【深圳S文化中心深基坑支护设计8000字（论文）】

深圳S文化中心深基坑支护设计TOC\o"1-2"\h\u7453摘要 II10946Abstract III213851.概述 187031.1基坑工程的发展与现状 1251941.2基坑工程的特点 1192521.3基坑支护的要求 2190482工程概况 3146002.1建筑工程概况 375892.2工程地质勘察概述 3160682.3气象水文条件概述 333753基坑设计依据及岩土设计参数 4288053.1基坑设计依据 4283993.2岩土设计参数 4322274基坑支护方案选择 5266564.1拟选择支护方案 57774.2基坑支护类型 522104.2.1水泥土桩墙 528924.2.2土钉墙 5178164.2.3排桩支护 566014.3方案选择 6302535基坑支护计算及验算 6285545.1嵌固深度计算 6193345.2主被动土压力系数 8174785.3主动土压力计算 9176955.4被动土压力计算 935156土方开挖与施工工序 11279376.1土方开挖的要求 1149086.2施工工序 11175377地下水控制措施 12137157.1地下水控制措施 12176278基坑监测 13231628.1基坑监测目的 13200738.2监测项目 1357968.3基坑位移观测点的布置 13190888.4基坑监测信息 1424292参考文献 15

摘要本次设计原始地貌为低丘坡地与冲沟相间地形，西北侧还存有小部分低丘，地貌为坡前冲洪积平地。整体是呈现西北高东南低。经人工进行高低挖填，目前地势起伏小，地势平坦。本次结合了勘测报告和该地的地质水文条件，初步提出几种基坑支护方案。最综合安全、经济、场地环境等一系列合理要求，决定采用排桩加锚杆的基坑支护形式。通过计算确定了基坑设计采用增量法，支护结构内力计算采用等值梁法，排桩支护结构进行整体稳定性验算、抗倾覆验算、抗隆起验算采用瑞典条分发。最终优化并确定方案。对该项目地质水文条件的要求，进行降排水处理。基坑开挖时，基坑顶部设一到排水明沟，排出坑内抽出的积水和阻断外界水流进坑内，在基坑底部设集水井和排水沟进行排水。[关键词]：排桩锚杆降排水处理基坑监测1.概述1.1基坑工程的发展与现状每个建筑都是从下向上，建筑都基础要打好，万丈高楼平地起，基础不牢地动山摇。基坑工程就是基础工程中最重要的一环。上个世纪30年代时，太沙基和皮克等最先研究基坑工程。到了60年代奥斯陆等在基坑开挖进行施工监测。到了70年代，技术基本上相对成熟，很多国家都陆陆续续制定了关于基坑开挖和支护设计的相关法规。我们国家在80年代以前还是少有的高层建筑拥有地下室，就算拥有地下室也只有一层，其他民居家中基本上就是地窖，这种地下一层往往不需要很高的技术要求，开挖深度不超过4m，只需要采取放坡开挖就能够解决问题。80年代以后，我国实行改革开放，见到了许多外国的高层建筑，很多前辈们也学习到了更多的技术，我国的高层建筑开始兴起，地下室从一层也变成了两层，开挖深度也超过了4m，很少的建筑开挖超过了10m。进入90年代之后，我国香港和澳门回归基本全面面向世界，国家大力发展建筑，很多市政工程、地下商场、地铁等，从沿海城市发展进内陆，从发达的城市延伸影响至周边的城镇，地下室逐步增多，基坑开挖深度也越来越深，挖深超过10m的建筑也成为常态。随着基坑开挖深度变深，面积越大，支护结构的设计和基坑施工也越复杂，其中所需要的理论和技术越来越高和完善，已经远远超过了只需要机械和辅助措施的阶段，已经满足不了基坑施工。基坑工程的理论计算和设计方法也得到了加强和改进拓展，正因此基坑工程形成了一门学科。深基坑工程涉及面比较广，建筑物本身的结构、建筑物其地的岩土勘察、建筑物周边的环境和当地的气象水文等纵多因素都会影响基坑工程，设计计算理论毕竟算是比较理想的状态，这方面还是不太成熟，在一定程度上还是比较依赖工程的实践经验。所以在这一方面的前沿都是一些老工程师了，积累了很多实际工程经验。为了保证基坑的安全施工，支护结构和周边环境的安全不受损坏，这就需要在施工前对土体和降水等进行一系列的勘察，并对基坑施工进行可行性设计，在施工过程中又应对其进行检测等工作。这一系列的工程称为基坑工程。1.2基坑工程的特点（1）安全性储备小、风险大。基坑工程作为建筑的地底下设施，在土方回填之后，为该建筑物的服务性从而变小，因此在设计和施工过程中部分荷载不必加以考虑。相对于建筑物来说，基坑工程的强度、变形和耐久性要求会相对较低，有些施工单位可能又存在一些其他的偏差想法，降低施工的经费，并对工程提出一些不合理的要求，在一些地方缩减成本。都会降低基坑工程的安全储备，提高工程风险。（2）制约的因素较多。基坑工程要受制于该工程项目的地质和气象水文，这些因素的影响很大，区域性也很强。我国的疆土非常辽阔，地质水文的变化也很大，不同性质的土质和水文，基坑工程采取的方法也存在很大的差异，即便在一个城市之内，如果建筑物的土地性质和地下水位不同，就会产生出差异。所以每个建筑的基坑工程都要根据具体的情况因地制宜，其他的只能借鉴其经验，不能完全照搬。之前大的说不同区域的建筑都要受制于当地的地质和水文，往小的说，每个建筑物的基坑工程不单单受制于它的地质和水文，就是其周边的环境和建筑物，地下的管线都会影响到该工程的基坑施工。在此基础上每个基坑设计都要满足其周边环境和自身安全下，合理的安排施工操作和工期要求。（3）设计计算理论不全。之前也说到基坑工程作为地下工程其受制条件较多，地形复杂、周边环境影响等因素太多。人们对土的了解也还远远不够深入，很多的计算理论都还不完善，基坑工程也是一门还在发展中的学科。基坑工程的设计和施工不单单需要理论上学习的知识，就像我们在学校课本上学习的知识一样，这仅仅只是纸上谈兵。作用在基础结构上的力随着时间的推移还会不同，其本身也会受到力的作用会有位移以及变形。这力方面的理论还不够完善，在计算的过程中我们往往是经验取值，或者按照一些比较完备的公式进行计算，之后在根据实际情况进行修正。不光有土压力，还有地下水位对基坑结构的影响，土和水的力同时作用在结构上时，是采用分算还是合算更接近实际这其中也存在很大的争议，在不同的区域或不同的人，认知也不同，每个地方制定的规范和规程也会相对的有出入。因为在实际工程当中时间对基坑工程确实存在着影响，现在虽然初步形成了一些模型，但这些少量的模型不能完全代表更庞大的实际基坑工程，所以在施工过程中，要与监测、监控相配合，并要有相应的应急措施。（4）实践经验性强。基坑工程不仅需要土力学方面的知识，也需要结构工程的知识。力的作用又是相互的，就像设计的计算工况与施工实际的工况一致，这样才能确保设计的可靠性。这又需要设计人员要懂施工，施工人员也要懂设计，设计和施工是密不可分的。设计计算的理论完善和施工中的不确定因素会增加工程的失败，所以需要设计施工人员有丰富的实践经验。1.3基坑支护的要求（1）基础工程施工目的是构建合理安全的支护体系。土压力的作用是最为直观的影响到基坑支护，土方开挖保证基坑四周土的稳定性，满足地下室施工有足够的空间安全施工这个是必要的。（2)周边环境、建筑物和地下管线等这些也都会影响基坑支护。同时要满足基坑支护结构本身强度、稳定和不变形在合理范围内，也要保证周边环境、建筑物和地下管线等设施的完备。绕不开地下管线时，在开挖时对其进行迁移。（3）为了保证基坑支护结构的施工安全，应在地下水位以上工作，可以通过截水、排水和降水等一系列措施来最大程度保障施工的安全性。2工程概况2.1建筑工程概况该工程航城文化中心项目地处深圳市宝安区深圳宝安航城学校旁，该块用地交通方便从西顺时针到南，四周分别是学子路，航空路，州航路，宝东路。该块项目用地面积8776.40平方米，方形用地，此块用地内由展览馆、图书馆、演艺厅教室及设备用房等建筑物组成，这些建筑物基本上是地上2～3层和地下一层，建筑物的结构类型为钢筋混凝土框架结构，使用年限设计为50年。航城文化公园部分上部无建筑，地下均设1～2层地下室。其位置交通极为便利，施工设备都能运送，其在学校旁人流较多，施工期间需注重警示。2.2工程地质勘察概述本工程重要性等级为二级，场地二级，地基二级，综合等级为乙级。本场地地下水为=2\*ROMANII类环境，该环境下要注意地下水对桩基础的腐蚀。工程地质土层信息从上至下依次为：①素填土层、②粉质粘土层、③细、中砂层、④粗砂层、⑤砂质粘性土层、⑥全风化岩层、⑦强风化岩层、⑧中风化岩层、⑨微风化岩层。2.3气象水文条件概述深圳市宝安区位于‎广东省中南‎沿海地区，珠江入海口，纬度属于较低区域，属于亚热带‎海洋性季风气候，光照充足，雨量充沛，气候温和，年平均气温为22.1℃，最高月均温28.2℃，最低月均温16℃，绝对高温38.5℃，绝对低温0.2℃。无霜期达355天，年总日照时数平均为2134小时。受季风的影响，夏半年吹东南风，冬半年吹东北风；年主导风向为南风，频率为17%。深圳最近年平均年降水量保持1926.7mm，5～9月为雨季，占全年均降雨量的78%。深圳全年平均风速2.6m/s，全年大风日数7.3日，年平均雷暴日数73.9日。夏秋季常受台风的影响，带来大风大雨天气，由于伴台风登陆时有强降雨，容易发生洪涝灾害，大风和大雨对财物和人活动都带来不好的影响，造成损伤。台风、洪涝、暴雨、寒潮等天气是深圳主要发生的气象灾害。3基坑设计依据及岩土设计参数3.1基坑设计依据1.《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2013）2.《土力学与基础工程》李丽民等主编.北京理工大学出版社，2018.23.《深圳市基坑支护技术规范》（SJG05-2011）4.《结构设计原理》叶见曙主编.人民交通出版社股份有限公司，2018.75.《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）6.《土木工程施工》钟晖等主编.重庆大学出版社，2011.5（2017.1重印）7.《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）8.《航城文化中心及航城公园项目岩土工程勘察报告（详细勘察）》，深圳市工堪岩土集团有限公司，2015.129.理正深基坑支护设计软件和现场探勘及资料3.2岩土设计参数根据深圳标准《深圳市基坑支护技术规范》（SJG05-2011）以及场地岩土特性，结合类似场地经验，基坑支护相关参数参考值见表2-1。表2-1基坑支护相关参数建议值表岩土层名及成因代号岩土状态天然重度（kN/m3）抗剪强度指标直剪快剪土层与锚固段注浆体间的极限粘结强度标准值qsik(kPa)C(kPa)（°）素填土(Q4ml)松散~稍密18.5121520粉质粘土（Qhpl）可塑18201650细、中砂（Qhpl）松散~稍密19.552570粗砂（Qhpl）中密21530100砂质粘性土（Qel）可塑~硬塑19252280全风化混合花岗岩(Jx-QbY)全风化203025120强风化混合花岗岩(Jx-QbY)强风化224030200中风化混合花岗岩(Jx-QbY)中风化———1000微风化混合花岗岩(Jx-QbY)微风化———16004基坑支护方案选择4.1拟选择支护方案支护形式：（1）水泥土桩墙（2）土钉墙（3）排桩支护4.2基坑支护类型4.2.1水泥土桩墙依靠其本身自重和刚度保护基坑侧壁，一般不设支撑。包括深层搅拌水泥土桩挡墙、高压旋喷桩挡墙等。优点：由于一般坑内无支撑,便于机械化快速挖土;具有挡土、止水的双重功能;一般情况下较经济;施工中无振动、无噪音、污染少、挤土轻微,因此在闹市区内施工更显出优越性。缺点：位移相对较大,尤其在基坑长度大时,为此可采取中间加墩、起拱等措施以限制过大的位移;其次是厚度较大,只有在红线位置和周围环境允许时才能采用,而且在水泥土搅拌桩施工时要注意防止影响周围环境。4.2.2土钉墙在基坑侧壁钻孔，插入由钢筋制成的土钉或锚杆并进行孔道灌浆，边坡表面铺设一道钢筋网再喷射一层砼面层和土方边坡相结合。优点：边坡稳定式的支护，其作用与被动的具备挡土作用的围护墙不同,它是起主动嵌固作用,增加边坡的稳定性,使基坑开挖后坡面保持稳定。稳定可靠、施工简便且工期短、效果较好、经济性好、在土质较好地区应积极推广。缺点：不适用于含水丰富的粉细沙层、砂砾、卵石层和淤泥质土等自稳能力差的土层。当场地土质不均匀、开挖深度较深、对周边建（构）筑物变形控制较严时，宜采用土钉墙与预应力锚杆、护坡桩、超前微型桩等联合支护。4.2.3排桩支护一般由支护桩、墙、支撑、锚杆、腰梁、冠梁、防渗帷幕等组成。可分为悬臂式、拉锚式、内支撑、锚杆式等结构形式。优点：排桩可采用钻孔灌注桩、人工挖孔桩、预制钢筋混凝土板桩或钢板桩等。当基坑开挖深度较大时，可设置多道支撑，以减少内力,采用冲钻孔桩能够穿越条石、旧基础。在护壁桩间做旋喷帷幕达到止水的效果。锚杆能够适应多种环境及支护体系，使用较为广泛并且灵活，其能够与多种其他支护形式组合使用。缺点：内支撑需要依据不同的基坑支护等级配置不同型号的钢筋，而且此支护形式对钢筋的需求量较大，会增加工程的总造价。基坑开挖深度大护壁不可能采用锚拉或内支撑，锚杆无法施工，也无法采用锚拉。4.3方案选择本次工程分为两个部分，一边为文化中心，另一边为公园。文化中心地下室为一层，基坑开挖深度为6.7m。公园地下室为一到两层，一层时和文化中心类似，当为地下两层时，基坑开挖深度为9.5m。基坑开挖后基坑壁土层主要为素填土层，文化中心和公园（地下一层）基坑支护安全等级为三级，采用土钉墙支护。公园（地下二层）基坑支护安全等级为二级，采用排桩加锚杆支护。5基坑支护计算及验算5.1嵌固深度计算方法等值梁法，h=9.5m，γ=18.5kN/m3,φ=15°，Ka=0.59，Kp=1.7。①土压力计算：ea1=-9.63≤0kPa,取ea1=0kPa②计算反弯点至基坑底部的距离u：由地面下某一点，此点使得主动土压力与被动土压力相等，确定u的大小，即Ea=Ep。③计算支撑反力：④桩嵌固深度t：⑤内力计算：当Q=0时，解z 5.2主被动土压力系数各土层的设计计算参数如表：主动土压力系数：被动土压力系数：计算所得土压力系数表如下：5.3主动土压力计算基坑开挖深度9.5米，基坑侧壁安全等级为二级，重要系数为1.00。基坑超载P=15kPa。主动土压力公式为：素填土层的主动土压力：取电算结果为：91.064kPa土压力强度为零处粘性土层的主动土压力：电算结果为：75.443kPa电算结果为：98.432kPa5.4被动土压力计算被动土压力计算公式：素填土层的被动土压力：电算结果为：349.016kPa粘性土层的被动土压力：电算结果为：451.20kPa手算与电算结果差别不大，故电算无误。

6土方开挖与施工工序6.1土方开挖的要求1.基坑的土方开挖必须分段、分层施工。并同时需配合锚杆，挖一层，喷锚一层，每层开挖底面位于各层支护结构下下300mm。土方开挖后须及时支护，不宜暴露时间过长，所有土方应分段开挖，每段长度不应大于30m，分层厚度不应大于2m。2.开挖过程中，挖斗严禁碰撞支护结构，严禁超挖或欠挖，确保施工安全。3.安排好开挖顺序，使基坑坡面暴露时间最短，基坑开挖完成后应及时浇筑垫层封闭基坑，减少地基土的暴露时间。4.基坑边缘堆置土方、建筑材料和运输车辆距基坑边缘距离不小于10m。5.土方的出土坡道及出土口原则方便出土。6.2施工工序整个流程按照施工要求分层进行。待土地平整后，支护桩施工采用旋挖桩机成孔。①支护桩在施工前应进行试桩。②设计桩径1m，桩间距为1.8m。③钢筋保护层70mm，桩身主筋连接采用焊接。④支护桩采用一桩一跳，在相邻桩身强度达到70%后，方可进行相邻后一批桩成孔施工。⑤基坑顶部按1.2m高度设置钢管安全护栏。⑥基坑顶部排水明沟，该排水沟内径为300*300mm，半砖砌筑，1:2.5水泥砂浆抹面，厚2cm。⑦桩顶设置一道钢筋杦冠梁。桩身杦和冠梁杦强度等级为C30级。⑧桩间挂10#铁丝网，喷锚面层厚度100mm，面筋与预留钢筋焊接。当基坑挖至-0.6m时，冠梁施工。冠梁施工前，桩顶应凿至新鲜混凝土面，出露钢筋应平直。浇筑桩顶冠梁前，必须清理残渣、浮土和积水，应保证排桩与冠梁连接牢靠，不得造成连接处有薄弱面。当基坑挖至-1.5m时，第一道锚杆施工。安装前清除钢材表面油污和粘泥。锚索采用专用锚杆钻机成孔，成孔直径为150mm，孔位偏差不应大于50mm，锚索与桩的倾斜角度均为25°，钻孔偏斜率不应大于3%，钻孔深度超过锚索设计长度0.5m，终孔前应认真清理，排放孔内积水和废渣。第一跟锚索长度28m，嵌固长度20m。当基坑挖至-4.5m时，第二道锚杆施工。此根锚索长度28m，嵌固长度22m。当基坑挖至-7.5m时，第三道锚杆施工。此根锚索长度22m，嵌固长度16m。当基坑挖至-9.5m时，达到基坑底部。基坑底部设一道排水明沟，大小与顶部相同。桩的嵌固深度16.3m。7地下水控制措施7.1地下水控制措施地表、地下水处理的合理性是保证基坑稳定和周围环境道路、地下管道及地下线安全，基坑顺利开挖施工的重要一环。基坑开挖时，考虑到保证坑内的安全施工，还要防止雨季的地表水入侵，应在基坑顶部设一道排水明沟，排出坑内抽出的积水和阻断外界水流入坑内。汇集水排入市政的管网内需进行三级沉淀池进行沉淀。施工过程中，若坑壁出现少量渗水，应在渗水处设置渗水孔。基坑施工完毕后，在坑底周边设一道排水明沟，以便于基坑内的积水排出。该项目的基坑位于地下水位上。其东临领航城三期，有建筑物临近，应设截水帷幕，为防止桩出现偏差和渗漏点，在桩与桩之间的相接缝隙处，进行密封处理，预防出现因地下水的侵蚀从而破坏桩的使用性能。根据该项目岩土工程勘察报告中了解到，在此场地中地下水对混凝土结构具有弱腐蚀性，对钢筋混凝土结构长期浸泡条件下有微腐蚀性。因此桩采用抗浮桩抗浮并应保持桩的垂直度<1%，以免发生桩出现倾斜偏差和漏点。截水帷幕的深度应大于开挖深度，深入坑底以下1～1.5m才能保证其发挥截水作用。8基坑监测8.1基坑监测目的未确保该工程的安全以及顺利完成，并结合该项目的地质条件及各内环境条件，在基坑开挖和地基施工等的过程中采用信息法施工。在施工的过程中能定时监测，给予反馈，加强了施工过程中信息管理。据设计和相关的规范要求制定详细的监测方案，对监测结果进行评价，并指导下一步的施工。8.2监测项目表6-1基坑监测项目监测项目支护结构安全等级二级支护结构顶部水平位移应测锚杆拉力应测基坑周边建筑物、地下管线、道路沉降应测支护结构深部水平位移应测坑边地面沉降应测支撑轴力宜测桩身及锚杆内力宜测立柱沉降宜测支护结构沉降宜测地下水位应测8.3基坑位移观测点的布置支护结构顶部水平位移监测点的间距不应大于20m。基坑的各边中部以及有建筑物地质条件较差的部位应设置监测点。基坑周边建筑物沉降监测点应设在该建筑物的墙体和住上。必要时，可在内部设监测点。地下管线沉降监测点应设在管线正上方，监测点水平间距不宜大于20m。道路沉降监测点的间距不应大于30m，最好间距为20m一个监测点。坑边地面沉降、支护结构深部水平位移、锚杆拉力、支撑轴力、桩身及锚杆内力、立柱沉降、支护结构沉降、地下水位的监测，监测点应布置在临近建筑物、基坑各边中部以及地质条件较差部位，监测点或监测面不应少于3个。基坑顶沉降及支护结构顶部水平位移共布置20个监测点；地下管线共布置15个监测剖面；基坑周边建筑物、道路沉降共布置22个监测点；桩身及锚杆应力共布置6个监测剖面；地下水位共布置6个监测点。基坑安全等级为二级，开挖深度为9.5m。8.4基坑监测信息基坑向下开挖时，支护结构顶部