特大桥连续梁桥主墩承台深基坑方案_secret.doc

XXX特大桥连续梁桥主墩承台深基坑方案编制： 审核： 批准： 目 录一、概述11、工程概况12、工程水文地质条件13、基坑侧壁安全等级及重要性系数2二、设计总说明21、设计依据22、支护结构方案23、基坑监测3三、基坑支护结构设计计算书31、设计计算4(1)地质计算参数4（2）基坑基本情况4（3）计算方法4（4）土压力系数计算52、285号基坑支护结构设计计算5（1）土层分布5（2）土层侧向土压力计算5（3）土压力合力及作用点计算7（4）桩长计算7（5）最大弯矩计算8（6）配筋计算83、286号基坑支护结构设计计算9(1)土层分布9(2)土层侧向土压力计算9(3)土压力合力及作用点计算11(4)桩长计算12(5)最大弯矩计算12(6)配筋计算13四、施工注意事项31XXXXXX特大桥连续梁桥XXXX号主墩承台深基坑设计方案一、概述1、工程概况本工程为XXX号主墩承台基坑，现场场地平坦，地势开阔，位于农田区，附近无建筑物及其他设施，交通便利，施工条件较好，基坑开挖深度分别为12m，9.5m，属于深基坑工程。2、工程水文地质条件在基坑支护影响范围内，自上而下有下列土层：(3)12-2黏质黄土 (Q3al+pl)：黄褐色，局部褐黄色,硬塑局部偏软塑,含铁锰质结核及纹线,局部夹有薄层状粉土。(3)13-2粉质黄土 (Q3al+pl)：黄褐色，局部褐黄色,稍湿,稍密,含铁锰质结核及纹线,局部夹有薄层状粉质黏土。 (3)13-3粉质黄土 (Q3al+pl)：黄褐色，局部褐黄色,潮湿,中密,含铁锰质结核及纹线,局部夹有薄层状粉质黏土。（2）2-2粉质黏土(Q3al+pl)：棕黄色褐黄色，局部黄褐色，硬塑，局部偏软塑,含少量铁锰质结核，局部含粒径2-20mm的礓石，局部夹有薄层状黏土，。 （2）2-3粉质黏土(Q3al+pl)：褐黄色，局部黄褐色、棕黄色、褐红色，棕红色，硬塑，含少量铁锰质结核，局部含粒径2-60mm的礓石，局部夹有薄层状黏土及粉土。（2）4-4粉土(Q3al+pl)：黄褐色，灰褐色，局部棕黄色，棕褐色,密实，饱和，局部潮湿，含铁锰质点,含礓石,局部夹薄层状粉砂。 （2）5-3粉砂(Q3al+pl)：黄褐色,褐黄色,局部灰褐色，饱和，中密。本工程范围内地下水位埋深15米。3、基坑侧壁安全等级及重要性系数根据本工程情况，确定285、286号墩承台基坑支护安全等级为二级，基坑安全性系数0=1.0。二、设计总说明1、设计依据（1）石武客专跨南水北调特大桥平面图、桩位图。（2）石武客专跨南水北调特大桥连续梁285、286号墩地质柱状图。（3）建筑基坑支护技术规程（JGJ120-99）（4）混凝土结构设计规程（GB50010-2002）（5）郑西跨南水北调总干渠特大桥工程地质勘察报告2、支护结构方案本工程基坑支护设计方案的设计计算，严格按照建筑支护设计规程（JGJ120-90）、混凝土结构设计规范（GBJ50010-2002）中的有关要求进行，同时采用了理正深基坑支护软件进行了辅助计算和验算，经过详细分析、调查后，我们认为：采用本设计基坑支护方案，能满足基坑土方开挖、承台、墩身施工及施工现场对基坑支护结构的要求，符合“安全可靠，经济合理，技术可行，方便施工”的原则。根据施工现场的条件及周边环境的要求，285、286号承台基坑均采用钻孔灌注桩悬臂支护结构，基坑内采用集水坑排除地下水，基坑一侧留5米马道作为施工机械及作业人员施工的上下通道，基坑防护图如下所示。 3、基坑监测基坑监测是指导准确施工，避免发生事故的必要措施，本设计制定了详细的沉降、位移监测方案，施工过程中将严格按照设计要求做好监测监控工作，确保施工安全。三、基坑支护结构设计计算书1、设计计算(1)地质计算参数根据地质勘察报告，各土层的设计计算参数如下表土层设计计算参数土层重度黏聚力C内摩擦角基本承载力（KN/m3）(KPa)（）(KPa)（3）12-2黏质黄土1816.716.1180（3）13-2粉质黄土1823.4324.51120（3）13-3粉质黄土1823.6824.72150（2）2-2粉质粘土1824.7824.52180（2）2-3粉质粘土1828.0824.73220（2）4-4粉土1821.224.25180（2）5-3粉砂18034.5110（2）基坑基本情况基坑号285286地面荷载（KPa）2020开挖深度（m）9.512（3）计算方法按照建筑基坑支护技术规程（JGJ1201-99）的要求，土压力计算采用郎肯土压力理论，矩形分布模式。桩长是根据桩端力矩要求，并应满足抗隆起及整体稳定性要求，两基坑防护的抗隆起，整体稳定性验算，位移计算详见电算结果。为了对比分析，除用解析法计算外，还用理正软件电算。由于支护结构内力是随工况变化的，设计时按最不利情况考虑。（4）土压力系数计算按照郎肯土压力计算理论作为土侧向压力设计的计算依据，即主动土压力系数：Kai=tg2(45- i/2)被动土压力系数：Kai=tg2(45+ i/2)计算时，不考虑支护桩体与土体的摩擦作用，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如表所示：土层粉质黄土0.4140.6432.4181.555粉砂0.2780.5263.6131.901粉质粘土0.4130.6432.4191.555粉土0.4180.6462.3941.5472、285号墩基坑支护结构设计计算（1）土层分布层号土层分布厚度（m）1粉质黄土10.92粉砂4.553粉质粘土7.14粉土6（2）土层侧向土压力计算1）主动土压力计算Ea(11)=(20+180)0.414-223.430.643=-21.851kPaEa(12)=（20+189.5）0.414-223.430.643=48.943 kPaEa(21)=Ea(22)=48.943 kPaEa(31)=（20+189.5）0.277-200.526=52.907 kPaEa(32)=Ea(31)=52.907 kPaEa(41)=（20+189.5)0.413-224.780.643=47.016 kPa Ea(42)=Ea(41)=47.06 kPa2）被动土压力计算Ep(21)=(02.418+223.431.555)=72.867 kPaEp(22)=(0+181.4)2.418+223.431.555=133.801 kPaEp(32)=(0+181.4+184.55)3.613+201.555=386.952 kPaEp(41)=(0+181.4+184.55)2.419+224.781.555=336.141 kPaEp(42)=(0+181.4+184.55+187.1)2.419+224.781.555=645.289 kPa3）净土压力（坑地面以下）Ep(21)=72.867-48.943=23.924 kPaEp(22)=133.801-48.943=84.858 kPaEp(31)=91.048-52.907=38.501 kPaEp(32)=386.952-52.907=334.045 kPaEp(41)=336.141-47.016=289.125 kPaEp(42)=645.289-47.016=598.273 kPa（3）土压力合力及作用点计算LD(1)=21.8519.5/(21.851+48.943)=2.93mEa(1)=48.943(9.5-2.93)/2=160.778 kPaHa(1)=(9.5-2.93)/3=2.19mEp(2)=(23.924+84.858)1.4/2=76.15 kPaHp(2)=1.4/3(23.9242+84.858/(23.924+84.858)=0.57mEp(3)=(38.501+334.045)4.55/2=847.542 kPaHp(3)=4.55/3(38.5012+334.045)/(38.501+334.045)=1.67mEp(4)=(289.125+598.273)7.1/2=3150.263 kPaHp(4)=7.1/3(289.1252+598.273)/(289.125+598.273) =3.14mEa=160.778 kPa（4）桩长计算设桩端深入二层土顶面以下x米处，由M=0得：1.2160.778(2.19+1.4x)=76.15(0.57+x)+1/238.50)x2+1/2(289.125-38.501)x/4.55)x2/3整理得：43.406-192.934x+108.162x+19.251x2+9.18x3=0 9.18X3+19.251x2-116.784-649.226=0 解得： X=4.42m桩长为：9.5+1.4+4.42=15.32米。根据理正软件电算结果，为满足稳定性要求，桩长修正为15.4米。（5）最大弯矩计算设剪力为零点位于二层土顶面以下x米处：160.778=76.15+38.501x+1/2(289.125-38.501)/4x2=31.327x2+38.501x整理得：31.327x2+38.501x-52.616=0解得：X=1.14Mmax=160.778(2.19+1.4+1.14)-76.15(0.57+1.14)=160.7784.41-76.151.71-1/238.5011.142-1/2(289.125-38.501)1.143/4.553=760.48-130.22-25.02-13.60=591.64(KNm/m) 桩身9米处产生的弯矩为1/66.07348.94/6.57=2781/2Mmax=296（6）配筋计算按混凝土结构设计规程（GB50010-2002）规定,混凝土灌注桩采用等效矩形截面配置纵向钢筋，桩直径D=1000mm，桩间距1500mm,混凝土用C30，fcm=14.3N/mm2,钢筋HRB335，fy=300N/mm2：B=0.876D=0.8761000=876,取保护层厚度as=35mm，as=M/fcmbh02=1.5591.64106/14.38768412=0.1查表得：rs=0.947As=M/rsfyhc=887106/0.947300841=3712mm2桩身9米以下选配10根HRB33522纵向受拉钢筋,As=38013712满足要求，受拉筋按单截面配置在受拉侧90度范围内，单筋布置，间距90mm,另外，按照要求，受拉区以外配置HRB12构造钢筋9根，间距230mm，8200螺旋筋，202000加强筋。 9米以上主筋减半配置。桩身配筋图如下：3、286号墩基坑支护结构设计计算(1)土层分布层号土层分布厚度（m）1黏质黄土3.212粉质黄土11.73粉质黄土3.64粉质粘土615粉质粘土21.6(2)土层侧向土压力计算1）主动土压力计算Ea(11)=(20+0)0.566-216.70.752=-13.797 kPaEa(12)=（20+183.21）0.566-216.70.752=18.973 kPaEa(21)=（20+183.21）0.414-223.430.643=2.07 kPaEa(22)=（20+183.21+188.79）0.414-223.430.643=67.573 kPaEa(31)=Ea(22)=67.573 kPaEa(32)=Ea(31)=67.573 kPaEa(41)=（20+183.21+188.79)0.410-223.680.641=66.402 kPaEa(42)=Ea(41)=66.402 kPaEa(51)=（20+1812)0.413-224.780.643=65.601 kPaEa(52)=Ea(51)=65.601 kPaEa(61)=（20+1812)0.410-228.080.640=60.818 kPaEa(62)=60.818 kPa2）被动土压力计算Ep(31)=02.418+223.431.555=72.86 kPaEp(32)=(0+182.91)2.418+223.431.555=199.522 kPaEp(41)=(0+18291) 2.438+223.681.561=201.631 kPaEp(42)=(0+182.91+183.6) 2.438+223.681.561=359.614 kPaEp(51)=(0+182.91+183.6) 2.419+224.781.555=360.524 kPaEp(52)= (0+182.91+183.6+186.1) 2.419+224.781.555=626.130 kPaEp(61)=641.099 kPaEp(62)=1588.994 kPa3）净土压力（坑地面以下）Ep(31)=72.86-67.573=5.287 kPaEp(32)=199.522-67.573=131.949 kPaEp(41)=201.631-66.402=135.299 kPaEp(42)=359.614-66.402=293.212 kPaEp(51)=360.524-65.601=294.923 kPaEp(52)=626.13-65.601=560.529 kPaEp(61)=641.099-60.818=580.281 kPaEp(62)=1588.994-60.818=15828.176 kPa(3)土压力合力及作用点计算LD(1)=13.7973.21/(13.797+18.973)=1.35mEa(1)=1/2(3.21-1.35)18.973=17.645 kPaHa(1)=1/3(3.21-1.35)=0.62mEa(2)=8.79/2(2.07+67.573)=306.081 kPaHa(2)=8.79/3(2.072+67.573)/(2.07+67.573)=3.02mEp(3)=2.91/2(5.287+131.949)=199.678 kPaHp(3)=2.91/3(5.2872+131.949)/(5.287+131.949)=1mEp(4)=3.60/2(135.299+293.212)=771.32 kPaHp(4)=3.6/3(135.2992+293.212) /(135.299+293.212)=1.58mEp(5)=6.1/2(294.923+560.529)=2609.129 kPaHp(5)=6.1/3(294.9232+560.529) /(294.923+560.529)=2.73mEa=323.726 kPa(4)桩长计算设桩端深入顶面以下x米处，由M=0得：1.217.645(0.62+8.79+2.91+3.6+x)+306.081)(3.02+2.91+3.6+x)=199.678(1+3.6+x)+771.32(1.58+x)+1/2294.923x2+1/2(560.529-294.923)x/6.1)x2/3整理得：7.257x3+147.462x2+582.527-1706.58=0X=1.92m桩长为2.91+3.6+1.92=8.43米根据理正软件电算结果，修正深度为8.9m,满足抗倾覆条件(5)最大弯矩计算设剪力为零点位于以下x米处：323.726=199.678+135.299x+1/2(293.212-135.299)/4x2=199.678+135.299x+19.739x2整理得：19.739x2+135.299x-124.048=0解得：x=0.82mMmax=17.645(0.62+8.79+2.91+0.82)+306.081(3.02+2.91+0.82)-199.678(1+0.82)-1/2135.2990.822-1/2(293.212-135.299)0.822/3.6)0.82/3=231.855+2066.045-45.488-4.03-363.414=1884.968(KNm/m)桩身11米处产生的弯矩为17.645(0.62+7.79)+1/22.077.792+1/2(67.573-2.07)7.792/3.6)7.79/3=798.3311/2Mmax=943(6)配筋计算按混凝土结构设计规程（GB50010-2002）规定,混凝土灌注桩采用等效矩形截面配置纵向钢筋，桩直径D=1000mm,桩间距1000mm,混凝土用C30，fcm=14.3N/mm2,钢筋HRB335，fy=300N/mm2：B=0.876D=0.8761000=876,取保护层厚度as=35mm，as=M/fcmbh02=1.01885106/14.38768412=0.213查表得：rs=0.881As=M/rsfyhc=1885106/0.881300841=8480mm2桩身11米以下选配18根HRB33525纵向受拉钢筋,As=88368480满足要求，受拉筋按单截面配置在受拉侧90度范围内，双筋布置，间距100mm,另外，按照要求，受拉区以外配置HRB14构造钢筋9根，间距230mm，8200螺旋筋，202000加强筋。 11米以上主筋减半配置。桩身配筋图如下： 理正软件电算结果- 285号墩基坑支护方案 -排桩支护- 基本信息 -内力计算方法增量法规范与规程建筑基坑支护技术规程 JGJ 120-99基坑等级二级基坑侧壁重要性系数01.00基坑深度H(m)12.000嵌固深度(m)8.900桩顶标高(m)0.000桩直径(m)1.000桩间距(m)1.000混凝土强度等级C30有无冠梁有 冠梁宽度(m) 1.000 冠梁高度(m) 0.800 水平侧向刚度(MN/m) 50.000放坡级数 0超载个数 1- 超载信息 -超载类型超载值作用深度作用宽度距坑边距形式长度序号 (kPa,kN/m)(m)(m)(m) (m)120.000- 土层信息 -土层数 4坑内加固土 否内侧降水最终深度(m)15.000外侧水位深度(m)15.000弹性法计算方法m法- 土层参数 -层号土类名称层厚重度浮重度粘聚力内摩擦角 (m)(kN/m3)(kN/m3)(kPa)(度)1湿陷性黄土3.2118.0-16.7016.102湿陷性黄土11.7018.0-23.4324.513湿陷性黄土3.6018.08.023.6824.724粘性土6.1018.08.0-层号与锚固体摩粘聚力内摩擦角水土计算m值抗剪强度 擦阻力(kPa)水下(kPa)水下(度) (MN/m4)(kPa)10.1-0.00-20.1-0.00-30.123.6824.72合算0.00-40.124.7824.52合算0.00- 土压力模型及系数调整 -_弹性法土压力模型:_经典法土压力模型:_层号土类名称水土水压力主动土压力被动土压力被动土压力 调整系数调整系数调整系数最大值(kPa)1湿陷性黄土分算1.0001.0001.00010000.0002湿陷性黄土分算1.0001.0001.00010000.0003湿陷性黄土合算1.0001.0001.00010000.0004粘性土合算1.0001.0001.00010000.000- 设计结果 - 结构计算 -各工况：内力位移包络图：地表沉降图：- 冠梁选筋结果 -_ 钢筋级别选筋As1HRB3352D16As2HRB3352D16As3HPB235d8200- 环梁选筋结果 -_ 钢筋级别选筋As1HRB3355D20As2HRB3353D20As3HPB235d8200- 截面计算 - 截面参数 桩是否均匀配筋 否 受拉筋范围圆心角(度) 90.0 压区拉区纵筋比值K 0.5混凝土保护层厚度(mm)50桩的纵筋级别HRB335桩的螺旋箍筋级别HRB335桩的螺旋箍筋间距(mm)150弯矩折减系数0.85剪力折减系数1.00荷载分项系数1.25配筋分段数一段各分段长度(m)20.90 内力取值 段内力类型弹性法经典法内力内力号 计算值计算值设计值实用值1基坑内侧最大弯矩(kN.m)384.070.000.000.00基坑外侧最大弯矩(kN.m)1259.561875.371992.581992.58最大剪力(kN)520.41323.13403.91403.91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HRB33525D16502748831基坑外侧纵筋HRB33526D2298839766箍筋HRB335D121501508-1007 加强箍筋HRB335D142000154- 整体稳定验算 -计算方法：瑞典条分法应力状态：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 = 2.012圆弧半径(m) R = 19.955圆心坐标X(m) X = -2.911圆心坐标Y(m) Y = 10.668- 抗倾覆稳定性验算 -抗倾覆安全系数:_Mp被动土压力及支点力对桩底的弯矩, 对于内支撑支点力由内支撑抗压力_ 决定;对于锚杆或锚索，支点力为锚杆或锚索的锚固力和抗拉力的较小值。_Ma主动土压力对桩底的弯矩;_Ks = 1.217 = 1.200, 满足规范要求。- 抗隆起验算 -Prandtl(普朗德尔)公式(Ks = 1.11.2)，注：安全系数取自建筑基坑工程技术规范YB 9258-97(冶金部):_Ks = 5.352 = 1.1, 满足规范要求。Terzaghi(太沙基)公式(Ks = 1.151.25)，注：安全系数取自建筑基坑工程技术规范YB 9258-97(冶金部):_Ks = 6.396 = 1.15, 满足规范要求。 隆起量的计算 注意：按以下公式计算的隆起量，如果为负值，按0处理!_式中_基坑底面向上位移(mm);_n从基坑顶面到基坑底面处的土层层数;_ri第i层土的重度(kN/m3)；_ 地下水位以上取土的天然重度(kN/m3)；地下水位以下取土的饱和重度(kN/m3);_hi第i层土的厚度(m);_q基坑顶面的地面超载(kPa);_D桩(墙)的嵌入长度(m);_H基坑的开挖深度(m);_c桩(墙)底面处土层的粘聚力(kPa);_桩(墙)底面处土层的内摩擦角(度);_r桩(墙)顶面到底处各土层的加权平均重度(kN/m3);_ = 0(mm)-286号基坑 支护方案 -排桩支护- 基本信息 -内力计算方法增量法规范与规程建筑基坑支护技术规程 JGJ 120-99基坑等级二级基坑侧壁重要性系数01.00基坑深度H(m)9.500嵌固深度(m)5.900桩顶标高(m)0.000桩直径(m)1.000桩间距(m)1.500混凝土强度等级C30有无冠梁有 冠梁宽度(m) 1.000 冠梁高度(m) 0.800 水平侧向刚度(MN/m) 9.956放坡级数 0超载个数 1- 超载信息 -超载类型超载值作用深度作用宽度距坑边距形式长度序号 (kPa,kN/m)(m)(m)(m) (m)120.000- 土层信息 -土层数 4坑内加固土 否内侧降水最终深度(m)15.000外侧水位深度(m)15.000弹性法计算方法m法- 土层参数 -层号土类名称层厚重度浮重度粘聚力内摩擦角 (m)(kN/m3)(kN/m3)(kPa)(度)1湿陷性黄土10.9018.0-23.4324.512粉砂4.5518.00.00.0034.503粘性土7.1018.00.0-4粉土6.0018.00.0-层号与锚固体摩粘聚力内摩擦角水土计算m值抗剪强度 擦阻力(kPa)水下(kPa)水下(度) (MN/m4)(kPa)10.1-10.00-20.10.0034.50分算10.00-30.110.0010.00分算10.00-40.110.0010.00分算10.00- 土压力模型及系数调整 -_弹性法土压力模型:_经典法土压力模型:_层号土类名称水土水压力主动土压力被动土压力被动土压力 调整系数调整系数调整系数最大值(kPa)1湿陷性黄土分算1.0001.0001.00010000.0002粉砂分算1.0001.0001.00010000.0003粘性土分算1.0001.0001.00010000.0004粉土分算1.0001.0001.00010000.000- 设计结果 - 结构计算 -各工况：内力位移包络图：地表沉降图：- 冠梁选筋结果 - 钢筋级别选筋As1HRB3352D16As2HRB3352D16As3HPB235d8200- 环梁选筋结果 -_ 钢筋级别选筋As1HRB3355D20As2HRB3353D20As3HPB235d8200- 截面计算 - 截面参数 桩是否均匀配筋 否 受拉筋范围圆心角(度) 90.0 压区拉区纵筋比值K 0.2混凝土保护层厚度(mm)50桩的纵筋级别HRB335桩的螺旋箍筋级别HRB335桩的螺旋箍筋间距(mm)150弯矩折减系数0.85剪力折减系数1.00荷载分