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基坑支护方案
佛山三水区古堡豪生酒店工程
土钉墙边坡支护施工方案
建设单位：
佛山古堡豪生酒店有限公司
施工单位：
重庆第六建设工程有限责任公司
编制人：
王静
审核人：
日期：
2010年7月17日
目录
第一章工程概况
1.1佛山市三水区古堡豪生酒店工程概况1
1.2地下室基坑边坡概况1
第二章水文地质条件及工程地质条件
2.1工程地质条件1
2.2基坑开挖支护评价和建议2
2.3水文地质条件3
第三章边坡支护设计
3.1支护方式4
3.2设计基本要求4
3.3设计依据6
3.4初定支护各部件的尺寸和参数6
3.5单根土钉受拉荷载标准值7
3.6单根土钉锚固端长度9
3.7支护整体稳定性验算10
3.8土钉长度计算14
3.9计算土钉钢筋直径14
3.10边坡喷混凝土面层计算15
3.11防水排水工程15
3.12其他说明17
第四章施工组织方案
5.1施工准备18
5.2施工方案18
5.3施工方法及施工工艺19
5.4安全生产和文明施工措施21
附录24
佛山市三水区古堡豪生酒店工程边坡支护设计
第一章工程概况
1.1佛山市三水区古堡豪生酒店工程工程概况
佛山佛山古堡豪生酒店工程场地位于三水区云东海街道办事处辖区内。
佛山市三水云东海花园房地产开发有限公司拟在该地块修建古堡豪生酒店。
酒店塔楼12～16层，裙楼和附属建筑１～2层，北部一栋8层工程。
拟采用桩基础，结构形式为框架结构，全场地设一层地下室。
地下室坑底标高为16.00m，周围较空旷，建筑面积约4万m2，为高层建筑，混合、框剪、框架结构。
按设计方案，拟建酒店地下室基坑开挖后在周边形成3-7M深的边坡。
根据地勘报告，土方开挖按1：
1.5放坡，施工现场条件限制无法按1：
1.5的坡度放坡，考虑施工过程的安全需要对基坑边坡进行支护。
1.2地下室基坑边坡概况
1.2.1边坡地段地物环境
该边坡位于酒店地下室周边，目前土方开挖已进行施工，而且没按地勘报告要求进行放坡开挖，需要进行稳定性分析和支护，以确保施工安全。
1.2.2边坡形态及岩土构成
拟建场地位于珠江三角洲冲积平原中之低缓小山丘，现已部份人工挖填平整，场地地面平整后高程为17.00-22.45m，按地下室底标高开挖后，将形成3-6.5M的基坑，基坑边坡坡为1.0m-6m的素填土、粉质粘土，其下部强风化泥质粉砂岩。
第二章水文地质条件及工程地质条件
2.1工程地质条件
2.1.1岩土层工程地质特征
拟建场地位于三水区西南镇北西侧，地貌上属珠江三角洲冲积平原中之低缓小山丘，现已部分人工挖填平整，场地地面标高为14.30～16.98m之间。
根据钻孔揭露，场地地基土由人工填土层（Ｑml）、第四纪陆相冲积层（Qal）及古近系始新统宝月组（E2by）基岩等组成。
人工填土层以素填土为主，第四系主要由粉质粘土、粉土组成。
基岩由泥质粉砂岩、细砂岩、含砾泥岩、含砾细砂岩等组成，地面地形起伏大，其工程地质特征参阅工程地质剖面图（图3～图18）和钻孔柱状图。
现将钻孔揭露的各岩土层工程地质特征自上而下综述如下：
（见佛山古堡豪生酒店岩土工程勘察报告）
2.2、基坑开挖支护评价和建议
2.2.1基坑开挖支护结构型式
本场地塔楼设有1层地下室，基坑底板最深开挖进度标高为16.00m，根据岩土工程勘察结果，基坑开挖深度范围内的土层主要为残积土、全风化岩、强风化岩等，北部少量素填土，总体土层工程性质较好，周围较空旷，按类似工程的地方经验，基坑开挖过程可考虑分级放坡开挖。
鉴于土体结构较松散，坡度不能过陡，坡度（高宽比）为1：
1.00～1：
1.25。
开挖时根据不同地段地下水情况及天气情况采取相应的排水措施，坡面按有关规定做好防护措施。
考虑施工现场具体条件，道路的施工，其它工程的施工，本工程基坑土方开挖采用土钉墙边坡支护。
2.2.2基坑边坡支护设计参数建议值
根据现场勘察和室内土工试验结果，综合列出基坑边坡支护设计参数，供参考，详见表5。
表5基坑边坡支护设计参数建议值表
层
号
土层名称
天然重度（KN/m3）
直接快剪
凝聚力C（kPa）
内摩擦角φ（°）
1
素填土
19.0
6
30
2
粉质粘土
19.0
22.0
20
3
残积粉质粘土
19.0
25
12
残积砂土
19.5
10
30
2.3水文地质条件
2.3.1地下水概况
场地属亚热带海洋性季风气候区，温暖潮湿，雨量充沛。
勘察期间天气炎热，多有阵雨。
场地内经48个钻孔的水位观测，其地下水相对稳定水位埋深为0.3～12.30m，标高为14.44～17.71m。
地下水类型主要为第四系砂土层中之孔隙水、残坡积土层中之潜水及基岩裂隙水。
第四系残坡积土层中的潜水随土类、地形和天气的影响十分明显，含水量不大；基岩裂隙水含水量一般。
场地内地下水环境类型属Ⅱ类。
2.3.2地下水的腐蚀性评价
勘察期间于场地ZK4、ZK48孔取地下水样2件，按《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009版）第12.2节评价标准进行综合判定，分析结果详见表4。
表4工程水化学分析结果
样号
pH
单位：
ρ（BZ±）/（mgL-1）
Cl-
SO42-
NO3-
HCO3-
CO32-
OH-
ZK4
7.11
23.22
27.40
1.70
160.35
0.00
0.00
ZK48
6.91
24.66
38.70
1.92
237.10
0.00
0.00
样号
单位：
ρ（BZ±）/（mgL-1）
游离CO2
侵蚀CO2
Ca2+
Mg2+
K++Na+
NH4+
总矿化度
ZK4
13.75
0.00
41.72
11.72
18.99
0.27
285.90
ZK48
29.15
0.00
65.68
4.88
39.65
0.43
421.17
场地环境类型属Ⅱ类，地基以弱透水土层为主，渗透性分类总体属B类。
场地内地下水类型为HCO3－Ca·Na，由表4可知，pH=6.91～7.11，呈中性，地下水对混凝土结构及钢筋混凝土中的钢筋具微腐蚀性。
第三章边坡支护设计
3.1支护方式
根据施工现场具体情况及土方开挖方案，为减少土方开挖量，比较各种边坡支护的经济效果，选用土钉墙支护方案。
各种支护方式介绍如下：
3.1.1锚杆
锚杆是一种将拉力传至稳定或土层的结构体系，主要由锚头、自由段和锚固段组成，如图4.1：
（1）锚头：
锚杆外端用于锚固或锁定锚杆拉力的部件，采用钢板与锚杆焊接。
（2）锚固段：
锚杆远端将拉力传递给稳定地层的部分锚固深度和长度应按照实际情况计算获取，要求能够承受最大设计拉力。
（3）自由段：
将锚头拉力传至锚固段的中间区段，由锚拉筋、防腐构造和注浆体组成。
（4）锚杆配件：
为了保证锚杆受力合理、施工方便而设置的部件
3.1.2面层混凝土
喷混凝土面层的厚度不宜小于80mm，混凝土强度等级不低于C20，3d不低于10MPa。
喷混凝土面层内应设置钢筋网，钢筋直径6～10mm，网格尺寸150～300mm,当面层混凝土厚度大于120mm时，宜设置二层钢筋网。
上下段钢筋网搭接长度应大于300mm。
3.2设计基本要求
3.2.1设计要求
（1）、场地范围内的水文、地质条件、岩土工程特征及周围环境（道路、管线、建筑物）是边坡设计需要详细了解和分析的首要内容；
（2）、边坡设计方案必须确保支护结构的安全，保证边坡周围建筑物基础及已施工和使用的地线管线、市政道路的安全；
（3）、支护方案在安全的前提下，经济、合理，满足国家建筑工程的有关法律法规和规范；
（4）、支护结构能保证边坡开挖顺利进行，满足有一定面积的后期施工，满足边坡形成后坡顶可承受一定的堆载；
（5）、设计必须考虑施工期间度过雨季，其对边坡稳定性的不利影响。
3.3.2土钉墙参数取值范围
（1）、土钉支护的整体稳定性计算和土钉的设计计算采用总安全系数设计方法，其中以荷载和材料性能的标准值作为计算值，并据此确定土压力。
（2）、喷混泥土面层的设计计算，采用以概率理论为基础的结构极限状态设计方法，设计时对作用于面层上的土压力，应乘以荷载分项系数1.2后作为计算值，在结构的极限状态设计表达式中，严考虑结构重要性系数。
（3）、土钉支护设计应考虑的荷载除土体自重处，还应包括地表荷载如车辆、材料堆放和起重运输造成的荷载，以及附近地面建筑物基础和地下构筑物所施加的荷载，并按荷载的实际作用值作为标称值。
当地表荷载小于15KN/m2时则按15KN/m2取值。
此外，当施工或使用过程中有地下水时，还应计入水压对支护稳定性、土钉内力和喷混泥土面层的作用。
（4）、土钉支护设计采用的土体物理力学性能参数以及土钉周围土体之间的界面粘结力参数均应以实测结果作为依据，取值时应考虑到基坑施工及使用过程中由于地下水位和土体含水量变化对这些参数的影响，并对其测试值作出偏于安全的调整。
（5）、土的力学性能参数，土钉与土体界面粘接强度qsik的计算值取标准值，界面强度的标准值可取为现场实测的平均值得0.8倍。
以上参数应接不同土层分别测定。
现场无数据可按施工手册表3-73按低值选用。
（6）、土钉支护的设计计算可取单位长度支护按平面应变问题进行分析。
对基坑平面上靠近凹角的区段，可考虑三维空间作用的有利影响，对该处的支护参数（如土钉的长度和密度）作部分调整。
对基坑平面的凸角的区段，应局部加强。
（7）、对于主要承受土体自重作用定的钻孔注浆钉支护，其各部件尺寸可参考以下数据初步选用：
1）土钉钢筋用HPB235、HRB335等热轧变形钢筋，直径在16-32mm的范围内；
2）土钉孔径在70-120mm之间，注浆强度等级不低于M10；
3）土钉长度L与基坑深度H之比对非饱和土宜在0.6-1.2的范围内，密实砂土和坚硬粘土可取底值对软性粘性土，比值ι/H不应小于1.0。
为了减少支护变形，控制地面开裂，顶部土钉的长度宜适当增加。
非饱和土中的底部土钉长度可适当减少，但不能小于0.5H；含水量高的粘性土中的底部土钉长度则不应缩减；
4）土钉的水平和竖向间距sh和sv宜在1.2-2m的范围内，在饱和粘性土中可小到1m，在干硬粘性土中可超过2m；土钉的竖向间距应与每步开挖深度相对应。
沿面层布置的土钉密度不应低于每6m2一根。
3.3设计依据
（1）地质勘察报告
（2）《岩土工程勘察规范》GB50021-2001
（3）《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2002
（4）《钢筋混凝土结构设计规范》GB50010-2002
（5）《锚杆喷射混凝土支护技术规范》GB50086–2001
3.4初定支护各部件的尺寸和参数
3.4.1土钉墙初定各部位尺寸
1、土钉间距Sxj=1.2mSyj=1.2m;
2、土钉与水平面夹角aj=150；
3、土钉钻孔直径dnj=150mm
4、土方开挖边坡β=600
3.4.2相关资料的计算参数
1、《古堡豪生酒店岩土工程勘察报告》
按土工试验报告取γ=19.2KN/m3ψ=11.80c=8.7KPa
2、《建筑施工手册》
按表3-73土体与锚固体的极限摩阻力qsik=60KPa，土钉抗拉力分项系数γs=1.3
3、《建筑边坡工程技术规范》
γ0——基坑侧壁重要性系数一级边坡取1.1、二级边坡取1.0、三级边坡取0.9，本工程γo=1.0
4、地表荷载考虑边坡周围有临时施工道路、钢筋场、砂石堆场等取q=20KM/m2
3.5单根土钉受拉荷载标准值
Tjk=ξ.eaik。
Sxj.Szj/cosai
Tjk——第j根土钉受拉荷载标准值（KN）
Tuj——第j根土钉抗拉承载力设计值（KN）
ξ——荷载折减系数
eaik第j个土钉位置处的基坑水平荷载标准值（KPa）
Sxj、Szj——第j根土钉与相邻土钉水平、垂直间距
γs——土钉抗拉力分项系数，取1.3；
dnj——第j根土钉锚固体直径；暂取按100
qsik——土钉穿越第i层土体与锚固体极限摩阻力标准值，查施工手册取60KPa
Li——第j根土钉在直线破裂面处穿越第i层稳定土体内的长度，破裂面与水平面的夹角为（β+φk）/2
ai——第j根土钉与水平角的夹角。
eaik=pa=γhtan2（450-ψ/2）-2ctan（450-ψ/2）
按地勘报告γ=19.2KN/m3ψ=11.80c=8.70
计算简图：
eaik=pa=γhtan2（45。
-ψ/2）-2ctan（45。
-ψ/2）+γwhw
γ=19.2KN/m3ψ=11.8。
c=8.7KPa
q=20KN/m2
Ka=tan2（45。
-ψ/2）=tan2（45-11.8/2）=0.8132=0.66
q
γ
h
Ka
c
hw
γw
eaik
ea0k
20
19.2
0.9
0.66
8.7
10.46
ea1k
20
19.2
2.1
0.66
8.7
25.67
ea2k
20
19.2
3.3
0.66
8.7
40.87
ea3k
20
19.2
4.5
0.66
8.7
56.08
ea4k
20
19.2
5.7
0.66
8.7
0.49
10
76.18
ea5k
20
19.2
6.9
0.66
8.7
1.69
10
103.39
ξ=tan（60-11.8）/2X[1/tan（60+11.8）/2-1/tan60]/tan2（45-11.8/2）
=0.544
Tjk=ξ.eaik。
Sxj.Szj/cosai
ξ
eaik
Sxj
Szj
1/cosai
Tik
T0k
0.544
10.46
1.2
1.2
1.035
8.48
T1k
0.544
25.67
1.2
1.2
1.035
20.81
T2k
0.544
40.87
1.2
1.2
1.035
33.14
T3k
0.544
56.08
1.2
1.2
1.035
45.47
T4k
0.544
76.18
1.2
1.2
1.035
61.77
T5k
0.544
103.4
1.2
1.2
1.035
83.83
3.6单根土钉锚固端长度
单根土钉抗拉承载力应该符合下式要求：
1.25γ0Tjk≤Tuj
γ0——基坑侧壁重要性系数（1.1、1.0、0.9），本工程取1.0
Tuj=лdni∑qsikLai/γs
dni——土钉锚固端直径，取120mm
qsik——土钉穿越第i层土体与锚固体的极限摩阻力，由试验确定，如无试验资料，按施工手册表3-73取60KPa
Lai——第j根土钉在直线破裂面处穿越第i层稳定土体内的长度，破裂面与水平面的夹角为（β+φk）/2
γs——土钉抗拉力分项系数，取1.3；
Lai≥1.25γsγ0Tjk/лdni∑qsik
计算简图：
Lai≥1.25γsγ0Tjk/лdni∑qsik
γs
γ0
Tjk
1/лdni∑qsik
Li
1/лdni∑qsik=（1/3.14）X0.1X60=0.053
La0
1.3
1
8.48
0.053
0.58
La1
1.3
1
20.81
0.053
1.43
La2
1.3
1
33.14
0.053
2.28
La3
1.3
1
45.47
0.053
3.13
La4
1.3
1
61.77
0.053
4.26
La5
1.3
1
83.83
0.053
5.78
3.7支护整体稳定性验算
∑cikLis+s∑（ωi+q0bi）cosθitanψik+
∑Tnj[cos（aj+θj）+1/2sin（aj+θj）]-sγkγ0∑（ωi+q0bi）sinθi≥0
cik——第i分条滑裂面处土体固体不排水粘聚力标准值；
Li——第i分条滑裂面处弧长；
S——计算滑体单元厚度=1.2m；
ωi——第i分条土重，=γ.A.s
bi——第i分条宽度，取1m；
ψik——第i分条滑裂面处土体固体不排水内摩擦角标准值；
Tnj——第j根土钉在圆弧滑裂面处锚固体与土体的极限抗拉力，
Tnj=лdni∑qsik.lnidni取120
aj——锚杆水平夹角，取值150；
θi——第i条滑裂面处中点切线与水平面夹角（取值如图）；
θj——土钉在滑裂面处切线与水平面夹角（取值如图）；
γk——整体滑动分分项系数，可取1.3
γ0——基坑侧壁重要性系数，取1.0
计算简图，如下：
（所有角度、尺寸、面积按CAD实量）
∑cikLis+s∑（ωi+q0bi）cosθitanψik+
∑Tnj[cos（aj+θj）+1/2sin（aj+θj）tanψik]-
sγkγ0∑（ωi+q0bi）sinθi≥0
∑cikLis
cik
∑Li=
S
∑cikLi
∑cikLi
8.7
12.091
1.2
126.23
s∑（ωi+q0bi）cosθitanψik
S
Ai
ωi+q0bi
θi
ψik
cosθi
tanψik
s（ωi+q0bi）cosθitanψik
1
1.2
1.05
40.16
62.15
11.8
0.47
0.21
4.70
2
1.2
2.62
70.304
53.22
11.8
0.60
0.21
10.55
3
1.2
3.8
92.96
46
11.8
0.69
0.21
16.19
4
1.2
4.72
110.62
39.64
11.8
0.77
0.21
21.36
5
1.2
5.43
124.26
33.83
11.8
0.83
0.21
25.88
6
1.2
4.83
112.74
28.39
11.8
0.88
0.21
24.86
7
1.2
3.58
88.736
23.23
11.8
0.92
0.21
20.44
8
1.2
2.23
62.816
18.26
11.8
0.95
0.21
14.95
9
1.2
0.77
34.784
12.12
11.8
0.98
0.21
8.53
s∑（ωi+q0bi）cosθitanψik
147.46
Tnj=лdni∑qsik.lni
л
dni
qsik
Lni
aj
θj
cos（aj+θj）+1/2sin（aj+θj）tanψik
Tnj[cos（aj+…
1
3.14
0.12
60
3
15
57.09
0.41
27.63
2
3.14
0.12
60
2.7
15
50.42
0.51
31.22
3
3.14
0.12
60
2.5
15
43.37
0.61
34.69
4
3.14
0.12
60
3.7
15
35.74
0.71
59.73
5
3.14
0.12
60
5.5
15
27.16
0.81
100.91
6
3.14
0.12
60
6.0
15
16.88
0.90
122.68
∑Tnj[cos（aj+θj）+1/2sin（aj+θj）tanψik]
376.86
S
γk
γ0
（ωi+q0bi）
θi
sinθi
sγkγ0（ωi+q0bi）sinθi
1
1.2
1.3
1
40.2
62.15
0.8839
55.38
2
1.2
1.3
1
70.3
53.22
0.8007
87.81
3
1.2
1.3
1
93
46
0.7191
104.28
4
1.2
1.3
1
111
39.64
0.6377
110.05
5
1.2
1.3
1
124
33.83
0.5565
107.87
6
1.2
1.3
1
113
28.39
0.4752
83.58
7
1.2
1.3
1
88.7
23.23
0.3942
54.57
8
1.2
1.3
1
62.8
18.26
0.3132
30.69
9
1.2
1.3
1
34.8
12.12
0.2099
11.39
∑sγkγ0（ωi+q0bi）sinθi
645.61
∑cikLis+s∑（ωi+q0bi）cosθitanψik+
∑Tnj[cos（aj+θj）+1/2sin（aj+θj）tanψik]-
sγkγ0∑（ωi+q0bi）sinθi=126.23+147.46+376.86-645.61=4.94≥0
3.8土钉长度计算
按承载力要求Lai计算整体稳定性不能满足稳定性要求，所以验算整体稳定性时调整土钉的锚固长度按Lni计算，土钉长度L≥Lni+L；为减少支护变形，控制地面开裂，顶层两排锚杆适当加长。
范围的底下三排锚杆适当加长，取值如下表：
L≥Lni+Li（锚杆自由长度Li长度按第9页附图取值）
Lni
Li
L≥
锚杆长L
L0
3.0
4.0
7.0
取7.5m
L1
2.7
3.3
6.0
取6.5m
L2
2.5
2.5
5.0
取5.5m
L3
3.7
1.8
5.5
取6.0m
L4
5.5
1.1
6.6
取7.0m
L5
6.0
0.4
6.4
取7.0m
3.9计算土钉钢筋直径
γsTnj≤1.1лd2fyk/4
d——土钉钢筋直径（mm）
fyk——钢筋抗拉强度标准值（N/mm2），按《混凝土结构设计规范》，取二级钢筋fyk=335N/mm2
Tnj——第j根土钉受拉荷载标准值（KN）,
γs——土钉抗拉力分项系数，取1.3；
Tnj=лdni∑qsik.lni（lni按上表土钉锚固长度取最大值）
=3.14X0.12X60X6.0=135.65KN
=24.69mm
选用Ф25二级螺纹钢筋
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