基坑毕业设计计算书

前言

基坑支护工程伴随着现代建筑事业的告诉发展，其越来越重要。现代城市建筑物中，尤其是高层和超高层建筑中往往伴随有很大的基坑，故在修筑过程中需要设计支护方案对其支护。

在本设计支护过程中，主要涉及到软土地区的基坑支护形式和防水、降水方案。本基坑支护的两个主要方案有：排桩加内撑、地下连续墙加内撑。在本基坑支护内力计算中采用的方法主要有等值梁法和山肩帮男法。另外，支撑主要采用钢支撑。降水采用电渗法加喷射井点进行降水。在支护结构设计中，我们还要对支护结构进行抗隆起，抗渗验算。另外，在开挖过程中时时对基坑边缘和基坑周围的建筑物进行观察，以防止其过大变形。支护结构设计中最突出的为结构内力计算、配筋、基坑的稳定性验算、内撑的设计。熟悉了常见的内力计算方法及南方软土地区常见的支护形式，了解了各种各样的基坑支护形式

本基坑支护深度10m，周围环境较复杂。我们选取排桩加内撑和地下连续墙加内撑两种不同的支护型式。其中，排桩内力计算我们采用等值梁法进行计算。地下连续墙采用山肩邦男法进行内力计算。在等值梁法进行计算时，我们将内撑简化为铰支座,使其变成一个一次超静定结构，然后计算出内力并进行配筋。山肩邦男法进行计算时，采用分层开挖的方式。在第一次开挖后，根据力矩平衡、内力平衡计算，得出第一道内撑所受的力和墙体所受到的弯矩。这样依次直至最后一次开挖,得出墙体所受的最大弯矩与内撑所受到的力。内力计算完成后对基坑进行抗隆起、抗渗稳定性验算。在最后，对基坑采用理正软件进行复核计算结果。

The Foundation Supporting’s depth is 10m, the surrounding environment is complex. We select two different types that are piles adding the support and underground continuous wall adding the support . We use the Equivalent Beam method to calculate the pile internal forces. But we use the Shanjianbangnan method to calculate the underground continuous wall’s internal forces.We simplify the internal supports into hinged supports and calculate by the equivalent beam method. we turn out to be a statically indeterminate structure,we can calculate the internal forces and reinforcement. When we calculate by the Shanjianbangnan method, we make slicing excavation. After the first excavation, the first wall’s force and bending moments that the wall will be calculated by torque balance and internal forces balance calculations. We get the biggest bending moment and the biggest force until the last excavation by upper step one by one. After the completion of the internal force calculation ,anti-uplift and the impermeability stability checking should be taken. In the end, we verify the correctness of the results for excavation by using Lizheng software.

目录

第一章工程基本情况 (1)

第一节工程概况 (1)

第二章基坑支护型式、降水方案确定 (4)

第一节基坑支护形式选取 (4)

第二节基坑降水方案确定 (8)

第二章基坑降水计算 (10)

第一节基坑降水井计算 (10)

第二节基坑降水井布置 (13)

第四章排桩支护计算 (16)

第一节土压力计算 (16)

第二节排桩设计 (24)

第三节冠梁、腰梁设计 (37)

第四节内撑、立柱设计 (40)

第五章稳定性验算 (42)

第一节亢隆起稳定性验算 (42)

第二节地下水渗透稳定性验算 (44)

第六章地下连续墙设计 (46)

第一节地下连续墙内力计算 (46)

第二节地下连续墙计算(南) (51)

第三节地下连续墙墙身设计 (53)

第四节冠梁、腰梁设计 (56)

第五节内撑、立柱设计 (58)

第五章稳定性验算 (60)

第一节亢隆起稳定性验算 (60)

第二节地下水渗透稳定性验算 (62)

致谢 (64)

参考文献 (65)

第一章工程基本情况

第一节工程概况

贵阳影视城及商办综合楼位于贵阳市小十字富水南路与中山路口50m处，地上二十四层，裙楼五层，地下室两层，共二十六层，建筑物高度93．60m，采用钢筋混凝土框架一剪力墙结构，建筑物长36．50m，宽32．00m，总建筑面积18295．0m2。

基坑开挖深度10m。基坑周围为建筑物或者道路，基坑北侧为中山东路，东侧北端为9层建筑，南侧为10层建筑，西侧为2层建筑物，地下管线密集，该基坑重要性等级为二级。其平面分布情况如下图：

中山东路

图一基坑总平面图

第二节工程地质和水文地质条件

一、土层情况从上到下依次为：

1)杂填土：该层在场地中的分布厚度为1.6～3.5m。由旧基础、挡墙、煤渣、砖瓦及大小不等块石、碎石和杂色粘土组成。结构疏散，层次不清，强度变化大，压缩性高，γ=16kN/m3 ，c=10.0kPa，φ=7°。

2)红粘土：该层在场地中分布不连续，局部地段缺失，分布厚度为2.3～3.5m m，γ=17.8kN/m3 ，c=16.0kPa，φ=10°。

3）淤泥质粘土：该层在场地中分布基本连续，岩土界面起伏较大，分布厚度为3.3～5.5m m，γ=17.8kN/m3 ，c=8.0kPa，φ=6°。

4)基岩：是三叠系松子坎组地层(T2sz)，岩性为灰色、浅黄色薄一中厚层泥质自云岩、泥质灰岩与泥岩互层，未钻穿，γ=27kN/m3 ，c=200.0kPa，φ=27°。

地下水埋深情况:

地下水深度：-2.2m。

第二章基坑支护型式、降水方案确定

第一节基坑支护形式选取

由于现代建筑行业的发展，三维城市空间的开发越来越多。高层建筑物附带的地下停车场、地下仓库、大型地下商业街、地下医院等都需要修筑深基坑。因此，基坑支护设计及施工已成为现代建筑行业不可缺少的部分。基坑支护设计与施工技术将是影响未来建筑行业的重要因素。

基坑工程根据是否有支护分为有支护的基坑和无支护的基坑。其中，无支护的基坑一般处于施工场地空旷的环境中或者基坑深度较浅且周围土体自稳性能较好的地区。常采用的开挖方式为放坡开挖。在大型的城市中基坑周围场地环境不可能是空旷的，它的周围往往存在着高层建筑物、公路和各种地下管道。采用无支护的基坑是不安全，必须将基坑进行支护。常用的基坑支护的结构类型有：板桩式、柱列式、地下连续墙、自立式水泥土挡墙、组合式、沉井（箱）法。其中，板桩式又可分为：钢板桩、钢管桩、钢筋混泥土板桩、主桩横挡板。柱列式分为：钻孔灌注桩、挖孔灌注桩、预制桩等。自立式水泥土挡墙分为：深层搅拌桩挡墙、高压旋喷桩挡墙。组合式分为：灌注桩与搅拌桩结合、预制桩与锚杆结合、预制桩与内撑结合、预制桩与土钉结合、地下连续墙与内撑结合等等。

在这些围护结构的类型中其各自的优缺点为：1）钢板桩：钢板

桩由工厂预制而成，其强度、品质、接缝精度等质量保证，可靠性高；具有耐久性，可回拨修正在进行使用；与多道钢支撑结合，适合软土地区的较深基坑；施工方便，工期短；施工中须注意接头防水，以防止桩缝水土流失所引起的地层塌陷及失稳问题；钢板桩刚比排桩和地下连续墙小，开挖后挠度变形较大；打拔桩震动噪声大，容易引起土体移动，导致周围地基较大沉陷；2）预制混泥土板桩：施工方便、快捷、造价低、工期短；可与主体结构结合；打桩振动及挤土对周围环境影响较大，不适合在建筑物密集城市使用；接头防水性差；不适合在地下水较高的地方施工；3）主桩横列式板：施工方便，造价低，适合开挖宽度较窄深度较浅的市政排管工程；止水性差，软弱地基施工容易产生坑底隆起和覆土后的沉降；容易引起周围地基沉降；4）钻孔灌注桩：噪声和振动小，刚度较大，就地浇制施工，对周围环境影响小；适合软弱地层使用；整体刚度较差，不适合兼作主体结构；5）挖孔灌注桩：施工方便，造价低廉，成桩质量容易保证；不能用于地下水位以下和不稳定地层；6）地下连续墙：施工噪声低，振动小，就地浇制，墙接头止水效果较好，整体刚度大，对周围环境影响小；适合于软弱地层和建筑设施密集城市市区的深基坑；墙接头构造有刚性和柔性两种类型；施工的基坑范围可达基地红线，可提高建筑物的使用面积；泥浆处理，水下钢筋混泥土浇制的施工工艺较复杂，造价较高；7）水泥搅拌桩：适合于软土地区、环境保护要求不高的基坑；施工低噪声、低振动，结构止水性较好，造价经济；围护挡墙较宽，一般需3到4 m；8）高压旋喷桩挡墙：施工低噪声、低振动、

对周围环境影响小，止水性好；施工需作排污处理，工艺复杂、造价高；作为围护结构的止水加固措施、旋喷桩深度可达30m；9）SMW工法：施工低噪声，对周围环境影响小；结构止水性好结构强度可靠，适合于各种土层，配以多道支撑，可适用于深基坑；10）灌注桩与搅拌桩结合：灌注桩作受力结构，搅拌桩作止水结构；适用于软弱地层中的挖深小于等于12m，当开挖深度超过12m且地层可能发生流砂时，要慎用；施工低噪声，低振动，施工方便，造价经济，止水效果好；11）预制桩与锚杆结合、预制桩与内撑结合、预制桩与土钉结合、地下连续墙与内撑结合等等这些组合式围护结构他们兼具有两种结构的特点，并且可支护基坑的深度较其中任何一种深，且安全系数高。

在本基坑支护中，土层情况较差其中红粘土暴露在空气中容易龟裂，成为破碎颗粒。因此在开挖过程中应该及时支护不使红粘土长时间暴露在空气中。淤泥质粘土地基承载力低，强度增长缓慢；加荷后易变形且不均匀；变形速率大且稳定时间长；具有渗透性小、触变性及流变性大的特点。且周围有各种建筑物和道路在基坑北侧为中山东路，东侧北端为9层建筑，南侧为10层建筑，西侧为2层建筑物。因此周围地层不能发生大的沉降且基坑周围附加应力较大。地下管线密集，则不能使用带有土钉和锚杆的支护形式。地下水位较高，故应该在围护结构中有较好的止水措施。综上所述，在本基坑中不能采用放坡开挖，不能采用土钉、锚杆的围护结构，也不能采用单一的围护结构而要采用组合式围护结构，故采用地下连续墙加二至三到内支撑其中地下连续可做永久结构或者采用灌注桩与搅拌桩结合，设二至三

道内撑。作为该基坑的围护结构。并且在基坑工程施工中，对基坑支护结构、其周围地层、附近建筑物、地下管线等的受力和变形进行量测，以确保基坑本身和基坑周围建筑物的安全。

第二节基坑降水方案确定

一、基坑降水目的

基坑降水的目的主要有：通过人工措施，使基坑内或基坑内外的水位降低至基坑开挖面一下。以便防止地下水产生渗透破坏，提高坑臂及围护结构的稳定性，提高施工质量与施工速度，避免水下作业。常见的基坑降水方法有：集水明排、轻型井点、多级轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井（深井）、砂（砾）渗井。其中，集水明排一般用于降水深度小于5m，渗透系数较小的含薄层粉砂的粘土，砂质粘土，粉细砂中；轻型井点降水深度一般小于6m,也用于渗透系数较小的土层中，如砂质粘土，粉细砂等中；多级轻型井点降水深度一般在6-10m左右；喷射井点降水深度较深一般在8-20m之间，其也适用于渗透系数较小的土层中；电渗井点一般适用于渗透系数特别小的粉质粘土，淤泥质粘土等中降水深度根据选用井点确定；管井（深井）用于砂土，砾砂，卵石等渗透系数较大的土层中，降水深度一般在10m以上；砂（砾）渗井适用深度根据下伏水层性质以及埋深确定，用于渗透系数较小的粘土，粉土中。

二、基坑降水方案确定

根据所给支护方案，我们了解到支护方案中有止水帷幕且插入不透水层基岩中，故坑外的地下水对坑内的水位情况几乎不产生影响。因此我们采用坑内降水，在坑外设置几口观测井。其主要目的在于观测基坑外水位情况，以及防止基坑内止水帷幕由于水压过大而渗水。

坑内计算出降水井数量及布置形式。

第二章 基坑降水计算

第一节 基坑降水井计算

一、降水井设计及总涌水量计算

取土层厚度情况如下：

杂填土厚度：3 m

红粘土厚度：3 m

淤泥质粘土厚度：4 m

剩余厚度全为基岩未钻穿。

由于基坑深度为10 m ，且根据规范要求基坑降水深度要至少在0.5 m 以下，故我们取基坑降水深度为10.5 m 。根据土层情况及地下水位高度，知其水井为潜水井并且为完整井。采用电渗井点方法进行降水，又因为采用喷射井点系统，故阴阳极两者的距离为 1.4 m,电压梯度为0.4 V/cm ，工作电压为56 V 。在现场实测电流使其在0.5-1.0 A/m 2,否则调整距离，电压使其保持在电压小于60 V ，阴阳两级距离在1.2-1.5 m ，电流在0.5-1.0 A/m 2时停止调整，则其可满足喷射井点系统降水。

基坑的长宽之比：

基坑的长：a=36.50 m,基坑的宽：b=32.00 m 。则长宽比：

36.50 1.1432.00a b ==

则其长宽之比小于10，故其属于面状基坑。则其总涌水量:

000

0(2)(1)H s s Q k R n r π-=I +

其中：

H 0为潜水层厚度，其值为：H 0=7.8 m

s 0为基坑水位降深，其值为：s 0=8.3 m

R

为降水影响半径，其值为：2R s =r 0

为降水井所围面积等效圆的半径，其值为：0r =

已知三种土层在电渗情况下的横向渗透系数分别为：k 1=2 m/d

k 2= 0.001 m/d k 3=0.001 m/d

故其等效渗透系数：

112233020.830.00140.0010.21/7.8k h k h k h k m d H ++?+?+?===

由于降水井离基坑边缘距离为1 m 较小，故其所围面积约取为基坑及

A=1168.0 m 2,则基坑等效圆半径：

019.3r m ===

降水影响半径：

228.330.05R s m ==?=

因此，其总涌水量为：

()3000027.88.38.3(2) 3.140.2142.50/30.05(1)119.3H s s Q k m d R n n r π?-?-==??=??I +I + ???

由于含水层为软弱土层，故单井可能抽出水量q 1为：

102.50q irkH =

其中：

水力梯度:i=1

井半径：r=0.25 m

又因前面算的:k=0.21 m/d H 0=7.8 m

则单井排水量：

3102.50 2.5010.250.217.8 1.03/q irkH m d ==????=

第二节 基坑降水井布置

一、布设井点

1.布设井数n 为：

11.1Q n q =

其中：

总涌水量：Q=42.50m 3/d

单井排水量:q 1=1.03m 3

/d

则基坑降水所需要的井数：

142.501.1 1.141.3

1.03Q

n q ==?=

故基坑降水所需井数取为42口。

2.井点间距计算

井点成棋盘形布置，在长度方向上布置七排，其间距为：

5.8 m ，在宽度方向上布置六排，其间距为：6 m

其布置图如下：

图二 降水井平面布置图

二、设备选择

由于刚开始降水时，水量较大。故将其每天的涌水量增大20%，则其每天总涌水量为51m 3/d ，选用型号4JD10×10，则其流量为10m 3/d,功率为1.41kw,工作效率为58%，故其所需水泵台数为：

51 1.09100.588n ==??

则基坑需要一台水泵。