基坑支护施工方案三

基坑支护设计方案工程名称：华阳阳市阳光佳佳苑设计单位：浙江江江工业大大学建建筑规划划设计计研究院院有限限公司施工单位：中广广广建设集集团有有限公司司编制日期：二OOO一三年七月月十十五目录第一章基坑支支支护设计计的计计算方法法------------------------------------------------------------------4第一节概述--------------------------------------------------------------------------------------------------4第二节静力平平平衡法------------------------------------------------------------------------------------4第三节等值梁梁梁法----------------------------------------------------------------------------------------6第二章设计任任任务及要要求-----------------------------------------------------------------------------------9设计原始资料--------------------------------------------------------------------------------9工程概况---------------------------------------------------------------------------------------------9设计条件---------------------------------------------------------------------------------------------9结构设计任务及及及要求-----------------------------------------------------------------110任务----------------------------------------------------------------------------------------------------112要求----------------------------------------------------------------------------------------------------112第三章结构方案案设设计说明------------------------------------------------------------------------------144第一节设计依依依据及规规范--------------------------------------------------------------------------144本项目相关资资资料------------------------------------------------------------------------------144设计采用的规规规范------------------------------------------------------------------------------144基坑设计环境境境控制标准准-----------------------------------------------------------------114第二节支护结结结构方案------------------------------------------------------------------------------155方案设计指导导导思想--------------------------------------------------------------------------155方案简介--------------------------------------------------------------------------------------------155第四章基坑支支支护结构构设计计计算书-----------------------------------------------------------------117第一节土压力力力计算----------------------------------------------------------------------------------117一、土压力系系数计计算------------------------------------------------------------------------------177二、土压力计计算---------------------------------------------------------------------------------------118第二节嵌固长长长度及水水平锚锚固力计计算-----------------------------------------------------244一、土压力系系数计计算-------------------------------------------------------------------------------226二、锚杆长度度计-----------------------------------------------------------------------------------------266三、锚杆杆体体材料料计算---------------------------------------------------------------------------226四、桩长计算算--------------------------------------------------------------------------------------------266第三节配筋计计计算--------------------------------------------------------------------------------------228一、排桩配筋筋计算算------------------------------------------------------------------------------------28第四节验算-----------------------------------------------------------------------------------------------330抗倾覆稳定验算算算-------------------------------------------------------------------------------330抗隆起验算-----------------------------------------------------------------------------------------300抗管涌验算-----------------------------------------------------------------------------------------311第一章基坑坑坑支护设设计的的计算方方法1．1概述计算板桩墙的常常常用方法法，主主要有自自由端端支撑法(静力平衡衡法)、弹性线线法法、等值值梁法法，后来来又提提出1/2分割法，矩矩矩形荷载载经验验法，太太沙基基法，均均适用用于基坑坑围护护结构计计算。由由于本工工程拟拟采用排排桩式式围护，故故主主要介绍绍下面面介绍板板桩墙墙设计方方法：：静力平平衡法法和等值值梁法法。1．2静力平衡衡法它假定支护结构构构是刚性性的，随随着板(桩)入土深度度的的不同，作作用用在不同同深度度上各点点的净净土压力力的分分布不同同。当当单位宽宽度板板(桩)墙处于稳稳定定，相应应的板板(桩)入土深度度即即为板桩桩保证证其稳定定性所所需要的的最小小入土深深度，可可根据静静力平平衡条件件即水水平力平平衡方方程(∑H=0)和对桩底底截截面的力力矩平平衡方程(∑M=0)联解求得得。图图2-1为单撑(锚)支护结构构的的内力计计算简简图。整整个支支护结构构是稳稳定的，故故作作用在挡挡土结结构上的的Ra、Ea、Ep三力必必须须平衡。图图中中Ra为支撑(锚)力；Ea为主动动土土压力；；Epp为被动土土压压力；q。为地面均均布布荷载。图2-1底底底部自由支支承承单撑(锚)支护结构构计计算根据力的平衡条条条件可以以得到到:(2-10)根据对支撑(锚锚锚)位置的力力矩矩平衡条条件可可以得到:(2-11)由以上两个方程程程可以得得到关关于入土土深度度t的三次方方程程，当主主、被被动土压压力都都确定后后，入入土深度度只随随撑(锚)位置ho而改变变，调调整ho可以调调整整入土深深度，关关系是：：hoo增大，t减小；反反之之增大。从从而而可以达达到调调整桩长长的目目的。同同时桩桩中的最最大弯弯矩也是是hoo的函数，当当当ho从小到到大大增大时时，桩桩中的最最大弯弯矩是先先小后后增大，它它有有一个最最小值值，取此此值进进行桩径径设计计可以使使桩径径最小。1．3等值梁法法桩入坑底土内有有有弹性嵌嵌固(铰结)与固定两两种种，当作作一端端弹性嵌嵌固另另一端简简支的的梁来研研究。挡挡墙两侧侧作用用着分布布荷载载，即主主动土土压力与与被动动土压力力，如如图2-1所示。在在计计算过程程中所所要求得得出的的仍是桩桩的入入土深度度、支支撑反力力及跨跨中最大大弯矩矩。单支撑挡墙下端端端为弹性性嵌固固时，其其弯矩矩如图2-2所示，若若在在得出此此弯矩矩图前己己知弯弯矩零点点位置置，并于于弯矩矩零点处处将梁梁(即桩)断开以简简支支计算，则则不不难看出出所得得该段的的弯矩矩图将同同整体体梁计算算时一一样，此此段梁梁段即称称为整整梁该段段的等等值梁。对对于于下端为为弹性性支撑的的单支支撑挡墙墙其净净土压力力零点点位置与与弯矩矩零点位位置很很接近，因因此此可在压压力零零点处将将板桩桩划开作作为两两个相联联的简简支梁来来计算算。这种种简化化计算就就称为为等值梁梁法，其其计算步步骤如如下：1）根据基坑深深深度、勘察察资资料等，计计算算主动土土压力力与被动动压力力，求出出土压压力零点B的位置，按按按式(2-122)计算B点至坑底底的的距离u值；图2-2等值梁梁梁法计算简简图图2）由等值梁AAAB根据平衡衡方方程计算算支撑撑反力Raa及B点剪力Qв(2-12)(2-13)3)由等值梁BBGG求算板桩桩的的入土深深度，取取艺Mc=0，则(2-14)由上式求得(2-15)由上式求得x后后后，桩的的最小小入土深深度可可由下式式求得得(2-16)如土质差时，应应应乘系数数，即即(2-17)4)由等值梁求求算算最大弯矩矩矩值。第二章设计计计任务及及要求求2．1设计原始始资料料一、工程概况（一）一般概况况况1．项目名称：：：华阳市阳阳光光佳苑2．项目地点：：：东关路农农信信花园东东侧3．业主：温州州州银苑房地地产产开发有有限公公司4．主体设计：：：温州中福福建建筑设计计院有有限公司司5．岩土勘察：：：温州市岩岩土土地质研研究院院有限公公司（二）结构概况况况1．本项目位于于于东关路农农信信花园东东侧，基基地面积9555555.24平方米，由由由陆家嘴嘴环路路和东园园路围围合而成成。本本项目为为住宅宅楼，由主主楼楼（地面28层）及二层层地地下室组组成，总总建筑面面积为为10511552.443㎡㎡。2．基坑面积及及及开挖深度度本工程建筑±000.00相当于绝绝对对标高+4.225，室外自自然然地面平平均标标高取+4.000；基坑开开挖挖面积约24599mm2，基坑围围护护周长约210m，根据结结构构图纸，底底板板面标高高为-7.555，底板厚厚为700mmm，局部厚厚为11000mmm，垫层厚厚为100mmm。因此基基坑坑开挖深深度为为8.10米，局部部电电梯井、集集水水坑等落落深尚尚未确定定。二、设计条件（一）周边条件件件本工程位于东关关关路农信信花园园东侧1地块，周周边边环境情情况较较为复杂杂：东侧：基坑开挖挖挖面与红红线间间距离为5.4995～5.5228米，红线线外外为汇亚亚大厦厦。该建建筑物物地上33层、地下4层，采用用桩桩基础，与与基基坑开挖挖面最最小距离离为19.11225米。南侧：基坑开挖挖挖面与红红线间间距离为10.99997～16.66336米，红线线外外为上海海银行行大厦。该该建建筑物主主楼46层，裙房5层，地下3层，采用用桩桩基础，与与基基坑开挖挖面最最小距离离为17.44779米。西侧：基坑开挖挖挖面与红红线间间距离为4.2559～4.3557米，红线线外外为东园园路。北侧：基坑开挖挖挖面与红红线间间距离为8.6996～12.00553米，红线线外外为陆家家嘴环环路。（二）工程水文文文地质条条件根据《陆家嘴中中中心区B2-1地块项目目岩岩土工程程勘察察报告》，本本工程基坑开开挖影响范围围内岩土工程程地质有以下下特点：拟建场地现为停停停车场，场场地地地形基基本平平坦，实实测各各勘探点点的孔孔口地面面标高高在3.84～4.36米之间，一一一般地面面标高高在4.00左右。场地内①层填土土土较厚，在在1.80～3.100m之间，上上部1.0米为碎石石、砖砖块、建建筑垃垃圾等，下下部部为灰黄黄～灰灰色粘性性土、粉粉性土，土土质质不均。基坑开挖深度范范范围内分分布有有第②3层粉土，富富富水性好好，透透水性强强，在在水头差差的作作用下易易产生生流砂等等不良良地质现现象。拟建场地浅部地地地下水属属潜水水类型，其其水水位动态态变化化主要受受控于于大气降降水和和地面蒸蒸发，勘勘察期间间实测测取土孔孔内地地下水位位静止止水位埋埋深在在0.90～1.200m，设计计计算算时地下下水位位取0.5m。场区内第⑦层为为为承压含含水层层，承压压水头头在3～11m，其中⑦1层顶最浅浅埋埋深约为32米。经计计算算，按承承压水水头为自自然地地面以下3米考虑，当当当基坑开开挖深深度小于15.0米时，可可不不考虑承承压水水对基坑坑突涌涌的影响响。由由于本工工程底底板处开开挖深深度为8.1米，预计计局局部电梯梯井、集集水坑处处开挖挖深度不不会大大于15米，因此此可可不考虑虑承压压水对基基坑的的影响。场地内土层分布布布情况及及基坑坑围护设设计参参数如下下表（一一）所示示。表3-1土土层层分布情况况况及设计计参数数表土层名层厚(M)γ(kN/m3)))φ(度)C(kPa)含水量(%)压缩模量(MPPPa)渗透系数建议值值值（cm/s）①填土1.80～3...1017250②3粘质粉土夹夹粉粉质粘土7.70～9...5018.328732.08.292.0E-0444④淤泥质粘土4.20～5...1016.79.51351.42.054.0E-0666⑤1-1粘土5.60～6...5017.5131641.13.404.0E-0666⑤1-2粉质粘粘粘土夹粘质质粉粉土8.50～1555.00018.1191434.05.168.0E-0666注：C、φ均为为勘察报告所所所提供的基基坑坑支护设设计参参数（直直剪固固结峰值值）；；（三）基坑侧侧侧壁安全全等级级及重要性性系系数根据本工程的开开开挖深度度、地地质情况况及周周边环境境情况况，基坑安安全全等级为为二级级，基坑重重要要性系数γ0=1.0。2．2结构设设计任务务及要要求一、任务该工程是对基坑坑坑围护做做排桩桩结合锚锚杆的的设计。运运用用了所学学的土土力学及及基坑坑围护设设计等等专业知知识结结合毕业业实习习的现场场实习习经验，通通过过对勘察察资料料的分析析，结结合场地地环境境及工程程实际际并运用用计算算机应用用软件件，设计计计算算。主要要内容容：围护护结构构的设计计、施施工方案案的选选择、整整体稳稳定验算算、坑坑底隆起起验算算、主被被动土土压力计计算等等。二、要求目的：根据勘探探探报告资资料和和相关规规范结结合专业业知识识设计合合理的的设计方方案以以达到实实际工工程设计计要求求标准。主要指标：(111)保证开开挖挖面积达24599mm2；(22)保证基基坑坑深度达8.1m；(33)抗倾覆稳稳定定性验算算Kss≥1.2000；(44)抗隆起验验算算Ks≥1.1；(55)抗管涌验验算K≥1.5。第三章结构方方方案设计计说明明3．1设计依据据及规规范一、本项目相关关关资料1、华阳市阳光光光佳苑地块块项项目建筑筑总平平面图、扩扩初初方案资资料；；2、地下综合管管管线图；3、《华阳市阳阳阳光佳苑地地块块项目岩岩土工工程勘察察报告告》；二、设计采用的的的规范1、国家标准《混混混凝土结结构设设计规范范》(GB5000100-220022)；2、国家标准《地地地基基础础设计计规范》（GB55000077-22002）；3、国家标准《建建建筑结构构荷载载规范》（GB55000099-22001）；4、国家标准《建建建筑地基基基础础工程施施工质质量验收收规范范》（GB55002022-22002）5、中华人民共共共和国行业业标标准《建建筑基基坑支护护技术术规程》（JGJJ1120--999）三、基坑设计环环环境控制制标准准本工程基坑施工工工对周边边环境境影响的的控制制指标如如下：：邻近建筑物沉降降降不大于20mm，附加倾倾斜斜不大于1.0‰；管线相邻两监测测测点（不不大于于20米）沉降降差10mm，水平位位移移差10mm，并满足足相相关管线线单位位的要求求；3．2支护结结构方案案一、方案设计指指指导思想想基坑围护方案的的的选定必必须综综合考虑虑工程程本身的的特点点及周围围环境境的要求求，在在满足地地下室室结构土土建施施工及确确保周周围环境境安全全可靠的的前提提下，尽尽量达达到既经经济合合理，又又方便便施工及及提高高工效的的标准准。本工程基坑开挖挖挖深度较较深，达8.10米，基坑坑开挖面积积约2459平方米；；项目位于于陆家嘴中中心区，开开挖面与红红线距离仅仅约4.26～12.005米，与相相邻建筑物物距离约17.448～19.113米，西、北北两侧紧邻邻道路，环环境保护要要求比较高高，必须采采取可靠围围护措施。根据本工程的开开开挖深度度、地地质情况况及周周边环境境情况况，基坑坑围护护可按二二级基基坑工程程进行行设计。二、方案简介基坑工程具有较较较强的环环境效效应，基坑工程程的的开挖，必必将将引起周周围地地基中地地下水水位变化化和应应力场的的改变变，导致致周围围地基土土体的的变形，对对相相邻建筑筑物、构构筑物及及市政政地下管管网产产生影响响。影影响严重重的将将危及相相邻建建筑物、构构筑筑物及市市政地地下管网网的安安全与正正常使使用。本工工程程周围的的环境境复杂，对对环环境的要要求比比较苛刻刻，既既要保证证整个个维护结结构的的施工过过程的的安全，又又要要控制围围护结结构及其其周围围土体的的变形形，以保保证周周围建筑筑和地地下管线线的安安全。在在安全全前提下下设计计合理，节节约约造价，方方便便施工，缩缩短短工期。故故采采用排桩桩与锚锚杆组合合的基基坑护壁壁体系系。利用排桩与锚杆杆杆组合的的基坑坑护壁体体系是是深基坑坑施工工支护结结构的的一种方方法，即即采用钻钻孔压压浆桩和和锚杆杆配合体体系进进行护壁壁。开开挖基坑坑周围围钻孔，浇浇筑筑钢筋混混凝土土灌注桩桩，每每隔一定定距离离向桩背背面斜斜下方用用锚杆杆钻机打打孔，在在孔内放放钢筋筋锚杆，用用水水泥压力力灌浆浆，达到到强度度后，拉拉紧固固定，在在桩中中间进行行挖土土直至设设计深深度。该该方法法既防止止侧壁壁土体产产生坍坍塌下滑滑，保保护相邻邻建筑筑物安全全，又又有施工工方便便，节省省施工工场地，施施工工进度快快，护护壁效果果好，安安全可靠靠，便便于机械械开挖挖的特点点，适适用于邻邻近有有高层建建筑，不不允许支支护有有较大变变形。第四章基坑支支支护结构构设计计计算书书4．1土压压力力计算一、土压力系数数数计算土压力系数如表表表5-1所示。土压力系数表表5-1土层KaiKpi①填土0.40590.6371②3粘质粉土夹夹粉粉质粘土0.35400.59502.82521.6808④淤泥质粘土0.71670.84661.39531.1812⑤1-1粘土0.63270.79541.58051.2572⑤1-2粉质粘粘粘土夹粘质质粉粉土0.50880.71331.96551.4019二、土压力计算算算（一）土层分布布布土压如表5-222所示。土层分布布布表5-2层号岩土名称厚度（m）填土2.50②3粘质粉土夹粉质质质粘土8.00④淤泥质粘土4.50⑤1-1粘土6.00（二）土层侧向向向土压力力计算算（1）主动土压压力力计算σaA=(200+17×0)××0.400059-22×0×0..63711=8.11188(kPa))σaB上=(220+117×2.5)×0.405599-2×0××0.637711=25.33669(kPa))σaB下=(220+117×2.5)×0.354400-2×7××0.595500=13.77995(kPa))σaC=(200+117×2.5+18.3×5..66)×0.354400-2×7××0.595500=50.07333(kPa))ΣaD上=Eaa(23)=50..0073(kPa))ΣaD下=(220+117×2.5+18.3×5..66)×0.7177-2×13×0.8477=96.26999(kPa))ΣaE上=Eaa(31)==966.2669((kPa))ΣaE下=(220+17×22.5+18.3×5..66)×0.632277-2×166××0.795544=78.93(((kPa))σaF=78..93((kPa))（2）被动土压压力力计算σpC=0×22.882522+2×7×1.688008=23.55331(kPa))σpD上=(00+188.3×22.4)×2.882252+22×7×11.688088=147..6614(kPa))σpD下=(00+188.3×22.4)×1.339953+22×13×1..118122=991.99933(kPa))σpE上=(00+18.3×222.4+1166.7××4..5)×1.339953+22×13×1..118122=196.85550(kPa))ΣpE下=(00+18.3×222.4+1166.7××4..5)×1.558805+22×16××1.225772=228.42220(kPa))σpF=(0++18.3×222.4+1166.7××4..5+117..5×66)×1.558805++2×16××1.2572===394..3373(kPa))图5-1土压力力力分布图（3）净土压力力计计算（坑地地地面以下下）σpC=23..53112--50.00773=-26..5542(kPa))σpD上=1447.61444-50..0073=97.55441(kPa))σpD下=911.993---96.22669=-4.22776(kPa))σpE上=1996.85000-96..2269=100..5581(kPa))σpE下=2228.42111-78..993=149..4491(kPa))σpF=3944.3773--78..933=315..4443(kPa))得开挖面以下图图图土压力力零点点X/2.4-XXX=26.55442/97.55441X=0.51333(m)土压力零点在基基基坑底面面以下下0.51133m处（如图5-2所示）。图5-2净土压压压力分布图图（三）土压力合合合力及作作用点点的计算算：EaAB=2...5×(8.11188+255.3369)//22=41..8858(KN/mm))HaAB=2...5/3×(8.11188×2+25..3369)//((8.11188+255.3369)==1.0335(m)EaBC=(1113.77955+500.0073)×5.66/22=1778.83(KNN//m)HaBC=5...6/3×(13.77995×2+50..0073)//((13..7795++500.0773))=2.2277(m)EaCD=5000.0773××2.44=120..1175(KN/mm))HaCD=2...4/22=1.2(m)EaDE=9666.2699××4.5=433..2209(KN/mm))HaDE=4...5/2==2.255(m)EpCD=(2223.55311+1447..6144)××2.4/22==205..3374(KN/mm))HpCD=2...4/3×(23.55331×2+1477..6)/((23..5311+1147..6))=0.9911(m)EpDE=(9991.99933+1996..8500)×4.55/22=6499..8955(KN/mm))HpDE=4...5/3×(91.99993×2+1966..8500)//(911..9933+1196..8550)=1.978(((m)4．2嵌固长长度及水水平锚锚固力计算算一．水平锚固力力力的计算算：（以以土压力力零点点位置计计算）以o点取矩：(6.6+0...513))TT=41.88558×((1..0355+55.6++0..5133)++1788.883×((2..27++0..5133)++0.55×226.55422×0..5113×22/33×0..5113T=(299..2++4977.688+22.3228))/7..1113TTT=1112..36(kN/mm))二．锚杆长度计计计算：取60kpa取1.3钻孔直径径取120mmmm锚杆位于于地地下4m处倾角取=HPPBB235钢筋抗拉拉强强度设计计值==0.221kpaa/mmm21．自由段长度度度计算：=2.5×2555+8×2288.5++4..5×99.55+6××133==0.513+++4.11=44.6113mm得=2.8344mm可取自由段长度度度计算：2.83344+1..5==4.33m图5-3锚杆杆杆自由段计计算算简图2．锚固段长度度度计算：根据，，，取1.0,有有=16.7m取锚固长度为1117m,,锚杆总长长为17+44..3=221..3m三．锚杆杆体材材材料计算算：杆体钢筋半径为为为取20mmm四．桩长计算：：：设桩端进入⑤111-1层顶面以以下下x米处∑Ma=41..8588×((1.03355+122.55+x))+178..883×((2..27++2..4+44.55+x)+120..1175××(11.2++4..5+xx)++4333.2209××(22.255+xx)+778..93××x22/2=39.46555x2+7744..0722x++38666..1322∑Mp=2055.3774××(0.9911+4..5++x)+649..8895×((1.9778+x)+228..442×x2/2+11//2[(394..3373--2228.442))×x/66]]×x2/3=4.609888x3+1144..2100x22+8555..2699x++23996..4966MT=112..336×(113.55+xx)=115116.886++1122.336x由∑M=0得得：∑∑Mp+MT-1.22γ0∑Ma≥0整理得：4.61x3+++66.8855x2+38.7744x-726≥0解之得：x≥≥≥2.78866m嵌固长度hd===2.44+44.5++2..7866=99.6886mm取10m桩长H=8.11++10=1118.11m4．3配筋筋计计算一、排桩配筋计计计算（一）最大弯矩矩矩计算：：（1）被动土压压力力弯矩分段段段函数：：1.5≤x≤888.1M==1112.336××(x--1..5)==1112.336xx-1668..548.1﹤x≤1110.55M==1112.336××(x--1..5)++233.533(xx-8..1))2/2+11//2×(147.6---23.5533)(xx-88.1))3/(22..4×33)=112.3666x-11688.544+111.77655(x--8..1)2+8.6622(x--8..1)310.5﹤x≤≤≤15M==1112.336((x-1..55)+22055.4((0..9+xx-110.55)++91..999(x-10.5)))2/2+11//2×((1996.99-991.999))(x--100.5))3/(4..55×3))=317...7411x--21338..0877+446.00(xx-100.55)2+3.88884(xx-110.55)3315﹤x≤188.1M===112..336(xx-11.5))+2055.44(0..9++x-110..5)++6449.88955(1..5++x-15)+2288.4421((x--15))2/2+11//2×((3994.33733-228.42111)(xx-115)3/(6××33)=99677.644x--1099111.677+1114..211(x--155)2+4.6611(x--155)3（2）主动土压压力力弯矩分段段段函数：：0≤x≤2.55MM=8..122x2/2+11//2×((255.377-88.122)xx3/9=4.06x222+1.1155x32.5﹤x≤888.1M=441..86((1..04++x--2.55)++13..7995(xx-22.5))2/2+11//2×((500.0773--13..7995)((x--2.55)33/(55..6×33)=41...8588x--61..3222+66.8