基坑设计模板(共19页).docx

《基坑设计模板(共19页).docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基坑设计模板(共19页).docx（20页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、精选优质文档-倾情为你奉上湖南海利第壹区深基坑工程设计1、 工程概况湖南海利第壹区基坑工程，位于长沙市芙蓉路西侧，北邻天玺大酒店，南伴摩天轮，西靠金色年代，与海利集团隔路相望。拟建建筑物分为A、B两栋，主楼28层，裙楼5层，地下室3层；拟建建筑物高约100米，框剪结构，场地设计地坪标高约为63.50m，基坑开挖深度13m，基坑底标高50.5m。建筑物等级为二级。 2、场地工程地质概述：2.1场地位置及地形、地貌海利第壹区基坑工程，位于长沙市芙蓉路西侧，地形地貌为湘江冲洪积阶地，为旧房改建场址，高程变化在62.3365.71m之间。2.2 地质条件： 根据湖南省化工地质工程勘察院编制的工程勘察报

2、告，将本工程埋藏的地层土质情况自上而下依次描述如下： 1、杂填土：灰褐色、深褐色，稍干，稍湿湿，粉质粘土含3040左右建筑垃圾，堆填年限大于10年，局部为建筑垃圾，硬质物为砖块、混凝土碎块，该层分布整个场地，层厚0.45.20m，层底标高57.9464.71m。 2、粉质粘土：黄褐色，褐红色，稍干稍湿，硬塑，具褐黄、黄白色斑块结构，无摇振反应，稍有光滑，中等干强度，中等韧性，该层分布整个场地，层厚1.307.60m，层底标高51.5358.71m。 3、卵石：黄褐色，褐黄色，湿饱和，中密密实，以卵石为主，含30左右粘性土，卵石成分为石英质，粒径45cm，最大达13cm，呈亚圆形，含量大于50，

3、往下粘性土含量逐渐减少，该层分布整个场地，层厚2.607.30m，层底标高48.2354.07m。 4、粉质粘土：紫红色，稍湿，硬塑，无摇震反应，稍有光滑，中等干强度，中等韧性，为下伏第三系粉砂岩风化残积而成，。层分布整个场地，层厚0.802.40m，层底标高47.1352.40m。 5、强风化粉质砂岩：紫红色，泥质结构，块状构造，节理裂隙发育，岩芯多呈坚硬土状、碎块状、短柱状，冲击强烈反弹，岩芯用手易折断，手捏易碎，遇水易软化崩解，为极软岩，岩体较破碎，基本质量等级为V级。岩芯采取率大于65，场地内普遍分布，为场内基岩，层厚0.805.70m，层底标高43.8350.06m,， 6、中风化粉

4、质砂岩：紫红色，泥质结构，块状构造，岩石较完整，岩芯多呈短长柱状，采取率8590，RQD7080，岩芯用手难折断，锤击易碎，遇水易软化崩解，为极软岩，岩体较完整，基本质量等级为V级。场地内普遍分布整个场地，层厚3.9013.OOm，层底标高35.7444.01m。7、微风化粉质砂岩：紫红色，泥质结构，块状构造，岩石完整，岩芯呈短长柱状，采取率大于90，RQD7080，为极软岩，岩体较完整，基本质量等级为V级。场地内普遍分布，所有钻孔均钻至该层，控制厚度：4.3014.40m，层底标高26.0939.41m。2.3水文地质条件 场地地下水主要为上层滞水及潜水：上层滞水赋存于杂填土中，水位埋深为现

5、地坪以下1.102.60m，标高为62.4963.89m，主要接受大气降水的补给，水量不大，受季节变化影响较大，枯水季节水量小；潜水赋存于卵石中，微承压，水位埋深在现地坪以下7.5012.50m，标高为52.3255.50m，主要接受地下水侧向补给，为场区主要含水层，其渗透系数K为1.3md 。 根据室内试验，拟建场地地下水对砼结构不具腐蚀性。2.4各土层物理、力学性质表指标土类土层厚度（m）天然重度（kN/m3）粘聚力c（kPa）内摩擦角（）锚固体与土层粘结强度/kPa填土0.4 5.218.551218粉质粘土1.3 7.619.4202070卵石2.6 7.321.0535120粉质粘土

6、0.8 2.419.91513.765强风化粉质砂岩0.8 4.722.04025110中风化粉质砂岩3.9 13.023.010035240设计参考文献：建筑基坑支护技术规程（JGJ120-99）土力学与基础工程岩土支挡与锚固工程AJ段支护设计说明：在整个设计中，将AJ段考虑为施工材料堆放区，其超载设计为40kPa，由于施工期间，道路未正常通行，在此仅考虑行人荷载，其大小为4 KPa（不考虑车辆荷载），此外，在基坑附近存在一栋六层钢筋混凝土建筑物，对基坑有一定的影响。由于基坑深度在13.0m左右，拟采用多层桩锚进行支护，又考虑到基坑两端高程相差在3.0m左右，初步考虑将冠梁设于土层之下，其顶

7、面高程为62.60m，并对该高程以上土层采用砖墙和土钉进行支护。在设计过程中，主要考虑地质因素和荷载因素对设计的影响，综合考虑基坑的地层分布以及上部超载情况，拟对如下5个可能危险断面进行设计计算（仅对1-1断面进行手算，其它断面采用理正深基坑进行设计计算）。这5个断面的具体情况描述如下：1-1断面：由于这一断面高程最高，上覆土压力产生的超载最大，因此，可能为最不利截面。2-2断面：该断面位置的卵石层最后，考虑水土分算时，可能产生较大的土压力，可能为最不利截面。3-3断面：该断面位于六层混凝土建筑物附近，建筑物对其可能有一定影响，另外，该位置土层情况适中，上覆土压力大小适中，也可能为一不利截面。

8、4-4断面：由于该位置离六层混凝土建筑物最近，建筑物的超载对基坑有一定影响，该截面可能为不利截面。5-5断面：该断面的填土层最后，由于填土层 c、 较小，产生的主动土压力可能较大，也可能为危险截面。上部超载描述及处理考虑材料堆载和上覆土压力以及行人荷载，其中行人荷载考虑在基坑边缘1m范围内。其大小及分布描述如下：材料堆载：大小为40 KPa，在基坑一侧全面积分布，处理为40 KPa的均布荷载。上覆土压力：大小为h=18.51.93+19.41.18=58.60 KPa，在基坑一侧全面积分布，处理为58.60 KPa的均布荷载。行人荷载：大小为4 KPa，沿基坑边缘1m范围内均匀分布，处理为4

9、KPa的条形均布荷载。其上部超载总共为：40+58.60=98.60 KPa（行人荷载单独考虑）。AJ段砖墙支护以及土钉支护设计第一层土：Ka1=tan245-122=0.66 ea1=97.540.66-250.81=34.30 KPa ea2=97.54+0.6218.50.66-250.81=41.87 KPa1-1断面多层桩锚支护设计计算说明：对于多层桩锚支护的设计计算采用逐层开挖支撑力不变法进行计算，根据开挖顺序，采用等值梁法分别计算各工况下桩内的最大弯矩和最大剪力，以及锚杆的支撑力。其初步设计如图所示，桩的间距取为2.0m。土压力的计算采用郎金土压力理论计算桩侧土压力各层土的主动土

10、压力计算公式如下：Ka=tan2（45-2）e=ihi+q0Ka-2cKa各层土的被动土压力计算公式如下：Kp=tan2（45+2）e=ihi+q0Kp-2cKpc 土的粘聚力（KPa） 土的内摩擦角（）i 土体重度（kN/m3）hi 土层的厚度（m）工况一：开挖土层3.0m，底部高程为59.60m，由于未设计锚杆，可视为悬臂桩。粉质粘土层土压力系数为：Ka1=tan245-202=0.49 ；Kp1=tan245+202=2.04。卵石层土压力系数为：Ka2=tan245-352=0.27 ；Kp2=tan245+352=3.69。可计算出桩侧主动土压力和被动土压力如下：ea11=98.60

11、0.49-2200.49=20.31 KPa；ea12=98.60+19.43.00.49-2200.49=48.83 KPa；ea13=98.60+19.43.890.49-2200.49=57.29 KPa；ea14=98.60+19.43.890.27-2200.27=47.93 KPa；ep11=2202.04=57.13 KPa；ep12=19.40.892.04+2202.04=92.35 KPa；ep13=19.40.893.69+252.04=82.92 KPa；土压力分布情况见图（）。求最大弯矩及其位置最大弯矩位于M1，该点剪力Q=0，即Ea=Ep，取该位置位于卵石层中y1深

12、度处，则：1257.12+92.350.89+1282.92+（82.92+21.03.69y1）y1=4.00.491.0+1220.31+57.293.89+1241.8+98.6+19.43.89+21.0y10.27-250.27y1;可解得：y1=1.08 m，相应高程为57.63m，该位置土压力如下：ea15=98.60+19.43.89+21.01.080.27-250.27=47.93 KPa；ep14=19.40.89+21.0y13.69+252.04=166.61 KPa；在该位置处，桩身弯矩最大，计算如下：Mmax1=1.963.89+1.08-0.5+150.933.

13、89+1.08-2.25+48.450.89+1.08-1.44-66.520.89+1.08-0.48-134.75（0.89+1.08-1.49）2=562.35 kNm；求最大剪力及其位置最大剪力位于Q1位置处，高程为59.6m，其大小为：Qmax1=1220.31+48.833.0+1.961.02=210.34 kN;工况二：在高程为60.00m位置处设置一排锚杆，并施加预应力，预应力大小详见施工图。工况三：开挖第二层土至高程为55.50m处。采用等值梁法计算第一层锚杆支撑力Ra1，以及土层开挖后桩身最大弯矩和最大剪力。第二层土开挖后土压力计算如下：ea21=98.60+19.43.

14、89+21.03.210.27-250.27=60.00 KPa；ea22=98.60+19.42.60.49-2200.49=45.03 KPa；ep21=253.69=19.20 KPa；土压力分布图如下所示：求土压力零点O2距开挖底面的距离u2：u2=ea21-ep21（Kp2-Ka2）=60.00-19.2021.0（3.69-0.27）=0.57 m；根据MO2=0，可得下式：1.967.1+0.57-0.5+150.937.1+0.57-2.25+163.391.51+0.57+40.80（0.57-0.19）2-Ra17.10+0.57-2.60=0；可求得： Ra1=468.4

15、9 kN；求桩身最大弯矩及其位置M2经试算可以确定剪力零点位于卵石层中，假设剪力零点位置Q2位于卵石层中深y2m处，可通过下式计算y2的大小。Ra1=(Ea1+Ea2+Ea3)Sh代入数据：468.49=1.96+150.93+1241.80+（41.80+21.00.27y2）y22；解得：y2=1.74 m。从而可求得：ea23=98.60+19.43.89+21.01.740.27-250.27=51.66 KPa；并求得桩身最大弯矩Mmax如下：Mmax=468.493.89+1.74-2.60-1.961.74+3.89-0.5+150.933.89+1.74-2.25+1241.8

16、01.742+16（51.66-41.80）1.7422=242.61 kNm ；土压力零点位置O2处，其剪力大小为：Q21=1.96+150.93+163.39+11.632-468.49=187.33 kN。支撑侧剪力为：Q22=468.49-1.961.0+12 （20.31+45.03）2.62=294.69 kN。桩身最大剪力为：Qmax=294.69 kN。根据以上计算可知，在第三工况下，第一层锚杆的支撑力为468.49 kN,桩身最大弯矩为242.61 kNm，桩身最大剪力为290.24 kN，位于支撑下侧。第四工况：设置第二层锚杆，并施加预应力，预应力大小详见施工图。第五工况：

17、开挖第三层土，至底层高程为52.00m。采用逐层开挖土压力不变法进行计算，假定第一层锚杆支撑力仍为468.49 kN，分别计算桩身的最大弯矩和剪力，以及第二层锚杆的支撑力。第二层粉质粘土层的土压力系数为：Ka3=tan245-13.72=0.62 ；Kp3=tan245+13.72=1.62。土压力计算如下：在计算过程中对卵石层土压力采用水土分算进行计算，其它土层采用水土合算进行计算，并将静水压力考虑在土压力内进行计算。ea31=98.60+19.43.89+21.06.390.27-250.27=78.03 kPa；ea32=98.60+19.43.89+21.06.39+110.320.2

18、7-250.27+100.32=82.24 kPa；ea33=98.60+19.43.89+21.06.39+110.900.27-250.27+100.90=89.71 kPa；ea34=98.60+19.43.89+21.06.39+110.900.27-250.27+100.90=89.71 kPa；ea35=98.60+19.43.89+21.07.290.62-2150.62=179.21 kPa；ea36=98.60+19.43.89+21.07.29+19.92.400.62-2150.62=208.83 kPa；ep31=253.69+100.32=22.41 kPa；ep32

19、=11.00.583.69+253.69+100.58=48.55 kPa；ep33=21.00.581.62+2151.62=57.92 kPa；ep34=（21.00.58+19.92.40）1.62+2151.62=135.29 kPa；土压力分布图如下所示：由于在粉质粘土层和强分化粉质砂岩的交界面处土压力发生突变，因此，土压力零点位于交界面附近，考虑其位于交界面位置O3处。根据等值梁计算方法，MO3=0,据此计算第二层锚杆支撑力如下：1.9610.6+0.58+2.4-0.5+150.9310.6+0.58+2.4-2.25+382.862.87+0.90+2.40+75.480.58

20、+2.40-0.14+465.651.172-20.582.40+0.58-0.33+231.850.922=468.4910.6+0.58+2.40-2.60+Ra2（4.0+0.58+2.40）；可解得：Ra2=578.01 kN。求剪力零点位置M3经试算可知剪力零点位置位于地下水位以上，在卵石层中深y3位置处，因此：（Ea1+Ea2+Ea3）Sh=Ra1+Ra2其中：ea37=98.60+19.43.89+21.0y30.27-250.27= 41.80+5.67y3；Ea3=12（41.80+41.80+5.67y3）y3；从而：1.96+150.93+41.80y3+2.84y322

21、=468.49+578.01；解得：y3=6.23m，ea37=41.80+5.676.23=77.12 KPa可求得M3位置处的弯矩为：Mmax3=468.493.52+4.00+578.013.52-150.933.52+6.60-2.25+1.963.52+6.60-0.5+1241.806.232+16（77.12-41.80）6.2322=1064.95 KNm；求剪力最大位置Q3及剪力大小考虑两支撑点侧以及土压力零点位置O3，分别计算这些位置的剪力，可知：第一道锚杆位置的剪力：Q31=Q22=294.69 KN；第二道锚杆位置处的剪力：Q32=468.49+578.01-1.96+

22、150.932-1241.80+57.172.712=472.51 KN；土压力零点位置O3处的剪力：Q33=Ra-（Ea-Ep）Sh=468.49+578.01-1.96+150.93+382.86+75.48+465.65-20.58-231.852=-602.4 0KN；从而第五工况下的最大剪力为：Qmax3=602.40 KN。第六工况：设置第三层锚杆，并施加预应力，预应力大小详见施工图。第七工况：开挖第四层土至高程为50.50m位置处。强风化粉质砂岩的土压力系数：Ka2=tan245-252=0.41 ；Kp2=tan245+252=2.46。可求得土压力大小如下：ea41=98.6

23、0+19.43.89+21.07.29+19.92.40.41-2400.41=102.49 kPa；ep41=2151.62=38.18 kPa；ep42=19.91.481.62+2151.62=85.90 kPa；ep43=19.91.482.46+2402.46=197.93 kPa；土压力分布图如下：由于ep43ea41且ep420.625时，取t=0。桩的直径为1.2m，桩身采用强度等级为C25的混凝土，纵向钢筋采用HRB400，考虑人工挖孔桩护壁的保护作用，取桩的保护层为40mm，rs=600-50=550mm。经反复试算（建议先取=0.25试算），可选择均匀配置16根直径为25

24、mm的钢筋，面积为164252=7850mm2，其承载力计算如下：根据式（），可试算得出：=0.259，t=1.25-20.259=0.732;将以上数据代入式（），可得：Mu=231.011.91412002600sin3（0.259）+3607850550sin（0.259）+sin（0.732）=1386.94 KNmM=1380.47；因此，正截面承载力满足设计要求。桩的斜截面配筋计算根据混凝土结构设计规范（GB50010-2002）中7.5.15条规定，计算桩的斜截面配筋时，可将桩等效为宽1.76r=1.76600=1056mm，有效高度为1.6r=1.6600=960mm的矩形截面

25、进行计算。斜截面承载力计算公式如下：Vcs=0.7ftbh0+1.25fyvAsvsh0；V 构件斜截面上的最大剪力设计值；Vcs 构件斜截面上混凝土和箍筋的受剪承载力设计值；Vp 由预加力所提高的构件受剪承载力设计值；Asv 配置在同一截面内箍筋各肢的全部截面面积: Asv=nAsv1，此处 为在同一截面内箍筋的肢数，Asv1为单肢箍筋的截面面积；s 沿构件长度方向的箍筋间距；fyv 箍筋抗拉强度设计值；由于0.7ftbh0=0.71.271056960=901.23 KNV=1002.91 KN，因此， 需要对桩的斜截面进行配筋计算。计算如下：拟沿桩全长配置8的螺旋箍筋，可知Asv=nAs

26、v1=21482=100.48mm2，从而可求得：s=1.25fyvAsvh0Vcs-0.7ftbh0=1.25210100.48960（1002.91-901.23）1000=249mm。可认为hh0=960800，从而可取s=250mm。根据以上计算可知：在桩内均匀配置16根直径为25mm的三级钢筋，并沿桩全长配置直径为8mm的一级螺旋箍筋，其间距为250mm。锚杆设计拟采用非扩孔预应力锚索，锚固体直径取为150mm，锚索的倾角设计为15。根据建筑基坑支护技术规程（JGJ120-99）中4.4节分别对三道锚杆进行设计如下：锚杆轴向受拉承载力设计值为：Nu=Tdjcos=585.61cos1

27、5=606.27 KN；从而，ApNufpy=606.271.32=459.23 mm2，采用四根17直径为12.7 mm的钢绞线，Ap=41412.72=503.22 mm2459.23 mm2。自由段长度lf计算如下：根据4.4.4条，有：lf=ltsin（45-12k）sin（45+k2+）；式中 lt 锚杆锚头中点至基坑底面以下基坑外侧荷载标准值与基坑内侧抗力标准值相等处的距离； k 土体各土层厚度加权内摩擦角标准值； 锚杆倾角。可求得：lt=1.48+2.00+3.49+4.00=10.97 m（将其考虑为从锚杆中点至土压力零点的距离，还是锚杆中点距剪力零点的距离，此处考虑为前者）。

28、k=3.8920+7.2935+2.413.73.89+7.29+2.4=26.94（只考虑可能影响锚杆拉力的三层土的加权值）。从而，可求得：lf=10.97sin（45-1226.94）sin（45+1226.94+15）=5.98 m5.0m；取第一道锚杆自由段长为6.0m。锚固段长度计算如下：根据4.4.3条规定，有：Nu=sdqsikli；式中 Nu 锚杆轴向受拉承载力设计值； d 非扩孔锚杆或扩孔锚杆的直孔段锚固体直径； li 第i层土中直孔部分锚固段长度； qsik 土体与锚固体的极限摩阻力标准值； s 杆轴向受拉抗力分项系数，可取1.3。通过CAD作图，可知锚杆锚固体完全位于卵石

29、层中，从而：li=Nusdqsik=606.271.33.140.15120=13.90m；从而可取锚杆的锚固体长度为14.0 m。参照以上设计方法可依次对第二道和第三道锚杆进行设计，通过计算可得出这两道锚杆的设计参数如下：第二道锚杆：选用3根直径为15.2 mm的17钢绞线，全长为26.00m，其中自由段设计为5.00m，锚固段设计为21.00m。第三道锚杆：选用1根直径为12.7mm的17钢绞线，全长为11.50m，其自由段设计为5.00m，锚固段设计为6.50m。稳定性验算多层支锚支护结构的稳定性验算包括整体抗滑稳定性验算，基底抗隆起稳定性验算和基底抗渗流稳定性验算三个部分，并应当分别对

30、各个工况下的稳定性进行验算，此处仅对基坑开挖后的稳定性进行验算。整体抗滑稳定性验算根据建筑基坑支护技术规程（JGJ120-99），采用圆弧滑动简单条分法验算桩墙的稳定性，并且复核嵌固深度是否满足设计要求。通过CAD精确作图，可假定如图所示的滑动面，采用条分法将滑动土体分为10条，从内向外依次编号，每条宽约为3.87m，并可分别测得弧长、弧线中点切线与水平方向的夹角以及各土层的厚度等，相关参数及具体计算详见下表：通过下面的计算，可知整体稳定性系数为：s=2144.45+3775.45=1.591.3，满足整体稳定性要求。因此，可取桩的嵌固长度为4.0m左右，另外根据建筑基坑支护技术规程（JGJ1

31、20-99）第4.6.9条，锚固段应超过潜在破裂面1.50m，因此，取第三道锚杆长度为14.00m。基底抗隆起稳定性验算因为基坑底已挖至粘土层，并且在1.48m深度处就进入岩石层，不存在软弱土层，可不验算基坑底的抗隆起稳定性。基坑底抗渗流稳定性验算根据钻探资料，基坑底部较深范围内均为岩石层，未发现承压水层，可不验算基坑底部的抗渗流稳定性。专心-专注-专业土条编号ci（KPa）ik（）qibi+wi（KN）i（）li（m）taniksinicosicikli（KN）Fu（KN）F（KN）14025102.0434.404.700.470.560.83188.0039.2657.652402528

32、6.3923.804.240.470.400.91169.60122.19115.57310035400.4814.004.000.700.240.97400.00272.0996.88410035456.244.603.890.700.081.00389.00318.4336.59510035845.274.603.890.700.081.00389.00589.9667.79640251724.0014.004.000.470.240.97160.00780.03417.07740251623.3323.84.290.470.400.91171.60692.60655.0981513.71

33、450.9234.44.690.240.560.8370.35291.84819.72953511730446.85.700.700.730.6828.50562.27855.11102020673.6364.18.920.360.900.44178.40107.10605.97合计2144.453775.773727.45综合以上计算，将桩墙的设计信息汇总如下：桩间距为2.0m，桩径为1.2m，桩长为17.5m左右，其中嵌固长度约为4.0m，施工过程中考虑将桩底置于中风化岩层上，并且在中风化岩层中嵌固0.5m。桩身配筋如下:纵筋采用16根直径为25mm的三级钢筋，箍筋采用直径为8mm的一级钢筋，采用螺旋配筋方式，间距为250mm，并在纵筋内侧每隔2.0m配置加劲筋，其直径为。锚索相关参数如下：第一道锚杆：选用4根17直径为12.7 mm的钢绞线，全长为20.00m，其中自由段设计为6.00m，锚固段设计为14.00m。第二道锚杆：选用3根直径为15.2 mm的17钢绞线，全长为26.00m，其中自由段设计为5.00m，锚固段设计为21.00m。第三道锚杆：选用1根直径为12.7mm的17钢绞线，全长为14.00m，其自由段设计为5.00m，锚固段设计为9.00m。