[学士]西安某工程桩基础及深基坑支护结构设计(B方案) 毕业论文_secret

本科毕业设计论文

题目：西安万达商业广场Ⅲ区

桩基础及深基坑支护结构设计（B方案）

院、系：建筑工程

学科专业：土木工程

学生：刘丽

学号： 040702129

指导教师：赵敏

2008年6月

前言

前言

大学四年的时间是短暂的，学习的东西也是有限的。我们在校期间主要学习的是关于建筑基础和有关地质的一些最基本的知识。只有打好扎实的专业知识，才能为我们日后进行设计工作提供必要的准备。而毕业设计就给了我们一个将大学四年所基本知识应用于实践的机会。

本次，我所设计的是西安万达商业广场III区的桩基础及深基坑支护结构设计。通过此次设计，不仅让我学会了如何查阅相关资料和建筑规范，更为可贵的是让我培养了一种做事认真负责，做事有理有据的态度。毕业设计与我们之前所做的学期课程设计不同，它是在老师的指导下，能独立系统的完成一项具体工程设计的全部过程。毕业设计具有实践性，综合性强的的显著特点。因而对培养我们的综合素质，创新能力和自学能力都具有其他环节无法替代的重要重用。在这一过程中，我们能够对以前所学的知识进行回顾，归纳与总结。同时，通过毕业设计还让我掌握了关于基础和支护设计的一些方法和思路。同时，在毕业设计过程中，我还学会了使用本专业的绘图软件，如CAD、天正等，使自己的制图能力有了一个质的飞跃。

毕业设计是我们专业培养计划的最后，也是最重要的一个环节。它可以让我更好的了解本专业的基本知识，能较快的适应工作环境，解决具体的土木过程设计问题所需的综合能力和创新能力。因此，搞好本次设计，能够提高自身的各种能力和综合素质，为我今后的工作打下一个坚实的基础，也为以后的发展提供必要的前提。

西安万达商业广场III区

桩基础及深基坑支护结构设计（B方案）

中文摘要

在本设计中，我们主要根据地层条件和相应的设计任务进行桩基础和深基坑的支护结构设计。桩基础已越来越多的应用于高层建筑中。设计过程中，考虑到地层的土层条件和施工的方便，以及对周围环境的影响，该工程拟采用灌注桩，选用两类桩径和桩长不同的桩，并选择良好的持力层，如3.9m和8.9m厚的密实中砂层分别作为持力层，桩尖深入持力层深度分别为2.7m和3.6m,可以使桩基础能够充分发挥作用。同时进行合理的承台设计，承台采用块体，计算简便，易于施工，之后对桩基础进行合理配筋并进行承载力验算。考虑到基坑支护的重要性等级和基坑的深度、土层的性状、地下水情况、基坑开挖深度、开挖后边坡留置时间的长短，采用排桩进行基坑支护，用等值梁法计算排桩的嵌固深度，之后采用条分法进行排桩的整体稳定性验算，并用Kranz的简易算法进行锚杆破裂面的计算。由于地下水位在基坑底面以上，考虑各种因素条件采用管井降水。通过这些计算使工程达到安全效果，此设计也可为同类工程提供相关参考。

关键字:桩基础灌注桩支护结构排桩整体稳定性降水

Pile foundation and deep excavation support structure design to The Wanda Commercial Plaza of Xi'an

(B programme)

Abstract

In this design, we will design the pile foundation and deep excavation of the support structure primarily basing on the formation conditions and the corresponding design tasks.Pile foundation have already been applicated in high-rise constructionmore and more. In the process of the design, we will adopt driven cast-in-place piletaking into account the formation of soil conditions and facilitaty of the construction, at the same time the impact on the surrounding environment.Then we should choose a good bearing stratum,such as the 3.9m and 8.9m thick dense in the sand,with a pile of sharp depth of the depth of 2.7 m, respectively, and 3.6 m, so that the pile foundation can fully play its role.In the end ,we will give a reasonable cap design.By using block Taiwan, the calculation is simple and easy to construction.After that we will give a reasonable basis for reinforcement and check the capacity. Taking into account the importance of supporting excavation and grading of the depth of excavation, the character of soil, groundwater, the depth of excavation, the slope after the excavation of the length of detention, we will use the piles row to support the excavation. We will calculate the embedded pile-row depth with the Beam method .The next step is to check the overall stability of piles with Swedish methodand and broken bolts of the calculation with Kranz simple algorithm. As the water table in the pit bottom is above the excavation ,we decide to use tube wells precipitation considering the various factors. Through these calculations we will make the project safety.This can also be designed to provide relevant information and similar projects.

Keyword: pile foundation ，driven cast-in-place pile，supporting structure ，pile row ，overall stability ,precipitation

目录

前言....................................................... I 中文摘要...................................................... II Abstract ..................................................... III 主要符号表.. (1)

1.设计说明 (1)

1.1工程概况 (1)

1.2 场地工程地质条件 (1)

1.2.2 地层结构 (1)

1.2.3地下水 (1)

1.3岩土工程特性指标 (2)

1.3.1地基土的一般物理力学性质指标 (2)

1.3.2黄土湿陷性 (2)

1.3.3地基土压缩性 (3)

2.桩基础设计 (4)

2.1桩类型、形式的选择 (4)

2.2持力层的选择和桩长的确定 (4)

2.3根据工程地质资料确定单桩的承载力 (6)

2.4初步确定桩数 (7)

2.4.1 I类桩 (7)

2.4.2 II类桩 (7)

2.5桩的平面布置 (7)

2.6桩顶荷载效应的计算 (8)

2.7复合基桩承载力验算 (9)

2.7.1 I类桩 (9)

2.7.2 II类桩 (10)

2.8承台计算 (12)

2.8.1 I类桩 (12)

2.8.2 II类桩 (14)

2.9 群桩竖向承载力的确定 (34)

2.9.1 I类桩 (39)

2.9.2 II类桩 (39)

2.10桩基础的沉降计算 (34)

2.10.1 I类桩基 (36)

2.10.2 II类桩基 (38)

2.11 桩身验算 (42)

2.11.1桩的配筋计算 (42)

2.11.2桩身承载力的验算 (43)

3.支护结构设计 (45)

3.1.支护结构的选型 (45)

3.2支护结构的荷载计算 (47)

3.2.1.主动土压力的计算 (47)

3.2.2.被动土压力的计算 (49)

3.3支护结构的设计 (47)

h的计算 (50)

3.3.1.弯矩零点

cl

3.3.2.计算支点力 (50)

h的确定 (50)

3.3.3.嵌固深度

d

3.3.4.结构内力和支点力设计值的计算 (52)

3.3.5截面承载力的验算 (53)

3.3.6锚杆计算 (54)

3.4支护结构的稳定计算 (55)

3.4.1支护结构的整体稳定计算 (55)

3.4.2锚杆深部破裂面计算 (63)

4.基坑降水 (66)

4.1降水方案的选择 (66)

4.2降水计算 (67)

4.2.1降水系统的布置 (67)

4.2.2确定基坑降水的计算图形面积及等效半径 (67)

4.2.3确定管井的抽水影响半径 (67)

4.2.4根据水位设计降深要求计算涌水量 (68)

4.2.5求算每根管井的极限涌水量q (68)

4.2.6确定管井的数量、间距，并验算出水能力和降深值 (68)

5.施工和说明 (70)

5.1总体施工方案和顺序 (70)

5.2管井降水施工方案和措施 (70)

5.3 支护结构施工 (71)

5.3.1排桩及冠梁施工 (71)

5.3.2锚杆施工 (71)

5.3.3腰梁安装 (71)

5.4桩基础施工方案 (71)

5.4.1灌注桩施工 (71)

5.4.2承台施工 (73)

致谢 (74)

参考文献..................................................... .75

主要符号表

uk Q ——极限承载力 sk Q ——极限侧阻力

pk Q ——极限端阻力 s η——桩侧阻群桩效应系数

p η——桩端阻群桩效应系数 s E —压缩模量

i a —平均附加应力系数 s —沉降量

a f —修正后地基承载力特征值 u p —地基的极限承载力

z p —基底平均附加应力 c σ—土的自重应力

z σ—土中竖向附加应力 E —变形模量

f l ——自由段长度 a l ——锚固段长度

α——锚杆与水平面夹角 a k ——主动土压力系数

p k ——被动土压力系数 i ?、c —各土层的内摩擦角和粘聚力 d ——锚孔直径 i W ——第i 分条土重

i b ——第i 分条宽度 K —渗透系数

ik C ——第i 分条滑动面处固结不排水剪黏聚力标准值

ik ?——第i 分条滑动面处固结不排水剪内摩擦角标准值

i

θ——第i 分条滑裂面处中点切线与水平面夹角 i L ——第i 分条滑列面处弧长

S ——计算土体单元厚度

1.设计说明

1.1工程概况

桩基础在很早以前已广泛的应用到桥梁、水利、房屋等各类土木建筑中。特别是20世纪中后期，我国在工程建设中已普遍采用了各种类型的桩基础。进入21世纪以来，随着高层超高层建筑的兴建，桩基础的应用更为普及。

本工程是西安是万达商业广场III区的桩基础和深基坑支护结构的设计，该建筑物上部29层,高100.6m，地下2层，深-10.9m，属高层建筑。各层地基土的特征、厚度、埋深和层底标高已在相应的地质勘察报告中。

该设计的工程等级，桩基础设计为甲级，支护结构设计为一级。

1.2 场地工程地质条件

场地地形平坦，略向东南倾斜，勘探点地面高程介于386.66～387.57m之间，相对高差最大为0.91m。

1.2.2 地层结构

拟建场地地基土的组成自上而下为：第四纪全新世耕植土，冲、洪积黄土状土，冲击粉质粘土，第四纪晚更新世冲击砂类土和粉质粘土、粉土，第四纪中更新世冲击砂类土和粉质粘土等。

根据岩土地质勘察报告的地层结构及岩性描述来确定各层土的厚度,层底标高及层底埋深，见表1.1。

1.2.3地下水

场地地下水属潜水类型。勘察期间地下水稳定水位埋深为-9m。场地地下水主要为砂类土及黏性土中的孔隙水。其补给方式为大气降水及地下水迳流补给，并通过自然蒸发、人工开采以及迳流排泄。勘察期间为平水期，地下水年变化幅度约为2m。