土木工程毕业设计说明书

1第 1 章 概 况1.1 工 程 概 况烟 台 某 工 程 项 目 位 于 烟 台 市 办 公 楼 北 侧 、 凯 旋 城 项 目 的 西 侧 、 南 北 侧 为 马 路 。 某工 程 项 目 是 集 办 公 、 商 业 、 公 寓 、 酒 店 及 其 配 套 设 施 等 多 功 能 于 一 体 的 大 型 综 合 建 筑 。西 侧 十 米 为 公 路 ， 东 南 方 向 二 十 米 处 为 建 筑 物 ， 北 侧 十 米 为 公 路 ， 西 北 方 向 八 米 为建 筑 物 ， 南 方 十 米 为 公 路 。 总 平 面 图 如 图 1.1商 务 公 寓 塔 楼商 务 公 寓 塔 楼酒 店 裙 楼 综 合 塔 楼 地 下 室 边 线地 下 室 边 线 规 划 道 路 红 线 用 地 红 线道 路 中 线地 下 室 边 线道 路 中 线规 划 道 路 红 线道 路 中 线规 划 道 路 红 线AABBCDD沉 降 监 测 点倾 斜 监 测 点图 1.1 总 平 面 图本 工 程 由 以 下 建 筑 组 成 ： T1 综 合 塔 楼 ， 其 功 能 为 办 公 及 酒 店 ， 地 面 以 上 61 层 ，高 度 277.9m； R1 商 务 公 寓 ， 其 功 能 为 商 业 及 公 寓 ， 地 面 以 上 为 54 层 ， 高 度180m； R2 商 务 公 寓 ， 其 功 能 为 商 业 及 公 寓 ， 地 面 以 上 为 56 层 ， 高 度 186m； R3 商务 公 寓 ， 其 功 能 为 商 业 及 公 寓 ， 地 面 以 上 为 59 层 ， 高 度 195m； Q1 裙 楼 ， 其 功 能为 商 业 ， 地 面 以 上 为 4 层 ， 高 度 24m； Q2 裙 楼 ， 其 功 能 为 商 业 、 宴 会 厅 、 游 泳 池 ，地 面 以 上 为 6 层 ， 高 度 34m； Q3 裙 楼 ， 其 功 能 为 商 业 ， 地 面 以 上 为 4 层 ， 高 度24m； Q4 裙 楼 ， 其 功 能 为 商 业 ， 地 面 以 上 为 4 层 ， 高 度 24m。本 工 程 相 对 标 高 0.000 米 相 当 于 绝 对 标 高 7.800 米 。 建 筑 场 地 南 高 北 低 ， 自 然地 面 高 程 介 于 6.026 9.121m。 地 基 基 础 设 计 为 钻 （ 冲 ） 孔 灌 注 桩 ， 桩 端 持 力 层 为 微风 化 岩 ， 场 地 类 别 为 类 ， 场 地 饱 和 砂 土 不 液 化 ， 整 个 场 地 内 无 液 化 土 层 。21.2 工 程 地 质 概 况1.2.1 场 地 地 层填土:杂色，松散-稍密状态，稍湿。该层成分较为杂乱，主要为粘性土，夹碎砖、碎石、块石、碎砼块、粗砾砂及生活垃圾，成分含量不均一，碎块最大粒径Dmax10cm，含植物根系及大量人工活动遗迹。场区西侧、R2 商务公寓附近有旧建筑基础及较大块石，在钻探施工中屡有漏浆现象。该层层厚 0.80-6.80 m，平均厚度为3.05m，层底标高介于 0.80-7.11m，平均标高为 4.73m，埋深介于 0.80-6.80m， 平均埋深为 3.05m。粗砾砂:黄褐色，松散状态，湿-饱和。主要矿物成分为长石、石英，粗砾砂含量约为 50%，另混有卵石、圆砾及粘性土，分选性较差，粒径介于 0.5-4mm。该层仅在场区西侧沿马路附近部分钻孔有揭露，为原河流冲洪积而成。该层层厚 0.30-4.50m，平均厚度为 2.37m，层底标高介于-0.07-4.74m，平均标高为 2.70m，埋深介于 3.30-6.50m，平均埋深为 5.08m。粉质粘土:浅褐黄色，可塑状态。该层粉粒含量较高，另含云母，切面稍光滑，韧性中等偏低，干强度中等偏低，该层土质均匀性一般，局部夹粉细砂薄层，局部相变为粉土。该层层厚 0.50-4.50m，平均厚度为 2.02m，层底标高介于-0.97-5.65m，平均标高为 2.53m，埋深介于 2.50-8.10m，平均埋深为 5.19m。现场取原状土样 36 件进行室内试验，主要物理力学指标（平均值）统计如下：含水量 W=23.6%、比重 Gs=2.71、重度 =19.3kN/m3、干重度 =15.6kN/m3、孔d隙比 e=0.703、液性指数 Il= 0.42、压缩系数 a1-2=0.36MPa-1、压缩模量 Es1-2=5.03 MPa、压缩系数 a2-3=0.24MPa-1、压缩模量 Es2-3=7.93MPa、压缩系数 a3-4=0.12MPa-1、压缩模量 Es3-4=17.1MPa、回弹指数 Cs=0.019。粉质粘土:浅黄褐-暗褐色，可塑状态。该层土切面光滑，韧性中等，干强度中等，土质均匀性较好，含少量锰质结核物及中粗砂颗粒。该层层厚 0.50-6.00m，平均厚度为 2.54m，层底标高介于-3.57-4.35m，平均标高为 0.20m，埋深介于 3.80-10.50 m，平均埋深为 7.59m。现场对该层采取原状土样 74 件进行室内试验，主要物理力学指标（平均值）统计如下：含水量 W=24.3%、比重 Gs=2.72、重度 =19.6 kN/m3、干重度 =15.8kN/m3、孔d隙比 e=0.690、液性指数 Il= 0.36、压缩系数 a1-2=0.37MPa-1、压缩模量 Es1-2=4.90MPa、压缩系数 a2-3=0.26MPa-1、压缩模量 Es2-3=6.97MPa、压缩系数 a3-4=0.19MPa-1、压缩模量 Es3-4=9.7MPa、回弹指数 Cs=0.019。粉质粘土:褐黄色，可塑-硬塑状态。切面光滑，韧性、干强度较高，夹铁、锰质结核物和粗砾砂颗粒，偶见卵石，局部间粗砾砂薄层。该层层厚 0.80-9.90 m，平均厚度为 5.20m，层底标高介于-8.44- -0.71m，平均标高为-5.35m ，埋深介于 9.10-16.40m，平均埋深为 13.13 m。3现场对该层采取原状土样 165 件进行室内试验，主要物理力学指标（平均值）统计如下：含水量 W=22.4%、比重 Gs=2.72、重度 =19.7kN/m3、干重度 =16.1kN/m3、孔d隙比 e=0.656、液性指数 Il= 0.23、压缩系数 a1-2=0.29MPa-1、压缩模量 Es1-2=6.09MPa、压缩系数 a2-3=0.61MPa-1、压缩模量 Es2-3=8.30MPa、压缩系数 a3-4=0.29MPa-1、压缩模量 Es3-4=11.1MPa、先期固结压力 Pc=155.7kPa、压缩指数 Cc=0.158、回弹指数Cs=0.017。角砾：黄褐色，稍密-中密状态，饱和。矿物成分以长石、石英为主，级配较好，一般粒径为 2-5mm，棱角状-次棱角状，充填物以粘性土为主，含量约 20-30%。该层成分不一，局部含较多量砾砂、卵石及风化岩块，碎石最大粒径 Dmax 大于 12cm。该层局部粉质粘土含量高，局部相变为粉质粘土薄层。该层层厚 0.40-7.10m，平均厚度为 2.74m，层底标高介于-14.47- -1.91m，平均标高为-8.14m ，埋深介于 10.30-20.50m，平均埋深为 15.92m。粉质粘土：浅褐黄色，可塑-硬塑。该层局部含有较多量云母、粉粒，局部相变为粉土，切面稍光滑，韧性中等，干强度中等，该层土质均匀性较差，局部夹中粗砂薄层。该层层厚 0.80-7.80m，平均厚度为 4.12m，层底标高介于-17.50- -6.27m，平均标高为-12.35m，埋深介于 14.00-23.30m，平均埋深为 20.13m。现场对该层采取原状土样 95 件进行室内试验，主要物理力学指标（平均值）统计见下：含水量 W=23.4%、比重 Gs=2.72、重度 =19.7 kN/m3、干重度 d=16.0kN/m3、孔隙比 e=0.665、液性指数 Il= 0.27、压缩系数 a1-2=0.29MPa-1、压缩模量 Es1-2=6.32MPa、压缩系数 a2-3=0.20MPa-1、压缩模量 Es2-3=9.06MPa、压缩系数 a3-4=0.17MPa-1、压缩模量 Es3-4=10.8MPa、先期固结压力 Pc=162.1kPa、压缩指数 Cc=0.170、回弹指数Cs=0.018、固结系数 Cv=2.8 10-3cm2/S。角砾：黄褐色，稍密-中密状态，饱和。矿物成分以长石、石英为主，级配较好，一般粒径介于 5-10mm，充填物以粘性土为主，含量约 15-25%不等，局部间较多粗砾砂、碎石，碎石成分以石英岩及花岗岩风化物为主，局部夹粘性土薄层。该层层厚0.50-12.00m，平均厚度为 4.15m，层底标高介于-21.35- -12.04m，平均标高为-16.56m，埋深介于 20.00-28.00m，平均埋深为 24.42m。粉质粘土：浅黄-褐黄色，可塑。切面光滑，韧性、干强度一般，含中粗砂、角砾，含量不均，局部见细砂薄层。该层层厚 0.50-6.00m，平均厚度为 1.92 m，层底标高介于-21.57 -14.56m，平均标高为-18.02m，埋深介于 23.20-29.50m，平均埋深为25.82m。现场对该层采取原状土样 28 件进行室内试验，主要物理力学指标（平均值）统计见下：含水量 W=22.4%、比重 Gs=2.72、重度 =19.9 kN/m3、干重度 d=16.3kN/m3、孔隙比 e=0.639、液性指数 Il= 0.31、压缩系数 a1-2=0.29MPa-1、压缩模量 Es1-2=5.90MPa、压缩系数 a2-3=0.17MPa-1、压缩模量 Es2-3=9.88MPa、压缩系数 a3-4=0.15MPa-1、压缩模4量 Es3-4=11.5MPa、先期固结压力 Pc=209.0kPa、压缩指数 Cc=0.174、回弹指数Cs=0.019、固结系数 Cv=1.014 10-3cm2/S。碎石：灰白-褐黄色，中密，饱和。碎石成份较为杂乱，主要为石英岩、花岗岩及变粒岩风化碎块，另见少量云母岩风化碎块，磨圆度中等，最大粒径 Dmax40cm,一般粒径介于 3-8cm，骨架含量约为 55-70%，分选性较差，充填物为粘性土及粗砾砂，局部含较多量的角砾，见粘性土和粗砂薄层。该层钻进困难，钻具跳动剧烈，响声较大，别钻，有时卡钻。该层层厚 2.00-10.90m，平均厚度为 5.59m，层底标高介于-28.71- -19.84m，平均标高为 -23.80m，埋深介于 28.00-35.50m，平均埋深为 31.58m。场区基岩在商务公寓 R1、R2 及综合塔楼区多以云母片岩及变粒岩为主，仅在商务公寓 R3 南半部见绢云母片岩及长石石英岩，在商务公寓 R1 的部分钻孔中揭露黑色的角闪片岩。整个场区风化带的大体概况是：R1 商务公寓：全风化、强风化、中风化云母片岩层较厚，微风化岩层主要为云母片岩、角闪片岩； R2 商务公寓、综合塔楼全风化云母片岩较厚，强风化、中风化云母片岩较薄，微风化岩层以变粒岩为主； R3 商务公寓：强风化云母片岩部分绢英岩化，强风化岩层底屡有全风化云母片岩出现，中风化以绢云母片岩为主，微风化主要为变粒岩。根据风化程度的强弱，依次将场区下伏基岩分为全风化带、强风化带、中风化带、微风化带:全风化带：该层为全风化云母片岩，呈灰绿色暗褐色，鳞片变晶结构，片状构造，大部分片状、粒状矿物已风化呈土状，手捏有松软感，易碎，出现凹坑。主要矿物成分为云母、长石、石英，岩体结构、构造基本破坏，岩芯呈粉末状。可干钻，钻进时较平稳，加压过大易憋泵。岩石坚硬程度等级为极软岩，极破碎，岩体基本质量等级为级。强风化带：(12)-1 强风化片岩：以强风化云母片岩为主，另有少量的强风化绢云母片岩。强风化云母片岩：灰绿色，鳞片变晶结构，片状构造，主要矿物成分为云母，长石及石英。风化呈碎块状，偶见短柱状，岩芯较破碎，锤击声哑，风化裂隙发育，部分岩层中有石英岩脉及花岗岩脉，分布无规律。岩石坚硬程度等级为极软岩，岩体完整程度为破碎，岩体基本质量等级为级。强风化绢云母片岩: 强风化状态，肉红色，鳞片变晶结构，碎裂结构,块状构造,主要矿物成分为石英、绢云母、白云母、碳酸盐。石英他形粒状分布，弱定向排列，裂纹发育；绢云母鳞片状或羽毛状分布；白云母片状分布；碳酸盐细脉状充填于裂隙中。岩体节理裂隙发育，岩芯呈碎块短柱状，岩芯采取率介于 4060%，RQD 值介于 2040，岩石坚硬程度等级为较软岩，岩体完整程度为破碎，岩体基本质量等级为级。干钻困难，泥浆回转钻进较易。中风化带：中风化片岩：以中风化云母片岩为主，另有少量的中风化绢云母片岩。中风化云母片岩：灰绿色-灰黑色，鳞片变晶结构，片状构造，主要矿物成分为云5母，稍多长石及石英。风化呈柱状短柱状，岩芯较完整，锤击声脆，风化裂隙发育，裂隙壁风化剧烈，沿裂隙铁锰矿物氧化锈蚀，岩层中有岩脉侵入，分布无规律。岩石坚硬程度等级为较软岩，岩体完整程度为较破碎，岩体基本质量等级为级。中风化绢云母片岩: 中风化状态，肉红色，鳞片变晶结构，碎裂结构,块状构造,主要矿物成分为石英、绢云母、白云母、碳酸盐。石英他形粒状分布，弱定向排列，裂纹发育；绢云母鳞片状或羽毛状分布；白云母片状分布；碳酸盐细脉状充填于裂隙中。岩体节理裂隙发育，岩芯呈长柱短柱状，岩芯采取率介于 6080%，RQD 值介于 5070，岩石坚硬程度等级为较软岩，岩体完整程度为较破碎，岩体基本质量等级为级。回转钻进较难，进尺变慢。中风化长石石英岩：中风化状态，浅黄色，粒状变晶结构，块状构造，主要矿物成分石英、斜长石、钾长石、绢云母、铁质物等。石英他形粒状分布，具裂纹；斜长石粒状镶嵌分布，聚片双晶发育，弱绢云母化；钾长石他形粒状分布，具格子双晶；绢云母鳞片状，交代斜长石。岩体节理裂隙发育，岩芯呈长柱短柱状，岩芯采取率介于 6080%，RQD 值介于 5070，岩石坚硬程度等级为较硬岩，岩体完整程度为较完整，岩体基本质量等级为级。该层仅在 R3 商务公寓南部及其南侧钻孔有揭露，钻探施工过程中，该层钻进尤为困难，进尺非常缓慢。微风化带：该层未被揭穿。微风化片岩：以微风化变粒岩为主，另有少量的微风化云母片岩及微风化角闪片岩。微风化云母片岩：灰色，鳞片变晶结构，片状构造，岩芯呈长柱状，较为完整，锤击声清脆，风化裂隙发育，裂隙壁风化有锈蚀现象，岩石坚硬程度等级为较硬岩，岩体完整程度为较完整，岩体基本质量等级为级。该层未被完全揭穿。微风化角闪片岩：微风化状态，灰黑色，鳞片变晶结构，片状构造，主要矿物成分为普通角闪石、石英、斜长石，普通角闪石呈长柱状，沿长轴方向定向排列，构成片理；石英他形粒状分布，沿长轴方向定向排列，方向与片理一致；斜长石粒状分布，聚片双晶发育，定向排列。岩芯呈长柱状，较为完整，岩芯采取率介于 70100%， RQD 值介于 7090，锤击声清脆，风化裂隙不发育，裂隙壁风化有锈蚀现象，岩石坚硬程度等级为较硬岩，岩体完整程度为较完整，岩体基本质量等级为级。回转钻进困难，进尺变慢。现场对该层采取岩样 6 件并进行饱和单轴抗压试验，测得其值介于 33.4-42.5MPa,标准值为 32.62MPa；软化系数介于 0.77-0.86，软化系数标准值为 0.77。微风化变粒岩：微风化状态，灰绿色，鳞片粒状变晶结构,块状构造,主要矿物成分为斜长石、石英、黑云母、碳酸盐。斜长石粒状镶嵌分布，聚片双晶发育；石英他形粒状分布；黑云母片状分布；绢云母鳞片状，交代斜长石。岩体节理裂隙不发育，岩芯呈长柱，岩芯采取率介于 80100%，RQD 值介于 7090，岩石坚硬程度等级为较硬岩，岩体完整程度为较完整，岩体基本质量等级为级。现场对该层采取岩样 44 件并进行饱和单轴抗压试验，测得其标准值为60.67MPa；软化系数介于 0.67-0.93，软化系数标准值为 0.83。61.3 场 区 水 文 地 质 条 件 概 况1.3.1 场地主要含水层场区内孔隙微承压水主要附存于(5)砾砂、(6) 角砾、(7)角砾、(8) 角砾、(10)碎石、(10)粗砂；基岩裂隙水附存在(11) 全风化带、(12)强风化带中。1.3.2 地下水水位场区初见水位埋深介于 6.08.0m，稳定水位埋深介于 3.006.05m 。根据钻探期间进行水位量测确定，角砾、碎石层的承压水头分别为 3.1 米、3.8 米。1.3.3 地下水补给排泄条件勘察施工期间对地下水位进行观测，发现地下水位日变化幅度小于5cm,说明地下水位稳定，与海水水力联系微弱。地下水动态变化主要受季节影响，年最大变幅约为2.0米。从场地的位置及地形地貌特征，拟建场区地下水主要补给方向是南向、西向，补给来源主要为大气降水和地下水侧向径流及垂直越流补给；主要排泄方向是北向、东向，主要排泄方式是地下迳流、越流。1.4 设计依据及设计原理1.4.1 设计依据1. 建筑基坑支护技术规程 （JGJ120-99）2. 建筑变形测量规程(JGJ/T8-97)3. 建筑与市政降水工程技术规范 （JGJ/T111-98 ）4. 工程岩土地质勘测报告5. 工程总平面图1.4.2 设计原理支护结构应采用以分项系数表示的极限状态设计表达式进行设计。基坑支护结构极限状态可分为下列两类：(1) 承载能力极限状态：对应于支护结构达到最大承载能力或土体失稳、过于变形导致支护结构或基坑周边环境破坏；(2) 正常使用极限状态：对应于支护结构的变形已妨碍地下结构施工或影响基坑周边环境的正常使用功能。基坑支护结构设计应根据建筑基坑支护技术规程基本规定要求，选用相应的侧壁安全等级及重要性系数。 表 1.1 基 坑 侧 壁 安 全 等 级 及 重 要 性 系 数安全等级 破坏后果 0一级 支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周围环境及地下结构施工影响很严重1.107二级 支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周围环境及地下结构施工影响一般1.00三级 支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周围环境及地下结构施工影响不严重0.90注 ： 有 特 殊 要 求 的 建 筑 基 坑 侧 壁 安 全 等 级 可 根 据 具 体 情 况 另 行 确 定支护结构设计应考虑其结构水平变形、地下水的变化对周边环境的水平与竖向变形的影响，对于安全系数等级为一级和周边环境变形有限要求的二级建筑基坑侧壁，应根据周边环境的重要性、对变形的适应能力及土的性质等因素确定支护结构的水平变形限值。当场地内有地下水时，应根据场地及周边环境的工程地质条件、水文地质条件、周边环境情况和支护结构与基础形式等因素，确定地下水的控制方法。当场地周围有地表水汇流、排泻或地下水管渗漏时，应对基坑采取保护措施。根据承载能力极限状态和正常使用极限状态的设计要求，基坑支护应按下列规定进行计算：(1) 基坑支护结构均应进行承载能力极限状态的计算，计算包括： 1) 根据基坑支护结构形式及其受力特点进行土体稳定计算;2) 基坑支护结构的受压、受弯、受剪承载力计算；3) 当有锚杆或支撑时，应对其进行承载力计算稳定性验算。(2) 对于安全等级为一级及支护结构变形有限定的二级建筑基坑侧壁，尚应对基坑周边环境及支护结构变形进行验算。基坑支护结构设计内容应包括对支护结构计算和验算、质量检测及施工监控的要求。当有条件时，基坑应采用局部或全部放坡开挖，放坡坡度应满足其为稳定性的要求。8第 2 章 基 坑 支 护 方 案 的 设 计该 基 坑 深 度 大 ， 开 挖 面 积 大 ， 施 工 周 期 长 ， 西 侧 十 米 为 公 路 ， 东 南 方 向 二 十 米处 为 建 筑 物 ， 北 侧 十 米 为 公 路 ， 西 北 方 向 八 米 为 建 筑 物 ， 南 方 十 米 为 公 路 。 选 取 基坑 西 边 62 号 井 勘 察 资 料 进 行 计 算 。2.1 支 护 方 案 的 选 择 支护设计必须着重解决基坑深层滑动问题，并严格控制基坑侧壁变形，避免对周边环境造成不利影响。基 坑 深 度 为 10米 ， 地 下 水 较 高 且 丰 富 ， 须采取有效的降水及止水措施，确保基坑顺利下挖。综合考虑以上因素，可供采用的支护方式详见表2.1所示。从表2.1中可以看出，SMW工法 +扩孔锚杆方案施工空间大，施工速度快，在技术上及经济性方面均有很大优势。表2.1 支护方案对比优缺点方案 主要措施优点 缺点排桩+内支撑排桩采用灌注桩或H型钢；桩间设置止水帷幕；内支撑为23道钢筋砼或型钢安全可靠 内支撑跨度太大，且影响施工；为排桩提供有效抗侧刚度的代价高；工期较长排桩外拉锚排桩同上；外拉锚为普通锚杆，45 道施工空间大 排桩同上；锚杆道数偏多，影响施工进度，锚杆较长容易超越红线；水位以下难以成锚（半）逆作法结合地下室梁板结构，自地面往下施工安全可靠 施工工序复杂，工艺多，工作面小SMW工法扩孔锚杆支护桩为SMW 工法桩；锚杆为旋喷式大直径锚孔，12 道兼作止水帷幕，施工方便，工期短烟台地区缺少工程应用因而支护方案选取SMW工法+扩孔锚杆方案，型钢为 HN700300，排布方式选取插一隔一；水泥搅拌桩为850600 ，扩孔锚杆杆体采用 25高强精扎螺纹钢。SMW工法施工简图如图2.1所示：96060601212图2.1 施工简图2.2 土压力计算手算选取图 1.1 中 D-D 断面的 57 号井探资料进行计算。基坑开挖深度为 10m，基坑内侧降水最终深度为 10.5m，基坑外侧水位深度为 5m，地上超载值为 q =20kN/m，0等效素填土 1m。地质情况及各层的物理指标如表 2.2 所示表 2.2 地质情况及各层的物理指标层号 土类名称 层厚(m)重度(kN/m3)浮重度(kN/m3)粘聚力(kPa)内摩擦角(度)1 素填土 2.60 19.4 - 10.00 5.002 粘性土 1.70 20.0 - 17.60 13.003 粘性土 2.50 19.3 9.3 30.00 13.604 粘性土 6.00 19.6 9.6 40.00 10.005 角砾 2.20 20.0 10.0 0.00 36.006 粘性土 4.80 19.8 9.8 32.60 6.907 角砾 4.50 20.0 10.0 0.00 36.002.2.1 主动土压力计算主动土压力公式： ，aaa2zkc2atn(45)k(1) 第一层土的主动土压力计算，土的物理参数： =19.4kN/m, 1C=10.0， =5.0，h=2.60+1.0=3.60m.1025tan(4).84k1.1.1.53(kPa)上 943608420840.(a)下(2) 第二层土的主动土压力计算，土的物理参数: =20.0kN/m,C=17.6, 210=13.0,h=1.7m.20213tan(45).6k29.6.27.31.06(kPa)上 1301.27.37.48(kPa)下 （ ）(3) 第三层土的主动土压力计算，土的物理参数： =19.3 kN/m，C=30.0, 3=13.6，h=2.5m.302.6tan(45).2k319.3170.6230.6217.4(kPa)上 （ ） 6+0.9355下 （ ） -(4) 第四层土的主动土压力计算，土的物理参数： =19.6 4kN/m，C=40.0 ， =10.0，h=6.0m.4024tan5.7k（ ） =419.36+21.9.3250.7240.7(kPa)上 （ ）4.0.7.+163.83() 坑 底 （ ）44=.kPa下 坑 底(5) 第五层土的主动土压力计算，土的物理参数： =20.0 kN/m， =10.0 55浮kN/m,C=0.0， =36.0， h=2.2m.502536tan(4).2k5=19.+179.35+1.60.27.1(kPa)上 下 （ ）(6) 第六层土的主动土压力计算，土的物理参数： =19.8 6kN/m，C=32.6 ， =6.9,h=4.8m.6026.9tan(45).7k116=19.43+201.7932.5+1602.7932.60798(kPa)上 下 （ ）2.2.2 被动土压力计算被动土压力计算公式： ，pp2czk2tan(45+)k(1) 第一层土的被动土压力计算，土的物理参数： =19.6 1kN/m，C=40.0 ， =10.0,h=2.8m.1021tan(45+).42k1P上 9.681.0.1.42=73.6(kPa)下(2) 第二层土的被动土压力计算 ,土的物理参数 : =20.0kN/m, 2=10.0kN/m,C=0.0， =36.0，h=2.2m.2浮 2023tan(45+).85k19.6=1.9(kPa)上 (2.02)3+102.=317.9(kPa) 下(3) 第三层土的被动土压力计算，土的物理参数： =19.8 3kN/m，C=32.6 ， =6.9,h=4.8m.30236.9tan(45+)1.27k1.8.).+23.61.27=7(kPa)上 9.62.+0.219.84).315()下绘制土压力图如图 2.2 所示：122.6m17.53.2.8m6024.8素 填 土 = 9.4， c10， 5粘 性 土 2， 7.6， 3粘 性 土 ， c， =粘 性 土=19， c4，角 砾 ， 0， 36粘 性 土 =19.， c2， .基 坑 底 面 qkN/0地 表 面38.8.7.198.6173.26角 砾 =0， c， 粘 性 土9.， 4， 粘 性 土 19.8， 36， .9317.9.5图 2.2 土压力图形2.3 嵌固深度的计算本工程采用多层支点排桩，其嵌固深度计算值 宜按整体稳定条件采用圆弧滑动0h简单条分法确定，计算简图如图 2.3，计算公式如下：(2.1)ik0iiiik0iii()costan()sn0clqbqb式中 :危险滑动面上第 i 土条滑动面上的固结不排水（快）剪粘ikik、力、内摩擦角标准值； ：第 i 条的弧长；il：第 i 土条的宽度；b：整体稳定分项系数，应根据经验确定，当无经验时可取 1.3；k：作用于滑裂面上第 i 土条的重量，按上覆土层的天然土重计算；i：第 i 土条弧线中点切线与水平线夹角。采用手算的方法，嵌固深度 可按下式确定：dh(2.2)dhn式中 嵌固深度系数，当 取 1.3 时，可根据三轴实验（当有可靠经验时，dnk可采用直接剪切试验）确定的土层固结不排水（快）剪内摩擦角及粘聚力系数 查表；粘聚力系数 可按本规程下式确定。k粘聚力系数 应按下式确定：13(2.3)kch式中 土的天然重度。hhqiR图 2.3 嵌固深度计算简图由传统方法算得各系数如下： k102.67.1302.54632.486.98c 39.4.1.0.19.1.6(kN/)m 0521.7.62510632.694.812.99.86.40.19ch02.1.6q参考建筑基坑支护技术规程应用手册 ，查整体稳定性验算嵌固深度系数表得，取 0.57,所以本工程嵌固深度为:dnd0.571.(m)hn2.4 结构计算142.4.1 内里计算本工程开挖深度为 10m，土层参数为 c=26.64kpa, =12.19 ,土的重度0=19.66kN/m 。采用二层锚杆不等间距布置，设 =0.1，悬臂开挖深度系数 t =1。3 0由深基坑支护结构实用内力计算手册第五章所述公式得分段长度 h 为：40 103.7m12()()2Hhmt(j=1,2)j 0jt则： ， 1.9t2.7640.3.ch02.719.q， 取 4m03.(m)Hth1.7210()t根据 =0.1、 =0.37、 =0.27，查多层支点混合支护结构内力及支点力系数表得：表 2.3 第一层支点力及结构内力计算表17Hth22Q1a9.670.536.AHKQM184.53AH序号 计算项目 系数 计算公式 结果 单位1 支点水平力 0.290 Q105.46 kN/m2 支点上方剪力 t-0.049 t()-17.82 kN/m3 支点下方剪力 0.241 A87.64 kN/m4 支点处弯矩 t0.012 tM10.18 kN m/m5 土压力零点深度 1n0.075 1nH0.53 m6 土压力零点处剪力 u-0.253 uQ-92.0 kN/m7 剪力零点深度 2-0.152 2-1.06 m8 剪力零点处弯矩 -0.123 MA-104.37 kN m/m9 嵌固深度 3n0.516 31n3.61 m10 结构最小长度 1(.)H11.86 m表 2.4 第二层支点力及结构内力计算表 15210Hth22Qa19.60.754.1AHKQM2473.9AH序号 计算项目 系数 计算公式 结果 单位1 支点水平力 0.490 Q363.66 kN/m2 支点上方剪力 t-0.092 t()-68.28 kN/m3 支点下方剪力 0.398 A295.38 kN/m4 支点处弯矩 t-0.028 tM-69.27 kN m/m5 土压力零点深度 1n0.477 12nH4.77 m6 土压力零点处剪力 u-0.280 uQ-207.8 kN/m7 剪力零点深度 20.031 0.31 m8 剪力零点处弯矩 -0.230 MA-569.0 kN m/m9 嵌固深度 3n0.447 32n4.47 m10 结构最小长度 1(.)H20.13 m2.4.2 冠梁、腰梁设计按构造要求排桩顶部应设钢筋混凝土冠梁连接，冠梁宽度取 850mm，冠梁高度取400mm，混凝土强度等级取 C25。锚杆腰梁采用普通槽钢腰 梁 按 多 跨 连 续 梁 计 算 ， 腰 梁 计 算 简 图 见 图 2.4， 计 算 跨 度 按 锚 杆 间 距 取 。q3( ) ll图 2.4 腰 梁 计 算 简 图弯 矩 计 算 公 式(2.4)20.15Mql(2.5)tNl式 中 ： ；tN锚 杆 的 轴 向 设 计 拉 应 力：计算跨度。l由 式 2.4、 2.5 计 算 ：kN/mt48.021.682NqlkN m0.15. 3.M钢材抗弯强度按式 2.6 计算：16(2.6)xnMfW式中 ：绕 x 轴的弯矩；M：对 x 轴的净截面模量；nW：截面塑性发展系数：对工字形截面 =1.05；x x:钢材的抗弯强度设计值。f腰 梁 选 取 20a 普 通 槽 钢 ， 查 型 钢 表 =178 cm ，由式 2.6 计算，nx3=194.22 N/mm = =363.93 mm (满足要求)sA2dycosTf0126.53cs22.5.2.2 第二道锚杆的内力计算第二道锚杆采用三根 HRB400， 25 的钢筋，总长 取 22.5m，d 取 75mm， 取l 1d150mm。由 2.8、2.9、2.10 式得：=u2N2sik1sjk1sdqllcd = 223.140750.576.40.15.7=484.04kN=484.04 cos15 =467.55(kN) d2 u2.6.3.9cosTkN0(满足要求)=1473mm = =1254.96mm (满足要求)sA2dycosTf046.cs1522.6 基坑稳定性验算2.6.1 基 坑 抗 倾 覆 稳 定 性 验 算根 据 建 筑 基 坑 支 护 技 术 规 程 支 护 结 构 在 水 平 荷 载 作 用 下 ， 对 于 单 支 点 锚 杆 支 撑 结构 ， 踢 脚 破 坏 产 生 于 以 支 点 处 为 转 动 点 的 失 稳 ， 抗 倾 覆 安 全 系 数 ：2dtdtpsdt t a2/311nnKK式 中 ： 被 动 土 压 力 系 数 与 主 动 土 压 力 系 数 的 比 值 ；pa： 基 坑 的 开 挖 深 度 ；h： 最 下 道 支 撑 点 到 基 坑 底 的 距 离 ；t： 桩 的 入 土 深 度 ；d： 地 面 荷 载 ， =20 ；qq2/kNm： 桩 长 范 围 内 土 层 的 重 度 的 加 权 平 均 值 ；： 桩 长 范 围 内 土 层 的 内 摩 擦 角 的 加 权 平 均 值 ；： 桩 长 范 围 内 土 层 的 粘 聚 力 的 加 权 平 均 值 ；c： 踢 脚 安 全 系 数 ， 其 范 围 为 1.01.5。tK其 中 桩 长 的 所 有 土 层 的 系 数 值 如 下 ：20k102.67.1302.54632.486.98c 39.4.1.0.19.1.6(kN/m) 0521.7.62510632.694.812.99.86.40.19ch02.1.6q将 各 参 数 带 入 得 ： 2s 20.1.0321.0.32.5 87.1031.K =1.42 （ 满 足 要 求 ）2.6.2 基 坑 抗 渗 流 稳 定 性 验 算根 据 建 筑 基 坑 支 护 技 术 规 程 规 定 ， 在 地 下 水 丰 富 、 渗 流 系 数 较 大 的 地 区 进 行 支 护开 挖 时 ， 通 常 要 在 基 坑 内 降 水 。 如 果 支 护 结 构 采 用 排 桩 加 止 水 帷 幕 ， 则 基 坑 内 外 产 生 水位 差 ， 导 致 基 坑 外 的 地 下 水 绕 过 围 护 墙 下 端 向 基 坑 内 渗 流 。 这 种 渗 流 产 生 的 动 水 压 力 在墙 背 后 向 下 作 用 ， 而 在 墙 前 侧 向 上 作 用 ， 当 动 水 压 力 大 于 土 的 水 下 重 度 时 ， 土 颗 粒 就 会随 水 流 向 上 喷 涌 。 在 软 粘 土 地 基 中 渗 流 力 往 往 使 地 基 产 生 突 发 性 的 泥 流 涌 出 ， 从 而 出 现管 用 现 象 。 以 上 现 象 发 生 后 ， 使 基 坑 内 土 体 向 上 推 移 ， 基 坑 外 地 面 产 生 下 降 ， 墙 前 被 动土 压 力 减 少 甚 至 丧 失 ， 危 及 支 护 结 构 的 稳 定 。 当 基 坑 底 为 碎 石 土 及 沙 土 ， 基 坑 内 排 水 且作 用 有 渗 透 水 压 力 时 ， 侧 向 截 水 的 排 桩 、 地 下 连 续 墙 的 嵌 固 深 度 设 计 值 应 满 足 建 筑 基 坑支 护 技 术 规 程 ， 抗 渗 稳 定 条 件 ：=6m1.2 =1.2 1.0 (5.98-2.48)=4.2m （ 符 合 要 求 ）dh0wah2.6.3 基 坑 的 抗 隆 起 验 算本 基 坑 坑 底 为 一 般 粉 质 粘 土 ， 所 以 参 照 普 朗 特 的 地 基 承 载 力 公 式 ， 并 将 支 护 桩 底 面 的平 面 作 为 极 限 承 载 力 的 基 准 面 。已 知 支 护 结 构 入 土 深 度 为 ， 可 按 下 式 计 算 抗 隆 起 安 全 系 数6.02dm(2.10)2qcs1dNKh式 中 ： 墙 体 插 入 深 度 ；d21： 基 坑 开 挖 深 度 ；h： 地 面 超 载 ；q： 坑 外 地 表 至 墙 底 ， 各 土 层 天 然 重 度 的 加 强 平 均 值 ；1： 坑 内 开 挖 面 以 下 至 墙 底 ， 各 土 层 天 然 重 度 的 加 强 平 均 值 ；2、 ： 地 基 极 限 承 载 力 系 数 ；qNc、 ： 墙 体 底 端 的 土 体 参 数 值 。采 用 普 朗 特 公 式 ， 、 分 别 为 ：qc0020tan23.14tan.5q 1.5tan45/42728Ne qc01.89.1tt将 ， 代 入 式 2.10qNc（ 符 合 要 求 ）2s1986.256.1902.71dKh第 3章 降水计算根据场区钻探资料，场区初见水位埋深介于 6.08.0m ，稳定水位埋深介于3.006.05m。主要含水层为砾砂，但富水性较好，采用以管井群抽配合基坑明排结合的降水方案。考虑到本工程的实际情况，基坑开挖 10 米，降水管井深度应在约 18-20米，对本工程施工降水影响较大的土层是角砾。地下水位应降至基坑底面一下 0.5-1.0m。3.1 降水方案的选择本工程施工降水影响较大的土层是角砾。因此，本次抽水试验在设计时特作如下22布置：将 C1、C2 、C3、C5 抽水井测试角砾层渗透系数，试验时，每个抽水试验井均分别采用 3 个降深进行抽水，进行完整井多孔稳定流的抽水试验，在抽水孔主孔进行动水位、水量观测，地下水为微承压水，渗透系数计算公式: (3.1)w0.36(lg)/kQRrMS(3.2)W1Sk式中：k：渗透系数（ m/d） ；R:影响半径（m） ； :滤水管半径（m） ； ：水位wS降深（m）抽水试验成果见表 3.1：表 3.1 抽水试验成果表抽水井编号含水层厚度M（m）静止水位（m ）降深S（m）流量Q（m 3/h）抽水影响半径R（m）渗透系数K（ m/d）备注C1（ 51#）3.7 10.5 4.5 6.53 141.69 9.91 (6)层角砾C2（ 113#）4.6 8.0 5.0 8.29 151.67 9.20 (6)层角砾C3（ 38#）3.7 9.5 5.0 6.77 152.90 9.35 (6)层角砾C4（ 97#）13.2 11.5 9.0 43.92 289.51 10.34 (6)(8)(10) 层综合渗透系数C5（ 71#）4.4 9.2 5.0 7.26 144.55 8.36 (6) 层角砾根据本次抽水试验成果，C1、C2、C3、C5 共 4 口抽水井所测试的角砾的渗透系数分别为 9.91m/d、9.20 m/d、9.35 m/d、8.36 m/d，其平均值为 9.20m/d,考虑到场区局部有部分透镜体（如砾砂、角砾）为含水层，同时结合拟建场地周边相关工程经验，建议本场角砾层的渗透系数 k 值为 10.0m/d。第角砾、角砾、碎石层综合渗透系数为10.34m/d，建议本场地取 11.0m/d。由以上实验得出，该基坑工程可采用管井法进行降水，管井开孔孔径为 600mm,井管采用外径 400mm、内径 300mm 的无筋水泥管，管井井深约为 20 米。降水井在基坑外缘采用封闭式布置，在地下水补给方向应适当加密，当基坑面积较大、开挖较深时，也可在基坑内设降水井。3.2 管井设计3.2.1 基坑涌水量计算根据建筑基坑支护技术规程F.0.3，确定涌水量计算公式：23Q= (3.3)02.73lg(1)MSkRr式中 S：水位降深 （本工程取 6.2m）M：承压水含水层厚度（本工程取 6.2m）R：降水影响半径，R=10 S = mk106.25.63：基坑等效半径， = =116.0m0r0/rA48/14经计算 Q= （m /d）0.2.732.730.lg(1)lg()6kr33.2.2 降水井数量 n 的确定降水井数量的计算由下式确定：n=1.1 (3.4)Qq式中 Q：基坑总涌水量；q：单井出水量取 38 3/md计算得：n= 1.1 = =76 眼，降水井平均布置。260.1.8第 4章 施工组织设计4.1 总体施工方案及顺序24根据工程实际情况，本工程将以分段流水作业的施工方法作指导思想，做好科学的施工方案，保证工程如期、保质完成，总体施工方案如下：（1）首先进行场地平整，辅助设施安装施工如：临时用房，供电、供水管网答接。施工人员、设备进场，组装 SMW 机械设备；（2）SMW 工法围护施工；（3）在 SMW 桩顶进行钢筋混凝土圈梁支撑施工；（4）降水井施工；（5）基坑降水、排水作业；（6）配合挖土施工；（7）预应力锚索施工；（8）结构施工结束，拔出插入的 H 型钢。4.2 SMW 工法施工组织4.2.1 场地清理原有地面障碍在 SMW 工法施工前进行拆除,场地需要平整，路基承重荷载以能行走步履式桩机为准。4.2.2 测量放线根据提供的坐标基准点，按照设计图建筑地下室外边线放 1 米的原则进行放样定位及高程引测工作，并做好永久及临时标志。放样定线后做好测量技术复核单，提供监理进行复核验收证。确认无误后进行搅拌施工。4.2.3 定位线设置及三轴搅拌桩孔位定位在 SMW 工法施工导沟的外侧设置一条定位线（钢线） 。三轴搅拌三轴中心间距为600mm，根据这个尺寸在定位钢线上每隔 600mm 作出定位标记。 定 位 线 钢 线定 位 标 记SMW工 法 施 工 导 沟图 4.1 定位线示意图4.2.4 SMW 工法施工根据施工工艺的要求，采用 SMW 三轴深搅设备，其型号为 ZKD85-3，桩机采用步履式桩架。根据工程的规模和工期的要求以及现场场地条件和临时用电等情况，合理确定设备的投入力量和机械的配套工具。25图 4.2 深层搅拌桩原理图及效果4.2.4.1 施工顺序SMW 工法施工按图 4.3 顺序进行，其中阴影部分为重复套钻，保证墙体的连续性和接头的施工质量，水泥搅拌桩的搭接以及施工设备的垂直度补正是依靠重复套钻来保证，以达到止水的作用。 施 工 顺 序 1施 工 顺 序 3施 工 顺 序 5施 工 顺 序 4施 工 顺 序 2图 4.3 施工顺序4.2.4.2 桩机就位(1) 由施工员统一指挥，桩机就位，移动前看清上、下、左、右各方面的情况，发现障碍物应及时清除，桩机移动结束后认真检查定位情况并及时纠正。(2) 桩机应平稳、平正，并用线锤对桩架立柱垂直定位观测以确保桩机的垂直度，并用经纬仪经常校核。26时间提升注浆（2m/min）下沉搅拌注浆（1m/min）停止注浆(3) 三轴搅拌桩桩位定位后再进行定位复核，偏差值应小于 2cm。4.2.4.3 搅拌速度及注浆控制(1) 三轴搅拌桩在成孔