平阳县五显殿街地区场地基坑支护结构_毕业设计.doc

东华理工学院毕业论文(设计) 摘要 摘 要 本论文首先对平阳县五显殿街地区场地的工程地质、水文地质条件进行了详细论 述和评价，通过对各种基坑围护结构形式的对比分析，选择混凝土挡土墙为本基坑的 支护方案，然后进行详尽的设计，包括对土压力、水压力、支护结构内力的计算，并 进行稳定性验算（围护桩底地基承载力验算、抗渗验算、抗倾覆验算、整体圆弧滑动 验算、板式围护桩强度验算） 。 【关 键 词】: 工程地质；水文地质；围护结构；土压力；水压力；围护桩 abstract the thesis firstly evaluates and concentrates on the hydrogeology and engineering geology conditions in detail for wuxiandian in pingyang. comparing with various retaining and protection structure form of foundation pit,single strut system is chosen as the retaining and protection of foundation pit program.then,the design is done in the thesis ,including soil pressure,water pressure and calculation of internal force of retaining and protection,verifies the stability of foundation pit(check compatations of foundation bearing capacity at the bottom of surrounding pile,percolation and overturning resistance;check compatations of integral arc slip and the flat-slab type surrounding) 【key words】: hydrogeology and engineering geology;surrounding and protection structure;earth pressure;water pressure ;protection pile 东华理工学院毕业论文(设计) 前言 1.前言.1 1.1 基坑工程的现状和特点.1 1.2 基坑开挖的支护结构 .2 1.3 拟建场地工程概况3 2.场地工程地质条件.4 2.1 地形地貌特征 .4 2.2 岩土层构成及特征 .4 2.3 场地水文地质条件6 2.3.1 场地地下水类型6 2.3.2 地下水对混凝土腐蚀性评价6 2.4 场地岩土工程地质条件评价： .6 2.4.1 场地的稳定性及适宜性.6 2.4.2 地震效应判别9 2.5 岩土层物理力学性质指标 .9 3. 基坑开挖支护方案设计.9 3.1 支护方案对比分析9 3.2 支护方案选型 .11 3.3 支护方案分析与计算 .10 3.3.1 水泥土墙的计算10 4. 支护结构设计和稳定性验算.17 4.1 水泥土墙抗倾覆稳定性验算17 4.2 水泥土墙抗滑移稳定性验算17 4.3 基坑底抗隆起稳定性计算17 4.4 水泥土墙应力计算17 4.4.1 墙体正应力验算：.17 4.4.2 墙体切应力计算.20 4.5 变形计算20 4.5.1 弹性挠曲计算.20 4.5.2 挡墙水平位移计算.21 4.6 基坑整体稳定性计算21 5 深层搅拌桩基坑施工26 5.1 深层搅拌桩是主要施工工序.26 5.2 深层搅拌桩是主要施工参数 .26 5.4 施工监测 .27 结论和建议.29 结束语.30 参考文献参考文献.31 东华理工学院毕业论文(设计) 前言 致谢.32 1.前言 1.1基坑工程的现状和特点 我国城市化的不断发展，导致城市人口膨胀，建筑空间日趋拥挤，可利用土地资 源日益紧张。为了充分利用土地，我国的高层建筑逐年增加，而地下空间的利用更是 越来越受人们的重视。目前，各种用途的地下工程如地下室、地下停车场、地下铁道、 和车站、地下商场以及人防工程等不断兴起，地下空间的开发利用已成为当前城市建 设过程中的一个重大课题。大量兴建的高层建筑和地下工程必然带来大规模的基坑工 程。基坑工程是基础和地下施工中的一个古老的课题，同时又是一个综合性的岩土工 程难题，既涉及到土力学中典型的强度与稳定问题，又包含变形问题，同时还涉及到 土与结构物的共同作用。基坑工程具有许多特征，概括起来有以下几方面： 1）基坑工程是临时工程，安全储备相对可以小些，但又与区域性有关。不同区域地 质条件其特点也不相同。基坑工程是岩土工程、结构工程以及施工技术互相交叉 的学科，是多种复杂的因素交互影响的系统工程，是理论上尚待发展的综合技术 学科。 2）由于基坑工程造价高，开工数量多，是个施工单位争夺的重点，又是技术复杂， 涉及范围广，变化因素多，事故频繁，是建筑工程中最具有挑战性的技术上的难 点，同时也是降低工程造价，确保工程质量的重点。 3）基坑工程正向大深度、大面积发展，有的长度和宽度均超过百米，工程规模日益 增大。 4）岩土性质千变万化，地质埋藏条件和水位地质条件的复杂性、不均匀性、往往造 成勘察所得的数据离散性很大，难以代表土层的总体情况，并且精确度较低，给 基坑工程的设计和施工增加了难度。 5）在软土、高水位及其他复杂场地条件下开挖基坑，很容易产生滑移、基坑失稳、 桩位变位、基坑隆起、支挡结构严重漏水、流土以致破损等病害，对相邻建筑物、 地下构造物以及管线的安全造成很大威胁。 6）基坑工程造价较高，但又是临时性工程，一般不愿意投入较多资金，可是一旦出 现事故，处理十分困难，造成的经济损失和社会影响往往十分严重。 7）基坑工程施工工期长，从开挖到完成地面以下的全部隐蔽工程，常需要经历多次 降雨、周边堆载、震动、施工失当等许多不利条件，其安全度的随机性较大，事 故的发生往往具有突发性。 正是由于基坑工程的上述特点，使得其成为一个复杂的岩土工程课题。各地基坑 事故时有发生，给国家造成了巨大的经济损失。我国珠江三角洲一带为典型的冲 东华理工学院毕业论文(设计) 前言 2 积平原地区，软土分布既深又广，其特点是地下水位较高，土体强度很低。因此， 这一地区的基坑事故更为严重。这里面既有认为因素，又存在设计理论的不足， 如控制变形，保证软土地区基坑边坡的稳定，是当前岩土工程中一个值得重视的 问题。 1.21.2 基坑开挖的支护结构 我国幅员辽阔，各地的地质条件各异，对于支护结构的施工工艺、适用方法等都 有不同的选择，如何合理的选择支护结构应根据地质条件，周围环境要求，工程功能， 当地常用的施工设备以及经济技术条件的综合考虑。一般而言，基坑工程根据其施工 开挖可分为无支护开挖与有支护开挖。其中，有支护开挖一般包括以下内容：支护结 构、支撑体系、土方开挖、降水工程、地基加固、变形监测、环境保护等几项内容。 无支护包括降水工程、土方开挖、地基加固及土坡护面等。 基坑支护结构形式主要有以下几类： （1）悬臂式围护结构 悬臂式围护结构依靠足够的入土深度和结构的抗弯能力来维持整体稳定和结构安 全。悬臂结构所受土压力分布是开挖深度的一次函数，其剪力是深度的二次函数，弯 矩是深度的三次函数，水平位移是深度的五次函数。悬臂式结构对开挖深度很敏感， 容易产生较大变形，对相临建筑物产生不良影响。悬臂式围护结构适用于土质较好、 开挖深度较浅的基坑工程。 （2）水泥土重力式围护结构 水泥土与其包围的天然土形成重力式挡墙支挡周围土体，保持基坑边坡稳定。深 层搅拌水泥土桩重力式围护结构常用于软粘土地区开挖深度约在 7.0m 左右的基坑工程。 水泥土抗拉强度低，水泥土重力式围护结构适用于较浅的基坑工程。 （3）拉锚式围护结构 拉锚式围护结构由围护结构体系和锚固体系两部分组成。围护结构体系常采用钢 筋混凝土排桩墙和地下连续墙两种。锚固体系可分为锚杆式和地面拉锚式两种。地面 拉锚式需要有足够的场地设置锚桩，或其它锚固物。锚杆式需要地基土能提供锚杆较 大的锚固力。锚杆式较适用于砂土地基，或粘土地基。由于软粘土地基不能提供锚杆 较大的锚固力，所以很少使用。 （4）土钉墙围护结构 土钉墙围护结构的机理可理解为通过在基坑边坡中设置土钉，形成加筋土重力式 挡墙起到挡土作用。土钉墙围护适用于地下水位以上或人工降水后的粘性土、粉土、 杂填土及非松散砂土、卵石土等，不适用于淤泥质及未经降水处理地下水位以下的土 层地基中基坑围护。土钉墙围护基坑深度一般不超过 18m，使用期限不超过 18 个月。 （5）内撑式围护结构 东华理工学院毕业论文(设计) 前言 3 内撑式围护结构由围护体系和内撑体系两部分组成。围护结构体系常采用钢筋 混凝土桩排桩墙和地下连续墙型式。内撑体系可采用水平支约 0.601.3m，内支撑适 用与基坑较狭小的场地 （7）放坡开挖及简易支护 适用于地基土质较好，开挖深度不深，以及施工现场有够放坡场所的工程。放坡开 挖一般费用较低。 （6）其他形式支护结构 其他支护结构主要有门架式支护结构、拱式组合型支护结构、喷锚支护、沉井支护 结构、加筋水泥土墙支护结构、冻结法支护等。 1.31.3 拟建场地工程概况 我国城市化进程不断加快，沿海地区高层建筑密度不断加大。对于平阳县，其上 部以软土和粘土层为主，厚度约为 2030，力学强度低。对带有多层地下室的高层m 建筑物，必须进行深基坑围护，一则保证基坑内正常作业安全，二则保证基坑附近建 筑物、道路管线的正常进行。 平阳县县城综合开发建设指挥部拟对县城五显殿街路段进行改建，改建工程由 11 层商住楼 2 幢与 2 层裙房及 4-7 层商住楼等组成（均有 1 层地下室） ，拟建物总建筑面 积约 52108。设计上部采用框（剪）架（混）结构，下部拟采用桩基础。 2 m 场地地面高程为 5.50，建筑物结构要求基坑开挖深度 5。场地地层性质差，mm 且场地无放坡开挖条件，所以基础开挖时必须进行基坑围护。 本论文对 1 号楼进行基坑支护设计。 东华理工学院毕业论文(设计) 场地工程地质条件 6 2.场地工程地质条件 2.1 地形地貌特征 本区地貌属山前边缘冲海积平原。场地位于平阳县五显殿街街区，原为居名居住 区，旧房屋大部分已拆除，地面相对较平坦，勘探孔孔口地面相对高差为 0.93。在m 勘察深度内场地地曾上部为第四系全新统（）人工杂填土（）及淤泥（） 、 4 q 4 mlq 4 mq 中砂（） 、淤泥质土（） 、含角砾粘性土（）等海陆交相沉积土层，下部 4 alq 4 mq 4 elq 基岩为燕山期花岗岩（） 。 3 5 r 2.2 岩土层构成及特征 根据野外钻探取芯肉眼鉴别，结合现场原位测试和室内土工实验成果综合分析： 在钻探控制深度范围内地基岩土层可划分为以下 10 个工程地质层： 层 杂填土：灰黑色，湿-饱和，成分上部为碎砖瓦、粘性土、花岗岩块石等， 下部为淤泥质土，夹碎砖瓦。该层结构松散，均匀性差。全场分布，厚度： 3.501.00。m 层 淤泥：青灰色，饱和，流塑，为高压缩性土，此层下部夹少量粉细砂，并含 贝壳碎片、腐木质。全场均有分布，层面高程：4.52-10.70，厚度：16.900.10m 。m 层 粘性土：黄褐色，饱和，软塑为主，属高压缩性土。该层分布不稳定。层面 高程：-7.88-13.85，厚度：4.100.50。mm 层 淤泥质土：深灰色，饱和，软塑-流塑。为高压缩性土，此层局部地段含有 角砾、粉细砂与半炭化植物。层面高程：-10.20-16.52 .厚度：10.700.50。mm 层 含角砾粘性土：土黄色，灰绿色，饱和，可、稍密-中密，属中压缩性土。 稍密-中密，角砾含量 0-30%不等，角砾粒径 0.3-2，最大者为 5。局部地段夹砾cmcm 砂，并含有少量粒径10的孤石。层面高程：-10.23-21.09，厚度：cmm 6.600.50。m 层 粘土：深灰色，饱和，软塑-流塑，属高压缩性土。局部地段为淤泥质土和 淤泥。层面高程：-10.83-26.17，厚度：11.601.30。mm 层 含角砾粘性土：粉红色，浅黄色，饱和，软塑为主，稍密-中密，属高压缩 东华理工学院毕业论文(设计) 场地工程地质条件 5 性土。稍密-中密，角砾含量 0-40%不等，角砾粒径一般为 0.3-2，最cm 大 5，局部地段夹砾砂及软塑-流塑状薄粘土夹层，并含有少量粒径20的cmcm 孤石，为风化残积土。层面高程：-4.14-32.99，厚度：17.001.80。mm -1 层 全风化花岗岩：灰黄，褐黄色，饱和，可塑状，中等压缩性，上部经剧 烈风化后呈粘性土、粉性土，下部呈砂性土，含氧化铁锰质，遇水易崩解，夹少量未 完全风化的岩石碎块，工程地质特性随深度逐渐变好。层面高程：-7.61-47.05，m 厚度：27.491.00。m -2 层 强风化花岗岩：浅灰黄，褐黄色，斑状结构，斑晶为长石、石英及少量 黑云母，基质为长英质，因强风化岩石被风化裂隙切割成碎块。层面高程：-32.67- 42.06m，厚度：4.001.10m。 -3 层 中等风化花岗岩：灰色，岩石坚硬、较新鲜，裂隙较为发育，岩芯呈短 柱状。层面高程：-35.10-43.86，厚度：5.700.70。mm 2.3 场地水文地质条件 2.3.1 场地地下水类型 2.3.1.1 孔隙潜水 孔隙潜水富存于上部杂填土孔隙中，水位为 0.601.30直接接受大气降水，m 富水性与渗透性好，降水补给量直接影响地下室基坑的开挖。 2.3.1.2 风化裂隙承压水 风化裂隙承压水主要赋存于强-中风化基岩风化裂隙中，该层介质透水性普遍较强， 在裂隙发育的地段，富水性一般可达中等以上程度。 2.3.2 地下水对混凝土腐蚀性评价 根据场地取水试样分析结果：地下水类型为型水，).(. 43 nakcasohco 值为 6.9。侵蚀含量为 2.20。含量为 183.00mg/l。含量为ph 2 colmg / 3 hco 2 4 so 57.64。场地土层主要为弱透水层，判定地下水对混凝土无腐蚀性。lmg / 2.4 场地岩土工程地质条件评价： 2.4.1 场地的稳定性及适宜性 本次勘察结果及附近调查表明，根据场地土类型为软弱场地土及场地覆盖厚度 （地面至坚硬土顶面的距离）划分该建筑场地类别为类。场地为软弱地基，无不良 岩土工 东华理工学院毕业论文(设计) 场地工程地质条件 7 程地质现象，适宜进行本工程建设。 场地等级 场地等级特 点 一 级对建筑抗震危险的地段；不良地质现象强烈发育；地质环境已 经或可能受到强烈破坏；地形地貌复杂 二 级 对建筑抗震不利的地段；不良地质现象一般发育；地质环境已 经或可能受到一般破坏；地形地貌较复杂 三 级 地震设防烈度等于或小于 6 度，或对建筑抗震有利的地段；不 良地质现象不发育；地址环境基本未受到破坏；地形地貌简单 2.4.2 地震效应判别 平阳地区地震烈度为 6 度，按 7 度判别。场地地面以下 15深度范围内不存在饱m 和砂土或粉土层，故场地可不考虑地震液化影响。 2.5 岩土层物理力学性质指标 本次勘察主要通过原位标准贯入试验、重型圆锥动力触探试验、十字板剪切试验 和取样进行室内土工试验等方法，来获取地基各土层物理力学性质指标。按国标岩 土工程勘察规范 （gb50021-2001）和建筑桩基技术规范 （jgj94-94）及土工试 验方法标准 （gb/t50123-1999）中的有关方法，进行数据整理与分层数理统计，其上 部岩土层物理力学性质指标统计成果见表 2-1： 东华理工学院毕业论文(设计) 场地工程地质条件 6 表 2- 1 岩土 层物 理力 学性 质指 标 室 内 土 工 实 验 天然 含水 量 天然 容重 孔隙比塑性 指数 液性 指数 内 聚力 内磨 擦角 压缩 系数 压缩 模量 层 号 岩 土 层 名 称 w % 3 /mkn e p i % l i c kpa （0 ） 21 1 mpa s e mpa 淤 泥 62.616.61.7423.51.6210.511.81.981.36 粘 土 43.418.821.2522.21.0233.2180.593.61 淤 泥 质 土 45.618.31.2318.71.1541.810.00.703.19 东华理工学院毕业论文(设计) 基坑开挖支护方案设计 8 3. 基坑开挖支护方案设计 3.1 支护方案对比分析 该场地附近没有高大的建筑物，只有只有南面和北面有拟建的市政路，南面有 建设中的地铁七号线轻轨高架桥在场地 15 米左右平行经过，由于地铁七号线采用 高架桥的方式，荷载对基坑不产生影响。东面和北面都是农田 不存在重大荷载。 根据支护结构选型表如下 支护结构选型表 结构形式 使 用 条 件 排桩或地 下连续墙 1 适用基坑侧壁安全等级一、 二 、 三级 2 悬臂式结构在软土场地中不宜大于 5 米 3 当地下水位高于基坑地面底面时，宜采用降水、排桩加截水 帷幕或地下连续墙 水泥土墙1 基坑安全侧壁安全等级为二、三级 2 水泥桩施工范围内地基土承载力大于 150 kpa 3 基坑深度不宜大于 7 米 东华理工学院毕业论文(设计) 基坑开挖支护方案设计 8 土钉墙1 基坑侧壁安全等级为二、三级 2 基坑深度不宜大于 12 米 3 当地下水位高于基坑底面时，应采取降水或截水措施 逆作拱墙 1 基坑侧壁安全等级宜为二、三级 2 淤泥和淤泥质土场地不宜采用 3 拱墙轴线的矢跨比不宜小于 1/8 4 基坑深度不宜大于 12 没 5 地下水位高于坑底面时，应采用取降水或截水措施 放坡1 基坑侧壁安全等级宜为三级 2 施工场地应满足放坡条件 3 可独立或与上述其他结构结合使用 4 当地下水位高于坡脚时，应采取降水措施 由此图表可以得出排桩和地下连续墙，土钉墙，锚杆支点支护都适合。取其中之一最 适 合的可有下述分析。 3.2 支护方案选型 基坑围护结构型式有很多种，其适用范围也各不相同，结合工程实践选择适合的 支护方式。 悬臂式围护结构 悬臂式围护结构依靠足够的入土深度和结构的抗弯能力来维持整体稳定和结构安 全。悬臂结构所受土压力分布是开挖深度的一次函数，其剪力是深度的二次函数，弯 距是深度的三次函数，水平位移是深度的五次函数。悬臂式结构对开挖深度很敏感， 容易产生较大变形，对相临建筑物产生不良影响。悬臂式围护结构适用于土质较好、 开挖深度较浅的基坑工程。 水泥土重力式围护结构 水泥土与其包围的天然土形成重力式挡墙支挡周围土体，保持基坑边坡稳定。深 层搅拌水泥土桩重力式围护结构常用于软粘土地区开挖深度约在 6.0m 左右的基坑工程。 水泥土抗拉强度低，水泥土重力式围护结构适用于较浅的基坑工程。 拉锚式围护结构 东华理工学院毕业论文(设计) 基坑开挖支护方案设计 9 拉锚式围护结构由围护结构体系和锚固体系两部分组成。围护结构体系常采用钢 筋混凝土排桩墙和地下连续墙两种。锚固体系可分为锚杆式和地面拉锚式两种。地面 拉锚式需要有足够的场地设置锚桩，或其它锚固物。锚杆式需要地基土能提供锚杆较 大的锚固力。锚杆式较适用于砂土地基，或粘土地基。由于软粘土地基不能提供锚杆 较大的锚固力，所以很少使用。 土钉墙围护结构 土钉墙围护结构的机理可理解为通过在基坑边坡中设置土钉，形成加筋土重力式 挡墙起到挡土作用。土钉墙围护适用于地下水位以上或人工降水后的粘性土、粉土、 杂填土及非松散砂土、卵石土等，不适用于淤泥质及未经降水处理地下水位以下的土 层地基中基坑围护。土钉墙围护基坑深度一般不超过 18m，使用期限不超过 18 个月。 内撑式围护结构 内撑式围护结构由围护体系和内撑体系两部分组成。围护结构体系常采用钢筋 混凝土桩排桩墙和地下连续墙型式。内撑体系可采用水平支约 0.601.3m） ，内支撑适 用与基坑较狭小的场地 结合以上资料以及场地的工程地质情况，采用排桩和地下连续墙都必须在淤泥中入 土超过 5 米，采用土钉墙又不适合淤泥土层。采用锚杆支点支护又没有好的土层做锚头。 采用水泥土墙适用于软土中，且支护深度满足水泥土墙的要求，水泥土墙还有止水的作 用，对与淤泥土层比较适合。所以采用水泥土墙是最合适的方法 3.3 支护方案分析与计算 3.3.1 水泥土墙的计算 3.3.1.13.3.1.1 嵌固深度的计算 根据规范，对于均质粘性土，嵌固深度可按下式确定： 0 h （为嵌固深度系数） 00 hn h 0 n 粘聚力系数应按下式确定 （、取两层淤泥中的小者） k c rh k c 10.5 0.126 16.6 5 k c rh 根据规范，查表取嵌固深度系数 0 1.22n h0 =1.225=6.1 m 东华理工学院毕业论文(设计) 基坑开挖支护方案设计 10 嵌固深度设计值 hd=1.1 h0=6.71 m 取 hd=6.8 m 3.3.1.2 土压力的计算 按照勘察报告的岩土层分层情况，土压力计算如图； 图 3-1 土压力计算图 （1）墙后主动土压力的计算 杂填土 第一层土的主动土压力系数 22 1 1 16 (45)(45)0.568 22 oo katgtg 点 e 的主动土压力 111 1 2812 0.5682 00.5686.816 aaaa eqkckkp 点 d 以上土的主动土压力 2111 1 12 212 0.568 18 2.5 0.56832.28 aaaaa eqkrhkckkp 则第一层土的主动土压力为 12 1 1 6.81632.28 2.549/ 22 aa a ee ehkn m 作用点在点 d 以上的距离为 1 a e 12 1 12 1 2 0.98 33 aa a aa ee zhm ee 淤泥层 东华理工学院毕业论文(设计) 基坑开挖支护方案设计 12 第二层土的主动土压力系数 22 2 2 11.8 (45)(45)0.66 22 oo katgtg 点 d 以下土的主动土压力 322 1 12 ()2(12 18 2.5) 0.662 10.50.6620.56 aaaa eqrh kckkp 点 b 以上土的主动土压力 422 1 1222 ()2(12 18 2.5 16.6 3.8) 0.662 10.50.6662.19 aaaa eqrhr h kckkp 则第二层土的主动土压力为 34 2 2 20.5662.19 3.8157.23/ 22 aa a ee ehkn m 作用点在点 b 以上的距离为 1 a e 34 2 34 2 2 1.58 33 aa a aa ee zhm ee 粘性土 第三层土的主动土压力系数 22 3 3 18 (45)(45)0.53 22 oo katgtg 点 b 以下土的主动土压力 533 1 1223 ()2(2 18 2.5 16.6 3.8) 0.532 33.20.5315.3 aaaa eqrhr h kckkp 点 a 以上土的主动土压力 633 1 1223 33 ()2 (12 18 2.5 16.6 3.8 18.82 7.2) 0.532 1033.20.5387 aaa a eqrhr hr h kck kp 则第三层土的主动土压力为 56 3 3 15.387 7.2368.4/ 22 aa a ee ehkn m 作用点在点 b 以上的距离为 3 a e 56 3 56 3 2 2.8 33 aa a aa ee zhm ee （2）墙前被动土压力的计算 东华理工学院毕业论文(设计) 基坑开挖支护方案设计 13 淤泥层 第一层土的被动土压力系数 1 22 1 11.8 (45)(45)1.51 22 oo p ktgtg 点 c 的被动土压力 11 2 22 10.5 1.5125.8 ppa eckkp 点 b 以上土的被动土压力 m 221 3.82.51.3hhh 211 222 216.6 1.3 1.512 10.51.5156.4 pppa er h kckkp 则第一层土的被动土压力为 12 1 2 25.856.4 1.350.14/ 22 pp p ee ehkn m 作用点在点 b 以上的距离为 1 p e 12 1 12 2 2 0.53 33 pp p pp ee zhm ee 粘性土 第二层土的被动土压力系数 22 3 2 18 (45)(45)1.89 22 oo kptgtg 点 b 的被动土压力 322 223 216.6 1.3 1.892 33.2 1.8990 pppa er h kckkp 点 a 以上土的被动土压力 422 22332 ()2(16.6 1.3 18.82 5.5) 1.892 33.21.89285.6 pppa er hr h kckkp 则第二层土的被动土压力为 34 2 3 90285.6 5.51032.9/ 22 pp p ee ehkn m 作用点在点 b 以上的距离为 2 p e 34 2 34 3 2 2.27 33 pp p pp ee zhm ee 东华理工学院毕业论文(设计) 基坑开挖支护方案设计 14 （3）确定水泥土墙厚度的计算 图 3-2 水泥土墙厚度计算图 根据有关规定 00 11 2(1.2e) () j nn ap ii csd r hhe b rhh 1 a 主动土压力对水泥土墙底的弯矩 1 e n a i h 1 a 东华理工学院毕业论文(设计) 基坑开挖支护方案设计 15 被动土压力对水泥土墙底的弯矩 0 1 j n p i he 水泥土墙平均重度 cs r 水泥土墙的设计厚度b 水泥土墙嵌固入第三层土的深度为 3 6.852.53.85.5hm 主动土压力对墙底的力矩为 123 3 323 1 eeee 495.53.80.98157.23 5.5 1.58368.4 2.8 2648. aaaa i hhhzhzz knm 1123 aaaa 被动土压力对墙底的力矩为 12 2 03 1 =ee50.145.50.531032.9 2.272647. j ppppp i hehzzknm 12 根据有关规定水泥土的重度取原土重度的 1.3 倍 cs r 所以取 17.8/ cs rkn m 所以墙体厚度设计值为 32 00 11 2(1.2e) 2(1.2 1.0 26482647) 5.05 ()17.8 (56.8) j ap ii csd r hhe bm rhh 1 a 取 b=5m 东华理工学院毕业论文(设计) 支护结构设计和稳定性验算 18 4. 支护结构设计和稳定性验算 4.1 水泥土墙抗倾覆稳定性验算 4-1抗倾覆稳定性验算图 水泥土墙的墙体自重为 0 ()5 (5 6.8) 17.8 1050.2 d wb h h rkn 东华理工学院毕业论文(设计) 支护结构设计和稳定性验算 16 根据抗倾覆安全系数 2 0 1 3 1 2.5 1050.226472 1.99 2648 e j p i p a i b whe k h 1 a 抗倾覆力矩 倾覆力矩 按照有关规定抗倾覆系数 所以满足要求1.11.3 p k : 4.2 水泥土墙抗滑移稳定性验算 水泥土墙沿墙底抗滑移安全系数由下式确定 h k 00p h a wtgc be k e 墙体抗滑力 墙体滑动力 cc 墙底土层的粘聚力 墙底土层的内摩擦角 0 所以 00 1587.6 1833.2 550.14 1032.9 49 157.23368.4 2.77 p h a wtgc be k e tg 墙体抗滑力 墙体滑动力 按照规范 满足要求1.2 h k 4.3 基坑底抗隆起稳定性计算 东华理工学院毕业论文(设计) 支护结构设计和稳定性验算 18 图 4-2 抗隆起稳定性验算计算图试 由于基坑底为软土，所以按照坑底软土抗隆起公式计算 公式如下： 2 10 () qc wz n r dcn k r hdq 式中： 为抗隆起稳定性安全系数，一级基础工程取 2.5，二级基础工程取 2.0，三级 基础 wz k 工程取 1.7。 为坑外地表至围护墙底，各土层天然重度的加权平均值（） ； 1 r 3 /kn m 为坑内开挖面以下至围护墙底，各土层天然重度的加权平均值（） ；为基坑 2 r 3 /kn m 0 h 开挖深度（） ；d 为围护墙在基坑开挖面以下的插入深度（） ；q 为坑外地面超载；mm 、为地基土的承载力系数，；c、 q n c n 2(45 ) 2 tg q netg c n q （n -1）/t g 分别为围护墙底以下滑移线场影响范围内地基土粘聚力、内摩擦角峰制值。 3 1 12233 1 18/ rhr hr h rkn m n cs m f w 218 18 (45)5.24 2 tg q ntge (1)/1813.25 cq nntg 所以 2 10 9.2 6.8 5.2433.2 13.25 3.422.5 ()18(56.8) 12 qc wz n r dcn k r hdq 4.4 水泥土墙应力计算 水泥土桩墙的墙体应力验算包括正应力与切应力验算两个方面 4.4.1 墙体正应力验算： 水泥土桩墙墙体应力按下式验算 0 1.25 cscs m r r zf w 式中： 水泥土墙的平均重度 cs r 由墙顶至计算截面的深度z 东华理工学院毕业论文(设计) 支护结构设计和稳定性验算 18 单位长度水泥土墙截面弯矩设计值m 水泥土墙截面模量w 水泥土开挖龄期抗压强度设计值 cs f 按照水泥土 28 天的龄期水泥土的单轴无侧限抗压强度设计值宜通过实验确定。如 无实验数据参考表 4.4.1 数据： 表 4.4.1 土 类沙 土粉 土粘 性 土淤泥质土淤 泥 qu 1.12.0 mpa0.61.1 mpa0.51.0 mpa0.40.7 mpa0.30.5 mpa 取400 csa fkp 根据以上公式取基坑主动土压力与被动土压力相等处验算，去 1 米的墙宽 （如图所试） m 图4-3墙体正应力计算图 22 3 1 5 4.17 66 bh wm 主动土压力与被动土压力相等的截面处计算 422 1 122 ()2 12 18 2.5 16.60.662 10.5 0.66 aaaa a eqrhr hkck h 东华理工学院毕业论文(设计) 支护结构设计和稳定性验算 20 21 221 2 16.6 1.892 10.51.89 pppp p er h kck h 土压力的合力为 6.4 a hm 12 2 pp pp ee eh 2.5 ap hh 3 18 16.6 18.82 17.81/ 3 cs rkn m 由上述方程可解得 3.9 p hm 6.4 a hm 53.958.9 p zhm 711.7mkn m 0 1.25 711.7 1.25 1.0 17.81 8.934940012.2 4.17 cscs a m r r zf w kp 所以上述满足要求 4.4.2 墙体切应力计算 墙体切应力验算按下式计算 0.06 711.7 17.81 8.912.2 4.17 0.060.06 4002412.2 0.06 cscs a csa cscs m r zf w kp fkp m r zf w 即 满足要求 4.5 变形计算 4.5.1弹性挠曲计算 东华理工学院毕业论文(设计) 支护结构设计和稳定性验算 21 由于水泥土桩墙本身不是完全的刚体，在基坑开挖时，墙身的强度往往不高， 只有在暴露于空气之中后，水泥土桩墙的强度才迅速形成，因此，由于墙身的弹性挠 曲引起的墙体变形不可忽略，工程实用上一般忽略基坑开挖面以下墙身的挠曲，把墙 身固定在坑底处，按悬臂梁计算墙身的弹性挠曲。 4 12 114 120 e ee h ei 式中 墙体的最大挠曲（） ； e mm 墙体的弹性模量（） ，一般取；e a mp(100e 200) u q ，墙体在顶面和开挖面的土压力强度（） ； 1 e 2 e 2 /kn m 墙体的高度（） ；hm 墙身截面惯性矩（） ；i 4 m 44 12 3 11411 6.8164 71.75 54.52 5120 120100 0.4 12 e ee hmm ei 4.5.2挡墙水平位移计算 水泥土挡墙的水平位移是挡墙计算的重要内容之一，它直接影响周围建筑、道 路和地下管线的安全，位移在设计中应引起足够重视。由于重力式水泥土档墙支护结 构的抗倾覆稳定有赖于被动土压力的作用，而被动土压力的发挥是建立在挡土墙一定 数量位移的基础上的，因此，支护结构发生一定的位移是必然的，设计的目的是将该 位移量控制在工程许可的范围内。 水泥土墙的位移可用“ m ”法等计算，但其计算较复杂，目前工程中常用下述经 验公式，突出影响水泥土墙水平位移的几个主要因素。 2 a o d k lh h b 式中 墙顶估计水平位移， cm ； o 开挖基坑的最大边长， m ；l 影响系数，根据地基土质条件、施工质量等因素并结合工程经验确定，一 般取 0.10.2 ，开挖深度较小、土质较好、施工质量控制严格的取小值， 反之，取大值； 东华理工学院毕业论文(设计) 支护结构设计和稳定性验算 22 基坑开挖深度。墙体自重（）hw/kn m 2 0.15 0.66 130 5 9.5 6.8 5 o cm 鉴于挡土墙水平位移比较大以及施工变形我影响，所以基坑布置采用折线形式和增加加强墩的方式 在减少变形不基坑的影响，把变形控制得更合理。 4.6 基坑整体稳定性计算 基坑整体稳定性实际是不支护结构的之立土坡进行稳定性计算，采用圆弧滑动面简单 条分法，按总应力法计算。基坑支护结构整体稳定性安全系数应满足： 0 0 costan 1.3 sin i iiiii sf iii i i i i i i clq bw k q bw c bl w a 0 0 式中 第i 土条底面上的粘聚力，kp 第i 土条底面上的内磨擦角， 第i 土条宽度和底面弧长，m 第i 土条重量, kn 第i 土条底面的倾角， 按简单条分法计算如图滑动面 1 、滑动面 2，滑动面 3 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 图 4.6.1 滑面 1 东华理工学院毕业论文(设计) 支护结构设计和稳定性验算 23 4 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 3 2 1 图 4.6.2 滑面 2 16 4 15 14 13 12 11109 8 7 6 5 3 2 1 图 4.6.3 滑面 3 表 4.6.2 滑动面 1 的计算数 东华理工学院毕业论文(设计) 支护结构设计和稳定性验算 24 土条 编号 ibili*cihi(q*bi+)sini(q*bi+)*cositan 1760.5800.91622.3 0 2691.13222.34050.9 2.7 3612274.98797.3 7.6 4522295.59896.1 22.9 5424356.8122113.1 38.4 6304358.6153100.5 53.2 72044011.620670.6 59.3 81044312.922932.0 69.1 9044512.72260.0 69.1 10-94407.8138-21.7 41.8 11-194396.9122-40.0 35.5 12-304386.2112-55.2 29.2 13-414375.9105-68.9 24.2 14-512334.682-63.6 15.8 15-581.38211.628-24.2 2.1 合计 484 309.2 471.1 表 4.6.2 滑动面 2 的计算数据 土条 编号 ibili*cihi(q*bi+)sini(q*bi+)*cositan 1830.4500.5914.19 0 2682352.133757.41 3.258614308 3572364.58087.31 8.0 4464416.85121122.23 36.1 5344457.36131100.10 45.4 62344810.518691.78 66.1 7134.23913.924766.98 88.7 834358.81578.19 47.8 东华理工学院毕业论文(设计) 支护结构设计和稳定性验算 25 9-64348.2147-15.25 44.4 10-164367.6135-37.28 39.8 11-264396.4114-49.94 31.3 12-364405.7102-59.64 25.1 13-494503.460-45.67 12.1 14-601.13181.119-16.96 1.4 合计 496 323.44 449.3 表 4.6.3 动面 3 的计算数据 土条 编号 ibili*cihi(q*bi+)sini(q*bi+)*cositan 1670.900.81423.3 0 2612111.32341.2 3.2 3504155.699113.1 13.3 4404437.5133116.6 42.5 5304378.6153100.5 53.2 6224399.516981.3 61.5 71443410.819258.1 71.3 864.23811.520421.4 62.2 9-243912.92290.0 70.2 10-1043613.8246-42.6 74.0 11-184388.9158-49.0 46.1 12-264397.8138-60.9 38.1 13-354416.9123-70.8 30.9 14-424294.4679-53.1 18.0 15-482242.544-33.1 4.2 16-511.111.20.916-12.5 1.4 合计 474.2233.7590.2 东华理工学院毕业论文(设计) 支护结构设计和稳定性验算 27 滑动面 1 的稳定性系数为； 0 0 costan 1 sin 484471.1 309.2 3.011.3 i iiiii sf iii clq bw k q bw 滑动面 2 的稳定性系数为； 0 0 costan 2 sin 496449.3 323.44 2.921.3 i iiiii sf iii clq bw k q bw 滑动面 3 的稳定性系数为； 0 0 costan 3 sin 474.2590.2 233.7 4.21.3 i iiiii sf iii clq bw k q bw 以上滑动面都满足要求 所以基坑基本满足整体稳定性 5 深层搅拌桩基坑施工 5.1 深层搅拌桩是主要施工工序 1 场地平整，测量放线，桩位放线。考虑到搅拌桩施工过程中有大量的水泥土反浆， 必要时可开挖 1.01.5m，宽度宜比设计宽度增加 0.40.6m 的导槽。 2 施工机械就位。 3 喷浆预拌下沉至设计深度，喷浆提升，重复喷浆搅拌至设计深度，再喷浆提升至孔口， 考虑到反浆作用，提升是可距离孔口 0.30.5m。 4 施工机械就位。 5.2 深层搅拌桩是主要施工参数 1 施工前，宜做工艺性试桩（也可用工程桩做实验桩） ，以确定个项施工技术参数，其 东华理工学院毕业论文(设计) 深层搅拌桩基坑施工 27 中包括：搅拌机钻进深度、桩顶或停灰面标高、灰浆的水灰比、外掺剂的配方、搅拌 机的转速和提升速度、灰浆泵的压力、输浆两等。 2 深层搅拌机单位时间内浆体所含固化剂的喷出量可按下式确定： 2 4 sw