福州商务住宅项目地下室基坑开挖影响分析

1、江城锦绣商务住宅项目地下室基坑开挖对周边建筑、福州地铁一号线达道站上腾路站区间隧道的影响分析上海市隧道工程轨道交通设计研究院二一五年九月 = 1 * ROMAN I江城锦绣商务住宅项目地下室基坑开挖对周边建筑、福州地铁一号线达道站上腾路站区间隧道的影响分析审 定： 项目负责人： 校 对： 编 制： 上海市隧道工程轨道交通设计研究院2015年9月 = 2 * ROMAN II目 录 TOC o 1-1 h z t 标题 2,2,标题 3,3,1.1 标题2,2,1.1.1 样式3,3 HYPERLINK l _Toc432578485 1工程概况 PAGE 35工程概况概述江城锦绣商务住宅项目地

2、下空间位于福州市仓山区上藤路观井观、海地块中间的规划城市道路下方，车库底板底距福州地铁1号线达道站上藤站矿山法区间顶约13.8米14.5米。地块西侧为已施工的观井地块，东侧为已施工的观海地块。本项目地下空间为二层停车库，同时兼做观井、观海地块地下车库的连接通道。工程位置鸟瞰图如下：图1-1 工程位置鸟瞰图建筑工程概况建筑总平面布置拟建“江城锦绣商务住宅项目地下停车场”单层面积大小约为3995mm2，为地下两层结构，基坑开挖深度约为10m，顶板覆土2-3m，建筑总平面图如下： 地铁区间拟建地下室观海地块观井地块 图1-2 建筑总平面图建筑剖面图如下： 图1-3 建筑剖面图建筑平面图如下：观海观井

3、图1-4 负一层建筑平面图观海观井图1-5 负二层建筑平面图环境条件周边地面建（构）筑物概况拟建地下室东、西两侧紧邻“观海地块”和“观井地块”，各建物主要特征参数详见表2-1：建筑统计表 表2-1拟建物名 称层数（F）高度（米）建筑结构占地面积(m2)幢数单柱最大荷重（KN）室外设计地面整平标高（m）基础型式地基变形允许值相邻柱基沉降差允许值基础倾斜允许值观海地块商住楼（A-D座）20-28F85-89框剪532+532+536+515415000-160009.80桩基础0.002L（L为柱距）0.0025商场2F12.0框架2350150000.004地下室2F9.2框架147801350

4、0观井地块办公楼（E座）10F30.0框架406190009.800.003地下室2F9.2框架548613500备注：1）桩基础的承台埋置深度为0.80米；2) 标高为罗零标高。其中“观海地块”建物由4幢2128层商住楼（A-D座）、1幢2层商场组成，下设2层地下室（面积14780，埋深9.2米，底板标高为0.60米）；“观井地块”建物为1幢10层办公楼（E座），亦设有2层地下室（面积5486，埋深9.2米，底板标高为0.60米）。周边地下（构）筑物概况（1）既有福州地铁1号线达道站上藤路站区间隧道根据业主提供的相关资料，及现场调查，福州地铁1号线达道站上藤路站区间隧道位于本场地内，该区间为

5、矿山区间，区间顶距拟开挖地下室顶净距为13.8米14.5米。暗挖段SK13+550.000SK14+107.233（XK13+550.000XK14+107.233）全长557.233m；位于地下室基坑开挖范围内SK13+596.850SK13+668.100（XK13+594.527XK13+665.777），长度为71.25m。矿山区间围岩等级为，其中受地下室施工影响段区间围岩等级为。隧道结构安全等级为一级，抗震设防等级为三级，结构防水等级为二级，采用复合式衬砌结构使用设计年限为100年。该段区域隧道二衬采用一型结构及配筋形式，外径尺寸为7000mm，厚度为400mm。隧道二次衬砌：采用C

6、35、P10防水钢筋混凝土；仰拱填充材料：C35混凝土；钢筋：采用HPB300、HRB335。区间与地下室关系图如下：图2-3 区间隧道纵剖面位置图图2-4 区间隧道横剖面位置图结构及配筋图如下：图2-5 隧道二衬结构端面及配筋图 图2-6 配筋大样图（2）竖井场地西北角见地铁矿山法施工竖井，目前竖井为地铁1号线越江应急疏散通道，越江区间贯通后竖井按原设计回填，后期是否保留及处理方案尚未明确。竖井 图2-7 竖井平面位置图工程地质及水文地质条件工程地质条件根据钻探成果揭示，场地内地基土以残积成因的土层为主，基底母岩为花岗岩。勘探深度范围内的岩土层自上而下可划分为4层。杂填土：浅灰色、灰黄色，松

7、散，湿饱和。成分以粘性土为主，含少量的块石等建筑垃圾，新近回填，堆填时间约5-6.0年。该层全区均有分布，厚度为0.306.50米。淤泥：灰、深灰色，流塑，饱和，含腐殖质、有机质、朽木及贝壳等，味微臭，黏手并染手，摇震反应慢，具高压缩性，工程性能差。钻孔ZK9、ZK10、ZK11、K5、ZK26内有分布，厚度为2.00-3.50米。层顶埋深3.104.60米，层顶标高4.826.61米。残积黏性土：灰黄色，湿，可塑硬塑。母岩为花岗岩，成分以粘性土为主，含云母片、氧化铁等，长石风化成高岭土，大于2mm颗粒含量为0，残留原岩组织结构，中等干强度，低韧性，遇水易软化崩解，层内夹有风化碎屑。钻孔ZK7

8、、ZK8、ZK20内有分布，厚度1.101.90米，层顶埋深3.204.30米，层顶标高5.747.58米。全风化花岗岩：褐黄、灰黄色，散体状，母岩为花岗岩，原岩结构已破坏，岩体完整程度为极破碎，具软化性及崩解性，具原岩残余结构，属于极软岩，岩体基本质量等级为V级。钻孔ZK10、ZK12、ZK18、K10、K24、K68、K67、ZK21内有分布，厚度0.903.20米，层顶埋深0.807.20米，层顶标高2.4913.33米。-1砂土状强风化花岗岩：灰白色，硬塑，饱和。结构已基本破坏，岩石已强烈风化成砂土状，长石及暗色矿物大部分已风化成粘土矿物，见较多铁锰质成份，浸水易软化、崩解。干钻较困难

9、。岩石为极软岩，岩体极破碎，岩体基本质量等级为级。钻探过程中未发现洞穴、软弱夹层或临空面。场地均有分布，揭示厚度0.808.90米，层顶埋深0.3010.30米，层顶标高-0.6112.35米。-2碎块状强风化花岗岩：灰白色，稍硬，饱和。结构已基本破坏，见铁锰质成份，岩芯一般呈碎块状，用手可掰断，干钻困难，岩石为软岩，岩体极破碎，岩体基本质量等级为级。钻探过程中未发现洞穴、软弱夹层或临空面。本层场地ZK4、ZK5、ZK6、ZK7、ZK8、ZK9、ZK12、ZK15、ZK16、ZK17、ZK18、ZK19、K5、K10、K17、K24、K25、K34、K68、K67、ZK20有分布，揭示厚度0.

10、305.50米，层顶埋深3.5012.60米，层顶标高-2.888.42米。中风化花岗岩：灰黄色、灰白色，致密，坚硬，花岗结构，块状构造，主要矿物成分为长石、石英及暗色矿物，岩石风化明显，锤击声较脆，不易击碎，节理、裂隙发育，见铁质浸染，岩芯呈短柱状、长柱状，岩芯采取率约7080%，RQD约2050%。岩石为较硬岩，岩体破碎较破碎，岩体基本质量等级为级。钻探过程中未发现洞穴、软弱夹层或临空面。本层场地内均有分布，本次勘察厚度未揭穿，最大揭示厚度10.00米。以上各岩土层参数取值如下表3-1。 场地各岩土层设计计算指标 表3-1土层名称天然重度压缩模量抗剪强度（快剪）承载力修正系数承载力特征值水

11、平抗力比例系数基床系数基底摩擦系数内聚力内摩擦角Es1-2CbdfakmKKN/m3MpaKpa度Kpa10-4 = 1 * GB3 杂填土17.5*5.010.0挖除10淤泥15.72.06.01.84040.1残积粘性土18.25.016.512.5160352.0全风化花岗岩19.58.520.018.0260503.0-1砂土状强风化花岗岩20.013.525.023.01.02.5420804.00.40-2碎块状强风化花岗岩22.016.06001500.40中风化花岗岩25.0*2000备注：当基础宽度大于3m，或埋深深度大于0.5m时，地基承载力特征值应进行修正，其修正系数可参

12、照有关规范取值。结合拟建地下室建筑资料可知，地下室基础绝大部分坐落在中风化花岗岩之上。中风化花岗岩岩强度高，力学性质高，分布稳定，均匀性较好，承载力高，非常适合作为基础持力层，可满足拟建物的变形要求。 水文地质条件（1）根据场地岩土性状及本次勘察钻孔内地下水水位观测结果，地下水按其含水介质和埋藏条件，场地地下水主要为第四系孔隙水和基岩风化带孔隙裂隙水。第四系孔隙水：主要为赋存于杂填土层中，该层成分不均匀，孔隙率及连续性较差，透水性中等，富水性弱，主要以大气降水及南侧山体地下水的侧向补给，动态水位随季节变化较大，年水位变幅约1.52.0米。基岩风化孔隙裂隙水:赋存于全风化花岗岩、强风化花岗岩及中

13、风化花岗岩孔隙、裂隙水，由于、-1层呈砂土状，透水性、富水性弱，-2层呈碎块状，其孔隙与裂隙较发育，但多为细粒土充填，中风化花岗岩裂隙发育，但多呈闭合状，-2、两层其透水性中等偏弱、富水性弱，三者均存在有水力联系，以侧向迳流补给为主，向低洼处径流排泄，年水位变幅约0.501.00米。场地内岩土层淤泥、残积粘性土属微透水层，为相对隔水层。勘察施工期间测得混合地下水静止水位埋深为1.744.11米，标高为5.988.02米 (具体详见工程地质剖面图标示)。（2）地下水及土对建筑材料的腐蚀性依据临近场地地质资料江城锦绣商务住宅项目岩土工程勘察报告，根据岩土工程勘察规范(GB 50021-2001)(

14、2009年版)附录G第G.0.1条，场地环境类型属类，受地层渗透性影响，属地下水B类。综合判定场地地下水对混凝土结构具有弱腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋具有微腐蚀性。场地土对混凝土结构具有弱腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋具有微腐蚀性。设计时应按有关规定采取防护措施。安全性评估范围（1）基坑开挖施工过程中对紧邻观井、观海商业住宅进行安全分析。（2）基坑开挖施工过程中对下部地铁区间隧道进行安全分析。基坑设计方案采用的设计规范、标准国家标准：（1）建筑结构荷载规范（GB50009-2012）（2）混凝土结构设计规范（GB50010-2010）（3）钢结构设计规范（GB50017-2003）（4）

15、建筑地基基础设计规范（GB50007-2011）（5）地下工程防水技术规范（GB50108-2008）（6）地下防水工程质量验收规范（GB50208-2011）（7）混凝土工程施工质量验收规范（GB50204-2002）（2011年版）（8） 建筑基坑工程监测技术规范（GB50497-2009）（9） 混凝土结构耐久性技术规范（GB/T50476-2008）（10） 建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）（11） 建筑基坑支护技术规程（JGJ120-2012）（12） 钢筋焊接及验收规程（JGJ18-2012）（13）建筑地基处理技术规范（JGJ79-2012）（14）钢筋机械连接技术规程（

16、JGJ107-2010）（15）建筑与市政降水工程技术规范（JGJ/T111-98）福建省标准：（16） 建筑地基基础技术规范（DBJ13-07-2006）（17） 岩土工程勘察规范（DBJ13-84-2006）国家及福建省、福州市的其他现行相关规范，规程。基坑等级基坑按一级基坑环境保护要求：围护墙体最大水平位移0.2%H且30mm，地面最大沉降0.15%H（H为基坑开挖深度）；基坑安全等级为一级。围护选型基坑面积大小约为3995mm2，基坑长71.25m，宽62.5m，基坑开挖深度约为10m。其东、西两侧靠着观井、观海两个项目的地下室。因此在这两个方向上不设置基坑的地下围护结构，直接采用现有

17、地下室的侧墙作为基坑的围护。在基坑北侧此采用8001000的钻孔灌注桩加;800的旋喷桩进行桩间止水；南侧采用放坡开挖，并采用锚杆加固。图5-3-1 围护结构平面图图5-3-2 1-1围护剖面图图5-3-3 2-2围护剖面图图5-3-4 3-3围护剖面图图5-3-5 4-4围护剖面图图5-3-6 5-5围护剖面图图5-3-7 6-6围护剖面图图5-3-8 1a-1a围护剖面图为减小基坑开挖对周边环境的影响，本工程基坑采用分块、分层开挖施工，具体开挖工况如图：围护结构计算5.4.1 1-1剖面（地质钻孔ZK26）1 工程概况该基坑设计总深9.753m，按一级基坑 、选用国家行业标准建筑基坑支护技

18、术规程(JGJ120-2012)进行设计计算，计算断面编号：1。1.1 土层参数1-1剖面土层参数 表5-4-1-1序号土层名称厚度(m)(kN/m3)c(kPa)()m(MN/m4)Kmax(MN/m3)qs(kPa)分算/合算11杂填土2.6917.58.0013.0010.00.050.0分算22淤泥3.1015.78.505.004.00.018.0合算35-1砂土状强风化花岗岩1.7720.028.0025.0080.00.0120.0合算46中风化花岗岩10.0025.0200.0040.00200.00.0550.0合算1.2 基坑周边荷载地面超载：20.0kPa2 开挖与支护设

19、计图5-4-1-1 1-1剖面图基坑支护方案图2.1 挡墙设计挡墙类型：钻孔灌注桩；嵌入深度：2.0m；露出长度：0.000m；桩径：800mm；桩间距：1000mm；混凝土等级：C35。2.2 放坡设计2.2.1 第1级放坡设计坡面尺寸：坡高2.00m；坡宽3.00m；台宽1.00m。放坡影响方式为： 一。2.3 支撑(锚)结构设计本方案设置3道支撑(锚)，各层数据如下：第1道支撑(锚)为锚杆， 距墙顶深度0.500m， 工作面超过深度0.500m，预加轴力0.00kN/m。 该道锚杆具体数据如下：长度：15.000m；自由段长度：6.000m；水平间距：2.000m；水平倾角：20.000

20、；孔径：150mm；筋体类型：S15.2-1220；筋体数量：3根；计算点位置系数：0.000。第2道支撑(锚)为锚杆， 距墙顶深度2.500m， 工作面超过深度0.500m，预加轴力0.00kN/m。 该道锚杆具体数据如下：长度：12.000m；自由段长度：6.000m；水平间距：2.000m；水平倾角：20.000；孔径：150mm；筋体类型：S15.2-1220；筋体数量：3根；计算点位置系数：0.000。第3道支撑(锚)为锚杆， 距墙顶深度4.500m， 工作面超过深度0.500m，预加轴力0.00kN/m。 该道锚杆具体数据如下：长度：12.000m；自由段长度：6.000m；水平间

21、距：2.000m；水平倾角：20.000；孔径：150mm；筋体类型：S15.2-1220；筋体数量：3根；计算点位置系数：0.000。2.4 工况顺序该基坑的施工工况顺序如下图所示：图5-4-1-2 1-1剖面图基坑施工工况图3 内力变形计算3.1 计算参数水土计算（分算/合算）方法：按土层分/合算；水压力计算方法：静止水压力，修正系数：1.0；主动侧土压力计算方法： 朗肯主动土压力，分布模式：矩形，调整系数：1.0，负位移不考虑土压力增加；被动侧基床系数计算方法： m法， 土体抗力不考虑极限土压力限值；3.2 计算结果3.2.1 支撑刚度计算结果计算宽度：1.00m。支撑编号123支撑刚度

22、(MN/m)5.55.75.73.2.2 内力变形结果每根桩抗弯刚度EI=633345kN.m2。以下内力和土体抗力的计算结果是每根桩的；支撑反力是每延米的。图5-4-1-3 1-1剖面桩内力、位移图支(换)撑反力范围表支撑内力表 表5-4-1-2抗力相对桩顶深度(m)最小值(kN/m)最大值(kN/m)支撑第1道支撑0.500.067.5第2道支撑2.500.051.0第3道支撑4.500.032.54 整体稳定计算4.1 计算参数整体稳定计算方法： 瑞典条分法；应力状态计算方法： 总应力法；土钉法向力折减系数：=0.5；土钉切向力折减系数：=1.0；锚杆法向力折减系数：=0.5；锚杆切向力

23、折减系数：=1.0；桩墙抗滑考虑方式：滑面绕桩；浸润线不考虑止水帷幕；滑弧搜索不考虑局部失稳；考虑开挖工况；搜索范围：坡顶：全范围；坡底：全范围；搜索方法： 遗传算法。4.2 计算结果4.2.1 开挖至7.40m(深2.00m)图5-4-1-4 1-1剖面边坡滑移示意图滑弧：圆心(1.70m,-1.70m)，半径：3.92m， 起点(-1.84m,0.00m)， 终点(3.00m,2.00m)， 拱高比0.383；下滑力：51.95kN/m；土体(若有则包括搅拌桩和坑底加固土)抗滑力：70.74kN/m；土钉/锚杆抗滑力：0.00kN/m；桩墙的抗滑力：0.00kN/m；安全系数：1.36，。

24、4.2.2 开挖至-0.35m(深9.75m)图5-4-1-5 1-1剖面整体滑移示意图滑弧：圆心(3.98m,-2.43m)，半径：14.20m， 起点(-10.01m,0.00m)， 终点(11.28m,9.75m)， 拱高比0.527；下滑力：995.18kN/m；土体(若有则包括搅拌桩和坑底加固土)抗滑力：5778.46kN/m；土钉/锚杆抗滑力：583.89kN/m；桩墙的抗滑力：0.00kN/m；安全系数：6.39，。5 锚杆抗拔计算5.1 计算参数设计值系数：1.375；锚杆抗拉强度设计值由杆体材料抗拉强度设计值计算，工作条件系数：1.0。5.2 计算结果锚杆计算结果表 表5-4

25、-2-1序号锚杆轴向拉力标准值(kN)锚杆轴向拉力设计值(kN)抗拔承载力标准值(kN)抗拉强度设计值(kN)抗拔安全系数抗拔要求安全系数1143.76197.67376.6512.42.621.82108.57149.29958.0512.48.821.8369.1995.131555.1512.422.481.85.4.2 2-2剖面（地质钻孔ZK5）1 工程概况该基坑设计总深9.753m，按一级基坑 、选用国家行业标准建筑基坑支护技术规程(JGJ120-2012)进行设计计算，计算断面编号：1。1.1土层参数2-2剖面土层参数 表5-4-2-1序号土层名称厚度(m)(kN/m3)c(kP

26、a)()m(MN/m4)Kmax(MN/m3)qs(kPa)分算/合算11杂填土3.6017.58.0013.0010.00.050.0分算22淤泥2.0015.78.5012.004.00.018.0合算35-1砂土状强风化花岗岩5.7620.028.0025.0080.00.0120.0合算45-2碎块状强风化花岗岩1.5520.042.0035.00150.00.0180.0合算56中风化花岗岩10.0022.0200.0040.00200.00.0550.0合算1.2 基坑周边荷载地面超载：20.0kPa2 开挖与支护设计图5-4-2-1 2-2剖面图基坑支护方案图2.1 挡墙设计挡墙

27、类型：钻孔灌注桩；嵌入深度：6.0m；露出长度：0.000m；桩径：800mm；桩间距：1000mm；混凝土等级：C35。2.2 放坡设计2.2.1 第1级放坡设计坡面尺寸：坡高2.00m；坡宽3.00m；台宽1.00m。放坡影响方式为： 一。2.3 支撑(锚)结构设计本方案设置3道支撑(锚)，各层数据如下：第1道支撑(锚)为锚杆， 距墙顶深度0.500m， 工作面超过深度0.500m，预加轴力0.00kN/m。 该道锚杆具体数据如下：长度：18.000m；自由段长度：6.000m；水平间距：2.000m；水平倾角：20.000；孔径：150mm；筋体类型：S15.2-1220；筋体数量：3根

28、；计算点位置系数：0.000。第2道支撑(锚)为锚杆， 距墙顶深度2.500m， 工作面超过深度0.500m，预加轴力0.00kN/m。 该道锚杆具体数据如下：长度：12.000m；自由段长度：6.000m；水平间距：2.000m；水平倾角：20.000；孔径：150mm；筋体类型：S15.2-1220；筋体数量：3根；计算点位置系数：0.000。第3道支撑(锚)为锚杆， 距墙顶深度4.500m， 工作面超过深度0.500m，预加轴力0.00kN/m。 该道锚杆具体数据如下：长度：12.000m；自由段长度：6.000m；水平间距：2.000m；水平倾角：20.000；孔径：150mm；筋体类

29、型：S15.2-1220；筋体数量：3根；计算点位置系数：0.000。2.4 工况顺序该基坑的施工工况顺序如下图所示：图5-4-2-2 2-2剖面图基坑施工工况图3 内力变形计算3.1 计算参数水土计算（分算/合算）方法：按土层分/合算；水压力计算方法：静止水压力，修正系数：1.0；主动侧土压力计算方法： 朗肯主动土压力，分布模式：矩形，调整系数：1.0，负位移不考虑土压力增加；被动侧基床系数计算方法： m法， 土体抗力不考虑极限土压力限值；墙体抗弯刚度折减系数：1.0。3.2 计算结果3.2.1 支撑刚度计算结果计算宽度：1.00m。支撑编号123支撑刚度(MN/m)5.35.75.73.2

30、.2 内力变形结果每根桩抗弯刚度EI=633345kN.m2。以下内力和土体抗力的计算结果是每根桩的；支撑反力是每延米的。图5-4-2-3 2-2剖面桩内力、位移图支(换)撑反力范围表支撑内力表 表5-4-2-2抗力相对桩顶深度(m)最小值(kN/m)最大值(kN/m)支撑第1道支撑0.500.054.8第2道支撑2.500.043.5第3道支撑4.500.025.04 整体稳定计算4.1 计算参数整体稳定计算方法： 瑞典条分法；应力状态计算方法： 总应力法；土钉法向力折减系数：=0.5；土钉切向力折减系数：=1.0；锚杆法向力折减系数：=0.5；锚杆切向力折减系数：=1.0；桩墙抗滑考虑方式

31、：滑面绕桩；浸润线不考虑止水帷幕；滑弧搜索不考虑局部失稳；考虑开挖工况；搜索范围：坡顶：全范围；坡底：全范围；搜索方法： 遗传算法。4.2 计算结果4.2.1 开挖至7.40m(深2.00m)图5-4-2-4 2-2剖面边坡滑移示意图滑弧：圆心(1.69m,-1.70m)，半径：3.93m，起点(-1.85m,0.00m)，终点(3.00m,2.00m)，拱高比0.383；下滑力：52.08kN/m；土体(若有则包括搅拌桩和坑底加固土)抗滑力：70.94kN/m；土钉/锚杆抗滑力：0.00kN/m；桩墙的抗滑力：0.00kN/m；安全系数：1.36，。4.2.2 开挖至-0.35m(深9.75

32、m)图5-4-2-5 2-2剖面整体滑移示意图滑弧：圆心(4.56m,-1.39m)，半径：17.20m，起点(-12.58m,0.00m)，终点(17.66m,9.75m)，拱高比0.668；下滑力：1417.27kN/m；土体(若有则包括搅拌桩和坑底加固土)抗滑力：8022.73kN/m；土钉/锚杆抗滑力：36.63kN/m；桩墙的抗滑力：0.00kN/m；安全系数：5.69，。5 锚杆抗拔计算5.1 计算参数设计值系数：1.375；锚杆抗拉强度设计值由杆体材料抗拉强度设计值计算，工作条件系数：1.0。5.2 计算结果锚杆计算结果表 表5-4-2-3序号锚杆轴向拉力标准值(kN)锚杆轴向拉

33、力设计值(kN)抗拔承载力标准值(kN)抗拉强度设计值(kN)抗拔安全系数抗拔要求安全系数1116.54160.24514.9512.44.421.8292.53127.23297.4512.43.211.8353.3173.29339.3512.46.371.85.4.3 3-3剖面（地质钻孔ZK22）1 工程概况该基坑设计总深11.26m，按一级基坑 、选用国家行业标准建筑基坑支护技术规程(JGJ120-2012)进行设计计算，计算断面编号：1。1.1 土层参数3-3剖面土层参数 表5-4-3-1序号土层名称厚度(m)(kN/m3)c(kPa)()qs(kPa)分算/合算11杂填土1.00

34、17.58.0013.0050.0分算25-1砂土状强风化花岗岩2.4020.028.0025.00120.0合算36中风化花岗岩15.0025.0200.0040.00550.0合算1.2 基坑周边荷载地面超载：20.0kPa2 开挖与支护设计图5-4-3-1 3-3剖面图基坑支护方案图2.1 放坡设计2.1.1 第1级放坡设计坡面尺寸：坡高5.00m；坡宽4.00m；台宽2.00m。该级坡使用土钉墙进行加固，各道土钉设计如下表：土钉分布位置表 表5-4-3-2序号竖向间距(m)工作面深(m)孔径(mm)长度(m)水平倾角()水平间距(m)筋体类型筋体数量11.5000.5001106.00

35、020.002.000HRB400-22222.0000.5001106.00020.002.000HRB400-2222.1.2 第2级放坡设计坡面尺寸：坡高6.26m；坡宽1.62m；台宽0.00m。放坡影响方式为： 一。2.2 工况顺序该基坑的施工工况顺序如下图所示：3 土钉抗拔计算3.1 计算参数计算方法：土压力法；水土计算（分算/合算）方法：按土层分/合算；土压力调整方法：倒梯形调整，调整系数：0.6；潜在滑面：直线；设计值系数：1.375；土钉抗拉强度设计值由杆体材料抗拉强度设计值计算，工作条件系数：1.0。3.2 计算结果3.2.1 潜在滑面计算图5-4-3-2 潜在滑面示意图上

36、图中直线滑面倾角用公式(+)/2计算，式中平均内摩擦角，坡面倾角。3.2.2 各级坡土钉抗拔验算3.2.2.1 第1级坡3.2.2.1.1 土压力计算朗肯主动土压力：分层号层顶深度(m)层顶压力(kPa)层底深度(m)层底压力(kPa)10.010.000.505.4620.505.461.0012.84图5-4-3-3 朗肯主动土压力示意图3.2.2.1.2 土钉抗拔验算该级坡平均内摩擦角=28.30。坡面倾斜时的主动土压力折减系数=0.23。土钉抗拔参数表 表5-4-3-3序号土压力面积(kN/m)调整系数轴向拉力标准值(kN)破裂面内长度(m)抗拔承载力标准值(kN)抗拔安全系数抗拔要求

37、安全系数轴向拉力设计值(kN)抗拉强度设计值(kN)15.921.002.91.04272.094.571.84.0188.420.000.770.00.441056.11.80.0188.44 整体稳定计算4.1 计算参数整体稳定计算方法： 瑞典条分法；应力状态计算方法： 总应力法；土钉法向力折减系数：=0.5；土钉切向力折减系数：=1.0；锚杆法向力折减系数：=0.5；锚杆切向力折减系数：=1.0；浸润线不考虑止水帷幕；滑弧搜索不考虑局部失稳；考虑开挖工况；搜索范围：坡顶：全范围；坡底：全范围；搜索方法： 遗传算法。4.2 计算结果4.2.1 开挖至10.40m(深2.00m)图5-4-3

38、-4 3-3剖面开挖2m边坡滑移示意图滑弧：圆心(2.83m,-2.93m)，半径：5.08m， 起点(-1.32m,0.00m)， 终点(1.60m,2.00m)， 拱高比0.180；下滑力：38.60kN/m；土体(若有则包括搅拌桩和坑底加固土)抗滑力：93.00kN/m；土钉/锚杆抗滑力：0.00kN/m；桩墙的抗滑力：0.00kN/m；安全系数：2.41，。4.2.2 开挖至8.40m(深4.00m)图5-4-3-5 3-3剖面开挖4m边坡滑移示意图滑弧：圆心(20.54m,-35.44m)，半径：43.08m， 起点(-3.96m,0.00m)， 终点(3.20m,4.00m)， 拱

39、高比0.048；下滑力：124.13kN/m；土体(若有则包括搅拌桩和坑底加固土)抗滑力：538.83kN/m；土钉/锚杆抗滑力：87.19kN/m；桩墙的抗滑力：0.00kN/m；安全系数：5.04，。4.2.3 开挖至7.40m(深5.00m)图5-4-3-6 3-3剖面开挖5m边坡滑移示意图滑弧：圆心(3.86m,-4.05m)，半径：9.30m， 起点(-4.51m,0.00m)， 终点(6.00m,5.00m)， 拱高比0.352；下滑力：257.03kN/m；土体(若有则包括搅拌桩和坑底加固土)抗滑力：2085.23kN/m；土钉/锚杆抗滑力：158.67kN/m；桩墙的抗滑力：0

40、.00kN/m；安全系数：8.73，。4.2.4 开挖至1.14m(深11.26m)图5-4-3-7 3-3剖面开挖11.26m边坡滑移示意图滑弧：圆心(14.16m,-12.42m)，半径：24.57m， 起点(-7.04m,0.00m)， 终点(7.62m,11.26m)， 拱高比0.195；下滑力：984.28kN/m；土体(若有则包括搅拌桩和坑底加固土)抗滑力：4249.43kN/m；土钉/锚杆抗滑力：14.95kN/m；桩墙的抗滑力：0.00kN/m；安全系数：4.33，。5.4.4 4-4剖面（地质钻孔ZK24）1 工程概况该基坑设计总深11.26m，按一级基坑 、选用国家行业标准

41、建筑基坑支护技术规程(JGJ120-2012)进行设计计算，计算断面编号：1。1.1 土层参数4-4剖面土层参数 表5-4-4-1序号土层名称厚度(m)(kN/m3)c(kPa)()m(MN/m4)Kmax(MN/m3)qs(kPa)分算/合算14全风化花岗岩0.7619.525.0022.0050.00.080.0合算25-1砂土状强风化花岗岩7.0020.028.0025.0080.00.0120.0合算35-2碎块状强风化花岗岩2.8022.042.0035.00150.00.0180.0合算46中风化花岗岩10.0025.0200.0040.00200.00.0550.0合算1.2 基

42、坑周边荷载地面超载：20.0kPa2 开挖与支护设计图5-4-4-1 4-4剖面图基坑支护方案图2.1 挡墙设计挡墙类型：钻孔灌注桩；嵌入深度：4.74m；露出长度：0.000m；桩径：800mm；桩间距：1000mm；混凝土等级：C35。2.2 支撑(锚)结构设计本方案设置4道支撑(锚)，各层数据如下：第1道支撑(锚)为锚杆， 距墙顶深度1.500m， 工作面超过深度0.500m，预加轴力0.00kN/m。 该道锚杆具体数据如下：长度：18.000m；自由段长度：6.000m；水平间距：2.000m；水平倾角：20.000；孔径：150mm；筋体类型：S15.2-1220；筋体数量：3根；计

43、算点位置系数：0.000。第2道支撑(锚)为锚杆， 距墙顶深度3.500m， 工作面超过深度0.500m，预加轴力0.00kN/m。 该道锚杆具体数据如下：长度：12.000m；自由段长度：6.000m；水平间距：2.000m；水平倾角：20.000；孔径：150mm；筋体类型：S15.2-1220；筋体数量：3根；计算点位置系数：0.000。第3道支撑(锚)为锚杆， 距墙顶深度5.500m， 工作面超过深度0.500m，预加轴力0.00kN/m。 该道锚杆具体数据如下：长度：12.000m；自由段长度：6.000m；水平间距：2.000m；水平倾角：20.000；孔径：150mm；筋体类型：

44、S15.2-1220；筋体数量：3根；计算点位置系数：0.000。第4道支撑(锚)为锚杆， 距墙顶深度7.500m， 工作面超过深度0.500m，预加轴力0.00kN/m。 该道锚杆具体数据如下：长度：12.000m；自由段长度：6.000m；水平间距：2.000m；水平倾角：20.000；孔径：150mm；筋体类型：S15.2-1220；筋体数量：3根；计算点位置系数：0.000。2.3 工况顺序该基坑的施工工况顺序如下图所示：图5-4-4-2 4-4剖面图基坑施工工况图3 内力变形计算3.1 计算参数水土计算（分算/合算）方法：按土层分/合算；水压力计算方法：静止水压力，修正系数：1.0；

45、主动侧土压力计算方法： 朗肯主动土压力，分布模式：矩形，调整系数：1.0，负位移不考虑土压力增加；被动侧基床系数计算方法： m法， 土体抗力不考虑极限土压力限值；墙体抗弯刚度折减系数：1.0。3.2 计算结果3.2.1 支撑刚度计算结果计算宽度：1.00m。支撑编号1234支撑刚度(MN/m)5.35.75.75.73.2.2 内力变形结果每根桩抗弯刚度EI=633345kN.m2。以下内力和土体抗力的计算结果是每根桩的；支撑反力是每延米的。图5-4-4-3 4-4剖面桩内力、位移图支(换)撑反力范围表支撑内力表 表5-4-4-2抗力相对桩顶深度(m)最小值(kN/m)最大值(kN/m)支撑第

46、1道支撑1.500.013.9第2道支撑3.500.015.6第3道支撑5.500.013.5第4道支撑7.500.09.84 整体稳定计算4.1 计算参数整体稳定计算方法： 瑞典条分法；应力状态计算方法： 总应力法；土钉法向力折减系数：=0.5；土钉切向力折减系数：=1.0；锚杆法向力折减系数：=0.5；锚杆切向力折减系数：=1.0；桩墙抗滑考虑方式：滑面绕桩；浸润线不考虑止水帷幕；滑弧搜索不考虑局部失稳；考虑开挖工况；搜索范围：坡顶：全范围；坡底：全范围；搜索方法： 遗传算法。4.2 计算结果4.2.1 开挖至1.13m(深11.26m)图5-4-4-4 4-4剖面整体滑移示意图滑弧：圆心

47、(0.96m,-1.50m)，半径：17.59m， 起点(-16.56m,0.00m)， 终点(13.07m,11.26m)， 拱高比0.629；下滑力：1798.44kN/m；土体(若有则包括搅拌桩和坑底加固土)抗滑力：10016.85kN/m；土钉/锚杆抗滑力：68.03kN/m；桩墙的抗滑力：0.00kN/m；安全系数：5.61，。5 锚杆抗拔计算5.1 计算参数设计值系数：1.375；锚杆抗拉强度设计值由杆体材料抗拉强度设计值计算，工作条件系数：1.0。5.2 计算结果锚杆计算结果表 表5-4-4-3序号锚杆轴向拉力标准值(kN)锚杆轴向拉力设计值(kN)抗拔承载力标准值(kN)抗拉强

48、度设计值(kN)抗拔安全系数抗拔要求安全系数129.5440.62591.3512.420.021.8233.2645.73310.8512.49.351.8328.7539.53491.8512.417.101.8420.7528.541041.3512.450.171.8施工步骤及其注意事项施工步骤图5-9 基坑平面布置图注意事项：1、锚杆喷射混凝土施工1）锚杆支护应与土方开挖相配合，分层分段开挖，在完成上层作业面的锚杆与喷射混凝土之前，不得进行下一层深度的开挖。下层土每次开挖均不得超出对应锚杆以下40cm。严禁超挖。2）锚杆喷射混凝土的施工工艺可按下工序进行：修坡初喷定孔位成孔安放锚杆注

49、浆编网锚端联接复喷;其中，泄水管施工应在初喷完成后进行.3）上层锚杆注浆体及喷射混凝土面层达到设计强度的70%后才可进行下层土方的开挖及下道锚杆的施工。在挖方作业时，严禁边坡出现超挖或不当操作造成边坡土体松动。4）应保证修整后的裸露的边坡能在规定的时间内完成支护，及时设置锚杆或喷射混凝土，尽量缩短坡壁土体的裸露时间，对自稳能力差的土体应立即进行支护。5）土方开挖时，预定边坡线0.5m范围内采用人工修坡，以保证土方开挖过程中少扰动边坡壁的原状土。6）在确保边坡幅员尺寸的情况下，尽量保持边坡坡面的粗糙，以提高喷射混凝土时的粘结度，松动部分在坡面支护前必须予以清除。7）钻孔完成后，注浆前必须使用高压

50、空气(0.20.4MPa)，将孔中残土、积水等清除干净，以免降低水泥砂浆与孔壁土体的粘结强度。8）注浆时先从孔底开始注浆(压力0.8MPa)，当纯水泥浆液从孔口溢出后，封住孔口，加压保持5分钟以上，保证浆液挤满孔壁。向孔内注入浆体的充盈系数必须大于1.0以上。9）喷射混凝土前应在坡面打设厚度标记，初喷应在工作面开成后3小时内完成。喷射混凝土厚度应采用钻孔检测，钻孔数宜每100m2一组，每组不应少于3点。锚杆支护应在工作面形成后24小时内完成。2、施工时应根据岩体裂隙、破碎程度、地下水径流及岩体外倾结构面等现场实际地质情况对岩体破碎带或岩体外倾结构面范围内的锚杆布置进行适当调整加密，并对裂隙处进

51、行注浆填充，以确保基坑稳定和安全。施工时发现破碎带或岩体外倾结构面应及时采取措施，并制定方案及绘制相关地质图报监理、设计等审核确认。施工中若发现基坑坡面地质情况与勘探资料、设计差异较大时应及时通报地质和设计等专业，以便及时协调处理。3、基坑开挖前必须进行坑内降水，并应提前20天进行预降水，降水水位应在坑底以下1.0m，并要考虑地下水及软弱土层对基坑开挖的不利影响，确保基坑安全。4、围护桩外放尺寸可由施工单位依据施工机械、技术等因素综合考虑确定，以不侵入结构限界为准。5、基坑开挖技术要求充分应用时空效应以提高工程施工质量，减少对周围环境的影响。基坑开挖须分区、分层对称进行，不得超挖，严禁在一个工

52、况条件下一次开挖到底。基坑施工对地铁区间隧道的影响控制标准在既有区间隧道上方进行建筑施工，无疑将对隧道产生一定的影响，为保证隧道结构的稳定、安全，根据福州土层的性质特点，地铁区间隧道的结构、构造形式，地铁车辆的正常运营要求，参照福州市轨道交通建设管理办法及其他城市的地铁保护条例，施工对隧道影响的控制标准为：（1）隧道结构外边线两侧各50m的范围内，作为地铁保护区，该范围内地面超载或卸载不得大于20KPa，在进行有碍隧道安全的工程活动（如基坑开挖、打桩、井点降水等）时,必须慎重地采取可靠的技术措施对各种建筑活动引起的区间隧道的移动，控制到允许的限度内，以确保隧道的安全运行。（2）区间隧道结构外边

53、线外侧5米为特别保护区，原则上不得进行任何工程活动。（3）在已建隧道两侧顶上进行加载或卸载建筑施工时，必须采取可靠的技术措施，并对新建建筑、构筑物对地铁区间隧道的影响进行可靠的分析计算，满足如下隧道保护的技术标准：A：区间隧道任意点的附加位移和沉降20mm，隧道回弹变形15mm。B：施工引起的隧道的附加曲率半径大于15000m，相对弯曲1/2500。C：由打桩震动、爆炸产生的震动对隧道引起的峰值质点运动速度小于2.5cm/s。D：由于各因素所引起的区间隧道外壁附加荷载20KPa。（4）已建区间隧道变形控制标准 地铁已建区间隧道变形控制标准 表6-1 阶段竖向沉降水平位移铺轨前20mm20mm铺

54、轨后、试运行前10mm5mm试运行后5mm5mm鉴于福州地铁1号线达上矿山区间地质情况复杂，江城锦绣商务住宅项目地下室应采取适合的支护形式，满足区间隧道保护的技术标准。（5）应考虑地下室工程对矿山区间竖井及横通道的影响。（6）福州地铁1号线达上区间过江段为福州地块1号线风险控制点及南段通车节点工程，请鸿博地产合理安排施工筹划，与地铁公司及时沟通，做好与地铁区间隧道工程施工的合理衔接。基坑开挖有限元分析由于本工程基坑周边环境条件非常复杂，其中有对变形非常敏感的地铁1号线地下区间，为较准确的反映基坑开挖卸载对敏感建（构）筑物产生的附加变形影响，采用了三维有限元方法，模拟基坑围护体系与土体间的相互作

55、用，土体自身的特点，以及实际开挖工况等非线性因素。通过整个基坑模型的计算结果来评估附加影响。建模范围为基坑及周围一定范围内的土体，根据以往工作经验和实测数据，以及此工程的规模，此范围已基本满足模拟土体的半无限体特性。用连续介质有限元法计算时，为简化计，岩土介质可根据不同情况和不同要求选择不同的本构模型。MIDAS/GTS 的施工阶段分析采用的是累加模型，即每个施工阶段都继承了上一个施工阶段的分析结果，并累加了本施工阶段的分析结果。也就是说上一个施工阶段中结构体系与荷载的变化会影响到后续阶段的分析结果。本文土体采用 DP 模型， 土体的德鲁克-普拉格(DruckerPrager)弹塑性模型模拟的

56、是弹性完全塑性的本构关系，其典型的应力应变曲线如下图所示。应力在达到屈服点前与应变成正比例关系，超过屈服点时应力应变关系为水平线。图7-1 弹塑性模型应力应变关系德鲁克普拉格(DruckerPrager)模型的屈服函数如下： 式中， 第一应力张量不变量 第二应力偏量不变量目前，岩土类材料常用的塑性屈服准则有 MohrCoulomb 强度准则和 DruckerPrager 强度准则。不同的准则所反映的侧重点有所不同： MohrCoulomb 准则不能反映2 对屈服和破坏的影响及单纯的静水压力可以引起岩土屈服的特征， 而且屈服曲面有棱角，不便于塑性应变增量的计算；而 DruckerPrager 准

57、则属于能量屈服与破坏准则，考虑了中间主应力2 对屈服与破坏的影响，屈服曲面光滑没有棱角，克服了 MohrCoulomb 准则的主要弱点，但亦未考虑单纯的静水压力可以引起岩土类材料屈服的特点、屈服与破坏的非线性特性和岩土类材料在扁平面上抗压强度不等特性。德鲁克普拉格(DruckerPrager)模型的输入参数为弹性模量 E、泊松比、粘聚力 C、内摩擦角。图7-2 DruckerPrager和MohrCoulomb屈服准则在计算分析之前，首先设置如下假定条件：（1）地铁区间隧道结构变形与该处土体变形一致的假设。地铁区间隧道结构刚度与土体相差极大，实际情况下，结构变形不会与土体变形保持一致，应小于土

58、体变形。但在小变形情况下，可以认为两者近似相同。（2）计算中不考虑地层的次固结及蠕变沉降，且不考虑地铁隧道结构先期沉降量。仅考虑本次开挖施工过程对地铁区间隧道结构的位移影响。土层计算物理力学指标如下：土层计算物理力学指标 表7-1场地各岩土层设计计算指标土层名称天然重度压缩模量抗剪强度（快剪）承载力修正系数承载力特征值水平抗力比例系数基床系数基底摩擦系数内聚力内摩擦角Es1-2CbdfakmKKN/m3MpaKpa度Kpa10-4 = 1 * GB3 杂填土17.5*5.010.0挖除10淤泥15.72.06.01.84040.1残积粘性土18.25.016.512.5160352.0全风化花

59、岗岩19.58.520.018.0260503.0-1砂土状强风化花岗岩20.013.525.023.01.02.5420804.00.40-2碎块状强风化花岗岩22.016.06001500.40中风化花岗岩25.0*2000备注：当基础宽度大于3m，或埋深深度大于0.5m时，地基承载力特征值应进行修正，其修正系数可参照有关规范取值。中风化花岗岩：岩石饱和单轴抗压强度（MPa）范围值为36.7-125.7,平均值为74.20。岩石为坚硬岩，岩体较破碎较破碎，岩体基本质量等级为级。 基坑开挖工况模拟的施工工况如下：模拟计算施工工况 表7-2施工阶段对应工况施工工序基坑开挖前工况1计算初始地应力

60、场围护结构施工工况2施工基坑围护桩基坑开挖工况3开挖区域1，并打相应区域锚杆工况4开挖区域2，并打相应区域锚杆工况5开挖区域3工况6开挖区域4 工况7开挖区域5，并打锚杆施作斜抛撑工况8开挖区域6，施作斜抛撑工况9开挖区域7，施作斜抛撑工况10开挖区域8，并打相应区域锚杆工况11开挖区域9，并打相应区域锚杆工况12开挖区域10，并打相应区域锚杆工况13开挖区域11，并打相应区域锚杆分块图如下：图7-1-1 分块施工图基坑开挖整体变形为了分析放坡开挖对土体变形的影响，计算中给出了各施工工况下基坑位移趋势，如图 7-2-1 所示（云图中数值为累计值）。图 7-2-1 基坑开挖引起的基坑变形位移图根