悬臂支护结构计算书.docx

1、悬臂支护结构计算书悬臂支护结构计算书(共14页)一 工程概况新化县城安全饮水第二水厂工程-取水泵站拟建于冷水江市禾青镇球溪，输水管道由球溪沿K45、K46线冷水江段、过新化县小云村、冷水江市南宫村、麦元村、坝塘村，沿S312新化段抵达新化县桑梓镇齐麻岭二水厂，并在齐麻岭处分支管继续沿S312线至新化县城市规划区边界新化县平安驾校处。本工程由三部分组成，即取水泵房、自流管线、与取水头部组成。本次设计主要为取水泵房的深基坑支护工程，取水泵房采用集水井与泵房井合建形式，为内直径20m的圆形钢筋混凝土井筒结构，井筒壁厚，其内底标高，顶面设计标高，则井筒净深；室外地面设计标高，上部屋顶结构高为，屋面为圆

2、形坡屋面。二 工程地质条件1）地形、地貌：取水水源位于资江西岸，取水头处河床底标高。拟建场地内未发现埋藏的河道、古墓穴、防空洞等其它对工程不利的埋藏物。场地交通便利，场地平整后适合施工机械进场施工。由于场地临资江，东西面与南面为居民区，基础施工对周围环境有一定影响，因注意防止施工噪音、粉尘、污水、油污、尾气、固体废弃物等对周边环境及资江河产生不良影响。2）工程地质特征：根据招标文件，场地内地基土自上而下的分布情况描述如下：（1）人工堆积素填土-1：该层土主要分布于工程区西部临公路边，结构松散，不可作为基础持力层，需挖除。（2）耕植土-2：该层土广泛分布于场地内，厚度，稍湿，软塑可塑状态，具较低

3、的强度及高压缩性，工程性能较差，为软弱土，不可作为基础持力层，场地平整前需全部挖出换填。（3）河床冲积堆积砂卵砾石：该层主要分布于资江河床内，层厚，动探击数1537击，中密状态，渗透系数K=s，可作为取水头部管线部分的基础持力层。（4）粘土-1：该层土广泛分布于场地内，厚度，稍湿，可塑硬塑状态，具中等的强度及中等压缩性，标贯击数813击，渗透系数K=s，孔隙比为，塑性指数为，液性指数为，工程性能较好，为良好的地基土，可作为输水管线的基础持力层。（5）含砾粘土-2：该层土广泛分布于场地内，厚度，稍湿，可塑硬塑状态，具中等的强度及中等压缩性，标贯击数1217击，渗透系数K=s，孔隙比为，塑性指数为

4、，液性指数为，工程性能较好，为良好的地基土，可作为输水管线的基础持力层。（6）砂卵砾石层-3：该层主要分布于工程区中部及西部，厚度，动探击数1537击，中密状态，强度较高，渗透系数K=s可作为输水管线的基础持力层。（7）灰岩：构成场地内稳定基岩，强度高，变形小，工程性能好，可作为取水泵房的基础持力层和桩端持力层。3）水位地质特征：按地下水形成条件和赋存特征，场地内地下水类型属第四系松散堆积中的孔隙水，含水层位为粘性土层中，地下水位埋深。与河水互补性较强，枯水季节孔隙水补给河水，汛期丰水季节河水通过下部砂卵砾石层补给地下水，砂卵砾石层渗透系数K=s。取江中段的各种土的力学参数表名称h(m)C(k

5、Pa)粘土-121含砾粘土-2122砂卵砾石层-330灰岩42三 支护方案选型取水泵站东面临资江，东西面距离3层楼民房约43m，南面距离6层楼民房约40m。场地地层从上而下为耕植土、粘土、含砾粘土与中风化灰岩。根据工程特点结合场地岩土层，综合确定拟建工程基坑侧壁安全等级为一级。拟建基坑场地分为岸上和水上两部分，岸上部分长28m，宽18m，水上部分长26m，宽12m。考虑该工程开挖深度11米，按其深度已为一级基坑，要保持深基坑支护结构万无一失，应此支护结构及围幕止水要求进入灰岩。综上所述，最佳支护方案是选择冲孔灌注桩悬臂支护结构；因其约一半工程量在水中，先行采用粘土对江中部分进行场地平整回填，回

6、填标高为，高出常水位约1m；为便于机械作业回填范围为顶口宽于支护结构外3米。冲孔灌注桩悬臂支护结构工艺具有如下优点：1）墙体刚度大、整体性好，因而结构和地基变形都较小，在本工程中可以起到功能三合一，既超深围基坑护结构、其次起到止水帷幕作用，第三可代替现有设计的浆砌片石挡土墙，起到永久围护结构作用；2）试用各种地质条件。对砂卵石地层或要求进入灰岩层时，钢板桩及其他工艺就难以施工，但却可采用合适的成槽机械及冲孔灌注桩施工的地下连续墙结构；3）可减少工程施工时对环境的影响。施工时振动少，噪声低；对周围相邻的工程结构和地下管线的影响较低，对沉降及变位较易控制；4）可进行逆筑法施工，有利于加快施工进度，

7、降低造价。四 悬壁支护结构设计计算依据： 1、建筑基坑支护技术规程JGJ120-2012 2、建筑施工计算手册江正荣编著 3、实用土木工程手册第三版杨文渊编著 4、施工现场设施安全设计计算手册谢建民编著 5、土力学与地基基础、参数信息 1、基本参数支护桩材料钢筋混凝土桩支护桩间距ba(m)1支护桩嵌入土深度ld(m)基坑开挖深度h(m)10基坑外侧水位深度ha(m)基坑内侧水位深度hp(m)支护桩在坑底处的水平位移量(mm)12承压水含水层顶面至坑底的土层厚度D(m)承压水含水层顶面的压力水头高度hw(m)6 2、土层参数土层类型土厚度h(m)土重度(kN/m3)粘聚力c(kPa)内摩擦角()

8、饱和土重度sat(kN/m3)水土分算粘土-12122是含砾粘土-212222是砂卵砾石层-33022灰岩4223 3、荷载参数类型荷载q(kpa)距支护边缘的水平距离a(m)垂直基坑边的分布宽度b(m)平行基坑边的分布长度l(m)作用深度d(m)满布荷载3/条形局部荷载44/0矩形局部荷载45562 4、计算系数结构重要性系数01综合分项系数F嵌固稳定安全系数Ke圆弧滑动稳定安全系数Ks突涌稳定安全系数Kh 、土压力计算土压力分布示意图附加荷载布置图 1、主动土压力计算 1）主动土压力系数 Ka1=tan2(45- 1/2）= tan22)=； Ka2=tan2(45- 2/2）= tan2

9、2)=； Ka3=tan2(45- 3/2）= tan2(45-22/2)=； Ka4=tan2(45- 4/2）= tan2(45-30/2)=； Ka5=tan2(45- 5/2）= tan2(45-30/2)=； Ka6=tan2(45- 6/2）= tan2(45-30/2)=； Ka7=tan2(45- 7/2）= tan2(45-42/2)=； 2）土压力、地下水产生的水平荷载 第1层土：0-4m H1=0h0+q1/i=0+3/21= Pak1上 =1H1=21 Pak1下 =1(h1+H1)=21(4+ 第2层土： H2=1h1+q1+q1b1/(b1+2a1)/i=84+3+

10、/21= Pak2上 =2H2=21 Pak2下 =2(h2+H2)=21+ 第3层土： H3=2h2+q1+q1b1/(b1+2a1)/i=+3+/= Pak3上 =3H3= Pak3下 =3(h3+H3)=(1+ 第4层土： H4=3h3+q1+q1b1/(b1+2a1)/i=133+3+/= Pak4上 =4H4= Pak4下 =4(h4+H4)=+ 第5层土： H5=4h4+q1+q1b1/(b1+2a1)+q1b1l1/(b1+2a1)(l1+2a1)/i=+3+/= Pak5上 =5H5= Pak5下 =5(h5+H5)=+ 第6层土： H6=5h5+q1+q1b1/(b1+2a1

11、)+q1b1l1/(b1+2a1)(l1+2a1)/sati=+3+/22= Pak6上 =sat6H6-w(h5-ha)+w(h5-ha)=22 Pak6下 =sat6(H6+h6)-w(h5-ha)+w(h5-ha)=22+-10 第7层土： H7=6h6+q1+q1b1/(b1+2a1)+q1b1l1/(b1+2a1)(l1+2a1)/sati=+3+/23= Pak7上 =sat7H7-w(h6-ha)+w(h6-ha)=23 Pak7下 =sat7(H7+h7)-w(h6-ha)+w(h6-ha)=23+-10 3）水平荷载 临界深度：Z0=Pak2下h2/(Pak2上+ Pak2下

12、)=+=； 第1层土 Eak1=0kN； 第2层土 Eak2=下Z0ba=1=； aa2=Z0/3+h3=3+=； 第3层土 Eak3=h3(Pa3上+Pa3下)ba/2=1+1/2=； aa3=h3(2Pa3上+Pa3下)/(3Pa3上+3Pa3下)+h4=1(2+/(3+3+=； 第4层土 Eak4=h4(Pa4上+Pa4下)ba/2=+1/2=； aa4=h4(2Pa4上+Pa4下)/(3Pa4上+3Pa4下)+h5=(2+/(3+3+=； 第5层土 Eak5=h5(Pa5上+Pa5下)ba/2=+1/2=； aa5=h5(2Pa5上+Pa5下)/(3Pa5上+3Pa5下)+h6=(2+

13、/(3+3+=； 第6层土 Eak6=h6(Pa6上+Pa6下)ba/2=+1/2=； aa6=h6(2Pa6上+Pa6下)/(3Pa6上+3Pa6下)+h7=(2+/(3+3+=； 第7层土 Eak7=h7(Pa7上+Pa7下)ba/2=+1/2=； aa7=h7(2Pa7上+Pa7下)/(3Pa7上+3Pa7下)=(2+/(3+3=； 土压力合力： Eak=Eaki=0+=； 合力作用点： aa= (aaiEaki)/Eak=(00+/=； 2、被动土压力计算 1）被动土压力系数 Kp1=tan2(45+ 1/2）= tan2(45+42/2)=； 2）土压力、地下水产生的水平荷载 第1层

14、土： H1=0h0/i=0/=0m Ppk1上 =1H1-w(h0-hp)Kp1+w(h0-hp)=0-10+2 Ppk1下 =1(H1+h1)-w(h0-hp)Kp1+w(h0-hp)=(0+-10 3）水平荷载 第1层土 Epk1=bah1(Pp1上+Pp1下)/2=1+/2=； ap1=h1(2Pp1上+Pp1下)/(3Pp1上+3Pp1下)=(2+/(3+3=； 土压力合力： Epk=Epki=； 合力作用点： ap= (apiEpki)/Epk=/=； 3、基坑内侧土反力计算 1）主动土压力系数 Ka1=tan2(45-1/2）= tan2(45-42/2)=； 2）土压力、地下水产

15、生的水平荷载 第1层土： H1=0h0/i=0/=0m Psk1上 =12-1+c1)h0(1-h0/ld)/b+1H1-w(h0-hp)Kp1+w(h0-hp)=422-42+0(1-0/12/12+0-10+10=m2 Psk1下 =12-1+c1)h1(1-h1/ld)/b+1(H1+h1)-w(h1-hp)Kp1+w(h1-hp)=422-42+12/12+(0+-10 3）水平荷载 第1层土 Psk1=b0h1(Ps1上+Ps1下)/2=1+/2=； as1=h1(2Ps1上+Ps1下)/(3Ps1上+3Ps1下)=(2+/(3+3=； 土压力合力： Ppk=Ppki=； 合力作用点

16、： as= (asiPski)/Ppk=/=； Psk=Ep= 满足要求！ 、稳定性验算 1、嵌固稳定性验算 Epkapl/(Eakaal)=Ke= 满足要求！ 2、整体滑动稳定性验算圆弧滑动条分法示意图 Ksi =cjlj+(qjbj+Gj)cosj-jljtanj/(qjbj+Gj)sin cj、j 第j土条滑弧面处土的粘聚力(kPa)、内摩擦角()； bj第j土条的宽度(m)； j第j土条滑弧面中点处的法线与垂直面的夹角()； lj第j土条的滑弧段长度(m)，取ljbj/cosj； qj作用在第j土条上的附加分布荷载标准值(kPa) ； Gj第j土条的自重(kN)，按天然重度计算； uj

17、第j土条在滑弧面上的孔隙水压力(kPa)，采用落底式截水帷幕时，对地下水位以下的砂土、碎石土、粉土，在基坑外侧，可取ujwhwaj，在基坑内侧，可取ujwhwpj；滑弧面在地下水位以上或对地下水位以下的粘性土，取uj0； w地下水重度(kN/m3)； hwaj基坑外侧第j土条滑弧面中点的压力水头(m)； hwpj基坑内侧第j土条滑弧面中点的压力水头(m)； min Ks1 ，Ks2 ，Ksi，=Ks= 满足要求！ 3、渗透稳定性验算渗透稳定性简图 承压水作用下的坑底突涌稳定性验算： D /(hww) =hii /(hww)=/(610)= D /(hww) =Kh= 满足要求！ 、结构计算 1

18、、材料参数桩截面类型圆形圆形截面直径D(mm)1000桩混凝土强度等级C30桩混凝土保护层厚度(mm)50配筋形式沿受拉、压区周边均匀配置受拉区竖向钢筋根数16直径(mm)22等级HRB400受压区竖向钢筋根数6直径(mm)22等级HRB400箍筋直径(mm)12间距100等级HRB400受拉钢筋圆心角与2的比值受压钢筋圆心角与2的比值 2、支护桩的受力简图 计算简图 弯矩图(kNm) Mk= 剪力图(kN) Vk= 3、强度设计值确定 M=0 F Mk=1=m V=0 F Vk=1= 4、材料的强度计算 1）正截面受弯承载力验算钢筋混凝土桩截面计算简图 确定受压混凝土截面范围: 根据建筑基坑

19、支护规程(JGJ120-2012)附录 fcA(1-sin2/(2)+fy(As-As)=0 求得= fyAs+rssin(s)/(s)=36016222/4500+439sin)/)=mM =m 满足要求！ 2）斜截面承载力验算 将圆形截面等效成矩形截面计算 h=2=1000/2=800mm h0=h-d/2=800-50-22/2=739mm b=2=1000/2=880mm h0/b=739/880=4 cfcbh0=1880739/1000=V = 满足要求！ Vcs=svftbh0+fyvAsvh0/s=880739+3602122/4739/100)/1000=V = 满足要求！ 3）最小配筋率验算 =As/(D2/4)=16222/4/(10002/4)=%min=max，fy=max，360=% 满足要求！