学士基于flacD深基坑开挖模拟与支护设计

本科生毕业论文（设计）题目：基于flac3D深基坑开挖模拟与支护设计指导教师:职称:评阅人:职称:摘要随着城市化过程中不断涌现的高层建筑和超高层建筑以及城市地下空间的开发，深基坑工程越来越多，深基坑工程项目的规模和复杂性日益增大，给深基坑工程的设计和施工带来了更大的挑战。在这样的背景下，深基坑支护结构设计和变形量预测已成为岩土工程领域的重要研究课题之一。本文以武汉市万达广场深基坑工程作为研究对象，利用勘查资料和深基坑支护结构设计要求，比选合理的基坑支护方案并进行相应的计算设计。同时，本文针对深基坑工程变形量验算等难以解决的问题引用了flac3D数值模拟方法，对基坑开挖、支护结构施工进行全方位的模拟监测，将计算设计结果和模拟计算结果进行对比验算，得出比较合理的支护结构设计方案和变形量控制方案。根据基坑实际情况和勘查资料，本文选择的围护方案为以大直径混凝土排桩、双排桩、角撑与对顶撑相结合的内支撑为主的多种联合支护方案，结合坡顶大面积卸土减载、坑内被动区加固的措施。计算部分主要设计计算大直径混凝土排桩（钻孔灌注桩）桩长、内力和配筋，而对卸土减载、内支撑结构、坑内被动区加固和降水设计只进行了简要的说明；flac3D模拟部分主要从建立模型、设置大直径混凝土排桩、放坡开挖、放坡坡面土钉施工、预应力锚索（代替内支撑）施工和基坑主体开挖为顺序进行建模计算，最后进行变形量监测、分析，输出桩单元、锚单元的内力分布情况并给出相应的结论与建议。弹本传文陡以坡常昼规斥计船算凳和洽数用值匪模灭拟交相存结避合作的租方宣式穿进炕行伐参芹考踩对泡比费，枣常界规郑计蓄算氧和臭数历值量模蜘拟祸分郑析谜结归果液非念常滚接德近趟，丸给室出龄了奶有督效跪合时理朱的飘安小全喇系梦数贸。念关绢键榜词灭：首深咸基您坑渠倦衬支竿护牵设纪计窝保铸f偶l斗a厌c抽3喜D饱模昨拟斧窃苦数邀值亏模插拟珠A卷b胁s览t蜓r勤a扭c辈t及W剖i祥t性h件普t闹h冶e蛮啊u喘r某b目a唤n姿i浪z抵a酒t蛾i灾o服n蚁皆p但r像o鹿c他e紫s懂s胞坊,芝h费i击g盯h食-民r铅i突s己e华订b丽u旧i企l巨d攀i饺n工g栽s称廊a崇n验d睁帐s屿u葡p天e常r强t统a构l刊l掩燕b蚂u布i丝l闻d把i熔n肢g翅s薯斥a凑r借e手嘉c持o漂n昆t劲i埋n滩u冬o车u邪s呼l匹y柜祖e膜m圆e存r吸g潜i梢n麦g蜜终.茫A易s跨污a症剩r略e裙s积u齐l边t栽逢,茧u桶n贴d比e依r亦g建r食o盐u错n饥d圾云s闸p理a歉c奇e喷网d蚂e可v昏e文l赏o唉p应m冻e草n拳t馒墙p珍r谈o醉j小e策c兄t纽矩a咐n建d律裤d泥e谅e暂p榨生e延x缸c冠a仗v陡a否t格i柏o狮n盐奋p碰r恒o裕j及e怕c宋t喜蔽b察e钢c割o孤m微e签晨m做o浸r絮e统败a蕉n吊d筋证m烫o奋r戏e弄.株新A秋t浩狭t羽h依e刊邪s伤a萌m餐e日粘t未i粱m荣e团,愈宏t隆h番e虽橡s伪c申a诱l里e蚊澡a杂n汉d近黑c浮o上m鱼p灾l捏e葡x冰i研t举y达蛙o脸f挣贷d狐e房e饮p羡荐e轻x夕c还a滔v稠a趟t号i糕o院n送理i词n矩c辅r虽e辰a标s押i猪n默g丧隆b揭i予g所g滋e尼r伙.总遇t芝h宴e览y顿摩m灶a腿k歪e患天t说h幼e端杜d晌e亭s准i惰g缺n五兴a语n熔d即父c驻o社n协s岩t轿r懂u胳c冬t钩i蛋o序n答芒o恼f付伴d旅e概e袍p迎念e许x巧c论a清v练a目t赏i爱o汪n签嫩t灶o得叙f侦a迁c穴e都著g释r追e芒a译t赏e伸r功遭c单h海a哑l线l置e桐n趋g演e谊s沙.鸦兆S悄o荒蚊s笑t计r龙u平c那t相u选r榜a母l评祖d鹊e肉s协i盗g虾n扶晓a望n呀d芦溜d察e卫f固o榜r僵m碍a厉t壳i雾o更n域流p兵r少e免d竖i祥c浸t烦i锯o侨n供数o翠f授滨d洋e固e萌p手痰e百x私c愚a代v欧a扁t禁i召o至n蛙香h袍a赴s喝溉b瓦e狂c愤o溪m病e狼彼a骨n斯屯i帖m塞p敬o北r口t睡a笛n济t桑咱r选e宋s妨e讯a佳r妖c沈h区秆i岁s炊s何u隔e厚磨i突n杆河t损h起e笑惜f血i府e南l榴d会单o兆f众旁g节e雪o烘t尾e丸c答h扔n劲i坏c欢a瓣l豆漏e姑n集g御i趟n蚁e争e化r忠i圆n欣g再.辉陆I吉n冰继t亮h牲i专s圆代p道a北p祥e泳r柏,做犹t搭h交e聪液d室e背e亮p狼较e掏x痰c农a斯v麻a溪t葬i现o唯n竖浊o卧f布忽W则a剪n葬d油a慧革P宗l狼a例z垂a傅,斥逃W迁u挤h俊a搂n海度i寇s静旁s款t采u修d欺i送e史d仇.尊叫A付n蓝d培头u农s反i盯n创g帆顷s轿u浓r蝶v休e杠y预阿d放a寄t迟a倾艰a豪n旧d秃辣s番t烛r对u眠c绿t芽u璃r拉a蹄l势羊d柱e屡s利i平g狂n撤教o瞧f源聋d约e吊e腿p场隔e含x粒c沸a示v问a雹t统i手o尾n现挡r外e互q恶u玻i涌r罗e往m捕e驾n呀t井s仇尤t科o孕播s街e薄l老e膛c垒t救喷r锋e妻a懒s构o堂n寇a像b白l状e台迟f赵o蛙u辣n偶d剧a披t加i带o腊n部北p失i变t券签,臭t茶h权e壶n织淹t举o港将c伟o其n萌d选u马c帐t微外t过h届e数于c振o免r立r盛e废s忌p励o翁n拘d俊i纺n历g那援d此e糖s侨i呀g盒n杰.蛛盾T翼h搂e犬独m宿e予a龟n闸t夏i啦m艰e叶,京烈a司s醉验c皆h蜂e逢c马k吊i半n悠g土裁t玩h件e保售d权e拌f甲o躺r酬m坏a浩t北i插o台n伯矿o递f宝深d阳e语e药p至暖e摩x搏c诸a锡v鸦a搞t藏i描o索n差庆浇i淹s旱考a庄亩d滴i氏f呜f装i羞c者u穿l饶t钞下p禾r刻o辱b识l选e萄m时s箱呜,盾i典t粱蔽u厘s蚂e偏s他害f揉l粪a涂c待3团D厦窝n播u渣m对e魄r汉i杀c来a和l插挪s任i纱m笋u愤l努a损t意i般o拘n击朝m壤e央t嫩h捐o陕d崭窑t塘o揉浑m绕o源n境i抬t蠢o傲r摊跪t就h刷e堆墙p诱r隶o评g庭r委e总s控s姓片o晚f控谋d言e港e敲p棕糕p瓣i案t六’域s爆桂e啊x页c形a滑v伶a势t袖i巨o寇n派,角榜c歇o固n泪s啦t房r璃u标c浊t劣i俊o乏n浑温.占T充h突e勤n壮抓c羊o砍m诉p涂a稳r业i撕n桌g稠捆t编h字e喂策d袍e亿s颜i差g搏n慨肠r概e栏s置u兵l以t弟s朝勤o戒f来罩t谱h析e叨档c矮a拌l馒c绕u秀l产a拐t蹦i天o绪n训释a称n端d昏植s望i丝m姥u岔l公a衣t辨i摊o脊n戏葛r约e班s睬u槽l静t席s序骡t畅o妨破o踪b鲁t而a盆i办n辰e歌d蜻澡r高e怕a链s宿o酱n旷a得b楼l就e掉辰s则u扯p万p南o俗r号t魔木s渔t致r起u赌c哥t牲u夕r跑e鞭摧d千e容s用i殖g宗n椅害a巧n题d鞋辣c金o路n饺t件r廉o史l潮徒p耳r话o功g滥r么a圈m郊话o石f鉴跃d裕e次f汁o断r雨m裤a压t束i闯o脂n获.酸

帆满牛相攀A糠c路c柱o奸r塌d雕i甩n浩g非叙t芽o扎党t治h步e鞠汉a絮c薄t愧u鉴a很l牛贤s忘i禽t哨u坑a厉t诚i法o还n章耀a曾n玩d搞筐e萌x则p谱l租o隔r错a峡t度i小o杜n喉覆d盏a阻t言a寻,臂舒t军h责e丸语e臣n牛v役e阳l肢o崭p突e峰阅o仍f篮屑l肉a吵r切g禁e幸芳d调i评a垂m毫e何t述e透r紫蔬p疗i蚊l趴e昌s湿峡c裤o育n蹄c冒r负e记t先e筐侦p艘i予l若e问s句,芽哄a套n译g说l吗e贷朋b剃r么a粗c委e段赖a味n磨d缺汇t劲o携p串映b叙r胡a徐c散e集悲o祸n伴龟t且h霜e沟答c桨o晋m另b要i至n或a白t歇i品o膜n景简o薯f唉机a苍范v注a合r念i化e礼t负y乳川o忧f溉思i浅n秒t谅e兆r命n游a镇l必慌s帮u第p元p皱o奖r秧t翁-千b棚a礼s翁e杨d调绿p情r舌o谈g浙r殊a勒m蝇s塑勤a帜r悉e狐乎s勇e销l展e且c村t帜e塑d乐,休拥c为o萍m辆b槐i劲n群e吃d好纤w晶i核t花h蹄方s慕l农o是p康e浊歇T垄o据p违武l牲a责r萝g乱e善封d耐u非m赠p权盘l素o惠a价d悟参s毫h唱e治d鸭d沿i氏n扣g岩茅a劝n喉d岸挤t百h茶e葬但r钟e艺i膛n杯f罩o璃r借c底e颤m饮e乐n宗t员钉m卵e句a磨s乞u践r耍e战s喉哀o序f厅夺p率i计t献奇p吧a报s邪s筝i仁v春e谎泡z粒o胆n蛾e甘.抚1)Thecalculationpartofthepapermainlyintroducethedesignandcalculationoflargediameterconcretepilesorboredpile,andtherestjustbrieflyintroducethedumpingloadshedding,internalsupportstructure,thepitdesignofpassivezonestrengtheningandprecipitation.2)Withflac3D,successivelystudythemodelbuilding,settinglargediameterconcretepiles,slopingexcavation,soilnailingconstruction,pre-stressedcable(insteadofinternalsupport)constructionandexcavationforthefoundationpit.Finally,conductthedeformationmonitoring,outputpileelement,theinternalforcedistributionanalysisinanchorageunit.Andthen,providethecorrespondingconclusionsandrecommendations.

Inthispaper,conventionalcalculationsandnumericalsimulationmethodsareused.Andtheirresultswereveryclose.Soitcangiveaneffectiveandreasonablesafetyfactorthroughthecombinationofthesemethods.

Keywords:deepexcavationdesignflac3Dnumericalsimulation

目录HYPERLINK\l"_Toc263669517"第一章绪论1HYPERLINK\l"_Toc263669518"第一节选题思路1HYPERLINK\l"_Toc263669519"第二节设计流程1HYPERLINK\l"_Toc263669520"第二章工程概况及场地工程地质条件3HYPERLINK\l"_Toc263669521"第一节工程概况3HYPERLINK\l"_Toc263669522"第二节场地工程地质条件4HYPERLINK\l"_Toc263669523"第三章A-OPQRSA段基坑支护结构设计9HYPERLINK\l"_Toc263669524"第一节设计依据9HYPERLINK\l"_Toc263669525"第二节设计参数9HYPERLINK\l"_Toc263669526"第三节A-OPQRSA段基坑支护方案选择10HYPERLINK\l"_Toc263669527"第四节A-OPQRSA段基坑减载放坡设计12HYPERLINK\l"_Toc263669528"第五节A-OPQRSA段基坑支护桩设计13HYPERLINK\l"_Toc263669529"第六节A-OPQRSA段基坑地下水控制方案设计21HYPERLINK\l"_Toc263669530"第四章基于flac3D基坑开挖模拟分析23HYPERLINK\l"_Toc263669531"第一节关于flac3D的概述23HYPERLINK\l"_Toc263669532"第二节基坑维护方案23HYPERLINK\l"_Toc263669533"第三节计算模型及参数24HYPERLINK\l"_Toc263669534"第四节初始应力计算25HYPERLINK\l"_Toc263669535"第五节支护桩施工27HYPERLINK\l"_Toc263669536"第六节模拟分层开挖和设定锚杆28HYPERLINK\l"_Toc263669537"第七节设置采样记录变量30HYPERLINK\l"_Toc263669538"第八节计算结果分析31HYPERLINK\l"_Toc263669539"第五章结论与问题40HYPERLINK\l"_Toc263669540"第一节结论40HYPERLINK\l"_Toc263669541"第二节设计过程中存在问题41HYPERLINK\l"_Toc263669542"致谢42HYPERLINK\l"_Toc263669543"参考文献43HYPERLINK\l"_Toc263669544"附录44第一章绪论第一节选题思路深基坑工程设计是当今岩土工程界关注的热点话题，深基坑工程的难题在于对变形量的预测，基坑允许的变形、垂直位移的计算是比建筑物自身允许的沉降和沉降计算更为复杂的课题，但又是基坑工程尤其是在软土地区和工程地质、水文地质复杂地区无法回避的问题。传统的基坑设计以考虑稳定性为主，极少涉及基坑的变形计算，主要是由于基坑工程设计计算方法和计算手段不成熟。但是随着近几年来大型市政工程建设的进展，基坑环境保护问题日益突出，对基坑变形的控制越来越严格，从而引发了新一轮基坑工程设计理论的革命——从强度控制向变形控制的转变。正是在这样的大背景下计算机技术在岩土工程界也得到了广泛的应用，直到现在国内外关于岩土工程的计算机软件非常多，每个软件都尤其独特的优势和使用条件，在众多的岩土工程软件中由美国ITASCA咨询公司开发的flac3d三维快速拉格朗日分析程序在分析大变形问题方面具有独特的优势。软件体提供了针对岩土体和支护体系的各种本构模型和结构单元更是突出了flac的“专业”特性，因此在国际岩土工程界非常流行，近年来，在国内flac应用也日渐广泛拥有越来越多的用户群。本文设计基坑为武汉是万达广场深基坑工程，基坑工程开挖深10余米，而且场地工程地质条件和水文地质条件非差特殊，存在10几米的软塑—流塑粘土、淤泥质粘土，基坑变形预测及计算是基坑设计不可回避的问题。因此，在常规的极限平衡法设计基坑支护体系的基础上采用flac建立三维模拟计算，通过两种方法的分析对比，监测基坑变形，检查设计支护体系的工作性状和深基坑的安全稳定性系数。本文首先通过极限平衡法设计求出支护桩桩长、最大弯矩、配筋等，然后通过计算提供的支护桩桩长建立flac计算模型，然后模拟放坡开挖，进行坡面土钉开挖，最后进行基坑主体开挖继而进行后处理分析，得出结论。第二节设计流程本文设计方法采用极限平衡法和数值模拟相结合的方式进行设计分析，首先根据场地勘查报告、基坑设计说明书并且结合场地实际情况比选出适合的支护体系方案，然后利用极限平衡法对支护方案进行设计。在以上的基础上，根据场地土体的物理、力学性质及土层的分布情况，利用flac3d创建计算模型，通过设置位移、地下水、重力、外荷载等边界条件，初始平衡模拟开挖前场地土体状态，然后设置结构单元（桩单元、预应力锚杆单元、土钉单元）模拟开挖计算，得到位移变形云图、应力云图、结构单元内力图等资料。最后对比分析两种方法计算结果，综合提出合理的结论与建议。本文的设计流程图如下：Flac模拟设计说明Flac模拟设计说明勘查资料建立分析模型比选支护体系方案建立分析模型比选支护体系方案内支撑大直径排桩进入初始平衡放坡减载双排防渗帷幕内支撑大直径排桩进入初始平衡放坡减载双排防渗帷幕土钉加固对比土压力计算土压力计算土钉加固对比土压力计算土压力计算建立结构单元确定排桩桩长建立结构单元确定排桩桩长桩土钉计算内支撑力桩土钉计算内支撑力锚杆（代替内支撑）锚杆（代替内支撑）确定最大弯矩确定最大弯矩对比桩内力计算计算对比桩内力计算计算对比锚杆内力计算对比锚杆内力计算变形量验算变形量验算图1设计流程图第二章工程概况及场地工程地质条件工程概况武汉万达广场投资有限公司拟在汉口新华西路附近兴建武汉新华西路万达广场工程。场地位于武汉市江汉区，地块范围东临新华下路，西邻新华西路，南侧为规划道路、武汉新闻出版局，北侧为马场公寓、菱湖上品项目。本场地基坑分为A、B基坑两块，总占地面积约57000m2。A基坑为大商业部分，其地下二层主楼的承台底标高-12.6m（电梯井-15.0m），商业部分底标高-12.4m(电梯井-13.5m)；B基坑为住宅部分，其主楼承台底标高-11.25m，分布于基坑四周。大商业部分（A基坑）的地下室层高：地下一层5.5米，地下二层4.8米；住宅部分（B基坑）地下室层高：地下一层与地下二层均为3.8米。本项目设计±0.00=22.00m，地下室分为A区、B区。A、B基坑呈“吕”字型分布，在中间部分设连通地道2处，场地地面标高依据勘察报告中钻孔标高，坑底标高按地下室结构图纸基础承台或基础梁底标高取值，垫层厚按100mm考虑。各段设计开挖深度详见表1-1表1-1基坑设计开挖深度设计参数一览表段号地面标高（m）坑底标高（m）开挖深度（m）段号地面标高（m）坑底标高（m）开挖深度（m）A-AB20.909.9011.00A-BCD20.909.9011.00A-QR20.709.3011.40A-DEF20.909.9011.00A-RSA20.709.9010.80A-FG20.609.6011.00B-MNAB21.0010.8010.20A-GH20.6011.509.10B-BC20.5010.809.70A-HI20.609.9010.70B-CD20.8010.8010.00A-IJ20.609.9010.70B-DE20.8010.8010.00A-JK20.609.1011.50B-EF20.9010.8010.10A-KL20.609.9010.70B-FG20.9010.8010.10A-LM20.609.3011.30B-GHIJ20.9010.8010.10A-MO20.609.9010.70B-JKLL’20.9010.8010.10A-OPQ20.709.9010.80B-L’M20.9010.8010.10第二节场地工程地质条件2.2.1基坑周边环境基坑紧邻新华西路、新华下路，地下管网密集，北侧紧邻十九中、马场公寓，东侧紧邻菱湖上品，周边环境复杂。场地周边已有建筑物距基坑一般均在25m以上（仅局部少量地段为14m左右）；根据资料显示，场地内无重要的管线工程分布。2.2.2场地地形地貌拟建场地位于汉口新华西路，场地平面大致呈不规则矩形，东北侧为马场公寓，西北侧为日月华庭小区和第十九中，西南侧为新华西路，南侧为规划道路。原始地貌属长江冲积一级阶地，原为华南果品批发市场、汽车修理厂、居民居住区，现场地基本已拆迁整平，地势平缓，地面标高在19.84～22.31m之间变化。2.2.3场区地层概况根据勘察钻探揭露深度范围内，场地岩土层自上而下主要由五个单元层组成，从成因上看，（1）单元层为新近填土和淤泥层；（2）单元层属第四系全新统冲积（Q4al）一般粘性土、淤泥质粉质粘土、粉质粘土夹粉土层；（3）单元层为第四系全新统冲积（Q4al）粉土夹粉砂、粉质粘土层；（4）单元层属第四系全新统冲积（Q4al）砂土、砂、砾胶结层；（5）、（6）单元为白垩—下第三系的强～中风化泥质粉砂岩或粉砂质泥岩、砂砾岩。根据各岩土（砂）层力学性质上的差异，可将场区地基岩土进一步细划为若干亚层。具体的分布埋藏条件、野外鉴别特征列于表2-1。通过室内试验得出地基土层主要物理、力学指标，分层统计见表2-1.对场地各岩土层的岩性描述及物理力学性质指标统计结果可以看出，拟建场区填土层以下地层为武汉地区典型的长江冲积一级阶地二元结构地层，颗粒粒径从上至下由细变粗，力学性质亦随深度增加而变好。从工程性质来看，浅部的填土层及（2）单元层力学强度均不高，不能满足拟建高层建筑物荷载要求；下部（4-2）、（4-3）层细砂层密实度好、强度高，是拟建多层裙楼、商铺、地下室、售楼部较理想的桩基持力层；基岩中风化埋深稳定，宜作为26～33层高层建筑桩基持力层使用。表2-1场地地基岩土野外鉴别特征表地层编号及岩土名称年代成因层厚(m)颜色状态湿度包含物及特征(1)杂填土Qml0.5～4.4杂松散～稍密湿分布整个场地，主要由建筑垃圾、混凝土地坪及一般粘性土组成，近期堆填，结构杂乱。(1-2)淤泥Ql0.3～3.3灰黑流塑饱和分布于少部分地段（原湖塘底），含少量螺壳、腐殖物、有机质，有臭味。(2-1)粘土Q4al0.5～2.7褐黄～黄褐软～流塑饱和场地内大部分地段分布，含铁锰氧化物、灰色粘土矿物条纹。(2-2)淤泥质粉质粘土Q4al5.8～17.5褐灰稍密～中密饱和分布于整个场地，含少量螺壳、腐殖物、有机质，局部夹粉质粘土、粉土粉砂。(2-3)粉质粘土混粉土Q4al0.8～6.6褐灰软～可塑饱和场地内部分地段分布，含铁锰氧化物、灰色粘土矿物条纹及少量有机质，夹粉土薄层。(3)粉土夹粉砂、粉质粘土Q4al0.8～5.5褐灰中密饱和场地内部分地段分布，含铁质氧化物和云母片。(4-1)粉砂Q4al0.8～9.5灰松散～稍密饱和含云母、石英等矿物。场区内部分地段分布，层面有一定起伏。(4-1a)粉质粘土夹粉土Q4al0.4～3.6灰可塑饱和以透镜体形式分布于（4-1）层中，细层理清晰。(4-2)粉细砂Q4al0.5～13.2灰色中密（局部密实）饱和含云母、石英等矿物。场区内均有分布，层面埋深较稳定。(4-2a)粉质粘土夹粉土Q4al2～3.3灰色可塑饱和个别孔区分布，以透镜体形式分布于（4-2）层中，细层理清晰。(4-3)粉细砂Q4al0.2～14.4灰色密实饱和含云母、石英，局部夹小砾石，该层场区内均有分布，层面埋深较稳定。(4-3a)粉质粘土夹粉土Q4al0.4～5.2灰色可塑饱和大部分孔区分布，以透镜体形式分布于（4-3）层中，细层理清晰。分布无规律。(4-4)中粗砂混砾卵石Q4al+pl0.2～2.9杂色密实饱和含石英、云母，砾卵石大小1-8cm，含量5-20%，场区大部分地段分布。(4-5)砂、砾胶结层Q4al+pl0.6～6.5杂色密实干场区部分地段分布，胶结程度差，为未成岩～半成岩状，钻探取样大部分为碎石、块石。(5-1)强风化泥质粉砂岩、粉砂质泥岩K-E0.5～2.3灰硬干基本风化成砂土状，内夹少量尚未完全风化岩块，手可捏碎。(5-2)中风化泥质粉砂岩、粉砂质泥岩K-E未揭穿灰～紫红坚硬干岩芯呈柱状，裂隙发育，岩石呈块状构造，含砂—泥状结构，场区大部分地段揭露。取芯率70～80%，RQD指标70%。综合评定岩体基本质量等级为Ⅴ级，属极软岩。（6）砂砾岩K-E未揭穿灰～杂色坚硬干岩芯呈柱状，砾石直径1-10cm，综合评定岩体基本质量等级为Ⅴ级，属软岩。地层编号及岩土名称项目天然含水量重度天然孔隙比液限塑性指数液性指数压缩系数压缩模量三轴剪(UU)无侧限抗压强度灵敏度静止侧压力系数有机质含量垂直渗透系数粘聚力内摩擦角粘聚力内摩擦角wγewLIpILa1-2Escφcφq0stK0Wukh%kN/m3%MPa-1MPakPa度kPa度kPa%×10-8cm/s(2-1)粘土n24242424201922229933112max42.918.61.29057.825.20.800.686.7321359470.81.54.7min28.516.80.84035.814.10.300.293.213517170.81.53.1μ36.217.91.04246.019.70.520.494.421934270.81.53.9(2-2)淤泥质粉质粘土n197197197197171197181181393926228642110max59.218.51.71167.722.42.021.404.812929281.503.60.797.913.0min32.315.60.91830.19.80.510.411.84311148.601.80.523.15.3μ43.417.01.27041.516.01.150.803.08616162.912.60.625.210.0(2-3)粉质粘土混粉土n13131313913131333max52.218.11.55855.319.41.421.149.03217min30.416.00.94932.110.50.760.222.348μ40.817.11.20341.915.10.950.614.31513(3)粉土夹粉砂、粉质粘土(粉质粘土)n2222222211max47.517.01.43549.819.70.950.803.5156min35.416.31.12936.112.80.880.623.0156μ41.516.61.28243.016.30.920.713.3156(4-1a)粉质粘土夹粉土(粉质粘土)n5555555533332max41.218.11.19843.318.21.120.764.622201920.60min32.017.30.95133.911.60.770.472.9671210.49μ38.217.61.10739.415.00.930.593.714141510.55(4-2a)粉质粘土夹粉土(粉质粘土)n1111111111max38.417.41.12731.610.31.660.425.0174min38.417.41.12731.610.31.660.425.0174μ38.417.41.12731.610.31.660.425.0174表2-2地基土层主要物理、力学指标分层统计表2.2.4场地水文地质条件场区内地下水类型主要为上层滞水和第四系孔隙承压水。上层滞水主要赋存于第（1）层杂填土中，受地表水源、大气降水和生活用水补给，无统一的自由水面，水位及水量受地表水源、大气降水和生活用水排放量的影响而波动。第四系孔隙承压水主要赋存于下部砂性土层中，主要接受侧向补给，与长江存在较密切水力联系，呈互补关系。根据场地勘察报告，含水层综合渗透系数K平均值18.0m/d，影响半径460m（设计时取250m）。孔隙承压水位年变幅为3~4米，在丰水期承压水位标高约为20.0m。本基坑开挖深度介于9.0~13.0m之间，局部电梯井开挖深度达15.0m，已揭露（3）层粉土夹粉砂、粉质粘土或（4-1）层粉砂含水层，因此本基坑必需进行降水设计。2.2.5场地地震效应根据湖北省建设厅《关于确定我省主要城镇抗震设防烈度、设计基本地震加速度值和设计地震分组的通知》（鄂建文[2001]357号）的规定，武汉地区地震基本烈度为6度，新建工程必须进行抗震设防。武汉市抗震分组均为第一组，拟建项目可按6度地震烈度进行设防，地震设计加速度为0.05g，并且可不考虑饱和粉土、砂土的液化问题。为判定场地土类型及建筑场地类别，在K1、K32、K134号钻孔内及附近区域进行了剪切波速测试及地面脉动测试，根据剪切波速测试结果，场区地表下20.0m深度范围地基土的等效剪切波速Vse=144.8～152.3m/s，按《建筑抗震设计规范》GB50011-2001第4.1.3条判定，本场地属中软场地土。本次勘察资料显示，拟建场区基岩埋深在41.5～51.5m左右，根据《建筑抗震设计规范》GB50011-2001第4.1.6条判定，基岩埋深在3~50m之间属Ⅱ类建筑场地，基岩埋深>50m属Ⅲ类建筑场地。本场地仅4#楼30#、31#、32#孔地段属Ⅲ类建筑场地，其余地段均属Ⅱ类建筑场地。拟建场区设计基本地震加速度值0.05g，设计地震分组第一组。结合场区地基土成因、岩性及分布条件等综合判定，本场区属可进行建设的一般场地。2.2.6场地岩土工程评价2.6.1地基土建筑性能评价第（1）单元层为人工填土和淤泥，成份杂乱，结构松软，均匀性差，强度低，不能作为拟建建筑物基础持力层使用。该层土是组成基槽侧壁土体的主要土层，由于其渗透性较好，层中赋存一定量上层滞水，且其自稳性能差，对基槽开挖支护不利。第（2）单元层承载力特征值相对较低，其力学强度不能满足拟建建筑荷载要求，不能作为桩基持力层使用。其中（2-2）淤泥质粉质粘土埋藏较浅，厚度大，力学性能极差，具触变性，基础施工及基槽开挖时应引起重视。第（3）单元层为上部粘性土与下部砂土层之间的过渡层，均匀性差，赋存弱承压水，可为桩基提供一定的摩阻力。第（4）单元层中，（4-1）层粉砂呈松散～稍密状态，均匀性稍差，力学性质一般，层厚薄，部分地段缺失，不宜作为桩基持力层使用。（4-2）、（4-3）层为中实～密实状态粉细砂，力学性质良好，且层面埋深稳定，是拟建地下室（无上部建筑区域）、裙房、商铺良好的桩基持力层。应注意的是，（4-2）（4-3）层中夹有相对松软的（4-2a）、（4-3a）薄夹层，桩基设计施工时应注意桩端应与软弱夹层保持安全距离。（4-5）层砂、砾胶结层，强度高，部分地段缺失，分布稳定处可作为26层的高层写字楼、公寓和33层的高层住宅桩端持力层使用。第（5）、（6）单元层为白垩—下第三系泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、砂砾岩，其中（5-2）层中风化泥质粉砂岩、粉砂质泥岩，埋深稳定，强度高，是拟建25层的高层写字楼、公寓和33层的高层住宅良好的桩基持力层。2.6.2地基基础型式本工程中的裙房、商铺、地下室、售楼部，单柱荷载相对较大，结合场地浅部地层特性及空间分布情况，裙房、商铺、地下室、售楼部不宜采用天然地基基础。高层建筑更不具备采用天然地基的条件，故本工程场地各拟建建（构）筑物均宜采用桩基础。拟建建筑体量大，结构型式及荷载存在差异，桩基础设计时，宜根据不同荷载，结合不同地段地层情况具体分析。本工程较适宜的桩基础型式有钻孔灌注桩及预应力管桩，对于26层和33层的高层建筑，桩型宜选用钻孔灌注桩以（5-2）层中风化泥质粉砂岩、粉砂质泥岩为桩端持力层，当采用钻孔灌注桩后压浆施工工艺时，可根据各处持力层面及层厚等具体情况选（4-5）、（5-1）、（5-2）配合作为持力层；地下室和2～5层的裙房、商铺、售楼部可选用预应力管桩以（4-2）层或（4-3）层粉细砂作为桩端持力层。各建筑物可根据荷载要求选择不同直径、不同桩长的桩基础来获得不同的单桩承载力，鉴于拟建建筑对变形较敏感，建议同一单体建筑选择同一桩型尽量选择同一持力层。第三章A-OPQRSA段基坑支护结构设计设计依据⑴武汉新华西路万达广场总平面图——万达商业规划研究院⑵武汉新华西路万达广场地下一层、二层平面图——万达商业规划研究院⑶“武汉新华西路万达广场岩土工程勘察报告”——武汉市勘察设计院⑷《湖北省深基坑工程技术规程》（DB42/159-2004）⑸《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）⑹《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）⑺《钢结构设计规范》（GB50017-2003）⑻《土层锚杆（索）设计与施工规范》（CECS22：2005）⑼《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）⑽《供水水文地质勘察规范》（GB50027-2001）⑾《建筑与市政降水工程技术规范》（JGJ/T11-98）⑿《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）⒀《地基基础处理规范》（JGJ79-2002）⒁《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）⒂业主提供的周边环境、结构施工图等相关资料设计参数根据岩土工程详细勘察报告和《湖北省深基坑工程技术规程》，结合相关工程实践经验，基坑支护设计有关参数取值见表3-1。根据业主提供的地质勘察资料，B区基坑周边地层概化为8种不同情况进行计算，A区基坑周边地层概化为14种不同情况进行计算。本次计算选取A区A-OPQRSA段进行初步模拟与设计。表3-1为A-OPQRSA段基坑设计土层基本参数取值表，图3-1为A-OPQRSA段基坑周边涉及地层展开图。表3-1A-OPQRSA段基坑设计土层基本参数取值表层号土层名称重度γKN/M3粘聚力C（kPa）内摩擦角(°)MkPa/m2深度范围（m）1杂填土18.081854801.62-1粘土18.018822800.92-2淤泥质粉质粘土17.01058009.32-3粉质粘土混粉土17.3161129202.74-1粉砂19.2027118807.64-2粉细砂19.703318480A-OPQRSA段基坑支护方案选择3.3.1可供选择的支护方案近年来，武汉市房地产开发的力度不断加大，高层建筑越来越多。伴随着房地产业的飞速发展，深基坑支护技术也取得了长足进步。基坑支护方式趋向多样化，多种支护方式并用的联合支护被采用的越来越多，基坑支护造价也趋向于更经济合理。根据本基坑工程的开挖深度、周边环境、地层性质，结合武汉市的地区经验，本工程可供选择的支护方式及其优劣性分析见表3-2。表3-2A-OPESA段基坑支护方式及优劣分析表分项特点支护方式主要特点可靠性工期造价本工程中的适宜性桩锚支护适用于不同深度的基坑，武汉市普遍使用，地区经验丰富。在淤泥质土中锚杆锚固效果较差，邻近建筑为桩基础时不能使用。受红线限制。好较长较高受红线及地质条件影响，本场地不能使用锚杆。但可采用锚拉桩工艺。桩撑支护可适用于不同深度的基坑，尤其使用于平面尺寸狭长的基坑，武汉市有成功经验。但施工周期很长，尤其对后续施工影响很大。好较长较高通过合理布置支撑构件，保证土方挖运便利，但土方开挖难度较大，可采用方案。坡顶减载放坡可有效降低支护结构承受的主动土压力，目前武汉市的深基坑普遍采用。较好短低利用本场地周边较为开阔的条件，对坡顶一定范围内的土方进行有条件卸载，，大部分地段可以采用。双排桩支护适用于不同深度基坑，武汉市已有多个基坑应用，尤其适用于地层差、受红线限制地段。较好较短较高本场地部分地段可采用。通过比较不难发现，上述支护方案各有优缺点。从技术上讲除部分方案本工程不宜采用外，可以采用的支护方案不止一种。只有同时综合考虑安全、造价、工期等多方面因素，才能使支护方案最终做到既经济又合理。本场地大部分地段地面下15m范围内均为软土，最深处达18m，而基坑开挖深度达10m-11m，坑内被动区土层强度低，不能为支护体系提供有效的被动土压力。为保证支护体系的有效性，减少软土层对基坑支护体系的影响，对某些区段的被动区土体采用搅拌桩改良加固处理是必要的。3.3.2支护方案的比选原则首先根据地层、开挖深度、周边环境的不同详细对基坑支护分段，然后对每一段按由简单到复杂、由低价到高价的先后顺序进行试算、比较，同时兼顾工期及其它工程条件，最后选择最佳的方案。3.3.3A-OPQRSA段支护方案的选择根据A-OPQRSA段的工程地质条件和对基坑支护方案优劣分析最终确定该段支护总体方案为：以大直径钻孔灌注桩作为主体支护桩、双排粉喷桩作为止水帷幕联合角撑与对顶撑相结合的内支撑为主的多种联合支护方案。具体支护结构剖面布置图见图3-2，分析见表3-3.图3-2A-OPQRSA段支护体系布置剖面图表3-3A-OPQRSA段支护方案分析表分段号开挖深度m本段特点可选的支护方案OPQRSA11.0～11.4坑外为现场施工道路；坑壁分布有较厚的淤泥质土，坡脚以下则分布较薄；有较空阔的放坡空间，局部开挖深度较深。1、上部放坡卸载2、支护桩+混凝土内支撑3、坑壁采用粉喷桩止水A-OPQRSA段基坑减载放坡设计本场地地面下3~16m范围内分布有深厚软土层，对支护体系的安全及经济均带来较大影响。为降低工程造价，保证支护体系的安全，对场地周边进行大卸载以减少主动土压力，尤其对A、B区的中间条带上部2m范围内土体整体卸载。针对A基坑OPQRSA段利用周边开阔的环境条件，对基坑上部3.0m～4.6m深度、宽度5.0m~18.0m范围内采用放坡卸载，以减少主动区土压力，坡中设置放坡平台，坡面采用挂网喷面或喷锚网保护。A-OPQRSA段坡高、坡率具体见表3-4。表3-4A-OPQRSA段基坑周边放坡设计参数一览表段号地面标高坑底标高开挖深度放坡参数三级坡参数坡高坡率平台宽坡高坡率A-OPQRSA20.79.7011.03.11:17.507.80直坡A-OPQRSA段具体设计如下：喷锚网支护段喷面采用喷射砼，砼设计强度为C20，厚度6cm-8cm，配比为水泥：砂：石子＝1：2：1.5，水灰比为0.4～0.5，采用标号不低于32.5MPa的普通硅酸盐水泥、粒径不大于2.5mm的中细砂和粒径小于5mm的瓜米石。钢筋网规格为Φ6.5＠200×200，加强筋为Φ16圆钢。将各排锚杆、加强筋焊成网络,以增加面层刚度。上下段钢筋网搭接长度应大于300mm。锚杆长度为3.0m~4.5m，间距1200mm×1200mm，角度15度。当土层松散、孔内塌孔严重时，用一次性锚管代替锚杆，锚管规格为：Φ48×2.8（锚管需采用帮焊角钢的方法加强处理）。表3-5A-OPQRSA段放坡支护设计参数段号地面标高开挖深度一级坡参数备注坡高坡率支护形式平台宽A-OPQRSA20.73.103.11:1喷锚网7.50局部粉喷桩加固A-OPQRSA段基坑支护桩设计在0~3.1m段采用减载放坡设计，破率为1：1，在距地面3.1m放坡坡脚处开挖形成了7.5m的放坡平台，做为施工道路，然后在垂直开挖7.8m，形成了深10.9m的深基坑。具体剖面图如下图。图3-3A-OPQRSA段基坑设计剖面图3.5.1土压力计计算方法：朗肯土压力理论计算参数：层号土层名称重度γKN/M3粘聚力C（kPa）内摩擦角(°)MkPa/m2深度范围（m）1杂填土18.081854801.62-1粘土18.018822800.92-2淤泥质粉质粘土17.01058009.32-3粉质粘土混粉土17.3161129202.74-1粉砂19.2027118807.6计算模型简化：由于在距地面3.1m处开挖成为宽7.5m的施工道路，公路荷载简化为均部荷载，大小为15kpa，施工道路右边的放坡及土体荷载简化成为均部荷载，大小=γh=15.5.01.6kN/m2,地下水位取-4m处，为了计算简单，下面的计算把施工道路平面作为零点基准面，标高为0m。具体计算如下：外荷载：主动土压力计算：在施工道路平面的土压力：（3-1）地下水位处（-0.9m）主动土压力：淤泥质粉质粘土与粉质粘土混粉土（-8.7m）处上表面土压力：淤泥质粉质粘土与粉质粘土混粉土（-8.7m）处下表面土压力：（3-2）粉质粘土混粉土与粉砂（-11.4m）处上表面土压力：粉质粘土混粉土与粉砂（-11.4m）处下表面土压力：（3-3）粉砂与粉细砂分界面处（-19m）土压力：被动土压力计算：基坑底面（-7.8m）被动土压力：淤泥质粉质粘土与粉质粘土混粉土（-8.7m）处上表面被动土压力：淤泥质粉质粘土与粉质粘土混粉土（-8.7m）处下表面被动土压力：61.73kpa粉质粘土混粉土与粉砂（-11.4m）处上表面被动土压力：粉质粘土混粉土与粉砂（-11.4m）处下表面被动土压力：粉砂与粉细砂分界面处（-19m）土压力:3.5.2计算支护桩桩长、内支撑力和最大弯矩对桩顶部设支撑的挡土支护桩，需要根据地质条件及开挖深度，确定出桩的最小入土深度，之后即可定出挡土墙的最小总长度，还需要根据挡土桩承受荷载的大小，计算出桩身承受的最大弯矩及顶部支撑所承受的反支撑力，以确定桩身截面的大小、配筋及确定支撑构件所需的强度和截面尺寸。计算桩长思路为求出主动土压力合理大小和作用点位置，求出被动土压力大小和作用点位置，在对桩顶求力矩就可以求出桩长，由于涉及4层土层，土压力大小和作用位置不容易求出，可以把梯形土压力区域分割呈矩形土压力区域和三角形土压力区域，再分别求出其大小和作用点位置。图3-5计算简化图具体计算步骤如下：设支护桩深入粉砂层的深度为x米，则主动土压力可以用下式表达：各层土主动土压力=矩形土压力区+三角土压力区地下水以上0.9m地下水以下7.8m：2.7m粉质粘土混粉土主动土压力大小：X米粉砂土主动土压力大小：各层土矩形主动土压力对A点求力矩：各层土三角主动土压力对A点求力矩：则各层土的主动土压力对A点的总力矩：各层被动压力可以用下式表达：各层土被动土压力=矩形土压力区+三角土压力区基坑底部0.9m淤泥质粉质粘土被动土压力大小：2.7m粉质粘土混粉土被动土压力大小：X米粉砂土被动土压力大小：各层土矩形被动土压力对A点求力矩：各层土三角被动土压力对A点求力矩：则各层土的被动土压力对A点的总力矩：由于支护桩是平衡的，则对于A点主动力矩应该等于被动力矩：则有：求上述三次方程，求解则最短桩长为：为了安全起见桩长取设内支撑力为F求出桩长以后，则支护桩后面的主动土压力为：被动土压力为：由力平衡可知，内支撑力：设最大弯矩为，设桩顶以下深度为y处的剪力为零，则：整理上式可得：解得对桩顶下6.705m处求力矩：因为桩间距取1.2m，故最大弯矩取由于本基坑地处武汉市区，周围房屋建筑密集，基坑深度较大，工程地质条件比较复杂，有深厚淤泥、淤泥质土、饱和粘性土层，对基坑工程有重大影响，因此，重要性等级为一级。根据《基坑工程技术规范（湖北）》规定当确定支护桩截面尺寸及配筋和验算材料强度后，荷载效采用承载能力极限状态下荷载效应的基本组合。其组合设计值S应采用下式所示简化规则：R（3-4）式中：R——结构构件抗力的设计值，按有关建筑结构设计规范的规定确定；——荷载效应的标准组合值；——临时性支护结构调整系数，对一、二、三级基坑分别取1.0、0.95、0.90。因此，计算所用的弯矩应该乘以重要性系数1.35，故3.5.3配筋计算支护桩所承受的最大弯矩荷载确定后，即可按照钢筋混泥土偏心受压构件计算桩身配筋。由于本例采用放入是圆形钢筋混泥土支护桩，可以按照《混凝土结构设计规范》进行支护桩正截面受压承载力计算。具体计算步骤如：当桩轴向力设计值N=0时，设受压区混凝土截面面积的圆心角与2π的比值α，则：（3-5）式中：α—对于受压区混凝土截面面积的圆心角与2π的比值；支护桩桩截面面积；设：（3-6）则上式可以改为：（3-7）经试算得到α值，代入下式（3），计算桩正截面弯矩设计值M，以此验算桩截面及配筋是否满足要求：（3-8）式中：r—圆形桩截面的半径；本例中，由于支护桩直径1000mm支护桩的混凝土强度等级取C30，;钢筋取ф28HRB335，，，则由（3-6）（3-7）（3-8）式可以得出三个方程组，包含三个未知数，联立求解就可以计算出，进行配筋。但是由于（2）方程的化解求解涉及到迭代求解比较麻烦，因此采用excel表格的规划求解进行迭代计算，计算过程省略。通过excel表格的规划求解得到最优解设纵向手里钢筋为n根，则所以采用26ф28HRB335，钢筋保护层厚度取50mm。验算纵向圆形截面钢筋保护层是否满足间距要求：设钢筋笼圆周长为则纵向钢筋之间距为，根据钢筋混凝土规范纵筋之间的间距满足要求。验算是否满足最小配筋率：根据《钢筋混凝土结构设计规范》规定，受弯构件、偏心受拉、轴心受拉构件，其一侧纵向受拉钢筋应不小于0.002和中的较大者。、最小配筋率至少大于截面面积的千分之二则：，满足要求。、所以，最后配筋方案为：主筋采用26φ28HRB335，均匀圆周布置，保护层厚度50mm。配φ8@200的螺旋箍筋，φ16@2000定位钢筋。3.5.4基坑支护稳定性验算（1）整体性稳定性验算稳定性验算就是通过试算确定最危险的滑动面和最小的安全系数确定的判断基坑的稳定性，本次验算采用北京里正软件进行基坑的稳定性验算。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:0.40m滑裂面数据整体稳定安全系数Ks=1.637圆弧半径(m)R=11.338圆心坐标X(m)X=-2.592圆心坐标Y(m)Y=1.754（2）基坑底部隆起验算图3-对于粘性土基坑，将支挡墙底标高处平面作为求极限承载力的基准面，若产生滑动，其滑移曲线如图3-6所示。为了安全起见，不考虑档墙后侧AC面上的土体抗剪强度。工程中参照太沙基或者普朗德尔地基极限承载力公式，采用下式验算抗隆起安全系数：（3-9）式中：q—基坑顶面荷载（KN/）D—板桩入土深度（m）—太沙基地基承载力系数，其中，。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):______Ks=1.583>=1.15,满足规范要求。A-OPQRSA段基坑地下水控制方案设计本工程场地主要赋存有两种类型地下水，即上层滞水和承压水。上部上层滞水水位埋藏浅，下部承压水水头高。基坑开挖已揭露④单元承压水含水层，经过对本项目的地层、承压水、及基坑挖深的各种因素分析，本基坑必需进行降水设计，以保障基坑开挖和地下室施工的顺利进行，防止由于坑壁流水（砂）、坑底突涌等地下水水患而造成周边地面和建筑物的变形。下面是武汉地区几种处理地下水的几种比选常用方法：3.6.1周底隔渗周底隔渗是在基坑四周及基坑底部采用高压旋喷或高压注浆施工成一全封闭桶状水泥土隔渗帷幕，从而使基坑底部及四周的地下水不向基坑内渗透。周底隔渗式处理方法的优点是可以保证基坑四周地面基本上不产生沉降变形，其缺点是费用甚高，而且周底隔渗由于施工质量难以控制，不能保证地下水100%不向基坑渗漏。若个别地段存在施工质量缺陷，则会出现局部突涌、流砂，由于没有采取降水措施，支护桩内外两侧势必存在很高的水头差，此时若基坑垂直帷幕存在局部施工质量缺陷，地下水必然会从薄弱处逸出从而发生流土、流砂现象，流土、流砂则会使坑周地层出现潜蚀掏空，往往引起严重的环境破坏。泰合广场基坑问题既是典型的一例。周底隔渗式地下水处理方法在武汉地区应用的实例不多，少有几例都不完全成功，因此该深基坑工程不宜采用周底隔渗方法处理地下水。3.6.2落底式垂直帷幕落底式垂直帷幕既是围绕基坑四周从地表往下到基坑深部不透水基岩，采用高压摆喷或高压注浆施工成一四周封闭的水泥土隔渗帷幕，从而使基坑四周及底部的地下水不向基坑内渗透。落底式垂直帷幕的优缺点与周底隔渗的优缺点相同。另外，由于落底式垂直帷幕的深度一般很深，因而其施工质量难以保证，采用这种方法时一般还需辅以井点降水，井点降水能力一般要求预备能降到基坑底。由于上述原因，在该基坑地下水处理方法中我们亦不推荐采用。3.6.3中型井点降水中型井点降水是武汉市治理地下水危害的一种常用且行之有效的方法。中型井点降水的优点是施工简便，工艺质量可靠、造价低，在武汉市及我单位已有很多成功的实例和经验；其缺点是中型井点降水要控制得当，不然的话，井点降水产生的附加地面沉降可能会使基坑四周一定范围内的建筑物受到一定程度的破坏。在该工程地下水处理中采用中型井点降水，只要设计恰当，加强观测，严格管理，同时辅以一定的预防性措施是经济可行的。中型井点降水能使基坑周边地层中的地下水水头降低，从而能够提高基坑外主动侧土层的c、Φ值，有利于基坑边坡的稳定及锚杆的施工。因此在本基坑地下水处理方案中我们优先推荐使用中型井点降水方法。6.4本基坑选用的地下水控制方案综上所述，该基坑地下水处理方案可行的有中型井点降水和联合处理方法。当采用中型井点降水方法时不可避免的会引起坑周一定范围内一定的地面沉降，而联合处理方法引起的地面沉降相对较小，但其工程造价是中型井点降水方法的5-8倍，从经济可行角度出发，我们优先推荐本基坑地下水处理采用采用深井降水技术和隔渗技术相结合的地下水处理方案。本工程拟采用坑壁侧向止水帷幕＋坑内中深井降水相结合的地下水处理措施。中深井降水不可避免的会引起场地周边地面一定的沉降量，但根据多年来在武汉市从事深基坑工程方面的经验，可以通过以下两个方面来将其负面影响降低到最小程度：综合分析，针对本工程场地周边环境的严峻性和复杂性，本基坑支护拟采用的地下水处理方法为周边侧向帷幕止水、中部中型井点降水。第四章基于flac3D基坑开挖模拟分析第一节关于flac3D的概述Flac是快速拉格朗日差分分析（FastLagrangianAnalysisofContinua）的简称，源于流体力学，最早由Willkins用于固体力学研究。Flac3D程序自美国ITSCA咨询公司推出后，已成为目前岩土力学计算中重要的数值模拟方法之一。该程序是flac二维计算程序在三维空间的扩展，用于模拟三维土体、岩体或者其他材料的力学特性，尤其是达到屈服极限时的塑性流变特性，广泛用于边坡稳定性分析、支护设计及评价、地下洞室、施工设计（开挖、填筑）、河谷演化过程再现、拱坝稳定性分析、隧道工程、矿山工程等多个领域。第二节基坑维护方案根据万达广场基坑工程特点和工程经验，本基坑围护总体方案是：以大直径混凝土排桩、双排桩、角撑与对顶撑相结合的内支撑为主的多种联合支护方案，结合坡顶大面积卸土减载、坑内被动区加固的措施；地下水则采用坑壁止水帷幕、坑内中型井点降水处理。4.2.1竖向设计万达基坑A-OPQRSA段开挖深度为11.0～11.4m，基坑竖向支护方案设计为用双排搅拌桩作为防渗帷幕隔断坑内外地下水，并采用直径1.0m，间距为1.2m的钻孔灌注桩作为维护桩，通过前面计算钻孔灌注桩配筋方案为：主筋采用26φ28HRB335，均匀圆周布置，保护层厚度50mm。配φ8@200的螺旋箍筋，φ16@2000定位钢筋。4.2.2内支撑设计本基坑内支撑主要采用角撑、对撑形式，尽量减少支撑杆件数量，方便土方的挖运。同时为了施工和拆除方便及经济起见，支撑构件均采用钢筋混凝土梁。内支撑杆件共分为11种类型。表4-1基坑支撑杆件设计参数一览表杆件类型代码尺寸（mm）(宽×高)配筋参数混凝土强度备注主筋（面筋＋侧筋）箍筋冠梁GL1200×5002×4Φ22+2×3Φ20φ8@200C30III级钢对顶撑DC1、DC3800×8002×5Φ22+2×3Φ20φ8@200C30III级钢DC2800×900φ8@200C30见栈桥施工图角撑、斜撑JC、XC700×7502×5Φ22+2×3Φ20φ8@200C30III级钢联系梁LL600×6002×4Φ20+2×4Φ20φ8@200C30III级钢栈桥部分联系梁详见栈桥施工图第三节计算模型及参数本次基坑模拟开挖主要设计模拟的段位为基坑A中的OPRSA段，开挖涉及的土层有五层，具体参数如下表：土层名称密度粘聚力C（kPa）内摩擦角（度）泊松比K/MPaG/MPa层厚（m）杂填土1834.98180.337.84.01.6粘土1834.91880.335.082.190.9淤泥质粉质土1732.91050.354.082.689.3粉质粘土1763.516110.35.43.32.7粉砂1957.20270.36.64.87.6考虑到基平面坑外形类似不规则矩形，计算时间问题（网格单元建立不宜过多），所以本次模拟建模采用家三维模拟（y方向只设一个网格单元），具体建模过程如下：newtitle深基坑工程genzonebricksize100130&p0000p110000p2010p30030groupZlianturangez2830groupLianturangez2728groupYlianturangez1827groupFlianturangez1518groupFensharangez015modelmohr；设置为摩尔—库伦模型；设定初始平衡材料参数propbulk6.6e6shear3.8e6coh1e10ten1e10fric27rangez015propbulk5.4e6shear2.3e6coh1e10ten1e10fric20rangez1518propbulk4.08e6shear2.09e6coh1e10ten1e10fric15rangez1827propbulk5.08e6shear2.19e6coh1e10ten1e10fric18rangez2728propbulk7.8e6shear4.0e6coh1e10ten1e10fric18rangez2830inidens1834.9rangez2730inidens1732.9rangez1827inidens1763.5rangez1518inidens1957.2rangez015；设定边界条件fixxrangex-0.10.1fixxrangex99.9100.1fixyfixzrangez-0.10.1inipp2.6e5grad00-10e3rangez026setgrav00-10；记录最大部平衡力histunbalsolve图4-1模型土层分布图第四节初始应力计算本例采用solve命令对模型进行初始计算，获得附加地下水压力、重力条件下的初始平衡状态，也就是模拟开挖前的土体应力状态。计算得到的竖向应力云图、孔隙水压力图、最大不平衡力检测图如下：图4-2初始平衡计算的z方向应力图（土压力图）图4-3初始平衡计算土体中的孔隙水压力图图4-3初始平衡计算中最大不平衡力监测图通过上图4-3可知，土体中最大部平衡力随着时步的增加越来越小，当计算达到15000步后，最大不平衡力基本稳定收敛为0，说明这时候土体已经达到了平衡状态，系统外力和内力之差的最大值小于50N。第五节支护桩施工在初始应力平衡过后，进行钻孔灌注桩施工，钻孔灌注桩利用桩单元（pile）进行施工模拟，具体过程如下：；土体真是内聚力propcoh1.2e4rangez015propcoh1.6e4rangez1518propcoh1.0e4rangez1827propcoh1.8e4rangez2730；将初始平衡的速度和位移矢量清零inixdis0ydis0zdis0inixvel0yvel0zvel0；建立两个桩单元，id号分别为1和2selpileid=1beg300.59end300.527nseg16selpileid=2beg700.59end700.527nseg16；设定桩单元参数selpilepropemod=8.0e10nu=0.30xcarea=0.7854&xcj=9.82e-2xciy=4.91e-2xciz=4.91e-2&per=3.14&cs_sk=1.3e11cs_scoh=1.0e10cs_sfric=15.0&cs_nk=1.3e10cs_ncoh=1.0e7cs_nfric=15.0&cs_ngap=off；把桩单元的入土端设定为固定端seldeletelinkrangeid1sellinkid=1261targetzonesellinkattachxdir=rigidydir=rigidzdir=rigid&xrdir=rigidyrdir=rigidzrdir=rigidrangeid126;sellinkattachxrdir=freeyrdir=freezrdir=freerangeid126;sellinkattachxdir=nydeformrangeid126;sellinkconstitnydeform1area=1.0k=5.4e11ycomp=2.22e5rangeid126seldeletelinkrangeid18sellinkid=12518targetzonesellinkattachxdir=rigidydir=rigidzdir=rigid&xrdir=rigidyrdir=rigidzrdir=rigidrangeid125;sellinkattachxrdir=freeyrdir=freezrdir=freerangeid125;sellinkattachxdir=nydeformrangeid125;sellinkconstitnydeform1area=1.0k=5.4e11ycomp=2.22e5rangeid125defsetupnp=nd_find(1)endsetupdefdisp_lat_mag=sqrt(nd_rdisp(np,1,1)^2+nd_rdisp(np,1,2)^2)ifnd_rdisp(np,1,1)<0.0thendisp_lat=-_magelsedisp_lat=_magend_ifend第六节模拟分层开挖和设定锚杆本例采用分层开挖，开挖量主要有放坡三角开挖、施工道路开挖和基坑主体开挖，开挖顺序为三角放坡开挖和施工道路开挖同时进行，再进行基坑主体开挖。放坡高度为3.1m，坡脚为45度，放坡开挖完成后进行土钉加固。施工道路宽7.5m，基坑主体开挖1m后打入一排锚杆控制大变形量的产生，产生桩锚支护体系，然后继续开挖到基坑底部，开挖施工完成。具体实现过程如下：；三角放坡开挖，采用阶梯开挖代替modelnullrangex2377y01z2930modelnullrangex2476y01z2830modelnullrangex2575y01z2730；进行土钉加固selcableid3begin750.527.5end800.527.5nseg=5selcableid4begin760.528.5end810.528.5nseg=5selcableid5begin770.529.5end820.529.5nseg=5selcableid6begin200.527.5end300.527.5nseg=5selcableid7begin190.528.5end240.528.5nseg=5selcableid8begin180.529.5end230.529.5nseg=5；设置土钉参数selcablepropxcarea8.5e-3emod200e9ytens1e10&gr_k7e6gr_coh1e2selcablepropgr_per0.314gr_fric25；基坑主体开挖1mModelnullrangex=3070y=01z=2627；进行预应力锚杆加固selcableid=6beg700.526end820.520nseg10；建立锚杆自由段selcableid=6beg820.520end840.519nseg10；建立锚杆锚固段selcableid=6propemod2e10ytension310e3xcarea0.0004906&gr_k1gr_coh1gr_per0.0785rangecid48,57；设置锚杆自由段参数selcableid=6propemod2e10ytension310e3xcarea0.0004906&gr_k2e7gr_coh10e5rangecid58,67；设置锚杆锚固段参数；进行桩锚单元的连接selsetlinknode_tol0.5；设置连接容差seldeletelinkrangeid145；删除锚杆53号节点原有的连接145sellinkid10053targetnodetgt_num34；连接锚杆单元和桩单元，连接点id号为100sellinkattachxdir=rigidydir=rigidzdir=rigid&；设置连接点的六个自由度xrdir=rigidyrdir=rigidzrdir=rigidrangeid100selcableid=6pretension60e3rangecid48,57；在锚索自由段施加预紧力；继续开挖到基坑底部Modelnullrangex=3070y=01z=1926；施加公路荷载applyszz-1.5e5rangez26.927.1x7075y01applyszz-1.5e5rangez26.927.1x2530y01第七节设置采样记录变量命令流能够运行后为了进行更丰富的后处理，必须对一些变量、矢量等进行记录，采样记录主要通过hist命令实现。本例的采样记录命令如下：histid1gpxdis70027histid2gpxdis30027histid3gpxdis23030histid4gpxdis77030histid5gpzdis70019histid6gpzdis30019histid7gpzdis28027histid8gpzdis72027histid9selnodexdispid2histid10selnodexdispid19histid411selpileforcefxcid12plotsurfplotaddselgeoidonplotaddvelyellow;setlargeplotaddaxredsolve开挖建立模型完成后的图4-4，其中蓝色部分代表基坑主体，红色部分代表桩单元、预应力锚索单元、土钉单元。图4-4建模完成后基坑模拟图第八节计算结果分析计算结果分析主要是进行后处理命令，flac3d提供了丰富多彩的后处理，主要包括变形云图、变形矢量云图、变量监测、历史跟踪、计算结果输出等。本例的后处理主要包括x、z方向的位移云图、塑性区分布图、速度矢量图、变量监测对比图、结构单元内力图，并且对每个图形进行相应的分析。本基坑开挖完成后为对称图形，为了方便在后处理中观察添加支护结构和没有添加支护结构的对比图，在本例基坑的左壁没有设立相应的预应力锚杆和放坡坡面没有进行土钉加固，在基坑的右壁设立了相应的预应力锚杆和放坡坡面没有进行土钉加固，这样在一个后处理图中就可以看到两个完全不一样的效果，而且便于对变形量监测比较。4.8.1变形云图首先分析，基坑开挖进行支护后x、z方向的位移云图，图中可以看出x方向的最大位移发生在开挖坡脚深部地基中，在桩顶的x方向的位移也很大，其中左壁桩单元没有进行预应力锚索加固，在x方向产