精選優(yōu)質文檔-----傾情為你奉上精選優(yōu)質文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)專心---專注---專業(yè)精選優(yōu)質文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)畢業(yè)設計某大廈基坑工程設計摘要本設計資料中給出地基土層主要由素填土、淤泥質雜填土、粉質粘土、圓礫構成。地形為坡地，由人工推填平整，場地較平整。原始地貌為侵蝕性堆積崗地。由于東側為工商局宿舍，樓高六層，其最近距離為5.6m，西側為馬路，最近距離為6.5m，其余兩側為空地，且出于減少施工對其東側建筑物造成較大影響，減小施工噪聲，降低造價費，盡量縮短工期等原因考慮，主體基坑支護采用分兩側（BC側和AB、AD、DC側）采用不同的支護體系支護：BC側是鉆孔灌注樁加錨桿的支護體系，采用鉆孔灌注樁的基坑開挖深度為10m，總樁長14m；（AB、AD、DC）側是土釘墻支護，基坑開挖深度10m。土層錨桿作為一種新興科學，將會更廣泛地運用到工程實踐中，其具有較高的科學性、使用性，且施工方便，不占場地。設計的主要內容有支護方案的選擇、鉆孔灌注樁的設計與計算、土釘及錨桿的計算、基坑整體穩(wěn)定性驗算。關鍵詞：深基坑支護；土釘墻；鉆孔灌注樁；錨桿支撐目錄33667780044.355591第一章設計任務說明1.1基本資料1.1.1基坑周邊環(huán)境條件基坑西側為馬路，最近距離為6.5m。東側為工商局宿舍，樓高六層，其最近距離為5.6m。人工推填平整，場地較平整。地面標高為67.9m，基坑挖深10m。圖1基坑平面圖1.1.2巖土層分布特征根據地質勘察資料，在A-B-C-D段主要分布的土層如下：（1）雜填土（Qm1）：褐灰至褐紅色，以粘性土為主，含大量磚塊及碎石生活垃圾，人工填積，結構松散，不含地下水，濕。埋深1.00~1.11m，層厚1.20~4.00m，層底標高66.70~66.80m。（2）素填土eq\o\ac(○,2)（Qm1）：褐紅色，以粘性土為主，含少量磚塊及碎石。人工新近填積，未完成自重固結，結構松散，不含地下水，濕。埋深0.00~1.10m，層厚1.20~4.00m，層底標高63.10~66.70m。（3）淤泥質雜填土eq\o\ac(○,3)（Qa1）：褐灰至灰黑色，含大量碎石及生活垃圾腐爛物，具臭味，含地下水，軟塑狀，易變形，很濕。埋深1.80~4.00m，層厚0.70~2.90m，層底標高63.10~64.10m。（4）粉質粘土eq\o\ac(○,4)（Qa1）：褐黃至褐紅色，含少量灰白色團狀高嶺土及鐵錳氧化物，裂隙發(fā)育，搖震無反應。土狀光澤，干強度一般，頂部受水浸泡嚴重。硬塑，中密，稍濕。埋深0.00~4.70m，層厚2.10~6.70m，層底標高60.30~62.00m。（5）圓礫eq\o\ac(○,5)（Qa1）：黃至黃褐色，以石英硅質巖碎屑為主。含少量砂粒及粘性土，膠結一般。粗顆粒呈圓狀，中風化。粒徑?>20mm占35%，5~20mm占25%，粘性土占5%，富含地下水，中密飽和。埋深5.00~7.60m，層厚4.50~5.30m，層底標高55.80~56.70m。（6）粘土eq\o\ac(○,6)（Qa1）：紫紅色，由下伏基巖風化殘積而成，含少量斑狀灰白色高嶺土及石英粉砂、云母碎屑，裂隙發(fā)育，土狀光澤，搖震無反應。干強度一般，可塑，中密，濕。（7）強風化粉砂質泥巖eq\o\ac(○,7)（K）：紫紅色，粉砂泥質結構，層狀構造，以泥質成分為主，石英粉砂為次，巖石風化強烈，裂隙發(fā)育，裂面見鐵錳氧化膜，浸水易軟化，干燥易散碎，頂部風化呈土狀。堅硬，致密，稍濕。埋深12.50~13.20m，層厚2.00~3.70m，層底標高51.50~53.10m。（8）中風化粉砂質泥巖eq\o\ac(○,8)（K）：紫紅色，粉砂泥質結構，以泥質成分為主，石英粉砂為次，見云母小片，巖芯表面見綠泥石斑塊，偶見石膏細脈充填于裂隙中，巖石較完整，裂隙較發(fā)育，局部夾泥巖透鏡體，分布無規(guī)律。浸水易軟化，干燥易碎裂。堅硬，致密，稍濕。埋深14.80~16.40m，層厚2.40~9.80m，層底標高43.10~49.70m。地下水位簡況：場地主要見上層滯水及潛水。上層滯水主要賦存于素填土eq\o\ac(○,2)和淤泥質雜填土eq\o\ac(○,3)中，受大氣降水及地表水的補給，季節(jié)性變化明顯；潛水主要賦存于圓礫eq\o\ac(○,5)中，受同層地下水補給。測得初見水位0.30~7.00m，相應標高60.90~67.60m，測得靜止水位0.40~2.50m，相應標高65.40~67.40m。場地地下水對混凝土結構無腐蝕性，對鋼筋混凝土結構中的鋼筋無腐蝕性。圖2巖土層分布圖1.1.3基坑側壁安全等級及重要性系數絲綢大廈基坑安全等級為一級，基坑重要性系數γ0=1.0。1.1.4設計依據（1）地質勘察報告及相關資料;（2《建筑基坑支護技術規(guī)范》（JGJ120-99）；（3）《建筑基坑工程技術規(guī)范》（YB9258-97）；（4）《巖土工程預決算指南》；（5）《深基坑工程》；（6）《深基坑工程設計施工手冊》；（7）《深基坑支護設計與施工》；（8）《工程概預算》；（9）《基坑工程手冊》等。第二章支護體系方案的選擇2.1常見支護體系的類型及其特點和適用范圍放坡開挖：適用于周圍場地開闊，周圍無重要建筑物，只要求穩(wěn)定，位移控制五嚴格要求，價錢最便宜，回填土方較大。深層攪拌水泥土圍護墻：深層攪拌水泥土圍護墻是采用深層攪拌機就地將土和輸入的水泥漿強行攪拌,形成連續(xù)搭接的水泥土柱狀加固體擋墻。水泥土圍護墻優(yōu)點:由于一般坑內無支撐,便于機械化快速挖土;具有擋土、止水的雙重功能;一般情況下較經濟;施工中無振動、無噪音、污染少、擠土輕微,因此在鬧市區(qū)內施工更顯出優(yōu)越性。水泥土圍護墻的缺點:首先是位移相對較大,尤其在基坑長度大時,為此可采取中間加墩、起拱等措施以限制過大的位移;其次是厚度較大,只有在紅線位置和周圍環(huán)境允許時才能采用,而且在水泥土攪拌樁施工時要注意防止影響周圍環(huán)境。高壓旋噴樁：高壓旋噴樁所用的材料亦為水泥漿,它是利用高壓經過旋轉的噴嘴將水泥漿噴入土層與土體混合形成水泥土加固體,相互搭接形成排樁,用來擋土和止水。高壓旋噴樁的施工費用要高于深層攪拌水泥土樁,但其施工設備結構緊湊、體積小、機動性強、占地少,并且施工機具的振動很小,噪音也較低,不會對周圍建筑物帶來振動的影響和產生噪音等公害,它可用于空間較小處,但施工中有大量泥漿排出,容易引起污染。對于地下水流速過大的地層,無填充物的巖溶地段永凍土和對水泥有嚴重腐蝕的土質,由于噴射的漿液無法在注漿管周圍凝固,均不宜采用該法。槽鋼鋼板樁：這是一種簡易的鋼板樁圍護墻,由槽鋼正反扣搭接或并排組成。槽鋼長6～8m,型號由計算確定。其特點為:槽鋼具有良好的耐久性,基坑施工完畢回填土后可將槽鋼拔出回收再次使用;施工方便,工期短;不能擋水和土中的細小顆粒,在地下水位高的地區(qū)需采取隔水或降水措施;抗彎能力較弱,多用于深度≤4m的較淺基坑或溝槽,頂部宜設置一道支撐或拉錨;支護剛度小,開挖后變形較大。鋼筋混凝土板樁：鋼筋混凝土板樁具有施工簡單、現場作業(yè)周期短等特點,曾在基坑中廣泛應用,但由于鋼筋混凝土板樁的施打一般采用錘擊方法,振動與噪音大,同時沉樁過程中擠土也較為嚴重,在城市工程中受到一定限制。此外,其制作一般在工廠預制,再運至工地,成本較灌注樁等略高。但由于其截面形狀及配筋對板樁受力較為合理并且可根據需要設計,目前已可制作厚度較大(如厚度達500mm以上)的板樁,并有液壓靜力沉樁設備,故在基坑工程中仍是支護板墻的一種使用形式。鉆孔灌注樁：鉆孔灌注樁圍護墻是排樁式中應用最多的一種,在我國得到廣泛的應用。其多用于坑深7～15m的基坑工程,在我國北方土質較好地區(qū)已有8～9m的臂樁圍護墻。鉆孔灌注樁支護墻體的特點有:施工時無振動、無噪音等環(huán)境公害,無擠土現象,對周圍環(huán)境影響小;墻身強度高,剛度大,支護穩(wěn)定性好,變形小;當工程樁也為灌注樁時,可以同步施工,從而施工有利于組織、方便、工期短;樁間縫隙易造成水土流失,特別時在高水位軟粘土質地區(qū),需根據工程條件采取注漿、水泥攪拌樁、旋噴樁等施工措施以解決擋水問題;適用于軟粘土質和砂土地區(qū),但是在砂礫層和卵石中施工困難應該慎用;樁與樁之間主要通過樁頂冠梁和圍檁連成整體,因而相對整體性較差,當在重要地區(qū),特殊工程及開挖深度很大的基坑中應用時需要特別慎重。地下連續(xù)墻：通常連續(xù)墻的厚度為600mm、800mm、1000mm，也有厚達1200mm的，但較少使用。地下連續(xù)墻剛度大，止水效果好，是支護結構中最強的支護型式，適用于地質條件差和復雜，基坑深度大，周邊環(huán)境要求較高的基坑，但是造價較高，施工要求專用設備。土釘墻：土釘墻是一種邊坡穩(wěn)定式的支護,其作用與被動的具備擋土作用的上述圍護墻不同,它是起主動嵌固作用,增加邊坡的穩(wěn)定性,使基坑開挖后坡面保持穩(wěn)定。土釘墻主要用于土質較好地區(qū),我國華北和華東北部一帶應用較多,目前我國南方地區(qū)亦有應用,有的已用于坑深10m以上的基坑,穩(wěn)定可靠、施工簡便且工期短、效果較好、經濟性好、在土質較好地區(qū)應積極推廣。SMW工法：SMW工法亦稱勁性水泥土攪拌樁法,即在水泥土樁內插入H型鋼等(多數為H型鋼,亦有插入拉森式鋼板樁、鋼管等),將承受荷載與防滲擋水結合起來,使之成為同時具有受力與抗?jié)B兩種功能的支護結構的圍護墻。SMW支護結構的支護特點主要為:施工時基本無噪音,對周圍環(huán)境影響小;結構強度可靠,凡是適合應用水泥土攪拌樁的場合都可使用,特別適合于以粘土和粉細砂為主的松軟地層;擋水防滲性能好,不必另設擋水帷幕;可以配合多道支撐應用于較深的基坑;此工法在一定條件下可代替作為地下圍護的地下連續(xù)墻,在費用上如果能夠采取一定施工措施成功回收H型鋼等受拉材料;則大大低于地下連續(xù)墻,因而具有較大發(fā)展前景。2.2基坑支護方案的確定本工程地下水位較高，基坑開挖深度為10米，且BC側由于距離建筑物較近（5.6m），嚴格按照《建筑基坑支護設計規(guī)程》（JGJ120—99）、《建筑基坑工程技術規(guī)范》（YB9258-97）、《深基坑支護設計與施工》中的有關要求進行。經過詳細的分析后認為：本設計基坑支護方案，在滿足基坑土方開挖、地下室結構施工及周圍環(huán)境保護對基坑支護結構的要求，符合“安全可靠，經濟合理，技術可行，方便施工”的原則。基坑分為（AB、CD、AD）和BC兩個計算區(qū)段，由于BC區(qū)段距離建筑物較近，為減少施工對其東側建筑物造成較大影響，減小施工噪聲，降低造價費用則采用鉆孔灌注樁與錨桿支撐，（AB、CD、AD）區(qū)段周邊環(huán)境較為寬松，在考慮地質、造價、工期等方面綜合原因后，可采用土釘墻支護。BC斷面的圍護結構設計與計算3.1土壓力系數計算按照朗肯土壓力計算理論作為土側向壓力設計的計算依據，即：主動土壓力系數：被動土壓力系數：3.2支護結構設計計算該段為基坑東側B-C段，采用鉆孔灌注樁加兩道錨桿進行施工，取樁徑為0.8m，兩樁之間的距離取1.5m。結構外側地面附加荷載q取10kPa。表3.1各土層系數表序號圖層名稱層厚（m）粘聚力C（）內摩擦角φ（）重度（）KaKp1粉質粘土6.71223180.4382.2832圓礫4.8040200.2174.63粘土1.52015200.5891.6984強風化粉砂質泥巖31520230.4062.4645強風化粉砂質泥巖52430250.33333.2.1側向土壓力計算1、第一階段挖土深3.5m，并在-3m標高處設立錨桿按朗肯理論計算主動與被動土壓力強度，其公式如下：其中：——朗肯主動土壓力強度（）——地面均勻荷載（）——第層土的重度（）——第層土的厚度（）——朗肯主動土壓力系數；（1）求第一層土的主動和被動土壓力（2）求開挖面下土壓力為0點（3）求O點開挖面以上土壓力（4）求o以上作用在樁上土壓力對o點的力矩：（5）樁在d下嵌故深度t假設支座d處的反力需要樁長度,則樁長取6m2、第二階段挖土深6.7m，并在-6m標高處設立錨桿（1）求第一層土的主動和被動土壓力（2）求開挖面下土壓力為0點（3）求O點開挖面以上土壓力（4）求o以上作用在樁上土壓力對o點的力矩：圖3.2開挖第二階段土壓力分布簡圖（5）計算支撐反力支撐到d點距離支撐反力假設支座d處的反力（6）樁在d下嵌故深度t需要樁長度,則樁長取10m3、第三階段挖土深10m土壓力系數采用加權平均計算，開挖面范圍內土體力學指標加權平均值為：（1）土壓力計算0m處：10m處上：10m處下：土壓力為0的距開挖面的d點深度：d以上對樁的土壓力的合力：d以上作用在樁上土壓力對d點的力矩：圖3.3開挖第三階段土壓力分布簡圖（2）計算支撐反力：第一層支撐到d點距離：第二層支撐到d點距離：第一層支撐反力取第一層挖土時的值：第二層支撐反力值 假設支座d處的反力：（3）樁在d下嵌故深度t需要樁長度,則樁長取14m（4）樁強度驗算樁上剪力為0的位置距地面以下y處3.3錨桿的設計3.3.1錨桿承載力的計算（1）本工程采用兩層錨桿，水平間距一般取（1.5~4.5）m，此處為1.5m；傾角（2）由前面的計算可以知道，錨桿的水平力是，（3）由可得：（4）錨桿自由段長度的計算：圖3.4錨桿自由段長度計算簡圖O為土壓力零點，OE為假想滑裂面，錨桿AD與水平線AC夾角，AB為非錨固段，可由幾何關系得：因為小于5m，而規(guī)范規(guī)定錨桿自由端長度不得小于5m，為了結構的穩(wěn)定，這里我們取兩道錨桿的自由段都為6m（5）錨桿的錨固段長度的計算：圓柱形水泥壓漿錨桿的錨固段長度按下式計算：其中：——錨固段直徑，可取鉆頭直徑的1.2倍；——錨固安全系數，取=1.5，當使用年限超過兩年或周圍環(huán)境要求較高時取=2.0；——土層錨桿設計軸向拉力，即按擋墻計算得到的錨拉力；——錨固體與土層之間的剪切強度，可按各地積累的經驗取用，也可以按照公式其中C——土體的粘聚力；——錨固段中點的上覆壓力；——錨固段與土體之間的摩擦角，通常取=。當采用二次壓注漿時，取，其中為土體的固結塊剪的內摩擦角峰值。在本工程中，取，，；由于工程中采用的是直徑120mm的鉆孔機械，則暫設第一層錨桿錨固段長5m,第二層錨桿錨固段長10m，則兩層錨桿錨固段中點埋深各為：剪切強度各為：所以得：由于錨固段長度不應小于4m，所以L1取5m，L2取12m土層錨桿總長度各為：（7）土層錨桿截面積和配筋的計算：土層錨桿截面積可以按照下式計算：其中A——錨桿的截面積；——土層錨桿設計軸向拉力；——安全系數，取1.3；——錨桿材料的設計標準強度值。則根據實際情況，，，鋼筋在此用HRB335的鋼筋，則=300所以帶入數據得：選用選用3.4樁的配筋3.4.1樁體的配筋計算方法將圓形樁體化為長方形的墻體，然后采用雙面對稱配筋方法配筋，灌注樁直徑為800mm，混凝土為C30，受力鋼筋，分布鋼筋均采用Ⅱ級鋼筋。綜合安全系數K=1.4，將直徑為800mm的圓形樁體化為寬800mm，墻厚h的墻體。解得h=700.8mm,取墻厚h=710mmC30混凝土的，Ⅱ級鋼筋的設計強度。墻最大彎矩墻厚710mm，保護層為40mm，混凝土為C30，受力鋼筋，分布鋼筋均采用Ⅱ級鋼筋。墻最大彎矩,采用雙面對稱配筋(1)(2)——樁的最大彎矩（）——縱向鋼筋橫截面積（）（），——混凝土強度設計值（）——鋼筋強度設計值（）由（1）式可知由（2）式可得總面積根據《簡明深基坑工程設計施工手冊》[13]鉆孔灌注樁的最小配筋率為％，故所以實配鋼筋，鋼筋按一排均勻布置。3.4.2構造配筋根據《簡明深基坑工程設計施工手冊》[13]有：鋼箍宜采用螺旋筋，間距一般為，每隔應布置一跟直徑不小于的焊接加強箍筋，以增加鋼筋籠的整體剛度，有利于鋼筋籠吊放和澆灌水下混凝土時整體性.鋼筋籠的配筋量由計算確定，鋼筋籠一般離孔底200~500mm。因此在本基坑設計中:采用的螺旋筋為箍筋，另外每隔布置一根的焊接加強箍筋（即定位筋）3.5冠梁設計由于本工程采用鉆孔灌注樁作為支護結構,為了提高支護體系的穩(wěn)定性形成閉合的結構,根據要求在鉆孔灌注樁頂部設置冠梁,增加整體的穩(wěn)定性.根據《深基坑工程優(yōu)化設計》[11]一般冠梁高度為,寬度為（為鉆孔灌注樁的直徑）.冠梁剛度越大,則冠梁的作用相當于支點的作用,對樁的受力和變形將起顯著的作用,因此設計時可以適當的將其斷面加大,配以適量的鋼筋,增加剛度。本工程設計冠梁高度為800mm寬為960mm?；炷恋燃墳?按以下公式計算冠梁的筋:式中——冠梁的配筋面積——樁按最大彎矩配筋時的鋼筋面積本基坑取系數為，所以根據規(guī)范規(guī)定最小配筋率為0.2％，故所以實配鋼筋，箍筋采用。3.6腰梁設計錨噴支護腰粱計算按多跨連續(xù)梁計算（見計算簡圖）圖3.5錨噴支護腰粱計算簡圖，其中,所以：計算結果得：經計算選用腰粱型號見基坑支護腰梁型鋼選用表錨桿槽鋼型號W()M(KN.m)跨度(m)1.522921.762[850.610.88錨桿軸向力(KN)45.534.12[1079.417.171.253.42[12.6124.226.792.369.22[14a16134.699.974.92[14b174.237.5124.293.12[16a216.646.61341002[16233.650.2162.1121.62[18a282.860.8174.5130.92[18304.465.5204.1153.12[20a35676.5219.5164.42[20382.882.3249.51872[22a435.293.6則腰梁配筋結果為：第一層錨桿處腰梁的配筋可選用2[10，第二層錨桿處腰梁的配筋可選用2[20a。此工程中為了安全起見，兩層錨桿的腰梁都采用2[20a的槽鋼,箍筋選用(AB.AD.DC)斷面的圍護結構設計與計算4.1土釘計算該段為基坑采用土釘墻支護進行施工，基坑實際挖深10m，結構外側地面附加荷載q取10kPa。，開挖斜面坡取，土釘間距為1.5m。土釘垂直傾角為150表4.1(AB.AD.DC)側基坑土層系數表序號圖層名稱層厚（m）粘聚力C（）內摩擦角φ（）重度（）KaKp1雜填土5.688180.7561.3233粉質粘土3.51223180.4382.2834圓礫5.3040200.2174.65粘土1.02015200.5891.6986強風化粉砂質泥巖31520230.4062.4647中風化粉砂質泥巖52430250.3333（1）基坑深度范圍內各指標的加權平均值為：（2）各土釘處水平荷載標準值分別為：由公式，可得：（3）折減系數（4）各道土釘受拉荷載標準值為：由公式，可得：（5）土釘抗拉承載力設計值為：由公式，可得：經查?土釘錨固體與土體極限摩阻力標準值?表取，土釘在穩(wěn)定土體內的長度為：根據公式，可得：（6）土釘在直線破裂面內的長度：由公式，可得：(7)土釘總長度為：取9m取12m取15m取11m取13m取8m4.2配筋計算鋼筋選用HRB335級鋼筋，鋼筋抗拉強度設計值，土釘鋼筋為：第1，2，6排土釘選用,鋼筋面積，滿足；第3,4,5排土釘選用,鋼筋面積，滿足；鋼筋按構造要求?、蚣壜菁y鋼筋.每根土釘周圍布置Φ14橫縱雙向加強筋。根據構造要求噴射混凝土面厚度取100mm,噴射混凝土等級為C20，混凝土面層配Ⅰ級鋼筋4.3土釘穩(wěn)定性驗算4.3.1土釘的抗滑動穩(wěn)定性分析作用在墻后的滑移合力為土體主動土壓力:土釘墻的厚度B為：，取4.3.2土體的抗傾覆穩(wěn)定性驗算墻體的抗傾覆彎距為：墻底受到彎距為基坑的穩(wěn)定性驗算5.1基坑的整體抗滑穩(wěn)定性驗算根據《簡明深基坑工程設計施工手冊》[6]采用圓弧滑動面驗算板式支護結構和地基的整體穩(wěn)定抗滑動穩(wěn)定性時，應注意支護結構一般有內支撐或外拉錨桿結構、墻面垂直的特點。不同于邊坡穩(wěn)定驗算的圓弧滑動，滑動面的圓心一般在擋墻上方，基坑內側附近。通過試算確定最危險的滑動面和最小安全系數?？紤]內支撐或者錨拉力的作用時，通常不會發(fā)生整體穩(wěn)定破壞，因此，對支護結構，當設置外拉錨桿時可不做基坑的整體抗滑移穩(wěn)定性驗算。5.2基坑抗傾覆穩(wěn)定性驗算根據《建筑基坑支護技術規(guī)程應用手冊》[11]抗傾覆安全系數如下：其中有式中——被動土壓力系數與主動土壓力系數的比值——基坑的開挖深度——最下道支撐點到基坑底的距離——樁的入土深度——地面荷載，——樁長范圍內土層的重度的加強平均值——樁長范圍內土層的內摩擦角的加強平均值——樁長范圍內土層的粘聚力的加強平均值——踢腳安全系數。其范圍為1、第一階段抗傾覆穩(wěn)定性驗算由于，，，，，2、第二階段抗傾覆穩(wěn)定性驗算由于，，，，，3、第三階段抗傾覆穩(wěn)定性驗算：其中有：樁長范圍內的所有土層參數的加權平均值如下：由公式可知：由于，，，，，5.3基坑抗隆起穩(wěn)定性驗算采用同時考慮c、φ的計算方法驗算抗隆起穩(wěn)定性。式中——墻體插入深度；——基坑開挖深度；——地面超載；——坑外地表至墻底，各土層天然重度的加強平均值；——坑內開挖面以下至墻