《基坑设计》.docx

《基坑设计》.docx

《《基坑设计》.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《基坑设计》.docx（23页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

《基坑设计》

“苏州工业园区唯亭交通枢纽动迁房B区”的

工程基坑设计_______________________________________________________________________________________________________________________________

一、工程概况

本次勘察建筑物，平面布置均近似呈东西向分布，建筑物平面形状近似呈矩形。

住宅楼为小高层和高层建筑物，地上建筑物层数为11层～18+1层，均为短肢剪力墙结构，拟采用桩筏基础，室内正负零标高为4.35m（85国家高程基准，下同），均设有2层地下室，基础埋深7.1m（从室内正负零标高算起）；独立地下车库箱体高度为4.55m，地坪标高为3.15m，埋深6.2m（相对于室外地坪）。

拟建建筑物的主要特征见表1.1

拟建建筑物主要特征表表1.1

建筑物

名称

层数

功能

荷载

（kPa）

高度及

跨度（m）

结构

拟采用

基础形式

地面或±0.00

设计标高（m）

基础

埋深

（m）

B-20

18+1F

住宅

290

55.1

短肢剪

力墙

桩

筏

基

础

4.35

-7.1

B-21、B-22、

B-25、B-26

16+1

260

49.3

B-24

15+1

250

46.4

B-17

11

220

33.4

B-28～B-30

1

车库

120

7

框架

筏板

3.15

-6.2

公建房

3

公建

60

12.5

框架

独立基础

-2.5

本项目由上海电子工程设计研究院有限公司设计，设计等级为乙级。

拟建工程重要性等级：

小高层及高层、独立地下车库为二级，公建房为三级；场地复杂程度等级为二级；地基复杂程度等级为二级。

综合评价，本次岩土工程勘察等级为乙级。

二、工程地质和水文地质概况

1.地形、地貌

拟建场地位于葑亭大道的北侧，距离葑亭大道最近约50m，西与正在兴建的唯亭交通枢纽A区动迁房相邻，A区与B区中间为在建的的娄中路，东侧明河为“木沉港”（保留河道）。

拟建区原为民房住宅（1～２层低层建筑）、河道及农耕地，勘察时房屋已拆迁，场地内河道（施家浜）已排水清淤，部分地段尚在回填。

场地除未回填完的河道部分地势较低外，其它地段地势起伏不大，原房屋拆迁地段尚残留有少量的碎砖及混凝土渣等建筑垃圾，弃渣地段地势较高。

场区内原河道（施家浜）分布在拟建的B-21、B-22、B-25、公建房及地下车库B-28、B-29范围内。

综合勘探资料和回填前的原始地形可知：

原河道（施家浜）宽约10.0m～25.0m，深约3.0m～5.5m，原河道两侧为自然土坡，无砖石砌筑。

勘察期间测得勘探孔孔口标高0.54m~2.92m，相对高差为2.38m。

场地地貌单元属长江三角洲太湖平原沉积区。

2.地基土的构成与特征

据钻探揭露，在地面下55.30m深度范围内除素填土外，其余均为第四纪河湖、滨海相沉积物，由粘性土、粉土及粉砂组成，按其工程特性，从上到下可分为12个层次，其中⑤层分为⑤-1层粉土和⑤-2层粉砂，第⑥层局部包含粉土透镜体，第⑧层分为⑧-1层粉质粘土夹粉土和⑧-2层粉质粘土。

各土层分布及结构特征详见表2.2

地基土构成、特征一览表表2.2

土层

编号

土层

名称

土层

厚度

（m）

平均

厚度（m）

层顶

标高

（m）

层顶

埋深（m）

土层描述

①

素填土

0.50～5.10

1.29

0.58～2.85

以灰褐色、褐灰色，软塑～可塑状粘性土为主,结构较松散,含少量植物根系及碎砖渣等，新近回填

②

粉质粘土

0.50～2.50

1.24

-0.90～2.92

0.50～2.00

灰黄色,黑灰色,可塑,局部软塑,土质欠均匀,稍有光泽,中等干强度,中等韧性,中压缩性,含铁锰结核,局部含少量腐殖残骸,部分地段缺失

③

粘土

0.60～4.20

2.53

-2.93～1.75

0.50～4.50

褐黄色,褐色,可塑，局部硬塑,土质较均匀,切面光滑,高干强度,高韧性,中压缩性,含铁锰结核及泥化钙质结核,裂隙较发育,并见浅灰色软粘性土,河道地段缺失

④

粉质粘土夹粉土

0.50～2.20

1.21

-4.16～-1.18

3.50～5.80

灰黄色,可塑,稍有光泽,中等干强度,中等韧性,中压缩性,粉粒含量较高,局部夹较多稍密状粉土薄层及团块,河道地段较薄

⑤-1

粉土

2.40～5.60

3.96

-5.08～-2.58

4.90～6.80

灰黄色,灰色,饱和,稍密～中密,无光泽反应,摇震反应迅速,低干强度,低韧性,中压缩性,含少量云母碎屑,局部夹薄层粉砂，全场地分布

⑤-2

粉砂

4.50～8.10

6.21

-9.53～-6.28

8.00～11.50

灰色,饱和,密实,土颗粒较均匀,低压缩性,矿物成分主要为长石石英，少量云母及贝壳碎屑，夹薄层粉土及细砂,全场地分布

⑥

粉质粘土

2.10～5.50

3.89

-15.59～-12.86

14.20～17.60

灰色,软塑,局部可塑，稍有光泽,中等干强度,中等韧性,中压缩性,含少量腐殖残骸,局部夹稍密～中密状粉土薄层,全场地分布

⑥T

粉土

1.50～3.00

2.33

-17.42～-15.85

17.00～18.80

灰色,饱和,中密～密实,土质较均匀,无光泽反应,摇震反应迅速,低干强度,低韧性,中偏低压缩性,见少量云母碎屑,以透镜体型式局部分布于⑥层土中

⑦

粘土

2.30～5.30

3.77

-20.02～-17.68

19.40～21.40

暗绿色,绿灰色,可塑，土质较均匀,稍有光泽,中等干强度,中等韧性,中压缩性,含少量铁锰结核,全场地分布

⑧-1

粉质粘土夹粉土

3.80～7.10

5.60

-24.25～-20.68

23.00～25.90

浅褐灰色,可塑,稍有光泽,中等干强度,中等韧性,中压缩性,含少量铁锰结核,粉粒含量较高,夹有稍密状～中密状粉土薄层,全场地分布

⑧-2

粉质粘土

0.80～3.50

1.71

-29.50-26.68

28.10～31.90

灰色,灰黄色,软塑,土质较均匀，稍有光泽,中等干强度,中等韧性,中压缩性,全场地分布

⑨

粉土

5.60～10.40

8.72

-31.35～-27.88

30.00～33.50

灰色,饱和,中密～密实,土颗粒较均匀,无光泽反应,摇震反应迅速,低干强度,低韧性,中偏低压缩性,含少量云母碎屑,局部夹薄层粉砂，全场地分布

⑩

粉质粘土

6.90～11.20

9.42

-40.06～-35.95

37.50～41.60

灰色,灰黄色,软塑,稍有光泽,中等干强度,中等韧性,中压缩性,粉粒含量较高,夹有少量稍密状粉土薄层,全场地分布

⑾

粉土夹粉质粘土

2.00～3.00

2.62

-49.32～-46.26

48.00～50.60

灰色,饱和,稍密，局部中密,土颗粒较均匀,无光泽反应,摇震反应迅速,低干强度,低韧性,中压缩性,部分揭露

⑿

粉质粘土

未揭穿

-51.68～-48.90

50.30～53.50

灰色,可塑偏软塑,稍有光泽,中等干强度,中等韧性,中压缩性,粉粒含量较高,夹有稍密状粉土薄层,部分揭露

3.水文地质条件

3.1区域水文地质条件

据枫桥水文站资料，苏州历史最高洪水位为2.69m（黄海高程，1999年为枫桥水位），历史最低水位为0.01m（1934.8.27），年平均水位0.88m。

据我院收集的资料，苏州市历史最高潜水位为2.63米（黄海标高，下同），近3～5年最高潜水位为2.50米，最低潜水位-0.21m，潜水位年变幅一般为1～2米。

苏州市历史最高微承压水水位为1.74米，最低微承压水位0.62m。

近3～5年最高微承压水水位为1.60米左右，年变幅0.80m左右。

3.2场地地下水条件

根据地下水的埋藏条件及水力特征，勘察深度内地下水分为三层：

第一层为孔隙潜水，赋存于地层上部①素填土及②层粉质粘土中，富水性及透水性均较差，勘察期间测得场地初见水位埋深为2.80m~3.00m，初见水位标高为-1.87m~-0.17m（黄海标高，下同）；稳定水位埋深为0.20m~0.80，稳定水位的标高为0.87m~2.35m。

稳定水位年变化幅度约为1.0m~2.0m。

该区浅层地下水主要受河流补给及大气降水补给，以地面蒸发和侧向径流形式向河、湖排泄。

第二层为浅层微承压水，赋存于第⑤层粉土、粉砂中，初见水位埋深为3.70m~5.60m，标高为-1.98m~-4.32m；稳定水位埋深约为1.10m~1.47m，稳定水位的标高为0.65m~1.12m。

微承压水由于埋藏较浅，与大气降水、地表水体联系密切，补给以地表水为主，排泄则以侧向径流向河、湖排泄。

水位受大气降水和地表水影响，季节性变化明显，稳定水位年变化幅度约为0.8m。

第三层为第Ⅰ承压水，赋存于第⑨层以下的粉性土中，该层地下水与拟建工程影响甚微。

3.3场地环境类型及地下水腐蚀性评价

拟建场地环境地质条件为湿润区含水量w≥30％的弱透水土层，根据《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）附录G第G.0.1条，该场地环境类型为Ⅱ类。

本次地下水资料引用我院2007年12月提交的《苏州工业园区唯亭交通枢纽B区动迁房（四）岩土工程勘察报告》中钻孔水质分析成果。

根据水质分析结果（见附表水质分析报告,附件14），按照《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）第12.2节规定，对本场地地下水的腐蚀性评价如下：

1、按环境类型Ⅱ类评价：

判定本场地地下水对混凝土结构无腐蚀性；

2、按地层渗透性（B弱透水层）评价：

判定本场地地下水对混凝土结构无腐蚀性；

3、按Cl-含量评价：

判定本场地地下水对钢筋混凝土结构中的钢筋在长期浸水条件下无腐蚀性。

拟建物场地位于农田及民居区内，周边无工业厂房，也无污染源。

场区雨量较多，丰水季节地基土全部浸于水下，土中可溶盐类多已浸出，结合区域土易溶盐分析资料，可以判定场地地下水位以上的土对混凝土结构及钢筋混凝土结构中的钢筋无腐蚀性。

综合评价：

本场地地下水及地下水位以上的土对混凝土结构及钢筋混凝土结构中的钢筋无腐蚀性。

3.4土层透水性评价

为满足基坑开挖降水设计的需要，本次勘察对浅部①～⑤-1层土层进行了室内双向渗透性试验，试验结果见“土工试验成果报告表”（附件7），土层渗透性评价见表2.3.4。

土层渗透性评价一览表表2.3.4

层号

土层名称

类别

垂直渗透系数

水平渗透系数

渗透性分类

Kv（cm/s）

Kh（cm/s）

①

素填土

实测值

8.09×10-8～1.87×10-4

8.15×10-8～6.70×10-5

弱透水

平均值

4.16×10-5

2.87×10-5

②

粉质粘土

实测值

3.24×10-8～5.08×10-7

4.07×10-8～4.07×10-8

不透水

平均值

1.95×10-7

4.07×10-8

③

粘土

实测值

1.38×10-8～1.73×10-7

1.38×10-8～2.82×10-7

不透水

平均值

3.98×10-7

6.48×10-7

④

粉质粘土夹粉土

实测值

1.48×10-8～5.37×10-5

4.64×10-8～4.38×10-5

弱透水

平均值

2.27×10-5

2.19×10-5

⑤-1

粉土

实测值

4.78×10-5～5.68×10-4

8.19×10-5～9.53×10-5

弱透水

平均值

1.78×10-4

8.86×10-5

注：

表中土层的渗透性分类系参考《工程地质手册》（中国建筑工业出版社，1992年2月第三版）的表9-1-4的内容确定。

4.场地和地基的地震效应

4.1场地地震效应

据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）附录A0.8条之规定，苏州市抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g，设计地震分组为第一组。

勘察时，采用891型多功能测振仪及932-1型波速放大仪等仪器，本次进行的波速测试钻孔为J25、J32、J39、J104、J106、J114、J130，测试深度均为20.0米。

各测孔的测试结果及附图见《地基土层剪切波速测试报告》（附14）。

结果表明，本场地土层等效剪切波速Vse范围值为167.7～182.6m/s，平均值为177.5m/s；据苏州市区域地质资料，苏州工业园区的准基岩面深度约为130米，场地覆盖层厚度大于50.0米，根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）第4.1.6条规定，判定场地类别属Ⅲ类，并按上述规范第5.1.4条规定，确定设计特征周期为0.45s。

本场地土类型为中软场地土。

综合分析该场地的地质、地形、地貌条件，可以确定，该场地为建筑抗震的一般地段。

4.2地震液化判别

苏州市抗震设防烈度为6度，据据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）第4.3.1条规定，对本场地20m以浅之饱和⑤层粉（砂）土可不进行液化判别。

三、边坡支护周边环境

1.不良埋藏物

1.1明（暗）浜

在拟建的B-21、B-22、B-25、公建房及地下车库B-28、B-29范围区，原有一条河道（施家浜），河道宽约10.0m～25.0m，深约3.0m～5.5m，河道两侧为自然土坡，无砖石砌筑，勘察时河道已排水清淤，部分地段尚在回填之中，此河道区域土质松软，开挖时注意土坡的稳定，宜采取适宜的支护措施；东侧有一条明河（“木沉港”，为保留河道），河道近南北向延伸。

1.2原有旧基础

拟建场地大部分区域为低层民房区，均为浅基础（砖石灰土基础）；此外，有些零星的民用小水井。

土体开挖时应注意原房屋旧基础及水井周围砖石砌体的影响。

1.3不良地质作用

场地无岩溶、滑坡、危岩和崩塌、泥石流、采空区等不良地质作用。

四、基坑支护设计

1、设计思路

基坑支护的原则是：

安全第一，在保证安全的前提下经济节约；在保证安全经济的情况下，兼顾工期、施工等各综合因素。

常用的基坑有：

①自稳放坡；②加筋土重力式挡墙；③水泥土重力式挡墙；④喷锚支护；⑤悬臂排桩；⑥桩锚；⑦内支撑；⑧地下连续墙；⑨围筒。

2.基坑设计主要参数

基坑壁涉及开挖的主要土层为第①层素填土、第②层粉质粘土、第③层粘土及少量的④粉质粘土夹粉土。

结合土工试验和地区经验，现提供与基坑有关的岩土设计参数见表5.1。

基坑开挖、降水设计参数表5.1

土

层

编

号

土层

名称

综合渗透

试验系数

固结

快剪

三轴

剪切

天然

重度

静止土

压力系数

回弹

指数

压缩

指数

K

（cm/s）

Ck

（kPa）

Φk

（°）

Cuu

（kPa）

Φuu

（°）

γ

（KN/m3）

Ko

Cs

Cc

①

素填土

5.0×10-5

*10.0

*10.0

30.0

4.5

18.8

0.6

②

粉质

粘土

5.0×10-6

30

13.2

38.3

3.7

19.2

0.6

③

粘土

1.0×10-6

39.0

10.9

43.0

4.7

19.3

0.5

0.034

0.250

④

粉质粘土夹

粉土

5.0×10-5

27

13.6

*44.0

*2.80

18.9

0.6

0.020

0.269

⑤-1

粉土

3.0×10-4

6.5

22.0

*30.0

*5.0

18.3

0.5

注：

1、上表中标有*号者，参考了前期勘察报告试验成果；

2、土层的剪切强度指标为标准值（标有*者除外），其余均为平均值。

3.基坑的降水、排水及围护

1基坑的规模特点及周边环境

前述可知:

建筑物室内正负零标高为4.35m，均设有2层地下室，基础埋深为7.1m（从室内正负零标高算起）；独立地下车库箱体高度为4.55m，室外地坪标高为3.15m，埋深6.2m（相对于室外地坪）。

根据建筑物地下室及独立车库的基础设计埋深可知，拟开挖后的基坑底部绝对标高约为-2.85m。

场地平整后，估计基坑平均开挖深度约为5.5m。

结合基坑周围环境、地层分布及地下水特点，综合评价，基坑安全等级为二级。

拟建场地B-30独立地下车库东西两侧，正在兴建多层住宅。

B-28、B-29独立地下车库基坑及高层建筑物地下室基坑四周场地目前尚较开阔。

经勘察，基坑四周影响区域（水平距离按12.0m考虑）目前无暗埋的管线等设施。

2基坑的降水、排水及围护

由工程地质剖面可知，⑤-1含水层埋深较浅，层顶标高为-5.08m～-2.58m，基坑开挖后，基坑底部距离⑤-1粉土含水层顶板最大约2.0m，个别地段已切穿微承压水层顶板。

根据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002附录Ｗ，基坑抗渗稳定性系数小于1.1（计算过程略），将产生突涌。

对于已被切穿⑤-1含水层的基坑段，坑底易产生流砂。

此外，由于潜水埋深浅，基坑开挖工作面和基础施工大多在地下水位以下，综合分析认为，为了基坑的安全稳定，保证基础顺利施工，基坑开挖前须作好降水、排水设计。

如采用轻型井点降水结合坑内外简易降、排水方案。

开挖涉及的坑壁土体主要为结构松散的素填土和多呈可塑、局部软塑状的粘性土，强度较低，土层的抗剪强度较小，基坑侧壁稳定性较差，须进行基坑围护。

根据基坑周边条件，对于原填埋河道区域，基坑围护可考虑水泥土搅拌状挡墙或钻孔桩的支护方案，其它地段，可考虑采用土钉墙+自然放坡的方式。

基坑围护和降水作为重要的施工措施，应进行专门的围护设计和设计，并进行监测和检测。

五、土方开挖和支护施工方案

有关施工规范

1、《基坑工程技术规程》DB42/159-2004

2、《建筑基坑支护技术规程》JGJ120/99

土方开挖方案

喷锚支护施工

1施工工艺流程

施工工艺流程图如下：

监测点布置与监测→四周排水沟及硬化路面施工→开挖→喷砼施工→开挖至基坑底。

2施工工艺

（1）土方开挖

基坑要按设计要求严格分层分段开挖，每层超挖深度为0.5m，每层开挖不可超过设计深度，在完成上一层作业面土钉与喷射混凝土以前，不得进行下一层深度的开挖，确保施工过程中边坡稳定。

开挖时铲头不得撞击支护结构，开挖时在坡壁留出厚10cm左右土由人工修至规定坡度，在确保边坡幅员尺寸的情况下，尽量保持边坡壁面的平整，以便避免造成喷射混凝土不必要的浪费。

（2）喷射底层砼

每步开挖后应尽快做好面层，即对修整后的边壁立即喷上一层薄壁混凝土。

应尽量缩短边壁土体的裸露时间。

（3）喷射面层砼

喷射砼为C20细石砼，砼面层厚60～80mm，喷射砼水灰比为0.40～0.45，砂率为45%～50%，水泥与砂石重量比为1:

4～1:

4.5。

喷射砼内掺速凝剂，喷射砼所用水泥为P.O.325水泥，喷射砼内粗骨料最大料径不宜超过15mm。

为保证喷射混凝土厚度均匀，并达到的设计值，可在边壁上隔一定距离打入垂直短钢筋段作为厚度标志。

喷射混凝土的射距宜保持在0.8～1.5m范围内，并使射流垂直于壁面。

（4）每施工300m2喷锚网墙面层，应制作一组喷射用砼试块，每组试块不少于3块，制作试块时，将试模底面紧贴拟加固基坑坡面从侧向喷入混凝土。

3地面硬化及地表排水沟施工

基坑开挖前在基坑坡顶作表面硬化处理，并在硬化层中设置排水沟，表面硬化层宜作成反坡，排水沟应不漏水，排水沟作成后，可方便基坑内向外排水。

4基坑开挖施工

1基坑开挖施工应遵循“信息法”施工的原则，勤监测，勤巡视，及时反馈信息，根据变化的情况指导施工。

2该基坑支护开挖施工的顺序原则如下：

①建立基坑开挖环境监测系统，并取得环境监测所需的基础数据→地面硬化→土方开挖→喷砼施工。

②土方开挖必须分层进行，开挖一层，支护一层，然后进行下一层土方开挖。

3要保证该基坑顺利开挖成功，除了高质量的支护设计外，还需要土方开挖施工组织严密，土方开挖施工队伍一定要与基坑支护施工队伍密切配合，协调施工，同时还应根据环境监测所反馈的信息随时调整挖土顺序、挖土速度。

随意超挖蛮干，往往是造成基坑事故的重要原因。

4支护施工过程中的排出物可能会使自然地面抬高，其排出物在施工完成后必须及时清除出场，以保证自然地面标高不超过设计地面标高，以免增加支护结构的额外土压力负担，使支护结构出现过载现象。

5基坑开挖过程中，土方不应随意堆置于基坑周边，施工用材必须堆置于坑边的应均匀堆放，不得超过规定的堆载值。

6土方开挖进程中，挖土机不得碰撞支护结构件，并应注意保护好观测标志。

7开挖后的基坑应尽量减少暴露时间，及时清边检底，尽快进行垫层施工。

8在雨季开挖时，应注意地表水的疏排，防止地表水下渗造成边坡不稳，坡脚严禁积水。

8、监测及应急措施

8.1监测的目的

深基坑施工监测的主要目的是充分掌握整个深基坑在开挖过程坑壁土体、邻近道路管线及建筑物的变形动态、变形大小及特征、地下水动态变化特征等，以达到预警效果，确保整个基坑工程的顺利进行。

通过基坑监测及时提供施工信息，调整施工方案，及时采取合理的应急应变措施，信息化施工法是基坑安全进行的有力保证。

8.2监测方案

根据基坑周边的状况，布设基坑监测点（地面沉降和水平位移点），布置间距40～50m,监测周期：

在土方开挖3～5天一次，地下室施工过程中7～10天一次，遇到异常情况适当加密监测频率。

（1）整个基坑的监测包括位移监测，沉降观测。

（2）为了精确实施监测方案，首先必须在施工场地进行影响范围外布设高精度平面控制网和精密水准基点网，以作为位移与沉降观测的基准点。

（3）在基坑周边以及邻近建筑物上布设位移与沉降观测点，位移与沉降观测点除个别情况外，应合二为一，即沉降、位移观测点使用同一点，以利于监测资料的分析。

（4）监测项目

①基坑周边的地面土体位移及沉降。

②基坑内土体的隆起变形。

③地下管线变形监测及市政设施的沉降、变形监测。

8.3监测方法

（1）观测点的布设

①控制基准点的布设：

在基坑影响范围外（50米范围外）布设二个以上的基准点，该点经现场踏勘后具体确定位置，基准点必须是绝对固定点，确保其牢固可靠且通视性较好，基准点应设保护装置。

②在围护结构顶部及基坑周围影响范围内布置监测点，按20-25m间距布置，且在阳角处适当加密监测点，监测点的具体位置见《基坑监测点平面布置图》。

（2）观测方法

①基坑周边地面的位移观测采用准直线法。

②沉降观测采用往返闭合观测法。

（3）监测仪器

①位移观测仪器采用J2经纬仪和精度5+5PPm以上的测距仪。

②沉降观测仪器采用N3水准仪和铟钢尺。

（4）观测时间间隔及成果资料整理

①基坑开挖在3m深度内，每隔2天观测一次，开挖深度在3m以下每天观测一次，其间可视观测成果的具体情况加密或适当延长观测时间间隔，开挖完成后7天内每半天一次，15天内一天一次，30天内二天一次，30天以后每5天一次，直至施工至基坑底面，其间视其变化情况适当加密或延长观测时间间隔。

②每次沉降观测要求计算出各测点的高程、累计沉降量、本次沉降量、沉降速率等，每次水平位移观测要求记录各个观测点的观测点位移量、累计位移量、