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1、08 级土木四班工程施工课程设计设计方案（深基坑工程）指导老师：田正宏指导老师：田正宏 王永泉王永泉小组成员：蒋如山小组成员：蒋如山 洪慧通洪慧通 梁更新梁更新河海大学土木与交通学院 二 O 一一年六月工程施工2某大型商场深基坑工程设计某大型商场深基坑工程设计及施工方案草案及施工方案草案1、项目概况、项目概况该大型商场工程项目，地上 6 层，地下 2 层（地下 1 层为商场营业层，地下 2 层为停车 场） 。需设计的为深基坑工程，该结构基础为东西方向长 30m，南北方向长 60m 的混凝土筏 板基础，其基础地面标高为-10.2m，基础板厚为 1.0m1.2m，地面标高为-0.5m。为施工操 作
2、方便，要求基坑地面每边留有距结构基础边 2m 的工作面。基坑南侧距施工围墙 30m，并 留有通向外侧公路的大门，其余三面距地面施工围墙均为 10m。基坑的平面图如左图，基础为 3060m，基坑 为 3464m，总建筑面积为 54104m。根据该工程地质勘察报告的有关资料： （1）地表层有 1m 厚的杂填土，其重度为 18kN/m3，内摩擦角为 5，粘聚力为 5kPa； （2）地表层 1m 以下为均质粉质粘土，其重度为 19kN/m3，内摩擦角为 20，粘聚力为 10kPa，渗透系数为 0.08m/d； （3）若需降水， 则降水后粘土层内重度为 16kN/m3，摩擦角为 24，粘聚力为 15kP
3、a； （4）地下水位为-1.5m， 地面考虑 20kN/m3的均布荷载。1-1 设计方案设计方案1、 基坑支护形式：灌注桩加锚杆支护 该基坑侧壁安全等级为二级，重要性系数取。根据建筑基坑支护技术规程 JGJ120-99（以下简称规程 ） ， 3.3 支护结构选型第 3.3.1 条，结合该基坑工程 的土质条件、场地条件等因素，采用排桩结构加锚杆支护。 灌注桩顶部冠梁取 1000mm，包络住灌注桩，使之形成一个整体。 2、 土方开挖：采用直壁开挖工程施工3由于没有采用放坡，施工时可直接开挖，这样既减少了施工量，还为坑外堆土、起 重机的起吊、机械的进场、空间的调配等提供足够的作业空间。 3、 降水、
4、排水方式：井点降水加集水坑排水 根据规程8.3 条，选用井点降水加回灌的降水方式，设计最低降水深度为 0.5m， 该点置于基坑底部中点下 0.5m，标高-10.7m。 为了防止坑内明水以及突降暴雨的影响，在基坑内四周设置 2m 宽的积水坑，积水 过大时进行抽水排水。1-2 施工方案施工方案施工方案主要分为施工准备工作、施工平面布置、分项工程、施工方法施工准备工作、施工平面布置、分项工程、施工方法质量要求和措质量要求和措 施施、安全要求和措施安全要求和措施、环保要求和措施环保要求和措施，各环节都需要严格按规范执行，确保质量和安全。2、参考文献、参考文献1、 建筑基坑支护技术规程 （JGJ120-
5、99） 2、 建筑桩基技术规范 （JGJ94-2008） 3、 建筑地基基础设计规范 （GBJ50007-2002） 4、 深基坑支护技术厦门市建设委员会 主编 5、 地下工程支护结构徐干成、白洪才等编著 6、 基坑工程蒋国盛、李红民等编著 7、 简明深基坑工程设计施工手册赵志缙，应惠清主编 8、 建筑工程设计施工详细图集-基坑支护工程中国建筑工业出版社，20003、具体方案、具体方案第一部分、设计方案第一部分、设计方案1、 降水后的地下水位计算 基坑开挖需开挖 9.7m，降水需降至坑底中央底部 0.5m。 基坑中的降水深度：S=10.2-1.5+0.5=9.2m；工程施工4井点管所需埋设深度
6、为：H=10.2-0.5+0.5+16x1/10=11.8m 因此采用 2.5 型圆心式喷射井点， 滤管长度 1m， 井点管长度 12 m， 环形布置， 间距 1m。 （图为降水后所取的近似水位线） 设计降水后水位在基坑中的中心部最高，最近离基坑底部 0.5m，标高为-10.7m。由于抽 水后地下水位曲线呈漏斗曲线，我们取坡度为 i=1/10 的直线近似代表该曲线，则水位线与 挡土结构相交点距基坑底部距离为。2、 土压力设计计算 1） 水平荷载标准值计算（根据朗肯主动力理论计算） 1各土层的参数：杂填土层：=5KPa ,= ， Ka1=0.84，=0.916 降水前的粘土层：C2=10KPa,
7、 =20, Ka2=0.49， 降水后的粘土层：,16KN/m3 , 2计算步骤：，出现拉应力，取压应力为零 计算压应力为零点：当 为零点距杂填土层的距离。根据规程第 4.1.1 条规定，基坑底面以下的主动土应力按矩形算： 基坑地面以上各层天然重度加权平均值基坑地面以下的地下水位以下的压力计算：工程施工5（主动土压力分布图）2） 水平抗力标准值计算（根据朗肯被动力理论计算） 1各土层的相关参数：基坑底部以下地下水位以上的土层：,16KN/m3 ,基坑底部以下地下水位以下的土层：C2=10KPa, =20, Ka2=0.49，工程施工6（图为被动土压力分布图） 3） 综合水平荷载标准值和水平抗力
8、标准值作出总压力图（左为被动土压力图、中为主动土压力图、右为总压力分布图） 4） 嵌固深度计算 (一)基坑底面以下支护机构设定弯矩零点位置至坑底地面的距离 hc的确定： 反弯点处即 解得： (二)支点力 Tc的计算 初设锚杆置于地表以下 4m 处，标高为-4.5m， ,工程施工7(三)嵌固深度 Hd的计算+解得： 因此，Hd= 3、 结构计算 （1）截面剪力设计值 V 根据总应力图可知，剪力最大值处即为压力为零处即反弯点。 根据下图可得：（2）截面弯矩设计值 M 根据材料力学可知，最大弯矩位置为剪应力为零处，以及应力突变处，显然剪力为 零的点有两处，应力突变处有一处，因此有三个最大弯矩，以下分
9、别进行计算。 1） 第一处:支点力作用处 根据上图进行计算，MC1=2） 第二处：基坑底面以上，距离主动土压力为零处 xm 处 剪力为零时，有工程施工8解得：3） 第三处：该点位于地下水位下 xm 剪力为零时，有 根据总应力图解得，X=1.45m(上图为灌注桩的总弯矩图)（3）支点力设计值 Td4、 支护桩设计计算 （1）计算结果 ： 灌注桩的直径 D=800mm，总桩长 L=9.7+7.5=17.2m，沿周边均匀配置纵向钢筋，柱 身混凝土强度等级为 c25，弯曲抗压强度 =13.5，纵向钢筋采用 HRB335， =300mPa, 取 纵筋 8。螺旋钢筋级别为 HPB235，选用8200，混凝
10、土保护层厚度为 as=50mm。 （2）支护桩配筋：查表得： 因此： 查配筋表取钢筋为：8（） 承载力验算： ,解得： 所以， 故：承载力满足要求工程施工9验算配筋率： ，满足最小配筋率 （三） 、冠梁的配筋 冠梁的截面尺寸为 1000mm 冠梁按构造配筋， 取取 HRB335 钢筋，6（） 5、 土层预应力锚杆设计计算（1）锚杆自由段长度的计算： 锚杆所受的水平力为:锚杆所受的轴向力为：自由端长度为： ,因此： 因为规范规定锚杆自由端长度不宜小于 5m，所以取，外伸长度 0.5m。 （2）锚杆锚固段长度的计算：假设锚固段长 10m，则锚具到锚固段中点的距离为 5+5=10m，工程施工10此处
11、的土层抗剪强度为对临时锚杆的安全系数取 1.5， 所以，需锚固长度 再修正锚固长度因此，锚固长度 所以，总锚固长度 L=（3）拉杆截面积计算取锚杆 136（）（4）锚杆锁定荷载的确定 根据规程第 4.4.5 条规定，锚杆预加力（锁定值）应根据地层条件及支护结 构变形要求确定，宜取为锚杆轴向受拉承载力设计值的 0.500.65 倍。我们设计 的时候取 0.6 倍，即 6、 锚杆稳定性验算根据土力学知识，取最保守滑弧面，如上图 R=10m，若此时锚杆穿过最远滑动面，则锚 杆肯定打穿滑弧面。 如图： 因此，锚杆固定在潜在滑动面之内。工程施工117、 整体稳定性验算：抗滑移和抗倾覆验算（一）、抗滑移验
12、算控制参数:采用规范:通用方法计算目标:安全系数计算滑裂面形状: 圆弧滑动法坡面信息坡面线段数 3坡面线号水平投影(m)竖直投影(m)超载数115.0000.000020.0009.7000310.0000.0001超载1距离0.010(m)宽10.000(m)荷载20.00kPa土层信息上部土层数上部土层数层号层厚(m)重度(kN/m3)饱和重度(kN/m3)18.70016.00020.00021.00018.00020.000工程施工12层号粘聚力(kPa)内摩擦角(度)水下粘聚力(kPa)水下内摩擦角(度)115.00024.00010.00025.00025.0005.00010.0
13、0025.000下部土层数下部土层数层号层厚(m)重度(kN/m3)饱和重度(kN/m3)12.00016.00020.000240.00018.00020.000层号(kPa)粘聚力内摩擦角(度)水下粘聚力(kPa)水下内摩擦角(度)115.00024.00010.00025.000210.00025.00010.00025.000计算条件 圆弧稳定分析方法:瑞典条分法 土条重切向分力与滑动方向反向时: 当下滑力对待 稳定计算目标: 给定圆心、半径计算安全系数 条分法的土条宽度: 1.000(m) 圆心X坐标: 15.000(m) 圆心Y坐标: 10.000(m) 半径: 10.000(m)
14、计算结果:计算结果图工程施工13滑动圆心= (15.000,10.000)(m)滑动半径= 10.000(m)滑动安全系数= 1.222起始x(m)终止x力(m)(度)li(m)Ci(kPa)(度)条实重(kN)附加力 Y(kN)下滑力(kN)抗滑力(kN)15.00015.9922.8450.99315.00024.00155.4819.638.6992.7615.99216.9838.5641.00315.00024.00153.9019.8325.8791.5316.98317.97514.3711.02415.00024.00150.7019.8342.3388.9117.97518.
15、96620.3351.05815.00024.00145.7719.8357.5585.0018.96619.95826.5431.10915.00024.00138.9319.8370.9479.8719.95820.94933.1131.18415.00024.00129.8719.8381.7873.5920.94921.94140.2291.30015.00024.00118.0919.8389.0766.3721.94122.93248.2191.49015.00024.00102.6319.8391.3258.6722.93223.92457.8291.86515.00024.00
16、81.3319.8385.6251.9523.92424.91572.8513.37915.00024.0043.3319.8360.3658.9724.91524.99585.4061.0045.0005.000.721.612.325.03总的下滑力= 615.857(kN)总的抗滑力= 752.675(kN)土体部分下滑力= 615.857(kN)土体部分抗滑力= 752.675(kN)（二）、抗倾覆验算抗倾覆安全系数:工程施工14KsMpMaMp被动土压力及支点力对桩底的抗倾覆弯矩, 对于内支撑支点力由内支撑抗压力 决定;对于锚杆或锚索，支点力为锚杆或锚索的锚固力和抗拉力的较小值。 Ma主动土压力对桩底的倾覆弯矩。所以，抗倾覆整体稳定性满足规范要求。第二部分、施工方案第二部分、施工方案概述：施工方案主要分为施工准备工作、施工平面布置、分项工程、施工方法施工准备工作、施工平面布置、分项工程、施工方法质量要质量要 求和措施、安全要求和措施、环保要求和措施、
