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结合2012年3月10日的基础加深设计变更,基坑底标高,,基坑挖深。水文地质及工程地质概况根据菏泽建设工程勘察院提供的《菏泽学院二期综合实验楼、2#学生公寓、风雨操场岩土工程勘察报告》(HK10-256),拟建场区原为拆迁场地,因场地东侧地槽地势较洼,起伏较大,西部高。场地地层为第四系全新统黄河冲积层,主要由粉土、粘性土等构成,地表分布有厚的耕土或人工填土。地层从上至下其6层,详述如下:①层耕土:黄色,以粉土为主,含有大量植物根系,虫孔及腐殖质,局部为建筑垃圾。该层具中压缩性。回填时间约1年,土质均匀性极差。场区普遍分布,厚度:;层底标高:;层底埋深:。②层粉土:黄色,湿~很湿,上部稍湿,中密~密实,局部稍密,具有中压缩性。场区普遍分布,厚度:;层底标高:;层底埋深:。③层粉质粘土夹粘土:棕色,可塑,局部软塑,具有中~高压缩性。场区普遍分布,厚度:;层底标高:;层底埋深:。④层粉土:黄色,湿~很湿,中密~密实,具有中压缩性。场区普遍分布,厚度:;层底标高:;层底埋深:。⑤层粘土:棕灰色,软塑~可塑,具中~高压缩性。场区普遍分布;厚度:;层底标高:;层底埋深:。⑥层粉质粘土与粉土互层:粉质粘土:棕色,可塑~软塑,局部硬塑,具中~高压缩性;粉土:灰黄色,湿~很湿,中密~密实,具有中压缩性。场区普遍分布,厚度:;层底标高:;层底埋深:。该场区浅部土层中的地下水为第四系孔隙潜水,场地内主要含水层为②层、④层等,其主要补给来源由大气降水入渗,以人工开采、迳流排泄和垂直蒸发为主要排泄方式。勘探期间从施工钻孔中测得稳定地下水位埋深为。该工程基坑开挖开挖时,拟采用轻型井点法进行降水,降至基底下,地下水位较高(埋深左右);采取放坡开挖方式,均在坡面上进行护坡。基坑土方开挖及支护、降水整体方案概述本工程的实际开挖深度在左右, 结合2012年3月10日的基础加深设计变更以及现场的情况,决定改变原有施工方案采用 1:1放坡,均采用土钉墙喷射混凝土的形式支护,土方开挖采用挖土机挖土,翻斗车外运,考虑在深处放1m宽的台;拟采用轻型井点法进行降水,降至基底下。三、基坑支护设计支护设计分析及选择基坑支护的设计原则为“技术先进、经济合理、安全可靠”,从而确保基坑开挖过程及结构施工期间边坡稳定以及周边建筑、道路的安全。本工程的开挖深度,场地周围有建筑和管线,考虑采取放坡开挖方式,均在坡面上进行锚杆喷混凝土护坡,为了减少土方开挖和回填量,放坡系数为1:1。基坑支护设计土钉支护是从坑道喷锚支护发展起来的一种柔性支护,其基本原理为“新奥法”,通过密布的压浆土钉,从本质上改变加固区原状土的土体力学性质,形成“加固区”从而抵抗侧向土的压力。土钉施工随挖随支,及时封闭开挖面,使得由于开挖引起的土层应力释放得到控制,约束边坡位移的发展。同时土钉体也具有类似锚杆的作用,浆不稳定的土压力引入深处稳定的土层中,通过稳定土层中的锚固力来平衡不稳定的土压力。于护坡等支护形式相比,从支护原理上来说,土钉支护是一种主动型的约制支护方式。虽然我国国家及相关部门已颁发相应的土钉支护规范,土钉墙支护原理仍不是十分清楚,目前规范主要采用经典的土压力进行计算,由于经典土压力的分布形式,土钉设计中存在于现实工程不太相符的情况,主要为下部土钉过长,同时下部土钉受力计算值偏大。北京、上海等大都市的土钉支护十几年的发展与完善,其施工经验已十分成熟,大多数单位在概念性设计中都将土钉长度及直径进行相应的调整及折减,并不影响土钉支护整体的稳定性。关于土钉端部联接的做法,常用以下三种方式:牛腿筋做法为规范推荐做法,但目前较少采用,目前采用较多的做法主要是弯钩及井字筋做法,其中井字筋做法受力较为均匀,但是主筋和加强筋的焊点的受力较小,容易脱离,造成面层和土钉受拉分离,结构受到破坏。我公司拟采用加强后的弯钩做法,采用双弯钩,效果较好。(1)计算说明本工程场区较为开阔,考虑取坡顶荷载为25Kpa。(2)支护设计方案设计参数:序号类别设计数值1基坑开挖深度,坡顶考虑均布荷载25Kpa2土钉墙坡度1:13面层钢筋Φ******@150钢筋网土钉加强筋1Φ14加强筋双向,且保证每根土钉周围均有5成孔直径130mm6砼面层厚度80mm,强度C257水泥净浆水灰比~面层砼配合比水泥:砂:石=约1:2:2设计方案:位置 土钉长度 竖向间距 横向间距 钢筋直径 角度第一道mmm11215第二道mmm11215第三道mmm11615第四道mmm12015第五道mmm12215(3)土钉墙支护计算计算书一、参数信息:1、基本参数:侧壁安全级别:二级基坑开挖深度h(m):;土钉墙计算宽度b'(m):;土体的滑动摩擦系数按照 tanφ计算,φ为坡角水平面所在土层内的内摩擦角;条分块数:6;考虑地下水位影响;基坑外侧水位到坑顶的距离 (m):;基坑内侧水位到坑顶的距离 (m):;2、荷载参数:序号类型面荷载q(kPa)01基坑边线距离b(m)宽度b(m)1满布----3、地质勘探数据如下:序号土名称土厚度坑壁土的重度γ坑壁土的内摩擦角φ内聚力C极限摩擦阻力饱和重度(m)(kN/m3)(°)(kPa)(kPa)(kN/m3)耕土粉土粉质粘土加粘土粉土粘性土粉质粘土与粉土互换4、土钉墙布置数据:放坡参数:序号 放坡高度(m) 放坡宽度(m) 平台宽度(m)12土钉数据:序号 孔径(mm) 长度(m) 入射角(度) 竖向间距(m) 水平间距(m)12345二、土钉(含锚杆)抗拉承载力的计算 :单根土钉受拉承载力计算,根据《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99,R=γ0Tjk1、其中土钉受拉承载力标准值 Tjk按以下公式计算:Tjk=ζeajksxjszj/cosαj其中ζ--荷载折减系数eajk--土钉的水平荷载sxj、szj--土钉之间的水平与垂直距离αj--土钉与水平面的夹角ζ按下式计算:2ζ=tan[(β-φk)/2](1/(tan(( β+φk)/2))- 1/tanβ)/tan (45°-φ/2)φ--土的内摩擦角eajk按根据土力学按照下式计算:e=∑{[(γ×s)+q]×K-2c(K1/2ajkai)}izj0ai2、土钉抗拉承载力设计值 Tuj按照下式计算T=(1/γs)πd∑qliujnjsik其中dnj--土钉的直径。γs--土钉的抗拉力分项系数,取qsik--土与土钉的摩擦阻力。根据JGJ120-99表和表选取。li--土钉在直线破裂面外穿越稳定土体内的长度。层号有效长度(m)抗拉承载力(kN)受拉荷载标准值(kN)初算长度(m)安全性1满足2满足3满足4满足5不满足第1号土钉钢筋的直径ds至少应取:12mm;第2号土钉钢筋的直径ds至少应取:12mm;第3号土钉钢筋的直径ds至少应取:16mm;第4号土钉钢筋的直径ds至少应取:20mm;第5号土钉钢筋的直径ds至少应取:22mm;三、土钉墙整体稳定性的计算:根据《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99要求,土钉墙应根据施工期间不同开挖深度及基坑底面以下可能滑动面采用圆弧滑动简单条分法如下图,按照下式进行整体稳定性验算:公式中:γk --滑动体分项系数,取;γ0 --基坑侧壁重要系数;ωi --第i条土重;bi--第i分条宽度;cik--第i条滑土裂面处土体固结不排水(快)剪粘聚力标准值;φik--第i条滑土裂面处土体固结不排水(快)剪内摩擦角标准值;θi--第i条土滑裂面处中点切线与平面夹角;αj --土钉与水平面之间的夹角;Li--第i条土滑裂面的弧长;--计算滑动体单元厚度;Tnj--第j根土钉在圆弧滑裂面外锚固与土体的极限抗拉力,按下式计算。Tnj=πdnj∑qsiklnjlnj--第j根土钉在圆弧滑裂面外穿越第 i层稳定土体内的长度把各参数代入上面的公式,进行计算可得到如下结果:---------------------------------------------------------------------------------计算步数安全系数滑裂角(度)圆心X(m)圆心Y(m)半径R(m)第1步示意图如下:计算步数安全系数滑裂角(度)圆心X(m)圆心Y(m)半径R(m)第2步示意图如下:计算步数安全系数滑裂角(度)圆心X(m)圆心Y(m)半径R(m)第3步示意图如下:计算步数安全系数滑裂角(度)圆心X(m)圆心Y(m)半径R(m)第4步示意图如下:计算步数安全系数滑裂角(度)圆心X(m)圆心Y(m)半径R(m)第5步示意图如下:计算步数安全系数滑裂角(度)圆心X(m)圆心Y(m)半径R(m)第6步示意图如下:计算步数安全系数滑裂角(度)圆心X(m)圆心Y(m)半径R(m)第7步示意图如下:--------------------------------------------------------------------------------------计算结论如下:第1步开挖内部整体稳定性安全系数Fs=>满足要求![标高m]第2步开挖内部整体稳定性安全系数Fs=>满足要求![标高m]第3步开挖内部整体稳定性安全系数Fs=>满足要求![标高m]第4步开挖内部整体稳定性安全系数Fs=>满足要求![标高m]第5步开挖内部整体稳定性安全系数Fs=>满足要求![标高m]第6步开挖内部整体稳定性安全系数Fs=>满足要求![标高m]第7步开挖内部整体稳定性安全系数Fs=>满足要求![标高m]四、抗滑动及抗倾覆稳定性验算(1)抗滑动稳定性验算抗滑动安全系数按下式计算:Hah≥K=f'/E式中,Eah为主动土压力的水平分量 (kN);f' 为墙底的抗滑阻力 (kN),由下式计算求得:f'=μ(W+qBaSv)μ为土体的滑动摩擦系数;为所计算土体自重(kN)q为坡顶面荷载(kN/m2);B a为荷载长度;S v为计算墙体的厚度,取土钉的一个水平间距进行计算1级坡:KH,满足要求!2级坡:KH,满足要求!抗倾覆稳定性验算抗倾覆安全系数按以下公式计算:KQ=MG/MQ式中,MG--由墙体自重和地面荷载产生的抗倾覆力矩,由下式确定MG=W×BC×qBa×(B'-B+b×Ba/2)其中,W为所计算土体自重 (kN)其中,q为坡顶面荷载(kN/m2)Bc为土体重心至 o点的水平距离;Ba为荷载在B范围内长度;b为荷载距基坑边线长度;B'为土钉墙计算宽度;ME--由主动土压力产生的倾覆力矩,由下式确定Mk=Eah×lh其中,Eah为主动土压力的水平分量( kN);lh为主动土压力水平分量的合力点至通过墙趾 O水平面的垂直距离。1级坡:KQ=>,满足要求!2级坡:KQ=>,满足要求!4)开挖木桩支护及基槽换填砂石方案根据变更后设计基底标高,我公司基槽土方开挖采用1:1坡率,由于基坑东北角北面为学院围墙,且距基坑很近,本来就不能满足 1:1放坡条件,因此决定将边坡支护改为台阶式开挖、木桩支护,为了确保工期、确保工程质量、确保安全等方面考虑,根据本工程现实情况及往年施工的菏泽大剧院、菏泽医专等同类工程的施工经验,特提出的施工方案具体方法如下:1、开挖方式:在标高处按轴线尺寸向外均放大 3m开挖,并打入直径150mm木桩一排(间距为500mm,木桩长度不小于4m);在标高处(以挖至粉质粘土层为准)按轴线尺寸向外均放大2m开挖,挖出第一步台阶,在此位置处提前打入直径150mm木桩(间距100mm,木桩长度不小于4m),在木桩外围用竹排及苇席做围护以防止流沙,竹排外侧填入袋装石子防止涌砂。2、木桩拉接:考虑到木桩的整体稳定性,在木桩上端用水平木桩与竖向木桩连接在一起,(材料为直径150木桩,用扒掬钉牢配合铁丝绑扎)。并每隔4m设一个拉接点用钢丝绳(长度约为15米)与上部锚杆(直径为三级钢18,深度)连接。3、排水布置:在木桩内侧及中间部位设 600mm宽300mm深排水盲沟,盲沟内填置 10~30mm级配碎石,并在排水盲沟四角及中间部位各设置直径500渗水井,井内配水泵 24小时排水。二、基槽换填砂石垫层根据工程实际情况及试挖,经设计、勘察、业主及监理部门共同确认,本工程地基需加深并换填砂石垫层。具体换填方法如下:1、挖土采取先四周开挖,中间后挖的办法,每开挖5~10米左右为一