邯郸市罗城头综合商住楼基坑支护设计(9m) 毕业设计计算书

'毕业设计说明书（毕业论文）邯郸市罗城头综合商住楼基坑支护设计(9m)专业土木工程学生指导教师河北工程大学科信学院2009年5月30日45 摘要拟建邯郸市罗城头综合商住楼位于邯郸市区南部，光明大街西侧原光明饮料厂内，地上29层，框架结构，地基基础设计等级均为乙级。基坑深度为9m。根据场地的土层条件及邯郸市类似基坑工程的经验。为了使基坑稳定的同时又能节省资源，经过方案的比选，采用水泥土挡墙方案和桩锚方案。基坑北侧是滏阳河，距离很近。所以北侧要做好止水，经过方案的比选选择水泥土挡墙比较好。东侧有建筑物，最近距离只有6.5m，需控制其沉降量，土钉控制变形的能力差，因此采用桩锚方案，能够有效的控制基坑变形，西侧同东侧也需对临近建筑物变形控制，方案同东侧。南侧距离建筑物较远，是条小路故和南测方案相同使用水泥土挡墙。设计过程中做了3种方案：悬臂桩支护、水泥土挡墙、多支点排桩。其中悬臂桩经计算桩长过长为26.2m。且弯矩过大，很不合理故没有采用。土钉墙方案适合浅基坑故没有考虑。最终确定为水泥土挡墙方案和多支点悬臂桩方案。关键词：悬臂桩，水泥土挡墙，桩锚AbstractHandanCity,proposedthefirstcomprehensivecommercialandresidentialcitylocatedinthesoutherncityofHandan,abrightstreetlightbeveragesoriginalplantonthewestside,29onthegroundfloor,theframeworkofthestructure,foundationdesignareBgrade.Pitdepthof9m.AccordingtositesoilconditionsandHandanCityexcavationsimilarexperience.Stablefoundationinordertosaveresourcesatthesametime,aftertheprogramselection,theuseofcementretainingwallandpile-anchortheprogram.ExcavationonthenorthsideofthekettleCaiyanghefromnearlyhard.Sotodoagoodjobsealingthenorthside,aftertheelectionprogramofchoicethanthecementretainingwallisbetter.Theeasternsideofthebuilding,distanceisonly6.5m,takecontrolofitssettlement,deformationofsoilnailingpoorcontrol,sotheuseofpile-anchorprogram,caneffectivelycontrolthedeformation,thewestwiththeeasternsideofthebuildingalsoisclosetometamorphopsiacontrolprogramwiththeeastside.Awayfromthesouthsideofthebuilding,sotheSouthisacul-de-sacmeasurementprogramsusingthesamecementretainingwall.Thedesignprocessofthreekindsofprogramsdo:1.CantileverPile;2cementretainingwall;morethanthreepilefulcrum.Whichthecantileveriscalculatedpilelengthistoolongto26.2m.Andthemomentistoolarge,itisunreasonablenottoadoptit.Soilnailwallforshallowfoundationprogramdidnottakeit.Tofinalizetheprogramforthecementretainingwallandpilecantileverfulcrumprogram.Keywords:cantileverpiles,concreteretainingwall,pile-anchor45 目录0.绪论--------------------------------------------------------------11.工程概况-----------------------------------------------------------21.1工程地质勘察资料----------------------------------------------22.设计方案比较与选择-----------------------------------------------42.1各层土指标计算--------------------------------------------------42.2支护结构选型----------------------------------------------------53.支护方案一（悬臂桩）设计计算-----------------------------------63.1桩前后主被动土压力计算------------------------------------------63.2嵌固深度得计算-------------------------------------------------83.3计算最大弯矩----------------------------------------------------94.支护方案二（水泥土挡墙）设计计算-------------------------------104.1确定挡墙的宽度和深度--------------------------------------------104.2对水泥土挡墙进行各项稳定验算-----------------------------------114.2.1抗倾覆稳定验算-----------------------------------------------124.2.2抗滑动稳定验算-----------------------------------------------124.2.3抗渗验算----------------------------------------------------124.2.4水泥土挡墙水平位移计算----------------------------------------134.2.5整体稳定验算-------------------------------------------------135.支护方案三（桩锚）设计计算--------------------------------------155.1计算主被动土压力------------------------------------------------155.2计算弯矩和剪力-------------------------------------------------155.2.1第一工况----------------------------------------------------155.2.2第二工况-----------------------------------------------------165.2.3第三工况-----------------------------------------------------165.3排桩纵向钢筋计算------------------------------------------------175.4纵向配箍计算----------------------------------------------------185.5桩入土深度计算--------------------------------------------------185.6锚杆计算--------------------------------------------------------195.7腰梁设计--------------------------------------------------------215.8冠梁设计--------------------------------------------------------235.9位移计算--------------------------------------------------------235.10抗隆起验算-----------------------------------------------------286.基坑防水措施------------------------------------------------------297.降水方案-----------------------------------------------------------2945 8.施工监测方案------------------------------------------------------309.应急预案-----------------------------------------------------------3010.总结---------------------------------------------------------------30鸣谢-------------------------------------------------------------31参考文献-------------------------------------------------------------31附件1××××45 邯郸市罗城头综合商住楼基坑支护设计学生夏德双指导教师原冬霞河北工程大学科信学院土木工程专业岩土工程方向0、绪论：毕业设计是大学学习的最后一门功课，也是最重要的功课。通过本次的毕业设计的学习：使我们进一步认识和学习了了与岩土工程相关的知识；另外，本次设计也是把四年学习的知识串联起来应用一次，是一次很好的理论联系实际的过程。这不仅使我们巩固了以往所学的专业理论知识，而且也使我们学会主动运用知识去解决问题的能力；培养了我们的调查研究、查阅文献、收集和整理资料的能力。并且还提高了我们的计算机应用能力。总之，通过毕业设计的整个过程，扎实了理论，运用了实践，为我们以后的工作和学习铺下了坚实的基础。1、工程概况：1.1工程地质勘察资料拟建邯郸市罗城头商住楼邯郸市区南部，光明大街西侧原光明饮料厂内，地上29层，地下1层，建筑高度87.0m，结构形式拟采用剪力墙结构，地基基础设计等级均为乙级。基坑深度6m。总平面图（图1.1）见该说明书30页。据邯郸市金地工程有限责任公司提供的《岩土工程勘察报告》，该场地土自上而下分述如下：第（1）层：杂填土【Q42ml】，杂色，稍密，稍湿。地表为0.2m厚的混凝土地面，下部为建筑垃圾以及含白灰的粉质粘土。本层在场地内广泛分布，层厚0.20～1.20m，层底标高-0.60～0.50m。第（2）层：粉质粘土【Q42(al+pl)】，褐黄色，软塑～可塑，干强度中等，中等韧性，摇振反应无，稍有光泽。夹少量灰色条纹，局部含锰斑点。本层在场地内广泛分布，层厚3.70～6.20m，层顶埋深0.20～1.20m，层底标高-5.90～-3.80m。第（3）层：粉土【Q42(al+pl)】，灰褐色，中密，湿，干强度低，低韧性，摇振反应迅速，无光泽。见铁锈斑。本层在场地内广泛分布，层厚2.50～5.30m，层顶埋深4.00～6.50m，层底标高-10.00～-7.70m。第（4）层：粉质粘土【Q42(al+pl)】，灰褐色～灰黑色，可塑，干强度中等，中等韧性，摇振反应无，切面光滑。含少量姜石、铁锈斑。本层在场地内广泛分布，部分钻孔穿透，揭露层厚1.50～5.00m，层顶埋深8.00～10.50m，层底标高-12.70～-11.20m。第（5）层：中砂【Q41(al+pl)】，黄褐色，中密，湿。主要矿物成分为石英、长石，磨圆度一般，级配较差，局部夹粘性土团块。45 本层部分钻孔没有穿透，揭露层厚0.50～2.40m，层顶埋深11.80～13.00m，层底标高-13.90～-12.00m。第（6）层：粉质粘土【Q41(al+pl)】，褐黄色，硬塑，局部坚硬，干强度高，中等韧性，摇振反应无，稍有光泽。含小姜石，含量约30%，局部50%。本层仅部分钻孔穿透，揭露层厚0.50～7.30m，层顶埋深13.00～14.50m，层底标高-20.30～-14.10m。第（7）层：粉质粘土【Q41(al+pl)】，灰黄色，硬塑，干强度中等，中等韧性，摇振反应无，稍有光泽。姜石含量较大，见大量灰绿色条带。本层见于部分钻孔中，揭露层厚1.20～4.00m，层顶埋深18.00～21.00m，层底标高-23.30～-20.20m。第（8）层：粉质粘土【Q41(al+pl)】，黄褐色，硬塑，局部坚硬，干强度高，中等韧性，摇振反应无。含灰绿色团块，含少量姜石，局部夹细砂薄层。本层见于部分钻孔中，揭露层厚5.80～10.50m，层顶埋深21.00～24.00m，层底标高-32.40～-29.10m。第（9）层：卵石【Q41(al+pl)】，黄褐色，中密。卵石含量约50%，主要成分为石英砂岩，亚圆形，磨圆度一般，直径3～10cm，大部分3～5cm，充填物为粉质粘土或中砂。本层见于部分钻孔中，且仅部分钻孔穿透，揭露层厚3.60～16.20m，层顶埋深29.80～33.00m，层底标高-46.40～-33.80m。第（10）层：粉质粘土【Q41(al+pl)】，棕褐色，坚硬，干强度高，高韧性，摇振反应无，稍有光泽。含细砂、灰绿色膨胀土团块。本层见于部分钻孔中，且所有钻孔均未穿透，揭露层厚8.00～8.10m，层顶埋深46.00～46.80m。勘察范围稳定水位埋深3.00-3.60m，为上层滞水2．设计方案比较与选择：2.1.各层土指标计算:表2-1各层土指标层号土层名称重度γ（kg/m3）饱和重度γ(kg/m3)粘聚力c(kPa)内摩擦角φ(·)层厚mKaKp1杂填土200810.7561.2330.8691.1112粉质黏土19.5219.724.19.350.7221.3860.851.1773粉土19.3619.4724.713.940.6131.6320.7831.27745 4粉质黏土19.9720.0330.47.740.7641.3090.8741.1445中砂19.502810.3612.770.61.666粉质黏土20.4720.7255.517.640.5361.8670.7321.3662.2支护结构选型:表2-2支护结构适用条件结构形式适用条件排桩或地下连续墙1.适用于基坑侧壁安全等级一,二,三级2.悬臂式结构在软土场地中不宜大于5米3.当地下水位高于基坑底面时,宜采用降水、排桩加截水帷幕或地下连续墙水泥土墙1.基坑侧壁安全等级宜为二、三级2.水泥土搅拌桩施工范围内地基承载力宜大于5米3.基坑深度不宜大于5米土钉墙1.基坑侧壁安全等级宜为二、三级的软土场地2.基坑深度不宜大于12米3.当地下水位高于基坑底面时,应采取降水或截水措施逆作拱墙1.适用于基坑侧壁安全等级一,二,三级2.淤泥和淤泥质土场地不宜采用3.拱墙轴线的矢跨比不宜小于八分之一4.基坑深度不宜大于12米5.地下水位高于基坑底面时,应采取降水或截水措施放坡1.适用于基坑侧壁安全等级宜为三级2.施工场地应满足放坡条件3.可独立或与上述结构结合使用4.当地下水位高于坡脚时,应采取降水措施45 表2-3支护结构评价支护形式优点缺点地下连续墙整体性好、刚度好、防水性好造价高、工期长、污染道路，市政部门不允许钢板桩整体性好、止水、施工速度快造价高、回收困难、材料来源有问题混凝土钻孔灌注桩截面刚度好、造价相对较低防渗性和墙的整体性差、污染环境水泥土搅拌桩整体性好、防渗性好、截面抗弯刚度好、造价较低需要占据较多的位置，场地不允许预制钢筋混凝土板桩可事先预制、施工速度快、有企口能止水、占地位置小、造价低场外运输困难、打桩时对周围环境有影响土钉墙整体性好、稳定性好、承载力大、施工速度快捷、不占独立施工工期、经济效益好变形较大，本工程不适用目前，基坑支护结构形式有：地下连续墙、钢板桩、混凝土钻孔灌注桩、水泥土搅拌桩、钢筋混凝土板桩、土钉墙等六种。现将其优缺点列表如下：本工程的场地条件和工程实际情况分析，该工程基坑侧壁的支护有下述几个特点：首先是深度较浅，深度为10m;其次是地理环境重要，由于工程东侧紧邻主干道（光明大街），主干道与基坑之间埋设有热力管道；东南侧紧邻市政大酒店；南侧为以便道；西侧紧邻民用住宅（三栋六层砖混结构）；北侧临滏阳河。万一发生基坑侧壁变形过大，将影响市区交通和居民日常生活，社会影响太大；且热力管道不允许产生位移变形；第三，工程为上层滞水；第四，由于场地狭窄，建筑物已占据了整个场地。因此，工程基坑侧壁的支护要针对上述特点，做到土方开挖后，边坡稳定，土方干燥，不漏土来保证基础的顺利施工。重点要保证东侧光明大街及地下管道和西侧民用住宅的稳定，绝对不能出现问题。通过对上述方案的分析比较，采用：南北侧壁采用重力式挡土墙（水泥土排桩），东西侧壁采用桩锚支护。3．悬臂桩设计：3.1.桩前后主被动土压力计算：第n层土层任意深度对桩主动土压力：45 =（3-1）第n层土层任意深度对桩的被动土压力：（3-2）对各层土的C,φ值使用加权平均取平均值，地面均布荷载：q=20KN/m245 三轴试验确定的第层土固结不排水剪粘聚力标准值；计算点深度；计算参数，当时，取，当时，取；基坑外侧水位深度；计算系数，当时，取，当时，取零；水的重度；基坑处主动土压力：基坑处被动土压力：基坑处被动土压力大于主动土压力故第一个土压力为0点d将处于基坑上部45 图3-1基坑侧壁的土压力分布图基坑处净土压力：3.2解嵌固深度得计算1).第一个土压力为0点d,该点距离坑底的距离u=0m;2).计算d点以上土压力合力，求出至d点的距离y;对基坑坑底处列弯矩方程可得，3).计算d点墙前主动土压力和墙后被动土压力.根据作用在挡墙结构上的全部水平力平衡条件和绕挡墙底部自由端力矩总和为0的条件可得，45 整理后得的四次方程式-------------------------------------------------------------------------------（3-3）其中将数据代入四次方程进行试算：整理后用试带法解得为安全起见，实际嵌入基坑底面以下的入土深度为3.3计算最大弯矩：求解剪力为零点在基坑底面以上故取b=0(即基坑底面处弯矩最大)结论：通过计算采用悬臂桩长度为9+17.2=26.2m。桩长较长，且弯矩过大，不太合理。故不采用本方案。4.南北基坑侧壁采用水泥土挡墙4.1确定挡墙的宽度B和插入深度D45 水泥土挡墙采用桩体直径为700mm,两个搅拌桩间距离为500mm搅拌桩间间距200mm。水泥土桩的排列形式如下：图4-1水泥土挡墙构造图插入深度D一般取0.8~1.2倍的h,取D=1.0h=9m.45 图4-2水泥土挡墙受力图4.2对水泥土挡墙进行各项稳定验算基本参数如下墙后主动土压力合力墙前被动土压力合力为45 4.2.1抗倾覆稳定验算水泥土挡墙前趾A的抗倾覆稳定安全系数4.2.2抗滑动稳定验算4.2.3抗渗验算45 由于施工前采取了降水措施，故抗渗验算可不考虑。4.2.4水泥土挡墙水平位移计算（按经验公式估算）故满足要求4.2.5整体稳定验算当坑底.存在软弱土层时，应按圆弧滑动法验算挡墙的整体稳性计算简图如下：图4-3最危险划裂面土条分布图45 表4-1条分法计算土条时各土条参数C*LW542.76231.4065855.930515.5247344.63083493.88434.6113378.65118.3025564.72088474.9936.08415101.047521.5410982.5542436.6739.44082135.067525.24662113.4092407.4642.39888151.06525.90808131.0434378.16345.83662165.300825.9593147.9878358.86248.45586179.455526.43188163.3844339.44551.39258191.261326.39659177.1786309.94656.53184201.406525.14929191.74372810.35860.56982209.749524.35716202.85682510.75567.8382217.788822.50844215.50982011.40984.79775231.032319.00963235.89321811.75794.21973238.079317.58894245.4481611.926105.9972241.501515.84194251.37141312.174130.4581246.523513.11876259.69251212.332141.3296249.72312.255263.8289912.43188.4395251.70759.258874268.3623712.528242.2793253.6927.253944271.6519512.575339.191254.64385.199407273.5986312.584565.3184254.8263.121714274.4494112.561695.955254.341.038731274.2982412.493423.9888252.98334.134377272.3183612.392282.6592250.9386.155102269.4538812.235211.9944247.75888.110502265.15291012.049169.5955243.99239.995516259.98161211.849141.3296239.942311.81061254.2619311854.70823364.545.1307329.58083417.41549.88103352.653847.97318308.9443716.74345.83662339.045850.29972286.74673916.03343.48603324.668350.89557267.85754215.06240.37988305.005551.68376241.52624514.24937.68789288.542352.57039218.17234813.34835.3324270.29752.75916194.24665112.19633.25402246.96951.55195168.0095510.81830.83555219.064549.78424137.1218589.94729.2406201.426848.6264117.3383637.9926.91992161.797543.3653282.5343445 685.84924.94052118.442335.6444351.86138753.59722.6127372.8392526.3637424.02857合计6807.2351207.8677902.75故满足整体稳定性要求。以上是以任意一滑动圆心的计算结果，实际上这不一定为最危险的滑动圆心，因此在实际工程中应进行多大试算，并找出最危险的滑裂面。5桩锚设计：将计算的土层取加权平均的各项系数可同悬臂桩计算取相同值C=29.65.1计算主被动土压力（计算原理取悬臂桩计算原理）基坑顶面：基坑底面：故反弯点距离基坑底面距离仍为0m。5.2计算弯矩和剪力工程根据经验设置两道锚杆分别基坑3m和7m处5.2.1第一工况：内力可看成3m的悬臂梁计算，基坑开挖到3.5m处。根据结构力学求解器，弯矩和剪力图如右45 图5-1第一开挖阶段桩体的内力分布图5.2.2第二工况：用结构力学求解器得如下结果（分别开挖到7.5和9m处）45 图5-2第二开挖阶段桩体的内力分布图5.2.3第三工况：图5-3第三开挖阶段桩体的内力分布根据内力包络图可得出个点最大弯矩和剪力图截面弯矩设计值：45 截面剪力设计值：　　　　5.3排桩纵向钢筋计算预选桩径d=800cm，钢筋保护层厚度a=50mm，钢筋笼直径。C25混凝土。预选选竖向主筋20根，沿均匀布置，2020。由《混凝土结构设计规范》GB50010-2002-------------------（5-1）其中计算如下：45 5.4纵向配箍计算：根据《混凝土结构设计规范》GB50010-2002---------------------（5-2）圆形截面配筋，用等效代换。首先考虑混凝土抗剪，故原理上采用构造配筋即可，此处采用φ8@200。以满足在不同开挖阶段的剪力较大值。5.5桩入土深度计算：5.6锚杆计算：1）锚杆水平拉力设计值2）锚杆杆体的截面面积采用预应力钢绞线，则倾角。3）锚杆自由端长度计算45 ------------------------------------------（5-3）4）锚杆承载力计算根据公式5）锚杆锚固段长度计算：由《建筑基坑支护技术规程》JGJ1-2009----------（5-4）采用非扩孔锚杆，=40（值查规程表4.4.3取值30-50）取1.3锚杆的孔径为200mm第二道锚杆取=5045 图5-4排桩锚杆支护设计图5.7腰梁设计：内力计算按五跨连续梁简化计算，由结构力学求解器计算可得下述值。选择截面123456(1)(2)(3)(4)(5)图5-5腰梁内力计算简图腰梁1的内力计算简图：45 图5-6腰梁1的内力图腰梁2的内力计算简图：45 图5-7腰梁2的内力图选择截面：选用14工字钢2根。腰梁2的内力简图：内力计算也采用五跨连续梁简化计算，有结构力学求解器计算可得上述值。选择截面：选用16工字钢2根。5.8冠梁设计：冠梁横截面积，混凝土，钢筋选用，此设计中冠梁作联系梁，故按构造配筋。45 按计算，，查表选用3根直径20，面积。5.9位移计算：应用理正软件，采用“m”法可得到下列变形图作为施工时3段开挖的监测依据第一工况开挖到距离地面3.5m处，此时的内力分布及位移如图第二工况在3m处打第一道锚杆，此时内力分布及位移如图45 45 图5-8各施工阶段内力分布图及包络图5.10抗隆起验算45 Prandtl(普朗德尔)公式(Ks>=1.1～1.2)，注：安全系数取自《建筑基坑工程技术规范》YB9258-97(冶金部):Ks=4.204>=1.1,满足规范要求。Terzaghi(太沙基)公式(Ks>=1.15～1.25)，注：安全系数取自《建筑基坑工程技术规范》YB9258-97(冶金部):45 Ks=4.898>=1.15,满足规范要求6基坑防水措施根据该工程勘察范围稳定水位埋深3.00-3.60m，为上层滞水，在施工过程中需防止滞水渗漏，在排桩之间做3道水泥土深层搅拌桩,桩径500mm。在水泥土挡墙侧面将最后两排水泥土挡墙打入不透水层兼做止水帷幕，使整个基坑形成一道密闭防水层。详见施工平面图。7降水方案降水采用坑内降水，在坑内每隔10m的间距设置一个降水井。坑内的水位要降到坑以下底5m,即基坑地下水位要处于-14m。8施工监测方案：现场监测的准备工作应在基坑开挖前完成，从基坑开挖直至土方回填完毕均应作观测工作。在本工程深基坑施工过程中，为了随时监测基坑施工及相邻建筑物的安全，达到信息化施工，对以下项目进行了施工监测：（1）桩顶水平位移监测：水平位移观测点延其结构延伸方向布设，每10米布设一个观测点。测点埋设在桩顶冠梁上。当水平位移报警值为30mm。（2）临近建筑物沉降监测：沉降观测点布设在东南角市政大酒店和西侧三栋民用住宅楼上，一栋建筑物上布设二个测点。测点布设在建筑物墙外侧。报警值按规范要求设置。（3）临近管线变形监测：热力管道上布置2个观测点，测点布设于管道顶部。报警值按规范要求设置。水平位移、沉降和变形观测点在布设初始建立读数，在基坑开挖当日起实施。两天观测一次。观测数据应及时分析整理，水平位移、沉降和变形观测项目应绘制随时间变化的关系曲线，对变形的发展趋势作出评价。监测记录和监测报告应采用监测记录表格，并应有监测、记录、校核人员签字。监测工作完成后，由监测人员提交完整的基坑工程现场检测报告。9应急预案：当观测数据达到报警值时，必须通报有关单位和人员，采取措施。针对重点区段进行压力注浆，注浆压力一般为1～2MPa。注浆管深度试具体情况而定。浆液采用掺水玻璃的水泥浆，以加速其凝固，每孔的注浆量以注满为止。45 10总结整个学期的毕业设计已经快做完了，通过本次设计对岩土工程加深了了解，对基坑支护工程有了很深刻的认识，从支护形势到支护的施工方式都有所进步。同时也是对前3年的专业知识的复习。对勘查报告所提供的必备资料也已有了一定了解。本次毕业设计主要对桩锚结构和水泥土挡墙做了主要的设计，悬臂桩略显简陋。另土钉方案由于时间关系没有做，但也读了不少文章，特别对复合土钉墙的应用做了不少了解。通过本次设计，。其支护方式在各土层的应用多种多样，且还在不断创新中。就本设计而言，方案的选择还有多种，只是缺少经验和更深层次的认识，目前还做的不好。这是第一次做基坑支护设计，本设计中有很多的缺陷和纰漏，望看到的老师和同学予以指出，本人在此感谢！45 45 鸣谢通过这次毕业设计，在原冬霞老师和各位老师的悉心安排和指导下，我们的毕业设计进行的非常顺利。在此向吴雄志，张耀文和原冬霞老师致以最诚挚的谢意，我将永远记住你们对我的教诲！同时也向在设计中帮助过我的各位同学表示中心的感谢，你们都是我的好朋友！，在本设计中，由于本人知识能力水平有限，另外经验也严重的不足，肯定会出现许多错误和不足，对于出现的错误和不足之处，敬请各位老师和同学批评指正，本人会虚心的接受。在此，再次谢过！45 参考文献[1]建筑基坑支护技术规程，JGJ120-99[2]基坑土钉支护技术规程，CECS96：97[3]房屋建筑制图统一标准，GB/T50001-2001[4]建筑结构制图标准，GB/T50105-2001[5]陈忠汉等,深基坑工程,第2版,机械工业出版社,2002[6]建筑基坑支护技术规程,建工出版社,JGJ120-99，1999[7]余志成等,深基坑支护设计与施工,建工出版社,1997[8]刘建航等主编,基坑工程手册,建工出版社[9]张永波等，基坑降水工程，地震出版社，2000[10]基础工程,建工出版社[11]袁聚云等，土木工程专业毕业设计指南岩土工程分册，水电出版社，1999[12]建筑地基处理技术规范JGJ79-2002，[14]地下基础工程百问，建工出版社[15]地基处理，建工出版社[17]地基处理与基坑支护工程，地质出版社[18]岩土论文集，地质出版社[19]逆作法设计与施工，机械工业出版社45 附件145 附件2杭州西湖国际饭店地下工程逆作法施工（e）在本工程宾馆及公寓主楼部位，一根结构柱下设置了[提要]本文介绍了杭州西湖国际饭店地下工程逆作法的设计要点，结合实际工程已有的监测资料，对逆作法施工过程中地下墙的侧向位移、墙后的水土压力、基坑周围地表沉降等进行了分析研究和总结。1.工程概况及地质条件杭州凯悦大酒店工程位于杭州六公园附近。其西部约30m处便是著名的杭州西湖，基坑四周道路繁华，地下管线错综复杂。本工程上部为8~9层框架结构，分宾馆和公寓两部分，建筑面积约10万方，详见图1。宾馆部分设三层地下室，基坑开挖深度约14.3m，地下一层的楼面标高为-4.100或-5.100，地下二层搂面标高为-8.000；公寓部分设两层地下室，基坑开挖深度约12.6m，地下一层的楼面标高为-6.000。地下室平面尺寸很大，其形状接近梯形，最大边长约162m，最小边长也达98m，基坑平面面积约17700m2。基坑四周均建有二层临时施工用房及店面。45 图1工程平面图本工程开挖影响范围的土层以粉土和淤泥质土为主，详细地质情况见表1。表1各层土的主要物理力学指标]表1各层土的主要物理力学指标表注：φ、C为固结快剪峰值45 2.围护设计方案及实施针对本工程基坑平面尺寸大、开挖深度深、地质条件差、周围环境复杂这一特点，经多方案比较，最后确定采用的围护方案是，0.8m厚地下连续墙作为临时挡土结构兼永久结构地下室外墙（“二墙合一”），并结合逆作法施工，以地下室各楼层作为主要支撑并辅以各种临时支撑。方案的具体实施主要分如下几个步骤：（1）地下连续墙、竖向临时支撑及降水井施工。本工程填土层下面存在着厚薄不均的粉土层。为防止地下墙成槽施工时发生槽壁坍塌现象，在地下墙施工前，整个场地周边一圈均进行了浅层地基注浆加固处理。本工程地下墙墙肢形式均为一字型，地下墙墙幅接头采用了具有一定刚性的十字钢板接头。地下墙深度为25m~32m，全部地下墙均已穿透③号淤泥质粘土层，墙端进入④号粘土层或更下面的土层。竖向临时支撑采用井形钢构架形式，其下端插入结构工程桩内2.5m；在逆作法施工过程中，由于地下结构竖向传力构件（如结构柱、剪力墙等等）尚未形成，因而上部结构的所有荷载必须通过竖向临时支撑传至结构工程桩，竖向临时支撑的数量及位置的设计必须满足这一功能要求。本工程要求竖向临时支撑能够承担地上六层结构的自重及施工荷载。本工程地基存在着厚度较大、渗透系数较大的②号粉土层，且紧临西湖，水源很丰富；另外基坑面积大，开挖深度深，因而基坑降水难度大。设计采用了真空深井降水，坑内共布置了57口深井。（2）地下墙顶部压顶梁施工。地下墙顶部设置一定刚度的压顶梁对减小地下墙的侧向变形、协调各幅墙的沉降及错位等均很有利。特别是对本工程而言，地下墙边存在一排结构柱，压顶梁、结构柱以及地下各楼层结构边梁共同形成一壁式框架，该壁式框架大大提高了地下墙的整体性，从而更能够保证“二墙合一”的质量。本工程压顶梁高度1.5m，宽度同墙宽，即0.8m。（3）第一阶段盆式挖土及±0.000结构楼层施工。逆作法施工中，当±0.000楼层结构施工结束后，挖土施工即进入“暗挖”阶段，其难度较大，速度较慢。为尽量减少“暗挖”工作量，本工程在±0.000楼层结构施工之前先进行盆式挖土，即先大面积挖土至标高-2.000处，此时地下墙周边一定范围内停止挖土，做好护坡；基坑中间则继续挖土至地下一层楼面标高。采用逆作法施工方法后，结构楼层设计不仅要满足建筑使用阶段的功能要求，而且也要满足逆作法的施工要求，对本工程而言，地下结构设计主要增加了如下几个内容：（a）结构楼板预留出土孔、调物孔等等孔洞之后的加固处理；（b）施工机械（如挖土机、卡车等）将在楼层的一定区域内行驶，相应范围内的结构梁板必须加强；（c）由于地下各楼层将作为地下连续墙在各施工工况的水平支撑系统，其承受的最不利水平推力将较使用工况大得多，并且由于车辆坡道、电梯井，结构柱等等永久结构构件尚未施工，结构体系很不完整，因而应通过计算及分析对楼层结构的薄弱环节进行加固，合理地布置一些临时支撑；（d）由于永久结构一些竖向承重构件（如地下混凝土墙、柱等）尚未形成，致使一些结构梁板失去支点，因而需要设置一些临时支托系统；四根井形钢构架；在其它区域，基本上是一根结构柱对应两根井形钢构架。井形钢构架顶部的承台必须满足结构柱的抗冲切要求。（4）地下墙周边土方开挖及地下一层楼板施工，同时开始施工地上一、二层结构。45 为控制地下墙的侧向变位发展，应尽量减少基坑的暴露时间。为此，下一阶段的施工顺序是先施工已挖至标高的地下一层楼板，待其混凝土达到一定强度后，按照“分段、对称、限时”的原则，充分利用基坑开挖的时空效应，将地下墙周边的土方分为若干小段，各段土方按一定的次序逐步挖去，并进行相应段的结构楼板施工，待各段楼板具有一定强度后才能进行邻段的土方开挖。（5）地下二层土方开挖、楼层施工，同时施工地上三、四层结构。同样先对地下二层土方进行盆式暗挖，即先挖去中间区域的土方，施工该处楼板；然后逐段施工周边楼板，架设临时支撑。（6）最后一阶段土方开挖及基础底板施工，同时施工地上第五、六层结构。该阶段是施工全过程最为重要的一个环节，该工况的变形发展最难控制。由于本工程基坑开挖深度较深，且地基浅层存在着厚度较大、密实度很高的粉土，根据地区经验，水泥搅拌桩穿透该层土的难度较大，因而没有采用水泥搅拌桩对坑底被动区淤泥质粘土进行加固。本工况采取的技术措施是：（a）分段施工，化大为小。基坑中间范围首先挖土至相应坑底标高，地下墙周边保留20m宽的土方，进行中心范围基础底板施工；（b）中心范围基础底板混凝土达到一定强度后，架设临时斜支撑，一端支于已施工完成的基础底板上，另一端支于地下墙一定标高处。（c）进行地下墙周边土方开挖，按“分段、对称、限时”的原则，逐步进行，并马上进行相应段的基础底板施工。3.监测结果分析本工程基坑规模很大，地质情况及结构楼层比较复杂，因而计算模型的确定及计算参数的选取方面均存在不少难度。为确保本工程土方开挖及地下室施工的顺利进行，确保周边道路、管线及建筑物的安全和正常使用，本工程对地下墙沿深度的侧向变形、墙顶沉降、地下墙前后的水土压力、地下墙墙体内力、基坑周围环境、结构楼板体系的内力变形、结构柱轴力、井形钢构架的变形及沉降等项目进行了监测，根据监测结果以指导工程实践。本工程全面监测工作于1998年4月18日开始，7月21日，±0.000结构楼层施工完毕；11月30日，地下一层结构施工完毕；99年2月，地下二层结构施工结束；7月，全部地下室基本施工完毕。限于文章篇幅，下面仅对部分监测结果进行分析。3.1地下墙侧向位移本工程地下室施工结束后，基坑各测点的最大侧向变形约15cm，最小变形也近10cm。图3给出了测点CX2（该点平面位置详见图1）在各施工工况的侧向位移发展图。该图表明，±0.000楼层及地下一层楼层施工结束后（对应图中工况3），地下墙的最大侧向变形约8cm，其位置在桩顶；地下二层楼层施工结束后（对应图中工况4），地下墙的最大侧向变形约10.6cm，其位置在地表以下12.5m；全部地下室施工结束后，地下墙的最大侧向变形约15cm，其位置在地表以下12.5m。从各个测点的墙顶位移数值来看，各工况的位移实测值均超过相应设计控制值。主要原因有以下几点：45 图2工况位移图（1）、基坑暴露时间过长。如第一阶段盆式挖土结束后，由于种种原因，一个月后才进行±0.000楼层结构的施工，基坑比预期目标多暴露了近一个月，在这过程中，基坑变形每天都在以近1mm/d的速率增长。（2）、关键工况的土方超挖造成实际开挖深度与设计开挖深度有较大偏差，普遍偏差达1~2m。（3）、某些工况坑内水位没有控制到位，部分区域降水过度，造成被动区水压力减小。在监测过程中，曾经发现在第二工况某一段时间内，部分测斜孔测得的位移发展太快，难以查明原因，后来从刚安装不久的水位管发现，该处的地下水位已被降至-10.500m标高，立即停止降水后，围护体位移马上趋于稳定。（4）、楼板平面尺寸很大时，混凝土的收缩引起地下墙侧向变形的增大。各测点在±0.000楼层混凝土浇筑前后的变形增量最大值达9.8mm。（5）、大基坑的“时空效应”。尽管地下墙的累计侧向位移数值比较大，但从总体上看，变形发展速率还是得到较好的控制。地下一层施工结束时，平均变形速率约0.36mm/d；地下二层施工结束时，平均变形速率约0.35mm/d；基础底板施工结束时，平均变形速率约0.25mm/d。整个施工过程中，最大变形速率均控制在0.6mm/d内。3.2地下墙墙背水土压力图4给出了平海路一侧的测点T2的实测主动土压力分布情况，并同时给出了用朗肯理论得到的主动土压力及按式1得到的静止土压力，土压力采用水土分算，水压力按照本文实测结果计算。图5给出了实测水压力的变化情况，并同时给出了静水压力。（1）分别为土的内摩擦角及重度，K0为静止土压力系数。从图4可以看到，墙侧实测土压力比较接近主动土压力，而小于静止土压力。该图同时给出了用水土合算法计算得到的主动土压力，其结果远小于实测值，可见对本工程而言，采用水土分算更为合理。45 从图5可以看到，随着基坑开挖的不断进行和降水深度的不断加大，作用于地下墙全深度的水压力不断减小，且均小于静止水压力。由此可见，在按水土分算原则计算土压力时，水压力计算必须考虑基坑渗流作用的影响，如果在以上的主动土压力计算时不考虑渗流的作用而直接采用静止水压力，则计算结果将大大超过实测值。总结以上，在实际工程中，土压力计算宜采用水土分算，但水压力计算时必须考虑基坑渗流作用的影响。图3水压力深度曲线图4水压力深度曲线本工程在基坑周围地面、建筑物上设置了大量的沉降测点。从监测结果来看，地表沉降分布规律基本是，基坑各侧中间部位的沉降最大，角部最小。±0.000楼层结构施工结束时，学士路最大沉降达23.2mm，平海路为16.7mm，湖滨路为12.3mm，东坡路最小，仅为6.3mm。地下一层结构施工结束后，基坑各侧的地面沉降均有了较大的发展，学士路、平海路、湖滨路、东坡路各侧的最大沉降分别发展至43.2mm、29.5mm、15.2mm及15.1mm，沉降分布规律不变。到地下室施工结束时，学士路、湖滨路、东坡路各侧的最大沉降分别发展至189mm、126mm及128mm，沉降分布规律基本不变。45 学士路及平海路一侧设有施工机械及车辆出入的通道，这是该侧地面沉降较大的一个重要原因。与地下墙侧向位移的发展类似，在整个施工过程中，地表沉降累计数值虽然比较大，但由于沉降发展速率比较小，故基坑开挖对周围环境没有产生明显的影响。4.结论本工程从开始挖土到基础底板施工完毕，历时约450天。在全部施工过程中没有产生大的险情，也没有对周围环境造成明显破坏，总体来说，该工程的基坑围护是成功的，但同时还存在不少需要解决的问题，以下对本工程地下室施工的一些技术措施作一总结：1、采用逆作法施工技术对控制深大基坑的稳定和变形具有明显的成效；2、基坑工程的每一施工工况必须严格按设计要求进行，严禁超挖，尽量减小基坑无支撑暴露的时间；3、基坑降水应控制到位，在不影响施工的情况下，不宜降水过深；4、结构楼层面积比较大时，应充分考虑混凝土的收缩对围护体变形的影响；5、基坑围护设计时，土压力计算宜采用朗肯土压力理论，并采用水土分算，但其中水压力计算时应考虑基坑渗流作用的影响。参考文献[1]J.E.，Bowls，FoundationAnalysisandDesign，1982.[2]刘兴旺，地下连续墙围护和承重结构内力变形及承载机理分析，浙江大学博士学位论文，1999。[3]刘建航等主编，基坑工程手册，中国建筑工业出版社，1997。45 实习报告学院科信学院班级土木05-3班学生夏德双学号050322320指导教师原冬霞河北工程大学科信学院2009年5月27日45 45'