基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案

1、基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案工程名稱：X市陽(yáng)光佳苑設(shè)計(jì)單位：X工業(yè)大學(xué)建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公Ml施工單位：X建設(shè)集團(tuán)有限公司編制日期：二O一X年七月十五目錄第一章基坑支護(hù)設(shè)計(jì)的計(jì)算方法4第一節(jié)概述4第二節(jié)靜力平衡法4第三節(jié)等值梁法6第二章設(shè)計(jì)任務(wù)及要求9第一節(jié)設(shè)計(jì)原始資料9一、工程概況9二、設(shè)計(jì)條件9第二節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)任務(wù)及要求10一、任務(wù)12二、要求12第三章結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)說(shuō)明14第一節(jié)設(shè)計(jì)依據(jù)及規(guī)范141、 本項(xiàng)目相關(guān)資料142、 設(shè)計(jì)采用的規(guī)范143、 基坑設(shè)計(jì)環(huán)境控制標(biāo)準(zhǔn)144、 節(jié)支護(hù)結(jié)構(gòu)方案15一、方案設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想15二、方案簡(jiǎn)介15第四章基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)17第一節(jié)土壓力計(jì)算17一、土壓力系

2、數(shù)計(jì)算17二、土壓力計(jì)算18第二節(jié)嵌固長(zhǎng)度及水平錨固力計(jì)算24一、土壓力系數(shù)計(jì)算26二、錨桿長(zhǎng)度計(jì)26三、錨桿桿體材料計(jì)算26四、樁長(zhǎng)計(jì)算26第三節(jié)配筋計(jì)算28一、排樁配筋計(jì)算28第四節(jié)驗(yàn)算30一、抗傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算30二、抗隆起驗(yàn)算30三、抗管涌驗(yàn)算31第一章基坑支護(hù)設(shè)計(jì)的計(jì)算方法1.1概述計(jì)算板樁墻的常用方法，主要有自由端支撐法（靜力平衡法）、彈性線法、等值梁法，后來(lái)又提出1/2分割法，矩形荷載經(jīng)驗(yàn)法，太沙基法，均適用于基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算。由于本工程擬采用排樁式圍護(hù)，故主要介紹下面介紹板樁墻設(shè)計(jì)方法：靜力平衡法和等值梁法。1.2靜力平衡法它假定支護(hù)結(jié)構(gòu)是剛性的，隨著板（樁）入土深度的不同，作用在

3、不同深度上各點(diǎn)的凈土壓力的分布不同。當(dāng)單位寬度板（樁）墻處于穩(wěn)定，相應(yīng)的板（樁）入土深度即為板樁保證其穩(wěn)定性所需要的最小入土深度，可根據(jù)靜力平衡條件即水平力平衡方程（匯+0）和對(duì)樁底截面的力矩平衡方程（匯的0）聯(lián)解求得。圖2-1為單撐（錨）支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算簡(jiǎn)圖。整個(gè)支護(hù)結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定的，故作用在擋土結(jié)構(gòu)上的RaEaEp三力必須平衡。圖中Ra為支撐（錨）力；Ea為主動(dòng)土壓力；Ep為被動(dòng)土壓力；q。為地面均布荷載。圖2-1底部自由支承單撐（錨）支護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算根據(jù)力的平衡條件可以得到：RaEp-EaEq（2-10）根據(jù)對(duì)支撐（錨）位置的力矩平衡條件可以得到：EpHp=EaHaEqHq（2-11）由以上兩

4、個(gè)方程可以得到關(guān)于入土深度t的三次方程，當(dāng)主、被動(dòng)土壓力都確定后，入土深度只隨撐（錨）位置ho而改變，調(diào)整ho可以調(diào)整入土深度，關(guān)系是：ho增大，t減?。环粗龃?。從而可以達(dá)到調(diào)整樁長(zhǎng)的目的。同時(shí)樁中的最大彎矩也是ho的函數(shù)，當(dāng)ho從小到大增大時(shí)，樁中的最大彎矩是先小后增大，它有一個(gè)最小值，取此值進(jìn)行樁徑設(shè)計(jì)可以使樁徑最小。1. 3等值梁法樁入坑底土內(nèi)有彈性嵌固（鍍結(jié)）與固定兩種，當(dāng)作一端彈性嵌固另一端簡(jiǎn)支的梁來(lái)研究。擋墻兩側(cè)作用著分布荷載，即主動(dòng)土壓力與被動(dòng)土壓力，如圖2-1所示。在計(jì)算過(guò)程中所要求得出的仍是樁的入土深度、支撐反力及跨中最大彎矩。單支撐擋墻下端為彈性嵌固時(shí)，其彎矩如圖2-2所

5、示，若在得出此彎矩圖前己知彎矩零點(diǎn)位置，并于彎矩零點(diǎn)處將梁（即樁）斷開(kāi)以簡(jiǎn)支計(jì)算，則不難看出所得該段的彎矩圖將同整體梁計(jì)算時(shí)一樣，此段梁段即稱為整梁該段的等值梁。對(duì)于下端為彈性支撐的單支撐擋墻具凈土壓力零點(diǎn)位置與彎矩零點(diǎn)位置很接近，因此可在壓力零點(diǎn)處將板樁劃開(kāi)作為兩個(gè)相聯(lián)的簡(jiǎn)支梁來(lái)計(jì)算。這種簡(jiǎn)化計(jì)算就稱為等值梁法，其計(jì)算步驟如下：1）根據(jù)基坑深度、勘察資料等，計(jì)算主動(dòng)土壓力與被動(dòng)壓力，求出土壓力零點(diǎn)B的位置，按式（2-12）計(jì)算B點(diǎn)至坑底的距離u值；圖2-2等值梁法計(jì)算簡(jiǎn)圖2）由等值梁AB根據(jù)平衡方程計(jì)算支撐反力Ra及B點(diǎn)剪力QbRaEa(hu-a)(hu-h0)(2-12)QbBEa(a-h

6、0)hu-ho(2-13)3)由等值梁BG求算板樁的入土深度，取藝Mc=0,則-13QbX=r(Kp-Ka)x6(2-14)由上式求得6Qbx=*:(Kp-Ka)(2-15)由上式求得x后，樁的最小入土深度可由下式求得t0=UX(2-16)如土質(zhì)差時(shí)，應(yīng)乘系數(shù)1.11.2,即t=(1.11.2)to(2-17)4）由等值梁求算最大彎矩Mmaxo第二章設(shè)計(jì)任務(wù)及要求2. 1設(shè)計(jì)原始資料一、工程概況（一）一般概況1 .項(xiàng)目名稱：X市陽(yáng)光佳苑2 .項(xiàng)目地點(diǎn)：X路X花園東側(cè)3 .業(yè)主：X銀苑房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)有限公司4 .主體設(shè)計(jì)：X中福建筑設(shè)計(jì)院有限公司5 .巖土勘察：X市巖土地質(zhì)研究院有限公司（二）結(jié)構(gòu)概

7、況6 .本項(xiàng)目位于X品&X花園東側(cè)，基地面積95555.24方米，由X嘴環(huán)路和東園路圍合而成。本項(xiàng)目為住宅樓，由主樓（地面28層）及二層地下室組成，總建筑面積為105152.43m207 .基坑面積及開(kāi)挖深度本工程建筑土0.00相當(dāng)于絕對(duì)標(biāo)高+4.25,室外自然地面平均標(biāo)高取+4.00;基坑開(kāi)挖面積約2459m2,基坑圍護(hù)周長(zhǎng)約210m,根據(jù)結(jié)構(gòu)圖紙，底板面標(biāo)高為-7.55,底板厚為700mm,局部厚為1100mm,墊層厚為100mm。因此基坑開(kāi)挖深度為8.10米，局部電梯井、集水坑等落深尚未確定。二、設(shè)計(jì)條件（一）周邊條件本工程位于X路X花園東側(cè)1地塊，周邊環(huán)境情況較為復(fù)雜：東側(cè)：基坑開(kāi)挖面

8、與紅線間距離為5.4955.528米，紅線外為匯亞大廈。該建筑物地上33層、地下4層，采用樁基礎(chǔ)，與基坑開(kāi)挖面最小距離為19.125米。南側(cè)：基坑開(kāi)挖面與紅線間距離為10.99716.636米，紅線外為上海銀行大廈。該建筑物主樓46層，裙房5層，地下3層，采用樁基礎(chǔ)，與基坑開(kāi)挖面最小距離為17.47鄧。西側(cè)：基坑開(kāi)挖面與紅線間距離為4.2594.357米，紅線外為東園路。北側(cè)：基坑開(kāi)挖面與紅線間距離為8.69612.05瞇，紅線外為X嘴環(huán)路。（二）工程水文地質(zhì)條件根據(jù)X嘴中心區(qū)B2-1地塊項(xiàng)目巖土工程勘察報(bào)告，本工程基坑開(kāi)挖影響范圍內(nèi)巖土工程地質(zhì)有以下特點(diǎn)：1、擬建場(chǎng)地現(xiàn)為停車場(chǎng)，場(chǎng)地地形基本

9、平坦，實(shí)測(cè)各勘探點(diǎn)的孔口地面標(biāo)高在3.844.36米之間，一般地面標(biāo)高在4.00左右。2、場(chǎng)地內(nèi)層填土較厚，在1.803.10m之間，上部1.0米為碎石、磚塊、建筑垃圾等，下部為灰黃灰色粘性土、粉性土，土質(zhì)不均。3、基坑開(kāi)挖深度范圍內(nèi)分布有第3層粉土，富水性好，透水性強(qiáng)，在水頭差的作用下易產(chǎn)生流砂等不良地質(zhì)現(xiàn)象。4、擬建場(chǎng)地淺部地下水屬潛水類型，其水位動(dòng)態(tài)變化主要受控于大氣降水和地面蒸發(fā)，勘察期間實(shí)測(cè)取土孔內(nèi)地下水位靜止水位埋深在0.901.20m,設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)地下水位取0.5m。5、場(chǎng)區(qū)內(nèi)第層為承壓含水層，承壓水頭在311m,其中1層頂最淺埋深約為32米。經(jīng)計(jì)算，按承壓水頭為自然地面以下3米考

10、慮，當(dāng)基坑開(kāi)挖深度小于15.0米時(shí)，可不考慮承壓水對(duì)基坑突涌的影響。由于本工程底板處開(kāi)挖深度為8.1米，預(yù)計(jì)局部電梯井、集水坑處開(kāi)挖深度不會(huì)大于15米，因此可不考慮承壓水對(duì)基坑的影響。6、場(chǎng)地內(nèi)土層分布情況及基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)如下表（一）所示。表3-1土層分布情況及設(shè)計(jì)參數(shù)表土層名層厚(M)丫(kN/m3)(度)C(kPa)含水量(%)壓縮模量(MPa)滲透系數(shù)建議值(cm/s)填土1.80172503.103粘7.7018.328732.08.292.0E-04質(zhì)粉土夾粉質(zhì)9.50粘土淤泥4.2016.79.51351.42.054.0E-06質(zhì)粘土5.101-15.6017.5131641.

11、13.404.0E-06粘土6.501-28.5018.1191434.05.168.0E-06粉質(zhì)粘土夾粘15.00質(zhì)粉土注：C、小均為勘察報(bào)告所提供的基坑支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)(直剪固結(jié)峰值)；(三)基坑側(cè)壁安全等級(jí)及重要性系數(shù)根據(jù)本工程的開(kāi)挖深度、地質(zhì)情況及周邊環(huán)境情況，基坑安全等級(jí)為二級(jí)，基坑重要性系數(shù)丫0=1.0。2. 2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)任務(wù)及要求一、任務(wù)該工程是對(duì)基坑圍護(hù)做排樁結(jié)合錨桿的設(shè)計(jì)。運(yùn)用了所學(xué)的土力學(xué)及基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)等專業(yè)知識(shí)結(jié)合畢業(yè)實(shí)習(xí)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)對(duì)勘察資料的分析，結(jié)合場(chǎng)地環(huán)境及工程實(shí)際并運(yùn)用計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件，設(shè)計(jì)計(jì)算。主要內(nèi)容：圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、施工方案的選擇、整體穩(wěn)定驗(yàn)算、坑底隆起

12、驗(yàn)算、主被動(dòng)土壓力計(jì)算等。二、要求目的：根據(jù)勘探報(bào)告資料和相關(guān)規(guī)范結(jié)合專業(yè)知識(shí)設(shè)計(jì)合理的設(shè)計(jì)方案以達(dá)到實(shí)際工程設(shè)計(jì)要求標(biāo)準(zhǔn)。主要指標(biāo)：(1)保證開(kāi)挖面積達(dá)2459m2;(2)保證基坑深度達(dá)8.1m；(3)抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算Ks1.200;(4)抗隆起驗(yàn)算Ks1.1;(5)抗管涌驗(yàn)算K1.50第三章結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)說(shuō)明3. 1設(shè)計(jì)依據(jù)及規(guī)范一、本項(xiàng)目相關(guān)資料1、X市陽(yáng)光佳苑地塊項(xiàng)目建筑總平面圖、擴(kuò)初方案資料；2、地下綜合管線圖；3、X市陽(yáng)光佳苑地塊項(xiàng)目巖土工程勘察報(bào)告；二、設(shè)計(jì)采用的規(guī)范1、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50010-2002);2、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50007-2002)

13、;3、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(GB50009-2001)；4、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范(GB50202-2002)5、中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程(JGJ120-99)三、基坑設(shè)計(jì)環(huán)境控制標(biāo)準(zhǔn)本工程基坑施工對(duì)周邊環(huán)境影響的控制指標(biāo)如下：1、鄰近建筑物沉降不大于20mm,附加傾斜不大于1.0%;2、管線相鄰兩監(jiān)測(cè)點(diǎn)(不大于20米)沉降差10mm,水平位移差10mm,并滿足相關(guān)管線單位的要求；3. 2支護(hù)結(jié)構(gòu)方案一、方案設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想基坑圍護(hù)方案的選定必須綜合考慮工程本身的特點(diǎn)及周圍環(huán)境的要求，在滿足地下室結(jié)構(gòu)土建施工及確保周圍環(huán)境安全可靠的前提下，盡量達(dá)到既經(jīng)濟(jì)合理

14、，又方便施工及提高工效的標(biāo)準(zhǔn)。本工程基坑開(kāi)挖深度較深，達(dá)8.10米，基坑開(kāi)挖面積約2459平方米；項(xiàng)目位于X嘴中心區(qū)，開(kāi)挖面與紅線距離僅約4.2612.05米,與相鄰建筑物距離約17.4819.13米，西、北兩側(cè)緊鄰道路，環(huán)境保護(hù)要求比較高，必須采取可靠圍護(hù)措施。根據(jù)本工程的開(kāi)挖深度、地質(zhì)情況及周邊環(huán)境情況，基坑圍護(hù)可按二級(jí)基坑工程進(jìn)行設(shè)計(jì)。二、方案簡(jiǎn)介基坑工程具有較強(qiáng)的環(huán)境效應(yīng)，基坑工程的開(kāi)挖，必將引起周圍地基中地下水位變化和應(yīng)力場(chǎng)的改變，導(dǎo)致周圍地基土體的變形，對(duì)相鄰建筑物、構(gòu)筑物及市政地下管網(wǎng)產(chǎn)生影響。影響嚴(yán)重的將危及相鄰建筑物、構(gòu)筑物及市政地下管網(wǎng)的安全與正常使用。本工程周圍的環(huán)境復(fù)雜

15、，對(duì)環(huán)境的要求比較苛刻，既要保證整個(gè)維護(hù)結(jié)構(gòu)的施工過(guò)程的安全，又要控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)及其周圍土體的變形，以保證周圍建筑和地下管線的安全。在安全前提下設(shè)計(jì)合理，節(jié)約造價(jià)，方便施工，縮短工期。故采用排樁與錨桿組合的基坑護(hù)壁體系。利用排樁與錨桿組合的基坑護(hù)壁體系是深基坑施工支護(hù)結(jié)構(gòu)的一種方法，即采用鉆孔壓漿樁和錨桿配合體系進(jìn)行護(hù)壁。開(kāi)挖基坑周圍鉆孔，澆筑鋼筋混凝土灌注樁，每隔一定距離向樁背面斜下方用錨桿鉆機(jī)打孔，在孔內(nèi)放鋼筋錨桿，用水泥壓力灌漿，達(dá)到強(qiáng)度后，拉緊固定，在樁中間進(jìn)行挖土直至設(shè)計(jì)深度。該方法既防止側(cè)壁土體產(chǎn)生坍塌下滑，保護(hù)相鄰建筑物安全，又有施工方便，節(jié)省施工場(chǎng)地，施工進(jìn)度快，護(hù)壁效果好，安全

16、可靠，便于機(jī)械開(kāi)挖的特點(diǎn)，適用于鄰近有高層建筑，不允許支護(hù)有較大變形。第四章基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)4. 1土壓力計(jì)算一、土壓力系數(shù)計(jì)算土壓力系數(shù)如表5-1所示。土壓力系數(shù)表表5-1土層Kai/KaT&尸填土0.40590.63713粘質(zhì)粉土夾粉質(zhì)粘土0.35400.59502.82521.6808淤泥質(zhì)粘土0.71670.84661.39531.18121-1粘土0.63270.79541.58051.25721-2粉質(zhì)粘土夾粘質(zhì)粉土0.50880.71331.96551.4019二、土壓力計(jì)算（一）土層分布土壓如表5-2所示土層分布表5-2層號(hào)巖土名稱厚度（m）填土2.503粘質(zhì)粉土夾粉質(zhì)粘

17、土8.00淤泥質(zhì)粘土4.501-1粘土6.00(二)土層側(cè)向土壓力計(jì)算(1)主動(dòng)土壓力計(jì)算(raA=(20+17X0)X0.4059-2x0X0.6371=8.118(kPa)(raB=(20+17X2.5)X0.4059-2X0X0.6371=25.369(kPa)(raB下=(20+17X2.5)X0.3540-2X7X0.5950=13.795(kPa)(raC=(20+17X2.5+18.3X5.6)X0.3540-2X7X0.5950=50.073(kPa)2aD=Ea(23)=50.073(kPa)2aD下=(20+17X2.5+18.3X5.6)X0.717-2X13X0.847

18、=96.269(kPa)2aE=Ea(31)=96.269(kPa)2aE下=(20+17X2.5+18.3X5.6)X0.6327-2X16X0.7954=78.93(kPa)(TaF=78.93(kPa)(2)被動(dòng)土壓力計(jì)算(TpC=0X2.8252+2X7X1.6808=23.531(kPa)(rpD上=(0+18.3X2.4)X2.8252+2X7Xl.6808=147.614(kPa)(rpD下=(0+18.3X2.4)X1.3953+2xl3Xl.1812=91.993(kPa)(rpE上=(0+18.3X2.4+16.7X4.5)X1.3953+2X13X1.1812=196.8

19、50(kPa)2pE下=(0+18.3X2.4+16.7X4.5)X1.5805+2X16X1.2572=228.420(kPa)(rpF=(0+18.3X2.4+16.7X4.5+17.5X6)X1.5805+2X16X1.2572=394.373(kPa)圖5-1土壓力分布圖(3)凈土壓力計(jì)算(坑地面以下)jij-rnI7工.口q-.0?！敖蠥M加出$鵬%/seaswZMhV3您城:蚪、如30(TpD上=147.614-50.073=97.541(kPa)(TpD下=91.993-96.269=-4.276(kPa)(TpE上=196.850-96.269=100.581(kPa)(rpE

20、下=228.421-78.93=149.491(kPa)(TpF=394.373-78.93=315.443(kPa)得開(kāi)挖面以下圖土壓力零點(diǎn)X/2.4-X=26.542/97.541X=0.513(m)土壓力零點(diǎn)在基坑底面以下0.513m處(如圖5-2所示)1-7乂圖5-2凈土壓力分布圖(三)土壓力合力及作用點(diǎn)的計(jì)算：EaAB=2.5X(8.118+25.369)/2=41.858(KN/m)HaAB=2.5/3X(8.118X2+25.369)/(8.118+25.369)=1.035(m)EaBC=(13.795+50.073)乂5.6/2=178.83(KN/m)HaBC=5.6/3X

21、(13.795X2+50.073)/(13.795+50.073)=2.27(m)EaCD=50,0732.4=120.175(KN/m)HaCD=2.4/2=1.2(m)EaDE=96.2690整理得：4.61x3+66.85x2+38.74x-7260解之得：x2.786m嵌固長(zhǎng)度hd=2.4+4.5+2.786=9.686m取10m樁長(zhǎng)H=8.1+10=18.1m4.3配筋計(jì)算、排樁配筋計(jì)算(一)最大彎矩計(jì)算:(1)被動(dòng)土壓力彎矩分段函數(shù):8.1x10.5M=112.36X(x-1.5)=112.36x-168.54M=112.36X(x-1.5)+23.53(x-8.1)2/2+1/2

22、乂(147.6-23.53)(x-8.1)3/(2.4X3)=112.36x-168.54+11.765(x-8.1)2+8.62(x-8.1)10.5x15M=112.36(x-1.5)+205.4(0.9+x-10.5)+91.99(x-10.5)2/2+1/2X(196.9-91.99)(x-10.5)3/(4.5X3)=317.741x-2138.087+46.0(x-10.5)2+3.884(x-10.5)315x18.1M=112.36(x-1.5)+205.4(0.9+x-10.5)+649.895(1.5+x-15)+228.421(x-15)2/2+1/2X(394.373-228.421)(x-15)3/(6X3)=967.64x-10911.67+114.21(x-15)2+4.61(x-1