岩土工程毕业设计文档格式.docx
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0绪论.................................................................11工程概况............................................................2
1.1工程地质勘察资料....................................................2
2.设计方案比较与选择................................................33支护方案一（排桩+锚杆）设计计算...................................5
3.1土压力计算..........................................................53.2作图法求土压力为零点距坑底的距离U..................................63.3作图法求各层土土压力................................................63.4嵌固深度计算........................................................73.5分工况计算排桩受力（逐层开挖支撑力不变法）..........................83.6桩配筋计算.........................................................113.7锚杆设计计算.......................................................123.8腰梁设计计算.......................................................143.9桩锚设计稳定性验算.................................................15
4设计方案二（土钉）设计计算......................................28
4.1土钉设计参数.......................................................284.2土钉设计计算过程...................................................294.3土钉配筋计算.......................................................324.4土钉稳定性验算.....................................................33
5降水方案...........................................................376基坑监测方案.......................................................377应急预案...........................................................37鸣谢.............................................................38参考文献.............................................................39附件
学生:
周靓坤指导老师：
原冬霞河北工程大学科信学院土木工程专业岩土方向
0绪论
近年来全国各地建筑深基坑支护工程发展很快，因建设需要基础愈做愈深，其支护结构难度，尤以软土地区也愈来愈大，已成为高层建筑基础工程中的难点和热点。
深基坑支护结构涉及岩石力学、结构力学、材料力学和地质水文等学科。
基坑支护设计理论的发展随着基坑支护工程实践的进展而提高，初期的设计理论主要基于挡土墙设计理论。
对于悬臂桩支护结构，根据朗肯土压力计算方法确定墙土之间的土压力，也就是支护结构上作用荷载及反作用力按主动土压力与被动土压力分布考虑，以此按静力方法计算出挡土结构的内力。
对于支点结构，则按等值梁法计算支点力及结构内力。
由于基坑支护结构与一般挡土墙受力机理的不同，按经典方法（极限平衡法或等值梁法）计算结果与支护结构内力实测结果相比，在大部分情况下偏大。
这是由于经典方法计算支护结构与实测不尽相符的事实，二则由于基坑周边环境（建筑物，地下管线，道路等）基坑内基础线对支护结构更为严格要求，需要对支护结构变形进行一定精度的预估，而经典方法则难以计算出支护结构的变形。
古典理论已不适宜指导深基坑支护的发展。
在总结实践的基础上，将会逐步完善理论以指导设计计算。
毕业设计是大学四年学习的最后一个阶段，本次就基坑支护设计的目的是详细学习和了解与岩土工程相关的知识，巩固以前学习过的（深基坑支护、基础工程、地基处理、土力学、工程地质学等）知识，并按照现行规范，通过对实际情况的分析把它运用到生产实践中去，同时也培养了调查研究、查阅文献、收集资料和整理资料的能力。
通过本次设计使自己能够理论联系实际，并为以后的工作和学习打下坚实的基础，因此要达到以下要求：
（1）对岩土工程方面的基本概念，公式，定理，设计方法及施工要点都应该熟练深刻的理解和运用。
（2）独立完成本次毕业设计，在设计中遇到了问题要认真解决，培养自己独立分析问题、解决问题的能力，为以后的工作和学习打好基础。
（3）通过本次设计,应使自己熟练掌握和使用相关的软件和计算机技术，如：
运用AutoCADEXCELWord结构力学求解器基坑支护软件，等软件，以此来锻炼提高工作效率。
1工程概况
拟建邯郸市万豪大厦1#、2#楼位于邯郸市北部，联纺路与新兴大街交叉口东南角，拟建
1#楼为地上28层，地下2层，建筑高度87.0m，拟建2#楼为地上17层，地下2层，建筑高度54.0m，结构形式均拟采用剪力墙结构，地基基础设计等级均为乙级。
基坑深度（见三设计安排）。
1.1工程地质勘察资料
据邯郸市金地工程有限责任公司提供的《岩土工程勘察报告》，该场地土自上而下分述如下：
第1层：
杂填土，以粉质粘土为主，含砖块、灰渣等，结构松散。
层厚：
0.50-2.00米。
第2层：
粉质粘土，褐黄色，可塑-软塑，夹粉土及粘土薄层，稍有光泽，无摇震反应，干强度中等、韧性中等。
属中等压缩性土，局部为高压缩性土，层厚：
2.80-4.20米。
第3层：
粉土，褐黄色，中密-密实，湿，含云母碎屑，无光泽反应，摇震反应迅速，干强度低、韧性低，属中等压缩性土。
1.00-2.50米。
第4层：
粉质粘土，灰褐色-灰色，可塑-软塑，含有机质、木炭，夹粉土及粘土薄层，稍有光泽，无摇振反应，干强度中等，韧性中等。
2.80-5.00米。
第5层：
粉质粘土，灰褐色，可塑，局部硬塑，含姜石、有机质，偶见青瓦片，夹粉土薄层，稍有光泽，无摇震反应，干强度中等，韧性中等。
属中等压缩性土。
层厚0.50-1.80米。
第6层：
粉质粘土，褐黄色，可塑-硬塑，局部坚硬，含姜石、氧化锰，夹粉土薄层，无光泽反应，摇震反应中等，干强度中等-高，韧性中等-高。
5.80-7.10米。
第7层：
粉质粘土，褐黄色，可塑-硬塑，局部坚硬，含姜石，夹粉土薄层，混砂颗粒，稍有光泽，无摇震反应，干强度中等，韧性中等。
4.60-6.50米。
第8层：
粉质粘土，褐黄色，可塑-硬塑，局部坚硬，含姜石、氧化锰，混砂颗粒，稍有光泽，无摇震反应，干强度中等-高，韧性中等-高。
7.00-10.50米。
第9层：
粉质粘土，褐黄色，局部褐红色，硬塑-坚硬，局部可塑，含氧化锰结核，混砂颗粒，夹粉土薄层，稍有光泽，无摇震反应，干强度中等-高，韧性中等-高，属中等压缩性土。
8.50-11.00米。
第10层：
粉质粘土，褐黄色-褐红色，硬塑-坚硬，局部可塑，含姜石、砾石，混砂颗粒，夹粉土薄层，稍有光泽，无摇震反应，干强度中等-高，韧性中等-高，属中等压缩性土。
15.00-17.00米。
勘察范围稳定水位埋深3.00-4.00m，为上层滞水。
各层土的物理力学性质指标见表1，其它资料详见《岩土工程勘察报告》。
表1-1土的物理力学性质指标汇总表
2.设计方案比较与选择
该工程周边环境较复杂，位于联纺路与新兴大街交叉口东南角；
北侧和西侧为便道；
东南侧紧邻民用住宅。
但基础埋深8m，因此工程基坑支护的重点主要控制基坑变形，以保证领近建筑物的安全。
表2-2支护结构适用条件
表2-3支护结构评价
根据现场勘察和工程地质水文地质情况，采用的支护方案有：
（1）桩+锚杆方案，其在变形及受力方面均能满足要求，因此选择此方案
（2）土钉墙方案，,经济效益好,一般成本低于灌注桩支护,且施工快捷,设备简单,施工所需场地小.采用信息化施工，在本工程中，基坑深8m，经试算，符合土体的整体稳定性，土钉间距、长度适中。
亦符合经济要求。
经初步方案选择，由于基坑南侧和东侧距离建筑较近所以采用支护方案一（桩+锚杆）；
基坑最北侧和西侧周边范围内无建筑物可以放一定的坡度，宜采用支护方案二（土钉墙），共两种支护方案。
3支护方案一（排桩+锚杆）设计计算
排桩加锚杆是近几年经常用到的基坑支护手段,它的优点在于可以有效的控制基坑变形,可以有效的防治基坑周围建筑物的沉降,本基坑东侧和南侧都离建筑物比较紧所以选择此方案是综合经济和安全的最好选择
3.1土压力计算
3.1.1采用朗肯土压力公式计算：
γϕc采用加权值：
γ=
18.0⨯1.25+19.1⨯3.5+19.0⨯1.75+19.4⨯3.9+19.6⨯1.15+19.7⨯6.45
=19.3kN/m3
18
tan5⨯1.25+tan11.1⨯3.5+tan16.8⨯1.75+tan9.9⨯3.9+tan12.3⨯1.15+tan12.2⨯6.45
tanϕ=0.2057tanϕ=
ϕ=11.5
c=
5⨯1.25+13.3⨯3.05+5.5⨯1.75+12.1⨯3.09+15.7⨯1.15+11.8⨯6.45
=11.32kPa
2
Ka=tan2（45-）=tan（45-）=0.6675
22
ϕϕ
3.1.2主动土压力计算：
由ea=（qn+γh）tan（45-
ϕ
）-2ctan（45-）（3-1）
11.511.5
得：
ea1=20⨯tan（45-）-2⨯11.32⨯tan（45-）=-5.11kN/m2
2211.511.52
ea2=（20+19.3）⨯tan（45-）-2⨯11.32⨯tan（45-）=226.79kN/m2
ea=ea1+ea2=221.68kN/m2
3.1.3被动土压力计算：
由epn=（qn+
∑γihi）⨯tan2（45+
i=1
n
ϕn
）+2cntan（45+
）（3-2）
ep1=（20+19.3⨯10）⨯tan250.57+2⨯11.32⨯tan50.75=347.2kN/m2
ep2=20⨯tan（45+
ep=ep1+ep2
11.511.5
）+2⨯11.32⨯tan2（45+）=57.62kN/m222
=404.82kN/m2
3.2作图法求土压力为零点距坑底的距离u
用CAD准确画出基坑剖面图标出以求出的主被动土压力，此时此图已成一次线性关系，用CAD自带的标注工具就可以测量出土压力为零点距坑底的距离，如图3-1
图3-1土压力分布图
量测得反弯点距基坑底面距离为：
u=2.4912m，取u=2.5m
3.3作图法求各层土土压力
用CAD准确画出基坑剖面图标出以求出的主被动土压力，此时此图已成一次线性关系，用CAD自带的标注工具就可以测量出在基坑各个深度处的土压力值。
根据底层及基坑情况宜选两道锚杆地面（±
0.000）至第一道锚杆A（-3.000m）距离3米，锚杆A至第二道锚杆B（-6.000m）距离3米。
图3-2工况土压力图
3.4嵌固深度计算
基坑下土压力为零点以下嵌固深度计算由公式：
由x=
（3-3）
χ=
此前算得：
u=2.5
6⨯38.34
=3.79m
19.3（1.5-0.67）
桩嵌入坑底深度t=u+x=6.29m乘以安全系数1.1及桩间距1.2后实际桩嵌固深度：
t=1.1⨯1.1⨯6.29=7.6m
3.5分工况计算排桩受力（逐层开挖支撑力不变法）
在不同工况都有可能出现最大的弯矩和剪力，为了保证支护桩的安全要按工况求出每一工况最大的弯矩和剪力。
3.5.1第一工况：
开挖到第一道锚杆位置（A点）以下0.5m处（锚杆未设），可将挡墙作为一端嵌固在土中的悬臂桩，
图3-3第一工况受力图
根据静力平衡法与画图法计算土压力结果，用结构力学求解器，求得排桩的弯矩及剪力图如下：
-69.97
图3-4第一工况剪力图
-81.63
图3-5第一工况弯矩图
第一工况最大剪力为-69.97kN，最大弯矩为-86.63kN⋅m
3.5.2第二工况：
（1）开挖到第二道锚杆位置（B点）以下0.5m处（-6.5m），未设锚杆B。
第一道锚杆在A点已设，挡土墙是2个支点的静定梁，两个支点分别是B点及土中净土压力为零的点。
用结构力学求解器，求得排桩的弯矩及剪力图如下：
图3-6第二工况受力图
图3-7第二工况剪力图
图3-8第二工况弯矩图
第二工况最大剪力为102.89kN，最大弯矩为69.42kNm
3.5.3第三工况:
（1）开挖到施工完毕，所有锚杆后挡墙的受力用结构力学求解器，求得排桩的弯矩及剪力图如下：
图3-9总受力图
图3-10总剪力图
图3-11总弯矩图
总受力最大剪力为：
136.74kN，最大弯矩为：
59.92kN⋅m综合上述结果：
最大弯矩取M=-81.63保守可取90kN⋅m。
最大剪力取Q=-136.74保守取140kN.
3.6桩配筋计算
3.6.1主筋计算
最大弯矩设计值：
M=1.25γcMc=1.25⨯1.1⨯90=123.75kN⋅m最大剪力设计值：
V=1.25γν=1.25⨯1.1⨯140=192.5kN
钻孔灌注桩，直径d取800mm，桩间距取1200mm，纵向受力钢筋均匀布置，钢筋保护层厚度a=50mm，钢筋笼直径d1=d-a=，混凝土选用C25，800-2⨯50=70m0m
fc=11.9N/mm2纵向受力钢筋选用HRB335，8根，直径20mm，As=2513；
fy=300N/mm2。
mm。
桩截面积A=πr=502400
ρ=
As2513
==0.005=0.5%A502400
K=
fyASfcA
=
300⨯2513
=0.1563
9.6⨯5024
sin32πα
）+（3α-1.25）K=0（3-4）由a（1-
2πα得：
α=0.241
M=
sinπα+sinπαt2
fcγ2∙sin3πα+fyAsγs（3-5）3π
fcγ2∙sin3πα+fyAsγs3π2sin0.241π+sin0.768π=⨯1.0⨯9.6⨯4002+300⨯2513⨯3503π=141.01kN⋅m>
123.75kN⋅m符合要求M=
桩间距b=
141.01
=1.13取1.1
123.75
3.6.2箍筋计算：
根据《混凝土结构设计规范》GB50010-2002
Vcs=0.7ftbh+1.25fyv圆形截面配筋b,h用r等效代换
Asv
h（3-6）S
b=1.76γ=1.76⨯400=704
h=1.6γ=1.6⨯400=640mm
首先考虑混凝土抗剪0.7ftbh=0.7⨯1.27⨯704⨯640=400.5kN>
192.5kN
故原理上采用构造配筋即可，此处采用φ8@200，以满足在不同开挖阶段的剪力较大值。
3.7锚杆设计计算
3.7.1锚杆水平拉力设计值：
Td1=1.25γ（86.17+50.19）=187.5kNTd2=1.25γ（136.74+111.34）=341.1kN
3.7.2锚杆杆体的截面积：
采用预应力钢绞线φ51⨯（7Ap=106.4）fpy=1220，倾角20Ad
p≥
Tf⋅cosθ
pyATd1187.5⨯103f∙cosθ1220⨯cos20
=163.56mm2采用2φ51⨯7A2
p1≥=p=212.8mmpyTd2341.1⨯103
A5p2≥fθ=1220⨯cos20
=297.53mm采用3φ1⨯7Ap=319.2mm2py∙cos3.7.3锚杆自由端长度Lf计算：
l1
tsin（45-ϕk）
lf=sin（45+1
ϕk+θ）
lsin（45-1
lt1f1=ϕk）
7.5⨯sin（45-0.5⨯11.5）sin（45+1=2ϕ45+11.5
=5.027m
k+θ）sin（2+20）
l1
lt2sin（45-ϕk）
4.5sin（45f2=-0.5⨯11.5）sin（45+1=ϕ
=3.016msin（45+11.5
k+θ）+2022
）
3-7）
3-8）（（
3.7.4锚杆承载力计算：
Nu≥
Td1
（3-9）cosθ
Nu1≥
Td1187.5
==199.0cosθcos20
Td2341
==362.88
cosθcos20
Nu
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