毕业论文-江苏恒通高铁轨道材料产业研发基地基坑支护设计.doc

南京工业大学本科生毕业设计（论文）江苏恒通高铁轨道材料产业研发基地基坑支护设计摘 要拟建江苏恒通高铁轨道材料产业研发基地位于江苏省南京市浦口区五里桥，五里河及行知路（行知小学）以南、雨合路以东、西华路以西。总用地面积为33622.31m2，建筑总占地面积为10479.24m2，总建筑面积为76927.02m2（其中：地上建筑面积为67240.14m2、地下建筑面积为9686.88m2）。经勘察显示，场地土层地貌上属平原地貌。工程地质条件一般，主要有填土、淤泥质粉质粘土、一般性粘土和卵砾石。场地地形平坦，地面标高范围：8.109.00m（吴淞高程）。考虑基坑周边环境对支护结构变形的敏感性，本着“安全可靠，经济合理，技术可行施工方便”的原则，采用刚度较大的混凝土支撑，总共二道，且混凝土支撑可控制为先撑后挖，易于控制基坑侧壁的变形。根据支撑的长度设置适量的立柱。整个平面布置简单、传力明确、受力合理。基坑四周钻孔灌注桩桩径为1000，桩间距为1200。整个基坑采用“外止内排”的基坑降水方案，四周采用双轴单排深搅桩形成一个封闭的止水帷幕，其坑内采用管井降水。为了综合分析不同工况下支护结构的内力和变形情况，除手算外，还使用理正软件设计研究院授权的深基坑软件对基坑进行单元计算和整体计算，使得设计更加合理与精确。关键词: 基坑 支护结构设计 排桩支护I The design for foundation pit of Schindler Automobile motorcycle Limited commercial housing of Jingjiang cityAbstractJiangsu Hengtong high-speed railway track materials industry R & D base is located in wuli bridge of pukou district of Nan Jing city, which is on the south side of wuli river and xingzhi road and east side of yuhe Road and west side of xihua road . The total land area is 33622.31 m2 , The used land area is 10479.24. Total construction area is 76927.02. (Ground construction area is 67240.14 .Underground construction area is 9686.88)Indicated by the geotechnical investigation,the soil of this ground belongs to the Plain landform, which contains the layer of fill soil,muddy silty clay, normal silty clay and gravel . The ground is flat and its elevation is 8.10 9.00 meters high (the wusong Elevation).In order to avoid the influence of excavation on the surroundings and in the light of the principle of safety credibly, economy reasonably, technique feasibly and constructionconveniently,adopting two reinforced concrete structure bracings,which have bigger stiffness.The reinforced concrete structure bracings can be supported firstly,and then excavated.The distortion of the side wall can easily be controlled. Proper amounts of column are established according to the length of the bracings.The whole flat surface are set up simply.It can transfer force definitely and bear force reasonably. .The diameter of the cast-in-situ bored piles around the pit is 800 millimeters ,the spacing of these piles is 1000 millimeters. Adopting the scheme of restrain outside and evacuate inside to low the groundwater in the foundation pit, that is, setting two wreathes of double spindle deep mixing piles to form a curtain outside the pit and some tube wells inside the pit to cut off groundwater.For the sake of the comprehensive analysis of bracings force and distortion in different cases, besides calculate by hand, using the soft FSPW authorized by Lizheng Soft Design Institute to put up cell calculate and overall calculate.KeyWords: excavation project; supporting structure design; row pillI目 录l摘 要IAbstract2第一章 设计方案综合说明11.1概况11.1.1 基本概况11.1.2 项目概况11.1.3工程地质概要11.1.4 水文地质条件31.1.5 基坑支护设计参数31.1.6.场地周边环境31.2设计总说明41.2.1 设计依据41.2.2 设计原则51.2.3支护设计方案61.2.4 计算工况71.2.5 主要计算结果71.2.6 设计成果81.3 基坑的监测9第二章 支护桩结构设计计算112.1 设计计算112.1.1 计算区段的划分112.1.2 土压力系数计算122.1.3 土压力计算122.2 ABC段支护结构计算132.2.1 第一层支撑轴力计算142.2.2 第二层支撑轴力计算162.2.3嵌固深度及桩长计算192.2.4 抗倾覆稳定性验算202.2.5 桩体内最大弯矩计算202.3 CDA段支护结构计算212.3.1 第一层支撑轴力计算222.3.2 第二层支撑轴力计算242.3.3 嵌固深度及桩长计算272.3.4 抗倾覆稳定性验算272.3.5 桩体内最大弯矩计算282.4 支护桩配筋28第三章 支撑结构设计计算313.1 冠梁、围檩计算31支撑轴力计算如表3-1所示313.1.1 冠梁设计313.1.2 第一道围檩设计323.2 钢筋混凝土支撑设计计算333.2.1 第一道支撑计算343.2.2 第二道支撑计算383.3 立柱及立柱桩设计计算433.3.1 立柱计算433.3.2 立柱桩验算44第四章 基坑降水止水设计474.1基坑止水帷幕设计47第五章 施工要求及监测方案495.1 基坑施工说明495.1.1 建筑材料495.1.2 钻孔灌注桩施工要求495.1.3 双轴搅桩施工要求505.1.4 支撑系统施工要求515.1.5 立柱、立柱桩施工要求515.1.6 质量检测要求525.2 土方开挖与降水525.2.1 土方开挖525.2.2 降排水535.2.3 应急措施535.3 基坑支护监测方案545.3.1 技术要求545.3.2 监测内容555.3.3 观测要求555.3.4 监测的控制要求565.3.5 应急措施575.4 其它58第六章 电算结果596.1 ABC段支护结构设计计算596.2 BCD段支护结构设计计算76结 束 语93参考文献95南京工业大学本科生毕业设计（论文）第一章 设计方案综合说明1.1概况1.1.1 基本概况（1）项目名称：江苏恒通高铁轨道材料产业研发基地（2）项目位置：江苏省南京市浦口区五里桥，五里河及行知路（行知小学）以南、雨合路以东、西华路以西（3）业 主：恒通高铁轨道材料产业研发基地（4）设计单位：上海建科建筑设计院有限公司（5）勘察单位：南京工大岩土工程技术有限公司1.1.2 项目概况其规模、结构形式、基础形式等如表1-1： 表1-1 建筑简介拟建建筑物名称（楼号）层数结构类型设计标高 （0=）场平标高 （m）基础形式科技孵化器大楼8F框剪9.0008.28.3桩基科技加速器大楼8F框架8.8008.18.3桩基研发A1A5号楼8F框架8.658.808.38.5桩基研发A6A9号楼7F框架8.608.808.28.5桩基研发B1B2号楼7F框架8.408.508.18.3桩基研发C号楼8F框架8.408.18.3桩基开挖深度：建筑物0.000=9.000米(绝对标高，吴淞高程）。场平标高9.000m，基坑底标高-9.500m，基坑实际挖深9.50m。1.1.3工程地质概要 1.地形地貌拟建场地属长江漫滩地貌单元，地基土成因主要为冲积成因。根据区域地质资料，结合钻探结果分析，拟建场地无活动断裂、滑坡等影响场地稳定95性的不良地质作用。 2.工程地质条件层素填土（Q4ml）：灰褐色，以粘性土为主，含植物根系及少量碎砖石块等，不均匀，回填时间23年，湿，松散。场区普遍分布，厚度0.302.60m，层底标高5.797.80m，层底埋深0.302.60m。该层物理力学性质不均匀，不宜作为建筑物持力层。-1层粘土、粉质粘土（Q4al）：灰黄色，局部混少量铁锰质氧化物，切面稍光滑，干强度中等，韧性中等，中高压缩性，可塑。场区普遍分布，厚度0.602.10m，层底标高4.486.80m，层底埋深1.503.60m。该土层属中等偏高压缩性、中等强度土，工程性质较差。-2层粉质粘土（Q4al）：褐灰色，局部夹粉土薄层，切面稍光滑，干强度中等，韧性中低等，中高压缩性，流塑软塑。该层于本场地局部缺失，厚度0.602.10m，层底标高3.865.90m，层底埋深2.504.50m。该土层属中等偏高压缩性、中等强度土，工程性质较差。-3层淤泥质粉质粘土夹淤泥质粉土（Q4al）：灰色，局部为淤泥质粘土，切面稍光滑，干强度中低等，韧性较低，中高压缩性，流塑；淤泥质粉土为夹层，层厚在（520）mm，摇震反应中等，无光泽反应，低干强度，低韧性，很湿，稍密。场区普遍分布，厚度2.7010.10m，层底标高-4.881.71m，层底埋深6.2012.50m。该土层属高压缩性、低强度土，工程性质差。-3A层含砾石粉质粘土（Q4al）：褐灰色、杂色，砾石含量（1525）%，粒径（1070）mm，局部混砂粒，切面稍光滑，干强度中等，韧性中等，中等压缩性，可塑。该层于本场地仅局部有分布，厚度0.505.10m，层底标高-7.880.50m，层底埋深8.1015.60m。该土层属中等压缩性、中等强度土，工程性质较差。-1层粉质粘土（Q3al）：褐灰色、褐黄色，局部为粘土，混铁锰质氧化物及高岭土团块，切面稍光滑，干强度中等，韧性中等，中等压缩性，可塑。该层于本场地局部缺失，厚度0.506.80m，层底标高-7.83-1.03m，层底埋深9.5015.50m。该土层属中等偏高压缩性、中等强度土，工程性质较差。-2层卵砾石（Q3el）：灰黄色、杂色，次圆棱角状，粒径（2070）mm，以长石、石英质为主，充填（2540）%的中粗砂、粉细砂及粘性土，中低压缩性，饱和，中密、局部稍密。场区普遍分布，厚度1.6019.50m，层底标高-24.17-2.37m，层底埋深10.6031.90m。该土层属低压缩性土，高等强度土，工程性质好。1.1.4 水文地质条件南京市属北亚热带季风湿润气候，气候温和，平均年降水量1014 毫米。雨季集中在7、8、9三个月份，降雨量占全年降雨量的20-50%。梅雨季节雨量不大，但连绵时间较长，一般在20天左右。年平均气温15.3，无霜期228天，七月份最热，最高气温超过40，一月份气温最低，最低气温-10以下。拟建场地地下水主要为孔隙潜水及下部卵砾石中承压水。其中孔隙潜水主要赋存于填土层及上部软弱土层中，地下水水位主要受大气降水补给影响，由地下径流、蒸发排泄。勘察期间实测初见水位埋深0.95m2.35m，平均高程约6.52m；稳定水位埋深0.50m1.80m，平均高程6.99m。根据调查，场地地下水位年变化幅度约1.50m左右，近三年内历年最高水位埋深为0.20m。场地下部卵砾石层中为承压水，承压水实测水头平均高程约4.50m，参照地区经验，该承压水对工程建设无显著影响。拟建场地环境属类，场区附近无明显污染源，根据水质分析试验报告：场区地下水对砼具微腐蚀性，对钢筋砼中钢筋在长期浸水条件下具微腐蚀性、在干湿交替条件下具微腐蚀性。经毛细作用和雨水的淋漓渗透，土中的可溶盐已基本溶于地下水中，因此，土中的腐蚀性盐类含量低于或接近于地下水中的含量，所以对地下水位以上的地基土，其腐蚀性评价同地下水的腐蚀性评价。1.1.5 基坑支护设计参数根据南京工大岩土工程技术有限公司提供的岩土工程勘察报告（勘察编号2010050）本公司根据自己的经验，稍作调整，各土层基坑开挖和支护的有关设计参数如表1-2所示：1.1.6.场地周边环境基坑北侧为行至路，基坑边距路边距离约8.30m。基坑东侧为西华路，基坑边距路边距离约8.80m。基坑西侧为雨合路，基坑边距路边距离约9.00m。基坑南侧为空地。表1-2 基坑支护设计参数一览表层号重 度渗透指标平均值固结快剪强度标准值（kN/m3）垂直KV(cm/s)水平KH(cm/s)CCq (kPa)Cq (度)经验值（17.0）（1.00E-05）（2.50E-05）（8.0）（7.5）-118.64.31E-084.60E-0824.111.8-218.41.86E-073.08E-0715.717.0-317.57.06E-073.44E-0612.120.0-3A经验值（18.6）（5.00E-04）（5.50E-04）（20.0）（22.0）-118.93.56E-085.15E-0833.814.6-2经验值（19.0）（2.50E-03）（3.00E-03）（3.0）（32.0）-2A19.04.32E-085.28E-0841.415.719.03.02E-084.80E-0839.714.61.2设计总说明1.2.1 设计依据1. 恒通高铁轨道材料产业研发基地总平面图；2. 南京工大岩土工程技术有限公司提供的岩土工程勘察报告（勘察编号：2010050）；3. 建设方提供的与基坑支护设计相关的其它资料和信息；4. 有关设计计算规范及规程：a. 国家标准建筑结构荷载规范（GB50009-2012）b. 行业标准建筑基坑支护技术规程（JGJ120-2012）c. 国家标准建筑地基基础设计规范（GB50007-2011）d. 国家规范建筑基坑工程监测技术规范（GB 50497-2009）e. 国家标准混凝土结构设计规范（GB50010-2010）f. 国家规范 钢结构设计规范GB 50017-2003g. 国家规范 混凝土结构工程施工质量验收规范GB 50204-2011h. 国家规范 建筑地基基础工程施工质量验收规范GB 50202-2011i. 国家规范 钢筋焊接及验收规程JGJ 18-2012j. 国家规范 地下工程防水技术规范-GB 50108-2008k. 其它国家、行业及江苏省、市现行的有效设计标准、规范、规程和标准图集。1.2.2 设计原则1. 根据周边环境的要求及该基坑的规模确定该基坑安全等级为二级，重要性系数取1.0；2. 控制参数：a. 支护结构顶部和道路沉降速度不超过2.0mm/d，沉降总量小于30mm。b. 周边房屋沉降速度不超过2.0mm/d，沉降总量小于20mm。c. 监测点位置结合现场条件合理布置。d. 基坑监测应由有监测资质的单位严格按本设计要求制定详细的基坑监测方案， 并报本设计单位审定确定后方可实施。3. 基坑围护结构内力及稳定性计算采用理正深基坑软件进行，土的C、值采用勘察报告提供的固结快剪指标；4. 土压力计算采用土压力极限平衡理论的朗肯土压力理论：坑外迎土面的土压力取主动土压力，开挖面深度以下的土压力按矩形分布考虑，坑内开挖面以下背土面的土压力取为被动土压力，土压力系数为：主动土压力系数： (1)被动土压力系数： (2)5. 根据该场地的土层条件，围护结构变形、内力及各项稳定性验算时、层砂土采用水土分算，、采用水土合算，且计算时不考虑围护体与土体的摩擦作用，不对主、被动土压力系数进行调整，仅作为安全储备；6. 支撑支锚刚度取值按照相关规范规定计算；7. 一般超载取值：取20kPa，其他超载按具体断面来算。8. 地下水位：本设计取自然地面下1.5m；9. 支护桩桩长按照整体稳定性要求控制，并结合弯矩、剪力及变形确定，配筋按照各工况最大弯矩计算。1.2.3支护设计方案根据上述确定的本工程支护设计的重点，结合已有能确保安全、有成熟设计及施工经验的案例，提出如下的支护设计方案：钻孔灌注桩二层砼支撑双头深搅桩止水帷幕；坑内采用管井降水。1. 围护体系布置：围护体系采用刚度较大的钻孔灌注桩，支护桩选用直径1000的钻孔灌注桩，桩间距分别为1200mm，采用该种支护形式刚度较大，变形较小；易于设置内支撑，能很好的控制支护结构的变形，减小基坑开挖及地下结构施工期间对周边环境的影响。钻孔桩施工工艺简单、成熟，施工速度快，造价较低。2. 支撑体系平面布置：根据基坑平面形状，角部采用角撑，东西方向的长边中间部位设置对撑即可。该支撑布置形式施工技术要求相对简单，施工质量易于控制。考虑基坑周边环境对支护结构变形的敏感性，本设计支撑系统采用刚度较大的混凝土支撑，且混凝土支撑可控制为先撑后挖，易于控制基坑侧壁的变形。根据支撑长度的不同设置适量的立柱（根据工程桩的设置情况，可适量采用部分工程桩作为支撑系统的立柱桩，具体情况施工图时根据主体结构工程桩的设置情况进行调整）。整个平面布置简单、传力明确、受力合理。支撑结构的具体布置形式见“支撑结构平面布置图”。3. 支撑体系竖向布置：支撑体系的竖向布置应考虑既能有效的控制土体变形（包括浅层位移和深层位移），又能使桩身的内力较小，同时使得基坑开挖面与支撑间距较大，方便土方的开挖及主体结构楼板的施工，满足地下室主体结构的施工要求。为减小支护桩内力，降低围护桩的造价，桩顶标高应尽量的降低。但如果桩顶设置过低，上部空间较大，不易控制基坑顶部的变形，且该场地狭小，不允许放坡支护；下部空间较小，机械在基坑面下的作业难度较大，增加土方的开挖难度。本设计综合考虑各方面因素，经过对支撑位置不同高度设置的计算分析对比，并考虑周边施工空间的因素，冠梁顶标高为-0.50m，一层支撑中心标高为-1.00m，二层支撑中心标高为-5.00m位置。4. 基坑顶部处理：地面与圈梁顶部有一定的高差，该部分可以将止水帷幕深搅桩桩顶标高升高至地面，作为土方初始开挖浇筑圈梁支撑时的临时支护措施。同时在深搅桩外侧设置砖砌体排水沟兼做截水作用。5. 止水帷幕：本基坑开挖深度范围内为大部分粉质粘土，整个基坑外侧采用直径700，搭接200的单排双轴深搅拌桩形成全封闭的止水帷幕。6. 降水：拟建场地浅部土层中的地下水属于潜水类型，其动态变化主要受控于大气降水和地面蒸发影响。1.2.4 计算工况工况1. 施工支护桩及埋设前期的监测器件，围护桩体达到设计强度的80后，开挖土方到冠梁底标高下0.1m；工况2. 凿桩浇筑冠梁、一层支撑构件；工况3. 待围护桩体达到设计强度100%，且圈梁、支撑达到设计强度的80，开挖土方到二层支撑设计标高下0.5m；工况4. 浇筑二层围檩、支撑；工况5. 二层支撑系统达到设计强度的80，方可继续开挖土方到基坑底设计标高；工况6. 铺设垫层，浇注底板，浇筑底板时应将底板浇筑至支护桩边作为换撑构件；工况7. 底板达到设计强度的80后，拆除二层支撑；工况8. 施工地下二层主体结构，并在负二层顶板位置设置换撑构件；工况9. 待负二层结构和换撑构件达到设计强度，拆除一层支撑，并继续施工负一层主体结构，回填土方。1.2.5 主要计算结果本场地土层分布较为均匀、地面较为平坦，综合土层分布、周边环境，分别选择BG3、G107 勘探孔对围护体内力及稳定性进行计算。其主要计算结果见表1-31-4（有下划线的为围护结构体系配筋时取用值）表1-3 支撑轴力汇总表区段支撑轴力（kN）T1T2手算电算手算电算ABC(BG3)41.840.78155.34187.30CDA(G107)55.7147.84191.44182.73表1-4 支护桩弯矩汇总表区段支护桩弯矩（kNm）手算电算ABC(BG3)330.12335.83CDA(G107)298.56314.881.2.6 设计成果1. 围护结构设计成果见表1-5。表1-5 围护结构设计参数类型桩长(m)桩顶标高(m)桩径(mm)桩间距(mm)纵向钢筋(HRB335)螺旋箍筋(HPB300)加强筋(HRB335)砼等级WHZ19.0-1.4010001200191812200142000C35注：桩长L为至冠梁底面起算，详见支护桩体大样。2. 支撑结构设计结果见表1-6 表1-6 支撑结构设计参数表参数类型截面尺寸（mmmm）主筋箍筋(HPB300)混凝土强度等级一层支撑圈梁12001000822（HRB335）10200C35主撑700500420（HRB335）8200C35角撑700500420（HRB335）8200C35二层支撑围檩120010001022（HRB335）10200C35主撑700600722（HRB335）8200C35角撑700600722 （HRB335）8200C35立柱上部采用416012格构缀板柱；下部采用直径1000钻孔灌注桩，L=11.65m。1.3 基坑的监测基坑监测是指导正确施工避免事故发生的必要措施， 本支护设计按照建筑基坑支护设计规程（JGJ120-2012）、建筑基坑工程监测技术规范（GB50497-2009）中的相关要求，结合本基坑工程支护结构和周围环境的特点，按“二级”基坑要求进行现场位移、沉降监测工作，具体监测内容和要求参见设计图纸。第二章 支护桩结构设计计算2.1 设计计算本工程0.00 相当于绝对标高+9.00，以下各段支护结构设计计算在所涉及的标高皆相对于此标高。2.1.1 计算区段的划分根据具体环境条件、地下结构及土层分布厚度，将基坑划分为ABC、CDA 两个计算区段，分别取BG3 和G107 勘探孔进行围护结构内力计算和稳定性验算。超载按照表2-1 取值。表2-1 超载取值表计算区段计算点一般超载（kPa）局部超载（kPa）备注ABCBG320-CDAG10720-计算区段示意图如图2-1所示：图2.1 计算区段划分示意图2.1.2 土压力系数计算按照建筑基坑支护技术规程（JGJ120-2012），以朗肯土压力理论作为土侧向压力设计的计算依据，即：主动土压力系数： 被动土压力系数：计算时，不考虑支护桩体的摩擦作用，且不对主、被动土压力系数进行调整，仅作为安全储备处理。计算所得土压力系数表如表2-2 所示：表2-2 土压力系数表土层号土名重度(KN/m)杂填土19.019.00.5890.7671.6981.303粘土、粉质粘土18.519.10.660.811.511.23粉质粘土18.318.90.550.741.821.35淤泥质粉质粘土17.417.90.480.692.071.44含砾石粉质粘土18.318.90.550.741.821.35卵砾石200.270.523.691.922.1.3 土压力计算1.水土合算主动土压力可根据建筑基坑支护技术规范(JGJ120-2012)式（3.4.2-1）求得： (3)被动土压力可根据建筑基坑支护技术规范(JGJ120-2012)式（3.4.2-3）求得： (4)式中： 支护结构外侧，第i层土中计算点的主动土压力强度标准值(kPa)； 当pak0时，应取pak0； 、分别为支护结构外侧、内侧计算点的土中竖向应力标准值(kPa)； 、分别为第i层土的主动土压力系数、被动土压力系数； 支护结构内侧，第i层土中计算点的被动土压力强度标准值(kPa)。2.水土分算主动土压力可根据建筑基坑支护技术规范(JGJ120-2012)式（3.4.2-5）求得 (5)被动土压力可根据建筑基坑支护技术规范(JGJ120-2012)式（3.4.2-6）求得 (6)式中： ua、up分别为支护结构外侧、内侧计算点的水压力(kPa)。2.2 ABC段支护结构计算该区段基坑底标高为-9.5m，自然地面标高为0.000m，基坑挖深为9.5m，采用两层支撑。放坡0.5米，圈梁顶标高为-0.500m，一层支撑轴线标高为-1.000m，二层支撑中心标高为-5.000m。该孔位超载取q= 20kPa；地下水位位于自然地面下2.18m。土层厚度如表2-3所示：表2-3 土层厚度一览表土 层厚度（m）2.21.30.910.18.0基坑支护计算简图如图2-2所示：图2-2 基坑支护设计简图2.2.1 第一层支撑轴力计算 第一层支撑中心线标高为-1.00m，开挖至第二层支撑中心线下50cm，即开挖标高-5.5m，计算第一层支撑轴力1. 主动土压力杂填土 粘土、粉质粘土 粉质粘土 淤泥质粉质粘土夹淤泥质粉土 2. 被动土压力：淤泥质粉质粘土夹淤泥质粉土3. 土压力零点位置假设土压力零点在层中，设距离坑底的距离为X：令，得X=0.28m, 故土压力零点在距离坑底0.28m处4. 主动土压力合力及作用点杂填土 粘土、粉质粘土 粉质粘土 淤泥质粉质粘土夹淤泥质粉土 5. 被动土压力合力及作用点淤泥质粉质粘土夹淤泥质粉土6. 支撑轴力对土压力零点取矩，设第一道支撑轴力为，根据下式：，2.2.2 第二层支撑轴力计算第二层支撑中心线标高为-5.00m，开挖至基坑底面，即开挖标高-9.50m，计算第二层支撑轴力 。1. 主动土压力杂填土 粘土、粉质粘土粉质粘土淤泥质粉质粘土夹淤泥质粉土2. 被动土压力：淤泥质粉质粘土夹淤泥质粉土3. 土压力强度及零点位置：假设土压力零点在层中，设距离坑底的距离为X：令，得X=0.91m, 故土压力零点在距离坑底0.91m处4. 主动土压力合力及作用点： 杂填土 粘土、粉质粘土 粉质粘土 淤泥质粉质粘土夹淤泥质粉土 5. 被动土压力合力及作用点：淤泥质粉质粘土夹淤泥质粉土 6. 支撑轴力：对土压力零点取矩，设第二道支撑轴力为，根据下式：，代入数据：7. ABC段BG3开挖至坑底的土压力如图2-3所示图2-3 ABC段BG3开挖至坑底的土压力示意图2.2.3嵌固深度及桩长计算根据本基坑土层情况，可初步取嵌固深度为10.0m，支护桩进入层中，验算抗倾覆： 符合规范要求因此，取嵌固深度h=10.0m满足要求，即桩长为19m。2.2.4 抗倾覆稳定性验算故抗倾覆稳定性满足要求。2.2.5 桩体内最大弯矩计算1. 第一道支撑和第二道支撑之间的最大弯矩设剪力零点位于（3）层顶部以下X米处，根据,则: X=0.35对该点取矩，即得最大弯矩值，则最大弯矩为：2. 第二道支撑与坑底之间的最大弯矩：设剪力零点位于层顶部以下X米处，根据,则:解得X=3.00m对该点取矩即得最大弯矩值，则最大弯矩为：3. 基坑底部以下的最大弯矩：设剪力零点位于基坑底部以下X米处，根据,则: 解得X=1.94对该点取矩即得最大弯矩值，则最大弯矩为：2.3 CDA段支护结构计算该区段基坑底标高为-9.5m，经整平后，自然地面标高为0.000m，基坑挖深为9.5m，采用两层支撑。放坡0.5米，圈梁顶标高为-0.500m，一层支撑轴线标高为-1.000m，二层支撑中心标高为-5.000m。该孔位超载取q= 20kPa；地下水位位于自然地面下2.03m。土层厚度表2-4所示：表2-4 土层厚度一览表土 层厚度（m）2.880.910.13.08.0基坑支护计算简图如图2-4所示：图2-4 基坑支护设计简图2.3.1 第一层支撑轴力计算 第一层支撑中心线标高为-1.00m，开挖至第二层支撑中心线下50cm，即开挖标高-5.5m，计算第一层支撑轴力。1. 主动土压力强度杂填土 粘土、粉质粘土 淤泥质粉质粘土 2. 被动土压力强度：淤泥质粉质粘土 3. 土压力强度零点位置假设土压力零点在层中，设距离坑底的距离为X：令，得X=0.27m, 故土压力零点在距离坑底0.27m处4. 主动土压力合力及作用点 杂填土 粘土、粉质粘土 淤泥质粉质粘土 5. 被动土压力合力及作用点淤泥质粉质粘土夹淤泥质粉土 6. 支撑轴力对土压力零点取矩，设第一层支撑轴力，得：，2.3.2 第二层支撑轴力计算第二层支撑中心线标高为-5.00m，开挖至基坑底面，即开挖标高-9.50m，计算第二层支撑轴力 。1. 主动土压力强度杂填土 粘土、粉质粘土 淤泥质粉质粘土 2. 被动土压力：淤泥质粉质粘土3. 土压力零点 假设土压力零点在层中，设距离坑底的距离为X：令，得X=0.27m, 故土压力零点在距离坑底0.27m处解得X=1.48m4. 主动土压力合力及作用点 杂填土 粘土、粉质粘土 淤泥质粉质粘土 5. 被动土压力合力及作用点淤泥质粉质粘土夹淤泥质粉土 6. 支撑轴力对土压力零点取矩，设第二层支撑轴力，得：7. 土压力分布如图2-5所示 图2-5 CDA段G107开挖至坑底的土压力示意图2.3.3 嵌固深度及桩长计算根据本基坑土层情况，可初步取嵌固深度为10.0m，支护桩进入层中，验算抗倾覆： 符合规范要求因此，取嵌固深度h=10.0m满足要求，即桩长为18m。2.3.4 抗倾覆稳定性验算故抗倾覆稳定性满足要求2.3.5 桩体内最大弯矩计算1. 第一道支撑和第二道支撑之间的最大弯矩设剪力零点位于层顶部以下X米处，根据,则:X=0.34对该点取矩即得最大弯矩值，则最大弯矩为：2. 第二道支撑与坑底之间的最大弯矩：设剪力零点位于层顶部以下X米处，根据,则:解得X=4.07m对该点取矩即得最大弯矩值，则最大弯矩为：3. 基坑底部以下的最大弯矩：设剪力零点位于基坑底部以下X米处，根据,则:解得X=1.72对该点取矩即得最大弯矩值，则最大弯矩为：2.4 支护桩配筋本设计采用手算、电算经典法较大值，计算值如表2-5所示表2-5 支护桩弯矩汇总表区段支护桩弯矩（kNm）手算电算ABC(BG3)330.12335.83CDA(G107)298.56314.88根据计算结果，实取Mmax=335.83kN.m。采用10001200钻孔灌注桩，C35砼，主筋选用19 18（HRB335）钢筋，保护层厚50mm。As=7853.98mm2fy=360N/mm2fc=16.7 N/mm2M1.01.250.85335.83=356.81 满足要求。第三章 支撑结构设计计算3.1 冠梁、围檩计算支撑轴力计算如表3-1所示表3-1 支撑轴力汇总表区段支撑轴力（kN）T1T2手算电算手算电算ABC(BG3)41.840.78155.34187.30CDA(G107)55.7147.84191.44182.733.1.1 冠梁设计1. 正截面受弯计算冠梁截面尺12001000，顶面标高-0.5m，C35混凝土，支撑最大间距L取9.0m，采用HRB335级钢筋，保护层厚度c=35mm。fy=300N/mm2fc=16.7 N/mm2ft=1.57 N/mm2T1max=55.71kN，L=9.0m=1200-35=1165m实配：8 22，As=As=3041mm验算最小配筋：,取满足要求。2. 斜截面受剪计算故只需按构造配箍筋。选用四肢箍 10200箍筋验算最小配筋： 满足要求。3.1.2 第一道围檩设计1. 正截面受弯计算截面尺寸10001200，C35混凝土，支撑最大间距取9.0m，保护层厚度取35mm，采用HRB335级钢筋。T2max=191.44kNm，L=9.0m=1200-35=1165m围檩与支护桩组合，截面弯矩需按照线刚度进行分配，围檩与支护桩的截面特征系数分别为：围檩的线刚度:支护桩线刚度：0.58所以：实配：10B 22，As=As=3799mm验算最小配筋：,取 满足要求。 2. 斜截面受剪计算故只需按构造配箍筋。选用四肢箍 10200箍筋验算最小配筋： 满足要求。3.2 钢筋混凝土支撑设计计算本方案第一层与第二层支撑均采用钢筋混凝土支撑结构，现分别计算如下：第一层钢筋混凝土支撑各区段设计参数见表3-2：表3-2 各区段支撑设计参数一览表区段最大支撑力（kN/m)支撑间距（m）立柱间距（m）支撑角度（o）角撑55.718.011.345对撑55.718.09.090第二层钢筋混凝土支撑各区段设计参数见表3-3：表3-3 各区段支撑设计参数一览表区段最大支撑力（kN/m)支撑间距（m）立柱间距（m）支撑角度（o）角撑191.448.011.345对撑191.448.09.0903.2.1 第一道支撑计算1.角撑计算截面尺寸为bh=500700，连系梁截面尺寸bh=400600，C35砼，T1max=55.71kN，支撑最大间距8.0m，立柱最大间距11.3m（1）支撑作用力计算 （2）支撑弯矩计算 自重产生的弯矩： 施工荷载产生的弯矩： 安装支撑产生弯矩： 所以，总的支撑弯矩按最不利组合计算（3）初始偏心距轴向压力对截面重心的偏心距：附加偏心距：初始偏心距：是否考虑偏心矩增大系数 L/h=11.3/0.7=16.15.0 需要考虑偏心距增大系数。由 取，取1得所以（4）配筋计算且为大偏心受压，采用对称配筋，则：所以：实配：上下均匀4 B20实配面积As =As=1256.0mm2验算最小配筋率：,取As =As=1256.0mm20.24%500700=840mm2 ，故满足最小配筋率要求（5）整体稳定性验算:，查表可得稳定性系数，可按构造配筋。（6） 斜截面按构造配筋，选配四肢箍 A8200，HPB300级钢筋。2.对撑计算支撑截面尺寸为bh=500700，连系梁截面尺寸bh=400600，C35砼，T1max=55.71kN，支撑最大间距8.0m，立柱最大间距9.0m。（1）支撑作用力计算（2）支撑弯矩计算 自重产生的弯矩： 施工荷载产生的弯矩： 安装支撑产生弯矩： 所以，总的支撑弯矩按最不利组合计算（3）初始偏心距轴向压力对截面重心的偏心距：附加偏心距：初始偏心距：是否考虑偏心矩增大系数 L/h=9/0.7=12.865.0 需要考虑偏心距增大系数。由，取 得所以（4）配筋计算 且为大偏心受压，采用对称配筋，则：所以：实配：上下均