(2021年整理)基于flac3D深基坑開挖模擬與支護設計

1、基于flac3d深基坑開挖模擬與支護設計基于flac3d深基坑開挖模擬與支護設計 編輯整理：尊敬的讀者朋友們：這里是精品文檔編輯中心，本文檔內(nèi)容是由我和我的同事精心編輯整理后發(fā)布的，發(fā)布之前我們對文中內(nèi)容進行仔細校對，但是難免會有疏漏的地方，但是任然希望（基于flac3d深基坑開挖模擬與支護設計）的內(nèi)容能夠給您的工作和學習帶來便利。同時也真誠的希望收到您的建議和反饋，這將是我們進步的源泉，前進的動力。本文可編輯可修改，如果覺得對您有幫助請收藏以便隨時查閱，最后祝您生活愉快 業(yè)績進步，以下為基于flac3d深基坑開挖模擬與支護設計的全部內(nèi)容。本科生畢業(yè)論文（設計）題 目 :基于flac3d深基坑

2、開挖模擬與支護設計 指導教師： 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)模和復雜性日益增大，給深基坑工程的設計和施工帶來了更大的挑戰(zhàn)。在這樣的背景下,深基坑支護結構設計和變形量預測已成為巖土工程領域的重要研究課題之一.本文以武漢市萬達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結構設計要求，比選合理的基坑支護方案并進行相應的計算設計。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)值模擬方法，對基坑開挖、支護結構施工進行全方位的模擬監(jiān)測，將計算設計結果和模擬計算結果

3、進行對比驗算，得出比較合理的支護結構設計方案和變形量控制方案。根據(jù)基坑實際情況和勘查資料，本文選擇的圍護方案為以大直徑混凝土排樁、雙排樁、角撐與對頂撐相結合的內(nèi)支撐為主的多種聯(lián)合支護方案,結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)支撐結構、坑內(nèi)被動區(qū)加固和降水設計只進行了簡要的說明；flac3d模擬部分主要從建立模型、設置大直徑混凝土排樁、放坡開挖、放坡坡面土釘施工、預應力錨索（代替內(nèi)支撐）施工和基坑主體開挖為順序進行建模計算，最后進行變形量監(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的結論與建議

4、。本文以常規(guī)計算和數(shù)值模擬相結合的方式進行參考對比，常規(guī)計算和數(shù)值模擬分析結果非常接近,給出了有效合理的安全系數(shù)。關鍵詞：深基坑 支護設計 flac3d模擬 數(shù)值模擬abstractwith the urbanization process ,highrise buildings and supertall buildings are continuously emerging .as a result ，underground space development project and deep excavation project become more and more。 at the

5、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 issue in the field of geotechnical engine

6、ering. 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 the deformation of deep excavation is a dif

7、ficult 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 program of deformation. according to the

8、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 supportbased programs are selected， combined with slope top large dump load shedding and the reinforcement measures of pit passive zone. 1

9、） 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 strengthening and precipitation.2) with flac3d, su

10、ccessively 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 monitoring ， output pile element， the inter

11、nal 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 effective and reasonable safety factor thro

12、ugh the combination of these methods。 key words: deep excavation design flac3d numerical simulation目 錄第一章 緒論1第一節(jié) 選題思路1第二節(jié) 設計流程1第二章 工程概況及場地工程地質(zhì)條件3第一節(jié)工程概況3第二節(jié) 場地工程地質(zhì)條件4第三章 a-opqrsa段基坑支護結構設計9第一節(jié)設計依據(jù)9第二節(jié)設計參數(shù)9第三節(jié)aopqrsa段基坑支護方案選擇10第四節(jié)aopqrsa段基坑減載放坡設計12第五節(jié)a-opqrsa段基坑支護樁設計13第六節(jié)aopqrsa段基坑地下水控制方案設計21第四章 基于fla

13、c3d基坑開挖模擬分析23第一節(jié) 關于flac3d的概述23第二節(jié) 基坑維護方案23第三節(jié) 計算模型及參數(shù)24第四節(jié) 初始應力計算25第五節(jié) 支護樁施工27第六節(jié) 模擬分層開挖和設定錨桿28第七節(jié) 設置采樣記錄變量30第八節(jié) 計算結果分析31第五章 結論與問題40第一節(jié) 結論40第二節(jié) 設計過程中存在問題41致謝42參考文獻43附錄44第一章 緒論第一節(jié) 選題思路深基坑工程設計是當今巖土工程界關注的熱點話題,深基坑工程的難題在于對變形量的預測，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)復雜地區(qū)無法回避的問題

14、.傳統(tǒng)的基坑設計以考慮穩(wěn)定性為主，極少涉及基坑的變形計算，主要是由于基坑工程設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的進展，基坑環(huán)境保護問題日益突出，對基坑變形的控制越來越嚴格，從而引發(fā)了新一輪基坑工程設計理論的革命從強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技術在巖土工程界也得到了廣泛的應用,直到現(xiàn)在國內(nèi)外關于巖土工程的計算機軟件非常多，每個軟件都尤其獨特的優(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特的優(yōu)勢。軟件體提供了針對巖土體和支護體系的各種本構模型和結構單元更是突出

15、了flac的“專業(yè)”特性，因此在國際巖土工程界非常流行，近年來,在國內(nèi)flac應用也日漸廣泛擁有越來越多的用戶群。本文設計基坑為武漢是萬達廣場深基坑工程,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,基坑變形預測及計算是基坑設計不可回避的問題。因此，在常規(guī)的極限平衡法設計基坑支護體系的基礎上采用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，檢查設計支護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計求出支護樁樁長、最大彎矩、配筋等，然后通過計算提供的支護樁樁長建立flac計算模型，然后模擬放坡開挖

16、，進行坡面土釘開挖，最后進行基坑主體開挖繼而進行后處理分析，得出結論。第二節(jié) 設計流程 本文設計方法采用極限平衡法和數(shù)值模擬相結合的方式進行設計分析，首先根據(jù)場地勘查報告、基坑設計說明書并且結合場地實際情況比選出適合的支護體系方案，然后利用極限平衡法對支護方案進行設計。在以上的基礎上，根據(jù)場地土體的物理、力學性質(zhì)及土層的分布情況，利用flac3d創(chuàng)建計算模型，通過設置位移、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),然后設置結構單元（樁單元、預應力錨桿單元、土釘單元）模擬開挖計算，得到位移變形云圖、應力云圖、結構單元內(nèi)力圖等資料。最后對比分析兩種方法計算結果，綜合提出合理的

17、結論與建議。本文的設計流程圖如下:flac模擬設計說明勘查資料建立分析模型比選支護體系方案內(nèi)支撐大直徑排樁進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構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57000m

18、2。a基坑為大商業(yè)部分，其地下二層主樓的承臺底標高12.6m（電梯井-15.0m），商業(yè)部分底標高-12.4m（電梯井13.5m)；b基坑為住宅部分，其主樓承臺底標高-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，在中間部分設連通地道2處，場地地面標高依據(jù)勘察報告中鉆孔標高，坑底標高按地下室結構圖紙基礎承臺或基礎梁底標高取值,墊層厚按100mm考慮。各段設計開挖深度詳見表1-1表11基坑設計開挖深

19、度設計參數(shù)一覽表段號地面標高（m）坑底標高（m）開挖深度（m）段號地面標高（m)坑底標高（m)開挖深度（m）aab20.90 9.90 11。00 abcd20。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 afg20。60 9。60 11。00b-mnab21.00 10。80 10。20 agh20.60 11。50 9.10 bbc20。50 10.80 9.70 a-hi20.60 9.90 10。70 bcd20。80 10.80 10。00 a-ij20.60 9.90

20、10。70 bde20.80 10。80 10.00 ajk20。60 9.10 11。50 b-ef20。90 10。80 10.10 a-kl20。60 9.90 10。70 bfg20。90 10。8010。10alm20.60 9。30 11。30bghij20。90 10.80 10。10 a-mo20。60 9。90 10.70 b-jkll20。9010.80 10。10 aopq20。70 9。90 10.80 blm20。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)緊鄰菱湖上品

21、，周邊環(huán)境復雜。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）單元層屬第四系全新統(tǒng)

22、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、礫膠結層；(5）、（6）單元為白堊-下第三系的強中風化泥質(zhì)粉砂巖或粉砂質(zhì)泥巖、砂礫巖。根據(jù)各巖土（砂）層力學性質(zhì)上的差異,可將場區(qū)地基巖土進一步細劃為若干亞層.具體的分布埋藏條件、野外鑒別特征列于表21。通過室內(nèi)試驗得出地基土層主要物理、力學指標，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性質(zhì)指標統(tǒng)計結果可以看出，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構地層,顆粒粒徑從上至下由細變粗

23、，力學性質(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）單元層力學強度均不高，不能滿足擬建高層建筑物荷載要求；下部（42)、（43）層細砂層密實度好、強度高，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)雍瘢╩）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,結構雜亂。(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、腐殖物、有機質(zhì),

24、有臭味。（21）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。(22)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。(4-1a）粉質(zhì)粘土

25、夾粉土q4al0。43。6灰可塑飽和以透鏡體形式分布于（4-1)層中，細層理清晰。（42）粉細砂q4al0.513.2灰色中密(局部密實）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（42）層中，細層理清晰。（43）粉細砂q4al0.214。4灰色密實飽和含云母、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。（43a）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（43）層中，細層理清晰。分布無規(guī)律。（44）中粗砂混礫卵石q4al+pl0.22.9雜色密

26、實飽和含石英、云母,礫卵石大小18cm,含量5-20%，場區(qū)大部分地段分布.（45）砂、礫膠結層q4al+pl0。66.5雜色密實干場區(qū)部分地段分布,膠結程度差,為未成巖半成巖狀，鉆探取樣大部分為碎石、塊石。（51）強風化泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖ke0.52.3灰硬干基本風化成砂土狀,內(nèi)夾少量尚未完全風化巖塊,手可捏碎。(5-2)中風化泥質(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,巖石呈塊狀構造，含砂泥狀結構，場區(qū)大部分地段揭露。取芯率7080%，rqd指標70%。綜合評定巖體基本質(zhì)量等級為級，屬極軟巖.(6）砂礫巖ke未揭穿灰雜色堅硬干巖芯呈柱狀，礫石直徑1-10cm，綜

27、合評定巖體基本質(zhì)量等級為級，屬軟巖。66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)限抗壓強度靈敏度靜止側(cè)壓力系數(shù)有機質(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wewlipila12esccq0stk0wukhkn/m3%mpa-1mpakpa度kpa度kpa%10-8cm/s(21）粘土n2424242420192222993 3 112 max42。918。61。29057。825。20.800.686.7321359 4 70。81.54。7min28。516.80。84035。814.10.300.293。2135

28、17 1 70.81。53。136。217。91.04246。019。70.520。494.421934 2 70.81.53。9(22)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。01.27041.516.01.150。803。08616 1 62.91 2。60.62

29、 5。210.0(23)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。28243.016。30。920。713。3156(4-1a)粉質(zhì)粘土

30、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。017438.417。41.12731.610.31.660

31、.425.0174表2-2 地基土層主要物理、力學指標分層統(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)向補給,與長江存在較密切水力聯(lián)系，呈互補關系.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（設計時取250m）.孔隙承壓水位年變幅為34米，在豐水期承壓水位標高約為20.0m。本基坑開挖深度介于9。013.0m之間，局部電

32、梯井開挖深度達15.0m，已揭露（3)層粉土夾粉砂、粉質(zhì)粘土或（41)層粉砂含水層，因此本基坑必需進行降水設計。2.2.5 場地地震效應根據(jù)湖北省建設廳關于確定我省主要城鎮(zhèn)抗震設防烈度、設計基本地震加速度值和設計地震分組的通知(鄂建文2001357號）的規(guī)定,武漢地區(qū)地震基本烈度為6度，新建工程必須進行抗震設防。武漢市抗震分組均為第一組，擬建項目可按6度地震烈度進行設防,地震設計加速度為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)域進行了剪切波速測試及地面脈動測試，根據(jù)剪切波速測試結果，場區(qū)地表下20。0m深度范圍地

33、基土的等效剪切波速vse=144.8152.3m/s，按建筑抗震設計規(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)設計基本地震加速度值0。05g,設計地震分組第一組。結合場區(qū)地基土成因、巖性及分布條件等綜合判定，本場區(qū)屬可進行建設的一般場地。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）

34、單元層為人工填土和淤泥，成份雜亂,結構松軟,均勻性差，強度低,不能作為擬建建筑物基礎持力層使用。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,對基槽開挖支護不利。第(2）單元層承載力特征值相對較低，其力學強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（22）淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土埋藏較淺，厚度大，力學性能極差，具觸變性,基礎施工及基槽開挖時應引起重視.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，（4-1）層粉砂呈松散稍密狀態(tài)，均勻性稍差，力學性質(zhì)一般，層厚薄，部分地段

35、缺失，不宜作為樁基持力層使用。（4-2）、（43）層為中實密實狀態(tài)粉細砂，力學性質(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。應注意的是，（42）(43）層中夾有相對松軟的（42a）、(4-3a）薄夾層，樁基設計施工時應注意樁端應與軟弱夾層保持安全距離。（45）層砂、礫膠結層,強度高,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（52）層中風化泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖,埋深穩(wěn)定,強度高,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

36、持力層。2。6.2 地基基礎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.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）筑物均宜采用樁基礎。擬建建筑體量大，結構型式及荷載存在差異，樁基礎設計時，宜根據(jù)不同荷載，結合不同地段地層情況具體分析.本工程較適宜的樁基礎型式有鉆孔灌注樁及預應力管樁，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）層中風化泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖為樁端持力層，當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

37、）、（5-2）配合作為持力層;地下室和25層的裙房、商鋪、售樓部可選用預應力管樁以(4-2）層或（4-3)層粉細砂作為樁端持力層。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段基坑支護結構設計第一節(jié) 設計依據(jù) 武漢新華西路萬達廣場總平面圖-萬達商業(yè)規(guī)劃研究院 武漢新華西路萬達廣場地下一層、二層平面圖萬達商業(yè)規(guī)劃研究院“武漢新華西路萬達廣場巖土工程勘察報告 武漢市勘察設計院湖北省深基坑工程技術規(guī)程（db 42/1592004)建筑基坑支護技術規(guī)程(jgj 120-99

38、)混凝土結構設計規(guī)范（gb 50010-2002）鋼結構設計規(guī)范（gb500172003）土層錨桿(索)設計與施工規(guī)范（cecs22：2005）建筑樁基技術規(guī)范(jgj94-2008）供水水文地質(zhì)勘察規(guī)范(gb 500272001）建筑與市政降水工程技術規(guī)范（jgj/t11-98）建筑地基基礎設計規(guī)范（gb500072002）地基基礎處理規(guī)范（jgj 79-2002）建筑基坑工程監(jiān)測技術規(guī)范（gb 504972009） 業(yè)主提供的周邊環(huán)境、結構施工圖等相關資料第二節(jié) 設計參數(shù)根據(jù)巖土工程詳細勘察報告和湖北省深基坑工程技術規(guī)程,結合相關工程實踐經(jīng)驗，基坑支護設計有關參數(shù)取值見表3-1。根據(jù)業(yè)主提

39、供的地質(zhì)勘察資料，b區(qū)基坑周邊地層概化為8種不同情況進行計算,a區(qū)基坑周邊地層概化為14種不同情況進行計算。本次計算選取a區(qū)a-opqrsa段進行初步模擬與設計.表3-1為a-opqrsa段基坑設計土層基本參數(shù)取值表，圖3-1為aopqrsa段基坑周邊涉及地層展開圖。表31 a-opqrsa段基坑設計土層基本參數(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18.018822800.922淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土17.01058009。323粉質(zhì)粘土混粉土17.3161129202。741粉砂19.20271188

40、07。64-2粉細砂19。703318480第三節(jié) a-opqrsa段基坑支護方案選擇3。3。1 可供選擇的支護方案近年來，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，深基坑支護技術也取得了長足進步?；又ёo方式趨向多樣化，多種支護方式并用的聯(lián)合支護被采用的越來越多,基坑支護造價也趨向于更經(jīng)濟合理。根據(jù)本基坑工程的開挖深度、周邊環(huán)境、地層性質(zhì)，結合武漢市的地區(qū)經(jīng)驗，本工程可供選擇的支護方式及其優(yōu)劣性分析見表3-2。表32 aopesa段基坑支護方式及優(yōu)劣分析表 分項特點支護方式主要特點可靠性工期造價本工程中的適宜性樁錨支護適用于不同深度的基坑，武漢市普遍使用，地

41、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件，保證土方挖運便利，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結構承受的主動土壓力，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，對坡頂一定范圍內(nèi)的土方進行有條件卸載，大部分地段可以采用。雙排樁支護適用于不同深度基坑,武漢市已有多個基坑應用,尤其適用于地層差、

42、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),上述支護方案各有優(yōu)缺點.從技術上講除部分方案本工程不宜采用外,可以采用的支護方案不止一種。只有同時綜合考慮安全、造價、工期等多方面因素，才能使支護方案最終做到既經(jīng)濟又合理。本場地大部分地段地面下15m范圍內(nèi)均為軟土,最深處達18m，而基坑開挖深度達10m-11m，坑內(nèi)被動區(qū)土層強度低，不能為支護體系提供有效的被動土壓力。為保證支護體系的有效性，減少軟土層對基坑支護體系的影響，對某些區(qū)段的被動區(qū)土體采用攪拌樁改良加固處理是必要的。3.3。2 支護方案的比選原則首先根據(jù)地層、開挖深度、周邊環(huán)境的不同詳細對基坑支護分段,然后對每一段

43、按由簡單到復雜、由低價到高價的先后順序進行試算、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 aopqrsa段支護方案的選擇根據(jù)a-opqrsa段的工程地質(zhì)條件和對基坑支護方案優(yōu)劣分析最終確定該段支護總體方案為:以大直徑鉆孔灌注樁作為主體支護樁、雙排粉噴樁作為止水帷幕聯(lián)合角撐與對頂撐相結合的內(nèi)支撐為主的多種聯(lián)合支護方案.具體支護結構剖面布置圖見圖3-2，分析見表33。圖32 a-opqrsa段支護體系布置剖面圖表3-3 a- opqrsa段支護方案分析表分段號開挖深度m本段特點可選的支護方案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

44、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、支護樁+混凝土內(nèi)支撐3、坑壁采用粉噴樁止水第四節(jié) aopqrsa段基坑減載放坡設計本場地地面下316m范圍內(nèi)分布有深厚軟土層，對支護體系的安全及經(jīng)濟均帶來較大影響。為降低工程造價，保證支護體系的安全，對場地周邊進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)采用放坡卸載，以減少主動區(qū)土壓力，坡中設置放坡平臺，坡面采用掛網(wǎng)噴面或噴錨網(wǎng)保護。aopqrsa段坡高、坡率具體見表34.表3-4 a

45、-opqrsa段基坑周邊放坡設計參數(shù)一覽表段號地面標高坑底標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aopqrsa20.79.7011.03。11：17。507。80直坡a-opqrsa段具體設計如下：噴錨網(wǎng)支護段噴面采用噴射砼,砼設計強度為c20，厚度6cm8cm，配比為水泥：砂：石子1：2：1。5，水灰比為0。40.5，采用標號不低于32.5mpa的普通硅酸鹽水泥、粒徑不大于2。5mm的中細砂和粒徑小于5mm的瓜米石。鋼筋網(wǎng)規(guī)格為6。5200200， 加強筋為16圓鋼.將各排錨桿、加強筋焊成網(wǎng)絡, 以增加面層剛度。上下段鋼筋網(wǎng)搭接長度應大于300mm。錨桿長度為3.0m4。5m，

46、間距1200mm1200mm,角度15度。當土層松散、孔內(nèi)塌孔嚴重時，用一次性錨管代替錨桿，錨管規(guī)格為：482.8（錨管需采用幫焊角鋼的方法加強處理）。表35 aopqrsa段放坡支護設計參數(shù)段號地面標高開挖深度一級坡參數(shù)備注坡高坡率支護形式平臺寬aopqrsa20。73.103。11：1噴錨網(wǎng)7.50局部粉噴樁加固第五節(jié) a-opqrsa段基坑支護樁設計在03.1m段采用減載放坡設計,破率為1：1，在距地面3。1m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段基坑設計剖面圖3。5.1 土

47、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。081854801.621粘土18。018822800。922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=15.5.01。6+15.50.9+150.6=47.75 kn/m2,地下水位取-4m處，為了

48、計算簡單，下面的計算把施工道路平面作為零點基準面，標高為0m。具體計算如下：外荷載：p=1.615.5+0.915.5+150.6=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 （31) =47.75tan242.5-210tan42.5=21.77kpa地下水位處（0.9m）主動土壓力：p1=p1+1z1ka1=21.77+150.9tan242.5=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+177.8tan242.5=144.45kpa淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土與粉質(zhì)粘土混

49、粉土（-8.7m）處下表面土壓力：p22=p+1z1+2z2tan245-2-2ctan45-2 (3-2）p22=47.75+150.9+177.8tan239.5-216tan39.5=105.35kpa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+17.32.7tan239.5=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 （33）p32=47.75+150.9+177.8+17.32.7tan231.5-20tan31.5=90.34kpa粉

50、砂與粉細砂分界面處（-19m）土壓力：p4=p32+4z4ka3=90.34+19.27.6tan231.5=145.14kpa被動土壓力計算：基坑底面（7.8m）被動土壓力：p1=210tan47.5=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+17.32.7tan250.5=130.47kpa粉質(zhì)粘土混粉土與粉砂(11。4m)處下表面被動土壓力:p32=0.917+17.32.7tan258.5=165.13kpa粉砂與粉細砂分界面處（-19m）土壓力:p4=p32+4z4kp3=165.13+19.27.6tan258.5=553.71kpa3。5。2 計算支護樁樁長、內(nèi)支撐力和最大彎矩對樁頂部設支撐的擋土支護樁，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