武汉血液中心业务楼基坑支护设计(全套图纸).doc

目 录摘 要1ABSTRACT2第一章 工程概况及周边条件31.1 工程概况31.2 基坑周边条件3第二章 场地岩土工程条件42.1 工程地质条件42.2水文地质条件4第三章 设计依据6第四章 设计思路及方案比选74.1 基坑特征分析74.2 支护方案的选取7第五章 支护结构计算与设计105.1 基坑拟分段进行支护设计105.2 地层参数105.3 超载取值与基坑分段支护分段115.4 支护计算115.4.1 1-1剖面（ABC段）115.4.2 2-2剖面（CDE段）205.4.3 3-3剖面（EF段）275.4.4 4-4剖面（FGHI段）345.4.5 5-5剖面（IJKA段）435.4.6锁口梁配筋455.4.7挂网喷浆设计45第六章 地下水控制设计466.1 设计思路466.2上层滞水治理466.3 孔隙承压水治理46第七章 施工要求487.1 smw 工法施工工艺流程487.2锚杆施工要求527.3土钉挂网施工527.4土方开挖要求52第八章 施工监测要求548.1 监测内容548.2 监测要求548.3监测预警值54第九章 应急处理措施55谢 辞56参考文献57全套图纸，加15389370658 - -摘 要本次设计是对大学四年来土木工程专业知识学习的一次很好的复习、总结和控制，同时也是为让我的专业知识更加系统化、专业化，让我的设计达到一定的水准。本工程位于武汉市宝丰一路血液中心院内，开挖面积约1559，支护周长近154m，基坑开挖深度为2.885.5m。在满足安全的条件下，为最大限度地节约费用，针对个段特点采用分段优化支护形式，其主要支护形式有：（1）自然土放坡（2）型钢水泥土搅拌桩（3）水泥土墙。采用“m”法计算其嵌固深度，同时，通过整体稳定性，抗隆起验算、抗滑移验算、抗倾覆验算，来验证设计的稳定性和合理性。关键词：基坑支护、土压力、稳定性、超载、嵌固深度AbstractThe design of a four-year university to study civil engineering expertise of a good review, review and control. It is also to provide my expertise more systematic and professional, let me reach the design of a standard. The project is located at the courtyard of Wuhan Blood Center in the first road of Baofeng, excavating an area of about 1559 m2and supporting perimeter nearly 154m, excavation depth of 2.88 5.5m. In satisfiles under the safe condition, to maximize cost savings, a view of the characteristics of sub-optimal use of Support form, Supporting the main forms : (1) natural soil slope (2) Supporting pile (3) Soil nailing wall. Used the method of “m” to calculate its embedded depth, and though checking the overall stability of uplift resistance, anti-slip, Anti-overturning to verify the stability and rationality of design. Keywords : Retaining and protecting for foundation excavation Earth pressure Stability Overloading Embedded depth 第一章 工程概况及周边条件1.1 工程概况武汉血液中心为满足业务发展和工作的需要，拟建新业务楼。拟建武汉市血液中心业务楼位于武汉市宝丰一路血液中心院内，建筑面积6814m2，地上9层，地下1层，裙楼四层，建筑物高度38.4m。该建筑结构类型为框架结构，基础形式为钢筋混凝土预制静压桩，尺寸为450mm450mm，根据业主提供的业务楼工程总平面图和勘察报告等资料，建筑物的0.00标高为23.40m，拟建场地标高为-0.90m=22.50m，主楼（F、E）-（、）承台底标高为-6.43m，主楼其余部分为-6.03m，副楼为-3.78m，消防水池标高为-5.70m，污水处理池标高为-6.2-6.1m，基坑深度以承台底标高为准，故基坑实际深度分别按5.15.5m计算。地下室面积为1320m2，平面上呈“”形，设计要求基坑底部边线与承台边预留有800mm间距作施工空间，故基坑开挖面积为1559m2,支护周长为154m。1.2 基坑周边条件根据现场踏勘，拟建武汉血液中心业务楼位于宝丰一路血液中心院内，实际用地呈三角形，建筑平面设计为“L”形，主楼为南北向，副楼为东西向，主、副楼夹角处为消防水池和污水处理池。副楼距七层宿舍最近距离为8.2m，主楼西侧距三层业务用房为5m，距六层业务用房距离为16.5m，主楼北侧距结防所二层办公用房约20m，副楼南侧为公用厕所，相距约6m。基坑周边建筑物都采用整板基础，埋深根据甲方提供的资料，按-1.3m计，具体位置详见周边环境条件图。第二章 场地岩土工程条件2.1 工程地质条件场区地形平坦。高差变化不大，地貌单元属长江一级阶地。根据地质勘察报告，场地土自上而下分为6个单元，与基坑支护有关的各层物理力学指标如下表：土层信息表2.1年代成因层号名称层顶综合埋深天然重度 KN/MPaKPaMPaCKPa度1杂填土0.018.00242粘土夹粉质粘土1.2018.40.90.621104.521103粉质粘土夹粉砂6.5018.91.50.821505.229114淤泥质粉质粘土7.5018.20.61.30803.21385粉砂夹粉质粘土12.518.93.71406.80286粉细砂13.619.08.316014.00322.2水文地质条件潜水主要赋存于杂填土中，受大气降水和人工排水控制。承压水赋存于粉砂层中，与长江有一定的水力联系，其余各层土为相对隔水层。根据现场勘察报告，承压水头按9.8m考虑。根据深基坑工程技术规定，位于一级阶地基坑按下式验算承压水抗突涌稳定性。 (2.1)式中：承压水水头高度，取=9.8m； 水的重度，取=10KN/； 坑底至含水层顶板范围内的平均天然重度，=18.35KN/ D坑底至承压含水层顶板的距离； 坑底突涌抗力分项系数，本次取1.2或1.0。第三章 设计依据1. 岩土工程勘察报告书2. 基坑工程技术规范DB42/159-20043. 建筑基坑支护技术规范JGJ120-994. 武汉市深基坑工程设计文件编制规定WBJ1-1-2001 试行5. 锚杆喷射混凝土支护技术规程GB50086-20016. 深基坑工程技术规定DB42、15919987. 建筑与市政降水工程技术规范JGJ/T111-988. 土钉支护在基坑工程中的应用（第二版）9. 支档结构设计手册2004第2版尉希成，周美玲编著，中国建筑工业出版社10. 深基坑工程2003第2版陈忠汉，黄书秩，程丽萍编著，机械工业出版社11. 混凝土结构设计规范GBJ10-8912. 钢结构设计规范GBJ178813. 建筑桩基技术规范（JGJ94-94）14 钢结构工程施工质量验收规范（GB502052001）15土力学东南大学、浙江大学、湖南大学及苏州城建环保学院遍，中国建筑工业出版社第四章 设计思路及方案比选4.1 基坑特征分析4.1.1 基坑周边环境分析基坑位于武汉血液中心院内，场地狭小，基坑周边建筑物距基坑边5.07.0 m左右，基坑开挖后，要不危及七层住宅楼（基坑东南角）以及西侧业务楼的安全。因此，必须严格控制变形与稳定，保证已有构筑物的安全使用。而基坑的北边和南边存在放坡空间且周边无重要建筑物，为了节省造价可以放坡。4.1.2 基坑工程地质特征基坑坑壁主要由杂填土（1）、可塑粘土夹粉质粘土（2）、可塑软塑粉质粘土夹粉砂（3），基坑坑底下1米左右即为淤泥质粉质粘土（4），该层厚5米左右，该层对基坑的变形与稳定起着决定作用。因此，必须采取安全可靠的支护措施。4.1.3 基坑开挖实际深度主楼为5.1m，局部为5.5m，副楼为2.88m，形状为不规则的六边形。基坑南侧紧靠公用厕所化粪池，导致了基坑运土车道只能设置在福楼基坑西南侧。4.1.4 基坑等级确定鉴于基坑周边环境和地层所限，具备放坡的地段为二级，其他靠近周边建筑物的为一级。4.2 支护方案的选取根据上述分析及武汉地区类似工程施工经验，基坑西侧和东南侧采用地基置换+喷锚支护能满足整体稳定需要，但造价相对较高。若采用悬臂桩，由于坑底土层较软，被动土压力不足，桩必须有较大的插入深度和刚度才能满足其维护结构的稳定。因此，基坑设计拟采用桩+锚围护结构或H型钢水泥土搅拌桩+锚杆围护结构，合理选择锚杆设置深度后，即可满足一级基坑的变形与稳定要求。对于北面、南面由于存在放坡空间，为了节省造价，可根据周边情况采用放坡+挂网喷浆即可。另外，针对各支护段的特点，合理的控制地面超载，可最大限度地节省支护费用。现对各方案比选如下表4-1方案地基置换+喷锚排桩+锚杆排桩+内支撑特点支护不占基坑开挖空间，价格相对于悬臂桩较低，但在地面超载的作用下，对基坑边变形控制较差支护不占基坑开挖空间，价格低、技术成熟，施工设备及队伍多，但在软土层中，地层锚固力小，锚杆易产生蠕变变形等。基坑变形小，安全可靠，支护造价低。但缺点是内支撑影响基坑施工，而且内支撑结构破坏具有突发性，一点破坏容易造成整体破坏。造价1.52.0万元/延米1.01.5万元/延米0.91.2万元/延米评论从经济与变形来讲，对于基坑也不合适。本设计不采用本设计不采用方案型钢水泥土搅拌桩地下连续墙悬臂式排桩特点既能挡土又能止水，技术上较成熟，深层搅拌法适宜各种成因的饱和软粘土。且型钢可回收，施工噪音小，很适合医院工地施工既能挡土又能止水，技术上较成熟，但工程费用高，施工设备及施工队伍少，另外地下连续墙需要结合锚杆或内支撑。支护不占基坑开挖空间，价格低、技术成熟，施工设备及队伍多。但桩长桩径均要求较大才能满足变形与基坑抗隆起要求造价1.0.万元/延米1.52.0万元/延米1.52.0万元/延米评论在合理考虑超载的作用下满足一级基坑的变形、稳定要求本设计不采用本设计不采用综上所述，本基坑支护设计的思路如下：4.2.1 自然放坡基坑南面IJK有一定的放坡空间，且基坑开挖深度较浅（约2.88m）。东面CD段有很大的放坡空间，且基坑开挖深度约为5.1。故可以采用自然放坡坡面保护的支护方式。4.2.2 型钢水泥土搅拌桩+锚杆基坑ABC、CDE、FGHI段无放坡空间，可采用H型钢水泥土搅拌桩、（+锚杆进行支护）。第五章 支护结构计算与设计5.1 基坑拟分段进行支护设计 北基坑分段支护图5.15.2 地层参数土层参数表5.1土层编号土层名称KN/m3C土层概化层厚（m）KPaAB段BC段CD段DEF段FGH段HI段JK段1杂填土18.00241.201.201.001.001.001.001.002粘土夹粉质粘土18.421106.005.801.907.006.46.006.503粉质粘土夹粉砂18.929117.007.007.608.007.47.507.504淤泥质粉质粘土18.213813.0012.411.411.7012.513.0013.005粉砂夹粉质粘土19.002816.00说明：未考虑降水对土层C、值的提高作用。上述物理参数由工程地质图及岩土工程勘察报告得出。5.3 超载取值与基坑分段支护分段考虑场地的平面布置，周边环境及施工作业条件，按地面超载情况将支护分为5个段，各段长度及超载情况如下表：各段超载取值表5.2段位段长超 载P1(KN/m3)作用深度(m)超 载P2(KN/m3)作用深度(m)ABC26.0200601.3CDE44.5200EF13.9200FGHI40.2200IJK21.0考虑场地的平面布置及施工作业条件，场内地面施工超载及材料堆场超载按30 kPa考虑，建筑物每层按20 kPa考虑。5.4 支护计算基坑分段进行支护设计计算。土压力采用朗肯土压力，水土合算，0=1.1。桩锚支护计算时，被动区土压力折减系数取1.0，桩的入土深度按固定端等值梁法确定，桩身内力按杆件有限元计算。5.4.1 1-1剖面（ABC段）ABC段距旧建筑物距离较远，无放坡空间，故此段采取型钢水泥土搅拌桩+锚杆支护，开挖深度为5.1m。5.4.1.1 求嵌固深度设采用650水泥土搅拌桩，水泥搅拌桩搭接100mm，H型钢间距为1000mm。则此桩的嵌固深度计算如下：采用等值梁法计算：（如图）计算简图5.2主动土压力计算、c、值按13.5m范围内的加权平均值计算kN/m3kPa得 求临界深度mkN/m2计算桩身水平方向应力零点位置m计算支撑反力Ra和QB取锚固位置为h0=2.5mEa=1/252.62(5.1-0.98)+1/2(52.62-215.91.19)1.12 =108.4+14.78 =123.18kN/mmkN/m kN/m计算板桩的入土深度t代入数字可得：x=5.41mT=(5.41+1.12)(1.11.2)=7.187.84m取桩长12.5m最大弯矩Mmax的计算计算剪力为0点的弯矩，设剪力为零点的位置离应力零点的距离为x0x0=3.45=147kN5.4.1.2 求配筋根据规范可选择Q235B钢，型钢规格为5001601420。插入间距为1m。弯矩设计值M=1.25Mmax=1.25147=183.8kNm抗弯强度验算=94.71.2。即可确定2-2剖面（CDE段）采用二级按1：1放坡是合理的。5.4.3 3-3剖面（EF段）EF段为小高层开挖段，基坑开挖深度约5.4m，周边取施工超载20Kpa。采用SMW工法。5.4.3.1 求嵌固深度设采用650水泥土搅拌桩，水泥搅拌桩搭接100mm，H型钢间距为1000mm。则此桩的嵌固深度计算如下：计算简图5.11主动土压力计算、c、值按16m范围内的加权平均值计算 kN/m3kPa得 求临界深度mKN/m2计算桩身水平方向应力零点位置m计算QBEa=1/250.35(5.5-0.75)+1/2(50.35-212.71.76)0.75 =119.58+2.12 =121.70kN/m121.70kN/m计算板桩的入土深度t=33.78=32.56t+33.78代入数字可得：t=10.5m所以可取桩长16m最大弯矩Mmax的计算计算u=0.75处的弯矩Mmax=1/250.35(5.5-0.75)1/3(5.5-0.75)+0.75+1/2（50.35-212.71.76)0.7522/3 =280.1kN5.4.3.2 求配筋根据规范可选择Q235B钢，型钢规格为7003001324。插入间距为1m。弯矩设计值M=1.25Mmax=1.25280.1=350.1kNm抗弯强度验算=60.8f=215N/mm2Q=1.25Ea=1.25111.63=139.5KN抗剪强度验算5.4.3.3水平位移的验算将整个桩分为两个部分：基坑底面以上视为悬臂梁，基