基坑工程课程设计课设.doc

1、基坑工程课程设计设计题目天水滨江一期深基坑支护设计院 （系）专 业姓 名学 号起讫日期2010-08-30 至2010-09-12指导教师2010年 09月目 录1.设计方案综合说明-21.1 工程概况-21.2 拟建场地的工程水文地质条件-21.3 拟建场地的周边环境条件-21.4 设计的目的和任务-32.支护结构的设计计算-42.1土压力强度-52.1.1主动土压力-52.1.2被动土压力-52.2土压力及合力作用点位置-72.3支护桩长计算-92.3.1支承轴力-92.3.2剪力QB -92.3.3计算锚固长度-102.3.4计算最大弯矩-102.3.5抗倾覆、抗滑移验算-112.3.6

2、最大配筋验算-132.3.7抗渗、抗管涌验算-142.3.8抗隆起验算-142.3.9压顶圈梁、支撑的设计计算（截面尺寸、砼标号、配筋验算）-152.3.10立柱桩的设计计算-172.3.11支护结构最大位移估算及整体稳定性验算-181.设计方案综合说明1.1 工程概况某开发公司拟建的天水滨江一期有3栋高层组成，总建筑面积为126000 m2，采用钢筋混凝土框架结构，桩基础。设二层地下室，三栋建筑的地下室连成一体，东西长200.0 m，南北宽60.0 m，总周长520.0 m。建筑0.00=8.0 m，现地面标高为7.4 m，基础顶板标高为-0.6 m，底板厚0.4 m，垫层厚0.1 m。1.

3、2 拟建场地的工程水文地质条件拟建场地地势平坦，为长江漫滩地貌单元，支护影响范围内依次分布着：层填土：灰褐色，潮湿，松散，主要由粉质粘土夹少量建筑垃圾组成，均层厚1.50m。-1层粉质粘土：灰色，饱和，软可塑，中压缩性，平均层厚3.50m。-2层粉土：灰色，饱和，软塑，高压缩性，平均层厚4.00m。-3层淤泥质粉质粘土：灰色，饱和，软流塑，高压缩性，平均层厚18.00m。场地地下水为孔隙潜水，稳定地下水位-1.5m。各土层的支护设计参数 表1土层层厚（m）重度kN/m3固结快剪土层渗透系数（cm/s）C（kPa）(度)水平Kn垂直Kv层填土1.5019.020155.210-53.010-5-

4、1层粉质粘土3.5018.620127.410-67.010-6-2层粉土4.0018.515186.810-46.010-4-3层淤泥质粉质粘土18.0018.512109.010-68.010-61.3 拟建场地的周边环境条件基坑东侧、西侧：与道路外边线相距8.0m。基坑北侧：与已建3栋5层住宅楼相距5.0m，住宅楼为浅基础，埋深在现地面下1.5m。基坑南侧：空地。地面活荷载取值为q=20kPa，北侧建筑物按每层15kPa超载进行计算。地下水埋深1.5m。1.4 设计的目的和任务工程概况、拟建场地的工程水文地质条件、周边环境条件，确定“安全可靠，经济合理，技术可行，施工方便”的支护设计方案

5、。1.5 支护方案的确定拟建三栋高层地下室开挖深度约为8m,基坑开挖所涉及到得土层为填土、粉质粘土、粉土，地下水位埋藏较浅，考虑到地下场地北侧紧邻已建三栋5层住宅楼，基坑东侧、西侧与道路外边线相距8m,为保证周边道路、建筑正常安全使用和本工程地下结构的顺利施工，要求围护结构设计应满足稳定性好、沉降位移小，并能有效地止水的要求。综合考察现场的周边环境、道路及岩土层组合等条件，为尽可能避免基坑开挖对周围建筑物、道路的影响，本着“安全可靠、经济合理、技术可行、方便施工”的原则，本工程支护选用如下形式：1.挡土结构：本方案采用柱列式排桩的支护形式作为挡土结构。其中排桩采用施工速度较快且对周边环境影响较

6、小的钻孔灌注桩的支护形式。2.支撑体系：由于基坑北侧临近建筑物，对变形控制要求较高，为最大限度控制基坑变位，本方案考虑采用一层刚度较大的砼支撑，以此减少支护桩体的水平变位，从而确保周边建筑物的稳定与安全，使施工顺利进行。考虑到开挖对周边建筑物及光缆、电缆产生的影响，支撑轴线不能过低，本方案砼支撑中心标高为-1.30m。3.开挖过程中对地下水的处理：（1）止水帷幕：场区内地表层填土渗透性较强，-1粉质粘土和-3层淤泥质粉质粘土的渗透系数为数量级，渗透性能够较弱，-2层粉土渗透性较强，因此止水帷幕设置在-3层以上土层即可。外侧采用双排双轴深搅桩止水结构，为确保不漏水，要求搭接200，并要求桩底进入

7、-3层不小于0.5m。（2）降水结构：由于采用全封闭止水结构，基坑内采用管井井点降水1.6支护设计的依据建筑基坑支护技术规程（JGJ120-99）；建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）；建筑桩基技术规范JGJ94-2008；混凝土结构设计规范GB20010-2002；南京地区地基基础设计规范DGJ32/J 12-2005；建筑基坑工程监测技术规范GB50497-2009；深基坑工程，陈忠汉，黄书秩，程丽萍编著，机械工业出版社，2002。2.支护结构的设计计算场地平面图：该地段标高为+7.4m.基坑实际开挖深度h=8+0.4+0.1-(8.0-7.4)=7.9m,桩顶下落1m,圈梁标

8、顶高，则基坑设计计算开挖深度6.9m。地面活荷载q=20+119=39KPa，因为地面活荷载较小，故采用一道支撑。支撑标高相对于桩顶为-0.3m土层分布：见附录各项土力学系数：东西南侧及北侧土压力系数相等Ka1=(4512/2)0.589 1=0.767Ka2=(4512/2)0.656 2=0.810Ka3=(4518/2)0.528 3=0.727Ka4=(4510/2)0.704 3=0.839Kp3=(4518/2)1.894 3=1.376Kp4=(4510/2)1.420 4=1.1922.1土压力强度2.1.1主动土压力超载为20 KN/m的东西南侧 如图一ea1= 390.58

9、92200.767=-7.709 kPaea2=（39+0.519）0.5892200.767=-2.114 kPaea3=（39+0.519）0.6562200.810=-0.584 kPaea4=（39+0.519+18.63.5）0.6562200.810=42.122 kPaea5=（39+0.519+18.63.5）0.5282150.727=38.171kPaea6=（39+0.519+18.63.5+2.918.5）0.5282150.727=66.498 kPaea7=（39+0.519+18.63.5+4.018.5）0.7042120.839=111.934 kPa超载为5

10、0 KN/m的北侧ea1= 190.5892200.767=-19.489 kPaea2=191.50.5892200.767=-13.894 kPaea3=191.50.6562200.810=-13.704 kPaea4=（191.5+18.63.5）0.6562200.810=29.002 kPaea5=（191.5+18.63.5）0.5282150.727=27.611 kPaea6= （191.5+18.63.5+18.52.9）0.5282150.727=56.091 kPaea7=（191.5+18.63.5+18.54）0.7042120.839=97.854 kPaea1=

11、 750.528=26.4 kPaea2=750.704=35.2 kPa2.1.2被动土压力超载为20 KN/m的东西南侧ep1=2151.376=41.280 kPaep2=18.51.11.894+2151.376=79.823 kPa ep3=18.51.11.420+2121.192=57.505 KPa设-3层土以下Xm=（18.51.1+18.5X）/（1.1+X）=18.5KN/mep4= 18.5(1.1+X)21.192=57.505 +26.27Xe合=57.505+ 26.27X-111.934=26.27X54.429令e合=0，得X=2.07m超载为50KN/m的北

12、侧ep1=2151.376=41.280 kpaep2=18.51.11.894+2151.376=79.823 kpa设-3层土以下Xmep3=（18.51.1+18.5X）1.420+2121.192=26.27X+57.505 kpae合=26.27X+57.505-133.054=26.27X-75.549 kpa令e合=0，得X=2.9m东西南侧土压力分布图：北侧土压力分布图：2.2土压力及合力作用点位置超载为20 KN/m的东西南侧Ea1=1/23.542.122=73.714kN/m距合力作用点位置ha1=1/33.5+2.9+0.72=4.79mEa2=38.1712.9=11

13、0.696 kN/m距合力作用点位置ha2=1/22.9+0.72=2.17m Ea2=1/2（66.49838.171）2.9=40.074 kN/m距合力作用点位置ha2=1/32.9+0.72=1.69mEa1合=1/225.2810.72=9.078 kN/m距合力作用点位置ha1=0.722/3=0.48m超载为50 KN/m的北侧设主动土压力为0的点在-1以下X m处13.704/X=29.002/(3.5-X)X=1.12 mEa1=1/229.0022.38=34.512 kN/m距合力作用点位置ha1=1/32.38+4+2.9=7.69mEa2=27.6112.9=80.0

14、72 kN/m距合力作用点位置ha2=1/22.9+1.1+2.9=5.35m Ea2=1/2（56.09127.611）2.9=41.296 kN/m距合力作用点位置ha2=1/32.9+1.1+2.9=4.97mEa2=26.41.4=36.96 kN/m距合力作用点位置ha2=1/21.4+1.1+2.9=4.70mEa3=2.6681.1=2.935 kN/m距合力作用点位置ha3=1/21.1+2.9=3.45mEa4=1/2(41.211-2.668)1.1=21.199 kN/m距合力作用点位置ha4=2/31.1+2.9=3.63mEa5=1/275.5492.9=109.54

15、6 kN/m距合力作用点位置ha5=2/32.9=1.93m东西南侧土压力合力分布：北侧土压力合力分布：2.3支护桩长计算2.3.1支承轴力超载为20 KN/m的东西南侧T（6.6+0.72）=73.7144.79+110.6962.17+41.0741.69+9.0780.48得T=91.3 kN/m超载为50 KN/m的北侧T（6.6+1.1+2.8）=34.5127.69+80.0725.35+41.2964.97+36.964.70+2.9353.45+21.1993.63+109.5461.93得T=129.4 kN/m2.3.2剪力QB超载为20 KN/m的东西南侧T+QB=73.

16、714+110.696+41.074+9.078QB=143.43 kN/m超载为50 KN/m的北侧T+QB=129.4+ QB =34.512+80.072+41.296+36.96+2.935+21.199+62.129QB=197.1 kN/m2.3.3计算锚固长度超载为20 KN/m的东西南侧QB（0.38+X）+1/254.4292.072.072/3+(X2.07) =1/213.3250.38(0.381/3+X)+1/2(26.27X54.429)(X2.07) 1/3X=9.68 m桩长=6.9+(9.68+1.1) 1.1=18.8m实际桩长取20.9m超载为50 KN/

17、m的北侧设在-3以下为XmQB（X-2.9）=1/2(26.27X-74.549)(X-2.9) 1/3X= 9.6 m桩长=6.9+1.2(9.6+1.1) 1.1=19.74m实际桩长取21m2.3.4计算最大弯矩超载为20 KN/m的东西南侧设-2以下为Xmea=38.171+9.768x91.13=（38.171+38.171+9.768x）x/2+73.71491.13=38.171x+4.884x+73.714x=0.43mMmax=91.134.1373.714(1/33.5+0.43)38.1710.431/29.7680.431/20.431/30.43=255.0 kN.m

18、/m设-3以下为XmQB+1/254.4292.07=2.532+1/2（26.27x-54.429）(x-2.07)x=5.95mMmax=143.43(0.38+5.95)+1/254.4292.072/32.07+(5.592.07)-2.532(0.381/3+5.95) -1/2(26.275.95-54.429)(5.95-2.07) 1/3=933.2 kN.m/m取最大弯矩Mmax=933.2 KN.m/m超载为50 KN/m的北侧设-2以下为XmT=34.512+52.465+68.742+1/29.821X X=0.59 mea=68.742+9.8210.59=74.53

19、6 kpaMmax=129.4（3.7+1.5+0.59）-34.512（2.38/3+1.5+0.59）-27.6111.5（1.5/2+0.59）-1/2（42.342-27.611）1.5（1.5/3+0.46）-68.7420.461/20.46-1/2（73.260-68.742）0.461/3 =570.2 kN.m/m设-3以下为XmQB=（26.27x-75.549）1/2(x-2.8)x=6.76me合=26.276.29-75.549=102.036 kN/mMmax=197.1(6.29-2.8)-1/2102.036（6.29-2.9）1/3 =507.42 kN.m/

20、m取最大弯矩Mmax=570.2 kN.m/m2.3.5抗倾覆、抗滑移验算a.抗倾覆验算超载为20 KN/m的东西南侧Ea1=73.714 kN/m 距桩底的距离ha1=1/33.5+2.9+14=18.07mEa2=110.696 kN/m 距桩底的距离ha2=1/22.9+15=15.45mEa2=40.074 kN/m 距桩底的距离ha2=1/32.9+15=14.97mEa3=66.4981.1=73.148kN/m 距桩底的距离ha3=1/21.1+12.9=13.45mEa4=111.93413.9=1443.949kN/m 距桩底的距离ha4=1/212.9=6.45mEp1=4

21、1.2801.1=45.408 kN/m距桩底的距离hp1=1/21.1+12.9=13.45mEp1=1/2(79.823-41.280) 1.1=21.199 kN/m 距桩底的距离hp1=1/31.1+12.9=13.27mEp2=57.50513.9=799.320 kN/m距桩底的距离hp2=1/212.9=6.45mEp2=1/226.2712.9=2185.796 kN/m 距桩底的距离hp2=1/312.9=4.30m支承轴力 T=19.13kN/m hT=6.6+15=20.6mKq=(Tht+ Ep1 hp1+ Ep1 hp1+ Ep2 hp2+ Ep2 hp2)/ (Ea

22、1 ha1+ Ea2 ha2+ Ea2 ha2+ Ea3 ha3+ Ea4 ha4)=1.22 1.2满足要求超载为50 KN/m的北侧Ea1=34.512 kN/m 距桩底的距离ha1=2.38/3+2.9+14.1=18.79mEa2=80.072 kN/m 距桩底的距离ha2=2.9/2+15.1=16.55mEa2=41.296 kN/m 距桩底的距离ha2=2.9/3+15.1=16.07mEa2=36.96 kN/m距桩底的距离ha2=1.4/2+15.1=15.8mEa3=82.4911.1=90.740 kN/m 距桩底的距离ha3=15.1-1.1/2=14.55mEa4=1

23、33.05414=1862.756 kN/m 距桩底的距离ha4=1/214=7.0 mEp1=41.2801.1=45.408 kN/m距桩底的距离hp1=1/21.1+14=14.55 mEp1=1/2(79.823-41.280) 1.1=21.199 kN/m 距桩底的距离hp1=1/31.1+14=14.4 mEp2=57.50514=805.07 kN/m距桩底的距离Ep2=1/214=7.0 mEp2=1/226.2714=2574.46 kN/m 距桩底的距离hp2=1/314=4.67 m支承轴力 T=129.4 KN/m hT=6.6+15.1=21.7mKq=(Tht+

24、Ep1 hp1+ Ep1 hp1+ Ep2 hp2+ Ep2 hp2)/ (Ea1 ha1+ Ea2 ha2+ Ea2 ha2+ Ea3 ha3+ Ea4 ha4)=1.22 1.2满足要求b.抗滑移验算超载为20 KN/m的东西南侧Ks=（Ep1 +Ep1 + Ep2+ Ep2+T）/（Ea1+ Ea2 + Ea2+ Ea3+ Ea4）=1.8 1.2满足要求超载为50 KN/m的北侧Ks=（Ep1 +Ep1 + Ep2+ Ep2+T）/（Ea1+ Ea2 + Ea2+ Ea3+ Ea4）=1.67 1.2满足要求2.3.6最大配筋验算超载为20 KN/m的东西南侧由前计算出支护桩在施工各种

25、工况下最大弯矩值为：Mmax=933.2 KN.m采用10001200的钻孔灌注桩作为支护桩，桩身配18B25，混凝土C30。As=8836mm,fc=14.3N/,fy=300N/M=1.250 Mmax1.2=1.251.0933.21.2=1399.8 kN.mb=fyAs/fc A=3008836/14.3(1/4)1000=0.236=1+0.75b-=0.318t=1.25-2=0.614M=fcsin + fyAs(sint+sin)/ =14.3500sin (0.318)+3008836500sin (0.318)+ sin (0.614) / =1458.6 KN.m 13

26、99.8 kN.m 满足要求超载为50 KN/m的北侧由前计算出支护桩在施工各种工况下最大弯矩值为：Mmax=570.2 kN.m采用8001000的钻孔灌注桩作为支护桩，桩身配12B25，混凝土C30As=5890mm,fc=14.3N/,fy=300N/b=fyAs/fc A=3005890/14.3400=0.246=1+0.75b-=0.319t=1.25-2=0.612M=fcsin + fyAs(sint+sin)/ =14.3400sin (0.318)+3005890400sin (0.318)+ sin (0.614) / =760.3 KN.m/m 1.25570.21.01.0=712.75 kN.m/m2.3.7抗渗、抗管涌验算超载为20 KN/m的东西南侧K渗=(/w)(hw+2D+B)