悬臂支护结构计算书

取水泵房支护结构设计目录一工程概况................................................................................................................................-1-二工程地质条件........................................................................................................................-1-三支护方案选型........................................................................................................................-2-四地下连续墙结构设计............................................................................................................-3-1参数信息.............................................................................................错误!未定义书签。2土压力计算.........................................................................................错误!未定义书签。3稳定性验算.........................................................................................错误!未定义书签。4结构计算.............................................................................................错误!未定义书签。取水泵房支护结构设计-1-一工程概况新化县城安全饮水第二水厂工程--取水泵站拟建于冷水江市禾青镇球溪，输水管道由球溪沿K45、K46线冷水江段、过新化县小云村、冷水江市南宫村、麦元村、坝塘村，沿S312新化段抵达新化县桑梓镇齐麻岭二水厂，并在齐麻岭处分支管继续沿S312线至新化县城市规划区边界新化县平安驾校处。本工程由三部分组成，即取水泵房、自流管线、与取水头部组成。本次设计主要为取水泵房的深基坑支护工程，取水泵房采用集水井与泵房井合建形式，为内直径20m的圆形钢筋混凝土井筒结构，井筒壁厚1.6m～1.0m，其内底标高169.500m，顶面设计标高189.050m，则井筒净深19.55m；室外地面设计标高178.000m，上部屋顶结构高为205.160m，屋面为圆形坡屋面。二工程地质条件1）地形、地貌：取水水源位于资江西岸，取水头处河床底标高167.5m。拟建场地内未发现埋藏的河道、古墓穴、防空洞等其它对工程不利的埋藏物。场地交通便利，场地平整后适合施工机械进场施工。由于场地临资江，东西面与南面为居民区，基础施工对周围环境有一定影响，因注意防止施工噪音、粉尘、污水、油污、尾气、固体废弃物等对周边环境及资江河产生不良影响。2）工程地质特征：根据招标文件，场地内地基土自上而下的分布情况描述如下：（1）人工堆积素填土①-1：该层土主要分布于工程区西部临公路边，结构松散，不可作为基础持力层，需挖除。（2）耕植土①-2：该层土广泛分布于场地内，厚度0.6~2.0m，稍湿，软塑~可塑状态，具较低的强度及高压缩性，工程性能较差，为软弱土，不可作为基础持力层，场地平整前需全部挖出换填。（3）河床冲积堆积砂卵砾石②：该层主要分布于资江河床内，层厚2.6~9.7m，动探击数15~37击，中密状取水泵房支护结构设计-2-态，渗透系数K=8.0E-3cm/s，可作为取水头部管线部分的基础持力层。（4）粘土③-1：该层土广泛分布于场地内，厚度0.6~3.2m，稍湿，可塑~硬塑状态，具中等的强度及中等压缩性，标贯击数8~13击，渗透系数K=2.85E-5cm/s，孔隙比为0.921，塑性指数为22.3，液性指数为0.33，工程性能较好，为良好的地基土，可作为输水管线的基础持力层。（5）含砾粘土③-2：该层土广泛分布于场地内，厚度0.3~5.1m，稍湿，可塑~硬塑状态，具中等的强度及中等压缩性，标贯击数12~17击，渗透系数K=5.21E-5cm/s，孔隙比为0.844，塑性指数为18.2，液性指数为0.38，工程性能较好，为良好的地基土，可作为输水管线的基础持力层。（6）砂卵砾石层③-3：该层主要分布于工程区中部及西部，厚度6.0~7.2m，动探击数15~37击，中密状态，强度较高，渗透系数K=4.2E-3cm/s可作为输水管线的基础持力层。（7）灰岩④：构成场地内稳定基岩，强度高，变形小，工程性能好，可作为取水泵房的基础持力层和桩端持力层。3）水位地质特征：按地下水形成条件和赋存特征，场地内地下水类型属第四系松散堆积中的孔隙水，含水层位为粘性土层中，地下水位埋深0.5~5.2m。与河水互补性较强，枯水季节孔隙水补给河水，汛期丰水季节河水通过下部砂卵砾石层补给地下水，砂卵砾石层渗透系数K=8.0E-3cm/s。取江中段的各种土的力学参数表名称h(m))(0C(kPa))/(3mkN粘土③-15.419.631.421含砾粘土③-212226.1419.6砂卵砾石层③-32.63029.7819.5灰岩④5.304238.922.55三支护方案选型取水泵站东面临资江，东西面距离3层楼民房约43m，南面距离6层楼民房取水泵房支护结构设计-3-约40m。场地地层从上而下为耕植土、粘土、含砾粘土与中风化灰岩。根据工程特点结合场地岩土层，综合确定拟建工程基坑侧壁安全等级为一级。拟建基坑场地分为岸上和水上两部分，岸上部分长28m，宽18m，水上部分长26m，宽12m。考虑该工程开挖深度11米，按其深度已为一级基坑，要保持深基坑支护结构万无一失，应此支护结构及围幕止水要求进入灰岩。综上所述，最佳支护方案是选择冲孔灌注桩悬臂支护结构；因其约一半工程量在水中，先行采用粘土对江中部分进行场地平整回填，回填标高为178.00m，高出常水位约1m；为便于机械作业回填范围为顶口宽于支护结构外3米。冲孔灌注桩悬臂支护结构工艺具有如下优点：1）墙体刚度大、整体性好，因而结构和地基变形都较小，在本工程中可以起到功能三合一，既超深围基坑护结构、其次起到止水帷幕作用，第三可代替现有设计的浆砌片石挡土墙，起到永久围护结构作用；2）试用各种地质条件。对砂卵石地层或要求进入灰岩层时，钢板桩及其他工艺就难以施工，但却可采用合适的成槽机械及冲孔灌注桩施工的地下连续墙结构；3）可减少工程施工时对环境的影响。施工时振动少，噪声低；对周围相邻的工程结构和地下管线的影响较低，对沉降及变位较易控制；4）可进行逆筑法施工，有利于加快施工进度，降低造价。四悬壁支护结构设计计算依据：1、《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-20122、《建筑施工计算手册》江正荣编著3、《实用土木工程手册》第三版杨文渊编著4、《施工现场设施安全设计计算手册》谢建民编著5、《土力学与地基基础》4.1、参数信息1、基本参数支护桩材料钢筋混凝土桩支护桩间距ba(m)1取水泵房支护结构设计-4-支护桩嵌入土深度ld(m)4.1基坑开挖深度h(m)10基坑外侧水位深度ha(m)7.5基坑内侧水位深度hp(m)4.1支护桩在坑底处的水平位移量υ(mm)12承压水含水层顶面至坑底的土层厚度D(m)4.3承压水含水层顶面的压力水头高度hw(m)62、土层参数土层类型土厚度h(m)土重度γ(kN/m3)粘聚力c(kPa)内摩擦角φ(°)饱和土重度γsat(kN/m3)水土分算粘土③-15.42131.419.622是含砾粘土③-2119.626.142222是砂卵砾石层③-32.619.529.783022灰岩④10.322.5538.942233、荷载参数类型荷载q(kpa)距支护边缘的水平距离a(m)垂直基坑边的分布宽度b(m)平行基坑边的分布长度l(m)作用深度d(m)满布荷载3////条形局部荷载3.544/0矩形局部荷载455624、计算系数结构重要性系数γ01综合分项系数γF1.25嵌固稳定安全系数Ke1.2圆弧滑动稳定安全系数Ks1.3突涌稳定安全系数Kh1.14.2、土压力计算取水泵房支护结构设计-5-土压力分布示意图附加荷载布置图1、主动土压力计算1）主动土压力系数Ka1=tan2(45°-φ1/2）=tan2(45-19.6/2)=0.498；Ka2=tan2(45°-φ2/2）=tan2(45-19.6/2)=0.498；Ka3=tan2(45°-φ3/2）=tan2(45-22/2)=0.455；Ka4=tan2(45°-φ4/2）=tan2(45-30/2)=0.333；Ka5=tan2(45°-φ5/2）=tan2(45-30/2)=0.333；取水泵房支护结构设计-6-Ka6=tan2(45°-φ6/2）=tan2(45-30/2)=0.333；Ka7=tan2(45°-φ7/2）=tan2(45-42/2)=0.198；2）土压力、地下水产生的水平荷载第1层土：0-4mH1'=[∑γ0h0+∑q1]/γi=[0+3]/21=0.143mPak1上=γ1H1'Ka1-2c1Ka10.5=21×0.143×0.498-2×31.4×0.4980.5=-42.822kN/m2Pak1下=γ1(h1+H1')Ka1-2c1Ka10.5=21×(4+0.143)×0.498-2×31.4×0.4980.5=-0.99kN/m2第2层土：4-5.4mH2'=[∑γ1h1+∑q1+∑q1b1/(b1+2a1)]/γi=[84+3+1.167]/21=4.198mPak2上=γ2H2'Ka2-2c2Ka20.5=21×4.198×0.498-2×31.4×0.4980.5=-0.415kN/m2Pak2下=γ2(h2+H2')Ka2-2c2Ka20.5=21×(1.4+4.198)×0.498-2×31.4×0.4980.5=14.226kN/m2第3层土：5.4-6.4mH3'=[∑γ2h2+∑q1+∑q1b1/(b1+2a1)]/γi=[113.4+3+1.167]/19.6=5.998mPak3上=γ3H3'Ka3-2c3Ka30.5=19.6×5.998×0.455-2×26.14×0.4550.5=18.225kN/m2Pak3下=γ3(h3+H3')Ka3-2c3Ka30.5=19.6×(1+5.998)×0.455-2×26.14×0.4550.5=27.143kN/m2第4层土：6.4-7mH4'=[∑γ3h3+∑q1+∑q1b1/(b1+2a1)]/γi=[133+3+1.167]/19.5=7.034mPak4上=γ4H4'Ka4-2c4Ka40.5=19.5×7.034×0.333-2×29.78×0.3330.5=11.305kN/m2Pak4下=γ4(h4+H4')Ka4-2c4Ka40.5=19.5×(0.6+7.034)×0.333-2×29.78×0.3330.5=15.202kN/m2第5层土：7-7.5mH5'=[∑γ4h4+∑q1+∑q1b1/(b1+2a1)+∑q1b1l1/((b1+2a1)(l1+2a1)]/γi=[144.7+3+1.167+0.5]/19.5=7.66mPak5上=γ5H5'Ka5-2c5Ka50.5=19.5×7.66×0.333-2×29.78×0.3330.5=15.37kN/m