公寓基坑支护设计与施工方案毕业设计

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1、上海市*公寓基坑支护设计与施工方案摘要：本工程是位于上海市的公寓大楼，地上7层，地下1层，总建筑面积5247m，建筑防火等级二级，抗震设防烈度7度。本次设计的项目主要分为对基坑工程相关研究领域的认识；基坑支护的设计以及编写本工程的基坑支护施工组织方案。根据场地地质条件及周边环境，经过对建筑基坑侧壁等级的确定以及基坑支护方案比选，北侧、东侧与西侧的支挡结构采用排桩+截水帷幕+土层锚杆，南侧的支挡结构采用放坡+土钉墙+截水帷幕。同时经过对挡土结构的稳定性分析，对土层锚杆的稳定性的分析，以及对土钉墙采用圆弧滑动条分法进行的稳定性验算，这些手工计算结果需满足现行国家规范、规程和标准要求。关键词： 支挡

2、结构 排桩 截水帷幕 土层锚杆 土钉墙The Apartment building of XingYang reach on the city of shanghai excavate for building foundation and desin the literature summaryWeixingThe city construction college，Nanhua University,Hengyang,421001,Hunan,ChinaTutor:XiongzhibiaoAbstract：This graduation project，reach on the city

3、of shanghai，called Apartment building of XingYang. The construction is divided into five ground and one Underground. total Construction area 5247minvariably. This building fireproof rank two grades , anti-seismic capability fortifyying earthquake intensity 7 degrees. This design project mainly divid

4、es into the hole excavated for building foundation project correlation research area understanding；Design the system of retaining and protecting for foundation excavation. as well as to arrange the comp book project of retaining and protecting for foundation excavation organization plan. According t

5、o the location geological condition and surrounding around foundation pit, and pass through to determine the safty class of side of foundation pit as well as slect the plan of the retaining and protecting for foundation excavation. The north side, the east side and the west side retainging structure

6、 to use the piles in row + curtain for cutting off water + soil anchor, and the south side retainging structure to use puts the slope + soil nailing wall + curtain for cutting off water. Simultaneously passes through to the retaining structure of soil of the stability analysis; and to the soil ancho

7、r of the stability analysis; as well as to adopt the stable checking calculation to the soil nailing wall with the circular arc glide Swedish method, These manual computed result must satisfy the present national standard, and the regulations and the standard request.Keywords : Retaining structure P

8、iles in row Curtain for cutting off waterSoil anchor Soil nailing wall1 设计计算1.1 总述部分1.1.1工程概况：详见设计任务书1.1.2工程地质条件：详见设计任务书1.1.3设计原则：详见设计任务书1.2 支护方案选择与设计参数确定部分1.2.1 支护方案选择：上海市公寓工程的基坑支护结构设计为，东侧、西侧和北侧采用挡土结构（钻孔灌注桩）+止水帷幕（高压旋喷桩）+土层单锚杆支撑方案；南侧采用放坡+止水帷幕（高压旋喷桩）+土钉墙方案。1.2.2 设计参数确定：北侧AB段、东侧 BC段、西侧AD段和南侧CD段：； 2 基坑

9、支护结构设计计算部分2.1 设计计算依据：详见设计任务书2.2 AB段、BC段、AD段单层支锚钻孔灌注桩支护结构计算2.2.1 土压力计算：内摩擦角加权平均值：；粘聚力加权平均值：；重度加权平均值：；2.2.2 桩体内力计算：主动土压力系数：；被动土压力系数： ；1) 钻孔灌注桩支护桩墙墙后地面处主动土压力：；2) 钻孔灌注桩支护桩墙墙前基坑底面处主动土压力：；3) 钻孔灌注桩支护桩墙墙后侧水压力：；2.2.2.1 按等值梁原理，确定钻孔灌注桩支护桩墙前、后侧的土压力为零时，零点至基坑开挖面的距离：；2.2.2.2 根据上海市标准.基坑工程设计规程（ DBJ 08-61-97）的相关规定，选取

10、单层锚杆（索）的水平距离为；单层锚杆（索）的距离地面的距离为。1) 钻孔灌注桩墙后的净土压力：；2) 作用点离地面的距离：；2.2.2.3 按照等值梁原理，根据平衡方程计算单层锚杆（索）的支承反力以及土压力零点处的剪力（计算值）：1) 单层锚杆（索）支点水平锚固拉力计算值：；2) 单层锚杆（索）支点水平锚固拉力设计值：；3) 土压力零点（即弯矩为零）处的剪力计算值：；4) 土压力零点（即弯矩为零）处的剪力设计值：；2.2.2.4 按照等值梁原理，求桩墙的最大弯矩（计算值）：1) 求剪力为零的点离地面的距离： ；2) 求桩墙的最大弯矩计算值：；3) 求桩墙的最大弯矩设计值：；2.2.2.5 求算

11、桩的有效嵌固深度:设桩的嵌固深度为，则有：；钻孔灌注桩的总长度为，本工程选取。2.2.3 钻孔灌注桩截面设计：钻孔灌注桩的桩径；混凝土强度等级取C30；受力钢筋选取级钢筋。混凝土中钢筋的保护层厚度；同时选取的钻孔灌注桩的桩径；由多次选择验算后确定钻孔灌注桩沿周边均匀配的钢筋，钢筋面积：。1) 钻孔灌注桩受压区混凝土截面面积的圆心角与的比值：代入数据可求得：；2) 钻孔灌注桩截面抗弯承载力：代入数据可求得：3) 钻孔灌注桩桩间间距：；本工程东侧、西侧、北侧钻孔灌注桩的桩间距取。2.2.4 钻孔灌注桩截面箍筋、加强筋设计：按照上海市标准.钻孔灌注桩施工规程（ DBJ 08-202-92）和混凝土结

12、构设计规范（GB 50010-2002），钻孔灌注桩截面箍筋、加强筋按构造配筋进行设计，其中：箍筋采用；加强箍筋应该焊接封闭，采用。2.2.5 钻孔灌注桩顶部联梁、斜撑梁、腰梁设计：1) 钻孔灌注桩顶部联梁（冠梁）设计：钻孔灌注桩顶部联梁（冠梁）尺寸根据混凝土结构设计规范（GB 50010-2002）设定为（宽高），混凝土标号采用C30，桩顶联梁作为连系梁，可按照构造配筋，钢筋保护层厚度取35mm。详见桩顶联梁平面布置图。2) 钻孔灌注桩锚索嵌固部位（支点）腰梁设计：对于锚索支点而言，由于锚索与腰梁之间基本上不存在相互影响，假定为平面问题比较合理，考虑刚度的腰梁与支护结构的共同作用的结果是采用

13、空间协同作用分析方法，即将空间分析计算出的结果分段合并，并且按同一配筋。本工程在桩体设置了喷射混凝土，此处可定腰梁与桩间基坑侧壁土体脱离，此时的腰梁的目的是协调支护结构水平面上的变形，可以按照构造要求选用热轧槽钢2 22。3) 钻孔灌注桩斜撑梁设计：按照建筑地基基础设计规范（GB 50007-2002）设计要求，支撑的纵向钢筋直径不宜小于16mm，箍筋直径不应小于8mm。钻孔灌注桩顶部斜撑梁设定为（宽高）。另外由于斜撑梁的跨度比较大，在设计的过程中应该对其钢筋进行计算设置。斜撑梁的轴向力可以近似取水平荷载设计值对斜撑梁支撑中心曲距，外加斜撑梁构件的自重和施工荷载，按照简支梁原理进行计算。经过混

14、凝土构件计算，设计取纵向钢筋设置，箍筋采用。2.2.6 单层锚杆（索）设计计算：以此确定单层锚杆（索）的锚固点水平距离为，单层锚杆（索）的距离地面的距离为。单层锚杆（索）的插入土体与水平面的倾角为。1) 钻孔灌注桩墙体的单位长度所受到的单层锚杆（索）的的水平力：；2) 根据设计的单层锚杆（索）的插入土体的倾角计算锚杆（索）轴力：；3) 单层锚杆（索）自由段长度的设计计算：按照上海市标准.基坑工程设计规程（ DBJ 08-61-97）确定锚杆的自由变形段长度应该超过滑裂面，本工程此处采用。；为保安全系数本工程的单层锚杆（索）自由段长度。4) （圆柱型）单层锚杆（索）锚固段长度的设计计算：a) 单

15、层锚杆（索）锚固段直径取钻头的1.2倍，即；b) 锚固安全系数取c) 暂定锚固段的长度为，则锚固点中点的埋置深度：d) 锚固体与土层之间的剪切强度：e) （圆柱型）单层锚杆（索）锚固段长度：；本工程取。5) 单层锚杆（索）的总体长度设计计算：；6) 单层锚杆（索）截面面积设计计算：；根据混凝土结构设计规范（GB 50010-2002）的钢筋截面面积为，那么本工程北侧与东侧所采用的锚索当中含有镀锌钢绞线的股数为： ，实际取5束。沿锚索轴线方向的定位支架间距为。根据实际的工程需要，以及经济的工程造价分析，在西侧采用的锚索当中含有镀锌钢绞线的股数为3束，锚索总长取定为。沿锚索轴线方向的定位支架间距为

16、。2.2.7 基坑稳定性验算：2.2.7.1 基坑整体圆弧滑动稳定性分析验算：本工程可以不进行基坑整体圆弧滑动稳定性验算。2.2.7.2 围护墙深层滑移稳定性分析验算：1) 作力的多边形，并且求出力的多边形的平衡力，即锚索的拉力： ；2) 深层滑移稳定性安全系数验算：；符合规范设计要求。2.2.7.3 钻孔灌注桩围护桩墙底地基承载力分析验算：1) 地基极限承载力计算系数：；其中：钻孔灌注桩围护桩墙底地基土的内摩擦角。2) 钻孔灌注桩围护桩墙底地基承载力安全系数验算：；符合规范设计要求。其中：钻孔灌注桩围护桩墙底地基土的粘聚力。2.2.7.4 基坑底部土体抗隆起稳定性分析验算：1) 锚固点与基坑

17、开挖面间的水平夹角（弧度）：；2) 以锚固点为圆心的滑裂面圆心角（弧度）：；3) 桩体后侧土体与地面超载的合荷载：；4) 基坑土体抗隆起力矩计算：；基坑土体抗隆起力矩：；5) 基坑土体隆起力矩计算：；6) 基坑底部土体抗隆起稳定安全系数验算：符合规范设计要求。2.2.7.5 钻孔灌注桩围护墙底部土体的抗渗硫（抗突涌）稳定性分析验算：1) 基坑坑底土体的临界水力坡度：；2) 基坑坑底上的渗硫水力坡度：；3) 围护墙底部土体的抗渗硫（抗突涌）稳定性安全系数验算：基坑底部位粘性土，并且带有明显薄层粉砂夹层时取2.0。；2.2.7.6 钻孔灌注桩围护墙结构抗倾覆（踢脚）稳定性分析验算：1) 主动土压力

18、系数：；2) 被动土压力系数： ；带入数据，则求得：；3) 主动土压力：；4) 被动土压力：；5) 抗倾覆力矩设计计算：；6) 倾覆力矩设计计算：；7) 围护墙结构抗倾覆（踢脚）稳定性安全系数验算：；符合规范设计要求。2.2.8 基坑工程设计因素对环境的影响预估：2.2.8.1 围护墙体渗漏引起的环境影响：夹砂渗漏会导致流砂现象，酿成工程事故，对于可能产生流砂的土层，例如本工程的砂质粉土层，在土方开挖前应该进行可靠的应急预防措施，杜绝流砂现象的产生。2.2.8.2 围护结构位移、变形和坑底土体隆起对环境的影响：1) 基坑开挖对周围土体沉降的影响估算：；2) 基坑周围的最大沉降值估算：a) 墙体

19、位移、变形引起的土体损失：（支撑和墙体变形值）；b) 基坑底部土体隆起引起的土体损失：；c) 基坑周围的最大沉降值估；3) 墙后沉降影响最为严重的范围估算：4) 范围内最大差异沉降率估算：。2.3 CD段土钉墙支护结构计算2.3.1 确定土钉参数：2.3.1.1 确定基坑侧壁的的平面和剖面尺寸，以及分段施工高度设计：1) 本工程设计采用1:0.577，即60度放坡开挖。2) 本工程土钉竖向（垂直）间距为1000mm时，则分段施工高度为1500mm。2.3.1.2 土钉的布置方式和间距以及直径、长度、倾角及在空间的方向设计：土钉的布置方式呈梅花形布置；水平间距为2000mm；土钉内钢筋采用级螺纹

20、钢筋，直径选择为25mm，钻孔直径为110130mm；本工程选定土钉的长度为8000 mm，土钉与水平面夹角为20。2.3.1.3 注浆配方设计、浆体强度指标、注浆方式设计：1) 注浆材料本工程采用水泥浆，水泥浆的水灰比宜为0.40.5，并加入适量的速凝剂和减水剂，水泥浆其强度等级不宜低于M10；注浆用水泥应采用普通硅酸盐水泥，强度选定42.5。2) 本工程注浆方式可采用二次注浆等，应配有排气管。2.3.1.4 喷射混凝土面层设计及土钉和面层的连接设计：1) 面层喷射混凝土强度等级工程设计为C25，面层厚度选为100mm；面层宜配置钢筋网，钢筋直径为8mm，间距为200mm；钢筋保护层厚度确定

21、为50mm；坡面上下段钢筋网搭接长度350mm（大于300mm）。2) 承压板一般采用厚度采用70mm、内配锁定钢筋直径25 mm，长度为40 mm的多边形混凝土预制板；加强钢筋采用长度400mm、直径为20mm的级钢筋焊成井字架。2.3.1.5 坡顶防护及防水设计：1) 坡顶护面自坡顶1000mm内应配置与墙面内相同的钢筋，1000mm外可在地表作防水处理即可。2) 本工程所处地区的地下水位高于基坑底面时，应采取截水措施，设置止水帷幕。3) 排水措施主要是设置排水沟，坡顶排水沟应设置在经计算最可能产生滑动面的位置；坡脚排水沟应设置在基坑内离坡脚500-1000mm处；排水沟的尺寸视现场实际情

22、况确定。同时坡面上可根据具体情况设置泄水孔。2.3.2 土钉设计计算：2.3.2.1 土压力计算：如前面计算所示。2.3.2.2 土钉所受侧压力设计计算：1) 地表均布荷载引起的侧压力：；2) 土钉长度中点所处深度位置上土钉土体自重引起的侧压力：；3) 考虑因为存在地下水,则地下水压力计算（水压力按静水压力计算）：；4) 土钉所受侧压力：按工程地质（粘性土）只考虑土体自重和地表均布荷载的作用：；2.3.2.3 土钉抗拔力计算：土钉所受到的最大拉力或设计内力计算为：；2.3.2.4 土钉强度设计（土钉直径设计计算）：土钉在拉应力作用下不发生屈服破坏，因此各层土钉在设计内力作用下。应该满足下列强度

23、要求：根据计算得：；符合设计要求。2.3.2.5 破坏面外土钉有效锚固段长度计算：；所以土钉的锚固长度可计算得出如下：；本工程根据设计参数选定的土钉总长度为8000mm，符合要求。2.3.2.6 土钉抗拉（拔）承载力验算：1) 土钉钢筋材料强度：；2) 破坏面外土钉体抗拔出能力：；取；根据以上的计算结果，破坏面上的土钉抗拉（拔）能力取其小值：3) 土钉抗拉（拔）承载力验算：；2.3.3 土钉稳定性分析：土钉墙应该根据施工期间不同的开挖深度，对土钉支护的内部进行整体稳定型分析应该采用圆弧破裂面条分法。2.3.3.1本工程设定为土钉墙后的土体为粘性土坡，采用费伦纽斯提出的近似方法确定土坡最危险滑动

24、面位置。其中的与的取值为：求出土坡最危险滑动面所处圆弧的圆半径：；2.3.3.2 土钉墙内部整体稳定性分析：土钉内部整体稳定性分析参数设计：1) 滑动体内土钉数，；滑动体分条数，；2) 整体滑动分项系数， 参考JGJ120-99 6.2.1取为 ；3) 基坑侧壁重要性系数，本工程为一级基坑；4) 第i分条土重， ；5) 第i分条宽度；为简化三角函数计算量， ；6) 第i分条滑裂面处土体固结不排水（快）剪粘聚力标准值；7) 第i分条滑裂面处土体固结不排水（快）剪内摩擦角标准值；8) 第i分条滑裂面处中点切线与水平面夹角；土钉与水平面之间的夹角, ；9) 第i分条滑裂面处弧长；计算滑动体单元厚度S

25、； 10) 第j根土钉在圆弧滑裂面外锚固体与土体的极限抗拉力，可按下式计算确定：；11) 第j根土钉在直线破裂面外穿越第i层稳定土体内的长度；其中的n代表土钉排数（）；12) 土钉锚固体直径, 取土钉钻孔孔径；表3.1 稳定性分析土条序号 10.10.99568.69997.9795.19220.20.98067.18796.4675.51330.30.95465.54294.8223.14640.40.91760.79190.0713.93850.50.86655.62184.9012.10560.60.80048.93078.1203.51870.70.71440.21269.4922.4

26、3580.80.60028.65457.9344.87490.90.43612.02941.3095.461101.00.0000.00029.280采用如下公式：经验算，上式成立。可知土体内部稳定。2.3.3.3 土钉外部整体稳定性分析：1) 土钉外部整体稳定性分析本工程此处的土钉外部整体稳定性分析可以不要求验算了。2) 抗滑移稳定性分析验算：土钉墙厚度（最下层土钉长度的水平投影长）：；作用于墙体背部主动土压力：；土钉墙地面上产生的抗滑力：；抗滑移稳定性安全系数验算：；满足基坑土钉支护技术规程CECS96：97规定的抗滑移稳定性安全系数1.2。3) 抗倾覆稳定性分析验算：抗倾覆力矩（土的自重

27、、地面超载平衡力矩）：；倾覆力矩：；抗倾覆稳定性安全系数验算：；满足规范要求。2.3.4 喷射混凝土面层设计：喷射混凝土面层的作用在于除保证土钉之间的局部土体稳定以外，还要使土钉周围的土压力能够有效地传给土钉，要求土钉的钉头与面层连接牢靠。1) 内力计算（面层承载力计算）：；2) 钉上带土钉作用处弯矩：；3) 跨中弯矩： ；4) 跨中带支座处： ；5) 跨中带跨中处： ；只有土钉连接处的局部弯矩较大，其他截面弯矩较小。选定喷射混凝土面层的配筋在计算后确定采用；土钉连接处应当适当加强。2.3.5 连接计算：喷射混凝土面层的锁定钢筋，水平（竖向）通长配置，焊接在土钉上面。；作用于锚头的主动土压力：

28、；那么其他连接的安全系数：，满足规范要求。致谢本次毕业设计历时三个月，通过进行此设计，进一步巩固了自己的专业基础并扩充了已有的知识范围；提高了自身理论分析、结构设计以及计算机辅助软件应用的能力，从而深化了本专业各方面的实践应对水平，并培养了综合应用所学的理论知识和工具书籍解决基坑工程技术问题的能力，全面提高了在步向工作岗位后独立处理相关技术疑难的适应能力、解决能力和创新能力。本次毕业设计得到了*、*等老师的悉心指导，特别受到*教授的热心教诲和不遗余力的帮助，同时也得到了同学们的大力支持，在此向他们一致表示感谢！另外得感谢专业参考资料的作者以及转载资料的学者，正是由于他们的学术成果，才使得此次的

29、毕业设计能够顺利完成！四年的大学生活，我结识了很多真诚的同学和治学严谨的老师，能够和同学们一起共度大学时光，并同时接受老师们的谆谆教导，我感到很荣幸。然而我们即将离开敬爱的母校，踏上工作岗位，这意味着我们大家即将分别，在此，我祝福老师们工作顺利，万事顺心！期待再聚南华！设计人：*2007年5月参考文献：1) 闫莫明，徐祯祥，苏自约主编.岩土锚固工程手册.北京：人民交通出版社，2004；2) 徐祯祥主编,岩土锚固工程技术发展的回顾.北京:人民交通出版社，2002；3) 傅冰俊主编.国际岩石力学与工程新进展.西部探矿工程，1997（2）；4) 程良奎主编.中国岩土锚固技术的应用与发展.北京：万国出

30、版社，1996；5) TH汉纳著.锚固技术在岩土工程中的应用.北京：中国建筑工业出版社，1987；6) 梁炯筠主编.锚固与注浆技术手册. 北京：中国电力出版社，1999；7) 王锺琦等.岩土工程测试技术. 北京：中国建筑工业出版社，1988；8) 黄强，惠永宁.深基坑支护工程实例集. 北京：中国建筑工业出版社，1998；9) Phil Plentje,Robin Chowdhury.Instrumentation for Slop Stability-Experience from an Urban Area. Field Instrumentation for Soil and Rock,1

31、999;10) L.Randall Welch and Paul E Field. Integrated Automation of the New Waddell Dam performance Data Acquisition System. Field Instrumentation for Soil and Rock,1999;11) 袁聚云，李镜培，陈光敬编著.土木工程专业毕业设计指南：岩土工程分册.北京：中国水利水电出版社，1999；12) 刘建航，候学渊主编.基坑工程手册. 北京：中国建筑工业出版社，1997；13) 华南理工大学等四校合编.地基及基础. 北京：中国建筑工业出版社

32、，1991；14) 尉希成，周美玲编著.支挡结构设计手册.北京：中国建筑工业出版社，2004；15) 秦惠民，叶政青编著.深基坑施工实例.北京：中国建筑工业出版社，1994；16) 余志成，施文华主编.深基坑支护设计与施工.北京：中国建筑工业出版社，1997；17) 赵锡宏，陈志明，胡中雄编著.高层建筑深基坑围护工程实践与分析.上海：同济大学出版社，1996；18) 黄强主编.深基坑支护工程设计技术.北京：中国建筑工业出版社，1995；19) 崔江余，梁仁旺编著.建筑基坑工程设计计算与施工. 北京：中国建材工业出版社，1999；20) 陈肇元，崔京浩主编.土钉支护在基坑工程中的应用. 北京：中国建筑工业出版社，2002；21) 龚晓南主编.深基坑工程设计施工手册. 北京：中国建筑工业出版社，1998；22) 程良奎，杨志银编著.喷射混凝土与土钉墙. 北京：中国建筑工业出版社，1998；第10页 共10页