毕业论文-深基坑开挖与支护设计

毕业论文-深基坑开挖与支护设计内容摘要：

高的挡土墙，故 BC 段与 AD 段同一水平线上的支撑受力不一致，因此需要在 AD 段有和 BC 段有同样的设置，这会增加造价，减少经济效益，故也不可取。 综合以上分析，因此方案 5 是比较合理的，其有如下特点： 岳亦勋 基坑开挖与支护设计 7 1. 灌注桩作为受力结构，旋喷桩止水； 2. 方便地下结构施工； 3. 施工时噪声低，经济； 支护方案的最终确定 由于在本工程中 地下水位较高，基坑开挖深度达到了 10 米，且 BC 侧由于距离已建成的建筑物较近，根据 《建筑基坑工程技术规范》（ YB925897）、《深基坑支护设计与施工》 《建筑基坑支护设计规程》（ JGJ120— 99） 中的有关规定，本设计基坑支护方案能够满足基坑土方开挖，地下室结构施工及周围环境保护对基坑支护结构的要求。 在本工程中，由于基坑距离已建成的周围建筑物较近，不宜采用降水井降水，这样会对周围建筑物造成不利影响，故使用排水沟，采用深层搅拌桩做止水帷幕； 其他区段采用土钉墙支护，这是因为土钉墙可以适应于多种地层，同时节省工期且造价低廉，比较经济。 本章总结 各土层的参数 表 土层设计计算参数 层号 土类名称 基坑各向平均厚度(m) 重度 (kN/m3) 粘聚力 (kPa) 内摩擦角(度 ) AB CD DA BC 1 杂填土 6.. 20..0 12 2 粘土 / 36 3 淤泥 20 4 强风化粉砂 质泥岩 ○7 18* 23* 5 含泥中细砂 27* 岳亦勋 基坑开挖与支护设计 8 注：带 *的值为估计值。 划分计算区 段 表 标号 AB BC CD DA 地面荷载（ kPa） 10 10 10 10 开挖深度 10 10 10 10 计算方法 根据有关规范的要求，土压力的计算按照矩形分布模式，采用郎肯土压力理论，所有的土层均采用水土合算，因为地下水位较高，故采用天然重度；用等值梁法求支撑轴力；用力矩平衡法求净土压力零点 ；用柱端力矩求桩长，但必须满足抗隆起及整体稳定性要求。 由于施工时工况会随时变化，故设计 时应按最不利情况考虑。 最终方案的确定 通过以上分析可以得出结论，本着安全经济的原则，基坑的 AB ,CD,AD 侧应该采用土钉墙支护形式，而基坑 BC 侧应该采用钻孔灌注桩加锚杆作为支护。 不妨让 BC 侧的 灌注桩直径为 1000mm，桩距 米。 岳亦勋 基坑开挖与支护设计 9 第三章 BC 断面的支护设计 土压力系数的计算 根据郎肯土压力理论， 主动土压力系数： Kai=tg2(45176。  i/2) 被动土压力系数： Kpi=tg2(45176。 + i/2) 计算时，为安全起见，可不考虑支护桩体与土体的摩擦，同时不对主被动压力系数进行调整。 支护结构设计计算 该段是基坑的 BC 侧， 采用钻孔灌注桩和锚杆施工，基坑开挖深度 10m，桩径 1m，桩距 ，结构外侧附加荷载定为 10kpa。 各土层系数表 序号 图 层 名 称 层厚（ m） 粘聚力 C（ akP ） 内摩擦 角 φ（  ） 重度 （ 3/mkN ） Ka Kp 1 粉质 粘土 12 2 圆砾 0 36 3 粘土 20 侧向土压力计算 锚杆支护体系采用等值梁法进行详细计算， 计算步骤： （ 1） 根据被动土压力与主动土压力相等的关系，求出零点的位置 u。 （ u 为该岳亦勋 基坑开挖与支护设计 10 点到基坑底部的距离） （ 2） 根据公式 t=u+ 求出桩的入土深度。 （ 3） 设最大弯矩距土压力零点的距离为 xm，根据等 值梁法求最大弯矩。 土压力计算： 第一阶段挖土至 深，此阶段结构较稳定，可不需计算。 第二阶段挖土至 深，在 4m 处设立锚杆 ，按照以下公式计算： aP 为主动土压力强度 q 地面均匀荷载 郎肯主动土压力系数 第 i 层土厚度 第 i 层土的重度 其中： c、 为计算处的土的抗剪强度指标（ kPa） 110 2 1 0 0 . 4 4 5 2 1 2 0 . 4 4 5 1 1 . 5 6aaP q K c K k p a         ( ) 2a a aP q rh K c K   =（ 2 12 =  1 2 2 22a a aP h q K C K 下 = =（ +10）  2 0 = aKP （ b）求开挖面下土压力为 0 点 2a 岳亦勋 基坑开挖与支护设计 11    2 4 1 . 0 3 0 . 6 0 02 0 3 . 6 9 0 0 . 2 7 1Paa r K p K a    m （ c）求 O 点开挖面以上土压力 2Ea 2 1 1 .5 6 2 4 8 .6 7 4 .7 4 1 .0 3 0 .6 0 0 1 1 5 .1 22 2 2E a k p a       （ d）求 2y 桩上土压力对 o 点的力矩：2 2 4 . 7 2 0 . 6 0 0 1 1 . 5 6 4 . 7 0 . 6 0 0 1 1 5 . 1 2 0 . 6 0 0 1 1 . 3 43 3 31 7 4 . 0 5 . /oMK N m m                   2 2    （ e）支撑反力 1R 的计算 支撑到 d点的距离 1 7 .0 0 .6 0 0 3 4 .6 0 0am    支撑反力 01 1 1 7 4 .0 5 3 7 .8 6 /4 .6 0 0MR KN ma   假设支座 d 处的反力 21 1 1 5 . 0 2 3 7 . 8 6 7 7 . 1 6 /dE E a R K N m     （ f）桩在 d下嵌故深度 t    6 6 7 7 .1 6 2 .6 02 0 .0 3 .6 9 0 .2 7 1dEtmr K p K a    需要桩长度 1 7 . 0 0 . 6 0 0 1 . 2 2 . 6 0 1 0 . 7 2Lm     （ g）桩强度验算 桩上剪力为 0 的位置距地 面以下 y处 岳亦勋 基坑开挖与支护设计 12      2222m a x22102110 5 6 021132 2 31 1 10 5 5 6 32 2 3 3 /aaaaqk y ry k R ayyymyM qk y ry k R a yK N m m M                        ③ 第三阶段挖土至 10m，并在 7m 标高处设立锚杆 土压力系数采用加权平均计算，开挖范围内土体力学 加权平均值为：  002022 .6 35 26 .5912 0 9ta n 45 82C K pa K paKa      υυ （ a）土压力计算 0m 处： 20 1 0 0 . 3 8 2 9 0 . 3 8 7 . 3 /E a K N m      10m 处以上 :   29 1 0 2 0 . 0 7 . 0 2 0 . 0 2 . 3 0 . 3 8 2 9 0 . 3 8 6 3 . 3 8 /E a K N m        上 10m 处 以 下 :   29 1 0 2 0 . 0 7 . 0 2 0 . 0 2 . 3 0 . 2 7 1 2 0 0 . 2 7 1 5 3 . 1 /E a K N m         下 土压力为 0 的距开挖面的 距离 d：  5 3 . 1d 0 . 7 7 62 0 . 0 3 . 6 9 0 . 2 7 1 m d以上对桩的土压力的合力： 1 1 17. 3 0. 85 63 .3 8 8. 15 53 .1 0. 77 6 27 6. 432 2 2E a Kpa                          d以上 土压力对 d 点的力矩： 岳亦勋 基坑开挖与支护设计 13 2 0 .8 5 8 .1 5 2 0 .8 23 .1 4 8 .1 5 0 .8 2 2 5 8 .2 7 0 .8 2 2 1 .2 8 8 9 5 . /3 3 3dM KN m m                    （ b）计算支撑反力： 第一层支撑到 d点距离： 1 9 .8 2 3 6 .8 2am   第二层支撑到 d点距离： 2 9 .8 2 6 3 .8 2   第一层支撑反力取第一层挖土时的值： /Ra KN m 第二层支撑反力值 1289 5 37 .8 6 6. 82 16 1. 22 / M R aR KN ma    假设支座 d 处的反力： 2 7 6 . 4 3 4 0 . 9 3 1 6 1 . 2 2 7 4 . 2 8 /d a a bE E R R K N m       （ f）桩在 d下嵌故深度 t    6 6 7 4 .2 8 2 .6 52 0 .0 3 .6 9 0 .2 7 1dEtmr K p K a    需要桩长度 1 9 0 .8 2 1 .2 2 .6 5 1 3Lm     （ g）桩强度验算 桩上剪力为 0 的位置距地面以下 y处 221 02110 0. 39 20 .2 0. 38 40 .9 3 16 1. 22 02a a bqk y ry k R a Ryyym                    22m a x2211 332 2 31 1 4 .31 0 0 .3 9 4 .3 2 0 .2 4 .3 0 .3 9 4 0 .9 3 4 .3 3 1 6 1 .2 2 4 .3 62 2 33 6 1 .3 1 /a a byM q k y ry k R a y R yKN m m M                     岳亦勋 基坑开挖与支护设计 14 锚杆的设计 锚杆支护具 有成本低，操作简单，支护效果好，占用使用空间少，使用灵活等优点。 主要力学作用有悬吊作用、挤压作用、组合作用。 设计步骤： （ 1） 确定支护方案，根据开挖深度和土的性质，确定锚杆的数量，间距、倾角等。 （ 2） 确定挡土墙单位长度受到的锚杆水平力 （ 3） 计算锚杆轴力 （ 4） 计算固定端长度 （ 5） 计算自由端长度 （ 6）。