基坑支護設計土木工程畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 度小于 15m 的基坑。 造價低經 比 對 及 施 工 經 驗 結 合 此 工 程 環 境 得 知 采 用 鉆 孔 灌 注 樁 具 有 以 下 技 術 優 點 ：　 （1） 施工時基本無噪音、無振動、無地面隆起或側移，因此對環境和周邊建筑物危害小；　 （2）大直徑鉆孔灌注樁直徑大、入土深；　 （3） 對于樁穿透的圖層可以在空中作原位測試，以檢測土層的性質；　 （4）擴底鉆孔灌注樁能更好地發揮樁端承載力；　 （5） 經常設計成一柱一樁，無需樁頂承臺，簡化了基礎結構形式；　 （6）鉆孔灌注樁通常布樁間距大，群樁效應小；　 （7）施工設備簡單輕便，能在較低的凈空條件下設樁；　 （8）鉆孔灌注樁在施工中，影響成樁質量的因素較多，質量不夠穩定，有時候會發生縮徑、樁身局部夾泥等現象，樁側阻力和樁端阻力的發揮會隨著工藝而變化，且又在較大程度上受施工操作影響；三、鋼支撐和錨索施工比較（一）施工工藝 支撐和錨索的施工工藝都比較成熟，在深基坑支護中，挖掘機操作需避讓支撐，而錨索不需要。但錨索需要一定的地下空間，這對于市政工程是一的非常的局限條件，并不在任何地方都可以用錨索支護。待基坑施工至基底開始施工結構時，需要向基坑內運輸工程材料，在調裝的過程中，支撐有著很大的限制與不便。支撐安裝工人需要經過專業的培訓才可以上崗，危險系數較大。（二）施工工期 支撐施工時土方將不能同時進行開挖，而錨索在到達設計標高以后，可以多臺同時作業，這期間土方還可以繼續施工，不影響工程進度。但漿液齡期需要大概4 天的時間，土方開挖需要給張拉留出工作面。（三）體系效果 從監控量測的數值反映和對比，兩種支護體系效果均比較理想，樁體7的側向位移都在 3cm 以內。經過比較并根據已對該工程地質條件、基坑開挖深度及周邊環境的特點的分析，選擇基坑支護方案時充分考慮影響邊坡穩定性安全的不利因素，同時兼顧經濟、高效的原則，該工程基坑支護方案擬采用鉆孔灌注樁加錨桿結合支護。第三節 基坑支護中荷載的計算一、荷載與組合結構自重：鋼筋混凝土自重按 25kN/m3 計。水土側壓力：砂、卵石層水土分算，粘性土層水土合算，施工期間按朗肯公式計算其主動土壓力。施工荷載：按 計。0=3kPa?二、水平荷載標準值（一）砂土的水平荷載標準值對砂土計算點位于地下水位以上時按式下式計算：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (21)avaaiipKz??? (22)20tn(45)i ??式中 －第i層的主動土壓力系數；a－作用于 深度處的豎向應力標準值(kPa)；viz－計算點深度(m)；iz－第i層土的內摩擦角（ 0） 。?（二） 粉土水平荷載標準值對于粉土及粘性土 ，水平荷載標準值按下式計算： 　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　 (23)aiaa2iiiprzKc??－第i層的主動土壓力系數；－計算點深度(m)；i－三軸試驗當有可靠經驗時可采用直接剪切試驗確定的第層土固結不排水不（快）剪粘聚力標準值(kPa)；式中 按式(22)計算。aiK（三） 工程中土層水平荷載標準值求土層加權的 值按下式計算：?8() 63tgtgt????????????????得由式22計算得主動土壓力系數得：。　022aa ?????????????????三軸試驗聚力標準值如下表 23：ikc表 23 Cik 三軸試驗聚力標準值土層①素填土③2粉土④2粉土④粉質粘土⑤2粉土⑤4細砂⑦粉質粘土⑨⑩粉質粘土ikc8 8 10 17 6 0 21 21加權 c ? ?1..61037..???????綜上按式(23) 計算得出水平荷載標準值計算結果下表 24：表 24 水平荷載標準值土層①素填土③2粉土④2粉土④粉質粘土⑤2粉土⑤4細砂⑦粉質粘土⑨⑩粉質粘土（m） (kPa)aj? 三 水平抗力標準值根據《建筑基坑支護技術規程》 （JGJ120－99） ，基坑內側水平抗力標準值 按下列pjke方法計算。粉土及粘性土基坑內側水平抗力標準值宜按下式計算：　 　　　　　　 　　　　　 (24)pkpkp=+2jjiiieKc?式中 －作用于基坑底面以下深度處的豎向應力標準值(kPa)；　　　 －第 i 層土的被動土壓力系數。pi第 i 層土的被動土壓力系數應按下式計算 (25)2okp=tan45+ii???????式中 －為第 i 層土的內摩擦角（ 0） 。ki由于降水效果良好，地下水位位于支護結構以下，基本為無水施工，對于砂土、碎石及粉土、粘性土基坑內側抗力標準值可統一按下式計算：9 (26)pkpkp=+2jjiiieKc?式中參數意義同式(24)。計算結果見下表 29：表 29 基坑內側抗力標準值土層 (m)jzpiK(kPa)kic(kPa)pkj?⑨⑩粉質粘土 21 第四節 護坡樁設計一、嵌固深度計算多層錨桿整體等值梁的計算方法是，把基坑下樁的彎矩零點與樁頂之間的樁當作多跨連續梁，錨桿位置當作連續梁的支點，采用力矩分配法計算支點反力。用整體等值梁法計算嵌固深度 ，計算過程如下。0h主動土壓力系數。　??????????被動土壓力系數被動土壓力系數按下式計算： 　　　　　　　 　 (27)??2ppcos=in+iK????????基坑下土的內磨擦角的加權平均值 。op=3樁土間的摩擦角 之間，由于是砂土為主，所以取 。12~3 o2=??所以： 。 ??2pp pcos=+iK????????土壓力為零（近似零彎點）距坑底的距離土壓力為零（近似零彎點）距坑底的距離按下式計算： 　　　　　　　　　　　　　 (28)??qap+=eyK?10式中 －均布附加荷載為產生的水平荷載，均布附加荷載為 30kPa。qe土的天然重度的加權平均值： 3=?qa=???將參數代入式（319）得出土壓力零點，如下：。 　　　????qap+.3+.=??用彎矩分配法計算支點反力現將基坑支護圖畫作一連續梁，其荷載為土壓力及地面荷載，土壓力為零點經計算離坑底為 ，近似看作為彎距為零處， F 點看作為一地下支點無彎距，如下圖 21 所示：mq=30kNABCDEFe=圖 21 基坑支護簡圖將基坑支護圖畫成為一連續梁，契合在為土壓力及地面荷載，見圖 22 所示：kN/mBCDEFA1圖 22 整體等值梁計算簡圖11A 點超荷壓力為　 。由 ????aiaa2iiiprzKc??，??由上得 B、C 、D、E、F 土壓力為 ；b==.kPa。.8k。.8kP。q。f分段計算固端彎距（1） 、AB 段彎矩計算AB 段彎距，簡化為懸臂梁。如下圖 23 所示：A1B圖 23 樁 AB 段計算簡圖A 端彎距為零： 。A=0MB 端彎距計算公式： ； ???（2） 、BC 段彎矩計算梁 BC 段按一端固定一端簡支計算，B 支點荷載 =，C 支點荷載1q=。如下圖 24 所示：2q2圖 24 樁 BC 段計算簡圖由公式得 ；??21C7+8l=??BAC=?（3） 、CD 段彎矩計算 梁 CD 段如圖 25 所示，12 CDq12圖 25 樁 CD 段計算簡圖兩端均為固端，其計算公式為： ??2 221CD == ???? ?2 221C .. .10???（4） 、DEF 段彎矩計算 梁 DEF 段如圖 26 所示， q3k/l=a+圖 26 樁 DF 段計算簡圖F 點為彎矩零點， =， ==35kN，1q2=。按一端固定一端簡支計算公式：32 ??????????????????????????????????（5） 、彎距分配計算固端彎距不平衡，需用彎距分配法來平衡支點 C、D 的彎距。分配系數 C 點：13..621354CBDCBDS???????校核：。CB???D 點 ..41456DECDES???????通過彎距分配，得出支點的彎矩如下表 210。表 210 彎距分配通過彎矩分配，得出各支點的彎矩為：。????（6） 、求各支點反力桿件 B C D F分配系數 彎矩 + 分配力矩傳遞力矩 桿端 + 14BCDFECMcAMRabd 圖 27 支點反力計算簡圖 如圖 27（a）AB 段，先求 ????如圖 27（b）BC 段 ??1B..??????????1C ?如圖 27（c）CD 段 ??1C4. ?????? ?????如圖 27（d）DF 段 ??. ..???????????????????? 1DD..???15??..????????????????各支點反力為： 。257kNR???(7)、反力核算土壓力及地面荷載共計為： .???支點反力 ?????土壓力及地面荷載的合力與支點反力的合力之間的差值在允許范圍內，滿足要求。（8)、插入深度計算插入深度按下式計算： 　　 (29)????????????　　　　　　　　　　　x+y＝h o＝。對于均質粘性土及地下水位以上的粉土或砂類土有效嵌固深度 可按下式確定：dh　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (210)d01.?代入參數計算得： .7298mh??滿足規范《建筑基坑支護技術規程》 （JGJ120－99）要求。二、鋼筋混凝土樁設計 樁 身 最 大 彎 矩 計 算 kN/BCDEFA1圖 28 力學計算簡圖剪力為零處彎矩最大，故先求剪力為零點：16樁所受土體均布荷載斜率 ? （1)、剪力零點在 BC 段設剪力零點距 A 點 h： :.???代 入解 得此處彎矩 ????????? （2)、剪力零點在 CD 段設剪力零點距 A 點 h： :.????代 入解 得此處彎矩 ???????（3)、剪力零點在 DE 段設剪力零點距 A 點 h： :.????代 入解 得17此處彎矩???????所 以 取 下面進行鋼筋混凝土樁的設計。?截面彎矩設計值為（ 211）?式中 為基坑側壁安全等級重要性系數，查表取 。0?代入數據，有 ????依據《地下建筑結構設計》P155周邊均勻配置縱向鋼筋擋土灌注樁一般按鋼筋混凝土正截面受彎構件計算配筋。對于沿周邊均勻配置縱向鋼筋的圓形截面鋼筋混凝土受彎構件，當截面內縱向鋼筋數量不少于6 根時，截面抗彎承載力可按下式計算： 3sini2sintcyMfrfAr?????為簡化計算取 （ 212）??????????? （ 213）2t式中 ——單樁抗彎承載力 ； (kNm)?——混凝土軸心抗壓強度設計值 ；cf 2/——土灌注樁橫截面積 ；A2——圓形截面半徑 ；r()——鋼筋抗拉強度設計值 ；yf 2/)——全部縱向鋼筋的截面積 ；s (m——縱向鋼筋所在圓周的半徑 ；r )——對應于受壓區混凝土截面面積的圓心角與 的比值；?2?——縱向受拉鋼筋截面積與全部縱向鋼筋截面積的比值；擋t根據鉆孔機械，樁身直徑為 ，D80?采用 C30 混凝土，HRB335 級鋼筋，則混凝土軸心抗壓強度 鋼筋抗拉強度設計值,y0??f2t.?f代入公式得 ， ；??.58t再將 值代入式（221）求出單樁抗彎承載力 ：Mmax= kM??181078??故配筋成功。最 終配筋參數見表 211：表 211 圍護樁身配筋參數表樁主筋 加強筋 箍 筋 樁身材料182?18@20?1450?C30 砼冠 梁 截 面 主 筋 箍 筋冠 梁參 數