基于flac3D深基坑開挖模擬與支護(hù)設(shè)計

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）題 目 ：基于flac3D深基坑開挖模擬與支護(hù)設(shè)計 指導(dǎo)教師: 職稱:評 閱 人: 職稱:摘 要隨著城市化過程中不斷涌現(xiàn)的高層建筑和超高層建筑以及城市地下空間的開發(fā)，深基坑工程越來越多，深基坑工程項目的規(guī)模和復(fù)雜性日益增大，給深基坑工程的設(shè)計和施工帶來了更大的挑戰(zhàn)。在這樣的背景下，深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計和變形量預(yù)測已成為巖土工程領(lǐng)域的重要研究課題之一。本文以武漢市萬達(dá)廣場深基坑工程作為研究對象，利用勘查資料和深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計要求，比選合理的基坑支護(hù)方案并進(jìn)行相應(yīng)的計算設(shè)計。同時，本文針對深基坑工程變形量驗算等難以解決的問題引用了flac3D數(shù)值模擬

2、方法，對基坑開挖、支護(hù)結(jié)構(gòu)施工進(jìn)行全方位的模擬監(jiān)測，將計算設(shè)計結(jié)果和模擬計算結(jié)果進(jìn)行對比驗算，得出比較合理的支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計方案和變形量控制方案。根據(jù)基坑實(shí)際情況和勘查資料，本文選擇的圍護(hù)方案為以大直徑混凝土排樁、雙排樁、角撐與對頂撐相結(jié)合的內(nèi)支撐為主的多種聯(lián)合支護(hù)方案，結(jié)合坡頂大面積卸土減載、坑內(nèi)被動區(qū)加固的措施。計算部分主要設(shè)計計算大直徑混凝土排樁（鉆孔灌注樁）樁長、內(nèi)力和配筋，而對卸土減載、內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)、坑內(nèi)被動區(qū)加固和降水設(shè)計只進(jìn)行了簡要的說明；flac3D模擬部分主要從建立模型、設(shè)置大直徑混凝土排樁、放坡開挖、放坡坡面土釘施工、預(yù)應(yīng)力錨索（代替內(nèi)支撐）施工和基坑主體開挖為順序進(jìn)行建模計算，

3、最后進(jìn)行變形量監(jiān)測、分析，輸出樁單元、錨單元的內(nèi)力分布情況并給出相應(yīng)的結(jié)論與建議。本文以常規(guī)計算和數(shù)值模擬相結(jié)合的方式進(jìn)行參考對比，常規(guī)計算和數(shù)值模擬分析結(jié)果非常接近，給出了有效合理的安全系數(shù)。關(guān)鍵詞：深基坑 支護(hù)設(shè)計 flac3D模擬 數(shù)值模擬AbstractWith the urbanization process ,high-rise buildings and supertall buildings are continuously emerging .As a result ,underground space development project and deep excavat

4、ion project become more and more. At the same time, the scale and complexity of deep excavation increasing bigger. they make the design and construction of deep excavation to face greater challenges. So structural design and deformation prediction of deep excavation has become an important research

5、issue in the field of geotechnical engineering. In this paper, the deep excavation of Wanda Plaza, Wuhan is studied. And using survey data and structural design of deep excavation requirements to select reasonable foundation pit ,then to conduct the corresponding design. The meantime, as checking th

6、e deformation of deep excavation is a difficult problems ,it uses flac3D numerical simulation method to monitor the progress of deep pits excavation, construction .Then comparing the design results of the calculation and simulation results to obtained reasonable support structure design and control

7、program of deformation. According to the actual situation and exploration data, the envelope of large diameter piles concrete piles, angle brace and top brace on the combination of a variety of internal support-based programs are selected, combined with slope Top large dump load shedding and the rei

8、nforcement measures of pit passive zone. 1) The calculation part of the paper mainly introduce the design and calculation of large diameter concrete piles or bored pile, and the rest just briefly introduce the dumping load shedding, internal support structure, the pit design of passive zone strength

9、ening and precipitation.2) With flac3D, successively study the model building, setting large diameter concrete piles, sloping excavation, soil nailing construction, pre-stressed cable (instead of internal support) construction and excavation for the foundation pit .Finally, conduct the deformation m

10、onitoring , output pile element, the internal force distribution analysis in anchorage unit .And then, provide the corresponding conclusions and recommendations. In this paper, conventional calculations and numerical simulation methods are used. And their results were very close. So it can give an e

11、ffective and reasonable safety factor through the combination of these methods. Key words: deep excavation design flac3D numerical simulation目 錄專心-專注-專業(yè)第一章 緒論第一節(jié) 選題思路深基坑工程設(shè)計是當(dāng)今巖土工程界關(guān)注的熱點(diǎn)話題，深基坑工程的難題在于對變形量的預(yù)測，基坑允許的變形、垂直位移的計算是比建筑物自身允許的沉降和沉降計算更為復(fù)雜的課題，但又是基坑工程尤其是在軟土地區(qū)和工程地質(zhì)、水文地質(zhì)復(fù)雜地區(qū)無法回避的問題。傳統(tǒng)的基坑設(shè)計以考慮穩(wěn)定性為主，

12、極少涉及基坑的變形計算，主要是由于基坑工程設(shè)計計算方法和計算手段不成熟。但是隨著近幾年來大型市政工程建設(shè)的進(jìn)展，基坑環(huán)境保護(hù)問題日益突出，對基坑變形的控制越來越嚴(yán)格，從而引發(fā)了新一輪基坑工程設(shè)計理論的革命從強(qiáng)度控制向變形控制的轉(zhuǎn)變。正是在這樣的大背景下計算機(jī)技術(shù)在巖土工程界也得到了廣泛的應(yīng)用，直到現(xiàn)在國內(nèi)外關(guān)于巖土工程的計算機(jī)軟件非常多，每個軟件都尤其獨(dú)特的優(yōu)勢和使用條件，在眾多的巖土工程軟件中由美國ITASCA咨詢公司開發(fā)的flac3d三維快速拉格朗日分析程序在分析大變形問題方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢。軟件體提供了針對巖土體和支護(hù)體系的各種本構(gòu)模型和結(jié)構(gòu)單元更是突出了flac的“專業(yè)”特性，因此在國

13、際巖土工程界非常流行，近年來，在國內(nèi)flac應(yīng)用也日漸廣泛擁有越來越多的用戶群。本文設(shè)計基坑為武漢是萬達(dá)廣場深基坑工程，基坑工程開挖深10余米，而且場地工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件非差特殊，存在10幾米的軟塑流塑粘土、淤泥質(zhì)粘土，基坑變形預(yù)測及計算是基坑設(shè)計不可回避的問題。因此，在常規(guī)的極限平衡法設(shè)計基坑支護(hù)體系的基礎(chǔ)上采用flac建立三維模擬計算，通過兩種方法的分析對比，監(jiān)測基坑變形，檢查設(shè)計支護(hù)體系的工作性狀和深基坑的安全穩(wěn)定性系數(shù)。本文首先通過極限平衡法設(shè)計求出支護(hù)樁樁長、最大彎矩、配筋等，然后通過計算提供的支護(hù)樁樁長建立flac計算模型，然后模擬放坡開挖，進(jìn)行坡面土釘開挖，最后進(jìn)行基坑主

14、體開挖繼而進(jìn)行后處理分析，得出結(jié)論。第二節(jié) 設(shè)計流程 本文設(shè)計方法采用極限平衡法和數(shù)值模擬相結(jié)合的方式進(jìn)行設(shè)計分析，首先根據(jù)場地勘查報告、基坑設(shè)計說明書并且結(jié)合場地實(shí)際情況比選出適合的支護(hù)體系方案，然后利用極限平衡法對支護(hù)方案進(jìn)行設(shè)計。在以上的基礎(chǔ)上，根據(jù)場地土體的物理、力學(xué)性質(zhì)及土層的分布情況，利用flac3d創(chuàng)建計算模型，通過設(shè)置位移、地下水、重力、外荷載等邊界條件，初始平衡模擬開挖前場地土體狀態(tài)，然后設(shè)置結(jié)構(gòu)單元（樁單元、預(yù)應(yīng)力錨桿單元、土釘單元）模擬開挖計算，得到位移變形云圖、應(yīng)力云圖、結(jié)構(gòu)單元內(nèi)力圖等資料。最后對比分析兩種方法計算結(jié)果，綜合提出合理的結(jié)論與建議。本文的設(shè)計流程圖如下：

15、Flac模擬設(shè)計說明勘查資料建立分析模型比選支護(hù)體系方案內(nèi)支撐大直徑排樁進(jìn)入初始平衡放坡減載雙排防滲帷幕土釘加固對比土壓力計算土壓力計算建立結(jié)構(gòu)單元確定排樁樁長樁土釘計算內(nèi)支撐力錨桿（代替內(nèi)支撐）確定最大彎矩對比樁內(nèi)力計算計算對比錨桿內(nèi)力計算變形量驗算圖1 設(shè)計流程圖第二章 工程概況及場地工程地質(zhì)條件第一節(jié) 工程概況武漢萬達(dá)廣場投資有限公司擬在漢口新華西路附近興建武漢新華西路萬達(dá)廣場工程。場地位于武漢市江漢區(qū)，地塊范圍東臨新華下路，西鄰新華西路，南側(cè)為規(guī)劃道路、武漢新聞出版局，北側(cè)為馬場公寓、菱湖上品項目。本場地基坑分為A、B基坑兩塊，總占地面積約57000m2。A基坑為大商業(yè)部分，其地下二層

16、主樓的承臺底標(biāo)高-12.6m（電梯井-15.0m），商業(yè)部分底標(biāo)高-12.4m(電梯井-13.5m)；B基坑為住宅部分，其主樓承臺底標(biāo)高-11.25m，分布于基坑四周。大商業(yè)部分（A基坑）的地下室層高：地下一層5.5米，地下二層4.8米；住宅部分（B基坑）地下室層高：地下一層與地下二層均為3.8米。本項目設(shè)計±0.00=22.00m，地下室分為A區(qū)、B區(qū)。A、B基坑呈“呂”字型分布，在中間部分設(shè)連通地道2處，場地地面標(biāo)高依據(jù)勘察報告中鉆孔標(biāo)高，坑底標(biāo)高按地下室結(jié)構(gòu)圖紙基礎(chǔ)承臺或基礎(chǔ)梁底標(biāo)高取值，墊層厚按100mm考慮。各段設(shè)計開挖深度詳見表1-1表1-1基坑設(shè)計開挖深度設(shè)計參數(shù)一覽表

17、段號地面標(biāo)高（m）坑底標(biāo)高（m）開挖深度（m）段號地面標(biāo)高（m）坑底標(biāo)高（m）開挖深度（m）A-AB20.90 9.90 11.00 A-BCD20.90 9.90 11.00 A-QR20.70 9.30 11.40 A-DEF20.90 9.90 11.00 A-RSA20.70 9.90 10.80 A-FG20.60 9.60 11.00B-MNAB21.00 10.80 10.20 A-GH20.60 11.50 9.10 B-BC20.50 10.80 9.70 A-HI20.60 9.90 10.70 B-CD20.80 10.80 10.00 A-IJ20.60 9.90 10

18、.70 B-DE20.80 10.80 10.00 A-JK20.60 9.10 11.50 B-EF20.90 10.80 10.10 A-KL20.60 9.90 10.70 B-FG20.90 10.8010.10A-LM20.60 9.30 11.30B-GHIJ20.90 10.80 10.10 A-MO20.60 9.90 10.70 B-JKLL20.9010.80 10.10 A-OPQ20.70 9.90 10.80 B-LM20.9010.8010.10第二節(jié) 場地工程地質(zhì)條件2.2.1 基坑周邊環(huán)境基坑緊鄰新華西路、新華下路，地下管網(wǎng)密集，北側(cè)緊鄰十九中、馬場公寓，東側(cè)緊

19、鄰菱湖上品，周邊環(huán)境復(fù)雜。場地周邊已有建筑物距基坑一般均在25m以上（僅局部少量地段為14m左右）；根據(jù)資料顯示，場地內(nèi)無重要的管線工程分布。2.2.2場地地形地貌擬建場地位于漢口新華西路，場地平面大致呈不規(guī)則矩形，東北側(cè)為馬場公寓，西北側(cè)為日月華庭小區(qū)和第十九中，西南側(cè)為新華西路，南側(cè)為規(guī)劃道路。原始地貌屬長江沖積一級階地，原為華南果品批發(fā)市場、汽車修理廠、居民居住區(qū)，現(xiàn)場地基本已拆遷整平，地勢平緩，地面標(biāo)高在19.8422.31m之間變化。2.2.3 場區(qū)地層概況根據(jù)勘察鉆探揭露深度范圍內(nèi)，場地巖土層自上而下主要由五個單元層組成，從成因上看，（1）單元層為新近填土和淤泥層；（2）單元層屬第

20、四系全新統(tǒng)沖積（Q4al）一般粘性土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土夾粉土層；（3）單元層為第四系全新統(tǒng)沖積（Q4al）粉土夾粉砂、粉質(zhì)粘土層；（4）單元層屬第四系全新統(tǒng)沖積（Q4al）砂土、砂、礫膠結(jié)層；（5）、（6）單元為白堊下第三系的強(qiáng)中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖或粉砂質(zhì)泥巖、砂礫巖。根據(jù)各巖土（砂）層力學(xué)性質(zhì)上的差異，可將場區(qū)地基巖土進(jìn)一步細(xì)劃為若干亞層。具體的分布埋藏條件、野外鑒別特征列于表2-1。通過室內(nèi)試驗得出地基土層主要物理、力學(xué)指標(biāo)，分層統(tǒng)計見表2-1.對場地各巖土層的巖性描述及物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)統(tǒng)計結(jié)果可以看出，擬建場區(qū)填土層以下地層為武漢地區(qū)典型的長江沖積一級階地二元結(jié)構(gòu)地層，顆粒粒徑從上至

21、下由細(xì)變粗，力學(xué)性質(zhì)亦隨深度增加而變好。從工程性質(zhì)來看，淺部的填土層及（2）單元層力學(xué)強(qiáng)度均不高，不能滿足擬建高層建筑物荷載要求；下部（4-2）、（4-3）層細(xì)砂層密實(shí)度好、強(qiáng)度高，是擬建多層裙樓、商鋪、地下室、售樓部較理想的樁基持力層；基巖中風(fēng)化埋深穩(wěn)定，宜作為2633層高層建筑樁基持力層使用。表2-1 場地地基巖土野外鑒別特征表地層編號及巖土名稱年代成因?qū)雍?m)顏色狀態(tài)濕度包含物及特征(1)雜填土Qml0.54.4雜松散稍密濕分布整個場地，主要由建筑垃圾、混凝土地坪及一般粘性土組成，近期堆填，結(jié)構(gòu)雜亂。(1-2)淤泥Ql0.33.3灰黑流塑飽和分布于少部分地段（原湖塘底），含少量螺殼、腐

22、殖物、有機(jī)質(zhì)，有臭味。(2-1)粘土Q4al0.52.7褐黃黃褐軟流塑飽和場地內(nèi)大部分地段分布，含鐵錳氧化物、灰色粘土礦物條紋。(2-2)淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土Q4al5.817.5褐灰稍密中密飽和分布于整個場地，含少量螺殼、腐殖物、有機(jī)質(zhì)，局部夾粉質(zhì)粘土、粉土粉砂。(2-3)粉質(zhì)粘土混粉土Q4al0.86.6褐灰軟可塑飽和場地內(nèi)部分地段分布，含鐵錳氧化物、灰色粘土礦物條紋及少量有機(jī)質(zhì)，夾粉土薄層。(3)粉土夾粉砂、粉質(zhì)粘土Q4al0.85.5褐灰中密飽和場地內(nèi)部分地段分布，含鐵質(zhì)氧化物和云母片。(4-1)粉砂Q4al0.89.5灰松散稍密飽和含云母、石英等礦物。場區(qū)內(nèi)部分地段分布，層面有一定起伏。(

23、4-1a)粉質(zhì)粘土夾粉土Q4al0.43.6灰可塑飽和以透鏡體形式分布于（4-1）層中，細(xì)層理清晰。(4-2)粉細(xì)砂Q4al0.513.2灰色中密（局部密實(shí)）飽和含云母、石英等礦物。場區(qū)內(nèi)均有分布，層面埋深較穩(wěn)定。(4-2a)粉質(zhì)粘土夾粉土Q4al23.3灰色可塑飽和個別孔區(qū)分布，以透鏡體形式分布于（4-2）層中，細(xì)層理清晰。(4-3)粉細(xì)砂Q4al0.214.4灰色密實(shí)飽和含云母、石英，局部夾小礫石，該層場區(qū)內(nèi)均有分布，層面埋深較穩(wěn)定。(4-3a)粉質(zhì)粘土夾粉土Q4al0.45.2灰色可塑飽和大部分孔區(qū)分布，以透鏡體形式分布于（4-3）層中，細(xì)層理清晰。分布無規(guī)律。(4-4)中粗砂混礫卵石Q

24、4al+pl0.22.9雜色密實(shí)飽和含石英、云母，礫卵石大小1-8cm，含量5-20%，場區(qū)大部分地段分布。(4-5)砂、礫膠結(jié)層Q4al+pl0.66.5雜色密實(shí)干場區(qū)部分地段分布，膠結(jié)程度差，為未成巖半成巖狀，鉆探取樣大部分為碎石、塊石。(5-1)強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖K-E0.52.3灰硬干基本風(fēng)化成砂土狀，內(nèi)夾少量尚未完全風(fēng)化巖塊，手可捏碎。(5-2)中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖K-E未揭穿灰紫紅堅硬干巖芯呈柱狀，裂隙發(fā)育，巖石呈塊狀構(gòu)造，含砂泥狀結(jié)構(gòu)，場區(qū)大部分地段揭露。取芯率7080%，RQD指標(biāo)70%。綜合評定巖體基本質(zhì)量等級為級，屬極軟巖。（6）砂礫巖K-E未揭穿灰雜色堅

25、硬干巖芯呈柱狀，礫石直徑1-10cm，綜合評定巖體基本質(zhì)量等級為級，屬軟巖。地層編號及巖土名稱項目天然 含水量重度天然孔隙比液限塑性 指數(shù)液性 指數(shù)壓縮 系數(shù)壓縮模量快剪三軸剪(UU)無側(cè)限抗壓強(qiáng)度靈敏度靜止側(cè)壓力系數(shù)有機(jī)質(zhì)含量垂直滲透系數(shù)粘聚力內(nèi)摩擦角粘聚力內(nèi)摩擦角wewLIpILa1-2Esccq0stK0Wukh%kN/m3%MPa-1MPakPa度kPa度kPa%×10-8cm/s(2-1)粘土n2424242420192222993 3 112 max42.918.61.29057.825.20.800.686.7321359 4 70.81.54.7min28.516.8

26、0.84035.814.10.300.293.213517 1 70.81.53.136.217.91.04246.019.70.520.494.421934 2 70.81.53.9(2-2)淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土n197197197197171197181181393926 22 8 6 4 21 10 max59.218.51.71167.722.42.021.404.812929 2 81.50 3.60.79 7.913.0min32.315.60.91830.19.80.510.411.84311 1 48.60 1.80.52 3.15.343.417.01.27041.516.01.1

27、50.803.08616 1 62.91 2.60.62 5.210.0(2-3)粉質(zhì)粘土混粉土n13131313913131333max52.218.11.55855.319.41.421.149.03217min30.416.00.94932.110.50.760.222.34840.817.11.20341.915.10.950.614.31513(3)粉土夾粉砂、粉質(zhì)粘土(粉質(zhì)粘土)n2222222211max47.517.01.43549.819.70.950.803.5156min35.416.31.12936.112.80.880.623.015641.516.61.28243.

28、016.30.920.713.3156(4-1a)粉質(zhì)粘土夾粉土(粉質(zhì)粘土)n55555555333 3 2 max41.218.11.19843.318.21.120.764.6222019 2 0.60 min32.017.30.95133.911.60.770.472.96712 1 0.49 38.217.61.10739.415.00.930.593.7141415 1 0.55 (4-2a)粉質(zhì)粘土夾粉土(粉質(zhì)粘土)n1111111111max38.417.41.12731.610.31.660.425.0174min38.417.41.12731.610.31.660.425.0

29、17438.417.41.12731.610.31.660.425.0174表2-2 地基土層主要物理、力學(xué)指標(biāo)分層統(tǒng)計表2.2.4 場地水文地質(zhì)條件場區(qū)內(nèi)地下水類型主要為上層滯水和第四系孔隙承壓水。上層滯水主要賦存于第（1）層雜填土中，受地表水源、大氣降水和生活用水補(bǔ)給，無統(tǒng)一的自由水面，水位及水量受地表水源、大氣降水和生活用水排放量的影響而波動。第四系孔隙承壓水主要賦存于下部砂性土層中，主要接受側(cè)向補(bǔ)給，與長江存在較密切水力聯(lián)系，呈互補(bǔ)關(guān)系。根據(jù)場地勘察報告，含水層綜合滲透系數(shù)K平均值18.0m/d，影響半徑460m（設(shè)計時取250m）?？紫冻袎核荒曜兎鶠?4米，在豐水期承壓水位標(biāo)高約為

30、20.0m。本基坑開挖深度介于9.013.0m之間，局部電梯井開挖深度達(dá)15.0m，已揭露（3）層粉土夾粉砂、粉質(zhì)粘土或（4-1）層粉砂含水層，因此本基坑必需進(jìn)行降水設(shè)計。2.2.5 場地地震效應(yīng)根據(jù)湖北省建設(shè)廳關(guān)于確定我省主要城鎮(zhèn)抗震設(shè)防烈度、設(shè)計基本地震加速度值和設(shè)計地震分組的通知（鄂建文2001357號）的規(guī)定，武漢地區(qū)地震基本烈度為6度，新建工程必須進(jìn)行抗震設(shè)防。武漢市抗震分組均為第一組，擬建項目可按6度地震烈度進(jìn)行設(shè)防，地震設(shè)計加速度為0.05g，并且可不考慮飽和粉土、砂土的液化問題。為判定場地土類型及建筑場地類別，在K1、K32、K134號鉆孔內(nèi)及附近區(qū)域進(jìn)行了剪切波速測試及地面脈

31、動測試，根據(jù)剪切波速測試結(jié)果，場區(qū)地表下20.0m深度范圍地基土的等效剪切波速Vse=144.8152.3m/s，按建筑抗震設(shè)計規(guī)范GB50011-2001第4.1.3條判定，本場地屬中軟場地土。本次勘察資料顯示，擬建場區(qū)基巖埋深在41.551.5m左右，根據(jù)建筑抗震設(shè)計規(guī)范GB50011-2001第4.1.6條判定，基巖埋深在350m之間屬類建筑場地，基巖埋深>50m屬類建筑場地。本場地僅4#樓30#、31#、32#孔地段屬類建筑場地，其余地段均屬類建筑場地。擬建場區(qū)設(shè)計基本地震加速度值0.05g，設(shè)計地震分組第一組。結(jié)合場區(qū)地基土成因、巖性及分布條件等綜合判定，本場區(qū)屬可進(jìn)行建設(shè)的一

32、般場地。2.2.6 場地巖土工程評價2.6.1 地基土建筑性能評價第（1）單元層為人工填土和淤泥，成份雜亂，結(jié)構(gòu)松軟，均勻性差，強(qiáng)度低，不能作為擬建建筑物基礎(chǔ)持力層使用。該層土是組成基槽側(cè)壁土體的主要土層，由于其滲透性較好，層中賦存一定量上層滯水，且其自穩(wěn)性能差，對基槽開挖支護(hù)不利。第（2）單元層承載力特征值相對較低，其力學(xué)強(qiáng)度不能滿足擬建建筑荷載要求，不能作為樁基持力層使用。其中（2-2）淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土埋藏較淺，厚度大，力學(xué)性能極差，具觸變性，基礎(chǔ)施工及基槽開挖時應(yīng)引起重視。第（3）單元層為上部粘性土與下部砂土層之間的過渡層，均勻性差，賦存弱承壓水，可為樁基提供一定的摩阻力。第（4）單元層中

33、，（4-1）層粉砂呈松散稍密狀態(tài)，均勻性稍差，力學(xué)性質(zhì)一般，層厚薄，部分地段缺失，不宜作為樁基持力層使用。（4-2）、（4-3）層為中實(shí)密實(shí)狀態(tài)粉細(xì)砂，力學(xué)性質(zhì)良好，且層面埋深穩(wěn)定，是擬建地下室（無上部建筑區(qū)域）、裙房、商鋪良好的樁基持力層。應(yīng)注意的是，（4-2）（4-3）層中夾有相對松軟的（4-2a）、（4-3a）薄夾層，樁基設(shè)計施工時應(yīng)注意樁端應(yīng)與軟弱夾層保持安全距離。（4-5）層砂、礫膠結(jié)層，強(qiáng)度高，部分地段缺失，分布穩(wěn)定處可作為26層的高層寫字樓、公寓和33層的高層住宅樁端持力層使用。第（5）、（6）單元層為白堊下第三系泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、砂礫巖，其中（5-2）層中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、

34、粉砂質(zhì)泥巖，埋深穩(wěn)定，強(qiáng)度高，是擬建25層的高層寫字樓、公寓和33層的高層住宅良好的樁基持力層。2.6.2 地基基礎(chǔ)型式本工程中的裙房、商鋪、地下室、售樓部，單柱荷載相對較大，結(jié)合場地淺部地層特性及空間分布情況，裙房、商鋪、地下室、售樓部不宜采用天然地基基礎(chǔ)。高層建筑更不具備采用天然地基的條件，故本工程場地各擬建建（構(gòu)）筑物均宜采用樁基礎(chǔ)。擬建建筑體量大，結(jié)構(gòu)型式及荷載存在差異，樁基礎(chǔ)設(shè)計時，宜根據(jù)不同荷載，結(jié)合不同地段地層情況具體分析。本工程較適宜的樁基礎(chǔ)型式有鉆孔灌注樁及預(yù)應(yīng)力管樁，對于26層和33層的高層建筑，樁型宜選用鉆孔灌注樁以（5-2）層中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖為樁端持力層，當(dāng)

35、采用鉆孔灌注樁后壓漿施工工藝時，可根據(jù)各處持力層面及層厚等具體情況選（4-5）、（5-1）、（5-2）配合作為持力層；地下室和25層的裙房、商鋪、售樓部可選用預(yù)應(yīng)力管樁以（4-2）層或（4-3）層粉細(xì)砂作為樁端持力層。各建筑物可根據(jù)荷載要求選擇不同直徑、不同樁長的樁基礎(chǔ)來獲得不同的單樁承載力，鑒于擬建建筑對變形較敏感，建議同一單體建筑選擇同一樁型盡量選擇同一持力層。第三章 A-OPQRSA段基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計第一節(jié) 設(shè)計依據(jù) 武漢新華西路萬達(dá)廣場總平面圖萬達(dá)商業(yè)規(guī)劃研究院 武漢新華西路萬達(dá)廣場地下一層、二層平面圖萬達(dá)商業(yè)規(guī)劃研究院“武漢新華西路萬達(dá)廣場巖土工程勘察報告” 武漢市勘察設(shè)計院湖北省深

36、基坑工程技術(shù)規(guī)程（DB 42/159-2004）建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程（JGJ 120-99）混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB 50010-2002）鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB50017-2003）土層錨桿（索）設(shè)計與施工規(guī)范（CECS22：2005）建筑樁基技術(shù)規(guī)范（JGJ94-2008）供水水文地質(zhì)勘察規(guī)范（GB 50027-2001）建筑與市政降水工程技術(shù)規(guī)范（JGJ/T11-98）建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（GB50007-2002）地基基礎(chǔ)處理規(guī)范（JGJ 79-2002）建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范（GB 50497-2009） 業(yè)主提供的周邊環(huán)境、結(jié)構(gòu)施工圖等相關(guān)資料第二節(jié) 設(shè)計參數(shù)根據(jù)巖土工程詳細(xì)勘察報

37、告和湖北省深基坑工程技術(shù)規(guī)程，結(jié)合相關(guān)工程實(shí)踐經(jīng)驗，基坑支護(hù)設(shè)計有關(guān)參數(shù)取值見表3-1。根據(jù)業(yè)主提供的地質(zhì)勘察資料，B區(qū)基坑周邊地層概化為8種不同情況進(jìn)行計算，A區(qū)基坑周邊地層概化為14種不同情況進(jìn)行計算。本次計算選取A區(qū)A-OPQRSA段進(jìn)行初步模擬與設(shè)計。表3-1為A-OPQRSA段基坑設(shè)計土層基本參數(shù)取值表，圖3-1為A-OPQRSA段基坑周邊涉及地層展開圖。表3-1 A-OPQRSA段基坑設(shè)計土層基本參數(shù)取值表層號土層名稱重度KN/M3粘聚力C（kPa）內(nèi)摩擦角(°)MkPa/m2深度范圍（m）1雜填土18.081854801.62-1粘土18.018822800.92-2淤

38、泥質(zhì)粉質(zhì)粘土17.01058009.32-3粉質(zhì)粘土混粉土17.3161129202.74-1粉砂19.2027118807.64-2粉細(xì)砂19.703318480第三節(jié) A-OPQRSA段基坑支護(hù)方案選擇3.3.1 可供選擇的支護(hù)方案近年來，武漢市房地產(chǎn)開發(fā)的力度不斷加大，高層建筑越來越多。伴隨著房地產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，深基坑支護(hù)技術(shù)也取得了長足進(jìn)步?；又ёo(hù)方式趨向多樣化，多種支護(hù)方式并用的聯(lián)合支護(hù)被采用的越來越多，基坑支護(hù)造價也趨向于更經(jīng)濟(jì)合理。根據(jù)本基坑工程的開挖深度、周邊環(huán)境、地層性質(zhì)，結(jié)合武漢市的地區(qū)經(jīng)驗，本工程可供選擇的支護(hù)方式及其優(yōu)劣性分析見表3-2。表3-2 A-OPESA段基坑

39、支護(hù)方式及優(yōu)劣分析表 分項特點(diǎn)支護(hù)方式主要特點(diǎn)可靠性工期造價本工程中的適宜性樁錨支護(hù)適用于不同深度的基坑，武漢市普遍使用，地區(qū)經(jīng)驗豐富。在淤泥質(zhì)土中錨桿錨固效果較差，鄰近建筑為樁基礎(chǔ)時不能使用。受紅線限制。好較長較高受紅線及地質(zhì)條件影響，本場地不能使用錨桿。但可采用錨拉樁工藝。樁撐支護(hù)可適用于不同深度的基坑，尤其使用于平面尺寸狹長的基坑，武漢市有成功經(jīng)驗。但施工周期很長，尤其對后續(xù)施工影響很大。好較長較高通過合理布置支撐構(gòu)件，保證土方挖運(yùn)便利，但土方開挖難度較大，可采用方案。坡頂減載放坡可有效降低支護(hù)結(jié)構(gòu)承受的主動土壓力，目前武漢市的深基坑普遍采用。較好短低利用本場地周邊較為開闊的條件，對坡頂

40、一定范圍內(nèi)的土方進(jìn)行有條件卸載，大部分地段可以采用。雙排樁支護(hù)適用于不同深度基坑，武漢市已有多個基坑應(yīng)用，尤其適用于地層差、受紅線限制地段。較好較短較高本場地部分地段可采用。通過比較不難發(fā)現(xiàn)，上述支護(hù)方案各有優(yōu)缺點(diǎn)。從技術(shù)上講除部分方案本工程不宜采用外，可以采用的支護(hù)方案不止一種。只有同時綜合考慮安全、造價、工期等多方面因素，才能使支護(hù)方案最終做到既經(jīng)濟(jì)又合理。本場地大部分地段地面下15m范圍內(nèi)均為軟土，最深處達(dá)18m，而基坑開挖深度達(dá)10m-11m，坑內(nèi)被動區(qū)土層強(qiáng)度低，不能為支護(hù)體系提供有效的被動土壓力。為保證支護(hù)體系的有效性，減少軟土層對基坑支護(hù)體系的影響，對某些區(qū)段的被動區(qū)土體采用攪拌

41、樁改良加固處理是必要的。3.3.2 支護(hù)方案的比選原則首先根據(jù)地層、開挖深度、周邊環(huán)境的不同詳細(xì)對基坑支護(hù)分段，然后對每一段按由簡單到復(fù)雜、由低價到高價的先后順序進(jìn)行試算、比較，同時兼顧工期及其它工程條件，最后選擇最佳的方案。3.3.3 A-OPQRSA段支護(hù)方案的選擇根據(jù)A-OPQRSA段的工程地質(zhì)條件和對基坑支護(hù)方案優(yōu)劣分析最終確定該段支護(hù)總體方案為：以大直徑鉆孔灌注樁作為主體支護(hù)樁、雙排粉噴樁作為止水帷幕聯(lián)合角撐與對頂撐相結(jié)合的內(nèi)支撐為主的多種聯(lián)合支護(hù)方案。具體支護(hù)結(jié)構(gòu)剖面布置圖見圖3-2，分析見表3-3.圖3-2 A-OPQRSA段支護(hù)體系布置剖面圖表3-3 A- OPQRSA段支護(hù)方

42、案分析表分段號開挖深度m本段特點(diǎn)可選的支護(hù)方案OPQRSA11.011.4坑外為現(xiàn)場施工道路；坑壁分布有較厚的淤泥質(zhì)土，坡腳以下則分布較薄；有較空闊的放坡空間，局部開挖深度較深。1、上部放坡卸載2、支護(hù)樁+混凝土內(nèi)支撐3、坑壁采用粉噴樁止水第四節(jié) A-OPQRSA段基坑減載放坡設(shè)計本場地地面下316m范圍內(nèi)分布有深厚軟土層，對支護(hù)體系的安全及經(jīng)濟(jì)均帶來較大影響。為降低工程造價，保證支護(hù)體系的安全，對場地周邊進(jìn)行大卸載以減少主動土壓力，尤其對A、B區(qū)的中間條帶上部2m范圍內(nèi)土體整體卸載。針對A基坑OPQRSA段利用周邊開闊的環(huán)境條件，對基坑上部3.0m4.6m深度、寬度5.0m18.0m范圍內(nèi)采

43、用放坡卸載，以減少主動區(qū)土壓力，坡中設(shè)置放坡平臺，坡面采用掛網(wǎng)噴面或噴錨網(wǎng)保護(hù)。A-OPQRSA段坡高、坡率具體見表3-4。表3-4 A-OPQRSA段基坑周邊放坡設(shè)計參數(shù)一覽表段號地面標(biāo)高坑底標(biāo)高開挖深度放坡參數(shù)三級坡參數(shù)坡高坡率平臺寬坡高坡率A-OPQRSA20.79.7011.03.11:17.507.80直坡A-OPQRSA段具體設(shè)計如下：噴錨網(wǎng)支護(hù)段噴面采用噴射砼，砼設(shè)計強(qiáng)度為C20，厚度6cm-8cm，配比為水泥：砂：石子1：2：1.5，水灰比為0.40.5，采用標(biāo)號不低于32.5MPa的普通硅酸鹽水泥、粒徑不大于2.5mm的中細(xì)砂和粒徑小于5mm的瓜米石。鋼筋網(wǎng)規(guī)格為6.5200

44、×200， 加強(qiáng)筋為16圓鋼。將各排錨桿、加強(qiáng)筋焊成網(wǎng)絡(luò), 以增加面層剛度。上下段鋼筋網(wǎng)搭接長度應(yīng)大于300mm。錨桿長度為3.0m4.5m，間距1200mm×1200mm，角度15度。當(dāng)土層松散、孔內(nèi)塌孔嚴(yán)重時，用一次性錨管代替錨桿，錨管規(guī)格為：48×2.8（錨管需采用幫焊角鋼的方法加強(qiáng)處理）。表3-5 A-OPQRSA段放坡支護(hù)設(shè)計參數(shù)段號地面標(biāo)高開挖深度一級坡參數(shù)備注坡高坡率支護(hù)形式平臺寬A-OPQRSA20.73.103.11:1噴錨網(wǎng)7.50局部粉噴樁加固第五節(jié) A-OPQRSA段基坑支護(hù)樁設(shè)計在03.1m段采用減載放坡設(shè)計，破率為1：1，在距地面3.1

45、m放坡坡腳處開挖形成了7.5m的放坡平臺，做為施工道路，然后在垂直開挖7.8m，形成了深10.9m的深基坑。具體剖面圖如下圖。圖3-3 A-OPQRSA段基坑設(shè)計剖面圖3.5.1 土壓力計計算方法：朗肯土壓力理論計算參數(shù)：層號土層名稱重度KN/M3粘聚力C（kPa）內(nèi)摩擦角(°)MkPa/m2深度范圍（m）1雜填土18.081854801.62-1粘土18.018822800.92-2淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土17.01058009.32-3粉質(zhì)粘土混粉土17.3161129202.74-1粉砂19.2027118807.6計算模型簡化：由于在距地面3.1m處開挖成為寬7.5m的施工道路，公路荷

46、載簡化為均部荷載，大小為q1=15kpa，施工道路右邊的放坡及土體荷載簡化成為均部荷載，大小q2=h=15.5.0×1.6+15.5×0.9+15×0.6=47.75 kN/m2,地下水位取-4m處，為了計算簡單，下面的計算把施工道路平面作為零點(diǎn)基準(zhǔn)面，標(biāo)高為0m。具體計算如下：外荷載：p=1.6×15.5+0.9×15.5+15×0.6=47.75kpa主動土壓力計算：在施工道路平面的土壓力：p1=ztan245-2-2ctan45-2 （3-1） =47.75×tan242.5-2×10×tan42.

47、5=21.77kpa地下水位處（-0.9m）主動土壓力：p1=p1+1z1ka1=21.77+15×0.9×tan242.5=33.11kpa淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土與粉質(zhì)粘土混粉土（-8.7m）處上表面土壓力：p21=p1+1z2ka1=33.11+17×7.8×tan242.5=144.45kpa淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土與粉質(zhì)粘土混粉土（-8.7m）處下表面土壓力：p22=p+1z1+2z2tan245-2-2ctan45-2 （3-2）p22=47.75+15×0.9+17×7.8tan239.5-2×16×tan39.5=10

48、5.35kpa粉質(zhì)粘土混粉土與粉砂（-11.4m）處上表面土壓力：p31=p22+3z3ka2=105.35+17.3×2.7×tan239.5=137.09kpa粉質(zhì)粘土混粉土與粉砂（-11.4m）處下表面土壓力：p32=p+1z1+2z2+3z3tan245-2-2ctan45-2 （3-3）p32=47.75+15×0.9+17×7.8+17.3×2.7tan231.5-2×0×tan31.5=90.34kpa粉砂與粉細(xì)砂分界面處（-19m）土壓力：p4=p32+4z4ka3=90.34+19.2×7.6&#

49、215;tan231.5=145.14kpa被動土壓力計算：基坑底面（-7.8m）被動土壓力：p1=2×10×tan47.5=21.83kpa淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土與粉質(zhì)粘土混粉土（-8.7m）處上表面被動土壓力：p21=2z21tan247.5+2ctan47.5=40.05kpa淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土與粉質(zhì)粘土混粉土（-8.7m）處下表面被動土壓力：p22=2z21tan250.5+2ctan50.5=61.73kpa粉質(zhì)粘土混粉土與粉砂（-11.4m）處上表面被動土壓力：p31=p22+3z3Kp2=61.73+17.3×2.7×tan250.5=130.47kp

50、a粉質(zhì)粘土混粉土與粉砂（-11.4m）處下表面被動土壓力：p32=0.9×17+17.3×2.7tan258.5=165.13kpa粉砂與粉細(xì)砂分界面處（-19m）土壓力:p4=p32+4z4Kp3=165.13+19.2×7.6×tan258.5=553.71kpa3.5.2 計算支護(hù)樁樁長、內(nèi)支撐力和最大彎矩對樁頂部設(shè)支撐的擋土支護(hù)樁，需要根據(jù)地質(zhì)條件及開挖深度，確定出樁的最小入土深度，之后即可定出擋土墻的最小總長度，還需要根據(jù)擋土樁承受荷載的大小，計算出樁身承受的最大彎矩及頂部支撐所承受的反支撐力，以確定樁身截面的大小、配筋及確定支撐構(gòu)件所需的強(qiáng)度

51、和截面尺寸。計算樁長思路為求出主動土壓力合理大小和作用點(diǎn)位置，求出被動土壓力大小和作用點(diǎn)位置，在對樁頂求力矩就可以求出樁長，由于涉及4層土層，土壓力大小和作用位置不容易求出，可以把梯形土壓力區(qū)域分割呈矩形土壓力區(qū)域和三角形土壓力區(qū)域，再分別求出其大小和作用點(diǎn)位置。圖3-5 計算簡化圖具體計算步驟如下：設(shè)支護(hù)樁深入粉砂層的深度為x米，則主動土壓力可以用下式表達(dá)：各層土主動土壓力 = 矩形土壓力區(qū) + 三角土壓力區(qū)地下水以上0.9m淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土主動土壓力：Ea1=19.59+5.10地下水以下7.8m淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土主動土壓力：Ea2=258.26+434.232.7m粉質(zhì)粘土混粉土主動土壓力大小：Ea3=284.45+42.85X米粉砂土主動土壓力大?。篍a4=90.34x+3.61x2各層土矩形主動土壓力對A點(diǎn)求力矩：M主1=0.45×19.59+4.8×258.26+10.05×284.45+11.4+0.5x×90.34xM主1=45.17x2+1029.88x+4107.186各層土三角主動土壓力對A點(diǎn)求力矩：M主2=0.6×5.1+6.1×434.23+10.5×42.85+（11.4+23x）×3.61x2M主2=2.41x3+41.154x2+3101.788則各層土的主動土壓力對A