毕业设计（论文）-铁道龙锦嘉园基坑设计.doc

毕业设计（论文）中文题目：铁道龙锦嘉园基坑设计学 院： 远程与继续教育学院专 业： 土 木 工 程姓 名： 学 号： 12622735指导教师： 2014年10月10日北京交通大学毕业设计(论文)成绩评议年级12（秋）层次本科专业土木工程姓名张玲利题目铁道龙锦嘉园基坑设计指导教师评阅意见该论文的文献调研全面系统，立题指导思想明确，合理可行，能够按照实验计划进行，并达到预期效果。论文撰写思路清晰，语言流畅简练，层次清晰，逻辑性较强，用词准确，各种数据、图表齐备、规范，文献引用正确，科学性较强。表明该学生具有一定的理论基础和科研能力。成绩评定： 良好 指导教师：王鲁京2014年 10月 20日评阅教师意见 评阅教师：年 月 日答辩小组意见答辩小组负责人： 年 月 日北京交通大学毕业设计(论文)任务书本任务书下达给： 12（秋） 级 本 科 土木工程 专业学生 张玲利 设计（论文）题目：铁道龙锦嘉园基坑设计一、设计（论述）内容：通过本次毕业设计，了解深基坑的基本特点，掌握其设计原理及计算方法，了解基坑的施工过程，达到培养综合分析能力及应用所学基础力学、土力学、钢筋混凝土等知识的目的。根据龙锦嘉园工程项目的实际地质状况，并结合洛阳地区基坑工程设计施工经验，完成本基坑围护结构、降水设计（包括设计说明书、设计图等），并提出施工方案。二、基本要求：掌握基坑工程设计原理及计算方法，了解基坑的施工过程，达到培养综合分析能力及应用所学基础力学、土力学、钢筋混凝土等知识的目的。具体要求如下： 1. 了解深基坑支护的基本特点及应用情况； 2. 完成本基坑围护结构、降水设计（包括设计说明书、设计图等）； 3. 提出施工方案； 4. 对本次设计进行总结，内容包括：现有设计方法存在的不足及你的建议、你对自己设计的评价、你的收获、感想和体会等。三、重点研究的问题：本文重点对龙锦嘉园小区基坑工程的排桩支护结构进行设计，内容主要包括：（1）初步拟定桩的入土深度、直径、间距、冠梁的截面（锚索的道数、位置、长度、预应力值等）。拟定土钉的钉材料、直径及长度、间距等。 （2）计算桩的内力并配筋；验算基坑的稳定性等。 （3）验算基坑的水平位移；有基坑周围有建筑时，还应验算基坑周围土层的沉降。 （4）根据计算结果调整设计的结构参数。 （5）降（排）水方案计算及设计。四、主要技术指标：1选定符合龙锦嘉园小区基坑工程的支护结构；2根据国家及行业相关法规、规范进行设计，确保支护结构安全可靠，基坑不会发生失稳；并制定符合实际情况的施工方案；3. 支护结构变形计算值小于基坑监测法规警戒值，基坑支护结构在施工中不发生较大变形；4. 降排水情况符合相关法规要求，施工过程中不会发生渗水事故。五、其他要说明的问题本毕业设计设计依据包括：1 中华人民共和国行业标准.建筑基坑支护技术规程（JGJ120-99），19992 中华人民共和国行业标准.建筑地基基础设计规范 (GB 50007-2002)3 中华人民共和国行业标准.建筑基坑工程监测技术规范（GB50497-2009）4 中华人民共和国行业标准.建筑基坑工程技术规范（YB9258-97），1997下达任务日期： 2014 年 8 月 10 日要求完成日期：2014 年 9 月 30 日答 辩 日 期： 2014 年 11 月 30 日指导教师：王鲁京开 题 报 告题 目：铁道龙锦嘉园基坑设计报告人：张玲利 2014年10月10日一、文献综述随着我国城市化进程的发展，涌现出越来越多的高层、超高层大楼，而城市用地的日益紧张，也使修建地下建筑成为一种必然选择，不论是高层建筑对安全的考虑，还是对地下空间的合理开发，都需要大量使用基坑支护技术。在进行基坑支护方案设计时，不仅要考虑到传统支护结构的强度、稳定及变形计算，还要考虑到基坑中的时空效应，地下水及周边建筑物的影响。如何设计出安全、合理、可行的基坑设计方案，已然成为国内外建筑工程界共同的课题。本文首先简单介绍了目前常见的一些基坑支护形式（如地下连续墙、排桩、土钉墙、水泥土墙、逆作拱墙等），介绍了其结构形式、优缺点以及适用的基坑类型；再根据相关规范要求，整理了基坑支护设计计算理论与方法，包括土压力计算、等值梁法、稳定验算方法等；然后介绍了SMW工法、盖挖法、嵌岩式地下连续墙等几种新式的基坑支护结构，对基坑工程的发展进行了展望。通过对建筑基坑支护知识的学习与梳理，以铁道龙锦嘉园基坑支护工程进行实例设计计算。首先简要介绍了铁道龙锦嘉园工程建设所在地的工程地质情况及水文地质情况，确定主要的计算参数取值。采用相关行业规范作为随后的设计依据。根据相关地质勘查报告，选择采用排桩和预应力锚索的组合支护形式。使用理正深基坑设计软件进行单元计算，计算结果包括基坑施工各工况下的土压力、桩身水平位移、桩身弯矩及剪力，并计算了基坑开挖完毕后地表沉降等，确定了冠梁及支护桩桩身配筋情况，并进行了整体稳定性验算及抗倾覆稳定性验算。根据设计计算情况，结合规范要求及场地实际状况，制定施工方案、降排水方案、土方开挖方案及基坑监测方案，为实际施工提供指导。二、选题的目的和意义随着我国城市化进程的发展，涌现出越来越多的高层、超高层大楼，而城市用地的日益紧张，也使修建地下建筑成为一种必然选择，不论是高层建筑对安全的考虑，还是对地下空间的合理开发，都需要大量使用基坑支护技术。在进行基坑支护方案设计时，不仅要考虑到传统支护结构的强度、稳定及变形计算，还要考虑到基坑中的时空效应，地下水及周边建筑物的影响。如何设计出安全、合理、可行的基坑设计方案，已然成为国内外建筑工程界共同的课题。三、研究方案：1.按主体结构的要求确定基坑的平面尺寸和范围 2确定围护结构形式 根据基坑周围环境及基坑深度，可选用人工挖孔桩、土钉等支护方式。 3荷载 计算时地表分布荷载按10kPa考虑。 4.计算及设计 （1）初步拟定桩的入土深度、直径、间距、冠梁的截面（锚索的道数、位置、长度、预应力值等）。拟定土钉的钉材料、直径及长度、间距等。 （2）计算桩的内力并配筋；验算基坑的稳定性等。 （3）验算基坑的水平位移；有基坑周围有建筑时，还应验算基坑周围土层的沉降。 （4）根据计算结果调整设计的结构参数。 5. 绘出相应的施工图 6. 降（排）水方案计算及设计 （1）根据地层及地下水情况，可采用深井降水方案。 （2）计算基坑涌水量。 (3）计算单井出水量及降水井的数量。 (4）沿基坑周边布置井点，并验算降水深度能否满足要求。若不能，则应重新调整井数及布井方式。 7施工方案设计 8. 设计图纸 四、进度计划：第12周 第一部分：熟悉设计资料及相应规范；选定支护方案；实习。第37周 第二部分：围护结构计算、设计。第89周 第三部分：施工(包括降水)设计。第1012周 第四部分：绘图。第13周 第五部分：文整。五、指导教师意见：该论文的文献调研全面系统，立题指导思想明确，合理可行，能够按照实验计划进行，并达到预期效果。同意开题。 指导教师：王鲁京2014年 10月 10日中 期 报 告题目：报告人：一、总体设计介绍基坑支护有关内容概述工程基本概况详述支护结构的计算与设计论述工程降水方案的计算与设计总结工程的施工方案及施工质量检测二、框架（框图）基坑支护内容工程基本概况支护结构的计算与设计基坑监测与施工质量检测土方开挖施工方案降水工程施工方案支护结构施工方案前期准备降水方案计算与设计施工方案设计三、进展情况8月10日完成了选题、填写任务书及开题报告，并由指导老师审查批准。8月20日分析题目，查阅资料，学习与毕业设计相关的知识，作好前期准备工作。9月20日开始写论文，及时听取指导老师的意见，进行不断完善。9月30日将毕业设计初稿传与指导老师，进行审核。10月6日根据指导老师修改意见对设计进行反复修改。10月20日在反复修改的基础上，定稿并按要求的格式装订完整。四、指导教师意见该论文的文献调研全面系统，立题指导思想明确，合理可行，能够按照实验计划进行，并达到预期效果。论文撰写思路清晰，语言流畅简练，层次清晰，逻辑性较强，用词准确，各种数据、图表齐备、规范，文献引用正确，科学性较强。 指导教师：王鲁京2014年 10月 20日结 题 验 收一、完成日期2014年10月25日二、完成质量三、存在问题四、结论该论文的文献调研全面系统，立题指导思想明确，合理可行，能够按照实验计划进行，并达到预期效果。论文撰写思路清晰，语言流畅简练，层次清晰，逻辑性较强，用词准确，各种数据、图表齐备、规范，文献引用正确，科学性较强。表明该学生具有一定的理论基础和科研能力。 指导教师：王鲁京2014年 10月 20日摘 要随着我国城市化进程的发展，涌现出越来越多的高层、超高层大楼，而城市用地的日益紧张，也使修建地下建筑成为一种必然选择，不论是高层建筑对安全的考虑，还是对地下空间的合理开发，都需要大量使用基坑支护技术。在进行基坑支护方案设计时，不仅要考虑到传统支护结构的强度、稳定及变形计算，还要考虑到基坑中的时空效应，地下水及周边建筑物的影响。如何设计出安全、合理、可行的基坑设计方案，已然成为国内外建筑工程界共同的课题。本文首先简单介绍了目前常见的一些基坑支护形式，再根据相关规范要求，整理了基坑支护设计计算理论与方法，包括土压力计算、等值梁法、稳定验算方法等。通过对建筑基坑支护知识的学习与梳理，以铁道龙锦嘉园基坑支护工程进行实例设计计算。根据相关地质勘查报告，选择采用排桩和预应力锚索的组合支护形式。使用理正深基坑设计软件进行单元计算，校核，根据规范进行结构配筋及锚索选择与稳定验算。根据地下水情况，选择管井降水方案。结合规范要求及场地实际状况，制定施工方案。最后绘制CAD图纸。关键词（3-5个）：深基坑； 基坑支护； 钻孔灌注桩；稳定； 降水。目 录第1章 基坑支护概述11.1 基坑支护概述11.2 基坑支护设计内容及原则11.3 常见基坑支护方式21.2.1 排桩与地下连续墙31.2.2 水泥土墙31.3.3 土钉墙41.3.4 逆作拱墙41.4 基坑支护技术发展展望6第2章 工程概况72.1 设计资料72.1.1 工程概况72.1.2 工程地质条件72.1.3 水文地质条件82.2 设计参数92.2.1 土层参数92.2.2 超载92.2.3 支护材料92.2.4 计算系数10第3章 支护结构的计算与设计113.1 基坑支护结构总体设计113.2 基坑支护详细设计113.2.1 A-B段基坑支护详细设计113.2.2 B-C段基坑支护详细设计163.3 围护结构设计20第4章 降水方案计算与设计224.1 降水工程概况224.2 降水方案计算224.3 井点布置23第5章 施工方案设计245.1 施工前期准备245.2 支护结构施工方案245.2.1 钻孔灌注桩施工流程及控制要点245.2.2 预应力锚索施工流程及控制要点265.3 降水工程施工方案285.4 土方开挖施工方案295.5 基坑监测及施工质量检测305.4.1 基坑监测305.4.2 施工质量检测31结论32参考文献33（正文）第1章 基坑支护概述1.1 基坑支护概述在进行建筑物基础与地下室施工时，需要对地面以下的空间进行开挖，而基坑开挖必定对周边环境造成一定的影响。为了保证地下结构施工及基坑周边环境的安全，必须对基坑侧壁及周边环境采取支挡、加固与其它保护措施，这就是基坑支护。随着时代的进步，我国城市化进程的加速，大规模工程建设蓬勃发展，高层建筑的大量兴建和地下空间的开发利用，都对基坑的开挖深度和开挖面积提出了更高的要求，这大大促进了基坑支护工程的设计和施工的发展。在20世纪70年代末，国内还只有少量大型工程项目中有开挖深度达到10m以上的基坑工程，而且多是在没有或较少相邻建筑及地下结构的地区施工。而自80十年代后期特别是近10年，我国城市房屋建设的基坑深度已由过去的不足10m发展到20m以上，桥梁锚碇的基坑深度则达到50m，新建南(宁)广(州)铁路肇庆西江特大桥拱座深基坑深达50.30米。可以自豪的说，基坑支护工程在我国的工程建设正方兴未艾，大有可为。目前，我国基坑支护工程具有以下特点：（1） 随着建筑工程的发展，基坑开挖深度越来越深，开挖面积越来越大；（2） 工程地质条件越来越差，以沿海经济开发区较为突出；（3） 基坑周围环境趋于复杂，在城市人口密集区、地下管线丰富区施工的基坑工程日益增多；（4） 基坑支护方法增多；（5） 基坑支护工程成功率较低，降雨、重物堆放、震动荷载等诸多不利因素都会加大基坑支护安全的不确定性。1.2 基坑支护设计内容及原则基坑支护应根据场地的实际土层分布、地下水条件、环境控制条件，按基坑开挖施工过程的实际工况进行设计。基坑支护设计内容包括：（1） 支护体系的方案比较和选型；（2） 支护结构的承载力、稳定和变形计算；（3） 基坑内外的土体稳定性验算；（4） 降水要求和降水方案；（5） 挖土工况和挖土运土的主要措施；（6） 环境保护要求及相关措施；（7） 基坑监测的内容及方法基坑支护包括勘察、支护结构设计、降水设计、土方开挖方案设计、检测和环境保护方案设计等诸多内容，是一个综合性的岩土问题，因而在基坑支护设计中必须要掌握其设计原则。基坑设计原则主要有：（1） 安全可靠性：满足支护结构本身强度、稳定性以及变形的要求，确保周围环境的安全；（2） 经济合理性：在支护结构安全可靠的前提下，要从工期、材料、设备、人工以及环境保护等方面综合确定具有明显技术经济效果的方案；（3） 施工便利性：在安全可靠、经济合理的前提下，最大限度的满足方便施工的需求，尽量缩短工期；（4） 采用分项系数表示极限状态设计方法：承载能力极限状态，对应于支护结构达到最大承载能力或土体失稳、变形过大导致支护结构破坏，正常使用极限状态，对应于支护结构的变形已经妨碍地下结构施工，或影响基坑周边环境的正常使用功能。（5） 采用侧壁安全等级及重要性系数：基坑侧壁安全等级划分难度较大，建筑基坑支护技术规程（JGJ120-99）按支护结构的破环后果，划分为很严重、严重、不严重三种情况。 1.3 常见基坑支护方式由于我国基坑工程的迅猛发展，传统的放坡开挖或用少量钢板桩已难于满足深、大基坑对地下结构施工及周边环境安全的需要，在实践中已发展出多种多样的支护方式，如排桩支护、地下连续墙、水泥土墙、土钉墙以及上述方式的各类组合支护结构。1.3.1 排桩与地下连续墙排桩支护施以某种桩型按队列式布置组成的基坑支护结构。地下连续墙是用机械施工方法成槽浇灌钢筋混凝土形成的地下墙体。当基坑开挖深度较大，或开挖基坑邻近建筑物、地下管线对变形控制有较严格的要求，或地下水位高于基坑底面时，考虑到施工稳定性的保证、变形控制、施工降水等要求，可以选择排桩加截水帷幕或地下连续墙的支护结构形式。这两种支护结构都具有挡土及挡水的作用，并可以将主动土压力传递到支撑（拉锚）系统和墙体基坑以下被动土体上，由支护墙体承受弯矩和剪力作用，设计时主要进行抗弯和抗剪计算。排桩支护的主要形式有钢板桩、钢筋混凝土板桩、H型钢木挡板、钻孔灌注桩等。其中钻孔灌注桩由于施工时振动及噪声较小，墙身强度高刚度大，支护稳定变形较小，施工方便简单等优点，已成为一种应用非常广泛的支护形式。地下连续墙除具有墙身刚度大、强度高、整体性好等优点外，由于其是钢筋混凝土整体结构，耐久性好，防渗能力强，故在挡土挡水外还可以作为地下室的外墙或其中一部分；由于是现场浇筑可以根据需要做成直线型或折线形壁板式；但地下连续墙施工工艺较为复杂，需要专业机械进行施工，对工艺及组织管理水平要求较高，相比其他形式造价昂贵。排桩及地下连续墙支护方式有悬臂式支护、单层支点支护和多层支点支护，支点指的是内支撑、锚杆或两者的结合。当地基土质较好、基坑开挖较浅时，常采用施工方便、受力简单的悬臂式支护结构；当地基土质较差、基坑开挖较深时，采用单层或多层支点支护结构更合理。1.3.2 水泥土墙水泥土墙是指由水泥土桩相互搭接形成的壁状、栅格状、拱状等形式的重力式结构，它是利用墙体自重和嵌入基坑底面下的嵌固深度对基坑侧壁土体进行支护。水泥土墙的主要组成构建是水泥土桩。水泥土桩的施工方法有两种：水泥土搅拌法形成的搅拌桩和高压喷射注浆法形成的旋喷桩。搅拌桩是较常用的形式，只有搅拌桩难以施工的地方采用旋喷桩。搅拌桩是以水泥浆为固化剂，与石膏等外加剂通过深层搅拌机输入到软土中并加以充分拌合，固化剂与软土间产生一系列物理化学反应，使原状土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的水泥土。因而搅拌桩最适用于加固各种软粘土，可有效增加各种软土地基的承载能力，减少沉降量，提高边坡的稳定性。旋喷桩就是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻入（或置入）到土层预定深度后，以高压使浆液或水从喷嘴中射出，边旋转边喷射浆液，使土体与浆液混合搅拌形成水泥土桩体。旋喷桩适用于处理淤泥、淤泥质土、软塑可塑黏性土、粉土、沙土、素填土和碎石土地基。旋喷桩具有适用范围管，施工灵活，可控制固结体形状，耐久性好，料源广阔，施工便利，环保效果好的优点。1.3.3 土钉墙土钉墙是在基坑开挖过程中，在基坑边壁上钻出与土壁接近垂直的深孔，然后插入钢筋并压入水泥砂浆，形成与周围墙体紧密结合的的土钉，再由原位土体、密集的土钉群、附着于坡面的混凝土面层而形成的类似重力式挡土墙的支护结构。土体抵抗荷载变形的刚度较差，抗剪强度较低，几乎没有抗拉强度，但具有一定的结构整体性。而土钉相对具有较大的弹性模量，较高的抗剪抗拉强度，一定的抗弯刚度。通过在土体中放置一定长度和密集分布的土钉，与土形成复合体，能有效提高土体的整体刚度，弥补了土体抗拉抗剪的不足，改变边坡变形和破坏形态，显著提高基坑边坡的整体稳定性。土钉墙适用于基坑侧壁安全等级为二、三级，周围不具备放坡条件，地下水位较低，临近无重要建筑或地下管线，土层为拥有一定的临时自稳能力的黏性土、杂填土等，开挖深度在12m以内的基坑支护工程。由于土钉墙一般是从一个土钉处破坏开始，随后土体破坏，基坑失稳，因此它改变了边坡突然塌方的性质，有利于安全施工。土钉墙还具有位移小，设备简单，施工方便，能与土方开挖平行流水作业，有效缩短工期，降低成本的优点。1.3.4 逆作拱墙逆作拱墙是指根据基坑形状，采用全封闭拱墙，或使用拱墙与其它支护形式组合，而且在施工时采用逆作法或半逆作法的基坑支护结构。拱墙的形式包括圆拱、椭圆拱、抛物线拱等。逆作拱墙适用于黏性土、沙土和软土地区，不适于饱和软土及淤泥质土，其基坑开挖深度不宜大于12m。逆作拱墙的拱式结构可以将垂直于拱截面的的水平土压力产生的弯曲拉力转化为沿拱轴线截面方向的轴向拉力，使拱体本身只受压而不受弯，结构受力合理。这样的受轴向压力，能充分发挥混凝土受压强度高的特性，结构安全可靠。拱的施工可与土方开挖同步交叉进行，独占工期很少，施工速度快，节约工期。拱形结构充分发挥混凝土的受压强度高的特性，节约了大量钢筋，降低了造价。1.4 基坑支护技术发展展望进入上世纪90年代后,出现了众多超高层建筑,地下基础埋深超过20m,各种深基坑支护的结构型式与施工工艺不断产生，基坑支护技术和施工工艺获得了极大发展。为了满足各种复杂地质条件下的施工需求，越来越多的新型施工工艺被应用于基坑支护工程中。SMW法：亦称劲性水泥与搅拌桩法，即在水泥土桩内插入H 型钢等，将承受荷载与防渗挡水结合起来，使之成为同时具有受力与抗渗两种功能的支护结构的围护墙。SMW 支护结构的支护特点主要为施工时基本无噪音，对周围环境影响小，结构强度可靠，凡是适合应水泥土搅拌桩的场合都可使用，特别适合于以粘土和粉细砂为主的松软地层；挡水防渗性能好，不必另设挡水帷幕，可以配合多道支撑应用于较深的基坑；此工法在一定条件下可代替作为地下围护的地下连续墙，在费用上如果能够采取一定施工措施成功回收H 型钢等受拉材料；则大大低于地下连续墙，因而具有较大发展前景。盖挖法：盖挖法通常是指先施工支护盖层面那部分结构,然后在支护盖下修筑地下结构的一类基坑支护方法。支护盖即为路面的支承结构,通常有临时路面系统和直接借用结构顶板两种方案。相对于其他施工方法,盖挖法施工具有对交通管线影响小、经济性适中、文明施工程度高等众多突出优势,在国外发达国家和地区被广泛采用。在繁华地段道路下的基坑工程,面临越来越大的交通组织、管线搬迁难题,对社会影响大,采用盖挖法施工既能减少对地面交通和周围环境的影响,又保证施工进度和预期的技术经济效益,可以满足工程实施的要求。嵌岩式地下连续墙：嵌岩式地下连续墙在水利工程中作为防渗墙应用较为广泛，作为深基坑支护结构则多应用于悬索桥的锚碇基坑，开挖深度和开挖面积都很大。由于基岩的约束作用会抑制地下连续墙最大变形位置的下移，墙身在基坑底部变形很小，到了墙底甚至接近于零。若充分利用基岩的变形约束作用，对坑底支撑进行优化，并考虑到支护体系的庞大自重，对墙身采取压弯构件设计，在保证墙身塑性区转动能力的同时，节省大量刚进，有效的提高经济效益。但在基岩面会产生很大的应力集中，可能导致一定的设计困难。此外，扩底桩、套管螺旋钻机等新型施工工艺的应用也越发广泛。基坑支护多种多样的施工工艺为基坑支护结构的选型提供了各种选择，除地基土类别的不同外，地下水位的高低、土的物理力学性质指标以及周围环境条件等，都直接与支护结构的选型有关。支护结构型式选择的合理，就能做到安全可靠、施工顺利、缩短工期，带来可观的经济与社会效益，可见支护结构形式的优化选择是深基坑支护技术发展的必然趋势。在条件允许时，应当优先选择放坡开挖；其次是放坡开挖与土钉结构相结合或采用土钉墙支护结构；当土钉墙不能满足需求时，可以采用单排桩支护结构，或者排桩与土钉、预应力锚杆的组合支护结构；最后考虑采用地下连续墙。第2章 工程概况2.1 设计资料2.1.1 工程概况本设计拟建场地位于洛阳市廛河回族区原材料场地段，紧临陇海铁路南侧，计划用地面积33.5亩，总建筑面积85000平方米，拟采用框架、框剪结构，基础拟采用筏板基础。基坑总面积约16600。2.1.2 工程地质条件依据岩土工程勘察规范GB50021-2001（2009年版），该拟建工程重要性等级为一级工程，场地等级为二级场地（中等复杂场地），地基等级为二级（中等复杂地基），岩土工程勘察等级为甲级。根据地质勘察资料，本地区主要地层为第四系上更新统冲积、冰水堆积粘土、粉质粘土、粉土、细砂、卵石土层，卵石层间夹薄层粉细砂，场地表层覆盖薄层第四系人工填土，各岩土层特征分述如下： 素填土（Q4ml）：褐色，主要为粘性土，局部地段含植物根系，结构松散，该层在场地内普遍分布，仅钻孔ZK14、ZK15、ZK27缺失该层。揭露厚度0.52.0m。 粘土（Q3al+fgl）：褐黄色，青色，以粘粒为主，含氧化铁、铁锰质结核，见灰白色矿物质，韧性中等，干强度较高，无摇震无反应。揭露厚度2.49.7米，该层分两个亚层。 粉质粘土（Q3al+fgl）：褐黄色，以粘粒为主，次为粉粒，含氧化铁、铁锰质结核，韧性中等，干强度较高，稍有光泽。该层场地内局部分布，揭露厚度0.68.5m，该层分两个亚层。 粉土（Q3al+fgl）：褐色，褐黄色，中密状，稍湿湿，由粉粒、粘粒、砂粒及云母碎片等组成，局部夹粉砂团块，无摇振反应，干强度低，韧性低，该层场地内局部分布，仅18个钻孔揭露有该层，揭露厚度0.55.4m。 细砂（Q3al+fgl）：褐灰色，褐黄色，青色，稍密状，矿物成分以石英、云母为主，该层场地内局部分布，仅钻孔ZK4、ZK13、ZK15、ZK28、ZK32、ZK37有揭露，揭露厚度0.53.0m。 卵石（Q3al+fgl）：褐黄色，灰色、青灰等杂色，稍湿饱和，矿物成分以砂岩、灰岩为主。 白垩系上统灌口组泥岩（K2g）：紫红色，泥质结构，中厚层状构造，矿物成分以粘土矿物为主，可分为强风化、中风化两个亚层。2.1.3 水文地质条件本设计场地地下水主要为第四系孔隙潜水、第四系覆盖层中的上层滞水和基岩裂隙水。第四系孔隙潜水含水层为砂、卵石层，卵石充填物多为砂砾，局部充填为泥质；第四系上层滞水含水层主要为粘土、粉质粘土，粘土层本不属不透水层，但因其裂隙发育，裂隙彼此切割、联通，成为地下水通道而具有一定的渗透性，同时也由于裂隙的发育、组合、联通情况不同而呈现明显的不均匀性，即各向异性，这也是上层滞水分布不连续，无统一的自由水面的原因。孔隙潜水和上层滞水主要由大气降水和地下迳流补给，并以地下迳流、人工开采、蒸发等方式排泄。勘察时为丰水期（8月份），本次勘察时地下水稳定水位约8.68.6m，相应高程481.75483.05m，周边场地停止降水时水位将有所回升。根据勘察期间采取场地地下水样两件（S1、S2）进行水质简分析，据分析结果，地下水水质类型为HCO3-SO42-Ca+型水，经分析场地内地下水对砼结构具微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中钢筋具有微腐蚀性。2.2 设计参数2.2.1 土层参数根据勘察报告确定土层参数，见表2-1. 表2-1 土层参数表层号土类名称重度浮重度粘聚力内摩擦角(kN/m3)(kN/m3)(kPa)()1素填土19.5-22.002.02硬塑粘土20.4-125.0013.53硬塑粉质粘土20.110.165.0017.54粉土18.88.820.0021.05中密卵石21.511.50.0041.06密实卵石22.212.20.0044.07强风化岩21.911.9120.0018.08中风化岩23.813.8750.0037.2层号与锚固体摩擦阻力(kPa)水下粘聚力 (kPa)水下内摩擦角()水土分算合算m值(MN/m4)120.00-15.00240.00-25.00350.00-合算30.00460.00-分算35.00580.00-分算40.006220.00.0035.00分算90.007120.030.0035.00分算70.008500.01000.0040.00分算150.002.2.2 超载根据设计任务书，基坑周围受q0=10kPa的均布荷载作用。2.2.3 支护材料支护结构采用强度等级C30的混凝土，桩身保护层厚度50mm，冠梁保护层厚度20mm。钢材以HRB400为三级钢，HRB335为二级钢，HPB235为一级钢；预应力锚索：s14.24，强度标准值1860MPa，无粘接预应力钢绞线，钢绞线采用17股形式；2.2.4 计算系数（1）铁道龙锦嘉园基坑侧壁安全等级为一级，取重要性系数1.10。（2）桩内力计算中1）弯矩折减系数：0.852）剪力折减系数：1.002）荷载分项系数：1.25（2）锚索计算土与锚固体粘结强度分项系数：1.3第3章 支护结构的计算与设计3.1 基坑支护结构总体设计该工程重要性等级为一级工程，地基等级为二级（中等复杂地基），基坑周边无重要建筑物，场地开阔，没有重要地下管线从场地周边穿过，开挖深度20米，基坑侧壁安全等级一级，且地下水位高于基坑地面。综合考虑各种因素，参照表1-1，拟采用排桩预应力锚索支护结构。排桩计划沿基坑开挖场地边缘分布，工程分为A-B、B-C、C-D、D-A四段，由于四段的工程地质条件差异不大，都可以采用的排桩预应力锚索支护结构形式大体相同，局部可进行调整。支护面积约10540.0m，设计使用寿命12个月(从基坑围护结构形成开始计)。 3.2 基坑支护详细设计3.2.1 A-B段基坑支护详细设计（1）排桩计算简图排桩计算简图见图3-1。图3-1 A-B段排桩计算简图（2）基础信息选择出的最优设计方案为：基坑深度20m，支护结构嵌固深度5m，采用圆形桩截面，桩顶标高0.000m，桩径选择为1.2m，桩间距2m。设有高0.8宽1.2m的冠梁。排桩及冠梁都采用C30混凝土施工。无放坡。基坑周边只受作用于地表的10kPa的均布荷载作用，无其他超载。（3）土层信息土层参数信息见表3-1 土层参数表土层厚度见表3-1。 表3-1 A-B段土层厚度层号土类名称层厚 (m)1素填土0.802粘性土7.203粉土2.804中密卵石0.005密实卵石6.006强风化岩2.107中风化岩14.40 （4）支锚信息 经过比较，选择采用四道锚索结构，锚索参数见表3-2。表3-2 A-B段支锚信息支锚支锚水平间距竖向间距入射角总长锚固段预加力支锚刚度工况材料抗力道号类型(m)(m)()(m)长度(m)(kN)(MN/m)号(kN)1锚索2.0006.00025.0021.0010.00400.009.582854.002锚索2.0003.00025.0021.0012.00400.0013.4841024.803锚索2.0003.00025.0019.0011.00350.0014.1261024.804锚索2.0003.00025.0014.007.00300.0014.968854.00 （5）设计结果A- B段基坑开挖的工况信息如表 3-3。表3-3 工况信息工况工况深度支锚号类型(m)道号1开挖5.500-2加撑-1.锚索3开挖9.500-4加撑-2.锚索5开挖12.500-6加撑-3.锚索7开挖15.500-8加撑-4.锚索9开挖20.000-各工况的土压力、位移、弯矩、剪力图：3-2为基坑开挖至5.5m时的第1工况图： 图3-2 第1工况图图3-3为在6.0m处施加第一根预应力锚索时的第2工况图图3-3 第2工况图图3-11为基坑开挖完毕后基坑总的位移、弯矩、剪力包络图：图3-11 A-B内力包络图图3-12所示为基坑开挖完毕后地表沉降图。图3-12 A-B地表沉降图（6）冠梁选筋结果 图3-13 冠梁配筋示意图表3-4 冠梁选筋结果 钢筋级别选筋As1HRB3355D25As2HRB3352D16As3HPB235d10200 表中5D25表示选取配筋为5根直径为25mm的HRB335钢筋；d10200表示箍筋为直径10mm的HPB235钢筋，每隔200mm布置一道箍筋。 在配筋表中,E表示采用三级钢HRB400，D表示采用二级钢HRB335，d表示采用一级钢HPB235。下文相同。（7）截面配筋。经方案比较，决定采用圆截面局部均匀配筋方式，受拉钢筋范围圆心角为120。配筋分为两段，第一段长10.0m，第二段长15.0m。截面配筋表见表3-5.表3-5 截面配筋表段选筋类型级别钢筋实配计算面积号 实配值(mm2或mm2/m)基坑内侧纵筋HRB4005E25245422621基坑外侧纵筋HRB4005E2524542262箍筋HRB335D122001131874基坑内侧纵筋HRB40012E25589057322基坑外侧纵筋HRB40015E2573637048箍筋HRB335D1220011311333 加强箍筋HRB335D142000154 （8）整体稳定验算图3-14 整体稳定验算简图采用瑞典条分法计算，应力状态为总应力法，条分法中的土条宽度: 1.00m。滑裂面数据整体稳定安全系数 Ks = 10.325圆弧半径(m) R = 25.715圆心坐标X(m) X = -0.506圆心坐标Y(m) Y = 20.658 （9）抗倾覆稳定性验算抗倾覆安全系数: Ks = 5.843 = 1.200, 满足规范要求。3.2.2 B-C段基坑支护详细设计（1）排桩计算简图排桩计算简图见图3-15。图3-15 B-C段排桩计算简图（2）基础信息经过对几种设计方案的比较，选择出的最优设计方案为：基坑深度20m，支护结构嵌固深度5m，采用圆形桩截面，桩顶标高0.000m，桩径选择为1.2m，桩间距2m。设有高0.8宽1.2m的冠梁。排桩及冠梁都采用C30混凝土施工。无放坡。基坑周边只受作用于地表的10kPa的均布荷载作用，无其他超载。 （3）土层信息土层参数信息见表2-1 土层参数表土层厚度见表3-6。表3-6 B-C段土层厚度层号土类名称层厚 (m)1素填土1.802粘性土5.003粉质粘土3.704中密卵石1.905密实卵石5.006强风化岩1.807中风化岩13.20 （4）支锚信息 经过比较，选择采用四道锚索结构，锚索参数见表3-7。表3-7 B-C段支锚信息支锚支锚水平间距竖向间距入射角总长锚固段预加力支锚刚度工况材料抗力道号类型(m)(m)()(m)长度(m)(kN)(MN/m)号(kN)1锚索2.0006.00025.0020.009.00400.009.642854.002锚索2.0003.00025.0021.0012.00400.0013.4841024.803锚索2.0003.00025.0019.0011.50350.0015.9461024.804锚索2.0003.00025.0014.007.00300.0014.968854.00 （5）设计结果B-C段基坑开挖的工况信息与A-B段相同，具体工况可见表3-3。图3-16为基坑开挖完毕后基坑总的位移、弯矩、剪力包络图：图3-16 B-C内力包络图图3-17所示为基坑开挖完毕后地表沉降图。图3-17 B-C地表沉降图（6）冠梁选筋结果冠梁选筋结果与A-B段相同，可见图3-13及表3-4.（7）截面配筋。经方案比较，决定采用圆截面局部均匀配筋方式，受拉钢筋范围圆心角为120。配筋分为两段，第一段长10.0m，第二段长15.0m。截面配筋表见表3-8.表3-8 截面配筋表段选筋类型级别钢筋实配计算面积号 实配值(mm2或mm2/m)基坑内侧纵筋HRB4005E25245423441基坑外侧纵筋HRB4005E2524542400箍筋HRB335D1220011311333基坑内侧纵筋HRB40013E25638163432基坑外侧纵筋HRB40015E2573637017箍筋HRB335D1220011311140 加强箍筋HRB335D142000154 （8）整体稳定验算图3-18 整体稳定验算简图采用瑞典条分法计算，应力状态为总应力法，条分法中的土条宽度: 1.00m。滑裂面数据整体稳定安全系数 Ks = 10.156圆弧半径(m) R = 25.462圆心坐标X(m) X = -1.228圆心坐标Y(m) Y = 21.351 （9）抗倾覆稳定性验算抗倾覆安全系数: Ks = 5.772 = 1.200, 满足规范要求。3.3 围护结构设计根据设计计算书，总结基坑支护设计情况:采用钻孔灌注桩+锚索的支护体系1 、A-B段（桩号Z1Z87） 桩：该段基坑深度为20.0m，桩长25m，其中嵌固段5.0m,桩径1.2m，桩间距为2.0m，桩芯砼强度C30；桩顶处设置冠梁一道，截面尺寸1200mm800mm，砼强度C30。锚索：设四道预应力锚索，锚索锚筋采用s14.2的钢绞线，锚孔直径150。 2、 B- C段（桩号Z88Z145）桩：该段基坑深度为20.0m，桩长25m，其中嵌固段5.0m,桩径1.2m，桩间距为2.0m(局部有微调)，桩芯砼强度C30；桩顶处设置冠梁一道，截面尺寸1200mm800mm，砼强度C30。 锚索：设四道预应力锚索，锚索锚筋采用s14.2的钢绞线，锚孔直径150。3 、C- D（桩号Z146Z218）桩：该段基坑深度为20.0m，桩长25m，其中嵌固段5.0m,桩径1.2m，桩间距为2.0m，桩芯砼强度C30；桩顶处设置冠梁一道，截面尺寸1200mm800mm，砼强度C30。锚索：设四道预应力锚索，锚索锚筋采用s14.2的钢绞线，锚孔直径150。4 、D- A（桩号Z219Z266）桩：该段基坑深度为20.0m，桩长25m，其中嵌固段5.0m,桩径1.2m，桩间距为2.0m(局部有微调)，桩芯砼强度C30；桩顶处设置冠梁一道，截面尺寸1200mm800mm，砼强度C30。锚索：设四道预应力锚索，锚索锚筋采用s14.2的钢绞线，锚孔直径150。 第4章 降水方案计算与设计4.1 降水工程概况根据地