毕业论文赤湾村改造项目一期基坑支护设计方案研究.docx

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毕业论文赤湾村改造项目一期基坑支护设计方案研究

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：

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。

目录

前言1

一、设计依据2

二、工程概况及场地周边条件3

（一）工程概况3

（二）场地周边条件3

三、工程地质和水文地质条件4

（一）第四系新近期填土层（Q4ml）4

（二）第四系坡积层（Q4dl）4

（三）第四系残积层（Q4el）4

（四）加里东期混合花岗岩（Mγ3）4

四、岩土参数6

五、基坑支护设计方案7

（一）设计方案7

（二）基坑支护设计平面图8

（三）基坑支护设计剖面图8

（四）基坑支护设计稳定性14

（五）安全等级14

六、施工技术要求15

（一）微型桩施工15

（二）土钉墙施工15

（三）预应力锚索施工15

七、土方开挖方案17

八、地下水控制18

九、施工监测19

十、应急预案20

（一）支护结构位移20

（二）截、排措施20

十一、主要材料和质量检验21

（一）主要材料21

（二）质量检验21

十二、其它说明22

十三、结论23

致谢24

参考文献25

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面以下岩石1m即可。

七、土方开挖方案

1、根据《深圳市基坑支护技术规范》的相关规定，基坑开挖时必须按土钉间距分层、分段进行，应在上层土钉墙施工完成养护48h后方开挖下一层土方，严禁超挖，土方开挖后应立即进行下一道工序施工。

2、基坑土方开挖必须分层、分段挖土，每层挖土厚度不宜超过2m，每段长度不超过30m。

3、每层开挖底面位于各层支护结构下300mm，严禁超挖。

土方开挖后须及时支护，不许长时间暴露。

在支护未达到正常使用要求前，不得开挖下层土方。

4、基坑开挖过程中，挖斗严禁碰撞支护结构（钻孔桩、微型桩、土钉、砼护面等），开挖到位后严禁超挖。

5、挖至设计标高后应即时平整基坑，疏干坑内积水，立即对基坑进行封闭，防止水浸和暴露，并及时施工垫层及地下室底板；

6、当存在超过基坑底以下的超深开挖时，一定要先通知设计人员进行复核，必要时提出专门的支护方案。

八、地下水控制

1、基坑位于山体坡面，地下水不丰富，不采用止水帷幕。

但基坑底根据实际施工情况需设降水井，共布置18个，详见平面图。

3、基坑底设集水井，基坑坡顶应根据地势做好排水沟，以汇集降水与坑外地表水，防止流入坑内；基坑内坡脚与地下室底板间设排水沟，汇集降水与地表水，并及时排出坑外。

4、挖土期间，根据需要可通过临时集水坑，集中抽出流入集水坑的地下水，为挖土创造条件。

九、施工监测

基坑开挖、地下室施工期间应观测坡顶位移和相邻建筑物、道路沉降、地下水位等变化情况，应用监测信息指导施工。

1、沉降、水平位移合二为一观测点设在坡顶支护结构上，共设20个。

2、道路、建筑物沉降观测点主要设基坑周边道路和建筑上，共设11个。

3、AB段、BC段、DEF段各设锚索应力监测，三个段面共6个点。

4、距坡顶2m左右布置水位观测点，共设8个。

5、钻孔桩设测斜观测点，共设3个。

6、基坑开挖及浇筑底板前每1～2天观测1次，其它时间3～7天观测一次，遇大雨加密观测。

基坑维护期15天观测一次。

7、基坑监测控制值如表9-1：

表9-1基坑支护监测控制值

基坑安全等级

一级

二级

三级

序号

监测项目

控制值（mm）

变化速率（mm/d）

控制值（mm）

变化速率（mm/d）

控制值（mm）

变化速率（mm/d）

1

桩顶水平位移

40

3

60

4

70

15

2

桩顶竖向