【某深基坑组合支护设计6300字（论文）】

-PAGE17--PAGE58-某深基坑组合支护设计目录TOC\o"1-2"\h\u17360某深基坑组合支护设计 118492摘要 15042关键词：深基坑支护；桩锚支护；支护结构 128625第1章引言 315051.1研究的意义和背景 3211441.2常见深基坑支护类型及适用范围 3218081.3国内外研究现状 34836第2章工程概况 5190132.1工程简介及其特点 5204402.2工程地质条件 511292.3基坑周边环境情况 6321372.4场地的稳定性及适宜性评价 6229462.5基坑支护结构安全等级及支护结构设计使用年限 628432.6标高系统的采用 743082.7基坑附加荷载标准值 712015第3章分区计算 835193.1支护分区及方案比选 8125703.2支护一区 815533.3支护二区 2237763.4支护三区 23204573.5支护四区 2325857结论 247539参考文献 25摘要现如今建筑行业飞速发展，基础建设尤其是基坑支护环节变得越来越重要。本文首先介绍了一些常见的基坑支护型式，阐述了国内外深基坑支护领域的研究现状，提出了课题设计的意义。其次依托保定市锦绣鑫城小区深基坑支护工程实例进行深基坑组合支护设计。了解该工程的地质条件、基坑周边环境情况后，经过方案比选，确定采用桩锚支护和放坡的方案。通过手算和理正深基坑软件计算这两种方式进行了支护设计。确定建筑周边荷载后，结合土层参数计算内力，进行排桩和锚杆设计，并进行了整体稳定性验算、抗倾覆稳定性验算与抗隆起验算、嵌固段基坑内侧土反力验算。所选方案经过验算，满足工程要求。关键词：深基坑支护；桩锚支护；支护结构引言研究的意义和背景近年来，在城市化进程的加速推进下，建筑对于基础工程的质量要求逐步提高。深基坑支护环节对高层建筑的重要性不言而喻。不同的深基坑工程因环境和施工条件不同，适用的施工方案也不同，因而根据勘察报告和基坑周围环境，确定深基坑设计方案就尤为重要。常见深基坑支护类型及适用范围现阶段我国主要采用的基坑支护技术大致有这样几种：放坡开挖当挖方或填方超过一定高度时，其边沿应放出的足够的边坡。这样可以降低塌方的可能性，确保施工安全。场地开阔的基坑，可以优先考虑放坡的方案。这种方案适合开挖深度不大，地下水位较低，土体稳定性较好的情况。土钉墙土钉墙是一种边坡加固型支护施工方法，土钉材料通常为钢筋或钢管，土钉墙由加筋杆件和周围土体构成。适用于开挖深度一般不超过12m的情况。地下连续墙地下连续墙指的是在沟槽中浇注混凝土或其他材料，在泥浆的护壁作用下，分段施工，形成的连续墙体。地下连续墙承压能力强，墙体防渗能力强，适用于各种地质情况。重力式挡墙重力式挡墙是通过挡土墙墙身自重来抵抗土体侧压力的。采用重力式挡墙时，边坡高度不宜大于12m。工程造价较低，经济效益显著。桩锚式支护结构桩锚支护指的是使用金属、木头等材料制作好杆柱后，钻机成孔，将杆柱打入孔中，灌浆养护，并施加以预应力的支护方法。桩锚支护占地面积小，安全性较高，支护效果出色，工期较短。1.3国内外研究现状70年代以前，我国深基坑工程较少；随着经济的高速发展，人类社会具有现代城市特征的演化进程加快，深基坑工程数量不断增加，技术也不断革新。WeiLu,LuWei等[1]REF_Ref28690\r\h[1]结合三门核电项目的工程实践，介绍了控制基坑桩锚支护系统变形的设计方案和概念方法，为软土地基的深基坑支护提供了参考。近年来数值模拟在锚杆支护设计种应用非常多。张迪[2]以西安某地下车库深基坑开挖支护为工程实例背景，用数值模拟计算方法，建立贴合工程实际的三维深基坑开挖支护有限元模型，分析研究桩锚支护条件下深基坑周围土体、支护构件体系、周围临近建筑物设施在整个深基坑开挖支护过程的受力特点和变形规律，以桩径、桩间距和桩长为优化参数，研究在复杂环境下各主要因素参量变化时土体沉降特征、支护构件的受力变形特性。李元勋,朱彦鹏等[3]以兰州市某基坑工程项目为例，系统地研究了锚杆预应力和基坑稳定性地关系，建立了计算模型，并对比了Plaxis、理正深基坑软件以及相关规范的计算结果，结果证明该算法具有可行性。周勇,朱亚薇[4]在桩锚支护结构相互作用的基础上，建立了新的静力平衡方程，结合工程实例，与用FLAC3D模拟得出的结果对比，验证算法，该种算法更好地反映了桩锚支护结构的内力与变形规律。李晓鹏[5]结合工程实例—兰州中心项目深基坑工程，通过理论分析、数值模拟计算等方法，分析了其桩锚支护结构的支护的效果,研究了桩锚支护结构的作用机理，探讨了影响基坑支护的参数，并通过有限元软件MIDAS/GTS建模分析预应力、钻孔桩嵌固深度及刚度等因素对桩锚支护结构内力和变形的影响，为本次设计提供了详尽参考。章润红,刘汉龙等[6]对深基坑支护开挖对临近地铁隧道结构的影响问题进行了分析研究，借助了Plaxis进行有限元分析，研究隧道-土-挡墙的相互作用，揭示了相关规律，对深基坑开挖优化设计以及临近地铁结构的保护分析研究，和安全运行具有一定的指导意义。李涛,邵文等[7]依托贵阳地铁2号线兴筑西路站深基坑工程,计算分析了不同开挖深度时桩体水平位移，对比规范和实测结果，得出了土反力函数的分布形式，分析了桩身刚度对支护结构变形的影响。应宏伟,王小刚等[8]以杭州某逆作法深大基坑工程为案例,结合现场实测数据,通过Plaxis平面有限元分析与弹性抗力法反分析,得出软黏土等效水平基床比例系数m的拟合公式，在此基础上，提出了逆作法基坑支护结构三维弹性地基梁分析方法。研究结果显示该种方法更为合理。除了对计算方法的改进研究外，也有许多学者将目光投向新型支护结构，例如董建华，袁方龙等[9]提出的框架自钻胎串式锚杆新型支护结构；周勇,朱乔红等[10]在兰州某地区深基坑工程中使用的“一桩两用”新型支护形式。徐洪瑞,崔海军等[11]提出了一种新型双芯扩体桩锚基坑支护结构施工工艺，除了施工方便外，还可以提高基坑安全系数，增大基坑周边场地使用率。国外的深基坑支护理论研究从Terzaghi的土力学开始，逐渐过渡到有限元数值模拟。上世纪40年代Terzaghi和Peek等学者[12]研究了支护结构的稳定性，给出了基坑底部抗隆起安全系数的取值建议。工程概况工程简介及其特点拟建勘察场地位于保定市莲池区。场地地势平坦，交通便利。场地所处地貌单元为华北冲、洪积平原，勘察期间孔口标高介于17.07~17.86m，孔口相对高差为0.79m。图2.1基坑周边环境图工程地质条件拟建场地地下水埋深实测稳定水位深度为15.45~16.25米，稳定水位标高介于1.58~1.63米之间。基坑支护物理力学性质参数如表2.1。表2.1基坑岩土参数表成因年代土层编号岩土名称层底埋深（m）三轴剪指标重度标准值γ（kN/m）桩极限侧阻力标准值（kPa）桩极限端阻力标准值（kPa）Cuu(kPa)φuu（°）Qml①杂填土0.6502517.0*10②1粉质粘土1.12521.612.519.140②粉土3.39.921.619.340Q4al+pl③粉质粘土1.12527.69.519.235④粉质粘土5.2541.514.719.645④1粉土1.816.621.519.245700⑤细砂4.802517.0*551100⑥粉土2.275926.519.250800基坑周边环境情况锦绣鑫城位于位居保定市利民路北段，基坑北侧紧邻街道，25m处有一栋高层建筑，西侧及南侧紧临平房，东侧北段紧邻六层居民楼，基坑阳角处临近一栋二层建筑。场地的稳定性及适宜性评价拟建场地地形平坦，地貌类型单一，无不良地质作用，地质环境未受破坏，工程地质条件简单，场地稳定，适宜建筑。基坑支护结构安全等级及支护结构设计使用年限⑴基坑支护结构安全等级：二级;⑵支护结构设计使用年限：1年。标高系统的采用本工程场地平整的标高17m,基坑底部标高5m，基坑深度为12m。基坑附加荷载标准值附加荷载包括基坑周边施工材料和机械设备荷载、邻近既有建筑荷载、周边道路车辆荷载等。对基坑周边土方运输车等重型车辆荷载、土方堆置荷载等应做必要的复核或荷载限制。地面上的附加荷载按实际作用值计取，实际值如小于20kPa，宜按20kPa的均布荷载计取。分区计算支护分区及方案比选根据基坑侧壁土层分布、周边建（构）筑物的基础形式和埋深以及与本基坑的距离、拟采用的支护形式等情况，将基坑侧壁分为段，选取个代表断面计算。断面见下图：基坑西侧南侧西侧为支护一区基坑北侧及东侧南段为支护二区基坑东侧北段中段为支护三区基坑西侧阳角处为支护四区图3.1基坑支护分区支护方案选型：基坑深度大于7m，且非淤泥质土，因而不适合采取重力式水泥土墙的方案。支护一区、三区、四区周围建筑荷载较小，离建筑物距离较近，开挖深度范围内未见地下水，土质较好，满足桩锚支护的适用范围。基坑深度大于7m，且非淤泥质土，因而不适合采取重力式水泥土墙的方案。支护三区周围没有建筑物，场地开阔，适合天然放坡方案，经济性好、效果较好。支护一区图3.2支护一区土压力示意图（单位）周边荷载情况地面超载，选取q=20kPa，临近平房，取q=10kPa，视为无限荷载，作用深度为0m。土压力计算本方案选用等值梁法计算土压力，为满足计算条件，排桩两侧土体参数通过加权平均取得。主动土压力侧：加权平均重度加权平均内摩擦角加权平均黏聚力主动土压力系数被动土压力侧：加权平均重度加权平均内摩擦角加权平均黏聚力被动土压力系数计算得各土层处土压力如下图所示：设置工况：开挖深度12m，一共4道锚杆，每次超挖0.5米，便于支护施工。锚杆水平间距1.5m，第1道锚杆位于基坑顶面以下2m，第2道锚杆位于基坑顶面以下4m，第3道位于基坑顶面以下6m，第4道锚杆位于基坑顶面以下8m。各工况土压力计算桩顶处主动土压力:第1道锚杆位于基坑顶面以下2m，该处主动土压力为：第2道锚杆位于基坑顶面以下4m，该处主动土压力为：第3道锚杆位于基坑顶面以下6m，该处主动土压力为：基坑第4道锚杆位于基坑顶面以下8m，该处主动土压力为：基坑底面处主动土压力基坑底面处被动土压力设土压力零点距离基坑底xm，解得2.47m图2加权土压力分布图（单位：kPa） 内力计算采用等值梁法进行支护设计，计算出对应的弯矩、剪力、锚杆支反拉力等。根据等值梁法特点，将支护桩简化成一根多跨连续梁，其荷载为土压力，连续梁的第一段看做悬臂梁，中间支锚各段视作两端固定，最后一段土压力零点处看做为铰支，应用结构力学的方法计算弯矩。AB段可以看作为悬臂梁，计算方式如下：BC段视为两端固定，其中：CD段看做两端固定，其中：DE段看做两端固定，其中：EG段看做一端固定一端铰接，其中：桩身B、C、D、E、G处的支反力：计算C、D、E固端弯矩对桩身弯矩进行分配，首先计算分配系数：C点处固端弯矩：D点处固端弯矩：E点处固端弯矩：计算得BCDE010.50.50.50.50.620.38M+12.33+12.33+2.86-11.3412.57-17.4918.72-289.81分配及传递-24.66-12.3384.12168.35103.91+5.21+10.41+10.41+5.21-5.21-2.61-21.11-42.21-42.21-21.11+5.93+11.86+11.86+5.93+6.55+1.93+1.93-5.93-2.97-3.12-6.24-6.24-3.12+1.53+3.05+3.05+1.53+0.77+1.93+1.93-1.53-0.77-0.63-1.25-1.25-0.63+0.35+0.7+0.7+0.35+0.2+0.4+0.24-0.35-0.18-0.14-0.28-0.28-0.14+0.07+0.07M+12.33-12.33+10.02-10.32-24.54+24.37+178.2-176.9表42内力表支撑点支撑反力（kN）弯矩（kN·m）B31.439.33C42.0914.32D77.8828.8E331.27202.96G213.820排桩计算设土压力零点以下，排桩的嵌固深度为y：解得排桩最小入土深度：取10m排桩总长度为12+10=22m桩身最大弯矩：纵向受力钢筋选用HRB400箍筋选用HRB335，，，排桩直径设为0.8m，C30混凝土混凝土保护层厚度选用35mm，由《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）附录B.0.1公式：计算得：求得选用14根直径为22mm的钢筋，实际配筋面积为5321.86mm²实际配筋率满足最小配筋要求锚杆设计锚索均选用钢绞线，单束锚索直径为15.2mm，其抗拉强度设计值为。锚杆施工时选用套管护壁成孔工艺，二次压力注浆施工方法。锚杆间水平间距1m。基坑安全支护等级为二级，第1道锚杆：锚固体直径标准值：锚杆的自由段长度锚杆总长度为取11m锚杆杆体直径计算所以此处选择1根直径为15.2mm的钢绞线。第2道锚杆：锚固体直径标标准值：锚杆的自由段长度锚杆总长度为取10m锚杆杆体直径计算所以此处选择1根直径为15.2mm的钢绞线。第3道锚杆：锚固体直径标准值：锚杆的自由段长度锚杆总长度为取11m杆体直径计算所以此处选择1根直径为15.2mm的钢绞线。第4道锚杆：锚固体直径标准值：锚杆的自由段长度锚杆总长度为取22m锚杆杆体直径计算所以此处选择1根直径为15.2mm的钢绞线。腰梁冠梁设计此设计中锚杆腰梁采用型钢组合梁。锚杆腰梁应按受弯构件设计，并根据实际约束条件按连续梁计算。计算腰梁的内力时，腰梁的荷载假设为均布荷载，其值取。由于基坑宽度度为48m，而锚杆的水平间距取s=1.5m,故：对于第一层的锚杆的腰梁的均布荷载：。对应的腰梁的支点位于锚固点处，其值为：。对于第二层的锚杆的腰梁的均布荷载为：。对应的腰梁的支点位于锚固点处，其值为：。确定选用I22b的工字钢。图6腰梁选用的型钢组合根据理正计算结果，取冠梁高度0.8m，宽度为1m。图7冠梁截面图表3冠梁钢筋表钢筋级别选筋HRB3352B16HRB3352B16HRB335B16@200理正验算[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滑裂面数据圆弧半径(m)R=34.238圆心坐标X(m)X=-2.374圆心坐标Y(m)Y=14.091整体稳定安全系数Ks=1.382>1.30,满足规范要求。[抗倾覆稳定性验算]抗倾覆(对支护底取矩)稳定性验算:工况Kov是否满足规范要求12.91是22.94是32.39是42.48是51.93是62.11是71.62是81.75是91.21是[抗隆起验算]支护底部，验算抗隆起：Ks=(18.980×20.000×2.255+26.500×7.922)/(18.989×(12.000+20.000)+30.000)=1.672 Ks=1.672≥1.600，抗隆起稳定性满足。[嵌固深度构造验算]根据公式:嵌固构造深度=嵌固构造深度系数×基坑深度=0.200×12.000=2.400m嵌固深度采用值20.000m>=2.400m,满足构造要求。[嵌固段基坑内侧土反力验算]工况PsEp是否满足规范要求16273.90714060.971是26268.0514060.971是36168.40212107.803是46128.48412107.803是56083.87910130.181是66027.5110130.181是75964.3798278.146是85941.6478278.146是95793.3835893.8是 表中： Ps为作用在挡土构件嵌固段上的基坑内侧土反力合力（kN）； Ep为作用在挡土构件嵌固段上的被动土压力合力（kN）。支护二区周边荷载情况地面超载取20kPa25m处有一高楼，由于距离较远，按照空地取。理正计算书详见附录支护三区周边荷载情况地面超载取20kPa。2层小楼基础埋深6m,基地附加压力取20kPa,荷载边缘距离基坑17m。理正计算书详见附录支护四区周边荷载情况距离基坑边缘4m处有一2层小楼，基础埋深1.5m，基地附加压力取30kPa,荷载边缘距离基坑4m。理正计算书详见附录结论本文根据保定锦绣鑫城基坑支护工程的周边环境，最终选择桩锚支护与放坡的方案。并通过理正计算软件完成设计，做出验算，结果表明设计方案能够满足该深基坑的支护要求。水位在地下16m处，应设置止水帷幕。该基坑的具体设计方案如下：支护一区采用桩锚支护方案，桩长22m，直径0.8m，选用C30混凝土；锚杆施工时选用套管护壁成孔工艺，二次压力注浆施工方法，水平间距1m，第一道锚杆位于桩顶下2m，长度为11m，第二道锚杆位于桩顶下4m，长度为10m，第三道位于桩顶下6m，长度为10m，第四道锚杆位于桩顶下8m，长度为22m。支护二区采用放坡的方案，放坡级数三级，采用1：1.2坡度放坡，第一次放坡坡高3m，第二次放坡坡高6m，第三次放坡坡高3m，台宽1.5m。支护三区采用桩锚支护方案，桩长25m，直径0.8m，选用C30混凝土；锚杆施工时选用套管护壁成孔工艺，二次压力注浆施工方法，水平间距1m，设置6道锚杆，竖向间距均为2m，长度均为20m。支护一区采用桩锚支护方案，桩长22m，直径0.8m，选用C30混凝土；锚杆施工时选用套管护壁成孔工艺，二次压力注浆施工方法，水平间距1m，第一道锚杆位于桩顶下2m，长度为11m，第二道锚杆位于桩顶下4m，长度为10m，设置4道锚杆，竖向间距均为2m，第一道锚杆长度为16m，第二道锚杆长度为16m，第三道锚杆长度为20m，第四道锚杆长度为16m。参考文献WeiLu,LuWei,ZhaoLingYun,WangKai.ApplicationandDef