东方万汇城南区二期深基坑支护设计开题报告
2020-05-20 20:07:46
1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）
文 献 综 述
随着我国经济快速发展，城市建设的速度也口益加快，为了满足人们工作生活的需要，高层建筑工程大量涌现，带来的深基坑工程也越来越多。由于深基坑工程是一种包含多学科多专业的系统工程，实施时存在着较多风险，稍有不慎就会酿成重大事故和很坏的社会影响，给人民生命财产安全造成损失。因此，深基坑工程也越来越被重视。
通过毕业设计巩固、充实、加深、扩大所学的基础理论和专业知识，理论联系实践，提高学生对工程设计的认识，以及综合运用所学知识和解决工程实际问题的能力。
2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案
2.1工程概况
东方#8226;万汇城南区二期工程位于南京市浦口经济开发区迎宾大道南侧S04地块。项目规划总建筑面积约191400平方米，地上由4层商业和1栋高层办公楼组成，地下规划三层地下室，基坑开挖面积约32500m2，基坑周长约770m，开挖深度：13.0~13.8m。
基坑周边环境条件如下：
基坑北侧：
1）地下室外边线距红线最近距离约11.5m。
2）地下室外边线距地铁地下室外墙最近距离约18.3m。
基坑东侧：
该侧目前为空地，地下室外边线距红线最近距离约3.4m。
基坑南侧：
1）地下室外边线距红线最近距离约3.3m。
2）地下室外边线距离污水管（800塑料管）最近处约5.2m，距离给水管（300铸铁管）最近处约7.4m。
基坑西侧：该侧为东方#183;万汇城项目南区一期工程。
1）地下室外边线距一期临时外墙最近处约7.0m。一期项目为一~二层地下室（基坑开挖面标高为-6.70~-12.10m），须待一期地下室侧壁回填至地面标高-4.00后方可施工二期支护桩和止水桩。
2.2工程地质及水文地质概况
(一)工程地质概况
基坑开挖影响范围内土层自上而下分述如下:
①、素填土:灰褐色、灰黄色等，湿，松散，以软塑状粘性土为主，偶含碎石，局部含植物根茎。堆填年限少于3年。
②-1、粉质粘土：灰黄色，可塑，含铁锈斑痕。无摇震反应，切面稍有光泽，干强度及韧性中等。
②-2、淤泥质粘土～淤泥质粉质粘土：局部为粉质粘土和粘土。灰色，流塑，夹薄层粉土，见少量腐植质。无摇震反应，切面稍有光泽～有光泽，干强度及韧性中等。有机质含量为1.8%～3.7%，中灵敏性。为场地内主要软弱地层。正常固结土。
②-3、粉砂夹粉土:灰色，饱和，稍密（局部中密），局部夹薄层粉质粘土，少量云母晶片，该层粘粒含量在0.2～14.6％，平均为4.6％。摇震反应迅速，切面无光泽，干强度及韧性低。为液化土层。
②-4、粉细砂:青灰色，饱和，中密，夹粉土，含较多云母晶片，局部夹粉质粘土薄层。该层粘粒含量在0.2～8.5％，平均为2.0％。
②-5、粉细砂:灰色，饱和，中密（局部密实），较多云母晶片，局部夹薄层粉土。该层粘粒含量在0.1～13.8％，平均为2.1％。
②-6、粉质粘土:局部为淤泥质粘土和淤泥质粉质粘土。灰色，软～流塑，夹薄层粉砂。无摇震反应，切面稍有光泽～有光泽，干强度及韧性中等。
(二)水文地质条件
1.地下水类型
场地下水类型为孔隙潜水，赋存于①层填土、②-1层粉质粘土、②-2层淤泥质土、②-3粉砂夹粉土、②-4层粉细砂和②-5层粉细砂中。勘探期间，测得孔隙潜水初见水位埋深在0.50～1.20米之间，稳定水位埋深在0.75～1.42米之间、稳定水位标高在4.75～5.88米之间。整体上，由于场地内浅部含水层的不均匀性，场地地下水迳流滞缓。场地内地下水主要受大气降水影响，其水位随季节变化有0.50米～1.00米的升降幅度。
2. 地层渗透性评价
根据室内渗透试验结合地区勘察经验，将各土层渗透性指标及透水性见下表。
透水性按渗透系数k（㎝/s）分类表
k | 透水性 | k | 透水性 |
lt;1.574E-06 | 不透水 | 1.157E-03～1.157E-02 | 透水 |
1.157E-06～1.157E-05 | 微透水 | gt;1.157E-02 | 强透水 |
1.157E-05～1.157E-03 | 弱透水 |
|
|
地基渗透性指标表
层号 | 垂直向渗透系数kV cm/s | 水平向渗透系数kh cm/s | 透水性评价 | ||
试验值 | 建议值 | 试验值 | 建议值 | ||
① | 7.01E-06 | (1.0E-05) | 5.40E-06 | (1.0E-05) | 微透水层 |
②-1 | 2.86E-07 | 4.74E-07 | 3.53E-07 | 5.39E-07 | 不透水层 |
②-2 | 7.93E-07 | 2.14E-06 | 1.09E-06 | 2.63E-06 | 微透水层 |
②-3 | 2.42E-04 | 3.43E-04 | 2.78E-04 | 4.28E-04 | 弱透水层 |
②-4 | 2.39E-04 | 3.84E-04 | 2.53E-04 | 4.02E-04 | 弱透水层 |
②-5 | 1.92E-04 | 2.05E-04 | 2.61E-04 | 3.23E-04 | 弱透水层 |
②-6 | (3.0E-07) | (4.5E-07) | (4.0E-07) | (5.5E-07) | 微透水层 |
注 | 1 透水性评价参考第三版《工程地质手册》（列于表5.3-1）。 2 ②-6层粉质粘土，局部为淤泥质粘土和淤泥质粉质粘土，灰色，软～流塑。根据经验该层为微透水层。 3 表中建议值数据为经验值。 |
(三)基坑支护设计土层参数
基坑支护结构设计土层参数一览表
层号 | 重度γ (kN/m3) | 直剪（固快） | 渗透系数 | |
C(kPa) | φ(度) | Kv（cm/s） | ||
①素填土 | 18.0 | 18 | 9.4 | (1.0E-05) |
②-1粉质粘土 | 18.9 | 30 | 14.7 | 4.74E-07 |
②-2淤泥质粘土～ 淤泥质粉质粘土 | 17.8 | 21 | 10.3 | 2.14E-06 |
②-3粉砂夹粉土 | 18.8 | 6 | 25.5 | 3.43E-04 |
②-4粉细砂 | 19.3 | 8 | 27.7 | 3.84E-04 |
②-5粉细砂 | 19.8 | 8 | 27.6 | 2.05E-04 |
2.2 基坑工程设计
2.2.1、基坑支护设计资料的收集，包括：
⑴场地岩土工程勘察报告、基坑支护设计和止、降水设计参数；
⑵建筑红线、地下室边线的平面图及基础结构设计图，建筑场地及其附近的地下管线、地下埋设物的位置、深度、结构形式及埋设时间；
⑶基坑附近的地面堆载及大型车辆的动、静荷载情况；
⑷邻近已有建筑的位置、层数、高度、结构类型、完好程度、已建时间及基础类型、埋置深度、主要尺寸、基础距基坑上口周边的静距离等；
⑸基坑周边的地面排水情况，地面雨水与污水、上下水管线排入或漏入基坑的可能性；
⑹已有相似支护工程的经验性资料。
2.2.2 基坑支护的方案选取
根据拟建场地的工程水文地质条件和周边环境条件，确定选取哪种桩型支护比较合理。工程中存在地下室，建议设置抗拔桩。
1）围护结构
2）支撑体系结构布置
2.2.3 基坑支护设计计算过程
1. 水土压力计算
（1）对于地下水位以上或水土合算的土层
式中：#8212;#8212;
#8212;#8212;分别为支护结构外侧、内侧计算点的土中竖向应力标准值(kPa）；
#8212;#8212;分别为第i层土的主动土压力系数、被动土压力系数；
#8212;#8212;第i层土的粘聚力（kPa）、内摩擦角（#176;）；
#8212;#8212;支护结构内侧，第i层土中计算点的被动土压力强度的标准值（kPa)。
（2）对于水土分算的土层
式中： #8212;#8212;分别为支护结构外侧、内侧计算点的水压力（kPa)。
2. 支护桩的结构设计计算
多支点支护结构
当基坑较深，地质较差，用单锚或单撑不能满足支护结构的稳定性与强度要求时，可采用多层支撑式支护结构。
（1）根据土层性质、地下水条件及基坑周边环境要求选取围护桩桩型与成桩工艺；
（2）进行桩的平面设计和竖向设计，按平面杆系结构弹性支点法进行桩身内力和支点力以及结构变形计算；
（3）上个步骤得到桩身弯矩和剪力的计算值后换算成设计值,考虑混凝土强度等级，以设计值按正截面受弯、斜截面受剪承载力验算要求计算所需受力钢筋并进行配置，之后考虑构造要求进行分布钢筋和加强筋的布置并进行冠梁设计。
3. 支撑体系内力与变形计算
计算采用理正深基坑内支撑分析软件，计算每个工况下内力以及变形情况。
4. 基坑工程设计稳定性分析
（1）抗倾覆稳定性分析
支护结构的抗倾覆稳定性是验算最下道支撑以下的主动、被动土压力绕最下道支撑点的转动力矩是否平衡。
式中 #8212;#8212;抗倾覆稳定安全系数，根据基坑重要系系数，一级基坑取1.2，二级基坑取1.10，三级基坑取1.05；
#8212;#8212;抗倾覆力矩，取基坑开挖面以下墙体入土部分坑内侧压力对最下一道支撑或拉锚的力矩；
#8212;#8212;倾覆力矩，取最下一道支撑或拉锚以下墙外侧压力对支撑或拉锚点的力矩。
（2）基坑抗隆起稳定性分析
基坑抗隆起稳定性与支护墙体入土深度有着直接关系。
黏性土：将支护结构底平面作为求极限承载力的基准面，采用下式验算抗隆起系数
式中 #8212;#8212;坑外地表至支护墙底各土层天然重度加权平均值，；
#8212;#8212;坑内开挖面以下至支护墙底各土层天然重度加权平均值，；
#8212;#8212;支护墙底处的地基土黏聚力，；
#8212;#8212;坑外地面荷载，；
H #8212;#8212;基坑开挖深度，m；
D #8212;#8212;墙体入土深度，m；
#8212;#8212;地基力承载力系数，根据普朗特公式有
为支护墙底处地基土的内摩擦角；
#8212;#8212;抗隆起安全系数。根据基坑重要系数，一级基坑应不小于1.8，二级坑应不小于1.6，三级基坑应不小于1.4。
软土：支护桩、墙端以下向上隆起，可按下式验算
式中 #8212;#8212;承载力系数，条形基础时取5.14；
#8212;#8212;抗剪强度，由十字板剪切试验或三轴不固结不排水试验确定。
（3）基坑渗流稳定性分析
坑底抗流沙稳定性
地下水由高处向低处渗流，在基坑底部，当向上的动水压力（j）大于土的浮重度（）时，将会产生流砂现象。
式中 #8212;#8212;墙后地下水位埋深，m；
#8212;#8212;地下水重度，。
基坑底土突涌稳定性
如果基底下的不透水层较薄，而且在不透水层下存在承压水层时，当上覆土重不足以抵抗下部的水压，基坑底土体将会发生突涌破坏（反压顶破）。根据压力平衡概念，基坑底土突涌稳定安全系数应满足
式中 #8212;#8212;承压含水层顶面至坑底的土层厚度，m;
H #8212;#8212;承压水高于含水层顶板的水头高度，m。
2.2.4 基坑止（降）水设计
1. 基坑止水设计
（1）基坑止水方法；
（2）基坑止水帷幕类型及布置、稳定性分析；
（3）基坑止水帷幕的施工与质量检测。
2. 基坑降水设计
（1）根据水文地质条件选取合适的水井计算理论；
（2）根据地层分布情况选取合适的降水类型；
（3）井点的平面、剖面、高程布置；
（4）井点的设计计算；
a、基坑降水总涌水量；
b、单根井点管出水量；
c、确定井点管数量、间距；
（5）基坑降水设计复核。
3. 基坑降水工程的监测与维护
2.2.5 基坑的施工与监测
拟建工程位于南京浦口地区，此地区以饱和软土层居多，高含水量、高压缩性、高孔隙比、低强度、低渗透性的特性。施工与监测时应多注意安全事项。
基坑施工内容：
（1）支护桩、止水帷幕、降水施工；
（2）基坑开挖、支撑系统、立柱施工。
基坑监测的主要内容：
（1）围护结构的竖向位移与水平位移；
（2）坑周土体位移；
（3）支撑结构轴力；
（4）邻近建（构）物、道路及地下管网的变形；
（5）地下水位及孔隙水压力；
（6）坑底隆起量。
2.3 设计施工图纸及张数
1、基坑周边环境信息图（1#215;A2）
2、基坑支护平面布置图（2#215;A2）
3、基坑支护结构、止降水结构剖面图（1#215;A2）
4、基坑支护结构大样图、节点大样图（1#215;A2）
5、基坑开挖监测点平面布置图（1#215;A2）
