滁一院支护计算书.docx
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滁一院支护计算书
安徽合肥
新华U阁基坑支护结构
设计计算书
冶金工业部华东勘察基础工程总公司
二○○八年三月八日
第一部分设计方案综合说明书
一、设计依据
1、建设单位提供的资料
(1)滁州市第一人民医院病房西侧及原围墙平面位置图
(2)西侧边坡岩土工程详细勘察报告
2、《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002
3、《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99
4、《建筑结构荷载规范》GB50009-2001
5、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002
6、《混凝土工程施工质量验收规范》GB50204-2002
7、《钢筋焊接及验收规程》JGJ18-96
8、《人工挖孔灌注桩》苏G08-2003
9、《土层锚杆设计与施工规程》CECS22:
90
10、其他有关的规范及规程
二、工程概况
拟建滁州市第一人民医院病房楼位于该院的西北角地块。
主楼地上20层,一层地下室,采用钻孔灌注桩基础,室内地坪标高±0.00=23.60m。
拟建场地为一坡地,东侧高,西侧低,地下室边界以西为一陡坎,陡坎距地下室边界北头约为12.2m,南头约为8.0m,中间最窄处约为2.8m。
陡坎外侧为菜地,最低处标高约为13.72m,最高处标高15..23,低于±0.00一般约9.0m。
院方拟在原挡土墙位置上新建一挡土墙,以防止病房楼西侧场地因加高回填后引起斜坡土体滑移。
受滁州市第一人民医院委托,我华东勘察基础工程总公司进行边坡支护结构的设计。
三、工程地质概况
(一)地形地貌
场地为皖东丘陵的琅琊山前山前的冲洪积平地。
地势上由于受人工活动的影响,场地东部地势较高(填土厚度较大),西侧较低,最大高差为达9.88m。
在场地西侧围墙位置存在一老挡土墙,挡土墙的结构为浆砌块石护坡。
(二)地基土构成与特征
根据本次勘察资料(勘探深度内),场地土自上而下主要由杂填土、粘性土、砾砂及风化的泥质粉砂岩构成,拟建场地勘探深度内地基土可分为六层,详细描述如下:
第①层杂填土:
杂色,松散状,浅部1~2m范围内主要由粘性土混碎砖、碎石及其它杂质组成,下部粘粘性土含量渐多,夹有约10%左右的碎石等杂质,,填土成份较杂,结构松散,该层极不均匀。
该层全场分布,层厚2.9~4.4m,层底标高11.65~16.78m。
第
层粉质粘土:
灰黄色~浅灰色,可塑~软可塑状,含有少量锈斑、土质尚均匀,干强度高,韧性高,无摇震反应,光泽反应光滑,在拟建场地的G1-G5号钻孔内均有分布,层厚4.2~7.1m,层底标高7.35~10.72m。
第
1层粉质粘土:
灰褐色,软塑状,含有少量锈斑及有机质,土质不均匀,干强度中等,韧性中等,无摇震反应,光泽反应光滑,在拟建场地的G1-G3号钻孔内均有分布,层厚3.2~6.0m,层底标高1.66~7.52m。
第
层粘土:
灰褐色,湿,硬可塑~可状,含有少量锈斑,土质均匀,干强度高,韧性高,无摇震反应,光泽反应光滑。
该层拟建场地的G3-G5号钻孔内均有分布,层厚3.3~5.5m,层底标高3.88~5.22m。
第
层含砾粗砂:
灰色~灰白色,饱水,中密状~密实,分选不均匀,最大砾径约为3~4cm,该层局部下部含泥量约为10%左右,该层在拟建场地的G1-G5号钻孔内均有分布,层厚1.4~2.5m,层底标高-0.34~2.72m。
第
1层强风化粉砂质岩:
棕红色,块状,砂状,泥钙质胶结,风化强烈,干钻不易钻进,局部夹有卵砾石,最大砾径约为5cm。
第
层中风化石灰岩:
棕红色,块状,岩石略有风化,风化裂隙发育,钻进较慢。
二、水文地质条件
本场地勘探深度内地下水类型为孔隙潜水,勘察期间实测水位埋深3.5~6.0m,水位标高13.66~14.63m,地下水水位变化受大气降雨及地表泾流及生活排水的影响,水位有一定的变化幅度。
场地附近未发现地下水污染源,据《滁州市第一人民医院综合病房大楼岩土工程勘察报告(2006-105)》的水质试验报告,该场地地下水对混凝土无侵蚀性,对混凝土中钢筋无腐蚀性;同时地基土对砼等也无侵蚀性。
各层土物理力学性质指标建议值一览表
层号
压缩模量Es1-2
(MPa)
天然
重度
KN/m3
内聚力
c(KPa)
内摩擦角(度)
承载力特值fak (KPa)
地基土水平抗力系数m值
MN/m4
单桩在地面处水平位移(mm)
①
3.7
18.3
21.7
16
100
2.5
6~12
5.7
19.16
34.5
16.2
145
20
4~8
1
5.3
19.4
25.6
13
95
14
3~6
8.6
19.6
45.2
20.5
230
30
3~6
19.3
5
40
190
70
1.5~3
备注:
表中剪切指标为固结快剪指标,第
层剪切指标为经验值
四、方案概述
(一)、边坡安全等级
根据本工程的周边环境要求、工程地质、水文地质条件,本边坡支护为永久性支护,综合确定本工程安全等级为"一级"。
(二)、边坡高度
本工程按实际地面相当于黄海高程进行设计计算,图中所注标高均为绝对标高。
根据现场勘察,原坡体顶标高在+19.6米左右,拟建病房楼室外地坪预计回填至+22.6米,坡脚标高在+13.7~+15.2米左右。
(三)、支护结构选型
综合场地的工程地质、水文地质条件及边坡周边的环境条件,以"安全可靠、经济合理、技术可行、方便施工"的原则,采用柱列式人工挖孔桩加一道土层锚杆进行支护。
(四)、坡体排水
根据本地区的地下水条件,本边坡土体除上部杂填土层中有部分上层滞水外,主要来源于大气降水,其下部土体均为弱透水的粉质粘土,因此要求本边坡支护结构顶部地面做好地面明沟排水。
1、坡顶地面至建筑边散水部分的地面适宜采用水泥地面封顶,周边设置截排水沟和集水井排水。
2、支护桩侧面采用挂网喷浆封闭桩间土,并设置泄水孔排泄土层内部地下水。
本工程基坑支护方案的设计计算,严格按照《建筑基坑工程技术规范》中的有关基坑支护结构设计要求进行。
第二部分支护结构的设计计算
一、设计计算参数的确定
本设计方案计算时以现地面标高为±0.00,以下各段支护结构设计计算在所涉及的标高皆相对于现地面标高。
1.1计算区段的划分
根据具体环境条件、土层组合及分布厚度,按照最不利情况的组合,将该场地划分为三个计算区段,其附加荷载及其计算开挖深度分别如下:
计算区段的划分
区段
北部
中部
南部
段位号
AB
BC
CD
地面荷载(Kpa)
20
20
20
地面回填荷载(Kpa)
54
54
54
1.2土压力系数计算
按照朗肯土压力计算理论作为土侧向压力设计的计算依据,即
主动土压力系数:
Kai=tg2(45°-i/2)
被动土压力系数:
Kpi=tg2(45°+i/2)
计算时,不考虑支护桩体与土体的摩擦作用,且不对主、被动土压力系数进行调整,仅作为安全储备处理。
1.3土层侧向压力计算的约定
本设计充分考虑到各岩土层的透水性或不透水性以及场地的其它岩土工程条件。
在土层侧向压力计算时,除第
层含砾粗砂水土分算外,其余土层均均采用水土合算。
本支护结构设计未考虑病房楼桩基础的侧向水平作用力荷载,仅考虑在原自然地坪标高上回填土的荷载,回填土重度按18.0(千牛/立方米)考虑。
二、AB段支护结构设计计算
----------------------------------------------------------------------
[支护方案]排桩支护
----------------------------------------------------------------------
----------------------------------------------------------------------
[基本信息]
----------------------------------------------------------------------
内力计算方法
增量法
规范与规程
《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99
基坑等级
一级
基坑侧壁重要性系数γ0
1.10
基坑深度H(m)
6.000
嵌固深度(m)
6.100
桩顶标高(m)
0.000
桩直径(m)
1.000
桩间距(m)
2.000
混凝土强度等级
C30
有无冠梁
无
放坡级数
0
超载个数
1
----------------------------------------------------------------------
[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
74.000
---
---
---
---
---
----------------------------------------------------------------------
[土层信息]
----------------------------------------------------------------------
土层数
6
坑内加固土
否
内侧水位深度(m)
9.500
外侧水位深度(m)
3.500
弹性法计算方法
m法
----------------------------------------------------------------------
[土层参数]
----------------------------------------------------------------------
层号
土类名称
层厚
重度
浮重度
粘聚力
内摩擦角
(m)
(kN/m3)
(kN/m3)
(kPa)
(度)
1
杂填土
3.80
18.3
8.3
21.70
16.00
2
粘性土
6.20
19.2
9.2
34.50
16.20
3
粘性土
0.00
19.4
9.4
---
---
4
粘性土
5.50
19.6
9.6
---
---
5
粗砂
2.00
19.3
9.2
---
---
6
强风化岩
5.00
19.5
9.5
---
---
层号
与锚固体摩
粘聚力
内摩擦角
水土
计算m值
抗剪强度
擦阻力(kPa)
水下(kPa)
水下(度)
(MN/m4)
(kPa)
1
30.0
21.70
16.00
合算
5.69
---
2
50.0
34.50
16.20
合算
7.08
---
3
35.0
25.60
13.00
合算
4.64
---
4
60.0
45.20
20.50
合算
10.88
---
5
50.0
5.00
40.00
分算
28.50
---
6
50.0
20.00
18.00
合算
6.68
---
----------------------------------------------------------------------
[支锚信息]
支锚道数
1
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
1.000
2.000
25.00
18.50
13.50
支锚
预加力
支锚刚度
锚固体
工况
抗拉力
道号
(kN)
(MN/m)
直径(mm)
号
(kN)
1
100.00
30.00
150
2~
100.00
----------------------------------------------------------------------
[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:
----------------------------------------------------------------------
[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]
桩是否均匀配筋
是
混凝土保护层厚度(mm)
50
桩的纵筋级别
HRB335
桩的螺旋箍筋级别
HRB335
桩的螺旋箍筋间距(mm)
150
弯矩折减系数
0.85
剪力折减系数
1.00
荷载分项系数
1.25
配筋分段数
一段
各分段长度(m)
12.10
[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
1
基坑内侧最大弯矩(kN.m)
381.06
126.58
445.36
445.36
基坑外侧最大弯矩(kN.m)
390.36
155.15
456.24
456.24
最大剪力(kN)
274.53
168.62
377.48
377.48
选择人工挖孔桩100@2000,砼C30,主筋采用HRB335级1225
As=5887.5mm3
(fy·As)/(fcm·A)=0.157
=0.311
t=1.2520.311=0.628
[M]=2/314.3(500sinπα)3+3004505887.5[sinπα+sinπα]/3.14
=1119.48>1.1×1.5×390.4=644.2KN-m。
As=5887.5mm3>500×500×3.14×6.5‰=5102.5mm3
经计算配筋满足规范配筋率要求
[锚杆计算]
[锚杆参数]
锚杆材料强度设计值(MPa)
300.000
注浆体弹性模量(×10^4MPa)
3.000
土与锚固体粘结强度分项系数
1.500
锚杆荷载分项系数
1.500
[锚杆内力]
支锚道号
锚杆最大内力
锚杆最大内力
锚杆内力
锚杆内力
弹性法(kN)
经典法(kN)
设计值(kN)
实用值(kN)
1
200.59
123.72
185.59
185.59
[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
3D18
5.0
13.5
763[683]
20.76
----------------------------------------------------------------------
[整体稳定验算]
计算方法:
瑞典条分法
应力状态:
总应力法
条分法中的土条宽度:
1.00m
滑裂面数据
整体稳定安全系数Ks=2.211
圆弧半径(m)R=14.717
圆心坐标X(m)X=-1.520
圆心坐标Y(m)Y=8.400
----------------------------------------------------------------------
[抗倾覆稳定性验算]
----------------------------------------------------------------------
抗倾覆安全系数:
Mp———被动土压力及锚杆力对桩底的弯矩,其中锚杆力由等值梁法求得;
Ma———主动土压力对桩底的弯矩;
Ks=1.660>=1.200,满足规范要求。
----------------------------------------------------------------------
[抗隆起验算]
----------------------------------------------------------------------
Prandtl(普朗德尔)公式(Ks>=1.1~1.2),注:
安全系数取自《建筑基坑工程技术规范》YB9258-97(冶金部):
Ks=4.702>=1.1,满足规范要求。
三、BC段支护结构设计计算
----------------------------------------------------------------------
[支护方案]排桩支护
----------------------------------------------------------------------
----------------------------------------------------------------------
[基本信息]
内力计算方法
增量法
规范与规程
《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99
基坑等级
一级
基坑侧壁重要性系数γ0
1.10
基坑深度H(m)
6.000
嵌固深度(m)
7.500
桩顶标高(m)
0.000
桩直径(m)
1.000
桩间距(m)
2.000
混凝土强度等级
C30
有无冠梁
无
放坡级数
0
超载个数
1
----------------------------------------------------------------------
[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
74.000
---
---
---
---
---
----------------------------------------------------------------------
[土层信息]
土层数
6
坑内加固土
否
内侧水位深度(m)
9.500
外侧水位深度(m)
3.500
弹性法计算方法
m法
----------------------------------------------------------------------
[土层参数]
层号
土类名称
层厚
重度
浮重度
粘聚力
内摩擦角
(m)
(kN/m3)
(kN/m3)
(kPa)
(度)
1
杂填土
3.00
18.3
---
21.70
16.00
2
粘性土
6.00
19.2
9.2
34.50
16.20
3
粘性土
3.20
19.4
9.4
10.00
15.00
4
粘性土
2.30
19.6
9.6
---
---
5
粗砂
2.50
19.3
9.2
---
---
6
强风化岩
1.50
19.5
9.5
---
---
层号
与锚固体摩
粘聚力
内摩擦角
水土
计算m值
抗剪强度
擦阻力(kPa)
水下(kPa)
水下(度)
(MN/m4)
(kPa)
1
30.0
---
---
---
5.69
---
2
50.0
34.50
16.20
合算
7.08
---
3
35.0
25.60
13.00
合算
4.64
---
4
60.0
45.20
20.50
合算
10.88
---
5
50.0
5.00
40.00
分算
28.50
---
6
50.0
20.00
18.00
合算
6.68
---
----------------------------------------------------------------------
[支锚信息]
----------------------------------------------------------------------
支锚道数
1
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
1.000
2.000
25.00
17.50
12.50
支锚
预加力
支锚刚度
锚固体
工况
抗拉力
道号
(kN)
(MN/m)
直径(mm)
号
(kN)
1
100.00
30.00
150
2~
100.00
----------------------------------------------------------------------
[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:
----------------------------------------------------------------------
[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]
桩是否均匀配筋
是
混凝土保护层厚度(mm)
5
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