武家二期小学基坑设计方案说明.docx
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武家二期小学基坑设计方案说明
济南高新区武家安置区二期小学
基坑支护工程方案设计文件
山东省深基础工程勘察院
二〇一六年五月
济南高新区武家安置区二期小学
基坑支护工程方案设计文件
项目负责人：
苏白济
设计人：
苏白济
审核人：
吕仁军
审定人：
初朋文
批准人：
张殿成
山东省深基础工程勘察院
二〇一六年五月
基坑工程设计总说明目录
一、基坑支护设计依据
二、工程概况
三、设计软件
四、岩土工程条件
五、支护方案设计
六、地表水控制
七、施工控制要求
八、试验与检测
九、基坑监测要求及应急预案
十、其他
十一、计算书
设计图件清单目录
序号
图号
图表名称
张数
备注
1
基坑支护设计方案说明
20
2
01
基坑周边环境图
1
3
02
基坑支护平面布置图
1
4
03
基坑变形监测平面布置图
1
5
04～07
支护剖面图
4
6
08
大样图
1
基坑支护设计方案说明
一、基坑支护设计依据
1.业主提供的相关设计建筑图纸及要求
2.《济南高新区武家安置区二期小学教学楼、风雨操场学生食堂及传达室
岩土工程勘察报告》（山东正元建设工程有限责任公司2015KCT082）
3.《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012
4.《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011
5.《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497-2009
6.《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2013
7.《湿陷性黄土地区建筑规范》GB50025-2004
8.《湿陷性黄土地区建筑基坑工程安全技术规程》JGJ167-2009
9.《建筑边坡与基坑工程设计文件编制标准》DBJ/T14-081-2011
10.《复合土钉墙基坑支护技术规范》GB50739-2011
11.《高层建筑岩土工程勘察规程》JGJ72—2004
二、工程概况
拟建的济南高新区武家安置区二期小学位于济南高新区孙村片区5号路以北，24号路以西，12号路以南，交通较为便利。
平面尺寸见“基坑支护平面布置图”。
拟建工程详细情况见下表1-1：
表1-1拟建建筑物建筑要素一览表
建筑物
名称
层数
（层）
高度（m）
长×宽
（m）
室外地坪标高（m）
结构
型式
基础
型式
基础
埋深
（m）
地下室
（层）
基底单位
荷载（kPa）
教学楼
5
21.10m
107.18×19.70
67.10
框架
独立
基础
6.35
1
按独立基础为200kPa
拟建场地较为平坦，勘察时孔口标高在66.38～67.36m之间，勘探点最大高差为0.98m。
根据甲方提供的设计图纸，拟建场地基坑底标高60.65m，根据现场自然地面标高结合建筑物拟定基底标高推算，本工程基坑开挖深度一般为5.73~6.71m左右，详见基坑周边环境图。
三、设计软件
北京理正深基坑支护设计软件FSPW7.0PB1版。
四、岩土工程条件
1.场地地形地貌
拟建场区区域地貌单元属丘陵，地形较平坦。
场区内附近无重要建筑物及大的管线工程，工程地质环境条件较好。
2.场地地下水
场地地下水埋藏较深，勘察期间在勘探深度范围内未见，可不考虑其对拟建物的不良影响。
3.工程地质条件
根据野外钻探，结合原位测试结果及室内土工试验结果，拟建场地地基土在勘察深度范围内可划分为5层，分述如下：
1-1层素填土（Q4ml）
黄褐色，松散，稍湿。
土质不均匀，主要由粘性土组成，含少量碎砖屑及植物根系。
据访问，该层堆积年限约三年。
该层分布不普遍，揭露厚度一般0.80～3.60m，平均厚度2.23m，层底标高63.17～66.16m。
1-2、杂填土（Q4ml）
灰色，局部杂色，稍密，稍湿。
土质不均匀，成分主要为矿渣、灰渣、砖块等建筑垃圾，含少量粘性土，堆积年限约八年。
该层分布较普遍，厚度变化较大，揭露厚度0.50～5.90m，平均厚度2.07m，层底标高60.26～66.34m。
1-3层素填土（Q4ml）
褐黄色，稍密，稍湿。
土质不甚均匀，主要由粘性土组成，含少量风化岩碎屑、细砂，偶见碎砖屑。
据访问，该层堆积年限约十年。
该层分布于场地西南部，揭露厚度一般2.00～4.80m，平均厚度3.80m，层底标高59.11～61.17m。
2、黄土状粉质黏土（Q4dl+pl）
黄褐色，硬塑，局部可塑。
土质不甚均匀，见少量的白色钙质粉末及少量针状孔隙，局部含少量姜石，切面稍有光泽，干强度中等，韧性中等，摇振无反应。
属湿陷性黄土，湿陷系数δs0.016～0.039，湿陷性轻微。
该层分布普遍，厚度变化较大，揭露厚度0.60～5.90m，平均厚度3.52m，层底标高58.07～62.76m。
3、粉质黏土（Q4dl+pl）
棕褐色，硬塑，局部可塑。
土质较均匀，含少量的铁锰质氧化物，切面稍有光泽反应，干强度中等，韧性中等，摇振无反应。
该层分布普遍，厚度变化较大，揭露厚度1.40～8.70m，平均厚度3.75m，层底标高53.22～59.76m。
4、黏土（Q4dl+pl）
棕红色，硬塑。
土质较均匀，含少量铁锰质氧化物，切面有光泽反应，干强度高，韧性高，摇振无反应。
该层分布普遍，厚度不均匀，揭露厚度0.90～4.60m，平均厚度2.73m，层底标高49.67～58.16m。
5、石灰岩（O）
青灰色，隐晶质结构，层状构造，矿物成分主要为方解石，裂隙较发育，微溶蚀，岩芯多呈柱状，少量呈短柱状及碎块状，采取率80～90%，RQD=45～60。
该层分布普遍，厚度较大，在勘察深度范围内未予揭穿，最大揭露厚度10.80m。
属较软岩，中等风化，岩体较完整，岩体基本质量等级为Ⅳ级。
五、支护方案设计
1.基坑周边环境。
拟建教学楼西侧距已建成2-9#楼（21层）约29.50m，北侧距现场道路的南边线约13m，东侧距现场道路西边线约6.9m，南侧距现场道路北边线约8.5-25.5m，拟建场区较开阔，距离周边建筑物较远，且附近无埋设的地下管线，基坑开挖对周边环境影响较小，基坑支护范围内无其他需要保护的建筑物。
2.设计条件
（1）基坑设计使用期限为一年；
（2）侧壁安全等级：
依据《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012有关规定，确定本基坑工程安全等级为二级。
（3）基坑外侧附加荷载按均布10kPa考虑，现场道路附加荷载按条形荷载35kPa考虑。
（4）坡脚距建筑基础外边线按1.00m设计；
（5）建筑项目考虑主楼基坑和地下车库基坑整体开挖。
（6）因塔吊位置暂时未定，本方案中未进行针对性设计。
（7）设计时采用岩土体力学参数表见表5-1。
表5-1基坑支护设计参数表
岩土名称
重度γ（kN/m3）
粘聚力C（kPa）
内摩擦角φ（°）
1-1层素填土
18.1
19
13.9
1-2层杂填土
18.5
0
20.0
1-3层素填土
18.1
28
16.2
2层黄土状粉质粘土
17.6
31
17.0
3层粉质粘土
19.0
35
17.5
（8）设计方将跟踪基坑施工的全过程。
3.基坑支护型式
根据基坑开挖深度、工程地质条件、周边环境及基坑边荷载分布的特点，基坑支护共分为4个支护剖面，见表5-2。
表5-2支护剖面一览表
支护剖面
支护段
侧壁安全等级
开挖深度（m）
支护长度（m）
坡率
支护方案
1-1剖面
FGAB段
二级
6.5
126
按照1:
0.3放坡
土钉墙
2-2剖面
BC段
二级
6.5
75
按照1:
0.3放坡
土钉墙
3-3剖面
CDE段
二级
6.5
97
按照1:
0.3放坡
土钉墙
4-4剖面
EF段
二级
6.5
42
按照1:
0.3放坡
土钉墙
基坑开挖线距基础外边线不小于1.0m考虑，确定基坑开挖边线时，相应轴线参照建筑、结构设计施工图。
4.主要建筑材料
1）混凝土材料要求：
1）水泥：
土钉锚杆注浆及喷面采用P.O42.5；
2）喷射混凝土：
强度等级C20细石混凝土；
3）注浆材料：
水泥浆强度不低于M10。
（2）钢筋及钢材料要求：
1）
本图纸中所示Φ6.5mm钢筋采用HPB300，Φ16及20mm钢筋采用HRB400；钢筋技术标准应符合GB1499.2-2007/XG1-2009的规定。
2）HRB400钢筋采用E50系列型焊条。
3）ø48无缝钢管（壁厚4mm）（用于钢管土钉杆体）
（3）主要施工控制参数
1）土钉:
钻孔直径110mm,土钉长度4.0-9.0m，倾角15°。
土钉应按照相关规范、规程的规定进行抗拔力试验。
2）面层钢筋网按Ф6.5@250×250mm布置，并设置一根φ16通长加强钢筋。
3）面层喷射砼：
面层厚度不小于80mm，上口外翻2.0m。
强度等级C20，水泥：
砂：
石子配合比例为1：
2：
2.5，具体配合比应通过试验确定。
4）花管：
BC段及EF段杂填土较厚地段，坡顶采用钢花管注浆处理，间距1.0米。
花管采用φ48钢焊管，尾部3.0米纵向设三排出浆孔，孔间距0.6米，孔径不小于8mm，花管采用冲击设备击入的方式打入土层，然后对端部压力注入纯水泥浆，水灰比0.5，注浆压力不大于0.5Mpa，同时以坡面不出现裂纹，坡顶不跑浆为宜。
当遇杂填土等不易成孔的位置，土钉可用等强度的花管代替。
六、地表水的控制
本工程基坑深度均位于地下水位以上，开挖前可不进行降水施工。
但在基坑开挖及基础施工期间将受大气降水影响。
在基坑坡顶砌筑挡水墙及排水沟。
挡水墙宽度为240mm，其高度应高于基坑外侧土体300mm以上，排水沟底及两侧应防渗，坡顶2米范围内宜全部硬化，并设置i=0.1的外倾面，以防雨水进入基坑。
基坑坑底周边设置300mm×300mm排水沟，并按25.0m左右间距设置1000×1000集水坑，排水沟与集水坑相连；采用集水管排入城市排水管网系统。
基坑周围地面向远离基坑方向形成排水坡势。
坡面填土层底面处设置泄水管，水平间距约3.0m左右，泄水孔位置可根据地层情况适当调整，内置直径75mmPVC管，长度为500mm，插入土体长度≥300mm，外倾坡度≥5%，壁厚5mm，管身设透孔，孔径10mm，开孔率为10%，外裹2层土工布扎牢。
七、施工控制要求
本基坑工程采用动态设计信息化施工原则，当地层条件、周边环境条件及坡顶荷载等与本设计依据条件不符时应调整设计或进行设计变更。
1.施工工序要求:
土方开挖→土钉墙施工→挂网喷面。
2.土方开挖施工要求
（1）土方开挖应分层开挖，每层土方开挖深度为土钉位置以下0.50m，严禁超挖，边开挖边支护，每层土开挖至设计标高后在土钉强度达到设计要求之前不得开挖下层土方。
（2）土方开挖时应注意保护施工完毕的支护结构。
（3）当开挖揭露的实际土层性状或地下水情况与设计依据的勘察资料明显不符，或出现异常现象、不明物体时，应停止挖土，在采取相应处理措施后方可继续挖土。
（4）挖至坑底时，应避免扰动基底持力土层的原状结构。
（5）基坑开挖过程中及基坑使用期间，基坑周边施工材料、设施或车辆荷载严禁超过设计要求的地面荷载限值，若需行驶重型车辆必须及时通知设计人员，对相应部位的基坑设计方案进行调整并对路面进行硬化。
4.土钉墙施工要求
（1）施工必须按分层、分段开挖工作面→修整坡面→喷射第一层混凝土→土钉（锚杆）定位→钻孔→清孔→制作、安装土钉→浆液制备、注浆→加工钢筋、绑扎钢筋网→安装泄水管→喷射第二层混凝土→养护→开挖下一层工作面，重复以上工作直到完成。
（2）挖土分层厚度应与土钉竖向间距协调同步，逐层开挖并施工土钉，禁止超挖；挖土分段段长不得超过30.00m。
（3）土钉土层地段采用洛阳铲干作业施工。
土钉成孔时若遇土层松散易缩径难以施工时，可采用击入式钢管土钉,钢管采用ø48无缝钢管（壁厚4mm），其抗拉力应满足设计要求，水平间距不超过2.00m（见单元设计图），打入钢管注浆型土钉没有钻孔清孔过程，直接用机械或人工打入。
（4）同一层土钉及对应的面层施工结束后，待土钉浆体强度和面层混凝土强度达到设计要求或时间大于2d后方可进行下一步的土方开挖,下层土方开挖严禁碰撞上一层土钉墙结构。
（5）同一层土钉应分两序隔孔施工。
（6）土钉成孔、插筋后应及时注浆，严禁裸孔时间过长。
（7）土钉注浆材料为水泥浆，采用一次常压注浆多次补浆工艺，水泥浆水灰比为0.50-0.55;采用击入式花管土钉时，水泥浆水灰比为0.50-0.60，注浆压力0.60MPa。
（8）打入式钢管端部应制成尖锥状，钢管顶部宜设置防止施打变形的加强构造。
（9）土钉注浆管应与杆体一起绑扎下放到孔内，注浆管距孔底20cm左右。
（10）土钉杆体每隔2.00m设置一个定位支架。
（11）土钉的成孔深度应大于设计深度0.10m，土钉位置的允许偏差应为100mm，土钉倾角的允许偏差为3°，土钉杆体长度应大于设计长度。
（12）土钉墙护顶宽度（外翻部分）为2.00m。
（13）土钉端头采用L型钢筋与面层横向加强筋双面焊接。
八、试验与检测
1.试验要求
对施工用钢筋、水泥、混凝土、砂石料等材料进行见证取样并送试验室进行试验。
单根土钉的极限抗拔承载力应通过抗拔试验确定，试验方法应符合《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012附录D的规定。
2.进场工程材料应进行抽样质量检验，混凝土配合比经试验确定。
3.土钉墙的质量检测
（1）土钉采用抗拔试验检测承载力，检测数量不宜少于土钉总数的1%，且同一土层中的土钉检测数量不应少于3根；对于安全等级为二级的土钉墙，抗拔承载力检测值不应小于土钉轴向拉力标准值的1.3倍；检测土钉应采用随机抽样的方法选取；检测试验应在注浆固结体强度达到10MPa或达到设计强度的70%后进行。
（2）应进行土钉墙面层喷射混凝土的现场试块强度试验，每500平方米喷射混凝土面积的试验数量不应少于一组，每组试块不应少于3个。
（3）墙面喷射混凝土厚度应采用钻孔检测，每500平方米喷射混凝土面积的试验数量不应少于一组，每组的检测点不应少于3个；全部检测点的面层厚度平均值不应小于厚度设计值，最小厚度不应小于厚度设计值的80%。
4.钢筋的定尺搭接方法根据相应规范执行。
九、基坑监测要求及应急预案
1.一般性要求
（1）基坑工程施工前，应由建设方委托具备相应资质的第三方单位对基坑工程实施监测。
监测单位应制定详细的监测方案，并报设计人员认可后实施，监测期间应及时处理数据并反馈。
（2）变形监测网的基准点和工作基点的布设、监测仪器、监测方法应符合《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497－2009有关条款的规定。
（3）监测应在基坑开挖前开始，至基坑回填后结束。
2.基坑监测点的布置
本基坑工程设计计划布置基坑变形监测点和周边建筑物、道路沉降观测点，建议位置参见附图《基坑监测平面布置图》。
坡顶沉降、位移监测点间距约15.0m，共布设23个点；沿周边建筑物边缘及角点设置周边建筑物监测点，共6个；沿周边道路中心设置周边道路变形监测点，间距约30m，共布设12个。
2.基坑监测要求
（1）基坑监测应严格按照《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497-2009等有关规定进行。
施工单位及监测单位加强巡视观测。
（2）监测项目包括坡顶水平位移、竖向位移，基坑周围地面沉降。
3.监测频率
根据《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497-2009的有关规定，确定监测频率为：
监测频率表9.1
施工进程
监测频率
二级
开挖深度
≤5m
1次/2d
5～10m
1次/1d
底板浇注后
≤7d
1次/2d
7～14d
1次/3d
14～28d
1次/5d
＞28d
1次/10d
当出现下列情况之一时，应提高监测频率：
1）当监测数据达到报警值；
2）监测数据变化较大或者速率加快；
3）存在勘察未发现的不良地质；
4）超深、超长开挖或未及时支护等违反设计工况施工；
5）基坑及周边大量积水、长时间连续降雨、市政管道出现泄漏；
6）基坑附近地面荷载突然增大或超过设计限值；
7）支护结构出现开裂；
8）周边地面突发较大沉降或出现严重开裂；
9）临近建筑物突发较大沉降、不均匀沉降或出现严重开裂；
10）基坑出现流沙、管涌、隆起、陷落或较严重的渗漏等；
11）基坑工程发生事故后重新组织设计；
12）出现其他影响基坑及周边环境的异常情况。
4、监测报警
基坑及支护结构监测报警值
变形特征
累计值
变化速率（mm/d）
绝对值（mm）
相对基坑深度（h）控制值
坡顶部水平位移
40
0.62%
10
坡顶沉降
40
0.62%
5
建筑基坑工程周边环境监测报警值
变形特征
累计值（mm）
变化速率（mm/d）
备注
邻近建筑位移
20
2
─
裂缝宽度
建筑
1.5
持续发展
─
地表
10
持续发展
─
注：
建筑整体倾斜度累计值达到2/1000或倾斜速率连续3d大于0.001H/d（H为建筑承重结构高度）时应报警。
当出现下列情况之一时，必须立即进行危险报警，并应对基坑支护结构和周边环境中的保护对象采取应急措施。
（1）监测数据达到监测报警值的累计值；
（2）基坑支护结构或周边土体的位移值出现异常情况或基坑出现隆起、陷落或较严重的渗漏等；
（3）基坑支护结构出现过大变形、压屈、断裂、松弛或拔出的迹象；
（4）周边地面出现可能发展的变形裂缝或较严重的突发裂缝；
（5）周边管线变形突然明显增长或出现裂缝、泄漏等；
（6）根据当地工程经验判断，出现其他必须进行危险报警的情况。
5、巡视检查
（1）支护结构
1）支护结构成型质量；
2）墙后土体有无裂缝、沉陷及滑移；
（2）施工工况
1）开挖后暴漏的土质情况与岩土勘察报告有无差异；
2）基坑开挖分段长度、分层厚度是否与设计要求一致；
3）基坑周边地面有无超载。
（3）周边环境
1）周边管道有无破损、泄漏情况；
2）周边道路（地面）有无裂缝、沉陷；
3）邻近基坑及建筑的施工变化情况。
（4）监测设施
1）基准点、监测点完好状况；
2）监测元件的完好及保护情况；
3）有无影响观测工作的障碍物。
（5）根据设计要求或当地经验确定的其他巡视检查内容。
6.基坑施工安全及支护应急预案
（1）在基坑开挖过程中，若支护结构位移累计大于报警值时，应立即停止开挖，并采取坡底堆载反压、坡顶卸载等措施。
设计人员出具设计变更并落实后，方可继续开挖。
（2）当出现土钉松弛、拔出现象时，应查找原因。
若为施工原因，应在原设计位置以下20cm重新施工；若是设计原因，设计人员应重新验算出具设计变更。
（3）若基坑开挖过程中，实际地层状况及周边建筑物情况与设计条件差别较大时应及时与设计人员联系，设计人员应进行验算，必要时进行设计变更。
（4）基坑四周上口沿挡水墙处，施工时应设置一道防护栏杆。
（5）如遇雨季施工时，在基坑四周应准备好足够数量的潜水泵、沙袋。
十、其他
1.土钉、锚杆施工时如遇碎石，经设计同意后可适当调整土钉、锚杆长度；
2.基坑开挖时，如遇与地质报告、深度变化等条件出现较大差异时，应通知设计等有关单位进行方案调整。
3.总包单位需按照土建常规做法进行坡顶、坡底排水沟及防护栏杆的施工。
坡底排水沟及集水坑距坡脚不小于300mm，护栏高度不低于1.2米。
4.本设计方案中未尽事宜，在基坑支护施工时应按照现行有关规范、规定要求，编制相关的施工组织设计时进行实施。
十一、计算书
----------------------------------------------------------------------
验算项目:
1-1剖面
----------------------------------------------------------------------
[验算简图]
----------------------------------------------------------------------
[验算条件]
----------------------------------------------------------------------
[基本参数]
所依据的规程或方法：
《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012
基坑深度：
6.500（m）
基坑内地下水深度：
50.000（m）
基坑外地下水深度：
50.000（m）
支护结构重要性系数：
1.000
土钉荷载分项系数：
1.250
土钉抗拔安全系数：
1.600
整体滑动稳定安全系数：
1.300
土钉墙底面支锚轴向拉力经验系数ηb：
1.000
[坡线参数]
坡线段数1
序号水平投影（m）竖向投影（m）倾角（°）
11.9506.50073.3
[土层参数]
土层层数3
层号土类名称层厚重度浮重度粘聚力内摩擦角与锚固体摩阻力与土钉摩阻力水土
（m）（kN/m^3）（kN/m^3）（kPa）（度）（kPa）（kPa）
1杂填土1.50018.5---5.020.030.020.0---
2湿陷性黄土4.50017.6---31.017.055.045.0---
3粘性土5.00019.0---35.017.565.055.0---
[超载参数]
超载数2
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局部均布10.0000.00010.0003.950条形
2局部均布35.0000.00010.00011.500条形
[土钉参数]
土钉道数3
序号水平间距（m）垂直间距（m）入射角度（度）钻孔直径（mm）长度（m）配筋
12.0001.00015.01105.0001E16
22.0001.50015.01104.0001E16
32.0002.00015.01104.0001E16
钢筋类型对应关系：
d-HPB300,D-HRB335,E-HRB400,F-RRB400,G-HRB500,P-HRBF335,Q-HRBF400,R-HRBF500
[花管参数]
基坑内侧花管排数0
基坑外侧花管排数0
[锚杆参数]
锚杆道数0
[坑内土不加固]
*******************************************************************
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