西安某学院基坑支护设计说明.docx
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西安某学院基坑支护设计说明
附件：
1、基坑支护计算书9页
2、支护平面图1页
3、Ⅰ区土钉墙支护立面图1页
4、Ⅱ区土钉墙支护立面图1页
5、Ⅱ区（ABCD段）土钉墙支护立面图1页
6、Ⅲ区土钉墙支护立面图1页
7、基坑降水平面图1页
8、观测点平面图1页
9、工程概算1页
10、招标文件要求的其它资料9页
1工程概况
拟建xx学院第二教学楼位于市南郊太白南路与科技六路西北部xx学院院，由xx科技大学建筑设计研究院设计。
根据基坑开挖图，建筑结构采用框架剪力墙结构，建筑基础埋深分别为-5.90m、-9.55m、-14.65m，拟建场地±0高程为414.05m，原始地面高程介于412.5～413.5m之间，地下潜水稳定水位埋深10.60～12.80m，稳定高程为400.75～402.23m。
我公司对本工程的降水、基坑支护设计方案及沉降观测进行投标。
2基坑支护设计方案
2.1设计依据
1、《xx学院第二教学楼岩土工程勘察报告》
2、《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99；
3、《混凝土结构设计规》GJB10-89；
4、《钢筋焊接及验收规》JGJ18-84；
5、甲方提供的其它资料。
2.2设计思路
本场地基坑类型为坑中坑类型，基坑开挖深度变化较大，四周开挖较浅，未见地下水，中间最大开挖深度为-14.65m，必须进行基坑降水，因此，基坑支护方案分区进行，建议基坑开挖分期进行，具体方案如下：
第一期基坑开挖：
基坑统一挖至-5.4m（预留0.5m以保证Ⅱ区坑底原始土层不受扰动），进行周围Ⅲ区的土钉墙支护，同时进行降水井施工；
第二期基坑开挖：
降水井施工完后进行降水，土方开挖只进行Ⅰ区的土方开挖，且随挖随即进行支护，挖至基坑底进行主楼施工；
第三期基坑开挖：
在主楼建至三至六层后方可进行，关停降水设施，全面开挖Ⅱ、Ⅲ区土方并进行支护。
2.3设计参数
土层序号
土层
名称
厚度
（m）
重度
（KN/m3）
粘聚力
（KPa）
摩擦角（。
）
备注
1
素填土
1.2
20.0
15.0
12.0
2
黄土状土
4.4
19.4
22.0
18.0
3
中砂
2.2
19.8
0
25.0
4
粉质粘土
4.2
19.1
25.0
20.0
5
中砂
2.5
20.0
0
30.0
6
粉质粘土
5.3
19.6
28.0
25.0
根据勘察报告提供的各土层的厚度、力学性质，影响基坑开挖深度的土层主要为六个大层，其参数见下表：
2.4土钉墙基坑支护
根据实际槽深、场地周围环境条件以及地层条件，重新经过详细、认真的计算，并且充分考虑了安全性与经济合理化的因素，建议采用土钉墙支护方案，基坑采用地面超载按15kPa考虑。
根据基坑开挖深度分别为-14.65m、-5.9m、-9.55m，基坑支护分为Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区段（具体分区情况见基坑支护平面图）。
原始地面标高按413.0m考虑，则基坑实际槽深和边坡高度分别为：
Ⅰ区-9.25m（-5.40m～-14.65m）、Ⅱ区-3.65m（-5.90m～-9.55m）、Ⅱ区（ABCD段）-5.0m（原始地坪～-5.90m）、Ⅲ区-8.55m（原始地坪～-9.55m）。
根据以上情况，支护方案分四部分进行设计，各区段具体设计参数如下：
1区边坡土钉墙支护参数设计
土钉墙面倾角为80°,土钉呈梅花状布置。
土钉倾角为10°，钻孔直径φ130mm。
主筋拉杆为1Φ20，外配1Φ14加强筋与所有主筋端头相连。
墙面挂200×200φ8的钢筋网片，并喷100mm厚的豆石混凝土，喷射混凝土的强度为C20。
根据计算结果（土钉设计计算书见后附表），土钉具体布置见下表：
Ⅰ区土钉参数表槽深9.25m
土钉
层序
层高
（m）
孔间距（m）
孔深
（m）
孔径（mm）
拉杆
倾角
（°）
1
1.5
1.5
9.0
130
1Φ20
10
2
1.5
1.5
9.0
130
1Φ20
10
3
1.5
1.5
8.0
130
1Φ20
10
4
1.5
1.5
6.0
130
1Φ20
10
5
1.5
1.5
7.0
130
1Φ20
10
6
1.5
1.5
6.0
130
1Φ20
10
Ⅱ区边坡土钉墙支护参数设计
土钉墙面倾角为80°,土钉呈梅花状布置。
土钉倾角为10°，钻孔直径φ130mm。
主筋拉杆为1Φ18，外配1Φ14加强筋与所有主筋端头相连。
墙面挂200×200φ8的钢筋网片，并喷80mm厚的豆石混凝土，喷射混凝土的强度为C20。
根据计算结果（土钉设计计算书见后附表），土钉具体布置见下表：
Ⅱ区土钉参数表坡高3.65m
土钉
层序
层高
（m）
孔间距（m）
孔深
（m）
孔径（mm）
拉杆
倾角
（°）
1
1.5
1.5
3.0
130
1Φ18
10
2
1.5
1.5
3.0
130
1Φ18
10
Ⅱ区（ABCD段）边坡土钉墙支护参数设计
土钉墙面倾角为80°,土钉呈梅花状布置。
土钉倾角为10°，钻孔直径φ130mm。
主筋拉杆为1Φ18，外配1Φ14加强筋与所有主筋端头相连。
墙面挂200×200φ8的钢筋网片，并喷100mm厚的豆石混凝土，喷射混凝土的强度为C20。
根据计算结果（土钉设计计算书见后附表），土钉具体布置见下表：
Ⅱ区（ABCD段）土钉参数表槽深5.0m
土钉
层序
层高
（m）
孔间距（m）
孔深
（m）
孔径（mm）
拉杆
倾角
（°）
1
1.5
1.8
6.0
130
1Φ20
10
2
1.5
1.8
5.0
130
1Φ20
10
3
1.5
1.8
4.0
130
1Φ20
10
Ⅲ区边坡土钉墙支护参数设计
土钉墙面倾角为80°,土钉呈梅花状布置。
土钉倾角为10°，钻孔直径φ130mm。
主筋拉杆为1Φ18，外配1Φ14加强筋与所有主筋端头相连。
墙面挂200×200φ8的钢筋网片，并喷100mm厚的豆石混凝土，喷射混凝土的强度为C20。
根据计算结果（土钉设计计算书见后附表），土钉具体布置见下表：
Ⅲ区土钉参数表槽深8.55m
土钉
层序
层高
（m）
孔间距（m）
孔深
（m）
孔径（mm）
拉杆
倾角
（°）
1
1.6
1.5
9.0
130
1Φ18
10
2
1.6
1.5
6.0
130
1Φ18
10
3
1.6
1.5
7.0
130
1Φ18
10
4
1.6
1.5
6.0
130
1Φ18
10
5
1.6
1.5
6.0
130
1Φ18
10
孔注M15水泥砂浆，水灰比0.40～0.50，孔注浆的充盈系数不得小于1.0。
注浆全部采用孔底加压注浆，注浆压力为0.3～0.5MPa，根据情况可增加速凝剂。
二次补浆在初凝后开始，现场可根据实际情况决定是否进行三次补浆。
2.5土钉墙施工工艺
土钉墙施工是随土方开挖而进行的，该工艺包括以下六大作业步骤：
①确定开挖边线，依据土钉墙层高进行土方挖运；
②依据土钉设计间距与钉长成孔；
③孔插筋；
④向孔压力灌注水泥砂浆；
⑤网片与土钉连接（钢筋挂网）；
⑥分次喷射细石混凝土。
2.6基坑土方挖运方案
a.基坑土方挖运必须与基坑支护紧密配合，相互协调。
b.根据土钉设计层高分层分步开挖，每层超挖深度不得超过0.5m。
c.挖运设备要结合工程进度合理配置。
d.本工程土方挖运的具体方案由土方承包方编制，本方案仅供参考。
e.在基坑东北角设工地进出口，作为土方运输的进出通道；在进出口处设置一个清污槽，用来清理车轮泥土，马道宽8～10m，坡度1:
6。
2.7支护结构监测方案
在基坑周边坡顶按20m～30m间隔设观测点，测量边坡的水平位移与沉降。
基准点布置在基坑变形影响不到的稳定地点，以确保观测点数据的准确、可靠。
每次测量应对基准点进行校核，误差不大于2mm。
基坑开挖前测原始值，从开挖第一步土时开始进行变形观测，观测周期1次/天，直至基础底板完工后，观测周期改为1次/2天；当两次观测位移量很小或地下室施工完二层时，可将观测周期延长至1次/1周；其间可根据施工进度和变形发展，随时加密观测次数，每7天向监理和甲方汇报一次监测结果。
如发现变形异常，应及时停止坑作业并认真分析原因，可采取还土、坡顶卸载和增补锚杆等加固措施，确保边坡及建筑物的安全。
直至变形趋于零或地下结构建至±0.00时，可停止观测。
（注：
支护监测在支护施工期间由支护施工单位负责，支护施工结束后由土建方负责）
3基坑降水方案
3.1降水方法
根据《建筑与市政降水工程技术规》（JGJ/T111-98）第6.2.1条要求：
井点降水方法和设备选择，应根据土层的渗透系数、要求降低水位的深度及工程特点，作技术经济和节能比较后确定。
影响本次降水的地下水主要为潜水，也是本次降水的主要目的层。
因此井深应在20m左右。
该层潜水主要赋存于粉质粘土
层、中砂
层、粉质粘土⑥层中，根据本场地含水层之间的水力联系并结合我公司降水成功经验，本基坑必须进行封闭降水。
将需疏干的含水层用管井引至透水系数大的粗砂
层中，使上层潜水利用其重力作用及水头差作用下渗，然后用大口径管井抽取混合水头，达到最终降低水位的目的。
3.2方案布置原则
本基坑深14.65m，降水深度4.0m，含水层主要为上部潜水，水量较大。
但含水层部分土质为粉质粘土，不易排出，故需要用管井利用水的重力作用将饱和水引至下层砂中，然后再用潜水泵将水抽走，为达到降水效果，使整个基坑形成封闭降水，此处降水井深度定为20.0m，井间距16m。
3.3降水计算
1）计算参数选取
a、基坑长度L=65m，宽度B=53m，深度H=14.65m
b、降深S=4m
c、含水层厚度H=14.0m
d、渗透系数K=5m/d
e、影响半径R=60.0m
f、井管半径r=0.3m
g、降落漏斗水力坡度I=1/10
2）基坑总涌水量计算
根据潜水完整井公式估算整个基坑涌水量：
式中：
Q：
基坑涌水量m3/d
R0：
井系统影响半径，60.0+34=94.0m
r0：
基坑等效半径，r0=0.29×118≈34m
计算得:
Q=1490m3/d
３）单井最大出水量
式中：
qˊ：
单井最大出水量m3/d
L：
动水位下滤水管浸没长度，取10.0m
qˊ=2πrKL=94m3/d
3.4井点布置
基坑按80°放坡，降水井布置在开槽线外侧1m处，井间距15～20m，共布井16眼，根据经验针对此类含水层，下入流量为10m3/h的潜水泵抽水，可使抽水强度适中,保持正常连续抽水。
3.5井点设计
抽水井井深20.0，井径800mm，全孔下入无砂水泥砾石滤水管，滤水管直径600mm。
均匀回填φ2～7mm石屑或粗砂滤料至孔口下1.5m，滤料以上回填粘土至孔口，滤水管下入潜水泵。
3.6抽排水系统设计
采用潜水泵抽水，直接排入集水池，进地面排水管系统。
沿基槽顶外1.5m,铺设Ф150排水管或管沟,水力坡度3‰,再由总管排入雨、污水口。
4沉降观测方案
沉降观测按《建筑变形测量规程》（JGJ/T8-97）并参考设计要求，施工期间每施工完一层进行一次沉降观测，主体封顶后，第一年每季度一次，第二年每半年一次，以后每年一次，直至沉降稳定为止。
若沉降有异常时，及时通知甲方和设计单位。
----------------------------------------------------------------------
设计项目:
自然地坪～-9.55m区域
----------------------------------------------------------------------
----------------------------------------------------------------------
设计项目:
----------------------------------------------------------------------
[设计简图]
----------------------------------------------------------------------
[设计条件]
----------------------------------------------------------------------
[基本参数]
所依据的规程或方法：
《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99
基坑深度：
8.550（m）
基坑地下水深度：
16.000（m）
基坑外地下水深度：
16.000（m）
基坑侧壁重要性系数：
1.000
土钉荷载分项系数：
1.250
土钉抗拉抗力分项系数：
1.300
整体滑动分项系数：
1.300
[坡线参数]
坡线段数1
序号水平投影（m）竖向投影（m）倾角（°）
11.2028.55082.0
[土层参数]
土层层数6
序号土类型土层厚容重饱和容重粘聚力摩擦角钉土摩阻力锚杆土摩阻力水土
（m）（kN/m^3）（kN/m^3）（kPa）（度）（kPa）（kPa）
1素填土1.20020.020.015.012.015.015.0合算
2粘性土4.40019.418.022.018.050.050.0分算
3中砂2.20019.818.00.025.070.070.0分算
4粘性土4.20019.118.025.022.055.055.0分算
5中砂2.50020.018.00.035.085.085.0分算
6粘性土5.30019.619.628.025.075.075.0分算
[超载参数]
超载数1
序号超载类型超载值（kN/m）作用深度（m）作用宽度（m）距坑边线距离（m）形式长度（m）
1满布均布15.000
[土钉参数]
土钉道数6
序号水平间距（m）垂直间距（m）入射角度（度）钻孔直径（mm）
11.5001.50015.0130
21.5001.40015.0130
31.5001.30015.0130
41.5001.30015.0130
51.5001.30015.0130
61.5001.30015.0130
[花管参数]
基坑侧花管排数0
基坑侧花管排数0
[锚杆参数]
锚杆道数0
[坑土不加固]
施工过程中局部抗拉满足系数:
1.000
施工过程中部稳定满足系数:
1.000
[部稳定设计条件]
考虑地下水作用的计算方法：
总应力法
土钉拉力在滑面上产生的阻力的折减系数：
0.500
圆弧滑动坡底截止深度（m）：
0.000（m）
圆弧滑动坡底滑面步长（m）：
1.000（m）
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[设计结果]
----------------------------------------------------------------------
[局部抗拉设计结果]
工况开挖深度破裂角土钉号设计长度最大长度（工况）拉力标准值拉力设计值
（m）（度）（m）（m）Tjk（kN）Tj（kN）
11.80048.00
23.20048.911.4681.468
（2）5.36.6
34.50049.211.8291.829（3）0.10.1
21.8461.846（3）11.013.7
45.80049.512.5912.591（4）0.10.1
22.5492.549（4）10.112.7
33.5413.541（4）32.440.5
57.10050.213.2853.285（5）0.10.1
23.2603.260（5）10.112.6
34.2624.262（5）32.240.3
44.6174.617（5）64.780.9
68.40050.613.9883.988（6）0.10.1
23.9723.972（6）10.012.5
34.9804.980（6）32.140.2
45.3425.342（6）64.580.7
57.3447.344（6）99.8124.8
78.55050.714.0714.071（7）0.10.1
24.0564.056（7）10.012.5
35.0645.064（7）32.140.1
45.4265.426（7）64.580.7
57.4527.452（7）99.8124.8
65.7195.719（7）75.594.3
[部稳定设计结果]
工况号安全系数圆心坐标x（m）圆心坐标y（m）半径（m）土钉号土钉长度
11.488-1.54010.5114.076
21.498-5.04313.78910.238
14.071
31.311-5.65213.60811.404
14.071
24.056
41.309-5.44512.83211.647
16.071
26.056
36.064
51.302-6.72613.39113.806
17.071
27.556
37.564
47.426
61.301-8.00213.95315.965
18.571
28.556
38.564
48.426
58.452
71.397-7.68315.20717.037
18.571
28.556
38.564
48.426
58.452
65.719
[土钉选筋计算结果]
土钉号土钉拉力（抗拉）土钉拉力（稳定）计算钢筋面积配筋配筋面积
16.675.2250.51D18254.5
213.787.9293.01D20314.2
340.5128.7429.21D25490.9
480.9167.5558.41D28615.8
5124.8168.0560.11D28615.8
694.3116.3408.81D25490.9
[喷射混凝土面层计算]
[计算参数]
厚度：
100（mm）
混凝土强度等级:
C20
配筋计算as:
15（mm）
水平配筋:
d8200
竖向配筋:
d8200
配筋计算as:
15
荷载分项系数:
1.200
[计算结果]
编号深度围荷载值（kPa）轴向M（kN.m）As（mm^2）实配As（mm^2）
10.00~1.500.1x0.004235.7（构造）251.3
y0.004235.7（构造）251.3
21.50~2.901.5x0.108235.7（构造）251.3
y0.127235.7（构造）251.3
32.90~4.2015.2x0.905235.7（构造）251.3
y1.259235.7（构造）251.3
44.20~5.5031.2x1.854235.7（构造）251.3
y2.580235.7（构造）251.3
55.50~6.8064.3x3.822235.7（构造）251.3
y5.318310.3251.3
66.80~8.1071.4x4.242245.4251.3
y5.903346.1251.3
78.10~8.5556.7x0.000235.7（构造）251.3
y1.435235.7（构造）251.3
[外部稳定计算参数]
所依据的规程：
《建筑地基基础设计规》GB50007-2002
土钉墙计算宽度:
10.000（m）
墙后地面的倾角:
0.0（度）
墙背倾角:
82.0（度）
土与墙背的摩擦角:
10.0（度）
土与墙底的摩擦系数:
0.300
墙趾距坡脚的距离:
0.000（m）
墙底地基承载力:
200.0（kPa）
抗水平滑动安全系数：
1.300
抗倾覆安全系数：
1.600
[外部稳定计算结果]
重力:
1471.1（kN）
重心坐标:
（5.000,4.088）
超载:
114.0（kN）
超载作用点x坐标:
5.000（m）
土压力:
273.0（kPa）
土压力作用点y坐标:
2.907（m）
基底平均压力设计值163.2（kPa）<200.0
基底边缘最大压力设计值197.1（kPa）<1.2*200.0
抗滑安全系数:
1.929>1.300
抗倾覆安全系数:
11.571>1.600
----------------------------------------------------------------------
设计项目:
-5.9～-14.65m区域
----------------------------------------------------------------------
[设计简图]
----------------------------------------------------------------------
[设计条件]
----------------------------------------------------------------------
[基本参数]
所依据的规程或方法：
《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99
基坑深度：
8.750（m）
基坑地下水深度：
9.500（m）
基坑外地下水深度：
9.500（m）
基坑侧壁重要性系数：
1.000
土钉荷载分项系数：
1.250
土钉抗拉抗力分项系数：
1.300
整体滑动分项系数：
1.
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