通学院二O一一年六月

某大型商场深基坑工程设计及施工方案草案1、项目概况该大型商场工程项目，地上6层，地下2层（地下1层为商场营业层，地下2层为停车场）。需设计的为深基坑工程，该结构基础为东西方向长30m，南北方向长60m的混凝土筏板基础，其基础地面标高为-10.2m，基础板厚为1.0m～1.2m，地面标高为-0.5m。为施工操作方便，要求基坑地面每边留有距结构基础边2m的工作面。基坑南侧距施工围墙30m，并留有通向外侧公路的大门，其余三面距地面施工围墙均为10m。基坑的平面图如左图，基础为30×60m，基坑为34×64m，总建筑面积为54×104m。根据该工程地质勘察报告的有关资料： 地表层有1m厚的杂填土，其重度为18kN/m3，内摩擦角为5°，粘聚力为5kPa；地表层1m以下为均质粉质粘土，其重度为19kN/m3，内摩擦角为20°，粘聚力为10kPa，渗透系数为0.08m/d；若需降水，则降水后粘土层内重度为16kN/m3，摩擦角为24°，粘聚力为15kPa；地下水位为-1.5m，地面考虑20kN/m3的均布荷载。1-1设计方案基坑支护形式：灌注桩加锚杆支护该基坑侧壁安全等级为二级，重要性系数取γ°=1.00。根据《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99（以下简称《规程》），《3.3支护结构选型》第3.3.1条，结合该基坑工程的土质条件、场地条件等因素，采用排灌注桩顶部冠梁取1000mm×800mm，包络住灌注桩，使之形成一个整体。土方开挖：采用直壁开挖 由于没有采用放坡，施工时可直接开挖，这样既减少了施工量，还为坑外堆土、起重机的起吊、机械的进场、空间的调配等提供足够的作业空间。降水、排水方式：井点降水加集水坑排水根据《规程》8.3条，选用井点降水加回灌的降水方式，设计最低降水深度为0.5m，该点置于基坑底部中点下0.5m，标高-10.7m。为了防止坑内明水以及突降暴雨的影响，在基坑内四周设置2m宽的积水坑，积水过大时进行抽水排水。1-2施工方案施工方案主要分为施工准备工作、施工平面布置、分项工程、施工方法质量要求和措施、安全要求和措施、环保要求和措施，各环节都需要严格按规范执行，确保质量和安全。2、参考文献1、《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）2、《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）3、《建筑地基基础设计规范》（GBJ50007-2002）4、《深基坑支护技术》厦门市建设委员会主编5、《地下工程支护结构》徐干成、白洪才等编著6、《基坑工程》蒋国盛、李红民等编著7、《简明深基坑工程设计施工手册》赵志缙，应惠清主编8、《建筑工程设计施工详细图集-基坑支护工程》中国建筑工业出版社，20003、具体方案第一部分、设计方案降水后的地下水位计算基坑开挖需开挖9.7m，降水需降至坑底中央底部0.5m。基坑中的降水深度：S=10.2-1.5+0.5=9.2m；井点管所需埋设深度为：H=10.2-0.5+0.5+16x1/10=11.8m 因此采用2.5型圆心式喷射井点，滤管长度1m，井点管长度12m，环形布置，间距1m。（图为降水后所取的近似水位线）设计降水后水位在基坑中的中心部最高，最近离基坑底部0.5m，标高为-10.7m。由于抽水后地下水位曲线呈漏斗曲线，我们取坡度为i=1/10的直线近似代表该曲线，则水位线与挡土结构相交点距基坑底部距离为Hw土压力设计计算水平荷载标准值计算（根据朗肯主动力理论计算）eq\o\ac(○,1)各土层的参数：杂填土层：c1=5KPa,φ1=5Ka1=tan245°-φ1降水前的粘土层：C2=10KPa,φ1=20°Ka2=tan245°-φ降水后的粘土层：c2‘=16KPa,φ2Ka2' eq\o\ac(○,2)计算步骤： eeea2( 计算压应力为零点：当e h2为零点距杂填e根据《规程》第4.1.1条规定，基坑底面以下的主动土应力按矩形算：基坑地面以上各层天然重度加权平均值γe基坑地面以下的地下水位以下的压力计算：e（主动土压力分布图）水平抗力标准值计算（根据朗肯被动力理论计算）eq\o\ac(○,1)各土层的相关参数：基坑底部以下地下水位以上的土层：c2‘=16KPa,φ2Ka2'基坑底部以下地下水位以下的土层：C2=10KPa,φ1=20°Ka2=tan245°-φeee（图为被动土压力分布图）综合水平荷载标准值和水平抗力标准值作出总压力图（左为被动土压力图、中为主动土压力图、右为总压力分布图）嵌固深度计算基坑底面以下支护机构设定弯矩零点位置至坑底地面的距离hc的确定：反弯点处ea=ep解得：H支点力Tc的计算初设锚杆置于地表以下4m处，标高为-4.5m，HTc=MMT嵌固深度Hd的计算MhMaM解得：h因此，Hd=h结构计算截面剪力设计值V根据总应力图可知，剪力最大值处即为压力为零处即反弯点。根据下图可得：VV=1.25截面弯矩设计值M根据材料力学可知，最大弯矩位置为剪应力为零处，以及应力突变处，显然剪力为零的点有两处，应力突变处有一处，因此有三个最大弯矩，以下分别进行计算。第一处:支点力作用处根据上图进行计算，MC1=7.64+22.76M第二处：基坑底面以上，距离主动土压力为零处xm处剪力为零时，有E7.64+22.76解得：X=6.01m MM第三处：该点位于地下水位下xm 剪力为零时，有E根据总应力图解得，X=1.45mMM(上图为灌注桩的总弯矩图)支点力设计值TdT支护桩设计计算计算结果：灌注桩的直径D=800mm，总桩长L=9.7+7.5=17.2m，沿周边均匀配置纵向钢筋，柱身混凝土强度等级为c25，弯曲抗压强度fcm=13.5，纵向钢筋采用HRB335，fy=300mPa,取纵筋8Φ20。螺旋钢筋级别为HPB235，选用Φ8@200，混凝土保护层厚度为as支护桩配筋：m=查表得：ξ=0.1038因此：A查配筋表取钢筋为：8Φ20（As承载力验算：α∙fcm解得：α=0.222所以，M=故：承载力满足要求验算配筋率：ρ=2513 （三）、冠梁的配筋 冠梁的截面尺寸为1000mm×800mm 冠梁按构造配筋，A 取HRB335钢筋，6Φ20（As土层预应力锚杆设计计算锚杆自由段长度Lf锚杆所受的水平力为:

T锚杆所受的轴向力为：T自由端长度为：Lf=L因此：L因为规范规定锚杆自由端长度不宜小于5m，所以取Lf=5m，外伸长度锚杆锚固段长度LeL假设锚固段长10m，则锚具到锚固段中点的距离为5+5=10m，h=4+10∙此处的土层抗剪强度为τ=c+σ=对临时锚杆的安全系数取1.5，所以，需锚固长度L再修正锚固长度h=4+τ=因此，锚固长度L所以，总锚固长度L=L拉杆截面积计算A取锚杆1ф36（As锚杆锁定荷载的确定根据《规程》第4.4.5条规定，锚杆预加力（锁定值）应根据地层条件及支护结构变形要求确定，宜取为锚杆轴向受拉承载力设计值的0.50~0.65倍。我们设计的时候取0.6倍，即182.23×0.6=109.34kN锚杆稳定性验算根据土力学知识，取最保守滑弧面，如上图R=10m，若此时锚杆穿过最远滑动面，则锚杆肯定打穿滑弧面。如图：L因此，锚杆固定在潜在滑动面之内。整体稳定性验算：抗滑移和抗倾覆验算（一）、抗滑移验算[控制参数]:采用规范: 通用方法计算目标: 安全系数计算滑裂面形状:圆弧滑动法[坡面信息]坡面线段数3坡面线号水平投影(m)竖直投影(m)超载数115.0000.000020.0009.7000310.0000.0001超载1距离0.010(m)宽10.000(m)荷载20.00kPa[土层信息]上部土层数层号层厚(m)重度(kN/m3)饱和重度(kN/m3)18.70016.00020.00021.00018.00020.000层号粘聚力(kPa)内摩擦角(度)水下粘聚力(kPa)水下内摩擦角(度)115.00024.00010.00025.00025.0005.00010.00025.000下部土层数层号层厚(m)重度(kN/m3)饱和重度(kN/m3)12.00016.00020.000240.00018.00020.000层号(kPa)粘聚力内摩擦角(度)水下粘聚力(kPa)水下内摩擦角(度)115.00024.00010.00025.000210.00025.00010.00025.000[计算条件]圆弧稳定分析方法:瑞典条分法土条重切向分力与滑动方向反向时:当下滑力对待稳定计算目标:给定圆心、半径计算安全系数条分法的土条宽度:1.000(m)圆心X坐标:15.000(m)圆心Y坐标:10.000(m)半径:10.000(m)计算结果:[计算结果图]滑动圆心=(15.000,10.000)(m)滑动半径=10.000(m)滑动安全系数=1.222起始x(m)终止x力(m)φ(度)li(m)Ci(kPa)φ(度)条实重(kN)附加力Y(kN)下滑力(kN)抗滑力(kN)15.00015.9922.8450.99315.00024.00155.4819.638.6992.7615.99216.9838.5641.00315.00024.00153.9019.8325.8791.5316.98317.97514.3711.02415.00024.00150.7019.8342.3388.9117.97518.96620.3351.05815.00024.00145.7719.8357.5585.0018.96619.95826.5431.10915.00024.00138.9319.8370.9479.8719.95820.94933.1131.18415.00024.00129.8719.8381.7873.5920.94921.94140.2291.30015.00024.00118.0919.8389.0766.3721.94122.93248.2191.49015.00024.00102.6319.8391.3258.6722.93223.92457.8291.86515.00024.0081.3319.8385.6251.9523.92424.91572.8513.37915.00024.0043.3319.8360.3658.9724.91524.99585.4061.0045.0005.000.721.612.325.03总的下滑力=615.857(kN)总的抗滑力=752.675(kN)土体部分下滑力=615.857(kN)土体部分抗滑力=752.675(kN)（二）、抗倾覆验算抗倾覆安全系数: Mp——被动土压力及支点力对桩底的抗倾覆弯矩,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倾覆弯矩。MMMK所以，抗倾覆整体稳定性满足规范要求。第二部分、施工方案 概述：施工方案主要分为施工准备工作、施工平面布置、分项工程、施工方法质量要求和措施、安全要求和措施、环保要求和措施、施工准备工作全面调查施工现场和锚杆深度范围内的地上、地下障碍物，制定排障计划和处理方案，并加以实施。根据建设单位提供的建筑红线、控制桩、水准点和施工图纸，进行测量放线工作。基坑开挖范围内所有轴线桩、水准点都要引出机械施工活动区以外，并设置涂红白漆的钢筋支架加以保护。根据轴线桩、施工图纸，测放井位、桩位和基坑开挖线，并加以保护。施工用电和施工照明根据机械配备型号和数量及钢筋加工、混凝土浇筑用电，经计算本工程高峰用电量为200kW，建设单位提供的316kVA变压器，符合施工用电容量要求。临时供电线路采用90mm*2橡皮电缆，并设置8个电闸箱供护坡和降水施工用电。在现场搭设4个高4～6m的照明灯架，每个灯架安装镝灯2000kW。工作面、坡道口安装碘钨灯活动灯架1～2个，供夜间施工照明用。施工用水：在现场东西两侧，各设置1个50mm的水源，供打井和护坡工程施工用水。在基坑南侧搭建临时办公、休息用房、工具棚、水泥棚。根据施工方案和施工图纸进行机械设备和钢筋、水泥、砂石、钢绞线等材料的准备。办理交通、城建、市政、市容、环卫等有关手续，办理降水工程向市政雨水或污水管道的排放手续，准备弃土场，办理运土及渣土消纳手续。施工平面布置出入口分别设在现场东南侧和西南角，运料、运土汽车可走循环路。砂石料场设在基坑范围内，但要避开护坡桩桩位线。三、分项工程施工方法（一).降水工程1、井点系统布置选用2.5型圆心式喷射井点，环形布置于天然地面上，基坑上口尺寸30m*60m,井点管距离坑壁为1m,则总管长度为2*(60+2*1+30+2*1)=188m，设滤管长度为1m,井点露出地面0.2m，基坑中心要求的降水深度为S=10.2-1.5+0.5=9.2m。将总管铺设在天然地面上，此时井点管所需长度为H=10.2-0.5+0.5+16*1/10+0.2=12m,即选取井管埋设深度为12m，滤管长度l为1m,抽水设备根据总管长度选用三套，每套60m。2、喷射井点施工 （1）安装水泵设备及泵的进出水管路 （2）敷设进水总管和排水总管。井点管与进水、排水总管的连接应安装阀门，以便调节使用和防止不抽水时发生回水倒灌。 （3）沉设井点管并灌填砂滤料，接通进水总管后及时进行单根试抽、检验。井点管组装时必须保证喷嘴与混合室中心线一致，否则真空度会降低，影响抽水效果。沉设井点管时，井管的冲孔直径不小于400mm，冲孔深度比滤管深1m，冲孔完毕后，立即沉设井点管，灌填砂滤料，最后再用粘土封口。 （4）全部井点管沉设完毕，接通排水总管后，全面试抽，检查整个降水系统的运转情况及降水效果。 3、井点降水、排水要求Ⅰ、坑内共布置2*（21+11）=64个井点管，坑外布设10口回灌井，每个距离降水井点管6m。Ⅱ、基坑开挖前应提前2周进行降水，确保基坑开挖面无明水；应保证水井的开挖质量，钻进时尽量采用清水和稀泥浆，保证水井的出水量。 Ⅲ、严格控制填滤料的规格，保证水井出清水，防止水泥淤塞和坑外掏空。 Ⅳ、坑内降水应统一疏排，并根据观测井水位变化采取相应的回灌措施。 Ⅴ、视施工现场情况沿地面及基坑内设明沟及集水井，及时排除雨水及地面流水。（二）.护坡工程1.护坡方案根据护坡高度、周围环境、土质分布情况、施工能力和经验，本着安全、经济、合理的原则，本工程选择振动小、噪声低和变形小的钢筋混凝土灌注桩护坡方案，不同部位其构造和做法也不相同。护坡高度17.20m，采用直径800mm钢筋混凝土灌注桩加锚杆护坡方案。桩顶设1000mm×800mm冠梁。2.护坡工程设计与计算 该部分详见上面的设计方案。3.护坡桩施工（1）、工艺流程：根据护坡桩设计和地层土质分布情况，护坡桩均采用长螺旋钻孔机施工，其成桩工艺流程为：场地平整→钻机对准桩位→调整大臂垂直度→启动钻机→钻机出土并随时清理→钻至设计孔深，孔钻清底→停钻提钻杆→测量孔深（作记录）→吊放钢筋笼→浇灌桩身混凝土，振捣→养护（2）、钻孔护坡桩桩径直径800mm，间距1.5m，桩长17.2m，采用潜水钻机，由于采用了降水措施，初步判断不塌孔或塌孔不严重，只须适当加深钻深即可。钻孔采用跳钻法，钻成的孔要及时下钢筋笼，并浇灌混凝土，防止凉孔时间过长塌孔，当天钻成的孔必须当天浇灌完。3）吊放钢筋笼：采用钻机的吊装装置要垂直吊放入孔内，并注意加强主筋方向不得下错、放反，必要时涂红漆标识。4）钢筋笼制作：钢筋笼在现场加工制作，供应的钢筋长度不符合长度要求时，主筋采用电弧焊双面焊，搭接长度必须符合规范要求。为保证主筋间距、位置和钢筋笼的刚度，架立筋应与主筋焊牢，箍筋与主筋绑扎牢固，成型的钢筋笼外形尺寸、主筋数量、位置、长度应符合设计要求。连梁钢筋的绑扎、搭接、长度应符合规范要求，桩主筋伸入冠梁内不小于50cm。5）混凝土施工：根据强度要求，选择一定的配合比，通过搅拌运输车和混凝土泵进行运输，浇灌时孔要用长振捣棒分层浇灌、分层振捣。水下施工用导管发进行混凝土施工。锚杆施工工艺流程：根据设计要求在地面下4.0m的连梁上打一排锚杆，间距1.5m，孔径直径150mm，孔深13.7m，倾角20度，采用MZ-2型锚杆机干作业成孔，其工艺流程为： 锚杆机就位→稳钻杆调整钻杆→钻孔出土→接螺旋钻杆继续钻孔到设计孔深→退出螺旋钻杆→插放锚体和注浆管→常压注浆→预埋锚索套筒→浇灌连梁→养护→安装锚头、锚具→预应力张拉→顶紧楔片锁定。杆体制作：设计拉拔力109kN,杆体采用1D36，HRB335钢筋。锚体注浆：锚体水泥浆浆体强度为20MPa，采用425号普通硅酸盐水泥，水灰比0.45.采用一次常压注浆，用BM250/50泥浆泵注浆，注浆压力不低于0.5MPa，孔口流出灰浆后拔出注浆管，在水泥浆初凝之前及时补浆。每孔注浆量约为计算注浆量的1.2倍。张拉锚固：锚体和连梁强度设计强度的75%时，可进行张拉，张拉机具主要为ZB4-500油泵、YC1200*320穿心式千斤顶、计时表、钢板尺等，宜采用跳张法，即隔二拉一。张拉时锚盘的重心、锚具的中心、千斤顶的中心应在同一轴线上。正式张拉前应取设计拉力的20%对锚杆预张拉。正式张拉应分级进行，张拉至设计拉力的1.05倍，稳定5~10min，并记录伸长值。当锚杆应力没有明显衰减时，退至设计拉力75%，用楔片锚固锁定。冠梁浇筑冠梁施工时，要使灌注桩突入冠梁最少50cm。6、土壁喷浆施工为了防止灌注桩之间的土壁层剥落，我们设计在灌注桩之间的土壁上喷筑一层混凝土，采用与锚杆注浆相同的水泥浆体，进行整体浇注。（三）．土方工程机械选择本基坑由于大而深且土质是降完水的粘土，因此采用拉铲挖土机。其挖土特点是“后退向下，自重切土”。施工分层为配合护坡的灌注桩及锚杆施工，主楼分三次进场，三次挖土。第一次进场，第一步挖土，由地面挖至-1.5m，实际挖深1m,主要是清理打井泥浆和地面的杂填土，为护坡桩施工创造条件。第二次进场，第二步挖土，挖至地面以下4m，即标高-4.5，主要是清理护坡桩钻孔土方，为锚杆机就位创造条件，实际挖深约4m。第三次进场，第三步挖土，由-4.5m挖至-10.2m，实际挖深5.7m，土方可以适当堆载在北、东、西三侧。开挖顺序每次挖土的顺序均有北向南，最后在基坑西南角收尾清槽修坡机械挖土过程中，要配备人工清槽修坡，灌注桩间土挂网抹灰，挖至坑底标高时，配备人工将机械挖土的余土清至挖土机开挖半径内，这种方法既可一次交成品，又可节省劳动力。四、质量要求和措施1.基本要求遵守国家施工及验收规范以及有关季节施工的规定。按照工程监理要求的检验程序、项目，进行质量过程控制，做好自检、预检和隐蔽工程验收，并交验各种资料，填报各种报表。原材料、半成品、成品要有出厂质量证明和试验报告。建立工程质量保证体系和质量管理责任制，做好各级质量交底。降水工程井位允许左右偏差100mm,井径不大于600mm，井深不小于设计深度。打井采用自造泥浆，不再投入粘土料。洗井要洗透，洗井后水质清澈，井底无泥沙，井内水位接近自然水位。抽水水泵保持连续运转，排水管道无漏水、渗水现象。护坡工程钢筋主筋、钢绞线要有材质试验报告，钢筋焊接接头也要有焊接试验报告。护坡桩直径、长度应符合设计要求，桩位允许左右偏差10