远洋大厦地下室基坑围护设计与计算

1、太仓市远洋广场地下室基坑围护设计与计算一、 参考资料1、建筑基坑支护技术规程JGJ120-99;2、建筑地基基础工程施工质量验收规范（GB50202-2002）;3、建筑地基基础设计规范GB50007-20024、钢筋焊接机验收规程JGJ18-20035、建筑钢结构焊接规程JGJ81-20036、建筑桩基技术规范JGJ94-20087、建筑基坑工程技术规范YB9258-97冶金部8、国家标准锚杆喷射混凝土支护技术规程GB50086-2001其他有关规范、施工操作规程。二、地下室的基本资料和基坑开挖深度、平面尺寸太仓远洋广场位于太仓市浏河镇郑和大街北侧，东与浏河镇人民政府相邻，南与浏河市民广场隔

2、街相望，基坑周边场地较为空旷。本基坑围护平面形状为规则的长方形，东西长约80m，南北向长约90m，基坑周长约为340m，面积约为7200。 地下室开挖深度为3.905.40m三、 工程地质情况与分析1、 根据岩土工程勘察报告，拟建场地地形起伏不大，地面标高约为-1.00m，南侧地面标高较低，约为-2.50m，北侧地面标高约为1.80m。拟建场地地貌类型属长江三角洲滨海平原2、 拟建场地底层特征根据勘察报告，拟建场地浅部均为淤泥质软弱土层，土层物理力学指标参数具体见下表1；表1：地基土物理力学性指标土层序号土层名称层厚(m)重度(kN/m3)直剪固快（峰值）渗透系数（cm/s）c(kPa)j(&

3、#176;)KvKh1素填土0.401.702-1粉质粘土0.501.0018.921.214.25.61E-071.18E-062-2淤泥质粉质粘土1.102.0017.814.49.37.02E-071.63E-063-1淤泥4.305.6016.5106.99.99E-081.66E-073-2淤泥质粘土7.5014.101712.77.38.90E-081.53E-074-1粉质粘土1.902.402、地下水场地地下水属潜水型，稳定水位在自然地表下0.401.30m，场地周围无化学污染源，故地下水对混凝土及钢结构无腐蚀性。四、 基坑开挖支护设计方案的选定根据本工程具体情况，综合考虑如下

4、：、基坑所处位置大部分为农田，周围地形较为开阔，近距离内无对基坑开挖引起土体变形有严格控制要求的建筑物及地下管线等；、基坑开挖深度在3.905.40m，基坑开挖所处土层均为软弱土层；、地下水位较高，位于地表下0.401.30m；、基坑平面形状较为规则。根据以上特点，参照表1土层力学指标，在进行支护体系结构选型时，可选择以下几种方案：1、大开挖方案此方案施工简单，造价较低。但是对于开挖深度在5.40m深度的基坑，在软弱土层地区若采用大开挖，其边坡稳定性较难保证，而且边坡的位移较大，这对于场地内抗水平力较差的PHC管桩来讲可能会引起工程桩的的较大位移，甚至在边坡滑移力的作用下造成工程桩折断；而且，

5、在地下水位较高的软土地区采用大开挖须结合坑外降水措施，同时土方开挖及回填的施工量亦大大增加，综合以上情况，在本工程中采用大开挖方案时不适宜的。2、排桩式灌装桩结合一道支撑或拉锚，桩后设水泥搅拌桩挡水帷幕采用排桩式灌注桩作为支护墙体具有强度高、刚度大、基坑开挖变形小等特点，结合一道支撑或拉锚系统在软土地区开挖深度为5.40m的基坑是可行的，桩后设置双排水泥土搅拌桩作为挡水帷幕可防止地下水渗入基坑。但是排桩式灌注桩的施工周期长，不利于加快施工速度，如果采用内支撑体系，则会带来挖土不便，地下室主体结构施工不便，将来还需拆撑、换撑等，但是灌注桩支护费用较高，从经济上来看不经济，不能做到技术先进，经济合

6、理的要求。 3、钢板桩结合坑外锚桩拉锚方案采用此种支护方案可以比较充分的适应本基坑工程的特点，主要表现在：、基坑周围环境对变形控制要求不高，因而可以采用钢板桩作为支护墙体，从而充分利用钢板桩施工方便，速度快，可重复利用以节省费用等特点；、基坑周围地形较为开阔，有采用锚桩拉锚的施工场地，可以避免采取坑内支撑所造成的施工不便、需拆撑、换撑等不利因素，同时也相对比较经济；、基坑最大开挖深度为5.40m，在软土地区采用钢板桩结合一道拉锚的支护型式在环境允许的情况下是可行的，而且基坑形状较为规则，为拉锚的布置与施工带来了方便；因此，综上所述，第3种方案无论在技术上还是经济上都是合理而且可行的，本工程的基

7、坑开挖支护体系选型时，就选用钢板桩作为支护墙体，结合一道坑拉锚作为支护体系。五、基坑开挖支护体系结构布置1、钢板桩墙体 在本工程中，钢板桩作为支护墙体仅用于基坑临时围护（支护钢板桩采用12m长拉森型钢板桩），基础工程完成且基坑回填后还需拔除重复使用。在钢板桩的平面位置布置时，其坑内侧边线沿地下室底板外侧再向外扩1.0m，可供工人进行地下室外墙的模板工程、钢筋工程和防水工程施工。2、拉锚系统 本工程基坑支护采用坑外锚桩拉锚系统，锚桩采用30#槽钢，长度为9.0m，锚桩距离支护墙体距离为12.0m（局部开挖较深处距离为15.0m），以保证锚桩处于基坑外土体稳定区内；拉锚每组3根，锚杆采用128，平

8、面间距1.60m；六、构造措施 为保证整个基坑支护体系的支护能力，提高其支护性能，除了根据上述方案采取支护措施外，在基坑某个局部或施工过程中的某个环节采取适当的构造措施或施工措施往往会起到事半功倍的效果，在本基坑工程中所采取的主要措施有以下几个方面：1、坑顶卸土 本场地南北两侧有卸载条件，可采取在基坑南北两侧采取坑顶卸载，北侧卸土至-1.80m，南侧卸至标高-1.80m，北侧卸至-2.50m，（卸土距离离支护墙体在14.0m左右），这样一来，相当于降低了基坑的开挖支护深度，对于整个支护结构体系受力是有利的。2、坑内小角撑 在基坑角部布置角撑可有效控制角部土体向坑内的位移，而且有利于平和由于基坑

9、土体开挖不对称而造成的支护墙体受力不均的现象，对整个支护体系的受力可以起到协调的作用。角撑只起到构造上的作用，目的是增强支护体系的整体性，在具体设计时未考虑其支撑作用。3、锚杆施加预应力 在本工程中每根锚杆都施加了50kn的预应力，锚杆施加预应力对于支护墙体起到了增加一个于主动土压力方向相反的外荷载，因此对于增加支护刚对，控制支护墙体位移都是十分有利的。4、坑内井点降水 基坑开挖前15天左右进行坑内预降水，排除坑内滞留水，将水位降低至坑底下0.51.0m，然后在土方开挖前拔除井点管。采取坑内降水，从施工角度上，可以方便挖土施工作业；从受力角度上，减少了土体含水量可增加土体强度，从而有效提高土体

10、抗力，对于增加基坑稳定性，减少支护变形都是有利的。七、施工要点、检测内容和应急技术措施各部分施工应按有关施工规范执行并满足以下施工要求：1、整平场地，清除障碍物。2、采用井点降水，降水深度到坑底下0.5m1.0m。3、分层分段开挖，土钉墙围护段施工分段开挖宽度不大于20m。坑中大开挖分块边长不超过50m，分层开挖厚度不得大于1m。4、先施工浅基坑，再施工深基坑。5、施工前应清除地下障碍物。特别是现场存在老建筑物基础时，要求分层回填素土。6、开挖到坑底时，留土30cm，人工削平并跟踪浇垫层。开挖后12小时内垫层浇筑完毕，当基坑开挖到坑底标高时，严禁在坑边堆放建材、机械等重物，在其他一般情况下可考

11、虑地面有15kPa的超载。7、应准备应急措施，包括基坑回填、坑内外降水施工设备等措施。8、施工期间应加强检测，发现问题及时通知各方协商解决，建议监测的内容为：坑边、坑壁、临近道路和管线的水平、垂直位移的监测。9、监测及报警要求：a、在围护结构施工前，须测得初读数；b、在基坑降水及开挖期间须做到一日一测；c、测得数据应及时上报甲方与设计院；d、报警界限：水平、垂直位移大于5mm/d或累计大于60mm，坑外地下水位下降500mm；管线及被保护对象水平、垂直位移控制满足相关单位的控制要求，周边建筑物、道路的位移与沉降的累计报警值为5mm；若测试值达到上述界限须及时报警，以引起各有关方面重视，及时处理

12、。1-1剖面计算书- 支护方案 -连续墙支护- 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基坑等级三级基坑侧壁重要性系数00.90基坑深度H(m)3.400嵌固深度(m)5.600墙顶标高(m)0.000连续墙类型钢板桩 每延米板桩截面面积A(cm2)236.00 每延米板桩壁惯性矩I(cm4)39600.00 每延米板桩抗弯模量W(cm3)2200.00有无冠梁无放坡级数 0超载个数 1支护结构上的水平集中力0- 超载信息 -超载类型超载值作用深度作用宽度距坑边距形式长度序号 (kPa,kN/m)(m)(m)(m) (m)120.000- 土层信息 -

13、土层数 4坑内加固土 否内侧降水最终深度(m)6.000外侧水位深度(m)1.000内侧水位是否随开挖过程变化否内侧水位距开挖面距离(m)-弹性计算方法按土层指定弹性法计算方法m法- 土层参数 -层号土类名称层厚重度浮重度粘聚力内摩擦角 (m)(kN/m3)(kN/m3)(kPa)(度)1粘性土1.0018.99.121.2014.202淤泥质土2.0017.88.014.409.303淤泥质土5.6016.56.710.006.904淤泥质土14.1017.07.2-层号与锚固体摩粘聚力内摩擦角水土计算方法m,c,K值抗剪强度 擦阻力(kPa)水下(kPa)水下(度) (kPa)1120.0

14、21.2014.20合算m法3.00-2120.014.409.30合算m法1.50-3120.010.006.90合算m法1.50-41.012.707.30合算m法1.50- 支锚信息 -支锚道数1支锚支锚类型水平间距竖向间距入射角总长锚固段道号 (m)(m)(°)(m)长度(m)1内撑1.6000.500-支锚预加力支锚刚度锚固体工况锚固力材料抗力材料抗力道号(kN)(MN/m)直径(mm)号调整系数(kN)调整系数150.000.00-2-184.001.00- 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:层号土类名称水土水压力主动土压力被动土压力被动土压力

15、调整系数调整系数调整系数最大值(kPa)1粘性土合算1.0001.0001.00010000.0002淤泥质土合算1.0001.0001.00010000.0003淤泥质土合算1.0001.0001.00010000.0004淤泥质土合算1.0001.0001.00010000.000- 工况信息 -工况工况深度支锚号类型(m)道号1开挖1.000-2加撑-1.内撑3开挖3.400- 设计结果 - 结构计算 -各工况：内力位移包络图：地表沉降图：- 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 = 1.313圆弧半径(m

16、) R = 11.236圆心坐标X(m) X = -0.621圆心坐标Y(m) Y = 5.590- 抗倾覆稳定性验算 -抗倾覆安全系数:Mp被动土压力及支点力对桩底的抗倾覆弯矩, 对于内支撑支点力由内支撑抗压力 决定;对于锚杆或锚索，支点力为锚杆或锚索的锚固力和抗拉力的较小值。Ma主动土压力对桩底的倾覆弯矩。注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。 工况1： 注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。 序号支锚类型材料抗力(kN/m)锚固力(kN/m) 1 内撑 0.000 - Ks = 9.903 >= 1.200, 满足规范要求。 工况2： 注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计

17、算。 序号支锚类型材料抗力(kN/m)锚固力(kN/m) 1 内撑 115.000 - Ks = 13.381 >= 1.200, 满足规范要求。 工况3： 注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。 序号支锚类型材料抗力(kN/m)锚固力(kN/m) 1 内撑 115.000 - Ks = 1.852 >= 1.200, 满足规范要求。 - 安全系数最小的工况号：工况3。 最小安全Ks = 1.852 >= 1.200, 满足规范要求。- 抗隆起验算 -Prandtl(普朗德尔)公式(Ks >= 1.11.2)，注：安全系数取自建筑基坑工程技术规范YB 9258-97

18、(冶金部):Ks = 1.552 >= 1.1, 满足规范要求。Terzaghi(太沙基)公式(Ks >= 1.151.25)，注：安全系数取自建筑基坑工程技术规范YB 9258-97(冶金部):Ks = 1.695 >= 1.15, 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!式中基坑底面向上位移(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

19、(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); = 93(mm)- 抗管涌验算 -抗管涌稳定安全系数(K >= 1.5):式中0侧壁重要性系数;'土的有效重度(kN/m3);w地下水重度(kN/m3);h'地下水位至基坑底的距离(m);D桩(墙)入土深度(m);K = 7.106 >= 1.5, 满足规范要求。- 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-

20、99单支点结构计算支点力和嵌固深度设计值hd： 1) 按ea1k = ep1k 确定出支护结构弯矩零点hc1 = 1.132 2) 支点力Tc1可按下式计算： hT1 = 2.900m Tc1 = 26.988 kN 3) hd按公式：hpEpj + Tc1(hT1+hd) - 0haEai>=0确定 = 1.200 ， 0 = 0.900 hp = 1.961m，Epj = 393.310 kPa ha = 3.160m，Eai = 288.611 kPa 得到hd = 5.132m，hd采用值为：5.600m2-2剖面计算书- 支护方案 -连续墙支护- 基本信息 -内力计算方法增量法

21、规范与规程建筑基坑支护技术规程 JGJ 120-99基坑等级三级基坑侧壁重要性系数00.90基坑深度H(m)4.500嵌固深度(m)7.500墙顶标高(m)0.000连续墙类型钢板桩 每延米板桩截面面积A(cm2)236.00 每延米板桩壁惯性矩I(cm4)39600.00 每延米板桩抗弯模量W(cm3)2200.00有无冠梁无放坡级数 0超载个数 1支护结构上的水平集中力0- 超载信息 -超载类型超载值作用深度作用宽度距坑边距形式长度序号 (kPa,kN/m)(m)(m)(m) (m)120.000- 土层信息 -土层数 4坑内加固土 否内侧降水最终深度(m)6.000外侧水位深度(m)1.

22、000内侧水位是否随开挖过程变化否内侧水位距开挖面距离(m)-弹性计算方法按土层指定弹性法计算方法m法- 土层参数 -层号土类名称层厚重度浮重度粘聚力内摩擦角 (m)(kN/m3)(kN/m3)(kPa)(度)1粘性土1.0018.99.121.2014.202淤泥质土2.0017.88.014.409.303淤泥质土5.6016.56.710.006.904淤泥质土14.1017.07.2-层号与锚固体摩粘聚力内摩擦角水土计算方法m,c,K值抗剪强度 擦阻力(kPa)水下(kPa)水下(度) (kPa)1120.021.2014.20合算m法3.00-2120.014.409.30合算m法1

23、.50-3120.010.006.90合算m法1.50-41.012.707.30合算m法1.50- 支锚信息 -支锚道数1支锚支锚类型水平间距竖向间距入射角总长锚固段道号 (m)(m)(°)(m)长度(m)1内撑1.6000.500-支锚预加力支锚刚度锚固体工况锚固力材料抗力材料抗力道号(kN)(MN/m)直径(mm)号调整系数(kN)调整系数150.000.00-2-184.001.00- 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:层号土类名称水土水压力主动土压力被动土压力被动土压力 调整系数调整系数调整系数最大值(kPa)1粘性土合算1.0001.0001.0

24、0010000.0002淤泥质土合算1.0001.0001.00010000.0003淤泥质土合算1.0001.0001.00010000.0004淤泥质土合算1.0001.0001.00010000.000- 工况信息 -工况工况深度支锚号类型(m)道号1开挖1.000-2加撑-1.内撑3开挖4.500- 设计结果 - 结构计算 -各工况：内力位移包络图：地表沉降图：- 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 = 1.270圆弧半径(m) R = 14.116圆心坐标X(m) X = -0.561圆心坐标Y(m)

25、 Y = 6.583- 抗倾覆稳定性验算 -抗倾覆安全系数:Mp被动土压力及支点力对桩底的抗倾覆弯矩, 对于内支撑支点力由内支撑抗压力 决定;对于锚杆或锚索，支点力为锚杆或锚索的锚固力和抗拉力的较小值。Ma主动土压力对桩底的倾覆弯矩。注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。 工况1： 注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。 序号支锚类型材料抗力(kN/m)锚固力(kN/m) 1 内撑 0.000 - Ks = 11.592 >= 1.200, 满足规范要求。 工况2： 注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。 序号支锚类型材料抗力(kN/m)锚固力(kN/m) 1 内撑 115.

26、000 - Ks = 13.943 >= 1.200, 满足规范要求。 工况3： 注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。 序号支锚类型材料抗力(kN/m)锚固力(kN/m) 1 内撑 115.000 - Ks = 1.329 >= 1.200, 满足规范要求。 - 安全系数最小的工况号：工况3。 最小安全Ks = 1.329 >= 1.200, 满足规范要求。- 抗隆起验算 -Prandtl(普朗德尔)公式(Ks >= 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):Ks = 1.484 >= 1.1, 满足规范要求。Ter

27、zaghi(太沙基)公式(Ks >= 1.151.25)，注：安全系数取自建筑基坑工程技术规范YB 9258-97(冶金部):Ks = 1.614 >= 1.15, 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!式中基坑底面向上位移(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(

28、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); = 89(mm)- 抗管涌验算 -抗管涌稳定安全系数(K >= 1.5):式中0侧壁重要性系数;'土的有效重度(kN/m3);w地下水重度(kN/m3);h'地下水位至基坑底的距离(m);D桩(墙)入土深度(m);K = 5.219 >= 1.5, 满足规范要求。- 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单支点结构计算支点力和嵌固深度设计值hd： 1) 按ea1k = ep1

29、k 确定出支护结构弯矩零点hc1 = 1.816 2) 支点力Tc1可按下式计算： hT1 = 4.000m Tc1 = 63.455 kN 3) hd按公式：hpEpj + Tc1(hT1+hd) - 0haEai>=0确定 = 1.200 ， 0 = 0.900 hp = 2.648m，Epj = 751.192 kPa ha = 4.689m，Eai = 533.135 kPa 得到hd = 7.266m，hd采用值为：7.500m3-3剖面计算书- 支护方案 -连续墙支护- 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基坑等级三级基坑侧壁重要

30、性系数00.90基坑深度H(m)5.000嵌固深度(m)7.000墙顶标高(m)0.000连续墙类型钢板桩 每延米板桩截面面积A(cm2)236.00 每延米板桩壁惯性矩I(cm4)39600.00 每延米板桩抗弯模量W(cm3)2200.00有无冠梁无放坡级数 0超载个数 1支护结构上的水平集中力0- 超载信息 -超载类型超载值作用深度作用宽度距坑边距形式长度序号 (kPa,kN/m)(m)(m)(m) (m)115.000- 土层信息 -土层数 4坑内加固土 否内侧降水最终深度(m)6.000外侧水位深度(m)1.000内侧水位是否随开挖过程变化否内侧水位距开挖面距离(m)-弹性计算方法按土层指定弹性法计算方法m法- 土层参数 -层号土类名称层厚重度浮重度粘聚力内摩擦角 (m)(kN/m3)(kN/m3)(k