岩土工程设计综合楼基坑工程设计报告书本科学位论文.docx
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岩土工程设计综合楼基坑工程设计报告书本科学位论文
岩土工程设计----基坑工程设计报告书
建设单位：
实业有限责任公司
项目名称：
综合楼基坑工程
目录
1设计方案综合说明3
2设计依据3
3工程概况3
4场地岩土工程及环境条件4
4.1.场地周边环境条件4
4.2.场地岩土工程、水文地质条件4
4.4支护设计岩土参数5
5设计思路及方案优选6
5.1.基坑工程特点6
5.2.基坑分段及基坑重要性等级6
5.3.支护体系的选择和设计基本设想7
6支护结构设计7
6.1.计算模式7
6.2.边坡设计使用限制8
6.3.主要材料及技术指标8
6.4.基坑分段支护体系8
6.4.1桩排支护8
6.4.2土钉挂网喷砼设计10
6.5.坡顶、坡底排水沟11
7深基坑开挖及施工流程11
7.1.基坑施工顺序11
7.2.土方开挖及基坑排水要求12
7.3.土钉挂网喷砼支护施工要求12
7.4.灌注桩施工要求13
7.5.水泥搅拌桩施工要求14
8环境监测15
8.1监测方法15
8.2.监测内容15
8.3.监测要求15
9应急补救措施16
附件：
设计计算书、设计施工图
实业有限责任公司
综合楼基坑工程
设计方案综合说明
1.本工程项目为实业有限责任公司新建的综合楼基坑工程支护方案。
基坑重要性等级为一~二级。
2.本工程项目采用桩撑，局部自然放坡的支护型式。
3.本场地基坑范围内主要为上层滞水，采取明排措施处理。
4.基坑坡顶应严格限制堆载不超过15kPa。
5.基坑土方开挖到基坑坑底后，土建单位应及时施工坡脚排水沟和集水坑。
设计依据
1.《实业责任有限公司岩土工程勘察报告书》（武汉市昌厦基础工程有限责任公司，2010.12
2.与本基坑有关的设计图纸（武汉建工科研设计有限公司）；
3.《基坑工程技术规程》（DB42/159-2004）；
4.《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）；
5.《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）；
6.《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）；
7.《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）；
8.《天汉基坑设计系列软件》（V2005.01）；
9.现场踏勘。
工程概况
1.工程地点位于汉口古田长丰乡长升路与丰茂路交叉口。
2.该项目为一幢7层综合楼，下设有一层地下室，结构型式为框架结构。
基坑平面形状呈现矩形，室内±0.00相当于绝对标高24.20m，现自然地面整平标高为23.60米，开挖深度为4.05~4.80m，面积约2000m2。
3.本基坑采用桩撑及局部自然放坡的支护方式，基坑重要性等级定为一~二级。
场地岩土工程及环境条件
4.1.场地周边环境条件
据业主提供的资料及现场踏勘，基坑周边环境条件如下：
1.东面：
为长升路，距用地红线（亦为现有围墙）6m，紧邻红线分布有地下电信管沟。
2.南面：
为丰茂路，距用地红线最小距离6m。
3.西面：
为本厂区，紧邻地下室为已有2F厂房，砖混结构，天然基础，埋深约1.5m。
4.北面：
距用地红线7.5m，红线外为武汉圣天奴制衣有限公司，分布有低层建筑群。
5.厂区在红线范围内无管线存在，周边道路分布有雨水和污水管线。
6.主体建筑物基础采用PHC桩。
4.2.场地岩土工程、水文地质条件
1.场地位于汉口古田长丰乡，地貌单元上属长江Ⅰ级阶地。
现场地地势较平坦，地面高程在23.60米左右。
2.根据该场地的勘察报告，拟建场区所分布的地层表层为杂填土层，其下为软、可塑粘性土，再下为流塑状态淤泥质土层及砂层，下伏基岩为强风化泥岩。
地层岩土层空间分布及工程特性详见下表。
岩土层分布及主要特征一览表
层序
层名
地质年代及
成因
分布
范围
层面
埋深
（m）
厚度
（m）
岩性特征
工程性质
颜色
状态
湿度
包含物及其它特征
强
度
压缩性
1
杂填土
Qml
全场地
0
0.9～2.0
色杂
松散
稍湿
分布整个场地，表层以砼及砖块等建筑垃圾为主，下部由一般粘性土混少量草根、碎石、砂组成，结构杂乱，均匀性差。
工程性能差
2-1
粘土
Q4al
全场地
0.9～2.0
0.8
～3.2
褐黄
可塑
饱和
含铁锰质氧化物、白云母。
场地内局部缺失。
偏低
高
2-2
粘土
Q4al
全场地
1.9
～
4.2
0.8
～3.2
褐灰
软塑
饱和
含铁锰质氧化物、白云母及有机质。
低
高
2-3
粘土
Q4al
全场地
4.0
～
5.3
1.8
～3.4
褐灰
可塑
饱和
含铁锰质氧化物、白云母。
偏低
高
2-4
淤泥质粉质粘土
Q4al
全场地
6.3
～
8.2
5.7～
11.4
灰色
流塑
饱和
含铁锰质氧化物、白云母及少量有机质，局部夹少量粉土。
低
高
2-5
淤泥质粉质粘土夹粉土
Q4al
全场地
12.9～
17.7
7.3～
15.4
灰色
流塑
中密
饱和
含铁锰质氧化物、白云母及少量有机质，粉土含量20~30%。
低
高
3-1
粉砂
Q4al
全场地
22.8
～
26.8
1.5～
2.2
深灰
中密
饱和
砂粒矿物成分主要为石英、长石，含白云母。
局部夹中密状粉土。
较低
较高
3.拟建场区地下水在勘察深度范围内主要为上层滞水,上层滞水主要赋存于第①层杂填土中，由大气降水和生活用水补给，无统一水位，水量较小。
4.4支护设计岩土参数
依据地勘报告，各岩土层参数取值如下表。
基坑设计参数表
土层编号及名称
天然重度
r
（kN/m3）
承载力特征值fak（kPa）
压缩模量
ES（MPa）
液性指数
IL
粘聚力
C
（kPa）
内摩擦角
Ф
（度）
（1）杂填土
18.5
5
12
（2-1）粘土
18.7
105
4.8
0.56
19
10
（2-2）粘土
18.2
80
3.5
0.88
13
6
（2-3）粘土
18.5
110
5.0
0.56
20
10
（2-4）淤泥质粉质粘土
17.9
70
3.2
1.08
12
6
（2-5）淤泥质粉质粘土夹粉土
17.9
95
5.0
1.08
14
10
设计思路及方案优选
5.1.基坑工程特点
1.本工程开挖深度4.05~4.80m，开挖深度一般。
2.基坑地层结构特点：
基坑坑壁由杂填土和软、可塑粘性土组成，坑底分布有2米左右的可塑粘性土，其下为厚层淤泥质土层。
岩土工程条件较复杂。
3.基坑水文地质条件特点：
本工程项目场地主要为上层滞水，水文地质条件简单。
4.基坑四周有东、北两面临路，南面紧邻已有厂房，环境条件较为紧张。
5.2.基坑分段及基坑重要性等级
本项目开挖深度较小，但周边环境较紧张，根据相关规范，将基坑分为AA1、A1B、BC、CD、DE、EF、FA十段。
并考虑本项目之重要影响程度，综合确定FA段为二级，其余段重要性均为一级。
5.3.支护体系的选择和设计基本设想
1.本工程基坑坑壁土质一般，近坑底夹厚度1m左右的软土，坑底分布有较厚层的淤泥质土层。
另周边环境紧张，有房屋及市政道路需严加保护，需严格控制地面变形。
经综合考虑，适合采取桩排+内撑的方式进行支护。
桩型选择钻孔灌注桩，成桩质量有保证。
局部段为地下车道入口，采用自然放坡的支护型式。
2.基坑排水采用明排措施。
支护结构设计
6.1.计算模式
1.基坑开挖深度算到承台垫层底（承台较密时）或外墙梁垫层底。
2.基坑周边影响范围内地面超载：
作为施工土方运输通道的地段取q=20kPa，一般地段取q=15kPa，房屋超载对砖混结构取18kPa/层。
内撑梁上考虑施工荷载q=4kN/m。
3.土压力采用朗肯土压力理论计算，水土合算。
4.坡体整体稳定按圆弧法计算，整体滑弧稳定安全系数Khdmin对于重要性等级为一、二、三级的基坑分别为1.30、1.15、1.05。
5.桩身内力采用弹性抗力法计算。
被动区抗力安全系数：
对于悬壁结构不小于1.50，对于单支点结构不小于1.20，对于多支点结构不小于 1.05。
6.围檩按水平方向的连续受弯构件计算，砼内支撑按偏心受压构件计算，立柱按轴心受压构件计算。
7.计算采用《天汉2005》软件。
6.2.边坡设计使用限制
1.坡肩1m范围内严禁堆载，1m范围外堆载严禁超过15kPa。
2.基坑支护为临时性工程，使用期限按6个月考虑。
6.3.主要材料及技术指标
1.HPB235级钢筋，fy=210N/mm2；HRB335级钢筋，fy=300N/mm2；焊条：
HPB235级级钢筋互焊及与HRB335级钢筋焊接用E43,HRB335级钢筋互焊用E50。
立柱材质Q235-B级。
2.坡面保护喷射砼强度等级为C20，厚60~80mm；坡顶硬化砼强度等级为C15。
桩体、冠梁及内撑砼强度等级为C25。
3.砼保护层厚度：
桩：
40mm；其它构件：
25mm
6.4.基坑分段支护体系
6.4.1桩排支护
桩排支护桩桩型可采用钻孔灌注桩。
1.桩排计算
1）各段桩排支护参数选择如下表：
分段
编号
计算深度（m）
地层剖面代表孔号
桩长（m）
桩径（m）
桩距（m）
砼强度等级
AA1、BC
4.05
C9#
16.0
0.8
1.4
C25
A1B
4.55
C7#
17.0
0.8
1.4
C25
CD
4.3
C9#
16.0
0.8
1.4
C25
DE
4.8
C9#
17.0
0.8
1.4
C25
EF
4.65
K11
16.0
0.8
1.4
C25
2）计算结果：
采用天汉软件桩撑模式计算，其计算结果如下：
分段
编号
最大变形量
（mm）
被动区最小抗力安全系数Ktkmin
支撑轴力设计值
（KN/米）
最大弯矩设计值
（kN·m）
计算主筋配筋
（均匀配筋）
AA1、BC
17
1.371
90
386
16φ18
A1B
20
1.310
121
441
18φ18
CD
17
1.356
85
399
18φ18
DE
21
1.201
138
348
16φ18
EF
21
1.201
140
355
16φ18
以上计算过程详见附件计算书。
3）构造：
桩顶放坡及桩间土采用土钉挂网喷砼保护。
2.内撑计算
1）设计参数：
内撑各构件设计参数如下：
内撑各构设计参数表
构件名称
截面尺寸（b*h）（mm）
砼强度等级
冠梁
1000*500
C25
ZC1
500*500
C25
ZC2
400*500
C25
XC
300*400
C25
2）作用荷载及内力计算如下：
构件名称
最不利取值段
作用荷载
设计值
计算模型
计算长度或跨度
（m）
内力计算公式
冠梁
AA1BCD段
147kN/m
多跨连续梁
8
Mmax=0.079*147*7.52=644kN·m
DEF
121kN/m
多跨连续梁
8
Mmax=0.079*121*7.52=538kN·m
ZC1
DE段
147kN/m
偏心受压构件（考虑p-δ效应）
竖向
：
11.5
水平向
：
11.5
轴力N=147*7*1.2*1.414=1700kN
竖向：
Mx=M1（自重弯矩）+M2（安装偏心弯矩）=
+
+ql2/12（施工活载弯矩）=116kN·m
水平向：
M=（安装偏心弯矩）
=16kN·m
ZC2
A1B段
147kN/m
偏心受压构件（考虑p-δ效应）
竖向
：
9.2
水平向
：
9.2
轴力N=147*7*1.2=1200kN
依上格式：
竖向：
Mx=87kN·m
水平向：
My=12kN·m
XC
偏心受压构件（考虑p-δ效应）
竖向
=
水平向
=12
轴力N=1700/5=350kN
依上格式：
竖向：
Mx=88kN·m
水平向：
My=4kN·m
3）配筋计算
详见附件计算书。
3.立柱计算
1）截面设计：
采用格构式钢柱，主肢为4根L85*10，截面尺寸350*350mm，缀板按构造要求。
2）作用荷载：
取（0.1N+支撑重量）为轴向荷载，则N=0.1*1700+150=320kN。
3）截面验算：
详见计算书。
4.立柱桩计算
立柱桩设计为φ800钻孔灌注桩，长8.0m。
按立柱桩满足抗压和抗拔的要求进行设计。
详见计算书。
5.FA段放坡计算
对车道部份，即FA段采取自然放坡支护，二级放坡，坡率1:
1.0。
坡脚插入型钢作抗滑体。
坡面采取挂网喷砼进行保护。
Khdmin系数1.15，详计算书。
6.4.2土钉挂网喷砼设计
对采取土钉挂网喷射砼进行保护的坡面，其设计参数如下：
土钉挂网喷砼设计参数
土钉规格
间距（mm）
（水平×垂直）
钢筋网片规格
（mm）
喷砼强度等级
及厚度
1Φ16长800
1500×1500
钢板网50×100厚2.5mm
C20厚60~80mm
土钉在比较松散的杂填土区域采用花管注浆代替。
花管注浆设计参数如下：
钢管规格
（mm）
长度
间距（m）
（垂直×水平）
钢筋网片规格
（mm）
喷砼强度等级
及厚度
1φ48×3.0
3.0
1000×1000
50×100厚2.5mm
C20厚60~80mm
6.5.坡顶、坡底排水沟
1.为防止地表水渗入地下软化坑壁土层，各侧地面均应进行硬化，并与周边的水泥地坪相连。
地面硬化采用厚度为10cm的C15砼，且必须在第二层土方开挖之前完成。
硬化宽度大于2m或与周边已有硬化地面相接，且硬化后的地面标高应略高于原始地面。
2.在基坑四周硬化区外及坡脚处设置排水沟，使坑外地表水流入原有的排水系统。
排水沟型式尺寸为b×h=200×300mm，采取M5.0砂浆1/4砖砌筑。
3.土钉支护体内部排水采用在支护面层设置40mm的PVC塑料管。
在填土或散粒土中，其管壁应外包滤水材料。
设置间距为5～10m，具体间距视水量大小而定。
深基坑开挖及施工流程
7.1.基坑施工顺序
1.施工坑底水泥土搅拌桩；
2.施工钻孔灌注桩及立柱；
3.施工水泥土搅拌桩止水帐幕；
4.土方开挖到20.00m并喷护，施工桩顶冠梁及内撑；
5.土方分层开挖到基底并喷护；
6.底板施工且达到设计强度80%后，拆除支撑。
7.2.土方开挖及基坑排水要求
土方应分层开挖，开挖顺序严格按施工程序进行，不得超挖。
在开挖过程中，严禁碰撞、损坏支护结构。
土方开挖具体要求：
1.基坑开挖采用反铲挖土、自卸车运土的方式进行。
2.机械开挖时，施工机械不得损坏支护结构，坑底应留30cm土层人工清底，清底至设计标高后应及时铺设垫层，防止基底土体扰动。
3.根据现场实际情况，设置上下基坑通道，表面用砖渣等进行路面硬化。
合理布置土方运输通道。
4.基坑上层滞水通过排水沟、坡面泄水孔排出。
每开挖一层土方，施工单位应在坡脚50cm以外挖出临时排水沟和积水坑，安排专人排水，给土方开挖提供施工条件。
5.土方开挖必须和支护施工密切配合，减少无支护暴露时间，采用分层分段开挖，每层开挖深度应满足每一工况施工要求，不得超挖。
6.具体施工前，应编制专项施工方案或施工组织设计指导施工。
7.3.土钉挂网喷砼支护施工要求
基坑边坡开挖→人工修坡→初喷→挂网→打入土钉→喷射混凝土→第二层土方开挖→循环，直到坑底。
1．边坡支护施工时，必须按设计开挖坡率、设计开挖深度分层开挖，开挖一层，施工一层，不得超挖。
2．每层土方开挖到位后，应使用人工在4.0小时内将机械开挖成的边坡面修整，然后初喷一层，初喷层厚约30mm，接着打入土钉，挂钢板网，喷射第二面层。
二次喷射前应清除初喷面层上的浮浆和松散碎屑，并喷水使之湿润，以保证二次喷射面层与初喷面层可靠、牢固结合。
以上全部工作须在每层土方开挖到位后12小时左右完成。
3．本支护设计中的打入式土钉为1φ16螺纹钢，规格为：
长0.8m@1500×1500；所用钢筋网为50×100厚2.5mm的钢板网，喷射砼面层必须覆盖住土钉头。
4．本支护设计所用喷射砼为C20细石砼，砼面层厚60mm~80mm。
喷射砼水灰比为0.40~0.45，砂率45%~50%，水泥与砂石重量比为1：
4~1：
4.5。
喷射砼内掺速凝剂，喷射砼所用水泥为P·O32.5水泥，喷射砼内粗骨料最大粒径不宜超过15mm。
5．喷射作业时应分段分片进行，同一段内应自下而上进行喷射，射流应垂直喷面，射距在1.0m左右，喷成后的面层要喷水养护。
下层与上层喷锚网墙的加强筋及钢筋网应用焊接进行可靠联接。
6．喷砼施工时，若遇地下水较大，应加大速凝剂用量及提高水泥用量。
喷锚面层上每隔一定距离设置泄水孔；地下水较大时，泄水孔内应设置反滤层。
上级坡坡面泄水孔的渗水量可能较大，其可以通过上级坡脚的汇水沟集中后用潜水泵外排。
7.4.灌注桩施工要求
1.灌注桩的允许偏差：
桩径偏差：
0.1d且≤50mm；
垂直度偏差：
<0.5%；
桩位偏差：
d/6且不大于50mm。
2.可采用正循环钻孔桩机或旋挖桩机进行成孔。
3.桩身钢筋笼接头宜焊接。
支护桩钢筋数量、规格、长度应满足设计要求。
主筋搭结长度不小于10d，同一截面接头面积不大于50%，且相邻接头错开35d，主筋保护层厚度不小于40mm。
4.桩顶施工标高应高于设计标高，桩基施工结束后应凿除桩顶浮浆，必须保证凿除后的桩顶混凝土达到设计强度要求。
5.桩身混凝土的充盈系数大于1.1。
6.砼保护层厚度50mm，主筋伸入冠梁内500mm。
7.5.水泥搅拌桩施工要求
1.重点控制好桩的完整性和均匀性，并控制好桩位和垂直度，以保证搅拌体的闭合。
为保证其龄期，搅拌桩应于基坑开挖前施工完毕。
2.搅拌桩轴线及标准确定：
搅拌桩轴线根据施工图步放施工区域边界线、轴线及桩位。
采用经纬仪和水准仪测量，以木桩标定。
3.桩机对位：
保持桩机周正、平衡，钻头中心对准桩位中心，确保桩位准确及桩身垂直度。
单桩中心偏差小于50mm，垂直偏差不超过1.5%。
4.上料：
加灰量按工作量表控制，上料前必须按单桩所需加灰量一次称重，水泥中不能有硬结碎块及其它杂质。
5.加固料采用P·O32.5MPa普通硅酸盐水泥，每米用灰量50kg±5kg。
6.水泥搅拌桩施工中严格控制钻进提升速度，钻进转速27.0r/min-80.6r/min；钻进速度0.8m/min-1.0m/min；提升喷灰速度0.6m/min-0.8m/min。
现场根据首桩试验情况，确定钻进速度及钻具提升速度。
7.水泥搅拌桩施工的全过程由电脑自动控制：
喷灰量、旋喷速度、提升速度、桩长、施工时间、施工记录。
8.水泥搅拌桩施工28天达到相应龄期后方可进行基坑土方开挖。
环境监测
8.1监测方法
1.基坑开挖前，应根据基坑重要性等级、设计要求、基坑周边环境状态及开挖施工方案等，制定严密、合理、可行的监测方案。
监测方案包括监测目的、监测项目、监测方法及精确要求、监测仪器、监测点的布置、监测周期、监测报警值、工序管理和记录制度及信息反馈系统
2.基坑监测采用仪器观测为主，目测为辅的方法，多种观测方法互为补充，相互验证。
8.2.监测内容
监测项目包括：
1、边坡土体和支护结构顶部的水平和沉降位移；
2、边坡土体深层水平位移；
3、周边建筑物的沉降；
4、内支撑应力；
其沉降和位移允许值见“设计总说明”，监测工作应遵照相关规范执行。
8.3.监测要求
1.变形观测应按现行国家标准《工程测量规范》（GB50026-2007）、行业标准《建筑变形测量规范》（JGJ8-2007）和《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）执行。
2.观测点基准点要求稳固，应设在基坑开挖影响半径外，数量不少于3个。
3.沉降及桩顶位移的观测点数量按每15米一个点设置。
深层水平位移的观测点按25米一个点设置。
内撑应力监测点按每主撑设置一点。
4.监测频率：
在基坑开挖深度小于3m时，每2天1次；开挖深度大于3m时每天1次；开挖卸荷急剧阶段或变形速度接近警戒值时，应加密至每天2次以上。
基坑运行维护阶段观测时间间隔可为10~15天。
5.观测精度要求：
沉降观测中误差±0.5mm，水准测量闭合差≤±0.3
（mm），位移观测中误差±3.0mm。
6.每次观测完毕后及时向建设方和监理方口头通报观测成果，并及时提交观测成果报告。
分析基坑开挖施工时，边坡的安全可靠性及对周边环境（道路、建筑物）的影响程度，及时提出建议、报警，为信息化施工和应急措施的采用提供依据。
工程施工完工，提供阶段性监测报告，作为工程验收依据。
应急补救措施
1.通过施工监测和现场观察，获得准确数据，及时分析处理，严密注视是否有险情以及其发展情况。
2.基坑向坑内方向水平位移过大时（指标控制见“设计总说明”），应停止开挖施工。
观测位移变形速率，分析位移变形过大的原因，如有必要再进行设计验算并补强、现场可采取用土包或其它材料加固坡脚，亦即加固被动区土体以提高被动土压力。
若有可能可在坡顶减载或削坡。
3.加强对各侧坡顶地表水源和道路的观测。
4.做好基坑四周地表水的排泄和下水道的疏导，防止水对坑壁的冲刷、浸润。
雨季可用塑料薄膜复盖坡面，隔离雨水。
5.现场要配置一定数量的抢险器材
编织袋．草包以及装好土的编织袋。
钢支撑、水泵、电焊机
压力注浆机或喷射机
水泥、砂、石料
脚手架、钢管及扣件
钢筋、钢管
速凝剂
精干施工人员
6.其它措施
1）土方开挖施工单位要按设计所要求的分层开挖深度、开挖顺序施工，而随意超挖蛮干往往也是造成基坑事故的重要原因。
要保证基坑顺利开挖成功，除了高质量的支护设计外，还需要土方开挖施工组织严密。
土方开挖施工一定要与基坑支护施工严密配合，协调进行；同时还应根据环境监测所反馈的信息及时调整挖土顺序、挖土速度；土方开挖施工时应按工况分二层开挖，每层开挖深度不得超过设计锚杆深度。
2）基坑开挖过程中，土方应随挖随运，不得随意堆置于基坑周边；施工设备不得对锚杆等支护结构产生碰撞。
3）基坑开挖后，桩排支护段基坑边严禁堆放施工用材，其它各段严禁集中堆载重物，均匀堆放时亦不得超过设计堆载值15kPa。
4）基坑内外运的土在施工完成后必须及时排除出场，不得置于基坑边。
5）为保持基底土体不受扰动，应保留一定厚度的土体人工进行处理。
6）坑底四周设置排水沟，周边少量渗水通过沟底明沟会聚后排出。
内撑梁ZC1配筋计算
1．1基本资料
1．1．1工程名称：
ZC1
1．1．2轴向压力设计值
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