某基坑支护工程论文毕业设计.docx
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某基坑支护工程论文毕业设计
绪论
随着城市建设的不断发展，基坑支护技术也不断更新，不断成熟。
在面对不同的工程环境及条件时，采取何种的支护形式显得至关重要，同时把是否能够保证基坑及周围环境的安全和工程造价作为判断一个支护设计方案是否合理的标准。
支护结构形式选择的合理，不仅关系到整个基坑以及建筑物的安全可靠，也与经济利益和社会效益休戚相关。
在过去，支护结构比较简单，通常采用钢板桩加井点降水，一般情况下能满足基坑的安全施工。
但是，随着深基坑的逐步广泛运用，单一的支护技术已经不能满足当前工程建设的发展需要了。
各种组合支护技术也磅礴发展，常见的包括——水泥土桩和灌注桩组合支护、抗滑桩和锚杆组合支护结构、水泥搅拌桩和锚杆支护结构等等。
其中，现在广泛使用的挂网喷锚支护，得到越来越多人的认可。
本论文将为挂网喷锚支护提供更多的理论及实践依据。
通过本次基坑支护的设计，充分运用所学知识，为实际工作打下更为坚实的基础。
在原有知识结构体系下，深入学习巩固专业基础知识，加深对专业知识的掌握。
锻炼自我规范的进行工程设计与CAD制图的能力。
由于自身掌握的知识有限，在设计的过程中所涉及内容广泛多样，有助于培养我们进行科学研究，查阅技术文献和资料以及编写技术文献能力。
此外、还能够培养我们合作能力及组织工作能力，在参与工程建设中，了解施工技术与方法，提高独立工作能力。
因本人水平有限，加之本基坑设计内容比较多，难免有许多不妥之处，恳切希望老师予以批评指正。
第一篇某区西南片区员工公寓三期C地块基坑支护设计
第1章基坑支护设计综合说明
1.1工程概况
1.1.1设计概况
某建设开发有限公司拟建某西区西南片区员工公寓三期C地块，该项目由9栋18F的宿舍楼、3~4F综合楼及商业裙房以及一层地室组成，其中高层宿舍楼建筑高度为62.0m，拟采用框架-剪力墙结构，筏板基础；综合楼建筑高度为15.8~19.3m、附属商业裙房建筑高度9.8m，均拟采用框架结构，独立柱基；一层地下车库拟采用框架结构，独立柱基。
根据拟建物特征和拟建物场地地质条件，按《高层建筑岩土工程勘察规程》（JGJ72-2004）规定，重要性等级为二级，场地等级为二级，地基等级为二级，故岩土工程勘察等级为乙级。
1.1.2地理环境
场地周边均为现有道路，东北侧为天彩路，西北侧为C1地块，西南侧为B地块，东南侧为天映路，场地四周均用砌体围墙隔离。
我项目部负责施工C2地块，整个场地高差较大，有建筑垃圾1230m3，生活垃圾1458m3,混凝土垃圾67m3，废弃管道96m，淤泥12789m2、平均厚度0.9m，粗320mm的树木34根，除草面积约为33083m2，与±0.000最高标高相差2.2m，根据市规划局提供的有关本工程地下管线图显示，我场地内没有线缆、管道等市政设施，场地内满足开挖的条件。
工程地理位置及场地原貌示意图
场内现状（直径320mm树木34根）场内现状（生活垃圾1458m3，废弃管道96m）
场内现状（建筑垃圾混凝土67m3）场内现状（建筑垃圾1230m3）
场内现状（淤泥12789m2，平均厚度0.9m）项目东北侧道路
1.2场地工程地质条件
1.2.1场地位置及地形地貌
拟建场地位于某市西区，紧邻IT大道北侧，地势平坦，地貌属平原岷江水系一级阶地，现为拆迁空地。
勘探点孔口高程介于543.78～551.60m，高差7.82m。
平均高程为548.43m。
场地地貌单元属岷江水系一级阶地。
1.2.2气象资料
根据气象台观测资料表明，地区属亚热带湿润气候区，四季分明，气候温和，雨量充沛，夏无酷署，冬少冰雪。
多年年平均降水量947mm。
丰水期为6～9月份，降水量占全年降水量74%，枯水期1～3月份，其余为平水期。
丰、枯水期地下水水位年变化幅度为1.50～2.50m，湿度多年年平均为82%，多年年平均蒸发量为1020.50mm。
多年年平均气温16.2℃，极端最高气温为37.3℃，极端最低气温-5.9℃。
多年年平均风速为1.35m/s，最大风速14.8m/s，极大风速为27.4m/s（1961年6月2日），最多风向为北及北东风向，多年年平均风压力为140pa，最大风压力为250pa。
1.2.3地层岩性
根据钻探揭示，场地地层结构简单，主要由第四系人工堆积（Q4ml）杂填土、素填土第四系全新统冲积（Q4al）粉质粘土、粉土以及第四系上更新统冲洪积（Q4al+pl）细砂、中砂及卵石等及中生界白垩系上统灌口组（K2g）泥岩组成，现自上而下分述如下：
（1）杂填土（Q4ml）
黑色，松散，湿，主要由建筑垃圾、原有建筑物基础、拆迁的混凝土以及回填粉土组成，该层在场地内普遍分布，层厚在0.20～4.30m之间。
（2）素填土（Q4ml）
灰黑色，松散，湿，主要由回填的粉土组成，含少许回填卵石及建筑等。
该层在场地内局部分布，层厚在0.30～6.50m之间。
（3）粉质粘土（Q4al）
灰黄色～黄褐色，可塑，稍湿，主要由粘粒和粉粒组成，含少量铁锰质结核及钙质结核，局部地段富集铁锰质结核；无摇震反应，光泽反应稍有光滑，干强度中等，韧性中等；该层在场地内普遍分布，层厚0.40～1.80m。
（4）粉土（Q4al）
褐黄色，中密，稍湿，主要由粘粒和粉粒组成，含少量铁锰氧化物，摇震反应较强，光泽反应无，干强度低，韧性较差；该层在场地内仅局部分布，层厚0.40～3.20m。
（5）细砂（Q4al+pl）
灰黑～青灰色，松散，矿物成份主要由长石、石英组成，夹少量云母片，颗粒级配较好，该层在场地内仅局部分布，大部分地段缺失，层厚0.20～2.60m。
（6）中砂（Q4al+pl）
灰黑～青灰色，湿，松散，矿物成分以石英、长石为主，夹少量云母片。
该层主要分布于卵石层顶板或呈透镜体分布于卵石层中，N120锤击数1.0～2.0击，层厚0.80～1.10m。
（7）卵石（Q4al+pl）
深灰～青灰色，湿～饱和，松散～密实。
卵石成分主要由岩浆岩组成，呈亚圆形，一般粒径20～80mm，最大达400mm，含少量漂石，顶部卵石风化严重，大部分呈强～全风化，卵石易捏碎，该层厚度在1.0～1.5m之间，中部及下部卵石呈微～中风化，少量卵石呈强风化，卵石层充填物主要为中细砂，含少量泥质，卵石层与上部土层交界处含泥质较重，在卵石层中下部又些许分布的粘性土填充。
部分地段卵石层中上部分布有中砂软弱夹层。
根据N120击数和卵石含量，我们将卵石层划分为四层：
松散卵石：
主要分布在卵石层的顶板，卵石含量在50～55%质检，卵石排列顺序十分混乱，绝大部份都不接触，N120锤击数2～4击/10cm；
稍密卵石：
主要分布在卵石层的上部以及中部，卵石的含量在55～60%质检，大部分不接触，N120锤击数4～7击/10cm；
中密卵石：
主要分布在卵石层下部以及中部，卵石含量在60～70%质检，呈交错排列，连续接触，N120锤击数7～10击/10cm；
密实卵石：
主要分布于卵石层中下部，卵石含量大于70%，呈交错排列，连续接触，N120锤击数大于10击/10cm。
以上详见工程地质剖面图。
1.2.4水文地质条件
（1）地下水类型
场地地下水为赋存于第四系砂卵石层中的孔隙型潜水，受地下径流、大气降水补给；排泄方式以地面蒸发、地下径流为主。
（2）地下水位
勘察期间正值枯水期，受邻近地区降水影响及测得场地部分地下水水位，其埋深为6.40～11.80m，其标高在538.48～542.07m之间，抗浮水位可按历史最高水位544.00m考虑，结合区域水文地质资料和已有成功的降水设计与施工经验分析，砂卵石层富水性和透水性均较好，属强透水层；上部的粉土层透水性较弱，属弱透水层，基坑开挖之前应进一步核实地下水静止水位，可在勘探钻孔内进行复核，为基坑降水的设计和施工提供可靠依据。
（3）地下水渗透性及其腐蚀性
结合区域水文地质资料和已有成功的降水设计与施工经验分析，砂卵石层富水性和透水性均较好，属强透水层。
上部的人工填土、粉质粘土、粉土层透水性较弱，属弱透水层。
该场地地下水渗透系数K=20m/d（降水井施工时可进行抽水试验核验确定），场地环境为二类
根据勘察期间采取3件地下水样进行腐蚀性试验，试验结果（详见附录），按《岩土工程勘察规范》（GB50021～2001）（2009年版）有关规定，地下水的腐蚀性情况评价见表1.1。
表1-1地下水腐蚀性评价表
项目
评价方法
实测值
评价
标准
腐蚀
等级
备注
结论
按环境类型水对混凝土结构的腐蚀性
SO42-（mg/L）
111.4～117.6
＜300
微
环境类型
为Ⅱ类
场地地下水对砼及砼中钢筋具微腐蚀性
Mg2+（mg/L）
28.3～30.8
＜2000
微
NH4+（mg/L）
0～0
＜500
微
总矿化度（mg/L）
478.5～494
＜20000
微
按地层渗透性水对混凝土结构的腐蚀性
PH值
7.04～7.12
＞6.5
微
地层渗透性为强渗透性
HCO3-（mmol/L）
4.35～5.13
＞1.0
微
侵蚀性CO2（mg/L）
0.97～1.21
＜15
微
水对钢筋混凝土结构中钢筋的腐蚀性
Cl-
（mg/kg）
55.66～67
＜100
微
干湿
交替
根据上表结果判定：
地下水对砼结构、砼结构中的钢筋具微腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。
1.2.5土的腐蚀性
根据勘察期间采取3件土试样进行腐蚀性试验，试验结果（详见附录），按《岩土工程勘察规范》（GB50021～2001）（2009年版）有关规定，土的腐蚀性情况评价见表1.2。
1.3场地地震效应
根据《建筑抗震设计规范》（GB50011—2010）的相关规定，拟建项目位于市某西区，地震设防烈度为7度第三组，设计基本地震加速度值为0.10g，设计特征周期为0.45s。
根据本场地内3#、9#、32#、64#、70#、89#、100#、114#、、125#孔波速测试成果，场地卓越周期T=0.219秒，场地内覆盖层等效剪切波速Vs=366.065m/s，覆盖层厚度大
表1-2土的腐蚀性评价表
项目
评价方法
实测值
评价标准
腐蚀等级
备注
结论
按环境类型土对混凝土结构的腐蚀性
SO42-（mg/kg）
145.92～158.4
＜450
微
环境类型为Ⅱ类
场地土对砼及砼中的钢筋具微腐蚀性
Mg2+（mg/kg）
40.08～41.76
＜3000
微
NH4+（mg/kg）
0.0～0.0
＜750
微
按地层渗透性土对混凝土结构的腐蚀性
PH值
7.11～7.21
＞6.5
微
地层渗透性为强渗透性
土对钢筋混凝土结构中钢筋的腐蚀性
Cl-
（mg/kg）
53.25～56.09
＜400
微
B
（根据上表结果判定：
土对砼结构、砼结构中的钢筋以及钢结构具微腐蚀性）
于20.00m。
场地中分布之素填土、粉土、粉质粘土、细砂、中砂及松散卵石土属中软场地土，稍密～密实卵石土属中硬场地土；建筑场地属Ⅱ类建筑场地，拟建场地为可进行建设的一般场地。
根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）和《地区建筑地基基础不设计规范》（DB51/T5026-2001）附录P的相关规定以及本工程的室内土工试验，场地内粉土粘粒含量大于10%，为不液化土；根据工程地质剖面图统计，场地内所揭露之细砂均位于最高历史水位以上。
根据《地区建筑地基基础不设计规范》（DB51/T5026-2001）附录P为不液化土，本工程实际情况拟建物区域范围内分布的的粉土、细砂均属基坑挖除部分，故在地震烈度7度条件下，可不考虑已被挖除的粉土、细砂的液化影响。
卵石层中分布的中砂多呈透镜体或夹层分布，孔隙水压力也易于消散，可不考虑其地震液化危害。
1.4地基土工程性能评价
由原位测试、室内试验结果，结合钻探结果，对场地内钻探深度范围的土层力学性质作如下评价：
（1）杂填土及素填土结构松散，力学性质较差，属不良地基土，且为基坑挖出部分，不宜选作基础持力层；
（2）细砂力学性质差，层厚变化大，且为基坑挖出部分，不宜选作基础持力层；
（3）粉质粘土及粉土承载力较低，层厚分布不均，且为基坑挖出部分，不宜用作高层拟建物基础持力层；
（4）中砂有一定承载力，经强度和变形验算满足要求后，满足设计要求后可选作拟建物基础持力层的下卧层；
（5）松散卵石层有一定力学强度，经强度和变形验算满足要求后，可选作低层拟建物及纯地下室的基础持力层及下卧层；
（6）稍密～密实卵石层具承载力高、压缩性低的特点，工程性能较好，是拟建物基础的良好持力层及下卧层。
1.5基坑支护设计土层参数
基坑支护结构设计土层参数详见表1-3：
表1-3基坑支护结构设计土层参数一览表（勘探报告上）
指标
土
名
重度
γ
（kN/m3）
承载力
特征值
fak（kPa）
压缩
模量Es（MPa）
变形
模量
Eo（Mpa）
抗剪强度指标
预制桩
基床系数
K（kN/m3）
静止侧压力系数ξ
泊
松
比
µ
内聚力
标准值Ck（kPa）
内摩擦角标准值φk（º）
极限端阻力标准值
qpk（kPa）
极限侧阻力标准值
qsi（kPa）
杂填土
17.0
60
6.0
8.0
素填土
17.5
80
10.0
8.0
粉质粘土
19.0
140
5.5
18.0
11.0
45
粉土
18.5
120
6.5
10.0
22.0
40
0.43
0.30
细砂
18.0
80
4.5
3.5
18.0
30
0.36
0.32
中砂
19.0
120
10.0
8.0
20.0
50
0.31
0.30
松散卵石
20.0
200
13.5
12.0
30.0
90
2.5×104
0.28
0.25
稍密卵石
21.0
350
22.5
20.0
35.0
6000
120
3.0×104
0.25
0.20
中密卵石
22.0
550
37.5
30.0
40.0
7500
140
3.5×104
0.20
0.17
密实卵石
23.0
850
54.0
40.0
45.0
8000
160
4.0×104
0.18
0.15
第2章基坑支护设计方案
2.1设计依据
（1）《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）
（2）《喷射混凝土支护技术规范》（GB50086-2001）
（3）《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）
（4）《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）
（5）《基坑土钉支护技术规程》（CECS96:
97）
（6）《总平面图及基础图纸》
（7）《某西区西南片区员工公寓三期C地块项目岩土工程勘察报告》
2.2基坑安全等级
根据《地区建筑地基基础设计规范》（DB51/T5026-2001）中表11.5.3所列，结合本工程周边环境及开挖深度，确定本工程基坑安全等级为二级，基坑重要性系数γ=1.0。
2.3设计理论
土钉支护是置入于现场原位土体之中以较密的间距排列成的细长杆件，如钢筋、钢管等，通常还外裹水泥浆或水泥砂浆浆体。
其特点是沿通长和周围土体接触，并以群体发挥作用，再与周围土体构成一个组合体，在土体已经发生变形的条件下，通过与土体相接触面产生的粘结力或摩擦力，使得土钉被动承受拉力，并主要通过受拉工作附加给土体以约束加固从而使其稳定。
弥补了土体自身强度的不足，充分调动土体自身结构强度，改变边坡变形和破坏形态，增加土体自身稳定性，达到基坑壁支护的目的。
2.4基坑支护的选择
2.4.1方案选择原则
（1）满足基坑边壁及周边建筑物、道路、管网及相邻其它设施的安全，并尽可能的减少基坑开挖对其影响。
（2）体现以人为本，和谐构筑的原则，达到“安全、经济、合理、实用”的目的。
（3）充分考虑本工程特点及场地地质资料，科学合理的设计、施工，在满足相关法规、规范的情况下，尽量为业主方节约该子项目的造价。
（4）严格按公司质量体系和项目管理办法，合理组织人员、设备、物资、资金等，精心准备，科学管理，提交精品工程。
2.4.2支护方案的选择
目前，基坑围护主要采取桩、墙、板、喷锚等形式。
该工程基坑开挖深度为-6.75m、-6.95m、-5.95m、-6.15m，为二级基坑，基坑周边无临近建筑物。
根据地区基坑围护经验，该工程采用喷锚（土钉墙）支护方案。
喷锚支护有施工进度快、机具简单、施工面小、造价低等特点。
2.5设计说明及参数的选择
2.5.1设计说明
（1）采用理正基坑软件进行土钉参数设计计算。
（2）基坑边线开挖为地下室边线外延2.0米，采用放坡开挖，放坡坡度65°。
2.5.2设计参数的选择
根据本工程地勘报告提供的地质剖面图，分析基坑周边剖面，该工程基坑边壁支护深度范围内土质分布情况较为均匀，可综合为一个典型剖面进行基坑支护设计计算，基坑边壁支护深度为6.95m。
本工程支护设计采用的参数引用于周边场地岩土参数表，并结合《地区建筑地基基础设计规范》（DB51/T5026-2001）相关表格以及深基坑支护经验。
2.6土钉设计结果
2.6.1计算说明
基坑开挖按放坡率1：
0.5考虑设计。
具体放坡可根据现场实际情况适当调整。
2.6.2设计参数及结果
采用专业岩土工程软件理正软件进行土钉参数设计计算，设计结果见表2.1
喷锚护壁设计详见《基坑支护平面布置图》和《喷锚护壁大样图》。
2.7面层设计
2.7.1配筋
钢筋网采用φ12。
网格水平、竖直间距均为150mm，采用绑扎搭接。
各土钉横竖方向分别采用一根Φ14钢筋连接，以保证土钉的整体性，钢筋与土钉焊接采用帮条堵头加强，焊接应满足焊接规范要求。
表2-1喷锚支护设计结果
锚杆排数
长度（米）
倾角（°）
杆径
（mm）
间距（米）
联结方式
备注
Sx
Sy
第一排
8
10～15
Φ150钢管
1.4
1.4
1Φ14钢筋与锚杆焊接
土层锚杆
第二排
7
10～15
Φ150钢管
1.4
1.4
1Φ14钢筋与锚杆焊接
土层锚杆
第三排
7
10～15
Φ150钢管
1.4
1.4
1Φ14钢筋与锚杆焊接
土层锚杆
第四排
6
10～15
Φ150钢管
1.4
1.4
1Φ14钢筋与锚杆焊接
土层锚杆
备注：
（1）所有纵向加强筋均为1Φ14；
（2）杆内注浆采用水灰比为1:
0.6的水泥浆,注浆压力0.2～0.3MPa；
（3）建设单位必须准确查明锚杆施工范围内地下管网布置及深度；
（4）Sx为横间距,Sy为纵间距;
2.7.2面层混凝土
面层混凝土采用细石混凝土，配合比由试验室试配后根据各自用量现场拌制后使用。
水泥宜采用32.5MPa普通硅酸盐水泥，面层平均厚度按80mm考虑，喷射混凝土强度C30，且应抽样作混凝土试块试验。
在面层上布置泄水孔，孔径为40mm，间距为1.4m×1.4m。
穿透护壁面层，进入原土体50mm。
局部渗水较为严重处，采用40PVC塑料管作为泄水管，间距根据实际情况进行加密。
2.7.3散水面
在基坑的顶面，喷锚支护的上口需上翻1.5m（基坑南侧，散水面封闭至围墙），形成散水面。
散水面向基坑的外侧倾斜，倾斜度拟定为5‰。
散水面的钢筋网和喷锚护壁的钢筋网成为一整体，网片钢筋φ12间距为150mm，采用绑扎搭接。
C20细石混凝土浇筑散水面，厚度为80mm。
2.7.4支护设计计算书及简图
此部分为理正基坑软件计算，设计计算简图、设计基本参数、坡线参数、超载参数、整体稳定计算结果及抗倾覆稳定验算结果详见附录1土钉计算书。
第3章施工总体情况
3.1施工流程
基坑的喷锚支护施工，采用如下施工工艺：
（1）土方开挖（每层开挖深度不得超过2.0m）→打锚杆→修土、挂钢筋网→焊主筋→喷混凝土→灌浆→挖下一层土→……→至坑底。
（2）因本场地局部地段砂层较厚，局部地段厚度达1米左右，所以在砂层较厚处采用施工流程为：
土方开挖（每层开挖深度不得超过1.0m、每段长度不超过2.5m且预留0.5m由人工清理壁面）→修土→喷混凝土→挂钢筋网→喷混凝土→打锚杆→焊主筋→喷混凝土→灌浆→挖下一层土→……→至卵石层下0.5m。
按上述工序逐层向下循环，直到基坑底，完成支护。
3.2施工技术要点
（1）土钉杆体为Φ150焊管，壁厚3.0mm。
杆体的选择要求表面平直，无影响杆体质量的裂痕，杆体的内部要求畅通。
为保证灌浆效果，在杆体击入端约1/2长度上制作注浆孔，大小φ8mm，间距50cm，螺旋型布置，注浆孔前端焊接Φ14的钢筋倒刺。
（2）土钉采用QC-150专用锚杆机击入土体，倾角为15度左右。
土钉位置施工误差为±5cm。
（3）钢筋网采用φ12盘条，调直后进行制安，其间距为150mm，误差不得超过10mm，搭接长度不得小于200mm。
土钉体自身的焊接及土钉与主筋之间的焊接必须牢固，焊接符合相关规范。
（4）该工程采用PZ-5B系列干喷混凝土设备，9～12m3空压机作动力，在施工前应检查设备，确保施工过程的顺利。
喷射混凝土强度等级为C20，采用干喷法，干料搅拌后，采用混凝土喷射机喷射，喷头前端加水混合，喷头距离喷射面0.6～1.0m远，喷射顺序应由下至上，分段进行。
回弹下落混凝土料及时清理利用。
喷射厚度控制在8cm左右，C20配合比应由试验室试配，并严格按比例拌料。
在混凝土喷完后2h应按规定进行喷水养护，养护时间根据气温确定，宜为3～7d，确保混凝土面层的后期质量。
压浆浆液为纯水泥浆，压浆压力控制在0.2～0.3MPa之间，浆液水灰比控制在1.0～0.6左右，浆液应搅拌均匀，随搅随用，须在浆液达到初凝前用完。
3.3施工机具
表3-1施工机具一览表
机具
型号
数量
锚杆机
QC-150
1台
空气压缩机
V-12/7
1台
混凝土喷射机
PZ-5B
1台
灰浆泵、制浆筒
UB3、JW
1套
交流弧焊机
BX6-250
3台
切割机
YT94001
1台
经纬仪
J-Ⅲ
1台
水平仪
DS2400
1台
配套设备
若干
3.4劳动力组织
表3-2劳动力组织
序号
工种
人数
1
班组长
1
2
机师
1
3
机手
2
4
电工
1
5
焊工
2
6
机修工
2
7
普工
15
3.5质量保证措施
贯彻执行国家、省、市颁布的保证质量的规范、规程、规定。
贯彻执行公司的质量方针，质量为本、科学管理、精心施工，为顾客提供满意的产品和服务。
本工程质量控制必须严格按照有关标准、规范及文件执行。
质量控制要点如下：
3.5.1施工前的控制
施工方案和技术交底
（1）根据施工组织设计中列出的需要编制的施工技术方案目录，在项目施
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