某商业广场桩基础及深基坑支护毕业设计.doc

目 录 某商业广场桩基础及深基坑支护毕业设计目 录前 言I中文摘要IIAbstractIII主要符号表11.设计说明11.1工程概况11.2 场地工程地质条件11.2.2 地层结构11.2.3地下水11.3岩土工程特性指标21.3.1地基土的一般物理力学性质指标21.3.2黄土湿陷性21.3.3地基土压缩性32.桩基础设计42.1桩类型、形式的选择42.2持力层的选择和桩长的确定42.3根据工程地质资料确定单桩的承载力62.4初步确定桩数72.4.1 I类桩72.4.2 II类桩72.5桩的平面布置72.6桩顶荷载效应的计算82.7复合基桩承载力验算92.7.1 I类桩92.7.2 II类桩102.8承台计算122.8.1 I类桩122.8.2 II类桩142.9 群桩竖向承载力的确定342.9.1 I类桩392.9.2 II类桩392.10桩基础的沉降计算342.10.1 I类桩基362.10.2 II类桩基382.11 桩身验算422.11.1桩的配筋计算42- 1 -2.11.2桩身承载力的验算433.支护结构设计453.1.支护结构的选型453.2支护结构的荷载计算473.2.1.主动土压力的计算473.2.2.被动土压力的计算493.3支护结构的设计473.3.1.弯矩零点的计算503.3.2.计算支点力503.3.3.嵌固深度的确定503.3.4.结构内力和支点力设计值的计算523.3.5截面承载力的验算533.3.6锚杆计算543.4支护结构的稳定计算553.4.1支护结构的整体稳定计算553.4.2锚杆深部破裂面计算634.基坑降水664.1降水方案的选择664.2降水计算674.2.1降水系统的布置674.2.2确定基坑降水的计算图形面积及等效半径674.2.3确定管井的抽水影响半径674.2.4根据水位设计降深要求计算涌水量684.2.5求算每根管井的极限涌水量q684.2.6确定管井的数量、间距，并验算出水能力和降深值685.施工和说明705.1总体施工方案和顺序705.2管井降水施工方案和措施705.3 支护结构施工715.3.1排桩及冠梁施工715.3.2锚杆施工715.3.3腰梁安装715.4桩基础施工方案715.4.1灌注桩施工715.4.2承台施工73致谢. 74参考文献.75- 2 - 主要符号表 主要符号表极限承载力 极限侧阻力极限端阻力 桩侧阻群桩效应系数桩端阻群桩效应系数 压缩模量 平均附加应力系数 s沉降量修正后地基承载力特征值 地基的极限承载力基底平均附加应力 土的自重应力土中竖向附加应力 E变形模量 自由段长度 锚固段长度锚杆与水平面夹角 主动土压力系数被动土压力系数 、各土层的内摩擦角和粘聚力锚孔直径 第i分条土重第i分条宽度 K渗透系数第i分条滑动面处固结不排水剪黏聚力标准值第i分条滑动面处固结不排水剪内摩擦角标准值第i分条滑裂面处中点切线与水平面夹角第i分条滑列面处弧长S计算土体单元厚度- 1 - 第一章 设计说明 1.设计说明1.1工程概况桩基础在很早以前已广泛的应用到桥梁、水利、房屋等各类土木建筑中。特别是20世纪中后期，我国在工程建设中已普遍采用了各种类型的桩基础。进入21世纪以来，随着高层超高层建筑的兴建，桩基础的应用更为普及。本工程是西安是万达商业广场III区的桩基础和深基坑支护结构的设计，该建筑物上部29层,高100.6m，地下2层，深-10.9m，属高层建筑。各层地基土的特征、厚度、埋深和层底标高已在相应的地质勘察报告中。该设计的工程等级，桩基础设计为甲级，支护结构设计为一级。1.2 场地工程地质条件场地地形平坦，略向东南倾斜，勘探点地面高程介于386.66387.57m之间，相对高差最大为0.91m。1.2.2 地层结构拟建场地地基土的组成自上而下为：第四纪全新世耕植土，冲、洪积黄土状土，冲击粉质粘土，第四纪晚更新世冲击砂类土和粉质粘土、粉土，第四纪中更新世冲击砂类土和粉质粘土等。根据岩土地质勘察报告的地层结构及岩性描述来确定各层土的厚度,层底标高及层底埋深，见表1.1。 1.2.3地下水场地地下水属潜水类型。勘察期间地下水稳定水位埋深为-9m。场地地下水主要为砂类土及黏性土中的孔隙水。其补给方式为大气降水及地下水迳流补给，并通过自然蒸发、人工开采以及迳流排泄。勘察期间为平水期，地下水年变化幅度约为2m。- 1 - 西安工业大学学士学位论文 表1 .1各土层厚度及埋深厚度（m）层底埋深（m）层底标高（m）地表面0.00.0387.35-耕植土Q4pd0.5-0.5386.85-黄土状土Q4al+pl3.4-3.9383.45-黄土状土Q4al+pl3.8-7.7379.65-粉质粘土Q4al3.2-10.9376.45-细砂Q3al1.3-12.2375.15-中砂Q3al4.1-16.3371.05-粗砾砂Q3al6.4-22.7364.65-1中砂Q3al3.9-26.6360.75-中砂Q3al8.9-35.5351.85-粉质粘土Q3al7.2-42.7344.15-中砂Q2al6.7-49.4337.451.3岩土工程特性指标1.3.1地基土的一般物理力学性质指标各个土层的物理力学指标如下表所示：表1.2 各土层的物理力学指标() Es fA/Kpa-黄土状土Q4al+pl231916.57.41150-黄土状土Q4al+pl242017.98.40160-粉质粘土Q4al262218.27.07180-细砂Q3al03218.930200-中砂Q3al03219.235240-粗砾砂Q3al03320.155350-1中砂Q3al03319.745350-中砂Q3al03319.850320-粉质粘土Q3al242218.710.082301.3.2黄土湿陷性根据土工试验成果报告，场地内分布的-黄土状土具湿陷性，部分土样据自重湿陷性。- 2 -黄土状土部分土样具湿陷性，个别土样具自重湿陷性。自重湿陷性的分布深度3.605.5m。拟建场地属非自重湿陷性黄土场地。各拟建物的黄土地基湿陷等级按I（轻微）级设计。1.3.3地基土压缩性根据土工试验结果、原位测试结果和工程经验等综合分析判定：场地内分布的-黄土状土属中高压缩性土，其余各层粘性土均属中压缩性土；-细砂层为中密状态，其余各层砂类土的密实度均为密实。各地基土的压缩模量见表1.3。表1.3 地基土的压缩模量统计表地层名称粘性土砂土地基土承载力ESESfak(kPa)-黄土状土Q4al+pl 7.41150-黄土状土Q4al+pl8.40 160-粉质粘土Q4al7.07 180-细砂Q3al30 200-中砂Q3al35 240-粗砾砂Q3al55350-1中砂Q3al45300-中砂Q3al50320-粉质粘土Q3al10.08 230-中砂Q2al50 300- 3 - 第二章 桩基础设计 2.桩基础设计2.1桩类型、形式的选择按施工方法来分，桩基础可分为预制桩和灌注桩。预制桩属于挤土桩，一般采用锤击法沉桩。当预制桩被打入松散的粉土、砂砾土层中时，由于桩周围及桩端的土体被挤密，桩侧摩阻力也因土体加密及桩侧法向应力的增大而提高，桩端阻力也相应增大。地基土越松散，采用预制桩成桩后，地基土承载力提高幅度愈大。若建筑场地存在较厚的中密以上的砂砾土层时，为了提高桩基的承载力，一般宜将该砂砾土层作为持力层，且桩应进入砂砾土层一定深度。当然，预制桩的适用范围也有其局限性，例如，当需穿过较厚的硬夹层(硬塑粘性土层,中密以上砂土层)时,除非采用植桩、射水等辅助沉桩措施,否则难以穿过。由于预制桩需承受运输、起吊及锤击过程中的应力,混凝土的强度等级较高,含钢量也较大,所以其造价往往高于灌注桩。由于绝大多数预制桩是采用锤击法沉桩，施工过程中所产生的振动及噪声会影响周围环境，所以，预制桩在城市建设中的使用往往受到限制。灌注桩可以适用于不同的土层，桩长可因地改变，没有接头。成桩方法是采用钻、挖、冲击或沉管等方法就地成孔，并在孔内放置钢筋笼，然后灌注混凝土而成桩。由于桩身含钢量较低，又不需要预制，造价相对较低。施工时可根据不同的工程地质及水文地质条件选用不同的成桩工艺，在钻孔过程中能了解土层情况，使桩端较准确地支承在持力层上，并可根据持力层的起伏情况调整桩长。考虑到该工程施工对周围环境的影响以及勘察报告中各个土层的物理性质，桩所进入的土层多为中密密实以上的砂层，因此选择混凝土灌注桩，按照受力来说为端承摩擦桩，施工方便，桩的承载力易于得到保证。对受到较小竖向荷载的柱子，A、B、C、J柱下（I类桩）的桩径采用800mm,其他柱下（II类桩）的桩径采用1000mm。2.2持力层的选择和桩长的确定根据勘察报告，因桩基受到的荷载较大，持力层的选择I类桩在第7层7-中砂Q3al，II类桩在第8层-中砂Q3al较为理想。初步确定承台厚度为1.6m，承台埋深为-13.4m。按桩端需进入持力层的最小深度不小于2d的要求，确定I类桩的桩端进入持力层2.7m，II类桩的桩端进入持力层3.6m，桩顶钢筋嵌入承台为0.6m，则I类桩的有效桩长为12.0m，II类桩的有效桩长为16.8m。各柱子的分布及受力如图2.1所示。- 4 - 西安工业大学学士学位论文 图2.1 柱子分布及受力图工程地质剖面及桩埋深简图如图2.2所示。图2.2 工程地质剖面及桩埋深简图- 5 -2.3根据工程地质资料确定单桩的承载力因无试桩资料，按经验参数法确定单桩极限承载力。、由表查得：-中砂Q3al qsk=79kpa，-粗砾砂Q3al qsk=126 kpa，-1中砂Q3al qsk=82kpa，qpk=1500kpa ，-中砂Q3al qsk=83kpa，qpk=1800 kpa，-粉质粘土Q3al qsk=65 kpa，-中砂Q2al qsk=85 kpa。I类桩的单桩承载力： （式2.1） 其中砂土：, 则单桩极限承载力为：因为承台几何尺寸及桩间距未确定，确定基桩竖向承载力R是暂不考虑群桩效应，竖向承载力抗力分项系数查表的sp=1.65,则基桩竖向承载力设计值R为：II类桩的单桩承载力：其中砂土：, 则单桩极限承载力为：同I类桩，因为承台几何尺寸及桩间距未确定，确定基桩竖向承载力R是暂不考虑群桩效应，竖向承载力抗力分项系数查表的sp=1.65,则基桩竖向承载力设计值R为：- 6 -2.4初步确定桩数由于桩基承受竖向荷载作用，在未考虑承台底的土反力和群桩效应的情况下，采用竖向荷载设计值按公式来初步估算桩数。2.4.1 I类桩A： B：C：J：为统一和计算简便，以上四根柱子均采用四根桩。2.4.2 II类桩D：E：F： G：H：I： K：因此，可确定K柱采用两根桩，D、E、 G、 H 、I柱均采用四根桩，F柱用五根桩。2.5桩的平面布置根据规范规定，所采用的桩为非挤土灌注桩，其最小桩距应不小于2.5d，因此对于I类桩的桩距均采用3d即取2.4m，桩中心至承台边缘的距离为0.8m（图2.3a）；对于II类- 7 -桩的桩距均采用3d即3.0m，桩中心至承台边缘的距离为1.0m（图2.3b、c、d）。图2.3 桩平面布置图2.6桩顶荷载效应的计算先将承台顶面荷载换算成作用于承台底面的荷载，承台高为1.6m。按轴心竖向力作用下的公式计算，此时需考虑承台及承台上填土重，承台及填土平均重度取浮重度10kN/m3，荷载分项系数取1.2。I类桩：II类桩：- 8 - 2.7复合基桩承载力验算当所用的桩数大于3时，则需要考虑承台效应。2.7.1 I类桩承台宽=4m， L=11.7m, =4/11.7=0.342规则布桩，则Sa /d=3，查表得：1.2, 1.303, 0.138(承台内区), =0.63（承台外区）,承台底内区有效面积 =，承台底外区有效面积 =，承台底地基土净面积 =。- 9 -则 查表可得s=p=c= 1.65因此： （式2.2） 验算复合基桩的承载力:以上四根桩均满足复合基桩承载力的要求。2.7.2 II类桩有三种情况，D、E、G、H、I柱、F柱和K柱a:D、E、G、H、I柱承台宽=5m， L=16.8m, =5/16.8=0.298由Sa /d=3，查表得：1.2, 1.2890.130(承台内区), =0.63（承台外区）,承台底内区有效面积 =, 承台底外区有效面积 =B承台底地基土净面积 Ac=12.86+9=21.86 mm 2。则 查表可得s=p=c= 1.65- 10 -因此： b:F柱承台宽=6.3m， L=16.8m, =6.3/16.8=0.375规则布桩，则Sa /d=3，查表得：1.2, 1.313, 0.145(承台内区), =0.63（承台外区）,承台底内区有效面积 =，承台底外区有效面积 =，承台底地基土净面积 =。则 查表可得s=p=c= 1.65因此： 验算复合基桩的承载力:c:K柱- 11 -当所用的桩数小于3时，可不考虑承台效应。因此对于K柱不必考虑承台和土的相互作用。满足要求。2.8承台计算2.8.1 I类桩因为A、B、C、J四根柱子所采用的承台尺寸是一样的，因此只需要验算四根柱子中承受竖向荷载最大的柱，即J柱即可。计算简图如图2.4。(1)求复合基桩平均净反力：=(2)柱对承台的冲切计算：(因所采用的桩为圆形截面，因此换算成周长相等的方桩，相应的方桩的边长为0.8d,即0.64m)冲切力：则：求算冲切系数： , , 图2.4 I类桩承台计算计算简图其中 ,- 12 -,因此,因承台高度h800mm，则截面高度影响系数hp按线性内插法求得为0.933.采用混凝土强度等级为C30，查表为1.43N/mm2 （式2.3）=承台受柱冲切的承载力满足要求.(3)角桩对承台的冲切计算按复合基桩最大净反力:,求算角桩冲切系数： ， 角桩冲跨比： ， （式2.4）因此，承台边缘厚度满足要求。(4)承台抗剪计算- 13 -因,截面高度影响系数.求算斜截面最大剪力设计值V:由图可知,各桩均按平均净反力,且承台两边所受到的剪力相等。,求剪切系数,:剪跨比:, 求算剪切系数: （式2.5）因此,承台的边长满足抗剪要求。（5）受弯计算及配筋计算由图可知:, 净反力：X和Y两个方向的弯矩值相等，只需计算一个方向计算截面出弯矩设计值为：采用II级钢筋，,则采用22钢筋，钢筋根数：，取25根均匀布置，间距满足构造要求。2.8.2 II类桩根据各个柱不同的尺寸，不同的桩数和不同的受力特点，分以下几种情况进行承台计算：a：D柱（柱子尺寸，承台尺寸）。计算简图如图2.5。(1)求复合基桩平均净反力 - 14 -(2)柱对承台的冲切计算 分别自两柱底与承台交接处向下作45度延伸线形成两个锥体，该锥体相交，因此计算两根柱子共同对承台的冲切作用。(因所采用的桩为圆形截面，因此换算成周长相等的方桩，相应的方桩的边长为0.8d,即0.8m)1)D1柱对承台的冲切计算冲切力：图2.5 D柱下承台计算简图则：1桩:求算冲切系数： , , 其中 ,因此,因承台高度h800mm，则截面高度影响系数hp按线性内插法求得为0.933.- 15 -采用混凝土强度等级为C40，查表为1.71N/mm2=，满足要求。2桩：求算冲切系数： , , 其中 ,取；因此,因承台高度h800mm，则截面高度影响系数hp按线性内插法求得为0.933.采用混凝土强度等级为C40，查表为1.71N/mm2=，满足要求。3桩：求算冲切系数： , , 其中 , 因此,因承台高度h800mm，则截面高度影响系数hp按线性内插法求得为0.933.- 16 -采用混凝土强度等级为C40，查表为1.71N/mm2=，满足要求。4桩：求算冲切系数： , , 其中 ,取；, 因此,因承台高度h800mm，则截面高度影响系数hp按线性内插法求得为0.933.采用混凝土强度等级为C40，查表为1.71N/mm2=，满足要求。2)D2柱对承台的冲切计算冲切力：则：求算冲切系数： , , 其中 ,- 17 -,因此,=承台受D2柱冲切的承载力满足要求.(3)角桩对承台的冲切计算按复合基桩最大净反力:,由桩顶向上引45度线，可得D1和D2的最危险冲切面。1)D1柱1桩：求算角桩冲切系数： ， 角桩冲跨比： ，满足要求。2桩：求算角桩冲切系数： ， 角桩冲跨比： ,取；- 18 -，满足要求。3桩：求算角桩冲切系数： ， 角桩冲跨比： ，4桩：求算角桩冲切系数： ， 角桩冲跨比： ，取，- 19 -2)D2柱 求算角桩冲切系数： ， 角桩冲跨比： ，因此，承台边缘厚度满足要求。(4)承台抗剪计算因,截面高度影响系数.：求算斜截面最大剪力设计值V:由图可知，平行于Y轴方向净反力取最大值，平行于X轴方向净反力取平均值。即：平行于Y轴：，平行于X轴D1柱：因D1柱不是位于承台中心，因此四个边上的剪力都要计算；边：求剪切系数,:剪跨比:，因此取 求算剪切系数:- 20 -因此,承台此边长满足抗剪要求。边：剪跨比:， 求算剪切系数:边：剪跨比:， 求算剪切系数:边：剪跨比:， 求算剪切系数:D2柱：剪跨比:， 求算剪切系数:，(5)受弯计算及配筋计算由简图计算可知:, 按最大净反力- 21 -X轴方向计算截面处弯矩设计值为：采用II级26钢筋，,则钢筋根数：,取36根，均匀布置，间距满足构造要求。采用II级28钢筋，,则钢筋根数：,取37根，均匀布置，间距满足构造要求。b：E、G、H柱（柱子尺寸，承台尺寸） 计算简图如图2.6。因为E、G、H三根柱子所采用的承台尺寸是一样的，因此只需要验算三根根柱子中承受竖向荷载最大的柱，即E柱。(1)求复合基桩平均净反力 =(2)柱对承台的冲切计算 (因所采用的桩为圆形截面，因此换算成周长相等的方桩，相应的方桩的边长为0.8d,即0.8m)冲切力：- 22 -图2.6 E、G、H柱下承台计算简图则：求算冲切系数： , , 其中 ,因此,因承台高度h800mm，则截面高度影响系数hp按线性内插法求得为0.933.采用混凝土强度等级为C30，查表为1.43N/mm2=承台受柱冲切的承载力满足要求.(3)角桩对承台的冲切计算- 23 -按复合基桩最大净反力:,求算角桩冲切系数： ， 角桩冲跨比： ，因此，承台边缘厚度满足要求。(4)承台抗剪计算因,截面高度影响系数.求算斜截面最大剪力设计值V：各桩均按平均净反力,且承台两边所受到的剪力相等。,求剪切系数,:剪跨比:, 求算剪切系数:因此,承台的边长满足抗剪要求。(5)受弯计算及配筋计算- 24 -由计算简图可知:, 净反力：X和Y两个方向的弯矩值相等，只需计算一个方向计算截面出弯矩设计值为：采用II级钢筋，,则E柱: 采用28钢筋，钢筋根数：,取30根均匀布置，间距满足构造要求。G、H柱下承台钢筋同E相同。c： I柱（柱子尺寸，承台尺寸）计算简图如图2.7。(1)求复合基桩平均净反力 =(2)柱对承台的冲切计算 (因所采用的桩为圆形截面，因此换算成周长相等的方桩，相应的方桩的边长为0.8d,即0.8m)图2.7 I柱下承台计算简图冲切力：则：- 25 -求算冲切系数： , , 其中 ,因此,因承台高度h800mm，则截面高度影响系数hp按线性内插法求得为0.933.采用混凝土强度等级为C30，查表为1.43N/mm2=承台受柱冲切的承载力满足要求.(3)角桩对承台的冲切计算按复合基桩最大净反力:,求算角桩冲切系数： ， 角桩冲跨比： ，- 26 -因此，承台边缘厚度满足要求。(4)承台抗剪计算因,截面高度影响系数.求算斜截面最大剪力设计值V:由图可知，各桩均按平均净反力,且承台两边所受到的剪力相等。,求剪切系数,:剪跨比:, 求算剪切系数:因此,承台的边长满足抗剪要求。(5)受弯计算及配筋计算由简图计算可知:, 净反力：X和Y两个方向的弯矩值相等，只需计算一个方向计算截面出弯矩设计值为：采用II级22钢筋，,则钢筋根数：,取35根均匀布置，间距满足构造要求。d：F柱（柱子尺寸，承台尺寸）(1)求复合基桩平均净反力 =图2.8 F柱下承台计算简图(2)柱对承台的冲切计算 (因所采用的桩为圆形截面，因此换算成周长相等的方桩，相应的方桩的边长为0.8d,即0.8m)冲切力：则：求算冲切系数： , , 其中 ,因此,因承台高度h800mm，则截面高度影响系数hp按线性内插法求得为0.933.采用混凝土强度等级为C40，查表为1.71N/mm2=- 29 -=承台受柱冲切的承载力满足要求.(3)角桩对承台的冲切计算按复合基桩最大净反力:,求算角桩冲切系数： ， 角桩冲跨比： ，因此，承台边缘厚度满足要求。(4)承台抗剪计算因,截面高度影响系数.求算斜截面最大剪力设计值V:由图可知，各桩均按平均净反力,且承台两边所受到的剪力相等。 ,求剪切系数,:剪跨比:, 求算剪切系数:- 30 -因此,承台的边长满足抗剪要求。(5)受弯计算及配筋计算由简图计算可知:, 净反力：X和Y两个方向的弯矩值相等，只需计算一个方向计算截面出弯矩设计值为：采用II级32钢筋，,则钢筋根数：,取36根均匀布置，间距满足构造要求。e：K柱（柱子尺寸，承台尺寸）计算简图如图2.9。(1)求复合基桩平均净反力 =(2)柱对承台的冲切计算 (因所采用的桩为圆形截面，因此换算成周长相等的方桩，相应的方桩的边长为0.8d,即0.8m)冲切力：则：图2.9 K柱下承台计算简图- 31 -求算冲切系数： , , 其中 ,取为0.2因此,因承台高度h800mm，则截面高度影响系数hp按线性内插法求得为0.933.采用混凝土强度等级为C30，查表为1.43N/mm2=承台受柱冲切的承载力满足要求.(3)角桩对承台的冲切计算按复合基桩最大净反力:,求算角桩冲切系数： ， 角桩冲跨比： ，取0.2，- 32 -因此，承台边缘厚度满足要求。(4)承台抗剪计算因,截面高度影响系数.求算斜截面最大剪力设计值V:由图可知，各桩均按平均净反力。，求剪切系数,:剪跨比:, 求算剪切系数:因此,承台的边长满足抗剪要求。(5)受弯计算及配筋计算由简图计算可知:, 净反力：只有Y轴受到弯矩，计算截面弯矩设计值为：采用II级18钢筋，,则钢筋根数：,取27根均匀布置，间距满足构造要求，短边方向按构造配筋，采用1418，通常配置。- 33 -2.9 群桩竖向承载力的确定群桩竖向承载力的确定采用等代墩基法，各个土层的重度如表1.2所示2.9.1 I类桩， （式2.7）其中， （式2.8）896.828,(满足)2.9.2 II类桩有三种情况a： D、E、G、H、I柱（承台尺寸）1142.4- 34 -，(满足)b： K柱（承台尺寸）1142.4,(满足)c：F柱（承台尺寸）1179.5，(满足)2.10桩基础的沉降计算按建筑桩基技术规范来计算地基最终沉降量。其计算公式为：- 35 - （式2.9）其中桩基沉降计算经验系数，非软土地区桩端有良好持力层时，取桩基等效沉降系数， ，其中为矩形布桩时的短边布桩数，其中、分别为矩形承台长、宽及总桩数，、是根据群桩的、值确定的参数值计算简图如下：图2.10 桩基沉降量计算简图2.10.1 I类桩基 A柱：求基础底面附加压力： 计算地基的变形时取荷载效应的准永久组合，为使计算简单并偏于安全，基底附加压力采用对应荷载标准值的数值，取分项系数为1.2，即。基础底面压力：基础的自重应力： =140.12kN- 36 -基底附加压力：确定沉降计算深度：压缩模量和平均附加应力系数如下表：表2.1 土层压缩模量和平均附加应力系数0011.01.20.31450.9677.81.951500.4545计算桩基等效沉降系数：由， ， ， 查表得 ，则 因此中心点的最终沉降量为：同理，B柱基础底面压力：基底附加压力：因此中心点的最终沉降量为- 37 -同理，C柱基础底面压力：基底附加压力：因此中心点的最终沉降量为同理，J柱基础底面压力：基底附加压力：因此中心点的最终沉降量为2.10.2 II类桩基有三种情况a：D、E、G、H、I柱D柱：D柱承受偏心荷载，可将其化为等效的轴心受力的均布荷载。基础底面压力：基础的自重应力： =185.96 基底附加压力：- 38 -确定沉降计算深度：压缩模量和平均附加应力系数如下表：表2.2 土层压缩模量和平均附加应力系数表0011.05.31.061500.6679.281.856110.080.47计算桩基等效沉降系数：由， ， ， 查表得 ，则 因此中心点的最终沉降量为同理，E柱：基础底面压力：基底附加压力：因此中心点的最终沉降量为同理，G柱：基础底面压力：基底附加压力：因此中心点的最终沉降量为同理，H柱：基础底面压力：基底附加压力：因此中心点的最终沉降量为- 40 -同理，I柱：基础底面压力：基底附加压力：因此中心点的最终沉降量为b：F柱求基础底面附加压力： 计算地基的变形时取荷载效应的准永久组合，为使计算简单并偏于安全，基底附加压力采用对应荷载标准值的数值，取分项系数为1.2，则，基础底面压力：基础的自重应力： =185.96kN基底附加压力：确定沉降计算深度：压缩模量和平均附加应力系数如下表：表2.3 土层压缩模量和平均附加应力系数0011.05.30.841500.75911.11.76110.080.49计算桩基等效沉降系数：由， ， ， - 40 -查表得 ，则 因此中心点的最终沉降量为c：K柱求基础底面附加压力： 计算地基的变形时取荷载效应的准永久组合，为使计算简单并偏于安全，基底附加压力采用对应荷载标准值的数值，取分项系数为1.2，则，基础底面压力：基础的自重应力： =185.96kN基底附加压力：确定沉降计算深度：压缩模量和平均附加应力系数如下表：表2.5 土层压缩模量和平均附加应力系数002.51.04.452.2252.5500.5295计算桩基等效沉降系数：由， ， ， 查表得 ，- 41 -则 因此中心点的最终沉降量为查规范规定建筑物的地基变形允许值可知地基允许沉降量为200mm，因此以上各个基础的沉降量均满足要求。由于各个承台之间沉降量的不同，应考虑承台之间的连接即联系梁，增强整个建筑物桩基的协同工作能力。按照构造要求，取联系梁的截面尺寸为300mm500mm，纵向受力筋采用4的HRB335钢筋,箍筋采用250。其中D和E柱下承台之间的联系梁取300mm1000mm，纵向受力钢筋采用4的HRB335钢筋,箍筋采用250。2.11 桩身验算2.11.1桩的配筋计算桩的混凝土强度等级采用C30，则。a:I类桩：(A、B、C、J柱)取灌注桩受到轴向压力最大的柱J柱：，因所用的桩为灌注桩，则工作条件系数取为0.6，则满足 （式2.10）因此I类柱所用的灌注桩可不配抗压钢筋而按构造要求配筋，采用16的HRB335钢筋。配筋率为：- 42 -，满足最小配筋率的要求。混凝土保护层厚度取50mm，箍筋采用200的螺旋箍。b:II类桩：(D、E、F、G、H、I、K柱)取灌注桩受到轴向压力最大的柱F柱：，因所用的桩为灌注桩，则工作条件系数取为0.6，则因此I类柱所用的灌注桩可不配抗压钢筋而按构造要求配筋，采用18的HRB335钢筋。配筋率为：，满足最小配筋率的要求。混凝土保护层厚度取50mm，箍筋采用200的螺旋箍。2.11.2桩身承载力的验算桩身轴心受压承载力可由下式表达： （式2.11）其中N为桩的轴向压力设计值。a:I类桩桩的稳定系数的计算：地基土水平抗力系数的比例系数m=100，桩身计算宽度， ，- 43 - 西安工业大学学士学位论文 则,，则取由查表得1.0， 取灌注桩受到轴向压力最大的柱J柱,因此桩的承载力满足要求。b:II类桩：（D、E、F、G、H、I、K柱）由于D柱受到偏心荷载，因此D柱承台下的桩也同样受到偏心荷载，但计算其偏心距为0.0028m，较小，因此可视为轴心受压，按照轴心受压来验算桩身承载力。桩的稳定系数的计算：地基土水平抗力系数的比例系数m=100，桩身计算宽度， 则,，则取由查表得1.0， 取灌注桩受到轴向压力最大的F柱,因此桩的承载力满足要求。- 44 -3.支护结构设计3.1.支护结构的选型常见的深基坑支护结构主要由以下几种：1. 钢板桩支护 挡土钢板桩有槽钢钢板桩及热轧锁口钢板桩两类。槽钢钢板桩是一种简易的支护结构，将长度为68m的槽钢正反扣打入土体中，即形成支护挡墙，可根据施工条件及挡墙的受荷情况经计算选定槽钢的型号。由于其抗弯能力较弱，一般用于深度不超过4m的基坑，且需在基坑上部设一道支撑或拉锚。热轧锁口钢板桩则是专用的支护挡土结构钢板桩，建筑施工中常用的有U型和Z型，当基坑深度很大时还可采用组合型。由于钢板桩属于柔性结构，当支护深度较大时需使用数量较多的支撑或拉锚，工程量较大，而且用后拔出时由于带土，若处理不当则会引起边坡土体位移，严重时还会给施工及周围设施造成危害，采用该支护结构形式时应充分注意这一点。2. 深层搅拌支护 它是用特制的深层搅拌机将喷出的水泥浆或水泥粉固化剂在地基土内进行原位强制拌和，形成水泥土桩，硬化后即成为具有一定强度的壁状挡墙，既挡土又可作为止水帷幕。以前它是作为一种地基加固工艺在使用，近年来，国内将其作为支护结构的工程很多。由于它适应基坑周边的任何形状，对开挖深度不太大的基坑作为支护结构是较经济的，国内已将其应用于8m深的基坑支护工程中。3. 排桩支护 排桩支护是指柱列式间隔布置钢筋混凝土挖孔、钻（冲）孔灌注桩作为主要挡土结构的一种支护形式。柱列式间隔布置包括桩与桩之间有一定净距的疏排布置形式和桩与桩相切的密排布置形式。柱列式灌注桩作为挡土围护结构有很好的刚度，但各桩之间的联系差必须在桩顶浇注较大截面的钢筋混凝土帽梁加以可靠联接。为了防止地下水并夹带土体颗粒从桩间孔隙流入（渗入）坑内，应同时在桩间或桩背采用高压注浆，设置深层搅拌桩、旋喷桩等措施，或在桩后专门构筑防水帷幕。灌注桩施工简便，可用机械钻（冲）孔或人工挖孔，施工中不需要大型机械，且无打入桩的噪声、振动和挤压周围土体带来的危害，成本较地下连续墙低。同时，灌注桩围护结构在建筑主体结构外墙设计时也可视为外墙中的一部分参与受力（承受侧压），这时在桩与主体之间通常不设拉结筋，并用防水层隔开。排桩支护可分为悬臂式和支锚式，而支锚式又分单点支锚和多点支锚。大多数情况下，悬臂式柱列桩适用于三级基坑，支锚式柱列桩适合于一、二级基坑工程。一般来说，当基坑深h=8m14m。周围环境要求不十分严格时，多考虑采用排桩支护。当要求灌注桩围护结- 45 -构起到抗水防渗作用时，必须做好桩间和桩背的深层防水搅拌桩或旋喷桩（一般的钻孔压密注浆法不易保证止水，曾引发多起重大事故）。4. 地下连续墙地下连续墙施工时采用特制的挖槽机械沿基坑外围按设计宽度分单元钻挖出基槽，并采用泥桨护壁，成槽至设计标高后将钢筋骨架吊放入槽内，进行水下混凝土灌注，各单元间有特制的接头连接以形成地下连续墙。地下连续墙具有整体刚度大的特点和良好的止水防渗效果，适用于地下水位以下的软粘土和砂土等多种地层条件和复杂的施工环境，尤其是基坑底面以下有深层软土需将墙体插入很深的情况，因此在国内外的地下工程中得到广泛的应用。并且随着技术的发展和施工方法及机械的改进，地下连续墙发展到既是基坑施工时的挡土围护结构，又是拟建主体结构的侧墙，如支撑得当，且配合正确的施工方法和措施，可较好地控制软土地层的变形。在基坑深（一般h10m）、周围环境保护要求高的工程中，经技术经济比较后多采用此技术。但是地下连续墙在坚硬土体中开挖成槽会有较大困难，尤其是遇到岩层需要特殊的成槽机具，施工费用较高。在施工中泥浆污染施工现场，造成场地泥泞不堪。目前采用的逆作法施工使得两墙合一，即施工时用作围护结构，同时又是地下结构的外墙。逆作法施工一般用在城市建筑高层时，周围施工环境比较恶劣，场地四周邻近建筑物、道路和地下管线不能因任何施工原因而遭到破坏，为此在基坑施工时，通过发挥地下结构本身对坑壁产生支护作用的能力，减少支护结构变形，降低造价并缩短工期，是推广应用的新技术之一。除现场浇筑的地下连续墙外，我国还进行了预制装配式地下连续墙和预应力地下连续墙的研究和试用。预制装配式地下连续墙墙面光滑，由于配筋合理可使墙厚减薄并加快施工速度。而预应力地下连续墙则可提高围护墙的刚度达30%以上，可减薄墙厚，减少内支撑数量，由于曲线布筋张拉后产生反拱作用，可减少围护结构变形，消除裂缝，从而提高抗渗性。这两种方法已经在工程中试用，并取得较好的社会效益和经济效益。5. 土钉支护 土钉支护是用于土体开挖和边坡稳定的一种新的挡土技术，由于经济、可靠且施工快速简便，已在我国得到迅速推广和应用。土钉支护的使用要求土体具有临时自稳能力，以便给出一定时间施工土钉墙，因此对土钉墙适用的地质条件应加以限制。建筑基坑支护技术规程（JGJ12021999）规定了土钉墙适用于二、三级基坑、非软土场地、基坑深