试议地基处理及基坑支护毕业设计

1、试议地基处理及基坑支护毕业设计 试议地基处理及基坑支护毕业设计 导读：设计，进行了锚杆的内力计算、结构计算,验算包括桩锚系统的抗隆起验算、抗倾覆验算、深层剪切滑移验算、整体稳定性验算。结构设计合理，节省造价，施工方便，工期合理。关键词：深基坑工程；地基处理；灰土桩；cfg桩；基坑支护；土钉墙，钻孔灌注桩；锚杆；稳定性验算；i洛阳理工学院毕业设计（论文）foundtreatmentandexcavation 洛阳理工学院毕业设计（论文）六冶佳苑 g3 楼地基处理及基坑支护设计 摘要本设计为洛阳市六冶佳苑住宅小区，根据地质情况、周围环境，考虑到社会 经济效益综合众多支护技术的特点，同时参考当地的建

2、筑经验和施工现场的具体 情况，完成了该住宅基坑围护的方案论证和设计。其中地基处理采用刚柔性桩复 合地基，基坑支护分别采用桩锚支护和土钉墙支护两种方案，运用了理论计算、 土力学、结构力学、钢筋混凝土、基坑支护等专业技术，对钻孔灌注桩的结构内 力、结构构造、支撑锚杆进行计算设计。 本论文主要通过土钉墙以及钻孔灌注桩与锚杆支护结构在某基坑的应用，介 绍了基坑围护结构桩墙的设计，并进行了围护桩墙的内力计算、结构计算； 支撑结构锚杆的设计，进行了锚杆的内力计算、结构计算,验算包括桩锚系统 的抗隆起验算、抗倾覆验算、深层剪切滑移验算、整体稳定性验算。结构设计合 理，节省造价，施工方便，工期合理。关键词：深

3、基坑工程；地基处理；灰土桩；cfg 桩；基坑支护；土钉墙，钻 孔灌注桩；锚杆；稳定性验算；i洛阳理工学院毕业设计（论文）found treatment and excavation design process of six metallurgical jiayuan g3 building abstractthe design is for the rule of luoyang six jiayuan residential area.according to the geological conditions and the surrounding environment, ic ben

4、efits of supporting technology integrated many features,and refer to local building experience and the specific circumstances of the construction site,and finally plete the residential base pit envelope demonstration program and design.found treatment is using rigid flexible piles posite foundation,

5、and excavation echanics,structural mechanics, reinforc 3 4 5 6 7 8 9 10 试议地基处理及基坑支护毕业设计 导读：ainly about applications of soil nailing and bolting bored checking, checking against overturning, deep shear sliding checking, checking overall stability.structure design is reasonable,cost is saving, constru

6、ction is convenient,period is reasonable.key ent; lime pile; cfg pile;excavation; soil nail wall;bored; bolt ;stability checking;ii洛阳理工学院毕业设计（论文）目录前 言.1 第一章 地基处理 .2 1.1 工程概况 .2 1.2 场地地质条件 .2 1.2.1 地 3 4 5 6 7 8 9 10 试议地基处理及基坑支护毕业设计 导读：.15iii洛阳理工学院毕业设计（论文）2.2.2确定土钉布置图.162.2.3土钉长度计算.12345678910 质资料： .

7、2 1.2.2 水位： .2 1.2.3 桩的极限侧阻力标准值 .3 1.3 地基处理方案选定 .3 1.3.1 地基处理的对象与分类 .3 1.3.2 地质条件与处理方案的选择.3 1.3.3 复合地基处理 .4 1.4 应力分担计算 .8 1.4.1cfg 桩数要求 .8 1.4.2 应力分担比 .9 1.4.3 应力分担系数 .9 1.4.4 应力分担 .10 1.5 沉降 .10 1.5.1 刚性桩、柔性桩与土构成的复合土层压缩量 .10 1.5.2 柔性桩桩端一下刚性桩与土构成的复合土层压缩量 .12 1.5.3 沉降量 .13 1.6 小结 .13 第二章 土钉墙设计 .14 2.

8、1 土钉墙支护的基本原理及构造要求 .14 2.1.1 土钉墙支护的基本原理 .14 2.1.2 土钉墙的构造要求 .15 2.2 土钉墙的设计与计算 .15 2.2.1 土钉墙土层参数计算 .15iii洛阳理工学院毕业设计（论文）2.2.2 确定土钉布置图 .16 2.2.3 土钉长度计算 . 3 4 5 6 7 8 9 10 试议地基处理及基坑支护毕业设计 导读：.333.3.2嵌固深度的计算.333.4支护结构的设计长度.353.5结构计算.353.5.1截面弯矩设计值的计算.353.5.2截面剪力设计值的计算.383.5.3支点 .17 2.2.4 锚固段的长度计算 .17 2.3 整

9、体稳定性验算 .20 2.4.第 i 条土体提供的抗滑力与致滑力计算.2.5 土钉锚固力计算 .22 2.6 小结 .23 第三章 桩锚的设计与计算 .24 3.1 作用在支护结构上的荷载计算 .24 3.1.1 土压力计算理论 .24 3.1.2 地面荷载引起的侧压力 .25 3.1.3 土压力计算 .27 3.2 锚撑式支护结构设计 .29 3.2.1 计算规定 .29 3.2.2 反弯点的确定 .29 3.2.3 水平支撑力计算 .30 3.3 桩墙嵌固深度的确定 .33 3.3.1 桩墙嵌固深度的计算理论 .33 3.3.2 嵌固深度的计算 .33 3.4 支护结构的设计长度 .35

10、3.5 结构计算 .35 3.5.1 截面弯矩设计值的计算 .35 3.5.2 截面剪力设计值的计算 .38 3.5.3 支点结构支点力设计值 .38 3.6 支护桩的配筋计算 .38 3.6.1 钻孔灌注桩结构及计算特点 .38 3.6.2 拟用条件 . 3 4 5 6 7 8 9 10 试议地基处理及基坑支护毕业设计 导读：.61外文资料翻译.62v洛阳理工学院毕业设计（论文）前言基坑工程是一个划时代的岩土工程课题，基坑工程的大12345678910 .39 3.6.3 支护桩配筋计算 .40 3.7 锚杆计算 .42 3.7.1 锚杆的构造及类型 .42 3.7.2 土层锚杆的作用机理及

11、布置要求 .43iv洛阳理工学院毕业设计（论文）3.7.3 锚杆的设计计算理论 .44 3.7.4 锚杆设计计算 .45 3.8 基坑的稳定性验算 .48 3.8.1 基坑的抗倾覆稳定性验算 .48 3.8.2 基坑的抗隆起稳定性验算 .52 3.8.3 基坑整体稳定性验算 .54 3.9 小结 .54 第四章 基坑工程监测 .56 4.1 工程概况 .56 4.2 基坑工程监测的目的与内容 .56 4.3 监测点的布置原则 .56 4.3.1 一般规定 .57 4.3.2 基坑及支护结构 .57 4.4 小结 .58 结 论.59 谢 辞.60 试议地基处理及基坑支护毕业设计 导读：质量以及

12、社会的影响具有重要意义。由于深基坑施工环境的复杂性，对施工过程的管理工作将有更加严格的要求。对深基坑工程的正确设计和施工，将预防与防护相结合，能带来巨大的经济和社会效益，对加快工程进度和保护工程周围环境能发挥重要作用。基坑工程的设计与施工，既要保证整个支护结构在施工过程中的安全，又要控制结 量实践为我国基础工 程建设积累了大量的成功经验，取得了不少实效的教训。事实上，人类土木工程 的频繁活动促进了基坑工程的发展，特别是在 20 世纪，随着经济的发展，大量高 层超高层建筑以及地下工程的不断涌现，对基坑工程的要求越来越高，随之出现 的问题也越来越多，迫使工程技术人员须从新的角度去审视基坑工程这一古

13、老的 课题，导致许多新的理论新的经验或研究方法得以出现与成熟。 通过科学分析研究，从深基坑工程的成功与失败中总结实践经验，对深基坑 工程存在的问题进行探讨以进一步提高认识，促进技术发展。施工环境越复杂， 施工难度就越大，因而基坑事故频频发生，如何选择更安全更经济的施工方案对 工程完成质量以及社会的影响具有重要意义。由于深基坑施工环境的复杂性，对 施工过程的管理工作将有更加严格的要求。对深基坑工程的正确设计和施工，将 预防与防护相结合，能带来巨大的经济和社会效益，对加快工程进度和保护工程 周围环境能发挥重要作用。 基坑工程的设计与施工，既要保证整个支护结构在施工过程中的安全，又要 控制结构和其周

14、围土体的变形，以保证周围环境(相邻建筑及地厂公共设施等)的 安全。在安全前提下，设计要合理，又能节约造价、方便施上、缩短工期。要提 高基坑工程的设计与施工水平，必须正确选择土压力、计算方法和计算参数，选 择合理的支护结构体系，同时还要响应丰富的设计和施工经验教训。 由于基坑土有一定的湿陷性， 所以本工程采用灰土桩消除湿陷性， 用 cfg 桩 增加地基的承载能力，而基坑支护由于西边距道路较近，所以选择采用钻孔灌注 桩和锚杆支护，其余侧开阔无建筑，因此采用土钉墙支护。最后进行了围护桩墙 的内力计算、结构计算；支撑结构锚杆的设计，进行了锚杆的内力计算、结 构计算；桩锚系统的抗隆起验算、抗倾覆验算、深

15、层剪切滑移验算、整体稳定性 验算。结构设计合理，节省造价，施工方便，工期合理。1洛阳理工学院毕业设计（论文）第一章 地基处理1.1 工程概况拟建住共 35 层，地上 34 层，地下一层，结构类型为剪力墙，基础类型为筏 板基础，基础面积为 31.2×19.6 ，荷载大小为 550kpa,基础埋深为 8.1m,地下 水位在地表下 20m 处，无需降水。工程场地西侧距已有道路较近，其余方向周边 环境开阔无建筑，但要考虑施工期间的堆土、重车运输等荷载。1.2 场地地质条件1.2.1 地质资料：根据工程地质报告，地面以下各土层的主要物理力学性能指标参见表 11， 承载力指标参见表 11 。表

16、11 土层物理力学指标 土层 土壤名称 层厚 （m） -1 黄土状粉质粘土 黄土状粉质粘土 黄土状粉质粘土 黄土状粉质粘土 粉质粘土 粉质粘土 3.22 2.89 2.17 2.98 3.22 2.99 含水量 (%) 22 30 3 4 5 6 7 8 9 10 试议地基处理及基坑支护毕业设计 导读：水位：地下水初见水位埋深20.421.3m之间，地下水位变化幅度3.0m左右，可以不考虑降水。2洛阳理工学院毕业设计（论文）1.2.3桩的极限侧阻力标准值表12桩的极限侧阻力标准值qsik层号液性指数il状态干作业钻孔桩qsik10.250.670.450.600.320.45硬可塑可塑硬可塑可

17、塑硬可塑 25 24 25 22.5 重度 （kn/m ） 17.6 18.4 18.2 18.15 18.5 18.5 130 150 140 1603承载特征值 （kpa）1.2.2 水位：地下水初见水位埋深 20.421.3m 之间， 地下水位变化幅度 3.0m 左右， 可以 不考虑降水。2洛阳理工学院毕业设计（论文）1.2.3 桩的极限侧阻力标准值表 12 桩的极限侧阻力标准值 q sik 层号 液性指数 i l 状态 干作业钻孔桩q sik 1 0.25 0.67 0.45 0.60 0.32 0.45 硬可塑 可塑 硬可塑 可塑 硬可塑 硬可塑 66kpa 58kpa 54kpa

18、57kpa 60kpa 61kpa1.3 地基处理方案选定1.3.1 地基处理的对象与分类根据 gb500252004建筑地基设计规范中规定，场地为非自重湿陷性 场地，地基湿陷等级为 i 级，湿陷性中等。1.3.2 地质条件与处理方案的选择地质条件： 根据钻孔和探井揭露， 拟建区表层为人工堆填的填土， 上部为第四系全新 统坡洪积的黄土状粉质粘土， 下部为第四系上更新统坡洪积及冲洪积的粉质粘土、 粉土、粉砂、中砂、砾砂、卵石，具有明显的二元结构。 环境条件： 工程场地原为旧房拆除区，周围无高大建筑，对周围环境影响不大，西侧 距已有道路较近， 其余方向周边环境情况开阔无建筑， 但要考虑施工期间的堆

19、土、 重车运输等荷载。 综合考虑地基土的湿陷性中等， 所以选择采用灰土桩消除地基土的湿陷性，3洛阳理工学院毕业设计（论文）采用 cfg 桩来提高地基土的承载力。1.3.3 复合地基处理1柔性桩桩径和桩距安装孔布置原则和要求，桩孔间距应保证桩间土挤密后达到要求的密实度和 消除湿陷性为原则，桩孔宜按正方形布桩，桩孔间的中心距离可为妆直径的 2.02.5 倍。初步选定灰土桩为柔性桩，桩孔直径选为 400mm。 桩间距也可按下式估算：l 0.887 d c d max c d max d（1-1）式中： l 桩孔之间的中心距离（m） ；d -桩孔直径（m） ；3 ； d m a x 桩间土的最大干密度

20、（kn/m ）度 （ kn/m d 处 理 前 土 的 平 均 干 密3） ； c 桩间土经成孔挤密后的平均挤密系数， c - d1d max， d 1 为 桩-间土挤密后的平均干密度。对重要工程 c 不宜小于 0.93，对于一般工程 c 不 宜小于 0.90。13.8 3.22 13.5 2.99 14.6 3.44 d 14.6 2.98 (2.98 3.22 2.99 3.44) d =14.1kn/m 34洛阳理工学院毕业设计（论文） c d1-d max1.41 0 3 4 5 6 7 8 9 10 试议地基处理及基坑支护毕业设计 导读：s540.182.98573.22602.99

21、613.44610.182.983.222.993.44)59.7即qs59.7kpa。ra1.5759.7156000.196251523.69即ra152312345678910 .87 1.61 c 取 0.93l 0.887 0.4 1.47 0.93 1.61 0.93 1.61 1.41为方便计算，桩间距定位 2m。2.灰土桩（柔性桩）桩长根据地层情况，选用第1 层粉质粘土作为基础持力层，桩顶位于持力层 中，初定有效桩长 l 7 m。3.一根柔性桩桩分担的处理面积正方形布桩，按正方形计算等效圆直径：d e1 1.13l 1.13 2 2.26 m面积置换率：（1-2）d12 0.4

22、 2 m1 2 0.031 d e.262承担处理地基面积：ae1 （1-3）d e214 4.01m 2（1-4）； d e1 - 1 根灰土桩分担的处理地基面积的等效圆直径（m）d1- 灰土桩的直径（m） ；ae1 - 1 根灰土挤密桩所承担的处理地基面积（m 2 ） ；地基土的天然承载力为持力层的承载力 即 f sk 211.56kpa。 根据经验， 对于灰土挤密桩地基， 不应大于处理前的 2 倍， 并不应大于 250kpa。5洛阳理工学院毕业设计（论文）4.刚性桩（cfg 桩）设计cfg 桩采用长螺旋钻孔压灌桩法施工，一般为 350600 mm,桩径取 4d，初 步设计桩距 l=2m。

23、 第层卵石层承载力为 600kpa,初定有效桩长为 12m。5.cfg 桩分担的处理面积正方形布桩，按正方形计算等效圆直径d e2 1.13l 1.13 2 2.26 m面积置换率：（1-5）m1 2 d2 0.5 2 0.049 d e22 2.262（1-6）承担处理地基面积：ae 2 d e2243.14 2.262 4.01 m 2 4（1-7）式中： d e 2 - 1 根 cfg- 分担的处理地基面积的等效圆直径（m） ；d2- cfg 桩的直径（m） ；6.刚性桩单桩承载力计算初步设计时可按下列公式估算单桩竖向承载力特征值：ra p 2 qsi li q p ap 2i 1 n（

24、1-8）为方便计算，上式宜可改写为：ra p 2 qs l2 q p ap2式中： ra - 单桩竖向承载力计算值（kn） ；（1-9） p 2 -桩周土的平均侧阻力特征值（kpa） ；l 2 - 桩长，15m；6洛阳理工学院毕业设计（论文）q p - 天然土层桩的端阻力特征值，600kpa； ap 2 -单桩截面积，0.19625 ；其中qs 54 0.18 2.98 57 3.22 60 2.99 61 3.44 61 0.18 2.98 3.22 2.99 3.44) 59.7即 qs 59.7 kpa。ra 1.57 59.7 15 600 0.19625 1523.69即 ra 15

25、23 3 4 5 6 7 8 9 10 试议地基处理及基坑支护毕业设计 导读： .69 kn。 7.刚柔性桩复合地基承载力特征值刚柔性桩复合地基承载力特征值可以通过现场复合地基承载力试验确定。 初步设计时也可以按下式计算：f spk 1 m1 ra1 / aa 2 2 m2 ra 2 / ap3 3 (1 m1 m2 ) f sk（1-10）式中： 1 -刚性桩承载力发挥系数，无经验时可取 0.81.0,褥垫层较厚时 取小值，取 0.8；m1 -刚性桩面积置换率， m1 =0.049；m2 -柔性桩面积置换率， m2 =0.056； 2 -柔性桩承载力发挥系数，无经验时可取 0.750.95,

26、褥垫层较厚时取小值，取 0.75；f sk -基底土的承载力特征值，130kpa；（kn） ； ra1 -刚性桩的单桩竖向承载力特征值， （kn） ； ra 2 -柔性桩的单桩竖向承载力特征值，ap 2 -刚性桩的截面积，0.19625 ；ap 3 -柔性桩的截面积，0.125 ；3 -桩间土的承载力发挥系数，按当地经验或实验结果取值，无经验时取 0.50.9； 代入数据：7洛阳理工学院毕业设计（论文）f spk 0.8 0.031 1523 .69 0.19625 0.75 0.056 550 0.125 0.6 (1 0.125 0.049) 149.40 304.35 184.8 74.

27、04=563.19kpa>550kpa 满足要求。8.cfg 桩桩体的强度计算 已知：单桩的实际竖向承载力 ra 1523 .69 kn,桩的截面积 ap 0.19625 m 2 则桩体的实际承载强度为：qc ra 1523 .69 7764 .03 kpa ap 0.19625（1-11）要求的桩体材料试验强度：qc 2ra 2 1523 .69 15528 .05 kpa ap 0.19625（1-12）式中： ra - 单桩竖向承载力计算值，1523.69kpa；ap - cfg 单桩截面积，0.19625 ；2 单桩承载力安全系数； 因 此 ， 必 须 使 桩 体 混 合

28、 料 的 无 侧 限 抗 压 强 度 值 达 到 15528.69kpa, 以qc 15528 .69kpa 作为设计值。c35 混凝土的轴心抗压强度为 16.7mpa=16700kpa,故采用 c35 混凝土的桩体材料符合要求。1.4 应力分担计算1.4.1cfg 桩数要求根据前面计算参数，cfg 桩总数量n ma ap 2（1-13）式中： ap 2 -cfg 桩截面积，0.19625 ；8洛阳理工学院毕业设计（论文）a -建筑物基底实有面积，437.1 ；m - cfg 桩面积置换率，取 0.049；代入数据n 0.049 437 .1 109 .14 3 4 5 6 7 8 9 10

29、试议地基处理及基坑支护毕业设计 导读：宜按当地经验取值，无经验时可按现行国家标准建筑地基基础设计规范10洛阳理工学院毕业设计（论文）gb50007的有关规定执行；n1-柔性桩桩长范围内所划分的土层数；p0-对应于荷载效应准永久组合下的基础底面处的附加应力（kpa）；espli-刚性桩、柔性桩与土构成的第i层复合土层的复合压缩模量（mpa）；zi-基础底面至 0.19625实际布 cfg 桩 110 根，符合要求。1.4.2 应力分担比采用公式：n0 qc 2 f s式中： q c 2 -cfg 桩单桩竖向承载力实际抗压强度， q c 2 =7764.03kpa;（1-14）f s -桩间土天然承载力平均值， f s =211.56kpa;n0 q c 2 f s 7764.03 211.56 36.70 : 11.4