基坑围护设计方案.doc

建国西路68号地块住宅小区（A地块租赁式公寓）基坑围护设计方案上海市基础工程公司设计研究所2006年06月建国西路68号地块住宅小区（A地块租赁式公寓）基坑围护设计方案一、工程概况 1-1一般概况 1) 工程名称 建国西路68号地块住宅小区（A地块租凭式公寓）2) 建筑场所 徐汇区、卢湾区接壤处，南临建国西路、北靠永嘉路，东为规划嘉善路，西面为襄阳路 3) 主要用途 住宅4) 业主 上海嘉兆房地产开发经营有限公司5) 总体设计单位 上海江欢成建筑设计有限公司 1-2 工程概况1) 本工程0.00+4.50，场地自然地面平均绝对标高为+3.90(相对标高-0.60)。2) 本基坑内净面积约5046.6 m2，围护外边线周长约322.3 m。3) 本工程底板顶标高-9.800，垫层厚度200mm。裙楼区：底板厚800，基坑底标高-10.80，挖深10.2米。主楼区：底板厚1200，基坑底标高-11.20，挖深约10.6m。主楼承台区：底板厚1800，基坑底标高-11.80，挖深约11.2m。 1-2 周边环境1) 周边建筑物情况：北侧为25层建筑，最近处距地下室外墙约10米；西侧为13层建筑，由北向南最近处距地下室外墙分别为5米（一层建筑）、5.5米（2层建筑）、7米（3层）2) 周边道路情况：本工程西侧近襄阳路（距离较远），南侧为建国西路，南侧道路边线与红线距离约为3米。 3) 管线情况：根据此次提供的管线资料，周边管线情况分述如下： 建国西路下管线较多、埋深较浅，情况较复杂，与基坑内边距离由近至远：电缆（3根）（56.5米）、给水300（8米）、给水200（8.5米）、给水500（9.5米）、信息24孔（12.5米）、燃气500（14.5米）、雨水500（15米）、燃气300（16米）、燃气200（18米）；综合上述情况，基坑周边环境要求较高，须采取切实有效基坑围支护方案，周围无重大保护建筑，重要管线也有一定距离，但坑挖深10.211.2米，因此本基坑按一级基坑考虑。 1-3工程地质概要根据业主提供的地质资料建国西路68号地块住宅小区（租赁式公寓）岩土工程勘察报告（0302-K-014），地质情况概述如下：地基土层情况根据提供的岩土工程勘察报告，场地在40m深度范围内的土层自上而下分别为：1-1 杂填土:此层土遍布整个基地，主要由三合土杂土组成，层厚0.401.0m。1-2 黄色素填土：土质不均匀，夹少量植物根茎，土性呈粉质粘土状，层厚0.41.6m。2 灰色素填土：土层呈灰色而且夹少量有机质土质软弱，暗浜最深处约3.0m左右。 褐黄-灰黄色粉质粘土：土质均匀，含氧化铁斑点，局部为粘土，土自上而下变软层厚1.12.6m。 灰色淤泥质粉质粘土：流塑，土质不均匀，含云母屑，层中夹少量砂，层厚1.74.3m。夹层灰色粘质粉土夹淤泥质粉质粘土：土质不匀，含云母屑，局部粘质粉土，层中呈砂质粉土夹粉质粘土状，层厚0.52.4m。层灰色淤泥质粘土：土质均匀，层中夹少量薄层粉砂，层厚7.010.3m。层灰色粉质粘土：土质均匀，层中夹姜结块及腐植质根茎，局部层中20米上部夹粘土时，呈粘土状，层底局部夹砂较重，层厚12.218.4m。层暗绿色扮质粘土：土质尚匀，含氧化铁斑点，层底处夹砂性略重，层厚1.85.5m。1层：灰绿-草黄色砂质粉土：土质不匀，层顶及层中部局部夹粘土时，呈粘质粉土，层中含云母屑，层厚1.607.40m。基坑围护设计参数一览表土层序号土层名称重度(kN/m3)j()C(kPa)k(cm/s)1-1杂填土182001-2黄色素填土18180褐黄-灰黄色粉质粘土18.516.5245.0E-6灰色淤泥质粉质粘土17.515109.0E-6夹灰色粘质粉土夹淤泥质粉质粘土18.33356.0E-5灰色淤泥质粘土16.911123.0E-7灰色粉质粘土18.118.5176.0E-061) 地下水与渗透系数设计计算时取地下水位0.5m。不考虑承压水作用。2) 主要不良地质现象、层为含水量高、压缩系数大的软弱土层，基坑开挖中易产生蠕变现象。基底基本位于第层灰色淤泥质粘土，基坑基坑开挖时由于土体原有平衡被破坏，土体易产生侧向位移。北侧局部有暗浜，对围护施工有一定影响，由于范围未勘明，本次设计暂不考虑具体处理措施。二、基坑围护设计方案 2-1、设计采用规范 上海市标准 地基基础设计规范 (DGJ08-11-1999) 上海市标准 基坑工程设计规程 (DBJ08-61-97) 国家标准 混凝土结构设计规范 (GB50010-2002) 国家标准 钢结构设计规范 (GB50017-2003) 国家标准 建筑地基基础工程质量验收规范 (GB50202-2002) 国家标准 混凝土结构工程施工质量验收规范 (GB50204-2002) 上海市标准 灌注桩施工技术规程 (DBJ08-202-92) 其他有关规范及规程 2-2、设计参数根据地勘报告，基坑围护设计参数见基坑围护设计参数一览表 2-3、围护设计方案1. 围护设计总体方案钻孔灌注桩结合外侧搅拌桩帷幕坑内两道水平支撑系统本工程地处闹市区，工程特点为： 周围环境条件要求高。本基坑与主要道路距离较小，虽然周围无重大地面建筑，但工程地处交通要道繁华地区，周边均为住宅小区，环境依然比较复杂； 挖深较深，10.211.2米，属一级基坑，位移变形控制要求高。 基坑平面形状不规则，有较大折角、凹角。 基坑开挖施工场地狭小、区域敏感、基坑较深，因此施工、出土不便。 工期要求较紧。u 围护体的选型 方案阶段对包括SMW工法在内的多种围护体型式进行了经济、技术比较，考虑到本基坑工程规模较大，类似规模的深基坑工程如采用SMW工法作为围护体，其内插型钢虽然可拔出回收利用，但一方面由于基坑浅层土层渗透性系数很大，如采用SMW工法作为其围护体，由于该类型围护体自身的特点，对围护体的变形控制较为严格，否则将会产生由于变形过大引起SMW工法搅拌桩开裂，从而导致基坑发生渗漏水的不利情况，为控制围护体的水平变形势必辅以增大内插型钢插入密度的措施，另一方面由于型钢租赁期较长，因此采用SMW工法作为围护体，其经济性方面并不具备优势。通过多种围护体型式的经济、技术比较，提供以下两种围护方案： 方案一:钻孔灌注排桩挡土+单排三轴水泥土搅拌桩止水(主选) 方案二:两墙合一的地下连续墙(备选) 方案比选表项目优点缺点围护总造价方案一钻孔灌注排桩工艺成熟、施工技术要求较低、对周边影响小、桩体刚度较大，变形较小需与止水帷幕结合使用、工程结束后成为废弃物较低方案二 地下连续墙（两墙合一）工艺成熟、对周边影响小、墙体刚度大，变形小、结构自止水、围护墙体兼作结构墙体（有效降低结构工程总造价）施工技术要求较高，接缝止水处理要求较高，需与结构设计结合高（但减少了结构工程造价）考虑到两墙合一需要与结构设计结合，时间上难以商定，因此现阶段以方案一为主选方案，方案二供各方备选。方案一:钻孔灌注排桩挡土+单排三轴水泥土搅拌桩止水(主选)基坑围护体采用钻孔灌注桩，钢筋混凝土钻孔灌注桩施工工艺成熟，施工时对周围环境影响小。钻孔灌注桩桩径根据相应区域基坑的开挖深度，以及基坑开挖阶段水平位移的控制要求等因素进行计算确定，本工程裙楼区域采用8501050钻孔灌注桩，主楼区域采用9001100钻孔灌注桩钻孔灌注桩围护体，围护体外侧设置650450三轴水泥土搅拌桩止水帷幕。方案二：两墙合一的地下连续墙(备选)基坑围护体采用800厚地下连续墙，施工工艺成熟，对周边环境影响下，墙体刚度大，基坑位移变形小，且带自止水效果。考虑到地下结构较深且结构外墙500厚的情况，采用两墙合一，可以有效降低工程造价。u 水平支撑的选型二道钢筋混凝土边桁架+对撑支撑系统 呈不规则形状，长宽尺寸均较大，不适合采用单纯的钢支撑系统， 采用钢筋混凝土支撑系统，钢筋混凝土支撑可发挥其变形小、刚度大的特点，对减小围护体变形以及提高基坑稳定性具有重要作用。 同时采用边桁架+对撑形式，受力明确，有效减小基坑延边位移变化，同时增大基坑开挖空间可以方便基坑开挖、出土，有效加快施工进度，减少基坑暴露时间。 利用钢筋混凝土支撑整体刚度大的优点，减小支撑道数，有效加快围护施工、基坑挖土。 在施工需要时，可以利用对撑作为施工栈桥（需对立柱桩加强），加快挖土速度。2. 方案具体内容方案一:钻孔灌注排桩挡土+单排三轴水泥土搅拌桩止水(主选)（一）围护结构1钻孔灌注桩结合外侧搅拌桩帷幕普遍侧采用8501050钻孔灌注桩，有效桩长19.4m；主楼侧采用9001100钻孔灌注桩，有效桩长20.8m；其外侧设置单排650450三轴水泥土搅拌桩，有效桩长17m。2地基加固被动土采用双头水泥土搅拌桩结合压密注浆封缝进行加固。由于一般深井、承台落深均小于2米，因此不单独作围护加固考虑。而电梯井结构施工图待出，所以本次设计暂不考虑。（二）支撑系统1支撑体系基坑竖向设置两道混凝土支撑系统，钻孔灌注桩顶部设置压顶圈梁兼作第一道支撑的围檩，支撑截面尺寸及中心标高如下表所示：项目压顶圈梁混凝土主撑混凝土连杆支撑中心标高第一道支撑1100x700900x700700x700-2.100第二道支撑1200x8001000x800800800-7.1002.立柱和立柱桩支撑系统临时立柱拟采用4L1500型钢格构柱，其截面为500500，格构柱插入作为立柱桩的钻孔灌注桩中。支撑竖向支承钢格构立柱在穿越底板的范围内需设置止水片。（三） 围护结构设计计算1计算条件 基坑围护钻孔灌注桩的计算采用规范推荐的竖向弹性地基梁法，土的c、j值均采用固结快剪指标，围护桩变形、内力计算和各项稳定验算均采用水土分算原则，计算中地面超载原则上取20kPa。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。2计算工况基坑挖土标准工况与地下室施工顺序：STEP1：开挖至-2.500标高，开槽浇筑压顶梁和第一道混凝土支撑网架； STEP2：分区、分层开挖至标高-7.500，开槽浇筑圈梁和第二道混凝土支撑网架；STEP3：分区、分层开挖至基底，及时浇筑垫层和底板；STEP4：底板处设置传力带，待底板达到设计强度的80后，拆除第二道混凝土支撑；STEP5：浇筑地下室二层及夹层楼板并设置传力带，待达到设计强度的80后，拆除第一道混凝土支撑；3主要计算结果计算结果汇总表裙楼区8501050钻孔灌注桩（插入11米）（开挖深度10.2米）(混凝土支撑系统）最大正弯矩M+max(kN-m/m)918.8最大负弯矩M-max(kN-m/m)-256.8最大正剪力Q+max(kN/m)402.3最大负剪力Q-max(kN/m)-281.1最大位移Smax(cm)3.1第一道支撑Nmax(kN/m)263.8第二道支撑Nmax(kN/m)528.8整体稳定安全系数1.67抗倾覆安全系数 2.1抗隆起安全系数2.22主楼区9001100钻孔灌注桩（插入12米）（开挖深度10.6米）（混凝土支撑系统）最大正弯矩M+max(kN-m/m)1131.9最大负弯矩M-max(kN-m/m)-386.5最大正剪力Q+max(kN/m)459.7最大负剪力Q-max(kN/m)-291最大位移Smax(cm)3.2第一道支撑Nmax(kN/m)279.2第二道支撑Nmax(kN/m)552.2整体稳定安全系数1.72抗倾覆安全系数 2.19抗隆起安全系数2.26方案二:两墙合一的地下连续墙(备选)（一）围护结构1地下连续墙（两墙合一）采用800厚地下连续墙，刚性接头，混凝土等级C35；一般侧有效长度19.4m采用，主楼侧有效长度20.8m，底板处设接驳器与底板主筋连接，楼板处设预埋插筋与楼板钢筋绑扎连接。2地基加固被动土采用双头水泥土搅拌桩结合压密注浆封缝进行加固。由于一般深井、承台落深均小于2米，因此不单独作围护加固考虑。而电梯井结构施工图待出，所以本次设计暂不考虑。（二）支撑系统1支撑体系基坑竖向设置两道混凝土支撑系统，地墙顶部设置压顶圈梁兼作第一道支撑的围檩，支撑截面尺寸及中心标高如下表所示：项目压顶圈梁混凝土主撑混凝土连杆支撑中心标高第一道支撑1100x700900x700700x700-2.100第二道支撑1200x8001000x800800800-7.1002.立柱和立柱桩支撑系统临时立柱拟采用4L1500型钢格构柱，其截面为500500，格构柱插入作为立柱桩的钻孔灌注桩中。支撑竖向支承钢格构立柱在穿越底板的范围内需设置止水片。（三） 围护结构设计计算1计算条件 基坑围护的计算采用规范推荐的竖向弹性地基梁法，土的c、j值均采用固结快剪指标，围护桩变形、内力计算和各项稳定验算均采用水土分算原则，计算中地面超载原则上取20kPa。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。2计算工况基坑挖土标准工况与地下室施工顺序：STEP1：开挖至-2.500标高，开槽浇筑压顶梁和第一道混凝土支撑网架； STEP2：分区、分层开挖至标高-7.500，开槽浇筑圈梁和第二道混凝土支撑网架；STEP3：分区、分层开挖至基底，及时浇筑垫层和底板；STEP4：底板处用接驳器连接地下连续墙和底板主筋，待底板达到设计强度的80后，拆除第二道混凝土支撑；STEP5：浇筑地下室二层及夹层楼板（于埋插筋与地下连续墙连接），待达到设计强度的80后，拆除第一道混凝土支撑；3主要计算结果计算结果汇总表裙楼区800厚（插入10.8米）（开挖深度10.2米）(混凝土支撑系统）最大正弯矩M+max(kN-m/m)1006.8最大负弯矩M-max(kN-m/m)-227.8最大正剪力Q+max(kN/m)380.3最大负剪力Q-max(kN/m)-247.1最大位移Smax(cm)2.4第一道支撑Nmax(kN/m)284.8第二道支撑Nmax(kN/m)498.8整体稳定安全系数1.67抗倾覆安全系数 2.1抗隆起安全系数2.22主楼区800厚（插入11米）（开挖深度10.6米（开挖深度10.6米）（混凝土支撑系统）最大正弯矩M+max(kN-m/m)1281.9最大负弯矩M-max(kN-m/m)-248.5最大正剪力Q+max(kN/m)425.7最大负剪力Q-max(kN/m)-277最大位移Smax(cm)2.38第一道支撑Nmax(kN/m)314.2第二道支撑Nmax(kN/m)513.2整体稳定安全系数1.63抗倾覆安全系数 2.03抗隆起安全系数2.15三、开挖与降水 3-1 土方开挖1. 土方开挖前施工单位应编制详细土方开挖的施工组织设计，并在取得基坑围护设计单位认可后方可实施。2. 施工顺序应遵循先撑后挖的原则，土方开挖要求采用盆式挖土。土方开挖、支撑施工应严格实行“分层分段、留土护壁、限时开挖支撑”，将基坑开挖造成的周围设施的变形控制在允许的范围内。3. 挖土运土机械严禁直接压过支撑杆件，必须跨越支撑时应用走道板架空。4. 在基坑开挖过程中，施工单位应采取有效措施，确保边坡留土及动态土坡的稳定性；施工单位应严格按照土方开挖的施工组织设计进行，基坑内部临时坡体坡度应不大于1：1.5，且在土方开挖过程中挖土高差不得大于3米，慎防土体的局部坍塌造成主体工程桩移位破坏、现场人员损伤和机械的损坏等工程事故。5. 基坑内所有的深坑开挖必须待普遍的垫层形成并达到设计强度要求后，方可进行深坑的开挖。6. 除井点降水措施外，地面及坑内应设排水措施，及时排除雨水及地面流水。坑内排水严禁在坑边挖沟。7. 基坑边严禁大量堆载，地面超载应控制在20kPa以内。8. 机械进出口通道应铺设路基箱扩散压力，或局部加固地基。9. 砼垫层应随挖随浇，即垫层必须在见底后24小时内浇筑完成。10如围护桩先于挤土打入桩的施工，必须在围护桩达到设计强度的70后，方可进行挤土打入桩的施工，并应合理安排打桩顺序，尽量减小打桩对已施工围护桩的不利影响。 3-2 降水1. 施工单位应提供详尽的降水施工方案，经设计单位认可后方可实施。基坑开挖前应进行预降水，时间不少于四周。坑底加固区以上土体须满足挖土要求，坑底加固区以外范围要求降水后水位离坑底0.5-1.0米(含不作封底加固处理的落深区)。2. 土方开挖前要进行基坑降水，建议采用轻型井点降水，降水深度控制在坑底以下0.5m1.0m。2. 降水单位在基坑开挖期间应每天测报抽水量及坑内地下水位。四、监测 本工程应加强信息化施工，施工期间应根据监测资料及时控制和调整施工进度和施工方法，对施工全过程进行动态控制。 4-1 监测技术要求1. 本工程应加强信息化施工，施工期间应根据监测资料及时控制和调整施工进度和施工方法，对施工全过程进行动态控制。2. 监测仪器的选型，要考虑最大可能需要的量程并根据基坑工程只在地下施工期内使用的性质选用满足安全监测要求、合适的仪器。3. 仪器安装埋设前要进行检验和率定，绘制监测点安装埋设详图，并按照方案和埋设要求作好埋设准备。4. 仪器埋设时，核定传感器的位置是否正确，埋设的准备是否符合技术要求，按监测的位置和方向埋设传感器。5. 所有监测点安装埋设完成后，及时绘制测点位置图，并加强对现场测点保护，以防监测测点被破坏。6. 监测数据必须做到及时、准确和完整，发现异常现象，加强监测。监测数据未达到报警值期间，应向设计单位每周提交一次书面监测结果（包括每天的监测数据及周报），监测材料上应注明对应的施工工况及工况平面分布图等施工信息，便于相关各方分析监测结果所反映的情况。7. 监测数据如达到或超过报警值应及时通报有关各方，以期尽快采取有效措施保证本工程进展顺利。8. 对原始数据要进行分析，去伪存真后方可进行计算，并绘制观测读数与时间、深度及开挖过程曲线，按施工阶段提出简报。监测工作贯穿基坑工程始终，待全部资料备齐后，应提供完整电子版监测数据、监测时程曲线图及监测报告予围护设计单位及相关各方。9. 测试方案须得到设计单位的认可，监测得到的数据必须及时提供给设计单位，施工总包单位根据监测数据及时调整施工进度和施工工况，以保证本基坑工程的信息化施工。 4-2 监测内容 建议本次测试所采用的具体项目如下:1. 水平垂直位移的量测 主要用于观测围护桩顶、立柱顶端、地下管线及邻近建（构）筑物的水平位移及沉降。管线的测点、相邻建筑物布置测点应与有关管理部门和业主商定。2. 测斜 主要目的是观测基坑开挖过程中围护桩及土体位移。建议在基坑四面(围护桩及土体内)埋置测斜管。3. 支撑轴力的测试 每个截面布置传感器不少于2个，用于量测基坑开挖期间支撑内力的变化。4. 地下水位的观测建议布置坑外地下水位观测井，监测坑外地下水位的波动情况。坑内的水位观测井一般由降水单位实施。 4-2 观测要求:1在围护结构施工前，须测得初读数。在基坑降水及开挖期间，须做到一日一测。在基坑施工期间的观测间隔，可视测得的位移及内力变化情况放长或减短。2测得的数据应及时上报甲方与设计院。3报警界限: 一般情况下，水平、垂直位移大于5mm/日或累计大于mm；坑外地下水位下降达500mm；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。 建国西路68号地块住宅小区（A地块租赁式公寓）基坑围护设计方案 第二部分设 计 方 案 图 纸 建国西路68号地块住宅小区（A地块租赁式公寓）基坑围护设计方案 第三部分设 计 计 算 结 果 围护结构计算书方案一 钻孔灌注排桩一、裙楼区域1、工程概况 裙楼区基坑开挖深度为10.2m，采用F8501050灌注桩围护结构，桩长为21.2m，桩顶标高为-0.6m。计算时考虑地面超载20kPa。 共设2道支撑，见下表。中心标高（m）-2.1-7.12、地质条件场地地质条件和计算参数见基坑围护设计参数一览表。地下水位标高为-1.1m。3、工况工况简图如下： 4、计算 抗管涌验算: 按砂土，安全系数K=1.693 按粘土，安全系数K=2.44 一、主楼区域1、工程概况 主楼区基坑开挖深度为10.6m，采用F9001100灌注桩围护结构，桩长为22.6m，桩顶标高为-0.6m。计算时考虑地面超载20kPa。 共设2道支撑，见下表。中心标高（m）-2.1-7.1 2、地质条件场地地质条件和计算参数见基坑围护设计参数一览表。地下水位标高为-1.1m。3、工况工况简图如下： 4、计算 抗管涌验算: 按砂土，安全系数K=1.785 按粘土，安全系数K=2.536 围护结构计算书方案二 地下连续墙（两墙合一）一、工程概况 基坑开挖深度为10.2m，采用厚度为800mm的地下连续墙围护结构，墙长度为21.2m，墙顶标高为-0.6m。计算时考虑地面超载20kPa。 共设2道支撑，见下表。中心标高（m）-2.1-7.1 二、地质条件 场地地质条件和计算参数见基坑围护设计参数一览表。地下水位标高为-1.1m。三、工况工况编号工况类型深度(m)支撑编号1开挖1.92加撑1.513开挖6.94加撑6.525开挖10.26换撑9.27拆撑28换撑5.39换撑2.310拆撑1工况简图如下： 四、计算 抗管涌验算: 按砂土，安全系数K=1.693 按粘土，安全系数K=2.44 一、工程概况 C27基坑开挖深度为10.6m，采用厚度为900mm的地下连续墙围护结构，墙长度为21.6m，墙顶标高为-0.6m。计算时考虑地面超载20kPa。 共设2道支撑，见下表。中心标高（m）刚度（MN/m2）预加轴力（kN/m）-2.165.63-7.190 二、地质条件 场地地质条件和计算参数见基坑围护设计参数一览表。地下水位标高为-1.1m。三、工况工况编号工况类型深度(m)支撑编号预加轴力(kN/m)1开挖1.92加撑1.513开挖6.94加撑6.525开挖10.66换撑9.27拆撑28换撑5.39换撑2.310拆撑1工况简图如下： 四、计算 抗管涌验算: 按砂土，安全系数K=1.785 按粘土，安全系数K=2.536 第一道支撑位移图第一道支撑弯矩图第一道支撑轴力图第一道支撑剪力图第二道支撑位移图第二道支撑弯矩图第二道支撑轴力图第二道支撑剪力图