土木工程专业基坑支护设计毕业论文.doc

xx 大学本科毕业设计 论文 目 录 I 土木工程专业基坑支护设计毕业论文土木工程专业基坑支护设计毕业论文 目目 录录 第一章第一章 前言前言 1 1 1 场地工程地质条件 2 2 2 本论文主要设计内容 2 第二章第二章 工程地质与水文地质概况工程地质与水文地质概况 3 2 1 场区工程地质条件 3 2 2 水文地质条件 5 2 3 基坑周边环境情况 5 第三章第三章 基坑支护方案设计基坑支护方案设计 6 3 1 设计优选 6 3 1 1 设计依据 6 3 1 2 基坑支护方案优选 6 3 1 3 支护方案设计分析 8 3 2 支护方案的设计原则及计算参数的确定 8 3 2 1 设计原则 8 3 2 2 参数的初选 9 第四章第四章 基坑支护设计计算基坑支护设计计算 10 4 1 基坑支护设计的主要内容 10 4 2 设计计算 10 4 2 1 水平荷载的计算 11 4 2 2 各层土的水平荷载计算 12 4 2 3 水平抗力计算 16 xx 大学本科毕业设计 论文 目 录 II 4 2 4 各层土水平抗力计算 17 4 2 5 支点力计算 19 4 2 6 嵌固深度验算 21 4 2 7 灌注桩结构设计 23 4 2 8 桩身最大弯矩的计算 23 4 2 9 桩身的配筋计算 24 4 3 锚杆计算 27 4 3 1 锚杆设计主要内容 27 4 3 2 锚杆设计 27 4 3 3 锚杆设计计算 27 4 4 稳定性验算 31 4 4 1 基坑稳定性验算 31 4 4 2 锚杆整体稳定性验算 35 4 4 3 基坑底地基承载力验算 36 4 4 4 抗倾覆稳定性验算 38 第五章第五章 截水 排水措施截水 排水措施 40 第六章第六章 施工组织与监测施工组织与监测 44 6 1 支护结构的施工 44 6 1 1 施工要求 44 6 1 2 支护桩施工 44 6 1 3 锚杆施工 45 6 1 4 土方开挖 46 6 2 工程监测 46 6 2 1 监测的目的 46 6 2 2 监测的主要内容 47 6 2 3 监测的主要仪器 47 xx 大学本科毕业设计 论文 目 录 III 6 2 4 监测的方法 47 6 3 应急措施 48 第七章第七章 结论与建议结论与建议 49 参考文献参考文献 50 致致 谢谢 51 xx 大学本科毕业设计 论文 第一章 前 言 1 第一章 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 xx 大学本科毕业设计 论文 第一章 前 言 2 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 场地工程地质条件 兖矿鲁南化肥厂循环经济 空分 场地的岩土工程 场地呈长方形 建 筑占地面积约 1558总建筑面积约 17238 基坑开挖深度为地面标高 2 m 2 m 以下 9 基坑侧壁安全等级为二级 场地位于鲁南化肥厂科圣路以西 m 铁路以东 墨子大道以北地块上 面积约 70000 场地现状 除西南部 2 m 建有塑料制品厂 东北部分布变电站 附属厂房 仓库外 大部为零星库房 露天仓储及空地 拟作为空分发展用地 2 2 本论文主要设计内容 本文对兖矿鲁南化肥分馏塔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 合理的基坑降水方案 最后简单地谈谈基 坑的施工组织 xx 大学本科毕业设计 论文 第二章 工程地质与水文地质概况 3 第二章 工程地质与水文地质概况 2 1 场区工程地质条件 本场地位于山东省滕州市木石镇境内 地理位置东经 117 17 北纬 34 59 距滕州市约 15 距枣庄市约 28 处于近南北向的木石盆地内 kmkm 盆地东西宽约 4000 两侧的低山丘陵海拔高度 100 200 盆地海拔mm 55 65 盆地内表层为第四系冲洪积堆积 基底地层为石炭 二叠系及奥m 陶系地层 盆地地势北高南低 地面平均坡度 3 5 木石盆地发育的主 要断裂构造有化石沟断裂 木石断裂及该二断裂派生的次级纵 1 1 及倾东 2 断裂 近南北走向 均系正断层 断裂破碎带已胶结 断裂对第四系没有影 响 根据化工部徐州地质工程勘察院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 含建筑垃圾等 杂色 结构松散 层厚 2 60 5 00 m 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 4 层面埋深 2 7 5 0 mm 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 9 层面埋深 2 6 6 0 mm 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 3 层面埋深 2 6 6 0 mm 基坑设计参数 asa KPqKPcmKN 0 40 27 0 0 18 0 2 xx 大学本科毕业设计 论文 第二章 工程地质与水文地质概况 4 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 6 层面埋深 4 2 8 5 mm 基坑设计参数 asa KPqKPcmKN 0 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 6 层面埋深 4 2 8 5 mm 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 9 层面埋深 8 0 14 0 mm 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 5 层面埋深 10 5 16 5 mm 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 层面埋深 12 5 19 0 mm 基坑设计主要参数 kpqkpacmKN s 0 80 25 0 50 0 21 2 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 层面埋深 15 0 29 5m m 基坑设计主要参数 kpqkpacmKN s 0 200 30 0 80 0 22 2 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 m 基坑设计主要参数 kpqmpacmKN s 0 300 35 10 0 22 2 地质剖面图如 图 2 1 所示 xx 大学本科毕业设计 论文 第二章 工程地质与水文地质概况 5 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 图图 2 12 1 地质剖面图地质剖面图 2 2 水文地质条件 场区施工 13 个勘察孔 均见水 地下水为降水 排水入渗形成的孔隙 潜水 勘察期间水位埋深 1 40 2 50 水量小 以降水 人工排水入渗为m 主要补给来源 水位随季节升降 年变幅 1 0 1 5 侧向渗流及蒸发为主m 要排泻方式 2 3 基坑周边环境情况 拟建场区平坦 开挖基坑南侧边为厂区道路 有动载 其它周边未发现 不利于场地稳定性的不良地质现象 拟建场区场地稳定性良好 本基坑开挖 深度为 9 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m 富 周边环境较为宽松 基坑的安全等级为 2 级 xx 大学本科毕业设计 论文 第三章 基坑支护方案设计 6 第三章 基坑支护方案设计 3 1 设计优选 3 1 1 设计依据 化工部徐州地质工程勘察院 岩土工程勘察报告 中华人民共和国国家标准 岩土工程勘察规范 GB50021 2001 中华人民共和国国家标准 混凝土结构设计规范 GB50204 中华人民共和国国家标准 建筑地基基础设计规范 GB50007 2002 山东省标准 建筑地基基础设计规范 GBJ15 31 2003 中华人民共和国行业标准 建筑基坑支护技术规范 JGJ120 99 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 0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m 于较浅的基坑工程 xx 大学本科毕业设计 论文 第三章 基坑支护方案设计 7 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 18 使用期限不超过 18 月 m 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 xx 大学本科毕业设计 论文 第三章 基坑支护方案设计 8 钻孔灌注桩 水泥土搅拌桩 图图 3 1 基坑平面图基坑平面图 3 1 3 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 xx 大学本科毕业设计 论文 第三章 基坑支护方案设计 9 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 根据化工部徐州地质工程勘察院提交的 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 具体参数如下表 3 1 所示 2 相对标高 0 00 基坑设计时 基坑开挖深度为 9 00 mm 3 地面超载取 20 2 mkN 4 根据 建筑基坑支护技术规程 GB120 99 基坑重要性系数 1 00 安全等级二级 0 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 3 1 表表 3 1 土层设计计算参数土层设计计算参数 渗透系数 厚度 重度 粘聚力 C 内摩擦角 水平 Kh垂直 Kv 土 层 m KN m3 kPa cm s cm s 杂填土3 619 58102 52E 62 37E 6 淤泥质土层0 918755 72E 73 30E 7 冲积粉质粘土层 2 2 1923153 56E 62 74E 6 可塑粉质粘土层2 81825153 89E 62 64E 6 硬塑粉质粘土层4 32035181 00E 71 00E 7 全风化岩层320 545250 54E 70 97E 7 xx 大学本科毕业设计 论文 第四章 基坑支护设计计算 10 第四章 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 进行计算如 图 4 1 根据设计要求 基坑开 挖深度暂定为 9 按规范设定桩长为 16 8 桩直径设定为 0 8 嵌mmm 固深度暂定为 7 8即 插入全风化岩 3 0 mm d 8 7 m 图图 4 14 1 K12K12 地质参数图地质参数图 xx 大学本科毕业设计 论文 第四章 基坑支护设计计算 11 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 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 waiwawajwajaiikaiajkajk KhmhzKCKe 2 4 1 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 剪粘聚力标准 ik ci 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 xx 大学本科毕业设计 论文 第四章 基坑支护设计计算 12 计算系数 当时 取 1 当时 取零 wa hhwa hhwa 水的重度 w 对于粉土及粘性土 aiikaiajkajk KCKe2 4 1 3 2 基坑外侧竖向应力标准值按下列规定计算 ajk kokrkajk1 4 1 4 3 计算点深度处自重应力竖向应力 j z rk 计算点位于基坑开挖面以上时 jmjrk z 4 1 5 式中 深度以上土的加权平均天然重度 mj j z 计算点位于基坑开挖面以上时 h mhrk 4 1 6 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 2 45 tan 02ik ai K 4 1 7 式中 三轴实验确定的第 层土固结不排水 快 剪摩擦角标 ik i 准值 5 第 层土的土压力合力按下式计算iEa hiaikaikai sheeE 2 1 4 1 8 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 e i xx 大学本科毕业设计 论文 第四章 基坑支护设计计算 13 第 层土的厚度 i h i 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 1920mKN hhq kaokrkka 水平荷载标准值 2 11101 576 0 839 0 827 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 0 182 90mKNq kakrkka 水平荷载标准值 2 22222 94 62916 07284 02 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 xx 大学本科毕业设计 论文 第四章 基坑支护设计计算 14 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 0 232588 0 4 1062mKNKCKe aakaka 2 33333 86 51767 0 232588 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 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 xx 大学本科毕业设计 论文 第四章 基坑支护设计计算 15 767 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 0 252588 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 6655 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 0 352528 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 2 2 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 xx 大学本科毕业设计 论文 第四章 基坑支护设计计算 16 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 0 452405 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 xx 大学本科毕业设计 论文 第四章 基坑支护设计计算 17 jmjpjk z 4 2 3 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 2 45 tan 02ik pi K 4 2 4 4 第 层土的水平抗力为 i p E hipikpikpi sheeE 2 1 4 2 5 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 e i 第 层土的厚度 i h i 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 Pp KaKKk KK KPCmKNmh 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 1 02mKNKCKe pkpkpkp 2 44444 4 80302 1 252695 1 92mKNKCKe Pkpkpkp 水平抗力 xx 大学本科毕业设计 论文 第四章 基坑支护设计计算 18 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 192mKNKCKe 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 Pp KaKKk KK KPCmKNmh 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 1 452458 2952mKNKCKe pkpkpkp 2 66666 8 525568 1 452458 2 5 1562mKNKCKe Pkpkpkp 水平抗力 mKNheeE kppp 65 13500 3 8 52563 374 2 1 2 1 6666 xx 大学本科毕业设计 论文 第四章 基坑支护设计计算 19 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 由以上步骤得 K12 的水平荷载 水平抗力如 图 4 2 图图 4 24 2 K12K12 水平荷载 水平抗力分布图水平荷载 水平抗力分布图 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 mKNea 38 73 由可得 71 01 65 1 80 4 65 1 0 5 hc1 kpka ee 11 求得 mhc193 0 1 xx 大学本科毕业设计 论文 第四章 基坑支护设计计算 20 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 KNEa71 13193 0 01 71 4 xx 大学本科毕业设计 论文 第四章 基坑支护设计计算 21 图图 4 34 3 支点力计算图支点力计算图 合力之和 ac E KN EEEEEE caacaaaac 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 6212 16 3193 9193 9 111 按上述计算方法可得 mhmh caca 479 3 128 5 32 mhmh aa 09655 0 272 1 54 合力作用点至设定弯矩零点的距离 ac E m E hEhEhEhEhE h ac aaaacaacaacaa ac 75 3 55 412 09655 0 71 13272 177 137479 3 05 87128 5 75 69805 627 104 5544332211 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 01810 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 mht639 1 支点力为 xx 大学本科毕业设计 论文 第四章 基坑支护设计计算 22 KN hh EHEh T ct pcpcacac c 61 249 193 0 6 1 13095 0 55 41275 3 11 1 4 2 6 嵌固深度验算 验算准则为 则嵌固深度设计符合基坑的 02 1 011aiadtcpjp EhhhTEh 受力要求 基坑外侧水平荷载标准值合力之和 ai E 654321aaaaaaa 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 6 168 16 111 按上述计算方法可得 mhmh mh mh mhmh aa a a aa 5 1 15 5 55 7 879 8 086 11 735 12 65 4 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 578 203 086 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 xx 大学本科毕业设计 论文 第四章 基坑支护设计计算 23 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 800 混凝土为 C25 受力刚劲采用 级刚劲 综合mm 安全系数为 1 4 桩中 中间距 1000 mm 根据 深基坑工程 中的理论 将直径为 800的圆柱桩体转化为宽mm 为 1000墙厚为的墙体 mmh mmh hDh 87 700 64 80014 3 126412 4444 取墙厚mmh700 4 2 8 桩身最大弯矩的计算 已算出的及 T 249 61可以知道剪力为零的点在基坑底上部的 piai EE kN 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 5以下米 令 为基坑顶到m 5 4 mm 剪力为零的点的距离 则有 剪力为零的土压力 x x kke acaxrqaxm a 17 1128 27 767 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 12 0 aaxm TEEaE xx 大学本科毕业设计 论文 第四章 基坑支护设计计算 24 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 6 974 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梁进 mmmmhb7001000 行配筋 所以有 环境类别为二级 混凝土为 C25 钢筋采用 HRB335 的 级钢筋 由环境类别为二级 混凝土为 C25 沿灌注桩周边均匀配置 保护层 取 50 则有 mm mmh65050700 0 有混凝土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 1 值的比值 xx 大学本科毕业设计 论文 第四章 基坑支护设计计算 25 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 962 0 2 211 s s 故 2 6 0 1992 650962 0 300 1067 373 mm hf M sy s A 所以选用 226 2 2281mmAs 2 桩身箍筋配筋 按构造要求取 梁中箍筋最大间距 Smax 250 直径螺旋箍 mmmm8 在坑底 锚杆处上下 500范围内加密 箍筋间距 150 mmmm 验算适用条件 1 满足 b 2 同时 故可 0 0 min0 0 19 0 45 0 325 0 7001000 2281 y t f f 2 0 以 即配筋为 622 xx 大学本科毕业设计 论文 第四章 基坑支护设计计算 26 图图 4 44 4 灌注桩断面图灌注桩断面图 图图 4 54 5 灌注灌注桩剖面图桩剖面图 xx 大学本科毕业设计 论文 第四章 基坑支护设计计算 27 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 当锚头是支挡结构与拉杆的连接部分时 为了保证来自支挡结构和其他 结构上荷载的有效传递 一方面必须保证锚头构件本身有足够的强度 并紧 密固定 同时应尽量将较大的集中荷载分散开 该锚头采用螺母锁定式锚头 主要由锚座 承压板 紧固器组成 4 3 3 锚杆设计计算 锚杆倾角设为 锚杆孔径设为 150 锚杆间距为 1000 为锚 30mmmm 杆联结排桩并锚固于土中 如 图 4 6 所示 xx 大学本科毕业设计 论文 第四章 基坑支护设计计算 28 图图 4 64 6 锚杆锚固示意图锚杆锚固示意图 锚杆水平拉力设计值 由上述计算可知 支点力 KNTc61 249 1 KNTT cd 01 31261 2490 125 1 25 1 10 1 锚杆自由段长度 kkll tf 2 1 45sin 2 1 45sin A 土压力零点距坑底距离 锚杆倾角 土体各土层厚度内摩擦角标准值 锚杆的自由长度不小于 5 米 xx 大学本科毕业设计 论文 第四章 基坑支护设计计算 29 其中 654321 665544332211 hhhhhh hhhhhh k 0 95 15 3253 4188 2152 2159 056 310 8 16 1 mhhl ctt 193 6 193 06 11 576 3 30 2 95 15 45sin 2 95 15 45sin 193 6 0 0 0 0 0 f l 取自由段长度mlf5 2 锚杆锚固段长度 锚固段长度 smtma qdNkl 锚杆安全系数 取 1 5 当使用年限超过两年或周围环境要求较高 m k 时 可取 2 0 m k 土层锚杆设计抽向拉力 Td t N t Nacos 锚固段直径 取钻头直径的 1 2 倍 0 15m m d m d18 0 2 1 锚固体与土层间的剪切强度 40 按规范取值 s qkpa 经计算mla20 3 锚杆轴向受拉承载力设计值验算 锚杆轴受拉向承载力设计值 i sik s lqdNu 直孔段锚固直径 d 锚杆轴向受拉抗力分项系数为 1 3 s 直孔部分锚固段长度 i l 土体与锚固体极限阻力标准值 sik q 66554433 lqlqlqlqlq ksksksksisik mKN 10403808502 6408 340 KNlqduN i sik s 8 376104015 0 3 1 14 3 KN T N d 03 360 30cos 01 312 cos 0 因此 锚杆轴向承载力符合要求 锚杆总长 xx 大学本科毕业设计 论文 第四章 基坑支护设计计算 30 mlll fa 25520 锚杆配筋 1 锚杆承载力计算应符合下式规定 cos ud NT 锚杆水平拉力设计值 d T 轴向受拉承载力设计值 u N 锚杆与水平面的倾角 2 锚杆杆体的截面面积应按下列公式确定 普通钢筋截面面积应按下式计算 cos y d s f T A 预应力钢筋截面面积应按下式计算 cos py d p f T A 公式中 普通钢筋 预应力钢筋杆体截面面积 s Ap A 普通钢筋 预应力钢筋抗拉强度设计值 ypyf f 锚杆预应力筋的截面面积应力按下列公式确定 ptk tm f Nk A 式中 锚杆材料的设计标准强度值 ptk f 锚杆安全系数 取 1 5 m k 锚杆设计轴向拉力值 t N 2 ptk 310fmmN 2 3 73 1509 310 1001 3125 1 mmA 考虑安全 锚杆取 6 18 2 1529mmA xx 大学本科毕业设计 论文 第四章 基坑支护设计计算 31 4 4 稳定性验算 4 4 1 基坑稳定性验算 在对围护墙体进行整体圆弧滑动稳定性验算时 不考虑支撑力的影 响 抗剪强度取峰值 可采用瑞典条分法 先选一个可能的滑动面 确 定圆心和半径 将滑动土体竖向分条和编号 求出最小安全系数 可按 下式计算 n i iiii ii n i n i iiiii awbq awbqlc K 1 11 sin tancos 式中 为圆弧滑动稳定性安全系数 K 第 土条圆弧面经过的土的粘聚力和内摩擦角 i c i i 第 土条沿圆弧面的弧长 i l i iii ablcos 第 土条处的地面荷载 i q i 2 mkN 第 土条宽度 m i b i 第 土条重量 i w i mkN 1 计算以为圆心的滑动面的安全系数 见表 4 1 1 o xx 大学本科毕业设计 论文 第四章 基坑支护设计计算 32 表表 4 14 1 条分法计算表格 条分法计算表格 为圆心 为圆心 1 o 分条 编号 i asin i acos KN m i q i ckpai tan W kn m i b 10 8290 5592070 0871412 20 6560 75520250 268291 52 30 530 84820350 325371 62 40 4070 91420350 325430 42 50 3090 95120350 325469 62 60 1910 9820350 325496 42 70 070 9980350 325169 62 8 0 0170 9990350 325168 42 9 0 1390 990350 325155 62 10 0 2420 970350 325130 82 11 0 3580 9340350 325902 12 0 4690