高层大楼的桩基础和基坑支护方案设计

题 目___高层大楼的桩基础和基坑支护方案设计__ 高层大楼的桩基础和基坑支护方案设计 摘 要 该设计就高层大楼的桩基础设计和基坑支护方案设计的作了详细的设计过程。在桩基础设计中，分为预制桩基础和灌注桩基础的设计，除常见的桩身长度，桩截面尺寸，承台设计和持力层的选取以外，桩基础沉降验算，软弱下卧层验算，单点吊和双点吊设计计算。在基坑支护设计中，首先采用了井点降水设计，然后分别就基坑四边情况采用了相应合理的支护方式，有放坡，土钉墙支护，土钉墙支护设计和放坡一起支护。悬臂桩采用了Blum法计算设计，单支撑桩支护设计采用等值梁法计算设计。 关键词：桩基础，基坑支护，土钉墙，悬臂桩，Blum法 High-rise building pile foundation and foundation pit support design This design is the high building pile foundation design scheme design of foundation pit and the details of the design process. In the design of pile foundation, divided into precast pile foundation and the design of pile foundation, divide common pile body length, pile section size, bearing platform design and selection of bearing outside, checking the settlement of pile foundation, the weakness of lie checking, the single point crane and double point crane design calculation. In the foundation pit supporting design, first used the well point dewatering design, then respectively by the foundation pit tote corresponding reasonable supporting method, have put slope, soil nailing wall, soil nailing wall design and put together slope support. The cantilever pile Blum method for calculation of the design, the single pile supporting design support equivalent beam method for calculation of the design. Keywords: pile foundation ,, foundation pit supporting , the soil nailed wall, cantilever pile, the method of equivalent beam 目录 引 言 Ⅰ 第一章 桩基础设计 1 1.工程概况和研究内容 1 1.1 工程概况 1 1.2 本论文主要设计内容 1 2．工程地质与水文地质概况 1 2.1场区工程地质条件 1 2.2 水文地质条件 1 3. 桩基础方案设计 2 3.1 设计优选 2 3.2 桩基础的设计原则及计算参数的确定 3 4. 桩基础设计计 3 4.1 桩基础设计的主要内容 3 4.2 预制混凝土桩设计计算 3 4.3 灌注桩设计计算 16 5. 预制桩沉桩对环境的影响分析及防治措施 21 5.1 沉桩对环境的影响 21 5.2 沉桩对环境影响的分析与评价 21 5.3 防治与控制措施 22 6. 施工组织与工程监测 22 6.1 施工组织 22 6.2 工程监测 26 第二章 基坑支护设计 28 1. 工程概况和研究内容 28 1.1 工程概况 28 1.2 本论文主要设计内容 28 2. 工程地质与水文地质概况 29 2.1 场区工程地质条件 29 2.2 水文地质条件 29 2.3 基坑周边环境情况 29 3. 基坑支护方案设计 30 3.1 设计优选 30 3.1.1 设计依据 30 3.2 支护方案的设计原则及计算参数的确定 32 4.基坑支护设计 32 4.1 井点系统布置 32 4.2 基坑排水量计算 33 4.3单根井点管的出水量 34 4.4 单根井点管数及间距 34 4.5土层压力计算 34 4.6 基坑护围及支护方案设计 38 5. 施工组织与工程监测 46 5.1 施工组织 46 5.2 工程监测 49 5.3 环保措施 50 5.4 应急措施 50 毕业设计小结 52 四、参考文献 54 致 谢 55 附录 56 引 言 1. 桩基础 随着我国建筑工程项目的不断增多，桩基础施工技术已经得到广泛应用，桩基础施工技术的好坏，不仅关系到工程建设的速度，而且关系到工程建设的质量，因此桩基础施工技术具有重要的价值和意义。 1.1 桩基础分类 桩可按荷载原理、材料形状（或断面）、大小、性能及桩端支承情况等分类。 1．1.1 按材料可分为木桩、钢筋混凝土桩、钢桩及组合材料桩等，其中钢筋混凝土桩又可分为普通钢筋混凝土桩；预应力钢筋混凝土桩；预应高强度混凝土桩；钢筋混凝土桩使用最广泛。 1.1.2 按桩的使用功能可分类竖向抗压桩、竖向抗拨桩、水平受荷桩、复合受荷桩。 1.1.3 按成桩方法可分为非挤土桩、部分挤土桩和挤土桩。 1.1.4 按承载性能分为摩擦型桩和端承型桩，摩擦型桩又可分为摩擦桩和端承摩擦桩；端承型桩又分为端承桩和摩擦端承桩。 1.1.5 按桩径大小分为小桩（d≤250mm）、中等直径桩（250mm＜d＜800mm）、大直径桩（d≧800mm）。 1.2 桩基的特点 下面将介绍灌注桩中的钻孔桩和预制桩中的预制钢筋混凝土方桩和预应力钢筋混凝土管桩。 1.2.1 钻孔灌注桩 灌注桩采用泥浆护壁，水下浇筑混凝土的施工工艺，桩径一般在550—850mm之间，它是一种非挤土性桩，优点是对周围环境要求低，对邻近建筑物及管线的影响小，可以和围护桩同时施工，减少工期，可以进入贯入阻力PS值较大的砂土层，充分利用砂土层的高摩阴力，提高单桩承载力。缺点是采用现场混凝土的地下浇筑，钻孔泥浆护壁，因此成桩质量难以控制及造成环境污染。 1.2.2 预制钢筋混凝土方桩 预制方桩是现场或工厂预制的一种钢筋混凝土桩，沉桩一般采用压入方法，由压桩机将预制方桩压入土层。预制的桩优点是桩质量容易保证，沉桩比较直观，因此桩身质量的检测工作量相对比灌注桩小，由于预制桩的质量保证度高，因此其桩的摩阻力和端承力均比灌注桩大，混凝土用量节约，但预制桩采用静力压桩方法时，其沉桩时通过贯入阻力PS较大的砂层时很困难，而且预制桩对施工机具的要求较高，尤其是单桩承载力高的预制桩，需要大吨位桩机。 1.2.3 预应力钢筋混凝土管桩 预应力管桩是近期开始大量使用的一种桩型，它采用预应力钢筋和高强度混凝土，进行工厂预制，从而节约了混凝土用量，增加了桩长与桩截面面积的比值，使产生相同桩周阻力（与方桩比）时所占用混凝土用量最小，这样就达到经济节约目的，预应力管桩的工程造价比预制方桩的价格略低，必须注意的是预应力管桩由于有土塞效应，它仍为挤土桩。 1.3 桩基的选型比较 选择合适的单桩承载力，实质上就是选择合适的桩长、桩径和桩基持力层，层数低重量稍轻建筑物一般可选择含有砂性的粘性土层作持力层。层数高重量大的建筑物一般可选择砾砂层或更硬的粘性土层作持力层，桩长根据这两层土的埋深不同而不同。后者土的桩端阻力明显大于前者，如桩长再增加，桩的侧摩阻力也明显加大，因此，它的单桩设计承载力较高，桩径与桩长有一定的联系，随着桩长的增加，桩径也应该随之加大。采用钻孔灌注混凝土方法施工，它可以进入不同的土层，且可以深入承载力较高的砾砂层，利用砾砂层的高摩阻力来提高单桩承载力，因此灌注桩的桩长选择范围较大。 2. 基坑支护设计 伴随这桩基础的利用度加大，基坑问题也随之出现。 随着高层建筑的不断增加，市政建设的大力发展和地下空间的开发利用，产生了大量的深基坑支护设计与施工问题，并使之成为当前基础工程的热点与难点。 深基坑设计与施工是土力学基础工程中的一个古老的传统课题，同时又是一个综合性的岩土工程难题，既涉及土力学中典型的强度、稳定与变形问题，同时还涉及土与支护结构的共同问题。对这些问题的认识及对策的研究，是随着土力学理论、测试技术、计算技术以及施工机械、施工技术的发展而进步完善的。 Terzaghi和peck等人早在20世纪40年代就提出了预估挖方稳定程度和支撑荷载大小的总应方法，这一理论原理一直沿用至今，但已有了许多改进与修正。Bjerrum和Eide在50年代给出了分析深基坑底板隆起的方法。60年代在奥斯陆和墨西哥城软粘土深基坑中开始使用仪器进行监测，此后大量实测资料提高了预测的准确性，并从70年代起，制定了相应的指导开挖的法规。我国70年代以前的基坑都比较浅，上海高层建筑的地下室大多埋深在4m左右。北京在70年代初建成了深20m的地下铁道区间车站。80年代后，北京、上海、广东、天津以及其他城市施工的深基坑陆续增加。为总结各地积累的深基坑设计和施工的经验，中国土木工程学会和中国建筑学会的土力学和基础工程学会，相继召开过多次全国和地方的深基坑学术学会，并出版相关论文集。为了总结我国深基坑支护设计和施工经验，90年代后相继在武汉、广东省及上海市等编制深基坑支护设计与施工的有关法规，并已编制了国家行业标准的有关法规。 基坑开挖深度已从十几米发展到二、三十米，而其支护的传统施工方法是板桩支撑系统或板桩锚拉系统。目前经常采用的主要基坑支护类型有：1、水泥土深层搅拌桩支护 2、排桩支护系统 3、地下连续墙。 根据基坑开挖深度、地基土及周围环境条件，选择经济而安全的设计方案是设计者的首要任务。同时，深基坑的设计与施工是密不可分、相互依赖的。施工的每一阶段，结构体系，提供比较全面的勘察、设计与施工全过程的系统知识。 本设计通过对提供资料的分析与研究，最终确定基坑四周分别采用土钉墙支护、排桩、放坡的设计方案。 VII 第一章 桩基础设计 1.工程概况和研究内容 1.1 工程概况 某多层建筑一框架柱截面为600×400mm2，工程安全等级为二级。作用于某A柱柱底面(基础顶面)处的荷载基本组合设计值有两类： 最大轴力组合：轴向力F=6470KN；弯矩M=340kN·m；水平力H=30kN； 最大弯矩组合：轴向力F=4970KN；弯矩M=500kN·m；水平力H=40kN；（M、H作用于柱的长边方向且均为从左指向右）。 1.2 本论文主要设计内容 桩型考虑选用预制的预应力混凝土管桩和沉管灌注桩分别进行设计（预制的预应力混凝土管桩桩身设计从略），完成桩基平面布置及荷载、内力分析计算、承台的各项验算；编写设计计算说明书，绘制施工图（应绘出设计方案的平面图及剖面图）；要求设计合理