SMW基坑工程设计方案

SMW基坑工程设计方案 一、工程概况 拟建建筑分别为17～33层的高层建筑，框架及剪力墙结构，设置一～二层地下室、埋深约5.4～7.8m。

基坑(护壁、支护、止水、降水)工程基坑为独立的1#地块～6＃地块六个部分。本次围护范围考虑3#地块、4#及5#地块。

二、设计依据及采用规范 1)主体结构基础图；2)工程地质勘察报告；3)《建筑地基基础设计规范》4)《建筑基坑支护技术规程》5)《建筑地基处理技术规范》6)《建筑边坡工程技术规范》7)《钢结构设计规范》8)《型钢水泥土搅拌墙技术规程》9)《混凝土结构设计规范》10)《岩土锚杆（索）技术规程》11)《地下工程防水技术规范》12)《建筑与市政降水工程技术规范》（JGJ/T111-98）

三、工程地质 （一）场地地形地貌 拟建场地位于昆明市关上，场地原为厂房及住宅，地形相对较为平坦。标高介于1889.50～1891.70m，相对高差约1.6m。拟建场地处于昆明滇池盆地东部地段，属滇池盆地冲、湖积平原地貌，属中等复杂场地。

（二）地层描述 钻探揭露深度范围内出露的地层主要为第四系人工堆积(Qm1)；第四系冲、洪积(Qa1+p1)；第四系沼泽相(Qh)；第四系冲、湖积(Qa1+1)地层。根据地基土的成因、岩性及其物理力学性能并结合该工程的特点，对地基土进行工程地质单元层及单元亚层的划分，共划分为9个单元层及6个单元亚层。各工程地质单元层及单元亚层自上而下简述如下：1、第四系人工堆积(Qm1)层1)人工填土①：场地大部份地段主要由碎石土组成，结构松散，局部稍密，稍湿。层厚0.50~7.0m，整个场地均有分布。2、第四系冲、洪积(Qal+p1)层1)粘土②：褐黄、灰黑色，可～硬塑状态，局部可塑状态，湿。无摇振反应，光滑，干强度及韧性中等。层厚108~2.5m，整个场地均有分布。3、第四系沼泽沉积(Qh)层1)泥炭质土③：黑色，软～可塑状态，很湿。含大量腐植物，有腥臭味，质轻染手，层厚1.60~2.20m,整个场地均有分布。4、第四系冲、湖积(Qa1+1)层1)粉土④：灰褐色，稍密，饱和。局部夹薄层粘土，摇振反应中等，无光泽，干强度及韧性低。层厚0.50~2.60m，整个场地均有分布。2)粘土④-l:灰、灰褐色，软～可塑状态，湿。局部夹薄层粉土及粉质粘土，无摇振反应，光滑，干强度及韧性中等。层厚2.1,~4.6m，整个场地均有分布。3)有机质土⑤：灰褐、灰黑色，软～可塑状态，湿。局部夹薄层泥炭质土，无摇振反应，光滑，干强度及韧性中等。层厚1.60~2.40m，整个场地均有分布。4)粘土⑥：兰灰、灰褐色，可塑状态，湿。局部夹薄层泥炭质土及粉土。无摇振反应，稍光滑，干强度及韧性中等。层厚1.30~2.20m，整个场地均有分布。5)粉土⑥-l：灰褐色，稍密，饱和。局部夹薄层粘土，摇振反应中等，无光泽，干强度及韧性低。层厚0.60~2.30m，整个场地均有分布。

6)泥炭质土⑥-2：灰黑、黑色，可塑状态，湿。局部夹薄层粉土及粉质粘土，有腥臭味，染手质轻。层厚1.4~2.6m，场地局部有分布。

7)泥炭质土⑦：灰黑、黑色，可塑状态，湿。局部夹薄层粉土及粉质粘土，有腥臭味，染手质轻。层厚1.6-3.8m，整个场地均有分布。

8)粉土⑦-1：灰褐色，稍密，湿。摇振反应中等，无光泽，干强度及韧性低。层厚0.90~1.50m，整个场地均有分布。 9)粘土⑧：兰灰、灰褐色，可～硬塑状态，湿。局部夹薄层泥炭质土及粉土。无摇振反应，稍光滑，干强度及韧性中等。层厚3.50~4.70m，整个场地均有分布。

10)有机质土⑧引灰褐、灰黑色，可塑状态，湿。局部夹薄层泥炭质土，无摇振反应，光滑，干强度及韧性中等。层厚1.60~2.40m，场地局部有分布。

11)泥炭质土⑨：灰黑、黑色，可塑状态，湿。局部夹30~50cm厚的薄层粉土及粘土，有腥臭味，染手质轻。层厚1.6~3.8m，整个场地均有分布。

12)粉土⑨-l：灰褐、灰色，稍密，饱和。摇振反应中等，无光泽，干强度及韧性低。层厚0.6~2.10m，呈条带状及透镜体状分布。（三）岩土的物理力学性质

（四）场地水文地质及气象条件 勘探期间，现场测得水位埋深1.50~3.00m，标高介于1888.0-1889.20m。地下水为第四纪土层中的上层滞水及孔隙水两种类型。上层滞水主要赋存于人工填土及粘性土层中，孔隙水主要赋存于粉土层中，微具承压性，水量相对较大。地下水主要靠大气降水、生产、生活用水入渗补给。其中地下水位与大气降水联系紧密，降水集中时段水位会出现上升，枯水季节，水位有所下降。变化幅度预估为0.60m左右。

据水质分析结果，判定地下水对混凝土具微腐蚀性，对砼中的钢筋无腐蚀性。

四、围护结构设计 围护结构由围护墙体和支撑体系组成。（一）围护墙体 3＃地块开挖深度约7.55～8.40m，围护墙体采用SMW工法，拟建场地地面标高范围-2.80~-3.65m（相对标高，下同），基底标高为-11.20m。采用3Φ1000@750型钢搅拌墙，墙底标高-20.20～-24.70m；内插H型钢H850X300X14X25，型钢中心距为@1500mm，桩顶-4.30m,-5.95m标高处设1400x1000x700钢筋砼圈梁,5-5剖面处-6.80m标高处设双拼槽钢腰梁。

4＃地块开挖深度约8.05m，围护墙体采用SMW工法，拟建场地地面标高范围-3.00~-3.65m（相对标高，下同），基底标高为-11.70m。采用3Φ1000@750型钢搅拌墙，墙底标高-23.20～-28.70m；内插H型钢H850X300X14X25，型钢中心距为@1500mm，桩顶-4.65m,-5.95m标高处设1400x1000x700钢筋砼圈梁,4-4剖面处-7.15m标高处设双拼槽钢腰梁。 中船第九设计研究院工程有限公司 3#，4#地块围护墙节点图 在3＃地块和4＃地块分界处，采用放坡开挖，坡度1：2.0，中间设置～3.2m宽度平台，平台顶标高-6.90m，坡面设置喷射C20混凝土面层，Ф6.5@200×200钢丝网护面。

5＃地块开挖深度约4.8m，围护墙体采用SMW工法，拟建场地地面标高范围～2.70m（相对标高，下同），基底标高为-7.50m。采用3Φ850@600型钢搅拌墙，墙底标高-15.0m；内插H型钢H700×300×12×14，型钢中心距为@1200mm，桩顶-3.70m标高处设1100×900×650mm钢筋砼圈梁。

5#地块围护墙节点图 在5＃地块南侧侧采用放坡开挖，二级放坡，坡度1:2.0，中间设置3m宽平台，坡面设置喷射C20混凝土面层，Ф6.5@200×200钢丝网护面，坡顶边设置3Ф850@600止水帷幕，墙顶标高-2.70m，墙底标高-13.70m。

（二）支撑体系 基坑竖向支护体系3＃～4＃地块，除4-4剖面,5-5剖面采用二道6Φ15.24钢绞线预应力锚索+H型钢单端锚固支撑体系，其余均采用一道6Φ15.24钢绞线预应力锚索+H型钢单端锚固支撑体系，在1400x1000x700钢筋砼圈梁上预留锚索孔，5＃地块均采用一道4Φ15.24钢绞线预应力锚索+H型钢单端锚固支撑体系，在1100×900×650mm钢筋砼圈梁上预留锚索孔，SMW工法桩及钢筋砼圈梁完成后，对预应力锚索施加预应力，平衡基坑主动土压力，在H

中船第九设计研究院工程有限公司 型钢单端锚固支护的复合作用下，形成基坑支护整体的稳定体系。

五、基坑围护的计算分析及变形预测 （一）基坑稳定性验算 围护结构的入土深度是关系到基坑围护结构整体抗滑移、抗倾覆和抗隆起的重要因素，同时又直接影响到围护结构的工程造价。因此入土深度的选择要做到安全可靠且经济合理。

利用圆弧滑动理论、朗肯土压力理论等对基坑围护结构进行整体稳定性、抗隆起、抗倾覆、抗管涌验算，以确定围护墙的插入深度。基坑稳定计算成果计算图表详见后附计算书附件，围护结构的基坑稳定计算.Ko——围护墙结构的圆弧滑动整体稳定性安全系数Ks——围护结构的抗倾覆稳定性安全系数Kwz——围护坑底部抗隆起稳定性安全系数K

——围护抗渗流稳定性安全系数 [Ki]——以上各稳定性安全系数允许值ho——基坑开挖深度D——插入深度。

由以上计算结果可见，计算的安全系数均大于允许值，表明围护墙体插入深度能满足基坑本体的安全和环境保护要求。

（二）基坑侧向变形预测计算1、计算模型和荷载 1)围护结构按竖向弹性地基梁结构计算，墙体在开挖面以下地层采用一系列弹簧模拟，弹簧刚度K=A·k基，A—弹簧所分担的面积；k基—地基土的等效基床系数（抗力系数）。开挖面处的取为零，开挖面以下一定深度内按三角形分布，再下面按矩形分布。

2)基坑外水、土压力分算；3)基坑内被动区土抗力为土弹簧；4)基坑周边地面超载q=20kPa。

六、基坑工程开挖卸载对周围环境的影响分析 通过岩土工程专业有限元软件PLAXIS建立有限元模型，分析本工程的基坑开挖对周围环境的影响，确保设计方案的合理性。（一）分析模型

选取围护结构较不利的剖面4-4，11-11剖面进行弹塑性有限元计算，主要分析基坑开挖引起周边房屋及主体结构工程桩水平位移。

通过对计算剖面的简化分析，建立平面有限元模型进行数值模拟计算，对基坑开挖卸载作用对周围环境的影响进行预测分析。主要的简化如下：

初始应力场的模拟：根据勘察报告提供的不同土层剖面，考虑不同的土体分层条件和重度，计算基坑开挖前土体的初始应力场分布。

连续介质的模拟：通过已有的数值模拟经验及对各种土体本构模型的对比研究，本次模拟采用基于邓肯-张的土体硬化模型（Hardening-SoilModel）；围护结构以及支撑等结构采用线弹性材料，采用接触单元模拟土体与结构之间的接触。

基坑开挖过程的模拟：通过有限元软件的“单元生死”技术模拟基坑工程地下围护结构的施工、各层土体的分层开挖以