畢業(yè)設計-某商務大樓基坑支護設計

1、<p><b>　　畢 業(yè) 設 計</b></p><p>　　題 目 上海市某商務大樓基坑支護設計 </p><p>　　英文題目Shanghai commercial building foundation pit design</p><p>　　學生姓名： </p>

2、<p>　　學 號： </p><p>　　專 業(yè)： </p><p>　　系 別： </p><p>　　指導教師： 職稱： </p><p>　　二零一二年六月 三 日</p><p><

3、;b>　　摘 要</b></p><p>　　本設計是上海市某商務大樓的基坑支護設計。地基土層主要由素填土、淤泥質粘土、粉質粉土、粉質粘土構成。地形為坡地，局部為水塘。由人工推填平整，場地較平整。原始地貌為侵蝕性堆積崗地。</p><p>　　主體基坑支護采用分兩側采用不同的支護體系支護：一種是鉆孔灌注樁加錨桿的支護體系，采用鉆孔灌注樁的基坑開挖深度為9m，總樁長13m

4、；一種是土釘墻支護，基坑開挖深度9m。基坑采用深層攪拌樁止水，排水溝排水。土層錨桿作為一種新興科學，將會更廣泛地運用到工程實踐中，其具有較高的科學性、使用性，且施工方便，不占場地。</p><p>　　設計的主要內容有支護方案的選擇、鉆孔灌注樁的設計與計算、土釘及錨桿的計算、基坑的止水和施工組織設計。</p><p>　　關鍵詞：深基坑支護；土釘墻；鉆孔灌注樁；深層攪拌樁；錨桿支撐；施工組

5、織設計 </p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　The design of Shanghai commercial building foundation pit design. Foundation soil layer is mainly composed of plain fill, silty clay, silt

6、y soil, silty clay. Terrain slope, for the local pond. By the artificial filling site leveling, smooth. The original landscape as the erosion of the stacked hillock.</p><p>　　The main pit adoption on two sid

7、es by different supporting system support: a bored pile plus anchor supporting system, using bored piles of foundation pit excavation depth is 9m, the total length of pile13m; one is the soil nailing wall, foundation pit

8、 excavation depth 10m. Foundation pit with deep mixing pile water stop, a drainage ditch drainage. Soil anchor as a new science, will be more widely applied to engineering practice, its higher science, use, and convenien

9、t construction, no space occ</p><p>　　The main content of the design has a selection of supporting scheme of bored pile, design and calculation of soil nailing and anchor, computation, foundation pit water a

10、nd construction organization design.</p><p>　　Key words : deep foundation pit; soil nailing wall; bored pile; deep mixing pile; anchor support; construction organization design</p><p><b&

11、gt;　　目 錄</b></p><p><b>　　緒 論1</b></p><p>　　1. 工程概況1</p><p>　　1.1 工程簡介1</p><p>　　1.2 基坑周邊環(huán)境條件1</p><p>　　1.3 巖土層分布特征1</p>

12、;<p>　　1.4 基坑側壁安全等級及重要性系數(shù)2</p><p>　　1.5 設計依據(jù)3</p><p>　　2. 支護體系方案的選擇4</p><p>　　2.1 支護體系的組成4</p><p>　　2.1.1 放坡開挖4</p><p>　　2.1.2 深層攪拌水泥土圍護墻

13、4</p><p>　　2.1.3 高壓旋噴樁4</p><p>　　2.1.4 槽鋼鋼板樁4</p><p>　　2.1.5 鋼筋混凝土板樁5</p><p>　　2.1.6 鉆孔灌注樁5</p><p>　　2.1.7 地下連續(xù)墻5</p><p>　　2.1.8 土

14、釘墻5</p><p>　　2.1.9 SMW工法6</p><p>　　2.1.10 基坑支護選型小結6</p><p>　　2.2 基坑支護結構的選擇6</p><p>　　2.3 支護方案的比較和確定7</p><p><b>　　2.4 總結9</b></p&g

15、t;<p>　　2.4.1 各土層的計算參數(shù)9</p><p>　　2.4.2 計算區(qū)段的劃分9</p><p>　　2.4.3 計算方法10</p><p>　　2.4.4 方案確定10</p><p>　　3. BC斷面的圍護結構設計與計算11</p><p>　　3.1 土壓力

16、系數(shù)計算11</p><p>　　3.2 支護結構設計計算11</p><p>　　3.2.1 側向土壓力計算12</p><p>　　3.3 錨桿設計的內容和步驟17</p><p>　　3.3.1 錨桿承載力的計算17</p><p>　　3.4 樁的配筋21</p><p

17、>　　3.4.1 樁體的配筋計算方法21</p><p>　　3.4.2 構造配筋22</p><p>　　3.5 冠梁設計22</p><p>　　3.6 腰梁設計23</p><p>　　4. 基坑的穩(wěn)定性驗算25</p><p>　　4.1 概述25</p><p

18、>　　4.2 驗算內容25</p><p>　　4.3 驗算方法及計算過程25</p><p>　　4.3.1 基坑的整體抗滑穩(wěn)定性驗算25</p><p>　　4.3.2 基坑抗傾覆穩(wěn)定性驗算25</p><p>　　4.3.3 基坑抗隆起穩(wěn)定性驗算27</p><p>　　4.3.4 抗

19、滲流（或管涌）穩(wěn)定性驗算29</p><p>　　5. (AB.AD.DC)斷面的圍護結構設計與計算32</p><p>　　5.1 土釘概述32</p><p>　　5.2 土釘墻設計內容32</p><p>　　5.2.1 方案確定32</p><p>　　5.2.2 土釘計算33</p

20、><p>　　5.2.3 結構計算37</p><p>　　6. 基坑止水設計38</p><p>　　6.1 方案選擇38</p><p>　　6.2 基坑止水方案設計38</p><p>　　6.2.1 止水樁長確定38</p><p>　　6.3 排水設計38</

21、p><p>　　6.3.1 排水方案設計38</p><p>　　7. 監(jiān)測方案39</p><p>　　7.1 基坑監(jiān)測39</p><p>　　7.1.1 位移觀測39</p><p>　　7.1.2 沉降監(jiān)測39</p><p>　　7.2 觀測精度及技術要求39</

22、p><p>　　8. 施工組織設計42</p><p>　　8.1 主要施工順序42</p><p>　　8.1.1 主要分項工程施工方法：42</p><p>　　8.1.2 施工工藝44</p><p>　　8.2 質量保證措施46</p><p>　　8.2.1 工程質量

23、目標46</p><p>　　8.2.2 土方工程質量要求46</p><p>　　8.2.3 土釘墻施工注意事項及質量要求47</p><p>　　8.3 環(huán)保管理及措施49</p><p>　　8.3.1 環(huán)境目標49</p><p>　　8.3.2 環(huán)境指標49</p><

24、;p>　　8.3.3 環(huán)境控制措施50</p><p>　　8.4 安全防火管理51</p><p>　　8.5 工程監(jiān)測與信息施工53</p><p><b>　　結 論54</b></p><p><b>　　致 謝55</b></p><p>&

25、lt;b>　　參考文獻56</b></p><p><b>　　緒 論</b></p><p>　　隨著我國城市的迅速發(fā)展，城市用地越來越緊張，地下空間的開發(fā)利用以及高層建筑深基礎施工都在地面以下一定深度進行，這種趨勢推動了我國深基礎支護設計與施工技術的日益進步，發(fā)展了多種適合我國的深基礎支護方法本次就基坑支護設計初期的設計理論主要基于擋土墻設計

26、理論。對于懸臂樁支護結構，根據(jù)朗肯土壓力計算方法確定墻土之間的土壓力，也就是支護結構上作用荷載及反作用力按主動土壓力與被動土壓力分布考慮，以此按靜力方法計算出擋土結構的內力。對于支點結構，則按等值梁法計算支點力及結構內力。由于基坑支護結構與一般擋土墻受力機理的不同，按經典方法（極限平衡法或等值梁法）計算結果與支護結構內力實測結果相比，在大部分情況下偏大。這是由于經典方法計算支護結構與實測不盡相符的事實，二則由于基坑周邊環(huán)境（建筑物，地下

27、管線，道路等）基坑內基礎線對支護結構更為嚴格要求，需要對支護結構變形進行一定精度的預估，而經典方法則難以計算出支護結構的變形。古典理論已不適宜指導深基坑支護的發(fā)展。在總結實踐的基礎上，將會逐步完善理論以指導設計計算目的是詳細學習和了解與巖土工程相關的知識，鞏固以前學習過的（深基坑支護、基礎工程、地基處理、土力學</p><p><b>　　1. 工程概況</b></p>&l

28、t;p>　　1.1 工程簡介 </p><p>　　上海市虹橋商務大樓位于上海市閔行區(qū)中國邊檢大樓旁，中國邊檢大樓北側，建虹路南側，原有地形為坡地，局部為水塘。由人工推填平整，場地較平整。</p><p>　　圖1.1 基坑平面圖</p><p>　　1.2 基坑周邊環(huán)境條件</p><p>　　基坑北側為馬路，最近距離為8m

29、。南側為中國邊檢大樓，樓高六層，其最近距離為6 m。</p><p>　　1.3 巖土層分布特征</p><p>　　根據(jù)地質勘察資料，在A-B-C-D段主要分布的土層如下：</p><p>　　（1）雜填土（Qm1）：褐灰至褐紅色，以粘性土為主，含大量磚塊及碎石生活垃圾，人工填積，結構松散，不含地下水，濕。埋深1.00~1.11m，層厚1.20~4.00m，層底

30、標高66.70~66.80m。</p><p>　?。?）素填土（Qm1）：褐紅色，以粘性土為主，含少量磚塊及碎石。人工新近填積，未完成自重固結，結構松散，不含地下水，濕。埋深0.00~1.10m，層厚1.20~4.00m，層底標高63.10~66.70m。</p><p>　?。?）淤泥質雜填土（Qa1）：褐灰至灰黑色，含大量碎石及生活垃圾腐爛物，具臭味，含地下水，軟塑狀，易變形，很濕。

31、埋深1.80~4.00m，層厚0.70~2.90m，層底標高63.10~64.10m。</p><p>　　（4）粉質粘土（Qa1）：褐黃至褐紅色，含少量灰白色團狀高嶺土及鐵錳氧化物，裂隙發(fā)育，搖震無反應。土狀光澤，干強度一般，頂部受水浸泡嚴重。硬塑，中密，稍濕。埋深0.00~4.70m，層厚2.10~6.70m，層底標高60.30~62.00m。</p><p>　?。?）圓礫（Qa1）

32、：黃至黃褐色，以石英硅質巖碎屑為主。含少量砂粒及粘性土，膠結一般。粗顆粒呈圓狀，中風化。粒徑Ø>20mm占35%，5~20mm占25%，粘性土占5%，富含地下水，中密飽和。埋深5.00~7.60m，層厚4.50~5.30m，層底標高55.80~56.70m。</p><p>　?。?）粘土（Qa1）：紫紅色，由下伏基巖風化殘積而成，含少量斑狀灰白色高嶺土及石英粉砂、云母碎屑，裂隙發(fā)育，土狀光澤，搖

33、震無反應。干強度一般，可塑，中密，濕。</p><p>　?。?）強風化粉砂質泥巖（K）：紫紅色，粉砂泥質結構，層狀構造，以泥質成分為主，石英粉砂為次，巖石風化強烈，裂隙發(fā)育，裂面見鐵錳氧化膜，浸水易軟化，干燥易散碎，頂部風化呈土狀。堅硬，致密，稍濕。埋深12.50~13.20m，層厚2.00~3.70m，層底標高51.50~53.10m。</p><p>　?。?）中風化粉砂質泥巖（K）

34、：紫紅色，粉砂泥質結構，以泥質成分為主，石英粉砂為次，見云母小片，巖芯表面見綠泥石斑塊，偶見石膏細脈充填于裂隙中，巖石較完整，裂隙較發(fā)育，局部夾泥巖透鏡體，分布無規(guī)律。浸水易軟化，干燥易碎裂。堅硬，致密，稍濕。埋深14.80~16.40m，層厚2.40~9.80m，層底標高43.10~49.70m。</p><p>　　地下水位簡況：場地主要見上層滯水及潛水。</p><p>　　1.4

35、 基坑側壁安全等級及重要性系數(shù)</p><p>　　虹橋商務大樓基坑安全等級為一級，基坑重要性系數(shù)γ0 = 1.0。 </p><p><b>　　1.5 設計依據(jù)</b></p><p>　?。?）地質勘察報告及相關資料; </p><p>　?。?）《建筑基坑支護技術規(guī)范》（JGJ120-99）；</p

36、><p>　　（3）《建筑基坑工程技術規(guī)范》（YB9258-97）；</p><p>　　（4）《巖土工程預決算指南》；</p><p>　?。?）《深基坑工程》；</p><p>　?。?）《深基坑工程設計施工手冊》；</p><p>　?。?）《深基坑支護設計與施工》；</p><p>　?。?

37、）《基坑工程手冊》</p><p>　　2. 支護體系方案的選擇</p><p>　　2.1 支護體系的組成</p><p>　　建筑基坑支護結構通常分為樁(墻)式支護體系和重力式支護體系兩大類，根據(jù)不同的工程類型和具體情況，這兩大類可分成多種支護結構形式：</p><p>　　2.1.1 放坡開挖 </p><p&

38、gt;　　適用于周圍場地開闊，周圍無重要建筑物，只要求穩(wěn)定，位移控制五嚴格要求，價錢最便宜，回填土方較大。 </p><p>　　2.1.2 深層攪拌水泥土圍護墻 </p><p>　　深層攪拌水泥土圍護墻是采用深層攪拌機就地將土和輸入的水泥漿強行攪拌，形成連續(xù)搭接的水泥土柱狀加固體擋墻。水泥土圍護墻優(yōu)點：由于一般坑內無支撐，便于機械化快速挖土；具有擋土、止水的雙重功能；一般情況下較經濟

39、；施工中無振動、無噪音、污染少、擠土輕微，因此在鬧市區(qū)內施工更顯出優(yōu)越性。水泥土圍護墻的缺點：首先是位移相對較大，尤其在基坑長度大時，為此可采取中間加墩、起拱等措施以限制過大的位移；其次是厚度較大，只有在紅線位置和周圍環(huán)境允許時才能采用，而且在水泥土攪拌樁施工時要注意防止影響周圍環(huán)境。 </p><p>　　2.1.3 高壓旋噴樁 </p><p>　　高壓旋噴樁所用的材料亦為水泥漿，它

40、是利用高壓經過旋轉的噴嘴將水泥漿噴入土層與土體混合形成水泥土加固體，相互搭接形成排樁，用來擋土和止水。高壓旋噴樁的施工費用要高于深層攪拌水泥土樁，但其施工設備結構緊湊、體積小、機動性強、占地少，并且施工機具的振動很小，噪音也較低，不會對周圍建筑物帶來振動的影響和產生噪音等公害，它可用于空間較小處，但施工中有大量泥漿排出，容易引起污染。對于地下水流速過大的地層，無填充物的巖溶地段永凍土和對水泥有嚴重腐蝕的土質，由于噴射的漿液無法在注漿管周

41、圍凝固，均不宜采用該法。 </p><p>　　2.1.4 槽鋼鋼板樁 </p><p>　　這是一種簡易的鋼板樁圍護墻，由槽鋼正反扣搭接或并排組成。槽鋼長6～8m ，型號由計算確定。其特點為：槽鋼具有良好的耐久性，基坑施工完畢回填土后可將槽鋼拔出回收再次使用；施工方便，工期短；不能擋水和土中的細小顆粒，在地下水位高的地區(qū)需采取隔水或降水措施；抗彎能力較弱，多用于深度≤4m的較淺基坑或溝

42、槽，頂部宜設置一道支撐或拉錨；支護剛度小，開挖后變形較大。 </p><p>　　2.1.5 鋼筋混凝土板樁 </p><p>　　鋼筋混凝土板樁具有施工簡單、現(xiàn)場作業(yè)周期短等特點，曾在基坑中廣泛應用，但由于鋼筋混凝土板樁的施打一般采用錘擊方法，振動與噪音大，同時沉樁過程中擠土也較為嚴重，在城市工程中受到一定限制。此外，其制作一般在工廠預制，再運至工地，成本較灌注樁等略高。但由于其截面形

43、狀及配筋對板樁受力較為合理并且可根據(jù)需要設計，目前已可制作厚度較大（如厚度達500mm 以上） 的板樁，并有液壓靜力沉樁設備，故在基坑工程中仍是支護板墻的一種使用形式。 </p><p>　　2.1.6 鉆孔灌注樁 </p><p>　　鉆孔灌注樁圍護墻是排樁式中應用最多的一種，在我國得到廣泛的應用。其多用于坑深7～15m 的基坑工程，在我國北方土質較好地區(qū)已有8～9m 的臂樁圍護墻。鉆

44、孔灌注樁支護墻體的特點有：施工時無振動、無噪音等環(huán)境公害，無擠土現(xiàn)象，對周圍環(huán)境影響?。粔ι韽姸雀?，剛度大，支護穩(wěn)定性好，變形??；當工程樁也為灌注樁時，可以同步施工，從而施工有利于組織、方便、工期短；樁間縫隙易造成水土流失，特別時在高水位軟粘土質地區(qū)，需根據(jù)工程條件采取注漿、水泥攪拌樁、旋噴樁等施工措施以解決擋水問題；適用于軟粘土質和砂土地區(qū)，但是在砂礫層和卵石中施工困難應該慎用；樁與樁之間主要通過樁頂冠梁和圍檁連成整體，因而相對整體性

45、較差，當在重要地區(qū)，特殊工程及開挖深度很大的基坑中應用時需要特別慎重。 </p><p>　　2.1.7 地下連續(xù)墻 </p><p>　　通常連續(xù)墻的厚度為600mm、800mm、1000mm，也有厚達1200mm的，但較少使用。地下連續(xù)墻剛度大，止水效果好，是支護結構中最強的支護型式，適用于地質條件差和復雜，基坑深度大，周邊環(huán)境要求較高的基坑，但是造價較高，施工要求專用設備。 <

46、;/p><p>　　2.1.8 土釘墻 </p><p>　　土釘墻是一種邊坡穩(wěn)定式的支護，其作用與被動的具備擋土作用的上述圍護墻不同，它是起主動嵌固作用，增加邊坡的穩(wěn)定性，使基坑開挖后坡面保持穩(wěn)定。土釘墻主要用于土質較好地區(qū)，我國華北和華東北部一帶應用較多，目前我國南方地區(qū)亦有應用，有的已用于坑深10m 以上的基坑，穩(wěn)定可靠、施工簡便且工期短、效果較好、經濟性好、在土質較好地區(qū)應積極推廣。

47、 </p><p>　　2.1.9 SMW工法 </p><p>　　SMW工法亦稱勁性水泥土攪拌樁法，即在水泥土樁內插入H 型鋼等（多數(shù)為H 型鋼，亦有插入拉森式鋼板樁、鋼管等） ，將承受荷載與防滲擋水結合起來，使之成為同時具有受力與抗?jié)B兩種功能的支護結構的圍護墻。SMW 支護結構的支護特點主要為：施工時基本無噪音，對周圍環(huán)境影響小；結構強度可靠，凡是適合應用水泥土攪拌樁的場合都可使用

48、，特別適合于以粘土和粉細砂為主的松軟地層；擋水防滲性能好，不必另設擋水帷幕；可以配合多道支撐應用于較深的基坑；此工法在一定條件下可代替作為地下圍護的地下連續(xù)墻，在費用上如果能夠采取一定施工措施成功回收H 型鋼等受拉材料；則大大低于地下連續(xù)墻，因而具有較大發(fā)展前景。 </p><p>　　2.1.10 基坑支護選型小結 </p><p>　　基坑支護型式的合理選擇，是基坑支護設計的的首要工

49、作，應根據(jù)地質條件，周邊環(huán)境的要求及不同支護型式的特點、造價等綜合確定。一般當?shù)刭|條件較好，周邊環(huán)境要求較寬松時，可以采用柔性支護，如土釘墻等；當周邊環(huán)境要求高時，應采用較剛性的支護型式，以控制水平位移，如排樁或地下連續(xù)墻等。同樣，對于支撐的型式，當周邊環(huán)境要求較高地質條件較差時，采用錨桿容易造成周邊土體的擾動并影響周邊環(huán)境的安全，應采用內支撐型式較好；當?shù)刭|條件特別差，基坑深度較深，周邊環(huán)境要求較高時，可采用地下連續(xù)墻加逆作法這種最強

50、的支護型式?；又ёo最重要的是要保證周邊環(huán)境的安全。 </p><p>　　2.2 基坑支護結構的選擇</p><p>　　本工程地下水位較高，基坑開挖深度為9.0米，且BC側由于距離建筑物較近（6m），根據(jù)我國目前基坑工程中所取得的經驗，其圍護結構可選擇以下幾種方案：</p><p>　　方按1：灌注樁后加攪拌樁或旋噴樁止水，設二至三道內支撐；</p>

51、;<p>　　方案2：對于要求維護結構作永久結構的，則可采用設支撐的地下連續(xù)墻；</p><p>　　方案3：環(huán)境條件允許時，可打設鋼板樁，設三至四道支撐；</p><p>　　方案4：可應用SMW工法；</p><p>　　方案5：對于較長的排管工程，可采用打設鋼板樁，設3-4道支撐，或灌注樁后加必要的降水帷幕，設3-4道支撐；</p>

52、<p>　　方案6：灌注樁加錨桿；</p><p>　　方案7：樁墻合一地下室逆作法。</p><p>　　由于本工程BC側離建筑物較近，故圍護結構可考慮的方案有：方案1、方案2、方案6及方案7。</p><p>　　由于地下連續(xù)墻施工的造價較高，從經濟的角度考慮，方案2是不可取的；由于此工程地下水位較高，用方案7不能達到止水的效果，因此方案7也不可取。

53、方案1，BC側由于距離建筑物較近（6m），因此可以采用灌注樁作為受力結構，旋噴樁止水，加二至三道內支撐，但是由于BC段有2m高的擋土墻，因此BC段和AD段同一水平上的支撐受力大小不一致，且在AD段也需要設置鉆孔灌注樁，這會增加造價。因此采用灌注樁加止水帷幕（或降水）和內支撐也不是很好的方法。</p><p>　　方案6，灌注樁加止水帷幕（或降排水）和錨桿，其有特點如下：</p><p>　

54、　1.灌注樁作受力結構，旋噴樁止水；</p><p>　　2.施工噪聲低，施工方便，造價經濟，止水效果好；</p><p>　　3.地下結構施工方便。</p><p>　　灌注樁作受力結構，深層攪拌樁止水，沿灌注樁豎向設數(shù)道適量的錨桿作為支撐，這種組合式結構如因地制宜，可取得較好的技術經濟效果，其它側可以采用土釘墻支護。</p><p>　　

55、2.3 支護方案的比較和確定</p><p>　　本工程地下水位較高，基坑開挖深度為9米，且BC側由于距離建筑物較近（6m），，嚴格按照《建筑基坑支護設計規(guī)程》（JGJ120—99）、《建筑基坑工程技術規(guī)范》（YB9258-97）；、《深基坑支護設計與施工》中的有關要求進行。經過詳細的分析后，我們認為：</p><p>　　圖2.1 基坑平面圖</p><p>

56、　　本設計基坑支護方案，在滿足基坑土方開挖、地下室結構施工及周圍環(huán)境保護對基坑支護結構的要求，符合“安全可靠，經濟合理，技術可行，方便施工”的原則。 基坑分為（AB、CD、AD）和BC兩個計算區(qū)段，如圖2所示，由于BC區(qū)段距離建筑物較近，為減少施工對其東側建筑物造成較大影響，減小施工噪聲，降低造價費用則采用鉆孔灌注樁與錨桿支撐。由于基坑距周圍建筑物太近，如采用降水井降水，會對已有周圍建筑物造成較大影響則不使用降水井降水，則本工程中使用排

57、水溝排水，采用深層攪拌樁作為止水帷幕。</p><p>　　（AB、CD、AD）區(qū)段可以采用土釘墻支護，采用土釘墻支護的優(yōu)點有：</p><p><b>　?。?）適用多種地層</b></p><p>　　土釘支護不僅適用于雜填土、粘土、砂土、粉土等，而且在流沙地段，淤泥質土中已有先例。</p><p><b>

58、;　?。?）節(jié)省工期</b></p><p>　　土釘支護是邊開挖邊支護，土方開挖完，支護也告結束。</p><p>　　（3）土釘支護的面層可直接作為結構外模板墻使用</p><p>　　現(xiàn)在土釘支護的表面，亦可做成垂直九十度，利用其直接作為結構外模板使用，將防水層直接做在上面，既節(jié)約了工序，用節(jié)約了時間，還提高了經濟效益。</p>&l

59、t;p><b>　?。?）造價低廉</b></p><p><b>　　2.4 總結</b></p><p>　　2.4.1 各土層的計算參數(shù)</p><p>　　根據(jù)本工程巖土工程勘察資料，各土層的設計計算參數(shù)如表2.3：</p><p>　　表2.1 土層設計計算參數(shù)</p>

60、;<p>　　注：帶*的值為估計值。</p><p>　　2.4.2 計算區(qū)段的劃分</p><p>　　根據(jù)具體環(huán)境條件、地下結構及土層分布厚度，將該基坑劃分為三個計算區(qū)段，其附加荷載及計算開挖深度如表2.4：</p><p>　　表2.2 計算區(qū)段的劃分</p><p>　　2.4.3 計算方法</p>&

61、lt;p>　　按照《建筑基坑支護技術規(guī)范》（JGJ 120-99）的要求，土壓力計算采用朗肯土壓力理論，矩形分布模式，所有土層采用水土合算，因為地下水位充裕，就用天然重度代替。。求支撐軸力是用等值梁法，對凈土壓力零點求力矩平衡而得。樁長是根據(jù)樁端力矩求出，并應滿足抗隆起及整體穩(wěn)定性要求。</p><p>　　由于支護結構內力是隨工況變化的，設計時按最不利情況考慮。</p><p>　

62、　2.4.4 方案確定</p><p>　　通過支護形式的對比，從安全經濟施工的基礎上，本基坑BC側采用鉆孔灌注樁和錨桿做為支護。而（AB,AD,CD）側則采用土釘支護形式。</p><p>　　BC側的圍護結構采用灌注樁，其直徑為；兩樁之間的距離取1.8m</p><p>　　3. BC斷面的圍護結構設計與計算</p><p>　　3.

63、1 土壓力系數(shù)計算</p><p>　　按照朗肯土壓力計算理論作為土側向壓力設計的計算依據(jù)，即：</p><p>　　主動土壓力系數(shù)：Kai=tg2(45°-i/2)</p><p>　　被動土壓力系數(shù)：Kpi=tg2(45°+i/2)</p><p>　　計算時，不考慮支護樁體與土體的摩擦作用，且不對主、被動土壓力系數(shù)

64、進行調整，僅作為安全儲備處理。</p><p>　　3.2 支護結構設計計算</p><p>　　該段為基坑東側，建筑±0.00相當于絕對標高67.9，采用鉆孔灌注樁加兩道錨桿進行施工，基坑實際挖深9m，取樁徑為1m，兩樁之間的距離取1.5m。結構外側地面附加荷載q取20kPa。</p><p>　　表3.1 土層分布表</p><

65、;p>　　各土層的系數(shù)分布如下表3.2：</p><p>　　表3.2 各土層系數(shù)表</p><p>　　3.2.1 側向土壓力計算</p><p>　　錨拉支護體系的內力計算方法較多，手算時常采用的方法為等值梁和連續(xù)梁法，這里我們用等值梁法進行詳細計算：</p><p><b>　?。?）計算步驟：</b>&

66、lt;/p><p>　　據(jù)凈土壓力零點處墻前被動土壓力強度和墻后主動土壓力強度相等的關系，根先求出零點的位置u（該點至基坑底的距離）。</p><p>　?、诠絫=u+1.2x求出樁墻的入土深度。前提是用等直梁法，求出支撐力Ra和作為內力的剪力Qo。取零點下的土壓力部分對最低點求彎距，運用方程求出x，得出u。</p><p>　?、墼O最大彎距距離土壓力零點為xm，根據(jù)

67、等值梁法看樁為簡直梁，求彎距矢量和，得出最大彎距。</p><p><b>　?。?）土壓力計算：</b></p><p>　?、俚谝浑A段挖土深至0.25m，此階段結構穩(wěn)定，不用計算 。 </p><p>　?、诘诙A段挖土深至6.7m，并在-3m 標高處設立錨桿</p><p>　?。╝）計算方法：按朗肯理論計算主動與

68、被動土壓力強度，其公式如下：</p><p><b>　　其中：</b></p><p>　　—— 朗肯主動土壓力強度 （）</p><p>　　—— 地面均勻荷載 （）</p><p>　　—— 第 層土的重度 （）</p><p>　　—— 第 層土的厚度

69、 （）</p><p>　　—— 朗肯主動土壓力系數(shù)；</p><p><b>　　其中：</b></p><p>　　、—— 計算點土的抗剪強度指標，、 </p><p><b>　　=</b></p><p>　　=（20.2x6.7+20）x0.271-2x0

70、x0.521=42.1</p><p>　　（b）求開挖面下土壓力為0點</p><p><b>　　m</b></p><p>　?。╟）求O點開挖面以上土壓力</p><p><b>　?。╠）求</b></p><p>　　d以上作用在樁上土壓力對o點的力矩：</

71、p><p>　　圖3.1 開挖第二階段土壓力分布簡圖</p><p><b>　?。╡）計算支撐反力</b></p><p><b>　　支撐到d點距離</b></p><p><b>　　支撐反力</b></p><p><b>　　假設支座d

72、處的反力</b></p><p>　?。╢）樁在d下嵌故深度t</p><p><b>　　需要樁長度</b></p><p><b>　　（g）樁強度驗算</b></p><p>　　樁上剪力為0的位置距地面以下y處</p><p>　?、鄣谌A段挖土深9m，并

73、在-6m 標高處設立錨桿</p><p>　　在這一階段，土壓力系數(shù)采用加權平均計算，開挖面范圍內土體力學指標加權平均值為：</p><p><b>　　（a）土壓力計算</b></p><p><b>　　0m處：</b></p><p><b>　　9m處以上: </b>&

74、lt;/p><p><b>　　9m處以下: </b></p><p>　　土壓力為0的距開挖面的d點深度：</p><p>　　d以上對樁的土壓力的合力：</p><p>　　d以上作用在樁上土壓力對d點的力矩：</p><p>　　圖3.2 開挖第三階段土壓力分布簡圖</p>&l

75、t;p>　?。╞）計算支撐反力：</p><p>　　第一層支撐到d點距離：</p><p>　　第二層支撐到d點距離：</p><p>　　第一層支撐反力取第一層挖土時的值：</p><p><b>　　第二層支撐反力值</b></p><p>　　假設支座d處的反力：</p>

76、;<p>　?。╢）樁在d下嵌故深度t</p><p><b>　　需要樁長度</b></p><p><b>　　（g）樁強度驗算</b></p><p>　　樁上剪力為0的位置距地面以下y處</p><p>　　3.3 錨桿設計的內容和步驟</p><p>

77、;　　土層錨桿是一種輔助結構，以外拉方式來錨固支護結構的圍護墻，土層錨桿支護的計算內容包括：錨桿承載力，拉桿截面面積，錨桿自由端長度，錨桿的水平力和土層錨桿的整體穩(wěn)定性驗算。</p><p><b>　　步驟：</b></p><p>　?。?）確定基坑支護方案，根據(jù)基坑開挖深度和土的參數(shù)，確定錨桿的層數(shù)，間距和傾角等。</p><p>　?。?/p>

78、2）計算擋墻單位長度所受各層錨桿的水平力</p><p>　?。?）根據(jù)錨桿的傾角，間距，計算錨桿的軸力</p><p>　?。?）計算錨桿的錨固端長度；</p><p>　　（5）計算錨桿的自由端長度；</p><p>　　（6）土層錨桿總長度的計算；</p><p>　　（7）計算錨桿的端面尺寸；</p>

79、;<p>　?。?）計算樁，墻與錨桿的整體穩(wěn)定；</p><p>　　（9）計算錨桿腰梁斷面尺寸。</p><p>　　3.3.1 錨桿承載力的計算</p><p>　?。?）本工程采用兩層錨桿，水平間距一般?。?.5~4.5）m，此處為1.8m；傾角</p><p>　?。?）由前面的計算可以知道，錨桿的水平力是</p

80、><p>　?。?）由三角形關系可以求出錨桿的軸力</p><p>　?。?）錨桿自由段長度的計算：</p><p><b>　　如下圖3.3所示：</b></p><p>　　圖3.3 錨桿自由段長度計算簡圖</p><p>　　O為土壓力零點，OE為假想滑裂面，錨桿AD與水平線AC夾角，AB為非

81、錨固段，可由幾何關系得：</p><p>　　其中 </p><p><b>　　在此處，</b></p><p><b>　　所以 </b></p><p>　　因為小于5m，而規(guī)范規(guī)定錨桿自由端長度不得小于5m，為了結構的穩(wěn)定，這里我們取兩道錨桿的自由段都為6m<

82、;/p><p>　　（5）錨桿的錨固段長度的計算：</p><p>　　圓柱形水泥壓漿錨桿的錨固段長度按下式計算：</p><p>　　其中 ： —— 錨固段直徑，可取鉆頭直徑的1.2倍；</p><p>　　—— 錨固安全系數(shù)，取=1.5，當使用年限超過兩年或周圍環(huán)境要求較高時取=2.0；</p><p>　　—— 土層

83、錨桿設計軸向拉力，即按擋墻計算得到的錨拉力；</p><p>　　—— 錨固體與土層之間的剪切強度，可按各地積累的經驗取用，也可以按照公式 </p><p>　　其中 C —— 土體的粘聚力；</p><p>　　—— 錨固段中點的上覆壓力；</p><p>　　—— 錨固段與土體之間的摩擦角，通常取=。當采用二次壓注漿時，取，

84、其中為土體的固結塊剪的內摩擦角峰值。</p><p>　　在本工程中，取=1.5 ， =57.23KN ；</p><p>　　，因為在工程中采用的是直徑120mm的鉆孔機械，</p><p><b>　　所以得：</b></p><p>　?。?）土層錨桿總長度的計算：</p><p>

85、　　土層錨桿總長度可按下式計算：</p><p>　　公式中 —— 錨桿的總長度；</p><p>　　—— 錨固段長度，由計算確定；</p><p>　　—— 自由變形段長度，應取超過滑裂面0.5 ~ 1.0m的長度，即按上式確定的長度再加0.5 ~ 1.0m 。</p><p>　　所以，第一層錨桿的總長度為 =11m。第

86、二層錨桿的總長度為=17m</p><p>　　（7）土層錨桿截面積的計算：</p><p>　　土層錨桿截面積可以按照下式計算：</p><p>　　其中 A —— 錨桿的截面積；</p><p>　　—— 土層錨桿設計軸向拉力；</p><p>　　—— 安全系數(shù)，取1.3；</p><p&g

87、t;　　—— 錨桿材料的設計標準強度值。</p><p>　　則根據(jù)實際情況，=57.23KN ； 。鋼筋在此用HRB335的鋼筋，則=300</p><p><b>　　所以帶入數(shù)據(jù)得：</b></p><p><b>　　選用 </b></p><p><b>　　選用 &

88、lt;/b></p><p><b>　　3.4 樁的配筋</b></p><p>　　3.4.1 樁體的配筋計算方法</p><p>　　將圓形樁體化為長方形的墻體，然后采用雙面對稱配筋方法配筋。灌注樁直徑為1000mm，保護層為60mm，混凝土為C30，受力鋼筋，分布鋼筋均采用Ⅱ級鋼筋。綜合安全系數(shù)K=1.4，將直徑為1000mm

89、的圓形樁體化為寬1000mm。墻厚h的墻體</p><p>　　C30混凝土的，Ⅱ級鋼筋的設計強度。</p><p>　　墻最大彎矩墻厚880mm，保護層為35mm，混凝土為C30，受力鋼筋，分布鋼筋均采用Ⅱ級鋼筋。</p><p>　　C30混凝土的，Ⅱ級鋼筋的設計強度。</p><p>　　墻最大彎矩。采用雙面對稱配筋</p>

90、<p>　　—— 樁的最大彎矩（）</p><p>　　—— 縱向鋼筋橫截面積 （）</p><p>　　—— 樁的半徑 （）</p><p><b>　?。ǎ?，</b></p><p>　　—— 混凝土強度設計值 （）</p><p>　　—— 鋼筋強度設計值（）<

91、;/p><p><b>　　總面積</b></p><p><b>　　實配鋼筋 </b></p><p>　　最小配筋率=0.428％</p><p>　　根據(jù)《簡明深基坑工程設計施工手冊》 [13]鉆孔灌注樁的最小配筋率為％，故按12Φ20配筋可以滿足要求。</p><p>

92、　　鋼筋按一排均勻布置。</p><p>　　3.4.2 構造配筋</p><p>　　根據(jù)《簡明深基坑工程設計施工手冊》[13] 有：鋼箍宜采用螺旋筋，間距一般為，每隔應布置一跟直徑不小于的焊接加強箍筋，以增加鋼筋籠的整體剛度，有利于鋼筋籠吊放和澆灌水下混凝土時整體性.</p><p>　　鋼筋籠的配筋量由計算確定，鋼筋籠一般離孔底200~500mm。</

93、p><p>　　因此在本基坑設計中:采用的螺旋筋為箍筋，另外每隔布置一根的焊接加強箍筋（即定位筋）</p><p><b>　　3.5 冠梁設計</b></p><p>　　由于本工程采用鉆孔灌注樁作為支護結構,為了提高支護體系的穩(wěn)定性形成閉合的結構,根據(jù)要求在鉆孔灌注樁頂部設置冠梁,增加整體的穩(wěn)定性.</p><p>　

94、　根據(jù) 《深基坑工程優(yōu)化設計》[11] 一般冠梁高度為,寬度為（ 為鉆孔灌注樁的直徑）.冠梁剛度越大,則冠梁的作用相當于支點的作用,對樁的受力和變形將起顯著的作用,因此設計時可以適當?shù)膶⑵鋽嗝婕哟?配以適量的鋼筋,增加剛度。</p><p>　　本工程設計冠梁高度為,寬為?；炷翗颂枮?按以下公式計算冠梁的筋:</p><p><b>　　式中</b></p&g

95、t;<p><b>　　——冠梁的配筋面積</b></p><p>　　—— 樁按最大彎矩配筋時的鋼筋面積</p><p>　　本基坑取系數(shù)為 所以</p><p>　　取 則最小配筋率 ＞</p><p>　　故配筋滿足要求。箍筋采用。為安全起見冠梁的配筋，在滿足穩(wěn)定且較經濟的情況下可適當調整

96、。鋼筋的具體布置見冠梁配筋圖。</p><p><b>　　3.6 腰梁設計</b></p><p><b>　　錨噴支護腰粱計算</b></p><p>　　按多跨連續(xù)梁計算（見計算簡圖）</p><p>　　圖3.4 錨噴支護腰粱計算簡圖</p><p><b&

97、gt;　　計算結果得： </b></p><p>　　表3.3經計算選用腰粱型號見基坑支護腰梁型鋼選用表 </p><p>　　此表摘自《巖土工程師》</p><p>　　則腰梁配筋結果為：第一層錨桿處腰梁的配筋可選用2[14a，第二層錨桿處腰梁的配筋可選用2[22a。此工程中為了安全起見，兩層錨桿的腰梁都采用2[22a的槽鋼。<

98、;/p><p><b>　　箍筋選用</b></p><p>　　4. 基坑的穩(wěn)定性驗算</p><p><b>　　4.1 概述</b></p><p>　　在基坑開挖時，由于坑內土體挖出后，使地基的應力場和變形場發(fā)生變化，可能導致地基的失穩(wěn)，例如地基的滑坡、坑底隆起及涌砂等。所以在進行支護設計時

99、，需要驗算基坑穩(wěn)定性，必要時應采取適當?shù)募訌姺婪洞胧?，使地基的穩(wěn)定性具有一定的安全度。</p><p><b>　　4.2 驗算內容</b></p><p>　　對有支護的基坑全面地進行基坑穩(wěn)定性分析和驗算，是基坑工程設計的重要環(huán)節(jié)之一。目前，對基坑穩(wěn)定性驗算主要有如下內容：</p><p>　　①基坑整體穩(wěn)定性驗算</p>&

100、lt;p>　　②基坑的抗隆起穩(wěn)定驗算</p><p>　?、刍拥卓?jié)B流穩(wěn)定性驗算</p><p>　　④基坑支護結構踢腳穩(wěn)定性驗算</p><p>　　4.3 驗算方法及計算過程</p><p>　　4.3.1 基坑的整體抗滑穩(wěn)定性驗算</p><p>　　根據(jù)《簡明深基坑工程設計施工手冊》[6] 采用圓

101、弧滑動面驗算板式支護結構和地基的整體穩(wěn)定抗滑動穩(wěn)定性時，應注意支護結構一般有內支撐或外拉錨桿結構、墻面垂直的特點。不同于邊坡穩(wěn)定驗算的圓弧滑動，滑動面的圓心一般在擋墻上方，基坑內側附近。通過試算確定最危險的滑動面和最小安全系數(shù)?？紤]內支撐或者錨拉力的作用時，通常不會發(fā)生整體穩(wěn)定破壞，因此，對支護結構，當設置外拉錨桿時可不做基坑的整體抗滑移穩(wěn)定性驗算。</p><p>　　4.3.2 基坑抗傾覆穩(wěn)定性驗算<

102、/p><p><b>　　a.概述：</b></p><p>　　根據(jù)《建筑基坑支護技術規(guī)程應用手冊》[11] 支護結構在水平荷匝作用下，對于內支撐或錨桿支點體系，基坑土體有可能在支護結構產生踢腳破壞時出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象。對于單支點結構，踢腳破壞產生于以支點處為轉動點的失穩(wěn)，對于多層支點結構，則可能繞最下層指點轉動而產生踢腳失穩(wěn)。</p><p>&

103、lt;b>　　b.穩(wěn)定性驗算</b></p><p>　　根據(jù)《建筑基坑支護技術規(guī)程應用手冊》[11]抗傾覆安全系數(shù)如下：</p><p>　　其中有 </p><p>　　式中 —— 被動土壓力系數(shù)與主動土壓力系數(shù)的比值</p><p>　　—— 基坑的開挖深度<

104、;/p><p>　　—— 最下道支撐點到基坑底的距離</p><p><b>　　—— 樁的入土深度</b></p><p><b>　　—— 地面荷載，</b></p><p>　　—— 樁長范圍內土層的重度的加強平均值</p><p>　　—— 樁長范圍內土層的內摩擦角的加強

105、平均值</p><p>　　—— 樁長范圍內土層的粘聚力的加強平均值</p><p>　　—— 踢腳安全系數(shù)。其范 圍為</p><p><b>　　其中有：</b></p><p>　　樁長范圍內的所有土層參數(shù)的加權平均值如下：</p><p><b>　　又有上式得</b>

106、;</p><p>　　H=9m </p><p><b>　　則得出 </b></p><p>　　4.3.3 基坑抗隆起穩(wěn)定性驗算 </p><p>　　圖4.1 基坑抗隆起穩(wěn)定性驗算計算簡圖</p><p>　　采用同時考

107、慮c、φ的計算方法驗算抗隆起穩(wěn)定性。</p><p><b>　　式中 </b></p><p>　　——　墻體插入深度；</p><p>　　——　基坑開挖深度；</p><p><b>　　——　 地面超載；</b></p><p>　　——　 坑外地表至墻底，各土層

108、天然重度的加強平均值；</p><p>　　——　 坑內開挖面以下至墻底，各土層天然重度的加強平均值；</p><p>　　、——　 地基極限承載力的計算系數(shù)；</p><p>　　、—— 為墻體底端的土體參數(shù)值；</p><p>　　用普郎特爾公式，、分別為：</p><p>　　4.3.4 抗?jié)B流（或管涌）穩(wěn)

109、定性驗算</p><p><b>　?。?）概述</b></p><p>　　根據(jù)《建筑基坑工程設計計算與施工》[6] 在地下水豐富、滲流系數(shù)較大（滲透系數(shù)）的地區(qū)進行支護開挖時，通常需要在基坑內降水。如果圍護短墻自身不透水，由于基坑內外水位差，導致基坑外的地下水繞過圍護墻下端向基坑內外滲流，這種滲流產生的動水壓力在墻背后向下作用，而在墻前則向上作用，當動水壓力大于

110、土的水下重度時，土顆粒就會隨水流向上噴涌。在軟粘土地基中滲流力往往使地基產生突發(fā)性的泥流涌出，從而出現(xiàn)管涌現(xiàn)象。以上現(xiàn)象發(fā)生后，使基坑內土體向上推移，基坑外地面產生下沉，墻前被動土壓力減少甚至喪失，危及支護結構的穩(wěn)定。驗算抗?jié)B流穩(wěn)定的基本原則是使基坑內土體的有效壓力大于地下水的滲透力</p><p>　?。?）抗?jié)B穩(wěn)定性驗算</p><p><b>　　如下圖9所示，</b

111、></p><p>　　作用在管涌范圍內B上的全部滲透壓力J為</p><p>　　公式中：h —— 在B范圍內從墻底到基坑底面的水頭損失，一般可??；</p><p><b>　　—— 水的重度；</b></p><p>　　B—— 流砂發(fā)生的范圍，根據(jù)實驗結果，首先發(fā)生在離坑壁大約等于擋墻插入深度的</p&

112、gt;<p><b>　　一半范圍內，即</b></p><p>　　圖4.2 抗管涌驗算示意圖</p><p>　　抵抗?jié)B透壓力的土體水中重量為：</p><p>　　式中： —— 土的浮重度；</p><p>　　D——樁的插入深度。</p><p>　　帶入數(shù)據(jù)分別計算得：

113、</p><p>　　因為滿足W 〉J ，所以不會發(fā)生管涌。</p><p>　　坑外水位取地表下1.0m，坑內水位取坑底下1.0m。則</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　—— 坑底土的滲流水力坡度</p><p>　　—— 坑底內外的水頭差</p>

114、<p>　　—— 最短滲徑流線長度 </p><p>　　—— 滲流水平段總長度</p><p>　　—— 滲流垂直段總長度</p><p>　　—— 滲徑垂直段換算成水平段的換算系數(shù)，單排帷幕墻時，取</p><p><b>　?。憾嗯裴∧粔r。取</b></p><p>　

115、　—— 坑底土體的臨界水力坡度。</p><p><b>　　—— 土的顆粒密度</b></p><p><b>　　—— 土的空隙比</b></p><p>　　—— 抗?jié)B流或抗管涌穩(wěn)定性安全系數(shù)，取</p><p>　　5. (AB.AD.DC)斷面的圍護結構設計與計算</p>

116、;<p><b>　　5.1 土釘概述</b></p><p>　　土釘墻支護是在基坑開挖過程中將較密排列的細長桿件置為原位土體中，并在坡面上噴射鋼筋網混凝土面層。通過土釘、土體和噴射混凝土面層的共同工作，形成復合土體。</p><p>　　5.2 土釘墻設計內容 </p><p><b>　　（1）方案確定；<

117、;/b></p><p><b>　?。?）土釘計算；</b></p><p>　?。?）結構計算；（包括抗傾覆，抗滑移穩(wěn)定驗算；）；</p><p>　?。?）水泥摻量及外加劑配合比；</p><p><b>　　（5）構造處理；</b></p><p>　　5.2.

118、1 方案確定</p><p>　　該段為基坑采用土釘墻支護進行施工，基坑實際挖深10m，結構外側地面附加荷載q取20kPa。，開挖斜面坡取，土釘長度一般取0.5~1.2倍開挖深度，在這里視情況而定，暫取10m左右的值，然后再驗算。土釘間距為1.5m。</p><p>　　土釘垂直傾角為。

119、 表5.1 (AB.AD.DC)側基坑土層分布表</p><p>　　表5.2 (AB.AD.DC)側基坑土層系數(shù)表</p><p>　　5.2.2 土釘計算 </p><

120、;p>　　①土釘所受土壓力公式：</p><p><b>　?。?）</b></p><p><b>　　q 坡上超載</b></p><p><b>　　r 土的重度</b></p><p>　?、谕玲斂拱瘟Γɑ衙嫱猓?lt;/p><p>&

121、lt;b>　?。?）</b></p><p><b>　　求</b></p><p><b>　　共設6層土釘</b></p><p>　　圖5.1 土釘分布簡圖</p><p>　　圖5.2 圖5.1藍色部分詳圖</p><p>　　而由于土釘垂直傾

122、角很小所以將Lm近似取為La</p><p><b>　　同理可求：</b></p><p><b>　　而所以</b></p><p>　　值粘結強度參照《巖土錨桿（索）設計規(guī)程》（CECS22：2005）取值如下：</p><p>　　粉質粘土 </p>

123、<p>　　圓 礫 </p><p><b>　　a.第一道土釘，</b></p><p><b>　　由公式</b></p><p><b>　　以及得：</b></p><p>　　b.第二道土釘，及值</p>