長安大學本科畢業(yè)答辯

1、李家村某高層住宅樓基坑西側(cè)支護設(shè)計學院學院：地質(zhì)工程與測繪學院：地質(zhì)工程與測繪學院專業(yè)：地質(zhì)工程（實驗班）專業(yè)：地質(zhì)工程（實驗班）答辯人：魏鴻森答辯人：魏鴻森指導老師：陳文玲指導老師：陳文玲地CHANGAN UNIVERSITY學院目 錄contentsPART 01PART 01PART PART 0202PART PART 0303PART PART 0404PART PART 0505PART PART 0606工程概況工程概況場地工程地質(zhì)性質(zhì)場地工程地質(zhì)性質(zhì)支護方案選擇支護方案選擇支護結(jié)構(gòu)設(shè)計計算支護結(jié)構(gòu)設(shè)計計算施工監(jiān)測方案施工監(jiān)測方案結(jié)論及建議結(jié)論及建議01PART ONE工程概況0

2、101工程概況擬建項目位于碑林區(qū)雁塔北路與建西街十字西南角，規(guī)劃凈用地面積約3.3萬平方米，總建筑面積約17.6萬平方米?；庸こ逃媱澐謨善谕瓿桑敬伍_挖基坑面積約1.57萬平方米?；娱_挖13.1m。本文僅涉及該基坑工程項目西側(cè)部分支護方案設(shè)計。02PART TWO場地工程地質(zhì)性質(zhì)0202場地工程地質(zhì)性質(zhì)0103地形地貌擬建地貌單元屬于黃土梁洼。地下水及降水依據(jù)規(guī)范，基坑降水后基坑內(nèi)的水位應(yīng)低于坑底0.5m?；由疃葹?3.1m，初見水位埋深為16.2017.20m，滿足降水規(guī)范要求，因此可不考慮基坑降水。0204地層結(jié)構(gòu)擬建場地主要分布更新統(tǒng)粉質(zhì)粘土、砂類土、古土壤及第四系填土。不良地質(zhì)現(xiàn)

3、象擬建場地位于西安市f5地裂縫南側(cè)，但經(jīng)綜合判定，本次支護工程中的各擬建建筑物可不考慮f5地裂縫的影響。03PART THREE支護方案選擇0303支護方案選擇放坡開挖特點：施工成本低廉、施工要求簡單以及施工工期短等優(yōu)點，但需要較大工作空間。適用范圍：周圍場地開闊，周圍無重要建筑物。0303支護方案選擇土釘墻特點：穩(wěn)定可靠、施工簡便且工期短、效果較好、經(jīng)濟性好。適用范圍：地下水位以上或經(jīng)降水的非軟土基坑，且基坑深度不宜大于12m。0303支護方案選擇槽鋼鋼板樁特點：具有良好的耐久性，可回收再次使用；施工方便,工期短；抗彎能力較弱。適用范圍：多用于深度4m的較淺基坑或溝槽，在地下水位高的地區(qū)需采

4、取降水措施。0303支護方案選擇排樁特點：施工中不需要大型機械，施工簡單，且無打入樁的噪聲、振動和擠壓周圍土體帶來的次生危害。但施工工期較長，費用也較高。適用范圍：適用于可采用降水或截水帷幕的基坑。0303支護方案選擇預應(yīng)力錨索特點：預應(yīng)力錨索是一種通過高強度鋼絞線和錨固端將荷載傳遞到深部穩(wěn)定巖土層的構(gòu)件，能夠很好的限制支護結(jié)構(gòu)的變形。具有較好的經(jīng)濟技術(shù)指標。0303支護方案選擇支護方案擬定本文設(shè)計中基坑側(cè)壁安全等級為一級，重要性系數(shù)為1.1；基坑支護有效使用時間18個月。本工程設(shè)計遵循“技術(shù)先進，經(jīng)濟合理，安全可靠，確?；又苓吔?gòu)筑物、道路、管線及地下設(shè)施安全”的原則，滿足巖土工程設(shè)計“安

5、全性，完整性，可行性”要求。根據(jù)現(xiàn)場情況，因為基坑周邊建筑物情況復雜，沒有足夠工作空間進行放坡開挖和土釘墻支護；懸臂式支護結(jié)構(gòu)無法滿足該基坑的支護要求。綜合考慮安全性、經(jīng)濟性等因素。在本次基坑支護設(shè)計中采取排樁+預應(yīng)力錨索的復合支護結(jié)構(gòu)。 0303支護方案選擇支護結(jié)構(gòu)參數(shù)錨索錨索樁身截面尺寸：d=800mm，樁間距：1600mm；冠梁高度：600mm；冠梁寬度：800mm；保護層厚度：50mm；冠梁頂標高：-500mm；排樁、冠梁混凝土強度等級：C30。錨索直徑：15.2mm；錨索規(guī)格：1x7股鋼絞線；水平間距：1600mm；豎直間距：2000mm；錨固體直徑：150mm。普通鋼筋：直徑10m

6、m者采用HPB300光圓鋼筋直徑10mm者采用HRB400帶肋鋼筋；噴射砼強度等級：C20。排樁排樁其他其他根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求及施工方案類比，確定支護結(jié)構(gòu)各參數(shù)如下所示。0303支護方案選擇基坑平面布置圖 根據(jù)給定勘察資料及相關(guān)設(shè)置，畫出基坑平面布置圖如右圖所示。 根據(jù)圖上信息，由于基坑周圍建筑物情況差異，導致支護結(jié)構(gòu)施工條件不同?？蓪⒃摶觽?cè)壁按順時針分為A-B、B-C、C-D、D-E、E-F、F-G、G-H等七種不同施工段。又A-B和G-H段條件相似，采取保守設(shè)計取A-B段計算結(jié)果。04PART FORE 支護結(jié)構(gòu)設(shè)計計算0404支護結(jié)構(gòu)設(shè)計計算手算計算理論內(nèi)力手算過程采取等值梁法進行計算。

7、將內(nèi)撐和錨桿處假定為不動的連桿支座。計算出樁兩側(cè)的土壓力、水壓力及其分布后，按靜力平衡法計算支護構(gòu)件各點的內(nèi)力。軟件計算理論內(nèi)力軟件計算過程采取彈性支點法進行計算。將作用樁墻上的支錨點簡化為彈簧，將基坑開挖面以下被動側(cè)土體簡化成水平向的彈簧，將主動側(cè)（全樁、全墻）的土壓力施加到樁墻之上。利用有限元或其他的數(shù)值解，即可得到其內(nèi)力及位移。內(nèi)力計算理論0404支護結(jié)構(gòu)設(shè)計計算巖土參數(shù)根據(jù)勘探結(jié)果、巖土室內(nèi)試驗成果、原位測試成果及周邊場地地質(zhì)性能類似的工程勘察結(jié)果，選用支護結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)的建議值見下表。巖土層名稱天然容重(kN/m3)粘聚力(kPa)內(nèi)摩擦角()厚度（m）備注填土16.015.018.0

8、2.8黃土16.828.022.55.5黃土17.531.023.54.8古土壤19.328.023.03.0層粉質(zhì)粘土20.138.521.58.00404支護結(jié)構(gòu)設(shè)計計算排樁設(shè)計基坑內(nèi)外土層參數(shù)加權(quán)計算以及臨界深度計算排樁嵌固深度設(shè)計計算分工況進行最大彎矩、剪力計算穩(wěn)定性驗算樁身配筋設(shè)計計算冠梁設(shè)計計算排樁設(shè)計過程0404支護結(jié)構(gòu)設(shè)計計算排樁設(shè)計(A-B段)基坑內(nèi)外土層參數(shù)加權(quán)計算以及臨界深度計算0404支護結(jié)構(gòu)設(shè)計計算排樁設(shè)計(A-B段)分工況進行最大彎矩、剪力計算三個工況下A-B施工段內(nèi)力計算值見下表：A-BA-B段段T Tc c（kNkN） MM（kNkNmm）V V（kNkN）工況

9、一工況一-52.6848.97工況二工況二63.76-22.1880.33工況三工況三132.43-195.81167.67設(shè)計兩排錨索，分別距地面7m和9m。超挖0.5m時進行錨索支護施工。該支護工程在開挖施工過程中的內(nèi)力計算可分為三個工況。0404支護結(jié)構(gòu)設(shè)計計算排樁嵌固深度設(shè)計計算排樁嵌固深度設(shè)計值hd可按下式確定：02.102211aadTcdTcppEhhhThhTEh式中：hd排樁嵌固深度(m)；0支護結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，安全等級為一級，取0=1.1；Ep坑底至樁底被動土壓力標準值(kN)；Ea地面至樁底主動土壓力標準值(kN)；ha基坑外側(cè)主動土壓力合力作用點至樁底的距離（m）；hp

10、基坑內(nèi)側(cè)被動土壓力合力作用點至樁底的距離（m）；Tc1第一排錨索拉錨力(kN)；Tc2第二排錨索拉錨力(kN)；hT1第一排錨索支點至基坑地面的距離(m)；hT2第二排錨索支點至基坑地面的距離(m)。帶入方程式解得：hd=7.8m，取hd=8.0m。排樁設(shè)計(A-B段)0404支護結(jié)構(gòu)設(shè)計計算排樁設(shè)計(A-B段)穩(wěn)定性驗算嵌固穩(wěn)定性驗算抗隆起穩(wěn)定性驗算整體穩(wěn)定性驗算計算得Ke=1.3521.25，滿足規(guī)范要求。計算值為4.128Kb=1.8，滿足規(guī)范要求。借助于理正深基坑支護結(jié)構(gòu)計算軟件進行，運用瑞典條分法計算得Ks=2.0091.35，滿足規(guī)范要求。0404支護結(jié)構(gòu)設(shè)計計算排樁設(shè)計(A-B段

11、)樁身配筋設(shè)計計算tssycrAArfMsinsinfsin323022sin1SytcAfAf225.1t采取全面均勻配筋方法進行計算，解得As=1570.85mm2。選配9C16，As=1809mm2。007.0hsAfbhfVsvyvt經(jīng)斜截面抗剪承載力計算，取箍筋間距s=150mm，算得只需按照最小配筋率配置箍筋。選配A10150。沿樁身設(shè)置加強筋，選擇HRB335，取B142000。0404支護結(jié)構(gòu)設(shè)計計算排樁設(shè)計(A-B段)冠梁設(shè)計計算冠梁按構(gòu)造設(shè)計：寬度取與樁徑相等，為800mm，高度取600mm，縱向鋼筋選擇HRB400級鋼筋，箍筋選擇HPB300級箍筋，混凝土保護層厚度取50

12、mm?？v向受力鋼筋每邊取5C18。箍筋采用雙肢A10200。經(jīng)驗算配筋均滿足規(guī)范要求。0404支護結(jié)構(gòu)設(shè)計計算錨索設(shè)計錨索設(shè)計過程錨索自由段長度計算分工況進行各工況拉錨力計算錨索錨固段長度計算錨索直徑計算腰梁設(shè)計計算0404支護結(jié)構(gòu)設(shè)計計算錨索設(shè)計分工況進行各工況拉錨力計算設(shè)計兩排錨索，分別距地面7m和9m。超挖0.5m時進行錨索支護施工。該支護工程在開挖施工過程中的內(nèi)力計算可分為三個工況。由于工況一錨索不起作用，不予考慮，工況二與工況三拉錨力計算值如下表所示：拉錨力（拉錨力（kNkN）A-BA-BB-CC-DD-EE-FF-G工況二工況二63.7671.5449.0953.85138.414

13、9.40工況三工況三132.43 209.58131.16136.96158.30122.140404支護結(jié)構(gòu)設(shè)計計算錨索設(shè)計錨索自由段長度計算5.1cos)245sin()245sin()tan(21ddaalmmf由公式計算得到各施工段錨索自由段長度計算值如下表所示，錨索自由段長度實際值考慮到錨頭長度需要按進一法取值。長度（長度（mm）A-BA-BB-CC-DD-EE-FF-G第一排錨索第一排錨索6.06.06.06.06.06.0第二排錨索第二排錨索5.05.05.05.05.05.00404支護結(jié)構(gòu)設(shè)計計算錨索設(shè)計錨索錨固段長度計算由公式計算得到各施工段錨索錨固段長度如下表所示，錨索錨

14、固段長度實際值考慮到錨頭長度需要按進一法取值。長度（長度（mm）A-BA-BB-CC-DD-EE-FF-G第一排錨索第一排錨索7.08.06.06.015.06.0第二排錨索第二排錨索8.012.08.08.09.07.0tkkKNRcosahkbsFNnskkldqR0404支護結(jié)構(gòu)設(shè)計計算錨索設(shè)計錨索直徑計算pkkFpkpfNfNA0140pAn由公式計算得到各施工段錨索所需面積Ap及所需錨索束數(shù)目如下表所示：錨索計算錨索計算A-BA-BB-CC-DD-EE-FF-GAp1（mm2）51.0357.2639.2943.10110.7739.53n1111111Ap2（mm2） 105.99

15、167.74104.97109.62126.6997.75n21211110404支護結(jié)構(gòu)設(shè)計計算錨索設(shè)計腰梁設(shè)計計算采用型鋼腰梁，以第一排腰梁A-B段計算為例。作用在第一排腰梁上的集中力為Fh1=63.76kN，其設(shè)計值F1=1.1X1.25X63.76=94.91kN。按簡支梁計算，跨度1.6m，F(xiàn)作用在跨中位置，則：第一排腰梁最大彎矩：mkNFMx97.3726.1211采用厚度小于16mm的Q235鋼，抗拉、抗壓和抗彎強度設(shè)計值f=215（N/mm2）。取截面塑性發(fā)展系數(shù)x=1.05。采用雙排型鋼組合腰梁，故每排型鋼的截面模量Wnx應(yīng)滿足下列要求：第一排型鋼腰梁截面模量應(yīng)滿足：3110

16、9.84221505.1100039.37cmfMWxxnx其余各施工段計算值見下表0404支護結(jié)構(gòu)設(shè)計計算錨索設(shè)計腰梁設(shè)計計算腰梁設(shè)計腰梁設(shè)計A-BA-BB-CC-DD-EE-FF-GWWnx1nx1（cmcm3 3） 84.0994.3564.7571.02182.5465.15WWnx2nx2（cmcm3 3） 174.66276.40172.98180.63208.77161.08腰梁采用雙排工字鋼，第一排腰梁取E-F段計算值，選擇18號工字鋼，Wnx1=185cm3；第二排腰梁取B-C段計算值，選擇22a工字鋼，Wnx2=309cm3。經(jīng)公式 對各施工段進行抗彎強度驗算均滿足要求 f

17、2nxxxWM0404支護結(jié)構(gòu)設(shè)計計算軟件計算結(jié)果軟件計算內(nèi)力值位置位置第一排錨索第一排錨索第二排錨索第二排錨索最大內(nèi)力（kN）內(nèi)力標準值（kN）內(nèi)力設(shè)計值（kN）最大內(nèi)力（kN）內(nèi)力標準值（kN）內(nèi)力設(shè)計值（kN）A-BA-B344.9888.27121.37388.15153.56211.15B-CB-C402.2991.62125.97495.97346.15475.95C-DC-D335.7465.8690.56388.30158.36217.74D-ED-E346.3071.7398.62400.20181.25249.22E-FE-F426.74258.08354.87465.04

18、152.21209.29F-GF-G327.7965.8690.56381.59135.01185.63根據(jù)軟件計算內(nèi)力值重新設(shè)計腰梁，腰梁形式與手算一致。經(jīng)計算得第一排腰梁選用22b工字鋼，第二排腰梁選用25b工字鋼。0404支護結(jié)構(gòu)設(shè)計計算軟件計算結(jié)果軟件計算配筋結(jié)果位置位置計算配筋面計算配筋面積積A As s（mmmm2 2）選配鋼筋選配鋼筋實際配筋面實際配筋面積積A As s（mmmm2 2）箍筋配筋箍筋配筋加強箍筋加強箍筋A-BA-B276518C142771A10150 B142000B-CB-C443118C184580C-DC-D276518C142771D-ED-E27561

19、8C142771E-FE-F339818C163619F-GF-G276518C1427710404支護結(jié)構(gòu)設(shè)計計算軟件計算結(jié)果軟件計算錨索配置位置位置第一排錨索第一排錨索第二排錨索第二排錨索自由段長度(m)錨固段長度(m)鋼絞線束數(shù)自由段長度(m)錨固段長度(m)鋼絞線束數(shù)A-BA-B661582B-CB-C7615173C-DC-D661582D-ED-E661592E-FE-F6132582F-GF-G661572根據(jù)相關(guān)施工經(jīng)驗，對鋼絞線束數(shù)統(tǒng)一取值為3，即統(tǒng)一采用3X15.2規(guī)格錨索進行支護。0404支護結(jié)構(gòu)設(shè)計計算結(jié)果選取在本次設(shè)計中，由于計算過程簡化，難以表達支護機構(gòu)體系各參數(shù)變

20、化，沒有考慮到支護結(jié)構(gòu)變形和建筑物沉降情況、結(jié)構(gòu)內(nèi)力、部分計算采用近似計算、手算過程中對土層參數(shù)加權(quán)且沒有考慮地下水因素等諸多原因，導致計算結(jié)果偏向于不準確。而軟件計算所采用的彈性支點法最為一種較為全面的計算方法，能較好地預估支護結(jié)構(gòu)的變形，并考慮變形計算結(jié)構(gòu)內(nèi)力，其計算結(jié)果更接近實際測試結(jié)果。因為計算過于繁瑣而不適宜用在人工計算中，因此采用軟件運用彈性支點法進行第二次計算并將結(jié)果進行對比。綜合考慮對于樁身配筋及錨索計算結(jié)果以軟件計算結(jié)果為準；為了安全考慮，樁長計算設(shè)計以手算結(jié)果為準。冠梁設(shè)計按照構(gòu)造設(shè)計，取截面為0.8mX0.6m，配筋取手算結(jié)果。0404支護結(jié)構(gòu)設(shè)計計算結(jié)果圖件（A-B段）

21、預應(yīng)力錨索大樣圖二次注漿管鋼絞線錨索設(shè)計長度LOVM錨具22b工字鋼(220X112X9.5mm)250X250X20鋼墊板鋼絞線楔形墊板第一排錨索腰梁大樣圖第一排錨索腰梁大樣圖第二排錨索腰梁大樣圖第二排錨索腰梁大樣圖OVM錨具25b工字鋼(250X118X10mm)鋼絞線楔形墊板250X250X20鋼墊板預應(yīng)力錨索大樣圖預應(yīng)力錨索大樣圖一次注漿管注漿體定中支架承壓鋼板20002000500500150160016001600300腰梁連接接大樣圖腰梁連接接大樣圖錨索鋼墊板李家村住宅樓基坑支護設(shè)計李家村住宅樓基坑支護設(shè)計預應(yīng)力錨索大樣圖預應(yīng)力錨索大樣圖導師圖號比例日期陳文玲02見圖2016年6

22、月說明： 1.本圖尺寸除標明外，均以mm計。 2.錨索成孔直徑不小于150mm，桿體每間隔2m用定位支架固定，錨具采用OVM錨具。 鋼絞線穿過承壓板的長度200mm，穿過段剝?nèi)⊥饽ず蟛捎脡嚎坻i套鎖死。 3.首次注漿管和二次注漿管應(yīng)同錨索一起伸入孔內(nèi)，注漿管距離孔底距離不應(yīng)大于300mm。 二次注漿鋼管在錨固段范圍內(nèi)，每間隔500mm布置一組注漿孔，孔徑10mm，對穿，注漿孔及管底采用塑料膠帶纏裹密封。 4.腰梁連接采用300mmX100mmX20mm鋼板焊接，制安腰梁時將與工字鋼接觸的樁身處打磨平，保證楔形墊板受力均勻。 5.錨索注漿采用二次注漿法，注漿材料為水泥凈漿，注漿體強度不低于30MP

23、a。 6.錨索張拉順序應(yīng)考慮對鄰近錨索的影響。 7.錨索施工前應(yīng)先進行錨索基本實驗，并獲得錨索極限承載力以及變形特征數(shù)據(jù)。設(shè)計審核制圖單位魏鴻森孫蕊魏鴻森長安大學比例尺 1:5比例尺 1:5承壓鋼板承壓鋼板13525鋼絞線135比例尺 1:10比例尺 1:10比例尺 1:10比例尺 1:10比例尺 1:10比例尺 1:10比例尺 1:10比例尺 1:100404支護結(jié)構(gòu)設(shè)計計算結(jié)果圖件（A-B段）立面和剖面圖冠梁頂-0.50地面-0.00基坑底-13.10樁底-21.10腰梁冠梁錨索噴射砼16001600160016001600160065003XA15.2鋼絞線，L=12m，錨固段6m。鎖定

24、預應(yīng)力200kN，設(shè)計抗拔力300kN，下傾角15。3XA15.2鋼絞線，L=13m，錨固段8m。鎖定預應(yīng)力200kN，設(shè)計抗拔力300kN，下傾角15。冠梁噴射砼比例尺 1:150比例尺 1:150比例尺 1:150比例尺 1:150楔形墊板腰梁大樣圖腰梁大樣圖A-B、G-H段立面圖A-B、G-H段立面圖A-B、G-H段剖面圖A-B、G-H段剖面圖比例尺 1:20比例尺 1:20工程部位第一排錨索腰梁大樣圖第二排錨索腰梁大樣圖 A-B段 （39.72m） G-H段 （19.25m）主要工程量主要工程量說明： 1.圖中高程單位為m，其他未注明的均為mm。 2.該段基坑側(cè)壁采用C30鋼筋砼排樁+

25、預應(yīng)力錨索支護。 3.排樁直徑800mm，樁間距1600mm，樁長20m，嵌固深度為8m。 4.樁頂冠梁采用C30鋼筋砼澆筑，冠梁頂面至自然地面按1:1放坡， 放坡面采用掛網(wǎng)噴射砼護面，噴射砼厚度10mm。 5.未盡事宜參照相關(guān)規(guī)范規(guī)程執(zhí)行。噴射砼噴射砼噴射砼噴射砼噴射砼噴射砼噴射砼噴射砼200041008000冠梁頂-0.50基坑底-13.10樁底-21.106500200041008000地面-0.00項目規(guī)格單位數(shù)量灌注樁冠梁第一排腰梁第二排腰梁第一排錨索第二排錨索網(wǎng)噴C30砼，樁長20mC30砼，0.8mX0.6m22b雙排工字鋼腰梁25b雙排工字鋼腰梁3XA15.2,L=12mC20

26、,厚度100mm3XA15.2,L=13mm3/根數(shù)m3mmm/根數(shù)m/根數(shù)432.0628.31117.94117.94516855.07559434343李家村住宅樓基坑支護設(shè)計李家村住宅樓基坑支護設(shè)計A-B、G-H段立面圖、剖面圖A-B、G-H段立面圖、剖面圖導師圖號比例日期陳文玲03見圖2016年6月鋼絞線25b工字鋼OVM錨具250X250X20鋼墊板OVM錨具22b工字鋼鋼絞線250X250X20鋼墊板楔形墊板設(shè)計審核制圖單位魏鴻森孫蕊魏鴻森長安大學0404支護結(jié)構(gòu)設(shè)計計算結(jié)果圖件（A-B段）樁身配筋圖比例尺 1:25比例尺 1:25A-B、G-H段樁身配筋圖A-B、G-H段樁身配筋圖500