土木工程畢業設計-蘇州高新技術創業樓基坑支護結構設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 1 粉質 粘土 ～ 暗綠色，可塑，含鐵錳氧化物，無搖振反應，切面稍光滑，干強度和韌性中等，分布不連續，局部缺失。 ⑥ 2 粉質 粘土 ～ 灰黃色，可塑，無搖振反應，切面稍光滑，干強 度和韌性中等，局部缺失。 ⑦ 1 粉土 ～ 灰色，中密～密實，濕，含云母片，搖振反應迅 速，切面粗糙，干強度低，韌性低， 全 場地 分布 。 ⑦ 2 粉質 粘土 ～ 灰色，可塑，濕，含云母片，無搖振反應，切面 稍光滑，干強度和韌性中等，全 場地 分布 。 ⑦ 3 粉砂 ～ 灰色，密實，濕，含云母片，搖振反應迅速，切 面粗糙，韌性低，全場地分布。 ⑧ 粉質 粘土 ～ 灰色，可塑，無搖振 反應，切面稍光滑，干強度和韌性中等，全 場地 分布。 東華理工大學 畢業設計 (論文 ) 基坑基本概況 4 水文地質條件： 根據地下水的賦存條件，將本場地淺層地下水分劃為兩類： 一類為孔隙潛水，賦存于第 (1)層素填土中 ，勘察期間測得該場地初見水位埋深為 ～ ，初見水位的標高為 ~；穩定水位埋深為 ~，穩定水位的標高為 ~。 另一類為孔隙微承壓水，主要賦存于砂性土中，對本程有影響的主要為淺部 ④ ④ 2 層粉性土 中，通過對鉆孔 J J4 下套管止水測得鉆孔淺部微承壓水的穩定水位埋深 為 ～ 米，微承壓水的穩定水位標高為 ～ 。 據蘇州市區域水文地質勘察資料，蘇州市孔隙潛水歷史最高水位為 米（黃海高程，下同），近 3～ 5年最高水位約為 米，歷史最低潛水位約為 米，地下水年變幅為 ～ ；近 3～ 5年最高水位約為 米，歷史最低水位約為 米；地下水年變幅約為 米左右。 有關基坑支護的詳細設計參數如下表所示： 表 基坑支護設計參數一覽表 土層 編號 土層 名稱 滲透試驗 固結快剪 （ cq） 三軸剪切 (uu) 重度γ (KN/m3) 靜止土壓力系數 K0 Kv （ cm/s） KH （ cm/s） C KPa Ф (゜ ) C KPa Ф (゜ ) ② 粘土 39 ③ 粉質粘 土 21 ④ 1 粉土夾 粉粘 ④ 2 粉土 11 ⑤ 粉質 粘土 25 東華理工大學 畢業設計 (論文 ) 基坑支護方案選擇 5 2 基坑 支護方案選擇 基坑支護設計基本要求 (1)基坑設計以“安全、合理、經濟、便于施工”為原則，同時保證施工周期較短，結合本工程地質、環境、挖深等諸多因素； (2)替基坑土方開挖和地下室施工創造一個安全干燥的施工條件；支護結構穩定、牢固、安全，確保地下室施工安全以及周邊建筑物和道路的安全；有效止水，確保周邊建筑物和道路不產生沉降；。 (3)支護結構基坑內壁與地下室基礎承 臺邊緣應留有足夠的施工工作面；基坑周邊有良好的圍護，確保坑邊行人安全； (4)基坑支護范圍不超過建設用地紅線、不影響現有臨時辦公用房的正常使用；基坑周邊排水暢通，地面雨水、污水不流入基坑； (5)參照蘇州地區以往深基坑工程成功實踐經驗； (6)考慮到鄰近坑邊有重點保護道路及房子，為確保安全，以“位移變形”控制設計算 (7)考慮到支撐中心標高盡可能下落，以減少支護樁配筋、樁徑及樁長，從而大大降低支護結構造價成本； (8)考慮到本場地地質條件由于該場地地下水位埋深較淺，地下水較豐富，透水性大，為杜絕“側壁流砂， 坑底管涌”等不良現象出現，關鍵做好基坑止水，降水設計和施工； (9)考慮到本基坑面積規模大，跨度大，不適合布置內支撐，但考慮到基坑“長邊效應”，長邊最大達 250m,中部變形較大 ,所以在基坑每邊中部設置豎向斜支撐，并在局部基坑地段底部設置深攪樁墩，以防止支護結構傾覆失穩。以利于基坑土方開挖和地下室結構施工。 基坑支護 方案選擇 依照基坑勘探點平面布置圖，長寬 約 250m179。 100m，對基坑支護進行區段劃分：AB以及 DE 段 ,BCD 段， EF 段， FGA 段。各區段應根據巖土工程勘察報告的地質剖面圖來進行計算和分析 綜合各種支撐方案，首先排除了懸臂支撐的可能性，因為該方案保證不了這么大基坑的水平向變形的穩定性，再者浪費資源，增加工程量； 對于用內支撐水平式的支撐也不太現實，基坑的縱橫向跨度大，將致使水平支撐在豎向產生過大的撓曲，不利于支撐的穩定和支護功能的完成，故排除在外； 用土釘墻支護將使工程量煩瑣和增加，且整個場地的地下水位較高，土釘本身利用不了土體的抗剪強度，故也不適合本工程。 綜合舍取采用 基坑四周采用鉆孔灌注樁加預應力拉錨桿支撐支護方案，局部地東華理工大學 畢業設計 (論文 ) 基坑支護方案選擇 6 段增設豎向斜撐和深攪樁墩來加固支撐； 經設計驗算和電算之后，能滿足幾坑 土方開挖，地下室結構施工和對周圍環境保護的要求。 計算方案 嚴格按照《建筑基坑技術規范》（ JGJ120－ 99）中的有關章節進行。土壓力：采用“朗肯”土壓力公式“分層”計算，基坑面下主動土壓力采用“三角形”分布模式。填土和粘性土采用“水土合算”；粉砂性土采用“水土分算”，水壓力計算采用“三角形”分布模式。 (1) 計算模式：采用單支點支護結構“等值梁”法計算，樁頂圈梁兼作圍檁；分“各種工況”計算。因該場地土層變化較大，計算斷面較多，部分區段采用 同濟啟明星軟件對 支護 結構的穩定性進行驗算 ； (2)計算斷 面 :根據地質條件分布、周邊環境及挖深不同等情況進行對應的設計； (3)計算復核 :最后采用同濟啟明星基坑支護分析軟件進行電算復核，結果基本一致； (4)計算結果 :具體參見設計圖紙。 東華理工大學 畢業設計 (論文 ) 基坑支護設計 13 3 基坑 降止水設計 基坑止水計算 整個基坑四周采用外圍“雙排雙軸”深攪樁形成一個三面 止水帷幕。 東側 可不做止水帷幕， 降水和止水 結合。 水泥摻入比 %15?aw ，水灰比為 ， Φ 700@500，相鄰的樁搭接 200mm，其抗管涌驗算為： ? ?? ? ? ?hwthk g 39。0/239。39。 ?????? ??? 其計算簡圖如圖 所示： h dH土層參數c, γ , Ф1. 000mq 圖 抗管涌計算簡圖 式中： 39。th?? ? ?????0降 水 水 頭 差 ；樁 端 到 坑 底 水 頭 的 垂 直 距 離基 坑 側 壁 重 要 性 系 數 西側挖深 米抗管涌計算 考慮局部地段水位差別，取該地段的平均地下水位 ，則水頭差：39。 1 mh? ? ? ? ?，設止水樁長為 L， 則 t’=（ ） m， 39。331 0 / 9 .0 /w KN KNmm????取 ， ， 則 可 得 ：? ? 1 L???? ???????? ? k g m m?解 得 出 ， 取 該 段 的 止 水 樁 長 為 。 東華理工大學 畢業設計 (論文 ) 基坑支護設計 14 北側挖深 米抗管涌計算 考慮局部地段水位差別，取該地段的平均地下水位 ，則水頭差：39。 1 mh? ? ? ? ?，設止水樁長為 L，則 t’=（ ） m， ? ?39。3321 0 / 9 . 0 /9 . 0 7 . 0 7 . 0 12 . 01 0 . 0 7 . 01 0 . 9 1 1w KN KNmmLL m m???????? ????????g取 ， ， 則 可 得 ： k解 得 出 ， 取 該 段 的 止 水 樁 長 為 。 南側挖深 米抗管涌計算 考慮局部地段水位差別，取該地段的平均地下水位仍為 ，則水頭差：39。 1 mh? ? ? ? ?，設止水樁長為 L，則 t’=（ ） m， ? ?39。3321 0 / 9 . 0 /9 . 0 9 . 0 9 . 0 12 . 01 0 . 0 9 . 01 5 . 5 1 6w KN KNmmLL m m???????? ????????g取 ， ， 則 可 得 ： k解 得 出 ， 取 該 段 的 止 水 樁 長 為 。 基坑降水計算 止水設計在于防止管涌，但實際的水力滲透系數可能會隨著開挖的進行而影響到水位基準面的變化，進而使實際水力剃度跟工勘報告有所變化，可能會大于臨界管涌水力剃度，再加上一面流滲地下水，故需考慮降水。 本次綜合考慮基坑水位降深較大，約為 9m；以及基坑所處土體的滲透性在 ，可采用噴射井點降水方案。 降水井型 選 6 型噴射井點：外管直徑為 150mm，采用環形布置方案。 井點埋深 埋置深度須保證使地下水降到基坑底面以下，本工程案例取降到基坑面以下 處。埋置深度可由下式確定： ? ?01xL H h h lih r? ? ? ? ? ? ? ? 式中： L—— 井點管的埋置深度 ,m。 H—— 基坑開挖深度 ,m。 h—— 井點管露出地面高度 ,m。一般可取 。 h? —— 降水后地 下水位至基坑底面的安全距離，本次可取 。 i—— 降水漏斗曲線 水力坡度，本次為環狀，取 h1 —— 井點管 至基坑邊線距離，本次取 。 r0 —— 基坑中心至基坑邊線的距離，本次工程案例去最近值寬邊的一半，即 50m。 東華理工大學 畢業設計 (論文 ) 基坑支護設計 15 l—— 濾管長度，本次取 ； 故， L=9++1+179。 (1+50)+1=. 環形井點引用半徑 采用“大井法”，參考規范，將 矩形（本案例長寬比為 ，小于 10）基坑折算成半徑為 x0的理想大圓井，按“大井法”計算涌水量，故本次基坑的引用半徑： mbax ??????? ? 式中： a,b—— 基坑的長度和寬度 ,m。 η —— 系數，可參照下表格選取： 表 系數 η表 b/a 0 η 井點 抽水影響半徑 由公式mktR Hx w220 ??可求得 抽水影響半徑。 式中： t—— 時間，自抽水時間算起 (25晝夜 ),d；本案例取 5d； m—— 土的給水度，按表 確定，本次取粉質粘土 。 k—— 土的滲透系數 ,(m/d)。 wH—— 含水層厚度 (m),本次取承壓含水層厚度④ 1，④ 2 土層厚度的總和，即為 。 表 土的給水度 m表 土的種類 礫石、 卵石 粗砂 中砂 細砂 粉砂 粉質粘土 粘土 泥炭 m 故 2 2 2 .8 5 8 .7 1 1 0 .9 8 .8 7 50 .1Rm? ? ?? ? ? 基坑涌水量計算 (1)判斷井型 由于 井點管埋深為 ，處于⑤層粉質粘土不透水層之中，則井型可定位承壓完整井，濾管處于④ 1，④ 2 層含水層之間，不考慮多層承壓水的情況，按單一層均化處理，則依前面所述 ,滲透系數 k 可取平均值 。 (2)基坑穩定滲流涌水量 用公式1 002. 73 lg( ) lgMSk RQ xx? ??來進行計算： 式中： k—— 土的滲透系數 ,(m/d)。 東華理工大學 畢業設計 (論文 ) 基坑支護設計 16 M—— 總含水層厚度 ,m。 S—— 地下水水位降深 ,m。本次取 R—— 抽水影響半徑 ,m。 x0—— 環形井點系數的引用半徑 , m。 可 參考圖 ： 隔水層基坑承壓含水層MSX 0 R 圖 承壓含水層井點降水示意圖 故31 8 . 7 92 . 7 3 2 . 8 1 8 4 2 . 7 /l g ( 1 1 0 9 8 . 8 7 5 ) l g 9 8 . 8 7 5 dQ m?? ? ? ??? (3)基坑靜儲水量計算 取基坑土體給水度 m=，故基坑總靜儲水量 V(m3)可由下式計算： mabV H w ?? 式中： HW —— 最大水位降深 ,m。 a,b—— 基坑的長度和寬度 ,m。 m—— 土的給水度，按表 確定，本次取粉質粘土 故 mV 32 2 5 0 5 01 0 09 ????? 按預降水 10d算， 則平均日出水量為：