基坑支护典型工程实例设计方案

第八章基坑典型工程实例

建筑基坑工程的设计与施工技术形式多样，实际工程影响因素很多，与(一般)岩土工程特性一样，基坑工程有着"先实践，后理论"的特点，迄今为止，我国已有大量的较成功的深基坑工程实践经验，但也有一些失败的教训。为了全面地了解建筑基坑的设计与施工特点，便于设计人员在计算时参考工程经验，本章选择了一些较成功的基坑工程实例。所选实例主要考虑以下几

点：

(1)工程规模大且典型的深基坑；(2)在某一方面具有突出的特色；(3)对以后基坑工程有指导意义。另外，对几种典型的悬

臂桩墙围护结构的设计计算也通过实例进行了详细介绍。

实例一桩墙结构设计

1．悬臂桩墙设计

已知：悬臂桩墙结构挡土高度=3m；砂土y=19kN／m2；P一30，无地下水，钢板桩允许应力[口]=240MPa，如图

8-1。确定板桩墙所需长度L和所需截面矩Ⅳ。

可选用单位重度845N／m的300×300工字钢(W----365cm3／m)。

2．单支撑桩墙设计

已知：挡土高度H=6m，砂土7=19kN／m3，无地下水，采用横向支撑，间隔2m。作用点在墙后地面下1m处；钢板桩，允许挠曲应力240MPa，按"自由支座"进行设计。求：板桩所需长度L、支撑作用力F和所需截面矩W(见图8-2)。

解

3．拉锚板桩计算

某工程挖土深6m，采用拉锚板桩挡土，将板桩后挖去1m深、1～2m宽的沟槽，地面荷载为条形荷载30kN／m2，宽6m，离板桩2m，地质情况如图8-3所示。基坑内为密集钢筋混凝土桩，板桩外设井点降水，井点管长7m。

解

(1)选用的各层土的P、c值，在井点降水范围内的认f值进行调整，板桩后主动侧压力

(2)地面荷载：由于在板桩后预先挖了Im深的沟槽，计算土压力时以Im深处起算，该Im厚的土作为地面荷载，其值

为

4．多层支撑板桩墙计算

某工程地下室，挖土深9m，桩基承台厚4m，土质情况如图8-4所示。钢板桩选用V号ESP，每延长米截面模量Ⅳ一3．82×106mm3，惯性矩，一9．55×108mm4，弹性模量E=2．06×105N／mm2。

解由于在板桩内设井点降水，且为密集桩基，故对板桩墙前在9m以下的内摩擦角P和内聚力f进行调整，分别乘1．4

和1．3系数。

挖土和支撑的程序为：第一阶段挖土一第一层支撑一第二阶段挖土一第二层支撑-一第三阶段挖土-一第三层支撑-一第四阶段挖土-一加层垫层-一拆除第三层支撑。现分别对各阶段的板桩受力情况进行分析计算。

(1)第一阶段挖土完成，板桩呈悬臂状，挖土深3．2m。第一阶段挖土板桩计算简图见图8-5。

实例二最大最深基坑工程--上海金茂大厦

金茂大厦位于浦东陆家嘴隧道出口处南面，工程占地2．3万m2，建筑总面积29万m2，地下3层，地上88层，塔尖标高420m(见图8-10)。地下3层面积约6万m2，基坑开挖面积近2万m2(见图8-11)，开挖深度主楼为19．65m，裙房为15．1m。主楼下有429根直径914钢管桩，桩长65m，送桩17．5m；裙房下有632根直径609钢管桩，桩长33m，送桩13．5m。该工程由中国上海对外贸易中心股份有限公司投资，美国SOM设计事务所设计，上海建工集团总公司承包。

1．基坑工程特点

该工程是目前上海地区基础工程施工中最大最深的工程项目。其主要特点为：

(1)作为基础外墙围护工程的地下连续墙兼有承重墙的职能，地下墙壁厚1m，深36m。由于地下墙内壁不设内衬，这就要求施工单位在地下墙施工中确保施工质量，尤其在槽段的接缝处理，槽底沉渣清理，整个墙体的防渗等方面，必须严格把关。

(2)基坑的临时支撑采用现浇钢筋混凝土支撑。

(3)基础土方量大，达30万rn3。

(4)由于基础施工采用二阶段开挖方案，所以在主楼核心筒和地下室钢结构吊装时，混凝土支撑应不碰这些结构，故支撑设计应做到四避让：避让塔楼核心筒、避让地下室钢结构、避让裙房地梁、避让基础钢管桩。这些都给支撑平面布置带来了许

多困难。

2．基坑支护的设计

(1)设计方案比选在金茂大厦基础工程中，SOM设计事务所原设计是采用斜拉锚方案。在主楼部分，斜拉锚共设六道；在裙房部分，斜拉锚共设四道。斜拉锚的使用角度为45，锚固于7～2层砂土层，在根部10～15m范围灌注水泥浆。斜拉锚由钢

筋束组成，斜拉锚的锚固设计强度为150t(使用荷载)。

钢筋混凝土内支撑方案由上海建工(集团)投标提出，在主楼部分，内支撑设四道，第一道支撑标高一3．4m；第二道支撑标高～8．3m；第三道支撑标高一13．1m；第四道支撑标高一17．1m。在裙房部分，内支撑设三道，标高同主楼部分。由于这一施工方案在上海有成熟的施工经验，施工可靠性强，在施工费用方面也不比斜拉锚施工方案多，所以最后经过比选认为对于

金茂大厦基坑支护钢筋混凝土内支撑施工方法较适合。

(2)岩土参数取值和土压力

在表8-1中，除主动土压力由计算得到外，其余均由地质资料获得。对于基坑围护挡土墙的主动土压力，由于朗金理论的计算结果比较适合上海软土地基的客观情况，故可根据朗金主动土压力计算公式得到土压力分布。

(3)基坑支护设计反力包络图

根据主动土压力分布图进行综合，得到四道内支撑作用点支撑反力包络图(见图8-12)。根据朗金理论计算，第四道支撑的反力应大于第三道支撑的反力，但从各种资料和文献中查阅出，当挖土达到一定的深度时，由于深层土的变形滞后性，可对支

撑反力作适当调整，故第四道支撑减为791kN／m。

(4)基坑支护设计工况

工况1：主楼和裙房第一次挖土结束；

工况2：主楼第一道支撑和主楼第二次挖土结束；

工况3：主楼第二道支撑和主楼第三次挖土结束；

工况4：主楼第三道支撑和主楼第四次A挖土结束；

工况5：主楼第四道支撑和主楼第四次8挖土结束；

工况6：裙房第二次挖土结束；

工况7：裙房第二道支撑和裙房第三次挖土结束；