基坑工程课程设计设计题目天水滨江一期深基坑支护设计院（系）专业姓名学号起讫日期2010-08-30 至2010-09-12 指导教师2010年 09月目录1.设计方案综合说明-------------------------------------21.1 工程概况-----------------------------------------21.2 拟建场地的工程水文地质条件-----------------------21.3 拟建场地的周边环境条件---------------------------21.4 设计的目的和任务---------------------------------32.支护结构的设计计算-----------------------------------42.1土压力强度---------------------------------------52.1.1主动土压力-----------------------------------52.1.2被动土压力-----------------------------------52.2土压力及合力作用点位置---------------------------72.3支护桩长计算-------------------------------------92.3.1支承轴力-------------------------------------92.3.2剪力Q B ---------------------------------------92.3.3计算锚固长度---------------------------------102.3.4计算最大弯矩---------------------------------102.3.5抗倾覆、抗滑移验算---------------------------112.3.6最大配筋验算---------------------------------132.3.7抗渗、抗管涌验算-----------------------------142.3.8抗隆起验算-----------------------------------142.3.9压顶圈梁、支撑的设计计算（截面尺寸、砼标号、配筋验算）--------------------------------------------------152.3.10立柱桩的设计计算----------------------------172.3.11支护结构最大位移估算及整体稳定性验算--------181.设计方案综合说明1.1 工程概况某开发公司拟建的天水滨江一期有3栋高层组成，总建筑面积为126000 m2，采用钢筋混凝土框架结构，桩基础。
设二层地下室，三栋建筑的地下室连成一体，东西长200.0 m，南北宽60.0 m，总周长520.0 m。
建筑±0.00=8.0 m，现地面标高为7.4 m，基础顶板标高为-0.6 m，底板厚0.4 m，垫层厚0.1 m。
1.2 拟建场地的工程水文地质条件拟建场地地势平坦，为长江漫滩地貌单元，支护影响范围内依次分布着：①层填土：灰褐色，潮湿，松散，主要由粉质粘土夹少量建筑垃圾组成，均层厚1.50m。
②-1层粉质粘土：灰色，饱和，软～可塑，中压缩性，平均层厚 3.50m。
②-2层粉土：灰色，饱和，软塑，高压缩性，平均层厚 4.00m。
②-3层淤泥质粉质粘土：灰色，饱和，软～流塑，高压缩性，平均层厚18.00m。
场地地下水为孔隙潜水，稳定地下水位-1.5m。
各土层的支护设计参数表1土层层厚（m）重度γkN/m3固结快剪土层渗透系数（cm/s）C（kPa）φ(度) 水平K n垂直K v①层填土 1.50 19.0 20 15 5.2×10-53.0×10-5②-1层粉质粘土3.50 18.6 20 127.4×10-67.0×10-6②-2层粉土 4.00 18.5 15 18 6.8×10-46.0×10-4②-3层淤泥质粉质粘土18.00 18.5 12 109.0×10-68.0×10-61.3 拟建场地的周边环境条件基坑东侧、西侧：与道路外边线相距8.0m。
基坑北侧：与已建3栋5层住宅楼相距 5.0m，住宅楼为浅基础，埋深在现地面下1.5m。
基坑南侧：空地。
地面活荷载取值为q=20kPa，北侧建筑物按每层15kPa超载进行计算。
地下水埋深 1.5m。
1.4 设计的目的和任务工程概况、拟建场地的工程水文地质条件、周边环境条件，确定“安全可靠，经济合理，技术可行，施工方便”的支护设计方案。
1.5 支护方案的确定拟建三栋高层地下室开挖深度约为8m,基坑开挖所涉及到得土层为填土、粉质粘土、粉土，地下水位埋藏较浅，考虑到地下场地北侧紧邻已建三栋5层住宅楼，基坑东侧、西侧与道路外边线相距8m,为保证周边道路、建筑正常安全使用和本工程地下结构的顺利施工，要求围护结构设计应满足稳定性好、沉降位移小，并能有效地止水的要求。
综合考察现场的周边环境、道路及岩土层组合等条件，为尽可能避免基坑开挖对周围建筑物、道路的影响，本着“安全可靠、经济合理、技术可行、方便施工”的原则，本工程支护选用如下形式：1.挡土结构：本方案采用柱列式排桩的支护形式作为挡土结构。
其中排桩采用施工速度较快且对周边环境影响较小的钻孔灌注桩的支护形式。
2.支撑体系：由于基坑北侧临近建筑物，对变形控制要求较高，为最大限度控制基坑变位，本方案考虑采用一层刚度较大的砼支撑，以此减少支护桩体的水平变位，从而确保周边建筑物的稳定与安全，使施工顺利进行。
考虑到开挖对周边建筑物及光缆、电缆产生的影响，支撑轴线不能过低，本方案砼支撑中心标高为-1.30m。
3.开挖过程中对地下水的处理：（1）止水帷幕：场区内地表①层填土渗透性较强，②-1粉质粘土和②-3层淤泥质粉质粘土的渗透系数为数量级，渗透性能够较弱，②-2层粉土渗透性较强，因此止水帷幕设置在②-3层以上土层即可。
外侧采用双排双轴深搅桩止水结构，为确保不漏水，要求搭接200，并要求桩底进入②-3层不小于0.5m。
（2）降水结构：由于采用全封闭止水结构，基坑内采用管井井点降水1.6支护设计的依据①《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）；②《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）；③《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008；④《混凝土结构设计规范》GB20010-2002；⑤《南京地区地基基础设计规范》DGJ32/J 12-2005；⑥《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497-2009；⑦《深基坑工程》，陈忠汉，黄书秩，程丽萍编著，机械工业出版社，2002。
2.支护结构的设计计算场地平面图：该地段标高为+7.4m.基坑实际开挖深度h=8+0.4+0.1-(8.0-7.4)=7.9m,桩顶下落1m,圈梁标顶高，则基坑设计计算开挖深度 6.9m。
地面活荷载q=20+1×19=39KPa，因为地面活荷载较小，故采用一道支撑。
支撑标高相对于桩顶为-0.3m土层分布：见附录各项土力学系数：东西南侧及北侧土压力系数相等Ka1=(45o－12o/2)﹦0.589 1=0.767Ka2=(45o－12o/2)﹦0.656 2=0.810Ka3=(45o－18o/2)﹦0.528 3=0.727Ka4=(45o－10o/2)﹦0.704 3=0.839Kp3=(45o＋18o/2)﹦1.894 3=1.376Kp4=(45o＋10o/2)﹦1.420 4=1.1922.1土压力强度2.1.1主动土压力超载为20 KN/m的东西南侧如图一e a1=39×0.589－2×20×0.767=-7.709 kPae a2=（39+0.5×19）×0.589－2×20×0.767=-2.114 kPae a3=（39+0.5×19）×0.656－2×20×0.810=-0.584 kPae a4=（39+0.5×19+18.6×3.5）×0.656－2×20×0.810=42.122 kPae a5=（39+0.5×19+18.6×3.5）×0.528－2×15×0.727=38.171kPae a6=（39+0.5×19+18.6×3.5+2.9×18.5）×0.528－2×15×0.727=66.498kPa e a7=（39+0.5×19+18.6×3.5+4.0×18.5）×0.704－2×12×0.839=111.934 kPa超载为50 KN/m的北侧e a1=19×0.589－2×20×0.767=-19.489 kPae a2=19×1.5×0.589－2×20×0.767=-13.894 kPae a3=19×1.5×0.656－2×20×0.810=-13.704 kPae a4=（19×1.5+18.6×3.5）×0.656－2×20×0.810=29.002 kPae a5=（19×1.5+18.6×3.5）×0.528－2×15×0.727=27.611 kPae a6=（19×1.5+18.6×3.5+18.5×2.9）×0.528－2×15×0.727=56.091kPae a7=（19×1.5+18.6×3.5+18.5×4）×0.704－2×12×0.839=97.854 kPae’a1=75×0.528=26.4 kPae’a2=75×0.704=35.2 kPa2.1.2被动土压力超载为20 KN/m的东西南侧e p1=2×15×1.376=41.280 kPae p2=18.5×1.1×1.894+2×15×1.376=79.823 kPae p3=18.5×1.1×1.420+2×12×1.192=57.505 KPa设②-3层土以下Xm=（18.5×1.1+18.5×X）/（1.1+X）=18.5KN/m3e p4= [18.5×(1.1+X)]2 1.192=57.505 +26.27Xe合=57.505+ 26.27X-111.934=26.27X－54.429令e合=0，得X=2.07m超载为50KN/m的北侧e p1=2×15×1.376=41.280 kpae p2=18.5×1.1×1.894+2×15×1.376=79.823 kpa设②-3层土以下Xme p3=（18.5×1.1+18.5X）×1.420+2×12×1.192=26.27X+57.505 kpa e合=26.27X+57.505-133.054=26.27X-75.549 kpa令e合=0，得X=2.9m东西南侧土压力分布图：北侧土压力分布图：2.2土压力及合力作用点位置超载为20 KN/m的东西南侧Ea1=1/2×3.5×42.122=73.714kN/m距合力作用点位置h a1=1/3×3.5+2.9+0.72=4.79mEa2’=38.171×2.9=110.696 kN/m距合力作用点位置h a2’=1/2×2.9+0.72=2.17m=1/2×（66.498－38.171）×2.9=40.074 kN/m Ea2’’距合力作用点位置h a2’’=1/3×2.9+0.72=1.69m Ea1合=1/2×25.281×0.72=9.078 kN/m距合力作用点位置h a1=0.72×2/3=0.48m超载为50 KN/m的北侧设主动土压力为0的点在②-1以下X m处13.704/X=29.002/(3.5-X)X=1.12 mEa1=1/2×29.002×2.38=34.512 kN/m距合力作用点位置h a1=1/3×2.38+4+2.9=7.69mEa2’=27.611×2.9=80.072 kN/m距合力作用点位置h a2’=1/2×2.9+1.1+2.9=5.35m=1/2×（56.091－27.611）×2.9=41.296 kN/m Ea2’’距合力作用点位置h a2’’=1/3×2.9+1.1+2.9=4.97m=26.4×1.4=36.96 kN/mEa2’’’距合力作用点位置h a2’’’=1/2×1.4+1.1+2.9=4.70mEa3=2.668×1.1=2.935 kN/m距合力作用点位置h a3=1/2×1.1+2.9=3.45mEa4=1/2×(41.211-2.668)×1.1=21.199 kN/m距合力作用点位置h a4=2/3×1.1+2.9=3.63mEa5=1/2×75.549×2.9=109.546 kN/m距合力作用点位置h a5=2/3×2.9=1.93m东西南侧土压力合力分布：北侧土压力合力分布：2.3支护桩长计算2.3.1支承轴力超载为20 KN/m的东西南侧T×（6.6+0.72）=73.714×4.79+110.696×2.17+41.074×1.69+9.078×0.48得T=91.3 kN/m超载为50 KN/m的北侧T×（6.6+1.1+2.8）=34.512×7.69+80.072×5.35+41.296×4.97+36.96×4.70+2.935×3.45+21.199×3.63+109.546×1.93得T=129.4 kN/m2.3.2剪力Q B超载为20 KN/m的东西南侧T+Q B=73.714+110.696+41.074+9.078Q B=143.43 kN/m超载为50 KN/m的北侧T+Q B=129.4+ Q B=34.512+80.072+41.296+36.96+2.935+21.199+62.129Q B=197.1 kN/m2.3.3计算锚固长度超载为20 KN/m的东西南侧Q B×（0.38+X）+1/2×54.429×2.07×[2.07×2/3+(X－2.07)]=1/2×13.325×0.38×(0.38×1/3+X)+1/2×(26.27X－54.429)×(X－2.07) 2×1/3X=9.68m桩长=6.9+(9.68+1.1)×1.1=18.8m实际桩长取20.9m超载为50 KN/m的北侧设在②-3以下为XmQ B×（X-2.9）=1/2×(26.27X-74.549)×(X-2.9)2×1/3X=9.6 m桩长=6.9+1.2×(9.6+1.1)×1.1=19.74m实际桩长取21m2.3.4计算最大弯矩超载为20 KN/m的东西南侧设②-2以下为Xme a=38.171+9.768x91.13=（38.171+38.171+9.768x）x/2+73.71491.13=38.171x+4.884x2+73.714x=0.43mMmax=91.13×4.13－73.714×(1/3×3.5+0.43)－38.171×0.432×1/2－9.768×0.43×1/2×0.43×1/3×0.43=255.0 kN.m/m设②-3以下为XmQ B+1/2×54.429×2.07=2.532+1/2×（26.27x-54.429）×(x-2.07)x=5.95mMmax=143.43×(0.38+5.95)+1/2×54.429×2.07×[2/3×2.07+(5.59－2.07)]-2.532×(0.38×1/3+5.95) -1/2×(26.27×5.95-54.429)×(5.95-2.07) 2×1/3=933.2 kN.m/m取最大弯矩Mmax=933.2 KN.m/m超载为50 KN/m的北侧设②-2以下为XmT=34.512+52.465+68.742+1/2×9.821X2X=0.59 me a=68.742+9.821×0.59=74.536 kpaMmax=129.4×（3.7+1.5+0.59）-34.512×（2.38/3+1.5+0.59）-27.611×1.5×（1.5/2+0.59）-1/2×（42.342-27.611）×1.5×（ 1.5/3+0.46）-68.742×0.46×1/2×0.46-1/2×（73.260-68.742）×0.462×1/3=570.2 kN.m/m设②-3以下为XmQ B=（26.27x-75.549）×1/2×(x-2.8)x=6.76me合=26.27×6.29-75.549=102.036 kN/mMmax=197.1×(6.29-2.8)-1/2×102.036×（6.29-2.9）2×1/3 =507.42 kN.m/m 取最大弯矩Mmax=570.2 kN.m/m2.3.5抗倾覆、抗滑移验算a.抗倾覆验算超载为20 KN/m的东西南侧Ea1=73.714 kN/m距桩底的距离h a1=1/3×3.5+2.9+14=18.07mEa2’=110.696 kN/m距桩底的距离h a2’=1/2×2.9+15=15.45m=40.074 kN/mEa2’’距桩底的距离h a2’’=1/3×2.9+15=14.97mEa3=66.498×1.1=73.148kN/m距桩底的距离h a3=1/2×1.1+12.9=13.45mEa4=111.934×13.9=1443.949kN/m距桩底的距离h a4=1/2×12.9=6.45mEp1’=41.280×1.1=45.408kN/m距桩底的距离h p1’=1/2×1.1+12.9=13.45mEp1’’=1/2×(79.823-41.280) ×1.1=21.199 kN/m距桩底的距离h p1’’=1/3×1.1+12.9=13.27mEp2’=57.505×13.9=799.320kN/m距桩底的距离h p2’=1/2×12.9=6.45m=1/2×26.27×12.92=2185.796 kN/mEp2’’距桩底的距离h p2’’=1/3×12.9=4.30m支承轴力 T=19.13kN/mh T=6.6+15=20.6m)/ (Ea1h a1+ Ea2’h a2’+ Ea2’’+ Ep2’hp2’+ Ep2’’h p2’’h p1’’K q=(T×h t+ Ep1’h p1’+ Ep1’’+ Ea3 h a3+ Ea4 h a4)=1.22 > 1.2h a2’’满足要求超载为50 KN/m的北侧Ea1=34.512 kN/m距桩底的距离h a1=2.38/3+2.9+14.1=18.79mEa2’=80.072 kN/m距桩底的距离h a2’=2.9/2+15.1=16.55m=41.296 kN/mEa2’’距桩底的距离h a2’’=2.9/3+15.1=16.07m=36.96 kN/mEa2’’’距桩底的距离h a2’’’=1.4/2+15.1=15.8mEa3=82.491×1.1=90.740 kN/m距桩底的距离h a3=15.1-1.1/2=14.55mEa4=133.054×14=1862.756 kN/m距桩底的距离h a4=1/2×14=7.0 mEp1’=41.280×1.1=45.408 kN/m距桩底的距离h p1’=1/2×1.1+14=14.55 m=1/2×(79.823-41.280) ×1.1=21.199 kN/mEp1’’距桩底的距离h p1’’=1/3×1.1+14=14.4 mEp2’=57.505×14=805.07 kN/m距桩底的距离Ep2’=1/2×14=7.0 m=1/2×26.27×142=2574.46 kN/mEp2’’距桩底的距离h p2’’=1/3×14=4.67 m支承轴力 T=129.4 KN/mh T=6.6+15.1=21.7m+ Ep2’ hp2’+ Ep2’’)/ (Ea1 h a1+ Ea2’ h a2’+ Ea2’’h p2’’h p1’’K q=(T×h t+ Ep1’ h p1’+ Ep1’’+ Ea3 h a3+ Ea4 h a4)=1.22 > 1.2h a2’’满足要求b.抗滑移验算超载为20 KN/m的东西南侧+ Ea3+ Ea4）=1.8 > 1.2+T）/（Ea1+ Ea2’ + Ea2’’+ Ep2’+ Ep2’’K s=（Ep1’ +Ep1’’满足要求超载为50 KN/m的北侧+ Ea3+ Ea4）=1.67 > 1.2+T）/（Ea1+ Ea2’ + Ea2’’+ Ep2’+ Ep2’’K s=（Ep1’ +Ep1’’满足要求2.3.6最大配筋验算超载为20 KN/m的东西南侧由前计算出支护桩在施工各种工况下最大弯矩值为：Mmax=933.2KN.m 采用φ1000@1200的钻孔灌注桩作为支护桩，桩身配18B25，混凝土C30。