基坑方案及计算书

中国有色金属工业西安勘察设计研究院沧州分院2015.01.07一、工程概况二、地质条件三、设计依据四、基坑支护计算五、基坑降水六、施工、监测及应急要求 附：支护方案图工程概况河北渤海煤焦化有限公司备煤车间汽车受煤坑工程位于沧州市渤海新区黄骅 港中铁装备制造材料有限公司纵四路以东，纵五路以西原料场中南、北、东侧均 为空旷场地，作业空间充足。本工程系二期煤焦化项目配套工程，包括二层地下 结构，主体结构为框剪结构，灌注桩基础。拟建物基坑西侧距纵四路东侧排水沟距离约10m；基坑东侧距纵五路距离约 20 米 m。、工程与水文地质条件2. 1场地地层分布及土质特征根据勘察资料，该场地埋深50.00m深度范围内，地基土按成因年代可分为6 层，按力学性质可进一步划分为18个亚层。具体土层分布详见沧州中铁装备材料制造有限公司煤气发电工程岩土工程勘 察报告（河北地矿四水文工程地质勘察有限公司，勘字2008-024）2. 3参数选取场地地质条件和计算参数见如下表。 其中甲、c为固结快剪强度指标标准值。土层分布及参数表表2.1土层层厚（m）重度（kN/m固结快勇勇强度指标(P()C(kPa)1素填土319.810302粉土0.819.76.221.33粉土1.219.810.125.94淤泥质粉质粘土4.118.612.120.45粉土219.825.55.76淤泥质粘土4.618.717.011.97粘土519.325.322S粘件十1.619.121.56.0三、设计依据1、建筑地基基础设计规范(GB 50007-2002)；2、建筑基坑支护技术规程(JGJ120-99)；3、建筑基坑工程监测技术规范(GB 50497-2009)；4、混凝土结构设计规范(GB 50010-2002)；5、建筑桩基技术规范(JGJ94-2008)；6、建筑地基处理技术规范(JGJ79-2002)；7、建筑地基基础工程施工质量验收规范GB50202-2002)；8、混凝土工程施工质量验收规范(GB 50204-2002)；9、结构设计图纸；10、岩土工程详细勘察报告。U!I、设计方案及计算4.1基坑深度分布基坑1区深度大约12.8m,基坑2区深度约为8.8m。4.2基坑支护方案基坑1区深度大约12.8m,西侧即1-1剖面采用重力式水泥土墙支护加排桩 支护，北侧、东侧采用1:1放坡处理；基坑2区深度约为8.8m,西侧即2-2剖面 采用水泥土墙加排桩支护，南侧、东侧采用1:1放坡处理方案。4.31-1剖面计算水泥土墙支护基本信息内力计算方法增量法规范与规程建筑基坑支护技术规程JGJ 120-99基坑等级二级基坑侧壁重要性系数y 01.00基坑深度H (m)12.800嵌固深度(m)16. 000墙顶标咼(ID)-3. 000截面类型及参数墙+排桩.放坡级数1超载个数1n放坡信息坡号台宽(H1)坡高(m)坡度系数14. 5003. 0000. 000超载信息超载 序号类型超载值(kPa, kN/m)作用深度(m)作用宽度(m)距坑边距(m)形式长度(m)110. 0000. 0006. 0006. 500土层信息土层数8坑内加固土否内侧降水最终深度(m)13. 800外侧水位深度(H1)13. 800弹性计算方法按土层指定X弹性法计算方法H1法土层参数层号土类名称层厚(m)重度(kN/ms)浮重度(kN/ms)粘聚力(kPa)内摩擦角(度)1素填土3. 0019.820. 0010. 002粉土0. 8019. 76. 2021. 303粉土1.2019.810. 1025. 904淤泥质土4. 101&611. 7012. 105粉土2. 0019.85. 7025. 506淤泥质土4. 601& 7&011.9011.907粉土5. 0019. 39. 38粘性土16. 0019. 19. 1层号与锚固体摩 擦阻力(kPa)粘聚力 水下(kPa)内摩擦角 水下(度)水土计算方法m, c, K值抗剪强度(kPa)10. 1H1法3. 0020. 1m法4. 5030. 1m法5. 5040. 1H1法2. 5050. 1H1法7. 0060. 111.9011.90合算m法3. 5070. 16. 0021. 50合算H1法& 00”|o. 125.00|1&90|合算|ni法 110.00水泥土墙截面参数水泥土墙截面示意图水泥土墙厚度b (m)6. 500水泥土弹性模量E (IChMPa)0. 030水泥土抗压强度P (MPa)1.000水泥土抗拉/抗压强度比0. 150水泥土墙平均重度(kN/m3)20. 000水泥土墙底摩擦系数0. 300桩直径S (m)1.000桩形心至坑边距离tl(m)0. 001桩间距t (m)0. 300桩混凝土级别C30土压力模型及系数调整弹性法土压力模型：经典法土压力模型:q。q。，山uHill吉v.VX:v.V广、.般分布一般层号土类名称水土水压力 调整系数主动土压力 调整系数被动土压力 调整系数被动土压力 最大值(kPa)1素填土分算1.0001.0001.00010000. 0002粉土分算1.0001.0001.00010000. 0003粉土分算1.0001.0001.00010000. 0004淤泥质土分算1.0001.0001.00010000. 0005粉土合算1.0001.0001.00010000. 0006淤泥质土合算1.0001.0001.00010000. 0007粉土合算1.0001.0001.00010000. 0008粘性土合算1.0001.0001.00010000. 000工况信息工况 号工况 类型深度(m)支锚 道号1开挖12.800设计结果结构计算 各工况:M n ( .BOh)左荒&一-W1E矽,-4BO-rn.nrnC-D.DDji5J3.5br-7-.h.557)(-fi.QO)-(l5.O4?f-D.np?T、V25111丿-.-、-/，-茁.別*;UKKN)lAffnnj辄KM-n：(-DW(-0.00)7tO?.P3)(-790.04)65.57)地表沉降图：0E 3 4 5 6 了 3 $川H 1?门14 15止门氏19凹日王芒曲坑就甑阳0 - .八-_r7己0h 430L.-,.-一亠_- - .-i.4 -一40h750k 60/70/8090.W0二窟悔趣播鮒狀端童49nn最大期电7 3nn32nn截面计算 巴力取值|序|内力类型|弹性法|经典法号计算值计算值基坑外侧最大弯矩(kN. m)5113. 567602. 231基坑外侧最大弯矩距墙顶(m)16. 5119.61基坑内侧最大弯矩(kN. m)0. 000. 00基坑内侧最大弯矩距墙顶(m)0. 000. 00采用弹性法计算结果:1水泥土墙截面承载力验算：*基坑内侧计算结果：*计算截面距离墙顶0. 00m,弯矩设计值=1. 25X 1. 00X0. 00 = 0. OOkN. m1).压应力验算：(M 1.25 小 z +=1.25 x 1.00 x 20.00 x0 cs w扰压强度满足！-0.00 )+卫匹14.32)3X 103 =-0.00 f = 1.00J cs2).拉单J验算： 0.00(、丿 2- z =-20.00x( -0.00 )X103W cs277.05折拉强度满足！= 0.00 0.150/= 0.15cs*基坑外侧计算结果：*计算截面距离墙顶16. 51m,弯矩设计值1).压应力验算：M1.25 n z +=0 CS w扰压强度满足！=1. 25X1. 00X5113. 56 =6391.95 )21.25 x 1.00 x 20.00 x 16.51 + x 103277.056391. 95kN. m=0.44 f = 1.00J cs2).拉单J验算： 6391.95) q z = -20.00x16.51 xlO3 =0.12 = 1.2,满足规范要求。 (K = 1.2)SS抗滑移稳定性验算抗滑安全系数(K = 1.2):hW +E 1.2r_ EaK = 1. 792 /h整体稳定验算计算方法：瑞典条分法应力状态：总应力法条分法中的土条宽度：1. 00m滑裂面数据整体稳定安全系数Ks = 2. 095圆弧半径(m) R = 29： 472圆心坐标X(m) X = 0. 028圆心坐标Y(m) Y = 12. 753抗隆起验算Prandtl（普朗德尔）公式（K = 1. 11.2）,注：安全系数取自建筑基坑工程技术规范YB 9258-97（冶金部）:SDN/cNcH + D )+qNq=tan45 +2T)tane= 1. 1,满足规范要求。Terzaghi （太沙基）公式（K = 1. 151.25）,注：安全系数取自建筑基坑工程技术规范YE 9258-97（冶金 部）：SDN +cN qc(H + D )+q2=6.632N =( 6.632- 1 )= 16.450ctan 18.90019.007 x 16.000 x 6.632 + 25.000 x 16.450S19.042 x( 9.800+ 16.000 )+55.383K = 4. 441 = 1. 15,满足规范要求。s隆起量的计算 注意：按以下公式F 875 J_ 3- 6、nE .h . + qi i 1心1算的隆起量,按0处理!D J-5+ 125+ 6.37 c _0-04(tan)0.54式中 6 基坑底面向上位移(mm);n从基坑顶面到基坑底面处的土层层数；ri第i层土的重度(kN/ms)；地下水位以上取土的天然重度(kN/ma)；地下水位以下取土的饱和重度(kN/np)； hi第i层土的厚度(m);q基坑顶面的地面超载(kPa);D桩(墙)的嵌入长度(m);H基坑的开挖深度(m)；c桩(墙)底面处土层的粘聚力(kPa);(P桩(墙)底面处土层的内摩擦角(度)；r桩(墙)顶面到底处各土层的加权平均重度(kN/ma)；-0.54丄x( 244.5+ 55.4 )+ 125 x+6.37 x 19.0 x25.0 _0-04 x(tan 18.903 6 12.86=0 (mm)嵌固深度计算嵌固深度计算参数:抗渗嵌固系数1.200整体稳定分项系数1. 300圆弧滑动简单条分法嵌固系数1. 100嵌固深度计算过程：按建筑基坑支护技术规程JGJ 120-99圆弧滑动简单条分法计算嵌固深度： 圆心(-10. 030, 11. 395),半径=20. 079m,对应的安全系数 = 1. 302 三 1. 300 嵌固深度计算值hQ = 6. 000m嵌固深度设计值hd = a Y ohQ=1. 100X1.000X6. 000=6. 600m嵌固深度采用值h = 16. 000md4.3 2-2剖面计算水泥土墙支护基本信息内力计算方法增量法规范与规程建筑基坑支护技术规程JGJ 120-99基坑等级二级基坑侧壁重要性系数Y 1.00基坑深度H (m)& 800嵌固深度(m)II. 200墙顶标咼(ID)-3. 000截面类型及参数实心墙 放坡级数I超载个数I雑nc-i19.3騒l-=e.r tioi放坡信息坡号台宽(H1)坡高(m)坡度系数14. 5003. 0000. 000超载信息超载 序号类型超载值(kPa, kN/m)作用深度(m)作用宽度(m)距坑边距(m)形式长度(m)110. 0000. 0006. 0006. 500土层信息土层数8坑内加固土否内侧降水最终深度(m)9. 800外侧水位深度(H1)9. 800弹性计算方法按土层指定X弹性法计算方法H1法土层参数层号土类名称层厚(m)重度(kN/ms)浮重度(kN/ms)粘聚力(kPa)内摩擦角(度)1素填土3. 0019.820. 0010. 002粉土0. 8019. 76. 2021. 303粉土1.2019.810. 1025. 904淤泥质土4. 101&611. 7012. 105粉土2. 0019.8& 95. 7025. 506淤泥质土4. 601& 7&07粉土5. 0019. 39. 38粘性土6. 0019. 19. 1层号与锚固体摩 擦阻力(kPa)粘聚力 水下(kPa)内摩擦角 水下(度)水土计算方法m, c, K值抗剪强度(kPa)10. 1H1法3. 0020. 1m法4. 5030. 1m法5. 5040. 1H1法2. 5050. 15. 7025. 50合算H1法7. 0060. 111.9011.90合算m法3. 5070. 16. 0021. 50合算H1法& 00”|o. 1117. 50|l&90|合算|ni法110.00水泥土墙截面参数水泥土墙截面示意图水泥土墙厚度b (m)6. 500水泥土弹性模量E (IChMPa)0. 030水泥土抗压强度P (MPa)1.000水泥土抗拉/抗压强度比0. 150水泥土墙平均重度(kN/m3)20. 000水泥土墙底摩擦系数0. 300土压力模型及系数调整弹性法土压力模型：经典法土压力模型:Hill2吉Wh-厶.XAV1/般分布一般层号土类名称水土水压力 调整系数主动土压力 调整系数被动土压力 调整系数被动土压力 最大值(kPa)1素填土分算1.0001.0001.00010000. 0002粉土分算1.0001.0001.00010000. 0003粉土分算1.0001.0001.00010000. 0004淤泥质土分算1.0001.0001.00010000. 0005粉土合算1.0001.0001.00010000. 0006淤泥质土合算1.0001.0001.00010000. 0007粉土合算1.0001.0001.00010000. 0008粘性土合算1.0001.0001.00010000. 000工况信息工况 号工况 类型深度(m)支锚 道号1开挖& 800设计结果结构计算各工况:JAKN/n)-?7.47)-(93.97)(-SOLDO(92.97)1熾5(-E9.ED)(D.0D)CU.0：-O.Uu：内力位移包络图:环卜-毬(8.30r )CD.OOCD.OO(-D.UO)-(14?9.15?L-0.00)-(150fc.5B；C-ai7.7fc-t5.5)(-JD0.5DCO.DD)3J0C3|、r -13M5Qia=i1I7M. -r3J003115.L.-r-”丿/JD5JDC、11i15*1-1-.J5?i11/X ?-iiiEOTC_-l l：/s.L-.-.-.、.、位枫们n)HCKN-n勵农卜1)地表沉降图:JD JI IPIDECbC兀BC?CWU锚嵐门阳-r-_ 一一r -一 一一-一-u- -一一f h .1工二-一T-，kM槻勒撫林35riri軼乳IK BSriri截面计算 内力取值序内力类型弹性法经典法号计算值计算值基坑外侧最大弯矩(kN. m)1479. 151506.581基坑外侧最大弯矩距墙顶(m)15. 6413. 60基坑内侧最大弯矩(kN. m)0. 000. 00基坑内侧最大弯矩距墙顶(m)0. 340. 34*截面 1 (0. 00m17. 00m) *采用弹性法计算结果：1水泥土墙截面承载力验算：*基坑内侧计算结果：*计算截面距离墙顶0. 34m,弯矩设计值=1. 25X 1. 00X0. 00 = 0. OOkN. m1).压应力验算：(M 0.00 / q1.25 n z +=1.25 x 1.00 x 20.00 x 0.34 + x 103 =0.01 f = 1.000 cs w7.04cs扰压強度满足！2).拉星分验算：) 0.00) 2 Z =-20.00x0.34X103 = -0.01 0.150/=0.15W cs7.04cs折拉强度满足！*基坑外侧计算结果：*计算截面距离墙顶 15.64m,弯矩设计值二 1. 25X1. 00X1479. 15 = 1848. 94kN. m 1).压应力验算：/M 1848.94 ) q1.25 nz +=1.25 x 1.00 x 20.00 x 15.64 + x 103 =0.65 f = 1.000 cs w7.04cs扰压強度满足！2).拉勒力验算：M 1848.94一-z = 20.00x 15.64W cs7.04折拉强度满足！)3xlO3 = -0.05 0.150/=0.15J CS采用经典法计算结果:1水泥土墙截面承载力验算：*基坑内侧计算结果：*计算截面距离墙顶0. 34m,弯矩设计值=1. 25X 1. 00X0. 00 = 0. OOkN. m1).压应力验算：1.251.25 x 1.00 x 20.00 x 0.34103= 0.01 /=1.007.04cs扰压强度满足!2).拉单?验算： 0.00) 2 Z = -20.00x0.34 xio3 = -0.01 0.150/=0.15W cs7.04cs折拉强度满足！*基坑外侧计算结果：*计算截面距离墙顶 13.60m,弯矩设计值二 1. 25X1. 00X1506. 58 = 1883. 22kN. m 1).压应力验算：/M 1883.22 ) q1.25 n z + =1.25 x 1.00 x 20.00 x 13.60 + x 103 =0.61 f = 1.000 cs w7.04cs扰压强度满足！2).拉单J验算： 1883.22丿 q z = -20.00x13.60 xlO = -0.00 = 1.2,满足规范要求。 (K = 1.2)SS抗滑移稳定性验算 抗滑安全系数(K = 1.2):hW +EK. = 1.2h EaK = 1. 789整体稳定验算计算方法：瑞典条分法 应力状态：总应力法 条分法中的土条宽度：1.00m 滑裂面数据整体稳定安全系数Ks = 2. 154 圆弧半径(m) R = 21 092圆心坐标X(m) X = 0. 523圆心坐标Y(m) Y = 11. 105抗隆起验算Prandtl（普朗德尔）公式（K = 1. 11.2）,注：安全系数取自建筑基坑工程技术规范YB 9258-97（冶金部）:SDN +cNtan45 +)tan= 1. 1,满足规范要求。sTerzaghi （太沙基）公式（K = 1. 151.25）,注：安全系数取自建筑基坑工程技术规范YE 9258-97（冶金 部）：SDN +cN qc(H + D ) + q2qNN2=6.822N =( 6.822- 1 )= 16.745ctan 19.1721&732 x 11.200 x 6.822 + 16.299 x 16.745S18.824 x( 5.800+ 11.200 )+53.303K = 4. 565 = 1. 15,满足规范要求。s隆起量的计算 注意：按以下公式F 875 J_ 3- 6、nE .h . + qi i 1心1算的隆起量,按0处理!D J-5+ 125+ 6.37 c _0-04(tan)0.54式中 6 基坑底面向上位移(mm);n从基坑顶面到基坑底面处的土层层数；ri第i层土的重度(kN/ms)；地下水位以上取土的天然重度(kN/ma)；地下水位以下取土的饱和重度(kN/np)； hi第i层土的厚度(m);q基坑顶面的地面超载(kPa);D桩(墙)的嵌入长度(m);H基坑的开挖深度(m)；c桩(墙)底面处土层的粘聚力(kPa);(P桩(墙)底面处土层的内摩擦角(度)；r桩(墙)顶面到底处各土层的加权平均重度(kN/ma)；色丄 x( 167.2 + 53.336)+125 x(11.28.8)0.5+ 6.37 x 18.8 x 6.0 _0-04 x(tan21.50-0.546=0 (mm)嵌固深度计算嵌固深度计算参数:抗渗嵌固系数1.200整体稳定分项系数1. 300圆弧滑动简单条分法嵌固系数1. 100嵌固深度计算过程：按建筑基坑支护技术规程JGJ 120-99圆弧滑动简单条分法计算嵌固深度： 圆心(-5. 978, 13. 676),半径=20. 564m,对应的安全系数 二 1. 310 三 1. 300 嵌固深度计算值hQ = 6. 000m嵌固深度设计值hd = a Y ohQ=1. 100X1.000X6. 000=6. 600m嵌固深度采用值h = 11.200md五、基坑降水本基坑周边无重要性建筑物，可不设隔水设施，在坑内、外同时采用大口井 进行降水。为保证一定的水力梯度，大口井深入开挖面以下1012m。根据基坑 形状，考虑基坑开挖的工况，降水井总体均匀地布置，有效保障降水效果，同时 也方便土方开挖。降水井井径800mm,管径500mm,井距约15.0m,井深25.0m；降水井布置详见平面图。六、施工、监测及应急要求6.1、施工要求(1) 施工单位应根据施工图及现场情况制定详细的基坑降水与开挖方案。(2) 开挖前地下水降至挖深以下不小于l.Omo(3) 水泥土墙、灌注桩及冠梁达到强度要求后方可开挖至坑底，严禁超挖。(4) 基坑周边堆载不应大于lOkPao(5) 基坑开挖到底后应及时施工素混凝土垫层，并顶至支护桩边，形成固底作用。6.2、监测要求为保证基坑施工的顺利进行及周围环境安全，及时掌握基坑支护结构工作状 态，在基坑降水及开挖的各个阶段应进行基坑监测工作，具体监测项目按建筑 基坑工程监测技术规范(GB 50497-2009)表4.2.1要求进行,应对支护桩桩顶水平 位移、基坑周边地面沉降变形、基坑内外地下水位变化进行监测。6.3应急预案要求(1) 施工单位应根据工程实际情况，编制降水与开挖方案；(2) 土方开挖前建立以土建施工单位为主，由业主、分包及监理等相关单位 参加的抢险小组；(3) 发现基坑变形过大，应立即停止挖土，采取卸荷、回填、加撑等措施， 并会同业主等各方制定可靠措施后方可继续施工。(4) 发现其他异常情况应及时会同各方分析原因，拿出可靠安全措施后方可 进行下一步施工。