南京工业大学学士学位毕业设计
第一章 设计方案综合说明
1.1 概述
1.1.1 工程概况
拟建南大微结构国家实验室工程位于南京市金银街以西，其南临南大生命科学院大楼，西侧为住宅楼。拟建建筑物地面以上6层，地下2层，总建筑面积69533m2，建筑±0.00相当于绝对标高17.25m，整平后地面标高为17.00m，其它标高均以此为准，地下室负二层底板顶标高为-7.75m，基坑开挖深度为8.50m,框架结构。 1.1.2 基坑周边环境条件
基坑北面和东面均为马路，最近距离为15 m,下设通讯电缆、煤气管线等设施。西侧为居民住宅楼，楼高五层，其最近距离为10.5 m，南侧为南大生命科学院大楼，最近距离为12.5 m。 1.1.3 工程水文地质条件
拟建场区地貌单元为阶地，地形较平坦，场地西侧有坳沟分布，东侧有暗塘分布。在基坑支护影响范围内，自上而下有下列土层：
①层杂填土：灰色，稍密，主要由碎石、碎砖、建筑垃圾组成，硬质含量30-60%,填龄大于5年。
①-2层素填土：灰黄～灰色，粉质粘土为主，可塑～软塑，混少量碎砖粒，炉渣，填龄大于10年。
①-3层淤泥质填土：灰黑色，流塑，稍具臭味，含腐植物。
②-1层粉质粘土：灰黄～灰色，可塑～软塑，稍有光泽，无摇震反应，干强度中等，韧性中等。
②-2层淤泥质粉质粘土～淤泥：灰色，流塑，含腐植物，稍有光泽，无摇震反应，干强度低，韧性低。
②-3层粉质粘土：灰色，软塑，稍有光泽，无摇震反应，干强度中等，韧性中等。
③-1层粉质粘土：黄褐色，可塑～硬塑，含少量铁锰结核，稍有光泽，无摇震反应，干强度中等，韧性中等。
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③-2层粉质粘土：黄褐色，可塑，局部软塑，稍有光泽，无摇震反应，干强度中等，韧性中等。
③-3层粉质粘土：黄褐色，可塑～硬塑，稍有光泽，无摇震反应，干强度中等，韧性中等，含铁锰结核及灰色高岭土团块。
④-1层粉质粘土混卵砾石：黄褐色，由硬塑粉质粘土，稍密卵砾石及中粗砂组成，卵砾石为浑圆～次圆状，主要成分为石英岩，粒径4～50mm，含量约30%。
④-2层残积土：棕褐及紫红色，呈硬塑粘性土状。
⑤-1层强风化泥岩～泥质粉砂岩：砖红色，上部呈硬塑粘性土状，下部碎块状，节理发育。
⑤-2层中风化泥岩～泥质粉砂岩：砖红色，层状结构，块状构造，泥质胶结，属极软岩。
场区有一层地下水，属孔隙潜水类型，地下水位深度在0.70m～1.65m之间。主要接受降雨、地表水、地下径流的补给。 1.1.4 基坑侧壁安全等级及重要性系数
南大微结构国家实验室基坑安全等级为二级，基坑重要性系数γ0 = 1.0。
1.2 设计总说明
1.2.1 设计依据
（1）南大微结构国家实验室场地地形图、管网图、建筑基础图、地下室
平面布置图、桩位图；
（2）《南大微结构国家实验室岩土工程勘察报告》(K2005-59)； （3）《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99)； （4）《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)； （5）《钢结构设计规范》（GB50017-2003）； （6）《建筑桩基础技术规范》(JGJ94-94)； （7）《岩土工程勘察规范》(GB50021-2002)。 1.2.2 支护结构方案
本工程基坑支护设计方案的设计计算，严格按照《建筑基坑支护设计规
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程》（JGJ120—99）、《混凝土结构设计规范》（GBJ50010—2002）、《钢结构设计规范》（GB50017-2003）中的有关要求进行。同时采用了理正软件进行了辅助计算和验算；经过详细的计算分析后，我们认为：采用本设计的基坑支护方案，能满足基坑土方开挖、地下室结构施工及周围环境保护对基坑支护结构的要求，符合“安全可靠，经济合理，技术可行，方便施工”的原则。
图1 基坑平面图
基坑分为ABC、CDEF、FGHA三个计算区段，如图1所示，均采用钻孔灌注桩与钢筋混凝土支撑，坳沟、暗塘分布区采用单排双轴深搅桩止水结构。
本基坑工程的特点是基坑开挖面积大，地基土层以粉质粘土为主，基坑西侧和北侧有坳沟、暗塘。周围环境较复杂，必须确保周围建筑物、道路、管线的正常安全使用，要求围护结构的稳定性好、沉降位移小，并能有效地止水。因此，围护结构的设计应满足上述要求。
综合考察现场的周边环境、道路及岩土组合等条件，为尽可能避免基坑开挖对周围建筑物、道路的影响，经过细致分析、计算和方案比较，本工程支护方案选用下列形式：
① 整个基坑采用钻孔灌注桩加一层钢筋混凝土支撑作为支护结构。 ② 基坑西侧和北侧坳沟、暗塘分布区采用单排双轴深搅桩作止水结构。 ③ 基坑内采用集水坑排除地下水。
1.3 基坑监测
基坑监测是指导正确施工、避免事故发生的必要措施，本设计制定了详细的沉降、位移监测方案，施工过程中将严格按照设计要求做好监测、监控工作。
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第二章 基坑支护结构设计计算书
第二章 基坑支护结构设计计算书
2.1 设计计算
2.1.1地质计算参数
根据本工程岩土工程勘察资料，各土层的设计计算参数如表1：
表1 土层设计计算参数 重度γ （KN/m） ①杂填土 ②-1粉质粘土 ②-2淤泥质粘土～淤泥 ②-3粉质粘土 ③-1粉质粘土 ③-2粉质粘土 ③-3粉质粘土 19.5 19.3 15.1 19.1 19.9 19.6 20.1 3土 层 粘聚力C (kPa) 10～15 23.4 11.0 13.4 47.8 30.6 50.9 内摩擦角? (°) 15～18.6 16.9 8.7 18.1 18.8 18.5 17.9 渗透系数 水平Kh 2.52E-6 1.36E-6 5.72E-7 3.89E-6 1.00E-7 3.85E-7 1.00E-7 垂直Kv 2.37E-6 6.30E-7 3.70E-7 2.64E-6 1.00E-7 2.62E-7 1.00E-7 （cm/s） （cm/s） 2.1.2计算区段的划分
根据具体环境条件、地下结构及土层分布厚度，将该基坑划分为三个计算区段，其附加荷载及计算开挖深度如表2：
表2 计算区段的划分
区 段 段位号 地面荷载（kPa） 开挖深度（m） 西、北 ABC 20 8.5 东、北 CDEF 20 8.5 西、南 FGHA 20 8.5 2.1.3计算方法
按照《建筑基坑支护技术规范》（JGJ 120-99）的要求，土压力计算采用朗肯土压力理论，矩形分布模式，所有土层采用水土合算。求支撑轴力是用等值梁法，对净土压力零点求力矩平衡而得。桩长是根据桩端力矩求出，并应满足抗隆起及整体稳定性要求，各段的抗隆起、整体稳定性验算、位移计算详见点电算结果。
为了对比分析，除用解析法计算外，还用理正软件电算。由于支护结构内力是随工况变化的，设计时按最不利情况考虑。 2.1.4土压力系数计算
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按照朗肯土压力计算理论作为土侧向压力设计的计算依据，即： 主动土压力系数：Kai=tg2(45°-?i/2) 被动土压力系数：Kpi=tg2(45°+?i/2)
计算时，不考虑支护桩体与土体的摩擦作用，且不对主、被动土压力系数进行调整，仅作为安全储备处理。计算所得土压力系数表如表3所示：
表3 土压力系数表
土 层 ①杂填土 ②-1粉质粘土 ②-2淤泥质粘土~淤泥 ②-3粉质粘土 ③-1粉质粘土 ③-2粉质粘土 ③-3粉质粘土 Kai 0.516~0.589 0.550 0.737 0.526 0.513 0.518 0.530 0.719~0.767 0.741 0.859 0.725 0.716 0.720 0.728 KaiKpi 1.820 1.356 1.901 1.951 1.930 1.887 Kpi 1.349 1.165 1.379 1.397 1.389 1.374
2.2 ABC段支护结构设计计算
该段为基坑西～北侧，建筑±0.00相当于绝对标高17.25m，整平后地面标高为17.00m，支撑设在-1.75m处，桩顶标高为-1.35m。实际挖深8.50m，结构外侧地面附加荷载q取20kPa，计算时以J1孔为例。 2.2.1土层分布（如表4所示）
表4 ABC段土层分布
层号 ① ②-1 ②-2 ②-3 ③-2 岩土名称 杂填土 粉质粘土 淤泥质粘土～淤泥 粉质粘土 粉质粘土 厚度（m） 3.60 0.90 5.10 7.90 2.20 2.2.2土层侧向土压力计算 2.2.2.1主动土压力计算
Ea(1 1)=(20+19.5×1.1)×0.516-2×15×0.719=-0.18(kPa) Ea(1 2)=(20+19.5×3.6)×0.516-2×15×0.719=24.97(kPa) Ea(2 1)=(20+19.5×3.6)×0.550-2×23.4×0.741=14.93(kPa)
Ea(2 2)=(20+19.5×3.6+19.3×0.9)×0.550-2×23.4×0.741=24.48(kPa) Ea(3 1)=(20+19.5×3.6+19.3×0.9)×0.737-2×11×0.859=60.37(kPa)
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