有限土条作用下基坑支护设计的浅探

有限土条作用下基坑支护

设计的浅探***********************有限土条作用下

基坑支护设计的浅探

***（*********************）摘要：通过有限土条作用下的基坑支护设计与施工，总结一种在特定环境条件、特定支护类型下的实践经验。关键词：有限土条支护设计

1、引言

城市建设的发展，带动地下空间的发展，目前各类用途的地下空间已在世界各大中城市中得到开发利用，诸如地下停车库、地下街道、地下商城、地下医院、地下仓库、地下民防工事以及多种地下民用和工业设施等。同时，地下工程建设项目的数量和规模迅速增大，由此而产生了大量深基坑工程，其规模和深度不断加大，且城市基坑工程往往处于高层建筑和交通密集地区。出现了越来越多的有限土条支护。目前国家正式出版的标准及规范还没有给出有限土条土压力的理论计算依据。只能根据相似工程类比进行设计。2、工程概况

拟建的**********************。建筑物高度88.8m，层数17层。采用筏板基础，基础尺寸76m×75m。本工程±0.00相当于绝对标高40.9m，场地自然地坪标高相当于-0.2m，基底标高-17.6m，基坑实际开挖深度为17.4m。*****西侧结构外皮距*****地下结构外皮6m，********支护型式：*****基础埋深-18.02m，采用上部5m土钉墙支护，1:0.2放坡。下部采用锚杆支护，桩径800mm，桩距1400mm，嵌固深度6m。锚杆位置分别为-5m、-11m，一桩一锚。预留肥槽800mm。*****基坑支护：采用桩锚支护，桩径800mm，桩距1400mm，嵌固深度6m，借用原******施工锚杆对拉支护方式。预留肥槽300mm。两排护坡桩之间净土条宽度3.3m，因采用刚性护坡桩锚杆对拉，中间土条与护坡桩成为重力式挡墙，所受土压力仅为肥槽内800mm厚回填土产生的土压力。因无此条件下的类似工程经验，加上施工中可能遇到无法预估的情况发生。设计时按传统土压力折减2/3进行计算。2.1场地条件

2.1.1场地周围环境拟建场区北侧为*******，东侧距永16为25m,距永5为6m，条形基础，基础埋深-1.5m。南侧距永5为12.5m，条形基础，基础埋深-1.5m。西侧距*****地下结构6m。2.1.2障碍物及管线情况基坑东侧存在给水、电信、煤气、污水、供电等多种管线，埋深0.37-2.29m，现正使用为一煤气管线，其它管线己改道或废弃不用。基坑西侧原***大厦护坡桩顶部，存在煤气、给水等管线，管线埋深-5m。2.1.3工程地质条件

根据******提供的《宇飞大厦岩土工程勘察报告》（2006年4月9日），拟建场区与本工程支护及降水有关的地层自上而下分述如下：第1层杂填土：杂色，湿，松散，主要以砖块、灰渣等建筑垃圾填充，层厚0.40～3.00m,层底标高37.8～40.35m。第2层素填土：褐黄～灰色，饱和，密实，主要以粉土及粉质粘土填充，含少量灰渣、砖屑，土质不均，结构较差。层厚1.00～4.20m，层底标高35.08～37.70m。第3层粘质粉土：黄褐色，密实，饱和，含氧化铁及姜石，局部夹粉质粘土，摇震反应中等，稍有光泽，干强度低，韧性低。层厚0.80～4.30m，层底标高32.65～36.0m。此层局部地段缺失。

第4层粉质粘土：褐黄色，可塑，含姜石及铁锰质结核，局部夹粘土层。无摇震反应，稍有光泽，干强度中等，韧性中等。层厚2.30～9.90m，层底标高26.83～30.70m。第5层中砂：黄褐色，密实，饱和，含云母、长石、石英。层厚1.20～6.90m，层底标高21.10～26.20m。第6层粉质粘土及粘土：褐黄色，可塑，含姜石及铁质结核，无摇震反应，有光泽，干强度高，韧性高。层厚0.80～5.30m，层底标高19.68～21.50m。第7层中砂：黄褐色，密实，饱和，含云母、长石、石英。层厚0.80～2.20m，层底标高18.25～19.90m。第8层卵石：黄褐色，中密，饱和，一般粒径3～4cm，最大粒径约7cm，占总质量的60%，主要以粗砂充填，磨圆度较好。层厚5.70～7.00m，层底标高11.48～14.00m。2.1.4水文地质条件2.1.4.1地下水情况本场区勘察共揭露3层地下水，第1层为上层滞水，主要补给来源为管道漏水。第2层为潜水，主要含水层为第5层中砂，第3层潜水，主要含水层为第7层中砂、每8层卵石，主要补给来源为地下区域径流。地下水类型、水位埋深及相应标高详见下表地下水层地下水类型稳定水位水位埋深(m)水位标高(m)1上层滞水9.1-9.531.2-32.02潜水15.0-15.525.0-25.53潜水21.5-22.018.6-19.40

2.1.4.2设防水位拟建场区1959年最高地下水位标高为39～40m，近3～5年第2层地下水位标高可达27.83m，约为现自然地面以下13.0m左右，设防水位可按历史最高水位(1959年水位标高)考虑。2.1.4.3地下水水质根据勘察报告提供的水质分析试验结果，本场区第1层地下水对钢筋混凝土结构无腐蚀性，在干湿交替作用下，对钢筋混凝土结构中的钢筋具弱腐蚀性；第2层地下水对钢筋混凝土结构无腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋无腐蚀性。2.2工程特点及施工难点

⑴本工程地处北京市商业繁华地带，居民集中、人员密集，交通拥堵、环保要求标准高，并会受到各种政治活动及贵宾来往等交通管制影响，材料进出场通行困难，安全生产、文明施工、职工队伍素质和现场形象要求高；⑵本工程开挖深度大，为超深一级基坑，遇多层地下水，地层条件复杂多变，地上建（构）筑物密集，而且施工场地狭小，多种工序和各专业交叉配合施工，技术和管理难度大；⑶本工程工作量大，历经雨季施工，周围居民集中，扰民等因素必将给本已紧张的工期要求更增添了困难；⑷场区为原有建筑拆迁区，而且临近众多建筑设施，西侧临天恒大厦仅6m,基坑东侧、西侧管线多等的影响，在技术保证和处理方面需要高度重视。⑸由于本工程场地狭小,支护结构将作为模板墙使用，预留肥槽仅300mm。3、基坑西侧边坡支护设计方案

3.1支护方案设计的原则⑴根据基坑深度要求，结合场区地层和周边环境条件，选择确定安全可靠的设计方案，充分保证基础施工和周边建（构）物的安全；⑵根据场区地质条件、市容环保等方面的要求，并充分考虑当地成熟的经验，充分保证设计方案的合理可行；⑶充分发挥设计施工一体化优势，采用便于降低造价、利于缩短工期、易于交叉衔接的工艺方法和组织措施。

3.2西侧支护结构设计情况

------------------------------------------------------------------[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杂填土1.3018.5---5.0010.002素填土3.0019.9---14.1019.603粘质粉土2.3020.0---21.8014.604粉质粘土4.5019.7---20.0014.705中砂6.0019.5---0.0028.006粉质粘土、粘土3.3019.59.512.8026.007中砂1.4020.010.0------8卵石6.5020.010.0------考虑到护坡桩施工及开挖过程中锚杆存在破坏情况。按锚杆保留一半，两桩一锚设计。锚杆竖向间距按西侧天恒大厦锚头位置加上锚杆倾角竖向增加距离而设定。支锚支锚水平间距竖向间距入射角预加力锚固体道号类型(m)(m)(°)(kN)直径(mm)1锚杆2.8006.500-15.00200.001502锚杆2.8005.200-15.00200.00150----------------------------------------------------------------------[土压力模型及系数调整]---------------------------------------------------------------------- 弹性法土压力模型:

层号土类名称水土水压力主动土压力被动土压力

调整系数调整系数调整系数1杂填土合算1.0000.3331.0002素填土合算1.0000.3331.0003粘质粉土合算1.0000.3331.0004粉质粘土合算1.0000.3331.0005中砂分算1.0000.3331.0006粉质粘土、粘土合算1.0000.3331.0007中砂分算1.0000.3331.0008卵石分算1.0000.3331.000内力位移包络图：[内力取值]段内力类型弹性法经典法内力内力号

计算值计算值设计值实用值1基坑内侧最大弯矩(kN.m)203.15227.67279.34279.34基坑外侧最大弯矩(kN.m)246.98212.18339.60339.60最大剪力(kN)154.03156.40211.79211.79段选筋类型级别钢筋实配[计算]面积号

实配值(mm2或mm2/m)1纵筋HRB3357D253436[3432]箍筋HRB335D6.5@1501508[-715]

加强箍筋HRB335D16@2000154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:0.40m

滑裂面数据整体稳定安全系数Ks=1.644圆弧半径(m)R=18.659圆心坐标X(m)X=-4.064圆心坐标Y(m)Y=12.013----------------------------------------------------------------------[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弯矩; 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 锚杆 229.785212.058 2 锚杆290.822242.351

Ks=1.762>=1.200,满足规范要求。连梁质顶标构高位宇于地冲面，介基坑肥开挖士预留洽30适0m枪m肥符槽。护坡凡桩设核计，鬼桩径高φ8懒00另mm键，桩碧距1糊.4渔0m脊或1遗.5衡0m巴，桩径长2境3.锋4m眯，嵌绿固6假.0柏m。战护坡少桩配厕筋：偶主筋进：1赞0Φ启25茎（无剪类似插经验扮配筋解增加搞1.啦4倍区安全血储备骡）。槽设二龟层锚贿杆，蜜第一丙道锚轰杆在尼-5搞.7朱m位舌置施盾工，遇倾角渡为-叛15娃°，暗锚杆无孔径穿15险0m优m，暮间距斯2.记80翅m或壶3.花00器m；肃第二殿道锚考杆在虏-1虏1.惜7m想位置寄施工重，倾台角为弯-1郊5°控，锚杨杆孔禁径1忆50番mm雄，间染距2谨.8足0m案，与飞天恒湿大厦血对拉昨，张小拉力匹20冰0K华N。也此部图位护谣坡桩供工艺著采用蕉第二互道锚喝杆以肉上人氏工挖醒孔，搜以下办采用婚旋挖胜钻机同成孔概。3.混3麦边坡稼变形扎的预钓防措屡施和御应急允措施3.松3.惨1预役防措饲施基坑桑工程速施工端，必雹须以貌缩短粮基坑毒暴露湖时间史为原提则，谊减少扮基坑除的后像期变开形。巨基坑品开挖匹前应用做好盈准备被工作软：预防炒降水幅可能苦引起崭的地圆面沉粥降措豆施①在像成井豆过程侮中，裕保证草砾料故质量揉，所扶有滤虽水管舒包1肆00柄目的向尼龙登砂网愁，抽兔水含然砂量危小于扭五万撞分之桃一，逢采取侄均匀奇布井惩方法宽，均饥匀降易低地笑下水慰的水订位。②当舒抽水朋达到仅要求裕的稳储定降沙深后舞，调距整水榜泵数旱量，步以控焦制总薯抽水翼量，唤尽量北避免韵过多旬地抽米取地透下水橡；③经词常分花析地敞面沉苹降观富测点饱的监赤测资休料，烤发现挪问题串及时港处理最。④做却好止析水堵比漏的表准备展工作弹；支护亡变形孕的预脾防措德施支护碎变形态的预闭防措怕施①基拒坑达坊到设麦计深齿度后船，必乱须及跃时铺踢筑垫庙层。②严腹格控绝制基选坑周裙边的牛超载员，基短坑边贤坡四匠周堆使放材企料应吐远离们边坡显不小相于5补m，手每平裳米不牌得超怠过1爹.0息t。闪在载盼重汽在车频秆繁通顽过的沸地段催应铺外设走岛道或醋进行嘱地基毕加固筝。基店坑周慎边如尼存在豪塔吊鬼应施筋工塔泡吊桩建以减末小塔壤吊对秩基坑吗边坡狂的影蝴响。③控皂制坡轻顶堆肚放弃正物或弦其它语荷载尽。保挪持坡胀体干趟燥并唉做好支坡面湿和坡窜脚保经护措尿施。④基牌坑周绍边防竖止地刺面水典渗入在。当漫地面瓣有裂塑缝出逃现时趁，必存须及脆时用译粘土塔或水尖泥砂爆浆封吨堵。⑤应付采用把分层熊有序厕挖土早，不肢得超辰挖。⑥在忽基坑匙开挖沟过程幻玉中及椅开挖泼后，乐如果夕边坡即位移浇产生唉突变初或变撤形值烘超过周控制万值的洞异常兔情况树，则能立即杠停止急施工松及时欺进行镜处理亩。3.诵3.绸2先应急辰措施当基阿坑变青形过仆大，狱或环脱境条泄件发副生变铺化等撑危险普情况魂出现娘时，犹可采垄取下励列措撕施：①挖细掘机马司机厕24名小时详现场虾值班喉，以颠保证翼在边蹄坡出帮现险舒情时趴及时问回填喷土方鲁。②分余块回绘填被下动土捐，底头板分擦块施今工；③增康设斜注支撑勤。④组舒织人杠工坡蠢顶卸脚土，迹以减裤少边栋坡土酬压力坦。基秋坑周些边环封境不徐允许硬时，杂可采优用坑却内底随脚被欠动区含压重向。⑤回珍填土旅体并救加支兄撑后壶，采杨用增钻加预舱应力别锚杆工或重亡新张援拉预段应力萍锚杆碑的措果施。同时纽奉分析旋造成扇异常希情况揭的原从因，蜓待控玻制住亮异常睁情况凉且有薪关观污测数纸据呈被收敛位趋势略后，厚再进睡行下猫部施疯工。4、边票坡位信移监炼测边坡感位移球监测活自锚额杆施帮工期夏间开昂始，脑基坑巷竣工宏后位帮移值室1.挤8-翅2.户6c范m。赤最大迅位移谅量为愁26劳mm园。设行计最躺大位本移量惑为2唱0.恐6m允m。比具体黄位移对量见绪下图5、结符束语通过席对*龟**宣大厦悟西侧惑有限赔土条圆的开费挖效耍果及迈实际羞位移萝监测禁数据蓝得出怕如下枕结论钳：1、笋由于计土力形学发纸