基坑设计分析

基坑设计分析（精选12篇）

基坑设计分析 篇1

前言。在深基坑支护工程中, 边坡的稳定及变形控制的要求尤为重要。在支护结构日臻完善的今天, 同时也出现了许多新的支护结构形式与稳定边坡的方法。近10多年来在我国逐渐涉及的技术难题中包括深基坑支护的设计、施工、监测技术, 而深基坑的护壁, 不但要保证基坑内正常作业安全, 而且要防止基坑及坑外土体移动, 保证基坑附近建筑物、道路、管线的正常运行。

1、工程概况。

某建筑工程地上16层, 地下2层, 总高度为68.48m, 总建筑面积为51818.38m2, 其中地下室面积为7721.88m2。基坑平面呈J型, 基坑底周长约316.6m, 底面积约4177.6m2, 基坑底标高为-7.6m。距基坑边:东面约20m是公路, 南面5~6m是某单位1#、3#职工住宅楼, 西面约15m是民工宿舍, 北面约50m是立交桥。

2、深基坑支护类型选择。

根据实际情况, 经比较采用钻孔灌注桩作为挡土结构较为安全和经济, 由于基坑开采区主要为粘性土, 它具有一定自稳定结构的特性, 因此护坡桩采用间隔式钢筋混凝土钻孔灌注桩挡土, 土层锚杆支护的方案。挡土支护结构布置如下: (1) 护坡桩桩径600mm, 桩净距1000mm; (2) 土层锚杆一排作单支撑, 端部在地面以下2.00mm, 下倾18°, 间距1.5m; (3) 腰梁一道, 位于坡顶下2.00m处, 通过腰梁、锚杆对护坡桩进行拉结; (4) 桩间为粘性土, 不作处理。

3、深基坑支护土压力计算。

深基坑支护是近些年来才发展起来的工程运用学科, 新的完善的支护结构上的土压力理论还没有正式提出, 要精确地加以确定是不可能的。而且由于土的土质比较复杂, 土压力的计算还与支护结构的刚度和施工方法等有关, 要精确地确定也是比较困难的。所以土压力的计算, 仍然是简化后按库仑公式或朗肯公式进行。常用的公式为如下。

主动土压力

Eα=1/2γH2tg2 (45°-ф2) -2CHtg (45°-ф/2) +2C2/γ

式中, Eα为主动土压力 (k N) ;γ为土的容重, 采用加权平均值;H为挡土桩长 (m) ;ф为土的内摩擦角 (°) ;C为土的内聚力 (k N) 。

被动土压力EP=1/2γt2KPCt

式中, EP为被动土压力 (k N) ;t为挡土桩的入土深度 (m) ;KP为被动土压力系数, 一般取K2=tg2 (45°-ф/2) 。

由于传统理论存在一些不足, 在工程运用时就必须作经验修正, 以便在一定程度上能够满足工程上的使用要求, 这也就是从以下几个方面具体考虑:

3.1、土压力参数。

抗剪强度指标的测定方法有总应力法和有效应办法, 前者采用总应力C、ф值和天然重度γ (或饱和容量) 计算土压力, 并认为水压力包括在内, 后者采用有效应力C、<及浮容量γ计算土压力, 另解水压力, 即是水土分算。总应办法应用方便, 适用于不透水或弱透水的粘土层。有效应力法应用于砂层。

3.2、朗肯理论假定墙背与填土之间无摩擦力。

这种假设造成计算主动土压力偏大, 而被动土压力偏小。主动土压力偏大则是偏安全的, 而被动土压力偏小则是偏危险的。因此采用库仑理论中的被动土压力系数擦角δ, 克服了朗肯理论在此方面的假定。可以求得修正后的KP是KP={CosψDCosδ[KF) ]-sin (ψo十δ) sinψo}2式中是按等值内摩擦角计算, 对粘性土取фD=ф是根据经验取值, δ一般为1/3ф-2/3ф。

3.3、用等值内摩擦角计算主动土压力。

在实践中, 对于坑深在10m内的支护计算, 把有粘聚力的主动土压力Eα, 计算式为:E=1/2CHtg2 (45°-ф2) +2C2/γ。

用等值内摩擦角时, 按无粘性土三角形土压力并入фo, E=1/2γH2tg (45°-ф/2) , 而E=E, 由此可得tg (45°-[SX 0фo/2=r H2tg2 (45°-ψ/2) -4CHtg (45°-ψ/2) +4C2/r2r H2。

3.4、深基坑开挖的空间效应。

基坑的滑动面受到相邻边的制约影响, 在中线的土压力最大, 而造近两边的压力则小, 利用这种空间效应, 可以在两边折减桩数或减少配筋量。

3.5、重视场内外水的问题。

注意降排水, 因为土中含水量增加, 抗剪强度降低, 水分在较大土粒表面形成润滑剂, 使摩擦力降低, 而较小颗粒结合水膜变厚, 降低了土的内聚力, 其中暴雨后土内水分剧增后导致的失稳就是主要原因之一。

综上所述, 结场地地质资料以及所选择的基坑支护形成, 水压力和土压力可分别按以下方式计算:

(1) 水压力:因支护桩所处地层主要为粘性土层, 且为硬塑中密状态, 另开挖前已作降水处理, 故认为此压力采用水土合算是可行的。

(2) 土压力:桩后主动土压力, 采用朗肯主动土压力计算, 即Eα=1/2γH2tg2 (45°-ф/2) -2CHtg (45°-ф/2) +2C2/γ桩前被动土压力, 采用修正后的朗肯被动土压力计算, 即EP=1/2γt2KP+2KP。

式中, KP=[cosψcosδ-sin (ψ+δ) sinψ]2。

4、护坡桩的设计。

根据地质报告反映及周围建筑物的现状, 该工程采取了支护结构主要采用钢筋混凝土钻孔灌注桩加斜土锚的设计方案, 桩的直径为600mm, 桩间净距为1000mm。考虑基坑附近建筑屋的影响, 还有公路上机车等动截荷的影响, 支护设计时, 笔者参照部分支护结构设计的相关情形, 取地面均布载荷q=40KN/m。

4.1、桩上侧土压力

(1) 桩后侧主动土压力, 因为桩后土为三层 (杂添土、粘土、粉粘土) 所以计算时采用加权平均值的C、<、γ, ф=21.32, 得:Eα=4.7H2-2.76H+108.49; (2) 桩前侧被动土压力:因为桩前侧土为两层 (粘土层、粉质粘土层) , 所以计算时应采用加权平均值的C′、<′、γ′, 得:EP=33.89676t2+104.5t; (3) 均布载荷对桩的侧压力:由公式Eq=q Ka H, 得:Eq=18.672H。

4.2、桩插入深度确定。

计算前须作如下假设: (1) 锚固点A无移动; (2) 灌柱桩埋在地下无移动; (3) 自由端因较浅不作固定端, 按地下简支计算。

4.2.1、建立方程。

对铰点 (锚固点) A求矩, 则必须满足:ΣMA=0所以有1KEP (23t+h-a) =Eq[23 (h+t) -a]+Ep (h+t2-α) q

式中, K为安全系数, 取2,

得:8.31t3+82.97t2-138.75t=114.12。

4.2.2、插入深度及柱长计算。

根据实际情况t取最小正解;t=1.99m。

根据《建筑结构设计手册》及综合地质资料, 取安全系数为1.2, 所以桩的总长度为12.4m。

4.3、锚拉力的计算。

由于桩长已求出, 对整个桩而言, 由于力平衡原理可以求出的锚拉力, ΣFA=0, 即:Eα+Eq=Ep+TA, 取t=1.99解得:TA=194.35KN。

5、土层锚定设计。

锚固点埋深α=2m, 锚杆水平间距1.6m, 锚杆倾角18°, 这是因为考虑到: (1) 基坑附近有环城南路和建筑物的存在, 倾角小, 锚杆的握裹力易满足; (2) 支护所在粘土层较厚, 并且均一, 可作为锚定区; (3) 粘土层的下履层 (粉质粘土层、粉砂层、圆砾层) 都是饱水且较薄。土层锚杆锚固端所在的粘土层:c=47.7kpψ=20.72°r=20.13k N/m2。

5.1、土层锚杆锚非固端段长度的确定。

由三角关系有:BF=sin (45°-ф/2) /sin (45°-ф/2+a) o (H-a-d) , 代入数据计算得:BF=5.06m。

5.2、土层锚杆锚段长度的确定:。

该土层锚杆采用非高压灌浆, 则主体抗压强度按下面公式计算r=C+ (1/2) rhtgψ式中, r为埋深h处的抗剪强度;K为安全系数1.5;d为锚杆孔径, 取0.12m;锚固段长度L=17.98m。

结语。深基坑支护工程随着城市高层建筑的发展将越来越普遍, 它也是一门发展的新的实践工程学, 还有待于理论上的完善, 如何取一种在经济技术上都合理的支护类型就必须充分考虑现场环境、工程地质条件以及工程要求。

摘要：本文作者结合实例主要就间隔式钢筋混凝土钻孔灌注桩挡土及土层锚杆支护设计进行了计算分析。

关键词：基坑支护,土压力,土钉墙,计算

参考文献

[1]最新深基坑支护工程设计施工技术标准规范实施手册, 1999.

[2]陈忠汉.地基基础设计与施工丛书-深基坑工程.北京:机械工业出版社, 2000.

[3]深基坑支护工程实例.北京:中国建筑工业出版社, 2000.

基坑设计分析 篇2

课题的研究目的和意义

随着经济的发展社会的进步，大城市的高层建筑,地下建筑,还有隧道等工程的大幅度增加，而同时为了节省土地，充分利用地下空间，深基坑工程也随之不断增加。深基坑工程是一个古老而具有划时代特点的综合性的岩土工程课题，因为它既涉及到土力学典型强度问题和变形问题，又涉及到土体与支护结构的相互作用问题。经过分析不难看出，基坑工程的发展是一种新的支护型式的出现带动新的分析方法的产生，并遵循实践，认识，再实践,再认识的规律而逐渐趋向成熟。20世纪30年代，太沙基和皮克等最先从事基坑工程的研究，60年代在奥斯陆等地的基坑开挖中开始实施施工监测，从70年代起，许多国家陆续制订了指导基坑开挖与支护设计和施工的法规。我国于20世纪80年代初才开始出现大量的基坑工程。80年代前，国内为数不多的高层建筑的地下室多为一层，基坑深不过4 m，常采用放坡开挖就可以解决问题。到80年代，随着高层建筑的大量兴建，开始出现两层地下室，开挖深度一般在8 m左右，少数超过10 m。进入90年代，我国的高层建筑迅猛发展，同时各地还兴建了许多大型地下市政设施、地下商场、地铁车站等,导致多层地下室逐渐增多，基坑开挖深度超过10 m 的比比皆是。

基坑支护工程的设计与施工,既要保证整个支护结构在施工过程中的安全,又要控制结构和周围土体的变形,以保证周围环境(相邻建筑物和地下公共设施等)的安全。因此,如何确保基坑工程的安全可靠、经济合理、实用可行是当前现代化城市建设中一个非常重要和迫切的问题。特别是在20世纪,随着大基坑工程的要求越来越高,随之出现的问题也越来越多。本设计力求在宫老师的指导下，因地制宜做出一个合理的设计。

泛海酒店基坑支护结构设计地处旅游区与住宅区交界处，地理位置十分重要，土地资源珍贵，该地区地下室较少，泛海酒店为两层地下室结构，将为以后的城市地下空间开发与利用奠定坚实的基础，同时该地下室也可作为本市的标志性地下建筑，具有一定的经济影响力。

选定该课题也是为了培养自己的综合能力。根据土木工程专业（岩土与地下工程方向）的培养目标要求及本人毕业后的主要服务去向，通过毕业设计，能够使我们把所学过的专业知识综合应用于实际工程设计中，使理论与生产实践相结合提高工程设计能力，能独立进行基坑支护结构设计。通过泛海酒店基坑支护结构设计，使我们在应用现行规范、标准、技术指标与经济指标等方面得到基本训

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练，达到对所学专业知识进行巩固、综合掌握和灵活运用的目的，提高分析问题、解决问题的能力。

在毕业设计的过程中，使我们对基坑支护设计的全过程有了系统的了解和初步的掌握，在此过程中，我们对以前所学的知识进行了一次综合性的复习，并把零散的知识进行了一次有选择性的系统综合，从而把我们四年所学的各种知识进行了融会贯通。在做这次毕业设计的过程中我们依据实际情况并考虑各种外界因素进行理论与实际相结合的基坑支护设计，这次毕业设计课程，巩固了我们的专业知识，培养了我们的动手能力，对我们以后的学习和工作有深刻的指导意义和实际价值。文献综述（课题研究现状及分析）

2.1基坑支护方向的研究现状

改革开放以来,我国在交通、水利水电、市政、地下工程开发和利用等基础设施领域取得了令人瞩目的成就 ,尤其是近十年来 ,更取得了突飞猛进的发展 ,其中铁路隧道、公路隧道、水利水电隧洞、市政共同沟以及城市地铁也取得了前所未有的发展，同时在设计和施工技术水平上也有了很大提高。我国改革开放和国民经济持续高速增长的形势下，全国工程建设亦突飞猛进，高层建筑迅猛发展，建筑高度越来越高，同时各地还兴建了许多大型地下市政设施、地下商场、地铁车站等，导致多层地下室逐渐增多，基坑开挖深度超过10m的比比皆是，其埋置深度也就越来越深，对基坑工程的要求越来越高，随着人防、地铁、地下商场、仓库、影剧院等大量工程的建设，特别是近年来的工程实践，城市地下空间开挖技术得到了长足发展和提高。我国城市地下工程、隧道及井孔工程等先后采用了明挖法、暗挖法、盖挖法、盾构法、沉管法、冻结法及注浆法等，这些技术有的已达到国际先进水平。促进了建筑科学技术的进步和施工技术、施工机械和建筑材料的更新与发展。为了保证建筑物的稳定性，建筑基础都必须满足地下埋深嵌固的要求。随之出现的问题也越来越多，这给建筑施工、特别是城市中心区的建筑施工带来了很大的困难。

地下工程包括市政管线工程 ,地下仓储工程 ,地下商场，地下车库，城市地下空间综合开发利用等地下建筑物以及大中型平战结合工程。随着现代化城市高密度化 ,生活水准的高标准化 ,各种供给设施(如电信、电气、煤气、上下水等)的需求量将会急剧增加 ,需要改造和增设的供管线愈来愈多 ,解决这一问题的最好对策乃是进行统一规划与管理的城市地下共同沟(城市地下公用事业综合隧道),1994年上海浦东建成了我国第一条规模较大的张扬路共同沟。城市地下空

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在18世纪末就开发利用了几个世纪之前的废弃矿井，于1890年成功用于巴黎世博会中国馆和印度馆的设计，取得成功。二是大力建设地下车库。三是用于保护历史文化景观，比如卢浮宫改造，地上已经没有空间利用，就在地下扩建，成功对古典建筑进行了现代化改造。

2.2文献摘要

支护结构挡墙的选型，涉及技术因素和经济因素，要从满足施工要求、减少对周围的不利影响、施工方便、工期短、经济效益好等几方面，经过技术经济比较后加以确定。而且支护结构挡墙选型要与支撑选型、地下水位降低、挖土方案等配套研究确定。

支护结构中常用的挡墙结构及其适用范围如下：（1）钢板桩

钢板桩常用的有简易的槽钢钢板桩和热轧锁口钢板桩。其中热轧锁口钢板桩的形式有U型、z型、一字型、H型和组合型。我国一般常用者为U型，即互相咬接形成板桩墙，只有在基坑深度很大时才用组合型。（2）钢筋混凝土板桩

这是一种传统的支护结构，截面带企口有一定挡水作用，顶部设圈梁，用后不再拔除，永久保留在地基土中，过去多用于钢板桩难以拔除的地段。（3）钻孔灌注桩排桩挡墙

常用直径为600～1000mm，做成排桩挡墙，顶部浇筑钢筋混凝土圈梁，设内支撑体系。我国各地都有应用，是支护结构中应用较多的一种。

灌注桩挡墙的刚度较大，抗弯能力强，变形相对较小，在土质较好的地区已有7～8m悬臂桩，在软土地区坑深不超过14m皆可用之，经济效益较好。但其永久保留在地基土中，可能为日后的地下工程施工造成障碍。由于目前施工时难以做到相切，桩之间留有100～150mm的间隙，挡水效果差，有时与深层搅拌水泥土桩挡墙组合应用，前者抗弯，后者做成防水帷幕起挡水作用。（4）H型钢支柱、木挡板支护挡墙

这种支护结构适用于土质较好、地下水位较低的地区，国外应用较多，国内也有应用。如北京京城大厦深23.5m的深基坑即用这种支护结构，它将长27m的488mm×300mm的H型钢按1.1m间距打入土中，用三层土锚拉固。H型钢支柱按一定间距打入，支柱间设木挡板或其他挡土设施，用后可拔出回收重复使用，较为经济，但一次性投资较大。（5）地下连续墙

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地下连续墙已成为深基坑的主要支护结构挡墙之一，国内大城市深基坑工程利用此支护结构为多，常用厚度为600～1000mm，目前也可施工厚度450mm的，上海至今已完成100多万平方米地下连续墙。尤其是地下水位高的软土地区，当基坑深度大且邻近的建(构)筑物、道路和地下管线相距甚近时，往往是首先考虑的支护方案。上海地铁的多个车站施工中都采用地下连续墙。（6）土钉墙

土钉墙是一种利用土钉加固后的原位土体来维护基坑边坡土体稳定的支护方法。它由土钉、钢丝网喷射混凝土面板和加固后的原位土体三部分组成。该种支护结构简单、经济、施工方便，是一种较有前途的基坑边坡支护技术，适用于地下水位以上或经降水后的粘性土或密实性较好的砂土地层，基坑深度一般不大于15m。

除上述者外，还有用人工挖孔桩(我国南方地区应用不少)、打入预制钢筋混凝土桩等支护结构挡墙。近年来SMW法(水泥土搅拌连续墙)在我国已成功应用，有一定发展前途。北京还采用了桩墙合一的方案，即将支护桩移至地下结构墙体位置，轴线桩既承受侧向土压力又承受垂直荷载，轴线桩间增加一些挡土桩承受土压力，桩间砌墙作为地下结构外墙，收到较好的效果，目前亦得到推广。---------------浅谈深基坑支护结构设计.建筑科学论文，侯学渊2012.09 基坑工程设计多在主体工程设计结束施工图完成之后，基坑工程施工之前进行。但为了使基坑工程设计与主体工程之间协调，使基坑工程的实施能更加经济，对大型深基坑工程，应在主体结构设计阶段就着手进行，以便协调基坑工程与主体工程结构之间的关系，如地下结构用逆作法施工，则围护墙和中间支承柱（中柱桩）的布置就需与主体工程地下结构设计密切结合；如大型深基坑工程支护结构的设计，其立柱的布置、多层支撑的布置和换撑等，皆与主体结构工程桩的布置、地下结构底板和楼盖标高等密切有关。

进行基坑工程设计之前，应对下述地下结构设计资料进行了解：

（1）主体工程地下室的平面布置和形状，以及与建筑红线的相对位置。这是选择支护结构形式、进行支撑布置等必须参考的资料。如基坑边线贴近建筑红线，便需选择厚度较小的支护结构的围护墙；如平面尺寸大、形状复杂，则在布置支撑时需加以特殊处理。

（2）主体工程基础的桩位布置图。在进行围护墙布置和确定立柱位置时，必须了解桩位布置。尽量利用工程桩作为立柱桩，以降低支护结构费用，实在无法

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利用工程桩时才另设立柱桩。

（3）主体结构地下室的层数、各层楼板和底板的布置与标高，以及地面标高。根据天然地面标高和地下室底板底标高，便可确定基坑开挖深度，这是选择支护结构形式、确定降水和挖土方案的重要依据。

了解各层楼盖和底板的布置，则便于支撑的竖向布置和确定支撑的换撑方案，如楼盖局部缺少时，还需考虑水平支撑换撑时如何传力等。

——施工工程的地下结构设计资料调查.基坑工程，刘建航1996，17(5)在规划和设计建筑物时，常常用安全系数来考虑许多未知或不确因素的影响 新的建筑结构规范的 制定，使安全系数的概念及含义有了质的飞跃 ．以前 的安全系数的大小并不能定量地表示安全性 的大小 利用 以概率统计为手段分析建筑物破坏或失效概率 的可靠度理论的引进成为一种必然 ．新的建筑 结构规 范中用可靠度理论定义的评价指标，是在大量工程实践基础上以概率统计为手段制定 的具有小于某破坏 概率的指标 ．

建筑物的上部结构的设计已全部采用基于可靠度理论的新规范，但在基础工程中，仅桩基工程率先采用可靠度设计，其他方面则刚刚起步。在基坑工程 中开展这方面的工作较少，主要是基坑工程中影响因素众多，积累的资料较少，较难进行。目前上部结构采用可靠度设计，而基础(包括基坑)则采用定值设计存在各种不协调的问题。因此进行基坑可靠度研究而与上部结构设计相衔接，成为亟待懈决的问题，国家地基基础设计规范正采用可靠度理论进行修改，本文拟在基坑工程的可靠度研究方面作一些探讨。基坑支撑开挖的确定性分析本身就相当复杂，不是一二个公式所能解决的，因此国内外基坑支护结构基于不确定性 分析 的可靠度研究成果很少。只有 Matsuo等人在这方面作过较细致的工作，但该 文采用 的是简支梁近似法，用其进行可靠度研究，其本身的误差极有可能掩盖可靠度分析的作用。所 以本文采 用有 限元方法来 将可靠度理论引入基坑支护结构的受力及变形分析，考虑 了模型不确定性和计算参数变异性对结构的影 响，提出了深基坑支护结构受力及变形的近似概率预测方法。

——深基坑结构支护的可靠度分析 刘国斌 1998.6 3 基本内容、拟解决的主要问题

3.1设计内容

泛海酒店的基本设计内容有以下几方面：

黑龙江工程学院本科生毕业设计开题报告 进度安排

时间安排 工作内容 有效工作天数 2月25日—3月08日 方案比选 10天

3月11日—3月15日 土压力计算 5天 3月18日—4月19日 基坑支护结构计算 25天 4月22日—5月03日 基坑稳定性验算 10天 5月06日—5月17日 基坑降水设计 10天 5月20日—5月24日 基坑监测方案设计 5天 5月27日—6月07日 撰写毕业设计说明书 10天 6月10日—6月14日 毕业设计资料上交及评阅 5天 参考文献

[1]《建筑基坑支护技术规程》(JGJ 120-2012).北京：中国建筑工业出版社，2012.[2]《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2012).北京：中国建筑工业出版社，2012.[3]《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001).北京：中国建筑工业出版社，2001.[4]《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008).北京：中国建筑工业出版社，2008.[5]《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010).北京：中国建筑工业出版社，2010.[6]《岩土工程勘察规范》(GB 50021-2001 2009版).北京：中国建筑工业出版

社，2001.[7]《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2002).北京：中国建筑工业出版社，2002.[8]《深基坑工程》，高大钊主编.机械工业出版社，2003.[9]《基坑工程手册（第二版）》，刘建航、侯学渊主编.中国建筑工业出版社，2009.[10] 唐梦雄,陈如桂.深基坑工程变形控制[M].北京:中国建筑工业出版社, 2006 [11] 刘建航, 侯学渊.基坑工程手册[M].北京: 中国建筑工业出版社, 1997 [12] 黄强.深基坑支护工程设计技术[M].北京: 中国建材工业出版社, 1995 [13] 尉希成.支护结构设计手册[M].北京: 中国建筑工业出版社, 1995

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[14] 唐业清.基坑工程事故分析与处理[M].北京: 中国建筑工业出版社, 1999 [15] 龚晓南, 高有潮.深基坑工程设计施工手册[M].北京: 中国建筑工业出

基坑设计分析 篇3

⑴ 工程概况

某项目，包括6幢15层住宅楼、1幢16层酒店、2幢11层公寓楼，其中一部分设有一层地下室，地下室底板面标高为-4.800m，底板厚400mm，底板底设100mm厚垫层。本工程±0.000相当于黄海高程5.750m，现有场地（回填整平）的高程约为5.450m，相当于设计标高-0.300m。基坑开挖至垫层底，开挖深度为5.0m。在结构设计方案多次变更后，最终的开挖深度最大处为8.0m。场地北侧5～10米范围外有自来水管线与通信光缆，埋深2－3米；场地西南侧0～8米处有地下排污管线，埋深3－4米。

⑵ 场地工程地质条件

场地地貌上属冲海积平原，地势平坦，标高3.64～5.03m。地层分布为第四系全新统冲海积层Q4a1-m（岩性为粉质粘土，淤泥）、第四系上更新统冲积层Q3a1(岩性为粉质粘土)、更新统残积层Qpe1（岩性为砂质粘性土），总厚度为13.50～27.0m。在开往范围内，现场岩土性质经钻孔取样自上而下分别为①新回填土，厚约为1.0～1.6m、②素填土，厚0～1.6m，局部分布、③粉质粘土，厚0.80～1.90m、④淤泥，厚4.1～13.8m。

2、支护参数与方案选择

根据岩土工程勘察报告与设计院提供的桩基础平面布置图和相关承台大样图，认定该工程基坑安全等级为二级，重要性系数为1.00，地下水位取均值，确定为-2.15m，参考勘察报告中相关土层的物理力学指标，综合现场实际情况和经验值，采用该场地最差地质条件为设计的标准值。

根据规范JGJ 120-99中的3.8条规定，本工程侧壁安全等级属于二级，则必须对支护结构水平位移、周围建筑物沉降、地下管线变形、地下水位进行监测，故在基坑周围共设20个土体变形监测点（测斜），29个基坑边坡坡顶水平位移观测点，6个建筑物沉降点。

3、各剖面土钉支护体设计及稳定性分析

依照规范JGJ 120-99中6.3条所规定，利用理正深基坑支护结构设计软件进行设计及稳定性分析。

(1)1-1剖面

基坑东南侧一面长约160m，附近坑底设计

标高约为-5.300，挖深5m左右，则以5.00m为

其基坑深度，设计四道水平间距均为1.40m、直径

为150mm的锚杆与两排密布长为4m的超前木桩。

四道锚管竖向间距均为1.20m，锚管长度从上至下

分别为12m、12m、9m、9m（图3-3-1）。

图3-3-11-1剖面基坑支护设计示意图

表3-3-1：1-1 剖面各层土钉稳定性分析表

土钉道号入射角度

（度）土钉长度

（m）滑裂面圆心坐标半径（m）局部抗拉安全系数整体稳定安全系数最大拉力设计值（KN）

X坐标Y坐标

15.0012.003.532.275.8625.222.696.05

25.0012.003.461.546.147.772.0612.58

310.009.007.723.3510.820.531.6868.54

415.009.007.963.5311.140.661.7961.15

⑵2-2剖面

基坑西南侧靠近9＃楼一段长约140m，附近坑底设计标高约为-5.300，挖深5m左右，则以5.00m为其设计深度。该段靠近某路，附近无建筑物，但必须考虑车辆过载。适当放坡，设计三道水平间距均为1.20m、直径为150mm的锚杆与一排密布长为4m的超前木桩。三道锚管竖向间距分别为1.30m、1.40m、1.50m，锚管长度从上至下分别为9m、9m、6m。利用软件进行整体稳定性分析，整体稳定安全系数达到1.326。

基坑东侧靠近8＃楼一段长约180m，附近坑底设计标高约为 -5.300，挖深5m左右，则以5.00m为其设计深度。该段靠近外环路，附近无建筑物，考虑场地内车辆过载。2级放坡，设计一道水平间距为1.00m、直径为150mm的锚管一排密布长为4m的超前木桩。锚管竖向间距为4.00m，锚管长度为9m。利用软件进行整体稳定性分析，整体稳定安全系数达到1.236。

（3）3-3剖面

基坑西南侧靠近双沟环岛一段长约25m、基坑半圆弧段长约80m、东北侧靠近外环路一段长约55m，附近坑底设计标高约为-5.750m，挖深5m左右，以5.15米为其设计深度。该段附近有该工程场地路口，材料、设备堆载，生活区与施工单位

临时活动楼，则应该增加坡顶荷载，提高安全系

数。设计三道水平间距均为1.20m、直径为150

mm的锚杆与一排密布长为4m的超前木桩。三道

锚管竖向间距均为1.50m，锚管长度从上至下分

别为10m、9m、6m（图3-3-4）。利用软件进行

整体稳定性分析，整体稳定安全系数达到1.443。

进行局部抗拉验算，最后一道锚管抗拉承载力

为T＝46.37KN，安全系数为0.539。

图3-3-23-3剖面基坑支护设计示意图

表3-3-2：3-3 剖面各层土钉稳定性分析表

土钉道号入射角度

（度）土钉长度

（m）滑裂面圆心坐标半径（m）局部抗拉安全系数整体稳定安全系数最大拉力设计值（KN）

X坐标Y坐标

15.0010.002.450.663.96319.952.180.46

210.009.004.502.057.035.631.406.02

315.006.006.002.978.650.541.4446.37

（4）4-4剖面

基坑西南侧中段靠环岛一段长约32m，附近坑底设计标高约为-6.350m,挖深约为5.7m，以5.750m为设计深度。该段附近临近某路，且基坑最深。设计四道水平间距均为1.20m、直径为150mm的锚杆与两排密布长为4m的超前木桩。四道锚杆竖向间距均为1.50m，锚杆长度从上至下分别为12m、12m、9m、9m。利用软件进行整体稳定性分析，整体稳定安全系数达到1.480。进行局部抗拉验算，最后一道锚管设计抗拉承载力为T=69.19KN，安全系数0.574。该段必须尽快开挖后浇注承台封底。

4、基坑支护结构的加固设计

1)支护结构整体稳定性分析

加固前，由于受到承台超挖和水管破裂的影响，整体稳定安全系数下降到0.682。按加固设计

方案，以最危险面计算，将第一排槽钢压入基坑坡脚处后，整体稳定安全系数上升到0.783；打入第一层新增锚杆后，整体稳定安全系数上升到0.902；打入第二层新增锚杆后，整体稳定安全系数上升到1.043。其中超挖最大处，则必须在超挖面再新增一排锚杆。以上加固设计未考虑前期抢险工作时回填的沙袋与土体的自然放坡，并且将基坑顶部均布荷载值定为10KPa，此作用仅作为加固

期间的安全储备。重新开挖后则必须尽快进行垫层和承台的浇注，避免产生新的滑移面。

图3-4-4 开挖前后滑裂圆弧面变化示意图

2)土层锚杆局部抗拉承载力验算

根据规范JGJ 120－99中6.1所规定，将支护体看成连续工程，考虑超前桩设置，计算第六道锚杆抗拉承载力为181.35KN,安全系数为0.310；计算第三道锚杆抗拉承载力为20.35KN，安全系数为1.462（由于施工顺序原因，该验算仅供参考）。

5、基坑塌滑的原因分析

根据现场实际情况与原基坑设计图纸，此次事故的原因可以从以下几个方面来分析。

⑴标高变更与施工方擅自超挖是发生塌滑的主要原因

由于在支护施工完成多日后酒店部分的设计方案多次变更，使得地下室和承台的标高变动，基坑的深度加深，靠近坡脚的局部承台开挖超过原设计标高多达2.25m。根据福建省地质工程勘察院提供的勘察报告来分析，发生塌滑事故段可分为三层：第一层为杂填土，厚度在1.60m左右；第二层为粉质粘土，厚度在0.4～0.6m左右；第三层为淤泥，厚度在11.0～13.0m左右。开挖大部分处于淤泥层中，抗剪强度很低，参考场区淤泥土的工程地质条件,取该土层的物理力学性指标为：固结快剪指标为Ｃ=12KPa,φ=10.4°,天然重度为γ=15.9 KN/m3,土体与锚固体的极限摩阻力取值为10KPa,按原设计方案进行分析，土钉的倾角自上而下分别取5°、10°、15°、15°,则此时的整体稳定性安全系数为1.354，接近极限平衡状态。由于超挖最大处达2.25 米，使整个滑裂面向后移动，半径增加，使得土钉的原加固面失效，大面积土体从坡脚拱出，整体稳定安全系数减少到0.682。由此可以分析得出施工方的大面积超挖是使基坑塌滑的最重要的原因。

6、结束语

土钉墙＋木桩支护结构适用于多种软弱地基的基坑支护和边坡加固工程，通过采用松木桩+锚杆的基坑支护结构加固方法能有效地支擋软弱土层，阻挡软弱土层从基坑底部的挤出。这种基坑支护结构形式做到既经济,又安全。

参考文献

[1]建筑基坑支护技术规程（JGJ 120-99） .中国建筑工业出版社, 1999

[2]基坑工程手册 中国建筑工业出版社, 2009.

深基坑支护设计与施工分析 篇4

关键词：深基坑支护设计,加筋水泥土,复合土钉支护,振动插筋,降水设计,疏干降水

1 概述

城市建设的不断发展, 城市建设用地越来越少, 这样不得不让我们寻找新的出路进行城市建设, 即从高度上寻找发展空间。建筑变高了, 自然基坑也要更深, 并且有不少的建筑工程基坑边坡都与建筑物挨得很近, 这就要求我们要十分重视深基坑支护的安全性。改革开放以来, 我们国家的建筑行业得到了飞速的发展, 出现了一大批的地下建筑和高层建筑。深基坑的数量也越来愈多, 基坑深度超过10m的工程已经非常普遍。深基坑的支护工程涉及的领域比较广, 在基坑支护过程中要用到结构力学和土力学等学科的内容。另外也要根据不同的工程的实际情况采取不同的处理措施。针对这些具体的工程实际问题要进行基坑支护方案的优化, 通过方案的优化可以不断积累深基坑支护的成果实践经验。

众所周知, 在20世纪70年代末基坑工程开始在我国展开广泛的推广, 那时我国的改革开放刚好处于兴盛的时期, 基本建设搞的很火热, 高层建筑越来越多, 相应的基坑也越来越深了, 开挖深度也就更深了。高层和超高层建筑为了抵抗水平力来使建筑更加的稳定, 在构造上其地下室底板或基础要有足够的埋深, 高层建筑使用功能不再像是以往那么简单, 需要不断的提高土地利用率。世界各国已经有不少学者开始进行相关的研究, 而且也已经取得了一定的成就。

2 深基坑支护的类型

在各种类型的建筑施工过程中都需要进行基坑的开挖, 对于一些较小的施工项目, 基坑的开挖深度较小。可以采用直接开挖和放坡开挖两种简单方便的模式。但是对于大型的建筑工程或者是周围的施工空间较为狭窄的情况就需要进行基坑支护。进行基坑支护的主要作用是起到挡土的作用, 另外一个方面进行基坑支护可以对周围的建筑物和环境有一个较好的保护作用。

2.1 钢板桩支护

钢板桩支护的形式主要是采用热轧型的钢材进行钳口和锁口, 将钢板桩相互连接在一起, 形成一个整体的钢板墙结构, 这样可以起到很好的挡水和挡土的作用。目前常用的钢板桩支护结构形式主要有Z形、U形和直腹板等结构形式, 因为钢板的加工工艺比较简单, 材料的来源也比较广泛。所以采用钢板桩支护得到了广泛的应用。

2.2 深层搅拌水泥桩

水泥搅拌主要是起到对软土地基的一个加固和饱和的作用。水泥起到了固化剂的作用, 利用水泥和软土的一系列物理化学的反应, 能够形成一定强度的水泥加固体, 使得软土地基的承载能力显著提高, 并且也增大了软土地基额变形模量。根据相关试验研究表明, 当水泥掺入比在8%～20%之间, 水泥土重度比可以提高约3%～5%左右, 而且水泥土的含水量可以降低10%, 其抗渗性能则一般在10-7～10-8cm/ces, 可以看出水泥土可以明显的起到改良土质的作用。而且水泥土的无侧限抗压强度一般可以达到0.3MPa以上, 相比于未处理的软土地及其抗压强度提高了几十倍由于水泥土抗拉强度与抗压强度具有一定的相关性, 抗拉强度一般等于 (0.15～0.25) 抗压强度之间, 这意味着水泥土抗拉强度也得到相应的提高。

2.3 排桩支护

排桩支护主要是在利用钢筋混凝土在柱子之间进行挖孔, 钻孔灌注桩是挡土结构的重要组成形式, 主要是在桩与桩之间进行柱子的布置。使得相邻的桩之间能够很好的联系在一起, 然后通过钢筋混凝土胶管来形成一个完整的结构体系。

2.4 锚喷网支护

一般指联合使用锚杆和喷混凝土或喷浆的支护。锚喷网支护在深基坑支护中是利用比较多的, 锚喷支护常紧跟开挖掘进, 平行作业, 特别是在隧洞或地下厂房施工中采用分部开挖的方式时, 可随着开挖断面的扩大, 边挖边喷, 直至全断面完成。

3 场地岩土工程条件

3.1 工程地质条件

对工程的地质条件要仔细勘察, 根据勘察报告, 搞清楚场地内上覆土层的二元结构沉积规律。确定上部、下部和底部是什么性质的土层或者砂层。并根据基坑支护设计有关的地层及其物理力学性质指标来进行施工。

3.2 地区水文地质条件

施工前要对水文地质条件进行深入调研, 土层的物理力等性质指标见表1。

4 旋喷桩防水帷幕设计

4.1 防水帷幕的深度确定

基坑开挖时, 如果向上的渗透力超过砂的有效应力, 从而导致基坑底破坏, 也即管涌现象。防水帷幕深度的确定是假定旋喷防水帷幕本身不透水, 按基坑开挖过程中可能出现管涌现象而计算出的深度。基坑管涌计算示意如图1。

1.旋喷防水帷幕;2.放坡土体;3.基坑底板;4不透水层

4.2 旋喷桩布置参数

旋喷桩设计直径与土质、施工方法、工艺参数密切相关。选用二重管旋喷设备, 并结合地层特点和施工经验, 按双排布置旋喷桩形成防水帷幕。旋喷桩直径为800mm, 孔距为700mm, 排距为600mm。在设计位置共布置48根桩。旋喷桩防水帷幕孔位布置平面示意如图2。

浆量计算以喷量法为例, 即以喷嘴单位时间喷射。

5 基坑支护施工技术

下面我们介绍的主要是支护桩成桩阶段, 重点说下咬合桩的施工。咬合桩能够很好的起到挡土止水作用, 因此要注意保证其质量过关, 具体要求有:

(1) A类桩混凝土采用超缓凝混凝土, 混凝土缓凝时间不得少于60h, 混凝土强度C15, 混凝土坍落度为14cm, 混凝土的R3d≤3MPa。 (2) 桩定位误差要保持在10mm之内, 桩的垂直度偏差保持在0.3%之内。 (3) 设计咬合厚度为200mm。 (4) B类桩为钢筋混凝土桩, 混凝土强度C30, 初凝时间10h。

6 基坑监测

在进行位移监测时, 通常都是将基坑布置16个水平位移监测点及10个垂直位移监测点 (见图3) 。

7 结语

在基坑支护中, 要注意到基坑特点、土质条件、周围环境及工程要求等因素, 合理的选择支护形式, 最终收获最佳的支护效果和经济效益。

参考文献

[1]苏晓蓓, 吴建军.多种基坑支护方式在工程中的综合应用[J].陕西建筑, 2009, 4:49～51.

[2]余志成, 施文华.深基坑支护设计与施工[M].北京:中国建筑工业出版社, 2000.

[3]黄力平, 李荣强, 黄岫峰.深圳地区深基坑支护技术应用现状[J].地质灾害与环境保护, 1996, 12:46～49

[4]DBJ/15-31-2003.建筑地基基础设计规范[S].

[5]JGJ120-99建筑基坑支护技术规程[S].北京:中国建筑工业出版社, 1999.

[6]JGJ120-99.建筑基坑支护技术规程[S].

[7]DBJ/15-20-97.建筑基坑支护工程技术规程[S].

[8]刘建航, 侯学渊.基坑工程手册[M].北京:中国建筑工业出版社, 1997.

大基坑开挖降水施工设计初探论文 篇5

一、工程概况

某公司拟建中的120万吨/年延迟焦化装置,项目主要由冷却罐区(Ⅰ区)、高压水泵间(Ⅱ区)、贮焦池区(Ⅲ区)、分馏设备区(Ⅳ区)、主装置区(Ⅴ区)等组成。地基持力层要求挖到中密卵石层后换填天然级配砂加石至设计标高,开挖范围为136米×118米,开挖深度7.3米,地下水位平均为-2.5米。开挖深度在地下水位

以下,因此必须采用降水才能保证基坑底部干槽作业。

二、地质概况

1、地形、地貌

靠近黄河南岸Ⅱ级阶地前沿,地形由南向北缓倾斜,地形平坦,地面标高:平均为1533.00

2、地层岩性

根据地勘报告,该工程地质勘探范围内,地基土主要由四层组成,分别是:杂填土、黄土状粉土、卵石、泥岩、沙岩。

0. 5m绝大部分地表硬化,

厚0.4~2.8m为杂填土。

厚2.0m~4.8m为黄土状粉土。

厚2.3m~5.7m为卵石层。

厚7.8m~10.0m以下为泥岩、沙岩,不含水。

3、地下水

本次勘察期于钻孔中实测到地下水潜水水位为-1.43m~-3.83m,平均-2.5m,水位标高1531.19~1530.80m,由西南向东北渗流。

三、工程降水施工

1设计依据

①、中国石化工程建设公司、中国石油兰州石化公司120万吨/年延迟焦化装置地基处理设计图纸。

②、铁道第一勘察设计院《兰州石化公司120万吨/年延迟焦化装置岩土工程勘察报告》(.9.5)

③、《供水管井技术规范》(GB50296-99)

《供水水文地质钻探与凿井操作规程》(GJJ13-78)

2、降水工程特点

根据本工程水文地质条件及基坑开挖情况,本降水工程的特点:

①、场地含水层主要由黄土状粉土及卵石土组成,含水层主要是卵石层,透水系数大,降水相对容易。

②、降水面积较大。不透水层泥岩较浅,根据地质报告,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区的含水层厚度平均为9米,Ⅴ区的含水层的厚度平均为8.5米。

③、场地地下有管线、电缆,附近有铁路专用线,影响降水井的施工需控制降水沉降。

由于上述情况,本次降水工程宜采用大管径井点降水。

①、为满足开挖要求、基坑中心水位应比坑底低1.0米。

②、场地开挖面积较大,东西长136米,西北长118米,基坑开挖施工区域内尽量少布置管井。管井深度设计为L=井管露出地面长度+开挖深度+基坑中心水位比坑底降低值+沉砂管长度=0.5+7.3+1+2.5=11.3米,根据井管的模数,取井管总长为12.5米,其中沉砂管深入到泥岩。

四、降水井布置

㈠管井数量计算

由于区域开挖深度不一样,为计算准确,分两部分来计算井管数量,见下图:(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区为第一部分,Ⅴ区为第二部分)。

1、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区降水管井计算

①参数

②基坑漏水量

③管井出水量

l-井管滤管有效长度,取4m。

则每小时出水量为

④采用 的.潜水泵抽水,则管井数量为

n=2Q/q=5705×2/957=12口井

考虑安全系数1.1

则需要井数为12×1.1=14口井

2、Ⅴ区降水管井计算

①参数

②基坑涌水量

③采用25 m3/h潜水泵抽水,则管井数量为

n=1.1×2Q/q=1.1×2×6013/957.6=14口井

3、由于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区和Ⅴ区是一个基坑整体,只不过是开挖深度不同,按照井管沿周边均布原则,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区南侧布置的7口井(见附图编号为14、17、18、19、20、21、6号井)则在Ⅴ区共用,无需重布。则Ⅴ区共需管井数为14-7=7口井。见后附图,井编号为1、2、3、4、5、15、16号井。

深基坑工程安全监测方案设计 篇6

关键词：引言方案设计工程实践

0引言

现代化的建设促进了我国建筑业的飞速发展，由于城市用地价格昂贵，高层建筑在各地如雨后春笋般兴建起来，为提高土地的空间利用率，地下室由一层发展到多层，同时，一定的基础深度也是为了满足高层建筑抗震和抗风等的结构要求，深基坑的施工便越来越多。

在深基坑的施工过程中，为了对基坑工程的安全性和对周围环境的影响有全面的了解，对基坑开挖到下一个施工工况时的受力和变形的数值和趋势进行预测，确保基坑支护结构和相邻建筑物的安全，以确保工程的顺利进行，在出现异常情况时及时反馈，并采取必要的工程应急措施，甚至调整施工工艺或修改设计参数，同时积累工作经验，为提高基坑工程的设计和施工的整体水平提供依据。因此，必须制定合理的监测方案，对基坑支护结构、基坑周围的土体和相邻的建筑物进行全面、系统的监测。

1监测方案设计

监测方案必须建立在对工程场地地质条件、基坑围护设计和施工方案以及基坑工程相邻环境详尽的调查基础之上。同时还需与工程建立单位、施工单位、监理单位、设计单位以及管线主管单位和道路监察部门充分地协商。

基坑工程施工现场监测的内容分为两大部分，即围护结构和支撑体系，周围土体和相邻环境。

1.1控制点设置控制点是整个监测的基准，所以在远离基坑的比较安全的地方布设。每次监测时，均应检查控制点本身是否受环境影响或破坏，确保监测结果的可靠性。

1.1.1平面控制网的布设平面控制网应为独立控制网。控制点的埋设，应以工程的地质条件为依据，因地制宜进行，均应采用强制对中观测墩，对于自由等边三角形所组成的规则网形，当边长在200m以内时，测角网具有较好的点精度。

1.1.2水准基点的布设水准基点作为沉降监测基准的水准点，一般设置三个水准点构成一组，要求埋设在基岩上或在沉降影响范围之外稳定的建筑物基础上，作为整个高程变形监测控制网的起始点。

1.2围护结构和支撑体系的监测

1.2.1围护干墙顶水平位移、沉降的监测在围护墙项设置水平位移观测点兼作沉降观测点，测点采用钢筋桩预埋在桩顶上，钢筋上刻上十字丝作为点位观测用。测点间距的确定主要考虑能据此描绘出基坑围护结构的变化曲线。

在开挖基坑之前，即对钢筋桩顶进行坐标和高程观测，并记录初始值，水平位移观测若使用的仪器为全站仪，观测会比较方便，每次观测时，采用盘左盘右坐标取平均。沉降观测仪器为精密水准仪，铟钢尺，每次沉降监测工作，均采用环形闭合方法或往返闭合方法进行检查，闭合差的大小应根据不同情况的监测要求确定。

1.2.2桩体的深层水平位移基坑开挖中，桩体侧向变形是最重要的监测项目。通常采用测斜仪测量，将围护桩在不同深度上點的水平位移按一定比例绘制出水平位移随深度变化的曲线。

测量时首先将测头导轮卡置在预埋测斜导管的导槽内，轻轻将测头放入测斜导管中，放松电缆使测头滑至孔底，记下深度标志。当触及井底时，应避免激烈的冲击，测头在孔底停置5rain，以便在孔内温度下稳定。将测头拉起至最近深度标志做为测读起点，每0.5米测读一个数，利用电缆标志测读测头至导管顶端为止，每次测读时都应将电缆对准标志并拉紧，以防读数不稳。将测头掉转180度重新放入测斜导管中，将其滑至孔底，重复上述操作在相同的深度标志测读，以保证测量精度，导轮在正反向导槽的读数将抵消或减少传感器的偏值和轴对准所造成的误差。

1.2.3支撑的稳定性支撑的稳定性是控制整个基坑稳定的重要因素之一，有钢支撑和钢筋混凝土支撑等，支撑轴力监测对了解支攀的受力状况，保障支撑安全有着重要意义。考虑到支撑布置情况，按最不利工况，可选择其中的几条支撑进行轴力监测。

1.3周围土体的监测基坑开挖必定会引起邻近基坑周围土体的变形。过量的变形将影响邻近建筑物和市政管线的正常使用，甚至导致破坏。因此，必须在基坑施工期间对它们的变形进行监测。

1.8.1深层水平位移监测可在土体关键部位埋设测斜管，用测斜仪对土体深层水平位移进行监测，同样绘制水平位移—深度变化曲线。

1.3.2地下水位的监测水位监测采用测水位高程方法，先在设计点位钻孔，然后下入PVC过滤管，填砾，并测得孔内稳定水位，成井后，用电阻水位仪定期测量孔内水位埋深。

1.4相邻环境监测

1.4.1建筑物变形监测建筑物的变形监测可以分为沉降监测、水平位移监测和裂缝监测等部分内容。沉降监测、水平位移监测方法同2、2的(1)。

当建筑物发生裂缝时，应先对裂缝进行编号，然后监测裂缝的位置、走向、长度及宽度等。根据裂缝的情况选择代表性的位置于裂缝两侧各埋设一个标点，定期的测定两个标点间距离变化值，以此来掌握裂缝的发展情况。

1.4.2路面、管线沉降监测城市地区的道路与地下管线网是城市生活的命脉，其安全与人民生活和国民经济紧密相连。因此作好它们的安全监测是非常重要的。根据基坑工程的设计和施工方案对可能产生的最大沉降量作出预估，采取主动的保护措施。

1.5监测期限、频率和预警值自围护结构施工开始至地下室侧壁回填土完毕，根据工程工期进度安排，基坑监测时间与基坑施工保持同步。

各监测项目在基坑开挖前测初值。此观测值是计算变形(变化)量的起始值，观测时特别认真仔细。并连续观测2次，没有发现异常取平均值作初值。在开挖卸载急剧阶段，当变形超过有关标准或场地变化较大时，应加密观测，间隔时间不超过一天：当大、暴雨或基坑荷载条件改变时应及时监测；当有危险事故征兆时，应连续观测。

基坑施工监测的预警值就是设定一个定量化指标系统，在其容许范围内认为是安全的，且不对周围环境产生有害影响。预警值的确定应满足相关规范规程设计的要求，以及各保护对象的主管部门提出的要求，还应结合考虑基坑规模、工程地质和水文地质条件等因素。桩+型钢内支撑”的围护结构。为保证古建筑文物(万木草堂)及基坑的安全性，在基坑施工全过程中，按照设计方案对基坑支护结构、基坑周围的土体和相邻的建筑物进行了全面系统的监测，尤其要把万木草堂的监测作为重中之重。基坑周围已有建筑物位移、沉降监测点位置及观测路线。

2.2监测结果围护桩的施工中，位于基坑最近处一扇旧墙上的SP11SP12两个观测点的位移经历了从平稳到突变，由于围护桩的施工，使墙体发生了位移。SP117月15日变化值开始变大，其中7月17日变化量突增，变化量达5.32mm。SP1点从7月16日变化值开始变大从7月17日变化量突增，日变化量达4.71mm。立即向有关部门进行了汇报，采取措施进行了加固，使墙体趋向稳定；

2工程实践

2.1工程概况广州万木草堂复建商场位于中山四路与文德路交叉处，由广州城市复建有限公司开发，属市重点工程。

基坑距万木草堂相当近，最远处不超过5米，万木草堂是省重点古建筑文物保护对象，由于万木草堂建成时间较久，建筑结构简单，虽经修护，但被破坏的可能性较大。在基坑施工过程中，如果基坑发生大的变形，必然会对万木草堂古建筑产生相当大的影响，甚至会对万木草堂产生大的破坏。由于基坑较深，采用钴(挖)孔桩+搅拌桩体在C2点1米深处位移最大，为16.59mm，但没有达到预警值：2004年7月7日安装钢支撑，使位移量减小，2004年7月13日桩体趋于稳定。C2测斜图(列出了部分特征曲线)如图2所示：

其它监测项目基本都保持稳定状态，监测值均没有达到预警值。

3结束语

南京某基坑支护设计与施工分析 篇7

目前江苏地区的建筑工程深基坑支护设计和施工还存在着很多不够完善的地方[1,2]。建筑工程深基坑支护设计和施工中存在的诸多问题, 在设计上对基坑支护设计单位、设计方案的提交、坡顶堆载、结构施工临建的布置等的要求进行了明确说明, 在施工上对施工方案编制与下发、施工过程控制、地下水控制等进行了详细阐述。

1 工程概况

1.1 建筑工程概况

根据建设单位提供的该工程总平面图、桩基平面布置图、周边管线图等, 该工程的概况如下:主体结构±0.000相当于吴淞高程+8.360;拟建建筑物由2栋高层科研楼组成, 其中科研楼A, B均高23层, 局部高4层~15层, 主建筑高度99.85 m, 框剪结构;全场区设2层满堂地下车库, 框架结构;基坑开挖面积约为13 800 m2, 支护周长约为500 m;根据周边地形及基础埋深, 场地整平标高约-0.800 m, 挖深见表1。

m

场地北侧地下室外墙与规三路最近距离约7 m;场地东侧为青山路, 地下室外墙与青山路最近距离约3 m;场地西侧为香山路, 地下室外墙与香山路最近距离约20 m;场地南侧为空地。

1.2 水文地质与工程地质

拟建场地原为老居民区和菜田, 局部分布沟塘, 已拆迁并推填整平, 现为预留建设用地。地表局部砖瓦碎石堆积较多, 地形平坦。地面吴淞高程6.60 m~8.48 m, 最大高差为1.88 m。场地整平标高约7.50 m, 与现地表大致持平。

(1) 1杂填土:很湿~饱和, 结构松散, 层厚1.00 m~5.80 m。 (1) 2淤泥质填土:流~软塑, 高压缩性, 层厚0.70 m~1.70 m。 (2) 1淤泥质粉质粘土夹粉土:饱和, 流塑, 层厚7.60 m~11.90 m。 (2) 2淤泥质粉质粘土夹粉土、粉砂:饱和, 流塑, 层厚5.00 m~8.80 m。

(3) 1粉砂夹粉土、粉质粘土:饱和, 稍~中密, 层厚3.50 m~7.10 m。

(3) 2粉细砂:饱和, 中密~密实, 层厚21.40 m~28.50 m, 所采用的土体参数见表2。

拟建场地位于长江漫滩, 场地地下水分为两类:上部为孔隙潜水, 主要赋存于 (1) 层杂填土及新近沉积的 (2) 层淤泥质粉质粘土中, 为统一含水层。勘察期间为雨季, 实测地下水初见水位埋深为1.10 m~1.40 m, 稳定水位埋深1.40 m~1.80 m, 该含水层 (1) 透水性较强, (2) 透水性较弱, 富水性较差, 主要受大气降水影响, 水位呈季节性变化, 年升降变化幅度约1.00 m。场地下部为弱承压水, 主要赋存于 (3) 1粉砂夹粉土、粉质粘土和 (3) 2粉细砂中, 该含水层富水性好, 水量较丰富, 透水性较强。据调查近3年~5年场地最高地下水位埋深约1.00 m~1.30 m。

2 深基坑支护设计情况

本次设计采取的形式总体为:钻孔灌注桩结合外侧850@1 200三轴水泥土搅拌桩止水, 竖向设置2层钢筋混凝土内支撑, 详见图1。

2.1 支护桩选用分析

钻孔灌注桩结合止水帷幕作为一种成熟的支护形式, 其施工工艺简单、质量易控制, 施工时对周边环境影响小, 在长三角地区应用十分广泛, 尤其适用于顺作法基坑工程[3,4]。其止水帷幕可根据工程的土层情况、周边环境特点、基坑开挖深度以及经济性等要求的综合因素选用合适的工艺。灌注排桩支护结构施工便捷, 造价经济。

SMW工法桩即在连续套接的三轴水泥土搅拌桩内插入型钢形成的复合挡土止水结构[5]。现阶段可供选择的SMW工法桩抗侧刚度较为有限, 在开挖深度超过13.0 m的深基坑工程中, 采用工法桩基坑开挖阶段的变形较难控制。由于其自身工艺特点, 对基坑变形较敏感, 变形超过一定范围SMW工法水泥土搅拌桩易产生开裂, 从而带来严重影响基坑安全的渗漏水问题, 变形增大, 对周边环境影响相对较大等。

地下连续墙, 其既挡土又止水, 且具有刚度大, 变形小, 安全可靠等优点。在超大规模的基坑中应用较多, 但其具有造价高, 槽段接口处易漏, 前期设计需主体设计单位配合, 设计周期长, 施工不当容易对主体结构产生不利影响的特点。

综上分析, 结合本基坑开挖深度、场地土质条件、周边环境保护要求, 工期及造价等经济性因素考虑, 本工程支护桩采用钻孔灌注桩, 其尺寸详见表3。

2.2 止水桩选用分析

根据水文地质资料, 本工程场地范围内具有浅层潜水和深层承压水, 具体分析如下:

承压水水头埋深为3 m~4 m, 按3 m进行基坑的抗突涌稳定性计算, 其中按较浅部分计算如下[6]:

基坑的抗突涌稳定性计算, 其中按较深部分计算如下:

其中, γm为坑底以下至承压水含水层以上的土层加权平均重度;t, Δt分别为止水桩嵌固深度和止水桩底以下各层土的厚度和。

由以上计算可知, 基坑开挖至浅部基底时, 基坑开挖面以下至承压水层顶间覆盖土的自重压力大于承压水水头压力;开挖至深部坑底时, 承压水水头压力大于上覆土重力, 因此, 对止水、降水要求较高。

目前双轴水泥土搅拌桩施工机械最大施工深度约16.0 m~17.0 m, 且对于中密的砂性土体施工困难, 若本工程采用双轴水泥土搅拌桩止水效果很难保证;三轴水泥土搅拌桩的施工深度约为28.0 m~33.0 m, 搅拌桩机械切土能力比双轴搅拌桩能力强。三轴搅拌机械施工效率高, 相对单轴或双轴搅拌机械施工工期大大缩短, 对于施工工期要求紧的工程, 此法施工较有效。

采用三轴搅拌机施工, 两轴同向旋转喷浆与土拌和, 中轴逆向高压喷气在孔内与水泥土充分翻搅拌和, 且由于中轴高压喷出的气体在土中逆向翻转, 使原来已拌和的土体更加均匀, 成桩直径更加有效, 加固效果更优。

综合分析本工程的特点, 若采用双轴水泥土搅拌桩进行止水效果不好;采用高压旋喷桩造价太昂贵;因此, 本工程采用套接一孔法850@1200三轴水泥土搅拌桩止水。

2.3 基坑支护施工工况

场地平整, 施工硬化地坪后进行支护体的施工, 包括钢立柱及立柱桩、工程桩的施工。并在坑内采用轻型井点预降水;卸土开槽至圈梁及第一层支撑底, 并及时的浇筑圈梁及第一层支撑;待一层支撑体系强度达到设计强度的80%后, 向下分层分区对称开挖至二层支撑底;浇筑围檩及第二层支撑;待二层支撑体系强度达到设计强度的80%后, 向下分层分区对称开挖至基坑底部;混凝土垫层应随挖随浇, 即垫层必须在见底后24 h以内浇筑完成, 且必须延伸至支护桩边与支护桩紧密浇筑;浇筑混凝土底板且延伸至支护桩边;待底板达到强度要求后向上施工-2层主体结构, 并拆除第二层支撑;浇筑主体结构及楼板换撑块;主体结构及换撑块达到强度要求后拆除第一层支撑;施工地下主体结构, 回填土并夯实。

2.4 钢筋混凝土水平支撑

钢筋混凝土支撑在开挖深度较深, 形状不规则的基坑中使用最为广泛[7]。钢筋混凝土支撑能加强整个平面结构体系的整体刚度, 能有效地减少支护体顶部位移, 有利于对周边环境的保护。同时, 钢筋混凝土支撑相比钢支撑布置更为灵活, 不受基坑形状的限制, 便于基坑工程的分块施工。利用钢筋混凝土支撑能够预留较大的出土空间, 方便土方的开挖, 减少地下结构的施工工期。

钢筋混凝土对撑、角撑结合边桁架支撑体系具有受力十分明确的特点, 且各块支撑受力相对独立, 因此, 该支撑可实现支撑的分块施工和土方的分块开挖的流水线施工, 一定程度上可缩短支撑施工的绝对工期。

根据本工程基坑边长较长的特点, 且需设置施工栈桥, 因而应采用对撑结合角撑钢筋混凝土支撑系统, 方便施工, 降低施工技术措施费, 节省造价, 其现场效果详见图2。

设计内支撑混凝土强度等级C35, 钢筋混凝土支撑及压顶圈梁钢筋保护层厚度30 mm, 内支撑截面尺寸详见表4。

3 计算结果分析

3.1 计算条件

基坑支护体的设计计算采用规范推荐的竖向弹性地基梁法, 土的c, 值均采用固结快剪指标。

计算中普遍区域地面施工超载都取25 k Pa, 在基坑周边附近没有可以对基坑产生影响的建、构筑物, 所以没有考虑建筑物超载。在支撑体系的计算中, 将支撑与围檩作为整体, 按平面杆系进行内力、变形分析, 内力与变形计算结果详见表5。

3.2 实施的结果分析

深基坑设计中计算及验算的主要内容包括支护结构的变形、坑底隆起、基坑倾覆和深基坑周围地层沉降。深基坑施工过程应对与基坑安全相关的各个方面进行监测, 在基坑监测中应根据基坑的实际情况多方面考虑后选取合适的监测项目及监测报警临界值, 确保施工过程中基坑安全。

现场实测基坑最大位移见图3, 图3表明在基坑挖深较深部位土体的最大变形约25.20 mm;挖深较浅部位土体最大水平位移约21.14 mm, 总体形成“纺锤”状, 变形主要发生在二道支撑底部至坑底。最大位移不超过30.0 mm, 满足周边环境的保护要求。

4 结语

由于地下工程的复杂性与不可预见性, 应做到信息化施工, 在施工过程中, 根据实测数据综合分析, 及时调整与优化施工。

从基坑开挖过程的监测数据可以看出, 本深基坑工程采用钻孔灌注桩加三轴深水泥土搅拌桩隔水以及两道钢筋混凝土内支撑进行支护, 设计施工方案合理, 施工控制到位, 取得了令人满意的效果。确保了基坑与周边环境的安全, 周边环境变形在整个施工过程中均得到有效控制。基坑的成功实施为以后类似工程提供了工程实例, 具有较好的参考价值。

摘要：以南京某基坑工程为例, 采用钻孔灌注桩加三轴水泥土搅拌桩隔水加两层钢筋混凝土支撑的方案对基坑进行了设计施工, 并对比分析了设计计算结果与实际监测数据结果, 证明了所采取的支护形式的有效性, 为以后类似工程提供借鉴。

关键词：深基坑支护,钻孔灌注桩,三轴水泥土搅拌桩,混凝土内支撑,承压水

参考文献

[1]袁登科, 刘国彬.南京地区深基坑测斜警戒值的探讨[J].合肥工业大学学报 (自然科学版) , 2009, 32 (10) :1566-1570.

[2]刘国斌, 王卫东.基坑工程手册[M].第2版.北京:建筑工业出版社, 2009:21-25.

[3]姚萍, 赵升峰, 章新.灌注桩结合三轴止水及内支撑的基坑支护设计[J].岩土工程技术, 2012, 26 (4) :173-176.

[4]谢石连, 丁其峰, 卢玉南.钻孔灌注桩在软土地区深大基坑围护工程中的应用[J].探矿工程, 2010, 37 (5) :59-64.

[5]丁振明, 王秀丽, 刘军.SMW工法在富水非软土基坑支护工程中的应用[J].建筑技术, 2010, 41 (4) :462-464.

[6]张钢琴, 杨林德, 方恩权.某软土深基坑承压水研究及实现[J].地下空间与工程学报, 2009, 5 (2) :320-324.

地铁软土深基坑设计及实测分析 篇8

1.1 工程概况

上海市轨道交通12号线工程虹莘路站, 东临虹莘路, 西起A20公路, 车站位于顾戴路下, 沿顾戴路东西走向。车站基坑开挖深度20.510 m, 端头井基坑开挖深度约22.110 m。

车站基坑围护结构采用1 000 mm厚地下连续墙, 标准段采用六道支撑, 第一道和第四道为混凝土支撑, 第一道及第四道混凝土支撑截面尺寸分别为900 mm×800 mm及1 200 mm×800 mm, 其余道支撑均为609 mm×16 mm钢管支撑。

1.2 工程地质及水文地质条件

1) 岩土层分布。

拟建场地基土自上而下为:第 (1) 1层杂填土, 第 (1) 2层素填土;第 (2) 层褐黄色~灰黄色粉质粘土;第 (3) 层灰色淤泥质粉质粘土;第 (4) 1层灰色淤泥质粘土;第 (5) 1a层灰色粘土;第 (6) 层暗绿~草黄色粉质粘土;第 (7) 1层草黄色~灰黄色砂质粉土;第 (7) 2层草黄色~灰色粉砂。

2) 水文条件。

本场地浅部地下水属潜水类型, 主要补给来源为大气降水, 水位随季节而变化, 潜水水位约在0.3 m~1.5 m。本场区下部第 (7) 层为承压含水层, 埋深3.0 m~11.0 m。

2 围护结构设计优化分析

2.1 方案设计

根据计算及以往工程经验本基坑竖向采用六道支撑, 竖向支撑采用以下2个方案进行了优化分析:

方案一:第一道混凝土支撑, 其余道支撑均为φ609 mm×16 mm钢管支撑。方案二:第一道和第四道为混凝土支撑, 其余道支撑均为φ609 mm×16 mm钢管支撑。

2.2 方案计算分析

岩土体参数按地勘报告取值;根据相关规范所有土层均采用水土分算模式[1], 基坑两侧考虑20 k Pa的超载。

在满足围护结构各项稳定性指标要求后, 得到基坑方案一和方案二围护结构位移、内力包络图, 推荐方案计算结果见图1。

计算结果显示方案二墙体位移及墙体弯矩都较方案一稍小, 总体来看变化不大;结合专家评审意见并且考虑到基坑较深, 安全问题比较突出, 混凝土支撑整体性好并且安全储备较大, 最终确定方案二作为基坑施工方案。

3 基坑监测

选取车站中心里程处测斜孔CX4及轴力测点ZL1的监测数据进行分析。

图2为地墙水平位移曲线, 从图2中可以看出地墙墙身位移曲线形态大致相同, 位移曲线形状呈墙顶、墙端收进, 中间凸出的“大肚”状[2], 墙身位移最大值所在位置略高于基坑底部以上约1.5 m, 在开挖过程中基坑的水平位移不断的增大, 开挖到坑底时基坑的水平位移最大, 最大位移为29.3 mm, 略大于设计控制要求1.4‰H=28.7 mm, 比启明星计算结果24.4 mm稍微大一些, 但变形趋势基本一致。

4 结语

虹莘路站是典型的软土深基坑, 现在已经施工完成, 对国内外同类基坑工程具有一定的借鉴意义。

1) 软土地下车站的深基坑设计、施工时, 应重视软土及地下水的不良影响。2) 混凝土支撑刚度大, 整体稳定性好, 地铁车站软土深基坑采用多道混凝土支撑可以增加整个基坑的安全储备。3) 基坑开挖过程中, 应该加强基坑的监测, 掌握施工中基坑的动态信息, 确保基坑本体安全及周围建筑物、管线的安全。

摘要：以上海地铁12号线虹莘路站明挖车站基坑为工程背景, 对地铁车站软土深基坑支护结构内力及变形进行了计算分析, 根据计算对比结果确定了最终的基坑支撑方案, 为确保基坑在施工期间安全实施, 对基坑进行了施工期间监测, 监测数据显示:设计计算结果和监测数据基本吻合。

关键词：地铁车站,深基坑,基坑监测

参考文献

[1]DG/T#space2;#J08—61—2010, 基坑工程技术规范[S].

不对称深基坑围护结构的设计分析 篇9

1工程概况

深圳地铁5号线工程大学城站—塘朗站区间明挖过渡段位于东西向的留仙大道北侧护坡及辅道上。右线隧道西端自暗挖区间结束起,以2.5%的坡度向上,线路出地面后顺接高架桥起点;左线隧道与右线隧道情况基本一致,但大部分区域左线地面高程较低。区间段的西端北侧留仙大道辅道路面高程约为36.600 m,南侧留仙大道路面高程约为43.707 m,基坑两侧高程差向东逐渐减小。基坑净宽约16.2 m,最深处基坑两侧土体高度分别为17.4 m、10.3 m,高差达7.1 m,基坑安全等级为一级,重要性系数为1.1。设计要求围护结构顶部水平位移和地面沉降均<30 mm。

2工程地质

本区间穿过的岩土层自上而下分别为①1素填土,厚0.4～12.5 m,普遍分布于该段地表;④9中砂,呈透镜体状;④11砾砂,厚3.4～3.9 m,呈透镜体状;④12圆砾,厚1.2～10.0 m,呈透镜体状;⑦1砾质黏性土,厚2.2～10.6 m,主要分布在DK14+690里程以西;⑦2砂质黏性土,厚5.5～9.6 m,主要分布在DK14+690里程以东;⑧1全风化花岗岩,厚4.5～12.5 m,遇水易软化;⑧2强风化花岗岩,厚4.5～20.9 m,分布在整个场地;⑧3中风化花岗岩,局部有揭露,最大揭露深度7.5 m;⑧4微风化花岗岩,局部有揭露,最大揭露深度9 m。

根据地质详勘报告,施工场地范围内有较厚的砂层及填土层,暗埋段结构底板下的土层大部分为砂层及填土层,局部也有残积层及全风化岩层。敞开段结构底板基本位于残积层上。

3基坑支护方案的设计

区间处于留仙大道辅道与正道之间的绿化带内,基坑周围管线密集、没有条件放坡,故采用“排桩+内支撑”的基坑围护结构形式。工程西端的基坑南侧原地面(即路面)高于北侧原地面,最大高差约为7 m。为在高边坡处施工排桩,须先挖槽施工挡土墙,平整坡度后再施工排桩。南侧围护桩顶面(即冠梁底面)高于北侧围护桩顶面,最大高差为4 m。为减小围护结构的整体水平位移,还在南侧围护桩的顶部设置1～2道锚索。基坑南、北侧的地面高差值由西向东逐渐减小,南、北侧围护桩顶面的高差也逐渐减小。

基坑围护桩采用ϕ1 000 mm(ϕ800 mm)钻(冲)孔灌注桩,钻(冲)孔桩间距为1 150 mm(950 mm),桩间采用ϕ600 mm双管旋喷桩止水,桩顶设1.2 m×1.0 m(1.0 m×1.0 m)冠梁。支撑采用壁厚14 mm的ϕ600 mm钢支撑,钢支撑间距3 m(局部基坑深度较浅处间距适当加大)。但在西端约L/3段(L为明挖基坑的长度),由于基坑南侧围护桩顶面高出北侧围护桩顶面,故第1道钢支撑南侧撑在混凝土腰梁上,北侧撑在混凝土冠梁上。最深处基坑围护结构横剖面图见图1。

为防止基坑开挖时基底发生涌砂事故,所以在基底位于砂层(④9、④11、④12)地段时钻(冲)孔桩须伸入砂层下的不透水层1 m(桩间ϕ600 mm双管旋喷桩止水帷幕深度相同),以切断坑内外的水力联系。施工中再进行井点降水,以确保基坑的安全施工[1]。

4基坑支护计算

采用有限元软件,以两侧最大高差为4 m的基坑为分析对象,分别建立2种地层结构模型。1种为按较深一侧建模的两侧对称基坑,另1种为按基坑实际情况建模的两侧不对称基坑。模拟基坑开挖施工的每个工况,得到计算结果。图2为不同模型的基坑位移云图。

计算显示,对称模型的最大水平位移为24.34 mm,不对称模型的为31.45 mm。

图3为不同模型的有效主应力图,对称模型的最大有效主效力为334.59 kN/m2,不对称模型的为368.17 kN/m2。

图4为不同模型的围护桩弯矩包络图,对称模型的最大弯矩为303.95 kN·m,不对称模型的左侧为177.35 kN·m,右侧为349.98 kN·m。

通过对2类模型计算结果的比较,可以看出基坑两侧不对称情况下较深一侧围护桩的弯矩比同等深度对称基坑的弯矩大,在两侧高差4 m的情况下,放大的比例约为1.15。同时,还可以得出不对称基坑两侧围护桩内力的对应关系。

采用理正深基坑软件按基坑较深一侧的深度对基坑进行常规计算。运用朗金土压力公式计算分析主动侧水土压力,其中砂层等透水性大的土层采用水土分算,黏性土等弱透水层采用水土合算,开挖面以下采用矩形分布;施工期间路面超载按20 kN/m2计。计算结果如图5所示,基坑内侧为负,外侧为正。

运用前面分析得出的基坑两侧对称与不对称两种情况的比例关系,对理正深基坑软件计算结果进行修正,从而可以得到基坑两侧围护结构的实际内力。

5结语

本文应用有限元软件对基坑进行了分析计算,并运用了一些创新的设计手段,为类似的两侧不对称基坑围护结构的设计积累了一定的经验,并为复杂基坑工程的设计提供了新的思路。本文提供的计算方法取得了理想的效果,目前基坑已成功实施,各项监测指标均符合设计要求。

摘要：结合深圳地铁5号线工程大学城站—塘朗站区间明挖过渡段基坑的设计,介绍了两侧不对称基坑围护结构的计算方法,为类似的两侧不对称基坑的设计计算提供工程类比和参考借鉴。

关键词：不对称深基坑,围护结构,有限元,地层结构模型

参考文献

基坑设计分析 篇10

1工程概况

本工程中盾构区间沿线为道路、铁路及商业建筑, 地形基本平坦, 盾构隧道左、右线5次穿越既有线段均在泥质粉砂岩中, 盾构外径9. 1 m。根据岩土工程勘察的报告结果, 本区间褶皱不发育, 断层不发育, 岩层层面较稳定, 产状较平缓, 地下水位低于盾构隧道底部位置, 勘察场地及其附近未见有影响场地稳定性的构造。本工程综合考虑多种盾构端头加固工法, 并结合工程地质特点选用了地表旋喷桩满堂加固设计方案, 加固深度至隧道底部, 另在隧道底部以下1 m范围内进行注浆加固。

2加固范围计算理论

2. 1盾构端头纵向加固范围确定

采用日本弹性薄板理论计算盾构井端头土体的纵向加固范围, 假定加固体为整体板块, 根据日本JET GROUT协会 ( JJGA) [2]采用的计算公式, 加固厚度为:

其中, D为工作井洞门直径; t为纵向加固范围; P为作用于洞门中心处的侧向水土压力, 对砂性土, 采用水土分算, 对黏性土, 采用水土合算, 土压力按静止土压力考虑; β 为计算系数, 一般取1. 2; μ 为加固土体的泊松比, 取0. 25; k0为安全系数。

2. 2盾构端头横向加固范围

盾构破洞后原有的应力平衡被破坏, 在洞壁周围引起应力集中, 如果最大剪应力超过土体抗剪强度, 周围土体会受到破坏[3], 并逐步向四周扩散, 形成一个塑性松动圈。土体扰动极限平衡理论认为横向加固范围要大于扰动范围 ( 塑性圈) 才能保证横向稳定, 是建立在深埋隧道围岩压力计算基础上的。本文所述隧道属于浅埋, 若依据土体扰动极限平衡理论得到围岩扰动范围小于隧道直径, 不符合实际。结合始发段地质特点, 选用Terzaghi围岩压力理论[4]来确定其横向加固范围为:

3数值计算模型

3.1模型的建立

采用FLAC3D[5]有限差分软件建模, 隧道埋深6. 95 m, 外径9. 1 m, 衬砌环外径9 m, 衬砌环内径8. 1 m, 衬砌环宽1. 8 m, 衬砌环厚0. 45 m。盾构管片采用改变强度参数的实体单元模拟, 计算中为减小模型边界效应影响, 隧道模型计算范围: 上取至地面, 下取地面下65 m, 横向取120 m, 因主要研究进口端头土体稳定性, 一次性开挖长度取1个支撑管片的宽度, 即1. 8 m, 总长度取72. 8 m。模型底部施加x, y, z向位移约束, 模型后方施加y向位移约束, 前方除盾构井壁以外的区域施加y向位移约束, 模型左右面施加x向位移约束, 模型顶部为自由面。土体采用摩尔—库仑本构模型, 基坑支护结构及衬砌管片采用弹性本构模型。计算模型见图1。

3. 2计算结果

在端头土体纵向加固范围的计算中, 取计算安全系数k0分别为0. 8, 1. 0, 1. 5, 2. 0, 分析比较盾构掘进至一个机身长度这一关键工况时地表沉降以及盾构工作井支护结构的响应。图2和图3分别从地表沉降的角度以及基坑支护结构稳定性的角度对比分析了不同安全系数下始发地层土体的加固效果。

从图2可以看出, 当左右双线隧道均推进一个机身长度时 ( 右线先于左线6个循环) , 当k0= 0. 8或k0= 1. 0时可以看出, 地表沉降的最大值在地表沉降的预警值范围[6], 且地表沉降槽范围大, 对临近既有的铁路线路影响大[7], 尤其是距离盾构井壁近段的地表沉降明显; 当k0= 1. 5或k0= 2. 0时, 地变沉降的最大值严格控制在预警值范围内, 地表沉降槽范围明显减小, 更重要的是严格控制了靠近盾构井壁附近的地表沉降值, 保证了盾构推进过程中盾构工作井基坑的稳定性。

同时对比图2c) , 图2d) 我们能够发现, 当k0> 1. 5时, 安全系数的提高将不再进一步控制地表沉降值以及地表沉降槽范围, 因此确定k0= 1. 5为工程施工端头地层加固合理的计算安全系数。

图3选取了盾构井壁上距离双线隧道中轴线距离分别为1 m, 3 m, 7 m处三个测斜孔在盾构开挖掘进至左右线均大于一个机身长度时, 不同加固安全系数下的水平位移情况。对比图3可以看出, 越靠近双线盾构中轴线处, 盾构开挖对盾构井壁地下连续墙的水平位移影响越大, 在远离双线盾构中轴线的地方 ( 地下连续墙边缘处) , 地下连续墙的水平位移基本为0; 综合来看, 土体加固安全系数的提高能够有效控制盾构井支护结构的水平位移, 但是总体上盾构井壁地下连续墙的水平位移较小。

4结语

1) 结合具体工程, 采用日本弹性薄板理论获取盾构端头土体纵向加固范围, 采用不同的计算安全系数k0得到四种纵向加固范围, 考虑地表沉降以及盾构井水平位移采用数值模型进行安全性验算。

2) 考虑不同的计算安全系数对加固区土体地表沉降的影响, 当安全系数k0> 1. 5时, 能够有效控制地表沉降在地表沉降预警值范围内, 同时盾构井壁近端地表沉降控制良好, 地表沉降区范围明显减小; 此时, 安全系数的提高将不再进一步控制地表沉降值以及地表沉降槽范围, 从而确定k0= 1. 5为工程施工端头地层加固合理的安全系数。

3) 基于盾构工作井壁地下连续墙结构自身的稳定性, 盾构掘进对地下连续墙的水平位移影响较小, 越靠近工作井中部, 支护结构的水平位移越大, 但是能够有效降低支护结构的破坏风险; 同时可以发现, 当安全系数k0> 1. 5时, 地连墙的水平位移并不能随着安全系数的提高得到进一步的控制。

4) 考虑实际工程中地下水位较低, 故本次数值计算不考虑孔隙水压力以及渗流问题; 同时模拟过程中未考虑同步注浆影响, 因此模拟结果略显保守。

参考文献

[1]陈馈, 洪开荣, 吴学松.盾构施工技术[M].北京:人民交通出版社, 2009:168-174.

[2]JJGA日本ジェツトグラウト协会.ジェツトグラウト工法[R].東京:鹿島研究所出版会, 1991:17-14.

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[4]沈明荣, 陈建峰.岩体力学[M].上海:同济大学出版社, 2012:788-795.

[5]陈育民.FLAC及FLAC3D基础与工程实例[M].北京:中国水利水电出版社, 2009.

[6]GB 50497—2009, 建筑基坑工程监测技术规范[S].

基坑设计分析 篇11

本文以某大型基坑工程为例，对基坑围护不同区域设计不同围护结构进行了分类。结合实际工程并针对施工中的质量要点提出了相应的解决方法及保障措施。本论文可为软土地区复杂的基坑围护结构设计及施工提供参考。

【关键词】基坑工程；水泥搅拌桩；H型钢；保证措施

【Abstract】In the process of China's urban construction， with the development restrictions on land， there has been a large number of irregularly shaped pit construction problems. Especially in soft soil area， due to the soft soil strength is not high， large deformation， and a certain creep， excavation Design and Construction of affecting the security of Excavations.

In this paper， an example of a large-scale excavation， foundation pit design for different regions different envelope were classified. Actual engineering and construction quality points for the proposed corresponding solutions and safeguards. The paper can provide reference for soft soil foundation pit area complex design and construction.

【Key words】Excavation；Cement mixing pile；H-beam；Assurance measures

1. 工程概况

（1）本项目地位于上海市崇明县东滩启动区内，其南侧为东滩大道，东侧为颐湖路，西侧为广慈路，北侧为横1 河，拟建场地中部规划东西向的慈瑞路将本项目分为南（D-5-1）北（D-3-3）两个地块。

（2）该项目总用地面积约为68070.6平方米，本工程基坑围护工程分为两个地块，D3-3地块基坑总面积15400平方米，围护周长546米基坑深度约为5.0～6.4米：D5-1地块基坑总面积19300平方米，围护周长1106米基坑深度约为3.8～6.1米.。

（3）本工程场地内目前主要为空地，场地中间有一条南北向的暗浜分布，埋深为3米，地势较平坦，勘察期间测得地面标高一般在2.89～4.44m 左右。根据工程地质勘察报告，本工程地层特性表1。

2. 基坑围护结构设计方案

本工程D5-1地块基坑形状极其不规则，基坑边与红线的距离较近，根据不同基坑开挖深度和周边环境情况设计不同的围护结构体系，四面采用双轴搅拌桩形式，东西局部采用二轴搅拌桩止水帷幕，H型钢围护形式，坑内加固采用二轴搅拌桩、围护结构周长约1110m（基坑围护结构设计平面布置图见图1）。

3. 基坑围护结构施工方案

3.1 施工工艺的选择。

本工程根据设计要求，采取二喷三搅搅拌工艺，具体施工工艺如下图2：

3.2 桩机就位。

桩机安装好后移位到桩位对中调平，启动两轴电机，浆液注入监控器，放松卷扬机，使搅拌杆沿导向架搅拌切土下沉，切土下沉速度由电流监视表监视及浆液监控器记录预拌速度及深度。

3.3 水泥浆配制及搅拌成桩。

（1）水泥浆按水灰比0.5配制，水泥使用PO42.5级普通硅酸盐水泥，无暗浜区域水泥掺入量为13%，每立方土体掺入水泥用量234kg。暗浜区域水泥掺入量为15%，每立方土体掺入水泥用量270kg。

（2）预拌下沉时，供浆人员必须严格按水泥浆水灰比配制水泥浆，并经常检查水泥浆比重。

（3）提升喷浆搅拌。

搅拌机预拌下沉到设计孔深后，供浆人员必须根据施工班长的指令，及时供浆。浆液到达孔底后，施工班长必须立即慢速提升搅拌机，使喷入的水泥浆和地基土均匀拌和。

提升搅拌参数：两轴转速43r/min，提升速度0.5m/min，灰浆泵压浆时，出口压力为0.5Mpa。

（4）第一次下、上搅拌喷浆结束，地基软土与水泥浆未能充分搅匀，水泥掺入量也未喷完，为使地基软土与水泥浆充分搅匀，达到设计所要求的掺入比，进行第二次下、上重复搅拌喷浆。

（5）清洗输浆管。

每施工完一根桩，必须向集料斗内注入适当量的清水或淡浆，开泵清洗输浆管道，以防管道中残留的水泥浆凝固堵塞管道，影响第二根桩施工。

3.4 型钢插入。

（1）型钢插入水泥土部分均匀涂刷减摩剂。

（2）安装好吊具及固定钩，然后用25吨履带吊机起吊H型钢，用线锤校核其垂直度。

（3）在沟槽定位型钢上设H型钢定位卡，固定插入型钢平面位置，型钢定位卡必须牢固、水平，而后将H型钢底部中心对正桩位中心并沿定位卡徐徐垂直插入水泥土搅拌桩体内，采用线锤和经纬仪控制垂直度。

（4）H型钢下插至设计深度后，用槽钢穿过吊筋将其搁置在定位型钢上，待水泥土搅拌桩达到一定硬化时间后，将吊筋及沟槽定位型钢撤除。

（5）若H型钢插放达不到设计标高时，则重复提升下插使其达到设计标高，此过程中始终用线锤跟踪控制H型钢垂直度。

（6）型钢插入左右误差不得大于30mm，宜插在靠近基坑一侧，垂直度偏差不得大于1/200。

3.5 暗浜区域的处理。

（1）两轴搅拌桩在施工前提前作好测量放样工作，把需要施工的区域用灰线（白灰）洒出，使用2000型挖机进行搅拌桩围护沟槽的挖设，挖机在挖设搅拌桩沟槽过程中进行探测暗浜的区域是否同设计图纸标注的一致。挖机在挖设探测暗浜区域沟槽深度可适当挖深，控制在1.5m～3.0m左右，挖设宽度同重力坝坝体宽度。探沟挖设完成确认无暗浜回填至1.0m～1.5m。

（2）搅拌桩围护施工沟槽内的暗浜区域进行淤泥清理、障碍物清理。清理完成后使用挖机每60cm一层素土分层回填压实。处理好的暗浜区域及暗浜区域较深处无法处理区域搅拌桩的施工水泥掺量增加2%，水泥掺量为15%。

3.6 保证质量措施。

（1）孔位放样误差小于20mm，桩身垂直度按设计要求，误差不大于50 mm，防止桩身分岔造成止水帷幕形成缺口，相邻桩施工间隔小于等于10小时。

（2）严格控制浆液配比，做到挂牌施工，并配有技术人员负责管理浆液配置。严格控制钻进提升及下沉速度，下沉速度不大于1m/min，第一次提升速度不大于0.5m/min，第二次提升速度控制在0.5～0.8m/min；在桩底部分适当持续搅拌注浆，土体应充分搅拌，使原状土充分破碎以利于同水泥浆液均匀拌和。

（3）浆液不能发生离析，水泥浆液应严格按照预定配合比制作，为防止灰浆离析，放浆前必须搅拌60秒以上再倒入存浆池，在泵送浆液时需人工对浆池中的浆液进行搅动。

（4）压浆阶段不允许发生断浆现象，输浆管道不得堵塞，全桩须注浆均匀，不得发生夹心层。

（5）发生管道堵塞，立即停泵进行处理。待处理结束后立即把搅拌钻具上下沉1.0m后方能注浆，等10～20秒后恢复正常搅拌，以防断桩。

（6）桩顶设计标高与施工场地地面标高接近时，应特别注意桩头的施工质量，搅拌机自地面以下1m喷浆搅拌提升出地面时，宜用慢速，当喷浆口即将出地面时，宜停止提升，搅拌数秒，以保证桩头均匀密实。

4. 结语

土方开挖工程及地下室结构施工工程中，对基坑围护结构水平位移和垂直位移进行了相关监测，监测结果显示，该围护结构的设计和施工满足基坑的安全性、经济性，为成功案例，也为以后的施工积累了宝贵经验和提供参考依据。

[文章编号]1619-2737（2015）09-20-681

基坑设计分析 篇12

“华远·金外滩”项目位于长沙市湘江东岸老城区坡子街附近的湘江风光带核心地段,东起规划中的太平路,西至湘江大道,南汽西湖路口,北至解放西路,总占地面积约235亩,是长沙市棚改率先启动的百亿级项目。该工程主体结构主要由五栋高层、局部裙楼以及纯地下室组成,整体设置4层地下室。3-4期地块基坑呈不规则方形状,基坑面积约39238.4m2,基坑支护长度约780m,临时支护设计使用年限24个月,安全等级为一级,工程基坑开挖深度19.4~22.3m。场地地层上覆土层为第四系冲残积层,下伏基岩为第三系泥质粉砂岩、砂砾岩。场地所属环境类型为Ⅱ类,场地填土层、砂砾石层为透水层,其余地层为相对隔水层。场地地下水对混凝土具弱腐蚀性,对钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性,对钢结构具微腐蚀性。根据钻孔抽水试验结果,综合地层和地下水情况,并结合地区经验,砂砾石层渗透系数可取17m/d。

2 监测点位布设

2.1 基准点及工作基点的布设

拟埋设5个基准点,用于监测工作基点的变形,埋设于基坑开挖深度3倍范围外稳定处;在基坑拐角处受基坑变形影响很小处埋设6个工作基点。

2.2 监测点的布设。

2.2.1周边环境监测点的埋设。监测点埋设按规范,开挖深度的3倍范围内的地下管线及建筑物进行监测点的埋设。监测点埋设原则为:管线取最老管线、硬管线、大管线,尽可能取露出地面的如阀门、消防栓、窨井作监测点,以便节约费用。采用长约8cm的钢钉打入地面,管线监测点同时代表路面沉降;房屋监测点尽可能利用原有沉降点,不能利用的地方用钢钉埋设。2.2.2基坑支护结构监测点的埋设。a.基坑顶沉降及水平位移监测点。在基坑顶间隔不大于20米埋设长10cm、顶部刻有“+”字丝的钢筋作为垂直及水平位移监测点,共布设44点。b.围护桩身深层水平位移。深层水平位移监测点布置15点,测斜管预埋在围护桩中。测斜管与围护桩的钢筋笼绑扎在一道,埋深约与钢筋笼同深,接头用自攻螺丝拧紧,并用胶布密封,管口加保护钢管,以防损坏。管内有二组互为90°的导向槽,导向槽控制了测试方位,下钢筋笼时使其一组垂直于基坑支护结构,另一组平行于基坑支护结构并保持测斜管竖直。c.地下水位测量孔。地下水位量测是了解基坑支护体系止水帷幕的止水效果,也间接反映地表变形,因此坑外水位观测十分重要。埋设间距宜为20~50米,共布设6孔。水位孔用内径50mm的PVC管埋深约12米。用30型钻机在设计孔位置钻至设计深度,钻孔清孔后放入PVC管,水位管底部使用透水管,在其外侧用滤网扎牢,并用黄砂回填孔。d.锚索(杆)应力共埋设监测8个断面,每个断面3~8根,共35点。

3 监测方法设计

3.1 水平位移监测

采用小角度法进行监测,该方法适用于观测点零乱、不在同一直线上的点。在离边坡2倍开挖深度距离的地方,选设测站A,若测站至观测点T的距离为S,则在大于2S范围外,选设后方向点A',用经纬仪/全站仪观测β角,一般测2~4测回,并测量测站点A到观测点T的距离。为保证β角初始值的正确性,要2次测定。

3.2 沉降监测

沉降监测采用二等水准测量,提前一周埋设不少于3个水准基点,基准点设3倍于基坑深度的影响范围外,组成水准控制网,定期对水准点进行校核,以确保控制网的稳定性。监测点尽可能和基准点一起布设成闭合路线,统一平差,提高观测精度。水准点的埋设要求外界影响小、不易扰动或震动影响、通视条件好,以保证监测精度。

观测前对水准仪和铟瓦尺进行校验,使用过程中不随意更换;进行观测时,适当增加测回数,一般取3次的数据作为初始值;定期对水准点进行校核、测点检查和仪器校验,确保测量数据的准确性和连续性;记录每天测量的气象情况、施工进度和现场工况,以供监测数据分析时参考;确定沉降监测控制值,作为监测数据分析时的对照数据,及时反馈报警值、异常值等信息。

3.3 锚索轴向应力监测

锚索测力计安装后,应在加载前读取初始值。用振弦读数仪连接测力计芯线:三弦式测力计共有黑、红、绿、白四根芯线,黑色线为共线。用读数仪的两根红、黑接入线分别连接测力计依次测出读数,测量完毕记录数据、仪器编号、测量时间等信息。

3.4 地下水位监测

水位管安装好后,把水位计的探头沿孔套管缓慢放下,当测头接触水面时,蜂鸣器响,读取孔口标志点处测尺读数,重复一次读数,两次读数之差即是水位变化值。

3.5 深层水平位移监测

联接测头和测度仪,检查密封装置,电池充电量,仪器是否工作正常,测头放入测斜管,测试应从孔底开始,自下而上沿导管每个测段固定位置测读一次,测段长度为0.5~1m,每测段测试一次读数后,将测头提转180°,插入同一对导槽重复测试,两次读数应接近,符号相反,取平均值,作为该次监测值,然后以同样方法测平行轴线方向位移。

4 监测数据分析

以基坑内两栋即拆建筑物沉降监测数据为例,以其中B2沉降点作为分析对象,监测结果见图1。两栋即拆建筑物属基坑影响范围内,对此进行布置测点监测。由曲线可知,2012年8月13日至22日监测点的变化量较大。鉴此,业主等部门开会决策,立即采取了保护措施,对房屋周边进行了堆土、放坡、护面等有效措施;8月23日至9月12日,监测点变化速率逐渐缓解,但累计值在继续持续增大;9月中旬后,随着基坑土方的深挖及降水排水等施工的进行,加之阴雨天气,各监测点的变化速率增快,进入11月后,其最大累计值在11月19日已达到25mm;2012年11月7日上午,2#房屋南侧出现滑坡,再加之降雨及坡底积水对房屋安全稳定极为不利,建议房屋拆除,避免了安全事故。

参考文献

[1]吴银霞.周边有建筑存在环境下深基坑施工的影响与施工技术[J].科技创新与应用,2012(20).

[2]宋建平.深基坑支护变形控制设计与研究[J].低碳世界,2015(35).