1.1 工程地质条件①素填土:黄灰色、可塑、松、稍湿,不均匀,以素土为主,夹碎石,据调查堆积时间十年以上。
全场分布。
厚度0.5米。
②粉质粘土: 黄色、软-可塑、湿,无摇振反应,刀切面光滑,干强度中等,韧性中等。
见铁锰质氧化物。
成因年代Q4al 。
全场分布。
厚度3.0米。
③粉质粘土夹粉土:灰色、可塑,湿,刀切面稍光滑,无摇振反应,干强度中等,韧性中等。
夹粉土,薄层状,厚度20-30cm。
成因年代Q4al。
全场分布。
厚度5.0米。
④细砂:灰色,稍密,饱和,颗粒圆形,质地较纯,级配良好,主由长石、云母、石英等组成,粒组含量>0.075mm为87.9-91.8%。
成因年代Q4al。
平面上尖灭。
厚度6.0米。
⑤圆砾:杂色、稍密、饱和,圆形为主,母岩成份主要为石英岩、石英砂岩、硅质岩、火成岩等,粒组含量>2mm为52.6-90.1%。
充填物为细砂,充填充分。
成因年代Q3al。
全场分布。
厚度8.0米。
⑥卵石:杂色、中密、饱和,园形为主,母岩成份主要为石英岩、石英砂岩、硅质岩、火成岩等,粒组含量>20mm为52.2-80.7%。
充填物为细砂,充填充分。
成因年代Q3al。
全场分布。
未揭穿。
1.2 水文地质条件第①层为弱透水层,第②、③层为相对隔水层,第④、⑤、⑥层为透水层。
场地地下水按含水介质划分属第四纪冲积物中的孔隙水,地下水按埋藏条件有两种类型:上部为上层滞水无统一地下水位,勘察时通过各钻孔的观测上层滞水埋深0.3-1.1米,赋存于素填土中,受大气降水补给,以蒸发排泄为主;下部承压水勘察时稳定水位埋深约3.0-4.0米,承压水赋存于砂、卵石层中,具有弱承压性,受区域同层侧向补给径流排泄。
地下水年变化幅度根据湖北省水文地质工程地质大队编制的《环境水文地质工程地质综合勘察报告》资料为1.0-3.0米,在丰水期由长江侧向补给,在枯水期地下水侧向补给长江。
1.3 环境条件场地平坦,无地下管线,距围护结构一定距离之外有已建房屋。
2.1基坑支护设计主要参数2.2开挖深度及地面荷载基坑开挖深度为自然地面下6.0米,地面荷载与坑边距离为1.0米,荷载大小为30Kpa ,作用宽度为10.0米。
2.3 基坑工程重要性等级由于本工程基坑开挖深度为6.0米,开挖深度一般;又由于场地平坦,无地下管线;工程地质及水文地质条件较复杂。
综合各方面因素,确定该基坑工程重要性等级为二级。
3.1设计依据 (1)《地下结构》课程设计指导书 (2) 郑刚主编。
《地下工程》,机械工业出版社,2011 (3)东南大学等合编。
《土力学》(第二版),中国建筑工业出版社,2005 (4)《建筑基坑支护技术规范》(JGJ120-99),中国建筑工业出版社,1999 (5) 湖北省地方标准《基坑工程技术规程》(DB42/159-2004) (6)《混凝土结构设计规范》(GB 50010一2010),中国建筑工业出版社2010 (7)《建筑结构荷载规范》(GB 50009—2001),中国建筑工业出版社,20024.1地下连续墙支护断面结构设计主要内容与要求(1)确定在施工过程中作用于连续墙上的土压力、水压力以及上部传来的荷载; (2)确定地下连续墙所需要的入土深度,以满足抗管涌、抗隆起、防止基坑整体失稳破坏以及满足地基承载力的需要;(3)地下连续墙结构的内力计算与变形验算;(4)地下连续墙结构的截面设计,包括墙体和支撑的配筋设计或者截面强度验算,节点、接头的连接强度和构造处理;(5)估算基坑施工对周围环境的影响,包括连续墙的墙顶位移和墙后地面沉降值的大小和范围;(6)绘制结构配筋图。
4.2设计计算4.2.1地面附加荷载传至n 层土底面的竖向荷载q n 计算 1.0m-11.0m 的荷载应加上q. 由规范公式计算q =a b b 2+×q 0=0.121010⨯+×30=25KPa4.2.2各层土压力计算各土层的土压力系数:Ka1=0.756 1Ka =0.869 Ka2=0.705 2Ka =0.839Ka3=0.679 3Ka =0.637 地下水位埋深取0.3m-1.1m 承压水取水位埋深为3.0m主动土压力计算:0—0.5m σ①上= 0-2c 11Ka =0-2×10×0.869<0σ①下= γ1h 1Ka 1-2c 11Ka =17×0.5×0.756-2×10×0.869<0(2)粉质粘土①(0.5m-1.0m )γ2=19KN/M 3C 2=17Kpa φ2=10°σ②上=1γh 1Ka 2-2c 22Ka =17.0×0.5×0.704-2×17×0.839<0又由于从1.0m 开始受地面附加荷载的影响,此处存在地下水,而此土层为粘性土,故水土合算。
②(1.0m-3.5m )σ②1.0= (q+γ1h 1+γ2h ′)Ka 2-2c 22Ka =(25+17.0×0.5+19×0.5)×0.704-2×17×0.839=1.746Kpaσ②下= (q+γ1h 1+γ2h 2)Ka 2-2c 22Ka =(25+17×0.5+19×0.5+19×2.5)×0.704-2×17×0.839=35.186Kpa (3)粉质粘土夹粉土粉质粘土夹粉土层分为两层计算(存在开挖面的影响) σ③上= (q+γ1h 1+γ2h 2)Ka 3-2c 33Ka =(25+17.0×0.5+19×3.0)×0.680-2×19×0.824=30.228Kpaσ③6.0= (q+γ1h 1+γ2h 2+γ3h ′3)Ka 3-2c 33Ka =(25+17.0×0.5+19×3.0+19.1×2.5)×0.680-2×19×0.824=62.698Kpa根据规范,基坑开挖面以下的土压力可按以下方法计算: (6.0m-8.5m ) σa 3=62.698Kpa(4)细砂 (8.5m-14.5m )γm =.65.21.190.3195.017⨯+⨯+⨯=18.875KN/m 3σa 4=(q+γm h)Ka 4=(25+18.875×6.0)×0.406=56.13Kpa 被动土压力计算(3)粉质粘土夹粉土被动土压力在基坑开挖面以下正位,故地下水的计算就按照开挖面以下0.5m 算起,但是由于是粘性土,做合算,故σ③6.0=γ3H 0Kp 1+2c 33Kp =0+2×19×1.213=46.09Kpa σ③下=γ3H 1Kp 1+2c 33Kp=19.1×2.5×1.472+2×19×1.213=117.656Kpa第四层土层为砂性土,故水土分算σ④上=312H Kp γ+2c 44Kp =19.1×2.5×2.464+2×0=117.656Kpaσ④下=(γ3H 1+γ4H 2)Kp 2+2c 44Kp=(19.1×2.5+10×6)× 2.464+10×6=325.496Kpa 土压力计算图4.2.3嵌固深度h d 的计算假设支撑点设在距离地面2.0m 处,水平荷载与抗力相等的点即弯矩为零的地方,设此点距离坑底h c ,h c =0.591m支点力 Tc=111hc h Ep hp Ea ha T ci c +-∑∑ha i∑c Ea =11 2.5(35.186 2.5)( 2.5 2.50.591) 2.530.228(0.591)232⨯⨯⨯⨯+++⨯⨯⨯+ 1112.532.47( 2.50.591)62.6980.5910.591232⨯⨯⨯⨯++⨯⨯⨯=380.486 kN/m hp i ∑c Ep =46.096×0.591×12×0.591 +21×16.616×0.591×13×0.591=9.07kN/m把数据代入上式中得Tc=80.912kN.假设嵌固点在距离基坑开挖面底部x m 处, 代入公式 hp∑cEp +Tc(hT1+hd)-1.2γ0 ha∑cEa ≥0 中得方程:5.773x 3-18.147x 2+74.332x-183.694≥0 得, x=3.5 m,即嵌固深度h d =3.5m4.2.4地下连续墙配筋计算(1)最大弯矩的计算,弯矩最大有两个点,一个在坑底上方,一个在坑底下方 ①假设在上方的点在距离第二层土底y m 处,弯矩最大在剪力为零的地方,故:80.912=1.746×2.5+12×2.5×33.44+30.228y+12× 32.472.5y 2 解得,y 取正值,y=0.955m故M max =1.746×2.5×(0.955+2.52)+12×2.5×33.44×(13×2.5+0.955)+30.228×0.955×12×0.955+21×12.4×0.955×13×0.955-80.912×2.455=-98.59kN/m②假设第二个点在坑底处,首先当在第三层土里时,不满足,主动方向上土的剪力大于被动主方向上土的剪力,大约位置在第四层土层里,设离第四层土顶y ′m故计算式如下:80.912+12×(46.094+116.382)×2.5+117.656y ′+12×34.64y ′2=12×(1.746+35.186)×2.5+12×(30.228+62.698)×2.5+62.698×2.5+56.130 y ′ 解得,y ′=0.2mM 2=2.5111.7462.5(2.5 2.7)33.44 2.5( 2.5 2.5 2.7)30.228223⨯⨯+++⨯⨯⨯⨯+++⨯2.52.5( 2.7)2⨯+11 2.532.47 2.5( 2.5 2.7)62.698 2.5(2.7)232+⨯⨯⨯⨯++⨯⨯-56.13+⨯0.20.1⨯ 2.580.921(4 2.7)46.094 2.5(2.7)2-⨯+-⨯⨯-170.228 2.52-⨯⨯⨯2(2.73-112.5)117.6560.20.1 6.9280.20.223⨯-⨯⨯-⨯⨯⨯⨯=148.656最大弯矩Mmax=M2=148.27kN/m取连续墙单位宽度b=1.0m 为计算模型,h 取500mm ,混凝土的强度等级取C25 ,按照所取截面尺寸配筋,采取双筋布置:先计算A ′sM ≤Mu=αs α1f c bh 20+f ′y A ′s (h 0-α′s )f ′y =f y ,f c =11.9N/mm 2,f t =1.27N/mm 2,h 0=500-70=470mm取ξ=5.0h h==0.53≤0.518 故取ξ=ξb =0.518,由(ξ-1)2=1-2αs αs =0.384 A ′s =(Mu-αs α1f c bh 20)/[f ′y (h 0-α′s )]<0 混凝土的抗压过大,按构造配筋按规范规定,应选择Ⅰ级钢,直径不宜小于φ16,保护层厚度不宜小于70mm,间距在200-300mm 之间,故选择双筋截面,受拉面采用φ22@200,保护层厚度取70mm,受压面取φ16@300配筋图如下:(2)锚杆计算①锚杆配筋: Tc=80.912kN锚杆的倾斜度θ规范规定在15°-25°,所以取θ=15° Tc ≤N u cos θ=N u cos15° N u ≥Tc/cos15°=83.76kN锚杆采用HRB335级钢筋,f y =300N/mm 2As=y f Nu =83.76300×103=279.2mm 2 查表取1φ22,As=379.94mm 2②计算锚杆的长度自由段长度由公式 l f =l t)245sin()245sin(αϕϕ++︒-︒l t =4.591,ϕ= 1.5101156.5⨯+⨯=10.77°(加权平均ϕ),α=15°(锚 杆的倾斜角度)。