基坑支护课程设计Word下载.docx
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1、概述
受“福清市侨乡建设投资有限公司”的委托，我司承担该公司拟建的“东环路拆迁安置区”的岩土工程详细阶段基坑支护设计任务。
该项目由城市建设研究院设计。
拟建场地位于福清市玉屏街道东环路西面，场地四周现状为山地、平整地、荒地，仅东面局部为一煤气站（1F，框架，浅基）；
地形相对较开阔，但地势高差较大，呈东北高西南低。
本工程由6栋（1#～6#）17层住宅楼及1栋1层门卫组成，实用地面积为16365.0平方米，总建筑面积为59863.0平方米。
拟建住宅楼建筑高度为51.3米，为框-剪结构，单柱最大荷重为7000KN，拟采用桩基础，承台埋深约6.0米；
拟建门卫为框架结构，单柱最大荷重为500KN，拟采用浅基础，基础埋深约5.0米。
拟建场地设一层整体地下室（设计高度约4.50米），地下室面积为9345.0平方米，纯地下室单柱最大荷载为1500KN。
建筑对差异沉降较敏感，建筑相邻柱基的沉降差≤0.002L，1层建筑基础的倾斜≤0.004，17层建筑基础的倾斜≤0.003，基础的平均沉降量≤200mm。
设计场地室外地坪黄海标高为33.30～33.82米，室内地坪黄海标高为33.80米。
拟建物重要性等级为二级，场地复杂程度等级为二级，地基复杂程度等级为二级，岩土工程勘察等级为乙级，地基基础设计等级为乙级，基坑安全等级为二级。
1.2基坑周边环境条件
拟建场地位于福清市玉屏街道东环路西面，场地原为山地，四周现状为山地、平整地、荒地，仅东面局部为一煤气站（1F，框架，浅基），周边地形开阔，但地势高差较大，呈东北高西南低,场地钻孔地面黄海标高26.02～37.65米，地貌上属低丘剥蚀地貌单元。
1.3工程地质条件
根据野外钻探取芯肉眼鉴别，结合现场原位测试和室内土工试验成果综合分析，在钻探控制深度范围内地基土自上而下可划分为五层，各岩土层具体特征描述如下：
①坡积粉质粘土（Q4dl）：
灰黄、褐红、灰褐色，稍湿-湿，可塑-硬塑，主要由粘性土组成。
局部夹少量风化碎石，干强度中等，韧性中等，摇震反应无，光泽反应稍有光滑，局部相变为粘土，本层分布于整个场地，层厚1.60-8.00米，层顶标高26.02～37.65米。
标准贯入试验实测击数为8.0-25.0击，经杆长修正后击数为7.2-22.6击。
②残积粘性土（Qel）：
灰黄、灰白色，稍湿-湿，可塑-硬塑，主要由粘性土组成。
大于2mm颗粒含量占2.0-7.7%，长石矿物已风化蚀变，干强度中等，韧性中等-低，摇震反应无，光泽反应稍有光滑，残余结构明显，见铁锰质结核物，局部相变为残积砂质粘性土。
本层分布于整个场地，层厚6.00-16.20米，层顶埋深1.60-8.00米，层顶标高19.01～33.84米。
标准贯入试验实测击数为8.0-29.0击，经杆长修正后击数为7.2-24.6击。
该层在ZK31（深度5.30-13.50米）、ZK37（深度8.20-10.50米）孔夹砂土状强风化残留体。
③全风化花岗岩（r53）：
灰黄、褐黄、灰白色，中细粒花岗结构、散体状构造，原岩矿物成份为石英、长石及云母等，长石绝大部已蚀变成粘性土，岩芯呈砂土状，原岩结构可辩，见铁锰质浸染，易软化，易崩解，岩体极破碎，属极软岩，岩体基本质量等级为V级。
本层在ZK7、ZK10、ZK11、ZK13、ZK14、ZK27-ZK29、ZK33、ZK36、JK2钻孔揭露，其余地段缺失，揭露厚度1.50-3.40米，层顶埋深11.60-18.10米，层顶标高12.20～23.97米。
勘探过程中未发现临空面、洞穴、软弱夹层等不良地质作用。
标准贯入试验实测击数为31.0-45.0击,经杆长修正后击数为21.9-33.9击。
④强风化花岗岩根据岩石风化程度及力学强度的不同，细分为两个亚层：
④-1砂土状强风化花岗岩（r53）：
灰白、黄褐、灰黄色，中细粒花岗结构、散体状构造，矿物成份为石英、长石、云母等，岩芯呈砂土状、碎裂散体状，原岩结构清晰可辩，见铁锰质浸染，岩体极破碎，属极软岩，岩体基本质量等级为V级。
本层仅JK4钻孔地段缺失，其余地段均有揭露，揭露厚度为2.70-24.20米,层顶埋深12.00-21.50米，层顶标高8.80～21.97米。
标准贯入试验实测击数为52.0-120.0击,经杆长修正后击数为36.4-83.3击。
该层在ZK37（深度13.00-19.50米）孔夹碎块状强风化残留体。
④-2碎块状强风化花岗岩（r53）：
浅肉红、灰白、灰黄、黄褐色，中细粒花岗结构，碎块状构造，矿物成份为石英、长石、云母等，岩芯呈碎块状夹少量短柱状，风化裂隙发育，裂隙大多为铁锰质所充填，锤击易碎，岩体破碎，为软岩～较软岩，岩体基本质量等级为Ⅴ类。
本层仅JK2-JK4、JK6、JK7钻孔未揭露，其余地段均有揭露，揭露厚度为5.60-19.50米,层顶埋深17.80-41.50米，层顶标高-12.34～16.31米。
⑤中风化花岗岩（r53）：
浅肉红、青灰、灰白、黄褐色，中细粒花岗结构，块状构造，主要成分为长石、石英及云母等，裂隙较发育，裂隙面见铁质浸染。
岩芯呈短柱状夹柱状，RQD值为40-60，为较硬岩，属较破碎-较完整岩，岩体基本质量等级为Ⅲ-Ⅳ。
本层仅在ZK29、ZK31、ZK33、ZK36-ZK38、JK4钻孔揭露，但未揭穿，揭露厚度为7.70-15.60米，层顶埋深10.00-46.00米，层顶标高-16.11～24.25米。
勘探过程中未发现基岩内有空洞、临空面、软弱夹层等不良地质作用。
根据室内试验饱和极限抗压强度平均值为32.60MPa。
场地内各岩土层分布情况详见工程地质剖面图。
1.4水文地质条件
福清市位于福建省东部沿海,北纬25°
18'
—25°
52'
，东经119°
03'
—119°
42'
。
福清属亚热带海洋气候，气候温和，光热充足，雨量充沛，四季常青。
年平均气温19.6℃；
1月平均气温10.8℃，7月平均气温28.2℃；
极端最高气温38.7℃，极端最低气温－1.2℃；
≥10℃积温6532℃。
年降水量1326毫米，无霜期346天。
经本次勘察揭露，场地内地下水主要为赋存于①坡积粉质粘土、②残积粘性土层中的孔隙潜水，这两层富水性及透水性较差，为弱透水层；
下部全、强、中风化花岗岩中的基岩裂隙水、水力联系密切，其水量大小及渗透情况受基岩裂隙发育情况、裂隙的连通性及裂隙面特征影响有关。
基岩风化差异显著，水量分布不均，富水性一般，但不排除局部水量较大，施工时应注意。
基岩裂隙水主要受相邻含水层侧向及垂直补给，侧向排泄。
地下水类型为潜水类型。
勘察期间，测得拟建场地地下水初见水位埋深为7.50-14.60米，稳定水位埋深为7.10-13.90米，黄海标高为18.51-25.14米。
据调查地下水近3-5年变化幅度约1-3米。
本次勘察为取得人工挖孔桩所需的水文地质参数，在场地JK3孔进行简易抽水试验，由于水量较小，抽几分钟就已抽干，根据现场抽水计算和室内土工渗透试验及临近场地已有施工经验，综合确定本场地各岩土层的渗透系数见表6：
表6
土层名称及编号
水平渗透系数（cm/s）
垂直渗透系数（cm/s）
渗透性类别
①坡积粉质粘土
4.30×
10-6
3.50×
弱透水层
②残积粘性土
1.40×
10-5
1.14×
③全风化花岗岩
4.8×
10-4
中等透水层
④-1砂土状
强风化花岗岩
5.0×
④-2碎块状
5.5×
⑤中风化花岗岩
6.0×
（二）地下水和场地土对建筑材料腐蚀性评价
1.地下水腐蚀性评价
福清市属湿润区、不冻区，根据国标《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001、2009年版）附录G.0.1判定：
场地环境类型属于Ⅱ类,地下水类型为B型，本次勘察ZK1和ZK36孔内取得两组水样进行水的腐蚀性分析，各离子的含量详见水化学分析报告见附表4。
根据水的腐蚀性分析及国标《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001、2009年版）第十二章有关条款对地下水的腐蚀性评价如表7。
地下水腐蚀性评价表表7
腐蚀类型
腐蚀介质
环境类型
微腐蚀性
标准
水样
腐蚀性
评价
ZK1
_
ZK36
环境类型对砼结构影响
SO42-（mg/l）
干湿交替
＜300
24.95
微
8.58
无干湿交替
＜390
Mg2＋（mg/l）
＜2000
7.40
2.47
NH4＋（mg/l）
＜500
0.89
0.55
OH－（mg/l）
＜43000
0.00
总矿化度（mg/l）
＜20000
507.31
75.75
地层渗透性对砼结构影响
PH值
B型
＞5.0
6.82
5.35
侵蚀性CO2（mg/l）
＜30
44.77
弱
46.28
钢筋砼结构
中钢筋影响
Cl-
长期浸水
＜10000
27.74
16.77
＜100
根据表7判定结果表明：
拟建场地内地下水对砼结构具弱腐蚀性，对钢筋砼结构中的钢筋微腐蚀性，应按《工业建筑防腐蚀设计规范》（GB50046-2008）有关规定进行防护。
2.场地土腐蚀性评价
本次勘察根据ZK1、ZK33孔的土质化学分析，结果见附表5，根据国标《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001、2009年版）第十二章有关条款对地基土的腐蚀性评价详见表8。
地基土腐蚀性评价表表8
微腐蚀
性标准
土样
ZK1-1
ZK33-1
环境类型对
砼结构影响
SO42-（mg/kg）
＜450
29
34
Mg2＋（mg/kg）
＜3000
4
NH4＋（mg/kg）
＜750
-
OH－（mg/kg）
＜64500
总矿化度（mg/kg）
＜30000
地层渗透性对
6.14
5.90
Cl-（mg/kg）
＜250
36
对钢结构影响
＞5.5
根据表8分析结果表明：
拟建场地内地基土对砼结构、钢筋砼结构中的钢筋及地下钢结构均具微腐蚀性，应按现行国标《工业建筑防腐蚀设计规范》（GB50046-2008）规定进行防腐处理。
2、设计说明
2.1支护结构方案
根据基坑开挖深度，地层条件及基坑与道路的间距，采用桩锚、悬臂桩、土钉墙的支护体系。
依据稳定需要坡面喷砼防护，具体分段如下：
A-B段：
基坑开挖边坡剩余空间12m，采用锚杆支护，，桩径0.6m，桩心距1.1m，桩长9m，桩口低于地面0.3m，用人工结合机械成孔，灌注C30砼，各桩采用冠梁联接成一体，冠梁宽度0.6m，高度1m。
C-D段：
基坑边有较大空间，基坑开挖深度大，采取土钉墙支护，基坑开挖边坡剩余空间15m，用人工结合机械成孔，灌注C30砼。
二级坡面均采用C30钢筋网喷砼（厚90mm）护面。
钢筋网钢筋间距200cm，Φ8mm，HPB235级钢筋。
锚钉固定。
由于基岩面稍有起伏，底部开挖施工可根据实际基岩面调节。
B-C段：
采用悬臂桩支护，基坑开挖边坡剩余空间7m，桩径0.6m，桩长7m，桩口低于地面0.3m，用人工结合机械成孔，灌注C30砼，各桩采用冠梁联接成一体，冠梁宽度0.6m，高度1m。
±
0.00相当于黄海高程29.8m，基坑坡顶为相对标高29.5m，地下室承台底为相对标高23.5m,基坑开挖深度5.40m。
本支护设计中所标注的标高为相对标高。
标高均以m计，尺寸均以mm计。
当现场实际标高与设计图纸不符时，或地下结构设计标高有变更时，应通知设计单位变更设计。
地面超载：
基坑边坡坡顶均不允许堆放土方和施工材料等，坡顶3m范围内不允许有超载，3m以外允许施工超载≤20KN/m2。
当场地标高、基坑开挖深度或剖面边界位置与现场实际情况有出入时，应通知设计人员做设计变更，不得自行改变设计要求。
基坑开始施工前，场地施工前，应调查是否有管沟及电缆、光缆等管线，了解其位置、走向及埋深等情况,并采取有效的保护措施后方可进行施工。
2.2支护参数选取
各类参数选取详见下表。
基坑设计计算参数表表12
岩土层名称
及编号
水平渗透
系数
垂直渗透系数
湿重度r
抗剪强度（快剪）
三轴（UU）
内聚力
内摩
擦角
cuu
Фuu
cm/s
KN/m3
kPa
度
KPa
°
①
坡积粉质粘土
18.1
25.0
18.0
39.0
5.0
17.7
28.9
4.1
③
全风化花岗岩
（20.0）
（25.0）
④-1砂土状强风化花岗岩
（21.0）
（30.0）
注：
“（）”为地区经验值；
桩基设计参数一览表
土层名称
预应力管桩
冲（钻）孔灌注桩
人工挖孔灌注桩
土的抗拔系数λ
qsik
（KPa）
qpk
60
35
30
0.70
70
45
40
160
75
0.60
④-1砂土状
250
7500-
8500
90
3000-
3300
80
2800-
3200
120
5000-
6000
110
5500
0.50
1、qsik为桩的极限侧阻力标准值；
qpk为桩的极限端阻力标准值；
2、桩基设计参数根据岩土层的埋藏浅取小值；
埋藏深取大值；
基坑开挖后坑底土层为①坡积粉质粘土、②残积粘性土。
本次勘察测得地下室范围内稳定水位埋深为7.10-13.90米，黄海标高为18.51-25.14m，开挖深度约1.00-5.00米（底板标高为28.80米），水位均位于地下室底板以下，且基坑土层渗透性较差含水量小，无需降水，就可以直接干作业开挖。
但局部地段可能存在因人为及雨季带来的上层滞水，必要时可采用集水坑明排降水措施。
本场地地势高差较大，呈东北高、西南低，场地室外整平标高为33.30-33.82米，部分地段后期回填土厚度较大，在暴雨或台风季节时地下水位上升较大，在场地排水不畅的情况下，易积水，对地下室影响较大。
根据场地地质特征和水文地质特点，本地下室抗浮及防水设计水位宜按标高28.0米考虑，抗浮水位标高低于地下室底板标高28.80米，故可不考虑地下水浮力的影响。
（一）在桩基施工中,若采用预制桩（静压预应力管桩）应对桩体垂直度，桩进入持力层厚度及焊接质量、压桩力等进行监测，以及沉桩挤土效应对邻近建筑、道路的影响进行监测。
采用灌注桩的成桩监测主要内容：
宜对桩身垂直度、桩进入持力层厚度、桩底沉渣、泥浆浓度及粘度、钢筋笼的焊接质量等进行监测。
（二）在基坑开挖、建筑物施工及使用过程中还要进行以下监测:
1、对边坡与围护系统和被支护土体，进行水平位移及变形监测。
2、对周边邻近建筑进行沉降及倾斜监测。
3、宜进行基坑卸荷回弹观测。
4、对工程桩进行监测。
（三）由于建筑为高层建筑，应在施工期及施工完成后运营过程中进行长期系统沉降观测，直到沉降稳定为止，并对建筑物主体结构（核心筒体等）进行垂直度监测。
（四）拟建物施工中应进行基槽检验、桩基持力层检验，工程桩施工完毕后应按规范进行承载力和桩身质量检测。
安全等级为一级的基坑监测项目表
监测项目
警戒值
总变化量（S）
单位时间内允许变化量（s）
支护结构顶部水平位移
不超过5‰的开挖深度
连续3日水平位移速率≤2mm/d
坑边地面、道路沉降
不超过Min（5‰的开挖深度，15mm）
连续3日沉降速率≤2mm/d
地下管线沉降
沉降不超过10mm，水平位移累积不超过10mm
发展速度≤2mm/d
支护结构深部水平位移
不超过Min（50,0.4%的基坑深度）
锚杆拉力
不超过设计值的0.8
挡土构件内力
支护结构沉降
不超过35mm
地下水位
下降不超过2000mm
发展速度≤500mm/d
土压力
不超过65%
空隙水压力。
为荷载设计值，1-1剖面的基坑开挖深度：
6.8m，9-9剖面的基坑开挖深度：
6.1m
安全等级为二级的基坑监测项目表
总允许变化量（S）
不超过Min（75mm，0.7%的开挖深度
4-4剖面的基坑开挖深度：
7.2m，5-5剖面的基坑开挖深度：
6.6m
基坑监测点布置
设置在围护结构里的测斜管，按对基坑工程控制变形的要求，基坑每边设3点，测斜管深度与结构入土深度一样。
围护桩（墙）顶的水平位移，垂直位移测点应沿基坑周边每隔20米设一点，并在远离基坑（大于5倍的基坑开挖深度）的地方设基准点，位移观测基准点数量为三点，且设在影响范围以外。
对基准点要按其稳定程度定时测量其位移和沉降。
基坑监测点的布置除了满足支护结构本身的监控要求外，在基坑边缘以外的2倍开挖深度范围内的需要保护物体均作为监控对象。
地下管线的位移测量采用间接法。
间接法是将测点设在靠近管线底面的土体中。
房屋沉降量测点则布置在墙角，柱身（特别是代表独立基础及条形基础差异沉降的柱身）、门边等外形突出部位。
立柱桩沉降测点直接布置在立柱桩上方的支撑面上。
每跟立柱桩的沉降量、位移量均需测量。
围护桩（墙）弯矩测点选择基坑每侧中心处布置，深度方向测点间距为2米，底板反力测点按底板结构形状在最大正弯矩和负弯矩处布置测点，在塔楼范围内。
监
测
项
目
及
内
容
测点的布置
1变形
支护圈梁或围檩（冠梁）水平位移、沉降（应测）
沿基坑周边布置，每边中部和端部均应布置观测点，且观测点间距20米。
观测点设置在与支护结构刚性连接钢筋混凝土冠梁上，或钢筋混凝土护顶上
立柱变形（应测）
直接布置在立柱上方的支撑面上，每根立柱的垂直及水平位移均应测量。
邻近房屋沉降、倾斜（应测）
沉降观测点的布置：
沿建筑物四角外墙每15m或每隔3根柱设置一点；
；
倾斜点的布置：
应沿对应观测点的主体竖直线布置，整体倾斜按顶部、底部上下对应布置；
分层倾斜按分层部位、底部上下对应布置
基坑周围地表沉降（应测）
应设置在基坑深度的2倍的范围，在基坑纵横轴线或有代表性的位置由密到疏布置测点
地下管线沉降与水平位移（应测）
在管线的端点、转角点和必要的中间部位设置；
具体的观测点应设置在管线本身或靠近管线底面的土体中
2围护结构深层水平位移（应测）
在结构受力、变形较大的部位设置。
测斜管应沿基坑每侧中心处布置，边长50m基坑，可增设2点，设置在支护结构内的测斜管应与结构入土深度一致
3内力
支护结构板墙内力（应测）
在基坑每侧中心处布置，深度方向测点的间距一般为2.5ｍ
支护结构圈梁或围檩（冠梁）内力（应测）
锚杆应力和轴力（应测）
每根锚杆上的测点应设置在受力、变形较大且有代表性的位置和地质复杂的区域
监
土钉的应力和轴力
每根土丁上的测点应设置在受力、变形较大且有代表性的位置和地质复杂的区域
支撑轴力（应测）
设置在主撑等重要支撑的跨中部位，每层支撑都应选择几个有代表性的截面进行测量
4水位
坑外地下水（应测）
坑外地下水位观测井（孔）设置在止水帷幕以外，沿基坑周边布设
坑内地下水（应测）
坑内地下水位的观测井（孔）在基坑每边中间和基坑中央设置，埋深与降水井点相同。
基坑渗漏水状况（应测）
观察
5水土压力
支护结构（板墙）土压力（应测）
设在基坑每边中部或其他有代表性的部位
孔隙水压力（应测）
6裂缝
邻近房屋裂缝（应测）
裂缝、沉降缝、伸缩缝的两侧及新旧建筑物、高低建筑物的交接处均应设置点。
裂缝点的布置：
在裂缝两侧布置
基坑周围地表裂缝（应测）
地面超载状况（应测）
7基坑底部回弹和隆起（应测）
基坑中央和距边缘约1/4坑底宽度处以及其他变形特征位置设置观
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