基坑工程讲座设计实例.ppt

TelTel：1370531911513705319115EmailEmail：基坑支护技术基坑支护技术孙剑平孙剑平教授教授教授教授工程鉴定加固研究所工程鉴定加固研究所第一页，编辑于星期五：五点 十分。本次讲座本次讲座主要内容主要内容v第一部分：第一部分：概述概述v第二部分：第二部分：基坑基坑支护类型支护类型v第三部分：第三部分：基坑基坑支护设计和施工支护设计和施工支护设计和施工支护设计和施工v第六部分：第六部分：基坑支护基坑支护基坑支护基坑支护设计与施工实例设计与施工实例设计与施工实例设计与施工实例v第四部分：第四部分：基坑基坑支护中水的控制支护中水的控制v第五部分：第五部分：基坑支护基坑支护检测和监测检测和监测第二页，编辑于星期五：五点 十分。第六部分：第六部分：基坑支护设计与施工实例基坑支护设计与施工实例v桩锚支护的桩锚支护的设计计算设计计算设计计算设计计算vv土钉墙的土钉墙的土钉墙的土钉墙的设计计算设计计算第三页，编辑于星期五：五点 十分。一、桩锚支护的一、桩锚支护的设计计算设计计算第四页，编辑于星期五：五点 十分。第五页，编辑于星期五：五点 十分。1.工程概况工程概况工程概况工程概况 拟建烟台天鸿时代广场滨海景区场地位于烟台市大马拟建烟台天鸿时代广场滨海景区场地位于烟台市大马路以南、二马路以北、国税大厦以东。基础设计深度为路以南、二马路以北、国税大厦以东。基础设计深度为15.0m。基坑长。基坑长250多米，宽多米，宽70多米。该基坑周围东、北、多米。该基坑周围东、北、南侧为城市道路，北侧道路以北为滨海广场，南侧道路以南南侧为城市道路，北侧道路以北为滨海广场，南侧道路以南约约20m为多层建筑物，西侧为建筑施工和办公场地，东侧道为多层建筑物，西侧为建筑施工和办公场地，东侧道路以东约路以东约15m为一高层建筑物。基坑周围管线比较多，包括电为一高层建筑物。基坑周围管线比较多，包括电力、煤气、通信等管线，其中南侧管线最为密集。地下水位平力、煤气、通信等管线，其中南侧管线最为密集。地下水位平均相对标高为均相对标高为-3.800m。第六页，编辑于星期五：五点 十分。1)1)山东省烟台地质工程勘察院提供的烟台天鸿时代广场滨海山东省烟台地质工程勘察院提供的烟台天鸿时代广场滨海景区岩土勘察报告景区岩土勘察报告2)2)山东正元地理信息工程有限责任公司提供的滨海广场综山东正元地理信息工程有限责任公司提供的滨海广场综合地下管线图合地下管线图3)3)烟台市建筑设计研究股份有限公司提供的该建筑物地下烟台市建筑设计研究股份有限公司提供的该建筑物地下室底板结构平面图室底板结构平面图4)4)建筑基坑支护技术规程（建筑基坑支护技术规程（JGJ120-99JGJ120-99）5)5)锚杆喷射混凝土支护技术规范（锚杆喷射混凝土支护技术规范（GB50086-2001GB50086-2001）2.2.设计依据设计依据第七页，编辑于星期五：五点 十分。1)1)场地土层参数依据该场地的岩土工程勘察报告场地土层参数依据该场地的岩土工程勘察报告2)2)该基坑的安全等级为一级，基坑重要性系数取该基坑的安全等级为一级，基坑重要性系数取1.11.1，地面荷载取值，地面荷载取值15kPa15kPa。3)3)根据土层参数的标准值，依据建筑基坑支护技术规程根据土层参数的标准值，依据建筑基坑支护技术规程（JGJ120-99JGJ120-99）计算荷载的设计值。）计算荷载的设计值。3.3.设计参数设计参数第八页，编辑于星期五：五点 十分。4.计算软件计算软件计算软件计算软件1)1)同济启明星软件同济启明星软件深基坑支护设计深基坑支护设计计算软件（计算软件（FRWS v4.0FRWS v4.0）2)2)理正软件理正深基坑（理正软件理正深基坑（F-SPW v5.1F-SPW v5.1）第九页，编辑于星期五：五点 十分。5.岩土工程条件岩土工程条件场地土层自上而下分场地土层自上而下分7 7层：层：杂填土杂填土：松散，干湿，主要成份为回填粘性土、建筑垃圾及生活垃圾。：松散，干湿，主要成份为回填粘性土、建筑垃圾及生活垃圾。厚度：厚度：0.900.904.10m4.10m；粉质粘土、粉土粉质粘土、粉土：软塑可塑，局部夹较多砾砂、粗砂，偶见角砾。局部：软塑可塑，局部夹较多砾砂、粗砂，偶见角砾。局部相变为粉土。厚度：相变为粉土。厚度：1.101.107.00m7.00m，平均，平均4.09m4.09m；-1-1粗砂、砾砂：松散中粗砂、砾砂：松散中密，湿饱和。厚度：密，湿饱和。厚度：0.600.603.80m3.80m；粉质粘土粉质粘土：可塑硬塑，局部夹砾砂、角砾。厚度：可塑硬塑，局部夹砾砂、角砾。厚度1.501.5011.20m11.20m；混土角砾混土角砾：稍密中密，饱和，主要成份为片岩、花岗岩、片麻岩碎：稍密中密，饱和，主要成份为片岩、花岗岩、片麻岩碎块，多呈次棱角状，含大量砾砂及粘性土。厚度块，多呈次棱角状，含大量砾砂及粘性土。厚度1.801.8010.50m10.50m。第十页，编辑于星期五：五点 十分。第十一页，编辑于星期五：五点 十分。该场区地下水属第四系孔隙微承压水及基岩裂隙水，地下水自该场区地下水属第四系孔隙微承压水及基岩裂隙水，地下水自西向东、自南向北迳流入海。含水层主要为西向东、自南向北迳流入海。含水层主要为-1-1层粗砂、砾砂、层粗砂、砾砂、砾砂及基岩强风化层，砾砂及基岩强风化层，混土角砾为弱含水层，地下水的补给混土角砾为弱含水层，地下水的补给来源主要为大气降水和侧向地下径流补给，主要以地下迳流排泄。来源主要为大气降水和侧向地下径流补给，主要以地下迳流排泄。勘察期间地下水位埋深勘察期间地下水位埋深3.903.901.50m1.50m，平均，平均2.97m2.97m，水位标高平均，水位标高平均4.54m4.54m。6.水文地质条件水文地质条件第十二页，编辑于星期五：五点 十分。7.7.支护方案支护方案 根据建筑结构要求，该基坑最大开挖深度为根据建筑结构要求，该基坑最大开挖深度为15.0m15.0m，属于一级基坑。同时由于该基坑周围为城市道路，属于一级基坑。同时由于该基坑周围为城市道路，且周围管线比较多，对基坑变形要求比较严格。基于且周围管线比较多，对基坑变形要求比较严格。基于变形控制考虑，并结合场地周围环境条件、工程地质变形控制考虑，并结合场地周围环境条件、工程地质水文地质条件和建筑物结构要求，采用排桩预应力锚水文地质条件和建筑物结构要求，采用排桩预应力锚索进行基坑支护。索进行基坑支护。第十三页，编辑于星期五：五点 十分。第十四页，编辑于星期五：五点 十分。第十五页，编辑于星期五：五点 十分。支护桩采用钻孔灌注桩，直径支护桩采用钻孔灌注桩，直径800mm800mm，桩间距，桩间距1.3m1.3m，桩，桩长长18.5m18.5m；沿基坑侧壁自上而下设置四道预应力锚索，锚索；沿基坑侧壁自上而下设置四道预应力锚索，锚索水平间距为水平间距为1.3m1.3m，预应力锚索为，预应力锚索为s12.7s12.7钢铰线，钻孔直径钢铰线，钻孔直径为为130mm130mm；为了避免群锚效应对锚索承载力的影响，采用与；为了避免群锚效应对锚索承载力的影响，采用与水平向夹角为水平向夹角为1515和和2020两种方式，两种夹角的锚杆水平两种方式，两种夹角的锚杆水平向交错布置向交错布置 第十六页，编辑于星期五：五点 十分。8.计算书计算书计算书计算书 根据设计参数，按照水土合算和矩形土压力计算根据设计参数，按照水土合算和矩形土压力计算模式，计算得到支护体系内力包络图，最大计算变形模式，计算得到支护体系内力包络图，最大计算变形为为32.5mm32.5mm，满足，满足0.3%0.3%的设计要求。的设计要求。第十七页，编辑于星期五：五点 十分。第十八页，编辑于星期五：五点 十分。根据设计参数，支护体的整体稳定性安全系数为根据设计参数，支护体的整体稳定性安全系数为1.491.49，满足一级基坑，满足一级基坑整体稳定性安全系数不小于整体稳定性安全系数不小于1.31.3的要求。的要求。第十九页，编辑于星期五：五点 十分。根据内力包络图可知支护桩桩身最大弯距设计值为705.9kN.m，按照混凝土结构设计规范（GB50010-2002）的规定经过计算配筋。如图5所示，采用通常配筋，主筋为22根20钢筋，箍筋为8150，同时采用142000的加强筋，支护桩顶部做宽800mm，高400mm的冠梁。第二十页，编辑于星期五：五点 十分。第二十一页，编辑于星期五：五点 十分。预应力锚索主体采用预应力锚索主体采用2 2（3 3）s12.7s12.7钢铰线，锚固段采用纯水泥浆钢铰线，锚固段采用纯水泥浆一次低压注浆，注浆压力一次低压注浆，注浆压力0.20.20.5Mpa0.5Mpa，水灰比，水灰比0.450.450.50.5，水泥采用，水泥采用42.542.5硅酸盐水泥。硅酸盐水泥。各道预应力锚索设计参数 第二十二页，编辑于星期五：五点 十分。9.支护体系和周边环境的监测设计支护体系和周边环境的监测设计 由于基坑南侧和北侧地下管道复杂，对于该部位应每30m设置一个基坑周围地面沉降观测点（图中带圈数字所在位置），主要布置在基坑周边城市道路边缘，观测点的数量和位置见图。沿基坑边坡每3040m设置1个基坑变形和位移观测点，观测点设置在冠梁上（图中基坑边界点号）。第二十三页，编辑于星期五：五点 十分。同时针对基坑施工过程中可能出现的问题，提出相应的紧急措施。主要措同时针对基坑施工过程中可能出现的问题，提出相应的紧急措施。主要措施有：（施有：（1 1）沉降观测和位移观测结果应定期向建设方和设计方汇报；（）沉降观测和位移观测结果应定期向建设方和设计方汇报；（2 2）当）当基坑水平变形量超过基坑水平变形量超过0.30.3倍的基坑开挖深度或者变形突然增加时应及时通知建倍的基坑开挖深度或者变形突然增加时应及时通知建设方和设计方，并立即停止开挖，同时在变形超过警戒值时应进行回填处理；设方和设计方，并立即停止开挖，同时在变形超过警戒值时应进行回填处理；（3 3）当基坑周围沉降观测点的沉降量超过）当基坑周围沉降观测点的沉降量超过0.20.2倍的基坑开挖深度或者沉降量倍的基坑开挖深度或者沉降量突然增加时应及时通知建设方和设计方，并立即停止抽水，同时利用抽水井进突然增加时应及时通知建设方和设计方，并立即停止抽水，同时利用抽水井进行回灌。行回灌。紧急措施紧急措施紧急措施紧急措施第二十四页，编辑于星期五：五点 十分。10.10.现场施工控制现场施工控制 按照设计锚所位置，每步开挖深度低于相应锚索位置不超过按照设计锚所位置，每步开挖深度低于相应锚索位置不超过0.5m0.5m，同时控制每次开挖段长度不超过，同时控制每次开挖段长度不超过100m100m，指定专人负责，指定专人负责,不不得超挖。同时每得超挖。同时每30m30m左右挖一个集水坑，主要用来集锚索成孔时左右挖一个集水坑，主要用来集锚索成孔时流出来的水流出来的水 vv土方开挖土方开挖土方开挖土方开挖第二十五页，编辑于星期五：五点 十分。保证锚索质量，从锚所至做到注浆各个阶段严格控制。保证锚索质量，从锚所至做到注浆各个阶段严格控制。（1 1）在锚索主体结构制作时要严格控制按照设计制作；）在锚索主体结构制作时要严格控制按照设计制作；（2 2）成孔时要严格）成孔时要严格清孔清孔，保证孔内泥浆密度满足规定要求；，保证孔内泥浆密度满足规定要求；（3 3）注浆管随锚索主体结构一块送入孔底注浆管随锚索主体结构一块送入孔底，同时保证钢铰线居中而不拖孔底；，同时保证钢铰线居中而不拖孔底；（4 4）严格控制水灰比严格控制水灰比，在水泥浆中添加减水剂，通过现场试验确定；，在水泥浆中添加减水剂，通过现场试验确定；（5 5）严格控制注浆量严格控制注浆量，根据设计锚索参数计算出理论注浆量，实际注浆，根据设计锚索参数计算出理论注浆量，实际注浆量应大于理论注浆量，同时对于孔口进行二次补浆以保证锚固段设计长量应大于理论注浆量，同时对于孔口进行二次补浆以保证锚固段设计长度。度。vv锚索成孔和注浆锚索成孔和注浆锚索成孔和注浆锚索成孔和注浆第二十六页，编辑于星期五：五点 十分。根据实际观测资料，为了进一步掌握基坑变形规律，根据实际观测资料，为了进一步掌握基坑变形规律，基坑开挖到第基坑开挖到第3 3到锚索位置时，在第到锚索位置时，在第2 2道锚索位置增加一排道锚索位置增加一排观测点。在基坑开挖期间要求每天早晚各观测一次，以及观测点。在基坑开挖期间要求每天早晚各观测一次，以及时了解基坑变化情况。时了解基坑变化情况。vv变形观测变形观测变形观测变形观测第二十七页，编辑于星期五：五点 十分。（1 1）在基坑东南侧施工时发现该部位为一旧河道，含有大量淤泥。根据这）在基坑东南侧施工时发现该部位为一旧河道，含有大量淤泥。根据这种情况，种情况，对该部位的锚索进行加长变更处理对该部位的锚索进行加长变更处理。（2 2）在观测中发现基坑）在观测中发现基坑南侧南侧4#4#点变形在点变形在1 1天内突然增加了天内突然增加了5mm5mm，而周，而周围其他点未有变化，经检查发现该位置的地下排水管道发生泄漏，围其他点未有变化，经检查发现该位置的地下排水管道发生泄漏，过大的水压力造成该为值变形突然增加，经处理堵漏后该点的侧过大的水压力造成该为值变形突然增加，经处理堵漏后该点的侧向变形趋于稳定，未有任何大的变化。向变形趋于稳定，未有任何大的变化。v出现问题处理出现问题处理第二十八页，编辑于星期五：五点 十分。11.工程效果工程效果工程效果工程效果 通过对各道工序的严格控制，基坑经过通过对各道工序的严格控制，基坑经过1 1个多月的顺利完工。基坑开挖过程个多月的顺利完工。基坑开挖过程中对每层的锚索施工过程按照规范和设计要求进行拉拔试验，拉拔试验结果表中对每层的锚索施工过程按照规范和设计要求进行拉拔试验，拉拔试验结果表明每道锚索的承载力实际值与设计值比较接近，说明设计参数的取值比较合理。明每道锚索的承载力实际值与设计值比较接近，说明设计参数的取值比较合理。基坑开挖完毕后，基坑范围内所有观测点，基坑开挖完毕后，基坑范围内所有观测点，最大侧向变形为最大侧向变形为13.3mm13.3mm，大部分，大部分侧向变形观测点小于侧向变形观测点小于10mm10mm，基坑周围道路最大沉降为基坑周围道路最大沉降为3mm3mm，未见任何异常，未见任何异常现象，整个基坑所有观测点的变形值趋于稳定。现象，整个基坑所有观测点的变形值趋于稳定。第二十九页，编辑于星期五：五点 十分。二、土钉墙的二、土钉墙的设计计算设计计算第三十页，编辑于星期五：五点 十分。第三十一页，编辑于星期五：五点 十分。1.设计的基本参数设计的基本参数设计的基本参数设计的基本参数 v开挖深度开挖深度v坡度坡度v地下水位地下水位v地面超载地面超载v重要性系数重要性系数v地面标高地面标高第三十二页，编辑于星期五：五点 十分。2.土层参数土层参数土层参数土层参数 v土层编号土层编号v土层厚度土层厚度v土层重度土层重度v土层内摩擦角土层内摩擦角v土层粘聚力土层粘聚力 第三十三页，编辑于星期五：五点 十分。3.土钉设计参数土钉设计参数 v土钉设置深度土钉设置深度v土钉倾角土钉倾角v钉土粘结强度钉土粘结强度v土钉长度土钉长度v钢筋钢绞线直径钢筋钢绞线直径v钢筋钢绞线根数钢筋钢绞线根数土钉材料抗拉强度土钉材料抗拉强度I I级钢级钢:210MPa:210MPaIIII级钢级钢:300MPa:300MPaIIIIII级钢级钢:360MPa:360MPa钢绞线：钢绞线：1320MPa1320MPa第三十四页，编辑于星期五：五点 十分。4.强度验算强度验算（1 1 1 1）土钉承载力设计值土钉承载力设计值土钉承载力设计值土钉承载力设计值 （2 2 2 2）土钉自身抗拉强度土钉自身抗拉强度土钉自身抗拉强度土钉自身抗拉强度 （3 3 3 3）土钉荷载土钉荷载土钉荷载土钉荷载！要求！要求！要求！要求第三十五页，编辑于星期五：五点 十分。5.稳定性验算稳定性验算 第三十六页，编辑于星期五：五点 十分。稳定性验算稳定性验算稳定性验算稳定性验算 第三十七页，编辑于星期五：五点 十分。6.土钉墙的设计图纸土钉墙的设计图纸土钉墙的设计图纸土钉墙的设计图纸第三十八页，编辑于星期五：五点 十分。第三十九页，编辑于星期五：五点 十分。第四十页，编辑于星期五：五点 十分。第四十一页，编辑于星期五：五点 十分。第四十二页，编辑于星期五：五点 十分。第四十三页，编辑于星期五：五点 十分。第四十四页，编辑于星期五：五点 十分。谢谢 谢谢第四十五页，编辑于星期五：五点 十分。