土木工程专业毕业论文综合商住楼基坑支护设计(10m).doc

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1、摘 要拟建邯郸市罗城头商住楼邯郸市区南部，光明大街西侧原光明饮料厂内，地上29层，地下1层，建筑高度87.0m，结构形式拟采用剪力墙结构，地基基础设计等级均为乙级。基坑深度10m。通过对拟建场地的工程地质条件分析，地下水位较浅，采用挡水措施。由于基坑深度不大，因此可试着考虑采用较简单的基坑支护措施，以保证基础正常施工和主体地下结构的安全和周围建筑物不受损害。在本次基坑支护设计过程中，考虑到施工经济等原因，根据场地的土层条件及邯郸市类似基坑工程的经验，为保证基坑的稳定性及尽量节省投资，对基坑壁先进行了等级划分，对不同等级的基坑壁拟采用不同的支护方案。先后分析了两种方案：1.悬臂桩支护；2.悬臂桩

2、加锚杆支护；3.土钉墙支护。由于基坑较深，计算得出悬臂桩变形和位移较大并且配筋很不经济，所以被排除。悬臂桩加锚杆的方案中，可附加单排水泥土挡墙起挡水的作用。除北侧基坑壁等级为二级外，其余皆为一级，因此除北侧外采用了相同的支护方案。关键词：土钉墙 单支点排桩 基坑支护AbstractProposed composite commercial residential buildings in Handan City, Rochester head Handan urban south, the west side of the street bright light drinks factory,

3、 29 of the ground, underground floor, building height 87.0 m, the form of a shear wall of the structure, the foundation design class Category B are. Pit depth of 10 m. Through the proposed venue of the engineering geological conditions, the shallow groundwater level by retaining measures. As little

4、depth of excavation, it may try to consider adopting a simpler foundation pit support measures to ensure that the basis for normal construction and the safety of the main underground structures and surrounding buildings will not be harmed. In the pit supporting the design process, taking into accoun

5、t the construction of economic and other reasons, according to the site and soil conditions similar excavation works in Handan City of experience, to ensure the stability of the pit and save as much as possible investment, the pit wall To a ranking of the different levels of pit wall to a different

6、support programmes. Has analyzed two options: 1. Cantilever pile support, 2. Cantilever pile and bolting 3. Soil nail wall support. As deep pit, piles cantilever calculated deformation and displacement of very large economic and reinforced, so be excluded. Cantilever pile and the anchor of the progr

7、amme, additional single-soil drainage from the retaining wall of the role. In addition to the north pit wall for the two grades, the rest were level, using the same support programme. Key words: Soil nail wall Single fulcrum pile Pit Support目 录摘要20.绪论41.工程概况4 1.1工程地质勘察资料42设计方案比较63.土钉墙支护：6 3.1土钉设计参数如

8、下：6 3.2土钉计算过程：7 3.3土钉稳定性验算11 3.4土钉的抗滑动稳定性分析14 3.5土体的抗倾覆稳定性验算144.单支点排桩支护设计方案15 4.1基本参数：15 4.2土压力为零点(近似零点)距离基坑底面距离的计算17 4.3 求嵌固深度17 4.4求桩顶的锚拉力18 4.5求剪力为零点O点18 4.6排桩墙稳定性验算19 4.7配筋计算19 4.8锚杆计算20 4.9整体稳定性验算21 4.10腰梁计算23 4.11冠梁设计24 4.12位移验算245施工监测方案286应急预案：29参考文献330.绪论毕业设计是大学四年学习的最后一个阶段，本次设计的目的是详细学习和了解与岩土

9、工程相关的知识，巩固以前学习过的（深基坑支护、基础工程、地基处理、土力学、工程地质学等）知识，并按照现行规范，通过对实际情况的分析把它运用到生产实践中去，同时也培养了调查研究、查阅文献、收集资料和整理资料的能力。通过本次设计使自己能够理论联系实际，并为以后的工作和学习打下坚实的基础，因此要达到以下要求：学会对资料的收集、整理、分析、评价等基本方法，学会阅读并编写勘察报告。通过对基坑支护、基坑降水和设计，施工图的绘制，对岩土工程有更深刻的理解，具备独立分析问题、解决问题的能力。通过本次设计,应学会熟练掌握和使用在岩土工程方面的应用广泛的电算技术，以提高设计的效率。由于该工程基坑开挖较深，边坡不能

10、自然稳定，必须对其进行支护。经过对几种支护方案的分析计算比较后得出最佳方案。采用土钉墙支护体系。在西南角处用单支点排桩支护体系。1.工程概况 拟建邯郸市罗城头商住楼邯郸市区南部，光明大街西侧原光明饮料厂内，地上29层，地下1层，建筑高度87.0m，结构形式拟采用剪力墙结构，地基基础设计等级均为乙级。基坑深度10m。1.1工程地质勘察资料据邯郸市金地工程有限责任公司提供的岩土工程勘察报告，该场地土自上而下分述如下：第（1）层：杂填土【Q42ml】，杂色，稍密，稍湿。地表为0.2m厚的混凝土地面，下部为建筑垃圾以及含白灰的粉质粘土。本层在场地内广泛分布，层厚0.201.20m，层底标高-0.600

11、.50m。第（2）层：粉质粘土【Q42(al+pl)】，褐黄色，软塑可塑，干强度中等，中等韧性，摇振反应无，稍有光泽。夹少量灰色条纹，局部含锰斑点。本层在场地内广泛分布，层厚3.706.20m，层顶埋深0.201.20m，层底标高-5.90-3.80m。第（3）层：粉土【Q42(al+pl)】，灰褐色，中密，湿，干强度低，低韧性，摇振反应迅速，无光泽。见铁锈斑。本层在场地内广泛分布，层厚2.505.30m，层顶埋深4.006.50m，层底标高-10.00-7.70m。第（4）层：粉质粘土【Q42(al+pl)】，灰褐色灰黑色，可塑，干强度中等，中等韧性，摇振反应无，切面光滑。含少量姜石、铁锈斑

12、。本层在场地内广泛分布，部分钻孔穿透，揭露层厚1.505.00m，层顶埋深8.0010.50m，层底标高-12.70-11.20m。第（5）层：中砂【Q41(al+pl)】，黄褐色，中密，湿。主要矿物成分为石英、长石，磨圆度一般，级配较差，局部夹粘性土团块。本层部分钻孔没有穿透，揭露层厚0.502.40m，层顶埋深11.8013.00m，层底标高-13.90-12.00m。第（6）层：粉质粘土【Q41(al+pl)】，褐黄色，硬塑，局部坚硬，干强度高，中等韧性，摇振反应无，稍有光泽。含小姜石，含量约30%，局部50%。本层仅部分钻孔穿透，揭露层厚0.507.30m，层顶埋深13.0014.50

13、m，层底标高-20.30-14.10m。第（7）层：粉质粘土【Q41(al+pl)】，灰黄色，硬塑，干强度中等，中等韧性，摇振反应无，稍有光泽。姜石含量较大，见大量灰绿色条带。本层见于部分钻孔中，揭露层厚1.204.00m，层顶埋深18.0021.00m，层底标高-23.30-20.20m。第（8）层：粉质粘土【Q41(al+pl)】，黄褐色，硬塑，局部坚硬，干强度高，中等韧性，摇振反应无。含灰绿色团块，含少量姜石，局部夹细砂薄层。本层见于部分钻孔中，揭露层厚5.8010.50m，层顶埋深21.0024.00m，层底标高-32.40-29.10m。第（9）层：卵石【Q41(al+pl)】，黄褐

14、色，中密。卵石含量约50%，主要成分为石英砂岩，亚圆形，磨圆度一般，直径310cm，大部分35cm，充填物为粉质粘土或中砂。本层见于部分钻孔中，且仅部分钻孔穿透，揭露层厚3.6016.20m，层顶埋深29.8033.00m，层底标高-46.40-33.80m。第（10）层：粉质粘土【Q41(al+pl)】，棕褐色，坚硬，干强度高，高韧性，摇振反应无，稍有光泽。含细砂、灰绿色膨胀土团块。本层见于部分钻孔中，且所有钻孔均未穿透，揭露层厚8.008.10m，层顶埋深46.0046.80m。 勘察范围稳定水位埋深3.00-3.60m，为上层滞水。各层土的物理力学性质指标见表1，其它资料详见岩土工程勘察

15、报告 表1-1 土层分布情况表层号土的名称W(%)()eWWa(Mpa)F(kPa)h1杂填土180.77132.318.80.3810012粉质粘土25.419.520.75928.119.30.2012053粉 土25.319.360.72728.417.00.2910044粉质粘土24.919.970.70030.117.50.2712045中砂23.119.70.66830.418.00.2416016粉质粘土24.519.60.69833.119.60.2320042.设计方案比较 （1）悬臂梁方案，由于基坑深度过大，土质的摩擦角较小，经计算最大弯距过大，导致桩径过大配筋过密，不经济

16、，不宜采用。（2）单支点排桩方案 由于基坑深度为10米，因而采用单支点排桩能有效是减少桩身的位移和变形，计算出的锚杆适宜，配筋合适，稳定安全。（3）土钉墙方案 通过勘察报告可以看出该工程土质较好，使用土钉墙方案可以利用土体的整体性，提高土体的稳定性，从而保证基坑的安全。土钉墙支护方案由于其经济和施工工期短，所以，此方案是最基本方案。3.土钉墙支护：3.1土钉设计参数如下：（1）开挖坡度 1：0.2;（2）开挖深度 10m;（3）土钉直径 120 mm;（4）布置8道土钉；（5）土钉倾角均为15；（6）土钉水平间距为1.2 m;（7）基坑周边设计荷载取均布荷载 q=10kPa。 (8) 土钉垂直

17、间距为1 m3.2土钉计算过程：3.2.1基坑深度范围内各指标的加权平均值为：主动土压力系数3.2.2各土钉处水平荷载标准值分别为： （3-1） 3.2.3折减系数3.2.4各道土钉受拉荷载标准值为： （3-2） 根据公式3-2得： 3.2.5土钉抗拉承载力设计值为： （3-4）由公式3-4得经查土钉锚固体与土体极限摩阻力标准值表取，土钉在稳定土体内的长度为：3.2.6土钉的长度（1） 土钉在直线破裂面内的长度： （3-5） =（2） 土钉总长度为： 取 取 取 取 取 取 取 取3.2.7配筋计算钢筋选用HRB335级钢筋，钢筋抗拉强度设计值，土钉钢筋为： （3-6）第1，2，3，4排土钉选

18、用d=20,钢筋面积，满足；第5，6，7，8排土钉选用d=25,钢筋面积，满足；3.3土钉稳定性验算采用圆弧条分法进行稳定性验算，取任意半径画圆，将土体分为9条逐条进行计算。如下图所示。具体过程见下表； 图3-1土钉墙计算简图图3-2土条计算简图1 图3-3土条计算简图2表3-1 土条计算列表 土钉编号dnj (m)qsik kPa)lni (m)Tnj (kN)i ()Tnj(cosi+1/2sinitank)10.12504.6745.9677616.64620.12506.6751.8596719.82530.12506.7861.5785830.7140.12507.8467.5644

19、545.2150.12508.7672.8739 51.7160.12509.6587.6133 60.170.125010.5494.2327 77.180.125011.67123,422 91.56求和 393.81表32 土条计算参数表 土条编号Wi (kN)i ()li (m)s (m)bi (m)k ()ck (kPa)121.12150.51071.50.512.421.93243.18220.52041.50.512.421.93354.17270.53401.50.512.421.93463.14330.55221.50.512.421.93540.72380.57661.5

20、0.512.421.93637.77450.60941.50.512.421.93734.19580.65451.50.512.421.93829.83620.71941.50.512.421.93924.41760.82051.50.512.421.93表33 土条计算 土条编号s(Wi+q0bi)cositanksk0(Wi+q0bi)siniciklis18.607016.59183.9027216.767338.20163.9958320.583556.80434.1264420.120368.03845.3011520.300276.93154.5354616.368484.5771

21、5.8502714.345384.82535.2832812.153684.86545.906298.902784.39056.8768求和139.5241595.597267.9862满足条件。3.4土钉的抗滑动稳定性分析作用在墙后的滑移合力为土体主动土压力 （3-7） 土钉墙的厚度B取符合要求3.5土体的抗倾覆稳定性验算墙体的抗倾覆弯距为： （3-8） 墙底受到弯距为符合要求4.单支点排桩支护设计方案4.1基本参数：（1）各层土加权平均重度： = （2）土的内摩擦角的加权平均值 （3）地面超载 图4-1 土压力分布图 图4-2 等值梁法计算简图 =2.13自立高度为：4.2土压力为零点(近

22、似零点)距离基坑底面距离的计算4.3 求嵌固深度设嵌固深度为t （4-1） （4-2）对锚定A点取距 （4-3 ）整理得： 整理后得：经过试算得：施工时应乘安全系数嵌固深度设计值4.4求桩顶的锚拉力根据验算符合要求4.5求剪力为零点O点对O点取距得：桩顶到O点的距离为y （4-4）=6.48m求最大弯距 （4-5） = 4.6排桩墙稳定性验算一般排桩墙满足抗倾覆验算,就可以满足抗滑移,等验算下面进行抗倾覆验算 满足要求4.7配筋计算预选桩径: 钢筋保护层厚度 : 钢筋笼直径为1100mm钢筋笼直径:选竖向主筋 经计算, （4-6） 得 选用2425=4.8锚杆计算取锚杆水平间距(1)支点力设计

23、值 （4-7） (2)锚杆承载力 （4-8） （4-9）D取160mm 取1.3 符合要求(3)取锚固长度 （4-10）取(4)自由段长度 = 取(5)锚杆总长 （4-11） (6)锚杆横截面积选用422钢筋 4.9整体稳定性验算 图4-3 整体稳定性计算图 图4-4 整体稳定性计算简图 根据上图得 锚杆间距为(1) （4-12）(2) （4-13）(3) 因为，要计算地面荷载 4.代替墙的主动土压力 经查表得 （4-14） 满足要求。4.10腰梁计算 图4-5 梁计算简图选配218 I=1270cm4 Wx=184.62cm3 max=215N/24.11冠梁设计按构造配筋 图4-6 冠梁配

24、筋图4.12位移验算（1）参数计算 （4-14）查表得：， 桩底置于非岩石中 由于得 坑底处弯矩：坑底处剪力：所以属于弹性桩。查=4表得： 桩底处置于非岩石地基中，且hd2.5,则Kh=0,所以公式为坑底处桩的水平位移： 转角位移 （2）坑底以下位移为下表公式为：其中系数为 表4-1 坑底各点位移列表 h=ZA1B1C1D1X。0/M0 /2 EIQ0 /3 EIXz0.110.10.0050.000170.003220.005940.004350.0001-0.002550.210.20.020.001330.003220.005940.004350.0001-0.002020.30.999

25、980.30.0450.00450.003220.005940.004350.0001-0.001530.40.999910.399990.080.010670.003220.005940.004350.0001-0.001090.50.999740.499960.1250.020830.003220.005940.004350.0001-0.000690.60.999350.599870.179980.0360.003220.005940.004350.0001-0.000340.70.9960.699670.244950.057160.003220.005940.004350.0001#0

26、.80.997270.799270.319880.085320.003220.005940.004350.00010.0002450.90.995080.898520.404720.121460.003220.005940.004350.00010.00047310.991670.997220.499410.166570.003220.005940.004350.00010.0006581.10.96581.095080.603840.221630.003220.005940.004350.00010.0008681.20.979271.191710.717870.287580.003220.

27、005940.004350.00010.0009031.30.969081.28660.841270.365360.003220.005940.004350.00010.0009621.40.955231.37910.973730.455880.003220.005940.004350.00010.000981.50.936811.468391.11440.559970.003220.005940.004350.00010.0009581.60.91281.553461.264030.678420.003220.005940.004350.00010.000891.70.882011.6330

28、71.420610.811930.003220.005940.004350.00010.0007811.80.843131.705751.583620.961090.003220.005940.004350.00010.0006291.90.794671.769721.75191.126370.003220.005940.004350.00010.00043320.735021.822941.924021.308010.003220.005940.004350.00010.0001922.20.574911.887092.272171.720420.003220.005940.004350.0

29、001-0.000432.40.346911.87452.60822.195350.003220.005940.004350.0001-0.001232.60.0331461.754732.90672.723650.003220.005940.004350.0001-0.00223根据上表可以看最大位移为2.2mm桩顶的位移：（1）挡墙作为弹性地基杆系在基底底面处O点受P及弯距Pb后，O点的水平位移 （4-15）（2） 挡墙作为弹性地基杆件，在基坑底面处O点受力P及弯距Pb后产生的转角在N点引起的水平位移为 按题意得（3） 挡墙悬臂部分作为悬臂梁，在集中力P作用下在N点产生的水平变位，可以根据

30、材料力学求得： 图4-6 位移计算简图（1）挡墙作为弹性地基杆系在基底底面处O点受Q及弯距Qb后，O点的水平位移（2） 挡墙作为弹性地基杆件，在基坑底面处O点受力Q及弯距Qb后产生的转角在N点引起的水平位移为 （4-16） 按题意得（3） 挡墙悬臂部分作为悬臂梁，在三角形土压力荷载下P作用下在N点产生的水平变位，可以根据材料力学求得： （4-17） 图4-7 位移计算简图 水平位移由以上位移迭加得到当时 =0.0051m同理当 当 最大位移为5.1mm5施工监测方案现场监测的准备工作应在基坑开挖前完成，从基坑开挖直至土方回填完毕均应作观测工作。在本工程深基坑施工过程中，为了随时监测基坑施工及相

31、邻建筑物的安全，达到信息化施工，对以下项目进行了施工监测： （1）桩顶水平位移监测： 水平位移观测点延其结构延伸方向布设，每15米布设一个观测点。测点埋设在桩顶冠梁上。当水平位移报警值为0.35m。 （2）临近建筑物沉降监测： 沉降观测点布设在东南角市政大酒店和西侧三栋民用住宅楼上，一栋建筑物上布设一个测点。测点布设在建筑物墙外侧。报警值按规范要求设置。（3）临近管线变形监测： 热力管道上布置23个观测点，测点布设于管道顶部。报警值按规范要求设置。 水平位移、沉降和变形观测点在布设初始建立读数，在基坑开挖当日起实施。两天观测一次。观测数据应及时分析整理，水平位移、沉降和变形观测项目应绘制随时间

32、变化的关系曲线，对变形的发展趋势作出评价。监测记录和监测报告应采用监测记录表格，并应有监测、记录、校核人员签字。监测工作完成后，由监测人员提交完整的基坑工程现场检测报告。6应急预案：当观测数据达到报警值时，必须通报有关单位和人员，采取措施。针对重点区段进行压力注浆，注浆压力一般为12MPa。注浆管深度试具体情况而定。浆液采用掺水玻璃的水泥浆，以加速其凝固，每孔的注浆量已注满为止。 毕业设计是大学学习的最后阶段，也是最重要的阶段。通过本次设计：首先，使我们较深入地了解和掌握了与岩土工程相关的知识；其次，也是一次很好的理论联系实际的过程。这不仅使我们巩固了以往所学的专业理论知识，而且也使我们学会主

33、动运用知识去解决问题的能力；再其次，培养了我们的调查研究、查阅文献、收集和整理资料的能力；最后，提高了我们的计算机应用技能。总之，通过毕业设计的整个过程，它为我们以后的工作、学习打下了坚实的基础。7各方案经济指标计采用长螺旋钻机成孔灌注桩，商品混凝土,经计算：基坑总长288.8m,单支点排桩137根，按构造要求，桩长大于4m需隔2m设置圆形箍筋一道，选用HPB235,直径10mm。螺旋箍筋间距150mm,锚杆锚固段留设200mm,喷射混凝土厚50mm,冠梁主筋4为HRB300直径16mm,箍筋直径8mm,间距200mm,保护层厚度30mm.(1)灌注桩工程量：=2400.4 钢筋用量：(2)喷

34、锚支护工程量: (3)冠梁工程量: (4) 腰梁用量: （5）土钉墙工程量计算 面层砼 土钉钢筋总量 20用量总长为 2357 25总长 2357 钢筋网用量 加强筋用量 水泥砂浆用量 致 谢 参考文献1JGJ120-99，建筑基坑支护技术规程2CECS96：97，基坑土钉支护技术规程3GB/T50001-2001，房屋建筑制图统一标准4GB/T50105-2001，建筑结构制图标准5陈忠汉等,深基坑工程,第2版,机械工业出版社,20026JGJ120-99 建筑基坑支护技术规程,建工出版社,19997余志成等,深基坑支护设计与施工, 建工出版社,19978刘建航等主编,基坑工程手册, 建工出

35、版社9张永波等，基坑降水工程，地震出版社，200010基础工程, 建工出版社11袁聚云等，土木工程专业毕业设计指南岩土工程分册，水电出版社，199912JGJ79-2002，建筑地基处理技术规范13王吉望，唐业清，顾晓鲁，何颐华主编. 建筑基坑工程技术规范（YB9258-97）. 北京：冶金工业出版社，199914唐业清主编. 土力学基础工程. 北京：中国铁道出版社，198915陈仲颐，叶书麟主编. 基础工程学. 北京：中国建筑工业出版社，199016黄文熙主编. 土的工程性质. 北京：水利电力出版社，198317钱家欢，殷宗泽合编. 土工原理与计算（第二版）. 北京：水利电力出版社18宋二祥主编. 基坑工程学术讨论会论文集. 建筑技术杂志社出版，199819林宗元主编. 岩土工程治理手册. 辽宁：辽宁科学技术出版社20尉希成编著. 支挡结构设计手册.