《地下工程课程设计》
学院: 河海学院
专业：地质工程
班级：2010级一班
学生姓名：林弟涛
学号：10480127
指导老师：翁其能
2013年1月5日
一、工程概况
1、设计概况
拟建通道位于重庆市九龙坡区九龙广场地下车库与沃尔玛车库间，两车库边墙间隔厚15米，沃尔玛车库底地面标高高出九龙广场地下车库底地面标高4.95米；沃尔玛车库高4.27米，九龙广场车库高6.2米。顶部地表平坦，拟建通道埋深为1~4米。
2、周边情况
根据资料与现场勘察，靠近九龙车库一侧分部有地下管线，及一条地下排水涵洞，涵洞顶位于车库及拟建通道下部约1－8m深处。在拟建通道附近分布有给水、排水管道、隔油池、降温池、污水检查井、雨水检查井等。地表为沃尔玛前广场人行道与景观花台、喷泉等，无车辆通过。
3、工程地质情况
根据资料调查与现场踏勘，车库隔墙间地层为原施工后的杂填土，主要为含碎石粘土，区域无地下水埋藏。根据调查资料，取计算土体物理力学参数如下：
土体物理力学参数表
二、设计依据
1、甲方提供的建筑总平面图、地形图、地下管线图、主体框架平面图和剖面图；
2、现场踏勘情况及对工程环境的调查研究；
3、国家现行有关建筑法律法规；设计规范、标准等。
4、参考规范：
《重庆市建筑地基基础设计规范》（DBJ50-047-2006）
《地铁设计规范》（GB50157－2003）
《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）
《地下工程防水技术规范》（GB 50108-2001）
《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）（2006年版）
《建筑基坑支护技术规范》（JGJ120-99）
《公路隧道设计规范》（JTG D70—2004）
《基坑土钉支护技术规程》（CECS96-97）
三、方案比选
3.1初选方案
该工程周边环境复杂，场地较小，但基础埋深5m，实际开挖深度4.75m，因此工程基坑支护的重点主要控制基坑变形，以保证领近建筑物的安全。根据现场勘察和工程地质水文地质情况，拟采用的支护方案由：悬臂桩支护、单支点排桩支护、土钉墙支护、水泥土搅拌桩维护。
水泥土搅拌桩造价低，自重小，挡土墙厚度大,整体性和稳定性好,施工速度快;缺点挡墙占地面积大,不适宜场地狭小的工程,其强度受土层含水量和有机质含量影响大。该工程基坑位于地下水位以上，可能导致水泥土桩强度达不到设计值，
悬臂式排桩适用于土层工程状况良好的情况,缺点是支护桩顶水平位移较大.
土钉墙支护位移小,一般测试位移约20mm,对相邻建筑影响小,经济效益好,一般成本低于灌注桩支护,且施工快捷,设备简单,施工所需场地小.
通过以上比较,结合工程实际情况,基坑的东、西、南均采用土钉墙支护,北侧相临建筑物较高且对变形要求较高,需计算比较悬臂桩支护与单支点排桩支护.
四、土钉墙计算(《基坑土钉支护技术规程》)
4.1开挖深度及地面荷载
基坑开挖深度为自然地面下11.0米，地面荷载与坑边距离为1.0米，荷载大小为20Kpa，作用宽度为8.0米。
4.2基坑工程重要性等级
由于本工程基坑开挖深度为11.0米，开挖深度一般；又由于场地平坦，靠近九龙车库一侧分部有地下管线；工程地质及水文地质条件较复杂。综合各方面因素，确定该基坑工程重要性等级为二级。
4.3地下连续墙支护断面结构设计主要内容与要求
（1）确定在施工过程中作用于连续墙上的土压力、水压力以及上部传来的荷载；
（2）确定地下连续墙所需要的入土深度，以满足抗管涌、抗隆起、防止基坑整体失稳破坏以及满足地基承载力的需要；
（3）地下连续墙结构的内力计算与变形验算；
（4）地下连续墙结构的截面设计，包括墙体和支撑的配筋设计或者截面强度验算，节点、接头的连接强度和构造处理；
（5）估算基坑施工对周围环境的影响，包括连续墙的墙顶位移和墙后地面沉降值的大小和范围；
（6）绘制结构配筋图。 4.4设计计算
（1）参数选取
土钉墙坡比1:0.2，挂网用φ8钢筋190190mm mm ⨯制作，并喷射8cm 厚的C20混凝土。钢筋采用HRB335（f yk =335Mpa ），土体参数为见土体物理力学参数表。上部均布荷载q=20Kpa 。土钉的水平和竖向间距S h =1.3m 和S v =1.3m , 土钉钻孔向下的倾角θ=10°
，计算深度H=11m 。
（2）土钉所受土压力计算 根据下列公式计算：
H
C
γ2=0.218>0.05应按粘性土计算 2(45)2a K tg ϕ=-==︒
-︒)2
1645(2tg 0.568
q k p a q ==0.568×20=11.36Kpa
m q p p p =+
若P=0Kpa ，所以H=2.2mH=11m,P m =88.784Kpa>H K a γ55.0=68.728Kpa
∴ H K P a m γ55.0=
∴ h v S pS N θ
cos 1
=
N1=......=N7=h v S pS N θ
cos 1
=
计算数据见表1
（3）土钉直径的计算
2
, 1.1
4
s d yk d F N f π≤
式中：,s d F —土钉局部稳定安全系数；F s,d =1.2 N —土钉内力，kN ； d —土钉直径，mm ； yk f —钢筋极限抗拉强度，
根据Ni 计算得土钉直径d （数据见表1）： d1=d2=d3=d4=d5=d6=d7=25mm
（4）土钉有效长度、长度及稳定安全系数的计算
土钉孔径d 0=100mm ，土钉与土体之间的粘结强度τ=60Kpa 。
根据公式 ,10s d F N
l l d πτ
≥+
计算土钉的有效长度见表1。
故土钉总长度取：
l 1=13.0m ，l 2=12.5m ，l 3=12m ，l 4=11.5m l 5=10.5m ，l 6=10m ，l 7=9.5m
