基坑支护毕业设计广场基坑设计

1、北京市朝阳广场基坑设计学生 王文波 指导老师 张岳文河北工程大学土木学院土木工程专业岩土方向0 绪论作为大学四年学习的最后一个阶段毕业设计，其设计的目的是详细学习和了解与岩土工程相关的知识，巩固以前学习过的（深基坑支护、基础工程、地基处理、土力学、工程地质学等）知识，并按照现行规范，通过对实际情况的分析把它运用到生产实践中去，同时也培养了调查研究、查阅文献、收集资料和整理资料的能力。通过本次设计使自己能够理论联系实际，并为以后的工作和学习打下坚实的基础，因此要达到以下要求：学会对资料的收集、整理、分析、评价等基本方法，学会阅读并编写勘察报告。通过对基坑支护、基坑降水和设计，施工图的绘制，对岩土

2、工程有更深刻的理解，具备独立分析问题、解决问题的能力。通过本次设计,应学会熟练掌握和使用在岩土工程方面的应用广泛的电算技术，以提高设计的效率。此次设计的朝阳广场基坑支护工程位于北京东二环朝阳门立交桥东北角，西邻东二环路，南邻朝外大街，与外交部办公大楼隔街相望。拟建最高26层左右的建筑，檐口高度约100m，总建筑面积38万，基底面积约32073，相应绝对标高为42.50m，自然地面标高为41.14m，采用钢筋混凝土筏型基础，结构形式为钢筋混凝土框架剪力墙结构。由于该工程基坑开挖较深，边坡不能自然稳定，必须对其进行支护。经过对几种支护方案的分析计算比较后得出最佳方案。采用土钉墙+多支点排桩支护体系

3、。在西南角处用土钉墙+锚杆支护体系。降水采取了特别处理，及在基坑内设置了排水井。1 工程概况及方案的选择1.1工程概况1.1.1工程地质勘察资料 拟建场区的工程地质条件本工程拟建场地在地貌单元上位于永定河冲洪积扇中部。 拟建场区地形基本平坦，勘探时钻孔孔口处地面标高为40.4943.53m。 场区地层岩性及分布特征按地层沉积年代、成因类型，将本次勘察深度范围的土层划分为人工堆积层和第四纪沉积层两大类，详见下表。拟建场区的水文地质条件本工程拟建工程深度范围内共分布3层地下水，类型分别为：第1层地下水为上层滞水，赋存于第1、2层的杂填土与粉质粘土中，受管道渗漏影响该层地下水水位分布不连续，埋深变化

4、较大，水量的分布也不均衡；第2层地下水为层间潜水，含水层为第6层卵石层，该层地下水水位连续分布；第3层地下水为承压水，赋存于具强透水性的第13层中砂层中，具体各层地下水的类型及埋深情况详见下表：表1-1序号地下水类型地下水稳定水位量测时间水位埋深（m）水位标高（m）1上层滞水1.405.0037.4440.852004年3月中旬下旬2层间潜水15.0018.4024.8425.753承压水（测压水头）21.5024.5018.9620.13 地层岩性特征一览表 表12 地层序号岩性颜色湿度稠度密度压缩性 杂填土杂稍湿饱和稍密/粉质粘土褐黄湿饱和可塑软塑低中低中压缩性粉砂、细砂褐黄湿密实低压缩性

5、细砂褐黄湿中密低压缩性粉质粘土褐黄褐黄（暗）（局部灰黄）饱和可塑硬塑低中低压缩性圆砾、卵石杂湿饱和中密低压缩性粉质粘土褐黄褐黄（暗）（局部灰黄）饱和可塑硬塑低中低压缩性粉土褐黄饱和中密密实低压缩性粘土褐黄饱和可塑硬塑低压缩性粉土褐黄饱和密实低压缩性中砂褐黄饱和密实低压缩性粉质粘土褐黄湿饱和可塑中低压缩性中砂褐黄湿饱和中密低压缩性表1-3土层层底相对标高(m)层厚(m)重度(kn/m3)孔隙比液性指数j()c(kpa)m(kn/m4)(kpa)杂填土-1.51.519/8020粉质粘土-7.2005.718.40.8030.76108500040粉砂-细砂-7.7000.5200.605/250

6、250070细砂-13.5005.8200.788/320250060粉质粘土-14.2000.719.40.7630.3029.825320060圆砾、卵石-19.0004.8190.653/38.007800240粉质粘土-23.6004.620.20.7320.2619.735380065粉土-24.5000.920.50.703/25.015220070粘土-25.7001.220.20.8720.2619.735330065粉土-26.2000.520.50.532/25.015330090中砂-29.53.3190.558/28.002500115粉质粘土-34.04.518.60

7、.7060.5521.015300045中砂-41.77.719.50.650/23.003200801.1.2有关主体结构的设计资料拟建最高26层左右的建筑，建筑基底面积约32073m2，,相应绝对标高为42.50m，自然地面标高为41.14m，采用钢筋混凝土筏型基础，结构形式为钢筋混凝土框架剪力墙结构。1.1.3周围环境资料朝阳广场位于北京东二环朝阳门立交桥东北角，西邻东二环路，南邻朝外大街，与外交部办公大楼隔街相望。本项目地块分南、北两区，南北两区地下连为一体，南区为中石化集团科研办公楼，由中国石化集团公司投资建设；北区为集办公、酒店式公寓和商业为一体的综合性建筑，由联合置地房地产开发有

8、限公司投资开发。本拟建工程场地西南角，有一地铁出入口站房，其外墙与中国石化科研办公楼地下室外墙之距离仅有0.56m，其基础埋深约为2.7m.。1.2 方案选择 整个深基坑为一级的安全等级，由于基坑下部有三层地下水，而且水位比较高，因此不能用一般的土钉墙，本基坑深20米 坑中又有水 因此在除了西南角有地下工事的选用土钉墙加锚杆其余的部分用排桩加锚杆再进行基坑内降水。1.2.1 排桩加锚杆采用密排桩加高压喷射水泥桩，由支护桩的构造要求得：排桩桩直径不宜小于600毫米 ，桩间距应根据排桩的受力及桩间土的稳定条件来确定。1.1.2 土钉墙加锚杆 由于在基坑的西南角有地铁站的出口，而且与基坑红线仅有0.

9、56米，所以没有机器的工作面，经分析采用土钉墙加锚杆里面用截水帷幕。2 桩锚设计2.1 排桩的初步设计与内力设计计算2.1.1 土相关参数与土压力的计算由于各土层的平均重度相差不大，也为了计算的方便，因此采用了加权平均重度值；=19.34n/m ，土的内摩擦角=27度 ，粘聚力c=10 计算如下：地面的荷载值按规范 q=10 主动土压力的计算：系数ka=tan2(45-/2)=0.376被动土压力系数：考虑桩在基坑下，现取p=30=2/3=202.1.2.土压力为零点土压力为零点就是零弯矩点，距离坑底面的公式为：则：y=149.2/129.1=1.156 m 取 y=1.16 m2.1.3.基

10、坑支护简图 图表 1 2.1.4：土压力的分层计算一层：二层：三层：四层：五层：六层：七层：2.1.5.分段计算固端弯矩：连续梁ab段悬臂部分弯矩：: 梁bc段：b支点的荷载 c支点的荷载 由建筑结构静力计算手册的公式得：图表 2：梁cd段：在cd中，如图为两固定端，由建筑结构静力计算手册的公式：图表 3得:：梁def段: =112.9kn; =149.2-112.9=36.3kn ; =149.2kn由 建筑结构静力计算手册得：图表4得：2.1.6：弯矩分配：由于计算的固端弯矩不平衡，所以需用弯矩分配法来平衡支点c,d的弯矩:分配系数的确定： 通过弯矩分配，得出的各支点的弯矩为：bcd0.4

11、20.58+86.72-253.4+70+96.7-15+6.3+8.7+198.49-198.490.620.38300.5299.2+48.3-30-18.4+198.5-198.5+163-163+318.8317.6弯矩分配2.1.7 求各支点得反力：如上图所示，先求对a点取矩 ：求，对c点取矩：则：:如图cd段，对d点求矩：:如图df段，f点 mf=0则：的计算，对d点取矩:经计算各支点的反力为：2.1.8 反力的核算：土压力及地面荷载共计：支点的反力：误差为：2.1.9 得出土压力为零点 用公式的出为零点：y=1.16m则最小入土深度为：则取嵌固深度为：7.5米2.2按工况进行验算

12、2.2.1 说明 本基坑深20米，本工程的验算采用“逐层开挖锚杆力不变法”来验算的,其图如下：2.2.2 求b点所受的水平力：先求出10.5米以下的弯矩为零点处y的距离，查表得出砂性土的=32则：:ea的计算：:对o1点的力矩：:对o点的合力矩为零则：推出：:最大弯矩的计算：2.2.3 求c点的所受水平力： 图表 5图表 6：挖土按工况进行再d点以下0.5米处深度，看为无粘性砂土所以： m处为土压力为零点:ea的计算：:对o2的力矩为：:对o2点弯矩相等:的计算图表 72.2.4 求d点的所受水平力rd的值：rd是在挖土完成时的力，即-20米处的；按照经验=19.7为粘土标准的锤击数相当为：:

13、ea的计算：:mo3的值得：（主动土压力下的弯矩）:对o3点取矩，总的力矩为零：得:则： : 的值：是与相等。2.3 内力与配筋图表82.3.1 桩的抗弯矩配筋：桩的相关数据如下：d=800mm,砼取c25,试取12根直径是28mm的其:计算：按混凝土结构设计gb10-89第4.1.11条中的公 式计算：令n=0得：令,将上式整理得：代入式，: 的计算：用试算法得出几组数据作图k-b如下表2-40.280.290.300.31b0.290.350.410.48经作图查出：=0.291则：配筋率2：桩的箍筋的配筋：所以可以直接按最小配筋来定箍筋:图表9则取: 验算:满足要求。2.4 锚杆计算与腰

14、梁设计2.4.1 锚杆的设计1：锚杆的布置： s-锚杆的水平间距，即取 1.5米 x-锚杆的倾角x=15假设锚杆垂直于潜在划裂面，则经计算：图表 10各杆的自由段的长度分别为：7.1米；4.7米；2.35米所以2:由以前计算出的各支点的力分别为：来作为各锚杆的设计轴力。第一道锚杆需承受的拉力：第二道锚杆需承受的拉力：第三道锚杆需承受的拉力：3:锚固段长度的确定:设自由段长度均为5米取钻头直径的1.2倍：由p1=400.95kn 锚杆的端头深5米 ，先假设锚杆长12米，则中心高：其中5-10.4米内分别经过了：粉质粘土2.2米，t=68.6；：粉沙0.5米，t=180.4则：取14ml1=8+1

15、4=22m: 由p1=661.6kn/根，锚杆的端头深10米 ，在11.6-15.1米内分别有以下几层土：细砂1.9米，t=180.4；：粉质粘土0.7米，t=68.6；：圆砾，卵石0.9米，t=430.7则：取15米则：l2=7+15=22m：由p1=1508.9kn/根，锚杆的端头深15米 ，设锚杆长20米则：从16.1-20.8米以内t的计算：圆砾，卵石2.9米，t=430.7；：粉，粘土1.8米，t=68.6则：米 取18米 则:l3=5+18=23m2.4.2 钢绞线的计算用75的钢绞线，极限抗拉力为180千牛每束束1:设计腰梁时可以把腰梁看作是一个连续梁,所以 可以用钢结构的公式来计算公式如下:设需要的钢材为：第一道中：,按固定支座来计算：由式得：,因此选择槽钢16a,其满足设计要求。: 第二道中：,按固定支座来计算：由式得：,因此选择槽钢20a,其满足要求。：第三道中：,按固定支座来计算：由式得：则,因此选择槽钢22b,其满足设计要求。图表 112.5 排桩验算2.5.1 管涌验算按 法计算hcc点的水头压力hbb点的水头压力由于实际的深度为7米大于3.7米所以满足要求。2.5.2 锚杆的整体稳定性验算基坑深20米，分三层锚杆，锚杆的端部