赤湾村改造项目一期基坑支护设计方案研究大学论文.docx
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赤湾村改造项目一期基坑支护设计方案研究大学论文
本科毕业论文（设计）
题目：
赤湾村改造项目一期基坑支护设计方案研究
学号：
姓名：
专业：
土木工程（岩土工程）
指导教师：
2014年03月05日
中国地质大学（武汉）
本科毕业论文（设计）指导教师指导意见表
学生姓名：
****学号：
********专业：
土木工程（岩土工程）
毕业设计（论文）题目：
赤湾村改造项目一期基坑支护设计方案研究
指导教师意见：
（请对论文的学术水平做出简要评述。
包括选题意义；文献资料的掌握；所用资料、实验结果和计算数据的可靠性；写作规范和逻辑性；文献引用的规范性等。
还须明确指出论文中存在的问题和不足之处。
）
论文选题符合专业培养目标毕业论文，能够达到综合训练目标，题目有难度，工作量较大。
选题具有学术研究价值。
文章篇幅完全符合学院规定，内容较为完整，层次结构安排科学，主要观点突出，逻辑关系清楚，但缺乏个人见解。
文题相符，论点突出，论述紧扣主题。
语言表达流畅，格式完全符合规范要求；参考了较为丰富的文献资料，其时效性较强；未发现抄袭现象。
指导教师结论：
合格（合格、不合格）
指导教师
姓名
周辉建
所在单位
中国地质大学（武汉）
指导时间
14.03
中国地质大学（武汉）
本科毕业设计（论文）评阅教师评阅意见表
学生姓名：
学号：
专业：
土木工程（岩土工程）
毕业设计（论文）题目：
赤湾村改造项目一期基坑支护设计方案研究
评阅意见：
（请对论文的学术水平做出简要评述。
包括选题意义；文献资料的掌握；所用资料、实验结果和计算数据的可靠性；写作规范和逻辑性；文献引用的规范性等。
还须明确指出论文中存在的问题和不足之处。
）
基坑工程作为建筑工程的重要组成部分，它的设计与施工问题直接关系到工程的成败。
论文选题具有重要的工程应用价值。
本设计介绍了设计依据、工程概况和工程的地质条件，给出了岩土参数，提出了基坑支护设计方案，并分别对施工技术要求、土方开挖方案、地下水控制、施工检测、应急预案、主要材料与质量检验分别进行了设计说明。
设计结果：
基坑深度由南向北递增，最浅为0m，最深为12.8m，故根据深度变化情况，采取不同的支护结构，本基坑设计方案采用桩锚结构、复合土钉墙结构、坡率法。
本设计条理清楚；设计资料较完备，内容较具体、充分；能运用所学知识和工程规范进行工程设计；结构较为完整，层次较清楚，语言通顺，格式较规范。
论文不足：
设计没有方案比选过程，只有结论，略选设计结果来源唐突。
总体而言，论文达到了本专业学位论文要求。
修改意见：
（针对上面提出的问题和不足之处提出具体修改意见。
评阅成绩合格，并可不用修改直接参加答辩的不必填此意见。
）
请参见文中批注逐一修改。
毕业设计（论文）评阅成绩（百分制）：
85
评阅结论：
同意答辩（同意答辩、不同意答辩、修改后答辩）
评阅人姓名
闫天俊
所在单位
中国地质大学（武汉）
评阅时间
2014-4-5
论文原创性声明
本人郑重声明：
本人所呈交的本科毕业论文《赤湾村改造项目一期基坑支护设计方案研究》，是本人在导师的指导下独立进行研究工作所取得的成果。
论文中引用他人的文献、资料均已明确注出，论文中的结论和结果为本人独立完成，不包含他人成果及使用过的材料。
对论文的完成提供过帮助的有关人员已在文中说明并致以谢意。
本人所呈交的本科毕业论文没有违反学术道德和学术规范，没有侵权行为，并愿意承担由此而产生的法律责任和法律后果。
论文作者（签字）：
日期：
2014年03月05日
摘要
进入21世纪，随着城市建设的发展和人类活动的需求，各类用途的地下空间已在世界各个城市中得到开发利用，诸如高层建筑多层地下室、地下铁道及地下车站、地下停车库、地下商场等。
近30年是我国城市基坑工程发展最为迅猛的时期，针对城市地区用地紧张和地价昂贵的状况，开发商总是设法提高土地的空间利用效益，而加大对地下空间的利用则成为有效的选择。
随着科技的进步，现代化机械以及自动化的运用，深基坑开挖与支护技术得到了前所未有的发展和推进，并日益走向成熟和稳定。
赤湾村改造项目一期的基坑支护设计，就是由于人们的需求，在上部空间位置不变的前提下，合理的利用地下空间，拟建三层地下室作为停车场以及防空洞室。
本项目场地位置位于山前坡地，地下室开挖深度由南向北逐渐变深，深度范围0～12.8m，因此，在本设计方案中，考虑地下室的深度变化，对各个剖面采用相适应的支护方式，以保证基坑开挖的安全进行。
基坑支护方案拟采用桩锚结构、复合土钉墙结构、坡率法。
关键词：
1、设计；2、支护；3、安全。
前言
随着基坑支护技术的发展与进步，施工工艺越来越先进，可靠性和安全性越来越高。
目前，在深圳地区，基坑支护主要运用于高层商住楼，地铁的修建也运用较为广泛。
支护方法随各个场地的地层条件与环境条件等各不相同。
据调查显示，深圳主要的基坑支护方式为锚拉桩支挡式结构、复合土钉墙结构，内支撑结构、自然坡率法、地下室连续墙等。
本项目根据地质条件和周边环境条件，拟采用锚拉桩支挡式结构与复合土钉墙结构分段支护。
一、设计依据
1、《赤湾村改造项目一期详细勘察报告》，西北综合勘察设计研究院，2013年11月；
2、《赤湾村改造项目一期总平面图》，深圳市赤湾投资发展有限公司，2014年02月；
3、《赤湾村改造项目一期地下室平面图》，深圳市赤湾投资发展有限公司，2014年02月；
4、现场踏勘的结果；
5、《深圳市基坑支护技术规范》（SJG05—2011）；
6、《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）；
7、《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）。
二、工程概况及场地周边条件
（一）工程概况
赤湾村改造项目一期拟建5栋高度75m的高层建筑，采用框架剪力墙结构，总建筑面积69126.54m2。
设2～3层地下室，地下室埋深最深约12.8m。
拟建场地位于深圳市南山区赤湾九路东侧，赤湾四路北侧。
场地红线用地面积为14513m2，基础工程桩拟采用挖孔灌注桩。
场地±0.00=19.35m，二层地下室基坑底面标高10.40m。
局部设三层地下室，第三层地下室基坑（内基坑）底面标高6.50m。
场地周围绝对标高暂按10.40～23.20m考虑，基坑开挖深度约0～12.8m。
支护周长（加上内基坑支护周长）约625.43m，底面积约10651.37m2。
地下室外墙线到基坑坡脚留1.5m作为施工位置。
（二）场地周边条件
地下室外墙线与红线距离大小不等。
地下室外墙线在基坑东侧与红线距离为5m，与周围建筑物距离18m以上；西侧与红线距离8.27～11.60m；南侧与红线距离11.93～17.23m，与周围建筑物距离25m以上；北侧与红线距离为9.63～19.31m，与周围建筑物距离12.66m以上。
设计基坑周边有地下管线分部。
东侧地下室外墙线与给水管线间距4.21～4.82m，埋深约1.00m；与电力管线间距3.69～5.17m，埋深约0.30m；与燃气管线间距5.90～6.33m，埋深约1.10m；与电信管线间距12.48～13.62m，埋深约0.50m；与污水管线间距3.50～5.34m，埋深约1.10m。
南侧地下室外墙线与给水管线间距8.96～22.40m，埋深约1.00m；与电力管线间距2.73～10.84m，埋深约0.7m；与燃气管线间距10.70～13.46m，埋深约1.10m；与电信管线间距大于19.00m，埋深约1.00m；与污水管线间距大于20.00m，埋深约1.50m；与雨水管线间距3.45～14.17m，埋深约1.20m。
西侧地下室外墙线与与电力管线间距14.41～15.96m，埋深约0.70m；与燃气管线间距12.43～13.97m，埋深约1.10m；与电信管线间距7.57～20.40m，埋深约0.50m；与污水管线间距6.68～9.16m，埋深约1.10m；与雨水管线间距14.20～16.87m，埋深约1.00m。
施工时应查明各种管线具体位置。
三、工程地质和水文地质条件
本项目场地地貌为丘前坡地，场地内原有多层建筑已全部拆除，经人工填挖整平，形成现有地面。
场地地面自北向南倾斜，标高10.40～23.20m。
根据《赤湾村改造项目一期详细勘察报告》，场地内地层主要为第四系新近期填土层（Q4ml）、第四系坡积层（Q4dl）、第四系残积层（Q4el）,基底为加里东期混合花岗岩（Mγ3）。
现自上而下描述如下：
（一）第四系新近期填土层（Q4ml）
1、①1杂填土：
灰黑色、灰褐色、灰黄色，松散，稍湿，以粉粘土、块石、砂等堆填，含少量植物根系。
层厚0.50～2.90米，平均厚度1.65米，层底标高为7.93～18.15米。
2、①2素填土：
灰黄色、黄褐色、灰褐色，松散，稍湿，以粉质粘土为主，含少量块石、砂粒和植物根系。
层厚0.50～4.00米，平均厚度1.59米，层底标高为8.83～18.04米。
（二）第四系坡积层（Q4dl）
②粉质粘土含块石：
黄褐色、灰黄色、灰白色，可塑～硬塑，含较多块石及砂，块石块径约40～250mm，含量约25～30%，为细粒混合土。
层厚1.30～4.00米，平均厚度2.49米，层顶标高7.93～18.15米，层底标高为5.73～15.35米。
（三）第四系残积层（Q4el）
③砂质粘性土：
黄色、黄褐色、灰白色，硬塑，含石英砂粒，由混合花岗岩风化残积而成，原岩结构可辨。
层厚1.80～14.00米，平均厚度4.42米，层顶标高5.73～15.35米，层底标高为-2.18～11.55米。
（四）加里东期混合花岗岩（Mγ3）
场地内下伏基岩为加里东期混合花岗岩（Mγ3），根据其风化程度可划分为全、强、中、微四种风化带，本次勘察四种风化带全部有揭露。
1、④1全风化混合花岗岩：
黄褐色、灰黄色、灰褐色，岩芯呈土状、砂土状，除石英外矿物成分均已分化为土状，原岩结构隐约可见，岩芯手捏易碎，遇水易软化。
层厚0.80～5.90米，平均厚度3.03米，层顶标高-2.18～12.45米，层底标高为-4.18～9.87米。
2、④2强风化混合花岗岩：
黄褐色、灰黄色、灰褐色，岩芯呈土块状，除石英外矿物成分基本分化为土状，原岩结构清晰可见，岩芯遇水易软化，手掰易断，下部夹块状强风化，破碎。
该层为极软岩，岩体基本质量等级为Ⅴ类。
层厚1.40～11.70米，平均厚度5.17米，层顶标高-4.18～10.15米，层底标高为-8.48～6.44米。
3、④3中风化混合花岗岩：
黄褐色、灰褐色、肉红色，变余结构，块状构造，主要矿物成分为石英、长石、云母，节理裂隙发育，隙面铁染，较破碎，敲击声脆，岩芯呈碎块状～短柱状。
该层为较软岩，岩体基本质量等级为Ⅳ类。
揭露层厚0.50～8.40米，平均厚度2.60米，揭露层顶标高-8.48～6.44米，揭露层底标高-12.68～-4.45米。
4、④4微风化混合花岗岩：
青灰色、黄褐色、肉红色，变余结构，块状构造，主要矿物成分为石英、长石、云母，节理裂隙较发育，闭合状，较破碎，敲击声脆，岩芯呈块状～短柱状。
该层为坚硬岩，岩体基本质量等级为Ⅲ类。
揭露层厚0.60～5.30米，平均厚度3.26米，揭露层顶标高-12.68～4.45米，揭露层底标高-16.98～1.36米。
拟建场地根据含水层分布及其赋水特征，勘察场地上部为第四系松散地层孔隙潜水，地下水主要存在于②粉质粘土含块石、③砂质粘性土、④1全风化混合花岗岩中。
上述土层为弱含水层（相对隔水层），其富水性及透水性均较弱，水量不丰富；下部为基岩裂隙水，④2强风化混合花岗岩、④3中风化混合花岗岩为主要含水层，其富水性及透水性一般，水量不丰富。
强～中风化混合花岗岩裂隙发育，是地下水赋存和运移的较好空间，但由于裂隙间隙微小，且连通一般，其上覆②粉质粘土含块石、③砂质粘性土、④1全风化混合花岗岩相对隔水，因此，基岩裂隙补给条件受到限制。
根据地区经验，场地强～中风化层属弱富水性。
根据场地的环境条件，场地上部松散地层孔隙潜水主要靠大气降水补给，由于②粉质粘土含块石、③砂质粘性土、④1全风化混合花岗岩为弱含水层（相对隔水层），其富水性及透水性均较弱，补、迳、排条件较差；基岩强～中风化带裂隙含水层埋藏较深，且上覆较厚的相对隔水层，其补给条件差。
勘察期间测得其混合稳定水位埋深为0.10～5.20m，相应标高为5.03～18.15m。
场地地下水位受季节及降雨量影响。
根据深圳地区经验地下水位变化幅度一般为1.50～2.50m。
四、岩土参数
根据地层和本地经验提供抗拔桩的极限摩阻力和抗拔锚杆的锚固体与土体的极限粘结强度标准值如表4-1；与基坑支护设计有关的参数建议值见表4-2。
表4-1抗拔摩阻力系数和锚固体与土体的极限粘结强度标准值
地层编号
地层名称
抗拔摩阻力折减系数λi
锚固体与土体的粘结强度标准值（kpa）
①1
杂填土
--
10
①2
素填土
--
16
②
粉质粘土含块石
0.6（0.55）
50
③
砂质粘性土
0.75（0.70）
60
④1
全风化混合花岗岩
0.75（0.70）
80
④2
强风化混合花岗岩
0.80（0.75）
120
④3
中风化混合花岗岩
0.85（0.80）
注：
1、抗拔侧摩阻力系数按深圳市《地基基础勘察设计规范》（SJG01-2010）表10.5.9提供；括号内为灌注桩的建议值，括号外为预制桩的建议值。
2、锚固体与土体的粘结强度标准值按《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）表4.7.4提供，表中为一次常压注浆时的极限粘结强度标准值。
表4-2基坑支护设计有关的参数建议值
地层名称
地层名称
天然重度ｒ（kN/m3）
凝聚力
C（kPa）
内摩擦角
Φ（度）
放坡坡率
坡高（m）
5m以内
5～10m
①1
杂填土
18.0
10.0
8.0
1:
1.5
1:
1.7
①2
素填土
18.0
10.0
8.0
1:
1.5
1:
1.7
②
粉质粘土含块石
19.0
24.0
22.0
1:
1.1
1:
1.25
③
砂质粘性土
18.5
25.0
22.0
1:
1.1
1:
1.15
④1
全风化混合花岗岩
19.0
30.0
22.0
1:
0.9
1:
1.0
8m以内
8～15m
④2
强风化混合花岗岩
19.5
35.0
25.0
1:
0.5
1:
0.75
④3
中风化混合花岗岩
--
--
--
1:
0.25
1:
0.35
④4
微风化混合花岗岩
--
--
--
1:
0.15
1:
0.25
注：
本表按《深圳市基坑支护技术规范SJG05-2011》提供。
五、基坑支护设计方案
（一）设计方案
1、2-2（BC）段、3-3（CD）段、4-4（De1、e2EF）段、5-5（e1e2）段、11-11（NO）段坡设钻孔桩，桩径1.0～1.2m，桩间距1.6～1.8m，桩长12.1～18.8m，于桩间设2～3排预应力锚索，桩顶设冠梁，锚索间距1.6m，锚索长度18～22m。
4-4（De1、e2EF）段、11-11（NO）段上部2m按1:
0.5放坡，于放坡段设1排长6m的土钉；5-5（e1e2）段1-1（AB）段上部3m按1:
1放坡，于放坡段设2排长6m的土钉；其它段不放坡。
坡面与桩间土挂网喷射砼护面。
详见2-2（BC）段、3-3（CD）段、4-4（De1、e2EF）段、5-5（e1e2）段、11-11（NO）段支护剖面图。
2、1-1（AB）段、6-6（FG）段、7-7（GH）段、8-8（HI）段、12-12（OA）段坡采用微型桩、土钉墙联合支护。
微型桩桩径300，桩长5~9m。
基坑沿微型桩内侧垂直开挖，设4～9排长6～12m的土钉。
1-1（AB）段微型桩冠梁标高以上部分按1:
1放坡，6-6（FG）段、12-12（OA）段微型桩冠梁标高以上部分按1:
0.75放坡，7-7（GH）段、8-8（HI）段上部2m按1:
0.5放坡。
坡面挂网喷射砼护面。
详见1-1（AB）段、6-6（FG）段、7-7（GH）段、8-8（HI）段、12-12（OA）段支护剖面图。
3、9-9（IJKLM）段、10-10（MN）段、13-13（HPQRSTU）段坡采用自然放坡，9-9（IJKLM）段、10-10（MN）段坡率为1:
0.75。
坡面挂网喷射砼护面。
其中9-9（IJKLM）段坡的IJ段标高与基坑底面平，无需支护。
详见9-9（IJKLM）段、10-10（MN）段支护剖面图。
4、13-13（HPQRSTU）段为在第二层地下室基坑底面局部开挖的第三层地下室（内基坑），开挖深度3.9m。
此段坡采用自然放坡，坡率为1:
0.5。
坡面挂网喷射砼护面。
详见13-13（HPQRSTU）段支护剖面图。
（二）基坑支护设计平面图
基坑支护设计平面图见图5-1所示。
（三）基坑支护设计剖面图
基坑支护设计剖面见图5-2至图5-14。
（四）基坑支护设计稳定性
表5-1基坑支护各坡段安全系数
坡段
工况1
工况2
工况3
工况4
工况5
工况6
工况7
工况8
工况9
工况10
工况11
1-1
1.605
1.447
1.456
1.476
2.373
2.536
1.902
1.808
1.558
1.394
1.476
2-2
4.479
4.783
2.939
3.277
1.853
2.183
1.330
3-3
4.545
5.185
2.449
3.035
1.596
4-4
3.787
4.138
2.465
2.817
1.853
5-5
3.787
4.138
2.465
2.817
1.853
6-6
1.471
1.857
2.350
1.972
1.689
1.785
7-7
4.014
2.944
2.046
1.639
1.771
1.771
8-8
3.370
2.526
2.166
1.988
1.680
1.502
1.538
1.538
9-9
2.579
2.706
2.529
2.126
10-10
1.521
1.726
1.440
11-11
1.381
12-12
1.342
1.361
1.637
2.190
2.711
2.909
2.148
1.923
1.701
1.529
1.605
13-13
3.528
1.724
备注：
表中各工况安全系数由“理正深基坑7.0软件”计算得出。
（五）安全等级
基坑安全等级：
ABCDEF段为一级；FG段、OA段为二级；其它为三级。
六、施工技术要求
（一）微型桩施工
1、微型桩采用钻机成孔，孔径300，成孔后插入18#工字钢，然后灌入纯水泥浆，灌浆时将注浆管插到孔底，由灌浆泵将水泥浆压入，自底向上灌满，水泥用P.O42.5普通硅酸盐水泥，水灰比0.5。
2、桩位允许偏差为50，垂直度偏差≤1.5%，桩径允许偏差4%。
3、微型桩桩位设于搅拌桩中，应注意施工时间的控制，具体施式时间为搅拌桩成桩后2～50小时之间为宜。
（二）土钉墙施工
1、钢管土钉墙支护的顺序为：
土方开挖——打入钢管土钉——灌浆——安放钢筋网和安放腰梁钢筋——锁定锚头——喷锚——下层土方开挖。
钢管土钉采用打入式，位置允许偏差为100mm。
2、钢筋土钉墙支护的顺序为：
土方开挖——土钉定位成孔——放置土钉——灌浆——制安钢筋网和安放腰梁钢筋——锁定锚头——喷锚——下层土方开挖。
钢筋土钉宜采用旋转钻机成孔，土钉孔径不小于100mm；孔径允许偏差为5mm，位置允许偏差为100mm，成孔后应及时安放锚筋并灌浆。
3、土钉注浆材料采用纯水泥浆，水泥用P.O42.5级普通硅酸盐水泥，水灰比0.50，浆体强度不小于15MPa，注浆压力不小于0.6Mpa。
灌浆应采用反向注浆工艺，即注浆管插入孔底向外注浆，第一次注浆初凝，再进行二次补浆，孔口应设注浆塞。
4、土钉孔位按梅花状布置，土钉与水平夹角为10°，具体布置的水平和垂直间距见剖面图。
5、土钉施工应同基坑开挖相协调，实行分层、分段开挖。
每开挖一层土方，施工一排锚杆。
6、面层采用喷射砼，其强度等级为C20，厚度为100mm。
喷射砼配方为水泥∶砂∶石子=1:
2:
2，水泥可用P.O42.5普通硅酸盐水泥。
7、面层中设置钢筋网，采用ф6.5钢筋，钢筋网间距为200×200，设置横向加强腰梁ф18钢筋。
并用2根φ22，长15cm钢筋夹焊，注意压紧腰梁加强钢筋。
8、土钉接长应先对焊，再用3φ16钢筋帮焊。
9、钢管土钉、钢筋土钉可根据施工具体情况互换使用。
（三）预应力锚索施工
1、锚索钻机成孔，孔径150，长度18～22m；
2、锚索与水平方向夹角为15°，孔位与水平方向偏差100mm，垂直方向允许偏差50mm，孔深超过设计长度0.5～1.0m。
成孔后应清孔，并立即插入锚筋和灌浆；
3、锚筋采用3根Φ15.2钢绞线，安装采用专门托架，锚索自由段为6～8m，锚索的自由段应扎塑料管或包塑料布。
锚筋应露出孔口1000mm以上，锚筋应干净无污无锈，预应力锚索锚筋不允许接长；
4、注浆管应与锚筋一起放入钻孔，底端距钻孔底50～100。
采用二次注浆，第一次注浆压力为0.3～0.5MPa，二次注浆压力为1.5～2.5MPa，两次注浆压力均采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，水灰比0.45～0.50。
两次注浆时间间隔为10～12h，具体由现场确定。
5、锚索灌浆后，做砼腰梁，最后用穿心千斤顶、高压油泵和锚具对锚索施加预应力至设计荷载并锁定；
6、在锚固体强度大于15MPa（灌浆后10天以上）时，即可张拉锁定。
7、锚索施工时遇中、微风化岩层时，中风化入岩5m、微风化入岩4m即可。
（四）钻孔桩施工
1、宜采用旋挖钻机成孔。
2、钻孔灌注桩桩径1.0～1.2m，桩间距1.6～1.8m，桩顶设冠梁。
3、桩身采用C30砼；冠梁、腰梁等采用C30砼；应采用商品混凝土灌筑；钻孔桩采用水下混凝土灌注工艺。
4、钻孔桩成桩时采取隔桩施工，桩底沉渣厚度≤100mm。
5、施工桩径允许偏差±50mm，垂直度允许偏差不大于1%，桩位偏差不大于50mm。
6、桩内配筋采用均匀性配筋，钢筋笼制作和就位要严格控制，主筋间距允许偏差10mm，钢筋笼直径允许偏差10mm，箍筋间距允许偏差为±20mm，钢筋长度为±50mm。
7、桩施工21天、梁施工10天后可开挖土方。
土方开挖应分层、分段进行。
8、钻孔桩钢筋保护层厚度为50mm；
9、钻孔桩在施工过程中如遇到中风化或微风化岩石时，则将钻孔桩做入基坑底
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