長沙市第一社會福利院深基坑支護(hù)設(shè)計

1、目錄摘要3abstract4key words: deep excavations pile anchor supporting soldier pile wall4第一章 工程概況51.1 工程簡介51.2 工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件51.2.1 基坑開挖影響范圍內(nèi)主要土層和設(shè)計計算參數(shù)見附圖51.2.2 地下水7第二章 支護(hù)方案的選擇與比較82.1 基坑支護(hù)方案82.1.1支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全等級82.1.2方案比選82.1.3 采用的方案82.1.4 設(shè)計原則與主要依據(jù)9第三章 樁錨結(jié)構(gòu)設(shè)計計算103.1 水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值計算103.1.1 在基坑水平情況下土壓力計算103.1.2 放坡下主動土壓力

2、計算133.2 錨桿設(shè)計拉力與嵌固深度計算163.2.1 計算單層支護(hù)結(jié)構(gòu)支點力tc(kn/m):163.2.2 嵌固深度hd與樁長l計算183.3 支護(hù)樁彎矩和剪力計算203.3.1 mabc,de段彎矩與剪力計算203.3.1 cd段彎矩與剪力計算243.4 支護(hù)樁體設(shè)計與配筋計算273.4.1 支護(hù)樁體設(shè)計273.4.2 mabc,de段配筋計算283.4.3 cd段配筋計算293.5 錨桿設(shè)計計算303.5.1 mabc、de段錨桿設(shè)計計算303.5.2 cd段錨桿設(shè)計計算323.6 樁錨結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性驗算333.6.1 mabc,de段樁錨結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性驗算333.6.2 cd段樁錨結(jié)構(gòu)穩(wěn)定

3、性驗算363.7 施工與監(jiān)測要求393.7.1 排樁的施工和監(jiān)測要求393.7.2 錨桿的施工和監(jiān)測要求42第四章 土釘墻設(shè)計454.1 設(shè)計斷面與地質(zhì)剖面454.2 土釘設(shè)計計算454.2.1 各土釘位置處的基坑水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值（主動土壓力）eaj計算454.2.2 土釘抗拉承載力設(shè)計值（tuj）計算464.2.3 土釘鋼筋的選擇484.2.4土釘長度計算494.3 土釘墻整體穩(wěn)定性驗算50第五章 工程量計算535.1 樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)鋼筋及混凝土用量535.2 土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)工程量計算53結(jié)論54致謝55參考文獻(xiàn)56附錄一：讀書報告57附錄二：英文翻譯及原文64附錄三：專題75 84摘要隨著我國

4、經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，城市建設(shè)也相應(yīng)地正在快速進(jìn)行，高層建筑也越來越多的出現(xiàn)在我們視野當(dāng)中，隨之而來的是大量深基坑工程的涌現(xiàn)。深基坑支護(hù)是為了保證地下結(jié)構(gòu)施工及基坑周邊環(huán)境的安全，對基坑側(cè)壁及周邊環(huán)境采用的支擋、加固與保護(hù)的一種措施。深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)是臨時性建設(shè)的，所以其安全儲備較小，具有很多不確定因素，因而深基坑工程也面臨許多工程問題。此次設(shè)計為長沙福利院深基坑支護(hù)設(shè)計，設(shè)計根據(jù)為本設(shè)計原始資料，建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程jgj120-2012以及其他相關(guān)書籍。本文根據(jù)福利院周邊環(huán)境及相應(yīng)土層信息將基坑分為樁錨和土釘墻兩個部分進(jìn)行設(shè)計，其中進(jìn)行了許多相應(yīng)的計算，包括土壓力計算，錨桿拉力計算，樁長計算，結(jié)構(gòu)

5、內(nèi)力計算等，從而進(jìn)行相應(yīng)的樁身設(shè)計，錨桿設(shè)計，土釘設(shè)計等。關(guān)鍵詞：深基坑 樁錨支護(hù) 土釘墻 穩(wěn)定性abstractwith the continuous development of our economy, city construction is also fast, high-rise buildings are more and more appearing in our field of vision, then a large number of deep foundation excavations appears.to ensure the safety of the unde

6、rground structure construction and the surrounding environment of foundation pit, foundation pit supporting use the measures of retaining, reinforcement and protective for the pit wall and surrounding environment.supporting structure of deep foundation pit is a temporary construction, so its safety

7、margin is small. and it has many uncertain factors, so the deep foundation pit engineering is facing many problems in engineering. the design for the changsha institute of deep foundation pit that is according to the original design data, the technical specification for retaining and protection of b

8、uilding foundation excavations ( jgj120-2012) and other related books. in this paper, according to the welfare surrounding environment and corresponding soil information,the pit is divided into two parts:the pile anchor and soil nailing wall design, which makes many corresponding calculation, includ

9、ing the calculation of soil pressure, bolt tension calculation, the pile length calculation, internal force calculation, thus we can make the pile design, the corresponding anchor design, soil nail design etc.key words: deep excavations pile anchor supporting soldier pile wall stability第一章 工程概況1.1 工

10、程簡介 擬建工程長沙市第一社會福利院芙蓉壽星公寓位于長沙市天心區(qū)長沙市第一社會福利院內(nèi)，西臨芙蓉中路，四周有27層建筑物，距擬建工程基坑底邊線距離不等。如圖所示。擬建工程為1棟22層主樓及配套設(shè)施，地面標(biāo)高東側(cè)和北側(cè)為7073m，西側(cè)和南側(cè)6668m，地下室底板（基坑底）標(biāo)高57.75m?；娱_挖深度8.615.09m。圖1-1 基坑平面圖1.2 工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件1.2.1 基坑開挖影響范圍內(nèi)主要土層和設(shè)計計算參數(shù)見附圖1.地面超載按20kpa。2.基坑開挖影響范圍內(nèi)主要土層如下，不同斷面地層情況見圖1113。(1)雜填土=18kn/m3，c=10kpa，=8；(2)可塑、硬塑粉質(zhì)粘土=

11、18.5kn/m3，c=40kpa，=13；(3)硬塑粉質(zhì)粘土=19.0kn/m3，c=45kpa，=15；(4)可塑粉質(zhì)粘土=18kn/m3，c=35kpa，=13,(5)圓礫=21kn/m3，c=0kpa，=35；(6)可塑粉質(zhì)粘土=19kn/m3，c=68kpa，=10.5,(7)強、中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖 =22kn/m3，c=105kpa，=24。圖12 mabc,de段地層柱狀圖圖13 cd段地層柱狀圖圖14 ehm段地層柱狀圖1.2.2 地下水(1)第1層見上層滯水，1,2,3,4,6,7層為弱透水層,第5層透水性較強；(2)第5層地下水位標(biāo)高在53m以下。第二章 支護(hù)方案的選擇與比較

12、2.1 基坑支護(hù)方案2.1.1支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全等級基坑支護(hù)設(shè)計時, 應(yīng)綜合考慮基坑周邊環(huán)境和地質(zhì)條件的復(fù)雜程度、基坑深度等因素，采用支護(hù)結(jié)構(gòu)的不同安全等級。 對同一基坑的不同部位，可采用不同的安全等級。根據(jù)建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程（jgj 120-2012）規(guī)定，本基坑設(shè)計時，mabcdef安全等級按一級基坑考慮，其余部分按二級基坑考慮。2.1.2方案比選支護(hù)結(jié)構(gòu)選型時，應(yīng)綜合考慮下列因素： 1 基坑深度； 2 土的性狀及地下水條件； 3 基坑周邊環(huán)境對基坑變形的承受能力及支護(hù)結(jié)構(gòu)一旦失效可能產(chǎn)生的后果； 4 主體地下結(jié)構(gòu)及其基礎(chǔ)形式、基坑平面尺寸及形狀； 5 支護(hù)結(jié)構(gòu)施工工藝的可行性； 6 施工場

13、地條件及施工季節(jié)； 7 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、環(huán)保性能和施工工期。 根據(jù)建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程（jgj 120-2012）和本工程條件選擇合適的支擋方案。 可考慮在不同部位，采用不同支護(hù)方案。2.1.3 采用的方案根據(jù)場地與周邊條件、水文地質(zhì)工程地質(zhì)特征、基坑深度等，采用如下支護(hù)方案。表21 基坑支護(hù)設(shè)計所需參數(shù)分段地面標(biāo)高(m)基坑底標(biāo)高(m)基坑深度(m)基坑支護(hù)方案mabc、de70.4457.7512.69樁錨支護(hù)cd72.6457.7514.89上部2m按1:1放坡，下部采用樁錨支護(hù)ehm67.2557.759.5土釘墻2.1.4 設(shè)計原則與主要依據(jù)1.建設(shè)單位提供的本工程總平面圖及其他相關(guān)設(shè)計圖

14、紙和巖土工程資料；2.相關(guān)規(guī)范、規(guī)程；建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程jgj120-2012；混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范gb50010-2010；建筑樁基技術(shù)規(guī)范jgj94-2008；建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范gb50007-2011。第三章 樁錨結(jié)構(gòu)設(shè)計計算3.1 水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值計算3.1.1 在基坑水平情況下土壓力計算 按建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程（jgj 120-2012）3.4條計算。 作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)外側(cè)、內(nèi)側(cè)的主動土壓力強度標(biāo)準(zhǔn)值、被動土壓力強度標(biāo)準(zhǔn)值宜按下列公式計算： 圖3-1 土壓力計算圖 1）對于地下水位以上或水土合算的土層 式中： pak支護(hù)結(jié)構(gòu)外側(cè)，第 i層土中計算點的主動土壓力強度標(biāo)準(zhǔn)值(kpa)；當(dāng)

15、pak m=674.3kn.m滿足要求。配筋率計算如下: 因此,=1.1%min=0.15%.滿足要求。2.箍筋配置 由表3-3得到：剪力計算最大值為202.94kn /m因此，設(shè)計剪力q=1.251.11.5202.94=418.56kn由公式v1=0.7ftbho確定是否需要計算配筋。v1=0.7ftbho=0.71.431.761.65002=704.7kn q=418.56kn.式中b=1.76r，ho=1.6r因此,不需計算箍筋。箍筋采用hrb400直徑為10mm螺旋筋，間距為200mm。每隔2000mm布置一根直徑為16mm的hrb400焊接加強箍筋，以增強鋼筋籠的整體剛度，有利于

16、吊放及澆灌混泥土?xí)r的整體性。3.4.3 cd段配筋計算1.縱向配筋每根樁承受的設(shè)計彎矩值m和剪力q按建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程jgj 120-20123.1.7條規(guī)定，由公式（15）計算。由表32得到：彎矩計算最大值為680.73kn.m/m因此，設(shè)計彎矩m=1.251.11.5680.73=1404kn.m均勻配筋18根直徑為28mm的hrb400級鋼筋, fy=360mpa, r=500mm, as=50mm， rs=450mm。把上述參數(shù)代入公式（16）得實際配筋提供彎矩mc值計算得：mc=1529kn.mm=1404kn.m滿足要求。配筋率計算如下: 因此,=1.4%min=0.15%.滿足

17、要求。2.箍筋配置 由表22得到：剪力計算最大值為291.98kn /m因此，設(shè)計剪力q=1.251.11.5291.98=602.21kn由公式v1=0.7ftbho確定是否需要計算配筋。v1=0.7ftbho=0.71.431.761.65002=704.7kn q=602.21kn.式中b=1.76r，ho=1.6r因此,不需計算箍筋。箍筋采用hrb400直徑為10mm螺旋筋，間距為200mm。每隔2000mm布置一根直徑為16mm的hrb400焊接加強箍筋，以增強鋼筋籠的整體剛度，有利于吊放及澆灌混泥土?xí)r的整體性。3.5 錨桿設(shè)計計算3.5.1 mabc、de段錨桿設(shè)計計算 1.錨桿的

18、設(shè)計拉力與選擇由以上計算得出錨桿水平拉力:tc=176.612kn/m。則每根錨桿設(shè)計水平拉力nt:nt=1.251.11.5176.612=364.262kn 錨桿軸向設(shè)計拉力ptnt/cos。在樁頂下6m 處布置一道錨桿，由于錨桿設(shè)計拉力較大，錨桿采用鋼絞線構(gòu)成的注漿拉力型錨索，單根鋼鉸線直徑d=0.0152m，公稱抗拉強度1860mpa、截面積139mm2鋼絞線，每根鋼鉸線極限張拉荷載pu為259kn，注漿材料采用m35水泥砂漿，錨索錨固段設(shè)計為棗核狀。錨索傾角（錨固角）為錨索與水平面夾角，以下傾為宜，一般取值為15-300。本次設(shè)計取200。 每孔錨索鋼絞線根數(shù)n按下式計算： （17）

19、式中：fsl安全系數(shù)，取1.72.0，本次取fsl=1.7；代入相應(yīng)參數(shù) 取n=3根。2.錨桿長度設(shè)計1）錨桿錨固段(la)的長度設(shè)計錨固體直徑選d=150mm，一次性注漿，漿液材料選32.5r普通硅酸鹽水泥沙漿。 按下列公式計算: 式中：d-錨固體直徑，qs土體與錨固體間粘結(jié)強度，通過改善施工工藝試驗，如采用跟管鉆進(jìn)方法或二次注漿等，使qs=100kpa。k安全系數(shù)，取k1.8.2）自由段長度lf的設(shè)計建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程jgj 120-2012第4.7.5條規(guī)定：自由段長度按下式計算： （18）式中參數(shù)如314所示。 式中：lf 錨桿自由段長度（m） ； 錨桿的傾角()； a1錨桿的錨頭中

20、點至基坑底面的距離（m）； a2基坑底面至擋土構(gòu)件嵌固段上基坑外側(cè)主動土壓力強度與基坑內(nèi)側(cè)被動土壓力強度等值點o 的距離（m）；對多層土地層，當(dāng)存在多個等值點時應(yīng)按其中最深處的等值點計算； d 擋土構(gòu)件的水平尺寸（m）； o點以上各土層按厚度加權(quán)的內(nèi)摩擦角平均值 ()。圖3-14 錨桿自由長度計算簡圖 如上圖，其中，d=1.0m,自由段長度：,解得=6.81m 3）錨桿的總長度設(shè)計 lla+lf +1.5 =14.807+6.81+1.5=23.117m，取l=24m。3.5.2 cd段錨桿設(shè)計計算 1.錨桿的設(shè)計拉力與選擇由以上計算得出錨桿水平拉力:tc=278.511kn/m。則每根錨桿設(shè)

21、計水平拉力nt:nt=1.251.11.5278.511=522.21kn 錨桿軸向設(shè)計拉力ptnt/cos。在樁頂下5m 處布置一道錨桿，由于錨桿設(shè)計拉力較大，錨桿采用鋼絞線構(gòu)成的注漿拉力型錨索，單根鋼鉸線直徑d=0.0152m，公稱抗拉強度1860mpa、截面積139mm2鋼絞線，每根鋼鉸線極限張拉荷載pu為259kn，注漿材料采用m35水泥砂漿，錨索錨固段設(shè)計為棗核狀。錨索傾角（錨固角）為錨索與水平面夾角，以下傾為宜，一般取值為15-300。本次設(shè)計取200。 每孔錨索鋼絞線根數(shù)n按公式（17）計算：式中：fsl安全系數(shù)，取1.72.0，本次取fsl=1.7；代入相應(yīng)參數(shù) 取n=4根。2

22、.錨桿長度設(shè)計1）錨桿錨固段(la)的長度設(shè)計錨固體直徑選d=150mm，一次性注漿，漿液材料選32.5r普通硅酸鹽水泥沙漿。 按下列公式計算: 式中：d-錨固體直徑，qs土體與錨固體間粘結(jié)強度，通過改善施工工藝試驗，如采用跟管鉆進(jìn)方法或二次注漿等，使qs=100kpa。k安全系數(shù)，取k1.8.2）自由段長度lf的設(shè)計建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程jgj 120-2012第4.7.5條規(guī)定：自由段長度按公式（18）計算式中參數(shù)如314所示。 如圖3-14，其中， ，d=1.0m,自由段長度：,解得=7.60m 3）錨桿的總長度設(shè)計 lla+lf +1.5 =19.947+7.60+1.5=29.047m，取l=30m。3.6 樁錨結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性驗算 本次樁錨結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性驗算是運用理正軟件進(jìn)行穩(wěn)定性驗算的。通過輸入前面設(shè)計成果，然后運用軟件內(nèi)置系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定性驗算，得到輸出結(jié)果。3.6.1 mabc,de段樁錨結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性驗算1.整體穩(wěn)定性驗算 圖3-15 整體穩(wěn)定性驗算簡圖計算方法：瑞典條分法應(yīng)力狀態(tài)：總應(yīng)力法條分法中的土條寬度: 0.40m滑裂面數(shù)據(jù)整體穩(wěn)定安全系數(shù) ks