课程设计09-11基础

天津住宅楼基坑支护设计和施工1.工程概况与资料某开发公司拟建的住宅一期有 3 栋高层组成， 总建筑面积为 126000m2，采用钢筋混凝土框架结构，桩基础。设二层地下室，三栋建筑的地下室连成一体，东西长 200.0 m，南北宽 60.0 m，总周长 520.0 m。建筑0.00=8.0 m，现地面标高为 7.4 m，基础顶板标高为-0.6 m，底板厚 0.4 m，垫层厚 0.1 m。根据勘察院提供的住宅一期工程地质勘察报告指出：拟建场地地势平坦，为长江漫滩地貌单元，支护影响范围内依次分布着： 层填土：灰褐色，潮湿，松散，主要由粉质粘土夹少量建筑垃圾组成，均 层厚 1.50m。 -1 层粉质粘土：灰色，饱和，软可塑，中压缩性，平均层厚 3.50m。 -2 层粉土：灰色，饱和，软塑，高压缩性，平均层厚 4.00m。 -3 层淤泥质粉质粘土： 灰色， 饱和， 软流塑， 高压缩性， 平均层厚 18.00m。 场地地下水为孔隙潜水，稳定地下水位在地面以下-1.5m 处。表 1 各土层的主要物理力学性质表固结快剪 土层渗透系数(cm/s)层序 土层名称 平均层厚 （m） 天然重度 kN/m3CKPa （0） 水平 Kh 垂直 Kv 填土 1.50 19.0 20 15 5.210-5 3.010-5-1 粉质粘土 3.5 18.6 20 12 7.410-6 7.010-6-2 粉土 4.0 18.5 15 18 6.810-4 6.010-4-3 淤泥质粉 质粘土 18.0 18.5 12 10 9.010-6 8.010-6根据对拟建场地周边情况现场勘察得到周边环境条件如下：基坑东侧、西侧：与道路外边线相距 8.0m。基坑北侧：与已建 3 栋 5 层住宅楼相距 5.0m，住宅楼为浅基础，埋深在现地 面下 1.5m。基坑南侧：空地。地面活荷载取值为 q=20kPa，北侧建筑物按每层 15kPa 超载进行计算。根据工程勘察报告，地下水属潜水类型，地下水稳定，地下水埋深 1.5m。2.基坑支护设计（1）支护方案的选择根据建筑基坑支护技术规程 （JGJ-99） ，结合该工程开挖深度8m，场地南侧为空地，可采用自然放坡处理；北侧住宅楼与基坑相距较近且为浅基础，对变形要求较高，因而采用地下连续墙；东西两侧为道路，相距基坑有一段距离，可在适当的放坡基础上用土钉墙支护。（2）计算及施工基坑南侧开挖采用放坡开挖的方法，放坡表面采用红砖护壁、钢丝网水泥砂浆进行衬砌护坡，因现场有足够的放坡面，放坡以后临时衬砌应可以满足施工需要。基础排水：在基坑坡顶、坑底布置400400mm 排水明沟、集水井，形成排水系统，并汇集到三级沉砂池，经三级沉淀后排入市政管线。在基坑坡面上设置设泄水孔，间距 1500mm,及时排出土体内的地下水。坑内开挖阶段可根据实际需要，在坑内适当位置挖掘超前集水坑，达到集水和降水目的。南侧-设计项目:南侧放坡 - 设计简图 - 设计条件 - 基本参数 所依据的规程或方法：建筑基坑支护技术规程JGJ 120-99基坑深度： 8.000(m)基坑内地下水深度： 8.900(m)基坑外地下水深度： 8.900(m)基坑侧壁重要性系数： 1.000土钉荷载分项系数： 1.250土钉抗拉抗力分项系数： 1.300整体滑动分项系数： 1.300 坡线参数 坡线段数 5序号 水平投影(m) 竖向投影(m) 倾角()1 1.500 2.000 53.12 2.500 0.000 0.03 2.098 3.000 55.04 1.500 0.000 0.05 2.517 3.000 50.0 土层参数 土层层数 4序号 土类型 土层厚 容重 饱和容重 粘聚力 内摩擦角 钉土摩阻力 锚杆土摩阻力 水土 泊松比 变形模量(m) (kN/m3) (kN/m3) (kPa) (度) (kPa) (kPa)1 杂填土 1.500 19.0 9.0 20.0 15.0 17.0 0.0 合算 0.250 7.0002 粘性土 3.500 18.6 8.6 20.0 12.0 40.0 0.0 合算 0.250 7.0003 粉土 4.000 18.5 8.5 15.0 18.0 40.0 0.0 合算 0.250 7.0004 淤泥质土 18.000 18.5 8.5 12.0 10.0 17.0 0.0 合算 0.250 7.000 超载参数 超载数 0序号 超载类型 超载值(kN/m) 作用深度(m) 作用宽度(m) 距坑边线距离(m) 形式 长度(m) 土钉参数 土钉道数 0序号 水平间距(m) 垂直间距(m) 入射角度(度) 钻孔直径(mm) 花管参数 基坑内侧花管排数 0基坑内侧花管排数 0 锚杆参数 锚杆道数 0 坑内土不加固 施工过程中局部抗拉满足系数: 1.000施工过程中内部稳定满足系数: 1.000 内部稳定设计条件 考虑地下水作用的计算方法：总应力法土钉拉力在滑面上产生的阻力的折减系数： 0.000圆弧滑动坡底截止深度(m)： 0.000(m)圆弧滑动坡底滑面步长(m)： 1.000(m)- 设计结果 - 内部稳定设计结果 工况号 安全系数 圆心坐标x(m) 圆心坐标y(m) 半径(m) 土钉号 土钉长度1 5.645 9.330 8.697 1.9092 3.232 8.598 8.497 2.7173 2.452 8.188 9.683 4.7204 2.118 6.965 8.889 5.3685 1.705 5.886 10.893 8.2016 1.515 4.614 10.829 8.8517 1.515 4.586 10.871 8.8908 1.515 4.595 10.858 8.878 外部稳定计算参数 所依据的规程： 建筑地基基础设计规范(GB50007-2002)土钉墙计算宽度: 12.000(m)墙后地面的倾角: 25.5(度)墙背倾角: 90.0(度)土与墙背的摩擦角: 1.0(度)土与墙底的摩擦系数: 0.300墙趾距坡脚的距离: 0.000(m)墙底地基承载力: 400.0(kPa)抗水平滑动安全系数： 1.300抗倾覆安全系数： 1.600 外部稳定计算结果 重力: 980.3(kN)重心坐标: ( 7.927, 2.907）超载: 0.0(kN)超载作用点x坐标: 0.000(m)土压力: 222.8(kPa)土压力作用点y坐标: 4.000(m)基底平均压力设计值 82.0(kPa) 1.300抗倾覆安全系数: 1.772 1.600东西两侧两侧工程条件相同，采用 3 段放坡加土钉墙设计，基低与第一段倾角为 63.4，第二三段为 80.5，基坑边缘距道路 5m。选用 5根土钉，第一坡段 2 根，三坡段 3 根，配筋选用 E10200，喷射混凝土面层厚 100mm,采用 c30 混凝土。基底排水沟距基底 200mm 处，宽度为 350mm，地表排水沟宽 250mm。-设计项目: 土钉墙 - 设计简图 - 设计条件 - 基本参数 所依据的规程或方法：建筑基坑支护技术规程JGJ 120-99基坑深度： 8.000(m)基坑内地下水深度： 8.900(m)基坑外地下水深度： 8.900(m)基坑侧壁重要性系数： 1.000土钉荷载分项系数： 1.250土钉抗拉抗力分项系数： 1.300整体滑动分项系数： 1.300 坡线参数 坡线段数 3序号 水平投影(m) 竖向投影(m) 倾角()1 1.000 2.000 63.42 2.000 0.000 0.03 1.000 6.000 80.5 土层参数 土层层数 4序号 土类型 土层厚 容重 饱和容重 粘聚力 内摩擦角 钉土摩阻力 锚杆土摩阻力 水土 泊松比 变形模量(m) (kN/m3) (kN/m3) (kPa) (度) (kPa) (kPa)1 杂填土 1.500 19.0 9.0 20.0 15.0 17.0 17.0 合算 0.250 7.0002 粘性土 3.500 18.6 8.6 20.0 12.0 40.0 45.0 合算 0.250 7.0003 粉土 4.000 18.5 8.5 15.0 18.0 45.0 45.0 合算 0.250 7.0004 淤泥质土 18.000 18.5 8.5 12.0 10.0 17.0 44.0 合算 0.250 7.000 超载参数 超载数 1序号 超载类型 超载值(kN/m) 作用深度(m) 作用宽度(m) 距坑边线距离(m) 形式 长度(m)1 局部均布 20.000 0.000 5.000 5.000 条形 土钉参数 土钉道数 4序号 水平间距(m) 垂直间距(m) 入射角度(度) 钻孔直径(mm)1 10.000 1.500 15.0 702 10.000 1.500 15.0 703 10.000 2.000 15.0 704 10.000 2.000 15.0 70 花管参数 基坑内侧花管排数 0基坑内侧花管排数 0 锚杆参数 锚杆道数 0 坑内土不加固 施工过程中局部抗拉满足系数: 1.000施工过程中内部稳定满足系数: 1.000 内部稳定设计条件 考虑地下水作用的计算方法：总应力法土钉拉力在滑面上产生的阻力的折减系数： 0.500圆弧滑动坡底截止深度(m)： 8.000(m)圆弧滑动坡底滑面步长(m)： 1.000(m)- 设计结果 - 局部抗拉设计结果 工况 开挖深度 破裂角 土钉号 设计长度 最大长度(工况) 拉力标准值 拉力设计值(m) (度) (m) (m) Tjk(kN) Tj(kN)1 1.200 47.8 02 2.200 47.3 03 3.200 47.0 1 4.238 4.238( 3) 17.1 21.44 4.200 46.8 1 1.725 4.238( 3) 0.0 0.02 12.285 12.285( 4) 65.4 81.85 5.200 46.8 1 2.362 4.238( 3) 0.0 0.02 12.851 12.851( 5) 65.4 81.86 6.200 38.7 1 2.346 4.238( 3) 0.0 0.02 17.813 17.813( 6) 97.4 121.73 177.461 177.461( 6) 466.8 583.57 7.200 38.9 1 2.879 4.238( 3) 0.0 0.02 18.256 18.256( 7) 97.1 121.43 176.948 177.461( 6) 465.7 582.18 8.000 39.1 1 3.303 4.238( 3) 0.0 0.02 18.615 18.615( 8) 97.0 121.23 177.703 177.703( 8) 464.9 581.14 0.568 0.568( 8) 0.0 0.0 内部稳定设计结果 工况号 安全系数 圆心坐标x(m) 圆心坐标y(m) 半径(m) 土钉号 土钉长度1 4.215 2.714 8.721 2.2072 2.353 1.687 9.579 4.2503 1.709 0.298 10.777 6.7651 4.2384 1.458 -1.361 12.243 9.6441 4.2382 18.6155 1.140 1.076 6.576 4.3001 10.0002 18.6156 1.846 1.461 6.582 3.9681 10.0002 18.6153 177.7037 1.316 -0.953 13.223 12.4961 10.0002 18.6153 177.7038 0.950 1.352 6.648 11.7261 10.0002 18.6153 177.7034 10.000 喷射混凝土面层计算 计算参数 厚度： 100(mm)混凝土强度等级: C30配筋计算as: 15(mm)水平配筋: E10200竖向配筋: E10200配筋计算as: 15荷载分项系数: 1.200 计算结果 编号 深度范围 荷载值(kPa) 轴向 M(kN.m) As(mm2) 实配As(mm2)1 0.00 1.50 0.0 x 0.000 200.0(构造) 392.7y 0.000 200.0(构造) 392.72 1.50 3.00 0.7 x 0.000 200.0(构造) 392.7y 0.195 200.0(构造) 392.73 3.00 5.00 20.1 x 0.000 200.0(构造) 392.7y 10.074 347.1 392.74 5.00 7.00 19.5 x 0.000 200.0(构造) 392.7y 9.748 335.2 392.75 7.00 8.00 0.0 x 0.000 200.0(构造) 392.7y 0.000 200.0(构造) 392.7 外部稳定计算参数 所依据的规程： 建筑地基基础设计规范(GB50007-2002)土钉墙计算宽度: 9.000(m)墙后地面的倾角: 0.0(度)墙背倾角: 90.0(度)土与墙背的摩擦角: 0.5(度)土与墙底的摩擦系数: 0.300墙趾距坡脚的距离: 5.000(m)墙底地基承载力: 400.0(kPa)抗水平滑动安全系数： 1.300抗倾覆安全系数： 1.600 外部稳定计算结果 重力: 930.8(kN)重心坐标: ( 5.737, 3.591）超载: 0.0(kN)超载作用点x坐标: 0.000(m)土压力: 129.4(kPa)土压力作用点y坐标: 2.720(m)基底平均压力设计值 103.5(kPa) 1.300抗倾覆安全系数: 1.963 1.600北侧对变形要求较高，采用连续墙支护。因距公路边缘有一定距离，可以先进行适当的放坡再支护，节省用料，选定坡度系数为1，坡顶距道路5m。3道支锚入射角均为15，- 支护方案 -连续墙支护- 基本信息 -内力计算方法 增量法规范与规程 建筑基坑支护技术规程 JGJ 120-99基坑等级 二级基坑侧壁重要性系数0 1.00基坑深度H(m) 8.000嵌固深度(m) 5.500墙顶标高(m) -1.000连续墙类型 钢筋混凝土墙墙厚(m) 0.600混凝土强度等级 C30有无冠梁 无放坡级数 1超载个数 1- 放坡信息 -坡号 台宽(m) 坡高(m) 坡度系数1 1.000 1.000 1.000- 超载信息 -超载 类型 超载值 作用深度 作用宽度 距坑边距 形式 长度序号 (kPa,kN/m) (m) (m) (m) (m)1 225.000 0.000 1.000 5.000 - - 土层信息 -土层数 4 坑内加固土 否内侧降水最终深度(m) 8.900 外侧水位深度(m) 8.900内侧水位是否随开挖过程变化 否弹性法计算方法 m法- 土层参数 -层号 土类名称 层厚 重度 浮重度 粘聚力 内摩擦角(m) (kN/m3) (kN/m3) (kPa) (度)1 杂填土 1.50 19.0 - 20.00 15.002 粘性土 3.50 18.6 - 20.00 12.003 粉土 4.00 18.5 8.5 15.00 18.004 淤泥质土 18.00 18.5 8.5 - -层号 与锚固体摩 粘聚力 内摩擦角 水土 计算m值 抗剪强度擦阻力(kPa) 水下(kPa) 水下(度) (MN/m4) (kPa)1 17.0 - - - 5.00 -2 45.0 - - - 3.68 -3 45.0 8.00 10.00 合算 6.18 -4 17.0 10.00 10.00 合算 4.00 - 支锚信息 -支锚道数 3支锚 支锚类型 水平间距 竖向间距 入射角 总长 锚固段道号 (m) (m) () (m) 长度(m)1 锚杆 1.000 2.000 15.00 11.00 4.002 锚杆 1.000 2.000 15.00 13.50 7.503 锚杆 1.000 2.000 15.00 15.00 9.00支锚 预加力 支锚刚度 锚固体 工况 抗拉力道号 (kN) (MN/m) 直径(mm) 号 (kN)1 0.00 30.00 150 2 1.002 0.00 30.00 150 4 1.003 0.00 30.00 150 6 1.00- 土压力模型及系数调整 -弹性法土压力模型: 经典法土压力模型:层号 土类名称 水土 水压力 主动土压力 被动土压力 被动土压力调整系数 调整系数 调整系数 最大值(kPa)1 杂填土 分算 1.000 1.000 1.000 10000.0002 粘性土 分算 1.000 1.000 1.000 10000.0003 粉土 合算 1.000 1.000 1.000 10000.0004 淤泥质土 合算 1.000 1.000 1.000 10000.000- 设计结果 - 结构计算 -各工况：内力位移包络图：地表沉降图：- 环梁选筋结果 -钢筋级别 选筋As1 HRB335 2D20As2 HRB335 2D20As3 HPB235 d8200- 截面计算 - 截面参数 墙是否均匀配筋 是 混凝土保护层厚度(mm) 50墙的纵筋级别 HRB335弯矩折减系数 0.85剪力折减系数 1.00荷载分项系数 1.25配筋分段数 一段各分段长度(m) 12.50 内力取值 段 内力类型 弹性法 经典法 内力 内力号 计算值 计算值 设计值 实用值1 基坑内侧最大弯矩(kN.m) 273.72 70.04 290.83 290.83基坑外侧最大弯矩(kN.m) 1.34 469.32 1.42 1.42最大剪力(kN) 112.83 123.66 141.04 141.04段 选筋类型 级别 钢筋 实配计算面积号 实配值 (mm2/m)基坑内侧纵筋 HRB335 D25200 245420411 基坑外侧纵筋 HRB335 D25200 24542041水平筋 HRB335 D12200 565拉结筋 HPB235 d6100 283- 锚杆计算 - 锚杆参数 锚杆钢筋级别 HRB400锚索材料强度设计值(MPa) 1220.000锚索采用钢绞线种类 1 7锚杆材料弹性模量(105 MPa) 2.000锚索材料弹性模量(105 MPa) 1.950注浆体弹性模量(104MPa) 3.000土与锚固体粘结强度分项系数 1.300锚杆荷载分项系数 1.250 锚杆内力 支锚道号 锚杆最大内力 锚杆最大内力 锚杆内力 锚杆内力弹性法(kN) 经典法(kN) 设计值(kN) 实用值(kN)1 32.94 5.17 41.17 41.172 89.96 48.13 112.45 112.453 85.53 84.56 106.92 106.92 锚杆自由段长度计算简图 支锚道号支锚类型钢筋或 自由段长度锚固段长度实配计算面积 锚杆刚度钢绞线配筋 实用值(m) 实用值(m) (mm2) (MN/m)1 锚杆 1E16 7.0 4.0 201138 5.292 锚杆 1E22 6.0 7.5 380376 11.223 锚杆 1E22 6.0 9.0 380357 11.11- 整体稳定验算 -计算方法：瑞典条分法应力状态：总应力法条分法中的土条宽度: 1.00m滑裂面数据整体稳定安全系数 K s = 0.989圆弧半径(m) R = 12.311圆心坐标X(m) X = -1.632圆心坐标Y(m) Y = 6.607- 抗倾覆稳定性验算 -抗倾覆安全系数:Ks MpMaMp被动土压力及支点力对桩底的弯矩, 对于内支撑支点力由内支撑抗压力决定;对于锚杆或锚索，支点力为锚杆或锚索的锚固力和抗拉力的较小值。Ma主动土压力对桩底的弯矩;注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。序号 支锚类型 材料抗力(kN/m) 锚固力(kN/m)1 锚杆 80.425 84.8232 锚杆 152.053 159.0433 锚杆 152.053 145.873Ks 1183.671 3345.4192803.933Ks = 1.615 = 1.200, 满足规范要求。- 抗隆起