岩土工程本科毕业设计.docx

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1、岩土工程本科毕业设计东华理工大学毕业设计 摘要 摘 要 本设计为办公大楼的基坑支护设计。本设计是根据国家现行建筑基坑支护技术规程,在给定地质勘察报告的条件下，进行基坑支护设计，主要目的是掌握基坑支护的设计方法。本设计采用了钻孔灌注桩加锚杆的基坑支护结构。在土压力计算过程中，运用了朗肯土压力理论；在内力计算过程中，运用了等值梁法；在配筋计算过程中，参照了混泥土结构设计规范;在降水处理设计时参照了建筑基坑支护技术规程；计算过程中除了以国家现行建筑基坑工程技术规程为依据外,还大量的把实际经验运用其中,加强理论与实践的结合。此次设计的主要指导原则是如何保证基坑的安全可靠、方便施工，并达到经济的效果。通

2、过这篇论文，直观的说明了基坑支护设计所需的各种参数。工程技术人员在进行基坑支护设计时可参照本文的设计方法。 关键词基坑支护； 钻孔灌注桩； 等值梁法； 锚杆； 降水处理 东华理工大学毕业设计 摘要 Abstract This design is the foundation pit design for a district.The design is based on the existing national building technical reguations,excaration,geological survey in the given conditions of the r

3、eport design foundation pit.The main purpose of the design is to grasp the design methods of foundation pit.The design has used the foundation pit methods of bored caisson pile with pile-anchor.During the calculating of soil pressure,put the soil pressure theories of W.J.M.Rankine to use ; In the co

4、urse of calculating in internal force , make use of the equivalent beam method; when matching the steel to calculate,have comply with the cement structure design specification norm; In the design of draining,make use of the technical specification for retaining. And strengthened the combination of t

5、he actual experience with the theories.The guideline of this design is how to guarantee the foundation pit safe 、 reliable、convenient to construct, and whether reach the economic result or not. Through this papers, we can see various kinds of parameters that are needed in the foundation pit design.

6、Engineers and technicians can consult the design method of this text while carrying on the foundation pit design. Keywords foundation pit ; bored caisson pile; Equivalent beam method; pile-anchor ; draining 东华理工大学毕业设计 目录 目 录 1.前言 .1 1.1工程概况 . 1 1.2本文主要研究内容 . 2 2.工程地质与水文地质概况 .4 2.1 场区工程地质条件 .4 2.2 水文

7、地质条件 . 5 2.3 基坑周边环境情况 . 6 3.基坑支护方案设计 .7 3.1 设计优选 . 7 3.1.1 设计依据 . 7 3.1.2 基坑支护方案优选 . 7 3.1.3 支护方案设计分析 . 9 3.2 支护方案的设计原则及计算参数的确定 . 10 3.2.1 设计原则 . 10 3.2.2 参数的初选 . 10 4.基坑支护设计计算 . 12 4.1 基坑支护设计的主要内容 . 12 4.2 设计计算 . 12 4.2.1 水平荷载的计算 . 13 4.2.2 各层土的水平荷载计算 . 14 4.2.3 水平抗力计算 . 17 4.2.4 各层土水平抗力计算 . 18 4.2

8、.5 支点力计算 . 20 4.2.6 嵌固深度验算 . 22 4.2.7 灌注桩结构设计 . 23 4.2.8 桩身最大弯矩的计算 . 23 4.2.9 桩身的配筋计算 . 24 4.3 锚杆计算 . 26 4.3.1锚杆设计主要内容 . 26 4.3.2 锚杆设计.26 4.3.3 锚杆设计计算 . 27 4.3.4 腰梁设计.35 4.4 稳定性验算 . 31 4.4.1 基坑稳定性验算 . 31 4.4.2 锚杆整体稳定性验算 . 33 4.4.3 围护桩底地基承载力验算. 35 4.4.4抗倾覆稳定性验算. 36 5 截水、排水措施 . 38 5.1 概述 . 错误！未定义书签。 1

9、 东华理工大学毕业设计 目录 6 施工组织与工程监测 . 40 6.1 支护结构的施工 . 40 6.1.1 施工要求 . 40 6.1.2 支护桩施工 . 40 6.1.3 锚杆施工 . 42 6.1.4 土方开挖 . 42 6.2 工程监测 . 42 6.2.1 监测的目的 . 42 6.2.2 监测的主要内容 . 43 6.2.3 监测的主要仪器 . 43 6.2.4 监测的方法 . 43 6.3 环保措施 . 44 6.3.1 降低噪音污染措施 . 44 6.3.2 降低粉尘污染措施 . 44 6.4 应急措施 . 44 7.结论与建议 . 45 参考文献 . 47 致谢 . 42 2

10、 东华理工大学毕业设计 前言 1. 前言 随着高层建筑的不断增加，市政建设的大力发展和地下空间的开发利用，产生了大量的深基坑支护设计与施工问题，并使之成为当前基础工程的热点与难点。 深基坑设计与施工是土力学基础工程中的一个古老的传统课题，同时又是一个综合性的岩土工程难题，既涉及土力学中典型的强度、稳定与变形问题，同时还涉及土与支护结构的共同问题。对这些问题的认识及对策的研究，是随着土力学理论、测试技术、计算技术以及施工机械、施工技术的发展而进步完善的。 Terzaghi和peck等人早在20世纪XX年代就提 出了预估挖方稳定程度和支撑荷载大小的总应方法，这一理论原理一直沿用至今，但已有了许多改

11、进与修正。Bjerrum和Eide在XX年代给出了分析深基坑底板隆起的方法。XX年代在奥斯陆和墨西哥城软粘土深基坑中开始使用仪器进行监测，此后大量实测资料提高了预测的准确性，并从XX年代起，制定了相应的指导开挖的法规。我国XX年代以前的基坑都比较浅，上海高层建筑的地下室大多埋深在4m左右。北京在XX年代初建成了深20m的地下铁道区间车站。XX年代后，北京、上海、广东、天津以及其他城市施工的深基坑陆续增加。为总结各地积累的深基坑设计和施工的经验，中国土木工程学会和中国建筑学会的土力学和基础工程学会，相继召开过多次全国和地方的深基坑学术学会，并出版相关论文集。为了总结我国深基坑支护设计和施工经验，

12、XX年代后相继在武汉、广东省及上海市等编制深基坑支护设计与施工的有关法规，并已编制了国家行业标准的有关法规。 基坑开挖深度已从十几米发展到二、三十米，而其支护的传统施工方法是板桩支撑系统或板桩锚拉系统。目前经常采用的主要基坑支护类型有：1、水泥土深层搅拌桩支护 2、排桩支护系统 3、地下连续墙。 根据基坑开挖深度、地基土及周围环境条件，选择经济而安全的设计方案是设计者的首要任务。同时，深基坑的设计与施工是密不可分、相互依赖的。施工的每一阶段，结构体系，提供比较全面的勘察、设计与施工全过程的系统知识。 本设计通过对提供资料的分析与研究，最终确定桩锚支护的设计方案。 1.1 工程概况 嘉兴市龙威经

13、贸有限公司拟建龙威大厦办公楼，场地位于嘉兴市丰谷路与建设路得交叉路口。场地呈长方形，建筑占地面积约1558m2总建筑面积约17238 m2，是一1 东华理工大学毕业设计 前言 幢12层大楼，框架-剪力墙结构，设地下室二层，基坑开挖深度为地面标高以下9m，基坑侧壁安全等级为二级。 基坑北侧与丰谷路相临，距道路只有5-6m，道路宽8m左右，且有公共汽车停放和众多行人，西侧有一居民住宅区，相隔15m,南侧与一国贸大厦相临，大厦楼地上16层地下1层，距离大约10m。东侧为建设路，相对来说，此路的人流量及车流量不及北侧的丰谷路，距基坑大约13m。 建设路图11基坑周边环境平面图 1.2 本论文主要设计内

14、容 本文对嘉兴市龙威经贸有限公司拟建龙威大厦办公楼基坑支护设计进行研究。首先分析评价了场地的岩土工程条件。根据场地的工程地质条件、水文地质条件，充分考虑到周边地层条件，选择技术上可行,经济上合理,并且具有整体性好、水平位移小,同时便于基坑开挖及后续施工的可靠支护措施，通过分析论证选择合适的基坑支护方案。然后对基坑支护结构进行了具体设计计算，其中包括土压力计算、钻孔灌注桩的设计计算及锚杆的设计计算、稳定性验算。当不能满足稳定性要求的时候，需要重新设计计算或者做必要的处理，直至达到稳定性的安全要求。选择经济、实效、合理的 2 东华理工大学毕业设计 前言 基坑降水与止水方案,最后简单地谈到了基坑的施

15、工组织与工程监测。 3 东华理工大学毕业论文 工程地质条件 2. 工程地质与水文地质概况 2.1 场区工程地质条件 根据浙江省建筑设计研究院勘察设计有限公司提供的场地岩土工程勘察报告，场区内与基坑支护相关的地层自上而下可划分为： 1人工填土层：为杂填土，主要由粘性土组成，含建筑垃圾和生活垃圾，杂色，结构松散。层厚2.605.00米。 基坑设计参数：g=18KN/m,c=8.0KPa,j=100,qs=20.0KPa。 2.冲积淤泥质土层：深灰色，饱和、软塑状，标贯击数平均2.3击，含少量粉细砂，层厚0.62.4m，层面埋深2.75.0m。 基坑设计参数：g=18.0KN/m,c=7KPa,j=

16、50,qs=18.0KPa。 3.冲积细砂层：灰深灰色，饱和，松散，一般含淤泥质，标贯平均6.3击，厚度0.93.9m，层面埋深2.66.0m。 基坑设计参数：g=17.5KN/m,c=0KPa,j=250,qs=35.0KPa。 4.冲积中砂层：灰灰白色，饱和，松散，含淤泥质或粘性土。标贯平均6.1击，厚度0.93.3m，层面埋深2.66.0m。 基坑设计参数：g=18.0KN/m,c=0KPa,j=270,qs=40.0KPa。 5.粉质粘土层：一砖红间灰白色为主，湿，可塑，粘性较好。标贯平均6.3击，厚度1.52.6m，层面埋深4.28.5m。 基坑设计参数：g=19KN/m,c=25K

17、Pa,j=100,qs=40.0KPa。 6可塑粉质粘土层：褐红色，湿，可塑，粘性较好。标贯平均8.5击，厚度0.82.6m，层面埋深4.28.5m。 基坑设计参数：g=19KN/m,c=25KPa,j=150,qs=40.0KPa。 7.粉质粘土层：褐红色，稍湿，硬塑。标贯平15.2击，厚度1.56.9m，层面埋深8.014.0m。 基坑设计参数：g=19.8KN/m,c=35KPa,j=13.50,qs=50.0KPa。 8.全风化岩：呈褐红色，岩性均为粉砂岩，岩块手折易断，遇水软化。钻孔均有揭露，标贯平28.6击，厚度1.54.5m，层面埋深10.516.5m。 基坑设计参数：g=20.

18、5KN/m,c=45KPa,j=250,qs=80.0KPa。 22222222 4 东华理工大学毕业论文 工程地质条件 9. 强风化岩：呈褐红，岩性以粉砂岩为主，局部夹砾岩，岩块手折可断。钻孔均有揭露，厚度1.215.3米，层面埋深12.519.0米。 基坑设计主要参数：g=21.0KN/m,c=50.0kpa, j=25, qs=80.0kp。 10.中风化岩：呈褐红色，岩性以粉砂岩为主，局部夹砾岩，裂隙、节理较为育，不连续层状或透镜状分布。厚度0.77.1米，层面埋深15.029.5米。 基坑设计主要参数：g=22.0KN/m,c=80.0kpa,j=30,qs=200.0kp。 11.

19、微风化岩：呈褐红色，岩性多为粉砂岩，部分为砾岩，裂隙，节理一般不发育，钻孔均有揭露。层面埋深17.633.7米。 基坑设计主要参数：g=22.0KN/m,c=10mpa,j=35, qs=300.0kp。 典型地质剖面图如下 杂填土3.6淤泥质土0.9粉质粘土2.2可塑粉质粘土2.8硬塑粉质粘土4.3全风化岩3基 坑 典 型 地 质 剖 面 图2.2 水文地质条件 场地地下水位埋深1.42.5米，存在于松散的杂填土中，直接受大气降水补给，丰雨期水位上升。 5 东华理工大学毕业论文 工程地质条件 2.3 基坑周边环境情况 1、基坑东面为建设路。 2、基坑北面为丰谷路。 3、基坑西面5层居民住宅楼

20、。 4、基坑南面为一幢16层的大厦。 整个施工现场，周围没有地下管线通过。 从上述基坑本身特征、场地地层结构、场地周边环境特点分析可知，本基坑开挖深度为9米，在开挖深度内的地层强度和厚度起伏变化不大，地下水不丰富，周边环境较为宽松，基坑的安全等级为2级。 设计时，我们根据K12的地质情况来设计，其地层结构和参数如下图 6 东华理工大学毕业论文 支护方案设计 3. 基坑支护方案设计 3.1 设计优选 3.1.1 设计依据 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 3.1.2 基坑支护方案优选 基坑围护结构型式有很多种，其适用范围也各不相同，根据上述设计原则，结合本基坑工程实际情况有以下几种

21、可以采取的支护型式： 悬臂式围护结构 悬臂式围护结构依靠足够的入土深度和结构的抗弯能力来维持整体稳定和结构安全。悬臂结构所受土压力分布是开挖深度的一次函数，其剪力是深度的二次函数，弯矩是深度的三次函数，水平位移是深度的五次函数。悬臂式结构对开挖深度很敏感，容易产生较大变形，对相临的建筑物产生不良的影响。悬臂式围护结构适用于土质较好、开挖深度较浅的基坑工程。 水泥土重力式围护结构 水泥土与其包围的天然土形成重力式挡墙支挡周围土体，保持基坑边坡稳定，深层搅拌水泥土桩重力式围护结构，常用于软粘土地区开挖深度约在6.0m以内的基坑工程，水泥土的抗拉强度低，水泥土重力式围护结构适用于较浅的基坑工程。 拉

22、锚式围护结构 拉锚式围护结构由围护结构体系和锚固体系两部分组成，围护结构体系常采用钢筋混凝土排桩墙和地下连续墙两种。锚固体系可分为锚杆式和地面拉锚式两种。地面浙江省勘察设计有限公司岩土工程勘察报告； 龙威经贸有限公司龙威大厦办公楼设计总平面图和地下室结构图； 中华人民共和国国家标准岩土工程勘察规范； 中华人民共和国国家标准混凝土结构设计规范； 中华人民共和国国家标准建筑地基基础设计规范； 浙江省标准建筑地基基础设计规范; 中华人民共和国行业标准建筑基坑支护技术规范； 嘉兴市标准嘉兴地区建筑基坑支护技术规定。 7 东华理工大学毕业论文 支护方案设计 拉锚式需要有足够的场地设置锚桩，或其他锚固物；

23、锚杆式需要地基土能提供锚杆较大的锚固力。锚杆式适用于砂土地基，或粘土地基。由于软粘土地基不能提供锚杆较大的锚固力，所以很少使用。 土钉墙围护结构 土钉墙围护结构的机理可理解为通过在基坑边坡中设置土钉，形成加筋土重力式挡墙，起到挡土作用。土钉墙围护适用于地下水位以上或者人工降水后的粘性土、粉土、杂填土及非松散砂土、卵石土等；不适用于淤泥质及未经降水处理地下水以下的土层地基中基坑围护。土钉墙围护基坑深度一般不超过18m，使用期限不超过18月。 内撑式围护结构 内撑式围护由围护体系和内撑体系两部分组成，围护结构体系常采用钢筋混凝土桩排桩墙和地下连续墙型式。内撑体系可采用水平支撑和斜支撑。当基坑开挖平

24、面面积很大而开挖深度不太大时，宜采用单层支撑。内撑常采用钢筋混凝土支撑和钢管支撑两种。内撑式围护结构适用范围广，可适用于各种土层和基坑深度。 经过多个方案的比较分析，本基坑充分考虑到周边地层条件，选择技术上可行,经济上合理,并且具有整体性好、水平位移小,同时便于基坑开挖及后续施工的可靠支护措施。该建筑12层组成，地下室与上部结构构成整体，基坑面积相对较小，但是地层相对较复杂，要求严格进行支护设计和组织施工，以保证基坑的安全。经分析采用单排钻孔灌注桩作为围护体系，关于支撑体系，如果采用内支撑的话，则工程量太大，极不经济，同时，如果支撑拆除考虑在内的话，工期过长，且拆除过程中难以保持原力系的平衡。

25、根据场地的工程地质和水文地质条件，最后决定采用深层搅拌桩作为帷幕隔水，支护结构采用单排钻孔灌注桩加单层土锚杆相结合的桩锚式支护方案，具体设计见基坑平面图。 8 东华理工大学毕业论文 支护方案设计 图3-1 基坑平面图 3.1.3 支护方案设计分析 以单排钻孔灌注桩加单排土层锚杆组成基坑的支护系统，钻孔灌注桩与锚杆是支护结构的受力结构；支护桩是承担压力的主体。加设土层锚杆一方面改善了桩的受力状态，降低了桩深弯矩减少了桩顶位移，保护周围建筑物与道路的安全；另一方面，减短了桩长，降低了支护体系的造价。在中软土地区支撑设置可提高支护体系的可靠性，且是降低了工程造价的有效方法。 根据本场地的地层的特征，

26、将本基坑采用排桩加锚杆支护。其中排桩采用钻孔灌注桩。 9 东华理工大学毕业论文 支护方案设计 3.2 支护方案的设计原则及计算参数的确定 3.2.1 设计原则 1.设计方案是根据场地工程地质和水文地质条件，以及场地周边环境条件等要求确定； 2.防止由于基坑开挖，四周路面、地下构筑物及管线发生大的变形； 3.尽可能保证基坑开挖、施工、以及地下室防水的便利； 4.保证安全，优化方案，使得工程造价经济合理。 3.2.2 参数的初选 1.根据浙江省勘察设计院提交的岩土工程勘察告，并参考相关规范，拟取各层土体的物理力学参数，具有参数如下表3-1所示； 2.相对标高0.00m，基坑设计时，基坑开挖深度为-

27、9.00m； 3.地面超载取20 KN/m2； 4.根据建筑基坑支护技术规程，基坑重要性系数0=1.00； 根据本工程岩土工程勘察资料，各土层的设计计算参数如表1 10 东华理工大学毕业论文 支护方案设计 表3-1 土层设计计算参数 重度 土 层 杂填土 淤泥质土层 冲积粉质粘土层 可塑粉质粘土层 硬塑粉质粘土层 全风化岩层 19.5 18 19 18 20 20.5 粘聚力C (kPa) 8 7 23 25 35 45 内摩擦角j () 10 5 15 15 18 25 渗透系数 水平Kh 垂直Kv 2.52E-6 5.72E-7 3.56E-6 3.89E-6 1.00E-7 0.54E-7 2.37E-6 3.30E-7 2.74E-6 2.64E-6 1.00E-7 0.97E-7 11 东华理工大学毕业论文 支护方案设计 4. 基坑支护设计计算 4.1 基坑支护设计的主要内容 基坑支护设计的内容包括土压力计算，零弯矩点位置、嵌固深度的计算、最大弯矩的确定，桩身钢筋配置，锚杆设计等等，然后根据所配置的支护参数,进行基坑整体稳定性验算、锚杆整体稳定验算、倾覆稳定性验算和基坑底承载力验算。当验算