排桩支护写作提纲.doc

【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流排桩支护写作提纲.精品文档.摘要随着我国经济和城市建设的高速发展，特别是市政工程和高层建筑的大量兴建，基坑工程越来越多，基坑的开挖深度也越来越深，规模和复杂程度不断加大。为了保证基坑周围土体不变形、周边建筑物的安全和基坑边坡的稳定，必须对基坑边坡的稳定性和土压力进行分析，研究基坑边坡治理方案。兰州某基坑BC段开挖深度为12m，场地工程地质条件复杂，上部为杂壤土，中间是卵石层，下部基岩为性质较差的无胶结风化砂岩，地下水埋藏浅。本文运用圆弧条分法、朗肯土压力理论分别对基坑边坡稳定性和土压力进行了分析，从而决定采用排桩支护和止水帷幕的治理方案对基坑边坡进行支护。最后对基坑的施工方案和监测方案做了简要设计。基于前人关于基坑工程研究与实践的基础，相信在以后的基坑工程实践中，伴随我国经济建设的高速发展，基坑工程技术水平将会不断提高与完善。加关键词：基坑工程；稳定性；土压力；排桩支护；止水帷幕AbstractKeywords: Excavation; Stability; Earth Pressure; Row Piles; Sealing Curtain目录1 绪论11.1 基坑工程发展简况11.2 基坑工程概述21.2.1 基坑工程支护体系的效用和要求21.2.2 基坑工程的主要特点21.2.3 基坑支护形式分类及适用范围31.3 排桩支护体系概述71.3.1 排桩围护体的种类与特点71.3.2 排桩围护体的止水81.3.3 排桩围护体的应用91.4 本设计的主要内容及技术流程图101.4.1 本设计的主要内容101.4.2 技术流程图112 工程概况122.1 工程简介122.2工程地质条件122.3结构体系和布置132.3.1结构体系132.3.2结构布置133 土压力计算分析153.1 概述153.1.1 土压力的类型153.1.2 土压力与位移的关系163.2 朗肯土压力理论173.2.1 朗肯主动土压力173.2.2 朗肯被动土压力183.3 土压力计算193.3.1 土压力系数计算193.3.2 局部荷载作用影响范围193.3.3 主动土压力计算203.3.4 被动土压力计算213.3.5 水压力计算224 支护前稳定性分析234.1 概述234.2 影响边坡稳定性的因素244.3 基坑支护前稳定性计算254.3.1 软弱滑动面的确定254.3.2 最小安全系数的计算公式254.3.3 稳定性计算265 排桩支护结构设计285.1 概述285.1.1 排桩选型和适用范围285.1.2 结构分析方法295.1.3 计算工况315.2 排桩嵌固深度设计315.2.1 概述315.2.2 支挡结构嵌入深度较浅时的计算方法315.2.3 嵌固深度计算325.3 排桩桩径与桩距的设计365.3.1 排桩桩径365.3.2 排桩桩距365.4 桩截面配筋设计365.5 止水帷幕设计375.5.1 地下水概况375.5.2 止水帷幕的设置原则375.5.3 止水帷幕设计386 支护后稳定性验算406.1 基坑失稳的主要形态406.2 基坑边坡整体稳定性验算406.3 基坑底部土体抗隆起稳定性分析436.4 基坑渗流稳定性分析437 排桩支护的施工方案和监测方案457.1 施工方案457.1.1 编制依据457.1.2 工程概况457.1.3 施工工艺46（1）支护桩施工工艺477.1.4工程施工进度计划和保证措施507.1.5 工程质量保证体系及措施517.1.6 安全文明施工措施及方案537.2 监测方案567.2.1监测目的及内容567.2.2 监测工期与监测频率577.2.3 提交的即时报告和监测报告577.2.4 质量保证和控制587.2.5 业主与施工单位应提供的配合要求597.2.6 文明生产与安全生产59结论与建议60结论60建议60致谢61参考文献621 绪论1.1 基坑工程发展简况基坑工程主要包含岩土工程勘察、基坑支护结构的设计和施工、地下水控制、基坑土方开挖、工程监测和周围环境保护等内容，通常有开挖和支护系统两大工艺体系，其主要作用是为各种建筑物和构筑物的地下结构施工创造条件。近30年来，随着我国城市建设的迅猛发展，高层、超高层建筑不断涌现，地铁车站、铁路客站、明挖隧道、市政广场、桥梁基础等各类大型工程日益增多，地下空间开发规模越来越大，都极大地推动了基坑工程理论和技术水平的快速发展，在基坑支护结构、地下水控制、基坑监测、信息化施工、环境保护等诸多方面呈现出过去难以涉猎的新特点以及前所未有的新趋势。（1）基坑尺度大深化近年来我国基坑深度已发展至30m以上，如上海市地下空间开发面积达1030万平方米的地下综合体项目近年来多达几十个，基坑开挖面积一般可达26万平方米，如上海仲盛广场基坑开挖面积为5万平方米；天津市117大厦基坑面积为9.6万平方米，上海虹桥综合交通枢纽工程开挖面积达35万平方米等；基坑的深度也越来越深，一般基坑深度为1625米以上，如天津津塔挖深23.5米，苏州东方之门最大挖深22米，而上海世博500kV地下变电站挖深34米，上海地铁四号线董家渡修复基坑则深达41米。（2）变形控制严格化大量的基坑工程主要集中在繁华市区，由于周围存在建筑物、地下管线、既有隧道、道路桥梁等复杂环境条件，流变性土体、高地下水位等不良地质条件，使得这些基坑工程不仅要保证支护结构及基坑本身的安全，还要严格控制基坑开挖引起的周围土体变形，以保证邻近建筑物和构筑物的安全和正常使用。随着对位移要求越来越严格，基坑工程正在从传统的稳定控制设计向以变形控制设计方向发展。（3）支护形式多样化基坑的支护形式已从早期的放坡开挖，发展至现在的多种支护方式。目前常用支护形式主要有：放坡开挖；土钉墙支护和复合土钉墙支护；悬臂式排桩墙支护结构；内撑式排桩墙支护结构；锚拉式排桩墙支护结构；水泥土重力式支护结构；型钢水泥土墙支护结构；地下连续墙支护结构；组合型支护结构等。（4）施工监控信息化目前基坑监测技术已从原来的单一参数人工现场监测，发展到现在的多参数远程监测。在基坑施工过程中，根据检测结果，以正确方便地评价出当前基坑的安全等级，然后根据这些评判结果，采取相应的工程措施，及时指导施工，减少工程失效概率，确保工程安全、顺利的进行，施工监控信息化愈显重要。随着基坑开挖深度和规模的增大，基坑工程的难度更加突出。近些年来，基坑工程在技术上取得了长足的进步，但也有不少失败的案例，轻则造成邻近建筑物开裂、倾斜，道路沉陷、开裂，地下管线错位，重则造成邻近建筑物倒塌和人员伤亡，不但延误了工期，而且产生了不良的社会影响。究其原因，在地质勘察、设计计算、施工和监测等方面均存在不足，这些对基坑工程的进一步发展提出了挑战。1.2 基坑工程概述1.2.1 基坑工程支护体系的效用和要求基坑工程支护体系的效用是：提供基坑土方开挖和地下结构工程施工作业的空间，并控制土方开挖和地下结构工程施工对周围环境可能造成的不良影响。为满足上述效用，对基坑工程支护体系有如下要求：（1）在土方开挖和地下结构工程施工过程中，基坑四周边坡稳定，提供足够的土方开挖和地下结构工程施工的空间，而且支护体系的变形也不会影响土方开挖和地下结构工程施工。（2）土方开挖和地下结构工程施工范围内的地下水位降至利于土方开挖和地下结构工程施工的水位。（3）因地制宜控制支护体系的变形，控制坑外地基中地下水位，控制由支护体系的变形、基坑挖土卸载回弹、坑内外地下水位变化、抽水可能造成的土地流失等原因造成的基坑周围地基的附加沉降和附加水平位移。 （4）当基坑紧邻市政道路、管线、周边建筑物和构筑物时，应严格控制基坑支护体系可能产生的变形，严格控制坑外地基中地下水位可能产生的变化范围。 （5）对基坑支护体系允许产生的变形量和坑外地基中地下水位允许的变化范围应根据基坑周围环境保护要求确定。1.2.2 基坑工程的主要特点（1）基坑支护体系是临时结构，具有较大的风险性。除少数基坑支护结构同时用作地下结构的“二墙合一”支护结构外，基坑支护结构一般是临时结构。临时结构与永久性结构相比，设计标准考虑的安全储备较小，因此基坑工程具有较大的风险性，对设计、施工和管理各个环节提出了更高的要求。（2）岩土工程条件区域性强。场地工程地质条件和水文地质条件对基坑工程性状具有极大的影响。软粘土地基、砂性土地基、黄土地基等地基中的基坑工程性状差别很大。同时软粘土地基，天津、上海、杭州、宁波、温州、福州、湛江、昆明等各地软粘土地基性状也有较大差异。地下水，特别是承压水对基坑工程性状影响差异也很大。基坑工程具有很强的区域性。 （3）环境条件影响大。基坑工程不仅与场地工程地质条件和水文地质条件有关，还与周围环境条件有关。如周围环境条件较复杂，需要保护周围的地下周边的建筑物和构筑物，需要严格控制支护结构体系的变形，基坑工程设计需要按变形控制设计。如基坑处在空旷处，支护结构体系的变形不会对周边环境产生不良影响，基坑工程设计可按稳定控制设计。基坑工程设计程序一定要重视周边环境条件的影响。 （4）时空效应强。基坑工程空间大小和形状对支护体系受力具有较大影响，基坑土方开挖顺序对基坑支护体系受力也具有较大影响，因此基坑工程的时空效应强。土具有蠕变性，随着蠕变的发展，变形增大，抗剪强度降低，因此基坑工程具有时间效应。在基坑支护设计和土方开挖中要重视和利用基坑工程时空效应。 （5）设计计算理论不完善，需重视概念设计理念。作用在支护结构上的主要荷载是土压力。一方面，作用在支护结构上的土压力大小与土的抗剪强度、支护结构的位移、作用时间等因素有关，很复杂，加之基坑支护结构本身又是一个很复杂的体系，基坑支护结构设计计算理论不完善，基坑支护结构设计中应重视概念设计理论；另一方面，基坑支护设计中不仅涉及土力学中稳定、变形和渗流三个基本课题，而且涉及岩土工程和结构工程两个学科。基坑支护结构体系受力复杂，要求设计人员系统地掌握岩土工程和结构工程方面的知识。 （6）系统性强。基坑支护结构设计，支护结构施工，土方开挖，地下结构施工是一个系统工程。支护结构设计应考虑施工条件的许可性，尽量便于施工。支护结构设计应对基坑工程施工组织提出要求，对基坑监测和变形允许值提出要求。基坑工程需要加强监测，实行信息化施工。 （7）环境效应强。基坑支护体系的变形和地下水位下降都可能对基坑周边的道路、地下管线和建筑物产生不良影响，严重的可能导致破坏。基坑工程环境效应，设计和施工一定要予以重视。1.2.3 基坑支护形式分类及适用范围在基坑工程中应用的支护形式很多，对基坑支护工程形式进行合理分类中，包括各种支护形式是很困难的。这里将基坑工程常用的支护形式分为下述四大类：（1）放坡开挖及简易支护放坡开挖及简易支护的支护形式主要包括：放坡开挖；放坡开挖为主，辅以坡脚采用短桩、隔板及其他简易支护；放坡开挖为主，辅以喷锚网加固等，如图1-1所示。 （a）放坡开挖 （b）放坡开挖和简易木桩围护图1-1 放坡开挖及简易支护（2）加固边坡土体形成自立式支护对基坑边坡土体进行土质改良或加固，形成自立式支护。包括：水泥土重力式支护结构；各类加筋水泥土墙支护结构；土钉墙支护结构；复合土钉墙支护结构；冻结法支护结构等，如图1-2所示。 （a）复合土钉墙支护结构 （b）下段重力式挡土墙支护图1-2 加固边坡土体形成自立式支护（3）挡墙式支护结构挡墙式支护结构又可分为悬臂式挡墙式支护结构、内撑式挡墙式支护结构和锚拉式挡墙式支护结构三类。另外还有内撑与锚拉相结合挡墙式支护结构等形式。挡墙式支护结构中常用的挡墙形式有：排桩墙、地下连续墙、板桩墙、加筋水泥土墙等。排桩墙中常采用的桩型有：钻孔灌注桩、沉管灌注桩等，也有采用大直径薄壁筒桩、预制桩等不同桩型。（4）其他形式支护结构其他形式支护结构常用形式有：门架式支护结构、重力式门架支护结构、拱式组合型支护结构、沉井支护结构等。每种支护形式都有一定的适用范围，而且随工程地质和水文地质条件，以及周围环境条件的差异，其合理支护高度可能产生较大的差异。如：当土质较好，地下水位以上十多米深的基坑可能采用土钉墙支护，而软粘土地基土钉墙支护极限高度只有5m左右，且变形较大。常用基坑支护形式分类及适用范围如表1.1所示。对表中提及的适用范围应慎重，应根据当地经验合理选用。表1.1 常用基坑支护形式分类及适用范围 类别支护形式适用范围备注放坡开挖及简易支护放坡开挖地基土质较好，地下水位低，或采取降水措施，以及施工现场有足够放坡场所的工程。允许开挖深度取决于地基土的抗剪强度和边坡坡度费用较低，条件许可时采用放坡开挖为主，辅以坡脚采用短桩、隔板及其他简易支护基本同放坡开挖。坡脚采用短桩、隔板及其他简易支护，可减小放坡占用场地面积，或提高边坡稳定性放坡开挖为主，辅以喷锚网加固基本同放坡开挖。喷锚网主要用于提高边坡表层土体稳定性加固边坡土体形成自立式围护加固边坡土体形成自立式围护水泥土重力式支护结构可采用深层搅拌法施工，也可采用旋喷法施工。适用土层取决于施工方法。软粘土地基中一般用于支护深度小于6m的基坑可布置成格栅状，支护结构宽度较大，变形较大 加筋水泥土墙支护结构基本同水泥土重力式支护结构，一般用于软粘土地基中深度小于6m的基坑常用型钢、预制钢筋混凝土T形桩等加筋材料。采用型钢加筋需考虑回收土钉墙支护结构一般适用于地下水位以上或降水后的基坑边坡加固。土钉墙支护临界高度主要与地基土体的抗剪强度有关。软粘土地基中应控制使用，一般可用于深度小于5m、而且可允许产生较大的变形的基坑可与锚、撑式排桩墙支护联合使用，用于浅层支护复合土钉墙支护结构基本同土钉墙支护结构复合土钉墙形式很多，应具体情况，具体分析冻结法支护结构可用于各类地基应考虑冻融过程中对周围的影响，全过程中电源不能中断，以及工程费用等问题挡墙式支护结构悬臂式排桩墙支护结构基坑深度较浅，而且可允许产生较大变形的基坑。软粘土地基中一般用于深度小于6m的基坑常辅以水泥土止水帷幕排桩墙加内撑式支护结构适用范围广，可适用于各种土层和基坑深度。软粘土地基中一般用于深度大于6m的基坑常辅以水泥土止水帷幕地下连续墙加内撑式支护结构适用范围广，可适用于各种土层和基坑深度。一般用于深度大于10m的基坑加筋水泥土墙加内撑式支护结构适用土层取决于形成水泥土施工方法。SMW工法三轴深层搅拌机械不仅适用于粘性土层，也能用于砂性土层的搅拌；TRD工法则适用于各种土层，且形成的水泥土连续墙水泥土强度沿深度均匀，水泥土连续墙连续性好，加固深度可达60m采用型钢加筋需考虑回收。TRD工法形成的水泥土连续墙连续性好，止水效果好排桩墙加锚拉式支护结构砂性土地基和硬粘土地基可提供较大的锚固力。常用于可提供较大的锚固力地基中的基坑。基坑面积大，优越性显著；采用浆囊式锚杆可用于软粘土地基尽量采用可拆式锚杆地下连续墙加锚拉式支护结构常用于可提供较大的锚固力地基中的基坑。基坑面积大，优越性显著其他形式支护结构门架式支护结构常用于开挖深度已超过悬臂式支护结构的合理支护深度，但深度也不是很大的情况。一般用于软粘土地基中深度7m8m，而且可允许产生较大的变形的基坑重力式门架支护结构基本同门架式支护结构对门架内土体采用深层搅拌法加固拱式组合型支护结构一般用于软粘土地基中深度小于6m、而且可允许产生较大的变形的基坑辅以内支撑可增加支护高度、减小变形沉井支护结构软土地基中面积较小且呈圆形或矩形等较规则的基坑1.3 排桩支护体系概述排桩围护体是利用常规的各种桩体，例如钻孔灌注桩、挖孔桩、预制桩及混合式桩等并排连续起来形成的地下挡土结构。1.3.1 排桩围护体的种类与特点按照单个桩体成桩工艺的不同，排桩围护体桩型大致有以下几种：钻孔灌注桩、预制混凝土桩、挖孔桩、压浆桩、SMW工法（型钢水泥土搅拌桩）等。这些单个桩体可在平面布置上采取不同的排列形式形成挡土结构，来支挡不同地质和施工条件下基坑开挖时的侧向水土压力。图1-3中列举了几种常用排桩围护体形式。 其中，分离式排列适用于无地下水位较深，土质较好的情况。在地下水位较高时应与其它防水措施结合使用，例如在排桩后面另行设置止水帷幕。一字形相切或搭接排列式，往往因在施工中桩的垂直度不能保证及桩体扩颈等原因影响桩体搭接施工，从而达不到防水要求。当为了增大排桩围护体的整体抗弯刚度时，可把桩体交错排列，见图1-3（c）所示。有时因场地狭窄等原因，无法同时设置排桩和止水帷幕时，可采用桩与桩之间咬合的形式，形成可起到止水作用的排桩围护体，图1-3（d）所示。相对于交错式排列，当需要进一步增大排桩的整体抗弯刚度和抗侧移能力时，可将桩设置成为前后双排，将前后排桩桩顶的帽梁用横向连梁连接，就形成了双排门架式挡土结构，图1-3（e）所示。有时还将双排桩式排桩进一步发展为格栅式排列，在前后排桩之间每隔一定的距离设置横隔式的桩墙，以寻求进一步增大排桩的整体抗弯刚度和抗侧移能力设置。 （a）分离式排桩； （b）相切式排桩； （c）交错式排列 （d）咬合式排桩； （e）双排式排桩； （f）格栅式排列图1-3 排桩围护体的常见形式因此，除具有自身防水的SMW桩型挡墙外，常采用间隔排列与防水措施结合，具有施工方便，防水可靠，成为地下水位较高软土地层中最常用的排桩围护体形式。1.3.2 排桩围护体的止水对图1-3所示的各种形式，仅图1-3（d）所示的咬合式排桩兼具止水作用，其它形式都没有隔水的功能。当在地下水位高的地区应用除咬合桩排桩以外的排桩围护体时，还需另行设置止水帷幕。 最常见的止水帷幕是采用水泥搅拌桩（单轴、双轴或多轴）相互搭接、咬合形成一排或多排连续的水泥土搅拌桩墙，由于搅拌均匀的水泥土渗透系数很小，可作为基坑施工期间的止水帷幕。止水帷幕应设置在排桩围护体背后，如图1-4（a）所示。当因场地狭窄等原因，无法同时设置排桩和止水帷幕时，除可采用咬合式排桩围护体外，也可采用图1-4（b）所示的方式，在两根桩体之间设置旋喷桩，将两桩间土体加固，形成止水的加固体。但该方法常因桩距大小不一致和旋喷桩沿深度方向因土层特性的变化导致的旋喷桩体直径不一而导致渗漏水。此时，也可采用图1-4（c）、（d）所示的咬合型止水，其中图1-4（c）中，先施工水泥土搅拌桩，在其硬结之前，在每两组搅拌桩之间施工钻孔灌注桩，因灌注桩直径大于相邻两组搅拌桩之间净距，因此可实现灌注桩与搅拌桩之间的咬合，达到止水的效果；而在图1-4（d）中，则是利用先后施工的灌注桩的混凝土咬合，达到止水的目的。当采用双排桩时，视场地条件，可在双排桩之间或之后设置水泥搅拌桩止水帷幕，分别于图1-4（e）、（f）所示。（a）连续型止水； （b）分离式止水； （c）咬合型止水形式1（d）咬合型止水形式2； （e）双排桩止水帷幕形式1； （f）双排桩止水帷幕形式2图1-4 排桩围护体的止水措施采用水泥搅拌桩排桩止水帷幕相对比较经济，按一般的工程经验，该法在基坑深度为910以内时，通常只需设一排搅拌墙止水，当深度超过10m或环境条件有特殊要求时，可增至2排搅拌桩，甚至在钻孔桩之间再补以压密注浆。目前国内深层搅拌桩成桩深度一般不超过1518m，所以，对于防渗深度超过此施工限制时，需另外选择止水措施，例如采用三轴SMW工法，目前国内施工深度可达35m左右，近期引进了日本的新设备，例如可逐节接长钻杆的超深SMW工法，成墙深度可达60m，以及TRD工法，成墙深度也可达60m以上。抗渗墙的深度应根据抗渗流或抗管涌稳定性计算确定，墙底通常应进入不透水层3m4m，并应满足抗渗稳定的要求。防渗墙应贴近围护墙，其净距不宜大于200mm。帷幕墙顶面及与围护墙之间的地表面应设置混凝土封闭面层，防止地表水渗入，当土层的渗透性较大且环境要求严格时，宜在防渗墙与围护墙之间注浆，防渗墙的渗透系数不宜大于10-6cm/s。渗透系数应根据不同的地质条件采用不同的水泥含量，经试验确定，常用的水泥含量为10%12%。1.3.3 排桩围护体的应用排桩围护体与地下连续墙相比，其优点在于施工工艺简单，成本低，平面布置灵活，缺点是防渗和整体性较差，一般适用于中等深度（610m）的基坑围护，但近年来也应用于开挖深度20m以内的基坑。其中压浆桩适用的开挖深度一般在6m以下，在深基坑工程中，有时与钻孔灌注桩结合，作为防水抗渗措施，见图1-4d。采用分离式、交错式排列式布桩以及双排桩时，当需要隔离地下水时，需要另行设置止水帷幕，这是排桩围护体的一个重要特点，在这种情况下，止水帷幕防水效果的好坏，直接关系到基坑工程的成败，须认真对待。 非打入式排桩围护体与预制式板桩围护体相比，有无噪声、无振害、无挤土等许多优点，从而日益成为国内城区软弱地层中中等深度基坑（615m）围护的主要形式。 钻孔灌注桩排桩围护体最早在北京、广州、武汉等地使用，以后随着防渗技术的提高，钻孔灌注桩排桩围护体适用的深度范围已逐渐被突破。如上海港汇广场基坑工程，开挖最深达15m之多，采用1000钻孔围护桩及两排深层搅拌桩止水的复合式围护，取得了较好的效果。此外，天津仁恒海河广场，基坑开挖深度达17.5m，采用11200钻孔围护桩，并采用三轴水泥搅拌桩机设置了1850650、33m深止水帷幕（止水帷幕截断第一承压含水层），工程也获得了很好的效果。 SMW（Soil Mixing Wall）工法在日本东京大阪等软弱地层中的应用非常普遍，适应的开挖深度已达几十米，与装配式钢结构支撑体系相结合，工效较高。在引进改工法的初期，由于该工法由于钻机深度所限（<20m），所以在国内应用较少。1994年，同济大学会同上海基础工程有限公司把该工法首次应用于上海软弱地层（上海环球世界广场，基坑深8.65m，桩长18m）取得了成功的经验，随着施工机械的发展，该工法正逐渐被推广使用。目前国内施工深度可达35m左右，近期引进了日本的新设备，成墙深度可达60m。 挖孔桩常用于软土层不厚的地区，由于常用的挖孔桩桩直径较大，在基坑开挖时往往不设支撑。当桩下部有坚硬基岩时，常采用在挖孔桩底部加设岩石锚杆使基岩受力为一体，这类工程实例在我国东南沿海地区也有报道。压浆桩也称树根桩，其直径常<400mm，有时也称为小口径混凝土灌注桩，它除了具有一定的强度外，还具有一定的抗渗漏能力。1.4 本设计的主要内容及技术流程图1.4.1 本设计的主要内容首先收集并熟悉基坑支护的相关资料，简介各种基坑支护结构，重点为排桩支护结构。接着介绍兰州某基坑的工程概况，并用朗肯土压力理论和圆弧条分法分别计算基坑边坡土压力和稳定性，从而决定采用排桩支护形式对基坑边坡进行支护。在排桩支护结构中，应确定排桩嵌固深度、桩径与桩距、桩截面配筋等，并设计止水帷幕。在完成排桩支护设计后应验算支护后稳定性是否满足要求，包括支护后整体稳定性验算、基坑底部土体抗隆起稳定性验算和抗渗流稳定性验算。最后做出简要的施工方案和监测方案。1.4.2 技术流程图技术流程图如图1-3所示。绪论工程概况土压力计算分析主动土压力计算被动土压力计算支护前稳定性分析排桩支护结构设计嵌固深度设计桩径与桩距设计桩截面配筋设计止水帷幕设计支护后稳定性验算施工方案和监测方案图1-3 技术流程图2 工程概况2.1 工程简介拟建兰州某基坑位于兰州市城关区繁华地段的南关什字东南角，是兰州市标志性建筑物；北临庆阳路、西接酒泉路、南靠中街子、东邻兰州交通银行（15F）及其配套附属用房（8F）和地下设备用房。由兰州民百集团股份有限公司投资建设，占地面积78m×115m，设计主楼56层，裙楼12层，设3层地下室。建筑场地现状地面绝对标高在1520.22m1521.34m，设计正负0.000标高为1521.10m，基坑实际开挖深度可统一按12m考虑。基坑周围有道路和大量管线分布，且部分地段相邻地下室或地下通道，整个基坑规模较大，长×宽约为120m×70m，周长约为400m。该工程先由甘肃水文地质工程地质勘察院进行了场地详细勘察，后由甘肃中建市政工程勘察设计研究院进行了场地地基专项勘察。工程设计使用年限为50年，建筑结构安全等级为二级，地基基础设计等级为甲级。地下室顶板作为上部结构的嵌固端。根据抗震规范，抗震设防烈度为八度，设计基本地震加速度值为0.20g，多遇地震下水平地震影响系数最大值为0.16，设计地震分组为第三组，场地类别为类，特征周期为0.45s。而场地安全性评定报告中多遇地震下水平地震影响系数最大值为0.23，特征周期为0.35s，房屋面标高以下部分的结构抗震设防类别为重点设防类别。风荷载取100年重现期的基本风压0.35kN/m2，地面粗糙度为B类。2.2工程地质条件兰州处于青藏高原隆起的东北边缘地带，为第四纪相对较活动的区域，但位于轻微凹陷的兰州-通渭盆岭带的中西部，在晚第三纪至更早世时期处于平原化过程，第三纪剥蚀发育，主要堆积物为第三系砂岩、泥岩，厚度达1850米，其活动程度相对较弱，外围断层距场地较远，且断层形成时代久远，对本场地不造成危害，场地区域稳定性好。拟建场地地貌单元上划属黄河南岸级阶地。地面标高变化不大。地层主要由杂填土、黄土状粉土、卵石及砂岩构成，地层岩性特征从上而下依次为：（1）层杂填土：层厚0.503.20米，杂色，松散，稍湿。成分以粉土为主，含炉渣砖块、碎石，偶见植物根茎，土质不均。（2）黄土层状粉土：层厚0.84.0米，层顶埋深0.503.20米，黄褐色，可塑，稍密，稍湿，中等压缩性。发育有不规则的针状孔隙及虫孔，含鳞片状白云母片，偶夹薄层粉砂及粉质粘土，无光泽反应。干强度较低，韧性低。 （3）卵石：层厚3.907.60米，层顶埋深3.805.50米，青灰色，圆形-亚圆形，中密-密实状态，湿。卵石颗粒相互之间交错排列，单粒结构，磨圆性好，级配交均匀，颗粒粒径在2cm8cm之间，并夹有漂石。颗粒之间由中、细砂填充。卵石成分为石英岩、花岗岩等。卵石层分布稳定，卵石层中夹有薄层中、细砂透镜体。 （4）粉砂：层厚0.102.90米，层顶埋深3.209.80米。青灰色或红褐色，成分为石英岩、花岗岩等。分布不规律。 （5）砂岩：揭露层厚4.3012.0米，层顶埋深7.3012.0米。橘红色或棕红色，成分以石英、长石为主，中厚层，中密状态，湿，中-细粒结构，块状构造。泥钙质半胶结，成岩作用差，为极软岩。干燥时强度高，遇水或暴露于空气中易软化崩解。上部呈强风化，厚度1215米，下部为中风化砂岩。 场地地下水属潜水类型，主要含水层为卵石层，下部第三系砂岩为隔水底板。地下水水量较丰富，流向自西南至东北，实测稳定水位埋藏深度4.506.30米，年水位变化幅度约为0.51.0米。 场地主要含水层卵石层渗透系数为30米/天。2.3结构体系和布置2.3.1结构体系 针对建筑的平立面特点和使用功能，考虑到项目所在地属于高烈度区，塔楼采用了矩形钢管混凝土柱-钢梁-钢骨混凝土核心筒结构体系。核心筒作为主要的抗侧力体系，能够有效地抵抗水平方向的地震作用和风荷载。外框架不仅提供抗侧力作用，同时也能配合建筑立面的要求。主屋面与停机坪之间楼层高15.30m，为了减小柱子的计算长度，经与建筑专业沟通，沿着竖向每隔5.10m周边斜柱设置一圈边梁，同时在斜柱和核心筒之间设置拉梁，形成整体结构。2.3.2结构布置楼面钢梁单向布置，与外围框架柱之间采用刚接，与核心筒之间采用铰接。地面以上楼板可根据当地施工水平和材料价格等综合考虑，从现浇钢筋混凝土楼板或钢筋桁架自承式组合楼板系统中选用一种。在裙房和塔楼顶部楼板开洞较大的楼层，楼面梁之间增设楼面水平斜撑，以有效传递水平荷载。塔楼核心筒采用钢筋混凝土内筒。塔楼外围框架柱在地下室范围内采用型钢混凝土柱，出地面后采用方钢管柱。建筑立面要求柱子是方的，同时考虑到柱子与平面钢梁及斜支撑连接的便捷性，外围柱采用方钢管混凝土柱，内灌密实高强混凝土。为增强钢管内壁与混凝土之间的粘结，强化钢管对内部混凝土的约束作用，并延缓管壁钢板的局部屈曲，在截面尺寸较大的钢管混凝土柱内壁设置纵向加劲肋或栓钉。裙房入口处建筑立面存在一个斜切面，塔楼顶部层46起对称设有2个斜切面，结合立面效果在斜切面上布置斜框架柱。为更好发挥建筑的使用功能，增加下部商场的使用空间，层12通过设置桁架转换进行轴柱转换。3 土压力计算分析3.1 概述随着城市高层建筑越来越多，城市建筑基坑设计也越来越深，为了维护基坑开挖边坡的稳定，常需要设置临时性或永久性的支护体系。作用于支护结构上的荷载主要有土压力和水压力，而土压力是主要的荷载，特别是在大型深基坑的开挖中能较正确地估计土压力，对于确保工程的顺利施工具有十分重要的意义。土压力是指支挡结构后的土体因自重或外荷载作用对支护结构体产生的侧压力。由于土压力是支挡结构的主要外荷载，因此在基坑支护设计时首先要确定土压力的性质、大小、方向和作用点。3.1.1 土压力的类型根据支护结构的位移方向和大小的不同，将存在有三种不同极限状态的土压力，如图3-1所示。一般分为：静止土压力、主动土压力与被动土压力。(a) (b) (c) （a）静止土压力；（b）主动土压力；（c）被动土压力图3-1 三种不同极限状态的土压力（1）静止土压力。当支挡结构在土压力作用下静止不动，土体处于弹性平衡状态时，作用于支挡结构上的土压力称为静止土压力。如建筑物地下室的外墙，由于横墙与楼板的支撑作用，墙体的变形很小，可以忽略不计，此时作用于墙上的土压力可认为是静止土压力，通常用E0来表示，如图3-1a所示。（2）主动土压力。当支挡结构在土压力的作用下，将向基坑内移动或绕前趾向基坑内转动，随着位移的增加，土体中的应力差将随之加大，则作用于挡土结构的土压力就逐渐减小。当位移达到一定量值时，其后土体开始形成滑裂面，应力达到极限平衡状态，这时作用于支挡结构上的土压力处于最小值，称为主动土压力，通常用Ea来表示，如图3-1b所示。进入主动土压力状态的位移量一般是比较小的，表3-1列出了位移的参考值。表3-1 产生主动和被动土压力所需要的位移量土类应力状态位移形式所需位移量砂土主动平移0.001h被动平移0.001h主动绕前趾转动0.05h被动绕前趾转动0.1h粘土主动平移0.004h被动绕前趾转动0.004h（3）被动土压力。当支挡结构在外荷载作用下（如支撑于其上的拱结构、支撑等的推力等），将向填土方向移动或转动。随着位移的增加，土体阻止其变位的抗力将增加，应力水平随之提高，使作用于结构上的土压力逐渐增加。当位移达到一定量值时，则土体中亦将形成一个滑裂面，应力达到极限平衡，这时作用于支挡结构上的土压力处于最大值，称为被动土压力，通常用Ep来表示，如图3-1c所示。进入被动土压力状态的位移量比主动状态要大得多。表3-1给出了粘土进入被动状态时的位移参考值。3.1.2 土压力与位移的关系在基坑