【文章內容簡介】 色，中密，飽和，為長石、石英砂，較均勻，夾粉土薄層，局部膠結。本層以河北工程大學畢業(yè)設計 (論文 ) 3 透鏡體分布第 8 層粉質粘土，層厚 ，層底標高 。 (9)粉質粘土 (N fgl)： 棕黃色，硬塑，稍光滑，搖振反應無，干強度、韌性中等，夾粉土及粘土薄層。 本層分布整個場地，本層只有部分鉆孔完全揭露，揭露層厚 ，層底標高。 (91)粉質粘土 (N fgl)： 黃褐色，中密，飽和，為長石、石英砂，較均勻，夾粉土薄層。 本層以透鏡體狀分布于第 9 層粉質粘土底部，層厚 ，層底標高 。 (10)粉質粘土 (N fgl)： 黃褐色，硬塑 堅硬，稍光滑，搖振無反應，干強度、韌性中等，局部夾粉土及粘土薄層，底部局部半膠結。 水文地質條件 本次勘察在鉆孔控制深度范圍見地下水，穩(wěn)定水位 埋藏 ，穩(wěn)定地下水位標高 ，一年內水位變化幅度為 ， 35 年內最高水位在 左右()，歷史最高水位 。場地內共有 2 層地下水，第一層含水層為第 2 層粉土，為潛水，水位升降主要受大氣降水補給；第 2 層含水層為第 6 層粉土，為承壓水 (如擬建建筑物對水文地質條件有特殊要求，建議進行專門水文地質勘察 )。場地環(huán)境類型為II 類，根據鉆孔水質分析報告綜合評價，地下水對混凝土結構具弱腐蝕性；在干濕交替作用下，地下水對鋼筋混凝土結 構中鋼筋具弱腐蝕性。 河北工程大學畢業(yè)設計 (論文 ) 4 第 2 章 設計依據 設計數據的資料 現(xiàn)代 頤和佳苑巖土工程詳細勘察報告，中冶地勘巖土工程有限責任公司 (2020 年 8月 )；現(xiàn)代 頤和佳苑開槽圖及總平面布置圖 (電子版 )。 設計依據的規(guī)范、規(guī)程 《建筑基坑支護技術規(guī)程》 JGJ 12099 《巖土錨桿 (索 )技術規(guī)程》 CECS 22： 2020 《基坑土釘支護技術規(guī)程》 CECS 96： 97 《建筑樁基工程技術規(guī)章》 JGJ942020 《建筑地基基礎設計規(guī)范》 GB 500072020 《建筑基坑工程監(jiān)測設計規(guī)范》 GB 504972020 《混凝土結構設計規(guī)范》 GB 500102020 《錨桿噴射混凝土支護技術規(guī)范》 GB 500862020 《建筑抗震技術規(guī)范》 GB 500112020 《建筑地基基礎工程施工質量驗收規(guī)范》 GB 502022020 《建筑與市政降水工程技術 規(guī)范》 JGJ/T11198 《工程測量規(guī)范》 GB 500262020 《建筑變形測量規(guī)范》 JGJ82020 工程地質條件 根據《現(xiàn)代 頤和佳苑巖土工程詳細勘察報告》中基坑周圍剖面土層情況及綜合成果表提供的土層參數，本工程在基坑設計時所選取的土層巖土參數情況如下： 表 21 選取的土層巖土參數情況表 層號 土類名稱 平均層厚 (m) 重度 γ (kN/m3) 粘聚力 C (kPa) 內摩擦角 υ (度 ) 1 雜填土 2 粉土 3 粉質粘土 4 粉質粘土 5 粉質粘土 河北工程大學畢業(yè)設計 (論文 ) 5 地下水情況 本次勘察在鉆孔控制深度范圍見地下水，穩(wěn)定水位埋藏 ，穩(wěn)定地下水位標高 ，一年內水位變化幅度為 ， 35 年內最高水位在 左右()，歷史最高水位 。場地內功有 2 層地 下水，第一層含水層為第 2 層粉土，為潛水，水位升降主要受大氣降水補給；第 2 層含水層為第 6 層粉土，為承壓水。 河北工程大學畢業(yè)設計 (論文 ) 6 第 3 章 支護方案選擇 概述 根據該建筑場地的工程地質條件、水文地質條件以及綜合因素，根據基坑開挖深度及周邊環(huán)境的特點，將該場地所需要支護的邊坡進行了分區(qū)。具體情況如下 ： 一區(qū)位于基坑東南側，靠近東環(huán)路； 二區(qū)位于基坑西側，靠近東柳大街與中心醫(yī)院； 三區(qū)位于基坑東北側，靠近東柳大街； 四區(qū)位于基坑西北側，靠近冀中能源邯礦集團基坑。 基坑深度：一區(qū) ，二區(qū) ，三區(qū) ， 四區(qū) 。 基坑安全等級及使用年限 按照《建筑基坑支護技術規(guī)程》 (JGJ 12099)規(guī)定及基坑周邊環(huán)境情況綜合分析后確定：二區(qū)、四區(qū)基坑的安全等級二級，設計時重要性系數取 。一區(qū)、三區(qū)基坑的安全等級為三級，設計時重要性系數取 。支護結構使用期限為 12 個月，當使用期限大于 12 個月時，應對四區(qū)錨索的錨固力重新檢測與張拉，同時加強對基坑支護結構的監(jiān)測工作。 支護結構的作用 基坑支護工程設計中的主要因素是開挖深度，基坑場地的地質條件和周圍的環(huán)境是支護方案的決定因素，而基坑的開挖方式則 是基坑安全的直接相關因素。根據支護結構的設置目的，一般要求同時具備三方面作用 [2]，即： (1) 擋土作用，保證基坑周圍未開挖土體的穩(wěn)定； (2) 控制土體變形作用，保證與基坑相鄰的周圍建筑物和地下管線在地下結構施工期間不因土體向坑內的位移而受到損害； (3) 截水作用，保證施工作用面在地下水位以上。 支護方案設計的原則 (1) 基坑支護方案設計時應遵照以下原則進行： (2) 根據基坑深度要求，結合場區(qū)地層和周邊環(huán)境條件，選擇安全可靠的設計方案，充分保證基礎施工和周邊建 (構 )物的安全； (3) 根據場區(qū)地質條件、市容環(huán)保等方面的要求，并充分考慮當 地成熟的經驗及鄰河北工程大學畢業(yè)設計 (論文 ) 7 近區(qū)域基坑支護設計使用情況，保證設計方案的合理可行； (4) 充分發(fā)揮設計施工一體化優(yōu)勢，采用便于降低造價、利于縮短工期、易于交叉銜接的工藝方法和組織措施以及有施工經驗、信譽有保障的施工的隊伍，以確保施工安全。 基坑開挖 基坑工程設計方案的第一步是選擇開挖方案，不同的開挖方法適用于不同的場合，不同的開挖方法對維護結構和支撐體系也提出不同的要求。 基坑開挖方法首先可分為放坡開挖和有圍護開挖兩類，在有圍護開挖中又可以分為無支撐開挖和有支撐開挖兩類 [4]。 放坡開挖 放坡開挖的直接費用 最少，而且為主體工程創(chuàng)造了比較寬敞的施工作業(yè)空間，因而工作面寬，工期也比較短，如果條件允許，放坡開挖應該是首選的方案。 支護開挖 基坑工程根據結構受力特點，可將基坑支護類型劃分為以下三類。 (1) 被動受力支護結構：支護結構依靠自身的結構剛度和強度被動地承受土壓力，限制土體的變形，從而達到支護的目的。常用的方法多為傳統(tǒng)的支護技術，例如，人工挖孔樁、機械鉆孔樁、預制鋼筋混凝土樁、鋼板樁、鋼管樁、支撐圍護結構及地下連續(xù)墻等。 (2) 主動受力支護結構：通過不同的途徑和方法提高土體的強度，使支護材料與土體形成共同作用 體系，從而達到支護的目的。例如，土釘支護技術，攪拌樁技術以及樹根樁。 (3) 組合形式：根據土體力學性質，將前兩種支護方法同時應用于同一基坑工程中。這種組合支護形式已經在很多工程中得到了成功的應用，表現(xiàn)出了很大的優(yōu)勢和潛力。被動受力支護結構是傳統(tǒng)的支護方法，其應用實踐久，有大量的累積經驗，因此在工程中應用較多。由于其造價高、工期長、施工難度大等缺點，尋求一種適合目前基坑工程新特點的支護模式顯得更為重要。而主動受力支護結構由于其安全度高、施工簡單方便、工期短、造價低、噪音小等優(yōu)點，在基坑支護工程中有著廣泛的應用。 基坑支護方案選取 基坑開挖從設計到施工，若方案合理，技術措施得當，不僅能保證基礎工程的順利進行，且可節(jié)省大量建設資材，取得好的經濟效益和社會效益 [8]。 河北工程大學畢業(yè)設計 (論文 ) 8 深基坑支護結構類型及適用范圍 根據不同的基坑深度、地質、環(huán)境與荷載情況采用不同的支護結構。常見的深基坑支護結構類型及其適用范圍 [5]為： 1)深層攪拌樁支護 它是利用水泥，石灰等材料作為固化劑通過深層攪拌機械，將軟土和固化劑 (漿液或粉體 )強制攪拌，利用固化劑和軟土之間所產生的一系列物理化學反應，使軟土硬結成具有整體性，水穩(wěn)定性和一定強度的 樁體 (水泥土攪拌樁 )利用攪拌樁作為基坑的支護結構。水泥攪拌樁適宜于各種成因的飽和粘性土包括淤泥質土，粘土和粉質粘土等加固深度可從數米至 50～ 60 米。由于其抗拉強度遠小于抗壓強度故常適用于基坑深度不大(5～ 7 米 )，可采用重力式擋墻結構形式的基坑。這種支護結構防水性能好可不設支撐，基坑能在開敞的條件下開挖，具有較好的經濟效益。 2)地下連續(xù)墻支護 當在軟土層中基坑開挖深度大于 10 米，周圍相鄰建筑或地下管線對沉降與位移要求較高時常采用地下連續(xù)墻作基坑的支護結構。 地下連續(xù)墻具有如下優(yōu)點： (1) 墻體剛度大整體性好，因而 結構和地基形較小，可用于超深的支護結構； (2) 適用于各種地質條件，特別是遇到砂卵石地層或要求進入風化巖層時，鋼板樁難于施工，可采用地下連續(xù)墻支護； (3) 可減少工程施工時對環(huán)境的影響，但是造價高，對廢漿液難于處理。 3)土釘墻支護 土釘墻支護是在基坑開挖過程中將較密的細長桿件釘置于原位土體中，并在坡面上噴射鋼筋網混凝土面層。通過土釘，土體和噴射混凝土面層的共同工作，形成復合土體。利用復合土體的自穩(wěn)達到支護目的 [6]。土釘墻支護必須自始至終做到施工及現(xiàn)場監(jiān)測相結合，根據施工中出現(xiàn)的情況和監(jiān)測數據，及時反饋修改設計，并指 導下一步施工。常用于開挖深度不大周圍相鄰建筑或地下管線對沉降與位移要求不高的基坑支護具有施工快捷簡便，經濟可靠的特點得到廣泛的應用。 4)排樁支護 排樁包括鋼板樁鋼筋混凝土板樁及鉆孔灌注樁，人工挖孔樁等。其支護形式包括： (1) 柱列式排樁支護：當邊坡土質較好，地下水位較低時，可利用土拱作用，以稀疏的鉆孔灌注樁或挖孔樁作為支護結構。 (2) 連續(xù)排樁支護：在軟土中常不能形成土拱，支護樁應連續(xù)密排，并在樁間做樹河北工程大學畢業(yè)設計 (論文 ) 9 根樁或注漿防水，也可以采用鋼板樁，鋼筋混凝土板樁密排。 (3) 組合式排樁支護：在地下水位較高的軟土地區(qū)，可采用鉆孔灌注樁排 樁與水泥攪拌樁防滲墻組合的形式。對于開挖深度小于 6 米的基坑，在無法采用重力式深層攪拌樁的情況下，可采用 600mm 密排鉆孔樁，樁后用樹根樁防護，也可采用打入預制混凝土板樁或鋼板樁板樁后注漿或加攪拌樁防滲頂部設圈梁和支撐對于開挖深度為 6～ 10米的基坑，常采用 800～ l000mm 的鉆孔樁，后面加深層攪拌樁注漿防水，并設置 2～ 3 道支撐；對于開挖深度大于 10 米的基坑，可采用地下連續(xù)墻加支撐的方法，也可采用 800～l000mm 大直徑鉆孔樁加深層攪拌樁防水設置多道支撐。 排樁支護結構是一種剛性支護結構， 90 年代初，噴錨支 護結構因造價低廉、施工便捷等特點廣泛推廣使用，排樁支護結構的應用逐漸減少。目前，在各種超深基坑或特殊條件下的深基坑，排樁支護結構依然是優(yōu)先考慮的支護方式。排樁支護常與預應力錨索或內支撐聯(lián)合使用，與預應力錨索聯(lián)合使用時，常稱為樁錨支護結構 [9]。 支護方案的最終確定 根據基坑各區(qū)的土質特點以及周邊環(huán)境情況，最終確定一、二、三區(qū)均采用土釘墻支護方案；四區(qū)采用樁錨支護方案。 由于有些區(qū)的基坑支護方案相同， 故本次設計主要列出一區(qū)和四區(qū)具體設計計算，其他區(qū)作為簡介。 河北工程大學畢業(yè)設計 (論文 ) 10 第 4 章 基坑支護驗算 直立 高度計算 根據 《現(xiàn)代 頤和佳苑巖土工程勘察報告》 中獲得支護所需的各項參數如下 : 表 41 支護參數表 由豎直開挖的條件，基坑可保持一定高度的豎直坑壁，其估算直立高度 Z0可按《深基坑工程設計施工手冊》中的經驗公式確定 : (4—1) = 式中 :K—安全系數，一般用 ； γ—坑壁土的重力密度； υ—坑壁土的內摩擦角； C—坑壁土的內聚力。 在上式的計算中主要選取的是第二層土的各項參數，因為第一層土為雜填土，在基坑開挖過程中雜填土要全部進行挖除，所以先對第二層驗算是否滿足直立開挖的條件。由上式計算結果第二層土的直立高度為 ，它在整個場地分布的厚度范圍是—，所以不滿足放坡開挖的條件。 基坑支護計算 樁錨支護結構參數確定 1) 錨桿布置 錨桿層數 :一般基坑 中一般先挖到錨桿標高，然后進行錨桿施工，當錨桿預應力張拉后，方可挖下一層土。因此，多一層錨桿，就會增加一次施工循環(huán)，在可能情況下，以盡量少設置錨桿道數為好。根據四區(qū)場地開挖深度，故擬設采用三道錨桿。 2) 錨桿抗拔安全系數 土層錨桿的抗拔安全系數是指土層的極限抗拔力與錨桿的設計容許荷載的比值。 鐵道部科學研究院根據土層原型拉拔試驗提出當以現(xiàn)場試驗的屈服拉力作為設計層號 土類名稱 平均層厚 (m) 重度 γ (kN/m3) 粘聚力 C(kPa) 內摩擦角 υ (度 ) 1 雜填土 2 粉土 3 粉質粘土 河