地下工程课程设计说明书.docx

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地下工程课程设计说明书地下工程课程设计说明书地下工程课程设计学院:

河海学院专业：

地质工程班级：

2010级一班学生姓名：

林弟涛学号：

10480127指导老师：

翁其能2013年1月5日一、工程概况1、设计概况拟建通道位于重庆市九龙坡区九龙广场地下车库与沃尔玛车库间，两车库边墙间隔厚15米，沃尔玛车库底地面标高高出九龙广场地下车库底地面标高4.95米；沃尔玛车库高4.27米，九龙广场车库高6.2米。

顶部地表平坦，拟建通道埋深为14米。

2、周边情况根据资料与现场勘察，靠近九龙车库一侧分部有地下管线，及一条地下排水涵洞，涵洞顶位于车库及拟建通道下部约18m深处。

在拟建通道附近分布有给水、排水管道、隔油池、降温池、污水检查井、雨水检查井等。

地表为沃尔玛前广场人行道与景观花台、喷泉等，无车辆通过。

3、工程地质情况根据资料调查与现场踏勘，车库隔墙间地层为原施工后的杂填土，主要为含碎石粘土，区域无地下水埋藏。

根据调查资料，取计算土体物理力学参数如下：

土体物理力学参数表编号岩性厚度（m）容重（kN/m3）C（kPa）（度）K0基床系数（MPa/m）垂直水平1杂填土410202416二、设计依据1、甲方提供的建筑总平面图、地形图、地下管线图、主体框架平面图和剖面图；2、现场踏勘情况及对工程环境的调查研究；3、国家现行有关建筑法律法规；设计规范、标准等。

4、参考规范：

重庆市建筑地基基础设计规范（DBJ50-047-2006）地铁设计规范（GB501572003）混凝土结构设计规范（GB50010-2002）地下工程防水技术规范（GB50108-2001）建筑结构荷载规范（GB50009-2001）（2006年版）建筑基坑支护技术规范（JGJ120-99）公路隧道设计规范（JTGD702004）基坑土钉支护技术规程（CECS96-97）3、方案比选3.1初选方案初选方案该工程周边环境复杂，场地较小，但基础埋深5m，实际开挖深度4.75m，因此工程基坑支护的重点主要控制基坑变形，以保证领近建筑物的安全。

根据现场勘察和工程地质水文地质情况，拟采用的支护方案由：

悬臂桩支护、单支点排桩支护、土钉墙支护、水泥土搅拌桩维护。

水泥土搅拌桩造价低，自重小，挡土墙厚度大,整体性和稳定性好,施工速度快;缺点挡墙占地面积大,不适宜场地狭小的工程,其强度受土层含水量和有机质含量影响大。

该工程基坑位于地下水位以上，可能导致水泥土桩强度达不到设计值，悬臂式排桩适用于土层工程状况良好的情况,缺点是支护桩顶水平位移较大.土钉墙支护位移小,一般测试位移约20mm,对相邻建筑影响小,经济效益好,一般成本低于灌注桩支护,且施工快捷,设备简单,施工所需场地小.通过以上比较,结合工程实际情况,基坑的东、西、南均采用土钉墙支护,北侧相临建筑物较高且对变形要求较高,需计算比较悬臂桩支护与单支点排桩支护.四、土钉墙计算（基坑土钉支护技术规程）4.1开挖深度及地面荷载基坑开挖深度为自然地面下11.0米，地面荷载与坑边距离为1.0米，荷载大小为20Kpa，作用宽度为8.0米。

4.2基坑工程重要性等级由于本工程基坑开挖深度为11.0米，开挖深度一般；又由于场地平坦，靠近九龙车库一侧分部有地下管线；工程地质及水文地质条件较复杂。

综合各方面因素，确定该基坑工程重要性等级为二级。

4.3地下连续墙支护断面结构设计主要内容与要求

（1）确定在施工过程中作用于连续墙上的土压力、水压力以及上部传来的荷载；

（2）确定地下连续墙所需要的入土深度，以满足抗管涌、抗隆起、防止基坑整体失稳破坏以及满足地基承载力的需要；（3）地下连续墙结构的内力计算与变形验算；（4）地下连续墙结构的截面设计，包括墙体和支撑的配筋设计或者截面强度验算，节点、接头的连接强度和构造处理；（5）估算基坑施工对周围环境的影响，包括连续墙的墙顶位移和墙后地面沉降值的大小和范围；（6）绘制结构配筋图。

4.4设计计算

（1）参数选取土钉墙坡比1:

0.2，挂网用钢筋制作，并喷射8cm厚的C20混凝土。

钢筋采用HRB335（fyk=335Mpa），土体参数为见土体物理力学参数表。

上部均布荷载q=20Kpa。

土钉的水平和竖向间距Sh=1.3m和Sv=1.3m,土钉钻孔向下的倾角=10，计算深度H=11m。

（2）土钉所受土压力计算根据下列公式计算：

=0.2180.05应按粘性土计算=0.568=0.56820=11.36Kpa若P=0Kpa，所以H=2.2m=68.728KpaN1=.=N7=计算数据见表1土钉数p（Kpa）标准值N（KN）180.066137.399280.066137.399380.066137.399480.066137.399580.066137.399680.066137.399780.066137.399（3）土钉直径的计算式中：

土钉局部稳定安全系数；Fs,d=1.2土钉内力，；土钉直径，；钢筋极限抗拉强度，根据Ni计算得土钉直径d（数据见表1）：

d1=d2=d3=d4=d5=d6=d7=25mm（4）土钉有效长度、长度及稳定安全系数的计算土钉孔径d0=100mm，土钉与土体之间的粘结强度=60Kpa。

根据公式计算土钉的有效长度见表1。

故土钉总长度取：

1=13.0m，2=12.5m，3=12m，4=11.5m5=10.5m，6=10m，7=9.5m（5）配筋计算钢筋选用HRB335级钢筋，钢筋抗拉强度设计值，土钉钢筋为：

458mm2第1,2,3,4,5,6,7排土钉选用d=25,钢筋面积490.9mm2，满足；选用125（6）整体稳定性验算=12.8mSh=1.3m,Sv=1.3m,H=11m,=20KN/m,q=20KN/m2,C=24Kpa,=16抗滑动=1544.5KN=137.3997=961.793KN=1.61满足要求抗倾覆（1112.81.320+2012.81.3）12.82=25559.04KNm961.793112=5289.862KNm25559.045289.862=4.83满足要求综上该滑面稳定（6）土钉墙砼面层计算（规范）面层实为支承于土钉上的无梁连续板，混凝土强度等级为C20,N/mm2,混凝土保护层厚度为15mm。

钢筋HRB335,直径6-8mm，面层厚120mm，在土体自重及地表均布荷载q作用下，喷射混凝土面层所受的侧压力p0可按下式估算：

根据基坑土钉支护技术规程CECS96-97（5.5.1-1和5.5.1.2）根据规范知S=1.3m，L=1.3m.作用于面层上的荷载满足要求由=0.56820=11.36KN/mm2=68.73KN/mm2=0.46268.73+11.36=43.11KN/mm2=14.21KNm钉上带土钉作用处弯矩M1=0.5M0=7.11KNm跨中弯矩M2=0.2M0=2.84KNm跨中带支座处M3=0.15M0=2.13KNm跨中带跨中处M4=0.15M0=2.13KNm只有土钉连接处的局部弯矩较大，其他截面弯矩较小,通过配筋计算，b=1m,采用钢筋58226226,面层厚度120mm采用钢筋8226226,面层厚度120mm，单层配筋。

5、通道结构计算1.结构尺寸拟定地下通道净跨径L0=8米，净高H0=5米，顶部填土厚为15米（按H1=5米计算）。

土的粘聚力c=24KPa，内摩擦角=16，填土的密度1=20KN/m3。

箱涵主体结构混凝土强度等级为C30，箱涵基础垫层混凝土强度等级为C15，纵向受力钢筋采用HRB335钢筋。

地基为杂填土.地面为九龙广场无车辆荷载。

顶板、底板厚度=60cm，侧墙厚度t=60cm。

估计算长度L=L0+t=8+0.6=8.6m,H=H1+/2=5.3m。

2.荷载计算1）恒载（竖向恒载，水平恒载）顶板处水平恒载标准值=24.02KN/m底板处水平恒载标准值=87.62KN/m竖向恒载标准值qv=1H1+2=20*5+25*0.6=115KN/m2）活载（竖向活载，水平活载）竖向活载：

水平活载：

=0.568*20=11.36KN/m3.内力计算按承载能力极限状态荷载效应组合,并取最不利组合进行设计。

结构由恒载起控制作用，按基本组合荷载公式：

即,来计算荷载设计值。

顶部竖向力设计值为：

顶部侧向力设计值为：

底部侧向力设计值为：

结构受力图如下:

根据sap2000计算：

所加荷载：

KN/m轴力：

KN剪力：

KN弯矩：

KNm竖向跨中弯矩：

左380.13KNm，右-380.13KNm4.截面配筋计算结构左右和上下对称配筋，采用最不利荷载计算顶板跨中、顶板节点、底板节点、左右侧墙跨中。

（1）顶板跨中（34）计算跨度L=8.6m，截面宽度b=1000mm，钢筋保护层厚度C=30mm截面高度h=600mm，h0=560mmm1.0取1.0取根据规范：

mm查表选用28100。

AS=5542mm2抗剪截面尺寸符合规定。

0.510-32bh00.510-31.01.391000560389.2kN0Vd1.06.395kN6.395kN满足要求，仅需按构造设置抗剪钢筋。

（2）顶板节点计算跨度L=8.6m，截面宽度b=1000mm，钢筋保护层厚度C=30mm截面高度h=600mm，h0=560mmm1.0取1.0取根据规范：

mm查表选用25100。

AS=4418mm2节点，不用做斜截面抗剪验算。

（3）底板跨中（12）计算跨度L=8.6m，截面宽度b=1000mm，钢筋保护层厚度C=30mm截面高度h=600mm，h0=560mmm1.0取1.0取根据规范：

mm查表选用32100。

AS=4826mm2抗剪截面尺寸符合规定。

0.510-32bh00.510-31.01.391000560389.2kN0Vd1.06.395kN6.395kN满足要求，仅需按构造设置抗剪钢筋。

（4）底板节点计算跨度L=8.6m，截面宽度b=1000mm，钢筋保护层厚度C=30mm截面高度h=600mm，h0=560mmm1.0取1.0取根据规范：

mm查表选用25100。

AS=4418mm2节点不用做斜截面抗剪验算。

（5）左右侧墙跨中（14，23）计算跨度L=5.6m，截面宽度b=1000mm，钢筋保护层厚度C=30mm截面高度h=600mm，h0=560mmm1.0取1.0取根据规范：

mm查表选用25100。

AS=1473mm2抗剪截面尺寸符合规定。

0.510-32bh00.510-31.01.391000560389.2kN0Vd1.016.673kN16.673kN满足要求，仅需按构造设置抗剪钢筋。

（6）左右侧墙节点计算跨度L=5.6m，截面宽度b=1000mm，钢筋保护层厚度C=30mm截面高度h=600mm，h0=560mmm1.0取1.0取根据规范：

mm查表选用25100。

AS=3927mm2，节点不用做斜截面抗剪验算。

6地基承载力验算（规范）土的内摩擦角，查规范GB50010-2002得CK=24Kpa,，取=22.77KN/m3=0.36206+2.4322.7711.2+524=781Kpa

（1）箱涵自重产生应力P箱=38.72kN/m2

（2）涵顶土重产生应力P土1H205100kN/m2单位长度竖向力Gk=P箱L+P土L38.728.6+1008.6=1193KNFk=qL=1668.6=14