土木工程深基坑開挖施工方案設(shè)計

1、本科生課程設(shè)計 課 程： 土木工程施工 題目： 深基坑開挖施工方案課程設(shè)計 學(xué) 院 建筑工程學(xué)院 年級、專業(yè) 12級土木二班 姓 名 李朋朋 指 導(dǎo) 教師 張文江 2015 年 7 月 5 日一、工程概述1、工程概況珍珠泉大廈位于濟南市珍珠泉南側(cè)，主樓為14層，高度為46m;裙樓為6層，均采用框架結(jié)構(gòu)，建筑面積36000。需設(shè)計的為深基坑工程，該結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)為東西方向長76m，南北方向長57m的混凝土筏板基礎(chǔ)，其基礎(chǔ)底面標高為-11.3m，基礎(chǔ)板厚為1.8m。主樓地下2層，地下室總高度為6m，筏板基礎(chǔ),尺寸為76×57m。室外地面標高為0.5m,基坑開挖深度為9m。 基坑平面布置圖 2.

2、周邊環(huán)境狀況說明 南側(cè)距泉城路12m，西側(cè)緊鄰某5層住宅樓，基坑距建筑物外墻最遠處為19m，最近處為14m;距建筑物外側(cè)圍墻最遠處為12m，且該住宅樓北側(cè)有一平房距基坑僅為8m，基坑安全等級按二級考慮，基坑周圍地表均布荷載按25kPa考慮。 3.工程地質(zhì)情況 該場地地層自上而下依次為:雜填土:成分為粉質(zhì)粘土、灰渣及碎磚、瓦片等，結(jié)構(gòu)松散;淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土:灰黑色，軟塑流塑，飽和;粘土:棕紅褐色，可塑硬塑，含少量姜石;殘積土:灰綠色，可塑硬塑，中密，很濕，為閃長巖風(fēng)化。土層物理性質(zhì)指標見下表：表1.1 土層主要物理力學(xué)指標土層土層名稱填土618.0128.0淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土117.41.379.5粘

3、土318.89.7307.4殘積土1017.35.721.49.2 4.水文地質(zhì)條件地下水位距天然地坪僅為1.4m，且基坑要經(jīng)過整個雨季后才能回填。二、設(shè)計依據(jù)說明（1） 珍珠泉大廈巖土工程勘察報告（2） 珍珠泉大廈施工圖設(shè)計（3） 濟南市珍珠泉地區(qū)建筑深基坑支護技術(shù)規(guī)范（4） 建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程（5） 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（6） 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范三、施工控制網(wǎng)的測設(shè) 1.布網(wǎng)原則平面控制網(wǎng)應(yīng)先從整體考慮，遵循先整體、后局部，高精度控制低精度的原則。 2. 施工控制網(wǎng)的測設(shè) （1）控制點引測利用規(guī)劃給定現(xiàn)場坐標點引測出多個固定平面控制網(wǎng)，基坑開挖前在基坑外設(shè)置4個坐標位置控制布點，要求埋深1.

4、5米,各布點保證通視，控制網(wǎng)點用全站儀進行投測，用混凝土澆注并以鋼柱作標記,并將坐標樁設(shè)在便于觀測又不易遭到破壞地方加以固定、保護，并測定高程作為工程定位放線依據(jù)，精度限差要求如下表：等級導(dǎo)線長度平均邊長測角誤差方位角閉合差導(dǎo)線相對閉合差二等1.0(km)200(m)±10()±20 ()1/10000（2）控制網(wǎng)布設(shè)依據(jù)場內(nèi)導(dǎo)線控制點，沿距建筑物基坑邊坡線約2 米遠位置測設(shè)各軸線方向控制基準點，埋設(shè)外控基準點，要求埋深0.5m，并澆注混凝土穩(wěn)固。要求所有棟號的控制樁點(含坐標控制點及高程控制點)設(shè)置在便于觀測且不易產(chǎn)生位移的控制面上，控制樁均為混凝土墩埋地設(shè)置，混凝土墩截

5、面為200mm×200mm，深度不小于800mm?？刂泼嫔嫌眉t漆對軸線及高程等進行標示。（3）控制網(wǎng)加密和施工放線根據(jù)平面控制坐標點以及建筑總平面圖中各幢號角點標注坐標進行放線。方法是，先按建筑總平面圖坐標，計算出各幢樓在總圖上的坐標，再根據(jù)該點處的坐標和測設(shè)的場地控制網(wǎng)，將全站儀架在坐標控制點上，定出各幢樓的坐標。墊層施工完成后，進行控制網(wǎng)加密，各軸線交點要以紅三角作標記，要求軸線間距、線垂直角必須符合規(guī)范要求。（4）軸線控制網(wǎng)的精度等級根據(jù)工程測量規(guī)范要求控制網(wǎng)的技術(shù)指標必須符合下表的規(guī)定。等 級測角中誤差()邊長相對中誤差二 級±121/15000 （5）建筑坐標系的

6、建立為便于施工中測量數(shù)據(jù)計算，需要建立建筑坐標系。場地整平應(yīng)設(shè)10×10m或20×20m方格網(wǎng)，在各方格點上做好控制樁，并測出各標樁處的自然地形、標高，作為計算挖土方量和施工控制的依據(jù)。施工中的數(shù)據(jù)計算，放樣工作均應(yīng)以此坐標系為依據(jù)，且經(jīng)角度、距離校核之后符合允許誤差要求。四、高程控制網(wǎng)的布設(shè)(1)依據(jù)測繪管理部門提供的水準基點高程，采用水準儀對所提供的水準基點進行引測，測設(shè)一條閉合或符合水準路線，埋設(shè)同坐標平面控制網(wǎng)一樣的高程控制網(wǎng)。(2)高程控制網(wǎng)設(shè)置4個水準點，并作相互校核，校核后點的較差不得超過3mm，取平均值作為該平面施工中標高的基準點。水準點的間距小于100m，

7、距離基坑挖土邊線不小于15-25m。(3)在向基坑內(nèi)引測標高時，首先聯(lián)測高程控制網(wǎng)點，以判斷控制網(wǎng)水準點是否被碰動，經(jīng)聯(lián)測確認無誤后，方可向基坑內(nèi)引測所需的標高。地下室施工階段，高程測量直接用S3水準儀由地面上高程控制點進行引測。(4)高程控制網(wǎng)的精度等級及測量方法。根據(jù)工程施工測量規(guī)范標高控制網(wǎng)擬采用四等水準測量方法測定。水準測量的主要技術(shù)要求應(yīng)符合下表的規(guī)定。 等 級 每公里高差中數(shù)偶然中誤差 往返較差附合差 四 等±5mm±20 注：L為附合路線或閉合環(huán)線長度（以mm計）測量儀器選用DS3型水準儀，往返觀測。水準觀測的技術(shù)要求符合下表的規(guī)定。等級視線長度視線高度前后視

8、距差前后視距累積差四等100m0.2m3m10m高程測量采用不低于S3級水平儀進行一組往返測回。其一站視線長度不應(yīng)超過100m。其水準點測量的閉合差不超過±12（式中：L為水準點間距，以km計）?；訕烁叩目刂票竟こ掏练綑C械開挖，只留一步（300mm厚）人工清理土方，清理至設(shè)計承臺底標高處。在土方施工預(yù)留清底的30cm層面上，每隔3米設(shè)水平樁控制基底標高。土方開挖時派專人測量基底土層開挖標高，防止超挖。五、施工場地標高設(shè)計 1.基本設(shè)計步驟和方法 （1）劃分場地平整方格網(wǎng)在已有的地形圖(通常地形圖的比例尺為1：500)上，根據(jù)地形的起伏變化和建設(shè)用地的范圍，劃分若干邊長相等的方格網(wǎng)，

9、方格網(wǎng)應(yīng)盡量與測量的縱橫坐標方格網(wǎng)對應(yīng)，方格網(wǎng)邊長一般取1040m，較常用的為20m×20m的方格。 （2）確定方格網(wǎng)各角點的自然地面標高在上述設(shè)定的方格網(wǎng)上，首先確定方格網(wǎng)各角點的自然地面標高。當場地起伏較大，為計算準確，常根據(jù)地形圖先將方格網(wǎng)測設(shè)到地面上，用木樁標好方格網(wǎng)各角點的位置，然后根據(jù)水準點用水準儀實地測量出來。如場地沒有地形圖時，也可根據(jù)場地的邊線，實測方格網(wǎng)各角點的自然地面標高。（3）計算場地平整初步設(shè)計標高H0場地平整初步設(shè)計標高的計算原則是場地內(nèi)挖填方平衡，即場地內(nèi)的挖方土方體積與填方所需土方體積相等。初步設(shè)計標高可按下式計算：式中H11 一個方格的角點標高H12

10、、H21 相鄰兩個方格公共角點標高H22 則系相鄰的四個方格的公共角點標高如果將所有方格的四個角點標高相加，則類似H11這樣的角點標高加一次，類似H12的角點標高加兩次，類似H22的角點標高要加四次。因此，上式可改寫為：式中H1-一個方格獨有的角點標高H2-兩個方格共有的角點標高H3-三個方格共有的角點標高H4-四個方格共有的角點標高N-方格數(shù)2.場地設(shè)計標高的調(diào)整在實際工程中，對計算得到的設(shè)計標高，尚應(yīng)考慮如下因素進行調(diào)整，該工作通常在完成土方量計算后進行。（1） 土的可松性影響 由于土的可松性會造成挖土的土方體積增大，使填方土方多余，應(yīng)相應(yīng)地提高場地設(shè)計標高。設(shè)h為土的可松性引起的設(shè)計標高

11、增加值，則設(shè)計標高調(diào)整后的總挖方體積為： 總填方體積為: 此時，填方區(qū)標高也應(yīng)提高h，保持與挖方區(qū)一致，即因VT=VW，整理上式得:式中Vw、VT-按初步場地設(shè)計標高計算的總挖方、總填方的土方體積Fw、FT-按初步場地設(shè)計標高計算的挖方區(qū)、填方區(qū)的土方總面積Ks-土的最終可松性系數(shù)根據(jù)計算的h，場地平整的設(shè)計標高應(yīng)調(diào)整為:（2）考慮借土或棄土的影響由于邊坡挖填土方量不等，或進行大型基坑、修筑路基等，或經(jīng)過經(jīng)濟比較，將部分挖方土方就近棄于場外或部分填方土方就近取土于場外，從而引起挖填土方量的變化，需相應(yīng)地增減設(shè)計標高。為簡化計算，場地設(shè)計標高調(diào)整可按下式近似確定，即:式中Q-按初步場地設(shè)計標高平

12、整后多余或不足的土方體積n-場地方格數(shù)a-方格邊長六、基坑開挖方案1.開挖原則土方開挖的順序和方法必須與基坑圍護設(shè)計工況相一致，符合方案的要求，并遵循“開槽支撐，先撐后挖，分層、分段開挖，嚴禁超挖”的原則，以確保基坑坑壁的穩(wěn)定，最大限度減小支護結(jié)構(gòu)的變形。 2.開挖邊線確定 該深基坑采用二級放坡開挖。首先，測量人員根據(jù)設(shè)計單位提供的控制點，定出本工程基坑軸線，然后按基底混凝土墊層外邊線每邊加工作面600定出基坑開挖下口線，再按1：0.3放坡開挖至坑底設(shè)計標高。在具體基坑開挖過程中結(jié)合開挖實際深度定出開挖上口線，并撒灰線標記開挖邊線及變坡位置。 3.基坑土方的開挖順序和方法 （1）土方開挖順序

13、開挖順序均由基坑邊一方開始先深后淺開挖。基坑開挖時，應(yīng)先進行測量定位，定出方格網(wǎng)，抄平放線，定出開挖深度，應(yīng)注意逐層開挖。根據(jù)周圍環(huán)境及水文地質(zhì)情況，采取兩側(cè)放坡開挖，以保證施工操作安全。 （2）土方開挖方法1）土方開挖根據(jù)現(xiàn)場實際情況出口布置在東門，為盡量減少運輸車對基坑土方及圍護支撐梁的重壓，開挖分2個區(qū)段，以施工坡道為界，南部分為一個開挖區(qū)段，北部分為二個開挖區(qū)段，先挖施工坡道南部，后挖北部，采取分段分層，循環(huán)開挖土方，直至開挖到設(shè)計要求的基底標高。2）開挖土層分四層開挖，開挖總深度為9m,每一層開挖深度為2.25m。第一層土方開挖從支撐梁底開始，在施工坡道處按15%坡度做斜坡并壓實，以

14、方便土方外運。安排二臺C200型挖機，分層分段開挖，每臺挖機配10輛15噸汽車，將土方全部運到棄土場。施工道路遇到支撐梁部位時，支撐梁土方采用抽條挖土的方法開挖。如下圖所示具體計算如下:（a）土方開挖量自然體積計算底層面積 F1=58.2×77.2=4493.04頂層面積 F2=79.9×60.9=4865.91 中間面積 F0=78.55×59.55=4677.6525 體積為 V=(F1+4F0+F2)H/6=42104.34m3(b)土方開挖量松散體積計算根據(jù)勘探所得地質(zhì)資料,可取最初可松性系數(shù)為1.2,最終可松性系數(shù)為1.03。開挖后松散體積：V=KsV=

15、1.2×42104.34=50525.208m3（c）填土、棄土體積計算二層地下室占地總面積為：S=76×57=4332所占體積為：V0=4332×6=25992m3考慮素土膨脹系數(shù),所需素土體積為:V填=（V-V0)Ks/Ks=18771.65825m3所棄土體積：V棄=KsV-V填=31753.55m3（d）車輛運次計算所用汽車的用斗容量為5m3。運土所需用車輛次數(shù)：N= V/5=10105次棄土所需用車輛次數(shù)：N=V棄/5=1270.1421271次（3）車輛行駛路線及布設(shè)要求車輛行車主要經(jīng)過的地段區(qū)域內(nèi)場地，鋪設(shè)臨時道路。行車時，車輛應(yīng)保持與圍護結(jié)構(gòu)安全距

16、離，現(xiàn)場道路環(huán)形布置，并與場外道路相接，保證車輛暢通。車輛出入口設(shè)置在西南角位置，出口處采用水泥攪拌樁對路基進行加固。在內(nèi)支撐部位，挖土機行駛道路在內(nèi)支撐達到設(shè)計強度后從新修筑，鋪設(shè)路基箱。道路路面應(yīng)高于施工現(xiàn)場地面標高0.10.2m，兩旁應(yīng)有水溝，一般溝深和底寬都不小于0.4m，以便于排除里面積水，保證運輸。在道路于基坑圍護出口部分采用水泥攪拌樁加固，基坑圍護車輛出入口，以減少車輛對圍護結(jié)構(gòu)帶來的擾動，防止圍護結(jié)構(gòu)坍塌。七、基坑降水設(shè)計 1.基坑降水施工 基坑降水的施工主要由開挖排水溝、積水井以及設(shè)置水泵、排水管等。施工順序依次為：機械開挖排水溝人工清理架設(shè)臨時水泵砌筑溝壁護坡清理溝底、溝底

17、護坡人工開挖積水井架設(shè)積水井水泵架設(shè)水泵出水管道等。 2.井點系統(tǒng)布設(shè) （1）為防止地表生活用水排入坑內(nèi)，同時加強基坑積水及雨水的及時排放，在地面上基坑四周盡量修建截水溝，尺寸300×300，按3%坡度流向集水井中，排水溝采用M10水泥砂漿，MU10紅磚砌筑，M10水泥砂漿抹面，抹面厚度10mm。（2）基坑坡面設(shè)置一定數(shù)量的泄水孔，采用50PVC管，環(huán)形布置于天然地面上，管壁泄孔內(nèi)填濾水材料。基坑上口尺寸79.9m×60.9m,井點管距離坑壁為1m,則總管長度為2×(79.9+2×1+60.9+2×1)=289.6m，設(shè)濾管長度為1m,井點露出

18、地面0.2m，降水需降至坑底中央底部0.5m。基坑中心要求的降水深度為S=11.3-0.5+0.5=11.3m。將總管鋪設(shè)在天然地面上，此時井點管所需長度為S=11.3-0.5+0.5+25.5×1/10+0.2=13.75m，即選取井管埋設(shè)深度為13.75m，濾管長度為1m,抽水設(shè)備根據(jù)總管長度選用5套，每套60m。因此采用50PVC管，濾管長度1m，井點管長度13.75 m，環(huán)形布置，間距1.5m滿足要求。（3）根據(jù)基坑內(nèi)實際情況，布置一定數(shù)量的集水井，每25米設(shè)置一個，當水量大時適當增加。尺寸1000×1000×1000mm，用M10水泥砂漿、MU10紅磚砌

19、筑，M10水泥砂漿抹面，抹面厚度10mm。（4）坡頂面水流采用0.3%反坡以防流入基坑。八、基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計計算1.計算方法按照超載作用下水土壓力計算的方法，根據(jù)朗肯土壓力計算理論計算土的側(cè)向壓力，計算時不考慮支護樁與土體的摩擦作用。地下水以上的土體不考慮水的作用，地下水以下的土層根據(jù)土層的性質(zhì)差異需考慮地下水的作用。2.計算內(nèi)容支護結(jié)構(gòu)受力計算采用等值梁法逐層計算，包括錨固力、樁的嵌固深度、樁長、最大彎矩值及其作用點位置。（1）各土層主動土壓力計算 1）對于地下水位以上或水土合算的土層，有 式中 pak支護結(jié)構(gòu)外側(cè)，第i層土中計算點的主動土壓力 強度標準值(kPa)；當 pak <0時

20、，應(yīng)取pak0ak、pk分別為支護結(jié)構(gòu)外側(cè)、內(nèi)側(cè)計算點的土中豎向應(yīng) 力標準值(kPa)，按本規(guī)程第條的規(guī)定計算 Ka，i、Kp，i分別為第i層土的主動土壓力系數(shù)、被動土壓力系數(shù)ci、ji第i層土的粘聚力(kPa)、內(nèi)摩擦角(°)ppk支護結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)第i層土中計算點的被動土壓力強度標準值(kPa)主動及被動土壓力系數(shù)表土層厚度（m）160.760.871.321.158.0210.720.851.401.189.5330.770.881.301.147.44100.720.851.381.179.2 2）人工填土層（6m） 基坑外側(cè)豎向應(yīng)力標準值： 水平荷載標準值： 計算結(jié)果小于0，取=

21、0 水平合力： 水平荷載作用點離該土層底端的距離： 3）淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土土層（1m） 基坑外側(cè)豎向應(yīng)力標準值：水平荷載標準值： 水平荷載： 水平荷載作用點離該土層底端的距離： 4）粘土層(3m)粘土層分成兩部分（開挖面以上2m和開挖面下1m），基坑開挖位于地下水位。對于粉土及粘土： ：深度以上土的加權(quán)平均天然重度代入數(shù)據(jù)求得 開挖面以下（）：開挖面以上（）：基坑外側(cè)豎向應(yīng)力標準值： 水平荷載標準值： 水平荷載：水平荷載作用點離該土層底端的距離：5）殘積土層（）基坑外側(cè)豎向應(yīng)力標準值：，水平荷載標準值： 水平荷載： 水平荷載作用點離該土層底端的距離：（2）水平抗力計算基坑底面以下水平抗力計算的土層為：第層土（粘土層m）、第層土（殘積土層m）。1）基坑內(nèi)側(cè)水平抗力標準值按下列規(guī)定計算：對