某基坑工程設計

基坑工程2.1設計資料2.1.1基坑工程等級某基坑工程開挖深度為7.0m，圍護結構不是主體結構的一部分基坑周圍有管線，但不需嚴加保護，故基坑等級為二級。2.1.2工程地質勘察資料該場地自地表以下30多米深度范圍內無砂質粉土、砂土或明顯加砂粘土等，地下水屬潛水類型，考慮到開挖時正好是雨季，地下水位取在地表。基坑工程場地土的物理力學的性質指標見表2-1。表2-1地基土物理力學性質指標綜合成果表層序土層名稱土層描述層厚（m）含水量孔隙比（e）重度內聚力內摩擦角壓縮模量地基土強度eq\o\ac(○,1)填土松散、稍濕1.818.0eq\o\ac(○,2)粉質粘土可塑、濕1.035.50.9818.210.014.34.1895eq\o\ac(○,3)淤泥質粉質粘土土軟流塑、飽和3.840.01.1417.612.014.01.7075eq\o\ac(○,4)淤泥質粘土流塑、飽和9.851.61.4417.210.011.02.1465eq\o\ac(○,5)粘土軟塑、飽和4.838.71.1018.012.08.93.14802.1.3有關主體結構的設計資料圖2-1所示的是工程樁的樁位平面圖，圖中地下室的墻外邊線，地下室板的厚度為1.8m，地下一層，室內外高差為0.4m。2.1.4周圍環(huán)境資料基坑西側距離主體結構外墻外邊線2.8m處有地下管線，北側距離主體結構外墻外邊線5.0m外為交通要道，南側東面較為空曠，南側西面在第2、3軸線間距離主體結構外墻外邊線3.5m處有一棵園林部門要求加以保護的古樹。2.1.5基坑圍護樁平面布置根據(jù)場地情況、基坑開挖深度及工程地質情況等，確定采用以下基坑圍護樁結構形式；eq\o\ac(○,1)采用鉆孔灌注樁，與主體結構外墻外邊線凈距保持大于或等于0.8m；eq\o\ac(○,2)采用雙頭深層攪拌樁止水，與灌注樁之間留150mm凈距，基坑的東側、北側及南側東面均為雙排1.2m寬、相互搭接30cm的深層攪拌樁，西側及南側古樹附近則為單排的深層攪拌樁，具體設計見圖2-1。說明：1.本圖尺寸以毫米計，標高以米計；2．本圖±0.00相當于絕對標高＋3.40m；3．?為Ⅰ級鋼筋，Φ為Ⅱ級鋼筋，混凝土等級為C30。圍護結構剖立面及圍護鉆孔灌注樁結構配筋圖2.1.6內支撐圍護樁平面布置圍囹：采用斷面1.0m0.8m的鋼筋混凝土圍囹結構?；炷翗颂枮镃30。支撐桿件：采用鋼支撐，有H400型鋼和鋼管兩種規(guī)格，H400型鋼用作連桿、短角支撐及鋼管與圍囹之間的連接桿件。立柱：在內支撐系統(tǒng)中共設置了四根格構立柱插在主體結構的工程樁內，另外兩根則下嵌在另外增加的灌注樁內。具體支撐系統(tǒng)的平面布置如2-2所示。鋼支撐桿件與鋼筋混凝土圍囹之間通過鋼筋混凝土牛腿及預埋其中的鋼板連接。2.1.7圍護結構剖面及圍護鉆孔灌注樁樁身構造圍護鉆孔灌注樁入土深度為15.5m，止水攪拌樁入土深度為14m，水平支撐標高為自然地面以下1.4m，頂圈梁兼作圍囹。鉆孔灌注樁混凝土采用C30，樁身最下端4.5m段的主筋配置鋼筋，樁身上段主筋配置鋼筋，均勻布置，保護層厚度為6cm，具體可見圖2-3。2.2計算書圖2-4所示的是支護結構計算簡圖。支護結構計算簡圖2.2.1圍護樁底地基承載力驗算在對圍護樁底地基承載力進行驗算時，不考慮圍護樁底以上土體的抗剪強度對隆起的影響，按普朗德爾地基承載力極限公式計算，并假定圍護樁平面為基準平面，從而得到圍護樁底地基承載力安全系數(shù)為，滿足要求。式中：為坑外地表至圍護樁底各土層天然重度的加權平均值，為坑內開挖面以下至圍護樁底各土層天然重度的加權平均值，為基坑開挖深度，為7.0m；D為圍護墻在基坑開挖面以下的插入深度，取；q為坑外地面超載，取；c、分別為圍護墻底面以下主要影響范圍內地基土的粘聚力、內摩擦角峰值，由于該設計圍護墻底面以下主要影響范圍內主要為eq\o\ac(○,5)層，因此取該層的強度峰值指標C=，：、為地基承載力系數(shù)；2.2.2基坑底部土體的抗隆起穩(wěn)定性驗算基坑底部土體的抗隆起穩(wěn)定性驗算假定土體沿圍護墻體地面滑動，并認為墻體底面處的滑動面為一圓弧，在驗算時考慮墻底面以上土體抗剪強度對土體隆起的影響，但不計入圍護墻體剛度及坑內樁基對土體隆起的影響（偏安全）?；又挥幸坏乐危虼?，滑動圓弧的圓心O即為第一道支撐與圍護墻的交點。取單位寬度1m進行分析。式中：KL—抗隆起穩(wěn)定性安全系數(shù)（一級基坑工程取2.5，二級基坑工程取2.0，三級基坑工程取1.7）MSL—隆起力矩；式中：r—圍護墻底以上地基土各土層天然重度的加權平均值為—最下一道支撐距地面的距離，即1.4m;q—坑外地面荷載，取20kpa;D—圍護墻在基坑開挖面以下的插入深度為8.5m隆起力矩的計算如下；抗隆起力矩:式中；為主動土壓力系數(shù)，；﹒為滑裂面上地基土的粘聚力、內摩擦角的強度峰值的加權平均值，C取，取。則抗隆起安全系數(shù)為：，滿足要求。2.2.3抗?jié)B驗算抗?jié)B驗算的計算簡圖見：基坑底為透水性較差的粘土，止水攪拌樁的入土深度為14m，則有坑底土體的臨界滲流坡度式中：ds—為土粒比重，取2.75e—為坑底土的天然孔隙比為1.44最短滲流線總長度坑底土的滲流水力坡度式中：為基坑內外土體的滲流水頭，為；為滲徑垂直段總長度，為；為滲徑水平段總長度，止水攪拌樁寬度取較小的0.75m,m為滲徑垂直段換算成水平段的換算系數(shù)，但排帷幕墻時，取，多排帷幕墻時，取。則抗?jié)B安全系數(shù)為，滿足要求。2.2.4抗傾覆穩(wěn)定性驗算在對圍護樁墻體進行抗傾覆驗算時，按水土分算來計算作用于圍護墻上的側壓力。坑下水位取在地表，坑內水位取在坑底。（1）作用在圍護灌注樁的土壓力如圖2-5所示。計算時，取灌注樁樁長范圍內粘聚力、內摩擦角的強度峰值的加權平均值，C取，；由于坑內無降水措施，故取墻背與土之間的摩擦角；支撐標高土壓力為負值，因為很小，近似取為零?？箖A覆計算圖式計算作用在支護結構上的荷載：1、主動土壓力強度式中：q—墻后地表無窮分布的超載，取q=20kpa;—計算點以上各層土的天然重度（），地下水位以下取有效重度；—為計算點以上各層土的厚度（m）;—計算點處土的主動土壓力系數(shù)：2．被動土壓力強度，可按下式計算：式中：，—分別為計算點處土的被動土壓力系數(shù)：—為計算點處土的總應力抗剪強度峰值指標；—為計算點處地基土與墻面間的摩擦角，取03．作用在圍護攪拌樁上的水壓力見圖對水平支撐處：距離地表7.0m處(坑底)：其中AB之間按靜水壓力直線分布，B、C、D、E各點的水壓力按滲徑直線比例法確定：抗傾覆穩(wěn)定性安全系數(shù)可按下式進行計算：式中：、分別為被動土、水壓力對支撐點O的傾覆力矩。為抗傾覆安全系數(shù)。（一級基坑工程取，二級基坑工程取，三級基坑工程取）；為抗傾覆力矩，取基坑開挖面以下圍護墻體入土部分坑內側壓力對最后一道支撐或錨固點的力矩，為傾覆力矩，取最后一道支撐或錨固點以下圍護墻坑外側壓力對最后一道支撐或錨固點的力矩。即滿足要求．2.2.5整體圓弧滑動穩(wěn)定性驗算在對圍護墻進行整體圓弧滑動穩(wěn)定性驗算時，不考慮支撐力的影響，取有效重度來進行計算，按等代重度法考慮滲流力的作用，采用簡單條分法進行計算得到，①不考慮支撐，按懸臂式支護結構進行整體抗滑動穩(wěn)定性驗算；②按一定比例尺繪繪制基坑土土坡剖面圖圖；③取滑動圓弧：下下端通過圍圍護樁的端端部過緣ＡＡ點，取圓圓心Ｏ，并并使Ｏ點在在通過Ａ點點的垂直線線上，取圓圓弧半徑R=17mm.④取土條寬度：bb=R/110=1..7m⑤土條編號：以圓圓心Ｏ的鉛鉛垂線左右右各寬2/b==0.855m為0條,向左順序序編為1,2,,3,……條,向右順序序為-1,--2,……條,這樣分條條編號:0條以右各各條的滑動動力矩為負負值.⑥分段計算圓弧的的弧長為:(1)計算弧長長L:設圓心角,由,得(2)同理,得得:,,,⑦各土條的切向力力和摩阻力力如下表所所示:編號土條重量切向力法向力摩阻力總粘聚力118×1.8++18.22×1+33.8×17.6+77.2×88.80440.118.0870.995179.96440.194438.2612×1.7××1.0226+122×1.77×4.0096+110×1.7×188.2611=411.4337218×1.8++18.22×1+33.8×17.6+77.2×88.58440.235.8670.98175.69990.194437.67318×1.8++18.22×1+33.8×17.6+77.2×88.10.352.740.954167.71330.194436.075418×1.8++18.22×1+33.8×17.6+77.2×77.48440.468.5460.917157.14220.194430.548518×1.8++18.22×1+33.8×17.6+77.2×66.64880.582.6730.866143.18990.194427.836618×1.8++18.22×1+33.8×17.6+77.2×55.50330.694.2610.8125.68110.194424.432718×1.8++18.22×1+33.8×17.6+77.2×44.05110.7102.650.714104.70660.194420.355818×1.8++18.22×1+33.×17.6+77.2×11.80660.8104.390.678.290.194415.22918×1.8++18.22×1+17.6×22.74550.989.0210.43643.1260.249310.751-17.2×8.33930.16.0430.95560.1270.194411.68910×1.7××17.8802=302.6334-27.2×8.00980.211.6610.9857.1390.194411.108-37.2×7.66810.316.5910.95452.7590.194410.256-47.2×7.00140.420.20.91746.3090.19449.003-57.2×6.11520.522.1470.86638.3590.19447.457-67.2×5.00160.621.6690.828.8920.19445.617-77.2×3.66050.718.1690.71418.5330.19443.603-87.2×1.55670.89.0260.66.7690.19441.316522.7299301.1966714.0711是安安全的。2.2.6圍護護樁內力變變形計算及及樁身強度度驗算（1）圍護樁內力變變形計算。圍圍護樁內力力變形采用用彈性地基基梁的基床床系數(shù)法進進行計算，并考慮支撐或錨錠點的位移,支撐剛度等對結構內力與變形影響,計算圖2-6所示，取單位寬墻身進行分析，參數(shù)取值為：基床系數(shù)：；，則則；；,則z=5m彈簧系數(shù)：式中:—支撐松馳折減系系數(shù),一般取0.5—1.0——支撐結構構材料的彈彈性模量,——支撐構件件的截面積積,——支撐的計計算長度,——支撐的水水平間距,作用于圍圍護墻墻背背的水、土土壓力如圖圖2-6所示，計計算得到的的基坑開挖挖到底時圍圍護灌注樁樁的樁身彎彎矩及水平平位移，作作用于支撐撐圍囹上的分布力力為。（2）樁身強度驗算：：樁身上段段均勻配置置，樁身下下段均勻配配置，混凝凝土為，保保護層厚，計算單根根圍護樁的的截面彎矩矩Mc如下:圍護墻計算圖式式式中:為鉆孔灌注樁截截面積,為全部縱縱向鋼筋的的截面積,為圓形樁樁截面半徑徑;為縱向鋼鋼筋所在圓圓周的半徑徑;為對應于于受壓區(qū)混混凝土截面面面積的圓圓心與的比比值.