学士桩撑深基坑支护毕业设计计算Word文档格式.docx

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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

xxxxB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）xxxxB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）《xxxxB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

1.47

4.97

②-2a

18.5

23.7

8.58

37.1

②-3

18.0

13.1

21.9

4.89

38.6

②-4

11.2

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

开挖深度（m）

7

6.6

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°

+

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

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

14.627

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

岩土名称

厚度（m）

杂填土

3.20

淤泥、淤泥质填土

1.30

淤泥质粉质粘土

9.10

粉质粘土、淤泥质粉质粘土

5.70

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×

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×

0.520-18.746=33.23（kPa）

pa（32）=（20+18×

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×

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×

2.344+32.294=543.52（kPa）

pp（62）=（0+17.5×

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×

（6.6+x+3.8+2.2/3）+

25.69×

（6.6+x+2.5+1.3/2）+（40.63-25.69）×

（6.6+x+2.5+1.3/3）+33.23×

（6.6+x+2.5/2）+（55.98-33.23）×

（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×

2/3+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<

T<

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×

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

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×

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×

（2.2/3+1.3+0.47）-25.69×

（1.3/2+0.47）-（40.63-25.69）×

（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：

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

16.81x2-100.74=0

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×

（2.2/3+3.8+0.59+2.45）-25.69×

（1.3/2+2.5+0.59+2.45）-（40.63-25.69）×

（1.3/3+2.5+0.59+2.45）-33.23×

（2.5/2+0.59+2.45）-（55.98-33.23）×

（2.5/3+0.59+2.45）-19.92×

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×

（1.9+1.3+2.2/3）+25.69×

（1.9+1.3/2）+（40.63-25.69）×

（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。

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

1.90

2.10

9.70

4.30

3.10

2.3.2土层侧向土压力计算

2.3.2.1主动土压力计算

pa（1