培训中心降水及基坑支护施工方案

土钉墙设计与施工

2.1.1 现场踏勘资料；

2.1.2《建筑基坑工程技术规范》(YB9258-97)；

2.1.3《基坑土钉支护技术规程》(CECS96：97)；

2.1 设计依据及所执行的技术标准

2.1.4《建筑深基坑支护技术规程》(JGJ120-99)。

2.2 设计与计算

计算首先对未支护基坑的稳定性进行了验算，其计算安全系数：基坑南侧为0.650，基坑北侧为0.603，均小于1.00，说明未支护基坑边坡根据现场具体条件及西安地区基坑支护经验选择土钉墙方案比较经

2.3 施工方案的选择及技术措施

基坑支护总体上采用土钉墙支护方案，即基坑分层开挖分层支护，其主要靠设置于坡体中的土钉被动受力(主要是受拉作用)，提高土体的抗剪切强度，同时混凝土面层则起到限制和约束基坑土体侧向变形的作土钉墙施工应与土方开挖交叉或平行施工。基坑开挖与支护应分层

2.4 土钉及混凝土面层设计

2.4.1 土钉

土钉墙坡度80°，墙高北侧6.20m，南侧为6.50m，土钉按梅花形布置，间距1.40m，共布9 排，各排距地表分别为1.20m、2.4m、3.6m、4.8m、6.0m、7.2m 、8.4m、9.6m、10.8m 。土钉直径130mm，与水平向夹角15°，长度自上而下分别为9.0m、9.0m 、9.0m 、9.0m、11.7m 、11.7m 、11.7m 、11.7m和9.0m. 土钉钢筋分别为1φ20、1φ20、1φ20、1φ20、1φ25、1φ25、

1φ25、1φ25 和1φ20。每2m 设一组船形定位支架（扶正筋），按120°布置，焊接在主筋上锚孔内注M15 水泥砂浆。

南侧加固后边坡稳定验算(Bishopit)

式中Fs—土坡的稳定安全系数。

式中bi—第i 条土条的宽度；

Ci—第i 条土条滑裂面上的土层黏聚力标准值(kPa)；

Li—第i 条土条滑裂面处弧长(m)；

Wi—第i 条土条自重(KN/m)；

θi—第i 条土条滑裂面处中点切线与水平面夹角；

Φi—第i 条土条滑裂面处土层内磨擦角标准值。

土钉墙内部整体稳定性分析

将各数据代入求得Fs=1.6＞1.4 安全

土钉抗拔力验算可采用下式计算：

式中Kdi－第i个土钉抗拔强度安全系数；Tti－第i个土钉设计极限抗拔力（kN）；Ean－第i个土钉处主动土压力（kN/m2）；Sx，Sy－土钉的水平，垂直间距（m）。

外部整体稳定性验算

抗滑移安全系数

抗拉倾覆验算

式中G—自重;

! x —重心与墙趾的水平距离；

! α—基底倾角；

α—墙背倾角；

δ—磨擦角；

b —水平投影宽度。

2.4.2 墙面

墙面配单层φ6@200 钢筋网片，与土钉钢筋连接处焊接井字形钢筋架，井字形钢筋架由2φ18通长加强筋及2φ18 长100mm钢筋组成。上下网片搭接长度200mm，墙面面层喷C20 细石混凝土，厚100mm，钢筋保护层厚50mm。

2.5 土钉施工

2.5.1 土钉施工主要工序

平整坡面→孔位放线→成孔→土钉加工与安放→灌注水泥砂浆→补浆。

2.5.2 主要技术要点及质量指标

（1）平整坡面

采用人工铲平，达到基本平整，符合尺寸要求。

（2）放线

按照图纸要求采用钢尺确定孔位以木桩或钢钎做为标记，孔位误差小于5cm。（3）成孔

成孔采用人工洛阳铲成孔为主，机械成孔为辅，根据地层成孔性，随时调整成孔机具。严格控制成孔的位置和角度偏差，成孔倾角为15°，偏差小于±3°。(4)土钉加工与安放

为使锚钉居中，每隔2.Oｍ设置一个钢筋船形中心定位架。成孔后将锚杆下入孔内，锚钉下入前应清除孔内虚土。

(5) 灌注水泥砂浆

采用M15 强度水泥砂浆，水灰比0.40～0.45。用砂浆搅拌机搅拌均匀后将注浆管插入距孔底不小于40mm，通过砂浆泵加压，灌入孔底后，缓慢拔出注浆管，直至砂浆饱满，稍后需补浆1～2 次。

(6)施工技术要求

1）严格按照《建筑基坑支护技术规程》（JGJ 120-99）有关要求施工。

2）基坑开挖与支护应分层进行，上层支护完毕后，支护结构达到一定强度（大于70%）后，方可进入下一层的开挖。分层开挖深度不大于2.0m.

3）土钉墙施工顺序:基坑开挖→修坡→成孔→安放锚筋（杆）并注浆→制做钢筋网片并安装（挂网）→喷混凝土。

4）土钉成孔施工允许偏差：

孔深允许偏差±50mm；孔径允许偏差±5mm；孔距允许偏差±100mm；成孔倾角允许偏差±5%。

5）墙面施工允许偏差：

坡面平整度允许偏差±20mm；钢筋保持层厚度不小于20mm。

2.6 钢筋混凝土面层施工

2.6.1 面层施工主要工序

绑扎固定钢筋网→设置面层厚度控制标志并检查面层钢筋保护层厚度→喷射细石混凝土面层→定期进行养护。

2.6.2 主要技术要点及质量指标

土钉施工后，在修整后的坑壁上将编织好的钢筋网固定在锚钉和挂网钢筋上，检查锚头与面层钢筋网片的连接是否牢靠，检查钢筋保护层厚度是否不小于30mm，然后喷射C20 细石混凝土。细石粒径在5～1 Omm之间，喷射采用混凝土喷射机干喷法作业。

2.7 设置排水系统及混凝土养护

混凝土面层施工的同时，在坡顶及坡脚采取必要的敞、排水措施。

即坡顶做散水面，坡脚挖排水沟。对已施工的混凝土做防冻养护。

2.8 土钉墙施工要点

2.8.1 土钉支护按设计规定的分层开挖深度按作业顺序施工，在完成上层作业面的土钉与喷混凝土以前，不进行下一层深度的开挖。

2.8.2 当用机械进行土方作业时，严禁边壁出现超挖或造成边壁土体松动。基坑边壁采用小型机具或铲锹进行削坡，保证边坡平整并符合设计规定的坡度。2.8.3 为防止基坑边坡的裸露土体发生坍陷，对于易塌的土体可采取以下措施：

(1)对修整后的边壁立即喷上一层薄的砂浆或混凝土，待凝结后再进行钻孔；

(2)在作业面上先构筑钢筋网喷射混凝土面层，而后进行钻孔并设置土钉；

(3)在水平方向上分小段间隔开挖：

(4)先将作业深度上的边壁做成斜坡，待钻孔并设置土钉后再清坡；

(5)在开挖前，沿开挖面垂直击入钢筋或钢管，或注浆加固土体。

2.8.4 土钉支护是在排除地下水的条件下进行施工，采取恰当的排水措施包括地表排水，支护内部排水，以及基坑排水，避免土体处于饱和状态并减轻作用于面层上的静水压力。

2.8.5 基坑四周支护范围内的地表进行修整，构筑排水沟和水泥砂浆或混凝土面层，防止地表降水向地下渗透。

2.8.6 土钉成孔前，按设计要求定出孔位并作出标记和编号。孔位的允许偏差不大于l50mm，钻孔的倾角误差不大于3°，孔径允许偏差5～20mm，孔深允许偏差为－50～200mm。

2.8.7 成孔过程中做好成孔记录，按土钉编号逐一记录取出的土体特征、成孔质

量、事故处理等，以便及时修改土钉的设计参数。

2.8.7 钻孔后进行清孔检查，对孔中出现的局部渗水塌孔或掉落松土立即处理，成孔后及时安设土钉钢筋并注浆。

2.8.8 土钉钢筋置入前，设置定位支架，保证钢筋处于钻孔的中心部位，支架沿钉长的间距为2m。

2.8.8 土钉钢筋置入后，采用重力方法注浆填孔。重力注浆以满孔为止，在初凝前补浆1～2 次。

2.8.9 向孔内注入浆体的充盈系数大于1.O。

2.8.10 注浆用水泥砂浆的水灰比不超过0.4～0.45，浆体搅拌均匀并立即使用。

2.8.11 砂浆强度用70mm×70mm×70mm 立方试件经标准养护后测定，每批至少留3 组(每组3 块)试件：给出3 天和28 天强度。

2.8.14 土钉端部通过其他形式的焊接件与面层相连，事先对焊接强度作出检验。

2.8.15 在喷射混凝土前，面层内的钢筋网片牢固固定在边壁上并符合规定的保护层厚度要求。

2.8.16 钢筋网片绑扎而成，网格允许偏差．－10～+10mm，钢筋网铺设时每边的搭接长度应不小于一个网格边长。

2.8.17 喷射混凝土配合比通过试验确定，粗骨料最大粒径不大于12mm，水灰比不宜大于0．45。

2.8.18 喷射混凝土的喷射顺序为自下而上，喷头与受喷面距离宜控制在0.80～

1.50m 范围内，射流方向垂直指向喷射面，防止在钢筋背面出现空隙。

2.8.19 为保证施工时的喷射混凝土厚度达至规定值，可在边壁面上垂直打入短的钢筋段作为标志。在继续进行下步喷射混凝土作业时，仔细清除预留施工缝接合面上的浮浆层和松敞碎屑，并喷水使之潮湿。

2.8.20 喷射混凝土强度采用边长100mm 立方试块进行测定，每批至少留取3 组(每组3 块)试件。

2.9 土钉墙设计

图1 计算参数及简图

图2 计算参数及简图

2．9．1 土钉墙计算结果

技术参数表2

2．9．2 计算土钉长度及配筋计算土钉长度及配筋表3

外荷信息表4

地层岩性表5

稳定性验算表6

上钉墙平均重度r 17.8 Ea 1439.56

8.2.4条

士钉墙厚度

B(m)

10

Ft Eax KH

抗滑动稳定

性验算

1041.77 729.09 1.43 1.87

Mw M0 KQ

抗倾覆验算12546.28 2843.43 4.41 2.12

图3 土钉墙正立面图

图4 I—I 剖面图

图5 lI—II 剖面图

图6 基坑支护平面图说明：

l. 基坑A－B、C-D、E－A及D-E段采用土钉墙支护方案。

2. 土钉墙施工前应查清坡体影响范围内的管线情况，并检是否有渗漏等现象，如发现有异常情况及时报设计进行处理。

3. 基坑开挖与支护应分层进行，上层支护完毕后，支护结构达一定强度后，方可进行下一层的开挖，分层开挖的深度不大于2.0m(第一层视土质情况可开挖

3.0m)。

4. 锚孔灌注M15水泥砂浆，面层为C20细石混凝土。

5. 如遇人工填土或其他易塌土层，应分段进行开挖与支护，分段长度不超过lOm。

6. 土钉墙及锚杆施工严格按《建筑基坑支护技术规程》(JGJ 120-99)之规定执行。

7. B－C段拟设置坡道，可根据实际情况单独考虑支护方案。

降水井设计与施工

3.1 降水设计

3.1.1 基本参数

据邻近场地抽水试验结果，降水深度范围内土层综合渗透系数k=7.0m／d。基坑设计水位降深S为7.70m(即地下水降至基坑底以下2．0m)，含水层厚度H 为20.0m。降水井半径据地区经验取r=0.4m。

3.1.2 基坑涌水量( Q)估算

根据等代大井法估算了该基坑的涌水量，估算时采用下式：

式中

F——基坑面积（基坑面积为3440）。

计算结果：Q＝2936.01（/d）

3.1.3 单井出水量（q）及降水井个数

q=24×(1 d/ a′)

式中q－管井单井出水量（m3/d）；

l－过滤器浸没长度，取2.0（m）；

d－过滤器外径，取500mm；

a′－与含水层渗透系数有关的经验系数，查表取70；

计算结果：q=514.29/d。

干扰井抽水条件下，计算的单井出水量为247.94／d。

3.1.4 井点间距及降水井布置

在基坑周边共布设降水井12 个，井点间距20～25m。降水井的凿井深度为26．5m，井底标高为-27．5m；井径为800mm：无砂混凝土管内直径为500mm，其孔隙率不小于15％：降水井下端设1.0m的沉淀管；

井管外采用天然圆砾填，圆砾的粒径为5 至l0mm。降水井的平面位置详见图7。

3.1.5 水位降低检验

本次采用基坑中部设置降水井法进行降水，水位降低检验的重点是基坑中心点的水位降低情况。

用等代井法进行计算，等代大井面积F=3440m2，等代井的半径r0=33.1 m，考虑群井抽水，当基坑中部水位降深为7.7m 时，干扰井总的出水量为2975．25m3／d，大于上述估算的基坑涌水量。

基坑中心点水位降低检验基坑中心点采用下式进行验算：

计算结果为：

S(o)=7.88m＞7.70m

可以满足降水要求。

3.1.6 降水设备

抽水设备可采用深井潜水泵，设计总出水量≥670m 3/d。

降水井采用锅锥法成孔（见锅锥成孔施工方案），设观测孔2 个，深度不小于9.0m，孔径不小于120mm，降水由专人负责，配专职抽水工及电工各1 名，24h 值班。

在实施基坑第二次开挖前五天开始降水，观测井水位降至下一次开挖基底下0.5m时，进行下一次开挖。

3.2 基坑降水对周边环境影响及处理方案

基坑降水对环境的影响主要表现为降水引起的地面沉降问题。

3.2.1 降水引起地面沉降估算

（1）假定地基为均质各向同性体。

（2）假定土层变形为弹性变形。

（3）疏干区土层平均压缩模量取E

S ＝4.OM Pa，以下土层E s＝8.OMPa 。

估算结果，当基坑中部水位降深为7.70m 时，由于降水引起基坑周边的沉降量约为74.1Omm，基坑周边1 5m 处约为56.1 mm，引起地面倾斜约为0.90‰：基坑1 5m 以外地下水流近似于水平流，引起地面不均匀沉降主要在基坑周边1

5m 以内。本基坑四周距已有建筑物的距离，均在l 5～20m，在基坑l 5m 以外引起的最大沉降量小于56.1 mm，最大倾斜不大于O.90‰，不会对周邻建筑物及道路安全造成严重的后果。

3.2.2 防止降水引起地面及已有建物沉降变形的措施

（1）采用较小的井间距及较深的抽水井有利于减小对周围建筑物的影响，抽水井结构详见图7。

（2)基坑降水采取分阶段缓慢进行，这样可避免降水引起过大的差异沉降对已有建筑物造成危害。

（3)加强对已有建筑物的变形监测及地下水位的监测工作在降水影响范围内的已有建筑物均设变形观测点，及时监测其变形情况。

图7 降水井平面布置图

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