地下連續(xù)墻設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)

1、目 錄一 工程概況- 1 -二 工程地質(zhì)條件- 1 -三 支護(hù)方案選型- 1 -四 地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)- 2 -1 確定荷載，計(jì)算土壓力：- 2 -1.1計(jì)算層土的平均重度，平均粘聚力，平均內(nèi)摩檫角- 2 -1.2 計(jì)算地下連續(xù)墻嵌固深度- 2 -1.3 主動(dòng)土壓力與水土總壓力計(jì)算- 3 -2 地下連續(xù)墻穩(wěn)定性驗(yàn)算- 5 -2.1 抗隆起穩(wěn)定性驗(yàn)算- 5 -2.2基坑的抗?jié)B流穩(wěn)定性驗(yàn)算- 6 -3 地下連續(xù)墻靜力計(jì)算- 7 -3.1 山肩邦男法- 7 -3.2開(kāi)挖計(jì)算- 9 -4 地下連續(xù)墻配筋- 11 -4.1 配筋計(jì)算- 11 -4.2 截面承載力計(jì)算- 12 -參考文獻(xiàn)- 12 -一 工

2、程概況擬建的欽州市婦幼保健醫(yī)院住院大樓,項(xiàng)目地址位于欽州市安州大道與南珠東大街交叉路口東南側(cè)。整個(gè)項(xiàng)目總用地凈面積12702.982，使用面積11411.732，地上總建筑面積49273.942，地下總建筑面積7857.642，總建筑基底面積3815.922。該項(xiàng)目為1棟樓高2223F的住院大樓，下設(shè)兩層地下室，詳細(xì)尺寸及布局見(jiàn) “總平面圖”和“建筑物和勘探點(diǎn)平面位置圖”。未進(jìn)入設(shè)計(jì)條件，擬建建筑的荷載、上部結(jié)構(gòu)及均未知、基礎(chǔ)類型待定。受業(yè)主委托，由本院對(duì)擬建場(chǎng)地進(jìn)行巖土工程詳細(xì)勘察工作。二 工程地質(zhì)條件擬建工程場(chǎng)地位于欽州市安州大道與南珠東大街交叉路口東南側(cè)，其北臨南珠東大街，西側(cè)為安州大道

3、，南面為已建的9F婦幼保健醫(yī)院門(mén)診、辦公樓。擬建原有較多舊建筑物，部分已經(jīng)拆除，現(xiàn)況場(chǎng)地總體地形平坦，相對(duì)大，約1.21m。場(chǎng)地地貌上屬于低丘緩坡地貌。第四系（Q3）洪沖積粘土、粗砂、粉砂各種土的力學(xué)參數(shù)表名稱h(m)C(kPa)素填土2.453521粘土1.025.844.319.6粗砂4.0530019.5粉砂1.5825419.0強(qiáng)風(fēng)化巖6.6721.0中風(fēng)化砂巖9.9123.0三 支護(hù)方案選型擬建工程場(chǎng)地位于欽州市安州大道與南珠東大街交叉路口東南側(cè)，其北臨南珠東大街，西側(cè)為安州大道，南面為已建的9F婦幼保健醫(yī)院門(mén)診、辦公樓。擬建場(chǎng)地幾年前經(jīng)過(guò)填土整平，場(chǎng)地內(nèi)原有較多舊建筑物，部分已經(jīng)拆

4、除，現(xiàn)況場(chǎng)地總體地形平坦，相對(duì)高差不大，約1.21m。場(chǎng)地地貌上屬于低丘緩坡地貌。必須控制好施工對(duì)周圍引起的振動(dòng)和沉降考慮該工程開(kāi)挖深度10米，較深，要保持深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)萬(wàn)無(wú)一失的話，要求進(jìn)入強(qiáng)分化巖。綜上所述，最佳支護(hù)方案是選擇內(nèi)支撐的地下連續(xù)墻圍護(hù)。地下連續(xù)墻工藝具有如下優(yōu)點(diǎn)：1）墻體剛度大、整體性好，因而結(jié)構(gòu)和地基變形都較小，既可用于超深圍護(hù)結(jié)構(gòu)，也可用于主體結(jié)構(gòu)；2）試用各種地質(zhì)條件。對(duì)砂卵石地層或要求進(jìn)入風(fēng)化巖層時(shí)，鋼板樁就難以施工，但卻可采用合適的成槽機(jī)械施工的地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)；3）可減少工程施工時(shí)對(duì)環(huán)境的影響。施工時(shí)振動(dòng)少，噪聲低；對(duì)周圍相鄰的工程結(jié)構(gòu)和地下管線的影響較低，對(duì)沉降及

5、變位較易控制；4）可進(jìn)行逆筑法施工，有利于加快施工進(jìn)度，降低造價(jià)。四 地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1 確定荷載，計(jì)算土壓力：地表超載，地下水距地面3.3米，用水土分算法計(jì)算主動(dòng)土壓力和水壓力：1.1計(jì)算層土的平均重度，平均粘聚力，平均內(nèi)摩檫角1.2 計(jì)算地下連續(xù)墻嵌固深度由經(jīng)驗(yàn)公式法計(jì)算嵌固深度，公式為：式中 D墻體嵌固深度（m）； H基坑開(kāi)挖深度，容許變形量；根據(jù)建筑基坑工程技術(shù)規(guī)范有 為了方便施工取11.5米則地下連續(xù)墻底到自然地面總埋深為10+4.5=14.5米。1.3 主動(dòng)土壓力與水土總壓力計(jì)算式中水土總壓力()； 土壓力()； 水壓力()； 計(jì)算深度在地下水位上距地面的距離(m)，當(dāng)計(jì)算深度在

6、水位下時(shí)； 地下的計(jì)算深度距地下水位的距離(m)；土的浮容重(m)。則利用上面公式可計(jì)算各深度的土壓力為可認(rèn)為 圖1 土壓力分布圖2 地下連續(xù)墻穩(wěn)定性驗(yàn)算2.1 抗隆起穩(wěn)定性驗(yàn)算圖2 同時(shí)考慮c、的抗隆起計(jì)算示意圖同時(shí)考慮的抗隆起，并按普朗特爾(Prandtl)地基承載力公式進(jìn)行驗(yàn)算。公式為：，如圖2所示式中坑外地表至墻底，各土層天然重度的加權(quán)平均值（）； 坑內(nèi)開(kāi)挖面以下至墻底，各土層天然重度的加權(quán)平均值（）；、地基極限承載力的計(jì)算系數(shù)；抗隆起穩(wěn)定安全系數(shù)。則有： 一般采用1.21.3 因此地下連續(xù)墻埋深滿足要求。2.2基坑的抗?jié)B流穩(wěn)定性驗(yàn)算如圖3所示，作用在慣用范圍B上的全部滲流壓力J為：

7、式中 h在B范圍內(nèi)從墻底到基坑地面的水頭損失，一般可??； 水的重度；B流砂發(fā)生的范圍，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，首先發(fā)生在離坑壁大約等于擋墻插入深度一半范圍內(nèi)，即。 抵抗?jié)B透壓力的土體水腫重量W為 式中 土的浮重度； 地下墻的插入深度。若滿足的條件，則管涌就不會(huì)發(fā)生，即必須滿足下列條件：式中 抗管涌的安全系數(shù)，一般取滿足則符合要求圖3 管涌驗(yàn)算示意圖3 地下連續(xù)墻靜力計(jì)算3.1 山肩邦男法地下連續(xù)墻用于深基坑開(kāi)挖的擋土結(jié)構(gòu)，基坑內(nèi)土體的開(kāi)挖和支撐的設(shè)置是分層進(jìn)行的，作用于連續(xù)墻上的水、土壓力也是逐步增加的。實(shí)際上各工況的受力簡(jiǎn)圖是不一樣的。荷載結(jié)構(gòu)法的各種計(jì)算方法是采用取定一種支承情況，荷載一次作用的計(jì)算

8、圖式，不能反映施工過(guò)程中擋土結(jié)構(gòu)受力的變化情況。山肩邦男等提出的修正荷載結(jié)構(gòu)法考慮了逐層開(kāi)挖和逐層設(shè)置支撐的施工過(guò)程。山肩邦男等提出的修正荷載結(jié)構(gòu)法假定土壓力是已知的，另外根據(jù)實(shí)測(cè)資料，又引入一些簡(jiǎn)化的假定：（1）下道橫支撐設(shè)置以后，上道橫支撐的軸力不變；（2）下道橫支撐支點(diǎn)以上的擋土結(jié)構(gòu)變位是在下道橫支撐設(shè)置前產(chǎn)生的，下道橫支撐支點(diǎn)以上的墻體仍保持原來(lái)的位置，因此下道橫支撐支點(diǎn)以上的地下連續(xù)墻的彎矩不改變；（3）在粘土層中，地下連續(xù)墻為無(wú)限長(zhǎng)彈性體；（4）地下連續(xù)墻背側(cè)主動(dòng)土壓力在開(kāi)挖面以上取為三角形，在開(kāi)挖面以下取為矩形，是考慮了已抵消開(kāi)挖面一側(cè)的靜止土壓力的結(jié)果；（5）開(kāi)挖面以下土體橫向

9、抵抗反力作用范圍可分為兩個(gè)區(qū)域，即高度為l的被動(dòng)土壓力塑性區(qū)以及被動(dòng)抗力與墻體變位值成正比的彈性區(qū)。應(yīng)用上肩邦男法進(jìn)行地下連續(xù)墻靜力計(jì)算。圖4 山肩邦男精確解計(jì)算簡(jiǎn)圖山肩邦男法的計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖4所示。沿地下墻分成3個(gè)區(qū)域，即第k道橫支撐到開(kāi)挖面的區(qū)域、開(kāi)挖面以下的塑性區(qū)域和彈性區(qū)域。建立彈性微分方程式后，根據(jù)邊界條件及連續(xù)條件即可導(dǎo)出第k道橫支撐軸力的計(jì)算公式及其變位和內(nèi)力公式，該方法稱為山肩邦男的精確解。為簡(jiǎn)化計(jì)算，山肩邦男又提出了近似解法，其計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖5所示，不同之處為：（1）在粘土地層中，地下連續(xù)墻作為底端自由的有限長(zhǎng)梁；（2）開(kāi)挖面以下土的橫向抵抗反力采用線性分布的被動(dòng)土壓力；（3）開(kāi)

10、挖面以下地下連續(xù)墻彎矩為零的點(diǎn)假想為一個(gè)鉸，忽略鉸以下的擋土結(jié)構(gòu)對(duì)鉸以上擋土結(jié)構(gòu)的剪力傳遞。由作用于地下連續(xù)墻的墻前墻后所有水平作用力合力為零的平衡條件，即 有：根據(jù)靜力平衡條件，可推導(dǎo)戶計(jì)算及的公式：圖5 山肩邦男法近似解法的計(jì)算簡(jiǎn)圖則需要通過(guò)求解方程：式中各符號(hào)意義見(jiàn)圖5山肩邦男法近似解法的計(jì)算簡(jiǎn)圖。3.2開(kāi)挖計(jì)算一次性開(kāi)挖，并只設(shè)一道支撐，支撐系數(shù), 計(jì)算墻前被動(dòng)土壓力：則，求： 求解方程得求支撐軸力：墻體彎矩： 圖6 開(kāi)挖計(jì)算簡(jiǎn)圖4 地下連續(xù)墻配筋4.1 配筋計(jì)算地下連續(xù)墻厚700mm，保護(hù)層為50mm，混凝土為C30，受力鋼筋，分布鋼筋均采用級(jí)鋼筋。混凝土的，HRB鋼筋的設(shè)計(jì)強(qiáng)度。墻

11、開(kāi)挖側(cè)最大彎矩 查表 受彎桿件強(qiáng)度設(shè)計(jì)安全系數(shù)1、開(kāi)挖側(cè)配筋： 查鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（沈蒲生主編2002）附表4-2得 實(shí)配直徑為32的HRB335鋼筋9根 （）配筋率： 滿足要求 2、墻迎土側(cè)配筋 查鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（沈蒲生主編2002）附表4-2表得 實(shí)配直徑為25的HRB335鋼筋7根 （）配筋率：3、鋼筋籠水平配筋按墻體內(nèi)力計(jì)算彎矩包絡(luò)圖確定最大彎矩配筋范圍，以及沿墻體深度分段調(diào)整配筋數(shù)量。由于本工程采用圍檁連接支撐與圍護(hù)墻，因此墻體槽段鋼筋籠按整體配置，不分段考慮。根據(jù)構(gòu)造配筋，配筋為18500.4.2 截面承載力計(jì)算根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50010-2002）第條，混凝土受壓區(qū)高度x為則 為了防止構(gòu)件設(shè)計(jì)成超筋構(gòu)件，要求構(gòu)件截面的相對(duì)受壓區(qū)高度不得超過(guò)其相對(duì)界限