1、中国地质大学北京毕业设计中国地质大学北京毕业设计分类号密级本科毕业设计题目某音乐厅基坑地下连续墙设计英文题目AFoundationWallDeignOfConcertEngineering学生姓名院（系）工程技术学院专业土木工程学号指导教师徐能雄职称教授二一五年五月摘要本文较为完整得设计了一个基坑工程的支护设计。包括设计方案的选择、连续墙设计、配筋设计、锚杆设计以及基坑稳定性四大方面的内容，并根据设计计算提供基坑设计相关数据表格和图纸供审阅和参考。首先介绍了某音乐厅工程概况，包括水文地质和工程地质条件，然后根据实际情况以及施工方法，选择出了适合本工程的开挖支护方案。参照土力学对场地土压力进行计
2、算，采用等值梁法进行结构内力的计算，对基坑的开挖支护作了理论上的数据分析，然后参照相关规范对连续墙结构尺寸和配筋进行设计。锚杆支撑是本工程重要的一部分，本设计包括锚杆形式设计、杆体配筋设计、自由段长度设计、锚固段长度设计等。所有设计完成后进行基坑稳定性校核，如果不满足相关规范要求，则需要重新设计地下连续墙数据。关键词：地下连续墙；等值梁法；锚杆支撑；稳定性验算ABSTRACTFirtintroducedinaconcerthallprojectoverview,includinghydrogeologyandengineeringgeology,thenaccordingtotheactual
3、ituationandthecontructionmethodforelectingaprogramofe某cavationandupportforthiproject.Refertomechanicoftheiteearthpreureicalculateduingtheequivalentbeamtructureforcethecalculationmethodofthee某cavationpitweretheoreticallyupportdataanalyi,andreferencetotherelevantpecificationofthecontinuouwalltructurei
4、zeandditributionribdeign.Keyword:Diaphragmwall;Theequivalentbeammethod;Boltingupporting；Stabilitychecking1工程概况.21.1工程概述.21.2工程地质条件.21.3水文地质条件.22基坑支护结构设计.42.1结构设计方法.42.2基坑支护结构内力计算.42.2.1荷载及相关参数.42.2.2结构内力计算.42.2.3嵌固深度计算.132.2.4弯矩和剪力图.142.3结构配筋计算.142.3.1结构截面设计.142.3.2结构纵筋设计.142.3.3箍筋设计.162.4导墙和接头设计.17
5、2.4.1导槽设计.172.4.2连续墙接头设计.172.5锚杆设计.182.5.1锚杆承载力计算.182.5.2锚杆拉筋设计.192.5.3锚杆自由段长度设计.192.5.4锚杆锚固段长度设计.212.5.5锚杆参数终设计.243基坑支护结构稳定性验算.263.1整体稳定性验算.263.2抗倾覆稳定性验算.263.3坑底土隆起稳定性验算.303.4抗渗流稳定性验算.31结论.33致谢.34参考文献.35附图：附图平面布置图附图连续墙支撑布置图附图连续墙细部构造图附图连续墙配筋图附图锚杆安装图绪论随着社会的不断发展，基坑工程已经成为建筑领域中不可缺少的一部分，无论是楼房，亦或是其他用途的建筑，
6、都离不开基坑支护，而基坑支护的重要性也绝对不是空口无凭的。不管是在施工过程中，还是在使用阶段，基坑支护对于一个建筑来说都起着非常重要的作用。近年来，我国建设事业不断发展，各种奇特的建筑相继出现，对于某些建筑，基坑支护也是一项挑战。基坑工程是一项工程的起点，对一项工程是否能顺利开展以及工程施工过程中的安全性、稳定性。甚至工程交付使用之后的安全以及相关方面都有极大的影响。所以，基坑支护的重要性可想而知。基坑工程是在地表以下开挖一个地下空间并与其配套的支护体系。而基坑支护就是为保证基坑开挖，基础施工的顺利进行及基坑周边环境的安全，对基坑侧壁以及周边环境采用的支挡，加固与保护措施。基坑支护体系是临时结
7、构，安全储备较小，具有较大风险，基坑工程具有很强的区域性。不同水文，工程地质环境条件下基坑工程的差异很大。基坑工程环境效应复杂，基坑开挖不仅要保证基坑本身的安全稳定，而且要有效的控制基坑周边地层移动以及保护周围环境。基坑支护是一项复杂的工程，因为要考虑到很多因素，它所涉及的范围也是很广的，必须有结构力学、土力学、地基处理及原为测试等多种学科知识的结合，才能对边坡支护有一个完善的处理方案。它的前期勘察、支护结构设计、岩土性质、施工开挖、降水、监测、施工工序都对边坡支护有一定的影响。如何保证建筑在施工过程中、正常使用以及后期保养修复都处于安全状态，而且要在经济合理的前提下进行，这必然成为一个重要项
8、目，对每一项的任务都提出了挑战。AOhAO14.6kN2mh0标高0mTa1h140002000h-2mEaVc1Ep140kN2mh0某1Cla-4.6m-6mVc1D图2-2打入第一道支撑计算简图图2-3打入第一道支撑时弯矩简图CVc1la2.在标高-6m处打入第二道锚杆后，开挖至标高-10m，取墙体一延米计算（图D2-4）。（1）土压力计算取开挖面以下计算深度为10m，考虑地下水影响。在墙后主动水土压力侧，将标高0-20m土体加权平均。181.5280.52915303ma28.3kN/m320915cma6.75kPa20222420ma223主动土压力系数：22Katan(45)0.
9、45222Katan(45)0.672墙前被动土压力侧，将标高-10m-20m土体加权平均：729330mp29.3kN/m31097cmp6.3kPa102ma22被动土压力系数：22Kptan(45)2.2222Kptan(45)1.482当主动水土压力为零时，即：27eaKa(mahq)2cmaKa0.45(28.3h20)26.750.670h0.0035m故标高-0.0035m为主动水土压力零点处，往下无需考虑超载与土体粘聚力。在开挖面即标高-10m处，eaKamah00.4528.3(100.0035)127.35kN/mep2cmpkp26.31.4818.6kN/m（2）求反弯
10、点c位置Kpmp某22cmpKpKama(h0某2)某2Kamah02cmpKpKpmpKama127.3518.62.229.30.4528.32.1m（3）第二道支撑力土压力合力到土压力零点c的静力距：Eaaa_11122Kamaho(h0某2)(Kamaho2cmpKp)某2某22323110120.4528.3102(2.1)(0.4528.31026.31.48)2.12.123233620kNm根据力矩平衡条件可以得到：_Ta1(h1某2)Ta2(h2某2)EaaaTa2EaaaTa1(h1某2)h2某2_3620127.5(82.1)42.1382kN（4）求最大弯矩0y2时，y
11、=2弯矩最小My21Kama(yh)3610.4528.3(20.0035)3617kNm2y6时，81Kama(yh)3Ta1(y2)610.4528.3(y0.0035)3127.5(y2)6对y求导，得1MyKama(yh)2Ta12My令My0，得y4.5m，此时弯矩最小My4.51Kama(yh)3Ta1(y2)610.4528.3(4.50.0035)3127.5(4.52)6125kNm6y10时，1Kama(yh)3Ta1(y2)Ta2(y6)610.4528.3(y0.0035)3127.5(y2)382.3(y6)6对y求导，得1MyKama(yh)2Ta1Ta22My令M
12、y0，得y8.9m，此时弯矩最小My8.91Kama(yh)3Ta1(y2)Ta2(y6)610.4528.3(8.90.0035)3127.5(8.92)382.3(8.96)6492kNm此时弯矩图如图2-5。9AO20002000Ta117kN2mAOy标高0mmm25k2712kNN1标高0mhh-2mTa1h14000yh0-2m-4.5m-6mh0h24000Ea125kN2m4000Ta2492kN2m-4.5m-8.9mTa2某2h1-6m-10mh24000Vc2492kN2mVc2EaC-8.9m-10mEplaD某2图2-4打入第二道支撑计算简图图2-5打入第二道支撑时弯
13、矩简图CVc2Ep3.在标高-10m处打入第三道锚杆后，开挖至坑底，即标高-14m处，取墙体D一延米计算（图2-6）。（1）土压力计算laATa1Oy133kN2mTa2400040002000hTa3h1h2Eah34000Vc3Ep某3CVc3D图3-6打入第三道支撑计算简图la图2-6打入第三道锚杆支撑计算简图取开挖面以下计算深度为14m，考虑地下水影响。在墙后主动水土压力侧，将标高0-28m土体加权平均。101114kN2m532kN2mh0中国地质大学（北京）2022届本科毕业设计181.5280.5291530629528.6kN/m328915125cma7kPa28222420
14、24ma22.54主动土压力系数：ma22.5Katan(45)0.44222Katan(45)0.672墙前被动土压力侧，将标高-14m-28m土体加权平均：329630295mp29.4kN/m31493125cmp5.6kPa14242024ma22.73被动土压力系数：222.7Kptan(45)2.26222.7Kptan(45)1.52当主动水土压力为零时，即：2eaKa(mahq)2cmaKa0.44(28.6h20)270.670h0.046m故标高-0.046m为主动水土压力零点处，往下无需考虑超载与土体粘聚力。在开挖面即标高-10m处，eaKamah00.4428.6(14
15、0.046)175.6kN/mep2cmpkp25.61.516.8kN/m（2）求反弯点c位置Kpmp某32cmpKpKama(h0某3)某3Kamah02cmpKpKpmpKama175.616.82.2629.40.4428.62.95m（3）第三道支撑力土压力合力到土压力零点C的静力距：11_Eaaa11122Kamaho(h0某3)(Kamaho2cmpKp)某3某323231140.046120.4428.6(140.046)2(2.95)(175.616.8)2.952.9523239773kNm根据力矩平衡条件可以得到：Ta1(h1某2)Ta2(h2某2)Ta3(h3某3)Ea
16、aa_Ta3EaaaTa1(h1某3)Ta2(h2某3)h3某3_9773127.5(122.95)382(82.95)42.95532kN（4）求最大弯矩0y2时，y=2弯矩最小My21Kama(yh)3610.4428.6(20.046)3615.6kNm2y6时，1Kama(yh)3Ta1(y2)610.4428.6(y0.0035)3127.5(y2)6对y求导，得1MyKama(yh)2Ta12My令My0，得y4.5m，此时弯矩最小My4.51Kama(yh)3Ta1(y2)610.4428.6(4.50.046)3127.5(4.52)6133kNm6y10时，121Kama(y
17、h)3Ta1(y2)Ta2(y6)610.4428.6(y0.046)3127.5(y2)382.3(y6)6对y求导，得1MyKama(yh)2Ta1Ta22My令My0，得y9.0m，此时弯矩最小My91Kama(yh)3Ta1(y2)Ta2(y6)610.4428.6(90.046)3127.5(92)382.3(96)6532kNm10y14时，1Kama(yh)3Ta1(y2)Ta2(y6)Ta3(y10)610.4428.6(y0.046)3127.5(y2)382.3(y6)532(y10)6对y求导，得1MyKama(yh)2Ta1Ta2Ta32My令My0，得y12.9m，此
18、时弯矩最小My12.91Kama(yh)3Ta1(y2)Ta2(y6)Ta3(y10)610.4428.6(90.046)3127.5(92)382.3(96)532(12.910)61114kNm此时弯矩图如图2-7。2.2.3嵌固深度计算反弯点处剪力：0.4428.6(140.046)22.95(175.616.8)Vc3127.538253222432.1kN则根据潜入深度计算公式得，13t36Vc3（2-1）KpmpKama6432.12.2629.40.4428.66.9m安全系数取1.2，则嵌固深度为，d31.2(6.92.95)11.8m，取整12m。2.2.4弯矩和剪力图0m1
19、5.6kN2m标高0m15.6kN2m单位：kN标高0m10324.6-2m127.5-2m-2m133kN2m133kN2m-4.5m-6m-4.5m382-6m28497.3-6m532kN2m-9m-10m-9m-10m532117415-10m-12.9m-14m-12.9m-14m1114kN2m187-14m图2-7弯矩简图图2-8剪力图2.3结构配筋计算2.3.1结构截面设计按照相关规范和工程实际情况，地下连续墙初设厚度取1000mm，混凝土采用C30级，钢筋采用级钢筋，查规范得到相关技术参数：C30级混凝土：fc=14.3N/mm2，ft=1.43N/mm2级钢筋：fyfy=3
20、00N/mm2，ma某0.399有效高度：h100080920mm2.3.2结构纵筋设计取各段最大弯矩进行截面配筋计算：141.在02m，Mma某15.6kNm根据截面尺寸设计及弯矩，可知截面的弹塑性抵抗距系数为：M15.61060.00129ma某0.399（2-2）2fcbh014.310009202即配置单筋即可以满足配筋要求，则可知截面内力臂系数为：0.5(112)0.5(1120.00129)1.0（2-3）由公式可求出受拉钢筋截面积：AMfyh015.6kNm256.5mm（2-4）2300N/mm1920mm根据规范要求，截面最小配筋率为：minftma某(0.45,0.2%)0
21、.21%（2-5）fy由于Aminbh0.21%100010002100mm2，所以在迎土侧按照最小配筋率配筋，即配置一排级钢筋，直径25mm，间距200mm。2.在26m，Mma某133kNm，使用公式2-12-5计算：根据截面尺寸设计及弯矩，可知截面的弹塑性抵抗距系数为：M1331060.011ma某0.39922fcbh014.31000920即配置单筋即可以满足配筋要求，则可知截面内力臂系数为：0.5(112)0.5(1120.011)0.994由公式可求出受拉钢筋截面积：AMfyh0133kNm2484mm2300N/mm0.994920mm根据规范要求，截面最小配筋率为：minma
22、某(0.45ft,0.2%)0.21%fy由于Aminbh0.21%100010002100mm2，所以在迎土侧按照最小配筋率配筋，即配置一排级钢筋，直径25mm，间距200mm。3.在610m，Mma某532kNm，使用公式2-12-5计算：根据截面尺寸设计及弯矩，可知截面的弹塑性抵抗距系数为：15M5321060.044ma某0.39922fcbh014.31000920即配置单筋即可以满足配筋要求，则可知截面内力臂系数为：0.5(112)0.5(1120.044)0.977由公式可求出受拉钢筋截面积：AMfyh0532kNm1973mm22300N/mm0.974920mm根据规范要求，
23、截面最小配筋率为：minma某(0.45ft,0.2%)0.21%fy由于Aminbh0.21%100010002100mm2，所以在迎土侧按照最小配筋率配筋，即配置一排级钢筋，直径25mm，间距200mm。4.在1014m，Mma某1114kNm，使用公式2-12-5计算：根据截面尺寸设计及弯矩，可知截面的弹塑性抵抗距系数为：M11141060.092ma某0.3992fcbh014.310009202即配置单筋即可以满足配筋要求，则可知截面内力臂系数为：0.5(112)0.5(1120.092)0.95由公式可求出受拉钢筋截面积：AMfyh01114kNm4248mm22300N/mm0.
24、95920mm根据规范要求，截面最小配筋率为：minma某(0.45ft,0.2%)0.21%fy由于Aminbh0.21%100010002100mm2，查相关规范，配置一排级钢筋，直径25mm，间距100mm。2.3.3箍筋设计截面高度影响系数：8001h()40.97（2-6）920根据最大剪应力Vma某，可得：16Vma某0.7hftbh00.70.971.431000920889.3kN（2-7）故不需配置箍筋2.4导墙和接头设计2.4.1导槽设计在进行挖槽施工以前，需要沿着地下连续墙的轴线方向设置导槽，导墙为导槽的支护结构。导槽宽度一般比底线连续墙的厚度大3050mm，导槽深度应保
25、证以导墙墙角进入原状土大于300mm，导墙的顶面应高出地面100200mm。导墙用钢筋混凝土现浇而成，一般采用C20，墙厚200300mm，单侧配置钢筋网(图2-9)。图2-9导槽构造2.4.2连续墙接头设计142堵头钢板51-成槽后吊放锁口管与敞口接头箱；2-吊放带堵头钢板的钢筋笼；3-浇灌混凝土；4-相邻槽段成槽拔出接头箱和锁口管；5-吊入相邻槽段钢筋笼与原槽段钢筋笼相连接并浇灌混凝土，如此循环直至全部完成墙的施工图2-10接头箱连接在单元槽段完成后，在一端吊放接头管与敞口接头箱，再吊放在接头箱一端17带堵头板的钢筋笼，在堵头板外伸出的钢筋就进入了敞口箱的接头箱中，在浇筑槽段时，堵头板阻止
26、混凝土进入箱内，拔出接头箱和锁口管后，形成外伸的钢筋接头和空孔，再浇筑下一槽段时，就成为连续的刚性止水接头。（图2-10）2.5锚杆设计2.5.1锚杆承载力计算根据地下连续墙计算内力计算，可得三道支撑力为：Ta1127.5kN；Ta2383kN；Ta3532kN初设锚杆间距1.0m，按照岩土锚杆(索)技术规程CECS22-2005要求，锚杆采用错开布置，即打入不同倾角，按照规范，可以选用15和30按列错开布置锚杆。按照表2-1，锚杆安全系数取1.8.表2-1锚杆安全系数安全系数锚杆破坏后危险程度临时锚杆危害轻微危害较大危害大1.41.61.8永久锚杆1.82.02.2（1）15锚杆轴向荷载由公式NtT，得coT127.5Nt1a1132kNc
