基坑支护方案比选

滨江小区二组团03～08幢及地下车库工程

支护方案比选

1 工程概述

拟建滨江小区二组团03~08幢及地下车库工程地点位于上海市浦东区泰山街道桥北村，浦珠路西北侧，京新河、毛纺厂路以南、南浦路以东、安业河以西。

2 工程地质及水文地质概况

（1）在本次勘察深度50.20m范围内，共揭露地层9层，自上而下分述如下：

①层填土（Q4ml）：灰褐色、褐黄色，以粘性土为主，局部具碎砖、石块及植物根系等，湿，松散。场区普遍分布，厚度：0.60~2.00m，平均 1.21m；层底标高：

5.69~7.06m，平均

6.46m；层底埋深：0.60~2.00m，平均1.21m。

②-1层淤泥质粉质粘土（Q4al）：灰色，局部为淤泥质粘土，夹粉土、粉砂薄层，层理清晰，具云母碎屑，切面稍有光泽，干强度中低等，韧性较低，高压缩性，流塑。场区普遍分布，厚度：0.40～1.80m，平均1.14m；层底标高：4.67～6.16m，平均5.32m；层底埋深：1.60～3.10m，平均2.34m。

②-2层粘土（Q4al）：灰黄色，局部为粉质粘土，切面有光泽，干强度中低等，韧性中等，中高压缩性，可塑。场区普遍分布，厚度：6.20～12.20m，平均8.37m；层底标高：-6.89～-1.12m，平均-3.00m；层底埋深：8.90～14.50m，平均10.66m。

（2）拟建场地水文地质条件

场区地下水类型主要为孔隙潜水，主要赋存于上部软弱土层中。勘察期间钻孔内初见水位埋深0.75~1.15m，平均值1.05m，标高平均6.60m；稳定水位埋深0.25~0.55m，平均值0.47m，标高平均7.18m。水位变化受大气降水的影响有升降变化，年变化幅度约0.80m，近三年历年最高水位为埋深0.20m。

2.1基坑侧壁安全等级

基坑开挖深度在3.46~3.26m，开挖深度影响范围土层主要为①-1杂填土、①-2层素填土、②-1淤泥质粉质粘土。基坑西侧有电缆管道距坑边4m，北侧有电缆管道和燃气管道，分别是3.7m和6m。基坑影响范围内无建筑。周边无重要建筑物及管线。本工程的基坑侧壁安全等级为三级，基坑重要性系数取0.9。

表一基坑主要设计参数

3 基坑开挖方案的确定

3.1 深层搅拌水泥土围护墙

支护形式：深层搅拌水泥土维护墙是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。有湿法与干法之分。湿法即输入的是水泥浆，将水泥浆与土强行搅拌；干法即输入的是水泥粉，亦称粉喷桩，即将干水泥粉与土搅拌，本次拟采用湿法。

深层搅拌水泥土维护墙特点：水泥土维护挡墙属重力式挡墙，利用其本身的重量和刚度来进行挡土和防渗，具有双重作用，亦作隔水帷幕；便于机械化快速挖土，一般情况下较经济。其缺点首先是位移相对较大，尤其在基坑长度大时，其次是厚度大，只有在红线位置和周围环境允许时才能使用，而且在水泥土搅拌桩施工时要注意防止影响周围环境。

适用条件：当红线位置和周围环境允许，基坑深度≤7m，软土地区优先使用。

结合本工程拟采用Ф600搅拌桩4排布置，横向纵向搭接150mm（见图一）

图一、水泥土桩布置示意图

本工程地下车库范围线至道路红线的最小距离为5m，基坑边界周长粗估为430m初定水泥土维护墙宽度为1950mm，插入基坑底下深度为4200mm，计算过程如下。

水泥土墙组合宽度b=d0+(n-1)( d0-L d)

b=600+(4-1)（600-150）=1950mm满足限制条件

水泥土墙插入基坑底以下深度h d=(0.8~1.2)h，h为基坑开挖深度，本工程虽然基坑较浅但是土质情况很差本次取大值为4.152m取4.2m。

经调查可知水泥土搅拌桩的造价为233.4元/m³，本工程初步估计造价为1496538元。

土压力计算

本工程拟采用朗金土压力理论进行主动土压力与被动土压力计算，对场区孔隙潜水地下水类型做最不利处理，认为对支护墙体全部产生静水压力。地下水水头高度考虑为距离地表0.2m。

下图（图二）为水泥维护墙剖面布置图。

图二、水泥土维护墙布置剖面图

3.1.1土压力计算

C1=2KPa，φ1=7.5°，γ1=18 KN/m3；

C2=3KPa，φ1=13.4°，γ2=17.7 KN/m3；

C3=4KPa，φ1=15.9°，γ3=17.9KN/m3。

主动土压力计算

Ka1=0.769；Ka2=0.617；Ka3=0.570；

Pa1=-2=-5.3kpa

b上:p a2上=γ1`h1`Ka1-2=11.45kpa

b下:p a2下=γ1`h1`Ka1-2=12.1kpa

c上:p a3上=(γ1`h1+γ2 h2) `Ka2-2=21.1kpa

c下:p a3下=(γ1`h1+γ2 h2) `Ka3-2=17.8kpa

d: p a4=(γ1`h1+γ2 h2+γ3 h3) `Ka3-2=72.1kpa

主动土压力Ea=261.5 KN/m主动土压力作用点到墙趾的距离C=2.95m。被动土压力计算 Pp=γ3`Z`Kp+2C3=48.9kpa；

Ep=210.4 KN/m；C=4.83m

静水压力：γh=74.6 kpa；Ea水=278.3 kpa

重力式水泥土墙的抗滑移验算：

G=γC× b×H, γC取（18~19k KN/ m3）G=283.8KN

u m=59.3kpa;

1.47≥1.2

抗滑移稳定性满足要求。

重力式水泥土墙的抗倾覆稳定性验算：

1.46≥1.3

抗倾覆稳定性满足要求。

3.2 热轧锁口钢板桩

支护形式：通常热轧锁口钢板桩（U型）锁扣搭接，提高支护的稳定性和整体受力性能，打入地下后基坑内再通过内撑或锚拉方式加固。

热轧锁口刚板桩的特点：材料质量可靠，在软土地区打设方便，施工速度快而且简便；有一定的挡水能力；可多次重复使用；一般费用较低。缺点是一般钢板桩的强度不大，用于较深的基坑支撑（或拉锚）工作量大。否则变形较大；在透水性较好的图层中不能完全挡水；拔出时易带土，如处理不当会引起图层移动，可能危害周围环境。

适用条件：适用于多种地质条件，尤其是水位较低的淤泥质、流砂地层；适用于工期紧，受气候影响大的地区；根据施工现场钢管等材料贮备情况，可以有效利用已用材料，大大节省费用。锁口钢板桩在锁扣处防渗能力较差，针对本工程高地下水位的实际情况拟采用单锚浅埋式刚板桩并在锁扣处进行相关防渗处理（热沥青喷涂等），下图（图三）为钢板平面布置示意图：

图三

3.2.1入土深度计算

由于本工程基坑位置较浅，拟采用单锚浅埋式刚板桩计算模型,假设钢板桩入土深度为t。