毕业论文-常州吾悦广场四期基坑桩锚支护设计

毕业设计（论文）题目常州吾悦广场四期基坑桩锚支护设计学生学院环境与安全工程学院专业班级校内指导教师专业技术职务校外指导老师专业技术职务二○一六年六月⑤粉土夹粉砂层图6.1HE、MN、OP、DC段土压力分布图6.1.3净土压力在基坑支挡系统设计中，将地下水位降到基坑底部以下0.5m处，土层暂只考虑到⑤-1粉砂夹粉土层，计算出0~20.8m之间净土压力，净土压力分布如图6.2所示。图6.2净土压力分布图6.2嵌固深度计算采用布鲁姆法进行土压力强度零点及嵌固深度计算6.2.1求土压力强度零点计算简图如下：图6.3布鲁姆法示意图6.2.2计算土压力 6.2.3入土深度计算表6.1支护结构土压力和作用距离计算表主动土压力作用点距桩距离/m被动土压力作用点距桩底距离/m96.87.45+t//27.456.12+t11.055.76+t////1.3055.14+t//8.45.09+t//2063.52+t175.33.39+t32.2+1.71/计算公式如下：（6.1）代入数值计算得：解上式得取桩长为12m计算最大弯矩最大弯矩在剪力Q=0处，先计算剪力零点代入数据计算如下：解得所以取第四层土层底为剪力零点计算最大弯矩（6.2）代入数据得弯矩最大值为468.21N·m，设计值取561kN·m。6.4支护桩配筋验算选定支护桩桩径，桩中心距为1000mm。混凝土强度C30，主筋采用HRB400级钢筋，混凝土保护层厚度50mm，预计采用2025钢筋；箍筋为HRB335级钢筋，选择12螺旋箍筋，间距确定为150mm：加强钢筋为HRB335级钢筋，采用14加强钢筋，间距2000mm，以加强钢筋笼刚度。计算过程如下：A=3.14×400×400=502654mm2AS=20×3.14×（25/2）2=9820mm2rS=350mmfy=360N/mm2fc=14.3N/mm2采用插值法求得0.33=1.25-2×0.33=0.59弯矩设计值为561kN·m小于，故配筋满足要求。因此支护桩配筋设计满足要求。6.5稳定性验算6.5.1抗隆起验算Prandtl（普朗德尔）公式： KS=3.584≥1.1，满足基坑规范规定。Terzaghi（太沙基）公式：Ks=1.333≥1.15，满足基坑规范规定。6.5.2整体稳定验算运用瑞典条分法进行整体稳定验算。通过计算得到整体稳定安全系数K=2.313，符合规范要求。因此支护结构安全可靠。6.5.3抗倾覆验算按上述进行看倾覆验算抗，计算如下：，满足规范规定。6.6冠梁设计选取冠梁设计为，取其混凝土保护层厚度为，采用HRB400钢筋。（1）纵向配筋计算选用4Ф20，（2）箍筋配筋计算选用四肢Ф8@200，7IJKL段及NO、DE段支护设计7.1计算基本信息本段设计由于基坑挖深最深为4m，所以根据经验进行放坡。以下为利用里正软件进行验算结果。图7.1放坡示意图表7.1放坡基本数据规范与规程《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012基坑等级二级基坑侧壁重要性系数γ01.00基坑深度H(m)1.240放坡级数1超载个数1表7.2放坡设计基本数据坡号台宽(m)坡高(m)坡度系数10.0001.2400.500表7.3超载信息超载类型超载值作用深度作用宽度距坑边距形式长度序号(kPa,kN/m)(m)(m)(m)(m)120.000表7.4土层信息土层数1坑内加固土否内侧降水最终深度(m)1.800外侧水位深度(m)2.000表7.5土层参数层号土类名称层厚重度浮重度粘聚力内摩擦角与锚固体摩粘聚力内摩擦角m)(kN/m3)(kN/m3)(kPa)(度)擦阻力(kPa)水下(kPa)水下(度)1素填土1.2418.515.0010.00120.07.2整体稳定验算图7.2稳定验算示意图天然放坡计算条件:计算方法：瑞典条分法应力状态：总应力法基坑底面以下的截止计算深度:0.00m基坑底面以下滑裂面搜索步长:5.00m条分法中的土条宽度:1.00m7.6天然放坡计算结果道号整体稳定半径圆心坐标圆心坐标安全系数R(m)Xc(m)Yc(m)11.6363.222-0.5813.1707.3边坡构造钉设计根据施工经验及相关规范放坡坡面需打入构造钉钉长1.5m，构造钉之间间隔1m，钉直径选为15mm。8.HI支护设计8.1放坡基本数据HI段同样采用放坡支护方式，稳定性验算入下：图8.1放坡示意图表8.1放坡基本数据规范与规程《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012基坑等级二级基坑侧壁重要性系数γ01.00基坑深度H(m)7.020放坡级数2超载个数1表8.2放坡信息坡号台宽(m)坡高(m)坡度系数11.5004.0000.70020.0003.0200.700表8.3超载信息超载类型超载值作用深度作用宽度距坑边距形式长度序号(kPa,kN/m)(m)(m)(m)(m)110.000表8.4土层信息土层数2坑内加固土是内侧降水最终深度(m)7.020外侧水位深度(m)2.000层号土类名称层厚重度浮重度粘聚力内摩擦角与锚固体摩粘聚力内摩擦角(m)(kN/m3)(kN/m3)(kPa)(度)擦阻力(kPa)水下(kPa)水下(度)1素填土3.9018.58.515.0010.00120.010.0010.002粘性土3.3019.99.920.0016.00120.010.0010.00表8.5土层参数8.2整体稳定验算图8.2稳定验算示意图天然放坡计算条件:计算方法：瑞典条分法应力状态：总应力法基坑底面以下的截止计算深度:0.00m基坑底面以下滑裂面搜索步长:5.00m条分法中的土条宽度:1.00m表8.6天然放坡计算结果道号整体稳定半径圆心坐标圆心坐标安全系数R(m)Xc(m)Yc(m)11.8122.6935.4057.68421.0255.9213.1099.01331.0086.1643.8419.18040.0001.327-0.3191.2888.3边坡构造钉设计根据施工经验及相关规范放坡坡面需打入构造钉钉长1.5m，构造钉之间间隔1m，钉直径选为15mm。9.QRST区段设计对QRST段进行放坡处理计算如下：9.1放坡基本数据图9.1放坡示意图表9.1放坡基本信息规范与规程《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99基坑等级二级基坑侧壁重要性系数γ01.00基坑深度H(m)3.300放坡级数1超载个数0表9.2放坡信息坡号台宽(m)坡高(m)坡度系数10.0003.3000.700表9.3降水信息土层数2坑内加固土否内侧降水最终深度(m)3.800外侧水位深度(m)2.000层号土类名称层厚重度浮重度粘聚力内摩擦角与锚固体摩粘聚力内摩擦角(m)(kN/m3)(kN/m3)(kPa)(度)擦阻力(kPa)水下(kPa)水下(度)1素填土4.0018.58.515.0010.00120.010.0010.002粘性土1.8019.99.9120.010.0010.00表9.4土层信息9.2整体稳定验算图9.2整体稳定性计算图天然放坡计算条件:计算方法：瑞典条分法应力状态：总应力法基坑底面以下的截止计算深度:0.00m基坑底面以下滑裂面搜索步长:5.00m条分法中的土条宽度:1.00m表9.5天然放坡计算结果道号整体稳定半径圆心坐标圆心坐标安全系数R(m)Xc(m)Yc(m)12.5312.6931.3013.96421.4134.9970.2974.9889.3边坡构造钉设计根据施工经验及相关规范放坡坡面需打入构造钉钉长1.5m，构造钉之间间隔1m，钉直径选为15mm。10.基坑降水设计10.1ABCP段降水设计吾悦广场基坑降水方案根据下表10.1几种降水方法的使用条件及工程的实际状况，选择采用环型轻型井点降水方案。具体布置见下图：图10.1基坑降水布置图表10.1各种降水方法的适用条件方法土类渗透系数（m/d）降水深度（m）管井粉土、砂土、碎石土0.1~200.0不限真空井点粘性土、粉土、砂土0.005~20.0单级井点<6多级井点<20喷射井点粘性土、粉土、砂土0.005~20.0<2010.1.1井点高程设计基坑PABC区段需降水至基坑下0.5m处。轻型井点高程计算如下：(10.1)式中：代入数据计算得10.1.2井点抽水影响半径表10.2土的给水度m表土的种类砾石、卵石粗砂中砂细砂粉砂粉质粘土粘土泥炭M0.30-0.350.25-0.300.20-0.250.15-0.200.10-0.150.10-0.150.04-0.070.02-0.05表10.3几种土的渗透系数土类渗透系数（cm/s）土类渗透系数（cm/s）粘土<1.2×10-6细砂1.2×10-3～6×10-3粉质粘土1.2×10-6～6×10-5中砂6×10-3～2.4×10-2粘质粉土6×10-5～6×10-4粗砂2.4×10-2～6×10-2黄土3×10-4～6×10-4砾砂6×10-2～1.8×10-1粉砂6×10-4～1.2×10-3由公式：（10.2）式中：R——影响半径（m）；——井水位降深（m）；当降深小于10m时，取＝10m；k——渗透系数（m/d）；本次取0.6m/d；H——含水层厚度（m），本次取12.9m。经计算，取=10m，则：10.1.3井点引用半径 (10.3)式中：─各降水井所围面积的等效半径(m)；u─各降水井中心点连线的周长；10.1.4基坑涌水量计算基坑稳定渗流涌水量：(10.4)（10.5）式中：h─基坑动水位至的含水层底面的深度(m)；图10.2均质含水层潜水非完整井涌水量计算简图10.1.5基坑静储水量计算根据规范确定基坑土体给水度m=0.15，因此基坑总静储水量V()用下式计算：（10.6）式中——最大水位降深，m；a，b——基坑的长度和宽度，m；m——土的给水度，本次取0.10。计算如下：按预计水10天算，则平均每日出水量为：10.1.6总的涌水量10.1.7基坑单管出水量及井点管的数量和间距确定管径直径为38mm，计算公式如下 (10.7)式中：—滤管直径（m）,取38mm;其他的符号含义同前。代入数值计算得:由于本设计采用井孔径38mm的管井，所采用井点管数量其间间距计算如下：（个）取整数为23。具体布置间距见图纸。10.2CD、OP、EH、MN段基坑降水计算10.2.1井点高程设计上述区段需降水至基坑下0.5m处。轻型井点高程计算如下：代入数据计算得10.2.2井点抽水影响半径经计算，取=10m，则：10.2.3井点引用半径10.2.4基坑涌水量计算基坑稳定渗流涌水量：10.2.5基坑静储水量计算10.2.6总的涌水量10.2.7基坑单管出水量及井点管的数量和间距选用管径直径为38mm计算得:井点管数量及间距计算如下（个）取整数为16个。具体布置间距见图纸。10.3LM、IH段基坑降水计算10.3.1井点高程设计上述区段均需降水至基坑下0.5m处。轻型井点高程计算如下：代入数据计算得10.3.2井点抽水影响半径：经计算，取=10m，则：10.3.3井点引用半径10.3.4基坑涌水量计算基坑稳定渗流涌水量：10.3.5基坑静储水量计算10.3.6总的涌水量10.3.7基坑单管出水量及井点管的数量和间距选用管径直径为50mm，代入数值计算得:井点管数量及间距计算如下（个）取整数为42个。具体布置间距见图纸。10.4QRST段基坑降水计算10.4.1井点高程设计上述区段需降水至基坑下0.5m处。轻型井点高程计算如下：代入数据计算得10.4.2井点抽水影响半径经计算，取=10m，则：10.4.3井点引用半径10.4.4基坑涌水量计算基坑稳定渗流涌水量：10.4.5基坑静储水量计算10.4.6总的涌水量10.4.7基坑单管出水量及井点管的数量和间距选用管径直径为38mm，代入数值计算得:井点管数量及间距计算如下（个）取整数为12个。具体布置间距见图纸。11基坑施工监测为了保证吾悦广场基坑工程安全施工，需要在相关位置按照最新规范布置各项监测措施。基坑监测方案必须要依据吾悦广场四期基坑工程的实际情况和相关规范进行设计。对于基坑附近已建建筑，包括地面以下管线情况、周围建筑及构筑物现状（结构状况、裂缝）等的详尽观测。具体监测内容及相关要求按照《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）实施[19~20]，吾悦广场四期工程主体监测主要内容是支护坡顶水平位移和沉降。监测布置图如下：图11.1基坑平面布置图11.1基坑监测点的布置（1）支档结构桩顶部水平位移监测点布置的间隔距离需要小于20m基坑各边监测点布置5个。（2）在支护体系外的表面土层或在柔性土层表面上设置基坑坑边沿地面沉降监测点。监测点与支护桩的水平距离要小于0.2倍的基坑深度。规范推荐将多测点的监测面布置在在基坑深度的1~2倍深度内，并且需要沿坑边垂直方向布置监测点，布置大于5个监测点在每一个监测面上。根据吾悦广场基坑施工现场的实际情况决定沿基坑每15米布置一个监测点。（3）在吾悦广场四期周围已建建筑物的墙和柱上设置沉降观测点，这些观测点应该分别布置在平行和垂直与基坑边沿方向上。在基坑所面向的建筑物那一侧布置监测点，平行于坑边方向上监测点布置间距取10m。（4）每15m设置一个道路沉降监测点，在周边道路也需设置沉降观测点间距也取为15m。（5）根据已知资料对吾悦广场四期基坑工程附近20m范围内建筑、地下管线进行精准定位，同时根据规范设定观测点进行监测。11.2监测要求（1）加强对所有设置监测点及相关监测设备的保护防止设备遗失及损坏。（2）监测周期：监测需持续到地下室侧壁回填为止。（3）监测结果需由监测单位及时向监理、设计单位和施工方通报。11.3监测频率第一次观测需在吾悦广场四期工程施工前进行，初始值以此次观测值为准，在吾悦广场四期工程基坑动土前期每1-2天观测一次，开挖中期每两天观测一次，基坑及周围环境位移变形较大时，每天观测一次。基坑出现险情时，随测。（1）支护桩顶水平位移[21~22]=1\*GB3①基坑挖深小于3m时，每隔1-2天监测一次。如出现异常现象加密监测。=2\*GB3②基坑挖深超过3m时，每两天监测一次。如出现异常现象每天监测一次。=3\*GB3③基坑开挖靠近坑底以及挖到标高后一星期内，每天监测一次。如出现异常加密监测，甚至24小时连续监测。=4\*GB3④基坑底板施工期间，每两天监测一次，如出现异常现象每天监测一次。=5\*GB3⑤当基坑底板施工完成时，每隔2-3天监测一次。当超过报警值时，监测时间间隔由具体情况决定，加密监测频率，甚至跟踪监测。（2）坡顶土体沉降频率=1\*GB3①围护结构施工期间，做好观测初始值。=2\*GB3②主体结构施工开挖至±0.00时，监测频率与围护桩变形频率一致。11.4监测与测试的控制允许值（1）根据基坑的安全等级，30mm为所允许的最大位移量，同时也是所允许的最大沉降量。（2）周边建筑物的变形允许值按《建筑地基础设计基规范》（GB50007-2011）规定执行。11.5监测的控制报警值由于地区不同导致土层性质不一样，所以各个地方都有自己的基坑变形标准值。上海市《基坑工程技术规范》（DG/TJ08-61）里的基坑变形设计控制指标是根据对周边环境保护等级和基坑周围环境的重要性程度及其与基坑的距离来确定的，由基坑深度的一个倍数来确定其支护结构的最大位移和坑外沉降。

所以，对于基坑工程的变形预警参考值，常州地区围护结构顶部垂直位移和水平位移＞3mm/d（连续3天），累计25mm；坑土体深层水平位移＞3mm/d（连续3天），累计25mm；周边道路沉降＞3mm/d（连续3天），累计20mm；周边建筑物位移＞3mm/d（连续3天），累计10mm；12结束语学生此次的毕业设计从选取课题，与老师进行所选课题讨论、进行毕业设计进度计划制定、开题报告、课题设计等内容，在此过程中进行了以下一些工作：（1）根据吾悦广场四期工程的地质勘察报告及常州市的土质状况和相关工程经验并参照基坑支护规范，确定了悬臂式排桩支护和锚桩式支护以及放坡等方式为整个工程的支护方式。（2）根据经典土力学计算理论，计算出了相关的土压力然后根据等值梁法和布鲁姆法对嵌固深度、最大弯矩最大剪力等进行了计算。（3）根据《混凝土结构设计规范》对桩体进行了配筋计算，并且运用里正软件进行了相关的稳定性验算。（4）运用里正软件对按经验进行放坡的区段进行稳定性等相关验算。（5）根据相关规范对吾悦广场四期工程进行了降水设计以及监测设计。参考文献[1]岩土工程手册编写委员会．岩土工程手册[M]．北京：中国建筑工业出版社，1994．[2]常士骠.工程地质手册（第四版）[M]．北京：建筑工业出版社，2007．[3]中国土木工程学会土力学及岩土工程分会．深基坑支护技术指南[M]．北京：中国建筑工业出版社，2012．[4]古海东,杨敏．土钉墙在疏排桩支护基坑中的加固效果试验研究[J]．北京.土木工程学报,2015,48(1):129-138,148．[5]黄广龙,颜荣华,周峰,等．预应力高强混凝土支护桩抗弯试验研究及计算方法探讨[J]．北京：建筑结构,2012,42(4):113–116．[6]E.Bowles.基础工程分析与设计（第5版）[M]．北京：中国建筑工业出版社，2004．[7]刘国彬,王卫东.基坑工程手册（第2版）[M]．北京：中国建筑工业出版社，2009．[8]黄强.深基坑支护工程实例集[M]．北京：中国建设工业出版社，2001．[9]龚晓南.基坑工程实例[M]．北京：中国建设工业出版社，2014．[10]黄亮亮,樊平．竖向水平向荷载共同作用下排桩模型试验研究[J]．北京：工程勘察．2012,(7):23-27．[11]张维正．深基坑开挖及支护工程理论与实践[M]．北京：人民交通出版社，2014．[12]中国建筑科学研究院．JGJ120-2012建筑基坑支护技术规程[s]．北京：中国建筑工业出版社,2012．[13]中华人民共和国住建和城乡建设部,中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB5001