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深基坑论文
深基坑支护和应急预案研究
一、方案设计依据
1.浙江省工程勘察院提供的2008年3月《镇海芳辰丽阳居住小区-工程地质勘察报告》;
2.《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99);
3.《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002);
4.《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002);
5.《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008);
6.《钢结构设计规范》(GB50017-2003);
7.中国工程建设标准化协会标准《岩土锚杆(索)技术规程》(CECS22:
2005);
8.浙江省标准《建筑基坑工程技术规程》(DB33/T1008-2000J10032-2000);
9.《宁波市软土深基坑支护设计与施工暂行技术规定》;
10.《宁波市水泥搅拌桩法加固地基设计、施工和质量检验暂行细则》;
11.宁波市建筑设计研究院有限公司提供的“镇海芳辰丽阳居住小区一期D区(Ⅱ标段)”基础图、地下室建筑平面图和总平面图;
12.施工单位提供的场地标高、场地布置及周边环境情况;
13.现场踏勘、测量、寻访等方式得到的场地平均标高、周边环境等资料;
二、工程概况
1、主体概况:
拟建的镇海芳辰丽阳住宅小区工程一期D区由20幢住宅楼(D1~D20#楼)及9#~13#地下室等组成。
总用地面积90196.1m2,总建筑面积226775.0m2,地下室地下建筑面积39465.3m2。
一期D区分为两个标段,D1#~D4#、D7#~D10#、D15#、D16#楼及9#、10#地下室为Ⅱ标段,其余为Ⅰ标段。
本次任务是对Ⅱ标段地下室进行围护设计(其中D2#、D4#、D8#、D10#、D16#楼无地下室)。
工程桩采用φ400预应力砼管桩和450×450方桩,沉桩方式为锤击法沉桩。
2、地理位置及周边环境:
拟建工程位于镇海区庄市镇庄市大道北侧,汤家村西北侧、钟包村南侧。
场地中部有一条近东西向延伸的老河道,河宽9~10m,深3~4m。
⑴、地下室基础外边线与各周边环境的距离为:
东侧:
距用地红线18.6m,用地红线外是待建的规划道路。
南侧:
东段距D10#、D16#楼基础边14.6~17.5m,西段距D4#楼基础边最近约1.9m。
西侧:
距用地红线约14.6m,用地红线外是已建的兴海路,兴海路路面平均标高约为黄海高程3.000m。
北侧:
距用地红线最近约14.0m,用地红线外是待建的规划道路。
⑵、管线情况:
西侧兴海路靠基坑侧的人行道上有一条电力管,用地红线内3.5m有一条南北向的架空电线杆。
3、施工现场平面布置:
根据施工单位要求,现场施工组织如下:
⑴、南侧的D4#、D10#和D16#楼作为材料堆场及制作场地,北侧也设有材料堆场及制作场地。
、东南西三侧设置施工道路供车辆通行;
、本工程在东侧设置一个出土口,在西侧设置两个出土口。
4、基坑概况:
本工程±0.000相当于黄海高程3.800m,场地平均标高约为2.400m,相对标高为-1.400m。
西侧兴海路路面平均标高约为3.000m。
本工程有关部位标高和计算开挖深度统计见表一-1~2所示。
地下室部位标高和计算开挖深度统计表表一-1
地下车库
D1、D15#楼
D7#楼
D9#楼
主楼
电梯井
主楼
电梯井
主楼
电梯井
底板面标高(m)
-4.950
-4.950
-6.500
-3.350
-4.900
-4.950
-6.500
底板厚度(m)
0.45
0.45
-
0.45
-
0.45
-
底板垫层底标高(m)
-5.750
-5.750
-
-5.750
-
-5.750
-
地梁高度(m)
0.8
0.8
-
0.8
-
0.8
-
地梁垫层底标高(m)
-6.100
-6.100
-
-6.100
-
-6.100
-
承台高度(m)
1.3~1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
1.2
承台垫层底标高(m)
-6.600~-6.800
-6.800
-8.350
-5.200
-6.750
-6.500
-8.050
计算开挖深度(m)
4.7
5.4
6.95
3.8
5.35
5.1
6.65
无地下室住宅楼部位标高统计表表一-2
D2#、D16#楼
D4#楼
D8#、D10#楼
承台底标高(m)
-2.000
-1.750
-1.250
说明:
1、基坑计算开挖深度确定原则:
地下车库部位四周全是单桩承台且柱距较大,计算开挖深度按地梁垫层底标高计;主楼部位承台较密且柱距较小,计算开挖深度按承台垫层底标高计。
2、考虑到无地下室住宅楼开挖到基础垫层底后及时打设垫层,地下车库地梁垫层底与D2#楼承台底高差为4.1m,与D4#楼承台底高差为4.35m。
由于D8#楼基础底为-1.250m,比场地标高高出0.15m,该部位该部位场地标高按-1.400m计,地下车库地梁垫层底与地面的高差为4.7m。
3、主楼电梯井承台垫层底与周边承台垫层底高差为1.55m。
4、上述地下车库标高和计算开挖深度都已考虑了结构设计要求的150厚C15素砼垫层和200厚碎石垫层。
三、设计原则
1.保证围护结构及土体在施工期间的整体稳定性;
2.在基坑开挖和施工过程中,确保周围建筑物、地下管线、道路等正常使用;
3.方便施工、工程造价经济合理。
四、工程地质条件
依据浙江省工程勘察院提供的工程地质勘察报告,知在场地所研究的深度内有性质如下的地层分布:
1层:
人工填土
由大量碎石、碎砖块等杂物混少量粘性土组成,部分地段以灰黄色粘性土为主,结构松散。
本层主要分布在场区的旧宅基地、道路及其两侧部位和局部地表堆积较高的地方,厚度较薄,一般厚度0.3~2.2m。
2层:
粘土
灰黄色,可塑,厚层状构造,内含少量铁锰质浸染斑点,土质不均一,局部为粉质粘土,土面光滑具油脂光泽,无摇震反应,干强度很高,韧性很硬。
本层普遍分布于整个场地,河道及水塘内缺失,一般顶部0.3m为耕植土,层面标高1.31~2.53m,厚度0.70~3.0m,物理力学性质较好,具中偏高压缩性。
3层:
淤泥质粘土
灰色,流塑,厚层状构造,偶夹粘土团块,土质不均一,局部为淤泥,土面光滑有光泽,无摇震反应,干强度很高,韧性硬。
本层分布于整个场地,顶板标高-0.94~1.58m,厚度0.8~2.90m,物理力学性质差,具高压缩性。
1层:
淤泥质粘土
灰色,流塑,厚层状构造,土质不均一,局部为淤泥,土面光滑有光泽,无摇震反应,干强度很高,韧性硬。
本层分布于整个场地,顶板标高-0.53~-2.24m,厚度2.30~6.20m,物理力学性质差,具高压缩性。
2层:
淤泥质粉质粘土夹粉砂
灰色,流塑,厚层状构造,性质不均匀,内夹较多粉砂团块或薄层,土面较粗糙,无光泽,无摇震反应,干强度中等,韧性中硬。
本层主要在场地中西部局部分布,其它部位零星分布,顶板标高-4.37~-5.82m,厚度0.40~2.00m,物理力学性质差,高压缩性。
3层:
粉砂
灰绿色,绿灰色,饱和,中密,厚层状构造,砂质较纯,仅局部含少量粘性土,有的地段相变为细砂或砂质粉土。
本层场地内一般均有分布,局部粘性土含量增高,相变为
3a层含粘性土粉砂,顶板标高-3.64~-7.78m,厚度0.20~3.40m,物理力学性质较好,具中偏低压缩性。
3a层:
含粘性土粉砂
绿灰色,饱和,松散~稍密,厚层状构造,性质不均匀,内含较多粘性土,局部相变为粉土。
土面粗糙,摇震反应迅速。
本层场地局部分布,顶板标高-5.02~-8.29m,厚度0.60~2.50m,物理力学性质一般,具中偏低压缩性。
4层:
淤泥质粉质粘土
灰色,流塑,厚层状构造,内含少量粉砂团块,土面稍光滑无光泽,无摇震反应,干强度中等,韧性中硬。
本层分布于整个场地,顶板标高-4.74~-9.39m,厚度1.10~4.30m,物理力学性质差,具高压缩性。
对以上各层土的厚度h、天然重度γ、固结快剪试验的内聚力C及内摩擦角φ进行了处理、归类、统计,各层土的物理力学性质见表二。
五、基坑围护方案
1、基坑特点
综合分析场地地理位置、土质条件、基坑计算开挖深度和形状以及工程桩类型,本工程基坑具有以下特点:
⑴、周边环境:
本工程东侧、南侧东段、北侧设置施工道路或材料堆场后仍有较大的放坡条件,西侧距用地红线约14.6m,该侧设置施工道路后,没有很大的放坡条件;南侧西段紧靠D4#部位,高差较大,没有放坡条件。
地下室中间部位D2#、D8#楼距地下室基础很近,这些部位没有放坡条件。
地下室周边无地下室住宅楼的高位桩是本基坑的重点保护对象。
⑵、工程地质条件:
基坑围护范围内①2层粘土土性较好,但层厚较薄且在浅部;①3、②1层淤泥质粘土土性较差且两层厚度之和为5.1~6.2m,坑底位于②1层上;②3层粉砂和②3a层含粘性土粉砂层顶埋深为黄海高程-4.690~-6.140m,厚度为1.2~2.6m,实测承压水头标高为黄海高程1.100m,4a层淤泥质粘土土性较差。
基坑开挖范围内杂填土渗透系数较大,②3层粉砂和②3a层含粘性土粉砂渗透系数为10-4cm/s左右,其它各层土的渗透系数为10-7~10-8cm/s左右。
另外场地中部有一条近东西向延伸的老河道,深3~4m,该部位应采取有效的防渗措施,同时注意围护方案的可行性。
⑶、计算开挖深度:
地下室计算开挖深度为4.7~5.4m,地下车库地梁垫层底与周边无地下室住宅楼承台底高差为4.1~4.7m,电梯井坑中坑二次计算开挖深度为1.55。
基坑形状不规则且开挖面积很大。
⑷、工程桩类型:
工程桩采用φ400预应力砼管桩和450×450方桩,沉桩方式为锤击法沉桩,桩基施工对土体扰动较大。
根据浙江省《建筑基坑工程技术规程》,本基坑属二级基坑工程,重要性系数γ0=1.0。
2、围护方案比较与确定
⑴、(复合)土钉墙
土钉墙的最大优点就是造价较低,但本工程西侧是新建道路,采用土钉墙方案作为围护体系风险比较大,如基坑围护失败,有可能对道路产生严重影响,其余部位有较大的放坡条件,但采用搅拌桩复合后在造价上无多大优势。
⑵、排桩+支撑(拉锚)方案
排桩+支撑方案施工工序多,工期很长,有支撑体系不利于土方开挖,造价较高,但该方案能有效控制变形,围护体系的安全度较高,对周边场地要求不高。
排桩+拉锚的围护用于场地放坡条件有限且支撑难以设置部位,没有支撑体系,挖土比较方便,但应关注填河段锚杆施工的可行性。
基坑开挖面积越大、支撑体系越复杂,拉锚方案的造价相对支撑方案优势越明显。
考虑到本工程②3层粉砂和②3a层含粘性土粉砂顶板埋深很浅,围护桩桩长较短,对于节约工程造价有利。
⑶、分级放坡+水泥搅拌桩重力式挡墙方案
水泥搅拌桩重力式挡墙方案有较成熟的施工经验,挖土施工方便,止水性能好,大面积卸土后的基坑变形也能得到有效控制,没有支撑体系,施工速度快。
若周边场地放坡条件容许,该方案在造价方面优势比较明显。
综合以上分析,根据本工程周边环境条件及场地布置情况,采用如下围护形式:
地下车库距D2#、D4#、D8#楼较近且高差为4.1~4.7m,采用搅拌桩重力式挡墙方案工作面不够,采用土钉墙或排桩+土锚杆的围护形式,由于住宅楼工程桩较密,土钉或土锚杆施工要碰到工程桩,施工非常困难,考虑该部位有对拉条件,采用排桩+拉杆的围护形式,该方案造价低且施工方便;西侧南段要设置施工道路,没有很大的放坡条件,采用排桩+拉锚的围护形式;西侧北段有老河道存在,土锚杆在老河道部位施工质量难保证,该部位采用两级放坡+搅拌桩重力式挡墙方案;其余部位有较大放坡条件且基坑的阳角很多,可以采用两级放坡+搅拌桩重
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