深基坑課程設(shè)計

基坑支護(hù)工程設(shè)計說明書1）工程概況珍珠泉大廈位于濟(jì)南市珍珠泉南側(cè)，主樓為14層，高度為46m;裙樓為6層，均采用框架結(jié)構(gòu)，建筑面積36000m2。主樓地下2層，裙樓地下1層，筏板基礎(chǔ)?；幼畲箝_挖深度為9m。該工程南側(cè)距泉城路12m,西側(cè)緊鄰某5層住宅樓，基坑距建筑物外墻最遠(yuǎn)處為19m，最近處為14m;距建筑物外側(cè)圍墻最遠(yuǎn)處為12m，且該住宅樓北側(cè)有一平房距基坑僅為8m（圖1）?；娱_挖深度為9m。2)周邊環(huán)境狀況說明南側(cè)距泉城路12m,西側(cè)緊鄰某5層住宅樓，基坑距建筑物外墻最遠(yuǎn)處為19m，最近處為14m;距建筑物外側(cè)圍墻最遠(yuǎn)處為12m，且該住宅樓北側(cè)有一平房距基坑僅為8m，基坑安全等級按二級考慮，基坑周圍地表均布荷載按25kPa考慮。(3)設(shè)計依據(jù)說明《珍珠泉大廈巖土工程勘察報告》《珍珠泉大廈施工圖設(shè)計》《濟(jì)南市珍珠泉地區(qū)建筑深基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)范》《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》(JGJ120-2012)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50010-2012)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009-2012)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(GB50007-2012)8)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》(JGJ94-2008)4)工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件分析1工程地質(zhì)該場地地層自上而下依次為:①雜填土:成分為粉質(zhì)粘土、灰渣及碎磚、瓦片等，結(jié)構(gòu)松散;②淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土:灰黑色，軟塑~流塑，飽和;③粘土:棕紅~褐色，可塑~硬塑，含少量姜石;④殘積土:灰綠色，可塑~硬塑，中密，很濕，為閃長巖風(fēng)化。2土層物理性質(zhì)指標(biāo)表1.1土層主要物理力學(xué)指標(biāo)土層土層名稱h(m)Y(kN/m3)E(MPa)ac(kPa)申C)①填土618.0128.0②淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土117.41.379.5②粘土318.89.7307.4③殘積土1017.35.721.49.23地下水地下水位高:地下水位距天然地坪僅為1.4m,且基坑要經(jīng)過整個雨季后才能回填。（5）設(shè)計思路及方案比選說明基坑圍護(hù)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(shè)計原則，結(jié)合本基坑工程實際情況有以下幾種可以采取的支護(hù)型式：（1） 懸臂式圍護(hù)結(jié)構(gòu)懸臂式圍護(hù)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(hù)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(hù)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(hù)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(qiáng)度低，水泥土重力式圍護(hù)結(jié)構(gòu)適用于較淺的基坑工程。（3）拉錨式圍護(hù)結(jié)構(gòu)拉錨式圍護(hù)結(jié)構(gòu)由圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系和錨固體系兩部分組成，圍護(hù)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(shè)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(hù)結(jié)構(gòu)土釘墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)的機(jī)理可理解為通過在基坑邊坡中設(shè)置土釘，形成加筋土重力式擋墻，起到擋土作用。土釘墻圍護(hù)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(hù)。土釘墻圍護(hù)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(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)撐式圍護(hù)由圍護(hù)體系和內(nèi)撐體系兩部分組成,圍護(hù)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(dāng)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(hù)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(shù)上可行,經(jīng)濟(jì)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(hù)措施。經(jīng)分析采用單排鉆孔灌注樁作為圍護(hù)體系,關(guān)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(jì),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,最后決定采用深層攪拌樁作為帷幕隔水．基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的類型應(yīng)根據(jù)基坑周邊環(huán)境、開挖深度、工程地質(zhì)條件與水文地質(zhì)、施工作業(yè)設(shè)備和施工季節(jié)等條件綜合考慮。樁錨支護(hù)課用于不同深度的基坑邊坡,支護(hù)體系不占用基坑邊坡范圍內(nèi)的空間?？紤]到本工程周邊場地較為廣闊,土質(zhì)也較好,土層錨桿抗拔力

較大，具有應(yīng)有土層錨桿的條件，采用樁錨支護(hù)。6)支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計計算過程；a.支護(hù)結(jié)構(gòu)受力計算(采用等值梁法逐層計算，包括錨固力、樁的嵌固深度、樁長、最大彎矩值及其作用點位置)按照超載作用下水土壓力計算的方法，根據(jù)朗肯土壓力計算理論計算土的側(cè)向壓力，計算時不考慮支護(hù)樁與土體的摩擦作用。地下水以上的土體不考慮水的作用，地下水以下的土層根據(jù)土層的性質(zhì)差異需考慮地下水的作用。土層水平荷載計算依據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》JGJ120-2012主動土壓力計算3.4.2-1)(3.4.2-2)3.4.2-3)3.4.2-1)(3.4.2-2)3.4.2-3)p K-2c;~K~ak aka,i ia,iQK=tan2(45°- )a,i2p=bK+2cpk pkp,i ihp,iK=tan2(45。+G (3.4.2-4)P,i 2式中： p—支護(hù)結(jié)構(gòu)外側(cè)，第i層土中計算點的主動土壓力強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值ak(kPa)；當(dāng)Pak<0時，應(yīng)取Pk=0;。血、°k——分別為支護(hù)結(jié)構(gòu)外側(cè)、內(nèi)側(cè)計算點的土中豎向應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值卩(kPa)，按本規(guī)程第3.4.5條的規(guī)定計算；K、K——分別為第i層土的主動土壓力系數(shù)、被動土壓力系數(shù)；a，1c、P(p——第i層土的粘聚力(kPa)、內(nèi)摩擦角(°)；按本規(guī)程第3.1.14ii條的規(guī)定取值；P——支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)，第i層土中計算點的被動土壓力強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值pk(kPa)。主動及被動土壓力系數(shù)表土層厚度(m)K=tan2（45ai申-)-応2*aiK=tan2（45。+匕）pi 2申Co）160.760.871.321.158.0210.720.851.401.189.5330.770.881.301.147.44100.720.851.381.179.2注：此設(shè)計的土層厚度由工程地質(zhì)剖面圖得到人工填土層(6m)Y二18KN/m2,C二12KP 二8o,K 二0.76,jK二0.871 1 a1 al Val基坑外側(cè)豎向應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值：o' =o+o=q=25KN/m2a1k rkok0o=o+o =q+yh=o' +yh=25+18x6=133KN/m2a1k rkok0 11 a1k 11水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值：e' =oK-2CJ廠二25x0.76-2x12x0.87=—1.88KN/m2alk a0ka1 1'a1e'計算結(jié)果小于0取e'=0a1k a1kea1ea1koKa1ka1牡巴二133x0.76-2x12x0?87二80.2KN/m2水平合力：Ea1Ea1+e）xha1k 1二2（。+80?2）x6二240.6kn/m水平荷載作用點離該土層底端的距離：Z= 1=2m1 32)淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土土層(1m)y二17.4KN/m2,C二7KP,申二9.50,K二0.72,j廠二0.852 2 a2 a2 a2

o' =o二133KN/m2a2k a1kTOC\o"1-5"\h\zo=o+o=o+q二133+17.4x1二150.4KN/m2a2k rk0k a1k 0水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值：e'=o'K-2Cj廠二133x0.72-2x7x0.85二83.86KN/m2a2k a2ka2 2a2e=oK-2CJ廠二150.4x0.72-2x7x0.85二96.39KN/m2a2k a2ka2 2、a2水平荷載：E=1(e' +e)xh=1(83.86+96.39)x1=90.13KN/ma2 2a1k a2k 2 2h 2h 2e' +e2. a2k a2k3?e' +ea2k a2kI.2x83.86+96.39二0.49m3 83.86+96.39⑶粘土層(3m)粘土層(3m)分成兩部分(開挖面以上2m和開挖面下lm)1)按照規(guī)范：基坑開挖位于地下水位對于粉土及粘土：eajk二對于粉土及粘土：eajk二oajkKai—2Cik\；Kaioajk=Ork+oo=丫ZrkmjjY深度Z.以上土的加權(quán)平均天然重度；mj j求得丫=18.1KN/m2o二187.9KN/Mmj ajk開挖面以下(lm)E=丄@' +e)xh=丄(91.96+91.96)x1=91.96KN/ma3 2a3k a3k 3 2開挖面以上(2m)Y二18.8KN/m2,C二30KP,申二7.40,K 二0.77,；廠二0.883 3 a3 a3 'a3a3ka2k150.4KN/m2a3k rk0ka2a3ka2k150.4KN/m2a3k rk0ka2kh33150.4 18.82188KN/m2h—332e ea3k a3keea3k a3k17.3KN/m2,C44基坑外側(cè)豎向應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值：21.4KP,a9.20,Ka40.7忻085a4ka3k188KN/m2水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值：eK2C，?‘K150.40.772300.8863.008KN/m2a3ka3ka33 a3eK2CV;K1880.772300.8891.96KN/m2a3ka3ka33 a3水平荷載：E丄@e)h-(63.0191.96)2 154.97KN/ma32 a3ka3k 32水平荷載作用點離該土層底端的距離：2.2 63-01 91-96 0.94m3 63.01 91.96⑷殘積土層（10m）188KN/m2a4k水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值：ea4kKa4ka42C.K"4 a41880.7221.40.8598.98ea4kKa4ka42C.K"4 a41880.7221.40.8598.98KN/m2ea4kKa4ka42CjL4a41880.72221.40.8598.98KN/m2水平荷載：Ea42Ea42(ea4ke)ha4k 4|(98.9898.98)109898KN/m水平荷載作用點離該土層底端的距離：Z 5m4水平抗力計算基坑底面以下水平抗力計算的土層為：第3層土(粘土層1m)、第4層土(殘積土層10m)。計算依據(jù)和計算公式：土層水平抗力計算依據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》JGJ120-991)基坑內(nèi)側(cè)水平抗力標(biāo)準(zhǔn)值epjk按下列規(guī)定計算：對于碎石土及砂土,基坑內(nèi)側(cè)水平抗力標(biāo)準(zhǔn)值按下列規(guī)定計算：e=cK+2CK+(z-h)(1—K)yajkajkai ik'ai jwp piw式中b――作用于基坑底面以下深度z處的豎向應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值；pjk jK——第i層土的被動土壓力系數(shù)。pi對于粉土及粘性土，基坑內(nèi)側(cè)水平抗力標(biāo)準(zhǔn)值按下列規(guī)定計算：e=a K-2CPjkPjkPi ikPi作用與基坑底面以下深度z處的豎向應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值b按下式計算:j ajkb=Yzpjkmjj式中Y——深度z以上土的加權(quán)平均天然重度。mj j第i層土的被動土壓力系數(shù)K應(yīng)按下式計算piKpi=Kpi=tan2(45o+第i層土的水平抗力E為:p1E=—(e +e)hspi2pikpikih式中e，——第i層土土層頂部的水平抗力標(biāo)準(zhǔn)值;pike第i層土土層底部的水平抗力標(biāo)準(zhǔn)值;h 第i層土的厚度；is——預(yù)應(yīng)力錨索的水平間距。h各層土水平抗力計算(1)粘土層(lm)h二1m,y 二18.8KN/m2,C 二30KP，申二7.4o,K二1.30,K二1.143k 3K 3K a3K p3 P3作用于基坑底面以下深度z處的豎向應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值：jE二0KN/m2P3Kc=yh=18.8x1=18.8KN/m2p3k 3k3k水平抗力標(biāo)準(zhǔn)值：e‘二EK+2C廠=2x30x1.14=68.4KN/m2p3k p3kp3 3k p3e=oK+2Cu.K二18.8x1.30+2x30x1.14二92.84KN/m2p3k p3kp3 3k P3水平抗力：E二1(e' +e)h二1(68.4+92.84)x1二80.62KN/p32 p3 p3 3k2水平抗力離該土層底端的距離：h 2e' +eZ — 3K P3k P3k12x68?4+払84二0.47m3K 3'e' +e3*68.4+92.84 …廠P3k P3k(2)殘積土層(10m)h二10m,y 二17.3KN/m2,C 二21.4KP,申二9.20,K二1.38,J廠二1.174k 4K 4K a5K p4 P4作用于基坑底面以下深度z處的豎向應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值：o'二1&8KN/m2,o =o+yh二18.8+17.3x10二1918KN/m2P4K p4k p3k 4k4k水平抗力標(biāo)準(zhǔn)值：e，=o'K+2C:廠二188x1.38+2x214x1.17二7602KN/m2p4k p4kp4 4k'p4e=qK+2CJ廠=191.8x1.38+2x21.4x1.17=31476KN/m2p4k p4kp4 4八P4水平抗力：E=-(e'+e)h=-(76.02+314.76)x10=1953.9KN/mp5 2p4p44k 2水平抗力離該土層底端的距離：h 2e， +e102x76.02+314.76Z=—4^.P4K P4k= . =3.98m5K3e' +e 3 76.02+314.76P4k P4k由以上計算步驟可得K12的水平荷載、水平抗力如下圖所示支點力計算(1)計算基坑底面以下支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)定彎矩零點位置至基坑底面的距離h:基坑底面水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值：ea=91.96KN/ma由eaik=epik可得：91.96=68.4+(92.84-68.4)/1xhc1求得：h=0.964mc1(2)計算支點力T:c1計算設(shè)定彎矩零點以上基坑外側(cè)各土層水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值的合力之和YEac:其中，設(shè)定彎矩零點位置以上第4層土的水平荷載E=[2(e， +e)xha4c 2a4c a=12(48.79+71.01)x2.3=137.77KN/m其作用點離設(shè)定彎矩零點的距離：7 2.3+0.1932x48.79+71.01h= . =1.168ma4c 3 48.79+71.01Ea4=71.01x0.193=13.71KN嵌固深度驗算驗算準(zhǔn)則為：hp工Ep+Tc1(ht1+hd)-L2yoha工Ea>0，則嵌固深度設(shè)計符合基坑的受力要求?；油鈧?cè)水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值合力之和YE:ai工E二E+E+E+E+E+ETOC\o"1-5"\h\zaaq a2 a3 a4 a5 a6=104.27+69.75+87.05+137.77+35.51+203.78+36=674.13KN/m各土層水平荷載距離樁底面的距離為:h二16.8-h+z二16.6-3.6+1.212二14.412ma1 1 1h=12.735m,h=11.086m,a2 a3h=8.879ma4ha4'=7.55mh=5.15m,h=1.5ma5 a6YE的作用點距離樁底的距離h:aaEh+Eh+...+Eha1a1 a2a2 a6a6工E+