岩土工程毕业设计计算定稿.doc

目 录 1 1 前言前言 3 1 1 工程概况 5 1 2 本论文主要设计内容 6 2 2 工程地质与水文地质概况工程地质与水文地质概况 8 2 1 场区工程地质条件 8 2 2 水文地质条件 10 2 3 基坑周边环境情况 10 3 3 基坑支护方案设计基坑支护方案设计 12 3 1 设计优选 12 3 1 1 设计依据 12 3 1 2 基坑支护方案优选 12 3 1 3 支护体系的组成 14 3 1 4 支护方案设计分析 19 3 2 支护方案的设计原则及计算参数的确定 20 3 2 1 设计原则 20 3 2 2 参数的初选 20 4 4 基坑支护设计计算基坑支护设计计算 22 4 1 基坑支护设计的主要内容 22 4 2 设计计算 22 4 2 1 水平荷载的计算 24 4 2 2 各层土的水平荷载计算 26 4 2 3 水平抗力计算 30 4 2 4 各层土水平抗力计算 31 4 2 5 支点力计算 34 4 2 6 嵌固深度验算 37 4 2 7 灌注桩结构设计 39 4 2 8 桩身最大弯矩的计算 39 4 2 9 桩身的配筋计算 40 4 3 锚杆计算 46 4 3 1 锚杆设计主要内容 46 4 3 2 锚杆设计 46 4 3 3 锚杆设计的内容和步骤 46 4 3 4 锚杆设计计算 48 4 4 稳定性验算 53 4 4 1 概述 53 4 4 2 验算内容 53 4 4 3 验算方法及计算过程 53 5 5 施工组织与工程监测施工组织与工程监测 62 5 1 施工组织设计 62 5 1 1 主要施工顺序 62 5 1 2 主要配备 63 5 1 3 施工工期与进度计划 65 5 1 4 施工方法 施工工艺及技术措施 68 5 1 5 质量保证措施 75 5 1 6 环保管理及措施 80 5 2 工程监测 85 5 2 1 监测的目的 85 5 2 2 监测的主要内容 86 5 2 3 监测的主要仪器 86 5 2 4 监测的方法 86 5 2 5 基坑监测 87 5 2 6 观测精度及技术要求 88 5 3 环保措施 91 5 3 1 降低噪音污染措施 91 5 3 2 降低粉尘污染措施 91 5 4 应急措施 91 5 5 工程监测与信息施工 92 5 6 技术资料管理 93 5 6 1 工程归档资料 93 5 6 2 资料收集整理要求 94 5 6 3 资料保证措施 94 6 6 结论与建议结论与建议 96 致致 谢谢 97 参考文献参考文献 98 附录附录 99 外文资料与中文翻译外文资料与中文翻译 99 1 1 前言前言 随着高层建筑的不断增加 市政建设的大力发展和地下空间的开 发利用 产生了大量的深基坑支护设计与施工问题 并使之成为当前 基础工程的热点与难点 深基坑设计与施工是土力学基础工程中的一个古老的传统课题 同时又是一个综合性的岩土工程难题 既涉及土力学中典型的强度 稳定与变形问题 同时还涉及土与支护结构的共同问题 对这些问题 的认识及对策的研究 是随着土力学理论 测试技术 计算技术以及 施工机械 施工技术的发展而进步完善的 Terzaghi 和 peck 等人早在 20 世纪 40 年代就提出了预估挖方稳 定程度和支撑荷载大小的总应方法 这一理论原理一直沿用至今 但 已有了许多改进与修正 Bjerrum 和 Eide 在 50 年代给出了分析深基 坑底板隆起的方法 60 年代在奥斯陆和墨西哥城软粘土深基坑中开始 使用仪器进行监测 此后大量实测资料提高了预测的准确性 并从 70 年代起 制定了相应的指导开挖的法规 我国 70 年代以前的基坑都 比较浅 上海高层建筑的地下室大多埋深在 4m 左右 北京在 70 年代 初建成了深 20m 的地下铁道区间车站 80 年代后 北京 上海 广东 天津以及其他城市施工的深基坑陆续增加 为总结各地积累的深基坑 设计和施工的经验 中国土木工程学会和中国建筑学会的土力学和基 础工程学会 相继召开过多次全国和地方的深基坑学术学会 并出版 相关论文集 为了总结我国深基坑支护设计和施工经验 90 年代后相 继在武汉 广东省及上海市等编制深基坑支护设计与施工的有关法规 并已编制了国家行业标准的有关法规 基坑开挖深度已从十几米发展到二 三十米 而其支护的传统施 工方法是板桩支撑系统或板桩锚拉系统 目前经常采用的主要基坑支 护类型有 1 水泥土深层搅拌桩支护 2 排桩支护系统 3 地下连 续墙 根据基坑开挖深度 地基土及周围环境条件 选择经济而安全的 设计方案是设计者的首要任务 同时 深基坑的设计与施工是密不可 分 相互依赖的 施工的每一阶段 结构体系 提供比较全面的勘察 设计与施工全过程的系统知识 本设计通过对提供资料的分析与研究 最终确定桩锚支护的设计 方案 1 1 工程概况 嘉兴市龙威经贸有限公司拟建龙威大厦办公楼 场地位于嘉兴市 丰谷路与建设路得交叉路口 场地呈长方形 建筑占地面积约 1558m2 总建筑面积约 17238 m2 是一幢 12 层大楼 框架 剪力墙结构 设地 下室二层 基坑开挖深度为地面标高以下 9m 基坑侧壁安全等级为二 级 基坑北侧与丰谷路相临 距道路只有 5 6m 道路宽 8m 左右 且 有公共汽车停放和众多行人 西侧有一居民住宅区 相隔 15m 南侧与 一国贸大厦相临 大厦楼地上 16 层地下 1 层 距离大约 10m 东侧为 建设路 相对来说 此路的人流量及车流量不及北侧的丰谷路 距基 坑大约 13m 建设路 图 1 1 基坑周边环境平面图 1 2 本论文主要设计内容 本文对嘉兴市龙威经贸有限公司拟建龙威大厦办公楼基坑支护设 计进行研究 首先分析评价了场地的岩土工程条件 根据场地的工程 地质条件 水文地质条件 充分考虑到周边地层条件 选择技术上可 行 经济上合理 并且具有整体性好 水平位移小 同时便于基坑开挖 及后续施工的可靠支护措施 通过分析论证选择合适的基坑支护方案 然后对基坑支护结构进行了具体设计计算 其中包括土压力计算 钻 孔灌注桩的设计计算及锚杆的设计计算 稳定性验算 当不能满足稳 定性要求的时候 需要重新设计计算或者做必要的处理 直至达到稳 定性的安全要求 选择经济 实效 合理的基坑降水与止水方案 最 后简单地谈到了基坑的施工组织与工程监测 2 2 工程地质与水文地质概况工程地质与水文地质概况 2 1 场区工程地质条件 根据浙江省建筑设计研究院勘察设计有限公司提供的场地岩土工 程勘察报告 场区内与基坑支护相关的地层自上而下可划分为 1 人工填土层 为杂填土 主要由粘性土组成 含建筑垃圾和 生活垃圾 杂色 结构松散 层厚 2 60 5 00 米 基坑设计参数 asa KPqKPcmKN 0 20 10 0 8 18 0 2 2 冲积淤泥质土层 深灰色 饱和 软塑状 标贯击数平均 2 3 击 含少量粉细砂 层厚 0 6 2 4m 层面埋深 2 7 5 0m 基坑设计参数 asa KPqKPcmKN 0 18 5 7 0 18 0 2 3 冲积细砂层 灰 深灰色 饱和 松散 一般含淤泥质 标贯 平均 6 3 击 厚度 0 9 3 9m 层面埋深 2 6 6 0m 基坑设计参数 asa KPqKPcmKN0 35 25 0 5 17 0 2 4 冲积中砂层 灰 灰白色 饱和 松散 含淤泥质或粘性土 标贯平均 6 1 击 厚度 0 9 3 3m 层面埋深 2 6 6 0m 基坑设计参数 asa KPqKPcmKN 0 40 27 0 0 18 0 2 5 粉质粘土层 一砖红间灰白色为主 湿 可塑 粘性较好 标 贯平均 6 3 击 厚度 1 5 2 6m 层面埋深 4 2 8 5m 基坑设计参数 asa KPqKPcmKN0 40 10 25 19 0 2 6 可塑粉质粘土层 褐红色 湿 可塑 粘性较好 标贯平均 8 5 击 厚度 0 8 2 6m 层面埋深 4 2 8 5m 基坑设计参数 asa KPqKPcmKN 0 40 15 25 19 0 2 7 粉质粘土层 褐红色 稍湿 硬塑 标贯平 15 2 击 厚度 1 5 6 9m 层面埋深 8 0 14 0m 基坑设计参数 asa KPqKPcmKN 0 50 5 13 35 8 19 0 2 8 全风化岩 呈褐红色 岩性均为粉砂岩 岩块手折易断 遇水 软化 钻孔均有揭露 标贯平 28 6 击 厚度 1 5 4 5m 层面埋深 10 5 16 5m 基坑设计参数 asa KPqKPcmKN 0 80 25 45 5 20 0 2 9 强风化岩 呈褐红 岩性以粉砂岩为主 局部夹砾岩 岩块 手折可断 钻孔均有揭露 厚度 1 2 15 3 米 层面埋深 12 5 19 0 米 基坑设计主要参数 21 0KN m c 50 0kpa 25 80 0kp s q 10 中风化岩 呈褐红色 岩性以粉砂岩为主 局部夹砾岩 裂 隙 节理较为育 不连续层状或透镜状分布 厚度 0 7 7 1 米 层面 埋深 15 0 29 5 米 基坑设计主要参数 22 0KN m c 80 0kpa 30 200 0kp s q 11 微风化岩 呈褐红色 岩性多为粉砂岩 部分为砾岩 裂隙 节理一般不发育 钻孔均有揭露 层面埋深 17 6 33 7 米 基坑设计主要参数 22 0KN m c 10mpa 35 300 0kp s q 典型地质剖面图如下 基 坑 典 型 地 质 剖 面 图 杂填土 3 6 淤泥质土 0 9 粉质粘土 2 2 全风化岩 3 可塑粉质粘土 2 8 硬塑粉质粘土 4 3 2 2 水文地质条件 场地地下水位埋深 10 米以下 存在于松散的杂填土中 直接受 大气降水补给 丰雨期水位上升 2 3 基坑周边环境情况 1 基坑东面为建设路 2 基坑北面为丰谷路 3 基坑西面 5 层居民住宅楼 4 基坑南面为一幢 16 层的大厦 整个施工现场 周围没有地下管线通过 从上述基坑本身特征 场地地层结构 场地周边环境特点分析可 知 本基坑开挖深度为 9 米 在开挖深度内的地层强度和厚度起伏变 化不大 地下水不丰富 周边环境较为宽松 基坑的安全等级为 2 级 设计时 我们根据 K12 的地质情况来设计 其地层结构和参数如 下图 3 3 基坑支护方案设计基坑支护方案设计 3 1 设计优选 3 1 1 设计依据 1 浙江省勘察设计有限公司 岩土工程勘察报告 2 龙威经贸有限公司龙威大厦办公楼设计总平面图和地下 室结构图 3 中华人民共和国国家标准 岩土工程勘察规范 GB50021 2001 4 中华人民共和国国家标准 混凝土结构设计规范 GB50204 5 中华人民共和国国家标准 建筑地基基础设计规范 GB50007 2002 6 浙江省标准 建筑地基基础设计规范 GBJ15 31 2003 7 中华人民共和国行业标准 建筑基坑支护技术规范 JGJ120 99 8 嘉兴市标准 嘉兴地区建筑基坑支护技术规定 GJB02 98 3 1 2 基坑支护方案优选 基坑围护结构型式有很多种 其适用范围也各不相同 根据上述 设计原则 结合本基坑工程实际情况有以下几种可以采取的支护型式 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 相临的建筑物产生不良的影响 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 6 0m 以内的基坑工程 水泥土的抗拉强度低 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 或其他锚固物 锚杆式需要地基土能提供锚杆较大的锚固力 锚杆式 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 上或者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 月 5 内撑式围护结构 内撑式围护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 撑和斜支撑 当基坑开挖平面面积很大而开挖深度不太大时 宜采用 单层支撑 内撑常采用钢筋混凝土支撑和钢管 或型钢 支撑两种 内撑式围护结构适用范围广 可适用于各种土层和基坑深度 经过多个方案的比较分析 本基坑充分考虑到周边地层条件 选择技术上可行 经济上合理 并且具有整体性好 水平位移小 同时 便于基坑开挖及后续施工的可靠支护措施 该建筑 12 层组成 地下 室与上部结构构成整体 基坑面积相对较小 但是地层相对较复杂 要求严格进行支护设计和组织施工 以保证基坑的安全 经分析采用 单排钻孔灌注桩作为围护体系 关于支撑体系 如果采用内支撑的话 则工程量太大 极不经济 同时 如果支撑拆除考虑在内的话 工期 过长 且拆除过程中难以保持原力系的平衡 根据场地的工程地质和 水文地质条件 最后决定采用深层搅拌桩作为帷幕隔水 支护结构采 用单排钻孔灌注桩加单层土锚杆相结合的桩锚式支护方案 具体设计 见基坑平面图 图 3 1 3 1 3 支护体系的组成 种支护结构形式 如表 3 1 所示 表 3 1 基坑工程支护结构类型及其特点 类型形式特 点 钢板桩 1 钢板桩系工厂成品 强度 品质 接缝精度等 质量保证 可靠性高 2 具有耐久性 可回拔修正再使用 3 与多道刚支撑结合 适合软土地区的较深基坑 4 施工方便 工期短 5 施工中需注意接头防水 以防止接缝水土流失 所 引起的地层塌陷及失稳问题 6 钢板桩刚度比排桩和地下连续墙小 开挖后挠 度变形较大 7 打拔桩振动噪声大 容易引起土体移动 导致 周围地基较大沉陷 板桩 式 预制 混凝 土板桩 1 施工方便 快捷 造价低 工期短 2 可与主体结构结合 3 打桩振动及挤土对周围环境影响较大 不适合 在建筑密集城市市区使用 4 接头防水性差 5 不适合在硬土层中施工 板桩 式 柱桩 横列式 1 施工方便 造价低 适合开挖宽度较窄深度较 浅的市政排管工程 2 止水性较差 软弱地基施工容易产生坑底隆起 和覆土后的沉降 3 容易引起周围地基沉降 类型形式特 点 地下 连 续墙 1 施工噪声底 振动小 就地浇制 墙接头 止水效果较好 整体刚度大 对周围环境影响小 2 适合于软弱地层和建筑设施密集城市市区 的深基坑 3 墙接头构造有刚性和柔性两种类型 并有 多种形式 高质量的刚性接头的地下连续墙可作永 久性结构 还可施工成 T 型 型等 以增加抗弯 刚度作自立式结构 4 施工的基坑范围可达基地红线 可提高基 地建筑物的使用面积 若建筑物工期紧 施工场地 小 可将地下连续墙作主体结构并可采用逆作法 半逆作法施工 5 泥浆处理 水下钢筋混凝土浇制的施工工 艺较复杂 造价较高 6 为保证地下连续墙质量 要求较高的施工 技术和管理水平 自立 式 水泥 土 挡墙 水泥 土搅 拌桩 1 适合软土地区 环境保护要求不高 深度 不大于 7 米的基坑工程 2 施工低噪声 低振动 结构止水性较好 造价经济 3 维护挡墙较宽 一般需占用 3 4m 需占用 基地红线内一部分面积 高压 旋喷 桩挡 墙 1 适合软土地区 环境保护要求不高 深度 不大于 7 米的基坑工程 2 施工低噪声 低振动 对周围环境影响小 止水性好 3 如作自立式水泥土挡墙 墙体较厚需占用 基坑红先内一部分面积 4 施工需作排污处理 工艺复杂 造价高 5 作为维护结构的止水加固措施 旋喷桩深 度可达 30m 组合 式 SMW 工法 1 施工低噪声 对周围环境影响小 2 结构止水性好 结构强度可靠 适合于各 种土层 配以多道支撑 可适合于深基坑 3 此施工方法在一定条件下可取代作为维护 的地下连续墙 具有较大发展前景 土钉 墙 1 土钉墙是一种原位土中的加筋技术 可以 边开挖边支护 流水作业 不占独立工期 施工 快捷 2 设备简单 操作方便 施工所需场地小 材料用量小 经济效果好 3 土体位移小 采用信息化施工 放坡 自然 放坡 1 适用土质条件好 具有放坡空间的情况 2 经济效果很好 续表 3 1 类型形式特 点 钻孔 灌注桩 1 噪声和振动小 就地浇制施工 对周围环境影 响小 2 适合软弱地层使用 接头防水性差 要根据地 质条件从注浆 搅拌桩 旋喷桩等方法中选用适当方法 解决防水问题 3 在砂层和卵石中施工慎用 4 整体刚度较差 不适合兼作主体结构 5 桩质量取决于施工工艺及施工技术水平 施工 时需作排污处理 柱列 式 挖孔灌 注桩 1 土层施工方便 造价较低廉 成桩质量容易保 证 2 施工 劳动保护条件较差 3 不能用于地下水以下不稳定地 土钉墙 1 土钉墙是一种原位土中的加筋技术 可以边开挖边 支护 流水作业 不占独立工期 施工快捷 2 设备简单 操作方便 施工所需场地小 材料用量 小 经济效果好 3 土体位移小 采用信息化施工 放坡 自然 放坡 1 适用土质条件好 具有放坡空间的情况 2 经济效果很好 图 3 1 基坑平面图 3 1 4 支护方案设计分析 以单排钻孔灌注桩加单排土层锚杆组成基坑的支护系统 钻孔灌 注桩与锚杆是支护结构的受力结构 支护桩是承担压力的主体 加设 土层锚杆一方面改善了桩的受力状态 降低了桩深弯矩减少了桩顶位 移 保护周围建筑物与道路的安全 另一方面 减短了桩长 降低了 支护体系的造价 在中软土地区支撑设置可提高支护体系的可靠性 且是降低了工程造价的有效方法 根据本场地的地层的特征 将本基坑采用排桩加锚杆支护 其中 排桩采用钻孔灌注桩 3 2 支护方案的设计原则及计算参数的确定 3 2 1 设计原则 1 设计方案是根据场地工程地质和水文地质条件 以及场地周边 环境条件等要求确定 2 防止由于基坑开挖 四周路面 地下构筑物及管线发生大的变 形 3 尽可能保证基坑开挖 施工 以及地下室防水的便利 4 保证安全 优化方案 使得工程造价经济合理 3 2 2 参数的初选 1 根据浙江省勘察设计院提交的 岩土工程勘察告 并参考相 关规范 拟取各层土体的物理力学参数 具有参数如下表 3 1 所示 2 相对标高 0 00m 基坑设计时 基坑开挖深度为 9 00m 3 地面超载取 20 KN m2 4 根据 建筑基坑支护技术规程 GB120 99 基坑重要性系数 0 1 00 安全等级二级 根据本工程岩土工程勘察资料 各土层的设计计算参数如表 1 表 3 1 土层设计计算参数 渗透系数 重度 粘聚力 C 内摩擦角 水平 Kh垂直 Kv土 层 KN m3 kPa cm s cm s 杂填土 19 58102 52E 62 37E 6 淤泥质土层 18755 72E 73 30E 7 冲积粉质粘土层 1923153 56E 62 74E 6 可塑粉质粘土层 1825153 89E 62 64E 6 硬塑粉质粘土层 2035181 00E 71 00E 7 全风化岩层 20 545250 54E 70 97E 7 4 4 基坑支护设计计算基坑支护设计计算 4 1 基坑支护设计的主要内容 基坑支护设计的内容包括土压力计算 零弯矩点位置 嵌固深度 的计算 最大弯矩的确定 桩身钢筋配置 锚杆设计等等 然后根据 所配置的支护参数 进行基坑整体稳定性验算 锚杆整体稳定验算 倾覆稳定性验算和基坑底承载力验算 当验算后的支护参数不符合要 求时 应重新设置支护参数 直至安全 可靠为止 4 2 设计计算 根据地质条件选取 K12 进行计算 K12 地质资料的土层参数如图 1 1 所示 根据设计要求 基坑开 挖深度暂定为 9m 按规范设定桩长为 16 8m 桩直径设定为 0 8m 嵌 固深度暂定为 7 8m 即 7 8m 插入全风化岩 3 0m d h 图 4 1 1 区 K12 地质资料 参数图 4 2 1 水平荷载的计算 按照超载作用下水土压力计算的方法 根据朗肯土压力计算理 论计算土的侧向压力 计算时不考虑支护桩与土体的摩擦作用 地下 水以上的土体不考虑水的作用 地下水以下的土层根据土层的性质 差异需考虑地下水的作用 土层水平荷载计算依据 建筑基坑支护技术规程 JGJ 120 99 1 计算依据和计算公式 主动土压力系数 2 45 tan 2i ai K 被动土压力系数 2 45 tan 2i pi K 1 支护结构水平荷载标准值按下列规定计算 ajk e 1 对于碎石土及砂土 a 当计算点深度位于地下水位以上时 aiikaiajkajk KCKe2 4 1 1 b 当计算点深度位于地下水位以下时 4 1 2 waiwawajwajaiikaiajkajk KhmhzKCKe 2 式中 第 层土的主动土压力系数 ai Ki 作用于深度处的竖向应力标准值 ajk j z 三轴实验确定的第 层土固结不排水 快 剪粘聚力标 ik ci 准值 计算点深度 j z 计算参数 当时 取 当时 取 h j mhzj j zhzj 基坑外侧水位深度 wa h 计算系数 当时 取 1 当时 取零 wa hhwa hhwa 水的重度 w 2 对于粉土及粘性土 4 1 3 aiikaiajkajk KCKe2 2 基坑外侧竖向应力标准值按下列规定计算 ajk 4 1 4 okrkajk 3 计算点深度处自重应力竖向应力 j z rk 1 计算点位于基坑开挖面以上时 4 1 5 jmjrk z 式中 深度以上土的加权平均天然重度 mj j z 2 计算点位于基坑开挖面以上时 4 1 6 h mhrk 式中 开挖面以上土的加权平均天然重度 mh 4 第 层土的主动土压力系数应按下式计算i ai K 4 1 7 2 45 tan 02ik ai K 式中 三轴实验确定的第 层土固结不排水 快 剪摩 ik i 擦角标准值 5 第 层土的土压力合力按下式计算iEa 4 1 8 hiaikaikai sheeE 2 1 式中 第 层土土层顶部的水平荷载标准值 aik e i 第 层土土层底部的水平荷载标准值 aik ei 第 层土的厚度 i hi 锚杆的水平间距 h s 4 2 2 各层土的水平荷载计算 1 人工填土层 3 6m 839 0 7 0 10 8 5 19 11 0 11 2 1 aaa KKKPCmKN 基坑外侧竖向应力标准值 2 01 20mKNq okrkka 2 1111101 2 906 35 1920mKNhhq kaokrkka 水平荷载标准值 2 11101 576 0839 0827 0202mKNKCKe aakaka 2 11111 35 57839 0 8270 0 2 902mKNKCKe aakaka 水平合力 mKNheeE kakaa 27 1046 3 35 57576 0 2 1 2 1 1111 水平荷载作用点离该土层底端的距离 m ee eeh Z aikaok kaka 212 1 35 57576 0 35 57576 0 2 3 6 32 3 101 1 2 淤泥质土层 0 9m 916 0 84 0 5 7 0 18 22 0 22 2 2 aaa KKKPCmKN 基坑外侧竖向应力标准值 2 12 2 90mKN kaka 2 0102 4 1069 0 0 18 2 90mKNq kakrkka 水平荷载标准值 2 22222 94 62916 0 7284 0 2 902mKNKCKe aakaka 2 22222 55 76916 0 7284 0 4 1062mKNKCKe aakaka 水平荷载 mKNheeE kakaa 75 699 0 55 7694 62 2 1 2 1 2212 水平荷载作用点离该土层底端的距离 m ee eeh Z kaka kaka 435 0 55 7694 62 55 7694 622 3 9 02 3 21 212 2 3 粉质粘土层 2 2m 767 0 588 0 15 23 19 33 0 33 2 3 aaa KKKPCmKN 基坑外侧竖向应力标准值 2 23 4 106mKN kaka 2 33203 2 1482 219 4 106mKNh kakrkka 水平荷载标准值 2 33333 28 27767 0232588 0 4 1062mKNKCKe aakaka 2 33333 86 51767 0232588 0 2 1482mKNKCKe aakaka 水平荷载 mKNheeE kakaa 05 872 2 86 5128 27 2 1 2 1 3333 水平荷载作用点离该土层底端的距离 m ee eeh Z kaka kaka 986 0 86 5128 27 86 5128 272 3 2 22 3 33 333 3 4 可塑粉质粘土层 残积可塑粉质粘土层 2 8m 分成两部分 开挖面以上 2 3m 和开挖 面下 0 5m 1 按照规范 基坑开挖位于地下水位 对于粉土及粘土 aiikaiajkajk KCKe2 qrkajk jmjrk Z 深度以上土的加权平均天然重度 mj j Z 求得 2 52 18mKN mj MKN ajk 7 186 2 767 0 588 0 15 25 18 44 0 44 2 4 aaa KKKPCmKN 基坑外侧竖向应力标准值 2 34 2 148mKN kaka 2 44304 1861 2182 148mKNh kakrkka 水平荷载标准值 2 44444 79 48767 0252588 0 2 1482mKNKCKe aakaka 2 44444 01 71767 0 252588 0 1862mKNKCKe aakaka 水平荷载 mKNheeE kakaa 77 1373 2 01 7179 48 2 1 2 1 4444 水平荷载作用点离该土层底端的距离 m ee eeh Z kaka kaka 079 1 01 7179 48 01 7179 482 3 3 22 3 44 444 4 Ea4 71 01KN 5 硬塑粉质粘土层 4 3m 726 0 527 0 18 35 20 66 0 55 2 5 aaa KKKPCmKN 基坑外侧竖向应力标准值 2 45 186mKN kaka 2 5 186mKN ka 水平荷载标准值 2 55555 39 47726 0352528 0 1862mKNKCKe akaka 2 55555 39 47726 0 352528 0 1862mKNKCKe aakaka 水平合力 mKNheeE kakaa 78 2033 4 39 4739 47 2 1 2 1 5555 水平荷载作用点离该土层底端的距离 Z mZ15 22 3 4 5 6 全风化岩层 3 0m 637 0 405 0 25 45 5 20 66 0 66 2 6 aaa KKKPCmKN 基坑外侧竖向应力标准值 2 56 186mKN kaka 2 6 186mKN ka 水平荷载标准值 2 66666 18637 0452405 0 1862mKNKCKe aakaka 2 66666 18637 0 452405 0 1862mKNKCKe aakaka 水平荷载 mKNheeE kakaa 363 1818 2 1 2 1 6666 水平荷载作用点离该土层底端的距离 Z Z 1 5m 4 2 3 水平抗力计算 基坑底面以下水平抗力计算的土层为 第 4 层土 可塑粉质粘土 层 0 5m 第 5 层土 硬塑粉质粘土层 4 3m 第 6 层土 全风化岩层 3 0m 计算依据和计算公式 土层水平抗力计算依据 建筑基坑支护技术规程 JGJ120 99 1 基坑内侧水平抗力标准值按下列规定计算 pjk e 1 对于碎石土及砂土 基坑内侧水平抗力标准值按下列规定计算 wpiwpjaiikaiajkajk KhzKCKe 1 2 4 2 1 式中 作用于基坑底面以下深度处的竖向应力标准值 pjk j z 第 层土的被动土压力系数 pi Ki 2 对于粉土及粘性土 基坑内侧水平抗力标准值按下列规定计算 PiikPiPjkPjk KCKe2 4 2 2 2 作用与基坑底面以下深度处的竖向应力标准值按下式计算 j z ajk 4 2 3 jmjpjk z 式中 深度以上土的加权平均天然重度 mj j z 3 第 层土的被动土压力系数应按下式计算i pi K 4 2 4 2 45 tan 02ik pi K 4 第 层土的水平抗力为 i p E 2 2 5 hipikpikpi sheeE 2 1 式中 第 层土土层顶部的水平抗力标准值 pik e i 第 层土土层底部的水平抗力标准值 pik ei 第 层土的厚度 i hi 预应力锚索的水平间距 h s 4 2 4 各层土水平抗力计算 1 可塑粉质粘土层 302 1 695 1 15 25 18 5 0 44 0 54 2 44 PpKaKKk KKKPCmKNmh 作用于基坑底面以下深度处的竖向应力标准值 j z 2 444 2 4 95 018 0mKNhmKN kkkpKP 水平抗力标准值 2 44444 10 65302 1 252695 102mKNKCKe pkpkpkp 2 44444 4 80302 1252695 1 92mKNKCKe Pkpkpkp 水平抗力 mKNheeE kppp 38 365 0 4 8010 65 2 1 2 1 4445 水平抗力离该土层底端的距离 m ee eeh Z kPkP kPKPK K 241 0 4 8010 65 4 8010 652 3 5 02 3 44 444 5 2 硬塑粉质粘土层 375 1 891 1 18 35 20 3 4 55 0 55 2 55 PpKaKKk KKKPCmKNmh 作用于基坑底面以下深度处的竖向应力标准值 j z 2 555 2 5 953 4209 95 018mKNhmKN kkkpKP 水平抗力标准值 2 55555 52 88375 1 262891 1 92mKNKCKe pkpkpkp 2 55555 12 251375 1 262891 1 952mKNKCKe Pkpkpkp 水平抗力 mKNheeE kppp 23 7303 4 12 25152 88 2 1 2 1 5555 水平抗力离该土层底端的距离 m ee eeh Z kPkP kPkPK K 807 1 12 25152 88 12 25152 882 3 3 42 3 55 555 5 3 全风化岩层 568 1 458 2 25 45 5 20 3 66 0 66 2 66 PpKaKKk KKKPCmKNmh 作用于基坑底面以下深度处的竖向应力标准值 j z 2 56 95mKN kaKP 2 6656 5 1563 5 2095mKNh kkkaKP 水平抗力标准值 2 66666 63 374568 1452458 2 952mKNKCKe pkpkpkp 2 66666 8 525568 1452458 2 5 1562mKNKCKe Pkpkpkp 水平抗力 mKNheeE kppp 65 13500 3 8 52563 374 2 1 2 1 6666 水平抗力离该土层底端的距离 m ee eeh Z kPkP kPkPK K 944 0 8 52563 374 8 52563 3742 3 22 3 66 666 6 由以上计算步骤可得 K12 的水平荷载 水平抗力如下图所示 4 2 5 支点力计算 1 计算基坑底面以下支护结构设定弯矩零点位置至基坑底面的距 离 1c h 基坑底面水平荷载标准值 73 38KN m a e 由 可得 kpka ee 11 71 01 65 1 80 4 65 1 0 5 hc1 求得 mhc193 0 1 2 计算支点力 1c T 计算设定弯矩零点以上基坑外侧各土层水平荷载标准值的合力之 和 Eac 其中 设定弯矩零点位置以上第 4 层土的水平荷载 mKN heeE acaca 77 1373 2 01 7179 48 2 1 2 1 44 其作用点离设定弯矩零点的距离 mh ca 168 1 01 7179 48 01 7179 482 3 193 03 2 4 Ea4 71 01 0 193 13 71KN 图 4 3 支点简力计算图 合力之和 Eac KNEEEEEE aacaaaac 55 41271 1377 13705 8775 6927 104 44321 各土层水平荷载距离设定弯矩零点的距离为 mzhhac805 6 212 1 6 3193 9 193 9 111 按上述计算方法可得 ha4 1 272 mhmh caca 479 3 128 5 32 ha5 0 09655m 合力作用点至设定弯矩零点的距离 ac E m E haEahEhEhEhE h ac aacaacaacaa ac 75 3 55 412 09655 071 13272 1 77 137479 3 05 87128 5 75 69805 627 104 55 44332211 设定弯矩零点位置以上基坑内侧各土层水平抗力标准值的 pc E 设定弯矩零点以上的水平抗力包含第四层土 2 4 2 4 61 70587 1 193 0 1810 65 10 65mKNemKNe cpkp 水平抗力 pc E mKNEpc 1 13193 0 61 7010 65 2 1 水平抗力作用点离设定弯矩零点的距离 pc E mhpc095 0 61 7010 65 61 7010 652 3 193 0 计算支点力 1c T 设定锚杆插于离地面 3m 的位置处 则 9 3 6m 1 t h 支点力为 KN hh EHEh T cT pcpcacac c 61 249 193 0 6 095 0 1 1355 41275 3 11 1 4 2 6 嵌固深度验算 验算准则为 则嵌固深度设 02 1 011aadtcpp EhhhTEh 计符合基坑的受力要求 基坑外侧水平荷载标准值合力之和 ai E 65432aaaaaaqa EEEEEEE mKN 13 6743678 20351 3577 13705 8775 6927 104 各土层水平荷载距离桩底面的距离为 mzhha412 14212 1 6 3 6 16 8 16 111 mhmh mha mh mhmh aa a aa 5 1 15 5 55 7 4 879 8 086 11 735 12 65 4 32 的作用点距离桩底的距离 a E a h m E hEhEhE h a aaaaaa a 83 8 13 674 5 13615 5 78 203 086 1105 87735 1275 69412 1427 104 662211 基坑内侧水平抗力标准值合力之和 pj E mKNEEEE pppp 26 211765 135023 73038 36 654 各土层水平荷载距离桩底面的距离为 mzhh kkp 541 7 241 0 5 08 78 7 444 按上述计算方法可得 944 0 807 4 35 mhmh ap 的作用点距离桩底的距离 p E p h m E hEhEhE h p ppppp p 39 2 26 2117 944 065 1350807 423 730541 738 36 665544 嵌固深度验算 aadtcpp EhhhTEh 011 2 1 013 67483 80 12 1 8 76 61 24926 211739 2 满足要求 4 2 7 灌注桩结构设计 灌注桩直径 800mm 砼强度 C25 受力刚劲采用 级刚劲 综 合安全系数为 1 4 桩中 中间距 1000mm 根据陈忠汉和程丽萍编著的 深基坑工程 中的理论 将直径为 800mm 的圆柱桩转化为宽为 1000mm 墙厚为 h mmh hDh 7 700 64 80014 3 126412 4444 取mmh700 4 2 8 桩身最大弯矩的计算 由表 4 1 已算出的 及 T 249 61KN 可以知道剪力为零的 ai E pi E 点在基坑底上部的主动土压力层中 且在第三层土中 所以设剪力为零的点在 4 5m 以下米 令 为 5 4 mm 基坑顶到剪力为零的点的距离 则有 剪力为零的土压力 x xkke acaxrqaxm a 17 1128 27767 0 232588 0 199 0186 3 5 1920 323 5 4 3 此层的土压力 2 585 5 28 27 2 17 1128 2728 27 xx xx axm 因为距基坑顶为处的剪力为零 则有 m x 12 0 aaxm TEEaE 整理得 59 7528 27585 5 2 xx 解得 mx974 1 由于最大弯矩点就是剪力为零的点 即 所以 m x 474 6974 1 5 4 m x 最大弯矩可表示为 11223maxtaaaxm MTyEyEyEy 将数据代入解得 mKNM 67 373 max 4 2 9 桩身的配筋计算 则此桩的配筋可转化为截面为的矩形截面mmmmhb7001000 梁进行配筋 所以有 环境类别为二级 砼强度 C25 钢筋采用 HRB335 的 级钢筋 由环境类别为二级 砼强度 C25 此梁的最小保护层厚度为 50mm 则有 mmh65050700 0 有砼及钢筋的等级查表可得 2 11 9 c fN mm 2 300 y fN mm 2 1 27 t fN mm 1 1 0 1 0 8 0 55 b 混凝土轴心抗压强度设计值 c f 钢筋强度设计值 y f 混凝土轴心抗拉强度设计值 t f 受压区混凝土矩形应力图的应力值与混凝土轴心抗压强度设计值 1 的比值 矩形应力图受压区高度与中和轴高度的比值 1 统称为等效矩形应力图系数 11 相对界限受压区高度 b 求计算系数 074 0 6501000 9 11 1067 373 2 6 2 0 1 bhfc M s 55 0 077 0 074 0 211211 bs 可以满足要求 962 0 2 211 s s 故 2 6 1992 650962 0 300 1067 373 0 mm hf M s sy A 所以选用 622 2 2281mm s A 2 桩身箍筋配筋 按构造要求取 梁中箍筋最大间距 Smax 250mm 螺8mm 直径 旋箍 在坑底 两道锚杆处上下各 500mm 范围内加密 箍筋间距 150mm 箍筋 灌注桩断面图 灌注桩剖面图 验算适用条件 1 满足 b 2 同时 0 0 min0 0 19 0 45 0 325 0 7001000 2281 y t f f 故可以 0 2 即配筋为 622 4 2 9 1 构造配筋 根据 简明深基坑工程设计施工手册 13 有 钢箍宜采用 螺旋筋 间距一般为 每隔应布8 6 mm300 200mm2000 1500 置一跟直径不小于的焊接加强箍筋 以增加钢筋笼的整体刚度 mm12 有利于钢筋笼吊放和浇灌水下混凝土时整体性 钢筋笼的配筋量由计算确定 钢筋笼一般离孔底 200 500mm 因此在本基坑设计中 采用的螺旋筋为箍筋 另外每隔200 8 布置一根的焊接加强箍筋 即定位筋 mm200014 4 2 9 2 冠梁设计 由于本工程采用钻孔灌注桩作为支护结构 为了提高支护体系的 稳定性形成闭合的结构 根据要求在钻孔灌注桩顶部设置冠梁 增加整 体的稳定性 根据 深基坑工程优化设计 11 一般冠梁高度为 d5 1 5 0 宽度为 为钻孔灌注桩的直径 冠梁刚度越大 则冠梁的d2 1 1d 作用相当于支点的作用 对桩的受力和变形将起显著的作用 因此设计 时可以适当的将其断面加大 配以适量的钢筋 增加刚度 本工程设计冠梁高度为 宽为 混凝土标号为 mm1000mm120030C 按以下公式计算冠梁的筋 sq AA8 0 5 0 式中 冠梁的配筋面积 q A 桩按最大弯矩配筋时的钢筋面积 s A 本基坑取系数为 所以8 0 2 0 80 8 14991199 qs AAmm 取 则最小配筋率 206 2 1884mmAq 5 1884 0 23 8 2 10 q A A min 故配筋满足要求 箍筋采用 为安全起见冠梁的配筋 200 8 在满足稳定且较经济的情况下可适当调整 钢筋的具体布置见冠梁配 筋图 4 2 9 3 腰梁设计 锚喷支护腰粱计算 按多跨连续梁计算 见计算简图 图3 4 锚喷支护腰粱计算简图 2 0 125Mql 1 1 2 2 2 42 2 10 55 22 2 166 41 5 22 2 t t t t N q L N N qKN m L N qKN m L 锚杆轴力 计算结果得 2 1 2 2 0 125 10 55 421 1 0 125 41 5 483 MKN m MKN m A A 经计算选用腰粱型号见基坑支护腰梁型钢选用表 表7 锚杆 跨度 m 23 槽钢型号W 3 cm M KN m 34 122 82 1079 417 1 53 435 62 12 6124 226 7 锚杆轴向 力 KN 69 246 22 14a16134 6 1871252 22a435 293 6 74 9502 14b174 237 5 93 1622 16a216 646 6 100672 16233 650 2 121 6812 18a282 860 8 130 987 32 18304 465 5 153 11022 20a35676 5 锚杆轴向 力 KN 164 41102 20382 882 3 此表摘自 岩土工程师 则腰梁配筋结果为 第一层锚杆处腰梁的配筋可选用 2 14a 第 二层锚杆处腰梁的配筋可选用 2 22a 此工程中为了安全起见 两层 锚杆的腰梁都采用 2 22a 的槽钢 箍筋选用200 8 4 3 锚杆计算 4 3 1 锚杆设计主要内容 锚杆设计重要包括 确定锚杆的层数 间距 倾角 计算挡墙单 位长度所受各层锚杆的水平力 根据锚杆的倾角 间距 计算锚杆轴 力 计算锚杆自由段长度和锚固段长度 验证挡土墙 桩与锚杆的整 体稳定性 计算锚杆的断面尺寸和锚杆腰梁的断面尺寸 绘制锚杆施 工图 4 3 2 锚杆设计 基坑周围土层以主动滑动面为界可分为稳定区与不稳定区 每根 锚杆位于稳定区部分的为锚固段 位于不稳定区部分为自由段 土层 锚杆一般由锚头 拉杆与锚固体组成 如图 4 6 圆柱型锚杆围护结构 当锚头是支挡结构与拉杆的