深基坑支护设计方案

一、工程概况受业主的委托，我院承担了衢州市融金广场基坑围护的设计任务。 拟建场址位于衢州市荷花中路东侧，整个场区在平面上呈近南北向长方 形展布，用地范围长121.0m,宽60.7m，地下室遍布整个场地。在场地 中央拟建5层综合楼，占地96.5X41.5m2。场地西侧近临市区主干道人 行道外边二米，南侧距红线45m处有六层住宅楼，其他北东二个方向为空 地。采用柱下独立基础，室内0.00黄海标高约65.6m。设计地下2层， 不设永久性伸缩缝，采用板柱结构体系。从土0.00m开始基坑开挖深度： -9.0m，属于一级基坑。地下室边线见图1。二、工程地质条件拟建的衢州市融金广场位于衢州盆地中部，地形相对平坦，上部为冲 积成因的粘质粉土、中粗砂、卵石，下伏白垩系金华组（kj）砂岩。根据 浙江省浙南综合工程勘察测绘院融金广场岩土工程勘察报告场址地基 土可分为五大层 9 亚层，现将与基坑支护有关的各地基土的工程地质特征 叙述如下： -1杂填土（mlQ4）:杂色、灰褐色、砖红色，松散、稍湿，上部由 较多大体积的砼块、砂、卵石、碎砖块、泥质等人工回填而成，层厚： 0.606.20m。-2素填土（mlQ4）：紫红色、黄褐色、稍湿、松散、主要由粉土、 炉渣等组成，为人工回填而成，顶部含植物根茎，层厚: 0.701.60m。-3淤泥质土（mlQ4）：灰黑色、湿、软塑，富含有机质夹有腐朽的植物根系，局部分布，为塘底或沟底沉积物，层厚： 0.300.70m。 粘质粉土(alQ4)：黄色、黄褐色、稍湿湿、中密，以粘质粉土为 主，含铁锰质结核，斑状构造。局部夹有灰白色高岭土。具铁质氧化物浸 染，局部分布，层厚：0.402.20m。 中粗砂(alQ4)：灰色，灰白色，湿，稍密，以中粗砂为主，含有砾 石，自上而下砾石含量增多，层厚： 0.400.50m。 卵石(alQ3)：黄色、黄褐色、饱和、中密实状，泥砂质胶结，卵 石约占 5065%，粒径以 26cm 为主，个别大者可达 8cm 以上，砾石占 1520%，砂占 1015%，其余为泥质。卵石成份主要由砂岩、泥岩，凝灰 岩、花岗岩等组成，磨圆度较好，级配良好，冲积成因。该层全场分布， 层厚： 1.004.90m。 -1 强风化砂岩：紫红色，中中厚层状，结构组织破坏，风化裂隙 发育，表面0.20.5m已风化成泥质，泥质胶结，岩体破碎，岩芯不完整， 钻头极易钻进，基岩面稍有起伏变化，层厚： 0.802.10m。-2 中风化砂岩：紫红色，岩芯较为坚硬，岩芯长度不一，层理明显， 岩石风化一般，其中长石矿物少量已风化蚀变为泥质矿物，粗砂岩、砂砾 岩及泥质粉砂岩互层呈韵律分布。较密实，钻进速度较慢，风化裂隙不发 育，层厚： 2.405.30m。-3 微风化砂岩：紫红色，层理明显，粗砂岩、砂砾岩及泥质粉砂岩 互层呈韵律分布。岩石风化轻微，岩芯呈短柱状 -长柱状，风化裂隙不发 育，钻探控制层厚：7.10m。三、地下水场区地下水可分为松散岩类孔隙潜水及基岩裂隙水两类，勘察期间测得地下水位埋深为1.002.50米，变化幅度1.50m。杂填土（素填土）中含有上层滞水， 粘质粉土层为相对隔水层，场地地下水主要赋存于场地砂层及卵石层中， 为第四系孔隙性潜水，受大气降水及侧向渗流补给,导水性较好。渗透系数 K（卵石）30-50m/d , K（粘质粉土）0.2m/d , K（中粗砂层）80-100m/d。砂岩中微含基岩裂隙水，水量贫乏属相对隔水底板。地下水赋存及含 水量受节理裂隙发育程度及连通性能的影响，单井涌水量一般小于 20T/ 日，水质良好。环境水没有受到污染，据区域水质分析资料，地下水对建筑材料砼具 微腐蚀性。抗浮水位标高64.0 m。、周环境本工程场址现为空地，周边旧房已全部拆除，场地十分空旷，场地表 面正在进行整平工作，计划下挖低于路面 1.0m 左右，根据规划图反映的 地下室边线数据：西侧地下室基础边线距荷花中路人行道边线2. 0m,西侧地下室基础 边线内1-2m有铁通光缆，铁通光缆已经移位出基坑外。东、南、北侧场地空旷,基坑开挖边坡剩余空间大；南侧地下室基础 边线外45m有建筑物，基坑开挖对它基本无影响。场地雨水管、污水管等各类管线须由施工单位先期探明并移位。五、护设计原则、依据、参数1 、设计原则在“安全可靠，技术先进，经济合理，施工方便”的原则下，力求经 济，及时信息反馈，动态设计。2、设计依据1）工程总平面图，基础结构平面图；2）浙江省浙南综合工程勘察测绘院融金广场岩土工程勘察报告3）浙江省建筑基坑支护技术规程（DB33/T1008-2000）；4）建筑基坑支护技术规程（JGJ120-99）；5）钢筋混凝土结构设计规范（GBJ10-89）；6）其它有关设计计算规范及规程。3、设计参数1 ）力学参数根据勘察报告结合经验取值，见表5.3。土层主要力学参数一览表表 5.3土名重度C快剪0快剪C水下0水下qik丄sik(kN/m3)(kPa)（度）(kPa)（度）(kPa)-1杂填土18.08.010.020-2素填土18.011.010.020-3淤泥质土17.015.09.012.07.020粘质粉土20.018.018.516.016.050中粗砂19.04.016.03.015.060卵石22.08.025.06.024.0100-1强风化砂岩20.035.028.032.026.0120-2中风化砂岩23.0300.030.0160-3微风化砂岩25.01000.032.03002）坑外地面荷载设计取坑外地面平均超载10kPa，主要是城市人行道通过，并且也由 施工单位进行临时安全施工围墙隔离，其余三侧地段基坑边地面不得 大超载堆放。3） 标高 底板标高由设计提供，基坑开挖深度从现地面起计算，加板的厚度与垫层厚度。基坑周边地面整平后标高按65.6m取值。六、基坑围护方案根据基坑开挖深度，地层条件及基坑与道路的间距，采用放坡开挖或 排桩支护，依据稳定需要坡面喷砼防护，具体分段如下：A-B段：基坑开挖边坡剩余空间2.0m,采用排桩支护，钻孔桩设在 开挖底线外侧，桩径1.0m,桩心距2.0m,桩长11.7m,桩口低于地面0.8m， 用人工结合机械成孔，灌注C25砼，各桩采用冠梁联接成一体，冠梁宽度 1.0m，高度0.8m。挖孔桩、冠梁的结构与配筋见图2或计算书。B-C-D-A段：基坑边有较大空间，基坑开挖深度大，采取分级放坡开 挖，顶部一级高4.00m,开挖坡率1:1.0，中间一级高3.50m,开挖坡率1:1.0。 二级之间设 1.50m 宽马道，共 2 道，下一道马道外倾2-4，以便坡面流 水能够顺利流入基坑排水沟。坡面均采用C20钢筋网喷砼（厚10cm）护 面。钢筋网钢筋间距20X20cm,6mm,钢筋网用2X2m间距的锚钉固定。 由于基岩面稍有起伏，底部开挖施工可根据实际基岩面调节。七、施工要求1、施工程序：先进行施工测量放样，划出边坡外边线，然后根据设 计坡度开挖。土方必须分二层以上开挖。分段开挖，一次开挖长在 2030m 之间。工序为第一层开挖-人工修坡-第一次网喷砼-排水管-第二次喷 砼-第二次开挖-同上程序。2、喷砼配比原则上应通过试验确定，也可用类比配比，但强度要达C20，参考配比：坡面砼 水泥：砂：小石=121.5,地坪面配比为1:2:2, 水灰比砼以不干不流为原则。3、坡比严格按设计，边坡局部超挖不超过100，欠挖用人工修整。4、施工前应确认场内有否管线，对场外有影响的建筑基础具体置相 关尺寸进行再次复核，无误后才能实施。5、钻孔桩设在开挖底线外侧，桩径1.0m,桩心距2.0m,桩长11.7m, 在靠进基底桩墩基础近处桩适当按基础底标高加深，基坑桩口低于地面 0.8m，用人工结合机械成孔，灌注C25砼，各桩采用冠梁联接成一体，冠 梁宽度1.0m，高度0.8m。6、防排水措施：坡顶采用混凝土防渗；坡面按图施工排水管，排水 管可利用建筑脚手架钢管，长2-3m，打孔80只，如见坡面渗水，可加密 打入钢管引流排水；遇强降雨天气基坑可能积水，浸泡并软化坑壁土体， 须及时排出坑内积水。7、排水方式：在基坑4 个角点及东侧设置6 口降水井，具体做法： 先用挖机大开挖至基岩面，再用1-1.5m的市售预制钢筋混凝土井筒成 井。如果水量大降水困难，可增加降水井数量。由于场地分布有透水性较 好的卵石层，加上坡面设置有钢管引流排水，场地降排水较顺畅，8、基岩开凿用凿岩机施工，禁止爆破施工，建议选用有类似施工经 验的队伍进行施工，已经将有关人工结合机械成孔的工程图片资料和有施 工经验的技术人员情况提供业主作参考。八、现场监测1 、监测目的为确保基坑周边地下管线及建筑物的安全及地下室外施工顺利进行， 应及时获取基坑开挖过程中支护结构和周围土体的变形信息，以求掌握基 坑开挖时对环境的影响，作出安全预报，实行信息化施工，及时调整施工 进度，有效控制围护结构及坑后土体变位，应作基坑原位监测，应选择有 较强实力的专业单位及有同类工程监测经验的监测单位。2、监测内容根据工程实际情况，基坑作以下几方面监测：1）土体位移监测2）沉降监测：在周边道路上设5 个监测点监测。基坑施工时对周边 道路及建筑物的影响3）水位监测4）相邻建筑物沉降监测3、监测要求1）在土体开挖前，须对周边环境作全面调查，掌握监测对象的初始 状况；2）埋入测斜管应保持垂直，沉降标点应埋在坚实土体中，并做好保 护措施；西侧基坑中部位置桩身中间布置测斜管。3）位移、沉降观测项目在基抗开挖期间一般每天观测一次，开挖期 间如变化速度较大时应增加观测频率。每次观测数据要及时填入规定的记 录表格、绘制成相关曲线，并根据已有数据对其发展趋势作出分析，对基 抗是否安全作出评估，编制即时报告。4）当土体位移连续三天变形5mm/天或累计变形30mm或者监测项 目数值出现急剧变化时，应向有关各方报警，提出处理建议，以保证基坑 安全。九、应急措施围护工程极为复杂，影响安全的因素很多，必须随时做好应付可能出 现的不利情况，确定合适的应急措施保证安全。施工单位施工前应制定应 急预案，土方开挖期间，设专人定时检查基坑稳定情况，发现问题及时与 有关人员联系以便处理。主要应急措施有1）要有足够的大功率排水设备，基坑面积较大，遇强降雨天气基抗 可能积水，浸泡并软化坑壁土体，因此须及时排出坑内积水。2）表层杂填土在基坑开挖过程中可能出现坍塌，可采用坡后卸土加 以处理。3）现场应准备一定数量的编织袋，钢管、水泥、喷浆机等备抢险用4）现场应准备一定数量的拦护材料，用于隔离。5）开挖过程中如支护结构位移过大，地面沉降过大，可采用放缓挖 土速度处理。为了提高排桩的稳定性，减少侧向位移，桩顶锚索由于施工 困难，准备钢丝绳牵引应急。具体做法：在绿化带或非机动车道上打入钢 桩，分别与对应的钻孔桩用6分钢丝绳连接，并绞紧固定。十、工程量及费用概算工程量及估价表序号项目名称单位数量单价（元）合价（元）备注1排桩e 1000成孔及C25砼灌m3530.5700371350.00钢筋t39.6243500138684.00小计元510034.002冠梁m396.840038720.00含钢筋3坡面防护坡面喷砼C20m3324.828090944.00钢筋t7.2350025200.00钢筋网制安m32481032480.00排水管制安20000.00小计元168624.004排水沟m3605620160.005降水#口41000040000.00总计元777538.00监测未计A-B段支护方案排桩支护W r111|丿11111门|打丿打| J土推緘1皿r - IB.D CIB.OS匚-加馆3- l&O OftO)记Q伍3Bfl(&.PB5.0 (Z4.D)广-己対亦s s 匸-30D.0 C3OD.O- r6 - 30.0(7M)r - P5.D c - IOGSJ)P - 3?.? 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基坑等级一级基坑侧壁重要性系数Y01.10基坑深度H(m)9.000嵌固深度(m)2.700桩顶标高(m)0.000桩截面类型圆形匚桩直径(m)1.000桩间距(m)2.000混凝土强度等级C25有无冠梁有卜冠梁宽度(m)1.000卜冠梁高度(m)0.800匚水平侧向刚度(MN/m)9.956放坡级数0超载个数1支护结构上的水平集中力0 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)1UIUU10.000 附加水平力信息 水平 力序号作用类型水平力值(kN)作用深度(m)是否参与倾覆稳定是否参与整体稳定 土层信息 土层数6坑内加固土否内侧降水最终深度(m)9.400外侧水位深度(m)2.500弹性计算方法按土层指定V弹性法计算方法 土层参数 层号土类名称层厚(m)重度(kN/m3)浮重度(kN/m3)粘聚力(kPa)内摩擦角(度)1杂填土2.7418.0&0&0010.002淤泥质土0.5017.07.015.009.003卵石4.1022.012.0&0025.004强风化岩1.0020.010.035.0028.005中风化岩3.1023.013.0300.0030.006微风化岩15.0025.015.0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)120.0&0010.00合算m法1.80220.012.007.00合算m法1.483100.06.0024.00合算m法9.724120.032.0026.00合算m法14.125160.0300.0030.00合算m法45.006300.01000.0032.00合算m法117.28 土压力模型及系数调整 弹性法土压力模型:Mo側忙： |hMr II矩形分布经典法土压力模型:q。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杂填土合算1.0001.0001.00010000.0002淤泥质土合算1.0001.0001.00010000.0003卵石合算1.0001.0001.00010000.0004强风化岩合算1.0001.0001.00010000.0005中风化岩合算1.0001.0001.00010000.0006微风化岩合算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9.000 结构计算 各工况：iS 卜一醸（-9.00m ）(-76E3.eO-(770)J门肿一-订躬】D.O内力位移包络图：匚爲 1一一.裙9.D0n ）f-刊如1 .4G.-(C.DO)(-676. i?-(178.33.riD(153.77C-E6B.7?-(EQ.D3.-469.?E-fD.Q0?地表沉降图：jjrjrjECnn)狀瞬虽60nn地物母法狀的E?nr- 冠梁选筋结果 As3 As2钢筋级别选筋AslHRB3352D16As2HRB3352D16As3HPB235d8200 截面计算 截面参数 桩是否均匀配筋是混凝土保护层厚度(mm)50桩的纵筋级别HRB335桩的螺旋箍筋级别HRB335桩的螺旋箍筋间距(mm)150弯矩折减系数0.85剪力折减系数1.00荷载分项系数1.25配筋分段数一段各分段长度(m)11.70 内力取值 段 号内力类型弹性法 计算值经典法 计算值内力 设计值内力 实用值基坑内侧最大弯矩(kN.m)676.120.00718.38718.381基坑外侧最大弯矩(kN.m)178.331821.77189.48189.48最大剪力(kN)268. 79469.82335.98335.98段 号选筋类型级别钢筋 实配值实配计算面积(mm2或mm2/m)1纵筋HRB33524D1861075947箍筋HRB335D1215015081136加强箍筋HRB335D142000154 整体稳定验算 5J艸/r = 23J0俄心 c = b.U :汕-兰诫“ Ni- - P5J c = ：JD0：E - 32 D5啊惴r- ?3 0岸3加C = 300.0 OH1UQ 屯=侧口:泌i- = ISjO = 1.200,满足规范要求。 s 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 s9258-97（冶金部）:7DN + cNqc7（ H + D ）+ q=tan45 o(p)tan (PeNc=(N -qtan=tan 45 +32.000)e 3-142tan 32.000 = 23.177Nc=(23.177 - 1 )= 35.490tan 32.000Ks23.193 x 2.700 x 23.177 + 1000.000 x 35.49021.010 x( 9.000 + 2.700 )+ 10.000K = 144.404 = 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YB s9258-97（冶金部）:Ks2Nccos 45+ -)tan 32.000=28.517NcKS32.000cos 45 +2=(28.517 - 1 )= 44.036tan 32.00023.193 x 2.700 x 28.517 + 1000.000 x 44.03621.010K = 179.115 =x( 9.000 + 2.700 )+ 10.0001.15,满足规范要求。 隆起量的计算 注意：按以下公式计算的隆起量，如果为负值，按0处理!_ 875 i n丿 d / 0.58 =_ 一 工 Y.h.+ q + 125 + 6.37/ c _ 04 ( tan 0 )_ 0.5436Hi = 1式中g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/m3)；地下水位以上取土的天然重度(kN/m3)；地下水位以下取土的饱和重度(kN/m3); 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);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/m3);5= _ 875 _丄乂( 183.2 + 10.0 )+ 125 x369.0)_ 0.5+ 6.37 x 21.0 x 1000.0 _0.04 x(tan32.00 )_0.54g = 35(mm) 抗管涌验算 15.08.0（9.D）10.0型寸卜OJrU|3.解ur 二 BE.D （?.0rc 二 8.0（6.0）$0 = ?5.D 记4Q z rjCDDCD5冲眦卡r二?3丘3Q匚二 3DD.D(300.D)0 二 30.0(30.0)抗管涌稳定安全系数(K = 1.5):式中Y0侧壁重要性系数；Y 土的有效重度(kN/m );3Y 地下水重度(kN/m );w3h地下水位至基坑底的距离(m);D桩(墙)入土深度(m);K = 2.686 = 1.5,满足规范要求。 承压水验算 PK匚y Pwy式中P 基坑开挖面以下至承压水层顶板间覆盖土的自重压力(kN/irnO;czP 承压水层的水头压力(kN/m2);wyK抗承压水头的稳定性安全系数，取1.5。yK = 46.00/30.00 = 1.53 = 1.05y基坑底部土抗承压水头稳定! 嵌固深度计算 嵌固深度计算参数：嵌固深度系数1.200抗渗嵌固系数1.200嵌固深度计算过程：按建筑基坑支护技术规程JGJ 120-99悬臂式支护结构计算嵌固深度h值，规范公式如下dh EE - Byh 工 E =0p pj 0 a aiB = 1.200 , y = 1.0000h = 0.835m，EE = 1866.397 kPappjh = 5.499m，EE = 235.518 kPaaai得到h = 1.700m, h采用值为：2.700mdd当前嵌固深度为：1.700m。依据建筑基坑支护技术规程 JGJ 120-99,悬臂式及单点支护结构嵌固深度设计值小于0.3h时，宜取hd = 0.3h。 嵌固深度取为：2.700m。B-C-D-A放坡支护方案 基本信息 规范与规程建筑基坑支护技术规程JGJ 120-99基坑等级一级基坑侧壁重要性系数Y01.00基坑深度H(m)9.000放坡级数2超载个数0 放坡信息 坡号台宽(m)坡高(m)坡度系数11.5004.0001.00021.0003.5001.000 土层信息 土层数7坑内加固土否内侧降水最终深度(m)9.400外侧水位深度(m)2.500 土层参数 层号土类名称层厚(m)重度(kN/m3)浮重度(kN/m3)粘聚力(kPa)内摩擦角 (度)与锚固体摩 擦阻力(kPa)粘聚力 水下(kPa)内摩擦角 水下(度)1杂填土2.4018.0&0010.0020.02淤泥质土0.7017.07.015.009.0020.012.007.003粉土1.3020.010.018.0018.5050.016.0016.004卵石3.1022.012.0&0025.00100.06.0024.005强风化岩1.1020.010.035.0028.00120.032.0026.006中风化岩3.6023.013.0300.0030.00160.0300.0030.007微风化岩5.0025.015.0300.01000.0032.00 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:道号整体稳定 安全系数半径 R(m)圆心坐标 Xc(m)圆心坐标 Yc(m)11.4994.6307.54211.23021.5993.8167.91010.29431.4075.8016.76511.70041.4787.0005.67211.99251.4586.7715.69011.18161.12813.723-0.26015.16571.37523.340-5.63823.04882.26339.969-12.56537.942