岩土工程设计综合楼基坑工程设计报告书本科学位论文Word文档下载推荐.docx
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工程概况
1.工程地点位于汉口古田长丰乡长升路与丰茂路交叉口。
2.该项目为一幢7层综合楼,下设有一层地下室,结构型式为框架结构。
基坑平面形状呈现矩形,室内±
0.00相当于绝对标高24.20m,现自然地面整平标高为23.60米,开挖深度为4.05~4.80m,面积约2000m2。
3.本基坑采用桩撑及局部自然放坡的支护方式,基坑重要性等级定为一~二级。
场地岩土工程及环境条件
4.1.场地周边环境条件
据业主提供的资料及现场踏勘,基坑周边环境条件如下:
1.东面:
为长升路,距用地红线(亦为现有围墙)6m,紧邻红线分布有地下电信管沟。
2.南面:
为丰茂路,距用地红线最小距离6m。
3.西面:
为本厂区,紧邻地下室为已有2F厂房,砖混结构,天然基础,埋深约1.5m。
4.北面:
距用地红线7.5m,红线外为武汉圣天奴制衣有限公司,分布有低层建筑群。
5.厂区在红线范围内无管线存在,周边道路分布有雨水和污水管线。
6.主体建筑物基础采用PHC桩。
4.2.场地岩土工程、水文地质条件
1.场地位于汉口古田长丰乡,地貌单元上属长江Ⅰ级阶地。
现场地地势较平坦,地面高程在23.60米左右。
2.根据该场地的勘察报告,拟建场区所分布的地层表层为杂填土层,其下为软、可塑粘性土,再下为流塑状态淤泥质土层及砂层,下伏基岩为强风化泥岩。
地层岩土层空间分布及工程特性详见下表。
岩土层分布及主要特征一览表
层序
层名
地质年代及
成因
分布
范围
层面
埋深
(m)
厚度
岩性特征
工程性质
颜色
状态
湿度
包含物及其它特征
强
度
压缩性
1
杂填土
Qml
全场地
0.9~2.0
色杂
松散
稍湿
分布整个场地,表层以砼及砖块等建筑垃圾为主,下部由一般粘性土混少量草根、碎石、砂组成,结构杂乱,均匀性差。
工程性能差
2-1
粘土
Q4al
0.8
~3.2
褐黄
可塑
饱和
含铁锰质氧化物、白云母。
场地内局部缺失。
偏低
高
2-2
1.9
~
4.2
褐灰
软塑
含铁锰质氧化物、白云母及有机质。
低
2-3
4.0
5.3
1.8
~3.4
2-4
淤泥质粉质粘土
6.3
8.2
5.7~
11.4
灰色
流塑
含铁锰质氧化物、白云母及少量有机质,局部夹少量粉土。
2-5
淤泥质粉质粘土夹粉土
12.9~
17.7
7.3~
15.4
中密
含铁锰质氧化物、白云母及少量有机质,粉土含量20~30%。
3-1
粉砂
22.8
26.8
1.5~
2.2
深灰
砂粒矿物成分主要为石英、长石,含白云母。
局部夹中密状粉土。
较低
较高
3.拟建场区地下水在勘察深度范围内主要为上层滞水,上层滞水主要赋存于第①层杂填土中,由大气降水和生活用水补给,无统一水位,水量较小。
4.4支护设计岩土参数
依据地勘报告,各岩土层参数取值如下表。
基坑设计参数表
土层编号及名称
天然重度
r
(kN/m3)
承载力特征值fak(kPa)
压缩模量
ES(MPa)
液性指数
IL
粘聚力
C
(kPa)
内摩擦角
Ф
(度)
(1)杂填土
18.5
5
12
(2-1)粘土
18.7
105
4.8
0.56
19
10
(2-2)粘土
18.2
80
3.5
0.88
13
6
(2-3)粘土
110
5.0
20
(2-4)淤泥质粉质粘土
17.9
70
3.2
1.08
(2-5)淤泥质粉质粘土夹粉土
95
14
设计思路及方案优选
5.1.基坑工程特点
1.本工程开挖深度4.05~4.80m,开挖深度一般。
2.基坑地层结构特点:
基坑坑壁由杂填土和软、可塑粘性土组成,坑底分布有2米左右的可塑粘性土,其下为厚层淤泥质土层。
岩土工程条件较复杂。
3.基坑水文地质条件特点:
本工程项目场地主要为上层滞水,水文地质条件简单。
4.基坑四周有东、北两面临路,南面紧邻已有厂房,环境条件较为紧张。
5.2.基坑分段及基坑重要性等级
本项目开挖深度较小,但周边环境较紧张,根据相关规范,将基坑分为AA1、A1B、BC、CD、DE、EF、FA十段。
并考虑本项目之重要影响程度,综合确定FA段为二级,其余段重要性均为一级。
5.3.支护体系的选择和设计基本设想
1.本工程基坑坑壁土质一般,近坑底夹厚度1m左右的软土,坑底分布有较厚层的淤泥质土层。
另周边环境紧张,有房屋及市政道路需严加保护,需严格控制地面变形。
经综合考虑,适合采取桩排+内撑的方式进行支护。
桩型选择钻孔灌注桩,成桩质量有保证。
局部段为地下车道入口,采用自然放坡的支护型式。
2.基坑排水采用明排措施。
支护结构设计
6.1.计算模式
1.基坑开挖深度算到承台垫层底(承台较密时)或外墙梁垫层底。
2.基坑周边影响范围内地面超载:
作为施工土方运输通道的地段取q=20kPa,一般地段取q=15kPa,房屋超载对砖混结构取18kPa/层。
内撑梁上考虑施工荷载q=4kN/m。
3.土压力采用朗肯土压力理论计算,水土合算。
4.坡体整体稳定按圆弧法计算,整体滑弧稳定安全系数Khdmin对于重要性等级为一、二、三级的基坑分别为1.30、1.15、1.05。
5.桩身内力采用弹性抗力法计算。
被动区抗力安全系数:
对于悬壁结构不小于1.50,对于单支点结构不小于1.20,对于多支点结构不小于
1.05。
6.围檩按水平方向的连续受弯构件计算,砼内支撑按偏心受压构件计算,立柱按轴心受压构件计算。
7.计算采用《天汉2005》软件。
6.2.边坡设计使用限制
1.坡肩1m范围内严禁堆载,1m范围外堆载严禁超过15kPa。
2.基坑支护为临时性工程,使用期限按6个月考虑。
6.3.主要材料及技术指标
1.HPB235级钢筋,fy=210N/mm2;
HRB335级钢筋,fy=300N/mm2;
焊条:
HPB235级级钢筋互焊及与HRB335级钢筋焊接用E43,HRB335级钢筋互焊用E50。
立柱材质Q235-B级。
2.坡面保护喷射砼强度等级为C20,厚60~80mm;
坡顶硬化砼强度等级为C15。
桩体、冠梁及内撑砼强度等级为C25。
3.砼保护层厚度:
桩:
40mm;
其它构件:
25mm
6.4.基坑分段支护体系
6.4.1桩排支护
桩排支护桩桩型可采用钻孔灌注桩。
1.桩排计算
1)各段桩排支护参数选择如下表:
分段
编号
计算深度(m)
地层剖面代表孔号
桩长(m)
桩径(m)
桩距(m)
砼强度等级
AA1、BC
4.05
C9#
16.0
1.4
C25
A1B
4.55
C7#
17.0
CD
4.3
DE
EF
4.65
K11
2)计算结果:
采用天汉软件桩撑模式计算,其计算结果如下:
最大变形量
(mm)
被动区最小抗力安全系数Ktkmin
支撑轴力设计值
(KN/米)
最大弯矩设计值
(kN·
m)
计算主筋配筋
(均匀配筋)
17
1.371
90
386
16φ18
1.310
121
441
18φ18
1.356
85
399
21
1.201
138
348
140
355
以上计算过程详见附件计算书。
3)构造:
桩顶放坡及桩间土采用土钉挂网喷砼保护。
2.内撑计算
1)设计参数:
内撑各构件设计参数如下:
内撑各构设计参数表
构件名称
截面尺寸(b*h)(mm)
冠梁
1000*500
ZC1
500*500
ZC2
400*500
XC
300*400
2)作用荷载及内力计算如下:
最不利取值段
作用荷载
设计值
计算模型
计算长度或跨度
内力计算公式
AA1BCD段
147kN/m
多跨连续梁
8
Mmax=0.079*147*7.52=644kN·
m
DEF
121kN/m
Mmax=0.079*121*7.52=538kN·
DE段
偏心受压构件(考虑p-δ效应)
竖向
:
11.5
水平向
轴力N=147*7*1.2*1.414=1700kN
竖向:
Mx=M1(自重弯矩)+M2(安装偏心弯矩)=
+
+ql2/12(施工活载弯矩)=116kN·
水平向:
M=(安装偏心弯矩)
=16kN·
A1B段
9.2
轴力N=147*7*1.2=1200kN
依上格式:
Mx=87kN·
My=12kN·
=
=12
轴力N=1700/5=350kN
Mx=88kN·
My=4kN·
3)配筋计算
详见附件计算书。
3.立柱计算
1)截面设计:
采用格构式钢柱,主肢为4根L85*10,截面尺寸350*350mm,缀板按构造要求。
2)作用荷载:
取(0.1N+支撑重量)为轴向荷载,则N=0.1*1700+150=320kN。
3)截面验算:
详见计算书。
4.立柱桩计算
立柱桩设计为φ800钻孔灌注桩,长8.0m。
按立柱桩满足抗压和抗拔的要求进行设计。
5.FA段放坡计算
对车道部份,即FA段采取自然放坡支护,二级放坡,坡率1:
1.0。
坡脚插入型钢作抗滑体。
坡面采取挂网喷砼进行保护。
Khdmin系数1.15,详计算书。
6.4.2土钉挂网喷砼设计
对采取土钉挂网喷射砼进行保护的坡面,其设计参数如下:
土钉挂网喷砼设计参数
土钉规格
间距(mm)
(水平×
垂直)
钢筋网片规格
喷砼强度等级
及厚度
1Φ16长800
1500×
1500
钢板网50×
100厚2.5mm
C20厚60~80mm
土钉在比较松散的杂填土区域采用花管注浆代替。
花管注浆设计参数如下:
钢管规格
长度
间距(m)
(垂直×
水平)
1φ48×
3.0
1000×
1000
50×
6.5.坡顶、坡底排水沟
1.为防止地表水渗入地下软化坑壁土层,各侧地面均应进行硬化,并与周边的水泥地坪相连。
地面硬化采用厚度为10cm的C15砼,且必须在第二层土方开挖之前完成。
硬化宽度大于2m或与周边已有硬化地面相接,且硬化后的地面标高应略高于原始地面。
2.在基坑四周硬化区外及坡脚处设置排水沟,使坑外地表水流入原有的排水系统。
排水沟型式尺寸为b×
h=200×
300mm,采取M5.0砂浆1/4砖砌筑。
3.土钉支护体内部排水采用在支护面层设置40mm的PVC塑料管。
在填土或散粒土中,其管壁应外包滤水材料。
设置间距为5~10m,具体间距视水量大小而定。
深基坑开挖及施工流程
7.1.基坑施工顺序
1.施工坑底水泥土搅拌桩;
2.施工钻孔灌注桩及立柱;
3.施工水泥土搅拌桩止水帐幕;
4.土方开挖到20.00m并喷护,施工桩顶冠梁及内撑;
5.土方分层开挖到基底并喷护;
6.底板施工且达到设计强度80%后,拆除支撑。
7.2.土方开挖及基坑排水要求
土方应分层开挖,开挖顺序严格按施工程序进行,不得超挖。
在开挖过程中,严禁碰撞、损坏支护结构。
土方开挖具体要求:
1.基坑开挖采用反铲挖土、自卸车运土的方式进行。
2.机械开挖时,施工机械不得损坏支护结构,坑底应留30cm土层人工清底,清底至设计标高后应及时铺设垫层,防止基底土体扰动。
3.根据现场实际情况,设置上下基坑通道,表面用砖渣等进行路面硬化。
合理布置土方运输通道。
4.基坑上层滞水通过排水沟、坡面泄水孔排出。
每开挖一层土方,施工单位应在坡脚50cm以外挖出临时排水沟和积水坑,安排专人排水,给土方开挖提供施工条件。
5.土方开挖必须和支护施工密切配合,减少无支护暴露时间,采用分层分段开挖,每层开挖深度应满足每一工况施工要求,不得超挖。
6.具体施工前,应编制专项施工方案或施工组织设计指导施工。
7.3.土钉挂网喷砼支护施工要求
基坑边坡开挖→人工修坡→初喷→挂网→打入土钉→喷射混凝土→第二层土方开挖→循环,直到坑底。
1.边坡支护施工时,必须按设计开挖坡率、设计开挖深度分层开挖,开挖一层,施工一层,不得超挖。
2.每层土方开挖到位后,应使用人工在4.0小时内将机械开挖成的边坡面修整,然后初喷一层,初喷层厚约30mm,接着打入土钉,挂钢板网,喷射第二面层。
二次喷射前应清除初喷面层上的浮浆和松散碎屑,并喷水使之湿润,以保证二次喷射面层与初喷面层可靠、牢固结合。
以上全部工作须在每层土方开挖到位后12小时左右完成。
3.本支护设计中的打入式土钉为1φ16螺纹钢,规格为:
长0.8m@1500×
1500;
所用钢筋网为50×
100厚2.5mm的钢板网,喷射砼面层必须覆盖住土钉头。
4.本支护设计所用喷射砼为C20细石砼,砼面层厚60mm~80mm。
喷射砼水灰比为0.40~0.45,砂率45%~50%,水泥与砂石重量比为1:
4~1:
4.5。
喷射砼内掺速凝剂,喷射砼所用水泥为P·
O32.5水泥,喷射砼内粗骨料最大粒径不宜超过15mm。
5.喷射作业时应分段分片进行,同一段内应自下而上进行喷射,射流应垂直喷面,射距在1.0m左右,喷成后的面层要喷水养护。
下层与上层喷锚网墙的加强筋及钢筋网应用焊接进行可靠联接。
6.喷砼施工时,若遇地下水较大,应加大速凝剂用量及提高水泥用量。
喷锚面层上每隔一定距离设置泄水孔;
地下水较大时,泄水孔内应设置反滤层。
上级坡坡面泄水孔的渗水量可能较大,其可以通过上级坡脚的汇水沟集中后用潜水泵外排。
7.4.灌注桩施工要求
1.灌注桩的允许偏差:
桩径偏差:
0.1d且≤50mm;
垂直度偏差:
<
0.5%;
桩位偏差:
d/6且不大于50mm。
2.可采用正循环钻孔桩机或旋挖桩机进行成孔。
3.桩身钢筋笼接头宜焊接。
支护桩钢筋数量、规格、长度应满足设计要求。
主筋搭结长度不小于10d,同一截面接头面积不大于50%,且相邻接头错开35d,主筋保护层厚度不小于40mm。
4.桩顶施工标高应高于设计标高,桩基施工结束后应凿除桩顶浮浆,必须保证凿除后的桩顶混凝土达到设计强度要求。
5.桩身混凝土的充盈系数大于1.1。
6.砼保护层厚度50mm,主筋伸入冠梁内500mm。
7.5.水泥搅拌桩施工要求
1.重点控制好桩的完整性和均匀性,并控制好桩位和垂直度,以保证搅拌体的闭合。
为保证其龄期,搅拌桩应于基坑开挖前施工完毕。
2.搅拌桩轴线及标准确定:
搅拌桩轴线根据施工图步放施工区域边界线、轴线及桩位。
采用经纬仪和水准仪测量,以木桩标定。
3.桩机对位:
保持桩机周正、平衡,钻头中心对准桩位中心,确保桩位准确及桩身垂直度。
单桩中心偏差小于50mm,垂直偏差不超过1.5%。
4.上料:
加灰量按工作量表控制,上料前必须按单桩所需加灰量一次称重,水泥中不能有硬结碎块及其它杂质。
5.加固料采用P·
O32.5MPa普通硅酸盐水泥,每米用灰量50kg±
5kg。
6.水泥搅拌桩施工中严格控制钻进提升速度,钻进转速27.0r/min-80.6r/min;
钻进速度0.8m/min-1.0m/min;
提升喷灰速度0.6m/min-0.8m/min。
现场根据首桩试验情况,确定钻进速度及钻具提升速度。
7.水泥搅拌桩施工的全过程由电脑自动控制:
喷灰量、旋喷速度、提升速度、桩长、施工时间、施工记录。
8.水泥搅拌桩施工28天达到相应龄期后方可进行基坑土方开挖。
环境监测
8.1监测方法
1.基坑开挖前,应根据基坑重要性等级、设计要求、基坑周边环境状态及开挖施工方案等,制定严密、合理、可行的监测方案。
监测方案包括监测目的、监测项目、监测方法及精确要求、监测仪器、监测点的布置、监测周期、监测报警值、工序管理和记录制度及信息反馈系统
2.基坑监测采用仪器观测为主,目测为辅的方法,多种观测方法互为补充,相互验证。
8.2.监测内容
监测项目包括:
1、边坡土体和支护结构顶部的水平和沉降位移;
2、边坡土体深层水平位移;
3、周边建筑物的沉降;
4、内支撑应力;
其沉降和位移允许值见“设计总说明”,监测工作应遵照相关规范执行。
8.3.监测要求
1.变形观测应按现行国家标准《工程测量规范》(GB50026-2007)、行业标准《建筑变形测量规范》(JGJ8-2007)和《建筑基坑工程监测技术规范》(GB50497-2009)执行。
2.观测点基准点要求稳固,应设在基坑开挖影响半径外,数量不少于3个。
3.沉降及桩顶位移的观测点数量按每15米一个点设置。
深层水平位移的观测点按25米一个点设置。
内撑应力监测点按每主撑设置一点。
4.监测频率:
在基坑开挖深度小于3m时,每2天1次;
开挖深度大于3m时每天1次;
开挖卸荷急剧阶段或变形速度接近警戒值时,应加密至每天2次以上。
基坑运行维护阶段观测时间间隔可为10~15天。
5.观测精度要求:
沉降观测中误差±
0.5mm,水准测量闭合差≤±
0.3
(mm),位移观测中误差±
3.0mm。
6.每次观测完毕后及时向建设方和监理方口头通报观测成果,并及时提交观测成果报告。
分析基坑开挖施工时,边坡的安全可靠性及对周边环境(道路、建筑物)的影响程度,及时提出建议、报警,为信息化施工和应急措施的采用提供依据。
工程施工完工,提供阶段性监测报告,作为工程验收依据。
应急补救措施
1.通过施工监测和现场观察,获得准确数据,及时分析处理,严密注视是否有险情以及其发展情况。
2.基坑向坑内方向水平位移过大时(指标控制见“设计总说明”),应停止开挖施工。
观测位移变形速率,分析位移变形过大的原因,如有必要再进行设计验算并补强、现场可采取用土包或其它材料加固坡脚,亦即加固被动区土体以提高被动土压力。
若有可能可在坡顶减载或削坡。
3.加强对各侧坡顶地表水源和道路的观测。
4.做好基坑四周地表水的排泄和下水道的疏导,防止水对坑壁的冲刷、浸润。
雨季可用塑料薄膜复盖坡面,隔离雨水。
5.现场要配置一定数量的抢险器材
编织袋.草包以及装好土的编织袋。
钢支撑、水泵、电焊机
压力注浆机或喷射机
水泥、砂、石料
脚手架、钢管及扣件
钢筋、钢管
速凝剂
精干施工人员
6.其它措施
1)土方开挖施工单位要按设计所要求的分层开挖深度、开挖顺序施工,而随意超挖蛮干往往也是造成基坑事故的重要原因。
要保证基坑顺利开挖成功,除了高质量的支护设计外,还需要土方开挖施工组织严密。
土方开挖施工一定要与基坑支护施工严密配合,协调进行;
同时还应根据环境监测所反馈的信息及时调整挖土顺序、挖土速度;
土方开挖施工时应按工况分二层开挖,每层开挖深度不得超过设计锚杆深度。
2)基坑开挖过程中,土方应随挖随运,不得随意堆置于基坑周边;
施工设备不得对锚杆等支护结构产生碰撞。
3)基坑开挖后,桩排支护段基坑边严禁堆放施工用材,其它各段严禁集中堆载重物,均匀堆放时亦不得超过设计堆载值15kPa。
4)基坑内外运的土在施工完成后必须及时排除出场,不得置于基坑边。
5)为保持基底土体不受扰动,应保留一定厚度的土体人工进行处理。
6)坑底四周设置排水沟,周边少量渗水通过沟底明沟会聚后排出。
内撑梁ZC1配筋计算
1.1基本资料
1.1.1工程名称:
ZC1
1.1.2轴向压力设计值
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