框架办公楼基坑支护设计（含支护方案、图纸、计算书）

　　摘 要

　　拟建工程,地面以上6层,地下2层.总建筑面积69533m2,其中地上建筑面积为54330 m2,地下建筑面积为15203m2,建筑±0.00相当于绝对标高17.25m,基坑开挖深度8.50m.

　　结合本工程地质、环境、挖深等诸多因素确定安全可靠的支护方案;为基坑土方开挖和地下室施工创造一个安全干燥的施工环境;考虑到邻近坑边有建筑和道路(下设有水、电、气等管线),为确保安全,以"变形"控制设计.

　　本着"安全可靠、经济合理、技术可行、施工方便"原则,整个基坑采用一排钻孔灌注桩作挡土结构, 一道钢筋混凝土支撑作为支撑结构体系.基坑西侧和北侧坳沟、暗塘处采用深层搅拌桩作止水帷幕.基坑内采用集水坑排水.

　　关键词:深基坑,支护结构,挡土结构,钢筋混凝土支撑,钻孔灌注桩

　　Abstract

　　The building of national microstructure laboratory in Nanjing University to be proposally constructed is 6-layer tall, including 2 basements. Its general construction area is 69533 square meters, containing 54330 square meters above the ground surface and 15203 square meters below the ground surface. The average level of the construction for 0.00, absolute level is 17.25 meters. The depth of excavation is 8.5 meters.

　　Considering of the geologic environment, excavation depth of the foundation pit, to create an safe and dry surroundings for the earth work and basement, we carry out the design in control of displacement deformation, in order to keep the main traffic roads and buildings safe and to arrange pipelines of water, electricity and coal gas below the surface.

　　According with fundamental technical standard, approaching safe reliability, the economical-reasonable and convenient construction and guaranteeing project time limit,we use nondisplacement piles as retaining structure, reinforced concrete bracing as bracing structure.In the western and northern parts of the foundation pit, we use deep churning piles as detaining water pile construct enclosed cut off trench. With the purpose of dewatering, we use sump.

　　Key words: Foundation pit;Bracing structure;Retaining structure;Reinforced concrete bracing; Nondisplacement pile

　　目  录

　　第一章  设计方案综合说明

　　1.1  概述……………………………………………………………………1

　　1.1.1工程概况……………………………………………………………1

　　1.1.2基坑周边环境条件…………………………………………………1

　　1.1.3工程水文地质条件…………………………………………………1

　　1.1.4基坑侧壁安全等级及重要性系数………………………………2

　　1.2  设计总说明……………………………………………………………2

　　1.2.1设计依据……………………………………………………………2

　　1.2.2支护结构方案………………………………………………………2

　　1.3  基坑监测………………………………………………………………3

　　第二章  基坑支护结构设计计算书

　　2.1  设计计算………………………………………………………………4

　　2.1.1地质计算参数………………………………………………………4

　　2.1.2计算区段划分………………………………………………………4

　　2.1.3计算方法……………………………………………………………4

　　2.1.4土压力系数计算……………………………………………………4

　　2.2  ABC段支护结构设计计算……………………………………………5

　　2.2.1土层分布……………………………………………………………5

　　2.2.2土层侧向土压力计算………………………………………………5

　　2.2.3土压力合力及作用点的计算………………………………………7

　　2.2.4支撑轴力计算……………………………………………………7

　　2.2.5桩长计算…………………………………………………………7

　　2.2.6最大弯矩计算……………………………………………………8

　　2.2.7拆撑计算……………………………………………………………8

　　2.2.8配筋计算……………………………………………………………8

　　2.3  CDEF段支护结构设计计算……………………………………………9

　　2.3.1土层分布……………………………………………………………9

　　2.3.2土层侧向土压力计算………………………………………………9

　　2.3.3土压力合力及作用点的计算……………………………………10

　　2.3.4支撑轴力计算……………………………………………………11

　　2.3.5桩长计算…………………………………………………………11

　　2.3.6最大弯矩计算……………………………………………………11

　　2.3.7拆撑计算…………………………………………………………12

　　2.3.8配筋计算…………………………………………………………12

　　2.4  FGHA段支护结构设计计算…………………………………………12

　　2.4.1土层分布…………………………………………………………12

　　2.4.2土层侧向土压力计算……………………………………………12

　　2.4.3土压力合力及作用点的计算……………………………………14

　　2.4.4支撑轴力计算……………………………………………………14

　　2.4.5桩长计算…………………………………………………………15

　　2.4.6最大弯矩计算……………………………………………………15

　　2.4.7拆撑计算…………………………………………………………15

　　2.4.8配筋计算…………………………………………………………16

　　2.5  支撑结构设计计算…………………………………………………16

　　2.5.1支撑轴力…………………………………………………………16

　　2.5.2支撑弯矩计算……………………………………………………16

　　2.5.3初始偏心距………………………………………………………17

　　2.5.4是否考虑偏心矩增大系数η……………………………………17

　　2.5.5配筋计算…………………………………………………………17

　　2.5.6整体稳定性验算…………………………………………………17

　　2.5.7联系梁……………………………………………………………17

　　2.6  圈梁设计计算………………………………………………………18

　　2.6.1 ABC段圈梁设计计算……………………………………………18

　　2.6.2 CDEF段圈梁设计计算……………………………………………18

　　2.6.3 FGHA段圈梁设计计算……………………………………………18

　　2.6.4是否考虑偏心矩增大系数η……………………………………19

　　2.7  立柱强度计算………………………………………………………19

　　2.7.1上段钢立柱Φ325?10钢管………………………………………19

　　2.7.2下段钢筋砼立柱强度验算………………………………………20

　　2.8  基坑止降水设计……………………………………………………20

　　2.8.1止水桩长确定……………………………………………………20

　　2.8.2基坑止水帷幕设计………………………………………………20

　　2.8.3降水设计………………………………………………………20

　　第三章  施工要求及监测方案

　　3.1  基坑施工要求………………………………………………………21

　　3.2  基坑监测方案………………………………………………………22

　　第四章  电算结果

　　4.1ABC段深基坑支护方案电算…………………………………………23

　　4.2CDEF段深基坑支护方案电算………………………………………32

　　4.3FGHA段深基坑支护方案电算………………………………………41

　　结束语……………………………………………………………………51

　　参考文献……………………………………………………………………52

　　致谢…………………………………………………………………………53

　　第一章  设计方案综合说明

　　1.1 概述

　　1.1.1 工程概况

　　拟建工程位于南京市以西,其南临南大生命科学院大楼,西侧为住宅楼.拟建建筑物地面以上6层,地下2层,总建筑面积69533m2,建筑±0.00相当于绝对标高17.25m,整平后地面标高为17.00m,其它标高均以此为准,地下室负二层底板顶标高为-7.75m,基坑开挖深度为8.50m,框架结构.

　　1.1.2 基坑周边环境条件

　　基坑北面和东面均为马路,最近距离为15 m,下设通讯电缆、煤气管线等设施.西侧为居民住宅楼,楼高五层,其最近距离为10.5 m,南侧为南大生命科学院大楼,最近距离为12.5 m.

　　1.1.3 工程水文地质条件

　　拟建场区地貌单元为阶地,地形较平坦,场地西侧有坳沟分布,东侧有暗塘分布.在基坑支护影响范围内,自上而下有下列土层:

　　①层杂填土:灰色,稍密,主要由碎石、碎砖、建筑垃圾组成,硬质含量30-60%,填龄大于5年.

　　①-2层素填土:灰黄~灰色,粉质粘土为主,可塑~软塑,混少量碎砖粒,炉渣,填龄大于10年.

　　①-3层淤泥质填土:灰黑色,流塑,稍具臭味,含腐植物.

　　②-1层粉质粘土:灰黄~灰色,可塑~软塑,稍有光泽,无摇震反应,干强度中等,韧性中等.

　　②-2层淤泥质粉质粘土~淤泥:灰色,流塑,含腐植物,稍有光泽,无摇震反应,干强度低,韧性低.

　　②-3层粉质粘土:灰色,软塑,稍有光泽,无摇震反应,干强度中等,韧性中等.

　　③-1层粉质粘土:黄褐色,可塑~硬塑,含少量铁锰结核,稍有光泽,无摇震反应,干强度中等,韧性中等.

　　③-2层粉质粘土:黄褐色,可塑,局部软塑,稍有光泽,无摇震反应,干强度中等,韧性中等.

　　③-3层粉质粘土:黄褐色,可塑~硬塑,稍有光泽,无摇震反应,干强度中等,韧性中等,含铁锰结核及灰色高岭土团块.

　　④-1层粉质粘土混卵砾石:黄褐色,由硬塑粉质粘土,稍密卵砾石及中粗砂组成,卵砾石为浑圆~次圆状,主要成分为石英岩,粒径4~50mm,含量约30%.

　　④-2层残积土:棕褐及紫红色,呈硬塑粘性土状.

　　⑤-1层强风化泥岩~泥质粉砂岩:砖红色,上部呈硬塑粘性土状,下部碎块状,节理发育.

　　⑤-2层中风化泥岩~泥质粉砂岩:砖红色,层状结构,块状构造,泥质胶结,属极软岩.

　　场区有一层地下水,属孔隙潜水类型,地下水位深度在0.70m~1.65m之间.主要接受降雨、地表水、地下径流的补给.

　　1.1.4 基坑侧壁安全等级及重要性系数

　　南大微结构国家实验室基坑安全等级为二级,基坑重要性系数γ0 = 1.0.

　　1.2 设计总说明

　　1.2.1 设计依据

　　(1)南大微结构国家实验室场地地形图、管网图、建筑基础图、地下室平面布置图、桩位图;

　　(2)《南大微结构国家实验室岩土工程勘察报告》(K2005-59);

　　(3)《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99);

　　(4)《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002);

　　(5)《钢结构设计规范》(GB50017-2003);

　　(6)《建筑桩基础技术规范》(JGJ94-94);

　　(7)《岩土工程勘察规范》(GB50021-2002).

　　1.2.2 支护结构方案

　　本工程基坑支护设计方案的设计计算,严格按照《建筑基坑支护设计规程》(JGJ120-99)、《混凝土结构设计规范》(GBJ50010-2002)、《钢结构设计规范》(GB50017-2003)中的有关要求进行.同时采用了理正软件进行了辅助计算和验算;经过详细的计算分析后,我们认为:采用本设计的基坑支护方案,能满足基坑土方开挖、地下室结构施工及周围环境保护对基坑支护结构的要求,符合"安全可靠,经济合理,技术可行,方便施工"的原则.

　　基坑分为ABC、CDEF、FGHA三个计算区段,如图1所示,均采用钻孔灌注桩与钢筋混凝土支撑,坳沟、暗塘分布区采用单排双轴深搅桩止水结构.

　　本基坑工程的特点是基坑开挖面积大,地基土层以粉质粘土为主,基坑西侧和北侧有坳沟、暗塘.周围环境较复杂,必须确保周围建筑物、道路、管线的正常安全使用,要求围护结构的稳定性好、沉降位移小,并能有效地止水.因此,围护结构的设计应满足上述要求.

　　综合考察现场的周边环境、道路及岩土组合等条件,为尽可能避免基坑开挖对周围建筑物、道路的影响,经过细致分析、计算和方案比较,本工程支护方案选用下列形式:

　　①整个基坑采用钻孔灌注桩加一层钢筋混凝土支撑作为支护结构.

　　②基坑西侧和北侧坳沟、暗塘分布区采用单排双轴深搅桩作止水结构.

　　③基坑内采用集水坑排除地下水.

　　1.3 基坑监测

　　基坑监测是指导正确施工、避免事故发生的必要措施,本设计制定了详细的沉降、位移监测方案,施工过程中将严格按照设计要求做好监测、监控工作.

　　…………由于本文篇幅较长,部分内容省略,详细全文见文末附件

　　结 束 语

　　时间过得真快,转眼间毕业设计已进入尾声,回顾毕业设计的整个过程,收获颇多.

　　本工程为基坑支护设计,整个基坑采用一排钻孔灌注桩作挡土结构,基坑局部坳沟暗塘处采用深搅桩做止水帷幕.同时,由一道钢筋混凝土支撑作为支撑结构体系.考虑到基坑内的降水,在坑内采用集水坑排水.

　　我们进行工程设计的目的在于工程实践,而工程设计运用到工程实践中时,往往需要根据实际情况进行一定的改进.因为每一个工程就是一个富有不同个性的个体,工程不同,特点不一,而且每个工程中影响因素很多,我们作为今后的工程负责人,应该具备灵活敏捷的思维,不能刻舟求剑,一成不变,要随着工程的实际情况作相关的调整和改进,以确保设计方案与工程相匹配.如在配筋设计计算的时候,我们可以用不同级别的钢筋,但在实际工程实践中,为了施工方便,我们往往尽量采取级别相同的钢筋进行配筋.再者,我们在进行很多计算时,都会在其前面乘上一个安全系数,这样进行多重计算后,计算结果已经被远远的夸大了,所以需要用试验实践加以修正.

　　施工质量和安全问题一直是基坑工程的重中之重.因为在实际工程中,影响因素实在太多,任何的工作不仔细,马虎大意,都可能酿成不可挽回的重大事故,教训是惨痛的.因此,我们应该把工程安全放在首位,防患于未然.

　　科学技术是随着生产需要而迅速发展起来的,理论总是落后于实践.对深基坑支护结构技术也是一样.所以,作为年轻一代,我们以后的道路还是任重道远的.

　　致    谢

　　时光如白驹过隙,大学四年的学习生活即将划上一个句号,而本次毕业设计是我们教上的最后一份答卷.

　　在整个毕业设计的过程中,特别要感谢我的是我的指导老师李俊才老师,同时感谢在我毕业设计过程中有过帮助的其他老师.是你们给予我无私的指导,以你们所独有的渊博厚重的学识、严谨负责的治学态度、谦和儒雅的学者风范,深深影响了我,所谓一日为师,终生为师.在此,衷心地感谢老师们在这四年里对我孜孜不倦的教诲.另外,还要感谢我的父母给我无私的关怀,为我提供了经济支持和帮助.我也非常感谢我大学的同学们,在竞争和合作中,我们不断成长,不断进步.

　　毕业在即,有感慨也有期盼,学校"明德、厚学、沉毅、笃行"的精神深深地影响了我大学四年的时光,将使我受益一生,有勇气去面对不可预知的未来.
　　参考文献
　　[1]《高层建筑地下结构与基坑支护》,黄熙龄主编,北京:宇航出版社,2002;
　　[2]《高层建筑基础工程施工》,赵志缙,北京:中国建筑工业出版社,1994;
　　[3]《基坑工程手册》,侯学渊,刘建航,北京:中国建筑工业出版社,1997;
　　[4]《深基坑支护工程实例集》,黄强等主编,北京:中国建筑工业出版社,2001;
　　[5]《建筑基坑支护技术规程》(JGJ20-99),1999;
　　[6]《深基坑工程》,陈忠汉,黄书秩,程丽萍编著,北京:机械工业出版社,2002;
　　[7]《深基坑支护工程设计技术》,黄强编著,北京:中国建筑工业出版社,1995 ;
　　[8]《土钉支护在深基坑工程中的应用》,陈肇元等编著,北京:中国建筑工业出版社,1997;
　　[9]《软土地区工程地质勘察规范》(JGJ83-91),1991;
　　[10]《深基坑施工实例》,秦惠民,叶政青主编,北京:中国建筑工业出版社,1992;
　　[11]《深基坑支护设计与施工》,余志成等编著,北京:中国建筑工业出版社,1992;
　　[12]《地下结构工程》,龚维明等编著,南京:东南大学出版社,2004;
　　[13]《建筑基坑工程技术规范》(YB9258-97),1997;
　　[14]《基础工程的降水》,司徒广等编著,北京:中国建筑工业出版社,1993;
　　[15]《工程水文地质学》,白玉兰主编,北京:中国水利水电出版社,2002;
　　[16]《高层建筑深基坑围护工程实践与分析》,赵锡宏等,上海:同济大学出版社,1996
　　[17]《南大微结构国家实验室工程勘察报告》(K2005-59),2005