长安大学本科毕业答辩

长安大学本科毕业答辩第1页/共46页PART01PART02PART03PART04PART05PART06工程概况场地工程地质性质支护方案选择支护结构设计计算施工监测方案结论及建议第2页/共46页01PARTONE工程概况第3页/共46页01工程概况拟建项目位于碑林区雁塔北路与建西街十字西南角，规划净用地面积约3.3万平方米，总建筑面积约17.6万平方米。基坑工程计划分两期完成，本次开挖基坑面积约1.57万平方米。基坑开挖13.1m。本文仅涉及该基坑工程项目西侧部分支护方案设计。第4页/共46页02PARTTWO场地工程地质性质第5页/共46页02场地工程地质性质0103地形地貌拟建地貌单元属于黄土梁洼。地下水及降水依据规范，基坑降水后基坑内的水位应低于坑底0.5m。基坑深度为13.1m，初见水位埋深为16.20～17.20m，满足降水规范要求，因此可不考虑基坑降水。0204地层结构拟建场地主要分布更新统粉质粘土、砂类土、古土壤及第四系填土。不良地质现象拟建场地位于西安市f5地裂缝南侧，但经综合判定，本次支护工程中的各拟建建筑物可不考虑f5地裂缝的影响。第6页/共46页03PARTTHREE支护方案选择第7页/共46页03支护方案选择放坡开挖特点：施工成本低廉、施工要求简单以及施工工期短等优点，但需要较大工作空间。适用范围：周围场地开阔，周围无重要建筑物。第8页/共46页03支护方案选择土钉墙特点：稳定可靠、施工简便且工期短、效果较好、经济性好。适用范围：地下水位以上或经降水的非软土基坑，且基坑深度不宜大于12m。第9页/共46页03支护方案选择槽钢钢板桩特点：具有良好的耐久性，可回收再次使用；施工方便,工期短；抗弯能力较弱。适用范围：多用于深度≤4m的较浅基坑或沟槽，在地下水位高的地区需采取降水措施。第10页/共46页03支护方案选择排桩特点：施工中不需要大型机械，施工简单，且无打入桩的噪声、振动和挤压周围土体带来的次生危害。但施工工期较长，费用也较高。适用范围：适用于可采用降水或截水帷幕的基坑。第11页/共46页03支护方案选择预应力锚索特点：预应力锚索是一种通过高强度钢绞线和锚固端将荷载传递到深部稳定岩土层的构件，能够很好的限制支护结构的变形。具有较好的经济技术指标。第12页/共46页03支护方案选择支护方案拟定本文设计中基坑侧壁安全等级为一级，重要性系数为1.1；基坑支护有效使用时间18个月。本工程设计遵循“技术先进，经济合理，安全可靠，确保基坑周边建构筑物、道路、管线及地下设施安全”的原则，满足岩土工程设计“安全性，完整性，可行性”要求。根据现场情况，因为基坑周边建筑物情况复杂，没有足够工作空间进行放坡开挖和土钉墙支护；悬臂式支护结构无法满足该基坑的支护要求。综合考虑安全性、经济性等因素。在本次基坑支护设计中采取排桩+预应力锚索的复合支护结构。

第13页/共46页03支护方案选择支护结构参数锚索桩身截面尺寸：d=800mm，桩间距：1600mm；冠梁高度：600mm；冠梁宽度：800mm；保护层厚度：50mm；冠梁顶标高：-500mm；排桩、冠梁混凝土强度等级：C30。锚索直径：15.2mm；锚索规格：1x7股钢绞线；水平间距：1600mm；竖直间距：2000mm；锚固体直径：150mm。普通钢筋：直径≤10mm者采用HPB300光圆钢筋直径＞10mm者采用HRB400带肋钢筋；喷射砼强度等级：C20。排桩其他根据相关规范要求及施工方案类比，确定支护结构各参数如下所示。第14页/共46页03支护方案选择基坑平面布置图根据给定勘察资料及相关设置，画出基坑平面布置图如右图所示。根据图上信息，由于基坑周围建筑物情况差异，导致支护结构施工条件不同。可将该基坑侧壁按顺时针分为A-B、B-C、C-D、D-E、E-F、F-G、G-H等七种不同施工段。又A-B和G-H段条件相似，采取保守设计取A-B段计算结果。第15页/共46页04PARTFORE支护结构设计计算第16页/共46页04支护结构设计计算手算计算理论内力手算过程采取等值梁法进行计算。将内撑和锚杆处假定为不动的连杆支座。计算出桩两侧的土压力、水压力及其分布后，按静力平衡法计算支护构件各点的内力。软件计算理论内力软件计算过程采取弹性支点法进行计算。将作用桩墙上的支锚点简化为弹簧，将基坑开挖面以下被动侧土体简化成水平向的弹簧，将主动侧（全桩、全墙）的土压力施加到桩墙之上。利用有限元或其他的数值解，即可得到其内力及位移。内力计算理论第17页/共46页04支护结构设计计算岩土参数根据勘探结果、岩土室内试验成果、原位测试成果及周边场地地质性能类似的工程勘察结果，选用支护结构设计参数的建议值见下表。岩土层名称天然容重(kN/m3)粘聚力(kPa)内摩擦角(°)厚度（m）备注①填土16.015.018.02.8

②黄土16.828.022.55.5

③黄土17.531.023.54.8

④古土壤19.328.023.03.0

⑤层粉质粘土20.138.521.58.0

第18页/共46页04支护结构设计计算排桩设计基坑内外土层参数加权计算以及临界深度计算排桩嵌固深度设计计算分工况进行最大弯矩、剪力计算稳定性验算桩身配筋设计计算冠梁设计计算排桩设计过程第19页/共46页04支护结构设计计算排桩设计(A-B段)基坑内外土层参数加权计算以及临界深度计算第20页/共46页04支护结构设计计算排桩设计(A-B段)分工况进行最大弯矩、剪力计算三个工况下A-B施工段内力计算值见下表：A-B段Tc（kN）M（kN·m）V（kN）工况一-52.6848.97工况二63.76-22.1880.33工况三132.43-195.81167.67设计两排锚索，分别距地面7m和9m。超挖0.5m时进行锚索支护施工。该支护工程在开挖施工过程中的内力计算可分为三个工况。第21页/共46页04支护结构设计计算排桩嵌固深度设计计算排桩嵌固深度设计值hd可按下式确定：式中：hd——排桩嵌固深度(m)；γ0——支护结构重要性系数，安全等级为一级，取γ0=1.1；Ep——坑底至桩底被动土压力标准值(kN)；Ea——地面至桩底主动土压力标准值(kN)；ha——基坑外侧主动土压力合力作用点至桩底的距离（m）；hp——基坑内侧被动土压力合力作用点至桩底的距离（m）；Tc1——第一排锚索拉锚力(kN)；Tc2——第二排锚索拉锚力(kN)；hT1——第一排锚索支点至基坑地面的距离(m)；hT2——第二排锚索支点至基坑地面的距离(m)。带入方程式解得：hd=7.8m，取hd=8.0m。排桩设计(A-B段)第22页/共46页04支护结构设计计算排桩设计(A-B段)稳定性验算嵌固稳定性验算抗隆起稳定性验算整体稳定性验算计算得Ke=1.352≥1.25，满足规范要求。计算值为4.128≥Kb=1.8，满足规范要求。借助于理正深基坑支护结构计算软件进行，运用瑞典条分法计算得Ks=2.009≥1.35，满足规范要求。第23页/共46页04支护结构设计计算排桩设计(A-B段)桩身配筋设计计算采取全面均匀配筋方法进行计算，解得As=1570.85mm2。选配9C16，As=1809mm2。经斜截面抗剪承载力计算，取箍筋间距s=150mm，算得只需按照最小配筋率配置箍筋。选配A10@150。沿桩身设置加强筋，选择HRB335，取B14@2000。第24页/共46页04支护结构设计计算排桩设计(A-B段)冠梁设计计算冠梁按构造设计：宽度取与桩径相等，为800mm，高度取600mm，纵向钢筋选择HRB400级钢筋，箍筋选择HPB300级箍筋，混凝土保护层厚度取50mm。纵向受力钢筋每边取5C18。箍筋采用双肢A10@200。经验算配筋均满足规范要求。第25页/共46页04支护结构设计计算锚索设计锚索设计过程锚索自由段长度计算分工况进行各工况拉锚力计算锚索锚固段长度计算锚索直径计算腰梁设计计算第26页/共46页04支护结构设计计算锚索设计分工况进行各工况拉锚力计算设计两排锚索，分别距地面7m和9m。超挖0.5m时进行锚索支护施工。该支护工程在开挖施工过程中的内力计算可分为三个工况。由于工况一锚索不起作用，不予考虑，工况二与工况三拉锚力计算值如下表所示：拉锚力（kN）A-BB-CC-DD-EE-FF-G工况二63.7671.5449.0953.85138.4149.40工况三132.43209.58131.16136.96158.30122.14第27页/共46页04支护结构设计计算锚索设计锚索自由段长度计算由公式计算得到各施工段锚索自由段长度计算值如下表所示，锚索自由段长度实际值考虑到锚头长度需要按进一法取值。长度（m）A-BB-CC-DD-EE-FF-G第一排锚索6.06.06.06.06.06.0第二排锚索5.05.05.05.05.05.0第28页/共46页04支护结构设计计算锚索设计锚索锚固段长度计算由公式计算得到各施工段锚索锚固段长度如下表所示，锚索锚固段长度实际值考虑到锚头长度需要按进一法取值。长度（m）A-BB-CC-DD-EE-FF-G第一排锚索7.08.06.06.015.06.0第二排锚索8.012.08.08.09.07.0第29页/共46页04支护结构设计计算锚索设计锚索直径计算由公式计算得到各施工段锚索所需面积Ap及所需锚索束数目如下表所示：锚索计算A-BB-CC-DD-EE-FF-GAp1（mm2）51.0357.2639.2943.10110.7739.53n1111111Ap2（mm2）105.99167.74104.97109.62126.6997.75n2121111第30页/共46页04支护结构设计计算锚索设计腰梁设计计算采用型钢腰梁，以第一排腰梁A-B段计算为例。作用在第一排腰梁上的集中力为Fh1=63.76kN，其设计值F1=1.1X1.25X63.76=94.91kN。按简支梁计算，跨度1.6m，F作用在跨中位置，则：第一排腰梁最大弯矩：采用厚度小于16mm的Q235钢，抗拉、抗压和抗弯强度设计值f=215（N/mm2）。取截面塑性发展系数γx=1.05。采用双排型钢组合腰梁，故每排型钢的截面模量Wnx应满足下列要求：第一排型钢腰梁截面模量应满足：其余各施工段计算值见下表第31页/共46页04支护结构设计计算锚索设计腰梁设计计算腰梁设计A-BB-CC-DD-EE-FF-GWnx1（cm3）84.0994.3564.7571.02182.5465.15Wnx2（cm3）174.66276.40172.98180.63208.77161.08腰梁采用双排工字钢，第一排腰梁取E-F段计算值，选择18号工字钢，Wnx1=185cm3；第二排腰梁取B-C段计算值，选择22a工字钢，Wnx2=309cm3。经公式对各施工段进行抗弯强度验算均满足要求

第32页/共46页04支护结构设计计算软件计算结果软件计算内力值位置第一排锚索第二排锚索最大内力（kN）内力标准值（kN）内力设计值（kN）最大内力（kN）内力标准值（kN）内力设计值（kN）A-B344.9888.27121.37388.15153.56211.15B-C402.2991.62125.97495.97346.15475.95C-D335.7465.8690.56388.30158.36217.74D-E346.3071.7398.62400.20181.25249.22E-F426.74258.08354.87465.04152.21209.29F-G327.7965.8690.56381.59135.01185.63根据软件计算内力值重新设计腰梁，腰梁形式与手算一致。经计算得第一排腰梁选用22b工字钢，第二排腰梁选用25b工字钢。第33页/共46页04支护结构设计计算软件计算结果软件计算配筋结果位置计算配筋面积As（mm2）选配钢筋实际配筋面积As（mm2）箍筋配筋加强箍筋A-B276518C142771A10@150B14@2000B-C443118C184580C-D276518C142771D-E275618C142771E-F339818C163619F-G276518C142771第34页/共46页04支护结构设计计算软件计算结果软件计算锚索配置位置第一排锚索第二排锚索自由段长度(m)锚固段长度(m)钢绞线束数自由段长度(m)锚固段长度(m)钢绞线束数A-B661582B-C7615173C-D661582D-E661592E-F6132582F-G661572根据相关施工经验，对钢绞线束数统一取值为3，即统一采用3Xφ15.2规格锚索进行支护。第35页/共46页04支护结构设计计算结果选取在本次设计中，由于计算过程简化，难以表达支护机构体系各参数变化，没有考虑到支护结构变形和建筑物沉降情况、结构内力、部分计算采用近似计算、手算过程中对土层参数加权且没有考虑地下水因素等诸多原因，导致计算结果偏向于不准确。而软件计算所采用的弹性支点法最为一种较为全面的计算方法，能较好地预估支护结构的变形，并考虑变形计算结构内力，其计算结果更接近实际测试结果。因为计算过于繁琐而不适宜用在人工计算中，因此采用软件运用弹性支点法进行第二次计算并将结果进行对比。综合考虑对于桩身配筋及锚索计算结果以软件计算结果为准；为了安全考虑，桩长计算设计以手算结果为准。冠梁设计按照构造设计，取截面为0.8mX0.6m，配筋取手算结果。第36页/共46页04支护结构设计计算结果图件