運河廣場運河博物館地下商城基坑圍護(hù)設(shè)計計算說明優(yōu)化稿

杭州市拱宸橋城區(qū)舊城改造運河廣場、運河博物館、地下商城基坑圍護(hù)設(shè)計計算說明(優(yōu)化稿)同濟大學(xué)建筑設(shè)計研究院2003年元月修改說明:在聽取了杭州地區(qū)專家的意見以后，設(shè)計者認(rèn)真學(xué)習(xí)了專家的意見，作了如下修改：1、因臺州路和舟山路將不存在，南北兩側(cè)地下管線全部拆除；2、實地考察了場地土質(zhì)情況后，取消了深層降水；3、采用雙圓環(huán)形式混凝土內(nèi)支撐，受力均勻，傳力順暢；4、對于支撐框架的整體漂移，采取了如下的措施：①深區(qū)(開挖深度為10.3)增加一排自鉆式錨桿(視施工監(jiān)測結(jié)果再決定是否施作)，平衡部分土壓力；②合理劃分挖土區(qū)間，深區(qū)分次開挖，分次澆筑底部；5、增加了溫度應(yīng)力的計算，溫度變化（10℃）引起的大圓環(huán)軸力增量為6500kN，在強度允許范圍之內(nèi)；6、由于塊石墊層，深度增加0.2m，鉆孔灌注樁深度增加1.0m；7、深度增加0.2m，鉆孔灌注樁深度增加1.0m后，內(nèi)力重新計算；8、考慮到開挖區(qū)土質(zhì)太軟弱，在開挖10.3m區(qū)域內(nèi)的暗墩深度增加2.0m。目錄第一部分基坑圍護(hù)設(shè)計說明設(shè)計依據(jù)工程概況工程地質(zhì)概況周圍環(huán)境基坑圍護(hù)方案結(jié)構(gòu)布置及特點支撐系統(tǒng)設(shè)計基坑工程施工要求基坑降水措施應(yīng)急搶險措施現(xiàn)場監(jiān)測內(nèi)容及要求第二部分基坑圍護(hù)計算說明計算內(nèi)容計算參數(shù)取值說明計算方法說明及計算結(jié)果基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工動態(tài)有限元計算第三部分基坑圍護(hù)設(shè)計圖圖紙目錄基坑圍護(hù)總平面圖基坑圍護(hù)設(shè)計及施工總說明基坑圍護(hù)平面布置圖支撐平面布置圖立柱（立柱樁）平面布置圖1－1，2－2剖面詳圖3－3，4－4剖面詳圖5－5，6－6剖面詳圖7－7，8－8，9－9剖面詳圖1－1，2－2剖面換撐圖圍護(hù)鉆孔灌注樁配筋圖支撐及圈梁配筋圖立柱結(jié)構(gòu)圖挖土工況一平面布置圖挖土工況二平面布置圖挖土工況三平面布置圖挖土工況四平面布置圖挖土工況五平面布置圖建議監(jiān)測點平面布置圖

第一部分基坑圍護(hù)設(shè)計說明設(shè)計依據(jù)浙江有色建筑工程有限公司《杭州拱宸橋運河博物館及地下商城項目巖土工程勘察報告》2002年4月；場地紅線圖和周圍管線、建筑物布置圖；本工程建筑總平面、地下室平面圖、剖面圖、樁位平面圖；中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》(JGJ120-99)；中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)《基坑土釘支護(hù)技術(shù)規(guī)程》CECS96:97；中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(GBJ7-89)；中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》(JGJ94-94)；浙江省標(biāo)準(zhǔn)《建筑軟弱地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(DBJ10-1-90)；混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB50010-2002）；混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范（GB50204-2002）；建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范（GB50202-2002）；鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GBJ17-88）；軟土地基深層攪拌加固法技術(shù)規(guī)程（YBJ225-91）；建筑基坑工程技術(shù)規(guī)范（YB9258-97）；浙江省標(biāo)準(zhǔn)《建筑基坑工程技術(shù)規(guī)程》（DB33/T1108-2000）；其它相關(guān)的規(guī)范及規(guī)程。工程概況浙江拱宸橋運河廣場、運河博物館及地下商城項目位于杭州市拱宸橋，東起金華路，南至舟山路，西臨京杭大運河，北接拱墅區(qū)人民政府。工程總建筑面積51850m2，其中運河博物館地上為二層，建筑面積7100m2，地下商城為二層，建筑面積4475m2，最大開挖深度10.3m。采用框架結(jié)構(gòu)。工程地質(zhì)概況(一)地形、地貌特征及環(huán)境條件場地位于拱宸橋麗水路東側(cè)、金華路南側(cè)、舟山路北側(cè)，交通條件便利。場地原為浙江絲聯(lián)廠宿舍區(qū)，現(xiàn)廠房及宿舍房已拆除、平整，地形較平坦，地面高差在50cm以內(nèi)。(二)地基土層工程地質(zhì)特征經(jīng)勘察，埋深在45.5m深度范圍內(nèi)的地基土層，按其成因類型和物理力學(xué)性質(zhì)可劃分為十個工程地質(zhì)層，其中(1)、(6)、(9)號層分為二個亞層，(3)層分為三個亞層，(2)層分為四個亞層，(6)-2號層又可分為二個次亞層，(4)、(5)、(7)、(8)號層本場地缺失?；鶐r由侏羅紀(jì)晶屑凝灰?guī)r和白堊紀(jì)的泥質(zhì)粉砂巖兩種巖性構(gòu)成，兩者呈不整合產(chǎn)出。兩種巖性均分為強風(fēng)化段和中等風(fēng)化段，由于巖體力學(xué)強度差異較大，故基巖頂面起伏較懸殊，現(xiàn)將各巖土層特征分述如下：(1)-1雜填土雜色，局部以灰黑色為主，松散狀，壓縮性高，不均勻，成分為碎石、磚瓦碎塊、砂礫、塊石、素砼、粘性土及少量生活垃圾，局部地段該層表現(xiàn)為素填土。全場分布，厚度0.4~3.5m。(1)-2粉質(zhì)粘土黃灰、青灰色，軟塑狀，局部可塑狀，中等壓縮性，具鐵錳質(zhì)渲染，該層粉粒含量較高，局部具層狀結(jié)構(gòu)，局部缺失。一般厚度0.25~2.20m，層面分布高程2.70～4.27m。(2)-1粘質(zhì)粉土灰黃、黃灰、灰色，稍～中密狀，濕，中等壓縮性，含云母碎屑及鐵錳質(zhì)結(jié)核，局部表現(xiàn)為砂質(zhì)粉土夾粉砂，微層理發(fā)育。全場分布，一般厚度0.4~2.3m，層面分布高程1.29~3.56。(2)-2淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土灰色，流塑狀，高壓縮性，該層土質(zhì)不均勻，局部地段表現(xiàn)為淤泥質(zhì)粘土、軟塑狀粉質(zhì)粘土，局部粉粒富集。局部缺失，一般厚度0.9~3.0m，層面分布高程0.89~2.20m。(2)-3粉質(zhì)粘土灰色，流塑狀，高壓縮性，粉粒高，局部夾粉土薄層。土質(zhì)不均，局部地段表現(xiàn)為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粉土。局部缺失，一般厚度0.9~3.3m，層面分布高程負(fù)2.11~0.91m。(2)-4粘質(zhì)粉土灰色，稍密狀，很濕，中等壓縮性，夾少量粉細(xì)砂，局部缺失，一般厚度1.1~3.0m，層面分布高程負(fù)3.78~0.14m。(3)-1淤泥質(zhì)粘土灰色，流塑狀，高壓縮性，含腐植物，局部表現(xiàn)為淤泥、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，場地東側(cè)缺失，一般厚度1.6~5.7m，層面分布高程負(fù)1.95~3.25m。(3)-2淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土灰色，流塑狀，高壓縮性，含少量有機質(zhì)，底部見貝殼碎片，該層中部局部地段表現(xiàn)為流塑狀粉質(zhì)粘土，底部局部表現(xiàn)為淤泥。全場分布，一般厚度8.2~21.85m，層面分布高程負(fù)5.18~負(fù)1.95m。(3)-3粉質(zhì)粘土灰褐色，軟塑狀，高壓縮性，含較多朽木碎屑，屬過渡層。局部缺失，一般厚度0.4~3.5m，層面分布高程負(fù)24.68~負(fù)12.56m。(6)-1粉質(zhì)粘土灰綠、灰黃、黃灰色，硬塑～硬可塑狀，中等壓縮性，含鐵錳質(zhì)結(jié)核，局部表現(xiàn)為粘土。Z25號孔該層局部粉粒較高而表現(xiàn)為粘質(zhì)粉土，場地自西向東，該層厚度逐漸變薄，至場地東北角缺失，一般厚度1.6~9.5m，層面分布高程負(fù)26.71~負(fù)12.71m。(6)-2a粉質(zhì)粘土綠灰色，軟塑狀，中等壓縮性，含少量粉砂，土性接近粘質(zhì)粉土，具不均勻性。該層僅分布于場地東南側(cè)，一般厚度1.3~4.55m，層面分布高程負(fù)25.80~負(fù)24.31m。(6)-2b粘質(zhì)粉土黃灰～綠灰色，中密狀，局部密實狀，濕，中等壓縮性，含粉細(xì)砂顆粒，含量約15％。局部缺失，一般厚度0.5~5.1m，層面分布高程負(fù)29.70～負(fù)25.80m。(9)-1粘土灰黃、棕黃、棕灰色，硬塑狀，中等壓縮性，富含高嶺土，屬坡積土，局部夾塊狀全風(fēng)化基巖，少數(shù)勘察孔揭示，一般厚度0.45~4.9m，層面分布高程負(fù)31.61~負(fù)25.13m。(9)-2粘土(全風(fēng)化基巖)棕灰、棕紅、灰白色，硬塑狀，中等壓縮性，僅少量鉆孔揭示，揭示最大厚度3.60m。(10)-1a強風(fēng)化泥質(zhì)粉質(zhì)砂巖紫色，棕紅色，硬塑～堅硬狀，飽和，巖芯呈短柱狀，敲擊聲悶，具原巖結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特征，手捏具砂感，巖石礦物蝕變明顯。場地東南角缺失，大部分鉆孔揭示最大厚度4.20m。(10)-1b強風(fēng)化晶屑玻屑凝灰?guī)r棕灰、灰白色，堅硬狀，飽和，巖芯呈短柱狀，手捏易成粉未狀，砂感強烈，Z43、Z51、Z53號孔該層局部含少量中等風(fēng)化巖塊。僅分布于場地東南角Z43、Z49、Z51號孔附近，揭示最大厚度3.60m。(10)-2a中等風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖磚紅色、紫色，堅硬狀，飽和，泥質(zhì)粉砂結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖石裂面較新鮮，巖芯多呈短柱狀、長柱狀，裂隙面多呈閉合狀，不甚發(fā)育，巖面較平緩。場地東南角缺失，揭示最大厚度3.40m。(10)-2b中等風(fēng)化晶屑玻凝灰?guī)r紫紅色，堅硬狀，飽和，凝灰質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖芯多呈碎塊狀，少數(shù)短柱狀，裂隙發(fā)育，裂隙面多呈開放式，裂面與軸心夾角約30，巖石礦物少數(shù)已葉臘石化、絹云母化，巖芯敲擊聲音較脆，巖面起伏較大。僅分布于場地東南角，揭示最大厚度4.80m。以上各巖土層物理力學(xué)指標(biāo)及樁基礎(chǔ)設(shè)計參數(shù)指標(biāo)見下表。綜上所述，場地表部(1)-1、(1)-2、(2)-2、(2)-3號各土層物理力學(xué)性質(zhì)均較差，單層厚度均較小且分布不均；(2)-1、(2)-4號土層物理力學(xué)性質(zhì)相對較好，其中(2)-1號層分布均勻，但單層厚度較小，(2)-4分布極不均勻，僅局部分布；(3)-1、(3)-2、(3)-3號土層屬“三高”土層，物理力學(xué)性質(zhì)極差，極易壓縮變形，場地(6)號土層中(6)-1、(6)-2b層物理力學(xué)性質(zhì)較好，強度較高，但其分布不均勻，厚度變化較大，(6)-2a土層呈軟塑狀，其力學(xué)性質(zhì)一般，場地(9)號、(10)號層呈硬～堅硬狀，其物理力學(xué)性質(zhì)好，但由于場地東南角(10)號巖層存在不整合面，使得(10)號巖層強度上具不均勻性，層面起伏也較大。(三)地下水埋藏條件及其水質(zhì)對砼基礎(chǔ)建筑材料的腐蝕性評價場地地下水水位埋藏較淺，穩(wěn)定水位在自然地面下0.3~1.2m之間，對應(yīng)高程在2.87~3.82m之間，地下水類型主要為上層滯水及少量分布在(2)號土層中的孔隙潛水，接受大氣降水和地表水滲入補給。淺部(20m以內(nèi))的土層(1)-1、(2)-1、(2)-4號層為弱含水層，其它土層一般可視為相對隔水層。地下水水位隨大氣降雨量大小及場地西側(cè)京杭大運河河流水位的變化而變化，但變化幅度不大。場地水質(zhì)對砼基礎(chǔ)建筑材料無腐蝕性。(四)地震效應(yīng)分析本工程應(yīng)屬丙類建筑，建筑物抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)可按6度設(shè)防。場地自然場面下20m以內(nèi)飽和粉土層為(2)-1及(2)-4號土層，按7度設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，(2)-1、(2)-4號粉土均屬不液化土層。

(五)場地穩(wěn)定性評價經(jīng)勘察查明，場地內(nèi)(除基巖不整合外)無不良地質(zhì)現(xiàn)象存在，土層結(jié)構(gòu)相對較簡單，但局部變化較大，分布尚穩(wěn)定。但基巖巖性不一，力學(xué)強度差異懸殊，層頂起伏較大，在場地東南角粉砂巖與凝灰?guī)r呈不整合產(chǎn)出，凝灰?guī)r產(chǎn)狀為傾向340～350，傾角8～10。場地地勢平坦，無高陡邊坡，亦不存在可液化土層，故場地穩(wěn)定性較好。(六)樁基礎(chǔ)條件評價對整個場地而言，本場地不存在單一連續(xù)分布的基礎(chǔ)持力層位，為此，根據(jù)場地土的工程地質(zhì)條件，主要持力層的分布情況，將場地劃分為三個工程地質(zhì)區(qū)(詳見勘察報告平面圖)，樁基持力層的選擇應(yīng)根據(jù)各區(qū)而定。Ⅰ區(qū)可單獨將(6)-1號層作樁基礎(chǔ)持力層使用，Ⅱ區(qū)可將(6)-1、(6)-2b土層合并作樁基礎(chǔ)持力層使用，Ⅲ區(qū)可將(6)-2b與(9)號土層合并作樁基礎(chǔ)持力層使用，(6)-2b缺失部位直接以(9)號層作持力層。地基土物理力學(xué)指標(biāo)設(shè)計參數(shù)表層序號地基土名稱狀態(tài)厚度天然含水量土的密度粘聚力內(nèi)摩擦角側(cè)阻力端阻力W0ρ0Cqsikqpkm%g/cm3kPakPakPa(1)-1雜填土松散0.40.~3.501010(1)-2粉質(zhì)粘土軟塑0.25~2.2032.51.8627.013.620(2)-1粘質(zhì)粉土稍～中密0.40~2.3030.41.8824.922.224(2)-2淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土流塑0.90~3.0037.51.8315.19.412(2)-3粉質(zhì)粘土流塑0.90~3.3036.91.8419.216.115(2)-4粘質(zhì)粉土稍密1.10~3.0032.51.8621.323.114(3)-1淤泥質(zhì)粘土流塑1.60~5.7048.51.7413.93.710(3)-2淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土流塑8.20~21.8542.61.7518.25.413(3)-3粉質(zhì)粘土軟塑0.40~3.5034.71.8427.311.315(6)-1粉質(zhì)粘土硬塑1.60~9.5027.91.9416.416.8552600(6)-2a粉質(zhì)粘土軟塑1.30~4.5525.01.9229.514.220(6)-2b粉質(zhì)粘土中密0.50~5.1023.51.9932.221.1502400(9)-1粘土硬塑4.9026.31.9274.817.9603400(9)-2粘土(全風(fēng)化)硬塑最大控制厚度3.6024.61.9360.317.8553200(10)-1a強風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖硬最大控制厚度4.2022.12.0278.016.760周圍環(huán)境基坑開挖范圍大，深度深，且基坑?xùn)|西兩側(cè)有地下管線、道路、老拱宸橋及建筑物需加以保護(hù)，南北兩側(cè)管線已進(jìn)入紅線，施工時拆除。基坑開挖時需采取支護(hù)、止水、降水措施。基坑圍護(hù)方案結(jié)構(gòu)布置及特點（一）工程特點綜合本工程基坑形狀、面積、開挖深度、地質(zhì)條件及周圍環(huán)境，該基坑工程具有如下特點：（1）基坑平面尺寸大，其空間效應(yīng)較小。圍護(hù)設(shè)計應(yīng)充分考慮基坑的穩(wěn)定性、變形、及各施工步驟、深淺基坑間的相互影響。（2）基坑開挖深度深，圍護(hù)設(shè)計應(yīng)確保該范圍基坑的整體穩(wěn)定，并嚴(yán)格控制變形，確保周邊環(huán)境的安全。（3）土質(zhì)條件較復(fù)雜?？拥准耙韵挛挥诘冖?2層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層，其厚度大、壓縮性高、強度低，不利于控制基坑穩(wěn)定及變形，增加了保護(hù)工程樁的難度。（二）基坑圍護(hù)方案結(jié)構(gòu)布置開挖深度：0.000相當(dāng)于4.500，自然地坪標(biāo)高-0.300（絕對標(biāo)高4.200），基坑挖深考慮至承臺墊層底（工程樁深入承臺100，墊層厚300），工程樁頂標(biāo)高-8.400部分，挖深8.5m，工程樁頂-10.200部分，挖深10.3m，工程樁頂標(biāo)高-6.600部分，挖深6.7m，工程樁頂標(biāo)高-4.480部分，挖深4.6m，坑內(nèi)局部工程樁頂標(biāo)高-7.180、-8.180、-10.600部分，挖深至7.3、8.3、10.7m，具體布置見設(shè)計圖?；影踩燃墳橐患?，地面超載按20kN/m2考慮。主體基坑上部3.7米（采用復(fù)合土釘墻圍護(hù)，土釘施作至4.7米深），基坑內(nèi)深淺坑高差較大的交接處也采用復(fù)合土釘墻作圍護(hù)。下部采用鉆孔灌注樁加一道鋼筋砼環(huán)形支撐（設(shè)計采用較大截面）的圍護(hù)方案，并設(shè)計由該圍護(hù)結(jié)構(gòu)承受全部水土壓力。局部淺坑（挖深4.6m、6.7m）采用復(fù)合土釘墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式?？觾?nèi)電梯井、集水井等局部深坑收到詳細(xì)剖面圖后再設(shè)計處理方案，深淺坑交接處的處理除圖中表明外，其余均為放坡開挖?？紤]到基坑坑底土質(zhì)較差，沿內(nèi)側(cè)一周間隔5～8m采用約5.23.7攪拌樁暗墩加固，在開挖10.3m處，攪拌樁長為6m，其余均為4m，并避開工程樁布置。為了有效控制支撐框架的整體漂移，深區(qū)(開挖深度為10.3)增加一排自鉆式錨桿(視施工監(jiān)測結(jié)果再決定是否施作)，長9m，位于支撐底面與坑底正中。攪拌樁采用雙頭，主要部位1200寬，約14m長，局部淺坑700寬，10m長，并封閉全部基坑兼作隔水幃幕。因場地地下水埋藏淺，為方便基礎(chǔ)施工和安全，并防止基坑開挖過程中可能發(fā)生流砂、管涌等現(xiàn)象，基坑施工時考慮采用三圈輕型井點降水，并由深層攪拌樁作隔水帷幕，封閉整個基坑。開挖時要求坑內(nèi)作好排水措施。（三）方案特點1、技術(shù)上，帶撐樁墻式圍護(hù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用已比較成熟，對本工程而言，由于基坑面積大，深度深，一般采用二道支撐加鉆孔灌注樁的圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式，但支撐系統(tǒng)布置復(fù)雜、規(guī)模龐大、造價高、工期長。采用復(fù)合土釘支護(hù)技術(shù)，穩(wěn)定4米左右淺層的土體，該技術(shù)經(jīng)多年推廣后，在軟土地區(qū)7m以內(nèi)的淺基坑圍護(hù)技術(shù)上已較成熟，并有較大的安全性和經(jīng)濟性。經(jīng)多方案比較，最終確定采用復(fù)合土釘支護(hù)技術(shù)，穩(wěn)定淺層約4米左右的土體，而對下部土體的支擋，則采用鉆孔灌注樁加一道環(huán)形鋼筋砼支撐的形式，并設(shè)計考慮抵擋全部水土壓力（上部復(fù)合土釘支護(hù)高度作為下部圍護(hù)結(jié)構(gòu)的超載考慮），該種支護(hù)技術(shù)具有較大的剛度和整體性，適于8～11米左右深基坑。本基坑圍護(hù)方案采用以上二種支護(hù)形式組合的方式，并結(jié)合被動區(qū)土體加固、基坑分塊施工等措施?？沙浞职l(fā)揮各自技術(shù)安全與經(jīng)濟的優(yōu)勢，且同濟大學(xué)經(jīng)采用一系列技術(shù)措施，經(jīng)慎密設(shè)計后，已成功將這種圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式應(yīng)用于上海華敏廣場10米深基坑圍護(hù)工程中。2、基坑穩(wěn)定性及變形①方案考慮鉆孔灌注樁與一道鋼筋砼支撐（設(shè)計采用較大截面）支擋全部水土壓力設(shè)計，經(jīng)分析計算，可滿足一類基坑的穩(wěn)定、變形要求，及周邊環(huán)境保護(hù)的要求；此外，本基坑一半較深、一半較淺（深區(qū)挖深10m多，其余8米以內(nèi)），上部土釘錨管設(shè)計較長，可分散減小作用于鉆孔樁上壓力。②拆撐時，由于本方案底板，樓板均可設(shè)有傳力帶，抵住鉆孔樁，將引起較小的變形，這方面較二道支撐方案有利。3、經(jīng)濟性方面，采用本方案，上部3.7米采用造價較低的復(fù)合土釘支護(hù)，并可節(jié)約一道支撐，僅節(jié)約一道支撐的費用即有300余萬元。4、施工方面①上部3.7米采用復(fù)合土釘支護(hù)，沒有第一道鋼筋砼支撐及鉆孔灌注樁（二道支撐+鉆孔樁方案）的施工、養(yǎng)護(hù)及拆除時間，攪拌樁主要作隔水帷幕，基坑在局部施工完鉆孔樁和攪拌樁10-14天后（其中包括7天的輕型井點降水），即可在該部位開始施工第一層土釘，其余可分段、分層、分區(qū)域流水作業(yè)，因而可大為減少施工工期。②采用環(huán)形支撐，基坑中央有136米范圍的大空間，將大大方便大機械挖土作業(yè)，由于本基坑面積特大，深度較深，其挖土作業(yè)量非常大，但80%土體是在無障礙情況下挖除，這方面對施工及工期是比較有利的。支撐系統(tǒng)設(shè)計綜合考慮整體性、工期、工程造價、施工特點、技術(shù)先進(jìn)性等因素，確定采用鋼筋混凝土內(nèi)支撐。內(nèi)支撐布置方面，綜合本工程基坑的具體平面形狀，采用雙圓環(huán)形支撐加角撐的形式，以充分發(fā)揮鋼筋砼結(jié)構(gòu)的材料性能。支撐底標(biāo)高設(shè)在-5.000，位于樓板面（-5.400）上方400mm。支撐底面與樓板、基礎(chǔ)底板面之間留有足夠的施工凈空。利用鉆孔灌注樁壓頂梁作為支撐圈梁，以降低工程造價。利用格構(gòu)柱作為支撐立柱，以保證結(jié)構(gòu)底板主筋的連續(xù)性?；庸こ淌┕ひ蠡訃o(hù)結(jié)構(gòu)施工前應(yīng)查明淺層障礙物分布、種類及深度，場地內(nèi)外管線網(wǎng)分布，并進(jìn)行修整、清障工作，以保證圍護(hù)樁成樁質(zhì)量。鉆孔灌注樁及水泥攪拌樁施工應(yīng)合理安排打樁次序、嚴(yán)格控制打樁進(jìn)度，確保成樁質(zhì)量。且應(yīng)先施工水泥攪拌樁，再施工鉆孔灌注樁，灌注樁間隔跳打，防止塌孔。土方開挖順序：（1）第一階段淺層復(fù)合土釘圍護(hù)范圍：按圖紙的分塊要求進(jìn)行施工，每一塊的施工順序如下：沿基坑邊按20m分段、6米寬分槽開挖至第一層土釘標(biāo)高施工土釘及噴層上層土釘施工完成大于24小時后，開挖下一層土方每開挖一層即施工相應(yīng)范圍的土釘墻分段、分層、分槽流水循環(huán)施工直至圈梁底標(biāo)高（-5.000，無鉆孔樁部分至坑底）。（2）第二階段深層鉆孔樁圍護(hù)范圍：施工壓頂圈梁及鋼筋混凝土支撐。壓頂圈梁及支撐施工結(jié)束并達(dá)到80%設(shè)計強度后，按圖紙要求每層最大3米分層挖土?；讟?biāo)高以上20cm及地梁、承臺等局部深處采用人工修土；底板與圍護(hù)樁間的混凝土，采用與底板同等級的素混凝土（底板與圍護(hù)樁間用單層油毛氈隔離）。作為圍護(hù)樁與基礎(chǔ)底板之間的傳力帶。施工相應(yīng)范圍基礎(chǔ)底板、樓板及傳力帶。基礎(chǔ)底板、樓板及傳力帶混凝土達(dá)到80％強度后，可拆除支撐。基坑開挖及地下室施工要求基坑實際開挖應(yīng)結(jié)合地下室結(jié)構(gòu)施工圖，以結(jié)構(gòu)施工圖為準(zhǔn)?；訃o(hù)施工時，必須要有健全的自檢制度，詳細(xì)做好施工記錄?；娱_挖前應(yīng)先進(jìn)行施工組織設(shè)計，合理安排施工順序，對稱均勻出土，使土壓力相對平衡，有利于控制支撐框架的整體漂移。基坑開挖應(yīng)注意放坡坡度，不損傷工程樁，并遵循分層、分段開挖、先撐后挖的原則，嚴(yán)禁超挖及碰撞支撐、立柱與圍護(hù)樁等。基坑開挖時可根據(jù)現(xiàn)場實際情況，對本基坑開挖工況作局部調(diào)整。并應(yīng)及時通知設(shè)計方。施工現(xiàn)場應(yīng)配備一定數(shù)量的堵漏、搶險設(shè)備和材料，具體數(shù)量與施工單位協(xié)商后確定。開挖至坑底后須在24小時內(nèi)完成墊層澆筑（分塊），并及時進(jìn)行地下室底板和結(jié)構(gòu)施工?；拥孛娉d按20kN/m2計，支撐、圍檁上嚴(yán)禁堆載。挖土機不得直接壓在支撐上，須在支撐兩側(cè)填土，并高出支撐頂面，鋪上路基箱后，才可通行機械車輛。機械車輛（包括混凝土泵車）應(yīng)在基坑周邊的指定路線、位置處行駛、?？俊；娱_挖及地下室施工期間，每天二十四小時應(yīng)有專人觀察，如發(fā)現(xiàn)滲漏水現(xiàn)象，應(yīng)及時采取措施堵塞?；咏邓胧┗觾?nèi)外明溝排除地面水；坑內(nèi)除降水外，輔助采用明溝、集水井方式排水。應(yīng)急搶險措施為確保基坑周邊環(huán)境的安全和正常使用，確保本工程的順利進(jìn)行，設(shè)計對可能出現(xiàn)的險情擬訂如下對策措施：開挖過程中出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象時，積極采取有效措施堵漏。開挖過程中圍護(hù)體變形過大或變形發(fā)展速率過快時，應(yīng)立即停止相應(yīng)范圍的土方開挖，調(diào)整挖土方案，必要時采取回填措施或設(shè)置應(yīng)急支撐以控制圍護(hù)體的變形發(fā)展。圍護(hù)體變形過大時，可在圍護(hù)樁上增設(shè)自鉆式預(yù)應(yīng)力錨桿控制變形，保證穩(wěn)定。復(fù)合土釘支護(hù)范圍，如變形過快，可采取加長土釘、調(diào)整土釘間距、標(biāo)高，并采用自鉆式預(yù)應(yīng)力錨桿加固。施工現(xiàn)場應(yīng)具備一定的搶險應(yīng)急設(shè)備及材料，如型鋼、草包、鋼管、水泥、水玻璃等?，F(xiàn)場監(jiān)測內(nèi)容及要求為確保基坑施工的安全和開挖的順利進(jìn)行，應(yīng)進(jìn)行施工全過程監(jiān)測。施工監(jiān)測包括環(huán)境監(jiān)測和圍護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測，并及時預(yù)報施工中出現(xiàn)的問題及下一階段施工的安全性，以指導(dǎo)施工。施工監(jiān)測可及時獲取基坑開挖過程中圍護(hù)結(jié)構(gòu)及周圍土體的受力與變形情況，掌握基坑開挖對周圍環(huán)境的影響，以有效地指導(dǎo)施工，及時調(diào)整施工措施，確保基坑的絕對安全。建議開展較全面的施工監(jiān)測及基坑圍護(hù)安全性預(yù)報與位移動態(tài)反分析研究，實行動態(tài)信息反饋與預(yù)測，做到在科學(xué)理論的指導(dǎo)下的信息化施工，以指導(dǎo)本工程的設(shè)計與施工，并進(jìn)一步提高其安全性，為今后類似工程提供技術(shù)儲備?；邮┕て陂g監(jiān)測項目為：地表土體、周圍道路管線及建筑物位移、土體深層位移、圍護(hù)樁測斜，支撐、圈梁、立柱水平、垂直位移，支撐、圈梁內(nèi)力、坑內(nèi)外地下水位等。觀測要求為：基坑施工前，須測得初讀數(shù)；基坑開挖期間，須做到一日一測；遇有異常時應(yīng)加密監(jiān)測；監(jiān)測報表須及時反饋甲方、設(shè)計方及其它有關(guān)單位；按以下界限作為警戒值：連續(xù)三天水平、垂直位移變化速率大于3mm/天，或累計位移量大于50mm；坑外地下水位下降達(dá)500mm；管線報警值10mm；相鄰圍護(hù)樁與立柱沉降（或抬升）差大于50mm；環(huán)形支撐軸力報警值16000kN。監(jiān)測單位根據(jù)以上要求編制監(jiān)測方案，應(yīng)經(jīng)設(shè)計單位確認(rèn)后實施。

第二部分基坑圍護(hù)計算說明計算內(nèi)容復(fù)合土釘墻計算；圍護(hù)樁在不同工況下的內(nèi)力及變形計算；坑底土體抗隆起穩(wěn)定驗算；圍護(hù)體系抗傾覆穩(wěn)定驗算；抗管涌驗算；坑內(nèi)支撐系統(tǒng)、豎向立柱內(nèi)力、變形及穩(wěn)定計算；圍護(hù)樁、圈梁、支撐配筋計算。計算參數(shù)取值說明基坑計算開挖深度分別為：4.60m、6.70m、8.50m、10.30m地面超載取20kN/m2各土層物理、力學(xué)指標(biāo)根據(jù)地基土物理力學(xué)指標(biāo)設(shè)計參數(shù)表采用。土壓力計算。采用朗肯土壓力理論進(jìn)行計算，水土合算，并根據(jù)地質(zhì)剖面的土層分布情況，分別按相應(yīng)的抗剪指標(biāo)計算土壓力。計算方法說明及計算結(jié)果用規(guī)范推薦的方法對復(fù)合土釘墻進(jìn)行了設(shè)計計算。根據(jù)浙江省基坑規(guī)范推薦的方法對圍護(hù)樁的內(nèi)力、變形、基坑的抗管涌、抗隆起進(jìn)行分析，并用有限元方法對支撐系統(tǒng)的內(nèi)力及變形進(jìn)行分析計算。具體計算方法及相應(yīng)計算結(jié)果如下。1、復(fù)合土釘墻計算（1）土釘?shù)目估?-1、2-2、8-8剖面：第一道土釘54.1kN，抗拔抗力安全系數(shù)1.7第二、第三道土釘43.3kN，抗拔抗力安全系數(shù)2.2第四道土釘29.2kN，抗拔抗力安全系數(shù)2.4,滿足規(guī)范要求。4-4剖面：第一、第二、第三道土釘45.0kN，抗拔抗力安全系數(shù)2.1第四道土釘27.1kN，相應(yīng)的抗拔抗力安全系數(shù)3.4，滿足規(guī)范要求。5-5剖面：第一道土釘63.0kN，抗拔抗力安全系數(shù)1.5第二、第三、第四、第五道土釘66.0kN，相應(yīng)的抗拔抗力安全系數(shù)1.4第六道土釘36.7kN，相應(yīng)的抗拔抗力安全系數(shù)2.5，滿足規(guī)范要求。6-6剖面：第一道土釘55.4kN，抗拔抗力安全系數(shù)1.7第二、第三道土釘58.0kN，抗拔抗力安全系數(shù)1.6第四道土釘32.2kN，相應(yīng)的抗拔抗力安全系數(shù)2.9，滿足規(guī)范要求。（2）土釘?shù)目拱谓?jīng)驗算各剖面土釘抗拔都滿足。（3）內(nèi)部整體穩(wěn)定驗算整體穩(wěn)定性最不利工況為挖土圈梁底（無鉆孔灌注樁部分為坑底），經(jīng)驗算，各剖面整體穩(wěn)定安全系數(shù)分別為：1-1、2-2、8-8剖面：2.54-4剖面：2.45-5剖面：4.06-6剖面：2.8均大于1.3，滿足要求。（4）外部整體穩(wěn)定驗算整體穩(wěn)定發(fā)生的最不利工況同上，經(jīng)驗算，各剖面整體穩(wěn)定安全系數(shù)分別為：1-1、2-2、8-8剖面：抗滑移3.5、抗傾覆11.14-4剖面：抗滑移3.6、抗傾覆12.05-5剖面：抗滑移2.3、抗傾覆6.26-6剖面：抗滑移2.1、抗傾覆9.3均大于1.3，滿足要求。2、考慮分工況施工的豎向彈性地基梁法按朗肯土壓力理論計算作用于圍護(hù)墻上的土壓力，支撐簡化為可變形的彈簧，被動區(qū)設(shè)置分布土彈簧模擬被動區(qū)土體抗力，其彈性抗力按“m”法計算。地面超載考慮20kN/m2，考慮鉆孔灌注樁與一道鋼筋砼支撐（設(shè)計采用較大截面）支擋全部水土壓力設(shè)計（上部復(fù)合土釘支護(hù)3.7m高度作為下部圍護(hù)結(jié)構(gòu)的超載考慮）。程序模擬實際開挖及支撐施工工況，計算結(jié)果見附圖。3、基坑抗管涌計算水泥攪拌樁設(shè)計進(jìn)入不透水層，其抗管涌安全系數(shù)已超過規(guī)范要求。4、基坑底抗隆起驗算經(jīng)驗算KL對各種剖面分別為：1-1剖面：3.92-2剖面：3.93-3剖面：11.98-8剖面：4.4均大于1.6，滿足規(guī)范要求。5、圍護(hù)樁抗傾覆穩(wěn)定驗算1-1剖面：1.9（水土合算）2-2剖面：1.3（水土合算）3-3剖面：2.3（水土合算）8-8剖面：3.0（水土合算）內(nèi)環(huán)梁外環(huán)梁支撐圈梁Mmax(kN?m)65814607381563Mmin(kN?m)00034Nmax(kN)110039996481716130Nmin(kN)9881501868875均大于1.15，滿足規(guī)范要求。6、用有限元法對支撐系統(tǒng)按平面框架進(jìn)行計算，按照計算得到的內(nèi)力及變形結(jié)果對支撐、圈梁各構(gòu)件的截面及配筋進(jìn)行計算與設(shè)計，詳見基坑圍護(hù)設(shè)計圖。7、考慮溫度應(yīng)力，主環(huán)截面10℃的溫差引起混凝土的應(yīng)力變化為6500kN/m2。在截面選擇和配筋時，這部分應(yīng)力已經(jīng)考慮到了。8、計算結(jié)果附圖

最大變形：0.0073(m)最大正彎矩：0.0(kN·m)最大負(fù)彎矩：-105.2(kN·m)位置：0.0(m)位置：0.0(m)位置：5.9(m)1-1剖面挖土至支撐底標(biāo)高（彈性地基梁法）最大變形：0.0146(m)最大正彎矩：409.3(kN·m)最大負(fù)彎矩：-48.5(kN·m)位置：3.8(m)位置：3.8(m)位置：10.7(m)1-1剖面挖土至坑底標(biāo)高（彈性地基梁法）最大變形：0.0184(m)最大正彎矩：38.1(kN·m)最大負(fù)彎矩：-122.9(kN·m)位置：0.0(m)位置：3.2(m)位置：3.2(m)1-1剖面換撐（彈性地基梁法）

最大變形：0.0072(m)最大正彎矩：0.0(kN·m)最大負(fù)彎矩：-107.6(kN·m)位置：0.0(m)位置：0.0(m)位置：5.9(m)2-2剖面挖土至支撐底標(biāo)高（彈性地基梁法）最大變形：0.0221(m)最大正彎矩：673.3(kN·m)最大負(fù)彎矩：-192.7(kN·m)位置：5.7(m)位置：4.75(m)位置：12.58(m)2-2剖面挖土至坑底標(biāo)高（彈性地基梁法）最大變形：0.0221(m)最大正彎矩：705.4(kN·m)最大負(fù)彎矩：-191.9(kN·m)位置：5.7(m)位置：5.7(m)位置：12.58(m)2-2剖面換撐（彈性地基梁法）最大變形：0.0(m)最大正彎矩：0.0(kN·m)最大負(fù)彎矩：0.0(kN·m)位置：0.0(m)位置：0.0(m)位置：0.0(m)3-3剖面挖土至支撐底標(biāo)高（彈性地基梁法）最大變形：0.0048(m)最大正彎矩：184.2(kN·m)最大負(fù)彎矩：-0.00(kN·m)位置：5.9(m)位置：3.8(m)位置：0.0(m)3-3剖面挖土至坑底標(biāo)高（彈性地基梁法）最大變形：0.0042(m)最大正彎矩：47.2(kN·m)最大負(fù)彎矩：-24.5(kN·m)位置：4.5(m)位置：6.58(m)位置：3.2(m)3-3剖面換撐（彈性地基梁法）支撐結(jié)構(gòu)有限元法計算簡圖支撐結(jié)構(gòu)有限元法計算位移矢量圖(放大300倍)--最大位移：0.0417(m)支撐結(jié)構(gòu)有限元法計算軸力圖--最大軸力：16130kN（位于圈梁）支撐結(jié)構(gòu)有限元法計算彎矩圖--最大彎矩：2019kN·m

四、基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工動態(tài)有限元計算采用同濟大學(xué)地下建筑與工程系研制的同濟曙光巖土及地下工程設(shè)計與施工分析軟件進(jìn)行有限元分析。該軟件是一套巖土及地下工程領(lǐng)域的通用有限元分析與設(shè)計平臺，適用于巖土及地下工程的各個領(lǐng)域，如水電站大型地下廠房、新奧法、盾構(gòu)法和頂管法隧道、基坑工程、邊坡、公路工程等。主要功能包括巖土及地下工程的有限元施工動態(tài)模擬分析系統(tǒng)，可考慮施工過程的全量和增量反演分析系統(tǒng)，以及盾構(gòu)、公路隧道等設(shè)計計算及配筋模塊。該軟件目前已有40多家用戶，有關(guān)科研成果先后獲1994年原教育部科技進(jìn)步三等獎，1997年上海市土木工程學(xué)會及1998、1999年中國土木工程學(xué)會優(yōu)秀論文獎，1998年度建設(shè)部科技進(jìn)步二等獎，1999年上海市科技進(jìn)步三等獎，2000年上海市市政局科技進(jìn)步一等獎2項。該軟件已于2002年7月26日通過上海市科學(xué)技術(shù)委員會組織的鑒定，達(dá)到國際先進(jìn)水平，部分功能達(dá)到了國際領(lǐng)先水平，獲2002年度教育部科技進(jìn)步二等獎。1有限元計算原理1）初始地應(yīng)力的計算采用有限元方法計算初始地應(yīng)力{0}時，據(jù)以建立求解過程的基本方程為[K0]{}={Fb}0+{Fs}0+{Fc}0{0}e=[D][B]{}e式中[K0]為地層材料的初始總體剛度矩陣；{}為總體坐標(biāo)系下的結(jié)點位移向量；{Fb}0、{Fs}0、{Fc}0分別為由初始體積力、面力{P}和集中力{Q}引起的等效結(jié)點力，其計算表達(dá)式分別為式中[N]為形函數(shù)矩陣；t為單元厚度，對平面應(yīng)變問題t=1。對軟土地層，初始地應(yīng)力常與由有限元計算法得出的結(jié)果不符。對這類地層，常需根據(jù)經(jīng)驗給出水平側(cè)壓力系數(shù)K0，據(jù)以計算初始地應(yīng)力。計算式為式中z0，x0分別為豎直向和水平向初始地應(yīng)力，i為計算點以上第i層土的容重，Hi為相應(yīng)的厚度，Pw為計算點的孔隙水壓力。圖1開挖邊界結(jié)點無經(jīng)驗可循時，水平側(cè)壓力系數(shù)可由下式估計確定式中’為有效內(nèi)摩擦角，OCR為超固結(jié)系數(shù)。2）開挖釋放力的計算施工的開挖效應(yīng)一般通過在內(nèi)部邊界上設(shè)置釋放荷載，并將其轉(zhuǎn)化為等效結(jié)點力模擬。釋放荷載可由已知初始地應(yīng)力或前一步開挖相應(yīng)的應(yīng)力場確定。一般先求得預(yù)計開挖邊界上各結(jié)點的應(yīng)力，并假定各結(jié)點間應(yīng)力呈線性分布，然后反轉(zhuǎn)開挖邊界上各結(jié)點應(yīng)力的方向(改變其符號)，據(jù)以求得釋放荷載，見圖1。對線性分布荷載，等效結(jié)點力的計算式為式中a1=xi-1-xi；a2=xi-xi+1；b1=zi-zi-1；b2=zi+1-zi；xi-1、xi、xi+1；分別為開挖邊界結(jié)點i-1、i和i+1的x坐標(biāo)；zi-1、zi、zi+1；分別為開挖邊界結(jié)點i-1、i和i+1的z坐標(biāo)。3）施工階段的有限元模擬對于各個施工階段，采用有限元方法按二維問題進(jìn)行模擬計算時，可依據(jù)經(jīng)驗或由現(xiàn)場量測得到的位移分別選定不同的應(yīng)力釋放系數(shù)，據(jù)以反映不同施工階段的變化。各施工階段的狀態(tài)變化可由下式表示：式中L為施工階段數(shù)；[K0]為土體和結(jié)構(gòu)(如施工前存在)的初始剛度矩陣；[K]j為施工過程中土體和結(jié)構(gòu)剛度的增量或減量，用以體