長(zhǎng)沙市第一社會(huì)福利院深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)

1、目錄摘要3abstract4key words: deep excavations pile anchor supporting soldier pile wall4第一章 工程概況51.1 工程簡(jiǎn)介51.2 工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件51.2.1 基坑開(kāi)挖影響范圍內(nèi)主要土層和設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)見(jiàn)附圖51.2.2 地下水7第二章 支護(hù)方案的選擇與比較82.1 基坑支護(hù)方案82.1.1支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)82.1.2方案比選82.1.3 采用的方案82.1.4 設(shè)計(jì)原則與主要依據(jù)9第三章 樁錨結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算103.1 水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算103.1.1 在基坑水平情況下土壓力計(jì)算103.1.2 放坡下主動(dòng)土壓力

2、計(jì)算133.2 錨桿設(shè)計(jì)拉力與嵌固深度計(jì)算163.2.1 計(jì)算單層支護(hù)結(jié)構(gòu)支點(diǎn)力tc(kn/m):163.2.2 嵌固深度hd與樁長(zhǎng)l計(jì)算183.3 支護(hù)樁彎矩和剪力計(jì)算203.3.1 mabc,de段彎矩與剪力計(jì)算203.3.1 cd段彎矩與剪力計(jì)算243.4 支護(hù)樁體設(shè)計(jì)與配筋計(jì)算273.4.1 支護(hù)樁體設(shè)計(jì)273.4.2 mabc,de段配筋計(jì)算283.4.3 cd段配筋計(jì)算293.5 錨桿設(shè)計(jì)計(jì)算303.5.1 mabc、de段錨桿設(shè)計(jì)計(jì)算303.5.2 cd段錨桿設(shè)計(jì)計(jì)算323.6 樁錨結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性驗(yàn)算333.6.1 mabc,de段樁錨結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性驗(yàn)算333.6.2 cd段樁錨結(jié)構(gòu)穩(wěn)定

3、性驗(yàn)算363.7 施工與監(jiān)測(cè)要求393.7.1 排樁的施工和監(jiān)測(cè)要求393.7.2 錨桿的施工和監(jiān)測(cè)要求42第四章 土釘墻設(shè)計(jì)454.1 設(shè)計(jì)斷面與地質(zhì)剖面454.2 土釘設(shè)計(jì)計(jì)算454.2.1 各土釘位置處的基坑水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值（主動(dòng)土壓力）eaj計(jì)算454.2.2 土釘抗拉承載力設(shè)計(jì)值（tuj）計(jì)算464.2.3 土釘鋼筋的選擇484.2.4土釘長(zhǎng)度計(jì)算494.3 土釘墻整體穩(wěn)定性驗(yàn)算50第五章 工程量計(jì)算535.1 樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)鋼筋及混凝土用量535.2 土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)工程量計(jì)算53結(jié)論54致謝55參考文獻(xiàn)56附錄一：讀書(shū)報(bào)告57附錄二：英文翻譯及原文64附錄三：專題75 84摘要隨著我國(guó)

4、經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，城市建設(shè)也相應(yīng)地正在快速進(jìn)行，高層建筑也越來(lái)越多的出現(xiàn)在我們視野當(dāng)中，隨之而來(lái)的是大量深基坑工程的涌現(xiàn)。深基坑支護(hù)是為了保證地下結(jié)構(gòu)施工及基坑周邊環(huán)境的安全，對(duì)基坑側(cè)壁及周邊環(huán)境采用的支擋、加固與保護(hù)的一種措施。深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)是臨時(shí)性建設(shè)的，所以其安全儲(chǔ)備較小，具有很多不確定因素，因而深基坑工程也面臨許多工程問(wèn)題。此次設(shè)計(jì)為長(zhǎng)沙福利院深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)根據(jù)為本設(shè)計(jì)原始資料，建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程jgj120-2012以及其他相關(guān)書(shū)籍。本文根據(jù)福利院周邊環(huán)境及相應(yīng)土層信息將基坑分為樁錨和土釘墻兩個(gè)部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，其中進(jìn)行了許多相應(yīng)的計(jì)算，包括土壓力計(jì)算，錨桿拉力計(jì)算，樁長(zhǎng)計(jì)算，結(jié)構(gòu)

5、內(nèi)力計(jì)算等，從而進(jìn)行相應(yīng)的樁身設(shè)計(jì)，錨桿設(shè)計(jì)，土釘設(shè)計(jì)等。關(guān)鍵詞：深基坑 樁錨支護(hù) 土釘墻 穩(wěn)定性abstractwith the continuous development of our economy, city construction is also fast, high-rise buildings are more and more appearing in our field of vision, then a large number of deep foundation excavations appears.to ensure the safety of the unde

6、rground structure construction and the surrounding environment of foundation pit, foundation pit supporting use the measures of retaining, reinforcement and protective for the pit wall and surrounding environment.supporting structure of deep foundation pit is a temporary construction, so its safety

7、margin is small. and it has many uncertain factors, so the deep foundation pit engineering is facing many problems in engineering. the design for the changsha institute of deep foundation pit that is according to the original design data, the technical specification for retaining and protection of b

8、uilding foundation excavations ( jgj120-2012) and other related books. in this paper, according to the welfare surrounding environment and corresponding soil information,the pit is divided into two parts:the pile anchor and soil nailing wall design, which makes many corresponding calculation, includ

9、ing the calculation of soil pressure, bolt tension calculation, the pile length calculation, internal force calculation, thus we can make the pile design, the corresponding anchor design, soil nail design etc.key words: deep excavations pile anchor supporting soldier pile wall stability第一章 工程概況1.1 工

10、程簡(jiǎn)介 擬建工程長(zhǎng)沙市第一社會(huì)福利院芙蓉壽星公寓位于長(zhǎng)沙市天心區(qū)長(zhǎng)沙市第一社會(huì)福利院內(nèi)，西臨芙蓉中路，四周有27層建筑物，距擬建工程基坑底邊線距離不等。如圖所示。擬建工程為1棟22層主樓及配套設(shè)施，地面標(biāo)高東側(cè)和北側(cè)為7073m，西側(cè)和南側(cè)6668m，地下室底板（基坑底）標(biāo)高57.75m?；娱_(kāi)挖深度8.615.09m。圖1-1 基坑平面圖1.2 工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件1.2.1 基坑開(kāi)挖影響范圍內(nèi)主要土層和設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)見(jiàn)附圖1.地面超載按20kpa。2.基坑開(kāi)挖影響范圍內(nèi)主要土層如下，不同斷面地層情況見(jiàn)圖1113。(1)雜填土=18kn/m3，c=10kpa，=8；(2)可塑、硬塑粉質(zhì)粘土=

11、18.5kn/m3，c=40kpa，=13；(3)硬塑粉質(zhì)粘土=19.0kn/m3，c=45kpa，=15；(4)可塑粉質(zhì)粘土=18kn/m3，c=35kpa，=13,(5)圓礫=21kn/m3，c=0kpa，=35；(6)可塑粉質(zhì)粘土=19kn/m3，c=68kpa，=10.5,(7)強(qiáng)、中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖 =22kn/m3，c=105kpa，=24。圖12 mabc,de段地層柱狀圖圖13 cd段地層柱狀圖圖14 ehm段地層柱狀圖1.2.2 地下水(1)第1層見(jiàn)上層滯水，1,2,3,4,6,7層為弱透水層,第5層透水性較強(qiáng)；(2)第5層地下水位標(biāo)高在53m以下。第二章 支護(hù)方案的選擇與比較

12、2.1 基坑支護(hù)方案2.1.1支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)基坑支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí), 應(yīng)綜合考慮基坑周邊環(huán)境和地質(zhì)條件的復(fù)雜程度、基坑深度等因素，采用支護(hù)結(jié)構(gòu)的不同安全等級(jí)。 對(duì)同一基坑的不同部位，可采用不同的安全等級(jí)。根據(jù)建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程（jgj 120-2012）規(guī)定，本基坑設(shè)計(jì)時(shí)，mabcdef安全等級(jí)按一級(jí)基坑考慮，其余部分按二級(jí)基坑考慮。2.1.2方案比選支護(hù)結(jié)構(gòu)選型時(shí)，應(yīng)綜合考慮下列因素： 1 基坑深度； 2 土的性狀及地下水條件； 3 基坑周邊環(huán)境對(duì)基坑變形的承受能力及支護(hù)結(jié)構(gòu)一旦失效可能產(chǎn)生的后果； 4 主體地下結(jié)構(gòu)及其基礎(chǔ)形式、基坑平面尺寸及形狀； 5 支護(hù)結(jié)構(gòu)施工工藝的可行性； 6 施工場(chǎng)

13、地條件及施工季節(jié)； 7 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、環(huán)保性能和施工工期。 根據(jù)建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程（jgj 120-2012）和本工程條件選擇合適的支擋方案。 可考慮在不同部位，采用不同支護(hù)方案。2.1.3 采用的方案根據(jù)場(chǎng)地與周邊條件、水文地質(zhì)工程地質(zhì)特征、基坑深度等，采用如下支護(hù)方案。表21 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)所需參數(shù)分段地面標(biāo)高(m)基坑底標(biāo)高(m)基坑深度(m)基坑支護(hù)方案mabc、de70.4457.7512.69樁錨支護(hù)cd72.6457.7514.89上部2m按1:1放坡，下部采用樁錨支護(hù)ehm67.2557.759.5土釘墻2.1.4 設(shè)計(jì)原則與主要依據(jù)1.建設(shè)單位提供的本工程總平面圖及其他相關(guān)設(shè)計(jì)圖

14、紙和巖土工程資料；2.相關(guān)規(guī)范、規(guī)程；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(jì)規(guī)范gb50010-2010；建筑樁基技術(shù)規(guī)范jgj94-2008；建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范gb50007-2011。第三章 樁錨結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算3.1 水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算3.1.1 在基坑水平情況下土壓力計(jì)算 按建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程（jgj 120-2012）3.4條計(jì)算。 作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)外側(cè)、內(nèi)側(cè)的主動(dòng)土壓力強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值、被動(dòng)土壓力強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值宜按下列公式計(jì)算： 圖3-1 土壓力計(jì)算圖 1）對(duì)于地下水位以上或水土合算的土層 式中： pak支護(hù)結(jié)構(gòu)外側(cè)，第 i層土中計(jì)算點(diǎn)的主動(dòng)土壓力強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值(kpa)；當(dāng)

15、pak m=674.3kn.m滿足要求。配筋率計(jì)算如下: 因此,=1.1%min=0.15%.滿足要求。2.箍筋配置 由表3-3得到：剪力計(jì)算最大值為202.94kn /m因此，設(shè)計(jì)剪力q=1.251.11.5202.94=418.56kn由公式v1=0.7ftbho確定是否需要計(jì)算配筋。v1=0.7ftbho=0.71.431.761.65002=704.7kn q=418.56kn.式中b=1.76r，ho=1.6r因此,不需計(jì)算箍筋。箍筋采用hrb400直徑為10mm螺旋筋，間距為200mm。每隔2000mm布置一根直徑為16mm的hrb400焊接加強(qiáng)箍筋，以增強(qiáng)鋼筋籠的整體剛度，有利于

16、吊放及澆灌混泥土?xí)r的整體性。3.4.3 cd段配筋計(jì)算1.縱向配筋每根樁承受的設(shè)計(jì)彎矩值m和剪力q按建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程jgj 120-20123.1.7條規(guī)定，由公式（15）計(jì)算。由表32得到：彎矩計(jì)算最大值為680.73kn.m/m因此，設(shè)計(jì)彎矩m=1.251.11.5680.73=1404kn.m均勻配筋18根直徑為28mm的hrb400級(jí)鋼筋, fy=360mpa, r=500mm, as=50mm， rs=450mm。把上述參數(shù)代入公式（16）得實(shí)際配筋提供彎矩mc值計(jì)算得：mc=1529kn.mm=1404kn.m滿足要求。配筋率計(jì)算如下: 因此,=1.4%min=0.15%.滿足

17、要求。2.箍筋配置 由表22得到：剪力計(jì)算最大值為291.98kn /m因此，設(shè)計(jì)剪力q=1.251.11.5291.98=602.21kn由公式v1=0.7ftbho確定是否需要計(jì)算配筋。v1=0.7ftbho=0.71.431.761.65002=704.7kn q=602.21kn.式中b=1.76r，ho=1.6r因此,不需計(jì)算箍筋。箍筋采用hrb400直徑為10mm螺旋筋，間距為200mm。每隔2000mm布置一根直徑為16mm的hrb400焊接加強(qiáng)箍筋，以增強(qiáng)鋼筋籠的整體剛度，有利于吊放及澆灌混泥土?xí)r的整體性。3.5 錨桿設(shè)計(jì)計(jì)算3.5.1 mabc、de段錨桿設(shè)計(jì)計(jì)算 1.錨桿的

18、設(shè)計(jì)拉力與選擇由以上計(jì)算得出錨桿水平拉力:tc=176.612kn/m。則每根錨桿設(shè)計(jì)水平拉力nt:nt=1.251.11.5176.612=364.262kn 錨桿軸向設(shè)計(jì)拉力ptnt/cos。在樁頂下6m 處布置一道錨桿，由于錨桿設(shè)計(jì)拉力較大，錨桿采用鋼絞線構(gòu)成的注漿拉力型錨索，單根鋼鉸線直徑d=0.0152m，公稱抗拉強(qiáng)度1860mpa、截面積139mm2鋼絞線，每根鋼鉸線極限張拉荷載pu為259kn，注漿材料采用m35水泥砂漿，錨索錨固段設(shè)計(jì)為棗核狀。錨索傾角（錨固角）為錨索與水平面夾角，以下傾為宜，一般取值為15-300。本次設(shè)計(jì)取200。 每孔錨索鋼絞線根數(shù)n按下式計(jì)算： （17）

19、式中：fsl安全系數(shù)，取1.72.0，本次取fsl=1.7；代入相應(yīng)參數(shù) 取n=3根。2.錨桿長(zhǎng)度設(shè)計(jì)1）錨桿錨固段(la)的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)錨固體直徑選d=150mm，一次性注漿，漿液材料選32.5r普通硅酸鹽水泥沙漿。 按下列公式計(jì)算: 式中：d-錨固體直徑，qs土體與錨固體間粘結(jié)強(qiáng)度，通過(guò)改善施工工藝試驗(yàn)，如采用跟管鉆進(jìn)方法或二次注漿等，使qs=100kpa。k安全系數(shù)，取k1.8.2）自由段長(zhǎng)度lf的設(shè)計(jì)建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程jgj 120-2012第4.7.5條規(guī)定：自由段長(zhǎng)度按下式計(jì)算： （18）式中參數(shù)如314所示。 式中：lf 錨桿自由段長(zhǎng)度（m） ； 錨桿的傾角()； a1錨桿的錨頭中

20、點(diǎn)至基坑底面的距離（m）； a2基坑底面至擋土構(gòu)件嵌固段上基坑外側(cè)主動(dòng)土壓力強(qiáng)度與基坑內(nèi)側(cè)被動(dòng)土壓力強(qiáng)度等值點(diǎn)o 的距離（m）；對(duì)多層土地層，當(dāng)存在多個(gè)等值點(diǎn)時(shí)應(yīng)按其中最深處的等值點(diǎn)計(jì)算； d 擋土構(gòu)件的水平尺寸（m）； o點(diǎn)以上各土層按厚度加權(quán)的內(nèi)摩擦角平均值 ()。圖3-14 錨桿自由長(zhǎng)度計(jì)算簡(jiǎn)圖 如上圖，其中，d=1.0m,自由段長(zhǎng)度：,解得=6.81m 3）錨桿的總長(zhǎng)度設(shè)計(jì) lla+lf +1.5 =14.807+6.81+1.5=23.117m，取l=24m。3.5.2 cd段錨桿設(shè)計(jì)計(jì)算 1.錨桿的設(shè)計(jì)拉力與選擇由以上計(jì)算得出錨桿水平拉力:tc=278.511kn/m。則每根錨桿設(shè)

21、計(jì)水平拉力nt:nt=1.251.11.5278.511=522.21kn 錨桿軸向設(shè)計(jì)拉力ptnt/cos。在樁頂下5m 處布置一道錨桿，由于錨桿設(shè)計(jì)拉力較大，錨桿采用鋼絞線構(gòu)成的注漿拉力型錨索，單根鋼鉸線直徑d=0.0152m，公稱抗拉強(qiáng)度1860mpa、截面積139mm2鋼絞線，每根鋼鉸線極限張拉荷載pu為259kn，注漿材料采用m35水泥砂漿，錨索錨固段設(shè)計(jì)為棗核狀。錨索傾角（錨固角）為錨索與水平面夾角，以下傾為宜，一般取值為15-300。本次設(shè)計(jì)取200。 每孔錨索鋼絞線根數(shù)n按公式（17）計(jì)算：式中：fsl安全系數(shù)，取1.72.0，本次取fsl=1.7；代入相應(yīng)參數(shù) 取n=4根。2

22、.錨桿長(zhǎng)度設(shè)計(jì)1）錨桿錨固段(la)的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)錨固體直徑選d=150mm，一次性注漿，漿液材料選32.5r普通硅酸鹽水泥沙漿。 按下列公式計(jì)算: 式中：d-錨固體直徑，qs土體與錨固體間粘結(jié)強(qiáng)度，通過(guò)改善施工工藝試驗(yàn)，如采用跟管鉆進(jìn)方法或二次注漿等，使qs=100kpa。k安全系數(shù)，取k1.8.2）自由段長(zhǎng)度lf的設(shè)計(jì)建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程jgj 120-2012第4.7.5條規(guī)定：自由段長(zhǎng)度按公式（18）計(jì)算式中參數(shù)如314所示。 如圖3-14，其中， ，d=1.0m,自由段長(zhǎng)度：,解得=7.60m 3）錨桿的總長(zhǎng)度設(shè)計(jì) lla+lf +1.5 =19.947+7.60+1.5=29.047m，取l=30m。3.6 樁錨結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性驗(yàn)算 本次樁錨結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性驗(yàn)算是運(yùn)用理正軟件進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算的。通過(guò)輸入前面設(shè)計(jì)成果，然后運(yùn)用軟件內(nèi)置系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算，得到輸出結(jié)果。3.6.1 mabc,de段樁錨結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性驗(yàn)算1.整體穩(wěn)定性驗(yàn)算 圖3-15 整體穩(wěn)定性驗(yàn)算簡(jiǎn)圖計(jì)算方法：瑞典條分法應(yīng)力狀態(tài)：總應(yīng)力法條分法中的土條寬度: 0.40m滑裂面數(shù)據(jù)整體穩(wěn)定安全系數(shù) ks