基坑支護設(shè)計方案

1、基坑支護設(shè)計方案工程名稱：X市陽光佳苑設(shè)計單位：X工業(yè)大學(xué)建筑規(guī)劃設(shè)計研究院有限公Ml施工單位：X建設(shè)集團有限公司編制日期：二O一X年七月十五目錄第一章基坑支護設(shè)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(shè)計任務(wù)及要求9第一節(jié)設(shè)計原始資料9一、工程概況9二、設(shè)計條件9第二節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計任務(wù)及要求10一、任務(wù)12二、要求12第三章結(jié)構(gòu)方案設(shè)計說明14第一節(jié)設(shè)計依據(jù)及規(guī)范141、 本項目相關(guān)資料142、 設(shè)計采用的規(guī)范143、 基坑設(shè)計環(huán)境控制標(biāo)準(zhǔn)144、 節(jié)支護結(jié)構(gòu)方案15一、方案設(shè)計指導(dǎo)思想15二、方案簡介15第四章基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計計算書17第一節(jié)土壓力計算17一、土壓力系

2、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(shè)計的計算方法1.1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(shè)計方法：靜力平衡法和等值梁法。1.2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

3、不同深度上各點的凈土壓力的分布不同。當(dāng)單位寬度板（樁）墻處于穩(wěn)定，相應(yīng)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（匯+0）和對樁底截面的力矩平衡方程（匯的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RaEaEp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2-1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：RaEp-EaEq（2-10）根據(jù)對支撐（錨）位置的力矩平衡條件可以得到：EpHp=EaHaEqHq（2-11）由以上兩

4、個方程可以得到關(guān)于入土深度t的三次方程，當(dāng)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(dāng)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(shè)計可以使樁徑最小。1. 3等值梁法樁入坑底土內(nèi)有彈性嵌固（鍍結(jié)）與固定兩種，當(dāng)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

5、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具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2-2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QbRaEa(hu-a)(hu-h0)(2-12)QbBEa(a-h

6、0)hu-ho(2-13)3)由等值梁BG求算板樁的入土深度，取藝Mc=0,則-13QbX=r(Kp-Ka)x6(2-14)由上式求得6Qbx=*:(Kp-Ka)(2-15)由上式求得x后，樁的最小入土深度可由下式求得t0=UX(2-16)如土質(zhì)差時，應(yīng)乘系數(shù)1.11.2,即t=(1.11.2)to(2-17)4）由等值梁求算最大彎矩Mmaxo第二章設(shè)計任務(wù)及要求2. 1設(shè)計原始資料一、工程概況（一）一般概況1 .項目名稱：X市陽光佳苑2 .項目地點：X路X花園東側(cè)3 .業(yè)主：X銀苑房地產(chǎn)開發(fā)有限公司4 .主體設(shè)計：X中福建筑設(shè)計院有限公司5 .巖土勘察：X市巖土地質(zhì)研究院有限公司（二）結(jié)構(gòu)概

7、況6 .本項目位于X品&X花園東側(cè)，基地面積95555.24方米，由X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105152.43m207 .基坑面積及開挖深度本工程建筑土0.00相當(dāng)于絕對標(biāo)高+4.25,室外自然地面平均標(biāo)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(biāo)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(shè)計條件（一）周邊條件本工程位于X路X花園東側(cè)1地塊，周邊環(huán)境情況較為復(fù)雜：東側(cè)：基坑開挖面

8、與紅線間距離為5.4955.528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(chǔ)，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(chǔ)，與基坑開挖面最小距離為17.47鄧。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8.69612.05瞇，紅線外為X嘴環(huán)路。（二）工程水文地質(zhì)條件根據(jù)X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

9、平坦，實測各勘探點的孔口地面標(biāo)高在3.844.36米之間，一般地面標(biāo)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(shè)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

10、慮，當(dāng)基坑開挖深度小于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(yù)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(shè)計參數(shù)如下表（一）所示。表3-1土層分布情況及設(shè)計參數(shù)表土層名層厚(M)丫(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1.80172503.103粘7.7018.328732.08.292.0E-04質(zhì)粉土夾粉質(zhì)9.50粘土淤泥4.2016.79.51351.42.054.0E-06質(zhì)粘土5.101-15.6017.5131641.

11、13.404.0E-06粘土6.501-28.5018.1191434.05.168.0E-06粉質(zhì)粘土夾粘15.00質(zhì)粉土注：C、小均為勘察報告所提供的基坑支護設(shè)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)丫0=1.0。2. 2結(jié)構(gòu)設(shè)計任務(wù)及要求一、任務(wù)該工程是對基坑圍護做排樁結(jié)合錨桿的設(shè)計。運用了所學(xué)的土力學(xué)及基坑圍護設(shè)計等專業(yè)知識結(jié)合畢業(yè)實習(xí)的現(xiàn)場實習(xí)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(yīng)用軟件，設(shè)計計算。主要內(nèi)容：圍護結(jié)構(gòu)的設(shè)計、施工方案的選擇、整體穩(wěn)定驗算、坑底隆起

12、驗算、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(shè)計合理的設(shè)計方案以達到實際工程設(shè)計要求標(biāo)準(zhǔn)。主要指標(biāo)：(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K1.50第三章結(jié)構(gòu)方案設(shè)計說明3. 1設(shè)計依據(jù)及規(guī)范一、本項目相關(guān)資料1、X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、X市陽光佳苑地塊項目巖土工程勘察報告；二、設(shè)計采用的規(guī)范1、國家標(biāo)準(zhǔn)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范(GB50010-2002);2、國家標(biāo)準(zhǔn)地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范(GB50007-2002)

13、;3、國家標(biāo)準(zhǔn)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(GB50009-2001)；4、國家標(biāo)準(zhǔn)建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范(GB50202-2002)5、中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程(JGJ120-99)三、基坑設(shè)計環(huán)境控制標(biāo)準(zhǔn)本工程基坑施工對周邊環(huán)境影響的控制指標(biāo)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；3. 2支護結(jié)構(gòu)方案一、方案設(shè)計指導(dǎo)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，盡量達到既經(jīng)濟合理

14、，又方便施工及提高工效的標(biāo)準(zhǔn)。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X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(shè)計。二、方案簡介基坑工程具有較強的環(huán)境效應(yīng)，基坑工程的開挖，必將引起周圍地基中地下水位變化和應(yīng)力場的改變，導(dǎo)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(yán)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。本工程周圍的環(huán)境復(fù)雜

15、，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(shè)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(shè)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，護壁效果好，安全

16、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(shè)計計算書4. 1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Kai/KaT&尸填土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2.503粘質(zhì)粉土夾粉質(zhì)粘

17、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(raA=(20+17X0)X0.4059-2x0X0.6371=8.118(kPa)(raB=(20+17X2.5)X0.4059-2X0X0.6371=25.369(kPa)(raB下=(20+17X2.5)X0.3540-2X7X0.5950=13.795(kPa)(raC=(20+17X2.5+18.3X5.6)X0.3540-2X7X0.5950=50.073(kPa)2aD=Ea(23)=50.073(kPa)2aD下=(20+17X2.5+18.3X5.6)X0.717-2X13X0.847

18、=96.269(kPa)2aE=Ea(31)=96.269(kPa)2aE下=(20+17X2.5+18.3X5.6)X0.6327-2X16X0.7954=78.93(kPa)(TaF=78.93(kPa)(2)被動土壓力計算(TpC=0X2.8252+2X7X1.6808=23.531(kPa)(rpD上=(0+18.3X2.4)X2.8252+2X7Xl.6808=147.614(kPa)(rpD下=(0+18.3X2.4)X1.3953+2xl3Xl.1812=91.993(kPa)(rpE上=(0+18.3X2.4+16.7X4.5)X1.3953+2X13X1.1812=196.8

19、50(kPa)2pE下=(0+18.3X2.4+16.7X4.5)X1.5805+2X16X1.2572=228.420(kPa)(rpF=(0+18.3X2.4+16.7X4.5+17.5X6)X1.5805+2X16X1.2572=394.373(kPa)圖5-1土壓力分布圖(3)凈土壓力計算(坑地面以下)jij-rnI7工.口q-.0?！敖蠥M加出$鵬%/seaswZMhV3您城:蚪、如30(TpD上=147.614-50.073=97.541(kPa)(TpD下=91.993-96.269=-4.276(kPa)(TpE上=196.850-96.269=100.581(kPa)(rpE

20、下=228.421-78.93=149.491(kPa)(TpF=394.373-78.93=315.443(kPa)得開挖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)1-7乂圖5-2凈土壓力分布圖(三)土壓力合力及作用點的計算：EaAB=2.5X(8.118+25.369)/2=41.858(KN/m)HaAB=2.5/3X(8.118X2+25.369)/(8.118+25.369)=1.035(m)EaBC=(13.795+50.073)乂5.6/2=178.83(KN/m)HaBC=5.6/3X

21、(13.795X2+50.073)/(13.795+50.073)=2.27(m)EaCD=50,0732.4=120.175(KN/m)HaCD=2.4/2=1.2(m)EaDE=96.2690整理得：4.61x3+66.85x2+38.74x-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=18.1m4.3配筋計算、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):8.1x10.5M=112.36X(x-1.5)=112.36x-168.54M=112.36X(x-1.5)+23.53(x-8.1)2/2+1/2

22、乂(147.6-23.53)(x-8.1)3/(2.4X3)=112.36x-168.54+11.765(x-8.1)2+8.62(x-8.1)10.5x15M=112.36(x-1.5)+205.4(0.9+x-10.5)+91.99(x-10.5)2/2+1/2X(196.9-91.99)(x-10.5)3/(4.5X3)=317.741x-2138.087+46.0(x-10.5)2+3.884(x-10.5)315x18.1M=112.36(x-1.5)+205.4(0.9+x-10.5)+649.895(1.5+x-15)+228.421(x-15)2/2+1/2X(394.373-228.421)(x-15)3/(6X3)=967.64x-10911.67+114.21(x-15)2+4.61(x-1