1. 研究目的与意义(文献综述包含参考文献)
文献综述
1.1基坑工程的发展和内容
随着科学技术的发展,近20年来,尤其是近10年来基坑工程在数量上急剧增加,在技术上也有了长足的进步。20世纪70年代末,国内只在少数大型项目中有开挖深度达到10m以上的基坑工程,而且是在较少或没有相邻建筑物和地下结构物的地区。至20世纪80年代后期,尤其在20世纪90年代,我国大量的城市高层建筑如雨后春笋,这些高层建筑一般都有1~3层的地下室,相应地带来了基坑的开挖施工,一般的基坑工程开挖深度通常为6~15m。另一方面,一些大城市的地铁工程也相继开始建设施工,随之亦带来大量的地下基坑工程。由于高层建筑和其他地下工程的基坑施工经常遇到各种不同的技术问题,包括极其复杂的工程地质和水文地质条件,致使许多基坑工程成为当地建筑工程中投资大、难度高、风险也大的技术工程,从而引起有关主管部门和工程界的广泛重视。
2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案
2.1工程概况
拟建常州纺仪厂地块项目位于常州市劳动西路以南,晋陵南路以东,规划清凉西路以北,规划总用地面积约2.78万平方米,总建筑面积约10.7万平方米,主要建筑物包括4幢高层、2层裙房商铺、2幢2层商铺(局部3层)、1幢4层商业和纯地下室等。
拟建建筑物特点见表1,建筑物平面位置详见图1-1。
拟建物特点表表1
名称 | 地上层数 | 地下层数 | 结构形式 | 拟采用基础形式 | 柱距(mm) | 预估基底压力 | 预估基底标高(m) |
1#、2#、3#、4#住宅楼 | 32 | 2 | 剪力墙 | 桩基础 | 8.48.4 | 500kPa | -5.5 |
裙房商铺 | 2 | 2 | 框架 | 桩基础 | 8.46.6 | 中柱5000kN | -5.5 |
5#商铺 | 2 | 2 | 框架 | 桩基础(独立柱基) | 8.46.6 | 中柱5000kN | -5.5 |
6#商铺 | 2~3 | 2 | 框架 | 桩基础(独立柱基) | 8.48.4 | 中柱5000kN | -5.5 |
7#商铺 | 4 | 2 | 框架 | 桩基础(独立柱基) | 8.48.4 | 中柱6800kN | -5.5 |
纯地下室 | 2 | 框架 | 桩基础(独立柱基) | 8.48.4 | 中柱3500kN | -5.5 |
2.2基坑周边环境
拟建场地东西两侧均有高低层建筑,地上3~33层,地下1~2层,拟建场地基坑开挖边界距离南侧村庄居民楼26.0~43.0m,距离东侧现有道路约13.0m、华光电脑城办公楼(3-18层)约33.0m,距离北侧劳动中路(城市主干道)人行道边线约17.0m,距离西侧晋陵南路24.0~27.0m、九洲新世界商住楼(19~33层)约63.0m。
2.3工程、水文地质条件
2.3.1工程地质条件
地形、地貌:
拟建场地位于常州市劳动中路南侧,银河湾电脑数码城西侧,原常州纺仪公司内,勘察野外施工时,原有建筑大部已拆除,场地清理旧建筑基础和勘察施工交叉进行,场地大部分有30~50cm厚的砼地坪,遗留有较多建筑垃圾。东南角原有民宅已拆迁,场地地面标高3.06~5.17m之间,平均地面标高4.5m。
在地貌上属长江三角洲冲积平原。
土层条件:
场地地层属第四系全新统(Q4)及上更新统(Q3)、中更新统(Q2)长江下游三角洲冲积层,自上而下可分为9个工程地质单元层,16个亚层。
1层:杂填土杂色,松散。上部主要为建筑垃圾,下部主要为粘性土填土,局部见老基础及大块混凝土。层厚2.8~0.4m。
3-1层:粘土黄褐色,硬塑。含少量氧化物夹铁锰质结核,有光泽,韧性高,干强度高,无摇振反应,属中偏低压缩性土。层顶高程-0.09~-0.84m,层厚2.5~5.0m。
3-2层:粉质粘土褐黄色,可塑。稍有光泽,无摇振反应,属中压缩性土韧性中等,干强度中等,无摇振反应,属中压缩性土。层顶高程-1.60~-2.31m,层厚1.1~1.9m。
4层:粉土夹粉砂灰黄色,稍密~中密;很湿,摇振反应迅速,含云母碎片,无光泽,韧性及干强度低,粉土层厚30~50mm,粉砂层厚10~20mm属中压缩性土。层顶高程-4.84~6.69m,层厚2.9~4.8m。
5-1层:粉砂灰黄色,密实,饱和,主要矿物成分为石英、长石,含云母碎片,夹姜石,属中偏低压缩性土。层顶高程-9.30~-10.65m,层厚3.3~5.4m。
5-2层:粉土夹粉砂灰色,中密,很湿,含云母碎片,韧性低,干强度低,上部粉砂,具水平层理,夹层层厚10~20mm,属中偏低压缩性土,局部夹姜石和薄层粉质粘土。层顶高程-11.8~-13.51m,层厚2.1~3.3m。
6-1层:粉质粘土灰色,可塑,稍有光泽,无摇振反应,属中压缩性土。层顶高程-13.39~-15.73m,层厚1.1~3.4m。
6-2层:粘土黄褐色,硬塑,含少量氧化物,夹铁锰质结核,有光泽,韧性高,干强度高,无摇振反应,属中偏低压缩性土。层顶高程-17.24~-18.70m,层厚2.1~6.0m。
6-3层:粉土褐黄色,中密,很湿,摇振反应迅速,含云母碎片,无光泽,韧性及干强度低,局部夹姜石,属中压缩性土。层顶高程-18.94~-20.40m,层厚1.0~2.1m。
6-4层:粉质粘土灰黄~灰色,可塑~硬塑,稍有光泽,韧性中等,干强度中等,无摇振反应,属中压缩性土。层顶高程-20.89~-24.74m,层厚0.8~5.1m。
7-1层:粉质粘土灰色,软塑,含少量腐植质,局部夹灰黑色斑点,稍有光泽,韧性中等,干强度中等,无摇振反应,属中压缩性土。层顶高程-24.12~-31.61m,层厚1.3~7.3m。
7-2层:粉质粘土灰色,可塑,稍有光泽,韧性中等,干强度中等,无摇振反应,此层上部粉质粘土为硬塑状,底部粉质粘土为可塑状,属中压缩性土。层顶高程-26.34~-31.88m,层厚1.5~4.3m。
8-1层:粉质粘土夹粉砂灰色,可塑,稍有光泽,韧性中等,干强度中等,无摇振反应,属中压缩性土,下部夹粉砂,夹层厚10~30mm。层顶高程-25.00~-27.42m,层厚1.1~3.4m。
8-2层:粉砂灰~灰黄色,密实,饱和,摇振反应快,主要矿物成分为石英、长石,及少量云母碎片,夹姜石。层顶高程-31.02~-31.38m,层厚0.3~6.4m。
9-1层:粉质粘土青灰~灰黄色,可塑,稍有光泽,韧性中等,干强度中等,无摇振反应,含姜石,局部为硬塑状粉质粘土。层顶高程-35.36~-36.30m,层厚3.7~4.9m。
9-2层:粘土黄褐色,硬塑,夹氧化状铁质条纹及铁锰质结核,有光泽,韧性高,干强度高,无摇振反应,局部夹粉质粘土薄层,含钙质姜石。该层未钻穿。
2.3.2水文地质条件
拟建场地区域地下水按其埋藏条件可分为上层滞水和承压水,上层滞水埋藏于①层杂填土中,其主要补给源为大气降水、人工用水、地表迳流,主要以蒸腾作用排泄,水位受降水、地表水等影响呈季节性变化,本次测得上层滞水水位埋深为0.5~1.3m,上层滞水水位年变化幅度约为 0.5m。
承压水主要埋藏于④层粉土夹粉砂、⑤-1层粉砂、⑤-2层粉土夹粉砂、⑥层粉土和⑧-2层粉砂中,其主要补给源为大运河和长江水的侧向补给,排泄途径亦相同,水量较丰富。勘察期间测得其埋深为地面下6.0~6.6m,稳定水头标高平均为黄海高-1.3m,承压水近年最高水头标高约为黄海高程-0.8m左右,承压水年变化幅度0.5m。
对本工程基坑开挖有影响的是位于④层粉土夹粉砂、⑤-1层粉砂、⑤-2层粉土夹粉砂中的承压水。采用带两个观测井的非稳定抽水试验,用配线法得出④~⑤-2层中的浅层承压含水层的综合渗透系数K=2.5m/d,在地下水水头标高降深至黄海高程-6.5m时,影响半径为82.6m。
常州地区历史最高洪水位为1931年黄海标高3.70m,1991年为3.63m,本场地位于常州市防洪Ⅱ类区,抗洪水位一般取3.90m。
2.3.3基坑设计参数
根据本工程的岩土工程勘察报告,选取各土层的固快指标作为基坑支护设计计算参数,并按照朗肯土压力计算理论作为土侧向压力设计的计算依据。
土层物理力学参数一览表表2
土层 | 重度 | 抗剪强度(固结快剪) | 地层渗透性 | |
γ(kN/m3) | C(kPa) | φ(度) | ||
1 | 18.5 | 10 | 15 | 上层滞水含水层 |
3-1 | 20.0 | 75 | 16 | 隔水层 |
3-2 | 19.4 | 38 | 16 | |
4 | 18.5 | 13 | 26 | 浅层承压水含水层,综合渗透系数2.5m/d |
5-1 | 18.9 | 10 | 32 | |
5-2 | 19.0 | 13 | 29 | |
6-1 | 19.8 | 40 | 18 | 隔水层 |
6-2 | 20.4 | 76 | 18 |
2.4本基坑支护类型
对本场地而言,基坑开挖范围内土层较均匀。坑壁土层为1层杂填土、3-1层粘土、3-2层粉质粘土、4层粉土夹粉砂,坑底土层为4层粉土夹粉砂。
根据本工程土层情况结合常州地区地区类似基坑支护经验,采用:
(1)在有放坡空间的地段且周围无重要建(构)筑物、地下管线的情况下,采用放坡+土钉;
(2)靠近原有居民楼、办公楼、道路等不具备有效放坡空间的地段,采用排桩+锚杆。
2.4.1计算步骤(见附件)
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