主体大楼土坡支护方案.docx

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主体大楼土坡支护方案

如何对地质复杂的深基坑进行支护

如何安全经济的搞好不同要求，不同地质的基坑支护，对于工程的顺利开展，职工的生命安全，有着至关重要的作用。

在山东省临沂市人民医院主体大楼工程施工中，针对种不同类型的基坑状况，主要采取的以下几种支护方法，经过实践，表明基坑支护取得了良好的效果。

一、工程概况

临沂市人民医院主体大楼由主楼和裙楼组成，主楼21层，地下2层，高106米，采用片筏基础，基础底标高为-10.85米，楼顶设直升飞机停机坪，占地面积1728m2。

裙楼地上5五层，地下2层，采用独立基础，基础底标高为-9.35米，占地面积4800m2。

该建筑物安全等级为一级。

二、场地自然条件

1.场地位置、地形及地貌概况

该工程位于沂州路与解放路交会处，交通便利。

场地为拆迁场地，地势西高东低，地面标高为68.62—72.07m。

2.场地地下水概况

场地地下水为第四系孔隙潜水及基岩裂隙水，水位埋深为1.00—4.50米。

三、场地地层结构

1.杂填土

褐色—杂色，松散—稍密，上部成分以建筑垃圾为主，下部以粉质粘土为主，本层厚度为2.00—6.40m。

2.粘土

灰褐—黄褐色，可塑—硬塑，含铁锰氧化物及高岭土，局部混砂粒和姜石。

本层厚度为0.30—4.30m。

3.强风化泥灰岩

以浅黄色和棕黄色为主，局部为灰绿色，风化呈坚硬土状。

本层局部缺失，厚度为0.20—3.65米。

4.中风化灰岩

浅灰—灰黄色，多以白云灰质岩为主，局部为泥灰岩，隐晶质结构，中厚层构造，裂隙较发育，局部岩溶较发育。

四、支护方案

1.土石方工程于2001年3月25日完成，地下二层于2001年5月20日完成，地下一层于2001年6月30日完成，力争暑雨季节到来之前全部完成±0.00标高以下部分。

2.AB段、BC段、CD段和DE段，由于地面施工荷载（静载及动载）较大，考虑采用重力式当土墙，墙高8m，底部宽1.8m，顶部宽1.3m，用毛石砌成，水泥砂浆标号为M7.5。

3.其于EF段、FG段、GH段、HI段、IG段、GK段、KL段、LM段、MN段、NP段、PQ段、QR段、RS段和SA段采用以下方法：

ⅰ.人工用铁锨清除坡面上的浮土和冻土，并拍实、整平。

ⅱ.根据支护设计要求在坡面上挖出斜梁的凹坑，在岩石上凿出斜梁的凹坑.

ⅲ.在坡面上垂直锲入直径12mm长600mm的钢筋，纵横间距为1.0m，3.5M以上水平方向φ8

150的钢筋，其他配φ6

200钢筋，向坡顶伸长1.0m。

φ8、φ6与φ12钢筋点焊焊牢。

ⅳ.根据计算要求，绑扎好斜梁的钢筋，在3.5m处垂直坡面锲入直径为48mm长4m的架杆，并与梁钢筋焊接。

ⅴ.喷射120mm厚细石混凝土，其标号为C25，表面用木抹子拍实搓平。

ⅵ.边坡底部沿水平方向间隔5m设置φ200的泄水孔，泄水孔处用钢丝网做成。

4.边坡支护平面图见图a所示。

5.施工现场的地面应整平夯实，并采用标号为C20、厚度为120mm的素混凝土进行硬化。

在基坑边坡与硬化地面相邻处，设置高150mm、宽150mm的挡水台，用MU10机制粘土砖做成，水泥砂浆标号为M7.5。

防止地面水渗入地下，造成边坡塌方。

6.在边坡的中部设置足够的坡体位移变形观测点，及时观测坡体的稳定性。

如有坡体发生位移，则将变形处坡体分二次呈阶梯形支护，见附图1所示。

五、石砌挡土墙计算

1.土压力计算，计算简图见附图2所示

杂填土：

c1=0θ1=10ºγ1=19kn/m3

粘土：

c2=94kn/m2θ2=12ºγ2=19kn/m3

假设地面有5.0kn/m3的均布荷载。

地下2m处土压力强度：

бa1=γHKa

=（19×2+5）×tan2（45º-5º）

=30.28kn/m2

Ea1=0.5бa1×h1

=0.5×30.28×2

=30.28kn/m

粘土顶面土压力强度：

бa2=（γ1h1+5）tan2（45º-0.5×12º）-2ctan（45º-0.5×12º）

=43tan239º-2×94×tan239º

=-124.04KPa

粘土的有效重度γ1的计算

e=dslw/ld-1.0=2.73×1.0/1.48-1.0=0.845

γ=（ds-1.0）γw/（1+e）=（2.73-1.0）×10/（1+0.845）=9.38kn/m3

地下水层处（4.5m处）土压力强度

бa3=（γ1h1+γ2h2）tan2（45º-0.5×12º）-2ctan（45º-0.5×12º）

=（43+2.5×19）tan239º-2×94×tan239º

=-92.89Kpa

粘土底面（8.0m处）土压力强度：

бa4=бa3+γ1h2Ka+γwh3=-92.89+9.38×3.5tan239º+10×35=-36.36KPa

2.挡土墙自重及重心（取1m宽为一单元计算）

G1=0.5×0.8×7×22

=70.4kn

G2=1.0×8×22

=176kn

G3=0.5×0.3×22×8=26.4kn

G1、G2、G3的作用点离O点的距离分别为

a1=2/3×0.8=0.533m

a2=0.8+0.5=1.3m

a3=1.8+1/3×0.3=1.9m

3.倾覆稳定验算

Kt=（G1a1+G2a2+G3a3）/Ea1z

=（70.4×0.533+176×1.3+26.4×1.9）/30.28×（8-1.33）

=1.57>1.5

4.滑动稳定验算

Ks=（G1+G2+G3）µ/Ea1

=（70.4+176+26.4）×0.7/30.28=6.3>1.3

5.地基承载力验算

作用在基底的总垂直力

N=G1+G2+G3

=70.4+176+26.4

=272.8kn

合力作用点离O点距离

c=（G1a1+G2a2+G3a3-Ea1h）/N

=（70.4×0.533+176×1.3+26.4×1.9-30.28×6.67）/272.8

=0.42m

偏心距e=B/2-c

=1.8/2-0.42

=0.48m>B/6=0.3m

基底压力Pmax=N（1±6e/b）/b

Pmin

=272.8×（1±1）/1.8

=303.11kPa

0kPa

6.墙身强度验算从略。

7.施工工艺

ⅰ在底部按设计要求挖出1.8m宽带，按设计要求找好边坡并拍打结实。

ⅱ.贴土坡按设计宽度垒墙，垒墙过程中毛石应上下交错，不得出现平面层，用M5的水泥沙浆。

ⅲ.在毛石墙外面层用M2.5的水泥沙浆抹面。

六、钢筋混凝土支护计算

1.主动土压力计算

根据安全施工需要，取最不利截面处计算，最不利土质结构及地下水位情况见图2所示。

附加均布荷载q=5.0kn/m2

土面土压力强度бa1=5.0kPa

将地面均布荷载换算成回填土的当量土层厚度

h1=5/20=0.25m

杂填土：

C=0θ1=10ºγ1=19kn/m3

粘土：

c2=94kn/m2θ2=12ºγ2=19kn/m3

∴3.5m处土压力强度

бa2=γ（h1+h2）Ka1

=20×3.75×=91kPa

取杂填土的有效重度γ与下层粘土相同

e=dslw/ld-1

=2.73×1.0/1.48-1.0

=0.845

γ=（ds-1.0）γw/（1+e）

=（2.73-1.0）×10/（1+0.845）

=9.38kPa

∴地下水层处（4.5m处）土压力强度

бa3=бa2-2c（Ka2）0.5

=91-2×94tan（45º-0.5×12º）

=-61.24kPa﹤0

5.55m处土压力强度

бa4=бa3+γh2Ka2+γwh2

=-61.24+9.38×1.05×0.656+10×1.05

=-44.28kPa

8.0m处土压力强度

бa5=бa4+γh3Ka2+γwh3

=-44.28+9.38×2.45×0.656+10×2.45

=-4.7kPa

2.土坡稳定性分析

①.上部杂填土

土坡的稳定安全系数K=tanθ/tanβ

其中θ为土的内摩擦角，β为土体坡角

仅当β≤θ，即K≥1时，抗滑力≥滑动力，土坡才会处于稳定安全状态，而该土坡β=66.250>θ,所以需采取加固措施。

②.下部粘土

安全系数

K=Σ｛cilicosai+［（Wi+Qi-uilicosai）+（F1i-F2i）］tanθi｝

Σ（Wi+Qi）sinai［cosai+tanθisinai/K］

采用分条法，取θi=120，ai=750，则K﹤1.0

需采取加固处理。

3.土坡整体经过加固，斜梁深入岩石中，整体滑动曲面经过土坡底部，因此，只要斜梁强度足够使护体牢固，整体滑动就不会发生。

另一方面，土坡整体失稳是在外界不利因素条件下触发，主要由水的作用而致，只要采取上下两道排水，就能阻止这种作用。

4.斜梁截面尺寸及板厚确定

斜梁截面尺寸为500×300mm，混凝土面层厚为120mm。

5.斜梁配筋计算

可把该结构简化为现浇单向板结构计算，其荷载分布见图3所示，结构配筋计算如下：

斜梁承受荷载见荷载分布图。

梁跨中部最大弯距

Mmax=knm

混凝土标号为C25

∴as=M/（fcmbh2）

=89.65×106/（13.5×300×4652）

=0.20

∴γs=1/2+0.5×（1-2as）1/2

=1/2+0.5×（1-0.4）1/2

=0.887

所以As=M/（fyγsh0）

=89.65×106/（310×0.887×465）=1155mm2

取3Ф22As=1140mm2截面见图2—2所示。

6.地基抗倾覆验算

受力情况见图3所示，取一个单元体计算。

倾覆力距M=5∫84.5（20x+1）（8-x）dx

=45×4.5×5×5

=5062.5KNm

抗倾覆力距M1=20×8×3.5×5×4/2+24×（0.3×1×5×5.5+0.3×0.4×24×2×4+0.3×0.4×24×9×1.5+0.08×8×1.5×24+6×3.14×0.048×100+0.25F2

=（5973.4+0.25F2）kNm>M

∴符合要求

临沂市人民医院主体大楼

土坡支护方案

山东天元建设集团第二工程公司

2001年2月12日

目　　　录

一、工程概况………………………………………………1

二、场地自然条件…………………………………………1

三、场地地层结构…………………………………………1

四、支护方案………………………………………………2

五、石砌当土墙计算………………………………………3

六、钢筋混凝土支护计算…………………………………5

七、人民医院工程基坑开挖边坡支护安全技术要求……8