基坑支护毕业设计3备课讲稿.doc

Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。基坑支护毕业设计3-毕业设计说明书光明商城基坑支护及地基处理设计（基坑深17m）专业土木工程学生毕小兵指导教师张岳文河北工程大学土木工程学院摘要邯郸市光明商城基础为筏板基础，地基基础设计等级为乙级，要求持力层地基承载力特征值达到250kPa，基坑深度17m，地面超载。深基坑支护不仅要确保边坡的稳定性，而且要满足变形控制要求，以确保基坑周围的建筑物、地下管线、道路等安全；确保基坑开挖顺利进行，并提供足够的地下施工作业空间。基坑开挖场地主要为粘性土，土质较好，具有一定自立高度。经比较后，设计方案如下：1)钢筋混凝土钻孔灌注桩加锚杆支护方案；2）土钉墙加锚杆支护方案。关键词：基坑支护排桩土钉墙AbstractThebrightcompanyfoundationintheHanDanCityisaraftplankfoundation,thedesigngradeofthefoundationisasecondgrade,therequestholdadintlayerfoundationloadingdintcharacteristicvaluetoattaina250kPa,thepitdepth18m,thegroundoverload.Deeppitsupportnotonlystabilityofneedingtoinsurethesideascent,andwantsatisfytransformacontrolrequestwithinsurepitsurroundingsofbuilding,undergroundpipeline,roadetc.safety;Insurethepitopentodigsmoothlyprogress,andprovideenoughofundergroundconstructionhomeworkspace.Inthepitmineareamaininordertogluesexsoil,thesoilqualitybebetter,andithavecertainstabilityheight.Throughcomparison,empressofthesupportwillbeshownasfollow:1)Thetypereinforcedconcreteoftheadoptionpartitiondrillaholetoinfusetonoteastaketoblocksoil,inadditionsoillayeranchormanpolethesupportforprotect;2)theadoptionsoilnailtoaddananchormanpoletoprotectatechnique.Keywords:PitSupport;Soilnailwall;Pileboltrow;目录0绪论11工程概况22工程地质条件23深基坑支护方案选择24深基坑支护方案设计34.1桩锚支护体系34.2土钉墙支护设计375深基坑地基处理方案设计495.1水泥土搅拌桩复合地基设计495.2复合地基沉降验算506基坑支护监测方案537基坑支护应急措施538工程造价预算548.1基坑开挖及支护工程造价计算548.2复合地基造价计算55附录1专题59附件2读书报告63附件3基坑总平面图69-光明商城基坑支护及地基处理设计学生毕小兵指导教师张岳文河北工程大学土木工程学院土木工程专业岩土工程方向0绪论深基坑支护是一门理论性和实践性都很强的技术。它涉及到岩土力学、水文地质学、结构力学、钢筋混凝土结构学等学科，主要研究岩土的强度和变形、支护结构的强度和刚度以及土与支护结构的共同作用问题等问题。由于深基坑工程的临时性、复杂性和随机性，作为一门新学科，无论理论还是实践上，都仍存在许多不成熟和不完善之处。因此尚需通过大量的工程实践，积累丰富的原始测试数据，进而总结出有关动态设计、信息施工、监理、监测等一系列成熟经验。本设计是对邯郸市光明商城17m深基坑支护工程和地基处理的设计计算，结合国内其它深基坑支护工程的实践经验及科学研究成果，整理而成。本设计包括下列三部分内容：第一部分，是对邯郸市光明商城17m深基坑支护工程采用钢筋混凝土钻孔灌注挡土桩加锚杆支护方案的设计计算，这种方案较内支撑方案工程费用低，操作方便，也便于土方开挖和地下室施工；这种支护方法自90年代初就在厦门得到广泛应用，主要适用于场地土层性能较好或软土层较薄的场地。对基坑深度较大的工程，岩土锚杆的一些参数如下：与水平夹角在之间；长度40m以内；设计轴向抗拔力一般小于600kN；锚筋材料有钢绞线和钢筋；大多数采用高压注浆工艺，第二次注浆压力一般大于2MPa。锁定时都施加预应力，施加的预应力大小不等，有的为设计值的70%，有的只有设计值的30%；施加的预应力越大，限制桩顶位移效果越好，但其支护桩所承受的压力越接近静止土压力，因此该方法要求有较大的安全储备。第二部分，是对邯郸市光明商城17m深基坑支护工程采用土钉墙加喷锚网支护。土钉墙加喷锚网支护是土钉、锚杆、钢丝网、喷射混凝土相结合的联合支护型式。该支护方式适用于地下水位以上或经人工降水后的人工填土、粘性土和弱胶结砂土。不适用于含水丰富的粉细砂层、砂砾石层和淤泥质层，不能用于自稳能力极差的淤泥、饱和软弱土层。该支护方式有以下优点：（1）通过土钉墙形成喷射混凝土、土钉、钢筋网与土体共同作用的主动支护体系，最大限度地利用边壁土体的自稳能力。（2）土钉墙加锚杆支护属柔性支护，可自行调节，使结构处于最佳受力状态，局部不会产生偶然过载。（3）土钉墙加锚杆支护具有很大的灵活性，可根据监测数据随时调整支护参数。（4）土钉墙加锚杆支护所需的设备简单，所需的操作场地小。（5）土钉墙加锚杆支护工程造价较低。土钉墙加锚杆支护的缺点：（1）边壁变形较大。（2）锚杆往往会超出建筑用地红线，须征得红线以外的有关部门同意。第三部分，是对基坑开挖后的地基处理设计，采用水泥土搅拌桩复合地基设计方案，使复合地基承载力特征值达到250KPa。同时进行基坑支护监测方案设计、基坑支护应急预案设计和工程造价预算等。1工程概况邯郸市光明商城基础为筏板基础，地基基础设计等级为乙级，要求持力层地基承载力特征值达到250kPa，基坑深度17m，地面超载q=10KPa。2工程地质条件表2.1各层土的物理力学性质指标统计表土层名称层厚mW(%)KN/m3eWL(%)WP(%)aMPa-1内摩擦角(。)粘聚力cKPa2-1粉质粘土1.820.62.7231.917.618.537.82粉质粘土4.422.119.42.720.7133.418.10.2418.736.83粘土6.420.719.82.740.6739.520.40.1822.846.94粘土13.519.820.12.740.6339.220.60.1319.545.55粘土1920.120.72.740.5941.422.70.1118.048.3表2.2地基承载力特征值及变形参数建议值地层岩土类别承载力特征值变形参数2-1粉质粘土150kPa20MPa2粉质粘土105kPa7.5MPa3粘土200kPa9.5MPa4粘土200kPa12.5MPa5粘土200kPa15MPa3深基坑支护方案选择深基坑支护不仅要确保边坡的稳定性，而且要满足变形控制要求，以确保基坑周围的建筑物、地下管线、道路等安全；确保基坑开挖顺利进行，并提供足够的地下施工作业空间。基坑开挖场地主要为粘性土，土质较好，具有一定自立高度。经比较后，设计方案如下：1.钢筋混凝土钻孔灌注挡土桩加锚杆支护方案；2.土钉墙加锚杆支护方案；4深基坑支护方案设计4.1桩锚支护体系按等值梁法计算挡土桩入土深度、配筋以及锚杆拉力设计值（弯矩零点取土压力强度零点）4.1.1参数计算挡土桩填土一侧的加权平均等效：将杂填土层等效成均布荷载，则总荷载为设杂填土层底面以下a米处，土压力强度为零，则,解得即这段区间土体受拉，故只需放50o坡加喷射砼面层保护即可。挡土桩基坑一侧：基坑深17米，在第（4）层粘土层，,4.1.2土压力为零点距离基坑底面距离的计算设基坑以下u米处，土压力强度为零，则,解得,取，即土压力强度为零点，为基坑底部。基坑底部的土压力强度计算：B点的土压力强度计算：C点的土压力强度计算:4.1.3计算固端弯矩基础支护简图如图4-1所示。将挡土桩画成一连续梁，其荷载为土压力，如图4-2所示。（1）连续梁AB段悬臂部分弯矩：（2）连续梁BC段C点支座左侧弯矩：(传递到C点左侧，传递系数为)（3）连续梁CD段C点支座右侧弯矩：4.1.4弯矩分配计算固端弯矩不平衡，需用弯矩分配法来平衡支点C的弯矩。C点的分配系数计算：表4.1.1固端弯矩分配计算表BCD分配系数0.4370.563弯矩（kN.m/m）-103.29+103.29-67.03+109.69分配-18.64-24.02分配后的调整弯矩-103.29+103.29-85.67+85.67通过弯矩分配，得出各支点弯矩为：4.1.5计算各支点反力（1）梁AB段：（2）梁BC段：（3）梁CD段：因为尚未通过计算确定挡土桩的桩间距，故桩的插入深度计算留待各工况计算完后计算。4.1.6支座弯矩及跨中弯矩计算对于B支座弯矩，可见上表的最终分配调整弯矩，查得，对于C支座弯矩，可见上表的最终分配调整弯矩，查得，对于梁BC段的跨中弯矩，可自跨中截断，取左侧计算:梁BC段跨中土压力计算：对于梁CD段的跨中弯矩，可自跨中截断，取左侧计算:梁CD段跨中土压力计算：4.1.7计算极值弯矩（1）基坑以上，第一道锚杆以下设第一道锚杆以下G点处，剪力为零。G点处主动土压力计算:由G点处剪力为零可得，解得，（2）基坑以上，第二道锚杆以下设第二道锚杆以下H点处，剪力为零。H点处主动土压力计算:由H点处剪力为零可得，解得，(3)基坑以下设基坑以下K点处，剪力为零。由K点处剪力为零可得，解得，=以上计算实为工况4的计算过程，下面进行分工况逐层开挖的计算。工况1（开挖至挡土桩顶端，即为-5.9m,为土层的自立高度，设计50°放坡，加钢丝网喷射混凝土面层保护）同理进行工况1开挖的计算（计算过程省略）工况2（开挖至第一道锚杆所在位置以下0.5m处，即-10.4m，未安装第一道锚杆，仅需计算极值弯矩）同理进行工况2开挖的计算（计算过程省略）工况3（开挖至第二道锚杆所在位置以下0.5m处，即-14.4m，已安装第一道锚杆，需计算锚拉力、支座弯矩、跨中弯矩以及极值弯矩）同理进行工况3开挖的计算（计算过程省略）综合以上计算，列出各工况的锚杆拉力、支座弯矩、跨中弯矩及极值弯矩的变化情况。表4.1.2各工况锚拉力、极值弯矩计算结果表工况开挖深度m第一层锚杆第二层锚杆极值弯矩/KN.m/mRBKN/mMBKN.m/mMBCKN.m/mRCKN/mMCKN.m/mMCDKN.m/m锚杆B-C锚杆C-基坑基坑以下1-5.92-10.4190.253-14.4219.88-103.0991.64-109.09119.894-17184.78-103.0921.44287.51-85.6768.02-22.46-73.24149.74.1.8挡土桩抗弯配筋设计混凝土等级取C20，钢筋取12根20的钢筋，沿挡土桩截面均匀布置，查表，得，桩径取桩截面面积又因为与、有右侧关系式存在将上述计算结果代入上式中，可得整理，得试算，得以此配筋可以提供的抗弯能力按下式计算4.1.9挡土桩的入土深度计算挡土桩的桩间距取取挡土桩的入土深度取挡土桩的最小入土深度4.1.10挡土桩抗剪配筋（将挡土桩的圆截面等效成矩形截面）最大剪力在工况4时的锚杆C所在桩身位置，验算截面尺寸，属于厚腹梁，按式（515）验算混凝土强度等级为C20，,故取。，截面符合要求。验算是否需要按计算配置箍筋,故只需按构造配筋。选用的箍筋，满足要求。4.1.11整体稳定性验算（采用圆弧条分法计算）计算公式见下式：圆弧将挡土桩后的土体分为10个一米宽的土条圆弧条分示意图见下页：表4.1.3挡土桩右侧10个土条计算表A=各土条面积SiB=各土条弧段中点和圆心连线与竖直面夹角iC=cosiD=siniE=10+19.8Si4.83840.10.99105.6311.05700.340.94228.7913.5650.420.91277.315.4600.50.87314.9217560.560.83346.618.37520.620.79373.7319.58490.660.75397.6820.65450.710.71418.8721.62420.740.67438.0822.49400.770.64455.3F=E*CG=E*DH=tan20.1ºI=F*HJ=1.3*G11.04105.060.374.041136.5778.25214.990.3728.64279.49117.2251.320.3742.89326.71157.5272.730.3757.62354.55193.8287.340.3770.93373.55230.1294.50.3784.2382.85260.9300.140.3795.48390.18296.2296.190.37108.4385.04325.6293.130.37119.1381.07348.8292.660.37127.6380.46合计738.93390.5表4.1.4基坑右侧15个土条计算表A=各土条面积SjB=各土条弧段中点和圆心连线与竖直面夹角jC=cosjD=sinjE=20.1Sj7.07350.820.57142.117.77320.850.53156.188.4290.870.48168.848.96270.890.45180.19.47240.910.41190.359.92220.930.37199.3910.32190.950.33207.4310.68170.960.29214.6710.98150.970.26220.711.24120.980.21225.9211.45100.980.17230.1511.6280.990.14233.5611.7460.990.1235.9711.8310.05237.1811.87110.02238.59F=E*CG=E*DH=tan19.5ºI=F*HJ=1.3*G116.4181.510.3541.22105.96132.4582.760.3546.9107.59147.6781.860.3552.29106.41160.4781.760.3556.82106.29173.8977.420.3561.58100.65184.8774.690.3565.4797.102196.1367.530.3569.4587.793205.2962.760.3572.781.59213.1857.120.3575.4974.26220.9946.970.3578.2661.06226.6539.960.3580.2651.95231.2932.510.3581.942.26234.6824.670.3583.1132.07236.8512.410.3583.8716.14238.554.1640.3584.485.42合计1033.801076.53表4.1.5基坑左侧21个土条计算表A=各土条面积SlB=各土条弧段中点和圆心连线与竖直面夹角lC=sinlD=20.1Slsinl0.74540.8112.032.12500.7732.643.33470.7348.954.42440.6961.725.39410.6671.086.26380.6277.477.05350.5781.287.76320.5382.658.4290.4881.868.98270.4581.949.5240.4177.679.96220.3774.9910.26200.3470.5310.72170.2962.9911.03150.2657.3811.29130.2251.0511.51100.1740.1711.6880.1432.6711.8160.124.8111.930.0512.5211.9410.024.188合计1140.61计算公式：验算：原式=。因此，桩锚支护体系圆弧条分法整体稳定性验算满足。（此次计算未加锚杆拉力已经满足，则可以想到加上锚杆整体稳定性更满足）圆弧将挡土桩后的土体分为15个一米宽的土条圆弧条分示意图见下图：表4.1.6挡土桩右侧15个土条计算表A=各土条面积SiB=各土条弧段中点和圆心连线与竖直面夹角iC=cosiD=siniE=10+19.8Si3.5820.140.9979.38.4700.340.94176.3210.83640.440.9224.4312.71590.520.86261.6614.28550.570.82292.7415.62510.630.78319.2816.79480.670.74342.4417.83440.720.69363.0318.76410.750.66381.4519.6380.790.62398.0820.35350.820.57412.9321.02330.840.54426.221.63300.870.5438.2722.18270.890.45449.1622.67250.910.42458.87F=E*CG=E*DH=tan20.1ºI=F*HJ=1.3*G11.03678.530.374.039102.0960.305165.70.3722.07215.3998.385201.70.3736262.24134.76224.30.3749.32291.57167.91239.80.3761.45311.74200.93248.10.3773.53322.56229.14254.50.3783.85330.83261.14252.20.3795.57327.84287.88250.30.37105.4325.33313.69245.10.37114.8318.61338.25236.80.37123.8307.9357.44232.10.37130.8301.76379.56219.10.37138.9284.88400.21203.90.37146.5265.09415.87193.90.37152.2252.1合计13384219.9表4.1.7基坑右侧9个土条计算表A=各土条面积SjB=各土条弧段中点和圆心连线与竖直面夹角jC=cosjD=sinjE=20.1Sj6.56200.940.34131.866.91180.950.31138.897.22150.970.26145.127.48130.970.22150.357.7110.980.19154.777.8780.990.14158.19860.990.1160.88.09410.07162.618.12110.02163.21F=E*CG=E*DH=tan19.5ºI=F*HJ=1.3*G123.945.10.3543.8858.63132.0942.920.3546.7855.8140.1837.560.3549.6448.83146.4933.820.3551.8843.97151.9329.530.3553.838.39156.6522.020.3555.4728.62159.9216.810.3556.6321.85162.2111.340.3557.4414.75163.192.8480.3557.793.703合计473.3314.5表4.1.8基坑左侧18个土条计算表A=各土条面积SlB=各土条弧段中点和圆心连线与竖直面夹角lC=sinlD=20.1Slsinl0.53450.717.531.52420.6720.42.41390.6330.53.21360.5937.93.93330.54434.57310.5247.35.15280.4748.65.67250.4248.26.13230.3948.16.54200.34456.9180.3142.97.2150.2637.57.46130.2233.77.68110.1929.57.8580.14227.9860.116.88.0640.0711.38.110.022.84合计573计算公式：验算：原式=。因此，桩锚支护体系圆弧条分法整体稳定性验算满足。（此次计算未加锚杆拉力已经满足，则可以想到加上锚杆整体稳定性更满足）4.1.12锚杆设计设计锚杆与水平面夹角为自由段计算：锚杆B取锚杆C取锚固段计算：总长度计算：锚杆B锚杆C锚杆配筋（锚杆选用级钢筋，）查表得，取4根22钢筋，查表得，取4根25钢筋，4.1.13腰梁计算（腰梁选用级钢，）由力学求解器计算，如图4.1-11，五跨连续梁跨中作用单位集中力时的弯矩，计算结果见图4.1-12第一道腰梁，外加集中力（即锚杆B的拉力）则腰梁由两个槽钢拼成，则单个槽钢，查表，取20a的槽钢，第二道腰梁，外加集中力（即锚杆C的拉力）则腰梁由两个槽钢拼成，则单个槽钢，查表，取22b的槽钢，4.1.14锚杆稳定性验算（按克兰茨法验算锚杆的稳定性）（1）锚杆a的稳定性验算：锚杆a稳定性计算简图见图4.1-13，计算结果见图4.1-14。由CAD测出计算土体的面积为，则与水平面夹角与竖直面夹角锚杆拉力的数值由CAD图1-2测量得到。深层滑移稳定安全系数，满足要求。（2）锚杆b的稳定性验算：锚杆b稳定性计算简图见图4.1-15，计算结果见图4.1-16。由CAD测出计算土体的面积为，则与水平面夹角与竖直面夹角锚杆拉力的数值由CAD图1-2测量得到。深层滑移稳定安全系数，满足要求。4.1.15桩身挠曲变形分工况计算工况2桩基坑以上部分挠曲总变形计算表4.1.9桩基坑以上部分挠曲总变形计算表yNqX0D=0E=4.5-yF=D*E1000*Nq+X0+0(4.5-y)00.00214.384.814.521.6537.950.20.00214.384.814.320.6836.880.40.00214.384.814.119.7235.810.60.00214.384.813.918.7634.740.80.00114.384.813.717.833.6710.00114.384.813.516.8432.61.20.00114.384.813.315.8731.541.40.00114.384.813.114.9130.471.60.00114.384.812.913.9529.41.81E-0314.384.812.712.9928.3329E-0414.384.812.512.0327.272.28E-0414.384.812.311.0626.22.47E-0414.384.812.110.125.142.66E-0414.384.811.99.1424.082.85E-0414.384.811.78.17823.0334E-0414.384.811.57.21621.983.23E-0414.384.811.36.25320.933.42E-0414.384.811.15.29119.93.62E-0414.384.810.94.32918.873.81E-0414.384.810.73.36717.8545E-0514.384.810.52.40516.844.22E-0514.384.810.31.44315.844.42E-0614.384.810.10.48114.864.5014.384.810014.38桩基坑以下部分挠曲总变形计算表4.1.10桩基坑以下部分挠曲总变形计算表z=h/y=4.5+zhEI*EI2*EIX。04.500.42434000184180781620.0140.234.740.10.42434000184180781620.0140.474.970.20.42434000184180781620.0140.705.210.30.42434000184180781620.0140.945.440.40.42434000184180781620.0141.175.680.50.42434000184180781620.0141.415.910.60.42434000184180781620.0141.646.150.70.42434000184180781620.0141.886.390.80.42434000184180781620.0142.126.620.90.42434000184180781620.0142.356.8610.42434000184180781620.0142.597.091.10.42434000184180781620.0142.827.331.20.42434000184180781620.0143.067.561.30.42434000184180781620.0143.297.81.40.42434000184180781620.0143.538.031.50.42434000184180781620.0143.778.271.60.42434000184180781620.0144.008.511.70.42434000184180781620.0144.248.741.80.42434000184180781620.0144.478.981.90.42434000184180781620.0144.719.2120.42434000184180781620.0145.189.682.20.42434000184180781620.0145.6510.22.40.42434000184180781620.0146.1210.62.60.42434000184180781620.0146.5911.12.80.42434000184180781620.0147.0611.630.42434000184180781620.0148.2412.73.50.42434000184180781620.0149.4213.940.42434000184180781620.014。M。Q。A1B1C1D11000*(X。A1+。B1/+M。C1/(2*EI)+Q。D1/(3*EI)0.005205.6137.09100014.380.005205.6137.0910.10.01015.5270.005205.6137.0910.20.02016.7050.005205.6137.0910.30.05017.9170.005205.6137.0910.40.080.0119.1670.005205.6137.0910.50.130.0220.4580.005205.6137.0910.60.180.0421.7920.005205.6137.0910.70.240.0623.1710.005205.6137.0910.80.320.0924.5950.005205.6137.0910.90.40.1226.0610.005205.6137.090.9910.50.1727.5660.005205.6137.090.991.10.60.2229.1040.005205.6137.090.981.190.720.29