基坑支护施工方案及设计计算.docx
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基坑支护施工方案及设计计算
第一章工程概况
1工程概况及地质条件
本项目总用地面积23700平方米,其中地上建筑面积22212平方米,地下建筑面积1488平方米。
建筑基底面积1287.65平方米。
地下1层,地上17层,建筑高度74米。
本工程结构形式为框架剪力墙结构,设计使用年限为50年。
基坑开挖7.0m,坑内局部(考虑电梯井和集水坑)开挖9.0m。
2场地工程地质条件
2.1地质条件
自上而下分别为杂填土,粉质粘土,粉质粘土至中粗砂等地质条件
各土层具体分布情况详见工程地质剖面图。
第二章基坑支护
一、设计方案
1设计依据
1.1、本工程岩土工程地质勘察报告
1.2、本工程业主有关要求
1.3、本工程有关设计图纸
1.4、选用规范
1)《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GBJ50202-2002
2)《建筑深基坑工程施工安全技术规范》(JGJ311-2013)
3)《工程测量规范》GB50026-2007
4)《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300-2013
5)《建筑施工安全检查标准》JGJ59-2011
6)《建筑机械使用安全技术规程》JGJ160-2016
7)《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ46-2005
8)《建设工程施工现场供用电安全规范》GB50194-2014
9)《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》住建部建质[2018]31号
10)《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012
11)《锚杆施工技术规程》(GB50007-2012)
2设计方案
为了确保此项基础工程能够经济、安全、高效的完成,公司组织技术人员进行认真的研究和讨论,并且根据甲方的建议和要求,结合本工程的特点,选用了有效的支护结构体系,完全能满足现场周围既有建筑物的安全。
2.1基坑支护方案设计要求和方案选择
2.1.1本工程基础施工需要采用基坑支护的方法确保基坑稳定,直至地下结构完成,回填完毕。
本着“经济、安全、高效”的原则,全面考虑场地地层和周边环境限制等因素后,针对场地的实际情况提出支护方案。
2.1.2根据场地的实际情况、基坑开挖深度和周边环境,由于施工场地开挖深度约7.00米,结合安全、科学、经济的原则基坑支护形式分段进行考虑:
(1)钢板桩间距0.6m,长度12m,嵌固6.0m,锁两排锚杆,两桩一锚。
(2)基坑支护完后应做好防水坡及排水沟;
(3)桩间土采取挡土板进行处理。
3、计算书
深基坑支护设计
设计时间:
2018-06-1508:
38:
58
----------------------------------------------------------------------
[支护方案]
----------------------------------------------------------------------
排桩支护
----------------------------------------------------------------------
[基本信息]
----------------------------------------------------------------------
规范与规程
《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012
内力计算方法
增量法
支护结构安全等级
二级
支护结构重要性系数γ0
1.00
基坑深度h(m)
7.000
嵌固深度(m)
6.000
桩顶标高(m)
-1.000
桩材料类型
型钢
├钢材牌号
Q345
└截面参数
轻型工字钢I36
└抗拉、抗压和抗弯f(Mpa)
215
└抗剪fv(Mpa)
215
└截面塑性发展系数
1.05
桩间距(m)
0.600
有无冠梁
无
防水帷幕
无
放坡级数
1
超载个数
1
支护结构上的水平集中力
20
----------------------------------------------------------------------
[放坡信息]
----------------------------------------------------------------------
坡号
台宽(m)
坡高(m)
坡度系数
1
0.500
1.000
0.500
----------------------------------------------------------------------
[超载信息]
----------------------------------------------------------------------
超载
类型
超载值
作用深度
作用宽度
距坑边距
形式
长度
序号
(kPa,kN/m)
(m)
(m)
(m)
(m)
1
25.000
0.000
8.000
2.000
条形
---
----------------------------------------------------------------------
[附加水平力信息]
----------------------------------------------------------------------
水平力
作用类型
水平力值
作用深度
是否参与
是否参与
序号
(kN)
(m)
倾覆稳定
整体稳定
1
开挖后
10.000
0.000
√
√
2
开挖后
10.000
0.000
√
√
3
开挖后
10.000
0.000
√
√
4
开挖后
10.000
0.000
√
√
5
开挖后
10.000
0.000
√
√
6
开挖后
10.000
0.000
√
√
7
开挖后
10.000
0.000
√
√
8
开挖后
10.000
0.000
√
√
9
开挖后
10.000
0.000
√
√
10
开挖后
10.000
0.000
√
√
11
开挖后
25.000
2.000
√
ㄨ
12
开挖前
0.000
4.000
√
√
13
开挖前
1.000
0.000
ㄨ
ㄨ
14
开挖后
0.000
10.000
√
ㄨ
15
开挖后
10.000
0.000
√
√
16
开挖前
0.000
1.000
√
√
17
开挖前
1.000
0.000
ㄨ
ㄨ
18
开挖后
0.000
10.000
√
ㄨ
19
开挖前
0.000
0.000
√
√
20
开挖后
0.000
10.000
√
√
----------------------------------------------------------------------
[土层信息]
----------------------------------------------------------------------
土层数
4
坑内加固土
否
内侧降水最终深度(m)
22.000
外侧水位深度(m)
22.000
内侧水位是否随开挖过程变化
否
内侧水位距开挖面距离(m)
---
弹性计算方法按土层指定
ㄨ
弹性法计算方法
m法
内力计算时坑外土压力计算方法
主动
----------------------------------------------------------------------
[土层参数]
----------------------------------------------------------------------
层号
土类名称
层厚
重度
浮重度
黏聚力
内摩擦角
与锚固体摩
(m)
(kN/m3)
(kN/m3)
(kPa)
(度)
擦阻力(kPa)
1
杂填土
2.00
18.0
---
8.00
10.00
20.0
2
粘性土
4.70
19.8
---
37.70
9.10
78.0
3
粘性土
13.30
18.8
---
26.10
7.50
61.0
4
粘性土
5.50
18.5
8.0
32.50
11.50
52.0
层号
黏聚力
内摩擦角
水土
计算方法
m,c,K值
不排水抗剪
水下(kPa)
水下(度)
强度(kPa)
1
---
---
---
m法
1.80
---
2
---
---
---
m法
4.52
---
3
---
---
---
m法
2.99
---
4
10.00
10.00
分算
m法
4.74
---
----------------------------------------------------------------------
[支锚信息]
----------------------------------------------------------------------
支锚道数
2
支锚
支锚类型
水平间距
竖向间距
入射角
总长
锚固段
道号
(m)
(m)
(°)
(m)
长度(m)
1
锚杆
1.200
3.000
15.00
22.00
16.00
2
锚杆
1.200
2.000
15.00
20.00
15.00
支锚
预加力
支锚刚度
锚固体
工况
锚固力
材料抗力
材料抗力
道号
(kN)
(MN/m)
直径(mm)
号
调整系数
(kN)
调整系数
1
120.00
30.00
150
2~
1.00
20.11
1.00
2
100.00
30.00
150
4~
1.00
101.79
1.00
----------------------------------------------------------------------
[土压力模型及系数调整]
----------------------------------------------------------------------
弹性法土压力模型:
经典法土压力模型:
层号
土类
水土
水压力
外侧土压力
外侧土压力
内侧土压力
内侧土压力
名称
调整系数
调整系数1
调整系数2
调整系数
最大值(kPa)
1
杂填土
合算
---
1.000
1.000
1.000
10000.000
2
粘性土
分算
1.000
1.000
1.000
1.000
10000.000
3
粘性土
合算
---
1.000
1.000
1.000
10000.000
4
粘性土
分算
1.000
1.000
1.000
1.000
10000.000
----------------------------------------------------------------------
[工况信息]
----------------------------------------------------------------------
工况
工况
深度
支锚
号
类型
(m)
道号
1
开挖
3.500
---
2
加撑
---
1.锚杆
3
开挖
5.500
---
4
加撑
---
2.锚杆
5
开挖
7.000
---
----------------------------------------------------------------------
[设计参数]
----------------------------------------------------------------------
整体稳定计算方法
瑞典条分法
稳定计算采用应力状态
有效应力法
稳定计算合算地层考虑孔隙水压力
ㄨ
条分法中的土条宽度(m)
0.40
刚度折减系数K
0.850
----------------------------------------------------------------------
[设计结果]
----------------------------------------------------------------------
----------------------------------------------------------------------
[结构计算]
----------------------------------------------------------------------
各工况:
内力位移包络图:
地表沉降图:
----------------------------------------------------------------------
[截面计算]
----------------------------------------------------------------------
[截面参数]
弯矩折减系数
0.85
剪力折减系数
1.00
荷载分项系数
1.25
[内力取值]
段
内力类型
弹性法
经典法
内力
内力
号
计算值
计算值
设计值
实用值
基坑内侧最大弯矩(kN.m)
60.38
24.88
64.15
64.15
1
基坑外侧最大弯矩(kN.m)
29.63
35.42
31.48
31.48
最大剪力(kN)
66.16
25.62
82.70
82.70
[截面验算]
基坑内侧抗弯验算(不考虑轴力)
σnei=Mn/(γ*Wx)
=64.149/(1.050*743.200*10-6)
=82.204(MPa) 基坑外侧抗弯验算(不考虑轴力) σwai=Mw/(γ*Wx) =31.480/(1.050*743.200*10-6) =40.341(MPa) 抗剪验算 τ=V*Sx/(I*tw) =82.703*0.423*10-3/(13376.999*10-8*0.750*10-2) =34.894(MPa) 式中: σwai———基坑外侧最大弯矩处的正应力(Mpa); σnei———基坑内侧最大弯矩处的正应力(Mpa); Mw———基坑外侧最大弯矩设计值(kN.m); Mn———基坑内侧最大弯矩设计值(kN.m); Wx———钢材对x轴的净截面模量(m3); f———钢材的抗弯强度设计值(Mpa); τ———基坑最大剪力处的剪应力(Mpa) V———基坑最大剪力设计值(kN); Sx———计算剪应力处以上毛截面对中和轴的面积矩(m2); I———毛截面惯性矩(m4); tw———钢材腹板厚度(m); fv———钢材的抗剪强度设计值(Mpa); γ———型钢截面塑性发展系数; ---------------------------------------------------------------------- [锚杆计算] ---------------------------------------------------------------------- [锚杆参数] 锚杆钢筋级别 HRB400 锚索材料强度设计值(MPa) 1860.000 锚索材料强度标准值(MPa) 1320.000 锚索采用钢绞线种类 1×7 锚杆材料弹性模量(×105MPa) 2.000 锚索材料弹性模量(×105MPa) 1.950 注浆体弹性模量(×104MPa) 3.000 锚杆抗拔安全系数 1.600 锚杆荷载分项系数 1.250 [锚杆水平方向内力] 支锚道号 最大内力 最大内力 内力 内力 弹性法(kN) 经典法(kN) 标准值(kN) 设计值(kN) 1 127.50 8.91 8.91 11.13 2 174.56 56.98 56.98 71.22 [锚杆轴向内力] 支锚道号 最大内力 最大内力 内力 内力 弹性法(kN) 经典法(kN) 标准值(kN) 设计值(kN) 1 132.00 9.22 9.22 11.52 2 180.72 58.99 58.99 73.73 [锚杆自由段长度计算简图] 支锚道号 支锚类型 钢筋或 自由段长度 锚固段长度 实配[计算]面积 锚杆刚度 钢绞线配筋 实用值(m) 实用值(m) (mm2) (MN/m) 1 锚杆 2E15.2 6.0 16.0 50[32] 1.54 2 锚杆 2E15.2 5.0 15.0 254[205] 8.72 ---------------------------------------------------------------------- [整体稳定验算] ---------------------------------------------------------------------- 计算方法: 瑞典条分法 应力状态: 有效应力法 条分法中的土条宽度: 0.40m 滑裂面数据 圆弧半径(m)R=12.176 圆心坐标X(m)X=-1.774 圆心坐标Y(m)Y=5.987 整体稳定安全系数Ks=1.372>1.30,满足规范要求。 ---------------------------------------------------------------------- [嵌固段基坑内侧土反力验算] ---------------------------------------------------------------------- 工况1: Ps=468.107≤Ep=1080.948,土反力满足要求。 工况2: Ps=449.281≤Ep=1080.948,土反力满足要求。 工况3: Ps=436.657≤Ep=708.279,土反力满足要求。 工况4: Ps=421.681≤Ep=708.279,土反力满足要求。 工况5: Ps=393.844≤Ep=478.283,土反力满足要求。 式中: Ps为作用在挡土构件嵌固段上的基坑内侧土反力合力(kN); Ep为作用在挡土构件嵌固段上的被动土压力合力(kN)。 二、施工方法及技术要求 1、场地条件与测量 (1)、场地应达到“三通一平”,即路通、水通、电通,场地平整,具备施工的基本条件。 (2)、认真做好场地测量工作,基线、轴线、标高、孔位等测后要做好标志,并由甲方、监理等有关单位进行复测与审核。 (3)、提供施工区地下隐蔽物和障碍情况,协商制定处理方案。 2、钢板桩施工 (1)、施工工艺流程图 (2)、操作方法 1、放坡整体开挖1.0m; 2、基线确定: 在基坑边定出轴线,留出以后施工需要的工作面,确定钢板桩施工位置。 3、定桩位。 按顺序标明钢板桩的具体桩位,洒灰线标明。 4、钢板桩施打。 采用单独打入法,即吊升第一支钢板桩,准确对准桩位,振动打入土中,使桩端进入粉质粘土层。 吊第二支钢板桩,卡好企口,振动打入土中,如此重复操作,直至基坑钢板桩帷幕完成。 钢板桩施打时,由于钢板桩制作本身的误差、打桩时的偏差、施工条件的限制,使帷幕的实际长度无法保证按钢板桩标准宽度的整数倍,故此钢板桩帷幕最终封闭合拢有相当难度。 调整的办法,一般有采用异形钢板桩来闭合或通过调整帷幕轴线用标准桩实现闭合。 由于本工程钢板桩墙精度要求不高,属于段面支护,不需要闭合。 如出现部分钢板桩长度不足,可采用焊接接长,一般用鱼尾板焊接法。 接长时避免相邻两桩接头在同一深度,接头位置应错开1M以上,且宜间隔放置打桩。 钢板桩施工采用机械方式高频振动压桩,机械吊起钢板桩后对准桩位压入设计标高,距误差小于5cm; 钢板桩拔除 基坑回填后,要拔除钢板桩,以便重复使用。 拔除钢板桩前,应仔细研究拔桩方法顺序和拔桩时间及土孔处理。 否则,由于拔桩的振动影响,以及拔桩带土过多会引起地面沉降和位移,会给己施工的地下结构带来危害,并影响临近原有建筑物、构筑物或底下管线的安全。 ㈠拔桩方法 本工程拔桩采用压桩机拔桩: 利用振动产生的强迫振动,扰动土质,破坏钢板桩周围土的粘聚力以克服拔桩阻力,依靠附加起吊力的作用将桩拔除。 ㈡拔桩时应注意事项 ⑴拔桩起点和顺序: 对钢板桩墙,可根据沉桩时的情况确定拔桩起点,必要时也可用跳拔的方法。 拔桩的顺序最好与打桩时相反。 ⑵振打与振拔: 拔桩时,可先用拔桩机将板桩锁口振活以减小土的粘附,然后边振边拔。 对较难拔除的板桩可先用拔桩机振下100-300mm,有时,为及时回填拔桩后的土孔,当把板桩拔至比基础底板略高时暂停引拔,用振动锤振动几分钟,尽量让土孔填实一部分。 ⑶起重机应随振动锤的启动而逐渐加荷一般略小于减振器弹簧的压缩极限。 ⑷供振动使用的电源为振动锤本身额定功率的1.2-2.0倍,本机自带。 ⑸对引拔阻力较大的钢板桩,采用间歇振动的方法,每次振动15min,振动锤连续不超过1.5h。 ⑹拔桩过程中桩孔必须边拔边及时用砂回填,防止松动造成上部土钉墙结构不安全。 (3).钢板桩施工质量检验标准 钢板桩施工质量检验标准 表四 项 序 检查项目 允许偏差或允许值 检查
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- 基坑 支护 施工 方案 设计 计算