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基坑工程,朝阳新城C07-1地下车库基坑支护设计,姓名：杨德强学号：06034238专业：土木工程指导老柴新军,目录第一章岩土工程勘察第二章基坑工程设计方案一第三章基坑工程设计方案二第四章基坑降止水设计第五章结束尾声,第四章,第二章,第一章,第五章,第一章基坑工程概述,我国基坑工程近20年来得到迅猛发展,大量的工程实践丰富并提高了国内基坑工程领域的技术水平。随着工程的日益繁多和复杂，技术水平也在不断更新，这表现在越来越多的工程既出现成功，也有失败。因此，了解基坑工程的同时，也强调了对周围环境的协调和保护，从而更一步领会(岩土、水文)地质条件和人为经济活动相互变化和相互适应的作用规律，对我们场区的地质环境乃至大区域地质作用认识观影响颇益。,基坑工程是岩土工程学科的一个重要分支，是一门实用性、经验性极强的科学，基坑工程科学涉及工程勘探、岩土测试、测绘、工程地质、力学、数学、计算机信息科学等诸多学科，由于岩土工程本身是一个极度复杂的灰箱问题，因此，基坑工程科学的进步依赖于广泛而深入的工程实践活动。随着高层（超高层）建筑和其它地下工程的大规模兴建，基坑工程也变得越来越多、越来越普遍，基坑的深度也由最初的几米到现在的十几米、几十米我国国家体育场（鸟巢）的基坑已经超过了30米。深基坑工程在国外被称为DeepExcavation，人们为了设置建筑物的地下室需开挖深基坑，为了埋设各种地下设施也必须进行深层开挖，了埋设各种地下设施也必须进行深层开挖，深基坑工程伴随着城市建设的迅猛发展而异常火暴。,2.1设计流程：收集资料了解场地地质环境确定设计参数画定基坑边界和设计区段区段土质性质归类统计设计方案比较选定基坑稳定性验算深基坑降水设计材料表汇总图纸设计修改并交付使用,第二章基坑工程设计,第二章基坑工程设计（方案一）,2.2基坑结构主体设计（方案一）上部土钉按基坑土钉支护技术规程(cecs96-97)中的规定计算土钉长度并对其验算计算模式采用建筑基坑支护技术规程（JGJ120-99）的“矩形”分布模式。按多支点（或单支点）支护结构“分段等值梁法深埋式”进行，分各种工况进行计算。分区段时要综合工程地质剖面图中各个剖面的土层的情况，取其加权平均值。钢筋的分配方法按照混凝土结构设计规范（GB50021-2002）第4.1.11条来进行计算圆截面灌注桩配筋，锚杆的配筋设置参照钢结构及材料力学中关于材料极限屈服强度来配单根或多根钢筋（预应力钢绞线）。,第二章基坑工程设计（方案一）,2.3基坑结构主体设计分段等值梁法的计算思路如下所示：假设各道支撑是随着开挖逐级分段施加的，每施加一道支撑后，向下开挖一段，要求挖土深度满足下一道支撑安装的需要，将位于上部支撑点的插入段弯矩零点之间的桩身作为简支梁进行计算，弯矩零点位置按单支撑方法进行确定，根据对弯矩零点的力矩平衡条件即可确定出支撑点反力，然后假定计算出来的支撑点反力不变，在计算下一道支撑的反力，最后根据所有力对桩底端的力矩平衡条件确定出桩的入土深度。对于桩身最大弯矩及其位置仍按该截面剪力为零的特点确定。,第二章基坑工程设计,2.4基坑结构支撑设计2.4.1支撑体系的结构形式和布置：采用上部5m土钉墙，下部桩锚的混合支护体系。该方案能够十分可靠地对基坑进行支护。能够良好的控制基坑变形。上部使用土钉又能适当的减少费用。锚杆分多支点和单支点，此工程中考虑使用单支点,图2.8基坑结构示意图,第二章基坑工程设计（方案一）,第二章基坑工程设计,2.4基坑结构支护设计2.4.2支护体系设计计算（1）荷载和内力计算：土钉墙部分使用按照基坑土钉支护技术规程（cecs96-97）中5.4.2，计算其内力和图压力。按照建筑基坑支护技术规范（JGJ120-99）的要求，土压力计算采用朗肯土压力理论，矩形分布模式，所有土层采用水土分算；（2）支护构件截面承载力计算：包括土钉强度验算和面层强度验算，土坡的稳定性验算，上部土钉抗滑移验算，基坑抗倾覆验算，支点力的计算，灌注桩的嵌固深度验算，腰梁的设计。,2.4基坑结构支护设计2.4.3上部5m土钉设计计算主要参考基坑土钉支护技术规程中5.4进行计算。先计算出荷载由Pm得出再由N算出土钉长度和直径最后进行内外部验算，后面将会具体叙述计算方式或见计算书。,2.4基坑结构支护设计2.4.3下部3m桩锚设计计算,（1）按照建筑基坑支护技术规范（JGJ120-99）的要求，土压力计算采用朗肯土压力理论，矩形分布模式，所有土层采用水土分算。,（2）根据静力平衡条件，结合等值梁法支点力计算可由公式：,根据建筑基坑支护规程JGJ120-99中规定，单支点排桩嵌固深度验算采用其中为基坑侧壁安全系数，此基坑侧壁安全等级为二级，所以=1.0,（3）灌注桩直径800mm,砼强度C25，受力钢筋采用级钢筋，综合安全系数为1.4，桩中中间距1000mm根据深基坑工程中的理论，可将直径800mm的圆柱桩转化为宽为1000m的墙，其厚度为h，可用公式,（4）锚杆长度计算自由端：,锚固端长度计算,锚杆安全系数，取1.5,土层锚杆设计抽向拉力；,dm锚固段直径，取钻头直径的1.2倍，,2.4.4基坑稳定性验算,基坑的整体稳定性验算按平面问题考虑，一般采用圆弧滑动面条分法计算。对不同支护结构的基坑整体稳定性验算，其危险滑动面均应满足下述要求：式中：rR抗力分项系数，取1.32.0，软土地区取较大值。MR,MS作用于于危险滑动面上的总抗滑力矩标准值和总滑动力矩设计值，单位为(KNm)常见的计算简图如下所示：其他稳定性验算包括基坑抗倾覆稳定性验算，锚杆整体稳定性验算具体验算步骤及计算方法见计算书，,第三章基坑工程设计（方案二）,3.1基坑设计方案二由于基坑只有8米且土质还行，使用方案一从经济上不合理，在现场施工时步序和方法对于现场环境来说也较复杂。遂拟使用方案二对基坑进行设计，以满足经济合理，施工便利。确定土钉墙的平面和剖面尺寸,及分段施工高度基坑总深度为8米加固，设初道土钉从-1米开始，坡脚为53，设置6排土钉，在初步的设计中初定：1200mm1500mm,第三章基坑变形与稳定,图3.2上部土钉剖面图,第三章基坑设计,3.1土钉墙侧压力计算：C土的加权平均内聚力(kPa)；H基坑的支护高度（m），基坑东侧取Pm土体自重引起的侧压力（kPa）;Pq地面均布荷载引起的侧压力（kPa）；P总得侧压力（kPa）；Sv土钉的水平间距（m）；Sh土钉的竖直间距（m）；N土钉所受拉力（kN）；q上部超载（kN）,土钉规程方法：对竖直坡面，如图估计侧压力后可估计土钉最大拉力。,进而可定钢筋直径，再由钉土摩阻力可定土钉伸过主动破裂面的长度。,0.05否则，取0.55KkaH,3.2土钉土钉长度和直径计算式中：破坏面与土钉轴线交点至土钉外端点的距离（m）；土钉在破坏面一侧伸入稳定土体中的长度（m）；N土钉所受拉力（kN）；安全系数，此处取1.4；钻孔直径（m）；土钉与土体间的粘结强度（kPa）；d土钉的直径（mm）；钢筋截面积所能承受的力，取300N/m,3.3两类失稳形式：外、内,外部稳定验算：类似于重力式挡土墙，一般不需验算，但坑底土差时，必须验算其承载力,3.3.1内部稳定验算：类似于土坡稳定，但考虑土钉作用,土钉拉力分解到法向和切向，法向力增大土体抗剪强度，切向力直接增大抗滑力矩。,3.3.2抗滑移验算：设滑移圆弧面过坡脚，任一圆弧由B、E、A三点确定。1）B点在坡顶移动2）给定B，点E在DF间移动如上分两步搜索最小安全系数对应的破坏滑移面。,+cb式中：抗滑移稳定安全系数，取；地面均布荷载（kN/m2）；作用于土钉墙后主动土压力分量（kN）；土钉支护沿基坑单位长度的自重(kN/m)；假设墙底断面产生的抗滑合力（kN）；宽度(m)，B=(11/12)Lcos；为土钉与水平面夹角；墙底土层的内摩擦角（）。,3.3.3抗倾覆验算=式中：Kq抗滑移抗力分项系数。取大于1.3,4.1地下水控制工程实践表明,大大小小的基坑事故大多与地下水有关.在基坑开挖期间,一些最坏的情况都是出现在地下水位以下,它不仅使工作条件变的恶劣,而且易造成管涌、坑底隆起、流沙和坑壁的剥落、坍塌,甚至引起周围建筑物沉降、坍塌,甚至引起周围建筑物沉降、倾斜、裂缝和倒塌等.因此地下水控制在基坑工程中显的格外重要.所以我们之所以采取降止水,其目的旨在于能够保证基坑施工的方便,基坑结构功能的正常发挥以及施工期间的基坑的稳定性.不论场地地质条件多么有利,天气因素的不确定变化都要求我们施工技术人员对基坑要采取排水措施.工程中主要采用方法的有:明沟加集水坑排水;暗道和涵洞排水,有时为了防止地表水对基坑边坡的冲刷作用,要在基坑外围采取截水、封堵和导流措施.止水设计是通过在基坑周围设置防渗屏障来阻止水流进入开挖的基坑.有效的防止水对基坑稳定的影响.常用的屏障有:板墙,排桩墙,地下连续墙,注浆帷幕等.它起着增加渗径的作用,变相的阻止了管涌破坏.,第四章基坑降止水设计,4.1方案比选本工程由于地处南昌,受旁边赣江，象湖干流水系的影响,地下水位埋深较浅;场地所处地的周边地质环境处有丰富的市政管网加剧了该基坑施工环境的恶劣程度.结合土层特性我们分析如下:(1)井管降水:从降水范围而言,由于基坑的规模较大,长宽比约为200米:60米;加之基坑涌水量大,基坑墙后有粉质黏土加细砂,下部又有中细砂高渗透性土的影响,若在基坑中直接排水，将使地下水沿着基坑外坡侧顺坡渗透到基坑内，会引起边坡塌方和流沙现象，并使坑底土产生结构破坏，以及潜水位和微承压层稳定水位埋深较浅(埋深在0.65m1.15m)的缘故,故该方案不适合本工程.,第四章基坑降止水设计,第二章基坑工程设计,第二章基坑工程设计,4.1方案比选(2)止水帷幕决定采用深层搅拌法形成水泥土搅拌桩，因其适用土层为粘土、淤泥质土和粉土地基，且其费用比高压喷射注浆法形成的竖向水泥土止水帷幕所需的费用要低。深层搅拌水泥土桩挡墙是用特制的进入土深层的深层搅拌机将喷出的水泥浆固化剂与地基土进行原位强制搅拌制成水泥土桩，相互搭接，硬化后即形成具有一定强度的壁状挡墙，既可挡土又可形成隔水帷幕。止水帷幕具有良好的工程适用性，也有利于基坑围护结构的稳定性，防止流土、管涌、坑底隆起引起破坏。采用四周连续封闭的水泥土搅拌桩达到截水的目的，同时起支护作用，可以进一步控制变形，增强稳定性。水泥土搅拌桩桩径为550mm，间距为450mm,图3.4基坑抗管涌计算简图,4.2抗管涌计算,第二章基坑工程设计,第二章基坑工程设计,第二章基坑工程设计,2.2.2布置原则基坑降水里面的布置方法由多重因素影响：比如基坑的支护形式，降水方法，周边环境对基坑的要求苛刻程度，岩土工程地质条件，水文地质条件等等相关。坑外降水的适用条件为：自然放坡，在粉土和砂层中沉井；基坑底部以下有承压含水层；采用电渗降水；基坑场地条件优越。坑内降水的适用条件为：在基坑边部设置了维护结构及止水帏幕的条件下，采用坑内降水方案，本次坑内外结合，坑内坑外相互补充，均设置降水井，但坑内布置不多，以免引起对周围环境的不良影响。,第五章结束尾声,5.1技术总结本工程场地为于南昌市西湖区，桃花镇十里上西房村东侧，拟建工程为朝阳新城C7-01区地下车库工程，经过比较使用土钉对基坑进行支护，采用深搅桩做止水帷幕。同时，考虑到基坑内的降水，在坑内采用采用集水明排的方法。我们进行工程设计的目的在于工程实践，而工程设计运用到工程实践中时，往往需要根据实际情况进行一定的改进。因为每一个工程就