基坑围护方案说明

一、工程概况

拟建宁波市香格里拉大酒店项目项目位于宁波市江东区，百丈路以北、江东北路以东，场地西侧、隔江东北路即为中信国际大酒店。

拟建工程包括酒店、大宴会厅，以及一个地下锅炉房。其中：酒店地上42层，地下3层；大宴会厅地上4层，地下3层；锅炉房地下2层。

本工程场地位于宁波市繁华市区，周围环境保护要求较高：沿江东北路及百丈路，路面下管线众多；与中信国际大酒店隔江东北路相望，中信国际大酒店以西为奉化江。北侧为规划路，东侧为拟建的大戴街，目前暂均为空地。场地内江东北路沿街商铺现未拆除，已进入地下室范围，须拆除方可施工，故围护设计时不考虑对其的保护。

本工程基坑围护保护的重点为西侧的江东北路、南侧的百丈路，及其路面下的众多管线：江东北路下由近及远依次有以下管线：电力管线（距离红线约5m）、Φ500给水管（距离红线约10m）、Φ500污水管以及电讯管道。百丈路下由近及远依次有以下管线：电力管线（距离红线约1.2m）、Φ500给水管（距离红线约7m）、路灯线、雨水管、Φ500污水管以及路灯线。

基坑开挖面积约18600m2，基坑围护周长约650m。

本工程±0.00相当于绝对标高＋4.52m。工程场地地势较为平坦，地面标高一般在 2.4m ~ 3.7m 左右，南面较高，北面较低。根据基础相关图纸，较为详细地反映了地下室各部分的开挖深度：J 轴（V轴）以南，基础底板开挖深度为13.95m（承台开挖深度主要为14.75m）；北侧裙楼区域，基础底板开挖深度为12.3m（承台底板开挖深度主要为12.9m）；北侧主楼区域，基础底板开挖深度为14.1m（主楼采用厚板基础，底板距离地下室周边均大于10m）；锅炉房基础底反开挖深度为8.05m（承台底板开挖深度为8.25m和9.35m）。

另外主楼和裙楼各有一电梯深坑，坑深分别增加4.2m和2.95m。

二、工程地质条件

根据《宁波香格里拉大酒店发展项目岩土工程勘察报告（详勘）》，工程地质条件及设计参数列表如下所示：

基坑开挖影响范围内的主要土层自上而下分层描述如下：

Z层杂填土，杂色，浅部以碎石、碎砖瓦等建筑垃圾为主，混少量粘性土，底部多以软~流塑状粘性土含少量碎石为主，成分复杂，结构松散~稍密。全址分布，其中以场地西南侧为最厚。

①层粘土，可塑状态，厚层状，中等偏高压缩性，摇震反应无，干强度高，韧性高，土面光滑，含铁、锰质渲染，土质自上而下渐变差，局部为粉质粘土。该层局部被填土层取代。

②a’层粘土，灰色，软塑状态，厚层状，摇震反应无，干强度高，韧性高，土面光滑，高压缩性，含植物腐殖物及有机质。该层为②a层受预压后而成，局部分布于场址内。

②a淤泥质粘土，灰色，流塑状态，厚层状，高压缩性，摇震反应无，干强度高，韧性高，土面光滑，含少量粉粒团块和有机质斑点。全址主要分布于场地的南侧。

②b淤泥质粉质粘土，灰色，流塑，高压缩性，摇震反应无，干强度中，韧性中，土面稍有光滑，薄层状，夹粉料团块及条带，土质不均，局部粉粒含量高，局部为淤泥质粘土。全址局部缺失。

②c淤泥质粘土，灰色，流塑状态，厚层状，摇震反应无，干强度高，韧性高，土面光滑，高压缩性，偶见贝壳碎片和有机质，土质不甚均一，底部含粉砂团块，局部为粘土。全址分布。

③粉质粘土，灰色，软塑为主，厚层状，中等压缩性，摇震反应无，干强度中，韧性中，无光泽反应，混较多的粉土、粉砂，偶见贝壳碎片，土质不均，粉粒、粉砂含量较高，局部相变为③’层粘质粉土。全址局部缺失。

③’粘质粉土，灰色，稍密~中密，饱和，厚层状，中等压缩性，摇震反应中等，干强度低，韧性低，无光泽反应，混粘性土、粉砂等，土质不均，局部为含粘性土粉砂。该层主要在场地的拟建的大宴会厅附近及主楼北侧附近揭见。

⑤b粘土，灰绿~灰黄色，硬可塑状态，局部硬塑，摇震反应无，干强度高，韧性高，土面光滑，厚层状，中等压缩性，含铁锰质结核和粉粒团块，土质不均，局部为粉质粘土。场地南侧的K2、K4孔附近缺失该层。

⑤c粉质粘土，灰绿~灰黄色，可塑状态，局部软塑，厚层状，中等压缩性，摇震反应无，干强度中，韧性中，土面稍有光滑，含铁锰质结核和粉粒团块，土质不均，局部粉粒含量高，常夹有⑤c’层粘质粉土。全址分布。

⑤d砂质粉土，灰黄色，中密，饱和，薄层状为主，局部厚层状，中等~中等偏低压缩性，摇震反应迅速，干强度低，韧性低，无光泽反应，土质不均，夹粘性土条带。该层主要分布于场地的南侧。

⑥a粉质粘土夹粉砂，灰色，软塑~流塑状态为主，摇震反应无，干强度中，韧性中，无光泽反应，薄层状，中等压缩性，粉质粘土夹粉砂、粉土条带，局部粉砂、粉粒含量较高，土质不均。全址仅场地南侧的K2、PK32孔缺失。

另，场地第⑧层为承压含水层，承压水位呈季节性变化，最高水位在每年三月，最高月平均水位-5.7m（黄海标高）。

根据以上勘察成果资料，结合我院大量类似地层深基坑工程的经验，设计时按上表的固结快剪C、φ指标取用时适当折减，折减系数0.8。

第③层组合层位于基坑坑底附近，其粉粒、粉砂含量较高，渗透性较好，且具有微承压性。因此，需隔断该层土体坑内外地下水的水力联系；另外，基坑开挖至深层土体前，需采用坑内降水的措施以疏干地下水，以防止发生坑底管涌和流砂等不良地质现象。

需对第⑧层承压水验算基坑底的抗承压水稳定性。

三、设计依据及条件

1.  宁波市香格里拉大酒店结构初步设计“桩基础及围护结构招标图纸”(2004-10-14)；

2. 《宁波市香格里拉大酒店发展项目岩土工程勘察报告(详勘)》；

3. 中华人民共和国行业标准《建筑基坑支护设计规程》(JGJ120－99)；

4. 中华人民共和国国家标准《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)；

5. 浙江省标准《建筑地基基础设计规范》；

6. 中华人民共和国国家标准《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)；

7. 中华人民共和国国家特准《钢结构设计规范》(GB500017-2003)；

8. 现场实地踏勘了解的相关情况；

四、基坑围护结构方案简介

（一）本基坑工程的特点

1．关于止水帷幕。

根据勘察报告，第③层为强透水层，具微承压性，其层底标高为-12.84m~-15.11m（黄海标高）。止水桩的选型及施工质量需可靠，并且需穿透该强透水层，否则基坑开挖时极易发生管涌或流砂现象。

2．关于支撑系统。

由于本工程开挖深度较深，必然要采用多道钢筋混凝土支撑。平面布置上，根据基坑的体型特点，可采用角撑结合对撑的形式。支撑的水平间距，主要考虑在满足支撑及圈梁的内力计算的条件下，尽可能地留出方便土方开挖的空间。

支撑的竖向布置上，应使支撑间的净空便于挖机操作。否则，支撑下方的土体开挖将比较困难，尤以最下一层土方的开挖难度最大。

考虑到基坑开挖深度较深，为方便深层土方的开挖，可利用第一道支撑系统设置四个挖土平台。

3．关于围护桩。本工程基坑围护保护环境的重点为西侧和南侧，所以围护设计时不同区域的位移控制可以采用不同的标准（西侧、南侧在满足围护结构强度安全的前提下，还需进行位移控制；而东侧和北侧的围护结构只要满足强度的安全即可），这样更能达到即安全又经济效果。

另外，本工程的场地地质条件的一个特点是，基坑开挖范围内土质相对较差（基本为淤泥质粘土），但围护桩插入深度范围内及桩底以下范围内的土质却好很多（一般为稍密~中密的粉性土和可塑~硬塑的粘性土），根据工程经验，在这样的土层中，围护结构不易发生隆起破坏，桩长可大大缩短。经验算也能得到相同的结论：开挖深度：围护桩插入深度比1：0.8以内左右即可满足基坑抗隆起安全度。

（二）方案设计指导思想

基坑围护方案的选定必须综合考虑工程本身的特点及周围环境的要求，在满足地下室结构土建施工及确保周围环境安全可靠的前提下，尽量达到既经济合理，又方便施工及提高工效的标准。宁波市香格里拉大酒店发展项目基坑围护就是本着这一原则来进行设计的。

（三）方案简介

本工程基坑开挖深度较深，挖深达12.9m~14.75m，基坑开挖深度大部分处于第②层淤泥质粘土范围内。根据地质勘察报告反映，该层土物理力学性质较差，含水量最大达49.4%，压缩模量最小仅2.21Mpa，层厚却达 8.0m ~ 12.0m。同时，基坑有两侧紧邻马路，周围环境对变形控制要求较高。

考虑到本工程的特点，结合我院丰富的围护设计经验、当地成功的工程实例，拟采用钻孔灌注桩挡土、三轴深层搅拌桩止水，坑内设置三道内支撑系统。

以下分别详述。

 (1)、围护墙挡土止水系统

采用Φ1000mm钻孔灌注桩，西侧、南侧位移控制要求较高，桩间距1150mm；北侧、东侧桩间距1250mm。桩长根据不同挖深区域、坑底抗隆起安全度验算控制，桩长取23.0m~28.0m。

止水帷幕采用Φ650mm三轴深层搅拌桩，桩间距900mm，桩与桩之间搭接一根轴（即搭接650mm）。桩长21m左右，打穿第③层砂性土层，进入第⑤层相对不透水层。

三轴搅拌桩应用在基坑围护中，近几年在上海、南京、广州等城市取得了相当多的成功经验。该工艺与传统深层搅拌桩相比，具有较大的优点：①止水效果好，搭接长度大，且由于工艺决定，水泥掺量较大（达20%），搅拌充分，因此在众多工程的应用中，极少有帷幕漏水的情况；②施工工艺与传统搅拌桩不同，采用水泥浆将土体置换，而非传统搅拌桩的将水泥浆压入土体中，因此施工时对周围环境影响较小；③施工速度快，一台设备平均一天能施工约20延长米；④可达到的桩长较长，传统搅拌桩设备桩长仅能到18m左右，而三轴桩设备已有多个工程应用到超过30m。

地下锅炉房区域与地下室同时开挖，二者开挖高差达4.25m。深浅坑之间需进行围护，拟采用Φ600@700钻孔灌注桩进行围护。

 (2)、支撑系统

拟采用上下共三道内支撑。平面布置上，采用角支撑＋对撑的布置形式。

支撑标高的确定，应综合围护结构的位移控制、土方开挖、地下室各楼板的标高、以及拆换撑的施工顺序等方面确定。

本工程以J（西侧，东侧为V轴）轴线为分界线，南北两区域的地下室各层楼板标高有突变。因此，以J轴线为分界线，南北两区域的支撑系统采用不同的标高：J轴线以南，三道支撑的标高从上至下分别为-2.70m、-7.65m和-11.55m（地面绝对标高+3.52m以下的深度，以下同）；J轴线以北，三道支撑标高从上至下分别-2.10m、-7.00m和-10.90m。

角撑区域，采用三道水平支撑，均为钢筋混凝土支撑。

对撑区域，第一、二道支撑均采用钢筋混凝土水平支撑，第三道支撑采用空间琵琶撑（详见下图）。该种支撑形式，经过我院近十多年来在多个工程中的应用，已证明是一种非常适合深大型基坑的支撑形式。采用空间琵琶撑，主要有以下优点：

A.空间斜撑采用H型钢。安装支撑时沿基坑边放坡开挖，然后放置钢围檩，H型钢两端焊接安装，可在基坑开挖出来后迅速安装支撑完成。由于支撑安装及时，土体流变产生的变形得到大大的减小，对环境保护非常有好处；

B.采用空间斜撑后，砼撑到基坑底面之间的净空相当大，挖土设备可以相当自由地操作，给支撑下层土方的水平运输带来极大的方便，可以大大加快土方开挖的速度，对于节约工期非常有利。

我院在多个工程中成功应用该种支撑形式，如：上海嘉里不夜城中心（开挖深度12.6~14.6m，采用二道混凝土支撑＋二道琵琶撑），上海电视台（开挖深度8.8m，采用一道混凝土支撑＋一道琵琶撑），南京地铁控制中心（开挖深度15~18m，采用半逆筑法，地下二层楼板以下设置琵琶撑）等等。其中嘉里不夜城中心、上海电视台的照片如下：

上海嘉里不夜城中心

上海电视台基坑支撑系统

为减小西侧围护桩的水平位移，拟在第一道钢筋混凝土支撑下也设置下琵琶撑。

考虑到基坑开挖深度较大，深层土体开挖时较为困难，而工程周边场地狭小，为加快土方开挖的进度，拟利用第一道支撑系统设置四座挖土平台。

地下室各层楼板（底板）完成后，利用楼板（底板）换撑，依次拆除相应各道支撑：底板完成后，拆除第三道支撑；地下二层楼板完成后，拆除第二道支撑；地下一层楼板完成后，拆除第一道支撑。这样的顺序，支撑系统不会影响地下室结构的施工。

地下二层、地下一层楼板，局部有沿周边的开洞，换撑时需设置临时支撑。

五、计算理论及主要计算结果

1．计算方法

(1) ．主动土压力取值

采用地质勘察报告所提供的基坑围护设计参数（C、峰值打0.8折），地下水位-1.0米，采用朗金主动土压力计算公式，水土合算；

(2) ．被动土压力计算系数采用地基基床系数“m”值；

(3) ．采用“m”法有限元程序进行模拟实际施工工况的挡土结构侧向位移、内力的计算；

(4) ．对各道支撑系统，进行支撑系统平面框架计算； 

2．主要计算结果

        (1) ．围护桩

第二道砼支撑实际轴力应为第二道砼支撑和第三道钢支撑(斜支撑)所承受轴力之和。

        (2) ．支撑体系

(1) ．坑内降水

井点降水可以改善挖土条件和改良坑内土的物理、力学指标，提高基坑整体稳定的安全储备，进一步减小产生管涌的可能性。

根据当地工程经验，浅部土体开挖时可采用集水明排，设置排水沟和集水井。深部土体开挖时，利用真空深井降低坑内地下水位。降水深度为坑底以下0.5 ~ 0.8米。

(2) ．土方开挖

浅部土方开挖时，可直接开挖并外运出土。深部土方开挖时，根据支撑的布置形式，土方时开挖可以在支撑以下进行水平驳运，然后从指定的栈桥位置出土。

支撑应掏槽施工。最后一层土体开挖时，应采用挖机挖土至坑底以上约30 ㎝，该部分土体需采用人工挖除、修平。

土方开挖时，严禁先挖后撑。开挖最下一层土方时，需随挖随浇捣垫层，无垫层坑底最大暴露面积不得大于300平方米。混凝土垫层需直接浇捣至围护桩内侧面，使垫层能够起到一道支撑的作用，以减小围护桩体随着基坑暴露时间的增长而位移不断增加对周围环境可能造成的有害影响。

(3) ．土方开挖时挖土机械不得直接压在支撑上进行作业，不得碰撞支撑杆件；

(4) ．地面施工超载不得大于20KN/M2，排水明沟不得沿围护桩边设置。

七、监测方案

基坑监测包括对环境的保护监测和对本围护体系的安全监测，及时预报施工过程中可能出现的问题，通过信息反馈法指导施工，防止意外事件的发生。

一旦监测值超出控制指标，施工单位应会同设计单位一起进行原因分析，并考虑采取相应的控制位移及沉降的措施。

本工程环境保护的重点为周边管线及西、南侧的道路。因此环境监测的测点（道路沉降、管线变形、围护桩深层位移等）应主要布设于该区域。

监测的主要项目：

1、周围地下管线和主要道路、建筑物的沉降、侧向位移监测；

2、围护结构顶面位移、沉降监测；

3、深层土体的位移监测(测斜)；

4、坑外、坑内水位变化监测；

5、支撑轴力监测；

6、立柱沉降监测；

监测报警值

A～A剖面

围护结构计算书

一、工程概况

 A～A剖面基坑开挖深度为14.35m，采用 1000@1150灌注桩围护结构，桩长为26.5m，桩顶标高为0m。计算时考虑地面超载20kPa。

 二、工况

工况简图如下：

三、计算

A'～A'剖面

围护结构计算书

一、工程概况

 A'～A'剖面基坑开挖深度为14.35m，采用 1000@1250灌注桩围护结构，桩长为26.5m，桩顶标高为0m。计算时考虑地面超载20kPa。

二、工况

工况简图如下：

三、计算

A''～A''剖面

围护结构计算书

一、工程概况

 A''～A''剖面基坑开挖深度为14.35m，采用 1000@1150灌注桩围护结构，桩长为26.5m，桩顶标高为0m。计算时考虑地面超载20kPa。

二、工况

工况简图如下：

三、计算

A'''～A'''剖面

围护结构计算书

一、工程概况

 A'''～A'''剖面基坑开挖深度为14.35m，采用 1000@1250灌注桩围护结构，桩长为26.5m，桩顶标高为0m。计算时考虑地面超载20kPa。

二、工况

工况简图如下：

三、计算

B～B剖面

围护结构计算书

一、工程概况

 B～B剖面基坑开挖深度为13.1m，采用 1000@1150灌注桩围护结构，桩长为23.5m，桩顶标高为0m。计算时考虑地面超载20kPa。

二、工况

工况简图如下：

四、计算

B'～B'剖面

围护结构计算书

一、工程概况

 B'～B'剖面基坑开挖深度为13.3m，采用 1000@1250灌注桩围护结构，桩长为23.5m，桩顶标高为0m。计算时考虑地面超载20kPa。

二、工况

工况简图如下：

三、计算

C～C剖面

围护结构计算书

一、工程概况

 C～C剖面基坑开挖深度为12.6m，采用 1000@1150灌注桩围护结构，桩长为23.5m，桩顶标高为0m。计算时考虑地面超载20kPa。

二、工况

工况简图如下：

三、计算

C'～C'剖面

围护结构计算书

一、工程概况

 C'～C'剖面基坑开挖深度为12.6m，采用 1000@1250灌注桩围护结构，桩长为23.5m，桩顶标高为0m。计算时考虑地面超载20kPa。

二、工况

工况简图如下：

三、计算

C''～C''剖面

围护结构计算书

一、工程概况

 C''～C''剖面基坑开挖深度为12.6m，采用 1000@1250灌注桩围护结构，桩长为23.5m，桩顶标高为0m。计算时考虑地面超载20kPa。

二、工况

工况简图如下：

三、计算

D～D剖面

围护结构计算书

一、工程概况

 D～D剖面基坑开挖深度为12.6m，采用 1000@1150灌注桩围护结构，桩长为22m，桩顶标高为0m。计算时考虑地面超载20kPa。

二、工况

工况简图如下：

三、计算

止水帷幕抗渗计算

1、抗渗流稳定性验算 

  根据《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99第8.4.2条：止水帷幕插入下卧不透水层深度：l=0.2hw-0.5b

l=0.2*14.5-0.5*0.65=2.575m

本设计的止水帷幕插入深度均满足要求；

2、抗承压水稳定性验算

   第③层土体的粉粒、粉砂含量较高，渗透性较好，且具有微承压性，但考虑围护桩已打穿此层，故不予进行验算；

   第⑧层土体为承压含水层，承压水位呈季节性变化，最高水位在每年三月，最高月平均水位-5.7m（黄海标高），需进行抗承压水稳定性验算。

   根据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2003附录W基坑底抗渗流稳定性验算第W.0.1条：

=18*33=594 KN/M 2,

 =10*(44-5.7)=383 KN/M2,

594/383=1.55>1.1

满足规范要求。下载本文