沭河K1基坑支护方案及设计

1、临沂涑河古城商业段还建社区K1、K2住宅楼基坑支护及降水设计方案目 录文字部分 1工程概况2场地工程地质条件3支护方案4降水方案设计5计算书1工程概况临沂涑河古城商业段还建社区K1、K2住宅楼分别为16层和20层的建筑物，地下室两层，位于临沂市北园路东段，临沂市经贸学校西临，基坑开挖深度约-7.50m，其中K1住宅楼开挖面积长宽约为80×26m，K2住宅楼开挖面积长宽约为70×16m，基坑东侧距原有院墙约1m，西侧距原小区道路约3m，原6层建筑物约8m，基坑东、西两侧无放坡空间，准备采用垂直开挖，南、北两侧无重要建筑物，具有一定放坡空间。由于开挖深度较大，基坑周边环境较复杂

2、，地下水埋藏较浅，因此基坑开挖应对支护和降水作出安全、经济、合理的方案。本工程基坑支护和降水方案的制定主要参照以下规范、标准及相关资料：（1）临沂涑河古城商业段还建社区K1、K2住宅楼岩土工程勘察报告（2）岩土工程勘察规范（GB50021-2001）（3）建筑基坑支护技术规程（JGJ120-99）（4）锚杆喷射混凝土支护技术规范GB50086-2001；（5）基坑土锚杆支护技术规程CECS96:97；2场地工程地质条件根据拟建场地岩土工程勘察报告（临沂涑河古城商业段还建社区K1、K2住宅楼岩土工程勘察报告），本场地自上而下共分6层，各岩土层的工程特征简述如下：第（1）层杂填土：分布于地表，厚度

3、0.85.10m，呈灰褐色，稍湿，主要成分为建筑垃圾及少量中砂组成。第（2）层粉质粘土：黄褐色，厚度0.73.90m，可塑，富水性差，弱-微透水性。第（3）层中砂：厚度0.704.0m，呈黄褐色，中密，本层为场地主要含水层，具弱承压性，富水性好，具强透水性，勘察报告提供其渗透系数K=20m/d。第（4）层中砂：厚度3.06.10m，呈黄褐色，中密，本层为场地主要含水层，具弱承压性，富水性好，具强透水性，勘察报告提供其渗透系数K=25m/d。第（5）层粘土：黄色，可塑，厚度0.44.5m，富水性差，弱-微透水性。第（6）层中风化石灰岩，稳定基岩，呈灰褐色，富水性较差，透水性一般。地下水埋深约4.

4、50m，为第四系孔隙水，具弱承压性。3.支护方案依据建筑基坑支护技术规程JGJ120-99，本工程基坑侧壁安全等级为二级。设计计算参数的采用主要根据该场地的岩土工程勘察报告提供的相关指标，并结合当地设计经验确定，土体与锚固体的极限摩阻力标准值是依据建筑基坑支护技术规程JGJ120-99，并结合当地工程经验确定。各地层的主要岩土指标如下：场地基坑设计岩土参数一览表 层号岩土名称平均厚度(m)重度(kN/m3)内聚力(kPa)内摩擦角(°)摩阻力标准值(kPa)杂填土2.0018.10.0018.0020.0粉质粘土2.7019.750.0010.0050.0中砂1.7318.50.00

5、29.0080.0粗砂4.5019.00.0030.00100.0粘土2.0019.830.018.080.0针对场地工程地质、水文地质条件、基坑开挖情况及周边环境，本着安全、经济、便于施工的原则，对该基坑东、西侧采用桩锚支护式，对基坑南、两侧采用土钉墙支护方式。桩锚支护基坑东、西两侧无放坡空间，垂直开挖，采用桩锚支护，桩为146的微型钢筋砼桩（若地下水较大，不易成孔时，改用钢管桩），钢筋笼采用4根14螺纹钢，每隔0.5米焊一箍圈起固定作用，桩长为11.0m，桩间距为0.6m，并在孔内灌注C20细石砂浆，锚杆采用两排，具体参数见下表：锚杆参数道号标高（m）水平间距（m）锚孔直径（mm）锚杆长度

6、（m）入射角（º）锚杆钢筋直径（mm）1-2.02.01008.0101202-4.02.01008.010120并在锚杆处分别加一道腰梁，腰梁采用两根16a的槽钢,锁定荷载100kN。锚杆锁定后再对开挖立面挂网锚喷以保护沙土。采用该方案，边坡整体稳定安全系数 Ks =1.8，满足规范要求。计算书见附表一。土钉墙支护基坑南、北两侧具有一定的放坡空间，可按1：0.3的放坡，采用土钉墙支护方式，土钉采用三排，具体参数见下表：土钉参数道号标高（m）水平间距（m）钻孔直径（mm）土钉长度（m）入射角（º）锚杆钢筋直径（mm）1-2.02.01006.0101202-4.02.010

7、05.0101203-6.02.01005.010120喷面对基坑整个开挖面采用钢筋网采用6冷拔丝网，网距200×200mm。加强筋采用14螺纹钢，间距2000mm，并与锚杆焊接。基坑顶部外延2m，按水平间距2m，打入长1.5m20的钢筋的一排,挂网后，喷射混凝土护顶，基坑底部用1m长20钢筋钉打入土中固定编网，间距2.00m。土钉的长度误差不超过±0.20m，角度误差不超过±5º，钢筋网距面壁误差不超过±5mm，面层喷砼厚度误差不超过±10mm。喷射混凝土面层厚度不少于80mm，配比采用水泥：石屑：砂：促凝剂=1：2：2：0.03。

8、基坑顶边坡外线2.50m范围内禁止行车及堆放材料。加强施工用水和地表水的管理工作，杜绝基坑周围水管及地表水的入渗。禁止基坑地面附近出现积水和基坑内积水，并应在坑底设置排水沟及集水坑，对局部软弱地段适当加密土锚杆。开挖过程中若发现地质资料同勘察报告出入较大或地下管线、尤其是上下水管等情况与设计条件差异较大时，应及时报告设计人员以对本设计作出调整。基坑开挖前应提前降水并测量地下水位，确保边坡及坑底无明流。对边坡渗水段，在施工过程中可应设置泄水孔。基坑应分层开挖，每层超挖深度应严格控制在0.50m以内，土钉墙支护开挖段土层开挖的坡角不应大于70。4降水方案设计根据勘察报告提供资料，上覆第（1）（2）

9、层主要为土层，总厚度4.6米左右，富水性差，属弱透水或不透水层；第（3）、（4）层中、粗砂为场地内主要含水层，具承压性，富水性和透水性好，属强透水层；场地内地下水位埋深-4.5m左右，水位应降至-8.0m，地下水水位降深较大，该水位为混合水位，结合当地的降水经验，降水方案采用管井降水。基坑开挖深度约-7.5米左右，因此地下水位降幅要控制在开挖基底面以下0.50米，降水幅约为-3.5米。预计基坑涌水量较大。按建筑基坑支护技术规程有关公式计算基坑涌水量。基坑涌水量计算模型采用承压水完整井涌水量计算公式：Q=1.366k(2H-S)S/lg(1+R/r0) 沿基坑周边布置降水井数量估算:n=1.1Q

10、/qQ基坑涌水量, 单位米3/日n降水井数量, (眼)k渗透系数，取k25m/dH含水层厚度，综合考虑砂层和风化岩的厚度和透水特点确定S基坑水位降深， R降水影响半径，估算公式R=2S(kH)1/2r0基坑等效半径，r0=0.29(A+B)q单井出水量,取经验值q=80m3/d计算的基坑涌水量 Q=3000(m3/d)，计算的该基坑须布置降水井约40眼，从以上估算结果分析，并结合地区经验，计算结果一般情况计算值偏大，准确数量应进行现场实际抽水试验确定为宜。井距10m左右，按基坑平面每边外延2米布置降水井，降水井井径按600mm，深度12m。桩锚支护计算书- 支护方案 -排桩支护- 基本信息 -

11、内力计算方法增量法规范与规程建筑基坑支护技术规程 JGJ 120-99基坑等级一级基坑侧壁重要性系数01.00基坑深度H(m)7.500嵌固深度(m)3.500桩顶标高(m)0.000桩直径(m)0.150桩间距(m)0.600混凝土强度等级C25有无冠梁无放坡级数0超载个数1- 超载信息 -超载类型超载值作用深度作用宽度距坑边距形式长度序号(kPa,kN/m)(m)(m)(m)(m)120.0001.0002.0003.000- 土层信息 -土层数6坑内加固土否内侧降水最终深度(m)8.000外侧水位深度(m)4.800内侧水位是否随开挖过程变化否弹性法计算方法m法- 土层参数 -层号土类名

12、称层厚重度浮重度粘聚力内摩擦角(m)(kN/m3)(kN/m3)(kPa)(度)1杂填土2.0018.1-0.0018.002粘性土2.7019.7-50.0010.003中砂1.7318.59.30.0029.004粗砂4.5019.020.00.0030.005粘性土2.0019.820.0-6中风化岩5.0020.08.0-层号与锚固体摩粘聚力内摩擦角水土计算m值抗剪强度擦阻力(kPa)水下(kPa)水下(度)(MN/m4)(kPa)120.0-4.68-250.0-6.00-380.045.0015.00分算13.92-4100.0100.0030.00分算15.00-580.0300

13、.0045.00分算95.00-6200.010.0010.00合算4.00- 支锚信息 -支锚道数2支锚支锚类型水平间距竖向间距入射角总长锚固段道号(m)(m)(°)(m)长度(m)1锚杆2.0002.00010.008.008.002锚杆2.0002.00010.008.008.00支锚预加力支锚刚度锚固体工况抗拉力道号(kN)(MN/m)直径(mm)号(kN)1100.0015.0015021.002100.0015.0015041.00- 土压力模型及系数调整 -弹性法土压力模型:经典法土压力模型:层号土类名称水土水压力主动土压力被动土压力被动土压力调整系数调整系数调整系数最

14、大值(kPa)1杂填土合算1.0001.0001.00010000.0002粘性土分算1.0001.0001.00010000.0003中砂分算1.0001.0001.00010000.0004粗砂分算1.0001.0001.00010000.0005粘性土分算1.0001.0001.00010000.0006中风化岩合算1.0001.0001.00010000.000- 设计结果 - 结构计算 -各工况：内力位移包络图：地表沉降图： 内力取值 段内力类型弹性法经典法内力内力号计算值计算值设计值实用值1基坑内侧最大弯矩(kN.m)0.922.400.970.97基坑外侧最大弯矩(kN.m)17

15、.4714.2718.5618.56最大剪力(kN)26.1311.4732.6632.66- 锚杆计算 - 锚杆参数 锚杆钢筋级别HRB400锚索材料强度设计值(MPa)1220.000锚索采用钢绞线种类1 × 7锚杆材料弹性模量(×105 MPa)2.000锚索材料弹性模量(×105 MPa)1.950注浆体弹性模量(×104MPa)3.000土与锚固体粘结强度分项系数1.300锚杆荷载分项系数1.250 锚杆内力 支锚道号锚杆最大内力锚杆最大内力锚杆内力锚杆内力弹性法(kN)经典法(kN)设计值(kN)实用值(kN)1133.8148.4160.5

16、160.512100.000.650.820.82 锚杆自由段长度计算简图 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)(MN/m)1锚杆1E200.08.0314198212.232锚杆1E200.08.03143212.23- 整体稳定验算 -计算方法：瑞典条分法应力状态：总应力法条分法中的土条宽度: 0.40m滑裂面数据整体稳定安全系数 Ks = 5.528圆弧半径(m) R = 6.042圆心坐标X(m) X = -0.280圆心坐标Y(m) Y = 2.526- 抗倾覆稳定性验算 -抗倾覆安全系数:Mp被动土压力及支点力对

17、桩底的弯矩, 对于内支撑支点力由内支撑抗压力决定;对于锚杆或锚索，支点力为锚杆或锚索的锚固力和抗拉力的较小值。Ma主动土压力对桩底的弯矩;注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。序号支锚类型材料抗力(kN/m)锚固力(kN/m) 1 锚杆 62.832 94.248 2 锚杆 62.832 122.302Ks = 12.832 >= 1.200, 满足规范要求。- 抗隆起验算 -Prandtl(普朗德尔)公式(Ks >= 1.11.2)，注：安全系数取自建筑基坑工程技术规范YB 9258-97(冶金部):Ks = 7.847 >= 1.1, 满足规范要求。Terzaghi(

18、太沙基)公式(Ks >= 1.151.25)，注：安全系数取自建筑基坑工程技术规范YB 9258-97(冶金部):Ks = 9.295 >= 1.15, 满足规范要求。 隆起量的计算 注意：按以下公式计算的隆起量，如果为负值，按0处理!式中基坑底面向上位移(mm);n从基坑顶面到基坑底面处的土层层数;ri第i层土的重度(kN/m3)；地下水位以上取土的天然重度(kN/m3)；地下水位以下取土的饱和重度(kN/m3);hi第i层土的厚度(m);q基坑顶面的地面超载(kPa);D桩(墙)的嵌入长度(m);H基坑的开挖深度(m);c桩(墙)底面处土层的粘聚力(kPa);桩(墙)底面处土层

19、的内摩擦角(度);r桩(墙)顶面到底处各土层的加权平均重度(kN/m3); = 0(mm)- 抗管涌验算 -抗管涌稳定安全系数(K >= 1.5):式中0侧壁重要性系数;'土的有效重度(kN/m3);w地下水重度(kN/m3);h'地下水位至基坑底的距离(m);D桩(墙)入土深度(m);K = 6.521 >= 1.5, 满足规范要求。土钉墙支护计算书-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JGJ 120-99基坑深度： 7.500(m)基坑内地下水深度： 8.000(m)基坑外地下水深度： 4.800(m)基

20、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(°) 1 2.730 7.500 70.0 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内摩擦角钉土摩阻力锚杆土摩阻力水土(m) (kN/m3) (kN/m3) (kPa) (度) (kPa) (kPa)1 杂填土 2.000 18.1 20.1 0.0 18.0 60.0 20.0 合算 2 粘性土 2.700 19.7 20.0 50.0 10.0 60.0 50.0 分算 3 中

21、砂 1.730 18.5 19.3 0.0 29.0 60.0 80.0 分算 4 粗砂 4.500 19.0 30.0 0.0 30.0 200.0 100.0 分算 5 粘性土 2.000 19.8 30.0 500.0 50.0 80.0 80.0 分算 6 中风化岩 5.000 20.0 18.0 10.0 15.0 80.0 200.0 合算 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 局部均布 10.000 0.000 1.000 0.270 条形 土钉参数 土钉道数 3序号水平间距(m) 垂直间距(m

22、) 入射角度(度) 钻孔直径(mm) 1 2.000 2.000 10.0 100 2 2.000 2.000 10.0 100 3 2.000 2.000 10.0 100 内部稳定设计条件 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)- 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) 1 2.500 43.2 0 2 4.500 41.8 1

23、4.196 4.196( 2) 30.1 37.6 3 6.500 43.9 1 5.083 5.083( 3) 28.7 35.8 2 2.534 2.534( 3) 12.6 15.7 4 7.500 44.7 1 5.489 5.489( 4) 28.1 35.1 2 3.013 3.013( 4) 12.3 15.4 3 6.113 6.113( 4) 159.6 199.5 内部稳定设计结果 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 1 0.161 -8.231 11.867 12.052 2 2.233 -5.105 14.913 13.428 1 6.000 3 0.575 -0.076 2.716 1.771 1 6.000 2 5.000 4 20.136 -16.414 7.530 18.059 1 6.000 2 5.000 3 5.000 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 1 37.6 73.0 307.8 1d20 314.2 2 15.7 86.2 310.4 1d20 314.2 3 199.5 204.1 235.2 1d20 314.2 喷射混凝土面