基坑围护设计方案.docx

1、基坑围护设计方案 上海百仕达西郊地产发展有限公司 街坊住宅项目（宁国府邸）基坑围护设计方案长宁区240 上海岩土工程勘察设计研究院有限公司2010-2-7 上海百仕达西郊地产发展有限公司长宁区 240街坊住宅项目（宁国府邸）基坑围护设计方案 枫 审定人：徐 审核人：李晓勇 校对人：马宗玉 设计人：郭星宇 上海岩土工程勘察设计研究院有限公司2010-2-7 2 第一部分 基坑围护设计方案说明 一、工程概况及周围环境 二、设计依据及使用规范 三、工程地质条件 四、围护方案 五、主要计算结果汇总 六、基坑开挖对周边环境影响的数值计算 七、施工要求 八、现场监测要求及内容 九、结论及建议 第二部分 围

2、护体系计算结果 一、典型围护剖面计算结果 二、支撑体系计算结果 第三部分 基坑围护设计图纸 一、基坑周边环境示意图 二、基坑围护平面布置图 三、支撑平面布置图 四、基坑围护剖面图 第四部分 本工程部分勘察资料 长宁区上海岩土工程勘察设计研究院有限公司240街坊住宅项目（宁国府邸）基坑围护设计评审方案 Shanghai Geotechnical Investigations & Design Institute Co., Ltd. 第一部分 基坑围护设计方案说明 其地下管线的安全；（2）野奴泾护岸的安全。 一、工程概况及周围环境北侧地下车库外墙距离红线最近约3.0m，红线外是可乐东路，路宽约16

3、.0m， （一）一般概况：道路下主要分布有三条地下管线，具体情况如下表所示。 街坊住宅项目宁国府邸1、 项目名称：长宁区240表1.1 基坑北侧地下管线分布一览表 、 项目位置：青溪路、可乐东路2 地下结构基础外边 3、 建设单位：上海百仕达西郊地产发展有限公司直径埋深（m） 线与地下管线最近备注 管线名称 设计单位：中建国际（深圳）设计顾问有限公司4、 ）（mm m）距离（ 5、 勘察单位：上海岩土工程勘察设计研究院有限公司天然气 低压 6.5 0.86 300 配水 / 500 1.30 16.0 （二）结构概况：信息 九孔17.5 / 1.05 幢三层别墅，以及整体地下车库；1、主体建筑

4、：12 东侧地下车库外墙距离用地红线最近距离约3.0m，红线外是青溪路，路宽约 2、地下设置：一层地下室；20.0m，道路下主要分布有三条地下管线，具体情况如下表所示。 预应力混凝土空心方桩；承台梁3、基础形式：筏板+表1.2 基坑东侧地下管线分布一览表 2 ；10000m4、基坑开挖面积：约为 地下结构基础外边 440m5、基坑周长：约；直径埋深（m） 线与地下管线最近备注 管线名称 ，相对标高6，场地平均绝对标高为+3.600.00=+4.05、基坑开挖深度：本工程 （mm） ）距离（m，地下室外墙下设条形承台梁，截，板厚-5.60-0.45，地下车库底板顶标高为300mm信息六孔 4.5

5、 / 0.80 ，由100mm。垫层厚度为，地下车库基坑开挖深度6.05m800mm面尺寸为800mm配水 / 300 7.0 1.30 于目前积水井、电梯井等局部深坑图纸尚未提供，本次方案未考虑坑边局部深坑围天然气低压 19.0 300 1.00 护措施。南侧地下车库外墙距离用地红线最近约6.0m，红线外侧是野奴泾，河宽约 14.0m，河岸设有护岸，护岸与地下车库外墙最近距离约6.0m，护岸形式如下图所 （三）周围环境概况：示。 本工程基坑位于青溪路、可乐东路以及野奴泾包围的三角形地块内，基坑外侧基坑周边环境具体详见周边环境示意图。 ）青溪路、可乐东路及1米范围内无建筑物分布，基坑开挖主要保

6、护对象为：（18第 页12共，页 1 长宁区240街坊住宅项目（宁国府邸）基坑围护设计评审方案上海岩土工程勘察设计研究院有限公司 Shanghai Geotechnical Investigations & Design Institute Co., Ltd. 1、 总平面（扩初）、建筑、结构初步图纸； 2、建设单位提供的本工程场地地形图、管线图以及野奴泾护岸图纸； 街坊商2402、上海岩土工程勘察设计研究院有限公司提供的上海市长宁区 ）初勘；品住宅岩土工程勘察报告（2009-G-247 、场地现场踏勘。3 （二）使用规范： ；国家标准混凝土结构设计规范(GB50010-2002)? 1.1

7、野奴泾护岸剖面示意图图 ；国家标准钢结构设计规范(GB50017-2003)? ；? 国家标准建筑地基基础设计规范(GB50007-2002) 国家标准建筑基坑支护技术规程(JGJ120-99)；? 国家标准建筑地基基础工程施工质量验收规范(GB50202-2002)；? 国家标准混凝土结构工程施工质量验收规范(GB50204-2002)；? 国家标准钢筋焊接及验收规程(JGJ18-2003)；? ；? 上海市标准基坑工程设计规程(DGJ08-61-97) ；? 上海市标准地基基础设计规范(DGJ08-11-1999) 基坑东侧青溪路实景 基坑北侧可乐东路实景 上海市标准钻孔灌注桩施工规程(D

8、G/TJ08-202-2007)；? 其他有关规范及规程。? 三、工程地质条件 （一）工程地质与地貌拟建场根据上海岩土工程勘察设计研究院有限公司提供的本场地初步勘察报告,之间，3.80地地貌类型为滨海平原，场地地势较平坦，自然地面绝对标高为3.38 范围内主要为以饱和软粘土地表以下20m3.60m设计按整平后平均绝对标高计算， 基坑南侧野奴泾实景二、设计依据及使用规范 为主。 （一）设计依据： 页第12，共页 2 上海岩土工程勘察设计研究院有限公司长宁区240街坊住宅项目（宁国府邸）基坑围护设计评审方案 Shanghai Geotechnical Investigations & Design

9、 Institute Co., Ltd. （二）地下水 场地地质条件:基坑影响深度范围内的地基土主要为，填土、粘土及淤泥质粘土，其中淤泥质土强度低，压缩性高，围护设计应对基坑围护体变形予以充分考虑。 与本工程基坑有关联的地下水主要为浅部土层中分布的潜水，勘察期间测得钻基坑周边环境：管线及河道护岸对围护体变形比较敏感，设计应合理控制围护考虑到潜水水位随季节、气候等因素有所变化，地，孔内地下潜水埋深约1.61.9m体的变形，确保基坑临近设施的安全和正常使用。 下水位按照上海市年平均地下水埋深0.5m计算。 基坑特点：（1）基坑开挖深度6.05m，基坑开挖的影响范围比较大；（2）基 （三）不良地质条

10、件坑平面尺寸大，基坑形状不规则；（3）基坑周边距离用地红线距离较近，施工空间初步勘察过程中未发现有明、暗浜等不良地质现象分布，但局部填土较厚，缺狭小。围护设计应选取合适的围护设计方案充分考虑围护结构施工、基坑变形控制、失第层。根据现场踏勘，场地目前比较平坦，但局部范围地表分布有碎石、砖块，围护体的相应构造措施等方面。 围护结构施工前应进行清障处理，保证顺利施工；地下障碍物及暗浜分布在详勘过按照上海市标准基坑工程设计规程(DGJ08-61-97)，本工程基坑为三级基程中应探摸清楚，特别是靠近野奴泾护岸土层分布情况及特性，根据勘察结果进行坑。 清障和必要的围护加强措施。 （二）基坑围护总体方案选择

11、 （四）基坑围护设计参数1 围护结构选型： 表3.1 基坑围护设计参数表针对本工程基坑特点，采用重力式挡土墙、土钉墙以及放坡围护型式显然不不层底平均深度 名 土 层序(m) 2.05 3.55 淤泥质粘土1-1 填土 粘土 16.68 粘土21.73 固结快剪峰重 工法桩或钻孔灌注桩“SMW”合理。根据类似工程基坑围护设计经验，一般可以选kN/C(KPa)( 作为本工程围护结构 （1）钻孔灌注14.517.718 钻孔灌注桩结合止水帷幕围护体，施工工艺成熟，是上海地区最具丰富设计1116.713 施工经验的围护型式之一。灌注桩桩径可选择性多，桩长可调节，施工时对周围1317.416 境影响小，

12、且抗侧刚度比较大，可控制基坑工程开挖阶段围护体的变形，保护基坑 其中，力学指标为固结快剪峰值。 周边环境。 钻孔灌注桩围护的缺点主要为：四、围护方案 个月内围护造价较高，采用钻孔灌注桩围护时，对于基坑施工工期可控制在6（一）本工程的特点 。20%15%SMW的基坑，基坑围护墙的造价要比工法高综合分析本工程的基坑形状、面积、开挖深度、地质条件及周围环境，基坑围钻孔灌注桩本身不能起到止水效果，需额外增加双轴或三轴搅拌桩以形成止水 护设计应充分考虑以下几个因素： 帷幕。 ，页第12共页 3 长宁区240街坊住宅项目（宁国府邸）基坑围护设计评审方案上海岩土工程勘察设计研究院有限公司 Shanghai

13、Geotechnical Investigations & Design Institute Co., Ltd. 钻孔灌注桩施工时泥浆排放污染环境，且施工速度较慢。 及节约造价等因素。支撑体系一般有混凝土支撑和钢支撑两种。 钢支撑一般用于基坑形状规则，基坑开挖面积较小的基坑。基坑形状不规则，“SMW”工法 （2）基坑开挖期间三轴水泥土搅拌工法即在三轴水泥土搅拌桩中内插型钢，“SMW”不利于钢支撑平面布置；基坑单边长度大，支撑刚度降低，不利于控制基坑变形。混凝土支撑布置受基坑形状影响较小，整体刚度也比较大，但施工工期较长，成本桩可作为止水帷幕，内插型钢可作为挡土受力结构。 工法主要具有施工速度快

14、，内插的型钢可待施工结束拔出反复使用，当“SMW”也比较高。 由于本工程基坑形状不规则，面积也比较大，选择钢支撑不利于支撑布置，整施工工期控制在合理范围内时，经济性较好。 工法的主要缺点主要为：“SMW”体刚度也较小而引起围护结构变形较大，节点施工偏差也较难控制，因此考虑到本工程基坑形状、面积等因素，建议选择混凝土支撑。型钢抗弯刚度较小，且三轴搅拌桩内插型钢的回收会造成基坑边二次变形，对 综合上述分析，本工程基坑拟采用钻孔灌注桩结合一道钢筋混凝土支撑的围护周围环境引起附加影响。 型式，止水采用双轴水泥土搅拌桩。 基坑施工周期对围护造价的影响较大。由于三轴搅拌桩内插型钢的费用是根据 如基坑施工工

15、期不能得到有效控制，基坑施工工期的长短，按型钢租赁期进行收费。（三）基坑围护方案 工法的围护费用将随之上升。根据现在的市场行则随着型钢租赁期的增长，SMW本着“安全、合理、经济、可行”的原则，借鉴周边类似工程成功经验，根据本 SMW工法围护的经济性不太明显。个月时，采用情估算，当基坑施工工期超过9基坑工程的规模和基坑周边道路、与红线的距离，本基坑按三级基坑进行设计。 ）基坑面积比较大，本工程围护结构选用“SMW”工法桩存在以下不利因素：（11 围护体系： 基坑以及地下室结构施工工期会比较长，型钢租赁时间也相应较长，围护成本与灌（1）围护结构采用600钻孔灌注桩，水下C30级混凝土，桩端入土深度

16、为13.55m，“SMW”）场地施工空间狭小，地下室施工完毕后，没有拔除注桩相比不明显；（2插入比1.24，桩中心间距750mm。 ）相比灌注桩围护，围护结构变形来的大。相比之下，工法内型钢的施工空间；（3（2）采用2700双轴水泥土搅拌桩进行止水，搅拌桩水泥掺量13，水灰比0.5， 对于本工程而言，灌注桩围护型式更为合理。搅拌桩相互搭结200mm，基坑北侧和东侧设一排搅拌桩，桩端入土深度12.00m，基 止水选型2 坑南侧围护结构距离野奴泾距离较近，为增加止水帷幕防渗能力，止水搅拌桩增加双轴水泥土搅拌桩和2700上海地区通常采用的隔水帷幕形式包括相互搭接的至二排，错排搭结。 三轴水泥土搅拌桩

17、。三轴水泥土搅拌桩施工时对土体的扰动小，搅及365038502 支撑体系： 拌更加均匀，施工质量、止水效果相对于双头搅拌桩更好，但造价相对比较高。对灌注桩顶设一道混凝土圈梁兼作支撑围檩，C30混凝土，围檩截面尺寸本工程而言，和基坑开挖相关联的土层均为粘土，渗透系数小，双轴水泥土搅拌桩1100mm700mm，支撑平面采用受力明确且刚度较好的对撑、角撑形式，主支撑截 可以满足止水要求，因此建议采用双轴水泥土搅拌桩作为止水帷幕。面尺寸800mm700mm，联系杆截面尺寸700mm700mm，支撑轴线标高地面以下 3 支撑选型：1.20m，底板浇筑后进行换撑，换撑采用H4004001321型钢。 支撑

18、选型应在安全的基础上，尽可能地考虑有利于土方开挖、提高施工速度以第 页12共，页 4 长宁区上海岩土工程勘察设计研究院有限公司240街坊住宅项目（宁国府邸）基坑围护设计评审方案 Shanghai Geotechnical Investigations & Design Institute Co., Ltd. 3 立柱及立柱桩布置 （二）主要计算结果： 本工程采用同济启明星基坑分析软件计算，具体见附录。主要计算结果如下： 1）临时立柱为钻孔灌注桩加钢格构柱，立柱截面为460x460，型钢采用（1 围护结构最大内力及变形分析 400420010500，格构插入钻孔桩内2.65m。 4L125x12

19、5x12，长7.0m，缀板表5.1 围护墙体内力及变形计算结果汇总表 。桩端以第800mm（2）立柱桩采用钻孔灌注桩，桩径600mm，顶部3.0m扩径至开挖深度（m） 入土深度（m） 位移最大值(mm) 弯矩最大值(kNm/m) 1-1层作为桩端持力层，桩长17.0m。318.3 25.4 6.05 13.55 钢立柱伸入钢筋采用组合型钢结构作混凝土支撑立柱，（3）钢构件之间采用连接。表5.2 支撑及围檩内力计算结果汇总表 混凝土支撑中连接，通过设置垫板加强传力作用。立柱在底板位置设止水片。 kN）kN） 轴力（剪力（变形(mm) 弯矩(kNm/m) 4 坑内地基加固6327 27.0 903

20、 1623 考虑到对基坑周边河道护岸及道路的保护，减少围护施工及主体结构施工过程 双轴水泥土搅拌桩，桩长中对周边环境的影响，对坑内土体进行加固。采用2700 2 稳定性验算 基坑稳定性分析结果汇总表表5.3 4.0m4.2m。，加固暗墩宽度 安全指标基坑剖面 5 降水 开挖深度（m）/ 6.05 降水应在基坑开挖前两周进行，拟采用轻型井点进行预降水，降水至坑底0.5 入土深度（m）/ 13.55 后方可进行基坑开挖，开挖前可拔除坑内轻型井点，坑边一周轻型井点保留至1.0墙底土体抗隆1.72.02 地下室施工回填坑底土体抗隆1.71.72 抗管2.02.48 五、主要计算结果汇抗倾1.051.3

21、3整体稳定1.01.38 （一）计算模式和假定： 围护挡墙按竖向弹性地基梁的基床系数法（m）计算，内支撑作为弹性支撑。六、基坑开挖对周边环境影响的数值计算 值取直剪C坑外土体土压力按朗肯土压力矩形土压力模式计算，水土分算，、（一）分析方法 固快峰值。为分析基坑开挖导致的围护结构、土体变形以及对周边环境影响，此处采用弹2 地面附加荷载取20kN/m。塑性平面应变有限元法进行对比研究，计算软件采用大型通用弹塑性有限元软件 支撑采用平面应变有限元分析计算。ABAQUS。 计算工况模拟施工工况。由于摩尔-库仑准则在土力学中的广泛应用，土体分析采用该模型。其破坏准则 为，第页，共12页 5 上海岩土工程

22、勘察设计研究院有限公司街坊住宅项目（宁国府邸）基坑围护设计评审方案 长宁区240 Shanghai Geotechnical Investigations & Design Institute Co., Ltd. ?11 护岸? ?0?Isin?cosc?sin?sinfcos?J? 支撑? 2133? 灌注桩围护?IJ为罗德角；为应力偏量的第二不变量；式中，为应力张量的第一不变量；?12?c 为内摩擦角。为粘聚力；? 规定以拉为正，且时，流动准则采用主应力的表达形式为：321?Ng?13 ?sin1? ?N ?sin1? 剖面二计算模型图6.2 ? 式中，为剪胀角。 主要计算结果（三） 分析

23、对象和计算模型（二），与启明20mm上述两个剖面有限元计算得到的结果见下表，围护结构变形约本工程不同区域周围环境不同，计算中选取基坑周边不利剖面进行计算。本次 星软件计算结果比较接近，管线变形在10mm以内，均满足前述的保护要求。分析中围护结构等效为平面应变板考虑，并按桩、土等效刚度考虑其强度折减，支 表6.1 有限元计算结果开挖至坑底 对象 基坑方位剖面 最大水平位移mm 最大竖向位移mm 围护桩3.6 20.1 天然气6.1 3.5 北侧 配水2.5 1.5 信息2.2 1.3 剖面- 围护桩3.6 20.1 撑根据其空间刚度等效为二维梁单元。不考虑止水帷幕搅拌桩的刚度，计算参数按基坑北侧

24、1）照本工程场地地基土物理力学参数表选取。主要考虑两个典型剖面：（基坑南侧临）（和东侧临近道路，分析计算基坑开挖对道路及道路下管线的影响；2 近河道护岸，分析基坑开挖对河道护岸的影响。有限元计算模型如下图所示： 灌注桩围护 支撑 信息7.2 3.8 东侧 配水5.7 3.4 天然气2.0 1.1 围护桩3.2 19.2 南侧剖面- 河道护岸8.5 5.2 剖面一计算模型6.1 图 12，页第共页 6 长宁区240街坊住宅项目（宁国府邸）基坑围护设计评审方案上海岩土工程勘察设计研究院有限公司 Shanghai Geotechnical Investigations & Design Instit

25、ute Co., Ltd. （四） 计算结论 根据上述数值计算，可以得到如下结论： （1）围护结构变形最大值为20.1mm，与启明星计算结果比较接近； （2）基坑开挖到底后，基坑北侧及东侧地下管线变形均小于10mm，在规范容许范围之内。 （3）基坑开挖到底后，基坑南侧护岸变形也比较小，水平位移5.2mm，沉降8.5mm。 七、施工要求 围护结构及周围土体水平位移云图6.3 图 （一）主要施工技术要求 1 双轴水泥土搅拌桩 （1）水泥采用P.O42.5新鲜普通硅酸盐水泥，搭接200mm，水泥掺入量13%。 （2）成桩应采用二喷三搅工艺（预搅下沉-喷浆提升-搅拌下沉-喷浆提升-搅拌下沉-搅拌提升）

26、，喷浆搅拌时钻头的提升速度不大于0.5m/min，钻头每转一圈的提升（或下沉）量以1.01.5cm为宜。 （3）压浆速度应和提升(或下沉)速度相配合,确保额定浆量在桩身长度范围内均匀分布。 （4）搅拌桩桩位偏差不大于50mm，垂直度偏差不大于1。 6.4 围护结构及周围土体垂直位移云图图（5）搭接施工的相邻桩的施工间歇时间应不超过12小时，如超过，需采取有 效措施进行加强。 （6）桩顶停浆面必须确保高于设计要求。 2 钻孔灌注桩 （1）灌注桩混凝土设计强度等级为水下C30，保护厚度不小于50mm。 （2）桩顶泛浆高度确保有效桩混凝土强度满足设计要求，取桩长的5%。 （3）桩位偏差不应大于d/1

27、2（桩身）；垂直度偏差不应大于1/200；扩颈不应大于100mm。 护岸位移矢量图 6.5 图第页，共12页 7 长宁区上海岩土工程勘察设计研究院有限公司240街坊住宅项目（宁国府邸）基坑围护设计评审方案 Shanghai Geotechnical Investigations & Design Institute Co., Ltd. （4）围护桩正式施工前，为了解土层情况、施工特性及进行孔壁稳定性测试，放坡；挖土机械如需跨越支撑，必须覆土高于支撑顶面30cm及铺设走道板，严禁挖机等设备碰撞支撑杆件。根。 2宜试成孔，试成孔为2以内。24小时；成孔工艺一般采用正 3（）基坑边严禁大量堆载，地面

28、超载应控制在20kN/m（5）成孔完毕至灌注混凝土间隔时间不应大于（4循环成孔。 ）机械进出口通道应铺设路基扩散压力，或局部加固地基。 （5）或最少间隔时间不应小于36小时。 开挖最下一层土方时，混凝土垫层应随挖随浇，坑底无垫层暴露面积不得；（6）相邻成孔施工，安全距离不应小于4d2，无垫层暴露时间不得超过8清孔分两次进行。（7）第一次清孔在成孔完毕后立即进行；第二次在下放钢筋200m小时，混凝土垫层需直接浇捣至围护桩内大于侧面，某一个施工段内的底板必须在该区域开挖见底后20天内浇注完毕。笼和灌注混凝土导管安装完毕后进行。清孔后的泥浆密度应小于1.15。 （6）主楼、电梯井、集水井等局部落深区

29、必须先挖至浅坑标高，待大面积垫层308（）围护桩孔底允许沉淤厚度为100mm；清孔后分钟内灌注混凝土。 形成后才能向下开挖。安装符合要求100mm 9（）钢筋笼安装：深度应符合设计要求，其允许偏差（7后，将钢筋笼吊筋进行固定，以使钢筋笼定位，避免灌注混凝土时钢筋笼上拱。 ）开挖过程中发现围护体接缝处渗水应及时采取封堵措施。 小时。810（）混凝土初凝时间为正常灌注时间的两倍。单桩灌注时间不宜超过（三）降水要求 保证设计标5%11.3。实际浇灌高度应高于设计标高不宜小于桩长的，充盈系数为（1）土方开挖前要进行基坑降水，本工程应采用轻型井点降水，降水深度控制 高以下混凝土符合设计要求。在坑底或局部

30、落深区以下0.51.0m。 ?机械就位和钻具校验钻孔灌注桩的总体施工顺序为：定位和护筒埋设(11)?（2）除降水措施外，地面及坑内应设排水措施，及时排除雨水及地面流水。 ?移机。第二次清孔钢筋笼吊放第一次清孔成孔施工?灌注混凝土 立柱3 八 现场监测要求及内容 20mm1（）应采用定位器定位，控制桩位偏差不超过。 。1/2002（）钢筋笼和钢立柱的垂直度，偏差应小于（一）监测技术要求 3（）立柱边应与底板钢筋平行垂直。/（1）本工程应加强信息化施工，施工期间应根据监测资料及时控制和调整施工 4（）立柱桩施工要求参照钻孔灌注桩施工要求。进度和施工方法，对施工全过程进行动态控制。 （2）监测仪器的选型，要考虑最大可能需要的量程并根据基坑工程只在地下施 （二）土方开挖要求工期间使用的性质选用满足安全监测要求、合适的仪器。 ）土方开挖应根据时空效应原理，采用分区、分层的指导思想。挖土施工单1（3）仪器安装埋设前要进行检验和率定，绘制监测点，安装埋设详图，并按照位应编制严密的施工组织设计，经设计认可后方可实施，挖土顺序应严格按施工组方案和埋设要求做好埋设准备。 织设计进行。（4）所有监测点安装埋设完成后，及时绘制测点位置图，并加强对现场测点保1:2）不得超挖，开挖面的高差应控制在2（2m以内，特别是分界处