【广州一新建厂区办公楼基坑支护结构设计13000字（论文）】

本项目是广州一新建厂区办公楼基坑支护设计，基坑的所在地区的的影响，本课题通过分析该地的具体地质其中第一章大致介绍了基坑工程，从概念、基坑勘第二章根据介绍了本课题的工程地质概况、包括土层信息和水文信息第三章是基坑的地下水处理，地下水处理是基坑处理过程中不可缺少的一个程第四章便是支护结构的具体设计，从计算土压力、支护前稳定性验算、支护验算 11.基坑主要设计根据及原则 11.1基坑工程勘察报告 11.2设计三大原则 12.基坑工程地质概况及支护方案选型 22.1基坑工程地质概况 22.1.1基坑概况 22.1.2地质条件 22.1.3水文条件 22.2基坑支护方案选型 32.2.1基坑支护方案的初选 32.2.2基坑支护方案的终选 33.基坑降水设计 43.1降水设计 43.1.1降水类型选择 43.1.2土层渗透系数及渗透性分级表 43.1.3基坑降水量计算 43.1.4基坑确定井点数量与井距 53.2降水引起的地层变形计算 74.基坑支护设计及检算 94.1地质土层参数及基坑参数 94.1.1物理力学参数 94.1.2基坑深度及基坑平面尺寸 4.2土压力系数计算 4.3基坑剖面土层侧向土压力计算 4.3.1主动土压力计算 4.3.2被动土压力计算 4.3.3土压力合力及作用点位置计算 4.4支护前稳定分析 4.4.1深度12m基坑支护前稳定性分析 4.4.2深度8m基坑支护前稳定性分析 214.4.3、俩坑交界处支护前稳定性分析 4.5排桩截面支护方案及计算 4.5.1深度12m基坑支护方案及内力计算 244.5.2深度12m冠梁及腰梁设计 4.5.3深度12m基坑桩截面设计 4.5.4深度8m基坑支护方案及内力计算 34.5.5深度8m基坑冠梁及腰梁设计 4.5.6深度8m桩截面设计 4.6整体稳定性验算 414.6.1深度12m基坑整体稳定性验算 414.6.2深度8m基坑整体稳定性验算 4.7抗倾覆稳定性验算 4.7.1深度12m基坑抗倾覆稳定性验算 424.7.2深度8m基坑抗倾覆稳定性验算 4.8基坑抗隆起验算 44.8.1深度12m基坑抗隆起验算 44.8.2深度8m基坑抗隆起验算 4.9支护结构内支撑设计 4.9.1深度12m基坑内支撑设计 474.9.2深度8m基坑内支撑设计 4.10内支撑立柱设计 4.10.1深度12m基坑立柱设计 4.10.2深度8m基坑立柱设计 5.基坑监测 536.施工注意事项 6.1支撑结构的施工 6.2土方开挖注意事项 1.基坑主要设计根据及原则1.1基坑工程勘察报告①具体土的颗粒的组成形式、不均匀系数等。②回弹系数③基坑的深部有影响的承压水头。(2)地下水的工程性质评价并给出建议。(3)周边环境的具体情况并且给出意见。(5)给出具体的平面图、地层的剖面图还有与工程相关的试验结果表。1.2设计三大原则2.基坑工程地质概况及支护方案选型(1)地层岩性：(2)地基土评价：(1)水的类型(2)地表水及地下水对工程影响评价桩侧摩擦力降低的可能；冲(钻)孔桩施工中若桩孔放置时间过长，导致泥浆水化，极综上所述，场区大部分地段揭露含水砂层，开挖时有一定水量，同时有软土发2.2基坑支护方案选型泥质粉质粘土层(②1)、松散细砂、淤泥质细砂层和中、粗砂(②2和②3)、可塑粉质粘土层(③1、④1)和硬塑粉质粘土层(④2)。本工程安全等级为二级，基坑周边不能采用等于7m,不能采用重力式水泥土墙；结合本工程特有的地质条件和基坑的规模，拟初按照规范中有关规定中满足要求的支护方式中进行最后的选择，双排桩虽然安剩下两种最常见也是最常用的支护方式：支撑式结构和锚拉式结构。我们从中选择3.基坑降水设计基坑开挖的降水方式有很多种，管井降水法应用范围广，其主要适应土类为粉土、根据本次土层抽水试验及室内试验结果结合以往工程经验，各层土的渗透系数及其具体参数见表6。土层编号岩土名称①杂填土素填土细砂、淤泥质粉细砂中、粗砂粗、砾砂稳定水位埋深为0.5m,基坑最大深度12m,所以拟将地下水降深至基坑底部下0.5m,所以水位设计降深s=12m。k--基坑内土渗透的系数；R--影响半径R;H=1.64+2.21+3.12+3.15+2.11+2.2+3.34+1R=2s.√Hk=2×12×√28.77×13. (1)单井的最大出水量计算l-—过滤器插进地下水的高度取1.5mk--有水的土层的渗透系数；(2)最少井数计算(3)井距及其布置根据规范，并考虑到让基坑侧壁附近无地下水，进而保证电算结果的可靠性，故将降水井设置在基坑外3m处。井布置在基坑五个角各一个，南边布置三个，北分布，通过基坑的长宽尺寸，降水的井数为16□。(降水井的直径为600mm,滤料的厚度为130mm,井管及过滤器外径设为400mm。)0008T图3-1基坑降水井点布置图深度12m基坑：深度8m基坑：4.基坑支护设计及检算编号土层名称重力密度γ直剪压缩系数c内摩擦角(度)粘聚力(松散)杂填土6(松散)素填土(流塑)淤泥质粉质(松散)07(松散)08(稍密)08(可塑)(硬塑)图4-1基坑平面布置图4.2土压力系数计算土层编号土层名称厚度内摩擦角粘聚力c压缩模量杂填土杂填土(流塑)淤泥质粉质质细砂少00(稍密)中、粗砂0(硬塑)Ka——朗肯主动土压力系数；γ——填土的重度，,位于水层以下的土用有效重度计算；c——填土内摩擦角，(°)z——计算点离填土顶面的距离，m。土层编号图层名称(松散)杂填土(松散)素填土(流塑)淤泥质粉质粘土(松散)淤泥质细砂(松散)中、粗砂(稍密)中、粗砂(可塑)4.3基坑剖面土层侧向土压力计算基坑南部深度12.0m,均布荷载20kPa,坑内水位12.5m,坑外水位为0.5m。(1)第一层土(1-1)厚度2.14m,水土合算σα1-1)=(0+16.8×2.14+20)×0.704-2×10×0.Oa(1-2)=(16.8×2.14+20)×0.626-2×13.3×0.7σa1-2)'=(16.8×2.14+19.8×2.21+20)×0.626-2×13.3×0.σa(2-1)=(16.8×2.14+19.8×2.21+16.6×3.12+20)×0.802-2×6.3×0Ua(2-2)=10×6.97=69.Ua(2-2)=10×10.12=101.Ua(2-3)=10×10.12=101.σa(2-3)=(192.297+19.3×2.11+20-10×12.23)×0.406-2×25×0.Ua(2-3)=10×12.23=122.Oa3-1)=(233.02+20-10×10.12)×0.406-2×25×0.Ua(2-3)=10×10.12=101.Ua(3-1)'=10×14.43=144.3kPa(7)第七层土(4-1)厚度3.34m,采用水土合算Oa(4-1)=(275.48+20)×0.651-2×12.2×0.8Oa(4-2)=(356.60+20)×0.376-2×18.4×0.61σa4-2)'=(356.60+18.8×3.36+20)×0.376-2×18.4×0.6σp(1-2)=0×1.598+2×13.3×1.26Op(1-2)'=(0+19.8×0.35)×1.247+2×13.3×1.σp<2-1)=(19.8×0.35)×1.247+2×6.3×1.11Op(2-1)'=(19.8×0.35+16.6×3.12)×1.247+2×6.3×1.σp(2-2)=(58.722-10×2.97)×2.117+2×21×1.4Up(2-2)=10×2.97=29.7σp(2-3)=(119.52-10×6.12)×2.464+2×25×1.5Up(2-3)=10×6.12=61.2up(2-3)=10×8.23=82.3σp(3-1)=(160.24-10×8.23)×2.464+2×25×1.5Up(2-3)=10×8.23=82.3up(3-1)=10×10.43=104.3(7)第七层土(4-1)厚度3.34m,采用水土合算σp(4-1)=202.7×1.536+2×12.2×1.240Op(4-1)=(202.7+18.3×3.34)×1.536+2×12.2×1.2(8)第八层土(4-2)厚度3.36m,采用水土合算(4)第四层土(2-2)厚度2.62m,采用水土分算σp(2-2)=0×2.117+2×21×1.45水位距离该层层顶0.5m,此位置土压力9a2-2)计算为：Op(2-2)"=(0+19.3×0.5)×2.117+2×21×1.up(2-2)=10×2.12=21.2k(5)第五层土(2-3)厚度2.11m,采用水土分算Up(2-3)=10×2.12=21.2Op(2-3)=(50.57+19.3×2.11-10×4.23)×2.464+2×25×1.5up(2-3)=10×4.23=42.3k(6)第六层土(3-1)厚度2.20m,采用水土分算σp(3-1)=(91.29-10×4.23)×2.464+2×25×1.5Up(2-3)=10×4.23=42.3Op(3-1)=(91.29+19.3×2.20-10×6.43)×2.464+2×25×1.5(7)第七层土(4-1)厚度3.34m,采用水土合算σp(4-1)=133.75×1.536+2×12.2×1.240Opo(4-1)=(205.44+18.3×3.34)×1.536+2×12.2×1.2(8)第八层土(4-2)厚度3.36m,采用水土合算σp(4-2)=268.39×2.663+2×18.4×1.632(2)被动土压力合力及其作用点计算①基坑挖深4m,水位4.5m。②基坑挖深8m,水位8.5m。4.4支护前稳定分析4.4.1深度12m基坑支护前稳定性分析采用的方法为规范中的通用方法，目的为计算相应的安全系(1)坡面信息：②超载：距离基坑边2m,其作用宽度3m,荷载大小为20kPa,270度。表4-4坡面信息坡面宽度(m)基坑高度(m)100201(2)土层信息：表4-5土层信息上部土层层号度粘结强度(kPa)粘聚力内摩擦角(度)水下粘水下内摩擦角(度)12345下部土层123(3)水面信息：本计算采用的计算方法为平常采用的有效应力法，计算采用近似法计算孔隙水压表4-6水面信息水面线号水平投影(m)竖直投影(m)12水面线段数为2;(5)计算结果：滑动法设置半径=15m;起始终止α(度)条实重地震力附加力下滑力抗滑力00000①土体下滑力之和=61.15kN;②土体抗滑力之和=7.2kN;③土体内部部分下滑力=61.15kN;④土体内部部分抗滑力=7.2kN;由上可知，在不支护的情况下进行基坑开挖是不安全的，其滑动安全系数小于1,采用的方法为规范中的通用方法，目的为计算相应的安全系(1)坡面信息：①坡面线段数为2;②超载：距离基坑边2m,其作用宽度3m,荷载大小为20kPa,270度。表4-8坡面信息坡面线号12(2)土层信息：层层号层厚土层土层123412345水平投影(m)竖直投影(m)表4-9土层信息重度饱和重度粘结强度(kpa)粘聚力4.700.000.000.000.00内摩擦角(度)12.20超载数01水下粘水下内8.602.980.000.000.000.00摩擦角(度)5.509.20(3)水面信息：本计算采用的计算方法为平常采用的有效应力法，计算采用近似法计算孔隙水压表4-10水面信息水面线号水平投影(m)竖直投影(m)12(5)计算结果：滑动半径=15m;滑动安全系数=0.851;表4-11计算结果起始a(度)条实重地震力附加力下滑力抗滑力00000①土体总下滑力=21.35kN;②土体总抗滑力=10.92kN;③土部分下滑力=21.35kN;④土部分抗滑力=10.92kN;由上可知，在不支护的情况下进行基坑开挖是不安全的，其滑动安全系数小于1,(1)坡面信息：①坡面线段数为2;②超载：距离基坑边2m,其作用宽度3m,荷载大小为20kPa,270度。表4-12坡面信息坡面线号水平投影(m)竖直投影(m)1021(2)土层信息：表4-13土层信息上部土层层号层厚重度度粘结强度(kpa)粘聚力内摩擦角(度)水下粘聚力水下内摩擦角(度)12下部土层1234(3)水面信息：本计算采用的计算方法为平常采用的有效应力法，计算采用近似法计算孔隙水压表4-14水面信息水面线号水平投影(m)竖直投影(m)12(5)计算结果：滑动半径=15m;表4-15计算结果起始a(度)条实重附加力下滑力抗滑力0000⑤土体总下滑力=247.641kN;⑥土体总抗滑力=584.887kN;⑦土部分下滑力=247.641kN;⑧土部分抗滑力=584.887kN;由上可知，在不支护的情况下进行基坑开挖是安全的，其滑动安全系数大于1,所4.5排桩截面支护方案及计算基坑挖深为12m,规范中对于支撑式排桩桩径L宜符合L>400mm的要求，桩间距不应大于桩的直径的两倍。根据要求设桩的桩径为0.6m,设桩间距1.2m。规范明确支纵向受力钢筋的保护层厚度c应大于等于35mm,所以冠梁宽度取1.0m、高度0.8m,纵向受力钢筋的保护层厚度40mm。①构造要求所需长度：②满足抗倾覆要求所需长度：③满足整体滑动稳定性要求所需长度：计算嵌固深度采用常用方法“圆弧滑动简单条分法”:④嵌固深度满足坑底抗隆起要求：K,=(26.010×2.200×10.662+0.000×20.721)/(24.955×(12.000+2.200)+20.00Ks=1.630>1.600,抗隆起稳定性满足。⑥满足最下道支点圆弧抗隆起要求所需长度：Ks=1.908>1.900,计算结果证明此时坑底抗隆起稳定性已经满足要求。①嵌固深度构造要求：②满足整体滑动稳定性要求：③满足坑底抗隆起要求：④满足最下道支点圆弧抗隆起要求：Ks=1.908>1.900,坑底的抗隆起稳定性在此时已经得到满足。嵌固深度la采用计算值7.50m时，各项验算均满足规范要求。所以嵌固深度取值10.0m>7.5m,满足要求。即嵌固深度10m,桩长22m。表4-16排桩支护基本信息内力计算方法支护结构安全等级二级基坑深度h(m)嵌固深度(m)桩顶标高(m)桩材料类型混凝土强度等级桩截面类型圆形一桩直径(m)桩间距(m)有十冠梁宽度(m)十冠梁高度(m)防水帷幕有帷幕高度帷幕宽度01支护结构上的水平集中力0根据对比选择，内支撑选择型钢钢管支撑，选择D×t支撑。具体参数为：4m的支撑间距，距离坑顶4m处设置第一层支撑，向下每隔4m设置一层支撑。对撑的长度为8m,设置4道立柱，第一道支撑材料抗力758.214KN/m,(5.中表4-17工况信息序号类型深度(m)道号1开挖23开挖42.内撑5开挖工况4--加撑2(8.00m)工况5--开挖(12.00m)根据以上各表所显示，可从中得出随着基坑开挖深度的加大受弯矩剪力随之变大，位移也随之增大，而且在基坑开挖深度范围内的高度中点水平表4-18冠梁配筋钢筋级别选筋表4-19腰梁配筋钢筋级别选筋桩是否均匀配筋是保护层厚度(mm)桩的纵筋级别螺旋箍筋级别螺旋箍筋间距(mm)弯矩折减系数一段各分段长度(m)11内力类型弹性法经典法计算值选筋类型表4-22配筋实配值设计值实用值实配面积(mm²或mm²/m)加强箍筋4.5.4深度8m基坑支护方案及内力计算基坑挖深为8m,规范中对于支撑式排桩桩径L宜符合L>400mm的要求，桩间距不应大于桩的直径的两倍。根据要求设桩的桩径为0.6m,设桩间距1.2m。规范明确支纵向受力钢筋的保护层厚度c应大于等于35mm,所以冠梁宽度取1.0m、高度0.8m,纵向受力钢筋的保护层厚度40mm。(1)满足各单项的嵌固深度估算：①构造要求所需长度：②满足抗倾覆要求所需长度：③满足整体滑动稳定性要求所需长度：计算嵌固深度采用常用方法“圆弧滑动简单条分法”:④嵌固深度满足坑底抗隆起要求：Ks=(18.137×4.750×10.662+0.000×20.721)/(18.885×(8.000+4.750)+16.86⑤嵌固深度满足最下道支点圆弧抗隆起要求：(2)验算各单项是否满足规范要求：①嵌固深度满足构造要求。②嵌固深度满足抗倾覆(踢脚)要求：③嵌固深度满足整体滑动稳定性要求：④嵌固深度满足坑底抗隆起要求：K,=(18.062×10.500×23.451+30.500×35.790)/(18.610×(8.000+10.500)+17.647Ks=15.304>1.600,抗隆起稳定性满足。⑤满足最下道支点圆弧抗隆起要求所需长度：符合要求。即la=11m,桩长19m。表4-23支护结构基本信息内力计算方法支护结构安全等级二级基坑深度h(m)嵌固深度(m)桩顶标高(m)桩材料类型混凝土强度等级桩截面类型圆形桩直径(m)桩间距(m)有冠梁宽(m)冠梁高(m)防水帷幕有帷幕高度帷幕宽度01支护结构上的水平集中力0根据对比选择，内支撑选择型钢钢管支撑，选择D×t=φ609×16,Q235热轧型钢工况OO表4-24工况信息号类型深度道号1开挖23开挖包络图4.5.5深度8m基坑冠梁及腰梁设计表4-25冠梁配筋钢筋级别选筋表4-26腰梁配筋钢筋级别选筋4.5.6深度8m桩截面设计桩是否均匀配筋是保护层厚度(mm)桩的纵筋级别螺旋箍筋级别螺旋箍筋间距(mm)弯矩折减系数剪力折减系数配筋分段数一段各分段长度(m)内力类型弹性法内力设计值内力实用值基坑内侧最大弯矩(kN.m)1基坑外侧最大弯矩(kN.m)最大剪力(kN)表4-29配筋段号选筋类型级别钢筋实配值实配[计算]面积(mm²或mm²/m)1纵筋箍筋加强箍筋4.6.1深度12m基坑整体稳定性验算图4-20整体稳定性验算简图工况1:4.6.2深度8m基坑整体稳定性验算图4-21整体稳定性验算简图通过下列公式抗倾覆稳定性验算，即对支护底取矩进行验算M,——被动土压力及支点力对桩底的抗倾覆弯矩，对Ma——主动土压力对桩底的倾覆弯矩。工况2:工况2:工况3:工况4:工况5:4.7.2深度8m基坑抗倾覆稳定性验算通过下列公式抗倾覆稳定性验算，即对支护底取矩进行验算况的顺序来逐一进行验算，所得Kov的数值如果都大M,——被动土压力及支点力对桩底的抗倾覆弯矩，对Ma——主动土压力对桩底的倾覆弯矩。工况1:4.8基坑抗隆起验算:W乙图4-23抗隆起验算简图2(1)按照从支护的底部向顶部的顺序，按层逐步验算抗隆起稳定性：K,=(25.998×10.000×23.451+30.500×35.790)/(25.324×(12.000+10.000)+20.000(2)采用圆弧条分法计算(按以最下层支点为转动轴心)坑底抗隆起：4.8.2深度8m基坑抗隆起验算图4-24抗隆起验算简图1图4-25抗隆起验算简图2(1)按照从支护的底部向顶部的顺序，按层逐步验算抗隆起稳定性：K,=(18.059×11.000×23.451+30.500×35.790)/(18.594×(8.000+11.000)+17.647Ks=15.502>1.600,抗隆起(2)采用圆弧条分法计算(按以最下层支点为转动轴心)坑底抗隆起：Ks=2.572>1.900,坑底抗隆起稳定性的计算结果满足要求。4.9支护结构内支撑设计4.9.1深度12m基坑内支撑设计内支撑采用钢支撑，跟据对比选择，内支撑选择型钢钢管支撑，选择尺寸为D×t=单位重量W=234Kg/m,惯性矩I=131117cm⁴,抵抗矩W₂=8612cm³。(1)长细比的验算2--压杆长细比μ--长度因数(两端固定取0.5)l--压杆长度(cm)(2)构件稳定性的计算应满足：式中f--钢材设计抗压强度(N/mm²)(3)支撑受弯截面应有如下要求：(4)进行验算长细比满足要求。mm²,构件稳定性满足。,满足要求。4.9.2深度8m基坑内支撑设计内支撑采用钢支撑，跟据对比选择，内支撑选择型钢钢管支撑，选择尺寸为D×t=φ609mm×16mm,Q235热轧型钢内支撑，其回转半径i=20.97cm,截面面积A=298cm²,单位重量W=234Kg/m,惯性矩I=131117cm⁴,抵抗矩W2=8612cm³。(1)长细比的验算2--压杆长细比μ--长度因数(两端固定取0.5)l--压杆长度(cm)i--压杆回转半径(2)构件稳定性的计算应满足：