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基坑支护结构设计全套图纸CAD
第一章设计方案综合说明
1.1概述
1.1.1工程概况
拟建南京新城科技园B地块深基坑位于河西香山路和嘉陵江东街交会处东南隅，北侧为规四路（隔马路为A地块基坑），东侧为青石路。
B地块±0.00m相当于绝对标高+7.40m。
基坑挖深为6.1～8.0m。
拟建场地属Ⅱ级复杂场地。
该基坑用地面积约20000m2，包括3幢地上建筑和一层地下室。
建筑物采用框架结构，最大单柱荷载标准值为23000KN，拟采用钻孔灌注桩基础设计方案。
有关拟建物层数、结构型式、柱网和室内外地坪设计标高具体见表1.1。
表1.1
栋号
建筑物
层数
结构型式
室内地坪设计标高
（m）
室外地坪
设计标高
（m）
01
办公楼
19
框架结构
7.3
7.0-7.2
02
国家实验室
1、10、11
框架结构
7.3
7.0-7.2
03
会议楼、
商务楼
2、18
框架结构
7.5
7.2
04
南、北地下室
-1
框架~抗震墙结构
1.9
7.0-7.2
注：
表1.1内建筑物室内外地坪设计标高系吴淞高程。
本工程重要性等级为二级，抗震设防类别为丙类。
根据该工程重要性等级、场地复杂程度和地基复杂程度，按《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）3.1节，划分该工程岩土工程勘察等级为乙级。
1.1.2基坑周边环境条件
基坑四面均为马路，下设通讯电缆、煤气管线等设施。
北侧隔马路为基坑（A地块）
1.1.3工程水文地质条件
拟建场地地形总体较为平坦，地面高程在4.87~8.78m（吴淞高程系）之间。
对照场地地形图看，场内原有沟塘已被填埋整平。
场地地貌单元属长江漫滩。
在基坑支护影响范围内，自上而下有下列土层：
①~1杂填土：
杂色，松散，由粉质粘土混碎砖、碎石和砼块等建筑垃圾填积，其中2.7~4.5m填料为粉细砂，填龄不足2年。
层厚0.3~4.9m；
①~2素填土：
黄灰~灰色，可~软塑，由粉质粘土、粘土混少量碎砖石填积，含少量腐植物，填龄在10年以上。
埋深0.8~5.3m，层厚0.2~2.6m；
①~2a淤泥、淤泥质填土：
黑灰色，流塑，含腐植物，分布于暗塘底部，填龄不足10年。
埋深0.2~2.9m，层厚0.6~4.0m；
②~1粉质粘土、粘土：
灰黄色~灰色，软~可塑，切面有光泽，韧性、干强度较高。
埋深0.3~4.7m，层厚0.3~2.1m；
②~2淤泥质粉质粘土：
灰色，流塑，含腐植物，夹薄层粉土，切面稍有光泽，韧性、干强度中等。
埋深1.1~6.2m，层厚11.2~12.4m；
②~2a粉质粘土与粉土互层：
灰色，粉质粘土为流塑，粉土呈稍密，局部为流塑淤泥质粉质粘土，具水平层理。
切面光泽反应弱，摇震反应中等，韧性、干强度低。
埋深1.6~5.7m，层厚0.4~3.3m；
②~3粉质粘土、淤泥质粉质粘土：
灰色，流塑，夹薄层（局部为层状）粉土、粉砂，具水平层理。
切面稍有光泽，有轻微摇震出水反应，韧性、干强度中等偏低。
埋深10.5~15.6m，层厚1.2~7.7m；
②~4粉质粘土、淤泥质粉质粘土夹粉土、粉砂：
灰色，粉质粘土、淤泥质粉质粘土为流塑，粉土、粉砂为稍~中密，局部为互层状，具水平层理。
光泽反应弱，摇震反应中等，韧性、干强度较低。
埋深14.2~21.5m，层厚1.2~8.8m；
②~5粉细砂：
青灰~灰色，中密，砂颗粒成分以石英质为主，含少量腐植物及云母碎片。
埋深20.0~25.6m，层厚10.3~12.3m；
②~5a粉质粘土、淤泥质粉质粘土：
灰色，流塑，切面稍有光泽，韧性、干强度中等。
呈透镜体状分布于②~5层中。
埋深23.6~25.0m，层厚0.4~0.5m；
②~6细砂：
青灰色，密实，局部为粉砂，砂颗粒成分以石英质为主，含云母碎片。
层底部局部地段含少量卵砾石。
埋深29.2~33.5m，层厚14.2~22.1m；
②~6a淤泥质粉质粘土、粉质粘土，灰色，流~软塑，切面稍有光泽，韧性、干强度中等。
呈透镜体状分布于②~6层中。
埋深35.9~45.5m，层厚0.3~1.4m。
⑤~1强风化泥岩、泥质粉砂岩：
棕红~棕褐色，风化强烈，呈土状，遇水极易软化，属极软岩，岩体基质本量等级分类属Ⅴ级。
埋深47.0~52.3m，层厚0.6~5.8m。
⑤~2中风化粉砂质泥岩、泥质粉砂岩：
紫红~棕褐色，泥质胶结，夹层状泥岩，属极软岩~软岩，岩体较为完整，有少量裂隙发育，充填有石膏，遇水易软化，岩体基本质量等级分类属Ⅴ级。
埋深48.0~57.9m，未钻穿。
⑤~2a中风化泥质粉砂岩、细砂岩：
紫红~棕褐色，泥质胶结，属软岩~较软岩，岩体较为完整，有少量裂隙发育，基本质量等级分类属Ⅳ级。
该层呈透镜体状分布于⑤~2层中。
埋深52.5~59.5m，层厚0.3~0.4m。
根据钻探揭示的地层结构，场地地下水可分为浅层潜水及弱承压水。
（1）浅层潜水含水层组由覆盖层上部的①层人工填土层、②~1、②~2、②~3层粘性土，以及②~2a粘性土与粉性土的交互层和②~4层粘性土夹砂层构成。
（2）弱承压含水层组由覆盖层下部的②~5层粉细砂和②~6层细砂构成，隔水底板为下伏基岩，其含水丰富，给水性和透水性好，属透水地层。
地下水位随季节不同有升降变化，其年变幅较潜水小，约为0.5m左右。
根据该孔水位恢复试验计算结果，该含水层组综合渗透系数k=1.27×10-3（cm/s）。
1.1.4基坑侧壁安全等级及重要性系数
南京新城科技园B地块深基坑安全等级为二级，基坑重要性系数γ0=1.0。
1.2设计总说明
1.2.1设计依据
（1）南京新城科技园B地块场地地形图、管网图、建筑基础图、地下室平面布置图、桩位图；
（2）《南京新城科技园B地块岩土工程勘察报告》（K2005-59）；
（3）《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）；
（4）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）；
（5）《钢结构设计规范》（GB50017-2003）；
（6）《建筑桩基础技术规范》（JGJ94-94）；
（7）《岩土工程勘察规范》（GB50021-2002）。
（8）《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）；
（9）《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）；
（10）其他相关规范及规程。
1.2.2支护结构方案
本工程基坑支护设计方案的设计计算，严格按照《建筑基坑支护设计规程》（JGJ120—99）、《混凝土结构设计规范》（GBJ50010—2002）、《钢结构设计规范》（GB50017-2003）中的有关要求进行。
同时采用了理正软件进行了辅助计算和验算；经过详细的计算分析后，我们认为：
采用本设计的基坑支护方案，能满足基坑土方开挖、地下室结构施工及周围环境保护对基坑支护结构的要求，符合“安全可靠，经济合理，技术可行，方便施工”的原则。
图1.1基坑平面图
根据周围环境和土层情况将基坑分为AB，BC，CD，DA四个个计算区段，如图1.1所示，均采用钻孔灌注桩与钢筋混凝土支撑，并采用单排双轴深搅桩止水结构。
本基坑工程的特点是基坑开挖面积较大，地基土层以粉质粘土为主。
周围环境较复杂，必须确保周围建筑物、道路、管线的正常安全使用，要求围护结构的稳定性好、沉降位移小，并能有效地止水。
因此，围护结构的设计应满足上述要求。
综合考察现场的周边环境、道路及岩土组合等条件，为尽可能避免基坑开挖对周围建筑物、道路的影响，经过细致分析、计算和方案比较，本工程支护方案选用下列形式：
1整个基坑采用钻孔灌注桩加一层钢筋混凝土支撑作为支护结构。
2基坑周边采用单排双轴深搅桩作止水结构。
3基坑内采用集水坑排除地下水。
1.3基坑监测
基坑监测是指导正确施工、避免事故发生的必要措施，本设计制定了详细的沉降、位移监测方案，施工过程中将严格按照设计要求做好监测、监控工作。
第二章基坑支护结构设计计算书
2.1设计计算
2.1.1地质计算参数
根据本工程岩土工程勘察资料，各土层的设计计算参数如表2.1：
表2.1土层设计计算参数
层号
重度
（KN/m3）
粘聚力C
内摩擦角﹠
渗透指标
（kPa）
（°）
垂直
水平
①-1
17~20（18）
15-18（15）
15-19（15）
①-2
17.9
16.8
11.9
①-2a
17.2
15-18（16）
（11.5）
②-1
18.4
16.2
11.3
0.03
0.04
②-2
17.5
13.0
18.4
1.47
4.97
②-2a
18.5
11.3
23.7
8.58
37.1
②-3
18.0
13.1
21.9
4.89
38.6
②-4
18.0
11.2
23.7
14.2
45.8
②-5
18.8
233
375
②-5a
18.1
2.27
70
②-6
18.9
280
374
②-6a
18.6
2.1.2计算区段划分
根据具体环境条件、地下结构及土层分布厚度，将该基坑划分为四个计算区段，其附加荷载及计算开挖深度如表2.2：
表2.2计算区段的划分
区段
西
北
东
南
段位号
AB
BC
CD
DA
地面荷载（kPa）
20
20
20
20
开挖深度（m）
7
7.5
6.6
7
2.1.3计算方法
按照《建筑基坑支护技术规范》（JGJ120-99）的要求，土压力计算采用朗肯土压力理论，矩形分布模式，所有土层采用水土合算。
求支撑轴力是用等值梁法，对净土压力零点求力矩平衡而得。
桩长是根据桩端力矩求出，并应满足抗隆起及整体稳定性要求，各段的抗隆起、整体稳定性验算、位移计算详见点电算结果。
为了对比分析，除用解析法计算外，还用理正软件电算。
由于支护结构内力是随工况变化的，设计时按最不利情况考虑。
2.1.4土压力系数计算
按照朗肯土压力计算理论作为土侧向压力设计的计算依据，即：
主动土压力系数：
Kai=tg2（45°-
i/2）
被动土压力系数：
Kpi=tg2（45°+
i/2）
计算时，不考虑支护桩体与土体的摩擦作用，且不对主、被动土压力系数进行调整，仅作为安全储备处理。
计算所得土压力系数表如表2.3所示：
表2.3土压力系数表
土层
Kai
2C
Kpi
2C
①-1杂填土
0.589
23.020
1.698
39.100
①-2素填土
0.658
27.250
1.520
41.429
①-2a淤泥、淤泥质填土
0.668
26.145
1.498
39.166
②-1粉质粘土、粘土
0.672
26.568
1.487
39.528
②-2淤泥质粉质粘土
0.520
18.746
1.922
36.062
②-2a粉质粘土与粉土互层
0.427
14.758
2.344
34.601
②-3粉质粘土、淤泥质粉质粘土
0.457
17.685
2.190
38.776
②-4粉质粘土、淤泥质粉质粘土夹粉土、粉砂
0.427
14.627
2.344
32.294
②-5粉细砂
②-5a粉质粘土、淤泥质粉质粘土
②-6细砂
②-6a淤泥质粉质粘土、粉质粘土
2.2AB段支护结构设计计算
该段为基坑西侧，建筑±0.00相当于绝对标高+7.40m，该断面标高为+7.00m，实际挖深7.0m。
支撑设在+5.00m处。
实际桩顶标高为4.65m，嵌入圈梁5cm。
圈梁顶上部至地面砌砖。
结构外侧地面附加荷载q取20kPa，计算时以J58孔为例。
2.2.1土层分布（如表2.4所示）
表2.4AB段土层分布
层号
岩土名称
厚度（m）
①-1
杂填土
3.20
①-2a
淤泥、淤泥质填土
1.30
②-2
淤泥质粉质粘土
9.10
②-3
粉质粘土、淤泥质粉质粘土
5.70
②-4
粉质粘土、淤泥质粉质粘土夹粉土、粉砂
5.40
2.2.2土层侧向土压力计算
2.2.2.1主动土压力计算
pa（11）=20×0.589-23.020=-11.24（kPa）
pa（12）=（20+18×3.2）×0.589-23.020=22.69（kPa）
pa（21）=（20+18×3.2）×0.668-26.145=25.69（kPa）
pa（22）=（20+18×3.2+17.2×1.3）×0.668-26.145=40.63（kPa）
pa（31）=（20+18×3.2+17.2×1.3）×0.520-18.746=33.23（kPa）
pa（32）=（20+18×3.2+17.2×1.3+17.5×2.5）×0.520-18.746=55.98（kPa）
pa（41）=pa（42）=pa（32）=55.98（kPa）
pa（51）=pa（52）=（143.71）×0.457-17.685=47.99（kPa）
pa（61）=pa（62）=（143.71）×0.427-14.627=46.74（kPa）
2.2.2.2被动土压力计算
pp（41）=0×1.922+36.062=36.06（kPa）
pp（42）=（0+17.5×6.6）×1.922+36.062=258.05（kPa）
pp（51）=（0+17.5×6.6）×2.190+38.776=291.72（kPa）
pp（52）=（0+17.5×6.6+18×5.7）×2.190+38.776=516.42（kPa）
pp（61）=（0+17.5×6.6+18×5.7）×2.344+32.294=543.52（kPa）
pp（62）=（0+17.5×6.6+18×5.7+18×5.4）×2.344+32.294=771.36（kPa）
2.2.2.3净土压力计算（基坑地面以下）
po（41）=36.06-55.98=-19.92（kPa）
po（42）=258.05-55.98=202.07（kPa）
po（51）=291.72-47.99=243.73（kPa）
po（52）=516.42-47.99=468.43（kPa）
po（61）=543.52-46.74=496.78（kPa）
po（62）=771.36-46.74=724.62（kPa）
2.2.3土压力强度零点位置计算
假设近似零弯点距基坑地面距离为hcl，根据关系式列出方程得
17.5×hcl×1.922+36.06=55.98
解之得hcl=0.59m
2.2.4土压力对弯矩零点的总力矩
基坑开挖深度为7.0m时，基坑侧壁受到的土压力如示意图2.2所示：
图2.2AB段土压力分布图
参照图2.2土压力计算示意图，求得土压力对弯矩零点的总力矩为：
Ma=-11.24/2×（0.59+2.5+1.3+2.2+2/3）+22.69×2.2/2×（0.59+2.5+1.3+2.2/3）+25.69×1.3×（0.59+2.5+1.3/2）+（40.63-25.69）×1.3/2×（0.59+2.5+1.3/3）+33.23×2.5×（0.59+2.5/2）+（55.98-33.23）×2.5/2×（0.59+2.5/3）+19.92×0.59/2×0.59×2/3=-40.78+127.87+124.90+34.22+152.86+40.78+2.31=442.16kNm/m
2.2.5支撑轴力计算：
主动土压力对零点弯矩经计算为：
∑Ma=442.16（kNm/m）
由∑MD=0得：
R=442.16/（7+0.59-2）=79.10（kN/m）
2.2.6桩长计算：
设桩端进入②-3层顶面以下x米处，由∑M=0得：
1.2×［-11.24/2×（6.6+x+6+2/3）+22.69×2.2/2×（6.6+x+3.8+2.2/3）+
25.69×1.3×（6.6+x+2.5+1.3/2）+（40.63-25.69）×1.3/2×（6.6+x+2.5+1.3/3）+33.23×2.5×（6.6+x+2.5/2）+（55.98-33.23）×2.5/2×（6.6+x+2.5/3）］=79.10×（5+6.6+x）+202.07×6.01/2×（6.01/3+x）+243.73×x×（x/2）+（468.43-243.73）×（x/5.7）×（x/2）×（x/3）-19.92×0.59/2×（0.59×2/3+6.01+x）
整理得：
6.571x3+121.87x2+363.86x-1133.234=0
盛金公式A=b^2－3ac=7680.62；
B=bc－9ad=111351.74；
C=c^2－3bd=546715.78，
总判别式：
Δ=B^2－4AC<0,X1=（－b－2A^（1/2）cos（θ/3））/（3a）,其中θ=arccosT，T=（2Ab－3aB）/（2A^（3/2））=-0.23968，（A>0，－1解之得：
x=1.852m
取桩长H=7.0+6.6+1.9=15.5m，施工后实际桩长14.45m（因施工需要上部截去处理）。
经电算验算，满足要求。
2.2.7最大弯矩计算：
2.2.7.1R-P0间最大弯矩，Mmax1计算：
设剪力Q=0点位于第②-2层顶面以下x米处，此点处主动土压力为
pa=（20+18×3.2+17.2×1.3+17.5×X）×0.520-18.746（kPa）
则有：
E合1=-11.24/2+2.2/2×22.69+（25.69+40.63）×1.3/2=62.447kN/m
E合2=（pa+33.23）×X/2kN/m
E合1+E合2=79.10kN/m即
79.10=62.447+（EA+33.23）×X/2
整理得：
4.55x2+33.23x-16.653=0
解得：
x=0.47m
X=0.47m（深4.63m）处主动土压力为：
Pa=（20+18×3.2+17.2×1.3+17.5×0.47）×0.520-18.746=37.51（kPa）
最大弯矩:
Mmax1=79.10×（1.2+1.3+0.47）+11.24/2×（2/3+2.2+1.3+0.47）-22.69×2.2/2×（2.2/3+1.3+0.47）-25.69×1.3×（1.3/2+0.47）-（40.63-25.69）×1.3/2×（1.3/3+0.47）-33.23×0.47×0.47/2-（37.51-33.23）×0.47/2×0.47/3=142.82（KN•m/m）
2.2.7.2P0以下最大弯矩，Mmax2计算：
E合1=-11.24/2+2.2/2×22.69+（25.69+40.63）×1.3/2+（33.23+55.98）×2.5/2=173.96kN/m
设剪力Q=0点位于土压力强度零点以下x米处，此处净土压力：
Po=X/6.01×202.07kPa
则有:
173.96=79.10+（X/6.01×202.07）×X/2-19.92×0.59/2
整理得：
16.81x2-100.74=0
解得：
x=2.45m
Mmax2=79.1×（5+0.59+2.45）+11.24/2（2/3+6+0.59+2.45）+2.45/6.01×202.07×2.45/2×2.45/3-22.69×2.2/2×（2.2/3+3.8+0.59+2.45）-25.69×1.3×（1.3/2+2.5+0.59+2.45）-（40.63-25.69）×1.3/2×（1.3/3+2.5+0.59+2.45）-33.23×2.5×（2.5/2+0.59+2.45）-（55.98-33.23）×2.5/2×（2.5/3+0.59+2.45）-19.92×0.59/2×（0.59×2/3+2.45）=-164.092（KN•m/m）
2.2.8拆撑计算
本工程拟建一层地下室，混凝土垫层200mm，地下室负1层底板中心线位于地面下6.6m处，底板厚400mm，负1层顶板中心线位于建筑±0.00处，厚500mm。
拆撑时，支护桩悬臂位于位于地面下6.4m处。
M=-11.24/2×（1.9+1.3+2.2+2/3）+22.69×2.2/2×（1.9+1.3+2.2/3）+25.69×1.3×（1.9+1.3/2）+（40.63-25.69）×1.3/2×（1.9+1.3/3）+33.23×1.9×1.9/2+17.29×1.9/2×1.9/3=242.28（KN•m/m）
2.2.9配筋计算
按《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）第4.1.11条
取桩径Φ700，桩心距900，取砼强度C30，fc=14.3N/mm2，主筋12Φ22钢筋（HRB235），均匀布置，fy=210N/mm2，保护层厚度35mm。
As=12380.1=4561mm2
b=
=2104561/（14.33.143502）=0.174
=1+0.750.174-[（1+0.750.174）2-0.5-0.6250.174]1/2=0.312
t=1.25-2=0.626
=0.8306
=0.9227
[M]=2/314.3（3500.8306）3+2103154561（0.9227+0.8306）/
=387.69kN·m>1.251.00.9242.28=333.135满足要求！
配筋率=As/A=4561/（3502）=11.9‰>min=4‰，满足设计要求！
2.2.10抗隆起验算
Ks=4.337>=1.1,满足规范要求。
2.2.11抗管涌验算
抗管涌稳定安全系数（K>=1.5）:
式中γ0---侧壁重要性系数;
γ'---土的有效重度（kN/m3）;
γw---地下水重度（kN/m3）;
h'---地下水位至基坑底的距离（m）;
D---桩（墙）入土深度（m）;
K=2.965>=1.5,满足规范要求。
2.3BC段支护结构设计计算
该段为基坑北侧，建筑±0.00相当于绝对标高+7.25m，该断面标高为+7.00m，实际挖深7.5m。
自然地面绝对标高+6.73～+7.48米，支撑设在+5.00m处。
实际桩顶标高为4.65m，嵌入圈梁5cm。
圈梁顶上部至地面砌砖。
结构外侧地面附加荷载q取20kPa，计算时以J68孔为例。
2.3.1土层分布（如表2.5所示）
表2.5BC段土层分布
层号
岩土名称
厚度（m）
①-1
杂填土
1.90
①-2a
淤泥、淤泥质填土
2.10
②-2
淤泥质粉质粘土
9.70
②-3
粉质粘土、淤泥质粉质粘土
4.30
②-4
粉质粘土、淤泥质粉质粘土夹粉土、粉砂
3.10
2.3.2土层侧向土压力计算
2.3.2.1
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