临平永安大厦与金鑫大厦（SMW工法桩）的深基坑围护设计

第一部分 基坑围护说明

1.工程概况及周围环境分析

1.1 工程概况

工程名称：临平永安大厦·金鑫大厦

地理位置：杭州市临平南部，南至玩月路，东为迎宾大道

建设单位：杭州永安房地产开发有限公司和杭州余杭金鑫外贸有限公司

主体设计单位：浙江省建筑设计研究院

主体概况：主要为二幢26层高档写字楼，周边为4层裙房，总建筑面积84740m²。地下设有二层整体地下室，基础埋深约12.5m。主楼檐口高99.9m，采用框筒结构，裙房为框架结构。估算框架最大荷载18000kN/柱，核心筒为1100kN/m²，拟采用钻孔灌注桩基础。

1.2 基坑深度

该工程±0.000相当于黄海高程5.900m，现场场地标高平均约5.600m（相当于建筑标高-0.300m）。

底板面标高-12.250m，底板厚度700mm、垫层厚度100mm，坑底标高-13.100m，则考虑至底板垫层底基坑挖深为12.800m（局部为13.950m和14.900m，位于基坑中间，按坑中坑考虑）。

1.3 周边环境分析

基坑东面为规划道路，该工程施工期间作为施工通道；基坑南面为已建道路，尚未交付使用，道路上有雨水管（埋深0.6m，距坑边2.8m）及污水管（埋深1.5m，距坑边8.7m）；基坑西面为迎宾大道，距离基坑约40m；基坑北面目前为空地，工程施工期间作为搭建临设的场地。

2.工程地质条件

根据钻探揭露、室内土工试验成果和原位测试成果，场地勘探深度范围内的地基土可划分为6大层11亚层，现将基坑开挖涉及的土层自上而下分述如下：

第1层杂填土。灰黄色，干，松散。主要由粉性土组成，含少量建筑垃圾和碎石。厚约0.3m的混凝土主要分布于原有建筑拆除和现有简易道路范围。厚度0.30～1.80m。层顶标高4.64～5.77m。

第2层粉质黏土。灰黄色，软塑。无摇震反应，切面稍光滑，韧性、干强度中等，中等压缩性，见少量铁锰质斑点，上部常见粉土层；下部夹约30cm厚灰色软塑状粉质黏土。全场分布，层厚1.70～4.50m。层顶标高3.70～5.12m。

第4-1层黏质粉土。灰色，很湿，稍密。摇振反应中等，干强度低，韧性低，无光泽，中等压缩性。见大量云母及少量氧化铁斑点，局部夹黏性土薄层。全场分布，层厚3.20～6.30m。层顶标高-0.28～2.09m。

第4-2层砂质粉土。灰黄色，稍密～中密，很湿，干强度低，低韧性，摇振反应迅速，无光泽，见云母屑，具层理，局部为粉砂。全场分布，层厚6.00～7.30m。层顶标高-4.33～-3.48m。

第4-3层砂质粉土。灰色，很湿，稍密。摇振反应中等，干强度低，韧性低，无光泽，中等压缩性。层理明显，夹软塑状粉质黏土薄层，层厚一般小于1cm，两者比约为10∶1。全场分布，层厚11.40～12.60m。层顶标高-11.23～-10.21m。

地质报告提供的土层物理力学指标见表8-8。

表8-8 各土层物理力学指标表

注：上表各项参数均来自工程地质勘察报告。

潜水广泛分布于场地上部的粉土层中，主要接受大气降水补给。排泄方式主要为径流、蒸发以及周边人工抽水。勘探期间（东侧的南苑·大美公寓有地下室开挖，大面积降水，以至于水位降低）测得地下水位埋深0.60～1.80m，地下水水位变化较大。在丰水期，降水充沛，水位较高，潜水位随之升高；枯水期降水量较少，水位较低，潜水位降低。一般年变化幅度在1.00～1.50m。

根据Z18、Z20孔水质分析资料：场地地下水的潜水和土对混凝土结构微腐蚀性，对混凝土结构中钢筋微腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。

3.基坑围护方案

3.1 该工程的特点

综合分析场地地理位置、土质条件、基坑开挖深度及周围环境的影响，该工程具有以下特点：

基坑开挖深度较深，基本挖深在12.80m左右。

基坑开挖范围大，基坑面积约12233m²，基坑周长约441m。

场地土开挖范围内土层主要为粉土层，渗透系数很大，需采取降水措施。

周围环境条件较简单，该基坑重点是保证基坑自身的安全性。

基坑安全等级为一级，重要性系数为1.1。

3.2 基坑围护方案的比较与确定

根据该工程地下室基坑的特点，在“安全、经济、方便施工”的原则下，对各种围护方案进行技术可行性、经济合理性比较，再根据基坑周围环境的情况，采用如下基坑围护方案：基坑-6.800m以上采用土钉支护，-6.800m以下采用工法桩（三轴水泥搅拌桩ϕ850@600内插型钢H700×300×13×24）结合现浇钢筋混凝土支撑体系。

由于开挖深度内的土质较好，采用土钉无疑是最经济的支护形式，但基坑的挖深达12.65m，全部采用土钉的放坡空间不够。综合考虑经济性、安全性，先用土钉支护开挖至-6.800m标高（支撑标高设得越低，围护桩的弯矩越小，越经济，而地下二层的楼面标高为-8.300m，压顶梁设在-6.800m刚好能满足在地下二层换撑的需要、并使桩身弯矩尽可能小同时又不影响地下二层处的地下室结构施工），再从-6.800m标高至坑底采用工法桩结合一道混凝土支撑的支护。

与钻孔桩或SMW工法桩结合两道混凝土支撑的方案相比，由于仅设一道支撑，极大地方便了土方开挖，节约了工期、围护投资。

3.3 降水方案的确定

基坑开挖范围内粉土的渗透系数为10^-5cm/s～10^-4cm/s数量级。根据粉砂土近几年的工程经验，一般均采用自流深井降水。

基坑-6.800m标高以下四周已用三轴水泥搅拌桩止水帷幕防止产生管涌及流沙，为了保证土钉墙施工及减小内外水头差，坑外布设控制性降水井，基坑施工期间坑外水位保持在-8.000左右。因止水帷幕未封闭，坑内井的间距应布置的小一些，约每200～250m²布置一口自流井；坑外井的间距布置为13m。

3.4 支撑布置

钢筋混凝土支撑承载力高、安全性好，能承受弯、剪、扭、压力等复杂受力情况，可根据基坑的形状灵活布置，在浙江地区的应用非常广泛，积累的经验也比较多，故该设计采用钢筋混凝土支撑。

该工程上部采用放坡结合锚管支护，下部钻孔灌注桩结合一道支撑。考虑到地下二层顶板施工的方便性及换撑的设置，将支撑底标高放于地下二层顶板上800mm的位置。

水平内支撑平面布置时，尽量避开主体结构的柱子位置和主楼核心筒区域，以方便柱子、剪力墙的主筋接头按规范施工。尽量利用工程桩兼作内支撑的竖向立柱，以节约造价。

支撑标高的设置应不妨碍地下室各层楼板、底板的施工；使得围护桩（墙）在各工况下的弯矩、变形尽可能小；各道支撑之间的净空要满足挖土机、运土车辆的通行要求，以方便土方的开挖，加快施工进度。

第二部分基坑结构分析计算说明

1.计算内容

土钉抗拔抗拉验算。

内部、外部稳定验算。

钻孔灌注桩在不同工况下的内力及变形计算。(www.xing528.com)

坑底土体抗隆起稳定验算。

围护桩抗倾覆稳定验算。

基坑整体稳定验算。

围护结构抗管涌验算。

2.围护布置及计算参数取值说明

基坑开挖深度影响范围内土体为1杂填土、2粉质黏土、4-1黏质粉土、4-2砂质粉土、4-3砂质粉土。

结合浙江省标准《建筑基坑工程技术规程》（DB33/T 1008—2000）的建议值及相关工程的经验，对地质勘察资料提供的土层参数作了合理调整。计算选用的土体强度参数指标见表8-9。

考虑地表超载20kPa。围护桩内力及变形采用应用较为广泛的m法进行计算。其中钻孔桩受力计算时将上部土体作为荷载进行考虑。

表8-9 计算采用各土层物理力学指标

3.基坑围护结构受力及稳定性分析

剖面1-1

坑底标高-13.100m，挖深12.7m，采用上部五道锚管、下部工法桩结合一道混凝土支撑进行支护，计算时地表超载按20kPa考虑。围护布置如图8-46所示：

计算时选用Z1孔地质剖面图作为典型计算断面。计算结果如下：

[上部土钉支护验算结果]

[局部抗拉验算结果]

（续）

图8-46 区域1-1 围护布置图

[内部稳定验算结果]

[外部稳定计算结果]

抗滑安全系数： 2.615 >1.300

抗倾覆安全系数： 19.943 >1.600

[下部工法桩结合一道支撑支护验算结果]

计算时将上部土体作为荷载考虑。

（1）工况简图如图8-47所示。

图8-47 工况简图

（2）计算。

整体稳定验算，如图8-48所示。

图8-48 整体稳定验算

墙底抗隆起验算，如图8-49所示。

图8-49 坑底抗隆起验算K=2.02

抗倾覆验算（水土合算），如图8-50所示。

图8-50 抗倾覆验算（水土合算）

抗管涌验算：

按砂土，安全系数K=2.683

按黏土，安全系数K=3.501

内力位移包络图如图8-51所示。

图8-51 包络图（水土分算，矩形荷载）

4.支撑内力及变形计算

本基坑支撑轴力及变形的计算程序采用有限元软件SAP2000，图略。