基坑支护(经过专家论证)

1.1、工程概况

由苏州市金都置业有限公司投资拟建苏州市金都大厦工程位于苏州市吴中区石湖东路与白云路交汇的东北侧，尹山变电站东侧。金都大厦总占地面积约10475m2，拟建建筑物包括1幢主楼，1幢辅助楼，主楼由3幢呈近三角形的12～13层小高层及3层裙楼组成，基础相连，均有一层地下室。拟建场地为空地，地面标高在2.25～2.80m之间，地形较平坦，交通便利。

拟建地下人防地下室形状略成梯形，地下室工程总建筑面积3044m2,东西长为80.0m，南北宽为58.0～12.4m。设计的±0.00相当于黄海高程3.20m，底板标高-4.95m（局部-5.50m即配电室），底板厚0.60m，垫层厚10㎝，碎石垫层厚15cm。基底标高-5.65m（局部-6.20m），黄海高程-2.45m（局部-3.00m）。基坑开挖深度约5.00m。

  1.2、编制依据

1）《苏州金都大厦主楼地下人防工程平面图》由苏州市天地民防建筑设计研究院有限公司设计；

2）工程地质勘察报告《苏州金都大厦岩土工程勘察报告》（2005-K-294）由江苏苏州地质工程勘察院提供；

3）《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）、《建筑边坡工程技术规程》（GB50330-2002）、《基坑工程手册》（ISBNT-112-03068-4）、《基坑土钉支护技术规程》CECS96：97等。

1.3、工程地质情况

本工程基坑开挖深度范围内，涉及的土层主要为①素填土、②粉质粘土及③粘土。各土层的分布及主要物理力学性质指标见表1。本场地基坑开挖深度内地层有①层素填土，结构松散，均匀性差，工程性能差，渗透性大；②粉质粘土，可塑，工程性质一般；③粘土，可塑，工程性质良好。总体看本场地基坑开挖深度范围内，土层土质工程性能较好。

1.4、水文地质情况

   本场地地下水浅部孔隙潜水和微承压水。孔隙潜水，其主要赋存于浅部填土及粘性土层中。初见水位标高在0.31～0.72m，稳定水位标高在1.03～1.42m左右。微承压水，其主要赋存于⑤1粉土、⑤2粉土夹粉砂及⑤3粉土层中。初见水位标高在-3.0m，稳定水位标高在0.90m左右。

   洪水位2.69m。

1.5、基坑周边环境

本工程场地位于苏州市吴中区石湖东路。场地北侧紧邻迎春路，南侧紧邻石湖东路，西侧为阴山变电站。基坑拟建外墙轴线距离建筑红线约4.5～7.0m，可提供得放坡开挖空间有限。

本场地的周边环境条件，基坑南、北侧道路下有管线，条件较复杂，放坡条件有限，需要支护开挖。基坑开挖时应充分考虑其对周边环境将可能造成的影响，采取有效措施进行防范和避免。现在对其周边管线的位置和埋深情况尚不准确，在基坑开挖前需要对其周边的管线进行查明。

1.6、基坑围护的重要性

由于本场地基坑开挖深度范围内土层主为素填土、粘土；本场地的周边环境条件较为复杂，没有放坡条件。当边坡位移变形过大或严重时发生坍塌时，将造成不可挽回的损失。签于基坑周边环境条件和场地空间，需要对基坑进行支护开挖，以确保基坑及周边建筑（构筑）物安全。

根据基坑环境条件确定基坑侧壁安全等级为三级。

注：（）内经验数据，其中土重γ、内聚力C已包括。

第二章  基坑围护方案

2.1、支护设计思路及方案分析

依据《岩土工程勘察报告》提供的工程场地内的地质、水文条件和已有建筑物、在建建筑物的实际情况，场地周边环境条件以及土建方的要求，结合我公司在边坡设计施工的实际经验，本工程围护方案可采用土钉墙结构对其进行支护：

本工程基坑开挖深度约5.0m，基坑外墙轴线离红线的距离约4.5～7.0m。采用土钉墙喷锚网支护边坡技术进行围护，根据场地空间条件，基坑南侧及北侧边坡可按1：0.4进行放坡，基坑东侧及西侧边坡可按1：0.5进行放坡，坡面进行挂网喷锚，喷射80～110mm的细石混凝土。

土钉墙喷锚网支护边坡技术是近年来发展起来用于土体开挖和边坡稳定的一种新型挡土结构。它由被加固土、放置于原位土体中的细长金属杆件（土钉）及附着于坡面的混凝土面板组成，形成一个类似于重力式的挡土墙，以此来抵抗墙后传来的土压力和其它作用力，从而使开挖坡面稳定。按照基坑与建筑物，场地地面条件，附加荷载及地基土条件不同，确定各自的支护方式。在设计中采用理论计算与工程类比法相结合的原则，重在本工程的自身特点。

2.2、对基坑降水分析：

本场地地下水浅部孔隙潜水和微承压水。孔隙潜水，其主要赋存于浅部填土及粘性土层中。初见水位标高在0.31～0.72m，稳定水位标高在1.03～1.42m左右。微承压水，其主要赋存于⑤1粉土、⑤2粉土夹粉砂及⑤3粉土层中。初见水位标高在-3.0m，稳定水位标高在0.90m左右。

设计的±0.00相当于黄海高程3.20m，底板标高-4.95m（局部-5.50m即配电室），底板厚0.60m，垫层厚10㎝，碎石垫层厚15cm。基底标高-5.65m（局部-6.20m），黄海高程-2.45m（局部-3.00m）。

场地内⑤1粉土层顶板标高在-3.30～-3.60m，因此，基坑开挖到设计标高时，基底隔水层剩余厚度约1.2m；在配电室位置，基底隔水层剩余厚度仅约0.5m，基底抗渗透不稳定，需要对其采用有效的降水措施进行开挖。

根据《建筑地基基础设计规范》（GB5007-2002）附录W中基坑底抗渗流稳定性公式：γm（t+⊿t）/Pw≥1.1。经验算基坑底抗渗流不稳定。

因此，本工程基坑开挖需要采用轻型井点对其进行降水。

2.3、支护方案设计

本次根据《岩土工程勘察报告》提供的各土层的力学参数，依据《基坑土钉支护技术规程》CECS96：97，并利用理正超级土钉墙软件经分析计算和结合已有施工工程经验，设计参数如下：

1）基坑支护设计： 

本区段放坡开挖条件有限，因此就技术经济的主导思想出发，本段采用1：0.4(II、III剖按1：0.5)放坡开挖，对坡面进行挂网喷锚处理。

I剖面支护设计：

本段坡面按1：0.4放坡开挖，对坡面进行挂网喷锚处理。

1）喷锚网支护设四层土钉，土钉采用直径为φ48的钢管，梅花型布置。土钉倾角均为150。（M1）长7.0m，距坑顶1.0，水平间距1.0m；其它（M2）长6.0m, 距坑顶2.2m，水平间距1.0；（M3）长5.0m，距坑顶3.4，水平间距1.0m；其它（M4）长5.0m, 距坑顶4.6m，水平间距1.0。喷射混凝土厚度δ：80～110mm，强度等级C20。中间夹钢筋网Φ6.5＠200×200双向钢筋网，压加强筋Φ14＠1000mm。

2）坡顶钢筋网翻边1.5m，坡顶及放坡平台内设置摩擦锚桩（结构需要，支撑坡顶网），采用Φ48钢管。（Ma）长1.5m，间距1.0m。

3)根据开挖后的边坡渗水情况，坡面设置排水孔（φ50PVC管，打孔外包尼龙纱布），长度0.5m左右，排除坡内集水。其具体设计见图2。

II剖面支护设计：

本段坡面按1：0.5放坡开挖，对坡面进行挂网喷锚处理。

1）喷锚网支护设四层土钉，土钉采用直径为φ48的钢管，梅花型布置。土钉倾角均为150。（M1）长6.0m，距坑顶1.0，水平间距1.0m；其它（M2）长5.0m, 距坑顶2.2m，水平间距1.0；（M3）长5.0m，距坑顶3.4，水平间距1.0m；其它（M4）长5.0m, 距坑顶4.6m，水平间距1.0。喷射混凝土厚度δ：80～110mm，强度等级C20。中间夹钢筋网Φ6.5＠200×200双向钢筋网，压加强筋Φ14＠1000mm。

2）坡顶钢筋网翻边1.5m，坡顶及放坡平台内设置摩擦锚桩（结构需要，支撑坡顶网），采用Φ48钢管。（Ma）长1.5m，间距1.0m。

3)根据开挖后的边坡渗水情况，坡面设置排水孔（φ50PVC管，打孔外包尼龙纱布），长度0.5m左右，排除坡内集水。其具体设计见图2。

Ⅲ剖面支护设计：

本段坡面按1：0.5放坡开挖，对坡面进行挂网喷锚处理。

1）喷锚网支护设五层土钉，土钉采用直径为φ48的钢管，梅花型布置。土钉倾角均为150。（M1）长6.0m，距坑顶1.0，水平间距1.0m；其它（M2）长5.0m, 距坑顶2.2m，水平间距1.0；（M3）长5.0m，距坑顶3.4，水平间距1.0m；（M4）长5.0m，距坑顶4.2，水平间距1.0m；其它（M5）长5.0m, 距坑顶5.6m，水平间距1.0。喷射混凝土厚度δ：80～110mm，强度等级C20。中间夹钢筋网Φ6.5＠200×200双向钢筋网，压加强筋Φ14＠1000mm。

2）坡顶钢筋网翻边1.5m，坡顶及放坡平台内设置摩擦锚桩（结构需要，支撑坡顶网），采用Φ48钢管。（Ma）长1.5m，间距1.0m。

3)根据开挖后的边坡渗水情况，坡面设置排水孔（φ50PVC管，打孔外包尼龙纱布），长度0.5m左右，排除坡内集水。其具体设计见图2。

2.4、施工工艺步骤及主要技术措施

2.4.1锚杆、土钉和喷锚挂网的施工

2.4.1.1、喷锚工艺流程为： 

挖  土  修  边  坡

喷锚网施工工艺

锚 杆、土 钉 制 作

定  位  放  线

成孔、安置锚杆土钉

配  制  水  泥 浆  浆

（注浆）

挂       网

 喷 砼 80～110 mm

结束并进入下一工作面

2.4.1.2、锚杆（土钉）的制作

 按设计要求制作土钉，采用Φ48钢管，每隔0.5米设置一个预留注浆孔，在孔外焊上三角形倒刺，锚杆打入时防止土挤进锚杆内堵塞注浆通道，注浆后，又能提高土钉的抗拔力。

土钉端部加强筋、钢筋网相互焊接。各钢筋的位置由里向外是：钢筋网、水平垂直加强筋、土钉端头井字忖垫锁定。

锚杆头与加强筋采用电焊，用井字忖垫使打入式锚杆焊牢于加强筋上。

2.4.1.3、锚杆、土钉的技术要求：

锚杆、土钉施工：孔深、孔径、孔距、成孔傾角按规范要求偏差应符合±50mm、±5mm、±100mm、±5%的要求。成孔式锚杆在钻孔后应进行清孔检查，对孔中出现的局部渗水塌孔或掉落松土应立即处理，及时安设锚杆、土钉钢筋，锚杆、土钉钢筋置入孔前沿钉长每2m设置金属定位支架，保证钢筋全长均处于钻孔的中心位置。击入式锚杆，视工程的地质条件情况可采取锚杆孔内注浆，可采用注水泥净浆，水灰比为0.45～0.5，注浆浆压0.4～0.6MPa ，注入浆体的充盈系数应大于2.0。注浆时，注浆管插至距孔底250～500mm处，孔口设置止浆塞及排气管。

2.4.1.4、喷锚挂网的技术要求：

在坡面喷射混凝土支护前，进行人工修整边坡，清除坡面虚土，挂网钢筋采用Ф6.5＠200×200mm。喷射砼强度等级不低于C20。

喷射边壁的砼为C20，配合比为水泥：砂：细石，1：2：2，水泥为PO.32.5普通硅酸盐水泥，砂宜用粗砂，细石粒径小于15cm，速凝剂的掺量按水泥重量的3％掺入，特殊情况下可减少或增加，喷射砼时，喷射机水风压差为0.1MPA，喷头供水压力0.25Mpa，水灰比0.4～0.45，坡壁为干土时，由下而上喷，湿土由上而下喷射砼，喷头与受喷面应尽量垂直，保持0.8～1.2m的距离，喷头运转按螺旋式一圈压半圈均匀缓慢移动喷射砼，土质较差，应进行初喷砼，以稳定壁面。

喷射作业分段进行，同一分段内喷射顺序应自下而上，坡面设置厚度标尺，喷射混凝土终凝2h后,进行7天浇水养护。

2.4.2土方工程

基坑土方开挖时，结合基坑特点，应选择合理的开挖顺序及开挖层厚，需要对称开挖的一定要在两边同时开挖或由中心向两边、四周开挖，以使应力通过支撑互相抵消。开挖层厚上应分层剥离选择合理的剥离层厚，使主动土压力分段释放，这样能预防支护结构因局部应力集中而造成的失稳，保证基坑的整体稳定性。

1）在基坑开挖前，应对场地进行正平，范围为基坑顶边界线外1.5～3.0m以内。

2）挖土应分层进行，平均1.2～1.5m深为一层，整个基坑分4～5层开挖，严禁超挖。

3）每层开始先挖出1.4～1.5m深，15～30m长基槽，以便为土锚支护开出工作面。挖土深度应预留20cm，以便人工修整。

4）基坑内应留出6m宽运输车道，坡度1：3，上铺碎石10cm压入土内。临时坡道待挖土机退出基坑后，在坑顶面挖除，其余部分用人工挖土修整。

5）挖土顺序按施工方便原则由现场指挥。

3.4.3、基坑降排水方法

1）地表水：基坑四周支护范围内的地表进行修整，构筑排水堤，防止地表降水向流向基坑。

2）浅层潜水：采用基坑底布置明沟即在基坑底四周紧靠坑壁设置深明沟加集水坑，将水浅层水和坑底明沟底以上土层的水渗入明沟并导入集水坑，用水泵将积水排出坑外（按土建总包方设置）。集水坑设计直径0.5m。

3）支护内部积水：在支护面层背部插入长1.0m，直径50mm的水平排水管，排水管里端梅花形打眼外裹尼龙网，外端伸出面层，间距1.5×1.5m，以便将喷混凝土面层后的积水排出。减小面层压力。

4）承压水：详见第三章。

第三章  井点降水方案

3.1、基坑井点降水

该工程场地地下水埋藏条件为浅层潜水和微承压水，分别赋存于浅层填土和下部粉土层中。本工程基坑底板离⑤1粉土层仅1.0m左右，配电室基坑底板离⑤1粉土层仅0.5m，⑤1粉土层为承压含水层，当基坑开挖至设计标高时，就会有流砂，管涌现象，因此要采取有效的降水措施来解决该层承压水造成的流砂，管涌问题。

3.1.1轻型井点降水分析

1）. 根据工程特点，开挖深度约5m，就经济技术合理，本工程可采用一级井点降水系统。

2）. 该场地地下水埋藏条件为浅层潜水和承压水，分别赋存于浅层填土和下部粉土层中。井点降水主要为防止承压水造成的流砂现象，降水平台设置依据基坑开挖情况而定。

3.1.2井点降水计算

1). 本工程中地下水潜水位标高为1.04～1.42m(黄海标高)，承压水水位标高为0.90m，自然地坪标高约为2.50m，基坑底部标高为-3.00m。要求降水后基坑中部地下水水位比底板低0.5m。即基坑中心处水位降低-3.50m。

2). 井点总管周长为： (82+20＋88＋52)=242.0m

3). 井点管长度的验算

降水坡度I=,井点管距基坑中心距离为L=26.0m，则所需井点管长度为：

H=H1+h+L·I+ι=5.0+0.5+26.0×+0.2=8.3m>7m

为此，需降低总管平台面1.5m以满足要求（即6.8 m<7.0m）。

（H为井点管长度；H1为总管平台面至基坑底面的距离；h为基坑底至降低后的地下水位线的最小距离；L为井点管至基坑中心的距离，I为水力坡度，环状为1/10；ι为井点管露出地面的长度）

4). 基坑中心水位降低值为：S=5.0+0.5=5.5

5)．环形井点的假想半径r。为：

         r。=0.29(a+b)=0.29×(80+40)=34.8m

           (a、b分别为基坑的长短边)

6). 抽水影响半径R为：

       R=3000·S·=33.54m

R0= R+ r。=33.54+34.8=68.34 m

（井管主要位于粉土层中，根据地质资料提供的粉土的渗透系数，结合以往本地区经验，此处取渗透系数为K=5.0*10-6 m/s；）

7). 涌水量计算

＝1256.0（m3/d ） （M为承压层厚度，为12.0 m）  

3.1.3降水设备选用

1）.井点管数量计算

单根井管出水量:      

 q=65πdι=65×3.14×0.040×1.0×=6.12m3/d

    (d为滤管直径，ι为滤管长度)

井点管数量为：

 n=1.1×=1.1×（1256.0÷6.12）=225.7根

选取井点管数量为226根，井点管间距为1m。

2）.真空泵数量选择

按真空度选择设备

    N==248÷60=4.96(套)

（L为井点总管长度，ι为真空度有效范围50～60m）

选取1套轻型井点设备。

3）.离心泵数量选择

需设置选用5台3BL-9扬水离心泵，另备用1台。

4.1.7系统运行

1）井点系统运行60天（暂定）。

2）降水系统运行以土建施工相适应，在基础浇好到自然地坪后可停止运行。

4.1.10应急措施

   本工程基地开挖基本接近粉土，在基坑开挖结束，底板开始施工到回土期间，必须确保降水系统的正常运行。应充分考虑到停电，电路故障、水泵维修等故障等。因此，降水电路备用一套应急电路，真空泵备用1台。当降水系统出现问题可及时补救，确保降水系统的正常运行。

第四章  工程监测

根据基坑周边环境、土体性质及基坑开挖深度，根据《建筑基坑支护技术规程》JGJ120—99其安全等级可定为二级。现场监测主要内容如下：

1）、监测内容

  监测内容可定为以下几项：

A.基坑支护结构水平位移，包括基坑边壁顶部的水平位移与垂直沉降；

B.基坑围护结构及周围地表开裂状态（位置、裂宽）的观察；

C.基坑渗、漏水状况及地下水位变化；

D.基坑周边各种管线的变位与破损；

E.基坑周围地面超载状况；

F.自然环境（台风、雨水、气温等）。

2）、测点位置

测点位置选在变形最大或局部地质条件最为不利的地段，即每边的中部和端部，且测点间距不大于25米。主要包括基坑边壁顶部的水平位移与垂直沉降监测点和已有房的沉降监测点。共布置基坑边壁顶部的水平位移与垂直沉降监测点11个。

观测基准点，应设在基坑工程影响范围以外，距基坑周边不少于５H（基坑深度），且数量不少于两点。具体位置根据现场情况而定。

3）、警戒指标

根据建筑基坑支护有关规范及本公司近年来的一些施工经验，对于本基坑最大位移：地面最大沉降量控制在≤0.3%H，警戒值1.5cm；坑壁最大水平位移≤0.4%H, 警戒值2.0cm，并且每天发展不超过5mm。

苏州市金都置业有限公司

苏州金都大厦地下人防基坑支护工程

方 案 设 计

苏州市民用建筑设计院有限责任公司

岩土工程分公司

二○○五年十二月八日

目     录

第一章  综合说明    1

1.1、工程概况    1

1.2、编制依据    1

1.3、工程地质情况    1

1.5、基坑周边环境    2

1.6、基坑围护的重要性    2

第二章  基坑围护方案    4

2.1、支护设计思路及方案分析    4

2.2、对基坑降水分析：    4

2.3、支护方案设计    5

2.4、施工工艺步骤及主要技术措施    8

第三章  井点降水方案    12

3.1、基坑井点降水    12

第四章  工程监测    15

苏州市民用建筑设计院有限责任公司

岩土工程分公司

             审      核：

             工程负责人：

             编      制：