深基坑支护毕业设计

时间：2021-01-14 15:07:24 来源：蒲公英阅读网 本文已影响人

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　安徽工业大学

　毕业设计(论文)任务书

　课题名称 马鞍山xxS2地块3#楼深基坑支护及施工组织设计 学

　院

　建筑工程学院 专业班级

　姓

　名

　学

　号

　 毕业设计(论文)的主要内容: :

　 本次毕业论文(设计)内容主要是对马鞍山 xxS2 地块 3#楼深基坑支护及施工组织进行设计。通过调研,资料查阅,完成在指定的地下室的支护工程设计,设计阶段为施工图设计。

　 进行支护方案比选、基坑土体计算参数选取、土压力计算分析、抗力计算分析、支护结构内力计算分析、支护工程平面设计、分区支护断面设计、支护结构构件设计、施工组织设计等设计工作,了解并掌握深基坑支护设计的基本过程及计算方法、施工组织方法。

　 对支护工程进行设计概算的编制,掌握工程概算的编制过程。

　绘制工程图纸 10 张 A3 以上,写出设计说明书,培养计算机应用能力。

　起止时间:

　年

　月

　日至

　月

　日共

　周

　指

　导

　教

　师

　签

　字

　系

　主

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　字

　院

　长

　签

　字

　 填写说明:"任务书"封面请用鼠标点中各栏目横线后将信息填入,字体设定为楷体－GB2312、四号字；在填写毕业设计(论文)内容时字体设定为宋体、小四号字。

　马鞍山 x xx 世际花园 S S2 2 地块 3 3# # 楼深 基坑工程支护及施工组织设计

　内容摘要

　拟建工程安徽马 XX 市 xx·xx(S2 地块)工程位于马 XX 市 xx 以西,拟建桥山路以北 S2 地块内,总建筑面积为 170000m2。±0.00 相当于绝对标高 6.5m,基坑南北向长 40m,东西向宽 35m,开挖深度 5.1m。

　结合本工程地质、环境、挖深等诸多因素确定安全可靠的支护方案；为考虑到邻近坑边有建筑和道路(下设有水、电、气等管线),为确保安全,以“变形”控制设计。

　本着“安全可靠、经济合理、技术可行、施工方便”原则,整个基坑采用一排钻孔灌注桩作挡土结构, 锚杆支撑作为支撑结构体系。基坑采用双轴深层搅拌桩作止水帷幕。

　关键词:深基坑

　 支护结构

　 锚杆支撑

　钻孔灌注桩

　 Oriental Pearl Garden, Ma an Shan Sai International, Building 3 3 , Block S2 2

　support deep foundation engineering and constru ction organization design

　abstract

　Plans to construct the project Anhui Ma"anshan oriental pearl* the century garden (the S2 land parcel) the project located at the Ma"anshan kind lake waterway west, plans to construct north of the bridge mountain road in the S2 land parcel, the total floor space is 170000m ². ±0.00 is equal to absolute level 6.5m, the hole excavated for building foundation north and south to long 40m, the thing to extends 35m, cutting depth 5.1m.

　Unifies this engineering geology, the environment, the sump and so on many factor determination safe reliable supports and protections plan; In order to consider nearby the neighbor pit has the construction and the path (next is equipped with pipelines and so on water, electricity, gas), to ensure the security, by “distortion” control design. The spirit of "safe, reliable, economical, technically feasible and convenient construction" principle, the entire pit with a row of bored piles for retaining structures, anchor support system as a support structure.Foundation for using biaxial waterproof curtain of deep mixing piles.

　Key words:

　 Foundation pit;

　 Bracing structure;

　 Anchor rod support

　 Nondisplacement pile

　目录

　内容摘要

　................................ ............................

　2 2

　目录

　................................ ................................

　4 4

　文

　献

　综

　述

　................................ .........................

　7 7

　第一章

　设计方案综合说明

　................................ ...........

　12

　1.1 概述 ........................................................ 12 1.1.1 工程概况 ............................................... 12 1.1.2 场地地形、地貌及地质构造概况 ........................... 12 1.1.3 场地内各岩土层的分布、性质 ............................. 12 1.1.4 场地地下水概况 ......................................... 12 1.1.5 基坑侧壁安全等级及重要性系数 ........................... 13 1.2 设计总说明 .................................................. 13 1.2.1 设计依据 ............................................... 13 1.2.2 支护结构方案比较与选取 ................................. 13 1.3 基坑监测 .................................................... 20 第二章

　基坑支护结构设计计算书

　................................ .....

　20

　2.1 设计计算 .................................................... 20 2.1.1 地质计算参数 ........................................... 20 2.1.2 计算区段的划分 ......................................... 20 2.1.3 计算方法 ............................................... 20 2.1.4 土压力计算 ............................................. 20 2.3 AB .BC 段支护结构设计计算 ................................... 23 2.2.1 侧向土压力计算 ......................................... 23 2.2.2 等值梁计算桩的嵌固深度: ................................ 25 2.2.3 配筋计算 ............................................... 26 2.2.4 锚杆设计 ............................................... 26 2.2.5 整体稳定性验算 ......................................... 27 2.2.6 抗倾覆稳定性验算 ....................................... 28 2.2.7 抗隆起验算 ............................................. 29 2.2.8 抗管涌验算 ............................................. 30 2.2.9 变形验算 ............................................... 31 2.3 CD .AD 段支护结构设计计算 .................................... 31 2.3.2 等值梁计算桩的嵌固深度: ................................ 34 2.3.3 配筋计算 ............................................... 34 2.3.4 锚杆设计 ............................................... 35 2.3.5 整体稳定性验算 ......................................... 35 2.3.6 抗倾覆稳定性验算 ....................................... 37 2.3.7 抗隆起验算 ............................................. 37

　2.3.8 抗管涌验算 ............................................. 38 2.3.9 变形验算 ............................................... 39 2.4

　圈梁设计计算 ............................................... 40 2.4.1 AB.BC 段圈梁设计计算 ................................... 40 2.4.1.1 正截面强度计算 .................................... 40 2.4.1.2 斜截面强度计算 .................................... 40 2.4.2 DA.CD 段圈梁设计计算 ................................... 40 2.4.2.1 正截面强度计算 .................................... 40 2.4.2.2 斜截面强度计算 .................................... 40 2.5 AB.BC 段基坑止水设计 ......................................... 41 2.5.1 止水桩长确定 ........................................... 41 2.5.2 基坑止水帷幕设计 ....................................... 41 2.6 CD.DA 段基坑止水设计 ......................................... 41 2.6.1 止水桩长确定 ........................................... 41 2.6.2 基坑止水帷幕设计 ....................................... 41 2.7 基坑监测方案 ................................................ 41 2.7.1 基坑及周围环境的监测、测试 ............................. 41 2.7.2 监测与测试的控制要求: .................................. 42 2.7.3 观测频率 ............................................... 42 第三章

　施工组织设计

　................................ ...............

　42

　3.1 工程概况 .................................................... 43 3.1.1 工程概况 ............................................... 43 3.1.2 现场施工条件 ........................................... 43 3.1.3 施工主要特点 ........................................... 43 3.2 施工部署 .................................................... 43 3.2.1 现场总平面布置 ......................................... 43 3.2.2 施工指导思想与组织机构 ................................. 44 3.2.3 主要施工顺序 ........................................... 45 3.3 施工准备工作和各项资源需要量计划 ............................ 45 3.3.1 施工现场准备工作 ....................................... 45 3.3.2 技术准备工作 ........................................... 45 3.3.3 材料、设备准备工作 ..................................... 46 3.3.4 劳动力组织准备 ......................................... 47 3.3.5 机械配置计划 ........................................... 47 3.4 主要工程项目施工 ............................................ 48 3.4.1 测量放线 ............................................... 48 3.4.2 双层搅拌桩与钻孔灌注桩施工 ............................. 49 3.4.3 土方开挖 ............................................... 51 3.4.4 锚杆(预应力) ........................................... 52

　3.4.5 冠梁施工工艺流程图 ..................................... 53 3.4.6 护坡观测方案 ........................................... 53 3.5 施工进度计划 ................................................ 53 3.6 临时施工用电组织计划 ........................................ 54 3.7 保证安全措施 ................................................ 54 3.8 保证质量措施 ................................................ 57 3.8.1 质量目标 ............................................... 57 3.8.2 质量要求 ............................................... 57 3.8.3 质量技术措施 ........................................... 57 3.9 保证工期措施 ................................................ 57 3.9.1 组织管理措施 ........................................... 57 3.9.2 技术措施 ............................................... 58 3.9.3 机械设备措施 ........................................... 58 3.10 雨季施工措施 ............................................... 58 3.11 文明施工 ................................................... 58 工程费用概算

　................................ .......................

　60

　英文翻译

　................................ ...........................

　63

　致谢

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　错误!未定义书签。

　参考文献

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　文

　献

　综

　述

　1 1. .1 1

　基坑含义与土方开挖

　在建造埋置深度较大的基础或地下工程时,往往需要进行较深的土方挖。这个由地面向下开挖的地下空间称为基坑。从地表面开挖基坑,最简单的方法是放坡开挖。这种方法既经济又方便,在空旷地区应优先用。如果由于场地的局限性,在基槽平面以外没有足够的空间安全放坡,或者为了保证基坑周围的建筑物,构筑物以及地下管线不受损坏,又或者为了满足无水条件下施工,需要设置挡土和截水的结构。这种结构称为围护结构。一般来说,围护结构应满足以下 3 个方面的要求； 1.保证基坑周围未开挖土体的稳定,满足地下结构施工有足够空间的要求,这就要求围护结构要起挡土作用。

　2.保证基坑周围相邻的建筑物,构筑物和地下管线在地下结构施工期间不受损害。这就要求维护结构能起控制土体变形的作用。

　3.保证施工作业面在地下水位以上。这就要求维护结构有截水作用,结降水,排水等措施,将地下水位降到作业面以下。

　总的来说,围护结构都要满足第一和第三个要求。第二个要求要视周围建筑物,构筑物和地下管线的位置,承受变形的能力,重要性和一旦损坏可能发生的后果等方面的因素来决定。

　如果维护结构部分活全部作为主体结构的一部分,譬如将支护墙做成地下室的外墙,围护结构还应满足作为主体结构一部分的要求。围护结构是临时结构,而主体结构是永久结构,两者的要求并非一致。"两墙合一"后,围护结构应按永久结构的要求处理,在强度,变形和抗渗能力等方面的要求都要相应提高。

　维护结构是临时结构,主体结构施工完成时,围护结构即完成任务。因此,围护结构的安全储备相应较小,因而具有较大的风险。在基坑开挖过程中应对围护结构进行监测,并应预先指定应急措施,一旦出现险情,可及时抢救。

　基坑工程包括了围护体系的设置和土方开挖两个方面。土方开挖的施工组织是否合理对围护体系是否成功产生重要影响。不合理的土方开挖方式,步骤和速度有可能导致主体结构桩基础变位,围护结构变形过大,甚至引起围护体系失稳而导致破坏。同时,基坑开挖必然引起周围土体中的地下水位和应力场的变化,导致周围土体的变形,对相邻建筑物,构筑物和地下管线产生不利影响。严重时有可能危机它们的安全和正常使用。

　总的来说,基坑的开挖深度在基坑工程中是主导因素,基坑场地的地质条件和周围的环境决定支护方案,而基坑的开挖方式对基坑安全直接相关。

　1 1. .2 2

　基坑主要支挡方法、技术类型

　基坑工程中采用的围护墙、支撑(或土层锚杆)、围檩、防渗帷幕等结构体系总称为支护结构。支护结构的传统方法是钢板桩加支撑系统或钢板桩锚拉系统,其优点是材料可以回收,但拔出板桩时会引起土体的变形。目前经常采用的主要基坑支挡类型有:

　(1)深层搅拌水泥土挡墙(以下简称搅拌桩):将土和水泥强制搅和成水泥土桩,结硬后成为具有一定强度的整体壁状挡墙,一般用于开挖深度不超过 7m 的基坑,适合于软土地区,环境保护要求不高,施工低噪声、低振动,结构止水性较好,造价经济,但围护较宽,一般取基坑开挖深度的 0.7～0.8 倍。

　国内外试验研究和工程实践表明,搅拌桩适宜于加固淤泥、淤泥质土和含水量较高而地基承载力小于 120kPa 的粘土、粉质粘土、粉土等软土地基。当土中含高龄石、蒙脱石等矿物时,加固效果较好,土中含伊利石、氯化物等矿物时,加固效果较差,土的原始抗剪强度小于 20～30kPa 时,加固效果也较差。搅拌桩用于泥炭土或土中有机质含量较高,酸碱度较低(<7)及地下水有侵蚀性时,宜通过试验确定其适用性。当地表杂填土层为厚度大于 100mm 的石块时,一般不宜使用搅拌桩。

　搅拌桩的平面布置可视地质条件和基坑围护要求,结合施工设备条件,分别选用桩式、块式、壁式、格栅式或拱式,它在深度方向可采取长短结合形式。

　(2)钢板桩:用槽钢正反扣搭接而组成,或用 U 型、H 型和 Z 型截面的锁口钢板桩。用打入法打入土中,相互连接形成钢板桩墙,既用于挡土又用于挡水,用于开挖深度 3～10m 的基坑。钢板桩具有较高的可靠性和耐久性,在完成支挡任务后,可以回收重复利用；于多道钢支撑结合,可适合软土地区的较深基坑,施工方便,工期短。但钢板桩刚度比排桩和地下连续墙小,开挖后绕度变形较大,打拔桩振动噪声大,容易引起土体移动,导致周围地基较大沉陷。

　 钢板桩支护结构,有永久性结构和临时性结构两类。永久性结构在海港码头中应用较多,如:码头岸墙,护墙等；临时性结构多用于高层建筑的深基础。

　(3)钻孔灌注桩挡墙:直径φ600～φ1000mm,桩长 15～30m,组成排桩式挡墙,顶部浇筑钢筋混凝土圈粱,用于开挖深度为 6m～13m 的基坑。具有噪声和振动小,刚度大,就地浇制施工,对周围环境影响小等优点。适合软弱地层使用,接头防水性差,要根据地质条件从注浆、搅拌桩等方法中选用适当方法解决防水问题,整体刚度较差,不适合兼作主体结构。桩身质量取决于施工工艺及施工技术水平,施工时需作排污处理。

　(4)地下连续墙:在地下成槽后,浇筑混凝土,建造具有较高强度的钢筋混凝土挡墙,用于开挖深度达 10m 以上的基坑或施工条件较困难的情况。具有施工噪声低,振动小,就地浇制、墙接头止水效果较好,整体刚度大,对周围环境影响小等优点。适合于软弱土层和建筑设施密 XX 市市区的深基坑,高质量的刚性接头的地下连续墙可作永久性结构,并可采用逆筑法施工。

　地下连续墙按成桩(成槽)形式的不同,划分为桩排式连续墙和壁式连续墙两大类,前一类主要用各种类型的桩,相互连接或搭接以及交错的单桩连锁组成的直线、圆弧、圆形等形式的排桩组合,具有一定的入土深度,墙顶用压顶粱连在一起,形成地下连续墙的墙体。壁式地下连续墙具有多种功能,有着广泛的应用前景。最主要用于深基坑工程的围护,特别适合于软土地区深基坑的开挖。

　(5)SMW 工法(劲性水泥土搅拌桩):劲性水泥土搅拌桩以及水泥土搅拌桩法为基础,凡是适合应用水泥土搅拌桩的场合都可以使用劲性桩。特别是适合于以粘土和粉细砂为主的松软地层,对于含砂卵石的地层要经过适当处理后方可采用。

　劲性桩适宜的基坑深度与施工机械有关,国内目前一般以基坑开挖深度 6～10m,国外尤其是日本由于施工钻孔机械先进,基坑深度达到 20m 以上时也采用 SMW工法,劲性桩法可取得较好的环境和经济效果。劲性桩是在水泥土搅拌桩中插入受拉材料构成的,常插入 H 型钢。

　(6)土锚:用拉杆锚固支护基坑的开挖或用作抗拔桩抵抗浮托力等的应用已日益普遍。拉锚最大的优点是在基坑内部施工时,开挖土方与支撑互不干扰,尤其是在不规则的复杂施工场所,以锚杆代替挡土横撑,便于施工。这是人们乐于大量使用的主要原因。随着对锚固法的不断改进和使用可靠性的监测手段,使拉锚支护的范围更加广泛。

　拉锚是将一种新型受拉杆件的一端(锚固段)固定在开挖基坑的稳定地层中,另一端与工程构筑物相联结(钢板桩、挖孔桩、灌注桩以及地下连续墙等),用以承受由于土压力等施加于构筑物的推力,从而利用地层的锚固力以维持构筑物(或土层)的稳定。

　锚杆支护体系由挡土构筑物,腰粱及托架、锚杆三个部分所组成,以保证施工期间边坡的稳定与安全。

　(7)土钉墙:土钉墙支护是通过沿土钉通长与周围土体接触形成复合体。在土体发生变形的条件下,通过土钉与土体的接触界面上的粘结力或摩擦力,使土钉被动受拉,通过受拉工作面给土体约束加固,提高整体稳定性和承载能力,增强土体变形的延性。

　土钉墙适用于地下水位以上或人工降水后的粘性土、粉土、杂填土及非松散砂土和卵石土等。对于淤泥质土、饱和软土,应采用复合型土钉墙支护。

　1 1. .3 3

　基坑主要支撑方法、技术类型

　深基坑的支护体系由两部分组成,一是围护壁,二是基坑内的支撑系统。为施工需要而构筑的深基坑各类支撑系统,既要轻巧又需有足够的强度、刚度和稳定性,以保证施工的安全、经济和方便,因此支撑结构的设计是目前施工方案设计的一项十分重要的内容。

　在深基坑的支护结构中,常用的支撑系统按其材料分可以有钢管支撑、型钢支撑,钢筋混凝土支撑,钢和钢筋混凝土组合支撑等种类；按其受力形式分可以有单跨压杆式支撑,多跨压杆式支撑,双向多跨压杆支撑,水平桁架相结合的支撑,斜撑等类型。

　这些支撑系统在实践中有各自的特点和不足之处,以其材料种类分析,钢支撑便于安装和拆除,材料消耗量小,可以施加预紧力以合理控制基坑变形,钢支撑架设速度较快,有利于缩短工期。但是钢支撑系统的整体刚度较弱,由于要在两个方向上施加预紧力,所以纵横杆之间的联结始终处于铰接状态。

　钢筋混凝土支撑结构的整体刚度好,变形小,安全可靠,施工制作时间长于钢支撑,但拆除工作比较繁重,材料回收利用率低,钢筋混凝土支撑因其现场浇筑的可行性和高可靠度而在目前国内被广泛的使用。

　1 1. .4 4

　基坑主要止( ( 降) ) 水方法、技术类型

　工程降水是基坑工程的一个难点。由于土质和地下水位的条件不同,基坑开挖的施工方法大不相同。在地下水位以下开挖基坑时,采用降水的作用是: (1)截住基坑边坡面及基底的渗水； (2)增加边坡的稳定性,并防止基坑从边坡或基底的土粒流失； (3)减少板桩和支撑的压力,减少隧道内的空气压力； (4)改善基坑和填土的砂土特性； (5)防止基底的隆起和破坏。

　一个场地的地质条件和土质条件,将决定降水或排水的形式。

　在选择和设计基坑降水前,必须由甲方提供工程地质勘察资料,建筑物平面图和立面图,建筑物场地附近房屋平面图等,对于重大工程,设计人员除掌握相应资料外,必须在设计前到工程现场亲自了解,最好能目测各土层的土样,对将来降水工程的布置及其与邻近建筑物的影响。

　降低地下水位的常用方法可分为明沟降水和井点降水两类。明沟降水由于其制约条件较多,尚不能得到广泛的应用,而井点降水的适用条件较广,并经过二十多年来的应用、发展和改进,已形成了多种井点降水的方法。目前常用的井点降水方法有:轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井点,辐射井点等。这些有效的降水方法现已被广泛用于各种降水工程中,但由于降低地下水位以后,可能带来一些不良影响,如地面沉降,邻近已有建筑物或构筑物的安全稳定及残留滞水的处理等。

　明沟降水是在基坑内设置排水明沟或渗渠和集水井,使进入基坑内的地下水沿排水沟渠流入井中,然后用水泵将水抽出基坑外的降水方法。明沟降水一般适用于土层较密实,坑壁较稳定,基坑较浅,降水深度不大,坑底不会产生流砂和管涌等的降水工程。

　在地下水位以下施工基坑工程时,通常采用井点(垂直和水平井点)降水法来降低地下水位。垂直井点常沿基坑四周外围布设,水平井点则可穿越基坑四周和底部,井点深度大于要求的降水深度,通过井点抽水或引渗来降低地下水位,实现基坑外的暗降,保证基坑工程的施工。经井点降水后,能有效地截住地下渗流,降低地下水位,克服基坑的流砂和管涌现象,防止边坡和基坑底面的破坏；减少侧土压力,增加挖掘边坡的稳定性,有利于边坡的支护和施工；防止基底隆起和破坏,加速地基土的固结作用；有利于提高工程质量,加快施工进度及保证施工安全。

　XX 市中由于深基坑降水,总会引起地面产生一定的沉降,影响邻近建筑物和管线。最好的办法是采用止水帷幕,将坑外地下水位保持原状,仅在坑内降水。目前,采用钻孔压浆成桩法、地下连续墙、板桩、深层搅拌桩墙等止水结构形式,效果均较好。其入土深度,取决于土层的透水性,要防止出现管涌、流砂等问题。

　参考文献

　[1]《高层建筑地下结构与基坑支护》,黄熙龄主编,北京:宇航出版社,2002； [2]《高层建筑基础工程施工》,赵志缙,北京:中国建筑工业出版社,1994； [3]《基坑工程手册》,侯学渊,刘建航,北京:中国建筑工业出版社,1997； [4]《深基坑支护工程实例集》,黄强等主编,北京:中国建筑工业出版社,2001；

　[5]《建筑基坑支护技术规程》(JGJ20-99),1999； [6]《深基坑工程》,陈忠汉,黄书秩,程丽萍编著,北京:机械工业出版社,2002； [7]《深基坑支护工程设计技术》,黄强编著,北京:中国建筑工业出版社,1995 ； [8]《土钉支护在深基坑工程中的应用》,陈肇元等编著,北京:中国建筑工业出版社,1997； [9]《软土地区工程地质勘察规范》(JGJ83-91),1991； [10]《深基坑施工实例》,秦惠民,叶政青主编,北京:中国建筑工业出版社,1992； [11]《深基坑支护设计与施工》,余志成等编著,北京:中国建筑工业出版社,1992； [12]《地下结构工程》,龚维明等编著,南京:东南大学出版社,2004； [13]《建筑基坑工程技术规范》(YB9258-97),1997； [14]《基础工程的降水》,司徒广等编著,北京:中国建筑工业出版社,1993； [15]《工程水文地质学》,白玉兰主编,北京:中国水利水电出版社,2002； [16]《高层建筑深基坑围护工程实践与分析》,赵锡宏等,上海:同济大学出版社,1996

　第一章

　设计方案综合说明 1 1. .1 1

　概述

　1 1. .1 1. .1 1

　工程概况

　拟建工程安徽马 XX 市 xx·xx(S2 地块)工程位于马 XX 市 xx 以西,拟建桥山路以北 S2 地块内,总建筑面积为 170000m2。场地标高在 5.79～6.85 米,地势较平坦,高差 1.06 米。基坑南北向长 40m,东西向宽 35m,开挖深度 5.1m。

　1 1. .1 1. .2 2

　场地地形、地貌及地质构造概况

　拟建场地位于长江中下游冲积平原(沿江平原),地貌上属长江Ⅰ级阶地,场地标高在 5.79～6.85 米,地势较平坦,高差 1.06 米。拟建场地原为农田,分布有大小不同水塘数个,水深最深达 1.5～2.5 米。周围建筑物距离基坑边线距离 4.2m。

　马 XX 市在地质构造上属宁芜断陷盆地中段西北边缘,区内主要发育褶皱构造有燕山运动早期形成前火山岩岩系褶皱和燕山运动晚期形成的褶皱构造,轴向多呈北东 30～40°方向,两冀倾角平缓约 20°左右,主要断裂构造有北东向(包括长江断裂带,慈湖-芜湖断裂)和北西向断裂构造,北东向断裂多被火山岩系和第四系覆盖,呈北东 25～35°方向,北西向断裂构造向 300～330°方向延伸；陡而光滑大量断层角砾,上述褶皱构造和断裂构造在断陷盆地内或棋盘格展布,为火山岩地层所充填,拟建场地位于长江断裂带东南面,据目前资料没有断层通过,仅受周围断裂影响。长江以北的郯庐大断裂和矛山断裂带近代均有活动,据地震资料 记载宁芜地区及外围,近代发生小于 6 级的地震甚多,1967 年 7 月 11 日采石曾发生 4.6 级地震,按抗震规范附录 A,马 XX 市地震设防烈度为六度。

　1 1. .1 1. .3 3

　场地内各岩土层的分布、性质

　拟建场地内自上而下的土层有耕植土、填土、软塑～可塑粉质粘土、淤泥质粉质粘土、可塑～硬塑粉质粘土及坡残积层、风化层等,现详述于下: ① 层耕填土,呈湿、松散状态,含植物根茎,本层的岩土工程地质条件较差,不宜作为建筑物天然地基持力层。

　② 层粉质粘土层,黄灰、灰黄色、褐夹灰色,呈湿、软塑～软可塑状态,含浸染状氧化铁。无摇震反应,干强度、韧性中等偏低,稍有光泽,结构致密程度较差。广泛分布地表。

　③ 层淤泥质粉质粘土层,灰、深灰、灰黑色,呈饱和、流塑状态。

　④ 层粉质粘土层,灰、褐、褐黄、褐灰、暗绿色,呈很湿、软塑～软可塑状态,偶见可塑状态。

　⑤ 层粉质粘土层,灰、黑灰、青灰、褐黄、褐灰色,呈湿、硬可塑～硬塑状态。含浸染状氧化铁,夹灰色高岭土,底部有少量中粗砂及风化石屑。干强度、韧性较高,光泽反应切面光滑,无摇震反应,土层结构致密。

　1 1. .1 1. .4 4

　场地地下水概况

　勘察场地内地下水属于上层滞水,主要接受大气降水和地表水

　体补给,勘察期间由于降雨,故地下水位埋深偏高,勘探孔地下水埋深一般为 0.18～1.1 米,年变化幅度为 1.0～1.5 米,本区场地环境类型为Ⅱ类。根据 ZK13、ZK25 二孔水质分析报告,对照《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)表12.2.1、表12.2.2、和表12.2.4,本区地下水对混凝土结构无腐蚀性,在干湿交替下对钢筋混凝土结构中的钢筋和钢结构有弱腐蚀性。

　1 1. .1 1. .5 5

　基坑侧壁安全等级及重要性系数

　安徽马 XX 市 xx 基坑安全等级为二级,基坑重要性系数γ 0 = 1.0。

　1 1. .2 2

　设计总说明

　1 1. .2 2. .1 1

　设计依据

　(1)《建筑边坡工程技术规范》 (GB50330-2002) (2)《建筑地基基础设计规范》 (GB50007-2002 (3)《钢结构设计规范》 (GB50017-2003)； (4)《土木工程专业毕业设计指南》,袁聚云,李境培,陈光敬编著,北京:中国水利水电出版社,2003 (5)《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120—99) (6)《建筑基坑支护》,熊智彪编著,北京:中国建筑工业出版社,2008 (7)《混凝土设计规范》(GB50010-2002) (8)《基础工程》,莫海鸥,杨小平编著,北京:中国建筑工业出版社,2003 (9)《深基坑支护工程设计技术》,黄强编著,北京:中国建材工业出版社,1995 (10)《土层锚杆设计与施工规范》(CECS 22:90) 1 1. .2 2. .2 2

　支护结构方案比较与选取

　1.土钉墙加放坡支护方案

　基础外边线 基底边线80080080080040000350004000035000D CB A(方案一）北

　 A、土钉墙支护是通过沿土钉通长与周围土体接触形成复合体。在土体发生变形的条件下,通过土钉与土体的接触界面上的粘结力或摩擦力,使土钉被动受拉,通过受拉工作面给土体约束加固,提高整体稳定性和承载能力,增强土体变形的延性。

　B、土钉墙适用于地下水位以上或人工降水后的粘性土、粉土、杂填土及非松散砂土和卵石土等。对于淤泥质土、饱和软土,应采用复合型土钉墙支护。

　C、放坡基坑侧壁安全等级宜为三级；施工场地应满足放坡条件；可独立或与其他结构结合使用；当地下水位高于坡脚时,应采取降水措施。

　2、H 型钢板桩加钢桁架支撑

　16000 12000 12000±0.00 m基础外边线基底边线60060060060012000 11000 1200011000 12000 12000D CBA(方案二）40000400003500035000北钢管采用热轧无缝钢管

　600壁厚30 A、用打入法打入土中,相互连接形成钢板桩墙,既用于挡土又用于挡水,用于开挖深度 3～10m 的基坑。结合多道支撑,可用于较深基坑。

　B.H型钢板桩具有较高的可靠性和耐久性,在完成支挡任务后,可以回收重复利用；于多道钢支撑结合,可适合软土地区的较深基坑,施工方便,工期短。材料质量可靠,软土中施工速度快、简单,占面积小等优点。

　C.钢板桩刚度比排桩和地下连续墙小,开挖后绕度变形较大,打拔桩振动噪声

　大,容易引起土体移动,导致周围地基较大沉陷,需注意接头防水。

　D．钢支撑便于安装和拆除,材料消耗量小,可以施加预紧力以合理控制基坑变形,钢支撑架设速度较快,有利于缩短工期。但是钢支撑系统的整体刚度较弱,由于要在两个方向上施加预紧力,所以纵横杆之间的联结始终处于铰接状态。

　E．边桁架适用于范围不大的基坑,挖土方便、主体结构施工较容易。整体刚度及稳定性不好。

　3.钻孔灌注桩加锚杆支撑方案+单排双轴深搅桩作止水结构 (方案三）±0.00止水帷幕长7.8m冠梁800×1100400003500040000锚杆

　150@1100长16.0m100010001000基底边线基础外边线坑底标高-5.1m长12.2m冠梁顶标高±0.00N35000ADCB锚杆

　150@1100长15.7m900@1100 钻孔灌注1000深层搅拌桩

　700@900深层搅拌桩

　700@900止水帷幕长7.5m A、用于软土地层,开挖深度为 5m～11m 的基坑。

　B、钻孔灌注桩具有噪声和振动小,刚度大,就地浇制施工,对周围环境影响小等优点。

　C、它施工速度慢,接头防水性差,要根据地质条件从注浆、搅拌桩等方法中选用适当方法解决防水问题,整体刚度较差,不适合兼作主体结构。

　D、桩身质量取决于施工工艺及施工技术水平,施工时需作排污处理

　E、锚杆适用于周围场地据有拉设锚杆条件的场地。锚杆的优点在于造价经济,土方开挖及主体结构施工方便。在基坑内部施工时,开挖土方与支撑互不干扰,尤其是在不规则的复杂施工场所,以锚杆代替挡土横撑,便于施工。

　方案对比如下表: 方案 优点 缺点 土钉墙加放坡 造价经济、提高整体稳定性和承载能力 环境影响较大尤其受雨水影响较大 U型钢板桩加钢管支撑 施工方便,工期短、速度快、简单,占面积小 整体刚度及稳定性不好、打拔桩振动噪声大 钻孔灌注桩加锚杆支撑 噪声和振动小,刚度大、对周围环境影响小,造价经济 接头防水性差、施工速度慢 本基坑工程的特点是地基土层以粉质粘土为主,周围建筑物距离基坑距离 4.2米,对变形要求较高,沉降要求较小,水平位移不得大于 61mm。因此,围护结构的设计应满足上述要求。综合考察现场的周边环境、道路及岩土组合等条件,为尽可能避免基坑开挖对周围建筑物影响,经过细致分析、计算和方案比较,本工程支护方案选用下列形式:钻孔灌注桩加锚杆支撑方案+单排双轴深搅桩作止水结构支撑方案.

　本工程基坑支护设计方案的设计计算,严格按照《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002,《土木工程专业毕业设计指南》《建筑基坑支护技术规程》JGJ120—99,《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002。采用本设计的基坑支护方案,能满足基坑土方开挖、地下室结构施工及周围环境保护对基坑支护结构的要求,符合“安全可靠,经济合理,技术可行,方便施工”的原则。

　钻孔灌注

　900@1100基坑支护结构平面图1：200深层搅拌桩

　700@900止水帷幕长7.5m锚杆

　150@1100长15.7mBCDA35000N长12.2m冠梁顶标高±0.00坑底标高-5.1m基础外边线基底边线100010001000锚杆

　150@1100长15.7m锚杆

　150@1100长16.0m锚杆

　150@1100长16.0m400003500040000700冠梁800×110011001122334 4深层搅拌桩

　700@9001000止水帷幕长7.8m±0.00

　图 1.基坑平面图 基坑分为 AB、BC、CD、AD 四个计算区段,如图 1 所示,均采用钻孔灌注桩加单锚支撑:采用双轴深层搅拌桩止水。

　本基坑工程的特点是地基土层以粉质粘土为主,周围建筑物距离基坑变现距离 4.2 米,对变形要求较高,沉降要求较小,水平位移不得大于 61mm。因此,围护结

　构的设计应满足上述要求。

　综合考察现场的周边环境、道路及岩土组合等条件,为尽可能避免基坑开挖对周围建筑物,经过细致分析、计算和方案比较,本工程支护方案选用下列形式:钻孔灌注桩加单锚支撑方案.采用深层搅拌桩止水。

　1 1. .3 3

　基坑监测

　基坑监测是指导正确施工、避免事故发生的必要措施,本设计制定了详细的沉降移监测方案,施工过程中将严格按照设计要求做好监测、监控工作。

　第二章

　基坑支护结构设计计算书

　2 2. .1 1

　设计计算

　2 2. .1 1. .1 1

　地质计算参数

　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 2-1,2-2 所示: 表 2-1 AB.BC 段土层设计计算参数: 层号 土类名称 层厚 (m) 重度 (3/m KN ) 粘聚力 (KPa) 内摩擦角 (度) 1 杂填土 1.30 18.0 5.7 13.5 2 淤泥质土 5.4 17.8 8.2 9.6 3 粘性土 1.6 19．9 28.01 18.4 4 粘性土 6.9 20.5 45.00 26.28 表 2-2 CD.DA 段土层设计计算参数: 层号 土类名称 层厚 (m) 重度 (3/m KN ) 粘聚力 (KPa) 内摩擦角 (度) 1 杂填土 1.30 18.0 5.7 13.5 2 淤泥质土 5.4 17.8 8.2 9.6 3 粘性土 1.6 19．9 28.01 18.4 4 粘性土 6.9 20.5 45.00 26.28 渗透系数为 K=(3-6)×10-6 CM/S. 2 2. .1 1. .2 2

　计算区段的划分

　根据具体环境条件、地下结构及土层分布厚度,将该基坑划分为四个计算区段,其附加荷载及计算开挖深度如表 2-3: 表 2-3

　计算区段的划分

　区

　段 北 东 南 西 段位号 AB BC CD AD 地面荷载(kPa) 25 25 25 25 开挖深度(m) 5.1 5.1 5.1 5.1 2 2. .1 1. .3 3

　计算方法

　 按照《建筑基坑支护技术规范》(JGJ 120-99)的要求,土压力计算采用朗肯土压力理论,矩形分布模式,一层土采用分算,其他土层采用合算,求支撑轴力是用等值梁法,对净土压力零点求力矩平衡而得。

　2 2. .1 1. .4 4

　土压 力计算

　主动土压力计算按下式:(如下图)

　主动土压力计算图 (1) 对于碎石土及砂土 1)当计算点位于地下水位以上时: ai ik ai ajk ajkK c K E 2   

　2)当计算点地下水位以下时:  w ai wa wa j wa j ai ik ai ajk ajkK h m h z K c K E    ) ( ) ( 2      

　式中 aiK ——第 i 层的主动土压力系数; ajk ——作用于深度jz 处的竖向应力标准值; ikc ——三轴试验(当有可靠经验时可采用直接剪切试验)确定的第 i 层土固结不排水快剪粘聚力标准值; jz ——计算点深度; jm ——计算参数,当jz < h 时,取 1；当 h z j  时,取 h

　wah ——基坑外侧水位深度； wa ——计算系数,当 h h wa  时, h 取 1；当 h h wa  时,取 0； w ——水的重度。

　(2)对于粉土及粘性土

　 ai ik ai ajk ajkK c K E 2   

　①第 i 层的主动土压力系数aiK 按下式计算:  2452 ikaitg K ik ——三轴试验(当有可靠经验时可采用直接剪切试验)确定的第 i 层土固结不排水快剪内摩擦角标准值 ②基坑外侧竖向应力标准值ajk 按k k rk ajk 1 0       计算。

　1>.其中当计算点位于基坑开挖面以上时j mj rkz   

　 mj ——深度jz 以上土的加权平均天然重度。

　2>.当计算点位于基坑开挖面以下时 hmh rk  

　 mh ——开挖面以上土的加权平均天然重度 3>.基坑外侧地面有均布荷载0q 时,0 0qk 

　4>.k 1 为零。

　被动土压力按下式计算:(如下图) ±0.00-5.1 被动土压力计算图 1.对于砂土及碎石土基坑内侧抗力标准值按下列规定计算   W pi wp j pi i pi pjk pjkK h z K c K e        1 2

　式中pjk 指作用于基坑底面以下深度jz 处的竖向应力标准值, pjk 可按下式计算:

　 j mj pjkz   

　式中mj ——深度jz 以上土的加权平均天然重度 piK 指第 i 层土的被动土压力,用公式  2452 ikpitg K计算。

　2,对于粉土及粘性土基坑内侧水平抗力标准值宜按下式计算, pi i pi pjk pjkK c K e 2   

　2 2. .2 2

　C AB .BC 段支护结构设计计算

　-5.10m冠梁深层搅拌桩钻孔灌注桩锚固段10.7m自由段长5m7.5m1300051001100坑底±0.006.9m 1.6m 5.4m 1.3m4、粘性土3、粘性土2、淤泥质土1.杂填土q=25㎞／㎡ 土层参数800-1.00m-6.10mr =18.0 c=5.7

　=13.5r =17.8 c=8.2

　=9.6 r =20.5 c=45

　=26.28r =19.9c=28.01

　=18.4锚杆 150@1100 AB.BC 段支护图 按照朗肯土压力计算理论作为土侧向压力设计的计算依据,即:

　 主动土压力系数:K ai =tg2 (45°- i /2)

　 被动土压力系数:K pi =tg2 (45°+ i /2) 计算时,不考虑支护桩体与土体的摩擦作用,且不对主、被动土压力系数进行调整,仅作为安全储备处理。计算所得土压力系数表如表 4 所示: 表 2-4: 土压力系数表 土

　 层 Kai Kai

　Kpi Kpi

　杂填土 0.621 0.788

　 淤质粘土 0.714 0.845 1.40 1.18 粘性土 0.52 0.721 1.92 1.39 粘性土 0.39 0.621 2.95 1.61 2 2. .2 2. .1 1

　侧向土压力计算

　主动土压力: 一层土:上部标高 0.00m 下部标高 -1.30m 6.54 0.788 5.7 2 0.621 25 0.00 181        ）

　（上 aEakP

　水位点 17.72 0.788 5.7 2 0.621 25 1.00 18         ）

　（水 aEakP

　     a119.58kP10 0.62 1 1 1.3 1 - 1.3 0.788 5.7 2 0.621 25 1.30 18             ）

　（下 aE 二层土: 上部标高 -1.30m 下部标高 -6.70m 20.70 0.854 8.2 2 0.714 25 0.00 17.8 1.3 182          ）

　（上 aEakP

　挖深处: 69.00 0.854 8.2 2 0.714 25 3.80 17.8 1.3 182          ）

　（aEakP

　69.00 0.854 8.2 2 0.714 116.042     下 aEakP

　三层土: 上部标高 -6.70m 下部标高 -8.30m 19.94 0.721 28.01 2 0.52 116.043     上 aEakP

　19.94 0.721 28.01 2 0.52 116.043     下 aEakP

　四层土: 上部标高 -8.30m 下部标高 -14.20m -10.95 0.621 45.00 2 0.39 116.044     上 aEakP <0

　被动土压力: 二层土:上部标高 -5.10m 下部标高 -6.7m 352 . 19 18 . 1 2 . 8 2 40 . 1 00 . 0 8 . 172      上 pEakP

　59.224 18 . 1 2 . 8 2 40 . 1 0 1.6 8 . 172      下 pEakP

　三层土: 上部标高 -6.70m 下部标高 -8.30m 132.55 39 . 1 01 . 8 2 2 92 . 1 0.00 19.9 1.6 8 . 173         ）

　（上 pEakP

　193.68 39 . 1 01 . 8 2 2 92 . 1 1.60 19.9 1.6 8 . 173         ）

　（下 pEakP

　四层土: 上部标高 -8.30m 下部标高 -14.20m 301.13 1.61 45 2 2.59 0.00 20.5 1.60 19.9 1.6 8 . 174           ）

　（上 pEakP

　667.48 1.61 45 2 2.59 6.9 20.5 1.60 19.9 1.6 8 . 174           ）

　（下 pEakP

　主动土压力(akP )

　被动土压力(akP )

　O

　 净土压力(akP ) 2 2. .2 2. .2 2

　等值梁计算桩的嵌固深度 : (应按加权平均重度、粘聚力、内摩擦角计算: 26 . 19  

　 52 . 0 ak

　92 . 1 pk ) O 点为反弯零点,O 点距基坑底面距离 u

　=1.6m 由等值梁 AO 根据平衡方程计算支点反力 Ra 和 O 点剪力 Q  akp E 95 . 23426 . 1 ) 776 . 9 648 . 49 ( 8 . 3 ) 69 70 . 20 ( 3 . 1 58 . 19 54 . 6        mh a1 . 395 . 23436 . 126 . 1776 . 9 648 . 4926 . 16 . 1 776 . 938 . 36 . 128 . 3) 7 . 20 69 (28 . 36 . 18 . 3 70 . 2033 . 16 . 1 8 . 323 . 1) 54 . 6 58 . 19 (23 . 18 . 3 6 . 1 3 . 1 54 . 6                       KNu h hu h h ERaa04 . 1516 . 1 1 . 1 1 . 5) 6 . 1 1 . 3 1 . 5 ( 95 . 234) (0      KNu h hh h EQa91 . 836 . 1 1 . 1 1 . 5) 1 . 1 1 . 3 ( 95 . 234) (000    mS k kQth a p12 . 41 . 1 ) 52 . 0 92 . 1 ( 26 . 1991 . 83 6) (60  

　桩长 47 . 12 12 . 4 4 . 1 6 . 1 1 . 5 4 . 1         t u h l

　桩长取 13 米,因上部有高 0.8m 冠梁所以实际桩长取 12.2m。

　剪力为零点离地面距离qh :

　02102  h a q h a q aS k h q S k h R 

　 H aa h a a h aqS kR S k k q S k qh 22 20 0  

　 h a aS k R q q / ) 2 ( (120 0    )

　m 21 . 4) 1 . 1 52 . 0 / ) 04 . 151 26 . 219 25 ( 25 (26 . 1912      1 . 1 52 . 0 21 . 4 25211 . 1 52 . 0 21 . 4 26 . 1961) 1 . 1 21 . 4 ( 04 . 1512 3max             M

　 =204.48KN·m M 设计值:M=1.25 72 . 306 2 . 1max   M

　KN·m 2 2. .2 2. .3 3

　配筋计算

　按《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)第 4.1.11 条  Sin t Sinr A f r f Ms s y cm       3 3sin32 b b b 625 . 0 5 . 0 ) 75 . 0 1 ( 75 . 0 12      

　  2 25 . 1 /     t cm s yA f A f b

　取桩径Φ900,桩心距 1100,Mmax=306....