综合楼地下工程基坑支护设计毕业设计

第 1 页（共 44 页）毕 业 设 计 (论 文 )题 目： 综合楼地下工程基坑支护设计学 生： 学院(系)： 专业班级： 指导教师： 辅导教师： 时 间： 2009 年 3 月 至 2009 年 6 月 第 2 页（共 44 页）第一部分、基坑设计计算书第 3 页（共 44 页）1 工程概况综合楼平面上呈南北走向布置，设计为地面以上 5 层，建筑物最大高度22.6 米，地下一层，建筑面积 11510m2。建筑结构形式为框架结构，柱网尺寸为 8.47.2 米，中柱荷载 4300KN，边柱荷载 3200KN，0 设计标高 31.60 米，场地地面高程为 31.2 米，基础类型拟采用静压预制桩基础，基础埋置深度：5.6 米。基坑总体呈矩形，长 155m，宽 22m，地下室底板标高为 27.15m, 承台底标高 27.5m。故本工程基坑实际开挖深度为.米。本工程安全等级二级，场地等级二级，地基等级二级，岩土工程勘察等级乙级，地基基础设计等级乙级，建筑物抗震类别丙类。2 周边环境状况及地质条件2.1 周边环境状况该基坑周边环境东侧距离红星路较近，北侧有已建建筑物其余边界距离建筑物均较远，具备放坡开挖施工条件，设计布置条件比较宽松。具体情况如下：1、基坑东侧紧邻繁忙的红星路街道，地下室外墙轴线距离人行道仅 5 米，距离车行道也只有 8 米，且道路红线内有一 300mm 的自来水管，距离地下室外墙轴线约 7 米。故在此不具备放坡开挖条件。2、基坑南侧为 8 米范围内有已建建筑物，本处基坑开挖深度 5.6 米，不具备放坡开挖施工条件。故在此不具备放坡开挖条件。3、西侧为已建的 3#、6#、9#住宅楼，拟建的 12#、14#住宅楼，地下室外墙轴线距离其基础边缘的最近距离 10 米，故已建部分不具备放坡开挖施工条件。拟建部分具备放坡开挖施工条件。4、北侧 15 米范围内没有建筑物，设计施工条件比较宽松，故在此具备放坡开挖施工条件。详细状况详见“周边环境及监测点布置图” （附图 03）2.2 地形，地貌拟建基坑场地位于长江北岸一级阶地地貌单元，场地内原有建筑已拆除，并经整平。场地地形较平坦，地面高程为 31.20 米。第 4 页（共 44 页）2.3 基土体工程地质特性根据钻探揭露及静力触探测试结果，拟建场地表层为杂填土，其下为第四系全新统（ ）冲积一般粘性土和砂土，下部为第四系上更新统（ ）冲alQ4plaQ3洪积卵圆砾石构成。在勘察深度范围内，地基土体自上而下具体可细分为 8 层，其工程地质特性具体如下：层 杂填土 第四系人工堆积（Qml） ，杂色，稍湿，结构松散不均匀。该层以建筑物垃圾为主。该层全场均有分布。厚 0.6-3.3m，平均厚度 1.44m。层 粉质粘土 第四系全新统河流冲积沉积（ ） ，黄褐，湿，可塑，alQ4干强度较高，韧性中等，切面光滑，摇振反应小。该层分布稳定，厚1.0m4.7m。层 淤泥质粉质粘土夹粉土 第四系全新统边滩冲积沉积（ ） ，灰色，al4湿，软塑，饱和，切面稍光滑，摇振反应小，厚 2.24.8m，具沉积韵律，夹粉土层厚度约 10-20mm。层 粉质粘土夹粉沙 第四系全新统边滩冲积沉积（ ） ，粉质粘土灰alQ4色, 干强度中等，韧性中等，切面稍光滑，摇振反应较小，该层厚2.25.1m，具沉积韵律。夹粉沙层厚度约 10-40mm。饱和，松-稍密。层 粉砂 第四系全新统边滩冲积沉积（ ） ，灰色，饱水，松散稍al4密，主要由长石、石英、云母等组成，颗粒圆形，级配良好，摇震淅水。夹粘土层荷薄层粉土。该层厚 1.1m7.1m,平均厚度为 3.08m.层 卵石 第四系上更新统冲洪积形成（ ） ，杂色，中密，饱和，plaQ3空隙间充填细砂，卵石以圆形为主，成分以石英砂岩，石英岩，硅质岩为主，次为火成岩，可见粒径一般为 210cm 左右，磨圆度较好，呈浑圆，亚圆状，分选性一般。厚度为 1.9-3.4m。圆砾 第四系上更新统冲洪积形成（ ） ，杂色，松散。成分以石英pla3砂岩，石英岩，硅质岩为主，次为火成岩，可见粒径一般 1-5cm，磨圆度好。厚 1.7m8.2m。层 卵石 第四系上更新统冲洪积形成（ ） ，杂色，中密，以卵石plaQ3为主，空隙间充填细砂，卵石成分以石英砂岩，石英岩，硅质岩为主，次为火成岩，可见粒径一般为 25cm 左右，勘察该层未揭穿，揭露最大厚度为7.6m。第 5 页（共 44 页）2.4 场地水文地质条件（1） 含水层和隔水层根据揭露的各土层岩性及其含水量，透水性可划分为相对隔水层和含水层两大类：层杂填土具有大孔隙，强透水，属上层滞水含水层；层粉质粘土，层淤泥质粉质粘土可视为隔水层；层粉质粘土夹粉沙及层细砂、层卵石、层圆砾、层卵石层富含孔隙承压水，强透水，与区域强透水性承压含水层连通。（2） 地下水的类型及其埋藏条件地下水类型主要为上层滞水和承压水。上层滞水赋存于层杂填土中，主要受大气降水和地表水入渗补给，以垂向迳流渗透及蒸发排泄为主，勘察时测得上层滞水水位埋深为 1.1-1.6m。承压水赋存于层细砂以下各层中，该承压水与长江水联系密切，由长江侧向补给，层间侧向径流排泄，水头压力亦随长江水丰枯涨落而变化，勘察时测得承压水水位埋深 2.0-2.5m，相对高程为26.8027.00m。荆州市水文长期观测资料承压水水位变化幅度为 1.0-3.0 米。（3） 地下水水质荆州市建筑工程勘察设计技术规定第 2.4.1 条确定：荆州市城区中下部砂、卵石承压含水层中的承压水对混凝土、钢筋混凝土中的钢筋无腐蚀性，经过钻孔附近试坑内取得上层滞水水样进行水质分析。认定地下水水质对工程无腐蚀性。2.5 地基土参数分析为了便于分析和计算，根据岩土工程勘察报告，又由于土层比较均匀，故取用最不利的地层资料用于整个基坑支护设计计算，具体情况详见“基坑周边地层展开图” 。根据场地岩土工程勘察报告，结合本场地附近基坑支护经验，并参照湖北省深基坑工程技术规定DB42/159-1998 附录二的参考数据，该场地各土层基坑支护设计参数按下表 1 和表 2 选取。第 6 页（共 44 页）表 1 基坑支护设计参数建议值表 2 注浆体与地层之间的界面单位面积的摩阻力特征值3 设计思路及方案比选3.1 设计原则基坑支护的原则是：1、保证基坑开挖施工安全可靠，保证附近已建建筑物、道路、基坑支护体系的安全；2、经济合理。在保证安全的前提下，尽可能节约支护工程与施工期间基坑降水费用；3、方便基坑内各分项工程施工，尽量缩短支护施工工期和全部地下工程施工工期。建议值层号 土层名称天然重度(KN/m3) C(kPa) (度) 杂填土 19.00 5 20 粉质粘土 19.5 14 11.0 1 淤泥质粉质粘土夹粉砂 18.6 12 16 粉质粘土夹粉砂 18. 0 6.0 13 粉砂 19.00 0 28层号 土层名称 摩阻力特征值 (KN/m3)qs 杂填土 10.00 粉质粘土 20.00 淤泥质粉质粘土夹粉砂 22.00 粉质粘土夹粉砂 25.00第 7 页（共 44 页）3.2 基础及地下结构的特征分析场地设计0 标高 31.20 米，底板标高为-4.1-5.8 米，场地现地面高程为 31.20 米，基础埋置深度： 5.6 米。由于地下室的柱间距较大,相应承台间距均大于承台高度,故基坑开挖深度只考虑到承台顶高, 承台采用局部掏挖方式.开挖深度计算以桩基承台顶标高计算,同时考虑到 30cm 厚度的排水沟深度。各区段分别室：东侧的北段以及南侧(-区)基坑深度为自然地面下 5.6 米，坑壁揭露土层为层杂填土、层粉质粘土，层淤泥质粉质粘土;东侧的南段以及西侧的南段(-区)基坑深度为自然地面下 5.6 米，坑壁揭露土层为层杂填土、层粉质粘土。层淤泥质粉质粘土;南侧北侧、西侧的北段(-区)基坑深度为自然地面下 5.6 米，坑壁揭露土层为层杂填土、层粉质粘土层淤泥质粉质粘土；基坑工程地质特征是：由于第层淤泥质粉质粘土呈软塑状，饱含水，自立能力不高，为支护设计的重点。3.3 基坑支护方案比选3.3.1 各支护方案的比较与本工程类似的基坑支护中，荆州地区运用较多的支护体系方式以下几种：支护形式 技术特点分析 与本工程特点对比分析水泥土挡墙施工简单方便，造价低，工期短，喷锚支护可与土方开挖同步进行。水泥土档墙防渗作用好。但抗弯性能差，边坡变形较大，一般在淤泥质土较厚的情况下，支护深度不宜超过 7.0m。造价适中，但本项目基底淤泥质土较厚，且施工场地有限，造价高，不宜采用此方案。第 8 页（共 44 页）土钉强支护工简单方便，造价低，工期短，喷锚支护可与土方开挖同步进行。需占用较大的场地，在基坑底部有淤泥及淤泥质土的情况下，应考虑基坑底部的隆起影响。造价低，但基坑底部分布有较厚的淤泥质粉质粘土，局部可能隆起。不宜采用此方案。桩锚支护技术成熟，应用广泛，安全可靠，对土方开挖和地下结构施工无影响。锚杆施工对临近建筑地下设施有影响，造价较高。技术可靠，工期长，造价高，本基坑开挖深度不大，不建议采用此方案。复合喷锚支护施工简单方便，造价低，工期短，喷锚支护可与土方开挖同步进行。水泥土档墙防渗作用好。但抗弯性能差，边坡变形较大，一般在淤泥质土较厚的情况下，支护深度不宜超过 7.0m。造价适中，技术可靠，场区内周围环境简单，可采用此方案。联合支护在保证支护结构安全可靠的前提下，有针对性的集采各家之所长，降低各家之短，不仅使工程造价降低，同时可根据场区环境灵活布置，使支护施工顺利进行。可根据各不同段周围环境特点，分别采用不同支护形式， 、内支撑式（单层或多层）排桩可用于不同深度的基坑和不同的土质条件，变形控制要求严格时宜选用。支护体需占用基坑范围内空间，其布置应考虑后续施工的方便。可在保证安全的前提下，有效提高工效，节省工程造价。3.3.2 支护方案的选定根据基坑工程技术规程的相关规定，确定本工程的基坑安全等级为二级。基坑支护处理方案根据四周的不同环境、地质情况分别设计，具体情况是：从本工程的实际出发，考虑到安全性、以及经济性和施工的可行性，可采第 9 页（共 44 页）用灌注桩支护，而本基坑是一个长方形，东西两侧南段（-区）的距离比较近（22m） ，为了减短钻孔灌注桩长，便于施工，故可以采用内支撑对称，而东侧的北段(-区)以及南侧(-区)是比较独立的一面，故而不好做内支撑，只好做锚杆。而北侧以及西侧的北段(-区)是一个比较开阔的场所，故可直接做 1：1.5 方坡处理。具体的设计方案如下：支护方案一：东西侧南段（-区）竖向支护体为采用钻孔灌注桩+一层钢筋砼支撑支护。并加 12 单排粉喷桩，止起水和加强作用。本段坑顶设计荷载为 20Kpa，基坑施工以及运行期间，施工单位不得在坡顶布置其他任何临时建筑物和施工荷载，并注意禁止临近的红星路东侧的人行道通行人员和车辆。支护方案二：东侧的北段(-区)以及南侧(-区)：支护结构断面图见附图 04竖向支护体采用挖孔灌注桩+锚杆支护结构。并加 12 单排粉喷桩，止起水和加强作用。本段坑顶设计荷载为 20Kpa，基坑施工以及运行期间，施工单位不得在坡顶布置其他任何临时建筑物和施工荷载，并注意禁止临近的红星路东侧的人行道通行人员和车辆。支护方案三：北侧以及西侧的北段(-区)从地面按 1：1.5 进行放坡开挖。人工夯实。本段坑顶设计荷载为 15Kpa，基坑施工以及运行期间，各施工单位在距离坑顶 20 米范围内，不得布置其他任何临时建筑物，必要的临时施工荷载应严格注意不得超过此设计值。各支护结构断面图见附图 04。另：根据地下水特征和基坑底高程、土质特点，本基坑不用降水，基坑边坡支护详见“基坑支护总平面布置图”4 支护结构设计因本工程的基坑安全等级为二级。本基坑支护结构设计根据支护方案的不同，以及地质条件分别设计，具体情况是：相关基础数据为：南侧-区、-、-区道路附加荷载 q=20kPa；第 10 页（共 44 页）北侧和西侧北段-区地面施工附加荷载 q=15kPa；由于本地土层比较均匀，故按“基坑周边地层展开图”中取用最不利 k20 钻孔的地层资料用于整个基坑的支护设计计算，具体情况详见下面的设计计算书。4.1 土压力计算4.1.1 地质计算参数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 3：表 3 土层设计计算参数直剪固快土层重度(KN/m3)c（kPa）（度）杂填土 19.0 5.0 20.0粉质粘土 19.5 14.0 11.