基坑支护设计及施工方案.docx
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基坑支护设计及施工方案
基坑支护设计及施工方案
3.1.1护坡方案设计的特点
1.该工程基底标高变化较多，在基坑电梯井开挖深度范围内有一定厚度的卵石层，地下水情况较复杂；场地地面原为北京市汽车摩托车厂，其拆除后遗留下旧房基础、房渣土，同时地下埋设有多条管线与人防等地下设施，工程基坑四周环境比较复杂，这些都给边坡支护的设计和施工带来一定难度。
2.考虑到基础桩施工及土建地下结构施工可能需要较长的施工周期，基坑支护要经过雨季的考验，因此，要求支护安全系数较大。
3.支护体系施工完毕后,基础桩施工中湿作业成桩工法所用的泥浆池,会对降水井施工造成影响，并使降水井的效能产生损耗。
从而局部地下水可能影响到基坑的边坡支护体系。
4.基坑北侧开挖深度较深，为13.6m和14.6m，需采取有效的措施进行此部分支护的水平位移及沉降的控制。
3.1.2场区周边的条件
1.基坑北侧有两栋3～15层的住宅楼距离基坑结构线最小距离约为11m，估计可能有一层地下室埋深不会超过6m，而TVCC北侧靠近住宅楼部分为车库，开挖深度为11.05m，拟采用土钉墙支护，上部两层土钉的长度为9m，土钉不会影响原有住宅楼。
2.基坑西侧有一排4-5层砖混结构住宅楼，估计此楼物地下室,按条形基础考虑，估计
埋深不会超过2.5m；且住宅楼距离TVCC结构线最小距离也有10m以上，西侧开挖深度为11.7m，土钉支护施工不会影响到原有住宅楼；但在基坑的西南角突出的位置距离原有住宅楼仅有约6m的距离，局部土钉施工会受到影响，因其影响的范围较小，仅有约6根土钉受其影响，我们采取调整土钉角度的方法进行避让，（此角为土钉支护的阴角处受力较小）做法如下：
3.基坑东侧为规划路30m范围之内无任何建筑物，因此东侧采用土钉墙支护不会受到任何影响。
4.基坑南侧距离A标段（即CCTV）的庆典广场最窄处也有20多米距离，而且其间无任何建筑物，此部分基坑开挖深度最深为14.6m，第三层加一道预应力锚杆的长度也仅有16m。
因此，即使与CCTV同时进行施工，对南侧TVCC的支护以及土方挖运不会有任何影响。
3.1.3护坡方案设计的指导思想
1.护坡方案要科学合理，因地制宜，切实可行，确保深基坑边坡支护经过雨季的冲刷和冬季的冻融后要安全可靠；
2.护坡工程必须与土方工程一体化安排，要为土方工程的顺利施工创造快捷和良好的前提条件；
3.护坡工程在确保为后续施工创造出良好的施工作业面的同时，还要尽可能地减少不必要的土方回填；
4.护坡工程要尽量减少与土方施工的工序穿插的次数，以缩短工期；
5.护坡工程要充分考虑到其经济合理性等。
3.1.4基坑边坡支护方案的确定
目前北京市比较成熟的支护形式主要有以下几种：
护坡桩与锚杆支护、土钉墙支护、上部土钉墙（挡土墙）下部桩锚支护、悬臂桩支护和地下连续墙支护几种。
根据以上五种支护形式的适用范围、安全性及经济性特点，结合工程开挖深度、厂区内地质条件及现场实际情况，本工程根据各部分开挖深度的不同，拟采用土钉墙、复合土钉墙及挂网喷射混凝土三种支护形式，具体方案如下：
1.基坑纯地下车库部分基底标高为-11.05m，主楼基底标高为-11.70m、-12.2m，此部分开挖深度较浅且地下水影响较小，采用土钉墙支护形式。
2.基坑南侧由西向东基底标高分别为-13.6m、-14.6m，槽底位于细砂层，宜采用安全性较高的支护体系。
根据《基坑土钉支护技术规程》并结合实际情况采取土钉墙结合预应力锚杆的复合土钉支护形式。
3.基础高低差交界处，设计图纸要求为1：
1放坡，因此，土方施工时也按1:
1进行开
挖；基坑内部标高不同处的高低差在1m～7m不等，而且各部分高低差处的地层情况也不一致。
综合考虑以上各种条件对支护的影响，为保证开挖时土体稳定，基坑高低差标高交界处采用1:
1挂网喷射混凝土面层的支护形式。
3.1.5基坑支护方案设计
本工程基坑支护设计，采用经有关部门鉴定的设计软件进行计算及有限元分析，并根据本投标人在类似工程的施工经验进行调整，确定设计方案。
1.各种土层设计参数：
土层
厚度（m）
土体密度（KN/m3）
土体粘结力（Kpa）
土体内摩擦角（°）
房渣土
1.800
18.000
10.000
10.000
粘质粉土
2.200
19.700
25.000
28.000
砂质粉土
4.800
19.000
23.000
25.000
粘质粉土
1.600
19.700
25.000
28.000
细砂
3.100
20.000
0.000
30.000
卵石
6.000
20.000
0.000
38.000
2.土钉墙支护设计参数
1）土钉水平间距为1.5m，按梅花型布置，土钉与水平面夹角为10°；
2）土钉墙墙面坡度1：
0.1，此方案基坑周边允许附加荷载为20KN/m2；
3）土钉钢筋均为二级钢筋，锚筋长度=土钉设计长度+200mm。
（以下设计土钉长度中包括此200mm）
4）土钉采用人工洛阳铲成孔，成孔直径为120mm；下层土方需在上层土钉墙浆体强度、面层强度达到70％后再进行开挖。
5）土钉成孔并放入钢筋后，向孔内压注水泥浆，其注浆压力不小于0.2MPa，水泥浆水灰比为0.5，水泥采用普通P.0.32.5硅酸盐水泥，水泥浆强度应大于20MPa；
6）喷射混凝土面层配置钢筋网，钢筋直径φ6.5mm，间距250×250mm，网距边坡30～50mm，沿土钉横向通长焊上Φ18钢筋作为附加的加强筋，再将土钉伸出孔口的一端用L型钢筋与钢筋网上的加强筋焊上。
7）面层喷射混凝土厚度100mm，混凝土强度等级为C20。
混凝土配合比为水泥∶砂子∶碎石加复合外加剂＝1∶2∶2（重量比）。
8）边坡上沿需外翻1.0m，100mm厚的钢筋混凝土翻边。
9）预留施工肥槽800mm，支护结构上侧的挡水墙高300mm，用页岩砖砌筑，外抹水泥砂浆，支护结构下侧的排水沟距坡脚200mm，深度为200mm、宽度为200mm。
3.计算书（见基坑支护计算书）
4.基坑各部分支护形式如下图所示：
基坑支护平面示意图
5.根据基坑深度，确定边坡6种支护结构，其计算结果分述如下：
1）槽底标高-11.05处支护结构
层号
深度
（m）
长度
（m）
钢筋
倾角
（°）
孔径
（mm）
水平
间距（m）
备注
1
1.0
9
1根Φ18
10
120
1.5
土钉
2
2.5
9
1根Φ18
10
120
1.5
土钉
3
4.0
11
1根Φ22
10
120
1.5
土钉
4
5.5
10
1根Φ22
10
120
1.5
土钉
5
7.0
9
1根Φ22
10
120
1.5
土钉
6
8.5
8
1根Φ22
10
120
1.5
土钉
7
10.0
7
1根Φ22
10
120
1.5
土钉
-11.05m土钉墙支护剖面如下图所示：
-11.05m土钉墙支护剖面图
2）槽底标高-11.70处支护结构
层号
深度
（m）
长度
（m）
钢筋
倾角
（°）
孔径
（mm）
水平间
距（m）
备注
1
0.8
9
1根Φ18
10
120
1.5
土钉
2
2.3
9
1根Φ18
10
120
1.5
土钉
3
3.8
11
1根Φ22
10
120
1.5
土钉
4
5.3
10
1根Φ22
10
120
1.5
土钉
5
6.8
9
1根Φ22
10
120
1.5
土钉
6
8.3
8
1根Φ22
10
120
1.5
土钉
7
9.8
8
1根Φ22
10
120
1.5
土钉
8
11.3
7
1根Φ22
10
120
1.5
土钉
-11.70m土钉墙支护剖面图
3）槽底标高-12.20处支护结构
层号
深度
（m）
长度（m）
钢筋
倾角
（°）
孔径
（mm）
水平间
距（m）
备注
1
1.0
9
1根Φ18
10
120
1.5
土钉
2
2.5
9
1根Φ18
10
120
1.5
土钉
3
4.0
11
1根Φ22
10
120
1.5
土钉
4
5.5
10
1根Φ22
10
120
1.5
土钉
5
7.0
9
1根Φ22
10
120
1.5
土钉
6
8.5
8
1根Φ22
10
120
1.5
土钉
7
10.0
8
1根Φ22
10
120
1.5
土钉
8
11.50
7
1根Φ22
10
120
1.5
土钉
-12.20m土钉墙支护剖面图
4）槽底标高-13.60处支护结构
层号
深度
（m）
长度（m）
钢筋
倾角
（°）
孔径
（mm）
水平间
距（m）
备注
1
1.0
9
1根Φ18
10
120
1.5
土钉
2
2.5
9
1根Φ18
10
120
1.5
土钉
3
4.0
17
根Φ22
10
120
1.5
锚钉
4
5.5
10
1根Φ22
10
120
1.5
土钉
5
7.0
9
1根Φ22
10
120
1.5
土钉
6
8.5
8
1根Φ22
10
120
1.5
土钉
7
10.0
8
1根Φ22
10
120
1.5
土钉
8
11.50
8
1根Φ22
10
120
1.5
土钉
9
13.0
7
1根Φ22
10
120
1.5
土钉
第三道采用预应力锚杆，锚杆的非锚固段长度为5m，锚固段长度为12m，单根锚杆的设计张拉力值为220KN，张拉锁定值为150KN，腰梁由两根22b槽钢组成。
-13.60m土钉墙支护剖面图
5）槽底标高-14.60处支护结构
层号
深度
（m）
长度（m）
钢筋
倾角
（°）
孔径
（mm）
水平间
距（m）
备注
1
0.8
9
1
根Φ18
10
120
1.5
2
2.3
9
1
根Φ18
10
120
1.5
3
3.8
17
2
根Φ22
钢筋
10
120
4
5.3
10
1
根Φ22
10
120
1.5
5
6.8
9
1
根Φ22
10
120
1.5
6
8.3
8
1
根Φ22
10
120
1.5
7
9.8
8
1
根Φ22
10
120
1.5
8
11.3
8
1
根Φ22
10
120
1.5
9
12.8
7
1
根Φ22
10
120
1.5
10
14.3
7
1
根Φ22
10
120
1.5
第三道采用预应力锚杆，锚杆的非锚固段长度为5m，锚固段长度为12m，单根锚杆的设计张拉力值为220KN，张拉锁定值为150KN，腰梁由两根22b槽钢组成。
-14.60m土钉墙支护剖面图
6）基坑高低差标高交界处采用1:
1挂网喷射混凝土面层的支护形式，坡面上挂20～30目的钢丝网，钢丝网外翻约300～500mm，为确保钢筋网牢固，采用φ8钢筋做成的U型卡将钢丝网挂在坡面上，然后喷射强度等级为C20的豆石混凝土，厚度50～80mm。
7）土钉墙支护的详细做法如下：
土钉墙节点剖面图
3.1.6基坑支护方案施工
1.基坑支护施工部署
1）基坑外侧支护分层进行施工，土方开挖给支护施工留出10m宽的工作面，基坑内侧高低差处支护随土方开挖进行施工。
支护施工不连续，在打桩面标高以下的支护待基础桩施工完毕后，再进行施工。
2.测量定位放线
1）在工程开工前及工程竣工后进行工程现场标高测量，并将所得的有关资料按业主方的制成图纸，并一式三份提交给业主方批核，于业主方批核后，批核的图纸应视为经双方同意，且正确地反映工程开工前及工程竣工后的现场标高之图纸。
2）在进行现场标高测量时，事先向业主方提交有关方案。
业主方可在场监督有关现场标高测量。
3）定位程序：
资料审核→内业核算→外业校测→定位测放→定位自检→定位验线。
4）平面及高程控制网的建立
（1）由于本工程占地面积大，轴线较多，平面形状较为复杂，我司进场后应根据业主提供的基本控制点进行水平、高程控制点测设工作，若发现有偏差应提请业主、监理单位及设计单位解决。
本投标人将根据准确的红线桩点、水准点进行控制网的布设，控制网水平及高程合二为一，作为施工的参考点，每一分部工程施工前的轴线、标高复核均采用其控制点。
（2）施工时控制网布设间距控制在40m～50m左右。
（3）建立施工方格控制网，必须从整个施工过程考虑，施工过程中轴线的定位能应用施工控制网引测。
（4）由于挖土施工对工程控制网的影响较大，除了经常复测校核外，最好随着施工的进行，将控制网延伸到施工影响区域之外，同时结合现场等周围环境实际情况，设立和布置轴线控制网点。
（5）本工程测量定位采用先进的高精度全站仪，经纬仪、水准仪；根据业主提供的红线界桩点和有关图纸，确定轴线控制点；并将所有控制点延伸至挖土影响范围以外的适当位置，且采取混凝土加固保护措施。
整个定位工作由崩投标人专职测量小组完成。
5）测量定位
（1）建筑物的定位放线
建筑物的定位应以其平面布置形式和占地面积大小不同而异：
本工程以建筑红线桩定位，选择与总体主要道路中心线平行的建筑红线为依据，以较长的己知边测设较短的边。
定位的方法，在控制网上测定建筑物轴线控制桩。
本工程建筑基本为矩形建筑，为此宜选用直角坐标法定位。
（2）挖土施工测量
机械挖土标高控制在基底300mm处，余下土方改用人工扦平至底标高，标高误差和平整度均严格按规范标准执行。
机械挖土接近坑底时，由现场专职测量员用水平仪将水准标高引测至坑底。
然后随着挖机逐步向前推进，将水平仪置于坑底，每隔4～6m设置一标高控制点，纵横向组成标高控制网，以准确控制基坑标高。
（3）测量精度的控制及误差范围
测角：
采用三测回，测角过程中误差控制在2"以内，总误差在5mm以内；
测弧：
采用偏角法，测弧度误差控制在2"以内；
测距：
采用往返测法，取平均值；
量距：
用鉴定过的钢尺进行量侧并进行温度修正。
轴线之间偏差控制在2mm以内。
6）施工测量控制
（1）依据场区平面轴线控制桩和基础开挖平面图，测放出基槽开挖上口线，并用白石灰撒出基坑开挖线。
（2）基坑开挖过程中，随时用经纬仪及水准仪控制开挖线及标高。
护坡桩定位放线时，严格按照设计要求尺寸执行，保证护坡桩与结构外皮线之间的距离满足设计要求。
3.土钉墙施工
1）施工工艺流程
2）主要施工工序
（1）修坡
基坑开挖作业用挖土机。
预留20～30cm厚人工修整，确保边坡的立面角和坡面的平整度。
当遇有上层滞水影响时，要在坡面上每隔1米插放一根泄水管，以减少滞水对坡面的压力。
（2）编扎钢筋网
钢筋网按照φ6.5mm@250×250编制，如遇到边坡土方稳定性差，在修好坡后，先喷射一层混凝土，然后再按正常顺序编扎钢筋网。
上下层的竖向钢筋搭接，长度大于一个网格，以保证钢筋网的整体性，有利于传力。
（3）成孔
本工程主要采用人工洛阳铲与锚杆机成孔，成孔直径120mm。
在杂填土土层中，人工成孔较困难时，可采用锚杆机成孔，以确保土钉孔的成孔质量。
在成孔过程中，需将孔中的残土清除，确保有效孔深，才能保证下道注浆工艺的质量。
（4）土钉制作与安放
为保证土钉能定位于孔的中心位置，需沿长度每隔2m焊上定位支架，定位支架的高度要确保使锚筋能够居中，注浆管绑在锚筋上。
插筋前应检查锚筋，包括长度、注浆管是否有漏浆等。
插筋时应抬起后部使之与成孔角度相同，徐徐插进，防止碰坏孔壁。
锚筋插入孔后应注意留出锚筋外露部分以满足固定的长度。
（5）注浆
注浆质量是保证土钉抗拔力的关键。
在施工中必须认真按照设计要求，严格控制配料比，并根据施工需要，在浆液拌制过程中添加早强剂，以确保浆液的流动性和提高早期强度，使土钉早日进入工作状态。
注浆方式为底部注浆，即将注浆管插入孔底（距孔底200mm左右），浆液从孔底开始向孔口灌填。
注浆一般不少于2次，保证浆液充满锚孔。
向孔内注入浆体的充盈系数必须大于1，尤其对于在本工程超过10m的基坑土层为砂卵石层中的注浆，更要保证注浆质量。
浆体应搅拌均匀并立即使用，开始注浆前、中途停顿或作业完毕后需用水冲洗管路，以防浆体凝固影响下次灌注的质量。
（6）土钉端部焊接
土钉端部应与加强筋、固定筋相互焊接。
各钢筋的位置由里向外是：
钢筋网，水平加强筋、土钉端头固定筋。
（7）喷射混凝土
喷射混凝土强度等级采用C20，其配比为：
水泥∶砂∶碎石∶水=1∶2∶2∶0.5（以试验室确定为准），碎石的最大粒径不超过12mm，喷射混凝土机的工作压力为0.3～0.4Mpa。
当采用两次喷射时，第一次喷射厚度以不完全覆盖钢筋网为宜，以便第二次施喷时有部分钢筋网与第二层喷射混凝土层连接。
每层喷射混凝土应从下至上进行喷射，这样可防止喷射混凝土自重悬吊于上层土钉，增加上一层土钉荷载，尤其是当上层土钉注浆和喷射混凝土尚未达到一定强度时，更要尽量避免。
3）土钉墙施工质量保证措施
（1）根据土层的特点，确定满足要求的成孔方法，本工程采用人工洛阳铲成孔，对于不易成孔地层，采用打钢管成孔或锚杆机成孔。
（2）修坡时应将表面松动部分清除干净，并设专人进行测量，确保不吃槽。
（3）成孔前，应根据设计要求定出孔位并作出标记和编号。
孔距允许偏差±100mm，成孔的倾角偏差不大于3°，孔径允许偏差+20mm、-5mm，孔深允许偏差+200mm、-50mm。
当成孔过程中遇有障碍物需调整孔位时，不得干扰邻近土钉的工作状态，具体调整位置由现场技术负责人决定。
（4）插入钢筋时，由专人检查，若插入深度不足，则继续取土成孔。
（5）水泥浆体的强度应大于20N/mm2，水灰比不宜超过0.5，并宜加入适量的速凝剂等外加剂以促进早凝和控制泌水。
注浆时要严格按配比搅浆，并随成孔随注浆，注浆渗漏较多时，要进行二次补浆直到注满。
（6）锚筋长度=设计深度+0.2m。
锚筋制作长度误差不得大于20mm。
（7）水泥浆体的试块每层做二组，每组试块不应少于3个。
（8）在喷射混凝土前，面层内的钢筋网应牢固固定在边壁上，并符合规定的保护层厚度要求。
钢筋网片可用插入土中的钢筋固定，在混凝土喷射时应不出现振动。
（9）为了保证施工时的喷射混凝土厚度达到规定值，在边壁面上垂直打入短的钢筋段作为标尺。
当继续进行下部喷射混凝土作业时，应仔细清除施工缝结合面上的浮浆层。
（10）钢筋网在每边的搭接长度至少不少于一个网格边长。
（11）上层土钉注浆体及喷射混凝土面层达到设计强度的70％后才可进行下层土方的开挖及下层土钉施工。
（12）每500m2喷射混凝土面积取试块一组，每组试块不应少于3个。
（13）每种土层须做1～2根土钉抗拔试验，典型土层至少有3个专门用于测试的非工作钉，且试验总数不得少于3根。
试验采用破坏性试验，在试验钉上进行抗拔试验直至破坏，用以确定极限荷载，并据此估算土钉的界面极限粘结强度。
4）基坑支护应急预案
施工现场内及周围地下情况复杂，经常会遇到房基、管沟、人防工事等地下障碍物，应根据具体情况进行处理。
（1）应急预案的总体原则：
调整土钉的角度
本工程支护设计的土钉施工角度为10°，在遇到管线等障碍的时候，通过调整角度的方法进行管线的避让，为避让管线，土钉的施工角度允许在5°～25°之间调整。
调整土钉的位置
特殊位置通过土钉角度的调整仍不能避让存在的较大管线障碍，这种情况下通过调整土钉位置的方法进行避让，土钉位置的调整原则是：
能近不远：
即在调整土钉垂直间距变小时解决的情况尽量采用近调的方法；
需远则长：
即在需要调整土钉垂直间距才能解决管线等障碍时要加长土钉的设计长度，具体加长的长度由现场技术负责人根据调整后的间距进行确定；
调远则密：
在土钉垂直间距调大的情况下，应该在调整后的间距内加设摩擦型土钉，并适当加密下排土钉的水平间距。
理论上对于发现的管线应该从管线上下两排开始着手加长加密，但通常考虑的上下加密加长在实际施工中并无太大的可操作性，因为管线情况并没有准确的位置，需要在施工中发现，在发现管线时上排土钉基本已经完成，已经不存在加长加密的可能性。
以上的处理方案已能够安全的保护管线。
（2）具体情况分析
地下障碍物贯穿边坡
在施工过程中会出现管沟、防空洞等贯穿边坡的情况，如沟洞内存水，应先在远离边坡位置将其切断并将水排走，然后在边坡坡面附近从内部砌筑隔离墙，并预留硬塑管泄水，同时查找水源，防止其他部位进水。
在外侧编加密钢筋网喷射混凝土，周围土钉及钢筋网应加密，并设置斜拉筋，保证整体稳定。
地下障碍物基本平行于边坡
在施工中会发现有管沟、防空洞等基本平行于基坑边坡的情况，这种情况处理时，在障碍物底部以下500mm的部位设置一层土钉，土钉长度应超过障碍物侧边5m（或2倍于障碍物宽度），并根据具体位置由现场技术人员确定。
障碍物下部土钉水平间距调整为1～1.3m，并在已经设置横向加强筋的基础上设置竖向加强筋，即连接障碍物上下两层土钉，增强该部位的整体性，并且在有障碍物部位，不管有无滞留水层，设置一定数量的泄水管，防止其它部位的水泄漏后影响支护体系，使该水能够安全排泄。
距离边坡上口较近且埋深浅的管线
基坑坡顶处的水平位移与沉降量较大，为防止距离边坡上口较近且埋深浅的管线加大位移及沉降，对第一层土钉采用地锚进行加固的措施，在距离支护上口线6~7m的位置加一道竖向土钉，采用人工洛阳铲成孔，成孔直径为120mm，成孔深度为3m，坚向土钉主筋直径为Φ22，地锚拉结筋Φ18，灌注水灰比为0.5的水泥浆，以增加土钉墙的稳定性，地锚各节点均采用焊接方式连接。
地锚构造图
4.预应力锚杆施工
1）施工工艺流程
2）施工准备
（1）锚杆杆体加工场地
位于离锚杆施工工作面较近处，面积为5m×25m，并应搭设棚盖。
（2）水泥浆搅拌站布置
设置移动式水泥浆搅拌站2个，随锚杆施工工作面的变化而移动。
3）主要施工方法
（1）杆体制作
按照设计要求制作锚杆体，保证杆体长度。
隔离架间距2.0m设置一个。
注浆管与锚杆体绑扎牢靠。
非锚固段应用塑料套管包裹，与锚固体联接处用铅丝绑牢。
（2）钻孔
锚杆机就位前应先检查锚位标高、锚距是否符合设计要求。
就位后必须调正钻杆，符合设计的水平倾角，并保证钻杆的水平投影垂直于坑壁，经检查无误后方可钻进。
钻进时应根据工程地质情况，控制钻进速度，防止蹩钻。
遇到障碍物或异常情况应及时停钻，待情况清楚后再钻进或采取相应措施。
钻至设计要求深度后，空钻出土，以减少拔钻杆时的阻力，然后拔出钻杆。
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