常州市某深基坑支護設計

..目錄第1章工程概況21.1基坑周邊環(huán)境21.2工程地質及水文地質概況21.3基坑支護構造形式2第2章土釘支護構造設計22.1概況22.2土釘軸力計算22.3土釘長度計算22.3.1錨固段長度計算22.3.2土釘總長22.4土釘桿體材料強度驗算2..第1章工程概況1.1基坑周邊環(huán)境市麗景大廈，由A,B兩幢33層住宅二層商業(yè)和地下車庫組成，高層住宅地下均1層。根據(jù)建立單位要求需要對離已建居民樓較近的圍墻段進展支護，該段基坑挖深約4.5米，支護段長約50米。另外對地下車庫基坑也需進展支護，該段地面黃海高程為3.0米，挖土底標高為-1.5米，基坑開挖深度為4.5米，整個支護段約340米。地下水位為地面以下5.8米。根據(jù)"建筑基坑支護技術規(guī)程"(JGJ120-2102)相關規(guī)定及本基坑工程所處的周邊環(huán)境，可以將本基坑工程的平安等級定為二級。1.2工程地質及水文地質概況鉆孔提醒的本基坑工程場地的地層條件自上而下依次為雜填土、淤泥質粉質黏土、粉土、粉砂及風化巖。場地的地下水主要為第四系孔隙水，水位埋深5.8m，對基坑工程影響較小?；娱_挖深度影響圍，各土層的物理力學指標如表1-1所示。表1-1場地土層主要力學參數(shù)層序名稱狀態(tài)層厚(m)重度(kN/m3)固結快剪c(kPa)(°)1雜填土松散1.6818.921.03.52淤泥質粉質黏土硬塑2.618.514.616.13粉土可塑2.2619.6455.84粉砂中密3.1218.82829.81.3基坑支護構造形式本基坑工程開挖深度約為4.5m，基坑開挖深度影響圍的主要土層為雜填土、淤泥質粉質黏土、粉土等，基坑周邊環(huán)境較為復雜，基坑平安等級為二級。本基坑工程可以優(yōu)先考慮使用土釘支護構造，土釘支護構造具有工程造價低、施工周期短等優(yōu)點，在開挖深度不大的基坑工程中得到了廣泛使用。在距離坑外建筑物既有圍墻較近的局部，因對變形要求較為嚴格，不能采用土釘支護構造，結合當?shù)毓こ探洑v來看，該支護段可以采用排樁+錨桿支護構造形式。本工程所在場地地層變化較小，各土層近似呈水平狀分布，鉆孔提醒的各土層厚度如表1-2所示。表2-1各支護段典型地質斷面對應土層厚度土層厚度h(m)1雜填土1.682淤泥質粉質黏土2.603粉土2.264粉砂3.125風化巖/..第2章土釘支護構造設計2.1概況土釘支護段典型的地質及支護斷面圖如圖2-1所示?；硬捎梅牌麻_挖，破率為1:0.5，基坑外側無臨近建筑物，但是施工期間，可能有工程車輛由此通過，為此，擬定坑頂超載為20kPa。初步擬定土釘?shù)乃郊柏Q直方向上的間距為1.5m，土釘?shù)膬A角為15°。各層土釘錨端距離基坑頂面的距離分別問0.75m、2.25m、3.75m。圖2-1工況1基坑支護構造立面圖2.2土釘軸力計算本支護段采用土釘支護構造，土釘?shù)乃郊柏Q直方向距離均為1.5m，各層土釘錨端距離坑頂?shù)纳疃纫来螢?.75m、2.25m、3.75m、5.25m，土釘?shù)膬A角為15°，單根土釘?shù)妮S力標準值計算式如下：式中：Nk，j──第j層土釘?shù)妮S向拉力標準值(kN)；αj──第j層土釘?shù)膬A角(°)；ζ──墻面傾斜時的主動土壓力折減系數(shù)，可按本規(guī)程第條確定。ηj──第j層土釘軸向拉力調整系數(shù)，可按公式〔〕計算；pak，j──第j層土釘處的主動土壓力強度標準值(kPa)，應按本規(guī)程第條確定；sxj──土釘?shù)乃介g距(m)；szj──土釘?shù)拇怪遍g距(m)。由上述計算原理可見，在計算各層土釘?shù)妮S向拉力標準值之前，應首先計算對應深度的主動土壓力、墻面傾斜的主動土壓力調整系數(shù)及各層土釘?shù)睦φ{整系數(shù)。為此，下文將對各項系數(shù)進展計算。主動土壓力在施工期間，坑頂可能有車輛、施工機械及堆載等作用，本基坑工程擬定坑頂超載為20kPa，基坑開挖深度圍，各土層的物理力學指標如表1-1所示，按照"建筑基坑支護技術規(guī)程"(JGJ120-2102)第3.4節(jié)的原那么，計算各層土釘對應開挖深度處的主動土壓力。其中，雜填土層的主動土壓力系數(shù)ka=0.88，淤泥質粉質黏土層的主動土壓力系數(shù)ka=0.57，粉土層主動土壓力系數(shù)ka=0.82。由上述計算結果可見，土釘2、土釘3端部對應的基坑開挖深度圍，主動土壓力為正值，土釘1端部對應的基坑開挖深度土壓力為負值，負值表示土體自身能夠保持穩(wěn)定，不需要采取支護措施，計算土釘?shù)妮S力標準值時，負值對應的局部取值為0。表2-1土壓力計算結果編號pak(kPa)Eaj(kN)土釘1(-9.3)0土釘213.530.4土釘329.365.9坡面傾斜時的主動土壓力折減系數(shù)〔ζ〕可按下式計算：式中：ζ──主動土壓力折減系數(shù)；β──土釘墻坡面與水平面的夾角(°)；φm──基坑底面以上各土層按土層厚度加權的摩擦角平均值(°)。本支護段，土釘支護構造的坡面放坡比例為1:0.5，對應的坡面傾角為63.4°?；娱_挖底面以上的土層摩擦角加權平均值計算如下：開挖底面以上土層摩擦角的加權平均值為11.0°，坡面的傾角為63.4°，帶入數(shù)據(jù)，計算主動土壓力折減系數(shù)如下：土釘軸向拉力調整系數(shù)〔ηj〕可按以下公式計算：式中：ηj──土釘軸向拉力調整系數(shù)；zj──第j層土釘至基坑頂面的垂直距離(m)；h──基坑深度(m)；ΔEaj──作用在以sxj、szj為邊長的面積的主動土壓力標準值(kN)；ηa──計算系數(shù)；ηb──經歷系數(shù)，可取0.6～1.0；n──土釘層數(shù)。本基坑工程，地層條件變化較小，經歷系數(shù)ηb取值為1.0，帶入數(shù)據(jù)，計算得：土釘軸力的標準值可以不進展調整。綜合以上計算結果，將各數(shù)據(jù)帶入到土釘軸向拉力標準值的計算公式中，得到計算結果如表2-2所示。表2-2各層土釘軸力標準值編號pak(kPa)軸向拉力標準值(kN)土釘1(-9.3)0土釘213.517.9土釘329.338.92.3土釘長度計算土釘支護構造中，土釘?shù)拈L度由三局部組成，分別為潛在滑動面外錨固段的長度、潛在滑動面連接段的長度及土釘錨固端部的工作長度，為便于表達，下面將這三局部長度分別簡稱為長度1、長度2及長度3。土釘支護構造的計算簡圖如2-2所示。圖2-2土釘支護構造計算簡圖2.3.1錨固段長度計算土釘?shù)腻^固段長度應該滿足抗拔承載能力要求。單根土釘?shù)臉O限抗拔承載力標準值可按下式估算：式中：Rk，j──第j層土釘?shù)臉O限抗拔承載力標準值(kN)；dj——第j層土釘?shù)腻^固體直徑(m)；對成孔注漿土釘，按成孔直徑計算，對打入鋼管土釘，按鋼管直徑計算；qsik──第j層土釘在第i層土的極限粘結強度標準值(kPa)；應由土釘抗拔試驗確定，無試驗數(shù)據(jù)時，可根據(jù)工程經歷并結合表取值；li──第j層土釘在滑動面外第i土層中的長度(m)；計算單根土釘極限抗拔承載力時，取圖2-2所示的直線滑動面，直線滑動面與水平面的夾角取。本基坑工程擬定采用鉆孔注漿型土釘，鉆孔直徑為130mm，各土層與土釘錨固體的極限粘結強度根據(jù)"建筑基坑支護技術規(guī)程"(JGJ120-2102)建議值取值，具體取值如表2-3所示。表2-3土釘?shù)臉O限粘結強度標準值土層qsi,k(kPa)1雜填土252淤泥質粉質黏土253粉土504粉砂65各層土釘與土層的相對位置關系如圖2-3所示。由圖可見，土釘1在潛在滑動面以外錨固段的長度中，前局部有1.28m在雜填土中，其余局部置于淤泥質粉質黏土層中，土釘2在滑動面外的錨固段長度主要在淤泥質粉質黏土層中，土釘3滑動面外的長度，前局部有1.58m在淤泥質粉質黏土層中，其余局部置于粉土層中。圖2-3土釘與土層的位置關系圖單根土釘?shù)目拱纬休d力應符合下式規(guī)定：式中：Kt──土釘抗拔平安系數(shù)；平安等級為二級、三級的土釘墻，Kt分別不應小于1.6、1.4；Nk，j──第j層土釘?shù)妮S向拉力標準值(kN)，應按本規(guī)程第條的規(guī)定確定；Rk，j──第j層土釘?shù)臉O限抗拔承載力標準值(kN)，應按本規(guī)程第條的規(guī)定確定。本基坑工程的平安等級為二級，對應的土釘抗拔平安系數(shù)為1.6，按照上式計算各層土釘?shù)臉O限抗拔承載力。計算結果如表2-4所示。表2-4土釘極限抗拔承載力編號軸向拉力標準值(kN)極限抗拔承載力(kN)土釘100土釘217.928.6土釘338.962.2土釘1錨固段長度計算土釘1上的軸向拉力為0，表示該層土釘僅按照一般的構造措施即可滿足要求，為此，本基坑支護段擬定土釘1的長度為6.0m。土釘2錨固段長度計算由圖2-3可見，土釘2的主要置于淤泥質粉質黏土層中，土釘?shù)臉O限抗拔承載能力為25kPa，帶入數(shù)據(jù)，計算土釘錨固段的長度如下：土釘3錨固段長度計算土釘3的錨固段長度可以分為兩局部，分別為置于淤泥質粉質黏土層及粉土層中的局部，有即可關系可見，土釘3置于淤泥質粉質黏土層中的長度為1.58m，帶入數(shù)據(jù)，計算土釘3的錨固段長度如下：2.3.2土釘總長土釘在潛在滑動面以外的長度可以采用AutoCAD程序作圖直接量取，該方法能夠省去反繁瑣的幾何關系代換，為此，本基坑工程中，滑動面以外的土釘長度直接列于下表。表2-5各層土釘長度編號錨固長度(m)連接長度(m)工作長度(m)總長(m)土釘1///6土釘22.801.400.504.70土釘33.840.500.504.84由上表的計算結果可見，本基坑支護段，土釘2及土釘2的理論計算長度分別為4.70m及4.84m?？紤]到施工過程中，土釘長度種類過多不便于工人操作，易造成上下各層土釘長度混淆等，本基坑工程擬定將三排土釘?shù)拈L度均按6.0m長度進展設計。2.4土釘桿體材料強度驗算由表2-4可見，土釘3的極限抗拔承載力為62.2kN，本基坑擬定采用HRB335級鋼筋作為土釘?shù)臈U體材料，土釘桿體的受拉承載力應符合以下規(guī)定：式中：Nj──第j層土釘?shù)妮S向拉力設計值(kN)，按本規(guī)程第的規(guī)定計算；──土釘桿體的抗拉強度設計值(kPa)，HRB335級鋼筋取值300MPa；As──土釘桿體的截面面積(m2)。帶入數(shù)據(jù)，計算桿體材料的橫截面積最小值如下：參照"混凝土構造設計規(guī)"(GB50010-2010)附錄A，本基坑工程土釘可以選擇18mm的HRB335級鋼筋作為桿體材料。..第3章樁錨支護構造設計在基坑距離既有建筑物圍墻較近的局部，不適合采用土釘支護構造，經過比選，確定該段支護構造形式為排樁+錨索。結合第2章中，基坑側壁的土壓力計算結果可見，本基坑土層條件較好，對應的坑外主動土壓力值不大，為此，本基坑支護段的圍護樁的樁長可以按照"建筑基坑支護技術規(guī)程"(JGJ120-2102)給定的最低標準，取一定的富裕量進展設計。關于排樁圍護構造的嵌固深度，"建筑基坑支護技術規(guī)程"(JGJ120-2102)進展了適當?shù)囊?guī)定，指出樁身嵌固深度除了滿足基坑支護構造的穩(wěn)定性及變形要求之外，尚應滿足構造要求。對懸臂式構造，尚不宜小于0.8h；對單支點支擋式構造，尚不宜小于0.3h；對多支點支擋式構造，尚不宜小于0.2h；此處，h為基坑深度。本支護段的開挖深度為4.5m，為減小樁身彎矩及剪力峰值，應將錨索錨固點設置在樁頂以下一定深度圍。結合第2章土壓力計算結果，在坑頂以下2.0m圍呢，坑外主動土壓力值較小，甚至局部為負值，對應的樁身剪力及彎矩值較小，為此，本支護段擬定將錨索的錨固點設置在樁頂以下2.0m深度處，對應錨頭的標高為+1.0m。錨索的豎向間距宜大于2.0m，為此，本支護段設置為單層錨索支撐。對單支點的支擋式構造，樁身的嵌固深度宜大于基坑開挖深度的0.3倍，為此，本基坑支護段的樁身嵌固深度不宜小于1.35m，對樁身嵌固深度取整，保存一定的充裕量，擬定樁身的嵌固深度為1.5m，對應樁長為6.0m。采用"理正深基坑〞初步試算，該支護段的混凝土灌注樁的布設方式為6001200mm?；又ёo構造典型的立面圖如圖2-1所示。圖3-1基坑支護構造立面圖3.1支護構造穩(wěn)定性驗算按照"建筑基坑支護技術規(guī)程"(JGJ120-2102)相關規(guī)定，對于單支點支撐的樁錨式支撐構造，應進展整體穩(wěn)定性、嵌固深度穩(wěn)定性及抗隆起穩(wěn)定性，本基坑工程所在長度在開挖底面以下不存在軟弱土層，所以不需要驗算繞支撐點的轉動的圓弧滑動穩(wěn)定性，地下水位位于坑頂以下5.8m，對基坑的穩(wěn)定性不產生影響，為此，不進展抗突涌穩(wěn)定性。綜上，本支護段應進展整體穩(wěn)定性、嵌固深度穩(wěn)定性及抗隆起穩(wěn)定性三項。3.3.1嵌固深度穩(wěn)定性驗算單層錨桿和單層支撐的支擋式構造的嵌固深度應符合以下嵌固穩(wěn)定性的要求：式中：Kem──嵌固穩(wěn)定平安系數(shù)；平安等級為一級、二級、三級的錨拉式支擋構造和支撐式支擋構造，Kem分別不應小于1.25、1.2、1.15；Eak、Epk──基坑外側主動土壓力、基坑側被動土壓力合力的標準值(kN)；za2、zp2──基坑外側主動土壓力、基坑側被動土壓力合力作用點至支點的距離(m)。圖3-2單支點支撐構造的嵌固深度穩(wěn)定性計算圖示由上述計算理論可見，在計算基坑的嵌固深度穩(wěn)定性之前，需先確定支護構造兩側的主動及被動土壓力值，并以此計算出主動、被動土壓力的合力標準值及作用點的位置。作用在支護構造外側、側的主動土壓力強度標準值、被動土壓力強度標準值宜按以下公式計算：1〕對于地下水位以上或水土合算的土層式中：pak──支護構造外側，第i層土中計算點的主動土壓力強度標準值(kPa)；當pak<0時，應取pak＝0；σak、σpk──分別為支護構造外側、側計算點的土中豎向應力標準值(kPa)，按"建筑基坑支護技術規(guī)程"(JGJ120-2102)第條的規(guī)定計算；Ka，i、K