深基坑支护课程设计计算书

一、设计方案综合说明1.1概述1.1.1工程概况广州市东濠涌污水处理工程拟设地下水质净化泵房滤池，滤池呈长方形，由西北向东南布置。长约90m，宽约25m，基坑深约6m。建设场地的地貌单元属珠江三角洲平原，地形起伏小，原为闲置地，经人工平整后地势平坦，钻孔孔口高程为8.30m。1.1.2基坑周边环境条件北侧为约5m宽的过道，东侧距离坑边为4m有一排旧老民居，基础和结构差；南侧7m为6层的小学教学楼，西侧为河涌（涌堤距离坑边15m）。1.1.3工程水文地质条件根据场地勘察揭示的地质资料，经综合整理，可将场地内岩土自上而下划分为第四系人工填土层、海陆交互相沉积土层、残积土层及白垩系沉积岩等四大类。现分述如下：人工填土层（Q4ml，层号1）顶面高程8.30～9.55m，厚度3.00～4.50m；土性为杂填土，灰褐、灰黄、褐红等杂色，由粉质粘土、中粗砂、砾砂、碎石、砼块、块石等建筑垃圾组成，硬质物含量约占20~70%，稍湿，稍压实。标贯试验2次，实测击数范围值N’=6～7击。第四系海陆交互相沉积土层（Q4mc，层号2）普遍分布，按土性不同可划分为4个亚层。（1）、淤泥、淤泥质土（层号2-1）各钻孔均有分布，顶面高程6.32～4.40m，顶面埋深3.00～4.50m，厚度0.50～3.70m。呈灰黑色，饱和，流塑，粘性好，含有机质、粉砂，局部夹薄层粉质粘土。标贯试验7次，N’=2～4击。建议该层地基承载力特征值fak=60kPa。（2）、粉土（层号2-2）共10个钻孔有分布，顶面高程4.58～2.30m，顶面埋深4.90～6.70m，厚度0.50～2.90m。呈灰黄、褐黄、灰白色，饱和，稍密状，局部夹较多砾砂。标贯试验9次，N’=6～10击。建议该层地基承载力特征值fak=160kPa。（3）、粉质粘土（层号2-3）共7个钻孔有分布，顶面高程4.53～1.75m，顶面埋深4.50～7.20m，厚度0.50～3.30m。呈灰黄、褐红色，湿，可塑状，粘性好，局部含较多粉砂。标贯试验4次，N’=7～14击，N’m=10.5击。建议该层地基承载力特征值fak=180kPa。（4）、中砂、粗砂（层号2-4）共7个钻孔有分布，顶面高程4.00～1.23m，顶面埋深5.50～7.80m，厚度0.50～3.00m。呈灰黄、褐黄、灰褐色，饱和，稍密状，含粘粒。标贯试验6次，N’=11～14击，N’m=13.2击。建议该层地基承载力特征值fak=180kPa。残积层（Qel，层号3）粉质粘土共8个钻孔有揭露，顶面高程3.60～0.73m；顶面埋深4.80～8.30m；层厚0.50～4.80m。褐红色，为泥质粉砂岩风化残积土，湿，硬塑状，稍具粘性。标贯试验7次，N’=16～28击，N’m=21.7击。建议承载力特征值fak=300kPa。白垩系沉积岩（K，层号4）场地内基岩属白垩系褐红色泥质粉砂岩。受岩性、构造等因素影响，基岩风化不均，局部存在软硬夹层现象，根据钻孔揭露深度，按风化程度划分为全风化岩带、强风化岩带、中风化岩带、微风化岩带。（1）、4-1全风化岩带ZK1、3、8、15共4个钻孔有揭露。顶面高程2.32～-0.5m；顶面埋深7.00～9.50m；层厚2.30～3.40m。原岩结构可辨，已风化成坚硬状土，遇水易软化。标贯试验4次，N’=32～35击，N’m=33.5击，最小平均值32.8击；N=26.4～27.6击，Nm=27.0击，最小平均值26.7击。建议承载力特征值fak=500kPa。（2）、4-2强风化岩带除ZK19钻孔缺失外其余20个钻孔均有揭露。顶面高程2.98～-2.80m；顶面埋深6.50～11.80m；层厚0.70～7.10m。岩芯呈半岩半土状，手折可断，属极软岩，遇水易软化，局部岩芯呈短柱状，岩质稍硬，局部夹短柱状中风化岩及中风化岩块较多；ZK10夹微风化岩。取得2组岩样做天然抗压强度试验，fr=0.4~0.9MPa，平均0.7MPa。标贯试验8次，N’=53～67击，N’m=61.5击，N’k=57.1击；N=42.0～56.6击，Nm=51.1击，Nk=46.9击。建议承载力特征值fak=700kPa。（3）、4-3中风化岩带各钻孔均有揭露。顶面高程1.00～-4.97m；顶面埋深8.50～14.10m，层厚1.30～8.80m。岩石局部裂隙发育，岩芯短柱状、块状，属极软～软岩，锤击声哑。ZK1、2、5、10、13、18、20夹厚0.4~5.70m的微风化岩，取岩样8组岩样做天然抗压强度试验，其中3组为微风化岩，fr=12.2～13.1MPa；中风化岩5组，fr=2.7～8.3MPa；平均5.0MPa，最小平均值3.9MPa。建议fr=4MPa，承载力特征值fak=1000kPa。（4）、4-4微风化岩带顶面高程-0.30～-11.50m；顶面埋深9.80～20.50m，揭露层厚2.50～13.20m。岩芯多呈长～短柱状，属软～较软岩。取得9组岩样做天然抗压强度试验，fr=11.2～21.9MPa，平均14.9MPa，标准值12.8MPa。地下水特征场地含水砂层局部发育，含孔隙水，2-2层粉土具弱透水性，2-4层中砂、粗砂属强透水性，含水量丰富；人工填土层下部存在一定量的上层滞水，基岩含少量裂隙水，属弱透水层。地下水的补给主要来源于大气降水及含水层侧向补给，地下水位随季节性变化，雨季水位上升，旱季水位下降。在钻探期间测得钻孔内水位埋深1.50～3.10m。抗浮设防水位可取室外地坪标高。ZK7、14各取1件水样分析结果：pH=7.20～7.30，SO42-=15.85～17.77mg/L，HCO3-=7.80～8.75mmol/L，侵蚀性CO2=5.90～6.80，Cl-=104.58～109.90mg/L，矿化度=584.12～645.32mg/L。按《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001，2009年修订）有关腐蚀性评价方法及标准判定，以场地环境类别为Ⅱ类，地层渗透性为A，长期浸水为条件，判定场地地下水对混凝土具微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中钢筋具微腐蚀性，对钢结构具微腐蚀性。1.1.4基坑侧壁安全等级及重要性系数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、国标混凝土结构设计规范(GB50010-2002)2、广东省建筑地基基础设计规范(DBJ15-31-2003)3、广东省建筑地基处理技术规范(DBJ15-38-2005)4、广东省建筑基坑支护工程技术规程(DBJ/T15-20-97)5、地标广州地区建筑基坑支护技术规定(GJB02-98)6、省标建筑基坑支护技术规程(JGJ120-99)7、国标岩土工程勘察规范(GB50021-2003)8、行业标准锚杆喷射混凝土技术规程9、《广州市东濠涌水质净化工程岩土工程详细勘察报告》（广东省地质建设工程勘察院，2009年12月）10、广州市东濠涌水质净化工程规划图1.2.2支护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。基坑分为东侧、南侧、西侧和北侧四个计算区段，均采用钻孔灌注桩与钢筋混凝土支撑，并采用单排双轴深搅桩止水结构。本基坑工程的特点是基坑西侧为河涌，地下水位较高。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基坑周边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。1.2.3各土层的计算参数根据本工程岩土工程勘察资料，取各土层的设计计算参数，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：Ka=tan2(45°-i/2)被动土压力系数：Kp=tan2(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。计算所得土压力系数表如表2-1所示：表1-1层号土层重度(kN/m3)粘聚力C(kPa)内摩擦角(°)KaKp1杂填土18.010100.7041.4202-1淤泥、淤泥质土16.5530.9011.1102-2粉土17.815120.6561.5252-3粉质粘土18.034160.5681.7612-4中砂、粗砂18.30300.3333.0003粉质粘土18.938170.5481.8264-1全风化岩19.768220.4552.1984-2强风化岩20.886260.3902.5614-3中风化岩21.4163310.3203.1244-4微风化岩22.0412340.2833.5371.2.4计算区段的划分根据具体环境条件、地下结构及土层分布厚度，将该基坑划分为四个计算区段，由于南侧的小学教科楼距基坑7m，对基坑影响不大，因此地面荷载取20kPa，各区段附加荷载及计算开挖深度如表2-2：表1-2区段东侧南侧西侧北侧地面荷载（kPa）20202020开挖深度（m）66661.2.5计算方法土压力计算采用朗肯土压力理论，矩形分布模式，所有土层采用水土合算，因为地下水位充裕，就用天然重度代替。求支撑轴力是用等值梁法，对净土压力零点求力矩平衡而得。桩长是根据桩端力矩求出，并应满足抗隆起及整体稳定性要求。由于支护结构内力是随工况变化的，设计时按最不利情况考虑。二、北侧断面排桩设计计算以最不利孔ZK17进行计算，结构±0.00相当于绝对标高为8.30m，基坑实际挖深6m，地下水位深度1.29m。该段采用钻孔灌注桩加一道钢筋混泥土内支撑进行施工，桩顶标高为0.00m，支撑设置在标高－0.4m。结构外侧地面附加荷载q取20kPa。2.1土层侧向土压力计算表2-1层号土层名称厚度(m)计算方法1杂填土3.8水土分算2-1淤泥、淤泥质土3.7水土合算4-2强风化岩1.5水土分算4-3中风化岩5水土分算2.1.1主动土压力计算1200.7042100.7042.70()akekPa1(20181.29)0.7042100.70413.65()akekPa2113.65()akakeekPa2(20182.59)0.7042100.704(1.31.310.704)1033.97()akekPa3(20182.59)0.901250.90150.50()akekPa3(20182.5916.52.71)0.901250.90190.77()akekPa4390.77()akakeekPa4390.77()akakeekPa5(20182.5916.52.71)0.3902860.390(54.0110.390)1029.66()akekPa5(20182.5916.52.71)0.3902860.390(5.14.0110.390)1028.63()akekPa6528.63()akakeekPa6(20182.5916.52.71)0.3902860.390(6.54.0110.390)1014.66()akekPa7(20182.5916.52