土石方开挖施工组织设计14613.docx
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土石方开挖施工组织设计14613
1前言
1.1工程概况
“花样年·香年广场项目”场地位于成都市区南部规划新区天府大道西侧，新会展中心斜对面，拟建物由四川省建筑设计院设计，拟建建筑情况见表1.1。
在本护壁设计前，我院进行了本场地初勘，根据初勘提供的岩土参数，我院进行本基坑支护设计，本基坑支护施工由四川省建筑机械化工程公司实施。
建筑物情况一览表表1.1
建筑物名称
结构
类型
层数及
高度
地下室情况
基础砌置
深度（m）
估计基础
形式
单位
荷载
对差异沉降敏感程度
1＃
剪力墙
36F
99.9m
-3F
约-19.0（现调整为-17.0）
筏板
500kpa
敏感
2＃
框架
核心筒
31F
99.9m
-3F
约-19.0（现调整为-17.0）
筏板
450kpa
敏感
3＃
框架
剪力墙
37F
133.9m
-3F
约-19.0（现调整为-17.0）
筏板
600kpa
敏感
1.2场地概况
一、场地位置
“花样年·香年广场项目”场地位于成都市区南部规划新区天府大道西侧，新会展中心斜对面，新希望大厦与航兴国际广场之间。
二、周边环境条件
场地除北侧外，三方均为市政道路，各边详细情况如下，场地环境条件见下图：
图1基坑四周环境条件
场地北侧：
此侧为新希望在建项目，是本支护设计最重要的一侧，基坑边线离新希望项目地下室8.2～14.5m，离新希望主体建筑22.2～30.2m。
新希望项目设2层地下室，采用筏板基础，基础埋置深度为从现地面下-9.0m，地下室施工时采用土钉墙支护，现已回填，作为钢筋加工场地。
据现场调查，本侧未发现地下管线。
场地东侧：
为已建成的市政道路，街道对面为在建的中油设计西南分公司办公楼，本地下室开挖边线离中油办公楼地下室边线距离为35m左右。
经现场踏勘，在本侧发现有市政电缆管沟，紧靠围墙，沟宽约1.0m，深1.5m，施工前须进一步查清走向及埋深，以便在施工时采取针对性保护措施。
场地南侧：
为已建成的市政道路，其对面为航兴国际广场，23F，主体已经封顶，设2层地下室，基础埋深约10.0m，本地下室开挖边线离航兴国际广场主体建筑距离约45m，本侧未发现地下管线。
场地西侧：
为已建成的市政道路，其对面为在建工地，正进行基础施工。
目测挖深10m左右，两基坑间距约45.0m左右，本侧未发现地下管线。
1.3基坑支护技术要求
由本场地初勘报告知，基坑边坡主要由人工填土、粉质粘土、粉土及砂卵石、泥岩组成，须采用合理的支护措施，保证基坑及相临建筑物的安全。
1、基坑平均深度为-17.0m。
2、基坑周长500m。
3、基坑四周荷载：
考虑工程施工过程中会局部堆放水泥钢筋等建筑材料，故本次护壁设计基坑四周荷载均按15kpa考虑，有建筑地段按建筑实际荷载加载。
1.4基坑等级
据《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB）7.1.7条规定，本基坑挖深大于10m（17.0m），基坑等级为一级，故基坑支护设计相关计算及变形控制均按一级基坑考虑，重要性系数γ。
=1.1。
基坑支护结构使用时限：
1年，属临时支护。
1.5类似工程经验
1、群光广场基坑支护工程（2005年3月），深24.7m，排桩+预应力锚索，四川省川建勘察设计院设计；
2、山水置业.琨玉商住楼基坑支护工程（2006年5月），深15.65m，排桩+预应力锚索，四川省川建勘察设计院设计；
3、城市理想基坑支护工程（2007年3月），深16.5m，排桩+预应力锚索，四川省川建勘察设计院设计、施工；
4、花样年.喜年广场基坑支护工程（2007年6月），深14m，排桩+预应力锚索，四川省川建勘察设计院设计、施工；
5、攀成钢返迁房项目（镏金岁月）基坑支护工程（2008年4月），深11.0m，排桩+预应力锚索，四川省川建勘察设计院设计；
6、摩玛城基坑支护工程（2008年5月），深14.55m，排桩+预应力锚索，四川省川建勘察设计院设计、施工；
7、广联摩根中心基坑支护工程（2008年11月），深15.0m，排桩+预应力锚索，四川省川建勘察设计院设计；
8、三益公商务楼基坑支护工程（2008年11月），深15.0m，排桩+预应力锚索，四川省川建勘察设计院设计。
1.6相关说明
1、建设单位招标文件提供基坑深度为-17.1m，考虑施工前会先期平整场地，平场后综合按-17.0m进行设计。
筏板基础外边线外工作面暂按1.0m考虑。
2、本工程降水及土方工程建设单位已另行委托，故本支护设计及施工组织设计均不再考虑。
3、本基坑支护设计依据建设单位提供的最新版总平面图（2009.12.15，电子文档）进行支护工程设计，正式施工前需由建设单位书面确认，经确认无误后方可作为施工之依据。
若平面位置或挖深有变化，需及时与我院联系，以便及时调整支护方案，否则，我院不承担任何责任。
施工测量放线前，应仔细核对经施工图审查后的《总平面图》和《基础平面图》等图纸，并以《总平面图》作为放线定位依据，实地测放主要轴线、地下室边线等，检查无误后方可动工。
4、现场现有的围墙为实心页岩砖砌围墙，护壁施工时局部会拆除围墙，建议将现有围墙拆除后采用轻质围墙重新修建，以将深基坑作业的风险降至最低。
5、需建设单位协调：
降水井距基坑2m远，沉砂池距基坑3.0m以上，需作好沉砂池防水工作（建议采用钢板焊制的沉砂池），降水管道不能有渗漏。
基坑外地面应作好地表排水工作，采取截排水措施，防止地表水渗入坑壁，以免对基坑造成不良影响。
6、护壁施工前，需要建设单位提供场地详细的管网分布图，必要时可适当调整护壁方案，确保市政管网的安全。
基坑开挖前应进一步调查、确认周边建筑物和管线情况，并采取针对性保护措施。
7、本工程应遵循"动态设计、信息化施工"技术原则，施工过程中注意观察临近建筑物或道路的变形及地下设施的保护，如遇异常情况，应立即停止施工，并与相关单位协商。
如变形过大，可采取加设预应力锚索、内支撑等加固措施。
8、未尽事宜，须符合相关规范规程之要求。
2场地工程地质条件
2.1地质构造及稳定性
该区域构造属新华夏系第三沉降带四川盆地西部，成都坳陷中部东侧，处于北东走向的龙门山断裂带和龙泉山断裂带之间（见图3.1）。
由于受喜马拉雅山造山运动的影响，两构造带相对上升，在坳陷盆地内堆积了厚度不等的第四系冰水堆积层和冲洪积层，形成现今平原景观。
在成都平原下伏基岩内存在北东走向的蒲江—新津断裂和新都—磨盘山断裂及其它次生断裂。
图3.1成都平原位置及构造略图
场地稳定性的影响因素主要取决于场地区域隐覆断裂的活动情况和龙门山、龙泉山褶断带的活动对成都市的影响。
蒲江-新津断裂和新都-磨盘山断裂是影响成都盆地区域稳定性的主要断裂，但活动微弱，不考虑隐伏断层和龙泉山褶断带的影响。
该区域属扬子台地，地质构造稳定，属相对稳定地块。
抗震设防烈度为7度，设计地震分组为第三组，已考虑龙门山褶断带（地震带）的影响。
2.2地形地貌
拟建场地位于成都市区南部规划新区天府大道西侧，交通方便，场地勘探点孔口标高484.61～485.53m，高差0.92m，地形较平坦。
场地地貌单元属岷江水系Ⅱ级阶地。
2.3地层
场地地基土主要由第四系人工填土（Q4ml）、第四系上更新统冲洪积（Q3al+pl）成因的粘性土、粉土、砂及卵石组成，下伏白垩纪灌口组泥岩（K2g）。
现将地层从上到下分别描述如下：
（1）人工填土
a杂填土：
杂色，松散，稍湿。
主要由回填建渣组成，夹少量粘性土及植物根茎。
该层场地大部分地段分布，层厚0.5～4.0m。
b素填土：
褐灰色、黑灰色，松散～稍密,稍湿。
以粘性土、粉土为主,含20%左右的植物根茎及少量建筑垃圾。
该层场地大部分地段分布,层厚0.5～2.0m。
（2）粉质粘土
褐黄色，硬塑～坚硬。
含氧化铁、铁锰质及铁锰质结核。
局部夹薄层粘土或粉土，该层场地局部缺失,层厚1.3～5.0m。
（3）粉土：
褐黄色，中密～密实，湿。
含氧化铁、铁锰质结核及云母碎屑，局部夹薄层粘性土，下部渐变成粉砂、细砂。
该层场地大部分地段分布,层厚0.5～3.1m。
（4）细砂：
褐黄色，褐灰色，松散，稍湿～饱和。
以长石、石英为主，含少量云母片，局部含少量卵石、圆砾及细粒土。
主要以尖灭状分布于卵石层顶板之上。
该层场地部分地段分布,层厚0.3～1.0m。
（5）中砂：
褐黄色，褐灰色，松散，稍湿～饱和。
以长石、石英为主，含少量云母片，局部含少量卵石、圆砾及细粒土。
主要以透镜体状分布于卵石层中。
该层场地部分地段分布,层厚0.3～1.0m。
（6）卵石：
褐灰、褐黄色、青灰色，稍湿～饱和，卵石粒径一般3～7cm，大者可达20cm以上，成分以花岗岩、石英砂岩为主，微～强风化，磨圆度较好，多呈亚圆形，充填砂土、圆砾及少量细粒土。
卵石顶板埋深为9.3～12.8m，标高496.44～499.35m，高差2.91m，局部有一定起伏。
该层可分为松散、稍密、中密、密实四个亚层（详见《工程地质剖面图》）。
松散卵石：
卵石粒径大于2mm，含量50％～55％，该层在场地大部分地段分布。
稍密卵石：
卵石含量为55～60%，粒径一般30～80mm，最大粒径大于120mm，该层在场地大部分地段分布。
中密卵石：
卵石含量为60～70%，粒径一般40～100mm，最大粒径大于150mm，该层在场地大部分地段分布。
密实卵石：
卵石含量为70%以上，粒径一般40～120mm，最大粒径大于150mm，该层在场地大部分地段分布。
（7）泥岩
紫红色，泥质结构，块状构造，按风化程度可分为强风化、中等风化和微风化。
a、强风化泥岩：
风化裂隙很发育，岩芯呈碎块状、土状，该层在场地局部地段分布。
厚度1.2～2.0m左右。
b、中等风化泥岩：
岩芯呈柱状，裂隙发育，较完整，局部夹强风化软弱层。
其顶板埋深10.5～14.5m，标高470.82～474.31m，本次最大揭露厚度为24.0m。
2.4地下水
场地地下水属第四系孔隙潜水类型，砂卵石层为主要含水层，勘察期间为平水期，且受附近场地施工降水影响，场地潜水稳定水位在-7.50～-8.50m之间，高程476.28m～478.02m。
场地地下水受岷江水系及大气降水补给，且有随季节变化的特点，年变化幅度为2.0m左右，根据本区域地质水文资料，在正常情况下，场地年最高潜水位为-4.0m，标高在481.00m左右。
场地环境类别为Ⅱ类，强透水层。
另据场地的区域水文地质资料，该场地卵石层渗透系数K值为15md左右。
2.5气候条件
该场地属大陆季风型气候，降水主要源于太平洋东南季风，次为印度洋西南季风。
（1）气温：
年平均气温16.2℃，极端最高气温39.7℃，极端最低气温－5.9℃，昼夜温差最大12℃左右；
（2）降水：
多年平均为947.0mm，1995～1994年平均降水最925.60mm，12、1、2月旱季降水量占3％左右，7、8、9月雨季降水量占60～70％，日最大时降水量207.5mm（），最大时降水量28.10mm（2-13时），最大积雪厚度40mm；
（3）蒸发量：
970.4～1139.3mm，多年平均1020.5mm；
（4）相对湿度：
多年平均值82％；
（5）风向、风速：
多年平均风速1.35ms，最大风速14.8ms（NE向）；瞬时最大风速27.4ms（），主导风向NNE向，出现频率11%，风压0.25KNm2（30年一遇），常年平均风压140kpa，雪压0.1KNm2;
（6）日照：
年日照数1200～1300小时，日照最小年份960小时。
2.6场地地震效应
据《建筑抗震设计规范》GB50011－2001，该场地抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值0.10g，设计地震分组为第三组。
据地勘报告，场地土等效剪切波速Vse=278.4ms左右，场地覆盖层厚度大于10.0m，属Ⅱ类建筑场地，为可进行建筑的一般场地。
场地卓越周期Tg=0.342s。
3支护方案选择
3.1工程的特点与难点
基坑深度较大，深度约17.0m，安全等级为一级，基坑支护的难度大。
目前成都地区已施工完成并投入使用的类似基坑可作为工程类比，参考其成功经验。
场地三侧均为城市道路，且局部分布有城市管网，须采取合理的支护方案，确保安全。
在基坑1.0H（H为基坑深度）范围内均有永久性建筑物和市政干道，分布有地下管线，对变形要求严格。
（3）本工程施工场地狭小，必须对施工现场进行科学、合理的安排，使临设、办公室、水泥库房和材料堆场布局科学合理。
（4）变形控制的不确定性，变形控制是支护结构设计与施工的关键，影响因素众多。
3.2支护方案选择
目前成都地区基坑支护经常采用的护壁方式有土钉墙支护、悬臂桩护壁和锚拉桩护壁等几种基本形式。
土钉墙是采用土层锚杆加钢筋混凝土挡土板的柔性支护体系，其优点是造价较低、施工进度较快，与土方开挖交叉进行，不单独占用工期。
但喷锚护壁坡顶变形较大，要求有足够的放坡条件，一般用于10m以下的二级基坑，因此土钉墙支护不适用于本工程。
悬臂桩护壁经过初步计算，变形大，桩体及配筋超出正常施工范围，无法满足本工程要求。
锚拉桩护壁，可以满足基坑变形要求，又有较强的可操作性，无噪音，无污染，适用于本工程。
通过以上分析比较，本工程基坑支护拟采用锚拉桩支护体系。
3.3桩成孔方式选择
护壁桩常见的成孔方式分人工开挖及机械成孔，人工挖孔桩使用较多，但其有受地下水、流砂、有害气体等条件的影响，作业占用工期长，安全系数低等特点。
由于本场地基岩埋藏浅（12.0m）左右，据成都地区降水经验，管井降水仅能将地下水位降至基岩面以上1.0m左右，且基岩上部局部分布裂隙水，个别地段裂隙水量较大（见下照片），将给人工挖孔桩带来极大的安全隐患及影响工程进度。
照片照于2009.10月，照相地点天府广场百扬大厦挖孔桩工地
综合工期、经济性、安全性、场地适用条件等因素，故本场地拟采用机械成孔方式，采用目前成都较为成熟的先进旋挖机成孔方式。
3.4旋挖机简介
旋挖机是一种综合性的钻机，它可以用短螺旋钻头进行干挖作业，也可以用回转钻头在泥浆护壁的情况下进行湿挖作业。
旋挖机可以配合冲锤钻碎坚硬地层后进行挖孔作业。
采用多层伸缩式钻杆，钻进辅助时间少，劳动强度低，节约成本，污染小，特别适合于城市建设中的成桩施工。
旋挖钻机适用于砂土、粘性土、粉质土、卵石层及强风化及中等风化泥岩等土层施工，在灌注桩、连续墙、基础加固等多种地基基础施工中得到广泛应用，主要用于市政、公路桥梁、工业和民用建筑等基础施工中。
旋挖钻机的动力输出扭矩为kNm，最大成孔直径范围0.8～3.0m，最大成孔深度为60～90m，可以满足各类成孔施工的要求。
旋挖机照片，钻头可根据地层情况更换
旋挖机作业照片
4基坑支护设计
4.1设计依据
1、建设单位提供的图纸和资料
《“花样年·香年广场项目”总平面布置图》（电子文档，2009.12.15）；
《“花样年·香年广场项目”红线图》；
《花样年·香年广场项目场地初勘报告书》（四川省川建勘察设计院，2009年11月）。
2、国家现行有关工程施工和验收的标准、规范、规程、图集
（1）《建筑基坑工程监测技术规范》（GB）
（2）《建筑与市政降水工程技术规范》（JGJT111-98）；
（3）《建筑基坑支护技术规范》（JGJ120-99）；
（4）《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB）；
（5）《钢筋焊接及验收规程》（JGJ18-96）；
（6）《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB）；
（7）《建筑地基基础设计规范》（GB）；
（8）《混凝土结构设计规范》CTB中国建筑工业出版社；
（9）《建筑桩基技术规范》（JGJ）；
（10）《工程测量规范》（GB50026—2002）；
（11）《混凝土结构工程施工及验收规范》（GB50204—2002）；
（12）《混凝土质量控制标准》（GB50164—92）；
（13）《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ）
（14）《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ46—93）；
（15）《建筑施工安全检查标准》（JGJ59—99）；
（16）《建筑工程施工质量验收统一标准》（GB50300—2001）；
（17）《建筑变形测量规范》（JGJ8-2007）；
（18）《成都市建筑工程深基坑施工安全管理暂行办法》（成建委发[2002]712号）
3、现行的质量、安全生产、文明施工的有关政策、文件规定。
4、我院现场踏勘所收集的资料
4.2设计参数的选取
1、根据本场地初勘报告，岩土体物理力学参数见表4.2-1。
地基土物理力学指标值表表4.2-1
土名
重度
γ
（kNm3）
承载力
特征值
fak
（kPa）
压缩
模量
Es
（MPa）
变形
模量
Eo
（MPa）
粘聚力标准值
Ck
（kPa）
内摩擦角
标准值
φk
（度）
泊松比
μ
杂填土
17
70
2.0
0
10
0.42
素填土
18
100
3.5
10
15
0.40
粉质粘土
20
200
10.0
30
15
0.37
粉土
19
120
8.0
16
7
0.35
细砂
19
100
9
8
0
30
0.33
中砂
（卵石层中）
20
140
13
12
0
33
0.30
卵
石
松散
20
200
21
20
0
35
0.28
稍密
21
350
25
21
0
38
0.27
中密
22
600
35
29
5
40
0.25
密实
23
800
50
36
10
44
0.22
泥岩
强风化
21
300
15.0
40
20
0.23
中等风化
23
1000
500
40
0.19
土体与锚固体粘结强度特征值表4.2-2
土层
杂填
土
素填
土
粉质粘土
粉土
细砂
中砂
松散
卵石
稍密
卵石
中密
卵石
密实
卵石
强风化
中等风化
frb
（kPa）
16
20
30
25
32
40
70
80
110
130
40
200
2、基坑四周荷载
对于本场地，考虑工程施工过程中会局部堆放水泥钢筋等建筑材料，故本次护壁设计基坑四周荷载均按15kpa考虑，基坑北侧（靠新希望）在建21F项目按集中荷载320KPa考虑，作用深度9m，作用宽度24m，距坑边距离8.17m。
4.3基坑支护设计
4.3.1锚拉桩设计
1）本工程地下室底板埋深为-17m。
根据《基础平面图》，基坑开挖下口线从筏板边线外延1.0m作操作面考虑。
2）桩顶标高为-1.50m，本1.5m段按1：
0.3放坡，采用挂网素喷，见桩顶上1.5m喷锚支护专项设计。
3）本共程基坑周长约500m，共设护壁桩184根，根据桩间距、及桩直径不同，分A、B两种桩型，靠近新希望项目侧（北侧）为A型桩，其余三侧为B型桩，见附图1-1《支护设计平面布置图》。
4）基坑北侧锚拉桩设计（A型桩）
A型桩共布置59根，桩芯间距2.0m，桩径1.2mm，桩有效长度均为20.5m。
悬臂段长15.5m，锚固段5.0m。
设1排锚索，距地面（485.00左右）下-7.50m，长度为17.0m。
桩顶设冠梁相连，冠梁截面为0.8×1.2m，冠梁和桩芯砼强度等级C30。
A型桩典型剖面如下图，采用理正软件进行计算，计算书参见附录3《A型桩计算书》（以1＃孔作为计算依据）。
图2A型桩剖面图
通过计算,A型桩支护段基坑最大水平位移29.81mm，满足规范要求。
抗倾覆安全系数:
Ks=5.454>=1.200,满足规范要求。
整体稳定安全系数：
Ks=4.371，满足规范要求。
主筋计算配筋面积6786mm，实配HRB33514φ25,实配面积6872，配筋率ρmin=0.21%＜ρ=0.6%＜ρmax=2.2%。
满足规范要求。
锚索设计施加预应力350KN，配筋为4φ15.2。
锚索详情见下表：
支锚道号
支锚类型
钢筋或
自由段长度
锚固段长度
实配[计算]面积
锚杆刚度
钢绞线配筋
实用值（m）
实用值（m）
（mm2）
（MNm）
1
锚索
4s15.2
8.0
9.5
560.0[554.6]
12.56
A型桩设计详图见附图2-1，2-2，锚索见图2-6。
5）基坑其余三侧锚拉桩设计（B型桩）
B型桩共布置125根，桩芯间距3.0m，桩径1.0mm，桩有效长度为20.5m。
悬臂段长15.5m，锚固段5.0m。
设1排锚索，距地面（485.00左右）下-7.50m，长度为18.0m。
桩顶设冠梁相连，冠梁截面为0.8×1.0m，冠梁和桩芯砼强度等级C30。
B型桩典型剖面如下图，采用理正软件进行计算，计算书参见附录4《B型桩计算书》（以9＃孔作为计算依据）。
图3B型桩剖面图
通过计算,B型桩支护段基坑最大水平位移29.54mm，满足规范要求。
抗倾覆安全系数:
Ks=8.436>=1.200,满足规范要求。
整体稳定安全系数：
Ks=7.039，满足规范要求。
主筋计算配筋面积7310mm，实配HRB33516φ25,实配面积7854，配筋率ρmin=0.21%＜ρ=1.06%＜ρmax=2.2%。
满足规范要求。
锚索设计施加预应力300KN，配筋为4φ15.2。
详情见下表：
支锚道号
支锚类型
钢筋或
自由段长度
锚固段长度
实配[计算]面积
锚杆刚度
钢绞线配筋
实用值（m）
实用值（m）
（mm2）
（MNm）
1
锚索
4s15.2
7.5
10.5
560.0[545.9]
12.56
B型桩设计详图见附图2-3，2-4，锚索见图2-6。
4.3.2桩顶上1.5m支护
护壁桩施工时考虑到以后室外总平面施工时室外管道和雨、污水井设置，将旋挖桩的冠梁上口标高降至地面以下-1.50m左右，冠梁上部按1：
0.3放坡，采用挂网素喷护壁。
返边宽度不小于1.0m。
见附图2-5。
特别说明：
基坑东侧紧靠围墙（红线）有一电缆沟，可能无放坡条件，此段施工时需要采取针对性处理措施，保证电缆沟的安全。
4.3.3桩间土支护设计
面层采用喷射混凝土与钢筋网组成的钢筋混凝土板结构型式。
桩间壁面宜开挖成凹弧形，壁面喷射混凝土厚度为50～80mm。
喷射混凝土采用细石混凝土，混凝土强度等级为C20。
面层钢筋网构造：
网筋采用HRB135φ×200㎜钢筋绑扎而成，纵横向加强筋均采用HRB235φ14螺纹钢筋与预埋钢筋（本处采用植筋方式与桩身连接）焊接，纵横间距为1000×2000mm（A型桩），1000×3000mm（B型桩）。
详见附图2-5。
4.3.4防排水措施
壁面喷射混凝土施工完成后，及时在壁面上凿出直径30～50mm的小孔作为泄水孔（或在布设钢筋网时安放φ50的塑料管作为泄水管），以保证壁内积水的畅通排放。
坑壁顶部用水泥砂浆或喷射混凝土散落料封闭，返边宽度不小于1.0m。
以避免地表水进入坑壁，影响坑壁的稳定性。
4.4预计工作量
本工程预计工程量见
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