[江苏]基坑支护及降排水施工设计方案_secret

xxxx基坑工程
边坡支护及降排水施工设计方案
xxxx有限公司
二○○九年六月十九日
☆施工方案目录☆
本基坑支护施工设计的依据 (1)
一、工程概况与基坑概况 (1)
二、原基坑支护方案概述及对工程施工目标实现的影响分析 (2)
2.1 原基坑支护方案概述 (2)
2.2 原基坑支护方案对工程施工目标的影响分析 (3)
三、基坑放坡开挖与土钉支护计算 (4)
3.1 经验公式下的纯放坡可开挖深度计算 (4)
3.2 理正软件计算的纯放坡验算 (6)
3.2.1 坑内外降水1：0.75放坡开挖计算 (6)
3.2.2坑内外降水1：1放坡开挖计算 (8)
3.3 理正软件边坡土钉支护验算 (11)
3.3.1 坑内外降水1：1放坡土钉支护计算 (11)
3.3.2 坑内外降水1：0.75放坡边坡土钉支护计算 (16)
3.3.3 坑内外降水1：0.75放坡、1.5m退台边坡土钉支护计算 (21)
3.4 同济启明星软件边坡土钉支护验算 (27)
3.4.1 坑内外降水1：1放坡土钉支护计算 (27)
3.4.2 坑内外降水1：0.75放坡土钉支护计算 (29)
3.5 考虑滑动面在在基底下土层中的土钉墙整体稳定性验算 (32)
四、基坑管井降水计算 (35)
4.1 管井降水计算 (35)
4.2 考虑承压水头作用的管井井深计算 (38)
五、基坑支护设计 (39)
六、主要基坑施工应急方案措施 (40)
七、与原建设单位提供的投标方案相比技术经济比较 (41)
本基坑支护施工设计的依据
工程招标图纸；
岩土工程勘察报告；
招标基坑支护设计图；
施工单位施工现场勘察情况；
国家现行相关标准规范；
2009年6月12日“xx市xx工程基坑支护方案”专家论证意见书。

一、工程概况与基坑概况
xxxx工程位于拟建场地位于xx太湖国际科技园区科研南路以北，总用地27196m2，总建筑面积为134648.4m2，主体建筑为新区管委会办公楼一座和五星级酒店一座，为双子塔楼（高约99.1m）、配套设施及地下车库。

根据设计图纸，待建建筑物范围内均设地下两层，地下室外墙框线基本呈梯形布置，北侧长约150m，南侧长约208m，基坑宽度约100m，主要建筑物情况见下表所示。

主要建筑物一览表
建筑设计±0.000m标高相当于绝对标高5.55m，现有场地标高为3.6m左右，基坑挖深大部分在9.5m左右，根据地质报告，基坑下主要土层分布情况如下表所示：
基坑内土层参数一览表
根据地质报告，对基坑有影响的含水层有两层：（1）层耕土中上层滞水～潜水含水层和（3）层粉质粘土夹粉土、（4-1）层粉质粘土夹粉土中的微承压水含水层。

上层滞水～潜水含水层主要受大气降水和地表水体侧向补给，弱承压含水层，由于厚度大，埋藏较浅，富水性一般，该两层含水层对本基坑开挖有影响，尤其是微承压水含水层。

勘察期间，采用挖坑法测得拟本场地3～5年内最高上层滞水～潜水水位标高2.9m 左右。

勘察期间采用钻孔采用填土套管止水测得（3）层粉质粘土夹粉土、(4-1)层粉质粘土夹粉土中的微承压水，其稳定水位（水头）标高1.55m左右，该层地下水主要靠大气降水和地表水体侧向补给，透水性较强、富水性一般，对基坑开挖影响较大。

基坑周边环境：除基坑北侧距待建地下室外墙边线约30m处正在施工科研北距外，基坑的东侧、南侧、西侧均为空阔场地，为xxxx相应配套待建设施。

二、原基坑支护方案概述及对工程施工目标实现的影响分析
2.1 原基坑支护方案概述
基坑支护形式：采用上部土钉墙+下部桩锚支护形式，支护桩侧设水泥搅拌桩止水幕墙，基坑内采用管井降水，坑边考虑20KN/㎡的堆载。

上部4.5m挖深高度采用土钉墙支护形式：坡面坡度1：0.5，土钉采用Ø100@1500双向，E20钢筋，L＝6000、7500等长度，土钉入射角均为10*，坡面钢筋网片采用Ø6.5@200双向钢筋网，加强网片采用E 12钢筋，坡面设100厚的C20喷身砼。

基坑下部采用桩锚支护形式。

支护桩采用AB型高强预应力单排管桩，桩径600，间距800布置，支护桩总长分为13.3m和15.3m两种；支护桩长13.3m部位，在桩顶钢
筋砼压顶梁部位设一道预应力锚杆，锚杆规格为：Ø150@1600MD、E 28钢筋、自由长度5m、锚固长度15m、锚杆内力设计值为170KN；支护桩长15.3m部位，在桩顶钢筋砼压顶梁部位和其下 3.5m标高部位各设一道预应力锚杆，锚杆规格上道为：Ø150@1600MD、E 28钢筋、自由长度5m、锚固长度15m、锚杆内力设计值为170KN，锚杆规格下道为：Ø150@1600MD、E25钢筋、自由长度5m、锚固长度16m、锚杆内力设计值为140KN，锚杆的倾角均为10˚；支护桩外侧均设12m深度的Ø700@500的双轴水泥搅拌桩止水帷幕。

坑内采用管井降水，管井直径350mm，间距20m左右布置，共计45口，管井标高为：-5.1m～-16.1m。

2.2 原基坑支护方案对工程施工目标的影响分析
该支护方案，从对周边环境的影响减少到最低程度、并保证地下室基坑施工安全来看，该支护方案在技术经济上可以说是最优施工方案。

但其施工周期较长，不可能实现年底塔楼完成8层结构的施工目标。

原支护方案中，基坑外周坑未采取降排水措施，挖深4.5m内的外周流入基坑的地下水依赖基坑周边明沟明排水解决；同时原降水井的设计亦未考虑承压水头的影响。

通过施工现场勘察，待施工基坑周边场地开阔，距基坑距离约30m的科研北路路基及地下网管已基本完成，其余周边均无需要重点保护的环境设施，只是用于施工临时用电的高压线布置于基坑边，但其布置的本身对管桩支护的施工也有着重大安全影响，因而管桩支护施工前，临时高压线路必须移位。

由于基坑周边开阔，无环境影响设施，本基坑地下的降排水对周边环境无破坏性影响。

为此，原基坑支护设计方案，对周边环境保护的作用不大，为实现工程施工的工期目标，同时亦保证基坑施工安全，有必要对本工程基坑支护进行再次优化或作必要的改变措施。

三、基坑放坡开挖与土钉支护计算
3.1 经验公式下的纯放坡可开挖深度计算
土方放坡开挖，允许开挖深度按下式计算：
)
2
(sin cos sin 22ϕθγϕ
θ-=
c h 式中：）
土粘聚力（—）；
土的内摩擦角（—）；
边坡的坡度角（—）；土的重度（—23//m KN c m KN ︒︒ϕθγ
假设土层单一，则土层分别为②粉质粘土、③粉质粘土夹粉土、④－1粉质粘土夹粉土、④－2粉质粘土、⑤－1粉质粘土、⑤－2粉质粘土时，基坑放坡开挖的坡度分别为：1：1（θ＝45˚）、1：0.75（θ＝53˚）、1：0.5（θ＝63.4˚）时，可开挖深度如下页表所示：
由表可知，土的粘聚力和内摩擦角采用不固结不排水值与采用固结不排水值，可开挖深度有着明显的区别，良好的基坑与边坡下的土层降排水，可显著提高基坑放坡的可开挖深度，在坑内外降水的条件下1：1放坡开挖有其可行性。

放坡开挖可开挖深度计算一览表
5
3.2 理正软件计算的纯放坡验算
3.2.1 坑内外降水1：0.75放坡开挖计算
天然放坡支护，如下图所示：
---------------------------------------------------------------------- [ 基本信息 ]
----------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------- [ 放坡信息 ]
----------------------------------------------------------------------
----------------------------------------------------------------------
[ 超载信息 ]
---------------------------------------------------------------------- [ 土层信息 ]
----------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------- [ 土层参数 ]
----------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------- [ 设计结果 ]
----------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------- [ 整体稳定验算 ]
----------------------------------------------------------------------
天然放坡计算条件:
计算方法：瑞典条分法
应力状态：总应力法
基坑底面以下的截止计算深度: 0.00m
基坑底面以下滑裂面搜索步长: 5.00m
条分法中的土条宽度: 0.40m
天然放坡计算结果:
显然根据上述计算，采用天然放坡开挖，坑内外降水，考虑边坡20KN/㎡的堆载，采用1：0.75的放坡系数，其边坡局部是不安全的。

3.2.2坑内外降水1：1放坡开挖计算
天然放坡支护，如下图所示：
---------------------------------------------------------------------- [ 基本信息 ]
----------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------- [ 放坡信息 ]
---------------------------------------------------------------------- [ 超载信息 ]
---------------------------------------------------------------------- [ 土层信息 ]
----------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------- [ 土层参数 ]
----------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------- [ 设计结果 ]
----------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------- [ 整体稳定验算 ]
----------------------------------------------------------------------
天然放坡计算条件:
计算方法：瑞典条分法
应力状态：总应力法
基坑底面以下的截止计算深度: 0.00m
基坑底面以下滑裂面搜索步长: 5.00m
条分法中的土条宽度: 0.40m
天然放坡计算结果:
显然根据上述计算，采用天然放坡开挖，坑内外同时降水，考虑边坡20KN/㎡的堆载，采用1：1的放坡系数，其边坡是局部是不安全的，放坡系数的增加对基坑边坡安全性的提高影响不大。

3.3 理正软件边坡土钉支护验算
3.3.1 坑内外降水1：1放坡土钉支护计算
[ 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： 9.500(m)
基坑内地下水深度： 10.000(m)
基坑外地下水深度： 10.000(m)
基坑侧壁重要性系数： 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 9.500 9.500 45.0
[ 土层参数 ]
土层层数 5
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/m^3) (kN/m^3) (kPa) (度) (kPa) (kPa)
1 耕土 1.000 19.0 19.0 5.0 5.0 16.0 16.0 分算
2 粉质粘土 4.000 19.4 19.4 43.0 17.0 70.0 70.0 分算
3 粉质粘土夹粉土 2.700 18.8 18.8 25.0 23.7 48.0 48.0 分算
4 粉质粘土夹粉土 5.500 18.3 18.3 19.0 17.6 25.0 25.0 合算
5 粉质粘土 5.300 18.4 18.4 14.0 17.
6 25.0 25.0 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 满布均布 20.000
[ 土钉参数 ]
土钉道数 7
序号水平间距(m) 垂直间距(m) 入射角度(度) 钻孔直径(mm)
1 1.500 0.600 10.0 110
2 1.500 1.400 10.0 110
3 1.500 1.400 10.0 110
4 1.500 1.400 10.0 110
5 1.500 1.400 10.0 110
6 1.500 1.400 10.0 110
7 1.500 1.400 10.0 110
[ 花管参数 ]
基坑内侧花管排数 0
基坑内侧花管排数 0
[ 锚杆参数 ]
锚杆道数 0
[ 坑内土不加固 ]
施工过程中局部抗拉满足系数: 1.000
施工过程中内部稳定满足系数: 1.000
[ 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)： 4.000(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 1.900 27.8 0
2 3.300 29.2 1 5.000 5.000( 2) 8.5 10.7
3 4.700 29.7 1 5.390 5.390( 3) 8.1 10.2 2 5.000 5.000( 3) 0.0 0.0
4 6.100 30.6 1 5.967 5.967( 4) 7.
5 9.3
2 5.212 5.212( 4) 0.0 0.0
3 5.000 5.000( 4) 0.0 0.0 5 7.500 31.3 1 6.496 6.496( 5) 7.0 8.7
2 5.787 5.787( 5) 0.0 0.0
3 5.078 5.078( 5) 0.0 0.0
4 5.000 5.000( 5) 4.3 5.3 6 9.500 31.4 1 7.48
5 7.485( 6) 6.9 8.6
2 6.779 6.779( 6) 0.0 0.0
3 6.07
4 6.074( 6) 0.0 0.0
4 5.368 5.368( 6) 4.2 5.3
5 5.000 5.000( 6) 16.
6 20.
7 7 9.500 31.4 1 7.485 7.485( 6) 6.9 8.6
2 6.779 6.779( 6) 0.0 0.0
3 6.07
4 6.074( 6) 0.0 0.0
4 5.368 5.368( 6) 4.2 5.3
5 5.000 5.000( 6) 16.
6 20.7
6 6.569 6.569( 7) 29.8 37.3
7 7.617 7.617( 7) 39.2 48.9 [ 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 0.78
2 8.158 11.68
3 3.202
2 3.282 7.272 11.355 5.265
1 7.485
3 2.657 7.448 10.696 6.463
1 7.485
2 6.779
4 2.124 5.77
5 13.581 10.455
1 7.485
2 6.779
3 6.074
5 1.721 5.502 10.947 9.608
1 7.485
2 6.779
3 6.074
4 5.368
6 1.362 3.220 11.509 11.950
1 7.485
2 6.779
3 6.074
4 5.368
5 5.000
7 1.364 2.912 10.804 12.158
1 7.485
2 6.779
3 6.074
4 5.368
5 5.000
6 6.569
7 7.617
[ 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 10.7 113.7 379.1 1D2
2 380.1
2 0.0 80.6 268.5 1D20 314.2
3 0.0 79.1 263.6 1D20 314.2
4 5.3 53.2 177.3 1D16 201.1
5 20.7 57.8 192.
6 1D16 201.1
6 37.3 49.2 164.0 1D16 201.1
7 48.9 8.8 212.1 1D18 254.5
[ 喷射混凝土面层计算 ]
[ 计算参数 ]
厚度： 100(mm)
混凝土强度等级: C20
配筋计算as: 15(mm)
水平配筋: D10@200
竖向配筋: D10@200
配筋计算as: 15
荷载分项系数: 1.200
[ 计算结果 ]
编号深度范围荷载值(kPa) 轴向 M(kN.m) As(mm^2) 实配As(mm^2) 1 0.00~ 0.60 14.9 x 0.000 200.0(构造) 392.7
y 0.670 200.0(构造) 392.7
2 0.60~ 2.00 7.0 x 0.497 200.0(构造) 392.7
y 0.583 200.0(构造) 392.7
3 2.00~ 3.40 0.0 x 0.000 200.0(构造) 392.7
y 0.000 200.0(构造) 392.7
4 3.40~ 4.80 0.0 x 0.000 200.0(构造) 392.7
y 0.000 200.0(构造) 392.7
5 4.80~ 6.20 22.5 x 1.602 200.0(构造) 392.7
y 1.878 200.0(构造) 392.7
6 6.20~ 7.60 38.8 x 2.759 200.0(构造) 392.7
y 3.233 200.0(构造) 392.7
7 7.60~ 9.00 79.3 x 5.641 231.0 392.7
y 6.610 272.9 392.7
8 9.00~ 9.50 92.4 x 0.000 200.0(构造) 392.7
y 2.889 200.0(构造) 392.7
[ 外部稳定计算参数 ]
所依据的规程：《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002
土钉墙计算宽度: 9.000(m)
墙后地面的倾角: 0.0(度)
墙背倾角: 90.0(度)
土与墙背的摩擦角: 10.0(度)
土与墙底的摩擦系数: 0.300
墙趾距坡脚的距离: 0.000(m)
墙底地基承载力: 120.0(kPa)
抗水平滑动安全系数： 1.300
抗倾覆安全系数： 1.300
[ 外部稳定计算结果 ]
重力: 757.8(kN)
重心坐标: ( 6.013, 3.026）
超载: -10.0(kN)
超载作用点x坐标: 9.250(m)
土压力: 135.7(kPa)
土压力作用点y坐标: 3.230(m)
基底平均压力设计值 85.7(kPa) < 120.0
基底边缘最大压力设计值 143.0(kPa) < 1.2*120.0
抗滑安全系数: 1.732 > 1.300
抗倾覆安全系数: 10.836 > 1.300
显然，1：1放坡、坑内外降水土钉边坡支护，边坡是安全的。

3.3.2 坑内外降水1：0.75放坡边坡土钉支护计算
[ 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： 9.500(m)
基坑内地下水深度： 10.000(m)
基坑外地下水深度： 10.000(m)
基坑侧壁重要性系数： 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 7.125 9.500 53.1
[ 土层参数 ]
土层层数 5
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/m^3) (kN/m^3) (kPa) (度) (kPa) (kPa)
1 耕土 1.000 19.0 19.0 5.0 5.0 16.0 16.0 分算
2 粉质粘土 4.000 19.4 19.4 43.0 17.0 70.0 70.0 分算
3 粉质粘土夹粉土 2.700 18.8 18.8 25.0 23.7 48.0 48.0 分算
4 粉质粘土夹粉土 5.500 18.3 18.3 19.0 17.6 25.0 25.0 合算
5 粉质粘土 5.300 18.4 18.4 14.0 17.
6 25.0 25.0 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 满布均布 20.000
[ 土钉参数 ]
土钉道数 7
序号水平间距(m) 垂直间距(m) 入射角度(度) 钻孔直径(mm)
1 1.500 0.600 10.0 110
2 1.500 1.400 10.0 110
3 1.500 1.400 10.0 110
4 1.500 1.400 10.0 110
5 1.500 1.400 10.0 110
6 1.500 1.400 10.0 110
7 1.500 1.400 10.0 110
[ 花管参数 ]
基坑内侧花管排数 0
基坑内侧花管排数 0
[ 锚杆参数 ]
锚杆道数 0
[ 坑内土不加固 ]
施工过程中局部抗拉满足系数: 1.000
施工过程中内部稳定满足系数: 1.000
[ 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)： 4.000(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 1.900 31.9 0
2 3.300 33.2 1 5.000 5.000( 2) 10.7 13.3
3 4.700 33.8 1 5.453 5.453( 3) 10.3 12.9 2 5.000 5.000( 3) 0.0 0.0
4 6.100 34.7 1 6.093 6.093( 4) 9.8 12.2
2 5.306 5.306( 4) 0.0 0.0
3 5.000 5.000( 4) 0.0 0.0 5 7.500 35.
4 1 6.694 6.694( 5) 9.4 11.7
2 5.944 5.944( 5) 0.0 0.0
3 5.195 5.195( 5) 0.0 0.0
4 5.000 5.000( 5) 5.7 7.2 6 9.500 35.4 1 7.744 7.744( 6) 9.3 11.7
2 6.997 6.997( 6) 0.0 0.0
3 6.251 6.251( 6) 0.0 0.0
4 5.50
5 5.505( 6) 5.7 7.1
5 5.000 5.000( 6) 22.3 27.9 7 9.500 35.4 1 7.744 7.744( 6) 9.3 11.7
2 6.997 6.997( 6) 0.0 0.0
3 6.251 6.251( 6) 0.0 0.0
4 5.50
5 5.505( 6) 5.7 7.1
5 5.000 5.000( 6) 22.3 27.9
6 8.572 8.572( 7) 40.2 50.2
7 10.188 10.188( 7) 52.8 65.9 [ 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 0.714 6.033 11.683 3.202
2 3.055 4.947 11.188 4.997
1 7.744
3 2.622 4.561 12.323 7.584
1 7.744
2 6.997
4 2.043 3.90
5 12.42
6 9.127
1 7.744
2 6.997
3 6.251
5 1.702 4.183 9.881 8.325
1 7.744
2 6.997
3 6.251
4 5.505
6 1.306 1.946 12.19
7 12.352
1 7.744
2 7.497
3 7.251
4 7.005
5 7.500
7 1.340 1.287 10.705 12.770
1 7.744
2 7.497
3 7.251
4 7.005
5 7.500
6 8.572
7 10.188
[ 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 13.3 126.8 422.8 1D25 490.9
2 0.0 75.5 251.8 1D18 254.5
3 0.0 89.3 297.8 1D20 314.2
4 7.2 70.7 235.7 1D18 254.5
5 27.9 92.5 308.3 1D20 314.2
6 50.2 7.3 217.
7 1D1
8 254.5
7 65.9 29.3 285.7 1D20 314.2
[ 喷射混凝土面层计算 ]
[ 计算参数 ]
厚度： 100(mm)
混凝土强度等级: C20
配筋计算as: 15(mm)
水平配筋: D10@200
竖向配筋: D10@200
配筋计算as: 15
荷载分项系数: 1.200
[ 计算结果 ]
编号深度范围荷载值(kPa) 轴向 M(kN.m) As(mm^2) 实配As(mm^2) 1 0.00~ 0.60 14.9 x 0.000 200.0(构造) 392.7
y 0.670 200.0(构造) 392.7
2 0.60~ 2.00 7.0 x 0.497 200.0(构造) 392.7
y 0.583 200.0(构造) 392.7
3 2.00~ 3.40 0.0 x 0.000 200.0(构造) 392.7
y 0.000 200.0(构造) 392.7
4 3.40~ 4.80 0.0 x 0.000 200.0(构造) 392.7
y 0.000 200.0(构造) 392.7
5 4.80~ 6.20 22.5 x 1.602 200.0(构造) 392.7
y 1.878 200.0(构造) 392.7
6 6.20~ 7.60 38.8 x 2.759 200.0(构造) 392.7
y 3.233 200.0(构造) 392.7
7 7.60~ 9.00 79.3 x 5.641 231.0 392.7
y 6.610 272.9 392.7
8 9.00~ 9.50 92.4 x 0.000 200.0(构造) 392.7
y 2.889 200.0(构造) 392.7
[ 外部稳定计算参数 ]
所依据的规程：《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002
土钉墙计算宽度: 10.000(m)
墙后地面的倾角: 0.0(度)
墙背倾角: 90.0(度)
土与墙背的摩擦角: 10.0(度)
土与墙底的摩擦系数: 0.300
墙趾距坡脚的距离: 0.000(m)
墙底地基承载力: 120.0(kPa)
抗水平滑动安全系数： 1.300
抗倾覆安全系数： 1.300
[ 外部稳定计算结果 ]
重力: 1154.3(kN)
重心坐标: ( 6.472, 3.924）
超载: 57.5(kN)
超载作用点x坐标: 8.563(m)
土压力: 135.7(kPa)
土压力作用点y坐标: 3.230(m)
基底平均压力设计值 123.5(kPa) > 120.0
基底边缘最大压力设计值 218.9(kPa) > 1.2*120.0
抗滑安全系数: 2.774 > 1.300
抗倾覆安全系数: 18.998 > 1.300
显然，采用坑内外同时降水、1：0.75放坡边坡土钉支护，除基底平均压力、基底边缘最大压力不能满足要求外，其余均满足要求，但土钉的长度与规格与1：1放坡土钉支护相比，有显著变化。

3.3.3 坑内外降水1：0.75放坡、1.5m退台边坡土钉支护计算
[ 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： 9.500(m)
基坑内地下水深度： 10.000(m)
基坑外地下水深度： 10.000(m)
基坑侧壁重要性系数： 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 3
序号水平投影(m) 竖向投影(m) 倾角(°)
1 3.750 5.000 53.1
2 1.500 0.000 0.0
3 3.375 4.500 53.1
[ 土层参数 ]
土层层数 5
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/m^3) (kN/m^3) (kPa) (度) (kPa) (kPa)
1 耕土 1.000 19.0 19.0 5.0 5.0 16.0 16.0 分算
2 粉质粘土 4.000 19.4 19.4 43.0 17.0 70.0 70.0 分算
3 粉质粘土夹粉土 2.700 18.8 18.8 25.0 23.7 48.0 48.0 分算
4 粉质粘土夹粉土 5.500 18.3 18.3 19.0 17.6 25.0 25.0 合算
5 粉质粘土 5.300 18.4 18.4 14.0 17.
6 25.0 25.0 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 满布均布 20.000
[ 土钉参数 ]
土钉道数 7
序号水平间距(m) 垂直间距(m) 入射角度(度) 钻孔直径(mm)
1 1.500 0.600 10.0 110
2 1.500 1.400 10.0 110
3 1.500 1.400 10.0 110
4 1.500 1.400 10.0 110
5 1.500 1.400 10.0 110
6 1.500 1.400 10.0 110
7 1.500 1.400 10.0 110
[ 花管参数 ]
基坑内侧花管排数 0
基坑内侧花管排数 0
[ 锚杆参数 ]
锚杆道数 0
[ 坑内土不加固 ]
施工过程中局部抗拉满足系数: 1.000
施工过程中内部稳定满足系数: 1.000
[ 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)： 4.000(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 1.900 31.9 0
2 3.300 33.2 1 5.000 5.000( 2) 10.7 13.3
3 4.700 33.8 1 5.000 5.000( 2) 10.3 12.9 2 5.000 5.000( 3) 0.0 0.0
4 6.100 34.7 1 5.000 5.000( 2) 9.8 12.2
2 5.000 5.000( 3) 0.0 0.0
3 5.000 5.000( 4) 0.0 0.0 5 7.500 35.
4 1 5.474 5.474( 5) 9.4 11.7
2 5.000 5.000( 3) 0.0 0.0
3 5.000 5.000( 4) 0.0 0.0
4 5.000 5.000( 5) 0.0 0.0 6 9.500 35.4 1 6.523 6.523( 6) 9.3 11.7
2 5.777 5.777( 6) 0.0 0.0
3 5.031 5.031( 6) 0.0 0.0
4 5.50
5 5.505( 6) 0.0 0.0
5 5.000 5.000( 6) 0.0 0.0 7 9.500 35.4 1 6.523 6.523( 6) 9.3 11.7
2 5.777 5.777( 6) 0.0 0.0
3 5.031 5.031( 6) 0.0 0.0
4 5.50
5 5.505( 6) 0.0 0.0
5 5.000 5.000( 6) 0.0 0.0
6 5.000 5.000( 7) 6.6 8.3
7 5.000 5.000( 7) 19.4 24.2 [ 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 0.714 7.533 11.683 3.202
2 2.957 5.345 12.858 6.706
1 6.523
3 2.473 6.473 11.675 7.451
1 6.523
2 5.777
4 2.061 4.92
5 13.581 10.455
1 6.523
2 5.777
3 5.031
5 1.718 5.002 10.947 9.608
1 6.523
2 5.777
3 5.031
4 5.505
6 1.339 1.946 12.19
7 12.352
1 6.523
2 5.777
3 5.031
4 5.505
5 5.000
7 1.344 2.339 11.623 12.838
1 6.523
2 5.777
3 5.031
4 5.505
5 5.000
6 5.000
7 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 13.3 102.1 340.3 1D2
2 380.1
2 0.0 63.2 210.5 1D18 254.5
3 0.0 64.9 216.2 1D18 254.5
4 0.0 45.8 152.8 1D14 153.9
5 0.0 51.0 170.0 1D1
6 201.1
6 8.3 32.4 108.0 1D12 113.1
7 24.2 40.4 134.5 1D14 153.9
[ 喷射混凝土面层计算 ]
[ 计算参数 ]
厚度： 100(mm)
混凝土强度等级: C20
配筋计算as: 15(mm)
水平配筋: D10@200
竖向配筋: D10@200
配筋计算as: 15
荷载分项系数: 1.200
[ 计算结果 ]
编号深度范围荷载值(kPa) 轴向 M(kN.m) As(mm^2) 实配As(mm^2)
1 0.00~ 0.60 14.9 x 0.000 200.0(构造) 392.7
y 0.670 200.0(构造) 392.7
2 0.60~ 2.00 7.0 x 0.497 200.0(构造) 392.7
y 0.583 200.0(构造) 392.7
3 2.00~ 3.40 0.0 x 0.000 200.0(构造) 392.7
y 0.000 200.0(构造) 392.7
4 3.40~ 4.80 0.0 x 0.000 200.0(构造) 392.7
y 0.000 200.0(构造) 392.7
5 4.80~ 6.20 0.0 x 0.000 200.0(构造) 392.7
y 0.000 200.0(构造) 392.7
6 6.20~ 7.60 0.0 x 0.003 200.0(构造) 392.7
y 0.003 200.0(构造) 392.7
7 7.60~ 9.00 24.2 x 1.725 200.0(构造) 392.7
y 2.021 200.0(构造) 392.7
8 9.00~ 9.50 36.6 x 0.000 200.0(构造) 392.7
y 1.143 200.0(构造) 392.7
[ 外部稳定计算参数 ]
所依据的规程：《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002
土钉墙计算宽度: 9.000(m)
墙后地面的倾角: 0.0(度)
墙背倾角: 90.0(度)
土与墙背的摩擦角: 10.0(度)
土与墙底的摩擦系数: 0.300
墙趾距坡脚的距离: 0.000(m)
墙底地基承载力: 120.0(kPa)
抗水平滑动安全系数： 1.300
抗倾覆安全系数： 1.300
[ 外部稳定计算结果 ]
重力: 843.6(kN)
重心坐标: ( 5.869, 3.225）
超载: 7.5(kN)
超载作用点x坐标: 8.813(m)
土压力: 135.7(kPa)
土压力作用点y坐标: 3.230(m)
基底平均压力设计值 97.2(kPa) < 120.0
基底边缘最大压力设计值 161.0(kPa) > 1.2*120.0
抗滑安全系数: 1.964 > 1.300
抗倾覆安全系数: 12.119 > 1.300
显然，除基底缘最大压力稍大于土层的承载力特征值外，采用坑内外同时降水、1：
0.75放坡、1.5m 退台边坡土钉支护，可基本满足安全要求。

3.4 同济启明星软件边坡土钉支护验算
3.4.1 坑内外降水1：1放坡土钉支护计算
一、工程概况
基坑开挖深度为9.5m ，基坑坡角为45︒，采用土钉墙作围护结构，共设7道土钉。

计算时考虑地面超载20kPa 。

b=45
q=20
(粘土)(粘土)
(粘土)
hw=10
H =9.5
土钉墙
二、地质条件
场地地质条件和计算参数见表1。

地下水位标高为-10m 。

三、工况
四、计算
最后一工况土钉受力和承载力及基坑稳定性
q 钉土粘结强度
T jk土钉所受荷载
T uj土钉承载力
T g土钉材料抗拉强度
45
20(加固土)
(粘土)
(粘土)
(粘土)
10
9.5
安全系数1.39
土钉墙整体稳定验算
45
20(加固土)
(粘土)
(粘土)
(粘土)
10
9.5
抗滑移 K=1.49 抗倾覆 K=5.77
土钉墙稳定验算
显然根据上述计算，考虑边坡20KN /㎡的堆载，采用1：1的放坡系数，其边坡采用土钉支护方案，其边坡是安全的。

3.4.2 坑内外降水1：0.75放坡土钉支护计算
一、工程概况
基坑开挖深度为9.5m ，基坑坡角为53.13 ，采用土钉墙作围护结构，共设7道土钉。

计算时考虑地面超载20kPa 。

b=53.13
q=20
(粘土)(粘土)
(粘土)
hw=10
H =9.5
土钉墙
二、地质条件
场地地质条件和计算参数见表1。

地下水位标高为-10m 。

表1
三、工况
四、计算
T jk 土钉所受荷载 T uj 土钉承载力
T g
土钉材料抗拉强度
53.13
20(加固土)
(粘土)
(粘土)
(粘土)
10
9.5
安全系数1.37
土钉墙整体稳定验算
53.13
20(加固土)
(粘土)
(粘土)
(粘土)
10
9.5
抗滑移 K=1.86 抗倾覆 K=8.52
土钉墙稳定验算
显然根据上述计算，考虑边坡20KN /㎡的堆载，采用1：0.75的放坡系数，其边坡采用土钉支护方案，其边坡是安全的，对相对1：1放坡土钉支护，其土钉规格及长度均有很大变化。

3.5 考虑滑动面在在基底下土层中的土钉墙整体稳定性验算
根据《深基坑支护土钉墙整体稳定性滑动圆弧条分法分析试算》[张振儒，2006年修改稿]，当基坑底下具有软弱土层时，应考虑可能在基底下存在危险滑动面，应对危险面进行整体稳定验算。

考虑土钉坡面放坡系数为1：1，设：滑动面最低处在4－1层与4－2层土交界处，即基底下3.7m 处，则上部土层的粘聚力与内摩擦角的加权平均值分别为：
71.17147.25.5511747.237.26.175.544.261
47.25.55
1434257.2195.5=+++⨯+⨯+⨯+⨯==+++⨯+⨯+⨯+⨯=
ϕKPa
c
基坑坡线破裂面与水平面的夹角：036.312
71
.17452
=+=
+=ϕ
βθ 则滑动圆弧的半径为：
m
R m R m R H R 43.32,5.0537.17,04.11,5.0)
71.1736.31(sin 25
.9)(sin 200002
02=-=====⨯+=+=
ηηηηϕηθ
考虑3.7m 的软弱土层，显然可能是危险滑动面的半径为11.4+3.7=15.1m ，后两个滑动面半径分别为17.537+3.7=21.237m 、32.43+3.7=36.13m ，其滑动面其半径较大，被动土压力将后两个滑动面的产生。

整体稳定性计算采用条分法验算，如下图所示：
整体稳定性计算条分法示意图
在不考虑土钉作用时，根据国家现行行业标准《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120－99），应满足：
0sin )(tan cos )(00≥+∑-+∑+∑i i i s ik i i i i i W b q W b q l c θγϕθ
m KN W b q l c W b q l c ik i i i i i ik
i i i i i /1692tan cos )(2.876.17tan 31cos 1916.31973.392.666.17tan 22cos 1963.41916.236.746.17tan 15cos 19619075.284.836.17tan 9cos 1987.61926.254.826.17tan 3cos 19305.71903.263.686.17tan 2cos 1963.61951.176.1106.17tan 8cos 1901.121902.24.1286.17tan 14cos 1925.151906.272.1426.17tan 20cos 1902.181914.21546.17tan 27cos 197.201925.22906.17tan 33cos )19228.35787.320(1982.47.1767.23tan 50cos )19221.1424.220(2551.322017tan 63cos )1923.6077.220(436.439.55tan 71cos )191716.020343.0(506.1tan cos )(00＝第十四条：第十三条：第十二条：第十一条：第十条：第九条：第八条：第七条：第六条：第五条：第四条：第三条：第二条：第一条：ϕθϕθ+∑+∑=⨯+⨯=⨯+⨯=⨯+⨯=⨯+⨯=⨯+⨯=⨯+⨯=⨯+⨯=⨯+⨯=⨯+⨯=⨯+⨯=⨯+⨯+⨯=⨯+⨯+⨯=⨯+⨯+⨯=⨯+⨯+⨯+∑+∑
m
KN W b q W b q i i i i
i i /1322sin )(93.3031sin 1916.395.2232sin 1963.451.2915sin 19642.209sin 1987.626.73sin 19305.738.42sin 1963.676.318sin 1901.121.7014sin 1925.1517.11720sin 1902.1857.17827sin 197.2078.40533sin )19228.35787.320(37.24150sin )19221.1424.220(47.14263sin )1923.6077.220(57.971sin )191716.020343.0(sin )(00＝第十四条：第十三条：第十二条：第十一条：第十条：第九条：第八条：第七条：第六条：第五条：第四条：第三条：第二条：第一条：θθ+∑=⨯⨯=⨯=⨯=⨯=⨯=⨯=⨯=⨯=⨯=⨯+⨯=⨯+⨯=⨯+⨯=⨯+⨯+∑
根据上述计算，该滑动面不考虑土钉作用时的整体稳定安全系数为： 3.128.113221692
sin )(tan cos )(00<==+∑+∑+∑=
i
i i ik i i i i i s W b q W b q l c θϕθγ
显然该滑动面必须有土钉存在才能保证整体稳定性系数大于规范要求，因而使第一道、第六道、第七道土钉分别出滑动面弧线2m ，即土钉入土长度达到12m ，则：
m
KN s
a a T jk
j j j j nj /4.475
.1)6.17tan 50sin 5.050(cos 252)17tan 73sin 5.073(cos 70{211.0tan )sin(5.0)[cos(=+⨯⨯++⨯⨯⨯=∑+++πϕθθ
1322×1.3-1692=26.6KN/m>47.4Kn/m 安全系数：3.1315.11322
47
1692>=+=s γ，满足整体稳定性要求。

四、基坑管井降水计算
4.1 管井降水计算
1 水文地质资料
注：栏中渗透系数取值远远大于地质报告所提供数值。

2 计算依据及参考资料
该计算书计算主要依据为国家行业标准《建筑基坑支护技术规范》(JGJ 120-99)，同时参阅了《建筑施工手册》(第四版)和姚天强等编写的《基坑降水手册》。

3 计算过程
1）基坑总涌水量计算：
根据基坑边界条件选用以下公式计算：
基坑降水示意图
Q为基坑涌水量；
k为渗透系数(m/d)；
H为含水层厚度(m)；
h为设计降水面到潜水层底面的距离(m)；
S为基坑水位降深(m)；
D为基坑开挖深度(m)；
dw为地下静水位埋深(m)；
sw为基坑中心处水位与基坑设计开挖面的距离(m)；R为降水井影响半径(m)；
r0为基坑等效半径(m)；
b为基坑中心到水体边缘的距离(m)；
通过以上计算可得基坑总涌水量为4192.996m3。

2）降水井数量确定：
单井出水量计算：
降水井数量计算：
q为单井允许最大进水量(m3/d)；
rs为过滤器半径(m)；
l为过滤器进水部分长度(m)；
k为含水层渗透系数(m/d)。

通过计算得井点管数量为35个。

3）过滤器长度计算
群井抽水时，各井点单井过滤器进水长度按下式验算：
l为过滤器进水长度；
r0为基坑等效半径；
rw为管井半径；
H为潜水含水层厚度；
R0为基坑等效半径与降水井影响半径之和；
R为降水井影响半径；
通过以上计算，取过滤器长度为38.03m。

4、基坑中心水位降深计算：
S 为基坑水位降深(m)； Q 为基坑涌水量； k 为渗透系数(m/d)； R0为井点系统影响半径(m); r0为基坑等效半径(m)； l 为含水层厚度(m)；
根据计算得S1=28.89m >= S=10.5m ，故该井点布置方案满足施工降水要求！ 显然通过计算可知，地质报告所提供的渗透系数对管井数量计算基本无作用，管井布置数量与布置方法受到微承压水头的控制。

4.2 考虑承压水头作用的管井井深计算
由于本工程土层中3层土、4－1层土中存在微承压水，承压水水头标高1.55m ，即在地表下约1.6m 左右位置，相对建筑±0.000，为标高-3.95m ，因而降水质量对本工程基坑施工安全影响很大，因而应做好水位降压，即承压水头压力与基底下土层自重应平衡，管井降低水位标高应进入渗透系数较小的、基本为不透水层的5－1层土中，则所须土层厚度分别为：
挖深-14.85m 部位：m h H s
W
W 52.64
.18)
95.385.14(101.11.1=-⨯⨯=
=
γγ
挖深-11.8m 部位：m h H s
W
W 7.44.18)
95.38.11(101.11.1=-⨯⨯=
=
γγ
挖深-12.6m 部位：m h H s
W
W 2.54.18)
95.36.12(101.11.1=-⨯⨯=
=
γγ
挖深-11.1m 部位：m h H s
W
W 3.44
.18)
95.31.11(101.11.1=-⨯⨯=
=
γγ
井距考虑为20m，水力坡度考虑为1：8，则相应管井最小井深井底标高需为：挖深-14.85m部位：14.85+6.52+1.25＝22.62m；
挖深-11.8m部位：11.8+4.7+1.25＝17.75m；
挖深-12.6m部位：12.6+5.2+1.25＝19.05m；
挖深-11.1m部位：11.1+4.3+1.25＝16.65m；
考虑一定的保险系数，则管井底标高相应取：-24.1m、-20.1m两种标高。

五、基坑支护设计
综合本方案第三章、第四章中各节的计算，本基坑支护方法采用两级放坡开挖、边坡土钉支护、坑内外同时管井降水的施工方案，第一级挖深约4.5m 的边坡放坡系数为1:0.6，第二道放坡开挖约5m深的边坡放坡系数为1:1，两级坡间设1.8m宽平台。

对场地南侧及场东北侧影响基坑边坡安全性的河塘采用回填压实后压密注浆回固，具体方案设计情况如下：
基地南侧中部为河塘部位，该部位开挖清淤后，采用粘土分层回填至标高，分层回填的压实系数不小于0.94，然后采用压密注浆加固，加密注浆宽度：20+20m=40m，长度为原河塘宽度+15m，压密注浆深度为12m。

基坑东北侧，市政施工挖塘部位，回填后采用压实注浆加固地基，具体范围约为40×30m，压密注浆深度为12m。

基坑内边侧局部深坑采用压密注浆加固地基，在基坑开挖至约8m深度后进行，注浆深度：至坑底开标高下2.5m，开挖宽度：坑开挖放坡开挖外边线外每边另+2.5m。

本工程共布置86口降水管井，即是疏干井又是降压井。

坑内设45口管井，布置间距约20米布置一口管井，仅18#、19#、23#、24#、27#、28#、33#、34#八口管井设置标高范围为地面标高～－24.10m，其余坑内管井标高为地面标高～－20.10m。

坑外设41口管井，设置在两级坡1.8m退台中心线位置，间距约15m布置一口，管井设置标高范围为地面标高～-20.10m；所有坑外放坡平台上的管井、以及坑内底标高为-24.10m 标高的管井，钻孔直径为800㎜，其余管井钻孔直径为600㎜。

管井施工顺序：定位→挖井口、安装护筒→钻孔→回填底砂垫层→吊放井管→回填井管与孔壁间砂砾滤层→洗井→安装潜水泵→试抽水、降水降压检测→开始降水。

过滤层加填应采用铁锹人工回填，上口采用深度不小于1m厚的粘土封闭。

为保证降水效果，考虑轻型井点应急措施，布置在基坑放坡中间平台上，具体见设。