深基坑基坑支護--畢業(yè)設計

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)二、基坑開挖與支護結(jié)構(gòu)設計1. 設計優(yōu)選1.1 設計依據(jù)畢業(yè)設計參考資料；中華人民共和國國家標準巖土工程勘察規(guī)范（GB50021-2001）；中華人民共和國國家標準混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范（GB50204）；中華人民共和國國家標準建筑地基基礎設計規(guī)范（GB50007-2002）；中華人民共和國行業(yè)標準建筑基坑支護技術規(guī)范（JGJ120-99）；基坑工程手冊。1.2 基坑支護方案優(yōu)選基坑圍護結(jié)構(gòu)型式有很多種，其適用范圍也各不相同，根據(jù)上述設計原則，結(jié)合本基坑工程實際情況有以下幾

2、種可以采取的支護型式：（1）懸臂式圍護結(jié)構(gòu)懸臂式圍護結(jié)構(gòu)依靠足夠的入土深度和結(jié)構(gòu)的抗彎能力來維持整體穩(wěn)定和結(jié)構(gòu)安全。懸臂結(jié)構(gòu)所受土壓力分布是開挖深度的一次函數(shù)，其剪力是深度的二次函數(shù)，彎矩是深度的三次函數(shù)，水平位移是深度的五次函數(shù)。懸臂式結(jié)構(gòu)對開挖深度很敏感，容易產(chǎn)生較大變形，對相臨的建筑物產(chǎn)生不良的影響。懸臂式圍護結(jié)構(gòu)適用于土質(zhì)較好、開挖深度較淺的基坑工程。 （2）水泥土重力式圍護結(jié)構(gòu)水泥土與其包圍的天然土形成重力式擋墻支擋周圍土體，保持基坑邊坡穩(wěn)定，深層攪拌水泥土樁重力式圍護結(jié)構(gòu)，常用于軟粘土地區(qū)開挖深度約在6.0m以內(nèi)的基坑工程，水泥土的抗拉強度低，水泥土重力式圍護結(jié)構(gòu)適用于較淺的基坑工

3、程。 （3）拉錨式圍護結(jié)構(gòu)拉錨式圍護結(jié)構(gòu)由圍護結(jié)構(gòu)體系和錨固體系兩部分組成，圍護結(jié)構(gòu)體系常采用鋼筋混凝土排樁墻和地下連續(xù)墻兩種。錨固體系可分為錨桿式和地面拉錨式兩種。地面拉錨式需要有足夠的場地設置錨樁，或其他錨固物；錨桿式需要地基土能提供錨桿較大的錨固力。錨桿式適用于砂土地基，或粘土地基。由于軟粘土地基不能提供錨桿較大的錨固力，所以很少使用。（4）土釘墻圍護結(jié)構(gòu)土釘墻圍護結(jié)構(gòu)的機理可理解為通過在基坑邊坡中設置土釘，形成加筋土重力式擋墻，起到擋土作用。土釘墻圍護適用于地下水位以上或者人工降水后的粘性土、粉土、雜填土及非松散砂土、卵石土等；不適用于淤泥質(zhì)及未經(jīng)降水處理地下水以下的土層地基中基坑圍護

4、。土釘墻圍護基坑深度一般不超過18m，使用期限不超過18月。 （5）內(nèi)撐式圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)撐式圍護由圍護體系和內(nèi)撐體系兩部分組成，圍護結(jié)構(gòu)體系常采用鋼筋混凝土樁排樁墻和地下連續(xù)墻型式。內(nèi)撐體系可采用水平支撐和斜支撐。當基坑開挖平面面積很大而開挖深度不太大時，宜采用單層支撐。內(nèi)撐常采用鋼筋混凝土支撐和鋼管（或型鋼）支撐兩種。內(nèi)撐式圍護結(jié)構(gòu)適用范圍廣，可適用于各種土層和基坑深度。經(jīng)過多個方案的比較分析，本基坑充分考慮到周邊地層條件，選擇技術上可行,經(jīng)濟上合理,并且具有整體性好、水平位移小,同時便于基坑開挖及后續(xù)施工的可靠支護措施。該建筑12層組成，地下室與上部結(jié)構(gòu)構(gòu)成整體，基坑面積相對較小，但是地層相對

5、較復雜，要求嚴格進行支護設計和組織施工，以保證基坑的安全。經(jīng)分析采用單排鉆孔灌注樁作為圍護體系，關于支撐體系，如果采用內(nèi)支撐的話，則工程量太大，極不經(jīng)濟，同時，如果支撐拆除考慮在內(nèi)的話，工期過長，且拆除過程中難以保持原力系的平衡。根據(jù)場地的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，最后決定采用潛水完整井，支護結(jié)構(gòu)采用土釘墻等。1.3 支護方案設計分析以放坡和土釘墻組成基坑的支護系統(tǒng)，土釘墻是支護結(jié)構(gòu)的受力結(jié)構(gòu)；支護樁是承擔壓力的主體。加設土層土釘一方面改善了樁的受力狀態(tài)，降低了樁深彎矩減少了樁頂位移，保護周圍建筑物與道路的安全；另一方面，減短了樁長，降低了支護體系的造價。在中軟土地區(qū)支撐設置可提高支護體系的可靠

6、性，且是降低了工程造價的有效方法。根據(jù)本場地的地層的特征，將本基坑采用放坡加土釘墻。2. 支護方案的設計原則及計算參數(shù)的確定2.1 設計原則1.設計方案是根據(jù)場地工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，以及場地周邊環(huán)境條件等要求確定；2.防止由于基坑開挖，四周路面、地下構(gòu)筑物及管線發(fā)生大的變形；3.盡可能保證基坑開挖、施工、以及地下室防水的便利；4.保證安全，優(yōu)化方案，使得工程造價經(jīng)濟合理。2.2 參數(shù)的初選1.根據(jù)浙江省勘察設計院提交的巖土工程勘察告，并參考相關規(guī)范，擬取各層土體的物理力學參數(shù)，具有參數(shù)如下表3-1所示；2.相對標高0.00m，基坑設計時，基坑開挖深度為-7.80m；3.地面超載取20 KN

7、/m2；4.根據(jù)建筑基坑支護技術規(guī)程（GB120-99），基坑重要性系數(shù)=1.00；（安全等級二級）根據(jù)本工程巖土工程勘察資料，各土層的設計計算參數(shù)如表1表3-1 土層設計計算參數(shù)層序土層名稱層厚/m天然含水量w()重度（kN/m3）內(nèi)摩擦角()內(nèi)聚力C(kPa)滲透系數(shù)K(cm/s)1雜填土層2.130.51812.645.21042粉土層3.831.718.924.012.15.351043粉土夾沙層3.230.618.728.47.24.851044淤泥質(zhì)粘土層3.534.118.911.315.63.751045粘土層519.219.330.256粉質(zhì)粘土層818.417.142.65

8、3. 基坑支護設計的主要內(nèi)容基坑支護設計的內(nèi)容包括土壓力計算，零彎矩點位置、嵌固深度的計算、最大彎矩的確定，樁身鋼筋配置，土釘設計等等，然后根據(jù)所配置的支護參數(shù),進行基坑整體穩(wěn)定性驗算、整體穩(wěn)定驗算、傾覆穩(wěn)定性驗算和基坑底承載力驗算。當驗算后的支護參數(shù)不符合要求時，應重新設置支護參數(shù)，直至安全、可靠為止。4.降水設計根據(jù)本地的工程地質(zhì)水文條件以及周圍環(huán)境，設計采用噴射井點降水系統(tǒng)。由于上部透水性較好，采用環(huán)圈形式布置井點，并配抽水設備。方案為潛水完整井。4.1井點系統(tǒng)布置井點管呈長方形布置，總管距沉井邊緣1.5m。沉井平面尺寸為14743m2，水力坡度取1/10。井點系統(tǒng)總長度（147+1.5

9、0*2）+(43+1.50*2)*2=392m噴射井點管埋深H=8+IL1=8+1/10*46/2=10.30m取噴射井點管長度為11m慮水管長度取L=1.5m ,38mm在埋設噴射井點時沖孔直徑為600mm，沖孔深度比濾水管深1米.即：11.50+1.50+1.00=14.00m井點管與濾水管和孔壁間用粗砂填實作為砂濾層，距地表1.00m處用粘土封實以防漏氣。4.2基坑排水量計算滲透系數(shù)的確定土的滲透系數(shù)用第二層和第三層的加權(quán)平均值 =*10-4=5.12*10-4cm/s=0.44m/d2）含水層厚度Hw Hw=2.1+3.8+3.2+3.5+5-1.2=16.4m3）基坑要求降低水位深度

10、SS=8-1.2+0.5=7.3m4）地下水位以及井管長度，即井管內(nèi)水位下降深度SS= S+i L1=7.3+1/10*46/2=9.6m5）影響半徑RR=2S=2*9.6*=51.58m6）引用半徑r r=46.88m7）基坑總排水量Q Q=180.77m3/d4.3單根井點管的出水量q =65dl=65*3.14*0.038*1.5*=8.85m3/d4.4 單根井點管數(shù)及間距N=1.1Q/q=1.1*180.77/8.85=22.5實際用24根井點管D=(150+46)*2/24=16.3m實際間距取16米， 實際布置圖見圖2。注意：在井點系統(tǒng)抽水期間應加強地面沉降的觀測，防止由于地面沉

11、降而引起的環(huán)境問題。按此噴射井點設計方案降水在沉井施工過程中降水效果好，滿足設計要求。4.5土層壓力計算因墻背豎直、光滑，填土面基本水平，符合郎金條件計算時假定附加荷載q=10kp個填土層物理力學性質(zhì)該書中已給，不再贅述。計算過程如下：Ka1 =tan2(45。-12.6。/2)=0.64a0 =qKa1-2c1 =10*0.64-2*4*=0kpa1 =(10+18.0*1.2)*0.64-2*4*=13.82kpa2 =(10+18.0*2.1)*0.64-2*4*=24.19kpKa3 =tan2(45。-24。/2)=0.42a2=(10+18.0*2.1)*0.42-2*12.1*=

12、4.39kpa3=(10+18.0*2.1+18.9*3.8)*0.42-2*12.1*=34.56kpKa4= tan2(45。-28.4。/2)=0.36a3 =(10+18.0*2.1+18.9*3.8)*0.36-2*7.2*=34.42kpa4 =(10+18.0*2.1+18.9*3.8+18.7*3.2)*0.36-2*7.2*=55.97kpKa5 = tan2(45。-11.3。/2)=0.67a4 =(10+18.0*2.1+18.9*3.8+18.7*3.2)*0.67-2*15.6*=94.7kpa5 =(10+18.0*2.1+18.9*3.8+18.7*3.2+18

13、.9*3.5)*0.67-2*15.6*=139.02kpKa6 = tan2(45。-19.3。/2)=0.50a5 =(10+18.0*2.1+18.9*3.8+18.7*3.2+18.9*3.5)*0.50-2*30.25*=80.03kpa6 =(10+18.0*2.1+18.9*3.8+18.7*3.2+18.9*3.5+19.2*5)*0.50-2*30.25*=128.03kp被動：Kp4= tan2(45。+28.4。/2)=2.81a3 =2*7.2*= 24.14kpp4 =18.7*1.1*2.81+2*7.2*=81.94kpKp5= tan2(45。+11.3。/2)

14、=1.49p4 =18.7*1.1*1.49+2*15.6=68.73kpp5 =(18.7*1.1+18.9*3.5)*1.49+2*15.6=167.30kpKp6 = tan2(45。+19.3。/2)=1.99p5 =(18.7*1.1+18.9*3.5)*1.99+2*30.25=257.92 kpp6 =(18.7*1.1+18.9*3.5+19.2*5)*1.99+2*30.25=448.96kp不考慮滲流的影響土層水土壓力圖5. 基坑護圍及支護方案設計5.1 方案選定東側(cè)和北側(cè)采用放坡另加適當?shù)耐玲攭Γ换娱_挖深度為6.8米，采用坡角60度放坡開挖，中間設1.5米平臺。南側(cè)采用

15、人工挖孔樁配合對拉錨桿支護結(jié)構(gòu)。西側(cè)由于對基坑側(cè)壁變形穩(wěn)定性要求較高，宜采用土釘墻支護。5.2方案設計及計算5.2.1東側(cè)和北側(cè)放坡段板面：C20噴射混凝土，厚度100mm鋼筋網(wǎng)：6200mm*200mm土釘：共設3排土釘，水平間距與垂直間距為2米土釘規(guī)格：28L8000mm2000mm分布見圖紙內(nèi)部穩(wěn)定分析為方便計算土層力學性質(zhì)采用加權(quán)平均值。附加荷載為10kp，臨界破壞面為楔性破壞面，破壞面傾角為：45+/2計算時可用下式：K=CL+（W+Q）Sin(45。-/2)tan+Tsin(45。+/2+)tan+ Tcos(45。+/2+)/(W+Q) cos(45。-/2)公式說明：為土層平均

16、內(nèi)摩擦角取=20.3。c為土層平均粘聚力取c =8.95kp為土層平均重度取=18.6kN/m3w為土層自重取w=0.5H2tan(45-/2)-0.5*H2cot60=0.5*18.6*6.82tan34.85-0.5*18.6*6.82* cot60=51.15kn/mH為井深6.8mL為楔形滑移面長度L =H/cos(45-20.3/2)=6.8/cos34.85。=8.3mQ為地面載荷Q =10*6.8tan(45-20.3/2)=47.4kn/mT為土釘?shù)闹瘟 =Dj/S*ri=3.14*0.1*20*8*3/(2*1.5)=50.24kN/m為土釘與水平面的夾角10度將以上數(shù)據(jù)

17、帶入公式中K=1.7抗滑穩(wěn)定計算安全系數(shù)KH=FT/Eax公式說明：KH為抗滑安全系數(shù);FT為墻底斷面上產(chǎn)生的抗滑力;Eax為墻后主動土壓力。Eax=（0.5H+q）Htan2(45-/2)-2cH tan(45-/2)+2c2/=(0.5*18.6*6.8+10)*6.8tan234.85-2*8.95*6.8tan34.85+2*8.952/18.5=165.32kN/mFT=(W+qB)tanB=11/12*8cos10=7.2mFT=(18.6*6.8*7.2+10*7.2)tan28.4=531.3kN/mKH=885.4/287=3.1滿足穩(wěn)定要求抗傾覆穩(wěn)定計算安全系數(shù)：KQ=MW

18、/MMW=(W+qB)*0.5B=(18.6*6.8*7.2+10*7.2)*0.5*7.2=3537.6kN/mM=Eax*1/3H=165.32*1/3*6.8=374.73kN/mKQ=3537.6/374.73=9.5滿足穩(wěn)定要求5.2.2西側(cè)土釘墻支護設計板面：C20噴射混凝土，厚度100mm鋼筋網(wǎng)：6200mm*200mm土釘：共設6排土釘，水平間距為2米, 垂直間距為1米。土釘規(guī)格：前2排：28L4000mm1000mm下4排：內(nèi)部穩(wěn)定分析為方便計算，土層力學指標采用加權(quán)平均值，臨界破壞面為楔形劃移面破壞面傾角為（45+）楔形劃移面長度=8.3 m東側(cè)和北側(cè)以求得： 土層自重Ww

19、=0.5H2tan(45-/2)-0.5*H2cot60=0.5*18.6*6.82tan34.85-0.5*18.6*6.82* cot60=51.15kn/m地面附加載荷Q Q=8.1 kN/m土釘與水平面的夾角 = 10土釘錨固力TT =Dj/S*ri=3.14*0.1*20*（2*4+4*8）/(2*1.5)=100.5kN/m土釘內(nèi)部穩(wěn)定系數(shù)K=3.4抗滑穩(wěn)定計算KH= KH 抗滑安全系數(shù)FT 墻底斷面上產(chǎn)生的抗滑力Eax 墻后主動土壓力=(0.5*18.6*6.8+10)*6.8tan34.85-2*8.95*6.8tan34.85+2*8.952/18.6=165.33 kN/m

20、F=(W+q) BtgB=*cos10=7.2F=(18.6*6.8*7.2+10*7.2)tan20.3= 363.50kN/mKH =363.5/165.33=2.2滿足穩(wěn)定要求抗傾覆穩(wěn)定計算KQ= MW=(W+q) B*0.5B=(18.6*6.8*+10)*7.2*0.5*7.2=3537.56kN/mM= = 165.33*1/3*6.8=374.75kN/mKQ=3537.56/374.75= 9.4滿足穩(wěn)定要求5.2.3 南側(cè)段基坑下土壓力零點：設土壓力零點距基坑下x米: x= 0.2m =196.24KN/m計算合力點： =3.6 mc =由以上條件基坑底以下主動土壓力，取qo

21、=48.56KN a3 =48.56*0.54-2*22.27*=-6.5kpa3 =(48.56+19*9.6)*0.54-2*22.27*=91.99kp基坑底以下被動土壓力：a3 =2*22.27*=60.58kpa3 =19*9.6*1.85+2*22.27*=398.02kp土層水土壓力圖-=0 -=0 -=0解得：t=7.9m=1.2*t=9.5m樁總長 6.8+9.5=16.3 m 樁徑取1m求最大彎距最大彎距位置：在剪力Q=0處，設從地面往下處Q=0，則有：最大彎距 有砼及鋼筋的等級查表可得: ,=0.56將直徑為1000mm的圓柱樁轉(zhuǎn)化為寬為1100mm墻厚為：取有截面有效高

22、度求計算系數(shù)： 可以故 ，所以選用16 25 ：截面抵抗矩系數(shù) ：內(nèi)力偶臂系數(shù) ：配筋特征值驗算 = 1 * GB3 整體穩(wěn)定性驗算由于圍護樁插入深度比較大，且布置較密，在施工中為增強整體穩(wěn)定性，在樁與樁之間設圈梁，提高邊坡抗滑移能力。根據(jù)經(jīng)驗，可不驗算整體穩(wěn)定性。 = 2 * GB3 樁墻底地基承載力驗算 滿足要求 = 3 * GB3 基坑底部土體抗隆起穩(wěn)定性驗算 其中 為基坑底面處墻體的極限抵抗彎距，可采用該處的墻體設計彎距 抗隆起安全系數(shù) 滿足要求 = 4 * GB3 抗管涌穩(wěn)定性驗算由于進行了人工降水，樁底部兩側(cè)水位相差不大，水力坡度較小。根據(jù)經(jīng)驗，可以不驗算。6. 基坑開挖由于基坑北

23、面和東面場地較為寬闊，故采用放坡形式。西面和東面由于距離街道、施工場地較緊，不宜采用放坡，故采用土釘墻和挖空灌注樁。開挖土方量總計60536.8m3。由于基坑較深，又不允許分塊分段施工混凝土層，且地基土制較軟弱，故采用分層機械開挖。此基坑深度為83.9m，即可分為三層，層厚為3.0m、3.0m、2.9m。開挖順序視工作面與土質(zhì)情況，可從基坑東邊向西邊開挖。最后一層土開挖后，應立即灌注混凝土墊層，避免基底土暴露時間過長。挖運土方方法采用設坡道開挖方法。土坡道的坡度視土質(zhì)、開挖深度和運輸設備情況而定，一般為1：810，破道兩側(cè)要求采取擋土或其他加固措施。由于場地東面較為寬闊，可以將坡道設在基坑外空

24、地上，便于挖土機械正常運行。根據(jù)場地條件、挖土深度可采用反鏟挖掘機，操作靈活，挖土卸土均在地面作用，不用開運輸?shù)馈Ｍ练介_挖是深基坑工程施工的關鍵工序，必須十分慎重，除應因地制宜地選擇好開挖方法和安排好開挖順序外，還應注意：做好施工與材料準備及技術措施準備；要重視打樁效應問題；要盡量減慢開挖過程中的土體應力釋放速度；要做好坑內(nèi)外的降水、排水；要注意減少基坑頂邊緣地面荷載，嚴禁超載；基坑開挖必須遵守“由上而下、先撐后挖、分層開挖”的原則；要做好保護工作；要做好對深基坑工程的監(jiān)測和控制；做好驗槽工作；10要確保施工安全。7.設備及工藝。設備：土釘墻施工設備：電動鉆孔機（如KHYD-40A型）、液壓注

25、漿泵（如SYB50-50型）、轉(zhuǎn)子式混凝土噴射機、柴油機驅(qū)動空壓機挖孔灌注樁施工設備，根據(jù)誰及尺寸，選用KO系列潛水鉆機或者回轉(zhuǎn)鉆挖土機械：液壓反鏟挖掘機、履帶式推土機、自卸汽車（中型2t8t）降水設備：鉆孔可采用螺旋鉆孔機，根據(jù)設 噴射井點系統(tǒng)設備的技術參數(shù)如下： 井點管直徑（mm） 38 井點管總長度（m） 12.5 濾管長度（m） 1.5 噴嘴直徑（mm） 3.5 工作壓力（Mpa） 0.3 抽水高度（m） 13 每個井點出水量（L/s） 0.4 電動機功率（kw） 40 濾網(wǎng)采用多層濾網(wǎng) 空隙率20%。施工工藝1降水施工工藝 根據(jù)施工場地周圍構(gòu)筑物以及水文地質(zhì)條件，采用噴射井點降水。環(huán)

26、形井點布置，總管中間應安置一閘閥或?qū)⑵鋽嚅_，使集水總管內(nèi)水流分在基坑開挖前降水，分層開挖，采地下水位降于本開挖層0.5m。保證水位持續(xù)下降，嚴格控制水位，保證地面沉降不超過允許值。（見井點布置圖） 在人工降水施工中，為了防止流土和管涌，應設置反濾層，噴射井點反濾層尤為重要，若質(zhì)量不好會帶入細砂，磨損噴嘴。具體噴射井點施工1）井點布置由于該工程基坑面積較大，井點采用環(huán)形布置，進出口（道路）出的井點間距可擴大57m。施工井點埋置與使用 = 1 * GB3 為保證質(zhì)量應用套管法，沖孔加水及壓縮空氣排泥，當套管內(nèi)含泥量及測定1m，在護筒頂部開12個溢漿口； 安裝潛水鉆機； 鉆進直至要求深度； 第一次處

27、理空地虛土（沉渣）； 移水潛水鉆機； 測定孔壁； 放鋼筋籠； 插入導管； 第二次處理空地虛土； 水下注砼，拔出導管； 拔出護筒 簡而言之，施工準備 測量放線 護筒埋設 鉆孔定位 鉆進成孔 清孔 吊放鋼筋籠 二次清孔 澆筑水下砼 潛水成孔排渣有正、反循環(huán)兩種3土釘墻施工工藝：（1） 施工工藝流程 本工程施工工藝流程為：施工準備土方開挖，休整邊坡鉆孔噴射底層混凝土土釘制作安裝注漿綁扎鋼筋網(wǎng)，放排水管噴射面層混凝土。土方開挖本土釘墻支護的特點是邊開挖，邊支護，所以與土方開挖相互密切協(xié)調(diào)是施工成敗的一個重要方面。由于地質(zhì)情況的變化，有時要求緊跟開挖面，迅速做混凝土面層。本工程在施工組織設計中，計劃第一層開挖深度為2m，以后每層開挖深度為15m，不得超挖。支護施工按照設