建筑物的基坑支护设计毕业设计说明书(编辑修改稿)

建筑物的基坑支护设计毕业设计说明书(编辑修改稿)内容摘要：

  ep =p KKZc pp cq 2)()245(2)245( t a nt a n 2   式中 ea 、 ep— 单位面积主动土压力、被动土压力（ kPa）； Ka 、 Kp — 主动、被动土压力系数； p — 作用在离地面 Z 处的单位面积总铅垂压力： p = qZ （ kPa）； q — 基坑顶面上的均布荷载（即超载）（ kPa）。 淮阴工学院毕业设计说明书 （论文） 第 17 页 共 87 页  — 土的重度（ kN/m3 ）。  — 土的内摩擦角（ o ）； c — 土的粘聚力（ kPa）。 上层土压力计算中常会出现负值，在设计时可略去不计。 然而，在基坑开挖过程中，作用在支挡结构上的土、水压力等荷载是随着开挖的进程逐步形成的，其分布形式除与土性和地下水等因素有关外，还与墙体的位移量及位移形式有关。 而位移的性状随着支撑和锚杆的设置及每步开挖施工方式 的不同而不同。 因此，土压力并不完全处于静止和主动状态。 如板桩或桩板式（工字钢和横列板）支撑基坑的开挖，是一种柔性结构，因而允许有限的变形，在开挖到一定的深度时，常在顶部进行第一道支撑，此时板的移动不大，继续开挖后，由于主动土压力逐渐增大，而上部已有支撑，所以只能在下部移动，而到基底时，其位移值为最大。 有关实测资料表明：当支护墙上有支锚时，土压力分布一般呈上下小、中间大的抛物线形状或更复杂；只有当支护墙无支锚时，墙体上端绕下端外倾，才会产生一般呈直线分布的主动土压力。 由于实测位移与经典的朗肯土压力理论和库仑 土压力理论计算的并不一致。 因此，土压力的分布同样也和理论上所估计的不同。 1）经典土压力理论计算的结果是极限值，而当维护结构处于正常的工作状态时的接触压力并不是极限值。 因此，在基坑工作状态正常的条件下，实际量测到的变形、土压力、孔隙水压力和支撑轴力等变量在原则上不可能与一般的计算结果完全一致，除非基坑已经达到极限状态。 因此，经典土力学理论对基坑支护土体的塑性发展过程没有给出解答。 目前采用有限元可以进行弹塑性计算模拟实际工作盈利状态时的各种反应，但由于计算参数、边界条件处理和接触单元的处理等尚难以完全模拟实际 的工作条件，在实用化上还有许多工作要做。 2）经典土压力理论只能计算刚性界面上的接触压力，而没有考虑实际支护结构本身的变形，特别是柔性支护结构。 而且在支撑和锚杆的约束下，支护结构的变形非常复杂。 3）经典土压力理论是平面应变条件下的解答，而没有考虑末端影响。 而实际的工程条件总是有限长的，在长边方向的中部比较接近于平面条件，但在基坑的转角处则与平面问题假定相去甚远，存在末端的影响。 以上对经典土压力问题的讨论可以有助于更合理的确定土压力。 目前经典的土压力理论依然是实用计算公式的基本形式，许 淮阴工学院毕业设计说明书 （论文） 第 18 页 共 87 页 多关于土压力计算的修正 都是基于经典公式展开的。 因此，经典公式有其局限性和实用性。 基坑支护的土水压力计算 土中水的存在状态有多种，有结晶水、结合水和自由水。 自由水又分为毛细水和重力水，后者有静止水、渗流水等。 而地下水存在的形式又有上层滞水、潜水和承压水。 不同的降水排水措施又导致不同的地下水运动形式。 因此，考虑土中水的问题是土压力计算的难点。 对于支护结构上地下水位以下的土体，有“土水合算”和“土水分算”两种方法。 这主要是针对粘土不排水情况下提出的问题，究竟哪种方法更为合理，存在不同的意见。 有学者认为，从土的有 效应力原理这一基本概念出发，对地下水位以下无论何种土均采用土水分算；但也有学者认为，土水分算计算结果，主动土压力偏大，被动土压力偏小，且粘聚性土的有效强度指标难以准确测定，从工程实际应用出发，对地下水位以下渗透性较小的粘聚性土可用土水合算。 但是，目前在学术界仍然有不同的看法，近年来在这方面的学术讨论也非常活跃。 下面仅对土水合算法和土水分算法的基本思路作一阐述，以助于大家思考，以便寻求更合理更完善的土压力计算方法。 水土合算法 对地下水位以下土体的土水合算法，也称总应力法，即用饱和重度 sat 计算土水压力，不再另考虑水压力的作用。 采取该法的主要理由有：认为在渗透性较低的粘性土中，水压力的影响不会在短时间内显示出来；对于粘性土的不排水情况，土体受剪产生超孔隙水压力，而部分水压力通常又无法正确测量或计算；有些国内勘察单位条件有限，有效应力强度指标比较难以获得。 故认为采用总应力法为宜。 根据朗肯土压力理论，若作用在地下水位以上某深度 Zi 处的主、被动 土压力由下式分别计算为 eai =pi KKZc aiiaiiiiii cq 2)()245(2)245( t a nt a n 2   epi =pi KKZc piipiiiiii cq 2)()245(2)245( t a nt a n 2   式中 eai 、 epi— 单位面积主动土压力、被动土压力（ kPa）； Kai 、 Kpi — 主动、被动土压力系数； pi— 作用在离地面 Zi 处的单位面积总铅垂压力： pi= qZii （ kPa）； 淮阴工学院毕业设计说明书 （论文） 第 19 页 共 87 页 q— 基坑顶面上的均布荷载（即超载）（ kPa）。 i— 土的重度（ kN/m3 ）。 i— 土的内摩擦角（ o ）； ci — 土的粘聚力（ kPa）。 对于地下水位以下某土层，根据土水合算法，主、被动土压力计算式为 Khe aiiais a t iwaaiiwaai cKqhZ 2])([   Khaiiaiwaiiwa cKqH 2])([ 39。   Khe piipis a t iwppiiwppi cKqhZ 2])([   Khpiipiwpiiwp cKqH 2])([ 39。   式中 sati 、 39。  、 w — 分别为土的饱和重度、有效重度和水的重度； i 、 ic — 分别为土的内摩擦角和粘聚力，通常采用固结快剪或固结不排水强度指标。 从上述计算中可以看出，土压力按饱和重度计算，其对应的强度指标按总应力法求得，对于渗透性相对较差的粘性土，一般采用固结快剪或固结不排水强度指标。 而对于渗透性较好的砂土或碎石层，由于试验所得实际上是排水剪 强度指标，相当于有效强度指标，因而认为在地下水以下对于粘性土可采用土水合算，但对于地下水位以下的砂土、碎石土应采用土水分算。 另外，土水合算时，未考虑土颗粒质量受到的地下水浮力的影响，也就未考虑土颗粒所受浮力对水的反作用影响。 土水分算法 现行的土水分算，实际上是考虑静水压力的土水分算法，它考虑了土粒本身的重力，即（ 1n） Gs w。 还考虑了孔隙水对土粒的浮力，即土粒排开同体积水的质量，其值为 wn)1( 。 此浮力是作用在土粒骨架上的，故乘以土压力系数 aK 或 pK。 该浮力的反力作用于孔隙水体上，故其侧压力系数为 1。 具体推导过 K aiiwwaiaiwwsaiiwaai nHKqnGnHhe 2])1([}])1()1[({   = K aiiwaiaiiaiiwa cHKqHh 2)( 39。   同理可得 淮阴工学院毕业设计说明书 （论文） 第 20 页 共 87 页 piipiwppi KcHKHhe 2)( wpiipii  γγγ 式中 sG —— 土粒相对密度； n —— 空隙率。 从上述推导过程中可以看出，土水分算法是用有效重度计算，故其强度指标亦采用有效强度指标。 淮阴工学院毕业设计说明书 （论文） 第 21 页 共 87 页 第三部分：新天利深基坑设计 1 工程概况及基坑规模 工程概况 淮安新天利工程地位于淮安市淮海东路与淮海北路交叉处东南角，南邻针织路，东邻新世纪城市花园小区，为淮安市商业中心地带。 淮安市地处南暖温带和北亚热带的过渡地区，兼具有南北气候特征，光热水整体配合较好。 光能资源潜力较大，年日照数在 2060－ 2261 小时。 全市热量资源充裕，年平均 气温 ℃，无霜冻期为 207－ 242 天，可以满足一年两熟制的需要。 本市濒临黄海 ,季风气候典型 ,自然降水丰富但分布不均，年平均降水量 913－ 1030 厘米，夏季降水在 50%以上。 旱、涝、雹、冻等气象灾害较频繁。 工程周围场地较为狭窄，地势平坦，工程地址位于淮海东路和淮海南路交界处，北侧及西侧为淮海路，东侧和西侧均有较为接近的六层居民楼。 地下有燃气管线、通信光缆。 根据国家地震局《中国地震动参数区划图》 GB183062020 划分，淮安市的清河区、清浦区、淮阴区地震基本烈度为 7度。 因此，国家《建筑抗 震设计规范》规定，一般情况下本市的建筑工程抗震设计按基本烈度 7 度进行设防。 水文条件 该工程地段地层为杂填土、粘土、粉土、淤泥质粉质粘土（粉质粘土）、层粉土。 粘土透水性、赋水性均较差，为相对隔水层；粉土的赋水性一般，透水性较好。 潜水赋存于上部填土及粉土中，主要为大气降水，排泄于蒸发、分散的居民用水；勘察期间潜水初见水位埋深在自然地面下约 米，稳定水位埋深约 米。 地下水位随季节不同有升降变化，常年最高水位在自然地面下约 米，常年最低水位约在 左右，水位变化幅度约 米。 基坑挖 深 基坑开挖深度的确定：现场地较平坦，按承台垫层底标高进行计算。 淮阴工学院毕业设计说明书 （论文） 第 22 页 共 87 页 表 31基坑开挖深度表 工程地质条件 1 层：杂填土：杂色，稍湿，松散，以建筑垃圾为主，局表层约 20 ㎝为水泥砼地坪，以下为粘性土混杂碎石块，该层场区地表普遍分布，揭露厚度 ，平均，层顶标高 ，平均。 2 层：粘土：灰黄色，土质较均匀，含少量铁锰质斑点，切面较光滑，摇 震反应无，韧性及干强度中等。 该层场区普遍分布，揭露厚度 ，平均 ，层顶标高 ，平均 ，层顶埋深 ，平均。 3 层：粉土：灰黄色、灰色，很湿，中密，无光泽反应，摇震反应迅速，韧性及干强度低。 该层场区普遍分布连续，厚度不均，揭露厚度 ，平均 ，层顶标高 ，平均 ，层顶埋深 ，平均。 4 层：淤泥质粉质粘土（粉质粘土）：灰色，流塑～软塑，土质不均匀，夹 粉土或粉砂薄层，局部近似淤泥质粉土，含腐殖质。 该层场区分布较连续。 仅个别孔无，揭露厚度 ，平均 ，层顶标高 ，平均 ，层顶埋深，平均。 5 层粉土：青灰色，湿中密，含少量云母碎屑，局部夹粉质粘土薄层，中下部混粉细砂颗粒，无光泽反应，摇震反应迅速，韧性及干强度低。 该层场区普遍分布连续，厚度较大，揭露厚度 ，平均 ，层顶标高 ～ ，平均 ，层顶埋深 ，平均。 地质计算参数 根据提供的勘察报告，选取各土层的固结快剪指标作为基坑支护设计计算参数，并按照郎肯土压力计算理论作为土侧向压力设计的计算依据。 段落 地面相对标高（ m） 坑底相对标高（ m） 基坑开挖深度（ m） / 10 淮阴工学院毕业设计说明书 （论文） 第 23 页 共 87 页 表 32土层物理力学参数一览表 层号 土的名称 层厚 h（ m） 天然重度  (kN/m3 ) φ（176。 ） C(kPa) 孔隙比e ① 杂填土、素填土 ② 黏 土 ③ 粉 土 11 ④ 黏 土 33 ⑤ 黏 土 20 2 设计依据及规范 设计依据 （ 1） 江苏省水文地质工程勘察院提供的《淮安新天利岩土工程勘察报告》 （ 2） 该工程总平面图、地形图、地下室平面图等相关结构图纸。 设计规范 1 JGJ 942020 《建筑桩基技术规范》 2 JGJ/T1992020 《型钢水泥土搅拌墙技术规范》 3 GB502022020 《建筑地基基础工程质量验收 规范》 4 GB502042020 《混凝土结构工程施工质量验收规范》 5 JGJ/T272020 《钢筋焊接头试验方法》 6 JGJ332020 《建筑机械使用安全技术规范》 7 JGJ1902020 《建筑工程检测试验技术管理规范》 8 JGJ1072020 《钢筋机械连接通用技术规程》 9 JGJ462020 《施工现场安全用电安全技术规程》 10 GB/T503262020 《建筑工程项目管理规范》 11 GB503002020 《建筑工程施工质量验收统一标准》 12 GB/T503262020 《建设工程项目管理规范》 13 GB/T。