1/12/2012 

1 

Design and Construction of Deep basements 

Eng. Shiromal Fernando Chartered Engineer 

Presentation Overview 

• Design Considerations • Retaining system Design • Design of Dewatering system • Decide on waterproofing system • Decide on concrete properties/ Issues • Construction Issues   

1/12/2012 

2 

Design Considerations 

Design Consideration 

• Depth of excavation • Nature of soil ( type of soil and its permeability) 

• Chemical content of the soil • Water table ( Permanent and Temporary) • Adjacent structures • Excavation Methodology • Basement Details   

1/12/2012 

3 

Subsurface Information 

  

• WATER TABLE    

• FINE CLAYEY SAND WITH VERY HIGH SPT VALUES 

• SOIL PERMEABILITY  

• SULPHATE  ( % mass/mass as SO3‐2 )  

• CHLORIDES  (mg/kg as Cl ‐1) 

 

1/12/2012 

4 

BOREHOLE  DETAIL  

ROCK LEVEL

N > 50 

N =15 N =18 

N =11 

N = 5 

N > 50 N = 22 

N = 28 N > 50 

N > 50 

N > 50 

N > 50 

N > 50 

N > 50 

N > 50 

N > 50 

0 m 

2 

4 

14 

6 

8 

10 

12 

16 

18 

20 

24 22 

26 

28 

30 

32 

34 

W.T BASEMENT -3 MSL

Depth of Excavation 

1/12/2012 

5 

3 m

1 m

30°

4.875 m

EXISTINGBUILDING

EARTH RETAININGSYSTEM

BUILDINGPROPOSED

TEMPORARY EARTH RETAINING SYSTEM (DESIGN CRITERIA) 

Adjacent Building Structures 

1/12/2012 

6 

1/12/2012 

7 

Analysis of Retaining system 

1/12/2012 

8 

H‐Iron Retaining System 

Sheet Pile Retaining  System 

1/12/2012 

9 

pile retaining system 

System Secant Pile Retaining  

1/12/2012 

10 

1/12/2012 

11 

Hand Augured Micro pile Retaining system  

1/12/2012 

12 

CHEMICAL GROUTING??? 

• STABILIZE THE SOIL BEYOND THE SHEET PILE LINE. 

• MIXTURE OF CEMENT, WATER & SODIUM SILICATE. 

• INJECTED TO SOIL IN 1‐1.5m INTERVALS. 

1/12/2012 

13 

CHEMICAL GROUTING… 

1/12/2012 

14 

CHEMICAL GROUTING… 

CHEMICAL GROUTING… 

1/12/2012 

15 

Dewatering Design Criteria 

Site Permeability 1 x 10-4 m/s

1/12/2012 

16 

1/12/2012 

17 

Surface Dewatering 

1/12/2012 

18 

Dewatering wells 

Sedimentation  Tanks 

1/12/2012 

19 

Excavation Methodology 

1/12/2012 

20 

Waterproofing 

1/12/2012 

21 

1/12/2012 

22 

Basement  Details 

1/12/2012 

23 

1/12/2012 

24 

1/12/2012 

25 

1/12/2012 

26 

1/12/2012 

27 

1/12/2012 

28 

1/12/2012 

29 

Temperature issues in thick elements 

• Limit Peak Hydration Temperature to 70 C • Limit Cement content to 400 Kg/m^3 • Keep the initial placing temperature to 30 C • Note do not cure till 4days ( Protect concrete from rain) 

• Use Mineral admixtures for to reduce the thermal gradiant  

Measuring of  temperature at CCR using Thermocouples 

1/12/2012 

30 

Measuring of  temperature at CCR using Thermocouples…….. 

Metal wires 

Temperature variation -zone D

0

20

40

60

80

100

123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960616263646566676869707172737475767778798081828384858687888990919293949596979899100101102103104105106107108109110111112113114115116117118119120121122123124125126127128129130131132133134135136137138139140141142143144145146147148149150151152153154155156157158159160161162163164165166167168169170171172173174175176177178179180181182183184

Cumulative time(hours)

Tem

pera

ture

('C)

E1 E2 E3 C1 C2 C3

C1‐Bottom point at the centre, C2‐ middle point at the centre,C3‐ top point at the centre, E1‐ Bottom point at the Edge, E2‐Middle point at the edge, E3‐ top point at the Edge  

1/12/2012 

31