华山饭店翻建工程深基坑（二层地下室，挖深10.0m）支护设计开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

随着高层建筑的不断增加，市政建设的大力发展和地下空间的开发利用，产生了大量的深基坑支护设计与施工问题，并使之成为当前基础工程的热点与难点。

深基坑设计与施工是土力学基础工程中的一个古老的传统课题，同时又是一个综合性的岩土工程难题，既涉及土力学中典型的强度、稳定与变形问题，同时还涉及土与支护结构的共同作用问题。对这些问题的认识及其对策的研究，是随着土力学理论、测试技术、计算技术以及施工机械、施工技术的发展而进步完善的[1]。

基坑开挖深度已从十几米发展到二、三十米，而其支护的传统施工方法是板桩支撑系统或板桩锚拉系统。目前经常采用的主要基坑支护类型有：挡墙支护、排桩支护、深层搅拌水泥桩支护、钢板桩支护、地下连续墙支护、锚杆支护、钻孔灌注桩支护、放坡支护等。

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

2.1工程概况

拟建场地位于南京市玄武区龙蟠中路81号，龙蟠中路西侧。本次勘察建筑为1栋建筑物，其中主楼22层为酒店主楼，裙楼为2层为餐饮中心及会议中心，及2层地下室，总建筑面积约6.72万m2，其中：地下2层建筑面积约1.8万m2，地上建筑面积约4.92万m2。主楼建筑高度99.0m，采用框架剪力墙结构体系，每层单位建筑面积荷载设计值约为15KN；地下室为2层，层高8.20m，采用框架结构体系，最大柱网约8.1x10.0m，中柱竖向轴力约为5000KN。本工程0.00相当于绝对标高10.50m，地下室底板埋深为-9.00m。

2.2本论文主要设计内容

本文对华山饭店翻建工程深基坑支护设计进行研究。首先分析评价了场地的岩土工程条件，根据场地的工程地质条件、水文地质条件，充分考虑到周边地层条件，选择技术上可行、经济上合理，并且具有整体性好、水平位移小，同时便于基坑开挖及后续施工的可靠支护措施，通过分析论证选择合适的基坑支护方案。然后对基坑支护结构进行了具体设计计算，其中包括土压力计算、钻孔灌注桩的设计计算及内支撑的设计计算、稳定性验算。当不能满足稳定性要求的时候，需要重新设计计算或者做必要的处理，直至达到稳定性的安全要求。选择经济、实效、合理的基坑降水与止水方案，最后简单地谈到了基坑的施工组织和工程监测。

2.3基坑周边环境

（1）基坑北侧：空地

建筑：基础边线距现有7层建筑最近处约52.0米。

（2）基坑东侧：现有3层建筑和龙蟠中路

红线：基础边线距用地红线最近处约44.2米。

建筑：基础边线距现有3层建筑最近处约20.7米。

道路：基础边线距现有7层建筑最近处约49.6米。

（3）基坑西侧：现有1～2层建筑

红线：基础边线距用地红线最近处约37.4米。

建筑：基础边线距现有1层建筑最近处约24.3米。

（4）基坑南侧：空地

红线：基础边线距用地红线最近处约103米。

2.4工程、水文地质条件

2.4.1工程地质条件

1.地形地貌

拟建场地属于古秦淮河漫滩边缘地貌单元，主要覆盖层下部为第四纪更新世粉质粘土，上部为全新世松散沉积层。原场地为房屋拆迁地及暗塘，现已堆填整平，原始地貌形态已改变，现地较为平坦。勘察期间，勘探孔孔口标高在8.98～9.90m，最大高差0.92m。

2.岩土层分布：

基坑开挖影响范围内，各层地基土类别、状态、物理特征及分布情况综合如下：

①杂填土:杂色,松散,粉质黏土混大量碎石、砖块及建筑垃圾，偶夹灰黑色淤泥质。部分地段浅部为砼地表，非均质，低强度。堆填时间大于5年。厚度为0.30～5.00，层底标高0.30～5.00。

②淤泥质素填土,灰黄～灰黑色,松散,以粉质黏土为主，含大量淤灰黑泥质，夹少量碎石子及瓦块等杂物。非均质，低强度。堆填时间大于5年。厚度为5.85～7.48，层底标高1.50～3.50。

③粉土,灰黄色,稍密～中密,湿，摇振反应迅速，具水平层理，常呈互层状，强度低，韧性低，局部夹有粉砂。厚度为2.65～6.36，层底标高3.00～7.00。

④粉砂,灰黄～青灰色,稍密～中密,饱和，摇振反应迅速，主要由长石和云母组成，分选性较好，级配较差，磨圆度一般。厚度为2.20～12.80，层底标高7.40～16.00。

⑤淤泥质粉质粘土,灰色,流塑,局部软塑，含少量腐殖质，偶夹有粉土，具水平微层理，欠均质。无摇振反应，切面无光泽，干强度、韧性低，欠均质。厚度为2.10～18.30，层底标高17.00～27.00。

⑥粉质粘土：青灰～灰黄色，软塑～流塑，局部可塑，无摇振反应，切面稍有光泽，欠均质，干强度及韧性中等偏低。厚度为4.20～11.40，层底标高25.50～37.40。

⑦粉质粘土：灰黄～灰绿色，可～硬塑，含铁锰质结核，见青灰色高岭土团块。切面稍有光泽，欠均质，干强度及韧性中等偏高。厚度为1.80～5.80，层底标高21.50～28.60。

⑧粉质粘土夹粉土：灰～灰黄色，可塑，夹薄层粉土，局部互层状，含铁锰质结核，切面稍有光泽，欠均质，干强度及韧性中等。底部偶夹有少量砾石。厚度为1.50～13.80，层底标高32.80～37.50。

⑨含砾中粗砂：杂色，密实，中粗砂充填，夹有粉质粘土。卵砾石含量15～40%，粒径0.50～10.00cm，最大15cm，分选差，卵砾石磨圆度一般。不均质，高强度。厚度为1.10～3.40，层底标高35.50～37.50。

⑩强风化砂质泥岩：紫红色，密实，强烈风化，呈密实砂土、混碎石状，局段碎块状，极不均质，岩芯采取率较低，遇水软化崩解，为极软岩。岩体基本质量等级为Ⅴ级。厚度为1.10～3.20，层底标高37.50～40.50。

中风化砂质泥岩：紫红色，密实，夹泥质砂岩，岩芯呈碎块状，局段短柱状，岩体较破碎，发育一～三组微张、闭合裂隙，裂隙倾角30、50，由泥质胶结，块状构造，锤击声哑、易碎，遇水软化，为软岩、极软岩，岩体基本质量等级为Ⅴ级。揭示最大厚度11.5m。

2.4.2水文地质条件

场区地下水类型主要为孔隙潜水和基岩裂隙水。

孔隙潜水：赋存于1层填土和2层砂性土中，主要接受地表大气降水入渗越流补给，地下水位变化受季节性降水及附近地表水控制，水量丰富。勘探期间量测得地下潜水位埋深情况为，初见水位埋深0.50～1.50m，稳定水位埋深为0.90～2.10m。历史最高地下水位为0m，近3～5年最高地下水位埋深约0.50m，该层地下水对建筑基坑开挖与支护具较大的影响，建议抗浮设计水位取场地整平后地面下0.50m。

基岩裂隙水：本区基岩为砂质泥岩，其中4层含砾中粗砂与5-1层强风化岩中水系相连，泥质成分充填，局部岩体裂隙发育，基本不含水。

2.4.3基坑设计参数

各土层基坑开挖和支护的有关设计参数如下表所示：

表一基坑支护设计参数一览表

2.5基坑支护方案、计算理论和方法

2.5.1基坑支护方案

拟修建华山饭店，其中主楼22层为酒店主楼，裙楼为2层为餐饮中心及会议中心，及2层地下室，总建筑面积约6.72万m2，其中：地下2层建筑面积约1.8万m2，地上建筑面积约4.92万m2。主楼建筑高度99.0m，地下室为2层，层高8.20m，基坑等级为二级。针对本工程的上述特点，本工程对支护结构的安全度及变性要求比较高，因此该支护结构选取需考虑的重点是：

1.支护结构体系的稳定性：优先选用具有成熟经验的支护形式，满足基坑支护整体稳定性的要求，支撑结构布置合理，受力明确、传力合理；

2.控制基坑开挖支护结构的变形对周边环境的影响，优先选用刚度较大的支护形式，减少支护结构的变形。

综合以上所述，该基坑采用钻孔灌注桩支护，三轴深搅桩止水和钢筋混凝土支撑结构的支护形式。

2.5.2计算理论和方法

由于勘察钻孔数量比较多，而且基坑周围变化不一，在计算之前进行分段分区，找出各个区段钻孔资料显示最不利的孔，再依据这些相对不利的孔进行计算设计。分区段的主要依据有：1.拟建场地地下土质条件和水文条件；2.拟建场地周边环境状况。根据给出的资料，可把拟建场地分为AB区、BC区、CD区、DE区、EA区五个区段。

在设计时，假设开挖过程中已做支撑受力情况不变来计算以下各个支撑轴力的大小，手算后再结合相关的设计软件（如理正软件）进行复核校正。

1.土压力

(1)对于地下水位以上或水土合算的土层

（2）对于水土分算的土层

2.桩的嵌固深度、桩身最大弯矩

（1）悬臂式支护结构嵌固深度设计值宜按下式确定：

（2）单层支点支护结构支点力及嵌固深度设计值宜按下式确定：

（3）多层点支点排桩嵌固深度设计值宜按整体稳定性条件采用圆弧滑动简单条分法确定：

3.整体稳定性验算

式中：为圆弧滑动稳定性安全系数；

第土条圆弧面经过的土的粘聚力和内摩擦角；

第土条滑弧中点的切线与水平线的夹角；

第土条沿圆弧面的弧长，；

第土条处的地面荷载，；

第土条宽度，；

第土条重量，。

4.抗倾覆、隆起、管涌验算

(1)抗倾覆稳定性验算

板式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：抗倾覆稳定性安全系数，其中：一级基坑工程取1.2、二级基坑工程取1.10、三级基坑工程取1.05;

抗倾覆力矩，取基坑开挖面以下围护墙入土部分坑内侧压力对最下一道支撑点的力矩;

为倾覆力矩，取支撑点以下围护墙坑外侧压力对最下一道支撑点的力矩。

(2)抗隆起稳定性验算

式中：坑外地表至支护墙底各土层天然重度加权平均值，；

坑内开挖面以下至支护墙底各土层天然重度加权平均值，；

支护墙底处的地基土粘聚力，；

坑外地面荷载；

基坑开挖深度，；

墙体入土深度，；

，地基承载力系数。

（3）抗管涌验算

在砂性土地区，当地下水位较高、坑深很大时，挖土后在水头差产生的动水压力作用下，地下水会绕过支护墙连同砂土一同涌入基坑。为此，需要进行抗管涌验算。管涌稳定性验算可按下式进行：

式中：侧壁重要性系数；

土的有效重度；

水的重度；

地下水位至基坑底的距离；

桩入土深度

2.5.3拟定计算工作量

1.基坑支护体系设计计算：本基坑安全等级为二级，土压力采用矩形分布模式进行计算，各土压力的计算都严格按照相关规范进行。各断面计算：①土压力分布强度计算；②土压力合力及其作用点；③支撑轴力及桩长计算；④桩身最大弯矩计算；⑤验算桩身强度；⑥桩身配筋计算；⑦整体稳定性验算；⑧抗隆起验算；⑨抗渗验算。

2.基坑止（降）水设计计算：由于基坑深9m左右，拟建场区上部土层渗透系数较大。鉴于工程地质情况，本基坑可在场区内采用管井井点降水，全部采用三轴深搅桩止水结构止水，降水深度至基坑开挖面以下0.5m。止水帷幕设计分：①方案布置；②桩型选择；③桩长设计；④抗渗流稳定性验算几个步骤。

3.基坑支护体系结构计算：①支护结构设计（钻孔灌注桩）；②支撑围檩设计计算；③支撑截面计算；④立柱桩设计。

4.在笔算结束后，采用理正软件进行电算复核。

5.在设计最后，还要进行支护结构体系监测布置。

拟采用监测方案：

①沿基坑周边设置水平位移监测点；

②在基坑周边道路、建筑物上设置沉降监测点；

③在基坑周边设置测斜管监测深层水平位移；

④支撑轴力监测；

⑤桩身应力监测