基坑支护典型工程实例设计方案Word格式.docx

1、基坑内为密集钢筋混凝土桩，板桩外设井点降水，井点管长7m。（1）选用的各层土的P、c值，在井点降水范围内的认f值进行调整，板桩后主动侧压力（2）地面荷载：由于在板桩后预先挖了Im深的沟槽，计算土压力时以Im深处起算，该Im厚的土作为地面荷载，其值为4多层支撑板桩墙计算某工程地下室，挖土深9m，桩基承台厚4m，土质情况如图8-4所示。钢板桩选用V号ESP，每延长米截面模量一382106mm3，惯性矩，一955108mm4，弹性模量E=206105Nmm2。解由于在板桩内设井点降水，且为密集桩基，故对板桩墙前在9m以下的内摩擦角P和内聚力f进行调整，分别乘14和13系数。挖土和支撑的程序为：第一阶

2、段挖土一第一层支撑一第二阶段挖土一第二层支撑-一第三阶段挖土-一第三层支撑-一第四阶段挖土-一加层垫层-一拆除第三层支撑。现分别对各阶段的板桩受力情况进行分析计算。（1）第一阶段挖土完成，板桩呈悬臂状，挖土深32m。第一阶段挖土板桩计算简图见图8-5。实例二 最大最深基坑工程-上海金茂大厦金茂大厦位于浦东陆家嘴隧道出口处南面，工程占地23万m2，建筑总面积29万m2，地下3层，地上88层，塔尖标高420m（见图8-10）。地下3层面积约6万m2，基坑开挖面积近2万m2（见图8-11），开挖深度主楼为1965m，裙房为151m。主楼下有429根直径914钢管桩，桩长65m，送桩175m；裙房下有

3、632根直径609钢管桩，桩长33m，送桩135m。该工程由中国上海对外贸易中心股份有限公司投资，美国SOM设计事务所设计，上海建工集团总公司承包。1基坑工程特点该工程是目前上海地区基础工程施工中最大最深的工程项目。其主要特点为：（1）作为基础外墙围护工程的地下连续墙兼有承重墙的职能，地下墙壁厚1m，深36m。由于地下墙内壁不设内衬，这就要求施工单位在地下墙施工中确保施工质量，尤其在槽段的接缝处理，槽底沉渣清理，整个墙体的防渗等方面，必须严格把关。（2）基坑的临时支撑采用现浇钢筋混凝土支撑。（3）基础土方量大，达30万rn3。（4）由于基础施工采用二阶段开挖方案，所以在主楼核心筒和地下室钢结构

4、吊装时，混凝土支撑应不碰这些结构，故支撑设计应做到四避让：避让塔楼核心筒、避让地下室钢结构、避让裙房地梁、避让基础钢管桩。这些都给支撑平面布置带来了许多困难。2基坑支护的设计（1）设计方案比选在金茂大厦基础工程中，SOM设计事务所原设计是采用斜拉锚方案。在主楼部分，斜拉锚共设六道；在裙房部分，斜拉锚共设四道。斜拉锚的使用角度为45，锚固于72层砂土层，在根部1015m范围灌注水泥浆。斜拉锚由钢筋束组成，斜拉锚的锚固设计强度为150t（使用荷载）。钢筋混凝土内支撑方案由上海建工（集团）投标提出，在主楼部分，内支撑设四道，第一道支撑标高一34m；第二道支撑标高83m；第三道支撑标高一131m；第四

5、道支撑标高一171m。在裙房部分，内支撑设三道，标高同主楼部分。由于这一施工方案在上海有成熟的施工经验，施工可靠性强，在施工费用方面也不比斜拉锚施工方案多，所以最后经过比选认为对于金茂大厦基坑支护钢筋混凝土内支撑施工方法较适合。（2）岩土参数取值和土压力在表8-1中，除主动土压力由计算得到外，其余均由地质资料获得。对于基坑围护挡土墙的主动土压力，由于朗金理论的计算结果比较适合上海软土地基的客观情况，故可根据朗金主动土压力计算公式得到土压力分布。（3）基坑支护设计反力包络图根据主动土压力分布图进行综合，得到四道内支撑作用点支撑反力包络图（见图8-12）。根据朗金理论计算，第四道支撑的反力应大于第

6、三道支撑的反力，但从各种资料和文献中查阅出，当挖土达到一定的深度时，由于深层土的变形滞后性，可对支撑反力作适当调整，故第四道支撑减为791kNm。（4）基坑支护设计工况工况1：主楼和裙房第一次挖土结束；工况2：主楼第一道支撑和主楼第二次挖土结束；工况3：主楼第二道支撑和主楼第三次挖土结束；工况4：主楼第三道支撑和主楼第四次A挖土结束；工况5：主楼第四道支撑和主楼第四次8挖土结束；工况6：裙房第二次挖土结束；工况7：裙房第二道支撑和裙房第三次挖土结束；工况8：裙房第三道支撑和裙房第四次挖土结束；工况9：所有内支撑拆除和地下室三层楼板均结束。根据以上分析的边界条件以及各工况，用计算机SAP90程序

7、进行计算可得到地下连续墙和钻孔灌注桩的弯矩包络图、剪力包络图和位移包络图。（5）地下连续墙和钻孔灌注排桩配筋设计根据地下连续墙在各工况下的包络图可得地下连续墙配筋包络图，然后按配筋包络图配筋。图8-13是以主楼某标准槽段配筋图。根据钻孔灌注排桩在各工况下的包络图得到排桩配筋（图8-14），钻孔排桩直径为561200，间距为1400，桩顶标高为一87m，桩长24m，桩底标高为一327m。根据本工程钢筋混凝土内支撑四避让原则得第一、第二、第三道内支撑平面布置。用计算机SAP90程序进行计算，可得各道支撑在各点的变位值，水平弯矩值，竖向弯矩值，轴力值以及各节点的反力值等。第一道水平支撑的腰梁段面10

8、00800（6），塔吊行走支撑断面8001000，其它断面分别为800800、700800、600600。第二道水平支撑的腰梁1200800，大开间侧支撑断面为900X 800，其它支撑断面为800X 800和600X 600。第三道水平支撑的腰梁为1200X800、大开间处大多为1000800、局部杆件为ii00800，其它支撑断面分别为900700。第四道支撑与第三道支撑相同。根据前面的分析可得各断面的配筋图，图8-15及图8-16是典型断面的配筋图。立柱支撑由两部份构成，埋入坑底以下的为钻孔灌柱桩，坑底以上部份为格构式钢结构柱，该柱插入钻孔灌柱桩内5m，塔楼区域的钻孔桩径为声1000、桩

9、长20m、格构柱外形截面尺寸600600、肢件为1160014、裙房区域的钻孔桩直径为850、桩长225m、格构柱截面尺寸为480x480、肢件为1140X14。格构柱的钢材为A3钢。根据各道支撑反力图进行计算，可得钻孔桩配筋（见图8-17）。3基坑支护的施工本工程设计方SOM要求采用刚性接头，所以给施工带来了难题。作为基础支护工程的地下墙兼有承重的职能，且地下墙将作为地下室的外墙内侧面设有内衬，所以对防水性和质量均有较高要求。本工程首次使用了C40高强度水下混凝土，给工程带来了新的课题，由于工程桩较地下连续墙先施工，而部分送桩孔距地下连续墙很近，给地下连续墙施工带来了不利影响；又由于地下连续

10、墙深36m，支承在7-2土层，而7-1土层和7-2土层土质较硬，成槽极为闲难地下连续墙采用了新型的柔性接头（见图8-18），标准雌槽段长54m，标准雄槽段长6Om，施工时采用间隔跳跃式施工方式。用两台进口液压成槽机分区流水进行施工。在距地下连续墙较近的送桩孔进行压浆处理，保证地下连续墙成槽质量。在完成的地下连续墙外侧近接头区域进行劈裂压浆施工，保证地下连续墙的坑渗能力。在7-1层，7-2层标高处，若导杆式液压成槽机成槽困难。即用导杆式成槽机成槽7-1层以上部分。由绳牵式成槽机成槽7-1层和7-2土层。采用两只油压千斤顶，加扁担，分节顶升法预拔接头箱。导墙底部的土层必须是原状土，防止成槽时上口坍

11、方。使用导杆式成槽机施工时，用经纬仪控制成槽垂直度；为了确保槽壁稳定，槽内泥浆液面高度要求控制在导墙顶面下200mm左右。在雄槽施工时，要求对雌槽进行刷接头处理，并随时用清水冲洗接头刷，使接头连接的质量达到要求。采用空气吸泥方法进行清基，使沉渣控制在200mm以内。由于原沉桩孔距槽壁较近，孔隙水压力较高，易造成槽壁坍方，为此，在成槽前对原沉桩孔四周进行地基加固处理。钻孔灌注桩是支护结构，共分为两类：第一类是支承钢筋混凝土内支撑的，第二类是主楼挡土围护排桩，各种类型钻孔桩的直径、孔底标高见表8-2。用日产履带式液压钻机（干钻机）成孔施工灌注桩。由于与地下连续墙同时施工，要求在使用场地上与地下连续

12、墙施工进行流水作业。声850桩用声1100护口管；声1000桩用61300护口管；声1200桩用声1400护口管，护口管长67m。钢筋笼分两节吊放，钢立柱在地面拼装一次吊放，钢筋笼与钢立柱在洞口电焊连接。采用人造泥浆护壁保持孔壁稳定，泥浆比重为106115，粘度控制在20s30s之间。二次清孔采用正循环方式，在清孔效果不理想时，结合反循环方式清孔，立柱桩沉渣控制在10Omm以内，排桩沉渣控制在300mm以内。钻孔灌注桩的标号为C30水下，在现场进行自拌。混凝土在浇灌中，导管埋入混凝土中要求不小于3m，保证混凝土实度和翻浆能力。对于扩孔现象较大的围护排桩，采用外包锦纶布的做法施工。各道钢筋混凝土

13、内支撑标号均为C30。每次土方开挖到各道支撑底时，开始内支撑施工，内支撑腰梁与地下墙的连接用声28锚固钢筋，采用锥螺纹连接方式。内支撑腰梁与钻孔排桩的连接用5628锚固钢筋，采用电焊连接方式，在主楼与裙房支撑分界处留设临时施工缝，并预留插筋和预埋件，在裙房支撑施工时，将裙房连接钢筋电焊在主楼支撑预件上，使主楼与裙房支撑连成一体。4基坑降水工程的施工根据承压水计算公式式中K-分层土容重；ti-分层土厚度；比-水的容重：f-基坑底至不透水层顶的距离；为了满足主楼基坑挖土阶段的降水要求，基坑降水采用浅层降水与深层降水相结合的方法。由于第一阶段主楼挖土挖到一1965m标高，裙房挖到一40m标高，所以第

14、一阶段主楼采用深层降水方法，而裙房采用浅层的降水方法。浅层降水采用sl轻型井点，井点管长7m，深层降水采用SB一1深井泵，井管长22m。在基坑内深井泵的布置分两种类型，一种是可以固定在主楼支撑上保留的，另一种是在支撑的大空间中，这部分深井泵将随挖土过程分别拆除，在基坑内深井泵共有28台，其中9台将随挖土拆除。在第一次挖土前，在地下连续墙以内整个基坑范围内，打设6套轻型井点，轻型井点管间距控制在24m左右，井点管长6m，这部分轻型井点在第一次挖土后将拆除。在主楼施工时，为了保证土方边坡及车道边坡的稳定，考虑在裙房区域主楼边坡处及车道处共设8套轻型井点，轻型井点在第一次挖土后打设。5土方工程施工本

15、工程土方总量约30万m3，开挖面积达2万m2。为了加快主楼施工进度，土方开挖分二期进行。第一期为15万m3，裙房开挖到一32m标高，主楼开挖到一1965m标高。第二期裙房再开挖到一15Im标高。6施工环境监测为了指导基坑施工、基坑安全，施工期间进行了内容多样的施工环境监测。监测工作自基坑开挖，到地下结构施工完成止，历时长达2年多，积累了大量的数据，为今后基坑工程提供了非常有价值的资料。整个施工环境监测的内容如下：（1）地下连续墙变形监测：地下连续墙顶端的沉降观测；地下连续墙顶端的水平位移观测；地下连续墙变形观察（测斜）。（2）基坑支撑系统监测：钢立柱顶端沉降观察；水平支撑和膜梁应力测试。（3）

16、挡土钻孔灌注桩观测：挡土钻孔灌注桩变形观测（测斜）；挡土钻孔灌注桩顶端水平位移观测。（4）地下水位观测：主楼和裙房基坑地下水位观测。（5）邻近土体观测：基坑外深层土的水平位移观测（埋设测斜管）；基坑内深层土体垂直位移观测（基坑隆起）。（6）孔隙水压力观测。（7）施工区邻近地下管线的水平、垂直位移观测。（8）施工区周围房屋观测：施工区周围房屋的垂直位移观测；施工区周围房屋的裂缝观测。为了便于保存、充分利用基坑施工环境监测资料，建立了金茂大厦基础工程施工期间监测数据库。该数据库包括打桩期间的监测数据以及基坑开挖期间的监测数据，内容非常丰富。7结语通过该工程的基础旋工，对于大面积超深基坑的支护，只要

17、采用合适的布局和钢筋混凝土为主体的支撑即可取得预想的结果。金茂大厦为超深基础的设计与施工创造了又一个典范。为了缩短总工期，采用分阶段开挖土方，突出重点是有效的。超深基础的施工要特别注意承压水的影响，因此对原先的勘NSL要进行严格封闭处理，以防承压水从孔中涌出。对于特深的基础工程如能结合半逆作法施工则将产生更大的经济和社会效益，达到事半功倍之效果。基础施工中的监测工作要做到信息化施工，通过监测资料指导技术人员提高施工组织的指导和决策的水平，使基础施工安然无恙。实例三 北京特深基坑工程-东方广场东方广场位于东长安街路北，王府井大街与东单北大街之间，占地面积约11万m2，建筑面积约87万m2。基坑开

18、挖东西长约480m，南北宽约190m，开挖深度在1523m，土方量176万m3。基坑平面如图8一19所示。1地质情况土层分布及水文地质情况为：杂填土：层底标高在40004100，层厚约56m；以建筑垃圾为主，可塑，松散。粉质粘土：层底标高在33003600，层厚约67m；黄褐色，土质不均，局部夹粉土，饱和，可塑。细砂：层底标高在2900-3100，层厚约56m；黄褐色，含卵砾石，局部夹中粗砂，密实。卵石层：层底标高在25002700，层厚约45m，杂色，直径一般为35cm，最大8cm，局部夹粉粘土和砂砾石层，饱和，密实。粉质粘土：层底标高在19002100，层厚约57m；黄褐色，土质不均，局部

19、夹粉土和砂砾石薄层，饱和，可塑。卵石层：层底标高在8O01500，层厚约69m；杂色，以火成岩和坚硬的沉积岩为主，饱和，密实。地下水分为三层：上层滞水，水位标高36004300；潜水，存在于第层卵石层中，水位标高27002950，是较稳定的地下水；承压水，存在于第层卵石层中，静止水位标高在20002300左右，水头高度约21m。2深基坑支护设计东方广场工程由香港巴马丹拿国际公司设计，包括基坑工程支护设计。在1994年巴马提出以下方案：基坑深度按160m计算，采用人工挖孔桩作挡土结构，桩长185m，桩径分别为1000、1200、1500，桩间距为1000、1800、1500；设置三道锚杆，锚杆做

20、在护坡桩上，为非预应力锚杆，最大设计轴力1656kN，采用4声40+5632粗钢筋制作，锚杆钻孔孔径为200mm。经研究原设计后，对土方工程、基坑支护重新安排，向甲方提出如下方案：采用护坡桩加锚杆的支护结构是可行的，但挡土桩应采用机械钻孔，桩径为800，桩间距为1500，锚杆层数减为二道，而且不应做在护坡桩上，锚杆采用预应力钢铰线，更有利于支护结构的变形控制。与原方案相比，仅材料用量就减少很多，如护坡桩的混凝土可减少50，锚杆钻孔长度减小60，而增加的是桩顶上一道2m高的砖砌挡土墙。（1）挡土支护方案根据同深度、支护要求的不同，在基坑四周划分六个部位九个类型，分别采用钢筋混凝土灌注桩、H488

21、工字钢桩加锚杆的支护方式，锚杆分别有一层、二层和三层，局部位置加打土钉。（2）挖土方案土方挖运按先中间、后四周及分层开挖的原则进行，全部采用内坡道，挖土机、翻斗车进入基坑。根据现场道路的出入口位置，设置若干临时坡道，并随着工程进度交换坡道位置。最后一个坡道采用接力挖土法，布置810台挖土机分4层挖土，以后留2台在坑内进行土方倒运，基坑上用2台拉铲挖土机挖土。土方完成后，用50t汽车吊，将挖土机吊运出基坑。（3）降水采用管井井点帷幕法降低水位，在基坑边按井距6m布井；在基坑内中间按30m布井，同时设置水位观测井若干。3挡土支护设计混凝土灌注桩桩间距15m，桩径局部为声1000，其它地方为800；

22、H488工字钢桩桩间距为1m。使用材料：护坡桩、桩顶混凝土为C30强度等级，锚杆钢铰线采用低松弛1860级；锚杆灌浆水泥采用普通525号（素水泥浆）；腰梁采用I258、I328、I368、I408普通工字钢，其它钢板采用3号钢。附加荷载：协和医院活荷载10kNm，恒载45kNm，其它部位，活荷载10kNm；西侧锚杆水平长度不大于18m，北侧（西）首层锚杆标高在一7m以下，北侧（东）首层锚杆标高在一8m以下。4计算支护结构按等值梁法计算。另外，用m法对所有类型进行复核，并计算出各个类型的桩顶位移。计算结果同等值梁法比较参见表8-3。通过比较，可得如下结论：桩锚支护结构安全的关键在于锚杆的安全性，

23、而弯矩从各种试验及经验看是可以折减的，其安全性有一定保障。所以选用等值梁法作为设计方法，其锚固力、弯矩计算结果都有一定的可靠度，是安全可行的。5试验与监测（1）本工程锚杆施工、试验、监测基本按照锚杆施工规范（CECS22：90）进行，在锚杆旋工前进行了3组基本试验，施工过程中对每根锚杆做拉拔位移记录，并按5的比例进行验收试验，对各类型锚杆进行长期的应力监测，对挡土桩做倾斜观测。基本试验共做了15根，根据试验结果确定锚固体与土体间粘结强度，分析粉质粘土与砂卵石的剪切强度，验证锚杆设计参数与施工工艺的合理性。按锚杆总数5的比例做锚杆验收试验，锚杆张拉力达到12倍设计轴力。凡是在张拉过程中位移不收敛

24、视为不合格，按锚杆张拉方法做加强处理。（2）位移监测在挡土桩锚杆标高处、桩顶连梁上、锚杆标高腰梁位置设置护坡桩的位移观测点，由专门的位移测量小组负责每天监测。从测量结果得出以下几点结论：由于混凝土灌注桩刚度大，除悬臂端位移较大，其它部位因锚杆的预应力作用，位移较小；锚杆的预应力大大减少了桩的位移，只要保证锚杆的预应力，也就控制了桩的位移。桩顶位移决定于桩的悬臂长度，可以看出，悬臂长度小于3m，桩顶位移在10ram左右，悬臂长度在5m以上，桩顶位移将增加很大。由于理论计算未考虑锚杆的预应力作用，所以锚杆理论计算位移比实际位移要大。（3）锚杆应力的监测锚杆轴力的监测采用钢弦式锚索计进行长期监测，锚

25、杆锁定后10天内每天一次，10天后每10天一次，1个月后每月一次。共测试17根锚杆。锚杆应力监测除了用锚索计外，还对4的锚杆采取再张拉方式监测锚杆轴力的变化。再张拉的方法为：在锚盘上加反向肋承压板，加千斤顶后施加荷载，肉眼观察锚盘的移动，以锚盘脱离承压板时的荷载作为锚杆的实际轴力。6设计、施工问题（1）桩顶连梁上挡土墙的考虑桩锚支护结构的设计，其桩顶标高往往比自然地面标高下降24m，然后在桩顶上做混凝土连梁，在连梁上砌筑挡土墙。这种作法主要是考虑护坡桩施工因素，如在杂填土中钻孔困难、容易塌孔。（2）桩嵌固段不足问题由于基坑设计深度的变化，使得原来已施工的护坡桩埋深减少，本工程中多个地方出现这种

26、情况。尤其在基坑南侧，1994年开工时基坑设计标高为28375m，桩埋深38m，1997年复工后基坑标高改为23875m与25935m，分别加深45m与244m，使得一部分桩已悬在空中，另一部分桩埋深只剩下136m。对此，咨询公司提出多个方案，如接桩法、混凝土桩加锚杆法、土钉支护等，经过与甲方、设计公司多次协商后采取以下方案：在基坑护坡桩边留一个土台，并向坑内放坡，土台高34m，宽14m，这样在外观上保留了桩的埋深；在土台1：50公分加打一层锚杆，锚杆总层数由二层变为三层，设计时按二层锚杆、土台顶面标高进行设计，此时桩的嵌固段受到的被动土压力为，不考虑土台的作用，也就是说实际上不存在被动土压力

27、，将此力N用第三层锚杆力来代替。上述方案通过三层锚杆的作用平衡了主动土压力，保证了桩的稳定，实施后经过轴力监测和位移监测，都没有不利情况发生。（3）基坑外市政施工的影响由于工程的需要，在基坑开挖的同时，基坑北侧进行竖向电缆井及横向电缆沟的施工。竖井及电缆沟距坑边4m，方形竖井尺寸为45m，圆形竖井尺寸直径为4m，电缆沟高约3m。在基坑挖至设计标高后，其方形竖井挖至首层锚杆标高，工人切断了穿过井内的4根锚杆，形成了基坑局部的不稳定，桩的位移有所增大。由于发现及时，经理部上报市建委，协调各方工作。设计考虑锚杆有一定的安全系数，桩锚体系的整体性较好以及竖井开挖后的局部卸载作用，提出以下处理方案：加强

28、沉降位移监测，由原来的一天一次改为一天两次，并及时通报各方；对其中2根切断锚杆采用钢铰线连接器进行连接，并重新施加预应力；对于其它部位的竖井、电缆沟施工遇到锚杆时，如需切断，务必通知经理部，并应取得部门的同意后才能实施。（4）基坑内塔基对桩的影响由于施工场地狭窄有多台塔吊布置在坑内护坡桩旁边。塔吊基础平面尺寸为66m，深1723m。为保证桩的稳定，采取土钉方式进行补强：在基坑设计标高上50cm处加打34根土钉，土钉采用粗钢筋，长6m，设工字钢腰梁一道，用螺帽将土钉拧紧固定在腰梁上，如果塔吊距桩边有一定距离，则下挖1m塔基基础后，在边壁上采用土钉加喷射混凝土方式，间接地加固嵌固端，然后进行挖土及

29、塔吊基础的施工。（5）对原麦当劳旧桩的处理原麦当劳建筑有一层地下室，四周有声600护坡桩，拆除后，其西侧护坡桩与现基坑边及红线基本重合，如何保证支护结构不出红线范围又不影响结构施工是必须解决的问题。实际中采取如下方案：保留原麦当劳护坡桩，对旧桩采取土钉喷锚方式进行加固，保证原桩的稳定；为减少支护结构的占用范围，采用H488工字钢作挡土结构，间距同原护坡桩，并采用先钻孔再植入后灌浆的方法，减少了施工噪音，加强了支护结构的刚度；在工字钢桩顶做混凝土连梁，顶住原护坡桩，在连梁上做第一层锚杆。（1）北京东方广场特大深基坑工程的设计、施工、监测是成功的。基坑的安全得到充分的保证：设计合理、精一L-施工、严密监测、及时调整；经济上比原巴马丹拿国际设计公司设计方案节约投资2000万元。（2）桩锚支护体系按分层挖土用等值梁法计算是可行的。通过锚杆基本试验、验收试验调整锚杆设计长度和倾角是适宜的方法。（3）计算位移与实测差2030mm，说明计算并未考虑预应力张拉的后果。对桩顶位移的控制应从锚杆的预应力与桩的悬臂长度两方面着手。混凝土灌注桩的悬臂段长度不宜超过5m。（4）每根锚杆张拉，必须拉到设计