清华同方科技广场降水支护土方方案

第一章工程概况一、工程概况室内外地坪高差0.15m，基础埋深-15.55m（垫层以下），要求支护深度15.40m，护坡面内侧距结构底板外皮距离为600mm。（其余略）二、工程及水文地质条件1、工程地质条件根据中兵勘察设计研究院提供的岩土勘察报告，拟建场地各地基土层自上而下的分布情况摘要如下表：1）人工堆积层a.杂填土①：厚度1.20~2.70m，层底标高47.47~49.10m。b.粘质粉土素填土①1：厚度0.40~2.60m，层底标高47.16~48.58m。2）一般第四系土层a.砂质粉土②：厚度1.80~5.10m，层底标高42.85~45.88m。b.粉质粘土③：厚度1.00~8.20m，层底标高41.06~43.58m。c.砂质粉土③1：厚度0.30~0.90m，层底标高43.89~43.58m。d.重粉质粘土③2：厚度0.60~2.00m，层底标高41.95~43.85m。e.粉质粘土④：厚度3.80~7.00m，层底标高34.25~37.78m。f.重粉质粘土~粘土⑤：厚度0.30~3.20m，层底标高33.72~36.18m。g.粉质粘土⑥：厚度2.60~5.00m，层底标高29.18~31.79m。h.粘质粉土⑥1：厚度0.40~1.70m，层底标高32.42~34.59m。2、工程水文情况根据本工程岩土工程勘察报告，拟建场地勘察深度范围内地下水类型及埋藏条件如下表所示：序号地下水类型地下水静止水位埋深（m）标高(m)1潜水4.30-6.1045.99-43.662承压水19.7-20.3030.50-29.92根据历年资料，本工程拟建场区位置处1959年最高水位标高为47.50m，1993年最高水位标高为47.40~47.15m。第二章基坑降水、支护方案设计第一节、设计依据一、该工程的《岩土工程勘察报告》及部分设计图纸二、《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99)三、《建筑地基与基础设计规范》（GBJ7-89）四、《混凝土结构设计规范》（GBJ7-89）五、建筑与市政降水工程技术规范（JGJ/T111-98）六、建筑桩基技术规范（JGJ94-94）第二节、基坑降水方案的设计一、基坑降水方案总体技术思路场地内对基坑施工有影响的地下水为潜水，其静止水位标高为45.99～43.66m，埋深4.30～6.10m。水位降深至垫层以下0.5m，即-16.05m处。根据该场地地下水埋藏条件、基坑开挖深度以及场地附近地区已有的降水经验，拟采用管井井点降水方案降低地下水位，即在基坑周围及坑内布设一定数量的管井，由管井统一将地下水抽出，达到阻截基坑外围地下水流入基坑的目的，从而满足基础施工对降水的要求。二、降水设计计算（按完整井计算）：1.基坑等效半径r0r0＝0.29(a+b)式中：a为基坑长度，约为132m（含每边井点到底板外皮距离，暂定4.0m）；b为基坑宽度，约为97.6m（含每边井点到底板外皮距离）。即：r0=66.6m，综合考虑r0取70m。2.影响半径R：R=2SHK式中：H为含水层厚，取11.88m；S为降深，取11.88m；k为渗透系数，取10m/d。则R≈259m3.基坑涌水量QQ=)1lg()2(366.10rRSSHK将以上参数代入上式得：Q≈2868.5m3/d4.管井单井出水量能力q：q=24''dl式中：l'为过滤器淹没段长度，取5m；d为过滤器外径，取400mm；γ'为经验系数，综合考虑，q取50m3/d5.确定管井数量n:n=1.1qQ≈636.确定管井井间距及调整管井数量井间距a=nLL取460m时，a=7.3m综合考虑,a取6.0m。n取77口。7.确定管井深度L＞H+h1=（16.05-0.15）+0.1×132/2=22.5m取25m三、降水井的布置1.管井布置(1)基坑外侧：沿基坑护坡桩外侧，距底板外皮4.0m处布置管井，井间距6.0m，共布置管井约77口。管井井深25m，井径600mm，井管内径300mm，井管为钢管滤水管，井管与井壁的环行间隙内填入砾石滤料，滤料直径为2~5mm。(2)基坑内：为解决降水盲区的土层含水对施工的影响，在基坑内沿F轴方向在7~16轴区间布置管井，管井规格同基坑外侧。井管为水泥条形滤水管。2．观测井的布置在基坑内外共布置6口观测井，坑外4口，坑内2口，井深24m,井径600mm，井管内径300mm，井管用料及填入的滤料同降水管井。四、坑壁残留滞水的处理基坑侧壁在潜水层分布范围有可能会出现少量的残留滞水，可采取相应位置插入引流管，引入坑底积水坑集中排走的措施进行处理。五、地面防渗措施1.严格控制基坑四周的用水点。2.基坑四周修筑排水沟或管，防止人工或雨水流入坑内。3.妥善处理各种管道渗漏水。六、基坑四周地面沉降观测及其预防措施因降水有可能造成地面附加沉降，经计算其附加沉降量不大，对周围建筑物、构筑物（包括地铁）影响较小。为安全起见，基坑四周地面设置一定数量的观测点，以对地面沉降进行监测。若地面沉降量较大，对相关建筑物造成影响时，需及时采取有效的保护措施，如立即减少管井抽水量、必要时设置回灌井或增设帷幕防渗墙等。第三节、基坑支护方案的设计一、基坑支护方案的设计1、护坡形式由于本工程基坑平面尺寸大（125.23m×90.78m），基坑深（-15.55m）,地下土层复杂，水位高。为确保边坡绝对安全，采用桩锚支护方案。为缩短护坡桩长度，先摘帽3m,摘帽部分采用组合柱加370砖墙护坡。下部采用φ800钢筋砼护坡桩，设置二道锚杆。护坡桩轴线距地下室底板外皮1.0m，基坑周长约446.54m。2、工程地质条件据该场地勘察报告，本工程场地标高计算时按-0.15m考虑的土层厚度见图。由于该工程护坡桩摘帽3m,护坡桩桩顶标高为-3.50m,计算时选出土层厚度及参数详见下表：序号土层名称层厚(m)粘聚力C(KPa)内摩擦角φ(0)重度γ(KN/M3)KaKp1砂质粉土1.71025200.4062.4642粉质粘土2.41223200.4382.2833粉质粘土6.31420200.492.044重粉质粘土~粘土2.92020200.492.045粉质粘土3.41420200.492.04注：c、φ值根据地勘报告，考虑到降水等因素进行综合考虑选取。第一层层厚从-3.50m开始计取。3、结构内力计算锚拉支护体系的内力计算方法较多，手算时常采用的方法为等值梁和连续梁方法。下面用等值梁法进行详细计算。（1）第一阶段挖土深0.25m,此阶段结构稳定，不用计算。（2）第二阶段挖土深5.5m,并在-3.75m标高处设立锚杆,考虑到地层荷载及覆盖土层荷载，取q0=80KPa,取1m为计算单元。计算简图如下：①土压力计算p0=q0ka-2cakpa=(q0+γh)Ka-2cak计算过程略②求开挖面下土压力为零点2a2a=)(KaKpPa=)49.004.2(205.73=2.37m③求O点开挖面以上土压力Ea2Ea2=37.25.73214.125.7378.594.2207.5505.347.1254.3374.19=332.6kN/m④求y2Ea2×y2=19.74×1.7(27.1+3.8+2.37)+28.13×1.7(37.28.337.1)+34.05×2.4(24.2+1.4+2.37)+202.21×2.4(37.24.134.2)+59.78×1.4(24.1+2.37)+272.13×1.4(37.234.1)+25.73×2.37×32×2.37=1239.65kN·m/my2=6.33265.1239=3.73m⑤求T1T1=37.225.522YEa=162.7kN/m⑥最大弯矩作用点maT1-19.74×1.7-13.8×1.7/2-34.05×2.4-21.02×2.4/2-59.781ma-γKa1ma21ma=01ma=0.17mma=1.7+2.4+0.17=4.27m⑦求最大弯矩2M2M=19.74×1.7×（1.7/2+2.4+0.17）+13.8×1.7/2×（1.7/3+2.4+0.17）+35.04×2.4×（2.4/2+0.17）+21.02×2.4/2×（2.4/3+0.17）+59.78×0.17×0.17/2+1.666×0.17/2×0.17/3-162.7×（4.27-0.25）=-361.94kN*m（2）第三阶段挖土深10.25m,并-9.5m标高处设立锚杆,计算简图如下：开挖面以下土层按全部为细砂考虑:①土压力计算计算公式同前,详见计算图,过程略.②求开挖面下土压力为零点3a3a=)(KaKpPa=)238.0204.4(2059.72=0.92③求O点开挖面以上土压力3Ea3Ea=92.0259.7225.1259.7264.660.922.10214=643.3kN/m④求3Y3Ea*3Y=92.032292.059.72)92.0325.1(25.1264.6659.72)92.0225.1(25.164.66)92.025.130.9(0.92142.102)92.025.120.9(0.914=3046.5kN*m/m3Y=3.6435.3046=4.74m⑤求T2T2=92.025.5)92.010(133TYEa=253.2kN/m⑥最大弯矩作用点maT1+T2=389.1kN/mma≈7.6m⑦求最大弯矩3M3M=6.2235.716.73126.748.7426.76.714TT=-535.9kN*m/m（3）第四阶段挖土深15.25m,并在-14.5m标高处设立第三道锚杆,计算简图如下：①土压力计算计算公式同前,详见计算图,过程略.②求开挖面下土压力为零点4a4a=)(KaKpPa=)49.004.2(2019.84=2.72③求O点开挖面以上土压力4Ea72.2219.8445.0219.8441.782.228.797.696.3278.8364.660.922.102144Ea=1109.2kN/m④求4Y4Ea*4Y=2.26.330.9(0.922.88)72.245.02.26.320.9(0.91445.02.236.3(26.314.17)72.245.02.226.3(6.364.66)72.245.08.79)72.245.032.2(2.2271.8)72.245.022.2(2.27.69)72.272.23272.2219.84)72.2345.0(45.039.4)72.2245.0(45.0=9278.32kN*m/m4Y=2.110932.9278=8.36m⑤.求T3T3=72.225.5)72.225.10()72.215(2144TTYEa=450kN/m⑥.最大弯矩作用点maT1+T2+T3=839.1kN/mma≈12.3m⑦.求最大弯矩4M4M=23.33.364.66)3.30.931(20.92.88)3.320.9(0.91433.323.37.15-05.121T3.233.72TT=-646.3kN*m/m⑧求嵌固深度t4Ea-T1-T2-T3-2)49.004.2(202x=0x=3.38mt=2.72+3.38=6.1m因已穿透粘土层到圆砾层，考虑桩土摩擦的有利作用，取t=5.5m4、支点内力设计值桩间距按照1.5m,因此支点内力设计值按下式计算:NU=1.25*1.5*TI计算结果如下:各挖土阶段及标高嵌固深度(m)N1N2N3Mmax第二阶段(-4.75)2.11254.8第三阶段(-9.5)0.92474.75第四阶段(-14.5)2.72843.75-646.3N1=254.8KN；N2=474.75