基坑支护方案设计综合说明

第一部分:基坑支护方案设计综合说明

1.1设计依据:

1)设计原则：“安全可靠、经济合理、技术可行、施工方便”；

2）地下室设计有关图纸和基坑周边环境；

3）《龙津路西关锦里勘察报告》；

4）有关设计计算规范及规程：

①《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）

②《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）

③《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）

④《广州地区建筑基坑支护技术规定》（GJB02-98）

1.2工程概况：

拟建场地位于广州市荔湾区龙津中路北侧，中山七路南侧，土兴巷西侧。本次勘察场地为建设用地红线范围，场地内拟建16～34层塔楼（A、B单元）及2层连体裙楼，地下室设计为2层，基坑开挖深度为9m，基坑周长约为236m。规划总用地面积4720.29平方米，本次勘探范围设计拟建建筑物见表1：

表1 拟建建筑物一览表

该工程由广州市联成房地产有限公司投资兴建，由广州中煤江南基础工程公司承担广州市荔湾区西关锦里商住楼项目的岩土工程勘察任务。

1.3地质条件：

1.3.1区域地质特征

根据区域地质资料，场地位于广州断陷盆地中部，本项目所处范围内第四系土层为冲积土（Q al）、沼泽沉积土层（Q h）及残积土（Q el）。下伏基岩为白垩系上统山塱组（K2d），基岩为褐红色泥质粉砂岩及砂砾岩。

根据《广州市基岩地质图》地质资料显示，场区主要受广从断裂及广三断裂控制，

广从断裂属正断层，走向北东25～30°，倾向北西西，倾角50°～55°，位于场地东南侧，为区域控制性断层；广三断裂带位于场区南侧，走向近东西向或略转呈NWW向，倾向南，倾角约50°，为斜冲正断层。拟建场区未发现大的构造断裂通过，地质构造相对简单，地基稳定性较好。

1.3.2场地地形地貌特征

拟建场地位于广州市荔湾区龙津中路北侧，中山七路南侧，土兴巷西侧，毗邻广州卷烟二厂，为闹市居民小区，房屋较密集，周围房屋一般在8～9层，勘察场地较平坦，地面标高在7.27～8.09m。

1.3.3场地岩土层的分布特征及其物理力学性质

根据勘察报告的钻探揭露情况，勘察场地地基土主要由人工填土（Q ml）、第四系冲积层（Q al）、沼泽沉积层（Q h）及残积层（Q el）组成；基岩为白垩系上统（K2）泥质粉砂岩、砂砾岩。划分原则按不同地质时代和不同地质成因的岩土划分，各岩土层的分布及有关工程地质特征从上至下分述如下：

1.3.3.1人工填土层（Q ml）

⑴杂填土（Q ml）(层序编号为1)

灰褐色、黄褐色等杂色，成分由砖块、砼块及碎石及填沙等建筑垃圾组成，湿，松散，部分钻孔顶部约10cm为混凝土及铺石路面，该层在各钻孔均有分布。层厚1.80~3.50m，平均2.56m，层顶标高8.09~7.36m，平均7.58m。

1.3.3.2第四系冲淤积层（Q h、Q al）

（1）淤泥（Q h）（层序编号为2）

灰黑色、灰褐色，成分以粘粒及粉粒为主，局部含少量腐植质及少量有机质，饱和，流塑。局部夹薄层状淤泥质土。该层在场地各钻孔均有分布，层厚为3.70~12.80m，平均7.00m；层顶标高3.91~5.54m，平均5.01m；层顶埋深1.80~3.50m，平均2.56m。该土层承载力特征值建议值f ak=50kPa。

（2）粉质粘土（Q al）（层序编号为3）

灰白色，局部黄褐色，成分以粘粒及粉粒为主，粘性较强，湿，可塑，局部呈很湿，软塑状态。层厚为0.90~4.20m，平均2.21m；层顶标高-2.16~1.27m，平均-0.09m；层顶埋深6.50~9.70m，平均7.73m。

该土层承载力特征值建议值f ak=180kPa。

（3）粉砂（Q al）（层序编号为4-1）

灰白色、黄褐色，主要由石英砂粒组成，含少量粘粒，颗粒级配较差，饱和，松散，局部稍密。厚度为1.40~4.40m，平均2.69m；层顶标高-3.87~-0.51m，平均-2.23m；层顶埋深8.60~11.20m，平均9.70m。

该土层承载力特征值建议值f ak=100kPa。

（4）中砂（Q al）（层序编号为4-2）

灰白色，主要由石英砂砂粒组成，含少量粘粒，颗粒级配较差，饱和，稍密。厚度为 1.30~6.60m，平均 3.18m；层顶标高-8.89~0.27m，平均-2.66m；层顶埋深7.50~16.30m，平均10.38m。

该土层承载力特征值建议f ak=160kPa。

1.3.3.3第四系残积层（Q el）

粉质粘土（残积土）（Q el）（层序编号为5）

红褐色、浅褐色，成分以粉粒及粘粒为主，含较多砂质，粘性一般，湿，可塑。厚度为 1.10~3.10m，平均 1.78m；层顶标高-10.19~-3.01m，平均-5.57m；层顶埋深11.10~17.60m，平均13.16m。

该土层承载力特征值建议f ak=260kPa。

1.3.3.4白垩系上统沉积岩层（K2）

该基岩层属白垩系上统沉积物，根据勘探揭露，包括全风化泥质粉砂岩、强风化泥质粉砂岩、中风化泥质粉砂岩、砂砾岩及微风化泥质粉砂岩，分述如下：

（1）全风化泥质粉砂岩（K2）（层序编号为6）

褐红色、黄褐色，岩石结构已基本破坏，但尚可辨认，岩芯呈坚硬土柱状，手捏易散，遇水易软化、崩解，局部夹强风化岩块。该层在除JK2、ZK5、JK7、JK11外的其余各钻孔有揭露，揭露厚度1.20~7.70m，平均3.44m；层顶标高-7.94~-2.76m，平均-5.17m；层顶埋深10.70~15.30m，平均12.73m。

该土层承载力特征值建议值f ak=350kPa。

（2）强风化泥质粉砂岩（K2）（层序编号为7）

褐红色、黄褐色，泥质粉砂结构，岩体强烈风化，原岩结构大部分已破坏，岩芯呈半岩半土状，碎块状，岩质极软，岩块手折可断，局部夹中风化泥质粉砂岩，岩体基本质量等级为Ⅴ类，该层在除ZK2、ZK5、JK7、JK11外场区其余各钻孔均有分布，厚度 2.10~8.90m，平均 4.61m；层顶标高-11.79~-4.81m，平均-8.33m；层顶埋深12.80~19.20m，平均15.98m。

该层承载力特征值建议值f a=500kPa。

（3）中风化泥质粉砂岩（K2）（层序编号为8）

褐红色，泥质粉砂结构，层状构造，裂隙较发育，钙泥质胶结，岩芯呈短柱状、碎块状，岩质极软，锤击声哑，局部夹中风化砂砾岩及微风化泥质粉砂岩，岩体基本质量等级为Ⅳ类，本次勘察在全场地16个钻孔均有揭露，钻孔揭露厚度0.80~8.40m，平均4.56m；层顶标高-18.35~-6.37m，平均-11.70m；层顶埋深13.70~25.80m，平均19.28m。

该层承载力特征值建议值f a=2000kPa。

（4）微风化泥质粉砂岩（K2）（层序编号为9）

褐红色，泥质粉砂结构，层状构造，裂隙稍发育，钙泥质胶结，岩芯呈短柱状～长柱状，少量碎块状，岩质硬，锤击声脆，岩体基本质量等级为Ⅲ类。本次勘察在全场地16个钻孔均有揭露，，钻孔揭露厚度 3.30~6.10m，平均 4.96m；层顶标高-25.65~-9.37m，平均-16.26m；层顶埋深16.70~33.10m，平均23.84m。

该层承载力特征值建议值fa=6000kPa。

1.3.4场地层厚度、埋深、标高统计

表 4 场地地层厚度统计表

表5场地地层层顶埋深、层顶标高统计表

1.3.5各岩、土层物理力学性质指标参数的统计、分析

根据勘探场地采取岩、土样室内测试结果，各岩土层的物理力学性质指标进行了分层统计，各层主要物理力学性质指标及承载力特征值建议值f

的统计分析结果

ak

见下表6：

表6 土、岩层主要物理力学性质指标及承载力特征值结果表

注：括号内为标准植

1.3.6场地水文地质条件

按含水介质及埋藏条件，场地地下水属孔隙承压水、基岩裂隙水及上层滞水。孔隙承压水主要赋存于层○4-1粉砂及层○4-2中砂层，该层呈中厚层状分布于大部分场区，含水较为丰富，透水性较强，基岩裂隙水主要赋存于层○7强风化泥质粉砂岩及层○8中

风化泥质粉砂岩，具承压性，含水量的分布受赋存岩体裂隙发育程度的影响较大，具明显的各向异性特点，在节理裂隙较发育的地段，裂隙水赋存丰富，且透水性较强。顶部人工填土层①属上层滞水含水层，层②淤泥及③粉质粘土、层○6全风化带属细粒土，含水贫乏，属相对隔水层，层○9微风化泥质粉砂岩，岩体较完整，裂隙不发育，透水性较差，含水量不大。地下水的补给来源主要是大气降水及侧向迳流补给。地下水的水位受大气降水影响较大，雨季地下水位上升，旱季地下水位下降。勘察期间测得地下水位埋深1.37～3.16m，地下水位标高4.93～6.43m。

按照工程需要，结合拟建建筑场地的水文地质条件，为了解拟建场地内强透水地层粉砂4-1、中砂4-2的渗透性能，本次勘察选取基坑钻孔ZK5、ZK16号中进行了4次稳定降深抽水试验，均为孔隙承压水，试验过程严格按照行业标准《抽水试验规程》（YS5215-2000）、国标《供水水文地质勘察规范》（GB50027-2001）进行，其主要步骤为：

1).选取抽水孔位置，钻探成孔后进行洗井、水温和稳定水位观测；

2).根据含水层厚度及性质，选择合适的过滤器及长度，下管及隔离封孔；

4).用深井泵进行抽水，按1、2、5、5、10、10min…的间隔进行地下水位测量和涌水量的读数；

5).当读取的涌水量大小一致和水位基本无变化即可停止抽水；

6).停抽后进行恢复水位观测，按1、2、5、10、30、30min…的间隔进行水位测量，直至恢复到接近稳定水位终止试验。

有关场地内的试验技术要素及结果简列于下表7，根据裘布衣稳定理论公式计算水文地质参数，按完整孔单孔抽水，计算公式如下：

用抽水孔的试验资料K=

MS Lgr

LgR

Q

w )

(

366

.0

………………①

式中：Q——抽水量（m3/d）；R——影响半径（m），R=10S w K；M——含水层厚度（m）；γw——抽水井管内径（m），本次试验为0.055m；S、——抽水孔的降深（m）；

抽水试验成果表表7

根据现场抽水试验，结合地区经验，建议场地内岩土层渗透系数k（cm/s）见表8

各土层渗透系数建议值表8

1.3.7周边环境:

基坑北侧：距离用地红线4.8m。

基坑南侧：距离用地红线1.1m，距离民居5.1m，距离龙津北路5.3m，该道路是市区交通主干道，是本次支护重点。

基坑东侧：距离用地红线 1.6m，距离土兴巷 3.3m，该道路是市区次干道,为本次支护重点。

基坑西侧：与用地红线最近距离1.8m，距离相邻建筑分别为3.9m和4.7m。该侧是本次基坑支护重点。

1.3.8基坑分析：

1.考虑到基坑南侧有重点保护市区主干道龙津中路及一栋房子，为确保安全，以位

移变形控制设计；

2.考虑到基坑东侧紧邻土兴巷，为繁忙路段，为确保安全，以位移变形控制设计；

3.考虑到基坑西侧有2栋建筑物，仍然以位移变形控制设计；

4.考虑到本场地地质条件第4-1层粉砂、第4-2层中砂渗透性好，地下水丰富，为

杜绝侧壁流砂，坑底管涌等不良现象，关键做好基坑止水，降水设计和施工。

5.针对本基坑平面形状，内撑布置成桁架角撑和对撑，以利于基坑土方开挖和地下

室结构施工；

6.参照广州地区以往深基坑工程成功实践经验；

7.综上所述，判定本基坑侧壁安全等级为一级基坑侧壁重要性系数取 1.10，支护

结构最大水平位移允许值≤H/300（H基坑深度）。

1.3.9基坑支护体系：

⒈人工挖孔桩

人工挖孔桩一般直径较粗，最细的也在800毫米以上，能够承载楼层较少且压力较大的结构主体，目前应用比较普遍。桩的上面设置承台，再用承台梁拉结、连系起来，使各个桩的受力均匀分布，用以支承整个建筑物。

⒉钻孔灌注桩

灌注桩系是指在工程现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩，依照成孔方法不同，灌注桩又可分为沉管灌注桩、钻孔灌注桩和挖孔灌注桩等几类。钻孔灌注桩具有以下技术特点：a. 施工时基本无噪音、无振动、无地面隆起或侧移，因此对环境和周边建筑物危害小；b. 大直径钻孔灌注桩直径大、入土深；h. 可以穿越各种土层，更可以嵌入基岩，这是别的桩型很难做到的。钻孔灌注桩的泥浆护壁施工法：平整场地→泥浆制备→埋设护筒→铺设工作平台→安装钻机并定位→钻进成孔→清孔并检查成孔质量→下放钢筋笼→灌注水下混凝土→拔出护筒→检查质量。

⒊地下连续墙

用一定的成槽机械沿着基坑边沿浚挖一定深度的槽段,浚挖过程使用泥浆护壁,然后放置钢筋笼,再用混凝土把泥浆置换出来,最后把每段混凝土墙用特殊的接头连

接起来的支护结构。地下连续墙具有以下一些优点：1. 施工时振动小，噪音低，非常适于在城市施工。2. 墙体刚度大，用于基坑开挖时，可承受很大的土压力，极少发生地基沉降或塌方事故。3. 防渗性能好，由于墙体接头形式和施工方法的改进，使地下连续墙几乎不透水。4.由于具有上述几项优点，使我们可以紧贴原有建筑物建造地下连续墙。 5. 可用于逆做法施工。地下连续墙刚度大，易于设置埋设件，很适合于逆做法施工。由于具有上述几项优点，使我们可以紧贴原有建筑物建造地下连续墙。6.适合软土地基或砂土地基。7. 占地少，可以充分利用建筑红线以内有限的地面和空间，充分发挥投资效益。8. 工效高、工期短、质量可靠、经济效益高。缺点：1. 在一些特殊的地质条件下（如很软的淤泥质土，含漂石的冲积层和超硬岩石等），施工难度很大。1. 在一些特殊的地质条件下（如很软的淤泥质土，含漂石的冲积层和超硬岩石等），施工难度很大。2. 如果施工方法不当或施工地质条件特殊，可能出现相邻墙段不能对齐和漏水的问题。3. 地下连续墙如果用作临时的挡土结构，比其它方法所用的费用要高些。4. 在城市施工时，废泥浆的处理比较麻烦。4.土钉墙

土钉墙是一种原位土体加筋技术，是由设置在坡体中的加筋杆件与其周围土体牢固粘结形成的复合体以及面层构成的类似重力挡土墙的支护结构。土钉墙墙面坡度不宜大于1:0.1，土钉必须和面层有效边接，应设置承压板或加强钢筋等构造措施，承压板或加强钢筋应与土钉螺栓连接或钢筋焊接连接。土钉墙基坑侧壁安全等级宜为二、三级的非软土场地，基坑深度不宜大于12米。当地下水位高于基坑底面时，应采取降水或截水措施。土钉墙属于重力式支护结构。特点：稳定可靠、施工简便且工期短、效果较好、经济性好、在土质较好地区应积极推广。5.钢板桩

对钢带进行连续冷弯变形，形成截面为Z形、U形或其它形状，可通过锁口互相连接的建筑基础用板材。每块钢板桩的边缘一般设置通常锁口，使相邻板桩能互相咬合起到挡水和隔水作用。国内常用U型钢板桩。特点：施工方便，进度快，不需要庞大施工设备，有利于抗震设计，可以根据工程的具体情况，改变冷弯钢板桩的断面形状和长度，使结构设计更加经济合理。

6.水泥搅拌桩重力式挡土墙

采用深层搅拌机就地将土和输入的水泥浆强行搅拌,形成连续搭接的水泥土柱状

加固体挡墙。水泥土围护墙优点:由于一般坑内无支撑,便于机械化快速挖土;具有挡土、止水的双重功能;一般情况下较经济;施工中无振动、无噪音、污染少、挤土轻微,因此在闹市区内施工更显出优越性。水泥土围护墙的缺点:首先是位移相对较大,尤其在基坑长度大时,为此可采取中间加墩、起拱等措施以限制过大的位移;其次是厚度较大,只有在红线位置和周围环境允许时才能采用,而且在水泥土搅拌桩施工时要注意防止影响周围环境。

7.SMW工法

SMW工法亦称劲性水泥土搅拌桩法,即在水泥土桩内插入H 型钢等(多数为H 型钢,亦有插入拉森式钢板桩、钢管等) ,将承受荷载与防渗挡水结合起来,使之成为同时具有受力与抗渗两种功能的支护结构的围护墙。SMW 支护结构的支护特点主要为:施工时基本无噪音,对周围环境影响小;结构强度可靠,凡是适合应用水泥土搅拌桩的场合都可使用,特别适合于以粘土和粉细砂为主的松软地层;挡水防渗性能好,不必另设挡水帷幕;可以配合多道支撑应用于较深的基坑;此工法在一定条件下可代替作为地下围护的地下连续墙,在费用上如果能够采取一定施工措施成功回收H 型钢等受拉材料;则大大低于地下连续墙。

1.3.10设计方案选择：

1.地下水的处理：

①场区内粉砂、中砂层厚度大，地下水丰富，透水性较强，因此要选择合适的

地下水处理方案。

②本工程地处繁华闹市，如采用大降水方案，地下水位降低过大，将会引起周

边建筑物、道路产生较大沉降，显然不适宜采用。

③全止水方案，止水帷幕造价高，不符合经济合理原则。

④综上所述，本方案采用“止、降结合”方案，不仅可以节省部分止水帷幕的

费用，而且通过适当降低工地坑位水位，减轻作用在支护结构的水土压力，降低支护桩造价，降低坑内外水头差，避免产生严重的管涌、流砂事故。同事坑外水位下降较少，且处于受控状态，不会对周围环境产生不利影响。

2.支撑方案选择：

本基坑开挖9m,场地土为软弱土及中软土不适宜采用锚杆锚固,采用刚度较大的钢筋砼支撑作内撑。

3.支护方案确定：

本工程地处闹市小区，紧邻城市交通主干道，对基坑的位移变形要严格控制，场地土为软弱土及中软土，地下水丰富，为减少施工时对周围建筑的影响，为更好控制沉降与变形和保护环境，采用地下连续墙作支撑止水方案；

第二部分基坑支护结构设计计算书

2.1 设计计算

2.1.1 地质计算参数

根据本工程岩土工程勘察资料,各土层的设计计算参数如表1

表 1 土层设计计算参数