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基坑支护毕业设计ecit.doc

基坑支护毕业设计ecit

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2017-10-16 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ecitdoc》,可适用于高等教育领域

基坑支护毕业设计ecit东华理工大学毕业设计摘要摘要本设计为办公大楼的基坑支护设计。本设计是根据国家现行建筑基坑支护技术规程,在给定地质勘察报告的条件下进行基坑支护设计主要目的是掌握基坑支护的设计方法。本设计采用了钻孔灌注桩加锚杆的基坑支护结构。在土压力计算过程中运用了朗肯土压力理论在内力计算过程中运用了等值梁法在配筋计算过程中参照了混泥土结构设计规范在降水处理设计时参照了建筑基坑支护技术规程计算过程中除了以国家现行建筑基坑工程技术规程为依据外,还大量的把实际经验运用其中,加强理论与实践的结合。此次设计的主要指导原则是如何保证基坑的安全可靠、方便施工并达到经济的效果。通过这篇论文直观的说明了基坑支护设计所需的各种参数。工程技术人员在进行基坑支护设计时可参照本文的设计方法。关键词基坑支护钻孔灌注桩等值梁法锚杆降水处理东华理工大学毕业设计摘要AbstractThisdesignisthefoundationpitdesignforadistrictThedesignisbasedontheexistingnationalbuildingtechnicalreguations,excaration,geologicalsurveyinthegivenconditionsofthereportdesignfoundationpitThemainpurposeofthedesignistograspthedesignmethodsoffoundationpitThedesignhasusedthefoundationpitmethodsofboredcaissonpilewithpileanchorDuringthecalculatingofsoilpressure,putthesoilpressuretheoriesofWJMRankinetouseInthecourseofcalculatingininternalforce,makeuseoftheequivalentbeammethodwhenmatchingthesteeltocalculate,havecomplywiththecementstructuredesignspecificationnormInthedesignofdraining,makeuseofthetechnicalspecificationforretainingAndstrengthenedthecombinationoftheactualexperiencewiththetheoriesTheguidelineofthisdesignishowtoguaranteethefoundationpitsafe、reliable、convenienttoconstruct,andwhetherreachtheeconomicresultornotThroughthispapers,wecanseevariouskindsofparametersthatareneededinthefoundationpitdesignEngineersandtechnicianscanconsultthedesignmethodofthistextwhilecarryingonthefoundationpitdesignKeywordsfoundationpitboredcaissonpileEquivalentbeammethodpileanchordraining东华理工大学毕业设计目录目录前言工程概况本文主要研究内容工程地质与水文地质概况场区工程地质条件水文地质条件基坑周边环境情况基坑支护方案设计设计优选设计依据基坑支护方案优选支护方案设计分析支护方案的设计原则及计算参数的确定设计原则参数的初选基坑支护设计计算基坑支护设计的主要内容设计计算水平荷载的计算各层土的水平荷载计算水平抗力计算各层土水平抗力计算支点力计算嵌固深度验算灌注桩结构设计桩身最大弯矩的计算桩身的配筋计算锚杆计算锚杆设计主要内容锚杆设计………………………………………………………………………锚杆设计计算腰梁设计………………………………………………………………………稳定性验算基坑稳定性验算锚杆整体稳定性验算围护桩底地基承载力验算抗倾覆稳定性验算截水、排水措施概述错误~未定义书签。东华理工大学毕业设计目录施工组织与工程监测支护结构的施工施工要求支护桩施工锚杆施工土方开挖工程监测监测的目的监测的主要内容监测的主要仪器监测的方法环保措施降低噪音污染措施降低粉尘污染措施应急措施结论与建议参考文献致谢东华理工大学毕业设计前言前言随着高层建筑的不断增加市政建设的大力发展和地下空间的开发利用产生了大量的深基坑支护设计与施工问题并使之成为当前基础工程的热点与难点。深基坑设计与施工是土力学基础工程中的一个古老的传统课题同时又是一个综合性的岩土工程难题既涉及土力学中典型的强度、稳定与变形问题同时还涉及土与支护结构的共同问题。对这些问题的认识及对策的研究是随着土力学理论、测试技术、计算技术以及施工机械、施工技术的发展而进步完善的。Terzaghi和peck等人早在世纪年代就提出了预估挖方稳定程度和支撑荷载大小的总应方法这一理论原理一直沿用至今但已有了许多改进与修正。Bjerrum和Eide在年代给出了分析深基坑底板隆起的方法。年代在奥斯陆和墨西哥城软粘土深基坑中开始使用仪器进行监测此后大量实测资料提高了预测的准确性并从年代起制定了相应的指导开挖的法规。我国年代以前的基坑都比较浅上海高层建筑的地下室大多埋深在m左右。北京在年代初建成了深m的地下铁道区间车站。年代后北京、上海、广东、天津以及其他城市施工的深基坑陆续增加。为总结各地积累的深基坑设计和施工的经验中国土木工程学会和中国建筑学会的土力学和基础工程学会相继召开过多次全国和地方的深基坑学术学会并出版相关论文集。为了总结我国深基坑支护设计和施工经验年代后相继在武汉、广东省及上海市等编制深基坑支护设计与施工的有关法规并已编制了国家行业标准的有关法规。基坑开挖深度已从十几米发展到二、三十米而其支护的传统施工方法是板桩支撑系统或板桩锚拉系统。目前经常采用的主要基坑支护类型有:、水泥土深层搅拌桩支护、排桩支护系统、地下连续墙。根据基坑开挖深度、地基土及周围环境条件选择经济而安全的设计方案是设计者的首要任务。同时深基坑的设计与施工是密不可分、相互依赖的。施工的每一阶段结构体系提供比较全面的勘察、设计与施工全过程的系统知识。本设计通过对提供资料的分析与研究最终确定桩锚支护的设计方案。工程概况嘉兴市龙威经贸有限公司拟建龙威大厦办公楼场地位于嘉兴市丰谷路与建设路得交叉路口。场地呈长方形建筑占地面积约m总建筑面积约m是一幢层大楼框架剪力墙结构设地下室二层基坑开挖深度为地面标高以下m东华理工大学毕业设计前言基坑侧壁安全等级为二级。基坑北侧与丰谷路相临距道路只有m道路宽m左右且有公共汽车停放和众多行人西侧有一居民住宅区相隔m,南侧与一国贸大厦相临大厦楼地上层地下层距离大约m。东侧为建设路相对来说此路的人流量及车流量不。及北侧的丰谷路距基坑大约m建设路图,基坑周边环境平面图本论文主要设计内容本文对嘉兴市龙威经贸有限公司拟建龙威大厦办公楼基坑支护设计进行研究。首先分析评价了场地的岩土工程条件。根据场地的工程地质条件、水文地质条件充分考虑到周边地层条件选择技术上可行,经济上合理,并且具有整体性好、水平位移小,同时便于基坑开挖及后续施工的可靠支护措施通过分析论证选择合适的基坑支护方案。然后对基坑支护结构进行了具体设计计算其中包括土压力计算、钻孔灌注桩的设计计算及锚杆的设计计算、稳定性验算。当不能满足稳定性要求的时候需要重新设计计算或者做必要的处理直至达到稳定性的安全要求。选择经济、实效、合理的基坑降水与止水方案,最后简单地谈到了基坑的施工组织与工程监测。东华理工大学毕业设计前言东华理工大学毕业论文(设计)工程地质条件工程地质与水文地质概况场区工程地质条件根据浙江省建筑设计研究院勘察设计有限公司提供的场地岩土工程勘察报告场区内与基坑支护相关的地层自上而下可划分为:(人工填土层:为杂填土主要由粘性土组成含建筑垃圾和生活垃圾杂色结构松散。层厚~米。基坑设计参数:。,,KNm,c,KP,,,,q,KPasa冲积淤泥质土层:深灰色饱和、软塑状标贯击数平均击含少量粉细砂层厚~m层面埋深~m。基坑设计参数:。,,KNm,c,KP,,,,q,KPasa冲积细砂层:灰~深灰色饱和松散一般含淤泥质标贯平均击厚度~m层面埋深~m。基坑设计参数:。,,KNm,c,KP,,,,q,KPasa冲积中砂层:灰~灰白色饱和松散含淤泥质或粘性土。标贯平均击厚度~m层面埋深~m。基坑设计参数:。,,KNm,c,KP,,,,q,KPasa粉质粘土层:一砖红间灰白色为主湿可塑粘性较好。标贯平均击厚度~m层面埋深~m。基坑设计参数:。,,KNm,c,KP,,,,q,KPasa可塑粉质粘土层:褐红色湿可塑粘性较好。标贯平均击厚度~m层面埋深~m。基坑设计参数:。,,KNm,c,KP,,,,q,KPasa粉质粘土层:褐红色稍湿硬塑。标贯平击厚度~m层面埋深~m。,,KNm,c,KP,,,,q,KP基坑设计参数:。asa全风化岩:呈褐红色岩性均为粉砂岩岩块手折易断遇水软化。钻孔均有揭露标贯平击厚度~m层面埋深~m。,,KNm,c,KP,,,,q,KP基坑设计参数:。asa东华理工大学毕业论文(设计)工程地质条件强风化岩:呈褐红岩性以粉砂岩为主局部夹砾岩岩块手折可断。钻孔均有揭露厚度~米层面埋深~米。,q,基坑设计主要参数:=KNm,c=kpa,=º,=kp。s中风化岩:呈褐红色岩性以粉砂岩为主局部夹砾岩裂隙、节理较为育不连续层状或透镜状分布。厚度~米层面埋深~米。基坑设计主要参数:,=KNm,c=kpa,,=º,=kp。qs微风化岩:呈褐红色岩性多为粉砂岩部分为砾岩裂隙节理一般不发育钻孔均有揭露。层面埋深~米。基坑设计主要参数:,=KNm,c=mpa,,=º,q=kp。s典型地质剖面图如下杂填土淤泥质土粉质粘土可塑粉质粘土硬塑粉质粘土全风化岩基坑典型地质剖面图水文地质条件场地地下水位埋深~米存在于松散的杂填土中直接受大气降水补给丰雨期水位上升。东华理工大学毕业论文(设计)工程地质条件基坑周边环境情况、基坑东面为建设路。、基坑北面为丰谷路。、基坑西面层居民住宅楼。、基坑南面为一幢层的大厦。整个施工现场周围没有地下管线通过。从上述基坑本身特征、场地地层结构、场地周边环境特点分析可知本基坑开挖深度为米在开挖深度内的地层强度和厚度起伏变化不大地下水不丰富周边环境较为宽松基坑的安全等级为级。设计时我们根据K的地质情况来设计其地层结构和参数如下图东华理工大学毕业论文(设计)支护方案设计基坑支护方案设计设计优选设计依据、浙江省勘察设计有限公司《岩土工程勘察报告》、《龙威经贸有限公司龙威大厦办公楼设计总平面图和地下室结构图》、中华人民共和国国家标准《岩土工程勘察规范》(GB)、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《建筑地基基础设计规范》(GB)、浙江省标准《建筑地基基础设计规范》(GBJ)、中华人民共和国行业标准《建筑基坑支护技术规范》(JGJ)、嘉兴市标准《嘉兴地区建筑基坑支护技术规定》(GJB)。基坑支护方案优选基坑围护结构型式有很多种其适用范围也各不相同根据上述设计原则结合本基坑工程实际情况有以下几种可以采取的支护型式:()悬臂式围护结构悬臂式围护结构依靠足够的入土深度和结构的抗弯能力来维持整体稳定和结构安全。悬臂结构所受土压力分布是开挖深度的一次函数其剪力是深度的二次函数弯矩是深度的三次函数水平位移是深度的五次函数。悬臂式结构对开挖深度很敏感容易产生较大变形对相临的建筑物产生不良的影响。悬臂式围护结构适用于土质较好、开挖深度较浅的基坑工程。()水泥土重力式围护结构水泥土与其包围的天然土形成重力式挡墙支挡周围土体保持基坑边坡稳定深层搅拌水泥土桩重力式围护结构常用于软粘土地区开挖深度约在m以内的基坑工程水泥土的抗拉强度低水泥土重力式围护结构适用于较浅的基坑工程。()拉锚式围护结构拉锚式围护结构由围护结构体系和锚固体系两部分组成围护结构体系常采用钢筋混凝土排桩墙和地下连续墙两种。锚固体系可分为锚杆式和地面拉锚式两种。地面东华理工大学毕业论文(设计)支护方案设计拉锚式需要有足够的场地设置锚桩或其他锚固物锚杆式需要地基土能提供锚杆较大的锚固力。锚杆式适用于砂土地基或粘土地基。由于软粘土地基不能提供锚杆较大的锚固力所以很少使用。()土钉墙围护结构土钉墙围护结构的机理可理解为通过在基坑边坡中设置土钉形成加筋土重力式挡墙起到挡土作用。土钉墙围护适用于地下水位以上或者人工降水后的粘性土、粉土、杂填土及非松散砂土、卵石土等不适用于淤泥质及未经降水处理地下水以下的土层地基中基坑围护。土钉墙围护基坑深度一般不超过m使用期限不超过月。()内撑式围护结构内撑式围护由围护体系和内撑体系两部分组成围护结构体系常采用钢筋混凝土桩排桩墙和地下连续墙型式。内撑体系可采用水平支撑和斜支撑。当基坑开挖平面面积很大而开挖深度不太大时宜采用单层支撑。内撑常采用钢筋混凝土支撑和钢管(或型钢)支撑两种。内撑式围护结构适用范围广可适用于各种土层和基坑深度。经过多个方案的比较分析本基坑充分考虑到周边地层条件选择技术上可行,经济上合理,并且具有整体性好、水平位移小,同时便于基坑开挖及后续施工的可靠支护措施。该建筑层组成地下室与上部结构构成整体基坑面积相对较小但是地层相对较复杂要求严格进行支护设计和组织施工以保证基坑的安全。经分析采用单排钻孔灌注桩作为围护体系关于支撑体系如果采用内支撑的话则工程量太大极不经济同时如果支撑拆除考虑在内的话工期过长且拆除过程中难以保持原力系的平衡。根据场地的工程地质和水文地质条件最后决定采用深层搅拌桩作为帷幕隔水支护结构采用单排钻孔灌注桩加单层土锚杆相结合的桩锚式支护方案具体设计见基坑平面图(图)。东华理工大学毕业论文(设计)支护方案设计图基坑平面图支护方案设计分析以单排钻孔灌注桩加单排土层锚杆组成基坑的支护系统钻孔灌注桩与锚杆是支护结构的受力结构支护桩是承担压力的主体。加设土层锚杆一方面改善了桩的受力状态降低了桩深弯矩减少了桩顶位移保护周围建筑物与道路的安全另一方面减短了桩长降低了支护体系的造价。在中软土地区支撑设置可提高支护体系的可靠性且是降低了工程造价的有效方法。根据本场地的地层的特征将本基坑采用排桩加锚杆支护。其中排桩采用钻孔灌注桩。东华理工大学毕业论文(设计)支护方案设计支护方案的设计原则及计算参数的确定设计原则设计方案是根据场地工程地质和水文地质条件以及场地周边环境条件等要求确定防止由于基坑开挖四周路面、地下构筑物及管线发生大的变形尽可能保证基坑开挖、施工、以及地下室防水的便利保证安全优化方案使得工程造价经济合理。参数的初选根据浙江省勘察设计院提交的《岩土工程勘察告》并参考相关规范拟取各层土体的物理力学参数具有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东华理工大学毕业论文(设计)支护方案设计表土层设计计算参数渗透系数内摩擦粘聚力重度γ,角C土层水平K垂直Khv(KNm)(kPa)()(cms)(cms)杂填土EE淤泥质土层EE冲积粉质粘土层EE可塑粉质粘土层EE硬塑粉质粘土层EE全风化岩层EE东华理工大学毕业论文(设计)支护方案设计基坑支护设计计算基坑支护设计的主要内容基坑支护设计的内容包括土压力计算零弯矩点位置、嵌固深度的计算、最大弯矩的确定桩身钢筋配置锚杆设计等等然后根据所配置的支护参数,进行基坑整体稳定性验算、锚杆整体稳定验算、倾覆稳定性验算和基坑底承载力验算。当验算后的支护参数不符合要求时应重新设置支护参数直至安全、可靠为止。设计计算根据地质条件选取K进行计算K地质资料的土层参数如图所示。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h=m插d入全风化岩m。图区K地质资料、参数图东华理工大学毕业论文(设计)土压力计算水平荷载的计算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,,i主动土压力系数:K,tan(,)ai,,i被动土压力系数:K,tan()pie()支护结构水平荷载标准值按下列规定计算:ajk)对于碎石土及砂土:a)当计算点深度位于地下水位以上时:e,,K,CK()ajkajkaiikaib)当计算点深度位于地下水位以下时:e,,K,CK(z,h),(m,h),K,()ajkajkaiikaijwajwawaaiwKi式中第层土的主动土压力系数ai,z作用于深度处的竖向应力标准值ajkjci三轴实验确定的第层土固结不排水(快)剪粘聚力标准值ikz计算点深度jmz,hzz,h计算参数当时取当时取hjjjjh基坑外侧水位深度wa,h,hh,h计算系数当时取当时取零wawawa,水的重度。w)对于粉土及粘性土:e,,K,CKajkajkaiikai(),()基坑外侧竖向应力标准值按下列规定计算:ajk,,,,()ajkrkokz,()计算点深度处自重应力竖向应力jrk)计算点位于基坑开挖面以上时:,,,z()rkmjj东华理工大学毕业论文(设计)土压力计算,z式中深度以上土的加权平均天然重度。mjj)计算点位于基坑开挖面以上时:,,,h()rkmh,式中开挖面以上土的加权平均天然重度。mh()第层土的主动土压力系数K应按下式计算iai,ik()K,tan(,)ai式中三轴实验确定的第层土固结不排水(快)剪摩擦角标准值。,iikEa()第层土的土压力合力按下式计算i,()E,(ee)hsaiaikaikih,e式中第i层土土层顶部的水平荷载标准值aike第i层土土层底部的水平荷载标准值aikh第i层土的厚度is锚杆的水平间距。h各层土的水平荷载计算()人工填土层(m),KNm,C,KP,,,K,,K,,,aaa基坑外侧竖向应力标准值:,,,,,,q,KNmarkokk,,,,,,q,h,,,h,,KNmarkokakk水平荷载标准值:,e,,K,CK,,,KNmaakaake,,K,CK,,,KNmaakaak水平合力:,E,(ee)h,(),KNmaakak水平荷载作用点离该土层底端的距离:eehakakZ,,,meeaokaik()淤泥质土层(m),,KNm,C,KP,,,,K,,K,aaa东华理工大学毕业论文(设计)土压力计算基坑外侧竖向应力标准值:,,,,,KNmaakk,,,,,,q,,KNmakrkkak水平荷载标准值:,,e,,K,CK,,,KNmaakaake,,K,CK,,,KNmaakaak水平荷载:,E,(ee)h,(),KNmaakak水平荷载作用点离该土层底端的距离:,eehakakZ,,,m,eeakak()粉质粘土层(m),,KNm,C,KP,,,,K,,K,aaa基坑外侧竖向应力标准值:,,,,,KNmaakk,,,,,,,h,,KNmakrkkak水平荷载标准值:,,e,,K,CK,,,KNmaakaake,,K,CK,,,KNmaakaak水平荷载:,E,(ee)h,(),KNmaakak水平荷载作用点离该土层底端的距离:,heeakakZ,,,m,eeakak()可塑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))按照规范:基坑开挖位于地下水位东华理工大学毕业论文(设计)土压力计算对于粉土及粘土:e,,K,CKajkajkaiikai,,,,ajkrkq,,,ZrkmjjZ,深度以上土的加权平均天然重度jmj,,KNm求得,,KNMmjajk,,KNm,C,KP,,,,K,,K,)aaa基坑外侧竖向应力标准值:,,,,,KNmaakk,,,,,,,h,,KNmakrkkak水平荷载标准值:,,e,,K,CK,,,KNmaakaake,,K,CK,,,KNmaakaak水平荷载:,E,(ee)h,(),KNmaakak水平荷载作用点离该土层底端的距离:,eehakakZ,,,m,eeakakEa’=KN()硬塑粉质粘土层(m),,KNm,C,KP,,,,K,,K,aaa基坑外侧竖向应力标准值:,,,KNm,,,,KNmakaakk水平荷载标准值:,,e,,K,CK,,,KNmaakake,,K,CK,,,KNmaakaak水平合力:,E,(ee)h,(),KNmaakak东华理工大学毕业论文(设计)土压力计算水平荷载作用点离该土层底端的距离Z:Z,,m()全风化岩层(m),,KNm,C,KP,,,,K,,K,aaa基坑外侧竖向应力标准值:,,,,,KNmaakk,,KNmak水平荷载标准值:,,e,,K,CK,,,KNmaakaake,,K,CK,,,KNmaakaak水平荷载:,E,(ee)h,(),KNmaakak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(可塑粉质粘土层m)、第层土(硬塑粉质粘土层m)、第层土(全风化岩层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》JGJe()基坑内侧水平抗力标准值按下列规定计算:pjk)对于碎石土及砂土,基坑内侧水平抗力标准值按下列规定计算:e,,KCK(z,h)(,K),()ajkajkaiikaijwppiw,z式中作用于基坑底面以下深度处的竖向应力标准值pjkjKi第层土的被动土压力系数。pi)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:e,,K,CK()PjkPjkPiikPiz,()作用与基坑底面以下深度处的竖向应力标准值按下式计算:jajk,,,z()pjkmjj,z式中深度以上土的加权平均天然重度。mjj东华理工大学毕业论文(设计)土压力计算K()第层土的被动土压力系数应按下式计算ipi,ik()K,tan()piE()第层土的水平抗力为:ip,E,(ee)hs()pipikpikih,e式中第层土土层顶部的水平抗力标准值ipike第层土土层底部的水平抗力标准值ipikh第层土的厚度iis预应力锚索的水平间距。h各层土水平抗力计算()可塑粉质粘土层h,m,,,KNm,C,KP,,,,K,,K,kKKaKpPz作用于基坑底面以下深度处的竖向应力标准值:j,,,KNm,,,,h,,KNmPKpkkk水平抗力标准值:,,e,K,CK,,KNmpkpkpkpe,,KCK,,KNmpkpkpkP水平抗力:,E,(ee)h,(),KNmpppk水平抗力离该土层底端的距离:,eehPKPkKZ,,,mK,eePkPk()硬塑粉质粘土层h,m,,,KNm,C,KP,,,,K,,K,kKKaKpPz作用于基坑底面以下深度处的竖向应力标准值:j,,,,KNm,,,h,,,KNmPKpkkk水平抗力标准值:,,e,,KCK,,KNmpkpkpkp东华理工大学毕业论文(设计)土压力计算e,KCK,,KNm,pkpkpkP水平抗力:,E,(ee)h,(),KNmpppk水平抗力离该土层底端的距离:,heeKPkPkZ,,,mK,eePkPk()全风化岩层h,m,,,KNm,C,KP,,,,K,,K,kKKaKpPz作用于基坑底面以下深度处的竖向应力标准值:j,,,,,KNmPKak,,,,h,,KNmPKakkk水平抗力标准值:,,e,,KCK,,KNmpkpkpkpe,,KCK,,KNmpkpkpkP水平抗力:,E,(ee)h,(),KNmpppk水平抗力离该土层底端的距离:,heeKPkPkZ,,,mK,eePkPk由以上计算步骤可得K的水平荷载、水平抗力如下图所示东华理工大学毕业论文(设计)土压力计算支点力计算()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h:ce基坑底面水平荷载标准值:=KNmae,e由可得:akpk=()hch,m求得:cT()计算支点力:c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东华理工大学毕业论文(设计)土压力计算,E,(ee)hacaca,(),KNm其作用点离设定弯矩零点的距离:h,,mac=KNE=a图支点简力计算图合力之和:Eac,E,EEEEE,,KN,acaaacaa各土层水平荷载距离设定弯矩零点的距离为:h,,hz,,,mach,m,h,m按上述计算方法可得:h=h=maaacac东华理工大学毕业论文(设计)土压力计算E合力作用点至设定弯矩零点的距离:,acEhEhEhEhEahaaacaacaacaah,acE,ac,,m设定弯矩零点位置以上基坑内侧各土层水平抗力标准值的:E,pc设定弯矩零点以上的水平抗力包含第四层土。,e,KNm,e,,KNmpkpcE水平抗力,pcE,(),KNm,pcE水平抗力作用点离设定弯矩零点的距离:,pch,,mpc计算支点力T:c设定锚杆插于离地面m的位置处则h==mt支点力为:hE,HE,acacpcpc,,T,,,KNchhTc嵌固深度验算验算准则为:hET(hh),,hE,则嵌固深度设计符合基坑的,,ppctdaa受力要求。基坑外侧水平荷载标准值合力之和:E,aiE,EEEEEE,aaqaaaaa,,KNm各土层水平荷载距离桩底面的距离为:h,,hz,,,ma按上述计算方法可得:东华理工大学毕业论文(设计)锚杆设计h,m,h,m,aah,maha',mh,m,h,maaE的作用点距离桩底的距离:h,aaEhEhEhaaaaaah,aE,a,,mE基坑内侧水平抗力标准值合力之和:,pjE,EEE,,KNm,pppp各土层水平荷载距离桩底面的距离为:h,,hz,,,mpkkh,m,h,m,按上述计算方法可得:pah的作用点距离桩底的距离:Ep,pEhEhEhppppph,pE,p,,m嵌固深度验算hET(hh),,hE,,,ppctdaa(),,满足要求~灌注桩结构设计灌注桩直径φmm砼强度C受力刚劲采用级刚劲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h转化为宽为mm墙厚为:h,Dh,,,,h,mmh,mm取桩身最大弯矩的计算东华理工大学毕业论文(设计)锚杆设计E由表已算出的及T=KN可以知道剪力为零的点在基坑底上部Epiai的主动土压力层中且在第三层土中。,,,,,所以设剪力为零的点在m以下米令为基坑顶到剪力mm为零的点的距离则有:剪力为零的土压力:ekk,x)(axm,,,qr(x)a,caa,,x此层的土压力:(x)x,,,xxaxmx因为距基坑顶为处的剪力为零则有:mTEEaE,,,,aaxm整理得:xx,x,m解得:xx,,由于最大弯矩点就是剪力为零的点即所以mmMTyEyEyEy,,,,最大弯矩可表示为:maxtaaaxmM,KNm将数据代入解得:max桩身的配筋计算bh,mmmm则此桩的配筋可转化为截面为的矩形截面梁进行配筋。所以有:环境类别为二级砼强度C钢筋采用HRB的级钢筋。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,,,mmfNmm,fNmm,有砼及钢筋的等级查表可得fNmm,cty,,,,,,bf混凝土轴心抗压强度设计值cf钢筋强度设计值yf混凝土轴心抗拉强度设计值t,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,相对界限受压区高度b东华理工大学毕业论文(设计)锚杆设计求计算系数:M,,,,s,fbhc可以,,,,,,,,,,,,sb,,s,,,sM故,,,,mmsf,hys,所以选用,,mms()桩身箍筋配筋按构造要求取:梁中箍筋最大间距Smax=mm。螺旋箍。在坑底、直径,mm两道锚杆处上下各mm范围内加密箍筋间距mm。箍筋灌注桩断面图东华理工大学毕业论文(设计)锚杆设计灌注桩剖面图验算适用条件:,,,满足。bft,,,,,,,同时故可以。,minfy,即配筋为锚杆计算锚杆设计主要内容锚杆设计重要包括:确定锚杆的层数、间距、倾角计算挡墙单位长度所受各层锚杆的水平力根据锚杆的倾角、间距、计算锚杆轴力计算锚杆自由段长度和锚固段长度验证挡土墙、桩与锚杆的整体稳定性计算锚杆的断面尺寸和锚杆腰梁的断面尺寸绘制锚杆施工图。锚杆设计基坑周围土层以主动滑动面为界可分为稳定区与不稳定区每根锚杆位于稳定区部分的为锚固段、位于不稳定区部分为自由段。土层锚杆一般由锚头、拉杆与锚固体组成。如图圆柱型锚杆围护结构。当锚头是支挡结构与拉杆的连接部分时为了保证来自支挡结构和其他结构上荷东华理工大学毕业论文(设计)锚杆设计载的有效传递一方面必须保证锚头构件本身有足够的强度并紧密固定同时应尽量将较大的集中荷载分散开。该锚头采用螺母锁定式锚头主要由锚座、承压板、紧固器组成。如图所式螺母锁定式锚头锚具承台板台座围护结构钻孔注浆防腐处理预应力筋圆柱型锚固体自由段长度锚固段长度图圆柱型锚杆围护结构螺帽锚杆螺杆图螺母锁定式锚头锚杆设计计算锚杆倾角设为锚杆孔径设为mm锚杆间距为mm,为锚杆联结排桩并锚固于土中的示意图如图所示。东华理工大学毕业论文(设计)锚杆设计图锚杆联结排桩并锚固于土中的示意图()锚杆水平拉力设计值T,KN由上述计算可知:支点力cT,,T,,KNdc()锚杆自由段长度l,(H,A)sin(d,,)sin(,,)fkkA:土压力零点距坑底距离A锚杆与水平线夹角,土的内摩擦角锚杆的自由长度不小于米hhhhhh,,,,,,,,其中khhhhhh,(),l,hh,,mttc东华理工大学毕业论文(设计)锚杆设计,lsin(,)sin(),,fl,m取自由段长度f()锚杆锚固段长度l,kN,d,锚固段长度amtmk,锚杆安全系数取mcosaN,土层锚杆设计抽向拉力N=Tdtt,d锚固段直径取钻头直径的倍d=mmm,,c,tan,锚固体与土层间的剪切强度,,,锚固段与土体间的摩擦角取,,k,,k,,为锚固段孔壁土压力系数一般粘土为砂土取aik经计算l,ma()锚杆轴向承载力设计值验算,Nu,,d,ql锚杆轴向承载力设计值:sik,i,sql,qlqlqlql,sikisksksksk,,KNm,,Nu,,d,ql,,KNsik,i,sTd,N,,,KNcos,cos因此锚杆轴向承载力符合要求。()锚杆总长l,ll,,maf()锚杆配筋T,Ncos,锚杆承载力计算应符合下式规定:du,锚杆与水平面的倾角锚杆杆体的截面面积应按下列公式确定:Td()普通钢筋截面面积应按下式计算,,sfcos,y东华理工大学毕业论文(设计)锚杆设计Td()预应力钢筋截面面积应按下式计算,,pfcos,py公式中:,,普通钢筋预应力钢筋杆体截面面积ps普通钢筋预应力钢筋抗拉强度设计值ffyyp锚杆截面设计kNmtA,fptkf式中:锚杆材料的设计标准强度值ptkk,锚杆安全系数取mf,NmmptkA,,mm锚杆取φA=mm腰梁设计NKbtmvM=i锚杆锁在腰梁上锚杆腰梁最大弯矩式中:,,,第道锚杆腰梁最大弯矩KNMimiNt,,第道锚杆轴向拉力KNiiKmv锚杆轴向拉力增大系数取b锚杆水平间距m锚杆腰梁最大弯矩NKbtm,,,,,,M=,,,KNmM,,cmy,Wx腰梁选用截面抵抗矩=可以am,m东华理工大学毕业论文(设计)稳定性验算稳定性验算基坑稳定性验算()在对围护墙体进行整体圆弧滑动稳定性验算时不考虑支撑力的影响抗剪强度取峰值可采用瑞典条,m滑动面的圆心一般在坑壁墙面的上方分法一般最危险滑动面在墙底下靠坑内侧附近计算简图见图按下式计算:nnclqbwcosatan,,iiiiiii,,,iiK,znqbwsina,iiii,i式中:为圆弧滑动稳定性安全系数Kzc,第i土条圆弧面经过的土的粘聚力和内摩擦角ii第i土条滑弧中点的切线与水平线的夹角ail,bcosali第土条沿圆弧面的弧长iiiiqikNm第土条处的地面荷载()ibi第土条宽度(m)ikNmw第i土条重量()。in计算得:cl,,iii,nqbwcosatan,,,iiiiii,nqbwsina,,iiiii,nclqbwcosatan,,,iiiiiiii,K,,则满足要求。znqbwsina,iiiii,东华理工大学毕业论文(设计)稳定性验算表条分法计算表格条,hbiii块qciiWtan,(m)(m)ia编cosasinai(KN()kpaii,(kn)()号,m)()东华理工大学毕业论文(设计)稳定性验算竖直法线线α图基坑整体稳定性计算简图锚杆整体稳定性验算如图所示先求整体稳定性安全系数f值计算要使安全系数大于。()如果θ>φ计算时需计算地面荷载当θ,φ时可不计算地面荷载。Hhhd()G,,,S,,,KN东华理工大学毕业论文(设计)稳定性验算G墙体与围护桩之间的土重。()因为θ>φ所以需要计算地面荷载。挡土墙的主动土压力E,,,,,kNah()挡土桩的主动土压力:,,E,,,kNhF()求整体承载力:h可按公式:,,E,EGtg(,)ahhF,htg,tg(,,,)锚固段中心锚杆整体稳定性验算E式中:挡土桩的主动土压力hE墙的主动土压力ahG代替墙与桩之间的土重东华理工大学毕业论文(设计)稳定性验算锚杆与水平面的夹角,,围护桩与土体间的摩擦角(δ=φ,φ)取δ=φ求得:F,kNhKAh所以安全系数:故锚杆整体稳定。f,,,,T基坑底地基承载力验算在对围护桩地基承载力进行验算时不考虑围护桩底以上土体的抗剪强度对抗隆起的影响按普朗得尔(prandtle)地基极限承载力公式计算并假定围护桩底的平面为基准面见图,从而得到围护桩底地基承载力安全系数为:,DNcNqcK,wz,hDq式中:坑外地表至围护桩底各土层天然重度的加权平均值取kNm,坑内开挖面以下至围护桩各土层天然重度的加权平均值取kNm,h基坑开挖深度取mD围护墙在基坑开挖面以下的插入深度取mkNmq坑外地面荷载取c、分别为围护墙底以下主要影响范围内地基土的粘聚力、内摩擦角峰,,值因此取该层的强度峰值指标c=kPa、=。,,Nc为地基土的承载力系数:Nq,,tan,N,etan(),q(,)NP,,Nc,tan,DNcNqcK,,则=>wz,hDq满足要求。东华理工大学毕业论文(设计)稳定性验算地面荷载q=OD=m=m基坑底面τγDD=mγ(HD)图围护桩底地基承载力验算抗倾覆稳定性验算在计算作用于围护墙上的侧压力时只需计算土压力即可其抗倾覆稳定性安全系数可按下式进行计算:MRCSK,QMOCSK式中:为抗倾覆稳定性安全系数其中:一级基坑工程取、二级基坑Q工程取、三级基坑工程取。kN,mM为抗倾覆力矩()取基坑开挖面以下围护墙入土部分RCS坑内侧压力F对支撑点的力矩PkN,mM为倾覆力矩()取支撑点以下围护墙坑外侧压力F对aOCS支撑点的力矩东华理工大学毕业论文(设计)稳定性验算作用在围护灌注桩上的土压力如图所示计算时取灌注桩桩长范围内粘聚c,kPa力、内摩擦角及土层天然重度峰值的加权平均值取:,,kNm,,,则主动土压力合力:,,,,kNmE=aE作用点位置距桩底m处。akN,m则M=×=OCS被动土压力合力:E=(××××)×=kNmPE作用点位置距桩底m处。PkN,m则:M=×=RCSMRCS,因此K,=>满足要求。QMOCS东华理工大学毕业论文(设计)基坑降水截水、排水措施合理确定控制地下水的方案是保证工程质量、加快工程进度、取得良好社会和经济效益的关键。地下水控制的设计和施工应满足支护结构设计要求应根据场地及周边工程地质条件、水文地质条件和环境条件并结合基坑支护和基础施工方案综合分析、解决。地下水控制方法有集水明排法降水法截水法和回灌技术。降水的方法通常有轻型井点法喷射井点法管井井点法和深井泵井点法。该场地分布的地下水为潜水赋存在杂填土土中渗透性弱富水性弱主要依室内渗透试验成果及抽靠大气降水和河流侧渗补给由地表蒸发排泄。根据下表水试验预计开挖后地下水量不大。因此基坑降水可采用明沟集水井排水同时宜避开雨季开挖并在地面设置截水沟防止地表水渗入坑内。排水沟和集水井按下列规定布置:()排水沟和集水井布置在建筑基础边净距米以外排水沟边缘离开边坡坡脚不应小于米在基坑四角各设一个集水井。()明沟底宽米深米明沟之间互通明沟交接处设置集水井。集水井深度米直径米。井壁可砌干砖水泥管挡土板或其它临时支护井底反滤层铺米厚碎石卵石。()每个降水井点用一个潜水泵不停地把地下水抽排到地面上。在地面上做一条明沟把水排到施工工地外面的排水沟中。集水井东华理工大学毕业论文(设计)基坑降水渗透系数内摩粘聚重度γ擦角,力C土层水平K垂直Khv(KNm)(kPa)()(cms)(cms)杂填土EE淤泥质土层EE冲积粉质粘土层EE可塑粉质粘土层EE硬塑粉质粘土层EE全风化岩层EE表土层渗透系数东华理工大学毕业论文(设计)施工组织与工程监测施工组织与工程监测支护结构的施工施工要求由于本基坑重要性程度高设计要求严格施工程序复杂因此在施工过程中应切实做好各方面的协调工作尤其是要咨询本市建委以及各方面的专家群策群力确保本工程的安全。施工队伍必须制定规范的施工组织设计建议采用信息化组织。在做支护结构之前做好相应的隔水、降水施工减小土中的孔隙水压力。根据《建筑基坑支护技术规程》(JGJ)钻孔灌注桩的施工要求如下:()桩位偏差轴线和垂直轴线方向均不宜超过mm。垂直度偏差不宜大于()钻孔桩桩底沉渣不宜超过mm并按《建筑桩基技术规范》要求执行()桩宜采取隔桩施工并应在灌注混凝土小时后进行邻桩成孔施工()圈梁施工前应将支护桩桩顶浮浆凿除清理干净桩顶以上出露的钢筋长度应达到设计要求。支护桩施工()支护桩施工顺序如图所示。()由于桩与桩之间较近,施工采用隔一打一的方法,确保桩身砼强度达到以后再施工相邻桩,以免造成桩身砼挠动,影响成桩的质量。东华理工大学毕业论文(设计)施工组织与工程监测挖土提供作业面放线定位钻机就位成孔加工拉杆钻孔就位安放拉杆成孔灌浆换浆清渣加工钢筋笼二次压力灌浆安放钢筋笼焊接安放钢筋灌注混凝土张拉锁定图支护桩施工顺序图图锚杆施工顺序图东华理工大学毕业论文(设计)施工组织与工程监测()钻孔要保证沉渣cm,下钢筋笼后及灌砼前均要测量孔深,保证孔深和孔底沉渣的设计要求,以确保桩的质量。()钢筋笼下放要居中,在钢筋笼四周均匀对称的布设隔离筋或砼垫块,保证钢筋笼居中,安放完后要固定钢筋笼,防止砼灌注过程中钢筋笼上浮。锚杆施工()锚杆施工顺序如图所示。由于锚杆设计高度在粉质粘土位置,且锚杆长度较大,干法成孔困难,故采用()湿法成孔,成孔后用清水冲洗孔底沉渣和孔壁泥浆,保证砂浆体和土体的粘结强度。()注浆:由于基坑外地下水位较高,孔内出现涌水现象,采用孔底注浆,第一次注浆初凝后,再次进行第二次压力劈裂注浆,保证砂浆体的密实度和粘结强度。()自由段制作:在滑坡线内且m要形成自由段,在现场用塑料波纹管将杆体套住并封闭,使杆体与砂浆隔离,保证自由段杆体的自由伸缩。()预应力张拉:在砼强度达到设计强度的后开始张拉,张拉前先对张拉设备进行标定并抽取根锚杆进行张拉试验,以检测锚杆的质量和修正设计的有关参数,然后进行张拉,张拉数值为设计值的。张拉采用逐级加载。土方开挖基坑土方开挖要与基坑支护、降水配合进行并严格遵守先支护后挖的原则采取分阶段、分层、分区进行开挖。分区范围按主体工程结构底板施工方便尽量减小支护体的变形以及缩短基坑壁的暴露时间为原则视周围环境、地质、水文地质综合考虑确定。工程监测监测的目的、通过监测掌握边坡的稳定状态、安全程度和支护情况、将监测数据与预测值相比较确定支护参数是否安全合理以确定和优化下一步的施工参数、检测和评价已加固边坡的最终稳定性作为安全使用的重要依据、将监测结果反馈于设计与理论预测中使理论与设计达到优质安全、经济合理的目的。东华理工大学毕业论文(设计)施工组织与工程监测监测的主要内容、周边土体变形测量如坡顶水平位移、地面沉降、坑周地面裂缝、边坡变位、坑底隆起等测量、锚杆抗拨情况监测、锚杆中浆体灌注饱和程度与变形情况。、基坑周边邻近建(构)筑物、道路、管线的观测、监控对有关建筑物作好标记观测标注开挖期间每天观测不少于一次至地下室回填前每周观测不少于两次。监测的主要仪器测量中最多使用的是水准仪和经纬仪水准仪用于测量地面、地层内各点及标高及沉降经纬仪用于量测地形和构筑物的施工控制点坐标及施工中的水平位移。水准仪测量如下参数:、基坑及周边建筑物沉降、基坑支护结构的差异沉降、确定各变异层标高。经纬度仪测量如下参数:、基坑观测点的水平位移、基坑周边建筑构筑物的水平位移。监测的方法在基坑周边砖墙顶帽梁或坡顶按m间隔设观测点测量边坡的水平位移与沉降同时对基坑相邻建筑物进行沉降监测监测点设置根据建筑物占地形状由设计施工人员在现场确定并报监理认可。基准点布置在基坑变形影响不到的稳定地点以确保观测点数据的准确、可靠。每次测量应对基准点进行校核误差不大于mm。基坑开挖前测原始值从开挖第一步土时开始进行变形观测观测周期次天直至基础底板完工后观测周期改为次天。当两次观测位移量很小或地下室施工完二层时可将观测周期延长至次周。其间可根据施工进度和变形发展随时加密观测次数每天向监理和甲方汇报一次监测结果。如发现变形异常应及时停止基坑内作业分析原因采取还土、坡顶卸载和增补锚杆等加固措施确保边坡及建筑物的安全。直至变形趋于零或地下结构至时经有关部门同意可停止观测。东华理工大学毕业论文(设计)施工组织与工程监测环保措施降低噪音污染措施施工现场遵照《中华人民共和国建筑施工场界噪声限值》制定降噪制度和措施现场挖掘机及运土车在场区内禁止鸣笛噪音较大的机械尽量安排在白天工作对人为施工噪声应有降噪措施最大限度减少噪声扰民。降低粉尘污染措施当风力,级不挖土场门口洒水防止尘土飞扬严禁运土车车轮带土上路安排专人进行防尘及卫生保洁工作。应急措施在有严密的监测且数据可靠的前提下信息化施工出现异常情况及时分析提前拿出监测方案指导施工并跟踪管理当出现下列情况时应急措施为:出现漏水、涌水时应及时回填防止事态扩大及时采用注浆或砌砖墙引水。支护变形较大时采取抢险措施并及时分析原因采取处理措施保证基坑安全。外围出现异常情况时管线可提露架空处理。路面出现下沉或开裂时可采用注浆或裂缝修补方法处理东华理工大学毕业论文(设计)参考文献结论与建议经过对场地的岩土工程条件的评价与评价场地区域稳定性较好适合建设高层建筑物。本基坑采用单排钻孔灌注桩加单层锚杆联合支护方案。钻孔灌注桩桩:桩径为mm桩间距为mm桩长m配筋:主筋采用Φ,混凝土强度等级C。锚杆:采用Φ普通钢筋长约米入射角为度锚固端长度约为米设置距离地面米处。经综合分析本基坑采用明沟排水的措施进行排水施工时必须合理安排水泵抽水以保证干作业施工。在基坑四周及基坑底部采取水泥土搅拌法形成水泥土搅拌桩作为止水帷幕采用双头φmm间距为mm的深层水泥搅拌桩,相互搭接mm沿基坑四周均匀布置形成四周封闭的止水体系坑底打密排搅拌桩进行隔水。施工过程和建筑物使用期间应进行施工监测和沉降观测以指导施工和确保建筑物的安全。基坑开挖时如发现地基条件和勘察报告不相符时应进行施工勘察。在基坑施工组织方面建议采用信息化组织施工。东华理工大学毕业论文(设计)致谢致谢本次论文是在柴老师的悉心指导下完成的从论文选题到成文字里行间均凝聚着老师的诸多心血柴老师丰富的知识、严谨的治学态度、开阔的视野和朴实正直的为人使学生受益匪浅柴老师不仅在学业上严格要求学生生活上也无微不至的关怀与帮助。在此谨向柴老师最诚挚的感谢~本次论文的顺利完成也离不开我系的很多老师和我的同学们的关心和帮助在此真心感谢所有关心、支持和帮助过我的老师、同学和朋友~东华理工大学毕业设计参考文献中华人民共和国国家标准《岩土工程勘察规范》(GB)北京:中国建筑工业出版社中华人民共和国国家标准《建筑基坑支护技术规范》(JGJ)北京:中国建筑工业出版社中华人民共和国国家标准《建筑基坑工程技术规范》YB北京:中国建筑工业出版社中华人民共和国国家标准《混凝土结构设计规范》(GB)北京:中国建筑工业出版社蒋国盛,李红民等著基坑工程武汉:中国地质大学出版社刘玉宝卓越等深基坑锚拉桩支护设计与施工《西部探矿工程》第二期周景星王洪瑾等著基础工程北京:清华大学出版社,赵明华徐学燕主编基础工程北京:高等教育出版社,李智毅唐辉明主编岩土工程勘察武汉:中国地质大学出版社袁聚云李镜培等主编土木工程毕业设计指南岩土工程分册北京:中国水利水电出版社陈忠汉程丽萍主编深基坑工程机械工业出版社PeckRBDeepExacavationsandTunnelinginSoftGroundRJByrne,DCotton,JPorterfield,Cwolschlag,GUeblacker,ManuaforDesignandConstructionMonitoringofSoilNailWalls,SatoruOhtsuka,etalStabilityanalysisofexcavatedgroundwithsheetpoleInShenZJ,etaledsProcofthendIntConfonSoftSoilEngineering,,Nanjing,ChinaNanjing:HehaiUniversityPress,

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