基坑支護設計方案詳解(共32頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上基坑支護設計方案工程名稱： 華陽市陽光佳苑 設計單位： 浙江工業(yè)大學建筑規(guī)劃設計研究院有限公司 施工單位： 中廣建設集團有限公司 編制日期： 二O一三年七月十五 目 錄第一章 基坑支護設計的計算方法-4第一節(jié) 概述-4第二節(jié) 靜力平衡法-4第三節(jié) 等值梁法-6第二章 設計任務及要求-9第一節(jié) 設計原始資料-9一、 工程概況-9二、 設計條件-9第二節(jié) 結(jié)構(gòu)設計任務及要求-10一、 任務-12二、 要求-12 第三章 結(jié)構(gòu)方案設計說明-14第一節(jié) 設計依據(jù)及規(guī)范-14一、 本項目相關(guān)資料-14二、 設計采用的規(guī)范-14三、 基坑設計環(huán)境控制標準-14第二節(jié) 支護結(jié)構(gòu)方案

2、-15一、 方案設計指導思想-15二、 方案簡介-15第四章 基坑支護結(jié)構(gòu)設計計算書-17第一節(jié) 土壓力計算-17一、 土壓力系數(shù)計算-17二、 土壓力計算-18第二節(jié) 嵌固長度及水平錨固力計算-24一、 土壓力系數(shù)計算-26二、 錨桿長度計-26三、 錨桿桿體材料計算-26四、 樁長計算-26第三節(jié) 配筋計算-28一、 排樁配筋計算-28第四節(jié) 驗算- 30一、 抗傾覆穩(wěn)定驗算-30二、 抗隆起驗算-30三、 抗管涌驗算-31第一章 基坑支護設計的計算方法11概述計算板樁墻的常用方法，主要有自由端支撐法(靜力平衡法)、彈性線法、等值梁法，后來又提出1/2分割法，矩形荷載經(jīng)驗法，太沙基法，均適

3、用于基坑圍護結(jié)構(gòu)計算。由于本工程擬采用排樁式圍護，故主要介紹下面介紹板樁墻設計方法：靜力平衡法和等值梁法。12靜力平衡法它假定支護結(jié)構(gòu)是剛性的，隨著板(樁)入土深度的不同，作用在不同深度上各點的凈土壓力的分布不同。當單位寬度板(樁)墻處于穩(wěn)定，相應的板(樁)入土深度即為板樁保證其穩(wěn)定性所需要的最小入土深度，可根據(jù)靜力平衡條件即水平力平衡方程(H=0)和對樁底截面的力矩平衡方程(M=0)聯(lián)解求得。圖2-1為單撐(錨)支護結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計算簡圖。整個支護結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定的，故作用在擋土結(jié)構(gòu)上的Ra、Ea、Ep三力必須平衡。圖中Ra為支撐(錨)力；Ea為主動土壓力；Ep為被動土壓力；q。為地面均布荷載。圖 2

4、-1 底部自由支承單撐(錨)支護結(jié)構(gòu)計算根據(jù)力的平衡條件可以得到: (2-10)根據(jù)對支撐(錨)位置的力矩平衡條件可以得到:(2-11)由以上兩個方程可以得到關(guān)于入土深度t的三次方程，當主、被動土壓力都確定后，入土深度只隨撐(錨)位置ho而改變，調(diào)整ho可以調(diào)整入土深度，關(guān)系是：ho增大，t減小；反之增大。從而可以達到調(diào)整樁長的目的。同時樁中的最大彎矩也是ho的函數(shù)，當ho從小到大增大時，樁中的最大彎矩是先小后增大，它有一個最小值，取此值進行樁徑設計可以使樁徑最小。13等值梁法樁入坑底土內(nèi)有彈性嵌固(鉸結(jié))與固定兩種，當作一端彈性嵌固另一端簡支的梁來研究。擋墻兩側(cè)作用著分布荷載，即主動土壓力與

5、被動土壓力，如圖2-1所示。在計算過程中所要求得出的仍是樁的入土深度、支撐反力及跨中最大彎矩。單支撐擋墻下端為彈性嵌固時，其彎矩如圖2-2所示，若在得出此彎矩圖前己知彎矩零點位置，并于彎矩零點處將梁(即樁)斷開以簡支計算，則不難看出所得該段的彎矩圖將同整體梁計算時一樣，此段梁段即稱為整梁該段的等值梁。對于下端為彈性支撐的單支撐擋墻其凈土壓力零點位置與彎矩零點位置很接近，因此可在壓力零點處將板樁劃開作為兩個相聯(lián)的簡支梁來計算。這種簡化計算就稱為等值梁法，其計算步驟如下：1）根據(jù)基坑深度、勘察資料等，計算主動土壓力與被動壓力，求出土壓力零點B的位置，按式(2-12)計算B點至坑底的距離u值；圖2-

6、2等值梁法計算簡圖2）由等值梁AB根據(jù)平衡方程計算支撐反力Ra及B點剪力Q (2-12) (2-13)3)由等值梁BG求算板樁的入土深度，取藝Mc=0，則 (2-14)由上式求得 (2-15)由上式求得x后，樁的最小入土深度可由下式求得 (2-16)如土質(zhì)差時，應乘系數(shù)，即 (2-17)4)由等值梁求算最大彎矩值。 第二章 設計任務及要求21設計原始資料一、 工程概況（一）一般概況1項目名稱： 華陽市陽光佳苑2項目地點： 東關(guān)路農(nóng)信花園東側(cè)3業(yè)主： 溫州銀苑房地產(chǎn)開發(fā)有限公司4主體設計： 溫州中福建筑設計院有限公司5巖土勘察： 溫州市巖土地質(zhì)研究院有限公司（二）結(jié)構(gòu)概況1本項目位于東關(guān)路農(nóng)信花

7、園東側(cè)，基地面積95555.24平方米，由陸家嘴環(huán)路和東園路圍合而成。本項目為住宅樓，由主樓（地面28層）及二層地下室組成，總建筑面積為.43。2基坑面積及開挖深度本工程建筑±0.00相當于絕對標高+4.25，室外自然地面平均標高取+4.00；基坑開挖面積約2459m2，基坑圍護周長約210m，根據(jù)結(jié)構(gòu)圖紙，底板面標高為-7.55，底板厚為700mm，局部厚為1100mm，墊層厚為100mm。因此基坑開挖深度為8.10米，局部電梯井、集水坑等落深尚未確定。二、設計條件（一）周邊條件本工程位于東關(guān)路農(nóng)信花園東側(cè)1地塊，周邊環(huán)境情況較為復雜：東側(cè)：基坑開挖面與紅線間距離為5.4955.5

8、28米，紅線外為匯亞大廈。該建筑物地上33層、地下4層，采用樁基礎，與基坑開挖面最小距離為19.125米。南側(cè)：基坑開挖面與紅線間距離為10.99716.636米，紅線外為上海銀行大廈。該建筑物主樓46層，裙房5層，地下3層，采用樁基礎，與基坑開挖面最小距離為17.479米。西側(cè)：基坑開挖面與紅線間距離為4.2594.357米，紅線外為東園路。北側(cè)：基坑開挖面與紅線間距離為8.69612.053米，紅線外為陸家嘴環(huán)路。（二）工程水文地質(zhì)條件根據(jù)陸家嘴中心區(qū)B2-1地塊項目巖土工程勘察報告，本工程基坑開挖影響范圍內(nèi)巖土工程地質(zhì)有以下特點：1、 擬建場地現(xiàn)為停車場，場地地形基本平坦，實測各勘探點的

9、孔口地面標高在3.844.36米之間，一般地面標高在4.00左右。2、 場地內(nèi)層填土較厚，在1.803.10m之間，上部1.0米為碎石、磚塊、建筑垃圾等，下部為灰黃灰色粘性土、粉性土，土質(zhì)不均。3、 基坑開挖深度范圍內(nèi)分布有第3層粉土，富水性好，透水性強，在水頭差的作用下易產(chǎn)生流砂等不良地質(zhì)現(xiàn)象。4、 擬建場地淺部地下水屬潛水類型，其水位動態(tài)變化主要受控于大氣降水和地面蒸發(fā)，勘察期間實測取土孔內(nèi)地下水位靜止水位埋深在0.901.20m，設計計算時地下水位取0.5m。5、 場區(qū)內(nèi)第層為承壓含水層，承壓水頭在311m，其中1層頂最淺埋深約為32米。經(jīng)計算，按承壓水頭為自然地面以下3米考慮，當基坑開

10、挖深度小于15.0米時，可不考慮承壓水對基坑突涌的影響。由于本工程底板處開挖深度為8.1米，預計局部電梯井、集水坑處開挖深度不會大于15米，因此可不考慮承壓水對基坑的影響。6、 場地內(nèi)土層分布情況及基坑圍護設計參數(shù)如下表（一）所示。 表3-1 土層分布情況及設計參數(shù)表土層名層厚(M)(kN/m3)(度)C(kPa)含水量(%)壓縮模量(MPa)滲透系數(shù)建議值（cm/s）填土1.803.10172503粘質(zhì)粉土夾粉質(zhì)粘土7.709.5018.328732.08.292.0E-04淤泥質(zhì)粘土4.205.1016.79.51351.42.054.0E-061-1粘土5.606.5017.513164

11、1.13.404.0E-061-2粉質(zhì)粘土夾粘質(zhì)粉土8.5015.0018.1191434.05.168.0E-06注：C、均為勘察報告所提供的基坑支護設計參數(shù)（直剪固結(jié)峰值）；（三） 基坑側(cè)壁安全等級及重要性系數(shù)根據(jù)本工程的開挖深度、地質(zhì)情況及周邊環(huán)境情況，基坑安全等級為二級，基坑重要性系數(shù)0 = 1.0。 22 結(jié)構(gòu)設計任務及要求一、任務該工程是對基坑圍護做排樁結(jié)合錨桿的設計。運用了所學的土力學及基坑圍護設計等專業(yè)知識結(jié)合畢業(yè)實習的現(xiàn)場實習經(jīng)驗，通過對勘察資料的分析，結(jié)合場地環(huán)境及工程實際并運用計算機應用軟件，設計計算。主要內(nèi)容：圍護結(jié)構(gòu)的設計、施工方案的選擇、整體穩(wěn)定驗算、坑底隆起驗算、

12、主被動土壓力計算等。二、要求目的：根據(jù)勘探報告資料和相關(guān)規(guī)范結(jié)合專業(yè)知識設計合理的設計方案以達到實際工程設計要求標準。主要指標：(1)保證開挖面積達2459m2； (2)保證基坑深度達8.1m； (3)抗傾覆穩(wěn)定性驗算Ks1.200； (4)抗隆起驗算Ks1.1； (5)抗管涌驗算K1.5。 第三章 結(jié)構(gòu)方案設計說明31設計依據(jù)及規(guī)范一、本項目相關(guān)資料1、華陽市陽光佳苑地塊項目建筑總平面圖、擴初方案資料；2、地下綜合管線圖；3、華陽市陽光佳苑地塊項目巖土工程勘察報告；二、設計采用的規(guī)范1、國家標準混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范(GB50010-2002)；2、國家標準地基基礎設計規(guī)范（GB 50007-2

13、002）；3、國家標準建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB 50009-2001）；4、國家標準建筑地基基礎工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范（GB 50202-2002）5、中華人民共和國行業(yè)標準建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程（ JGJ120-99）三、基坑設計環(huán)境控制標準本工程基坑施工對周邊環(huán)境影響的控制指標如下：1、 鄰近建筑物沉降不大于20mm，附加傾斜不大于1.0；2、 管線相鄰兩監(jiān)測點（不大于20米）沉降差10mm，水平位移差10mm，并滿足相關(guān)管線單位的要求；32 支護結(jié)構(gòu)方案一、方案設計指導思想基坑圍護方案的選定必須綜合考慮工程本身的特點及周圍環(huán)境的要求，在滿足地下室結(jié)構(gòu)土建施工及確保周圍環(huán)境安全可靠的前提下，盡量

14、達到既經(jīng)濟合理，又方便施工及提高工效的標準。本工程基坑開挖深度較深，達8.10米，基坑開挖面積約2459平方米；項目位于陸家嘴中心區(qū)，開挖面與紅線距離僅約4.2612.05米，與相鄰建筑物距離約17.4819.13米，西、北兩側(cè)緊鄰道路，環(huán)境保護要求比較高，必須采取可靠圍護措施。根據(jù)本工程的開挖深度、地質(zhì)情況及周邊環(huán)境情況，基坑圍護可按二級基坑工程進行設計。二、方案簡介基坑工程具有較強的環(huán)境效應，基坑工程的開挖，必將引起周圍地基中地下水位變化和應力場的改變，導致周圍地基土體的變形，對相鄰建筑物、構(gòu)筑物及市政地下管網(wǎng)產(chǎn)生影響。影響嚴重的將危及相鄰建筑物、構(gòu)筑物及市政地下管網(wǎng)的安全與正常使用。本工

15、程周圍的環(huán)境復雜，對環(huán)境的要求比較苛刻，既要保證整個維護結(jié)構(gòu)的施工過程的安全，又要控制圍護結(jié)構(gòu)及其周圍土體的變形，以保證周圍建筑和地下管線的安全。在安全前提下設計合理，節(jié)約造價，方便施工，縮短工期。故采用排樁與錨桿組合的基坑護壁體系。利用排樁與錨桿組合的基坑護壁體系是深基坑施工支護結(jié)構(gòu)的一種方法，即采用鉆孔壓漿樁和錨桿配合體系進行護壁。開挖基坑周圍鉆孔，澆筑鋼筋混凝土灌注樁，每隔一定距離向樁背面斜下方用錨桿鉆機打孔，在孔內(nèi)放鋼筋錨桿，用水泥壓力灌漿，達到強度后，拉緊固定，在樁中間進行挖土直至設計深度。該方法既防止側(cè)壁土體產(chǎn)生坍塌下滑，保護相鄰建筑物安全，又有施工方便，節(jié)省施工場地，施工進度快，

16、護壁效果好，安全可靠，便于機械開挖的特點，適用于鄰近有高層建筑，不允許支護有較大變形。第四章 基坑支護結(jié)構(gòu)設計計算書41 土壓力計算一、土壓力系數(shù)計算土壓力系數(shù)如表5-1所示。土壓力系數(shù)表 表5-1土 層KaiKpi填土0.40590.63713粘質(zhì)粉土夾粉質(zhì)粘土0.35400.59502.82521.6808淤泥質(zhì)粘土0.71670.84661.39531.18121-1粘土0.63270.79541.58051.25721-2粉質(zhì)粘土夾粘質(zhì)粉土0.50880.71331.96551.4019二、土壓力計算（一）土層分布土壓如表5-2所示。 土層分布 表5-2層號巖土名稱厚度（m）填土2.5

17、03粘質(zhì)粉土夾粉質(zhì)粘土8.00淤泥質(zhì)粘土4.501-1粘土6.00（二）土層側(cè)向土壓力計算（1）主動土壓力計算aA=(20+17×0)×0.4059-2×0×0.6371=8.118(kPa)aB上=(20+17×2.5)×0.4059-2×0×0.6371=25.369(kPa)aB下=(20+17×2.5)×0.3540-2×7×0.5950=13.795(kPa)aC=(20+17×2.5+18.3×5.6)×0.3540-2×7

18、×0.5950=50.073(kPa)aD上=Ea(2 3)=50.073(kPa)aD下=(20+17×2.5+18.3×5.6)×0.717-2×13×0.847=96.269(kPa)aE上=Ea(3 1)=96.269(kPa)aE下=(20+17×2.5+18.3×5.6)×0.6327-2×16×0.7954=78.93(kPa)aF=78.93(kPa)（2）被動土壓力計算pC=0×2.8252+2×7×1.6808=23.531(kPa)p

19、D上=(0+18.3×2.4)×2.8252+2×7×1.6808=147.614(kPa)pD下=(0+18.3×2.4)×1.3953+2×13×1.1812=91.993(kPa)pE上=(0+18.3×2.4+16.7×4.5)×1.3953+2×13×1.1812=196.850(kPa)pE下=(0+18.3×2.4+16.7×4.5)×1.5805+2×16×1.2572=228.420(kPa)pF=

20、(0+18.3×2.4+16.7×4.5+17.5×6)×1.5805+2×16×1.2572=394.373(kPa) 圖5-1 土壓力分布圖（3）凈土壓力計算（坑地面以下）pC=23.5312-50.073=-26.542(kPa)pD上=147.614-50.073=97.541(kPa)pD下=91.993-96.269=-4.276(kPa)pE上=196.850-96.269=100.581(kPa)pE下=228.421-78.93=149.491(kPa)pF=394.373-78.93=315.443(kPa)得開挖

21、面以下圖土壓力零點 X/2.4-X=26.542/97.541X=0.513(m)土壓力零點在基坑底面以下0.513m處（如圖5-2所示）。圖5-2 凈土壓力分布圖（三）土壓力合力及作用點的計算：EaAB=2.5×(8.118+25.369)/2=41.858(KN/m)HaAB=2.5/3×(8.118×2+25.369)/(8.118+25.369)=1.035(m)EaBC=(13.795+50.073)×5.6/2=178.83(KN/m)HaBC=5.6/3×(13.795×2+50.073)/( 13.795+50.073

22、)=2.27(m) EaCD=50.073×2.4=120.175(KN/m)HaCD=2.4/2=1.2(m)EaDE=96.269×4.5=433.209(KN/m)HaDE=4.5/2=2.25(m)EpCD=(23.531+147.614)×2.4/2=205.374(KN/m)HpCD=2.4/3×(23.531×2+147.6)/(23.531+147.6)=0.91(m)EpDE=(91.993+196.850)×4.5/2=649.895(KN/m)HpDE=4.5/3×(91.993×2+196.

23、850)/( 91.993+196.850)=1.978(m)42 嵌固長度及水平錨固力計算一水平錨固力的計算：（以土壓力零點位置計算）以o點取矩：(6.6+0.513)T=41.858×(1.035+5.6+0.513)+178.83×(2.27+0.513)+0.5×26.542×0.513×2/3×0.513T=(299.2+497.68+2.328)/7.113 T=112.36(kN/m)二錨桿長度計算：取60kpa 取1.3 鉆孔直徑取120mm 錨桿位于地下4m處 傾角取= HPB235鋼筋抗拉強度設計值=0.21 kp

24、a/mm21自由段長度計算：=2.5×25+8×28.5+4.5×9.5+6×13=0.513+4.1=4.613m得=2.834m可取自由段長度計算：2.834+1.5=4.3m圖5-3 錨桿自由段計算簡圖2錨固段長度計算：根據(jù) ，取1.0,有=16.7m取錨固長度為17m, 錨桿總長為17+4.3=21.3m三錨桿桿體材料計算：桿體鋼筋半徑為 取20mm四樁長計算：設樁端進入1-1層頂面以下x米處Ma=41.858×(1.035+12.5+x)+178.83×(2.27+2.4+4.5+x)+120.175×(1.2+4

25、.5+x)+433.209×(2.25+x)+78.93×x2/2=39.465x2+774.072x+3866.132Mp=205.374×(0.91+4.5+x)+649.895×(1.978+x)+228.42×x2/2+1/2(394.373-228.42)×x/6×x2/3=4.6098x3+114.210x2+855.269x+2396.496MT=112.36×(13.5+x)=1516.86+112.36x由M=0 得：Mp+ MT-1.20Ma0整理得：4.61x3+66.85x2+38.74x-

26、7260解之得： x2.786m嵌固長度hd=2.4+4.5+2.786=9.686m 取10m樁長H=8.1+10=18.1m 43 配筋計算一、排樁配筋計算（一）最大彎矩計算：（1）被動土壓力彎矩分段函數(shù)：1.5x8.1 M=112.36×(x-1.5)=112.36x-168.548.1x10.5 M=112.36×(x-1.5)+23.53(x-8.1)2/2+1/2×(147.6-23.53)(x-8.1)3 /(2.4×3)=112.36x-168.54+11.765(x-8.1)2+8.62(x-8.1)310.5x15 M=112.36(

27、x-1.5)+205.4(0.9+x-10.5)+91.99(x-10.5)2/2+1/2×(196.9-91.99)(x-10.5)3/(4.5×3) =317.741x-2138.087+46.0(x-10.5)2+3.884(x-10.5)315x18.1 M=112.36(x-1.5)+ 205.4(0.9+x-10.5)+649.895(1.5+x-15)+ 228.421(x-15)2/2+1/2×(394.373-228.421)(x-15)3/(6×3) =967.64x-10911.67+114.21(x-15)2+4.61(x-15)

28、3（2）主動土壓力彎矩分段函數(shù)：0x2.5 M=8.12x2/2+1/2×(25.37-8.12)x3/9=4.06x2+1.15x32.5x8.1 M=41.86(1.04+x-2.5)+13.795(x-2.5)2/2+1/2×(50.073-13.795)(x-2.5)3 /(5.6×3) =41.858x-61.322+6.898(x-2.5)2+1.089(x-2.5)38.1x10.5 M=41.86(1.035+5.6+x-8.1)+178.8(2.27+x-8.1)+50.07(x-8.1)2/2 =220.69x-1103.9+25.037(x-8.1)210.5x15 M=41.86(1.035+8+x-10.5)+178.83(2.27+2.4+x-10.5)+120.175(1.2+x-10.5)+