挡土结构与基坑工程课程设计

1、 挡土结构与基坑工程课程设计 专业 土木工程 姓名 班级 学号 指导老师 河海大学土木与交通学院2015年1月 一、工程概况1.1 工程资料盐城供电局二楼24层高层住宅位于通榆路和工农路交汇处，一层地下室，基坑深4.75.1m，一个600T埋入式水池和泵房，水池基坑深4.5m。A幢基坑南面6m处是一幢四层住宅，钢筋混凝土条基。西南角距基坑8m处是一幢七层住宅，沉管灌注桩基础，桩长15.0m。B幢和水池距工农路边仅12m。1.2工程地质与水文地质概况1.2.1工程地质条件序号 土类型 土层厚 容重 饱和容重 粘聚力 内摩擦角 (m) (kN/m3) (kN/m3) (kPa) (度) 1 素填土

2、 1.200 19.5 20.0 26.0 10.4 2 粘性土 1.000 19.2 18.0 26.0 14.3 3 淤泥质土 9.600 17.6 18.0 14.0 11.8 1.2.2水文地质条件场地地下水位-0.6-0.9m，渗透系数为0.05m/d。二、基坑支护方案设计与选择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。2.2基坑支护形式的选择土钉墙围护结构土钉墙围护结

3、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。 考虑到基坑深度较浅，土钉支护能基本满足需求，并达到经济性、施工快速简便和基坑内有充足施施工空间的目地。故采用土钉墙加网喷混凝土的支护方案，并辅以降水。2.3降水方案的选择基坑工程土方开挖和基础施工过程中常会遇到地表和地下水的大量侵入，造成地基浸泡，使地基承载力降低；或出现管涌、流沙、坑底隆起、坑外地层过度变形等现

4、象，导致破坏边坡稳定，影响邻近建（构）筑物使用安全和工程顺利进行，因此基坑要设置排降水措施。采用井点降水法。井点的平面布置：当基坑或沟槽宽度小于6m，且降水深度不超过5m时，可用单排线状井点，布置在地下水流的上游一侧，两端延伸长度以不小于槽宽为宜。如宽度大于6m或土质不良，则用双排线状井点。面积较大的基坑宜用环状井点，有时也可布置成U形，以利于挖土机和运土车辆出入基坑。井点管距离基坑壁一般可取0.71.0m，以防局部漏气。井点管间距一般为0.8m、1.2m、1.6m，由计算或试验确定。井点管在总管四角部位应适当加密。井点高程布置：井点的埋设深度H(不包括滤管)。HH1+h+IL(m)H1井管埋

5、设面至基坑底的距离；h基坑中心处底面至降低后地下水位的距离，一般为0.5?1.0m；I地下水降落坡度，双排或环状井点1/10，单排井点为1/41/5；L井点管至基坑中心的水平距离。同时还应考虑井点管一般要露出面0.2m左右，无论在任何情况下，滤管必须埋在透水层内，为了充分利用抽吸能力，总管的布置接近地下水位线，应事先挖槽，水泵轴心标高宜与总管平行或略低于总管，总管应具有0.250.5%坡度(坡向泵层)，各段总管与滤管最好分别设在同一水平面，不宜高低悬殊。三、基坑支护设计计算3.1 水池基坑 设计简图 - 设计条件 - 基本参数 所依据的规程或方法：建筑基坑支护技术规程JGJ 120-99基坑深

6、度： 4.500(m)基坑内地下水深度： 20.000(m)基坑外地下水深度： 20.000(m)基坑侧壁重要性系数： 1.000土钉荷载分项系数： 0.000土钉抗拉抗力分项系数： 1.300整体滑动分项系数： 1.300 坡线参数 坡线段数 1序号 水平投影(m) 竖向投影(m) 倾角() 1 2.253 4.500 63.4 土层参数 土层层数 4序号 土类型 土层厚 容重 饱和容重 粘聚力 内摩擦角 钉土摩阻力 锚杆土摩阻力 水土 (m) (kN/m3) (kN/m3) (kPa) (度) (kPa) (kPa) 1 素填土 1.200 19.5 20.0 26.0 10.4 60.0

7、 18.0 合算 2 粘性土 1.000 19.2 18.0 26.0 14.3 80.0 40.0 分算 3 淤泥质土 9.600 17.6 18.0 14.0 11.8 80.0 120.0 分算 4 粘性土 50.000 18.0 18.0 10.0 15.0 80.0 24.0 分算 超载参数 超载数 0序号 超载类型 超载值(kN/m) 作用深度(m) 作用宽度(m) 距坑边线距离(m) 形式 长度(m) 土钉参数 土钉道数 4序号 水平间距(m) 垂直间距(m) 入射角度(度) 钻孔直径(mm) 1 1.500 1.200 10.0 130 2 1.500 1.000 10.0 1

8、30 3 1.500 1.000 10.0 130 4 1.500 1.000 10.0 130 花管参数 基坑内侧花管排数 0基坑内侧花管排数 0 锚杆参数 锚杆道数 0 坑内土不加固 施工过程中局部抗拉满足系数: 1.000施工过程中内部稳定满足系数: 1.000 内部稳定设计条件 考虑地下水作用的计算方法：总应力法土钉拉力在滑面上产生的阻力的折减系数： 0.500圆弧滑动坡底截止深度(m)： 0.000(m)圆弧滑动坡底滑面步长(m)： 1.000(m)- 设计结果 - 局部抗拉设计结果 工况 开挖深度 破裂角 土钉号 设计长度 最大长度(工况) 拉力标准值 拉力设计值 (m) (度)

9、(m) (m) Tjk(kN) Tj(kN) 1 1.200 36.9 0 2 2.200 37.8 0 3 3.200 37.7 1 1.310 1.310( 3) 9.9 0.0 4 4.500 37.7 1 2.165 2.165( 4) 0.0 0.0 2 1.509 1.509( 4) 3.7 0.0 5 4.500 37.7 1 2.165 2.165( 4) 0.0 0.0 2 1.509 1.509( 4) 3.7 0.0 3 0.853 0.853( 5) 15.1 0.0 4 0.197 0.197( 5) 19.5 0.0 内部稳定设计结果 工况号 安全系数 圆心坐标x(

10、m) 圆心坐标y(m) 半径(m) 土钉号 土钉长度 1 6.279 1.624 5.615 2.315 2 3.441 1.469 5.013 2.731 3 2.011 0.777 5.243 3.945 1 2.165 4 1.310 -0.164 3.359 3.363 1 2.165 2 1.509 5 1.310 -0.164 3.359 3.363 1 2.165 2 1.509 3 0.853 4 0.197 土钉选筋计算结果 土钉号 土钉拉力(抗拉) 土钉拉力(稳定) 计算钢筋面积 配筋 配筋面积 1 0.0 21.4 101.9 1d12 113.1 2 0.0 0.0 7

11、8.5 (构造)1d10 78.5 3 0.0 0.0 78.5 (构造)1d10 78.5 4 0.0 0.0 78.5 (构造)1d10 78.5 喷射混凝土面层计算 计算参数 厚度： 100(mm)混凝土强度等级: C30配筋计算as: 15(mm)水平配筋: d8150竖向配筋: d8150配筋计算as: 15荷载分项系数: 1.200 计算结果 编号 深度范围 荷载值(kPa) 轴向 M(kN.m) As(mm2) 实配As(mm2) 1 0.00 1.20 0.0 x 0.000 306.4(构造) 335.1 y 0.000 306.4(构造) 335.1 2 1.20 2.20

12、 0.0 x 0.000 306.4(构造) 335.1 y 0.000 306.4(构造) 335.1 3 2.20 3.20 13.4 x 0.378 306.4(构造) 335.1 y 0.977 306.4(构造) 335.1 4 3.20 4.20 27.4 x 0.770 306.4(构造) 335.1 y 1.992 306.4(构造) 335.1 5 4.20 4.50 36.4 x 0.000 306.4(构造) 335.1 y 0.410 306.4(构造) 335.1 外部稳定计算参数 所依据的规程： 建筑地基基础设计规范GB50007-2002土钉墙计算宽度: 10.0

13、00(m)墙后地面的倾角: 0.0(度)墙背倾角: 90.0(度)土与墙背的摩擦角: 10.0(度)土与墙底的摩擦系数: 0.300墙趾距坡脚的距离: 0.000(m)墙底地基承载力: 400.0(kPa)抗水平滑动安全系数： 1.300抗倾覆安全系数： 1.600 外部稳定计算结果 重力: 734.9(kN)重心坐标: ( 5.553, 2.210）超载: 0.0(kN)超载作用点x坐标: 0.000(m)土压力: -19.7(kN)土压力作用点y坐标: 1.530(m)3.2 A幢B幢基坑 设计简图 - 设计条件 - 基本参数 所依据的规程或方法：建筑基坑支护技术规程JGJ 120-99基

14、坑深度： 5.000(m)基坑内地下水深度： 20.000(m)基坑外地下水深度： 20.000(m)基坑侧壁重要性系数： 1.000土钉荷载分项系数： 1.250土钉抗拉抗力分项系数： 1.300整体滑动分项系数： 1.300 坡线参数 坡线段数 1序号水平投影(m) 竖向投影(m) 倾角() 1 2.504 5.000 63.4 土层参数 土层层数 4序号土类型土层厚容重饱和容重粘聚力内摩擦角钉土摩阻力锚杆土摩阻力水土(m) (kN/m3) (kN/m3) (kPa) (度) (kPa) (kPa)1 素填土 1.200 19.5 20.0 26.0 10.4 60.0 18.0 合算 2

15、 粘性土 1.000 19.2 18.0 26.0 14.3 80.0 40.0 分算 3 淤泥质土 9.600 17.6 18.0 14.0 11.8 80.0 120.0 分算 4 粘性土 50.000 18.0 18.0 10.0 15.0 80.0 24.0 分算 超载参数 超载数 0序号超载类型超载值(kN/m) 作用深度(m) 作用宽度(m) 距坑边线距离(m) 形式长度(m) 土钉参数 土钉道数 4序号水平间距(m) 垂直间距(m) 入射角度(度) 钻孔直径(mm) 1 1.500 1.200 10.0 130 2 1.500 1.000 10.0 130 3 1.500 1.0

16、00 10.0 130 4 1.500 1.000 10.0 130 花管参数 基坑内侧花管排数 0基坑内侧花管排数 0 锚杆参数 锚杆道数 0 坑内土不加固 施工过程中局部抗拉满足系数: 1.000施工过程中内部稳定满足系数: 1.000 内部稳定设计条件 考虑地下水作用的计算方法：总应力法土钉拉力在滑面上产生的阻力的折减系数： 0.500圆弧滑动坡底截止深度(m)： 0.000(m)圆弧滑动坡底滑面步长(m)： 1.000(m)- 设计结果 - 局部抗拉设计结果 工况开挖深度破裂角土钉号设计长度最大长度(工况) 拉力标准值拉力设计值 (m) (度) (m) (m) Tjk(kN) Tj(k

17、N) 1 1.200 36.9 0 2 2.200 37.8 0 3 3.200 37.7 1 1.803 1.803( 3) 9.9 12.4 4 4.500 37.7 1 2.165 2.165( 4) 0.0 0.0 2 1.692 1.692( 4) 3.7 4.6 5 5.000 37.7 1 2.494 2.494( 5) 0.0 0.0 2 2.021 2.021( 5) 3.7 4.6 3 1.932 1.932( 5) 15.1 18.9 4 2.267 2.267( 5) 35.0 43.8 内部稳定设计结果 工况号安全系数圆心坐标x(m) 圆心坐标y(m) 半径(m) 土

18、钉号土钉长度 1 6.279 1.874 6.115 2.315 2 3.441 1.719 5.513 2.731 3 2.042 1.027 5.743 3.945 1 2.494 4 1.344 0.086 3.859 3.363 1 2.494 2 2.021 5 1.328 0.439 5.573 5.590 1 2.494 2 2.021 3 1.932 4 2.267 土钉选筋计算结果 土钉号土钉拉力(抗拉) 土钉拉力(稳定) 计算钢筋面积配筋配筋面积 1 12.4 30.7 146.2 1d14 153.9 2 4.6 12.4 59.1 1d12 113.1 3 18.9 28.6 136.4 1d14 153.9 4 43.8 1.4 208.5 1d18 254.5 喷射混凝土面层计算 计算参数 厚度： 100(mm)混凝土强度等级: C30配筋计算as: 15(mm)水平配筋: d8150竖向配筋: d8150配筋计算as: 15荷载分项系数: 1.200 计算结果 编号深度范围荷载值(kPa) 轴向 M(kN.m) As(mm2) 实配