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基坑支护毕业设计.docx

基坑支护毕业设计

艾尔小茜茜
2018-09-02 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《基坑支护毕业设计docx》,可适用于工程科技领域

基坑支护毕业设计淮阴工学院毕业设计说明书第页共页摘要基坑工程是指在地表以下开挖的一个地下空间及其配套的支护体系。而基坑支护就是为保证基坑开挖基础施工的顺利进行及基坑周边环境的安全对基坑侧壁以及周边环境采用的支挡、加固与保护等措施。基坑支护体系是临时结构安全储备较小具有较大风险基坑工程具有很强的区域性。不同水文工程地质环境条件下基坑工程的差异很大。基坑工程环境效应复杂基坑开挖不仅要保证基坑本身的安全稳定而且要有效的控制基坑周边地层移动以及保护周围环境。关键词基坑支护结构钻孔灌注桩钢支撑施工组织设计降水处理淮阴工学院毕业设计说明书Abstract第页共页FoundationPitistheexcavationofanundergroundspacebelowthesurfaceandacoordinatedsupportsystemBracingoffoundationpitistoensurethatexcavationandfoundationconstructionforthesmoothandsafeenvironmentFoundationPitandusedthepitretainingwallreinforcementandprotectionBracingofFoundationPitstructureisthestructuralsafetyoftemporaryreservesaresmaller,moreriskFoundationpitstructurehasastrongregionalExcavationworksunderdifferenthydrologicalenvironmentalandgeologicalconditionsarevastlyEffectscomplexexcavation,excavationpitisnotonlynecessarytoensuretheirownsafetybutalsotoeffectivelycontrolthepitsurroundingstrataInthefirstpart,itintroducesthedefinitionofdeepfoundationpitbracing,andthepositionandfunctionoftheconstructionalengineeri应布置监测点淮阴工学院毕业设计说明书当观测到水位变化较大时应实施回灌第页共页②在基坑外距坑边m处设置水位观测井兼回灌井按间距不大于m均分设置③在灌注桩预警值确定的原则①满足设计计算要求不可超出设计值②满足测试对象的安全要求达到保护目的③满足各保护对象的主管部门提出的要求④满足现行的相关规范规程要求⑤在保证安全的前提下综合考虑工程质量和经济等因素减少不必要的资金投入。预警值的确定①基坑边坡测斜:最大位移取mm警戒值为mm每天发展不超过mm②煤气管道的变化:沉降或水平位移均不得超过mm每天发展不得超过mm③自来水管道的变化:沉降或水平位移不得超过mm每天发展不得超过mm。淮阴工学院毕业设计说明书应急措施第页共页当监测项目超过其警戒值时必须迅速停止开挖查明原因对支护方案进行修改待加固处理后方能进行下一步开挖。一般应急措施有:①迅速原位回填保证警戒值不再增大②修改方案进行加固。观测时间与周期①各监测项目在基坑支护施工前应测得稳定得初始值且不应少于两次。②各项监测工作得时间间隔根据施工进程确定在开挖卸载急剧阶段间隔时间不应超过天。③其余情况下可延至天。当结构变形超过有关标准或场地条件变化较大时应加密观测。④当有危险事故征兆时则需进行连续监测。每次的监测结果及施工单位的处理意见必须及时向业主、设计、监理单位如实报告。第三部分:淮海第一城深基坑设计与监测工程概况及基坑规模工程概况淮海第一城新天地基坑支护工程位于淮安市清河区淮海东路金鹰大厦的北侧与承德路移动公司大厦西侧。根据场地地质情况和周边情况基坑采用钻孔灌注桩(泥浆护壁)的支护形式水泥搅拌桩止水。基坑设计采用黄海高程系统原建筑±同黄海高程m基坑开挖深度m~m基坑的长*宽约为米*米。基坑安全等级东部与移动公司仓库相邻一侧为一级东侧基坑开挖深度为m,最大水平位移计算值约~mm。本工程拟降水深度为坑底米处采用深井降水局部配合轻型井点降水方法对东侧基坑进行降水。)工程名称:淮安淮海第一城深基坑支护与监测(南侧))建设单位:淮安华立曙光置业有限公司)基坑工程:淮阴工学院)勘察单位:江苏省水文地质工程勘察院淮阴工学院毕业设计说明书)设计单位:淮安市设计院第页共页基坑挖深基坑开挖深度的确定:现场地较平坦按承台垫层底标高进行计算。设计依据及规范设计依据()江苏省水文地质工程勘察院提供的《淮海第一城岩土工程勘察报告》()该工程总平面图、地形图、地下室平面图等相关结构图纸设计规范()中华人民共和国行业标准《建筑基坑支护技术规程》(JGJ)()中华人民共和国国家标准《混凝土结构设计规范》(GB)()中华人民共和国国家标准《钢结构设计规范》(GB)()中华人民共和国国家标准《建筑地基基础工程施工质量验收规范》(GB)()中华人民共和国行业标准《钢筋焊接及验收规程》(JGJ)()中华人民共和国行业标准《建筑桩基技术规范》(JGJ)()中华人民共和国国家标准《建筑地基基础设计规范》(GB)()中华人民共和国国家标准《建筑基坑工程监测技术规范》(GB)()国家、行业及江苏省其他现行的有关设计标准、规范、规程和标准图集。基坑周边环境淮海第一城位于淮海广场商业圈南邻淮海东路。基坑东侧移动公司仓库及承德山庄住宅楼、南侧有高层建筑西、北侧为道路。因为周围坏境较为复杂依据规范要求东侧基坑安全等级定为一级其他三侧为二级。综上所述本工程基地周边环境较为复杂应重点保护东侧移动公司仓库及承德山庄住宅楼。基坑开挖过程中还应对基坑周边的施工道路加以保护。淮阴工学院毕业设计说明书工程水文地质条件工程地质条件第页共页基坑开挖影响深度范围杂填土:杂色稍湿松散以建筑垃圾为主局表层约㎝为水泥砼地坪以下为粘性土混杂碎石块该层场区地表普遍分布揭露厚度m平均m层顶标高m平均m。层粘土:灰黄色土质较均匀含少量铁锰质斑点切面较光滑摇震反应无韧性及干强度中等。该层场区普遍分布揭露厚度m平均m层顶标高m平均m层顶埋深m平均m。层粉土:灰黄色、灰色很湿中密无光泽反应摇震反应迅速韧性及干强度低。该层场区普遍分布连续厚度不均揭露厚度m平均m层顶标高m平均m层顶埋深m平均m。层淤泥质粉质粘土(粉质粘土):灰色流塑~软塑土质不均匀夹粉土或粉砂薄层局部近似淤泥质粉土含腐殖质。该层场区分布较连续。仅个别孔无揭露厚度m平均m层顶标高m平均m层顶埋深m平均m。层粉土:青灰色湿中密含少量云母碎屑局部夹粉质粘土薄层中下部混粉细砂颗粒无光泽反应摇震反应迅速韧性及干强度低。该层场区普遍分布连续厚度较大揭露厚度m平均m层顶标高~m平均m层顶埋深m平均m。水文条件根据勘察报告揭示的结果地下水主要赋存于松散沉积物中德孔隙水。土层具有潜水特性潜水补给来源主要为大气降水地表水系入渗径流以侧向为主排泄以垂向蒸发和局部人工开采为主稳定水位埋深m标高m。地质计算参数根据提供的勘察报告选取各土层的固结快剪指标作为基坑支护设计计算参数并按照郎肯土压力计算理论作为土侧向压力设计的计算依据。土层物理力学参数一览表淮阴工学院毕业设计说明书第页共页基坑安全等级本基坑挖深很深由于周边环境等因素根据规范要求取东侧基坑安全等级为一级γ=其他三侧为二级。基坑支护设计计算基坑支护设计的主要参数的初选根据勘察设计院提交的《岩土工程勘察报告》并参考相关规范拟取各层土体的物理力学参数具体参数如下表所示相对标高±m基坑设计时基坑开挖深度为m地面超载取KNm根据《建筑基坑支护技术规程》(GB)基坑重要性系数γ=(安全等级二级)根据本工程岩土工程勘察资料各土层的设计计算参数如表淮阴工学院毕业设计说明书表土层设计计算参数第页共页基坑地质资料根据地质条件选取部分地质资料进行计算根据设计要求基坑开挖深度暂定为m按规范设定桩长为m桩直径设定为m,嵌固深度暂定为m即hd=m地质资料的土层参数如下图所示。淮阴工学院毕业设计说明书水平荷载的计算第页共页按照超载作用下水土压力计算的方法根据朗肯土压力计算理论计算土的侧向压力计算时不考虑支护桩与土体的摩擦作用。地下水以上的土体不考虑水的作用地下水以下的土层根据土层的性质差异需考虑地下水的作用。土层水平荷载计算依据《建筑基坑支护技术规程》JGJ计算依据和计算公式主动土压力系数:Kaitan(i)被动土压力系数:Kpitan(i)()支护结构水平荷载标准值eajk按下列规定计算:)对于碎石土及砂土:a)当计算点深度位于地下水位以上时:eajkajkKaiCikKaib)当计算点深度位于地下水位以下时:eajkajkKaiCikKai(zjhwa)(mjhwa)waKaiw式中Kai第i层土的主动土压力系数aj作用于深度zj处的竖向应力标准值kcik三轴实验确定的第i层土固结不排水(快)剪粘聚力标准值zj计算点深度mj计算参数当zjh时取zj当zjh时取hhwa基坑外侧水位深度wa计算系数当hwah时取当hwah时取零w水的重度。)对于粉土及粘性土:eajkajkKaiCikKai()基坑外侧竖向应力标准值ajk按下列规定计算:淮阴工学院毕业设计说明书第页共页ajkrkok()计算点深度zj处自重应力竖向应力rk)计算点位于基坑开挖面以上时:rkmjzj式中mj深度zj以上土的加权平均天然重度。)计算点位于基坑开挖面以上时:rkmhh式中mh开挖面以上土的加权平均天然重度。()第i层土的主动土压力系数Kai应按下式计算Kaitan(ik)式中ik三轴实验确定的第i层土固结不排水(快)剪摩擦角标准值。()第i层土的土压力合力Ea按下式计算eaik)hishEai(eaik第i层土土层顶部的水平荷载标准值式中eaiki层土土层底部的水平荷载标准值eai第khi第i层土的厚度sh锚杆的水平间距。各层土的水平荷载计算()杂填土(m)KNm,CKPa,,Ka,Ka基坑外侧竖向应力标准值:krkokqKNma淮阴工学院毕业设计说明书水平荷载标准值:第页共页khKNmakrkokqhakakKaCKaKNmeaeakakKaCKaKNm水平合力:keak)h()KNmEa(ea水平荷载作用点离该土层底端的距离:Zheakeakmeaokeaik()粘土层(m)KNm,CKPa,,Ka,Ka基坑外侧竖向应力标准值:kakKNmaakrkkakqKNm水平荷载标准值:kakKaCKaKNmeaeakakKaCKaKNm水平荷载:Ea(eakeak)h()KNm水平荷载作用点离该土层底端的距离:Zeakheakmkeakea淮阴工学院毕业设计说明书()粉土层(m)第页共页KNm,CKPa,,Ka,Ka基坑外侧竖向应力标准值:kakKNmaakrkkakhKNm水平荷载标准值:kakKaCKaKNmeaeakakKaCKaKNm水平荷载:keak)h()KNmEa(ea水平荷载作用点离该土层底端的距离:keakheaZmkeakea()淤泥质粉质粘土层残积可塑粉质粘土层(m)分成两部分(开挖面以上m和开挖面下m)KNm,CKPa,,Ka,Ka基坑外侧竖向应力标准值:kakKNmaakrkkakhKNm水平荷载标准值:kakKaCKaKNmeaeakakKaCKaKNm水平荷载:keak)h()KNmEa(ea淮阴工学院毕业设计说明书水平荷载作用点离该土层底端的距离:第页共页ZeakheakmeakeakEa’=KN()粉土层(m)KNm,CKPa,,Ka,Ka基坑外侧竖向应力标准值:kakKNmakKNma水平荷载标准值:kakKaCKKNmeaeakakKaCKaKNm水平合力:Eakeak)h()KNm(ea水平荷载作用点离该土层底端的距离Z:Zm水平抗力计算基坑底面以下水平抗力计算的土层为:第层土(淤泥质粉质粘土层m)、第层土(粉土层m)。计算依据和计算公式:土层水平抗力计算依据《建筑基坑支护技术规程》JGJ()基坑式中pjk作用于基坑底面以下深度zj处的竖向应力标准值Kpi第i层土的被动土压力系数。)对于粉土及粘性土基坑内侧水平抗力标准值按下列规定计算:淮阴工学院毕业设计说明书ePjkPjkKPiCikKPi第页共页()作用与基坑底面以下深度zj处的竖向应力标准值ajk按下式计算:pjkmjzj式中mj深度zj以上土的加权平均天然重度。()第i层土的被动土压力系数Kpi应按下式计算ikKpitan()()第i层土的水平抗力Ep为:Epi(epikepik)hish式中epik第i层土土层顶部的水平抗力标准值i层土土层底部的水平抗力标准值epi第khi第i层土的厚度sh预应力锚索的水平间距。各层土水平抗力计算()淤泥质粉质粘土层(m)hkm,KKNm,CKKPa,K,Kp,KP作用于基坑底面以下深度zj处的竖向应力标准值:KKNm,pkkhkKNmP水平抗力标准值:epkpkKpCkKpKNmepkpkKpCkKPKNm(epep)hk()KNm水平抗力:Ep淮阴工学院毕业设计说明书水平抗力离该土层底端的距离:第页共页ZKePkhKePKmePkePk()粉土层(m)hkm,KKNm,CKKPa,K,Kp,KP作用于基坑底面以下深度zj处的竖向应力标准值:KKNm,pkkhkPKNm水平抗力标准值:KCKKNmepkpkpkpepkpkKpCkKPKNm水平抗力:E(ee)h()KNmpppk水平抗力离该土层底端的距离:ZKhKePkePkmeePkPk由以上计算步骤可得水平荷载、水平抗力如下图所示淮阴工学院毕业设计说明书第页共页支点力计算()计算基坑底面以下支护结构设定弯矩零点位置至基坑底面的距离hc:基坑底面水平荷载标准值:ea=KNm由eakepk可得:hc求得:hcm淮阴工学院毕业设计说明书()计算支点力Tc:第页共页计算设定弯矩零点以上基坑外侧各土层水平荷载标准值的合力之和Eac:其中设定弯矩零点位置以上第层土的水平荷载cea)h()KNmEac(ea其作用点离设定弯矩零点的距离:hacmEa==KN支点简力计算图①合力之和Eac:EacEaEaEaEaEaKN各土层水平荷载距离设定弯矩零点的距离为:mhachzmhac淮阴工学院毕业设计说明书hacmhacm第页共页hacm按上述计算方法可得:hacm,hacm,hacm,hacm合力Eac作用点至设定弯矩零点的距离:EahacEahacEahacEahacEahachacEacm②设定弯矩零点位置以上基坑epkKNm,epc水平抗力EpcEpc()KNm水平抗力Epc作用点离设定弯矩零点的距离:pcm③计算支点力Tc:设定桩插于离地面m的位置处则ht==m支点力为:TchacEacHpcEpchThcKN淮阴工学院毕业设计说明书嵌固深度验算验算准则为:第页共页hpEpTc(hthd)haEa则嵌固深度设计符合基坑的受力要求。①基坑外侧水平荷载标准值合力之和Eai:EaEaqEaEaEaEaKNm各土层水平荷载距离桩底面的距离为:hahzm按上述计算方法可得ham,ham,ham,ha’m,hamEhaa的作用点距离桩底的距离ha:EahaEahaEahaEam②基坑hphkzk按上述计算方法可得:hpmEp的作用点距离桩底的距离hp:hpEphpEphpEphEpm淮阴工学院毕业设计说明书③嵌固深度验算第页共页hpEpTc(hthd)haEa()满足要求!灌注桩结构设计灌注桩直径φmm砼强度C受力钢筋采用Ⅲ级钢筋综合安全系数为桩中中间距mm。根据陈忠汉和程丽萍编著的《深基坑工程》中的理论将直径为mm的圆柱桩转化为宽为mm墙厚为h:hDhhmm取hmm桩身最大弯矩的计算由已算出的EaiEpi及T=KN可以知道剪力为零的点在基坑底上部的主动土压力层中且在第四层土中。所以设剪力为零的点在m以下为零的点的距离则有:剪力为零的土压力:x米令xmxxm为基坑顶到剪力eaxmqr(x)KacaKa(x)(x)(x)x此层的土压力:axm(x)xxx因为距基坑顶为xm处的剪力为零则有:TEaEaEaEaxmxx整理得:xx解得:xm淮阴工学院毕业设计说明书axmxxKN其作用点离该层土的底端的距离:第页共页haxcmm该土压力的作用点到剪力为零的点的距离为yaxc由于最大弯矩点就是剪力为零的点即xm所以xmm最大弯矩可表示为:MmaxTytEayEayEayEayEaxmyaxmKNm桩身的配筋计算则此桩的配筋可转化为截面为bhmmmm的矩形截面梁进行配筋。环境类别为二级钢筋采用HRB的Ⅲ级钢筋。由环境类别为二级砼强度C此梁的最小保护层厚度为mm则有h砼及钢筋的等级查表可得mmfcNmmfyNmmftNmmb。fc混凝土轴心抗压强度设计值fy钢筋强度设计值ft混凝土轴心抗拉强度设计值受压区混凝土矩形应力图的应力值与混凝土轴心抗压强度设计值的比值矩形应力图受压区高度与中和轴高度的比值统称为等效矩形应力图系数b相对界限受压区高度求计算系数:淮阴工学院毕业设计说明书第页共页scsb可以ssmm故sfyshMmm所以选用Cs()桩身箍筋配筋按构造要求取:梁中箍筋最大间距Smax=mm。直径mm螺旋箍。箍筋间距mm。淮阴工学院毕业设计说明书第页共页验算适用条件:b满足。ftymin以。即配筋为C同时故可冠梁设计由于本工程采用钻孔灌注桩作为支护结构为了提高支护体系的稳定性形成闭合的结构,根据要求在钻孔灌注桩顶部设置冠梁增加整体的稳定性。根据《建筑基坑支护技术规程》(JGJ)一般冠梁高度为~d宽度为~d(d为钻孔灌注桩的直径)。冠梁刚度越大则冠梁的作用相当于支点的作用对桩的受力和变形将起显著的作用因此设计时可以适当的将其断面加大配以适量的钢筋增加刚度。本工程设计冠梁高度为mm,宽为mm混凝土标号为C按以下公式计算冠梁的钢筋的截面面积:Aq~As式中:淮阴工学院毕业设计说明书Aq冠梁的配筋面积(mm)第页共页As桩按最大弯矩配筋时的钢筋面积(mm)本基坑取系数为AAmm所以q。smm最小配筋率取C则AqAqAmin故配筋满足要求。箍筋采用。为安全起见冠梁的配筋在满足稳定且较经济的情况下可适当调整。支撑结构的设计计算在基坑开挖过程中为了防止基坑内土体由于坑内外侧土体土压力的作用而发生基坑倾斜、塌方等一系列不利于基坑稳定的情况发生保证施工人员的生命安全在基坑开挖过程中必须进行坑内土体的支撑设计保证基坑的整体稳定性更安全保障施工的顺利进行。根据实际的工程概况在基坑开挖深度m处设置第一层钢筋混凝土支撑(ZC)在基坑m处设置第二层钢筋混凝土支撑。第一层钢筋混凝土支撑对坑内土体的影响范围中在hm处支撑点取得最大支撑作用力所以支撑点设在第三层土的m处(粉土层)KNm,CKPa,,Ka,Ka基坑外侧竖向应力标准值:kakKNmaakrkkakhKNm水平荷载标准值:kakKaCKaKNmeaeakakKaCKaKNm水平荷载(主动土压力):淮阴工学院毕业设计说明书Ea第页共页keak)h()KNm(ea第一层钢筋混凝土支撑每米最大支撑力设计值NZC=KN第二层钢筋混凝土支撑对坑第一层钢筋混凝土支撑计算支撑设计参数一览表(一)第一层钢筋混凝土角撑(ZC)设计计算第一层钢筋混凝土支撑截面尺寸³混凝土C主筋HRB。淮阴工学院毕业设计说明书支撑作用力计算第页共页NNzc支撑弯矩计算a:自重产生的弯矩d角撑sinsinkNMqlkNmb:施工荷载产生的弯矩(取q=kNm)M=³³³³=kN²mc:施工安装偏心产生的弯矩M=Ne=³³=kN²m所以总的支撑弯矩M=kN²m初始偏心距ei初始偏心距ei附加偏心距ea=Max{,h}=Max{,}=mm轴向压力对截面重心的偏心距:eo=MN==mm初始偏心距ei=eaeo==mm偏心距增大系数ηζζ=fCAN=³³=>取ζ=Loh=-³=>取ζ==L()()eihh轴向压力作用点至纵向受拉钢筋的合力点的距离:e=ηeiha=³=mm混凝土受压区高度x由下列公式求得:淮阴工学院毕业设计说明书N≤fcbxfy′As′-sAS(混凝土规范式)第页共页当采用对称配筋时可令fy′As=sAS代入上式可得:x=γN(fcb)=³(³³)=mm≤ζbho=mm属于大偏心受压构件当x≥a′时受压区纵筋面积As′按混凝土规范式求得:Ne≤fcbx(ho-x)fy′As′(ho-as′)Asx′=γNe-fcbx(hox)fy′(hoas′)=³³-³³³³()³()=-mm<As,min=mm,取Asx′=mm上下均配C(HRB)As=As′=mm²(二)第一层钢筋混凝土对支撑(ZC)设计计算钢筋混凝土支撑支撑截面尺寸³混凝土C主筋HRB。支撑作用力计算NNzcd对称sinsinkN支撑弯矩计算a:自重产生的弯矩M=ql=³³³³³³=kN²mb:施工荷载产生的弯矩(取q=kNm)M=ql=³³³³=kN²mc:施工安装偏心产生的弯矩M=Ne=³³=kN²m所以总的支撑弯矩M=kN²m初始偏心距ei初始偏心距ei淮阴工学院毕业设计说明书附加偏心距ea第页共页=Max{,h}=Max{,}=mm轴向压力对截面重心的偏心距:eo=MN==mm初始偏心距ei=e偏心距增大系数ηζζaeo==mm=fCAN=³³=>取ζ==-Loh=-³=>取ζ=L()()eihh轴向压力作用点至纵向受拉钢筋的合力点的距离:e=ηeih-a=³-=mm混凝土受压区高度x由下列公式求得:N≤fcbxfy′As′-sAS(混凝土规范式)当采用对称配筋时可令fy′As=sAS代入上式可得:x=γN(fcb)=³(³³)=mm≤ζbho=mm属于大偏心受压构件当x≥a′时受压区纵筋面积As′按混凝土规范式求得:Ne≤αfcbx(ho-x)fy′As′(ho-as′)Asx′=γNe-fcbx(hox)fy′(hoas′)=³³-³³³³()³()=-mm<Asmin=mm,取Asx′=mm上下均配C(HRB)As=As′=mm淮阴工学院毕业设计说明书第二层钢筋混凝土支撑计算各区段支撑设计参数一览表第页共页(一)第一层钢筋混凝土角撑(ZC)设计计算钢筋混凝土支撑截面尺寸³混凝土C主筋HRB。支撑作用力计算NNzc支撑弯矩计算d角撑sinsinkNa:自重产生的弯矩M=ql=³³³³³³=kN²mql=³³³³=kN²mb:施工荷载产生的弯矩(取q=kNm)M=c:施工安装偏心产生的弯矩M=Ne=³³=kN²m所以总的支撑弯矩M=kN²m初始偏心距ei初始偏心距ei附加偏心距ea=Max{h}=Max{,}=mm轴向压力对截面重心的偏心距:eo=MN==mm初始偏心距ei=eoea==mm淮阴工学院毕业设计说明书偏心距增大系数ηζζ第页共页=fcAN=³³=取ζ=Loh=³=,取ζ==L()()eihh轴向压力作用点至纵向受拉钢筋的合力点的距离:e=ηeiha=³=mm混凝土受压区高度x由下列公式求得:N≤fcbxfy′As′sAS(混凝土规范式)当采用对称配筋时可令fy′As=sAS,代入上式可得:x=γN(fcb)=³(³³)=mm≤bh=mm属于大偏心受压构件当x≥a′时受压区纵筋面积As′按混凝土规范式求得:Ne≤fcbx(hox)fy′As′(hoas′)Asx′=γNefcbx(hox)fy′(hoas′)=³³³³³³()³()=mm<As,min=mm,取Asx′=mm上下均配C(HRB)As=As′=mm(二)第二层钢筋混凝土对支撑(ZC)设计计算钢筋混凝土支撑截面尺寸³混凝土C主筋HRB。支撑作用力计算NNzc支撑弯矩计算a:自重产生的弯矩d对称sinkNM=ql=³³³³³³=kN²m淮阴工学院毕业设计说明书b:施工荷载产生的弯矩(取q=kNm)第页共页M=ql=³³³³=kN²mc:施工安装偏心产生的弯矩M=N²e=³³=kN²m所以总的支撑弯矩M=MMM=kNm初始偏心距ei初始偏心距ei附加偏心距ea=Max{,h}=Max{,}=mm轴向压力对截面重心的偏心距:eo=MN==mm初始偏心距ei=e偏心距增大系数ηζζaeo==mm=fcAN=³³=>取ζ=Loh=³=>取ζ==L()()eihh轴向压力作用点至纵向受拉钢筋的合力点的距离:e=ηeiha=³=mm混凝土受压区高度x由下列公式求得:N≤fcbxfy′As′sAS(混凝土规范式)当采用对称配筋时可令fy′As=sAS代入上式可得:x=γN(fcb)=³(³³)=mm≤ζbho=mm属于大偏心受压构件当x≥a′时受压区纵筋面积As′按混凝土规范式求得:Ne≤fcbx(hox)fy′As′(hoas′)淮阴工学院毕业设计说明书Asx′=γoNefcbx(hox)fy′(hoas′)第页共页=³³³³³³()³()=mm<Asmin=mm,取Asx′=mm上下均配C(HRB)As=As′=mm支撑圈梁、围檩计算各区段支撑设计参数一览表第一层支撑圈梁计算(QL)取T=KNm计算间距m圈梁截面计算:mm³mm砼CHRB钢筋MmaxKNMs则sMmaxfcbhsMmaxmmAsfysh实配C(HRB)As=mm斜截面强度计算:VcsplKNfcbhKNKNftbhKNKN淮阴工学院毕业设计说明书从而必须按计算配置箍筋:第页共页VcsfcbhfyvnAsvhsnAsv则snAsv,故配筋满足要求!选配四肢箍A实有s各区段围檩设计参数一览表第二层支撑围檩计算(WL)取T=KNm计算间距m圈梁截面计算:mm³mm砼CHRB钢MmaxKNMMmaxsfcbh则ssMmaxAsmmfysh实配C(HRB)As=mm(HRB)斜截面强度计算VcsplKN淮阴工学院毕业设计说明书第页共页fcbhKNKNftbhKNKN从而必须按计算配置箍筋:VcsfcbhfyvnAsvhsnAsv则snAsv故配筋满足要求!选配四肢箍A实有s基坑降水方案设计降水井型选深井井点管深井井点管用PVC管外管直径为m采用环形布置方案。井点埋深埋置深度须保证使地下水降到基坑底面以下至少米本基坑工程取降到基坑面以下m处。埋置深度可由下式确定:LHhhix(hr)l式中:L井点管的埋置深度(m)H基坑开挖深度(m)这里H=mh井点管露出地面高度(m)这里可取一般值mh降水后地下水位至基坑底面的安全距离(m)本次可取mix降水漏斗曲线水力坡度本次为环状取h井点管至基坑边线距离(m)本次取mr基坑中心至基坑边线的距离(m)本基坑工程取最近值宽边的一半即ml滤管长度(m)滤管长度取m。故带入公式可得埋置深度L为:淮阴工学院毕业设计说明书环形井点假想半径第页共页LHhhix(hr)l()m参考规范对于矩形基坑其长度与宽度之比不大于时可将不规则平面形状化成一个假想半径为x的圆井进行计算:xA式中A基坑的平面面积(m)圆周率取基坑的长度为m,宽度为m其长宽比所以xAm井点抽水影响半径由下列公式可求得抽水影响半径:R式中:xktwmt时间自抽水时间算起(~昼夜)(d)取天k土的渗透系数(md)这里取平均值kmdHw含水层厚度(m)即为mm土的给水度按下表确定本次取粉质粘土m。土的给水度m表故带入公式可得抽水影响半径R为:淮阴工学院毕业设计说明书第页共页RRxm基坑涌水量计算()基坑稳定渗流涌水量用下列公式来进行计算:(HS)SkQlgRlgx式中:k土的渗透系数(md)这里取平均值kmdH基坑开挖范围由上述计算可得:Hwm,a故带入公式可得基坑静储水量V为:Vm按预降水d算则平均日出水量Q为:QVmd()基坑总涌水量计算则基坑的总涌水量为:QQQmd=ms淮阴工学院毕业设计说明书基坑单井出水量计算深井过滤器进水部分每米井的单位进水量由下式得:q进rl第页共页K式中K土的渗透系数(md)这里取平均值kmdr过滤器半径(m)可取外管半径mml过滤管长度(m)所以深井过滤器进水部分每米井的单位进水量为:q进rlKmdmsQmq进深井过滤器进水部分需要的总长度为l总深井单井出水量可采用完整潜水井来计算单井出水量公式如下:q出rlk式中:r过滤器半径(m)可取外管半径mml过滤器进水部分长度故可得基坑单井出水量q为:q出rlkmd基坑单井数量和井间距的确定()基坑井点数量计算Q(个)深井数量为:nq实取根井点管。()基坑井点间距计算井点间距:淮阴工学院毕业设计说明书S第页共页Lz()mn基坑单井数量复核验算基坑单井数量复核验算用下式计算:yQ式中:qQmdmsy对于完整潜水井n取外围井的数量可按下式计算:QnyHlg(Rr)lgnrrwwkn式中:H潜水含水层厚度r圆形基坑半径rw深井井管半径R基坑等效半径与降水井影响半径之和R降水井影响直径则y故:lg()lg()mQmy(m)n所以基坑单井数量满足规范要求。基坑井降水深度验算对于潜水含水层:SHHQlg(Rr)lg(xxxx)wnkn淮阴工学院毕业设计说明书式中:S基坑中心处地下水位降深值(m)第页共页Q基坑总涌水量(md)x,x,x,nx基坑中心距各井点中心的距离(m)。深井井点布置方案:在基坑角点向外扩展m形成井点轮廓在轮廓的角点处设置四口井其余在宽边各设置口井中点处一口两边对称设置口长边设置口:中点处设置一口其余在两旁各设置口对称布置则基坑井点轮廓宽边处的井点距离为m长边为m。各井点中心距离基坑中心的距离可参照此方案按几何勾股定理方法确定如下图所示故可得出如下结论:Slglg()lg()()mm故满足要求。各井点中心到基坑中心的距离理想示意图如下图所示:基坑的稳定性验算概述淮阴工学院毕业设计说明书第页共页在基坑开挖时由于坑内土体挖出后使地基的应力场和变形场发生变化可能导致地基的失稳例如地基的滑坡、坑底隆起及涌砂等。所以在进行支护设计时需要验算基坑稳定性必要时应采取适当的加强防范措施使地基的稳定性具有一定的安全度。验算内容对有支护的基坑全面地进行基坑稳定性分析和验算是基坑工程设计的重要环节之一。目前对基坑稳定性验算主要有如下内容:()基坑整体稳定性验算()基坑的抗隆起稳定验算()基坑底抗渗流稳定性验算()基坑支护结构踢脚稳定性验算。验算方法及计算过程基坑的整体抗滑稳定性验算根据《建筑基坑支护技术规程》(JGJ)采用圆弧滑动面验算板式支护结构和地基的整体稳定抗滑动稳定性时应注意支护结构一般有内支撑或外拉锚杆结构、墙面垂直的特点。不同于边坡稳定验算的圆弧滑动滑动面的圆心一般在挡墙上方基坑内侧附近。通过试算确定最危险的滑动面和最小安全系数。考虑内支撑或者锚拉力的作用时通常不会发生整体稳定破坏因此对支护结构当设置外拉锚杆时可不做基坑的整体抗滑移稳定性验算。基坑抗倾覆稳定性验算()概述根据《建筑基坑支护技术规程》(JGJ)支护结构在水平荷匝作用下对于内支撑或锚杆支点体系基坑土体有可能在支护结构产生踢脚破坏时出现不稳定现象。对于单支点结构踢脚破坏产生于以支点处为转动点的失稳对于多层支点结构则可能绕最下层指点转动而产生踢脚失稳。()稳定性验算根据《建筑基坑支护技术规程》(JGJ)抗倾覆安全系数如下:淮阴工学院毕业设计说明书Kt第页共页ndntndndntndndntKpndntKa其中有:hdndhhtnthqhch式中:被动土压力系数KP与主动土压力系数Ka的比值h基坑的开挖深度(m)ht最下道支撑点到基坑底的距离(m)hd桩的入土深度(m)q地面荷载(kPa)这里qkPa桩长范围桩长范围c桩长范围C又有上式得:KPaqhChWKptan()Kp淮阴工学院毕业设计说明书第页共页Katan()KahmhdmhtmKphdhtnd则得出:nthhKa()()Kt()()故满足要求。基坑抗隆起稳定性验算图基坑抗隆起稳定性验算计算简图采用同时考虑c、φ的计算方法验算抗隆起稳定性。KL式中:DNqcNcHDqD墙体插入深度(m)在这里DmH基坑开挖深度(m)在这里Hmq地面超载(kPa)在这里qkPa淮阴工学院毕业设计说明书第页共页坑外地表至墙底各土层天然重度的加权平均值(kNm)KNm坑Nqtan()eNc(Nq)tantan则抗隆起稳定性安全系数:DNqcNcKL(HD)q故满足要求。抗渗流(或管涌)稳定性验算()概述根据《建筑基坑支护技术规程》(JGJ)在地下水丰富、渗流系数较大(渗透系数cms)的地区进行支护开挖时通常需要在基坑内降水。如果围护短墙自身不透水由于基坑内外水位差导致基坑外的地下水绕过围护墙下端向基坑内外渗流这种渗流产生的动水压力在墙背后向下作用而在墙前则向上作用当动水压力大于土的水下重度时土颗粒就会随水流向上喷涌。在软粘土地基中渗流力往往使地基产生突发性的泥流涌出从而出现管涌现象。以上现象发生后使基坑内土体向上推移基坑外地面产生下沉墙前被动土压力减少甚至丧失危及支护结构的稳定。验算抗渗流稳定的基本原则是使基坑内土体的有效压力大于地下水的渗透力。()抗渗稳定性验算淮阴工学院毕业设计说明书如下图所示:第页共页抗管涌验算示意图作用在管涌范围式中:土的浮重度(kNm)墙体范围B带入数据分别计算得:h≈则:JwhB淮阴工学院毕业设计说明书WDB因为满足W〉J所以不会发生管涌。抗渗流或抗管涌稳定性安全系数公式:式中:Ksic‘第页共页Ksi抗渗流或抗管涌稳定性安全系数这里要求Ks坑底土体的临界水力坡度用下列公式进行求解:Gsic式中:Gs土的颗粒密度(gm)这里取Gsgme土的空隙比按勘察报告可知e所以带入公式可得:ici坑底土的渗流水力坡度用下列公式进行求解:ih式中:hw坑底Lh渗流水平段总长度(m)取Lhmm渗径垂直段换算成水平段的换算系数单排帷幕墙时取m:淮阴工学院毕业设计说明书第页共页多排帷幕墙时。取m。这里是多排帷幕墙取mLv渗流垂直段总长度(m)Lv(HD)D()mLLhmLvm则坑底土的渗流水力坡度:hwiL所以抗渗流或抗管涌稳定性安全系数满足要求。降水措施及井点布置深井平面布置深井布置距离基坑围护结构一般控制在m左右井与井之间距离正常控制在~m平面呈棋盘式布局布置的位置应避开工程桩、围护支撑及主体结构墙体、柱、梁等部位便于固定和抽水管理。深井井身结构()深井深度确定:降水深度控制在基坑底m以下本基坑最大开挖深度为m为确保基坑内土体含水的减排井深确定为m。深入基坑开挖面以下m左右。()井管、滤水管设置:根据本基坑开挖范围内土层分布情况及基坑内支撑的标高真空深井滤水管分三段设置第一段在地表下m以下至m处设置m长滤水管第二段在地表下m至m处设置m长滤水管第三段设置在基坑底以下m,长度为m。在地表、基坑内支撑、基坑开挖面处设置三段m、m、m长的井管连接滤管在最下端滤管底部设置m长的沉淀管以防止杂质沉淀后堵塞滤管和汲水管路。井管及滤水管直径Ø钢管滤水管采用桥式滤水器滤水管外包二层目的尼龙纱网沉淀管管底用钢板封闭。深井井口高出地表面m以防止地表污水渗入井内。详见后附深井井身结构图。淮阴工学院毕业设计说明书第页共页图-深井井点构造-井孔一井口(粘土封口)一∮~mm井管-潜水电泵一过滤段(图深井滤水管构造一钢管一轴条后孔一mm垫筋--ffe绕号钢丝与钢筋锡焊焊车()滤料:自然地面m以下部位围填中粗砂做为过滤层。()井口密封:为防止地面污水的渗入及确保真空效果在砾料的围填面以上必须采用优质粘土围填至地表并夯实并做好井口管外的封闭工作密封井段长度为m。()深井施工参数:深井成孔直径为mm成孔深度约m井管直径Ømm钢管井底m为沉渣预留段以贮存清孔后到下管前间隙时间的沉渣确保井管安装深度。()真空泵设置:淮阴工学院毕业设计说明书后连续不断的集水和抽水以保证井共页配备台真空水泵分布在基坑四周每台真空泵各连接口疏干井,真空泵接上之汲水深度根据水位观测情况进行调控以确保合理的水位降深。初定第一次降水时在地表以下m处第二次降水时在地表以下m处。轻型井点布置由于一期开挖的范围内分地下一层区域和地下二层区域区域间采用搅拌桩止水帷幕地下一层区域开挖深度为~m采用轻型井点辅助降水即可满足要求。轻型井点布置如一期基坑降水平面布置图所示开挖边坡坡顶处环形布置套地下一层与地下二层区域之间布置套共计套要求如下:)轻型井点支管长度为m滤管长度m支管及滤管外径Ømm冲孔孔径不应小于mm)轻型井点以延长米总管为一套过长则无法确保真空泵的真空度影响降水效果井点管间距m左右)降水至少天后方可进行挖土作业并确保坑内最高水位始终低于开挖面~m)井点施工时应预挖深m左右沟槽以便于成孔施工)每套井点之间的平面间距控制在m以内真空泵真空度须达到KPa以上排出的水须排放至基坑影响范围以外亦可沉淀后排入市政排水系统)降水应至少在挖土前一周开始降水深度在基坑开挖面m其他注意事项:()在降水井、潜水泵、管路等安装完毕正常抽水条件下预降水约~周即可进行首批土方开挖。在土方开挖的同时继续进行降水将水位降到每层土方开挖面以下m。()井位布置在具体施工时应避开工程桩和主体结构柱、梁、墙体等部位同时尽量根据相应的区域的基坑开挖深度来定。()在基坑四周每~台泵设置一个电箱进行供电排水集中排放在坑边的沉淀池内沉淀净化后再排放到市政排水系统。()开挖至坑底浇筑垫层时可将深井拆除淮阴工学院毕业设计说明书位深度调整抽水井井位、数量和潜水泵的深度第页共页()深井在运行时应经常观测水位变化情况并根据开挖顺序、开挖进度和水()基坑坑口需设置硬化的排水沟排水以防雨水进入基坑内同时基坑内应设置明排水措施()地下室与外界连接通道处施工前根据现场情况确定是否需要二次降水如需则采用补打临时井点进行降水()其他未尽事宜按国家、地方相关规范、规程的要求执行。施工组织为保证工程顺利进行加强现场管理施工中必须有一套完整和行之有效的管理体系针对此工程成立了施工组织管理体系(见下图)。降水主要管理、施工人员见下表淮阴工学院毕业设计说明书施工机械、设备配备施工涉及的主要施工机械及材料配备见下表主要机械设备配备表第页共页工程测量数据处理与成果分析由于基坑周边建筑物密集在围护过程中必须定期对周围邻近建(构)筑物进行基础沉降、变形、裂缝等全方位的监测。若沉降、变形、裂缝等数值超过有关规定限值应立即停止施工并通知有关单位人员进行研究采取注浆加固等有效处理措施。进行数据分析时应结合其他相关项目的监测数据和自然环境、施工工况等情况以及以往数据考量其发展趋势并作出预报监测成果应包括当日报表、总结报告监测成果宜用表格和变化曲线或图形反映。具体数据见下面表格淮阴工学院毕业设计说明书基坑东侧移动公司观测数据:测点第页共页水准读数(m)高差(m)平均高差(m)高程(m)后视前视BM护栏(南)BM灯杆(东北角)TPTPTPETPEEETPEE淮阴工学院毕业设计说明书TPEE第页共页EETPTPTPTPBM护栏(南)BM灯杆(东北角)闭合差之和=mm淮阴工学院毕业设计说明书基坑东侧承德避暑山庄沉降观测数据:测点BMBM第页共页水准读数(m)高差(m)平均高差(m)高程(m)后视前视BMTPEETPETPEETP淮阴工学院毕业设计说明书ETP第页共页EEEETPEEETP淮阴工学院毕业设计说明书EETP第页共页E地面西地面地面地面ETPTPTPBM淮阴工学院毕业设计说明书BMBM闭合差之和=m第页共页基坑南侧高层住宅楼沉降观测数据:测点水准读数(m)后视前视高差(m)BMBM广告杆(西北角)消防栓(南)BMTPSSSTP平均高差(m)高程(m)淮阴工学院毕业设计说明书STPSS第页共页TPSTPTPSTPBM消防栓(南)广告杆(西北角)BMBM淮阴工学院毕业设计说明书第页共页闭合差之和=m基坑北侧道路沉降观测数据:测点BM水准读数(m)高差(m)平均高差(m)高程(m)后视前视BMRCRCRCRCRCRCRCRC淮阴工学院毕业设计说明书RCRC第页共页TPTPTPTPRCBMBM闭合差之和=m淮阴工学院毕业设计说明书淮海第一城深基坑支护设计电算设计单位:XXX设计院设计人:XXX设计时间:::第页共页支护方案排桩支护淮阴工学院毕业设计说明书基本信息第页共页超载信息土层信息土层参数淮阴工学院毕业设计说明书第页共页支锚信息土压力模型及系数调整弹性法土压力模型:经典法土压力模型:淮阴工学院毕业设计说明书第页共页设计结果结构计算各工况:淮阴工学院毕业设计说明书第页共页淮阴工学院毕业设计说明书第页共页内力位移包络图:淮阴工学院毕业设计说明书地表沉降图:第页共页冠梁选筋结果环梁选筋结果淮阴工学院毕业设计说明书第页共页截面计算截面参数淮阴工学院毕业设计说明书第页共页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:m滑裂面数据整体稳定安全系数Ks=圆弧半径(m)R=圆心坐标X(m)X=圆心坐标Y(m)Y=淮阴工学院毕业设计说明书抗倾覆稳定性验算第页共页抗倾覆安全系数:Mp被动土压力及支点力对桩底的弯矩,对于Ks==,满足规范要求。淮阴工学院毕业设计说明书抗隆起验算第页共页Prandtl(普朗德尔)公式(Ks=~)注:安全系数取自《建筑基坑工程技术规范》YB(冶金部):淮阴工学院毕业设计说明书第页共页Ks==,满足规范要求。Terzaghi(太沙基)公式(Ks=~)注:安全系数取自《建筑基坑工程技术规范》YB(冶金部):Ks==,满足规范要求。隆起量的计算注意:按以下公式计算的隆起量如果为负值按处理!淮阴工学院毕业设计说明书式中δ基坑底面向上位移(mm)n从基坑顶面到基坑底面处的土层层数ri第i层土的重度(kNm)第页共页地下水位以上取土的天然重度(kNm)地下水位以下取土的饱和重度(kNm)hi第i层土的厚度(m)q基坑顶面的地面超载(kPa)D桩(墙)的嵌入长度(m)H基坑的开挖深度(m)c桩(墙)底面处土层的粘聚力(kPa)φ桩(墙)底面处土层的r桩(墙)顶面到底处各土层的加权平均重度(kNm)δ=(mm)淮阴工学院毕业设计说明书抗管涌验算第页共页抗管涌稳定安全系数(K=):‘hwh’D’式中γ侧壁重要性系数γ’土的有效重度(kNm)γw地下水重度(kNm)h’地下水位至基坑底的距离(m)D桩(墙)入土深度(m)K==,满足规范要求。淮阴工学院毕业设计说明书参考文献第页共页()中华人民共和国行业标准《建筑基坑支护技术规程》(JGJ)()中华人民共和国国家标准《混凝土结构设计规范》(GB)()中华人民共和国国家标准《钢结构设计规范》(GB)()中华人民共和国国家标准《建筑地基基础工程施工质量验收规范》(GB)()中华人民共和国行业标准《钢筋焊接及验收规程》(JGJ)()中华人民共和国行业标准《建筑桩基技术规范》(JGJ)()中华人民共和国国家标准《建筑地基基础设计规范》(GB)()中华人民共和国国家标准《建筑基坑工程监测技术规范》(GB)()国家、行业及江苏省其他现行的有关设计标准、规范、规程和标准图集。()《深基坑支护工程设计技术》黄强中国建材工业出版社()《深基坑开挖与支护工程设计计算与施工》彭振斌中国地质大学出版社()《基础工程设计原理》白晓红科学出版社()《深基坑工程》陈忠汉机械工业出版社()《基础工程学》中国水利水电出版社()《基础工程设计原理》袁聚云同济大学出版社()《建筑基坑工程设计计算与施工》崔江余中国建材工业出版社()《深基坑支护设计与施工》余志成施文华中国建筑工业出版社()《深基坑工程实用技术》黄运飞兵器工业出版社()《建筑基坑工程技术规范(YB)》王吉望唐业清治金工业出版社()《土力学基础工程》中国铁道出版社()《土工原理与计算》水利电力出版社()《深基坑支护工程实例》中国建筑工业出版社()《基坑工程学术讨论会论文集》建筑技术杂志社出版()ClaytonCRJetalEarthPressureandEarthRetainingStructuresndeditionBlackieAcademicProfessionalPub()XanthakosPPExcavationSupportMethodsGroundControlandImprovementJohnWielySonsPub,()Vesic,AS,PrincipleofFoudationDesign,DukeUniversity,Soil淮阴工学院毕业设计说明书MechanicsSeriesNo,第页共页()Vesic,AS,BeringCapacityofShallowFoudations,HandBookofFoundationEngineering,NewYork
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