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[分享]某深大基坑土钉墙加桩锚围护设计方案
一、工程概况
根据结构设计图纸计算，周边承台底的黄海高程为-8.500米，底板垫层底的黄海高程为-8.250米，北侧局部底板垫层底的黄海高程为-11.500米，场地现有地面平均黄海高程2.500米，计算挖深时有承台的计算至承台底，没有承台的计算至底板底，所以基坑开挖深度：普通为11米，北侧局部为14米，基坑上口线总周长约318米，排桩部分周长约266米。
二、工程地质条件
对基坑工程有主要影响的工程地质、水文地质条件分述如下：
1．工程地质条件
本工程场地原来为耕地，整个场地地形较为平坦，起伏不大。基坑开挖影响深度范围内各层地基土土性特征及分布规律自上而下分述如下：
2．水文地质条件
本场地地下水主要有浅部粘性土层中的潜水。浅部土层中的潜水主要赋存于浅部粘性土中(层①素填土、②层粉质粘土、③粘土)，其中②层粉质粘土富水性差，地下水类型属潜水型，主要受大气降水和地表水影响，地下水与地表水有明显的水力联系， 水位随季节而变化，埋深距地表下0.2～0.8米，水位年变化幅度为0.0~1.5米；场地内没有对基坑产生影响的承压水。
三、基坑周边环境概况
基坑东侧是河道，距本工程基坑上口线最小距离3米；西侧是**公路，距基坑上口线大于20米；南侧是河道，距基坑上口线距离大于7米；北侧是预留用地，场地空旷。河道最大宽度约25米，水深约2.5米，河底在黄海高程-1.600米左右。
东侧有一条高压线，已准备迁线。周围没有需要保护的管线和建筑物。
四、基坑方案比选
五、基坑围护设计
（一）设计依据
1、甲方提供的有关图件
2、《大众湖滨花园岩土工程勘察报告》
3、《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）
4、《浙江省建筑基坑工程技术规程》（DB33/T1008-2000）
5、《建筑基坑工程监测技术规范》（GB 50497-2009）
6、《建筑地基基础设计规范》（GB 50007-2002）
7、《基坑土钉围护技术规程》（CECS96：97）
9、《建筑桩基技术规范》（JGJ 94-2008）
10、《岩土工程勘察规范》（GB 50021-2001）（2009年版）
11、《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2002）
12、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB 50202-2002）
13、《土层锚杆设计与施工规范》（CECS 22：90）
14、《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB 50086-2001）
15、现场踏勘及测量资料
16、其它有关规范及规程
（二）设计参数
注：
1． 抗剪强度指标C、φ值及极限摩阻力标准值根据勘察报告、规范及工程经验综合确定；其余指标由本工程的勘察报告提供。
2．本工程的勘察报告未提供填土的相关参数，计算时按经验取值。
（三）基坑围护方案设计
根据基坑周边环境条件、工程地质、水文地质条件和基坑开挖深度，本着“安全可靠、经济合理、技术可行、方便施工”的原则，确定本基坑采用上部土钉墙+下部桩（锚）结构的围护方案。经综合分析，确定基坑安全等级为：一级。
本工程±0.000相当于黄海高程2.950米，现场地面黄海高程平均为2.500米。
基坑设计总体思路：
由于本基坑侧壁上部土质较好，故上部6米采用土钉墙围护，可以发挥土钉墙造价低廉、施工速度快的优点，而下部采用桩（锚）结构可以充分利用钻孔灌注桩刚度大、变形小的特点，为基坑的稳定和安全提供了有力的保证。桩后普遍留设5米宽的平台（局部为3米），相当于桩后局部卸土，大大减小了桩的受力，使桩弯矩减小。对于桩和锚的关系，本次设计采用的是“强桩弱锚”，即土压力主要由桩承担，锚承担一小部分，其主要作用是控制变形在规范允许值以内。
本工程基坑局部挖深为14米，如不采取适当的措施，将极大增加造价并延长工期，通过查阅相关文献资料，如果能在桩前留一定宽度的土，则可以通过坑中坑的方式，降低桩的悬臂长度。上海地区成功经验是淤泥质土中留出8～10米宽的土堤即可满足要求，本工程的土质要比上海地区好，如果能留出8米以上宽度的土堤，厚度3米，即可将基坑深度由于14米降为11米，由于北侧有大量的空地，故有条件按此方案执行。
1区不靠河道或离河道较远，基坑挖深11米，上部6米采用常规土钉墙围护，留设5米宽平台，下部5米采用桩锚围护（详见1区桩锚施工图）。
2区位于北侧，该区挖深实际上为14米，但由于留设了宽度很大的土堤，厚度也很大，故按11米挖深计算。土堤分两层，第一层是2米厚，是属于安全储备用的，同时也为节省土方开挖量，下部3米厚的土堤才是最关键的，基坑深度也仅减了3米；该区域上部6米采用常规土钉墙围护，留设5米宽平台，下部5米采用桩锚围护（详见2区桩锚施工图）。
3区位于东北角，该区挖深实际上为14米，但由于留设了一定宽度的土堤，虽土堤厚度也是5米，但是宽度变化较大，局部小于8米，偏于安全考虑，该区挖深按12.5米计算，上部6米采用土钉墙围护，由于临近河道，故第一排土钉位置偏下，上面补两排3米长钢管，下部采用双排桩加锚进行围护，由于双排桩的门式刚架及桩前留土的反压作用，该处能满足要求。该区域前排桩桩距1米，后排桩桩距2米，由于计算软件尚不能计算前后排桩不等距的情况，故均按1.5米计算，排距取为2米（详见3区桩锚施工图），经计算在完全不考虑土堤作用的情况，基本上能满足要求。
4区位于东侧，挖深为11米，上部6米采用土钉墙围护，由于临近河道，故第一排土钉位置偏下，上面补两排3米长钢管，下部5米采用桩锚进行围护，（详见4区桩锚施工图）。
5区位于南侧，挖深为11米，上部6米采用土钉墙围护，下部5米采用桩锚进行围护，桩前可留2米厚的土，但宽度不大，计算时没有考虑土堤的作用，仍按11米计算，土堤作为安全储备，同时也可以节省土方开挖量（详见5区桩锚施工图）。
根据“时空效应”原理，在基坑每边的中部其变形是最大的，为此，在基坑边长方向中部设置若干个门式刚架，只是一种构造措施，没有参与计算。
3区、4区地面超载按10KPa取值，该区域坡顶严禁堆放任何材料或行走车辆。
1区、2区和5区地面超载按20KPa取值，该区域坡顶堆放材料或行走车辆应离开坡顶3米以上。
桩后平台禁止堆放任何材料，计算时没有考虑该平台承受荷载。
土堤上可以堆放不超1.5吨/平方米的材料，并且堆放的材料应尽量靠近围护桩为宜。
南侧有一段填土较厚，由于本工程的上部土钉墙安全度较高，不用采取特殊的措施，如果开挖后土质比预想的要差，则可在该区段进行压密注浆进行预处理。
综上所述，整个工程根据不同区段地质条件、挖深、周围环境的不同、结合本公司处理类似工程的经验可将基坑划分为五个区段分别进行设计，使用理正软件、采用《建筑基坑围护技术规程》（JGJ120-99）及其计算方法，经计算，各区段的各项安全系数均满足现行通用的技术标准。计算结果详见各区计算书。
六、基坑降水和排水
本工程基坑挖深范围内均为弱透水性土层，不需要采取降水措施，只需做好坑内外明水排除即可。
基坑内外明水由总包单位在坡顶、坑底四周采用排水沟和集水井排除。排水沟边缘离开边坡坡脚必须大于0.3m，宜设在离拟建建筑基础边净距0.4m以外，排水沟底面应比挖土面低0.3m,集水井底面应比沟底面低0.5m以上。集水井宜设置在基坑四角或每隔30～40m设置，内置潜水泵抽水，排水点应远离基坑至少20米，如水排入市政管道，必须设置沉淀池。
当基坑侧壁出现分层渗水时，可按不同高程设置导水管等构成明排系统，导水管可采用塑料管、毛竹或钢管，长度为500mm，纵横向间距不大于2米；可根据坡面的湿润情况，直接在坡面上开洞泄水。当基坑侧壁渗水量较大或不能分层明排时，宜采用导水降水方法。基坑明排尚应重视环境排水，当地表水对基坑侧壁产生冲刷时，宜在基坑外采取截水、封堵、导流等措施。
七、基坑监测与检测
（一）基坑监测
从土方开挖至基坑回填期间，应做基坑监测工作，监测内容主要如下：
本工程按一级基坑进行监测。
1.监测项目
为了确保施工安全，对整个基坑工程进行必要的监测和分析，以便及时掌握信息，进行信息化施工。根据《建筑基坑工程监测技术规范》（GB 50497-2009），结合本工程实际，应测项目为：土钉墙（排桩）顶部水平和竖向位移（两点合一）、深层水平位移、锚索内力、地下水位。
土钉墙边坡顶部的水平和竖向位移监测点应沿基坑上口线布置，周边中部、阳角处应布置监测点。监测点水平间距不宜大于20m，每边监测点数目不宜少于3个，水平和竖向位移监测点宜为共同点。
排桩顶部的水平和竖向位移监测点应沿冠梁布置，周边中部、阳角处应布置监测点。监测点水平间距不宜大于20m，每边监测点数目不宜少于3个，水平和竖向位移监测点宜为共同点。
土体深层水平位移监测点宜布置在基坑上口线的中部、阳角处及有代表性的部位。监测点水平间距宜为20～50米，每边监测点数目不应少于1个。测斜管深度不小于1.5倍的基坑挖深。
地下水位监测点沿基坑四周布置，间距为20～50米。
锚索的内力监测宜采用专用测力计、钢筋应力计或应变计，锚索施工完成后应对专用测力计、钢筋应力计或应变计进行检查测试，并取下一层土方开挖前连续2d获得的稳定测试数据的平均值作为初始值。
3．监测报警值
基坑工程监测报警值应由监测项目的累计变化量和变化速率值共同控制。
若土钉墙监测点的累计水平位移达到24mm、其水平位移速率达到10mm/d或连续三天变形速率达到7mm/d，累计竖向位移达到24mm或其竖向位移速率达到5mm/d，或连续三天变形速率达到3.5mm/d，应立即报警并采取加强措施。
若排桩监测点的累计水平位移达到25mm、其水平位移速率达到3mm/d或连续三天变形速率达到2.1mm/d，累计竖向位移达到20mm其竖向位移速率达到3mm/d，或连续三天变形速率达到2.1mm/d，应立即报警并采取加强措施。
深层水平位移累计达到30mm或变形速率达到3mm/d应报警。
地下水位变化累计达到1000mm或变形速率达到500mm/d应报警。
锚索内力达到构件承载能力设计值的60%时，即156.24 KN时应报警。
（二）基坑检测
1、土钉应按下列规定进行质量检测：
土钉采用抗拨试验检测承载力，由于本工程周边没有需要保护的建筑物及管线，且土质较均匀，所以只要从1、2、5区选2根土钉、3和4区选1根土钉做单根土钉抗拨试验即可，试验采用非破坏形式，当抗拉力达到下到值时可停止试验并认为抗拨承载力满足要求：1、2、5区第三排土钉达到15.6x1.25x1.1=21.45KN、第四排土钉达到45.4x1.25x1.1=62.4KN，3和4区第一排土钉达到25x1.25x1.1=41.25KN。
2、锚索因为要施加预应力，可以对承载力进行检验，故不必进行专门的验收。
3、面层喷射混凝土厚度应采用钻孔检测，钻孔数宜每100m2面积一组，每组不应少于3点。
4、钢筋和混凝土检测项目按相关规范执行。
八、施工要点及对土方开挖的要求
1、应用信息法施工，根据监测结果及时调整施工方案、施工顺序并采取必要措施以确保基坑的安全。
2、挖深发生变化或地质条件与勘察报告不符需通知设计单位调整设计方案。
3、本基坑土方应先开挖至底板底标高，然后再单独开挖承台土方。土方开挖单位应与围护施工单位密切配合，严格按基坑设计要求进行开挖，严禁超挖乱挖，每天挖土前，要与围护单位沟通，根据天气情况和施工能力，在满足设计要求的情况下，合理安排好挖土与围护施工的流水作业。土方开挖应分段分层施工，每段开挖长度不超过20米，严格按工况图挖土。严禁一次开挖土方深度超过设计规定，绝对禁止一次开挖到底。挖土过程中，如有异常现象或达到报警值，应暂停挖土并及时通知有关单位，找到原因或采取加强措施后再继续挖土。
4、基坑周边超载不得超过设计荷载限制条件。
5、土方开挖完成后应在24小时内进行垫层施工，防止水浸和暴露，并应及时进行地下结构施工，坑底应留20cm厚土方用人工清理。
九、基坑抢险应急措施
本工程基坑围护较复杂，影响其安全稳定的因素多，必须随时做好应付各种可能出现的不利情况，及时采取抢险加固措施。
1、基坑开挖前应备足草包、塑料布、水泥、水玻璃、钢管等应急物资。
2、雨季施工应防地下水回灌，施工中应快速封闭来水通道，加强巡查，地表出现裂缝时及时用稀水泥浆灌填。
3、如果上部土钉墙位移达到预警值，应立即停止开挖土方，并且要在坡前迅速回填土或坡顶卸土，使变形不再发展。
4、排桩位移过大可采取桩后卸土或增加锚杆的措施。
5、如发现基坑侧壁渗水量大，如泄水管中的水成流状时，应查明原因，增加泄水管或在坡顶通过压密注浆来止水。
十、其它注意事项
1、监测应在基坑开挖前取得初始数据；
2、基坑设计前已对现场周围管道情况进行踏勘，如现场开挖后发现情况与踏勘时不符，应及时调整方案。
3、必须严格按设计的深度及坡比挖土，如果不按设计施工，基坑的安全性将得不到保证。
4、钻孔灌注桩施工时应隔孔施工。
5、为防止雨季时河水上涨倒灌入基坑内，提如下两点建议：一是尽早施工河道的护岸；二是基坑至护岸之间全部进行硬化，其它部位硬化处理范围为基坑边5米；三是准备大量的土工袋，一旦河水上涨可以临时筑堤挡水。
6、开挖外围承台时应跳挖，挖好一个立即砌砖胎膜。
