河南理工畢業(yè)設(shè)計基坑支護

1、摘 要武漢市泰合小區(qū)3#住宅樓，擬建建筑場地的東側(cè)和南側(cè)現(xiàn)為公路，設(shè)置地面荷載為20kpa，北側(cè)和西側(cè)為同小區(qū)其他建筑物,基坑深度均大于本設(shè)計基坑，地面荷載設(shè)為10kpa，擬建住宅樓高度為80m，基坑深度為8m，設(shè)置兩層地下室，作為停車場和機房用地，基坑四周距離圍墻15m左右，采用排樁加錨桿支護，其中ab、ad側(cè)采用單排錨桿，bc、cd側(cè)設(shè)置兩排錨桿進行支護。ab、ad側(cè)樁的嵌固深度為5.5m，bc、cd側(cè)為6.0m，總的樁長在14.0m左右。錨桿ab、ad側(cè)錨桿長為20.0m，bc、cd側(cè)一層錨桿長15.16m，二層錨桿長為18.84m，設(shè)計中還對基坑進行降水，采用輕型井點降水系統(tǒng)，井點管間

2、距周邊為3.2m，角落地方為2.8m，選用兩臺3b-19型離心泵，軸功率為8.0kw。所以根據(jù)場地工程地質(zhì)條件，為了滿足此擋土墻和邊坡的安全、經(jīng)濟、合理等問題，最終確定采用排樁支護、樁錨支護和放坡支護開挖三種支護方式經(jīng)過幾種方案的優(yōu)選，四周均采用樁錨支護方案，滿足工程要求。本設(shè)計主要對此基坑工程進行方案論證選擇、設(shè)計計算及基坑降排水和工程監(jiān)測。關(guān)鍵詞：基坑支護；樁錨支護；基坑降水；工程監(jiān)測abstractwuhan city, the tai he biotope proposed residential buildings, the east and south of the propose

3、d building site is now the highway, set the ground load 20kpa, north and west with the other buildings of the district, the pit depth is greater than the design pit, the ground load is set to 10kpa, the proposed residential building height of 80 meters, the pit depth of 8 meters, set up a two-tier b

4、asement car park and the engine room space, pit distance fence around 15 meters or so. there is two rows bolt anchor in the side of bc, cd, and single row in the side of ab, ad. the use of soldier pile retaining pile embedded depth ab, ad side5.5 meters, bc, cd, side 6.0 meters . the total pile is 1

5、4.0 meters or so. anchor ab, ad side of the bolt is 20.0 meters, bc, cd, side is 15.16 meters in the first floor, and 18.84 meters in the last floor .the design of the pit precipitation well point dewatering system, the periphery of the well point tube spacing for 3.2 meters corner of the place is 2

6、.8 meters, the choice of two 3b-19 centrifugal pump, the shaft power 8.0kw.so site engineering geological conditions, in order to meet the retaining walls and slope of the security, economic, reasonable, and ultimately to determine using the row of piles supporting pile anchor support and grading su

7、pport three supporting way through several programs preferred, are used around the pile - anchor the program to meet the engineering requirements .the design of this pit engineering demonstration program selection, design calculations, engineering, monitoring and construction design.keywords: founda

8、tion pit; pile - anchor; pit precipitation; project monitoring目 錄第一章 緒論11.1 問題的提出11.2 基坑支護技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀11.3 常用基坑支護技術(shù)的方法21.3.1 排樁或地下連續(xù)墻21.3.2 水泥土墻21.3.3 土釘墻21.3.4 逆作拱墻21.3.5 放坡21.4 本設(shè)計的主要內(nèi)容及設(shè)計原則21.4.1 設(shè)計內(nèi)容21.4.2 設(shè)計原則3第二章 工程地質(zhì)資料及概況42.1 工程規(guī)模42.2 現(xiàn)場概況42.3 工程地質(zhì)條件42.3.1 地形地貌42.3.2 氣象條件52.3.3 場地土層52.4 水文地質(zhì)條件62.5

9、 基坑側(cè)壁安全等級6第三章 基坑支護方案比選73.1 基坑環(huán)境條件73.2 支護結(jié)構(gòu)選型73.2.1土釘墻支護73.2.2 噴錨網(wǎng)支護93.2.3 排樁支護103.2.4 土層錨桿設(shè)計參數(shù)12第四章 基坑支護設(shè)計計算144.1 支護設(shè)計計算方法144.1.1 土質(zhì)計算參數(shù)144.1.2 計算區(qū)段劃分144.1.3 計算方法154.1.4 土壓力系數(shù)計算154.2 ab、da段支護結(jié)構(gòu)設(shè)計計算154.2.1 土壓力系數(shù)計算154.2.2 各土層土壓力計算：164.2.3 排樁嵌固深度計算174.2.4 排樁內(nèi)力與配筋計算204.2.5 錨桿設(shè)計計算224.2.6 穩(wěn)定性驗算254.3 bc、cd

10、段支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算314.3.1 土壓力系數(shù)計算324.3.2 各土層土壓力計算334.3.3 開挖6.0m處一排錨桿計算354.3.4開挖8.0m處二排錨桿計算374.3.5 排樁嵌固深度384.3.6 排樁內(nèi)力計算384.3.7樁身配筋計算404.3.8 錨桿設(shè)計計算414.3.9 穩(wěn)定性驗算43第五章 基坑降水計算505.1 基坑降水505.1.1 降水的意義505.1.2 降水的方法505.1.3 降水對周圍環(huán)境的影響505.2 基坑降水的計算505.2.1 水井理論的基本假設(shè)515.2.2 基坑涌水量的計算515.2.3 基坑的等效半徑515.2.4 基坑滲透系數(shù)k515.2.5

11、降水影響半徑r525.2.6 基坑涌水量q525.2.7 井點管的埋深h計算535.2.8 確定單井出水量q545.2.9 確定井點管數(shù)量545.2.10 確定井點管間距d545.2.11 抽水設(shè)備選型555.2.12 校核水位降低數(shù)值555.3 輕型井點降水的施工565.3.1 施工機具準備565.3.2 施工材料565.3.3 技術(shù)準備565.3.4 平整場地575.3.5 井點安裝575.3.6 抽水585.3.7 施工注意事項58第六章 基坑工程監(jiān)測606.1 基坑工程監(jiān)測目的606.2 基坑監(jiān)測工作的內(nèi)容606.2.1 水平位移監(jiān)測606.2.2 沉降監(jiān)測616.2.3 測斜監(jiān)測62

12、6.2.4 軸力監(jiān)測636.2.5 基坑及周圍環(huán)境的監(jiān)測、測試636.3 基坑監(jiān)測基本要求636.4 觀測頻率646.5 監(jiān)測數(shù)據(jù)處理64第七章 結(jié)論65參考文獻67致謝68第一章 緒論1.1 問題的提出隨著城市的建設(shè)基坑支護技術(shù)也不斷發(fā)展，面對不同工程環(huán)境及條件，采用何種支護形式顯得至關(guān)重要，同時把是否能保證基坑及周圍環(huán)境的安全及工程造價低作為判斷一個支護設(shè)計方案是否合理的標準。如果支護結(jié)構(gòu)型式選擇合理,就可以做到整個基坑以及整個建筑物的安全可靠,還可以帶來可觀的經(jīng)濟與社會效益。過去支護比較簡單，一般能滿足基坑安全施工，然而單一的支護技術(shù)已滿足不了當前工程建設(shè)的發(fā)展需要，各種組合支護技術(shù)也蓬

13、勃發(fā)展，選定該課題也是為了培養(yǎng)自己的綜合能力。根據(jù)土木工程專業(yè)（巖土工程方向）的培養(yǎng)目標要求及本人以后畢業(yè)的主要服務(wù)去向，通過畢業(yè)設(shè)計，能夠使我們把所學過的專業(yè)知識綜合應(yīng)用于實際工程設(shè)計中，使理論與生產(chǎn)實踐相結(jié)合提高工程設(shè)計能力，能獨立進行基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計。通過基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計，使我們在應(yīng)用現(xiàn)行規(guī)范、標準、技術(shù)指標與經(jīng)濟指標等方面得到基本訓(xùn)練，達到對所學專業(yè)知識進行鞏固、綜合掌握和靈活運用的目的，提高分析問題、解決問題的能力。1.2 基坑支護技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀基坑工程是我國當前地基基礎(chǔ)領(lǐng)域一個重要的研究方向?；庸こ淘诙兰o八十年代末才開始全面、深入地研究與工程實踐，改革開放以前，基礎(chǔ)埋深較淺，

14、基坑開挖深度一般在5m以內(nèi)，一般建筑基坑均可采用放坡開挖或用少量鋼板樁支護。在我國改革開放和國民經(jīng)濟持續(xù)高速增長的形勢下，全國工程建設(shè)亦突飛猛進，高層建筑迅猛發(fā)展，建筑高度越來越高，同時各地還興建了許多大型地下市政設(shè)施、地下商場、地鐵車站等，導(dǎo)致多層地下室逐漸增多，基坑開挖深度超過10m 的比比皆是，其埋置深度也就越來越深，對基坑工程的要求越來越高，隨著人防、地鐵、地下商場、倉庫、影劇院等大量工程的建設(shè)，特別是近年來的工程實踐，城市地下空間開挖技術(shù)得到了長足發(fā)展和提高。國內(nèi)外大量工程實踐表明，許多工程的最危險階段不一定是在正常使用階段，而是在建造階段和老化階段。對許多工程事故常常發(fā)生在施工階段

15、而言，其原因除了施工質(zhì)量沒有保證、施工方法發(fā)生了不合理的改變、人為錯誤等原因以外，重要原因之一是由于對環(huán)境、地質(zhì)、荷載等因素認識不足而導(dǎo)致設(shè)計和施工中的某種失誤和疏忽所致。因此國外許多國家陸續(xù)制訂了指導(dǎo)基坑開挖與支護設(shè)計和施工的法規(guī)。除了明挖法、暗挖法、蓋挖法、盾構(gòu)法、沉管法、凍結(jié)法及注漿法等開挖技術(shù)外新進展還有：全過程機械化、盾構(gòu)法得到較大發(fā)展、微型盾構(gòu)和非開挖技術(shù)已廣泛應(yīng)用、預(yù)砌塊法施工技術(shù)、預(yù)切槽法施工技術(shù)、頂管大管棚法、微氣壓暗挖法、數(shù)字化掘進，又稱計算機化掘進，應(yīng)用于硬巖工程的開挖。1.3 常用基坑支護技術(shù)的方法1.3.1 排樁或地下連續(xù)墻適用條件：基坑側(cè)壁安全等級一、二、三級；懸臂

16、式結(jié)構(gòu)在軟土場地中不宜大于5m；當?shù)叵滤桓哂诨拥酌鏁r，宜采用降水、排樁加截水帷幕或地下連續(xù)墻。1.3.2 水泥土墻適用條件：基坑側(cè)壁安全等級宜為二、三級；水泥土樁施工范圍內(nèi)地基土承載力不宜大于150kpa；基坑深度不宜大于6m。1.3.3 土釘墻適用條件：基坑側(cè)壁安全等級宜為二、三級的非軟土場地；基坑深度不宜大于12m，當?shù)叵滤桓哂诨拥酌鏁r，應(yīng)采取降水或截水措施。1.3.4 逆作拱墻適用條件：基坑側(cè)壁安全等級宜為二、三級；淤泥和淤泥質(zhì)土場地不宜采用：拱墻軸線的矢跨比不宜小于1/8；基坑深度不宜大于12m；地下水位高于基坑底面時，應(yīng)采取降水或截水措施。1.3.5 放坡適用條件：基坑側(cè)壁安

17、全等級宜為三級；施工場地應(yīng)滿足放坡條件；可獨立或與上述其他結(jié)合使用；當?shù)叵滤桓哂谄履_時，應(yīng)采取降水措施。1.4 本設(shè)計的主要內(nèi)容及設(shè)計原則1.4.1 設(shè)計內(nèi)容本篇設(shè)計的編寫是通過武漢市泰合小區(qū)3#住宅樓工程地質(zhì)資料的搜集以及相關(guān)參考文獻的查閱、學習、總結(jié)，深入了解基坑支護技術(shù)的設(shè)計內(nèi)容及設(shè)計方法，選擇排樁錨拉支護的依據(jù)，及其優(yōu)缺點，排樁樁長，樁徑，以及錨桿長度，間距及配筋。一方面為今后有關(guān)這類基坑支護的工程設(shè)計、施工提供參考依據(jù)；另一方面更能推動該地區(qū)基坑支護技術(shù)的研究和應(yīng)用提供建議。本文的主要研究內(nèi)容有以下幾個方面：1.有關(guān)基坑支護技術(shù)文獻綜述2.基坑支護方案比選3. 基坑支護設(shè)計計算：排

18、樁的嵌固深度、內(nèi)力及配筋計算，錨桿設(shè)計計算，穩(wěn)定性驗算，4.基坑降水計算5.基坑工程監(jiān)測：水平位移監(jiān)測、沉降監(jiān)測、測斜監(jiān)測、及軸力監(jiān)測。1.4.2 設(shè)計原則 1、本基坑支護堅持安全、經(jīng)濟、方便施工的設(shè)計原則和思路。在掌握基坑工程要求（平面尺寸和深度等）、場地工程和水文地質(zhì)條件、場地周邊環(huán)境條件等資料后，對影響基坑工程維護體系安全的主要矛盾作出分析。2、安全原則不僅指維護體系本身安全，保證基坑開挖、地下結(jié)構(gòu)施工順利，而且要保證臨近建（構(gòu)）筑物和市政設(shè)施的安全和正常使用。3、經(jīng)濟原則不僅是指維護體系的工程費用，而且要考慮工期，考慮開挖是否方便，考慮安全貯備是否足夠，應(yīng)采用綜合分析，確定該方案是否經(jīng)

19、濟合理。4、方便施工原則也應(yīng)是維護體系的選用原則和思路之一。方便施工可以降低開挖費用，而且可以節(jié)約工期、提高維護體系的可靠性。第二章 工程地質(zhì)資料及概況2.1 工程規(guī)模擬建場區(qū)位于武漢市武昌區(qū)雄楚大道與佳園路交匯處，根據(jù)委托方提供的規(guī)劃意見書，該建筑項目占地面積約3500平方米，建筑物地上23層，一、二兩層作為商業(yè)用房，地下室為兩層，作為車庫與機房用地，建筑物控制高度小于80.0m?；由疃葹?.0m，根據(jù)場地的土層條件及武漢市類似基坑工程的經(jīng)驗，為保證基坑的穩(wěn)定性及盡量節(jié)省投資，經(jīng)方案比選，擬采用排樁加錨桿對該基坑進行支護。工程質(zhì)量要求較高。2.2 現(xiàn)場概況武漢市泰合小區(qū)3#住宅樓，位于雄楚

20、大道以北，佳園路以西，基坑南北向?qū)?0m，東西向?qū)?0m，周長200m，基坑占地面積1600.基坑縱深8.0m，基坑北側(cè)25m為同一小區(qū)的建筑物，樓高23層，基坑深度10m，已經(jīng)施工完畢。東側(cè)為50m為一大型商廈，占地面積6000，基坑深度15m,建筑物高度120m，已經(jīng)投入運營。基坑?xùn)|南10m兩側(cè)由公路環(huán)繞，其中公路邊緣有市政建筑、地下管線等其他設(shè)施，做好支護工作是非常重要的。以防止路基塌陷開裂。圖2.1 基坑地理位置圖2.3 工程地質(zhì)條件2.3.1 地形地貌武漢市市區(qū)處于華中地區(qū)，市區(qū)為廣闊的江漢沖積平原，地處長江北西岸高河漫灘一級階地以上，自西北部的山前地帶向東南部平原區(qū)河流相沉積物逐漸

21、增厚，地貌單元由沖洪積扇過渡為沖積平原。地表土層雜填土及素填土組成，下部為一套第四紀沖擊物，具明顯的二元結(jié)構(gòu)，上部為粘性土，局部夾粉土，下部為砂性土，局部夾粘性土，基地為志留系泥質(zhì)頁巖、粉砂巖。2.3.2 氣象條件武漢市平原區(qū)屬暖溫帶半濕潤、半干旱大陸性季風氣候，年平均氣溫1417。1 月份氣溫最低，月平均氣溫-4-5；7 月份氣溫最高，月平均氣溫3540。標準凍深為0.8m，年平均降水量10001500mm，且集中在雨季79 月份，年平均風速23m/s，最大風速可超過15m/s。2.3.3 場地土層據(jù)中冶地勘巖土工程總公司提供的巖土工程勘察報告，本次勘探的最大深度（60.0m）范圍內(nèi)，除上部

22、為人工填土外，其下部為一般第四系沉積土。地層主要以填土、粘性土、砂土和粉質(zhì)粘土等組成，其主要地層由上至下詳細描述如下：雜填土：雜色，稍密，濕，主要以碎磚塊等建筑垃圾組成，本層在整個場地均有分布。素填土：黃褐色，可塑硬塑，以粘質(zhì)粉土、粉質(zhì)粘土為主，主要回填物為粉質(zhì)粘土，局部為粉土，含云母、氧化鐵及少量磚屑、灰渣和少量小磚塊及炭屑，本層在整個場地均有分布，層厚1.201.40m。粉質(zhì)粘土：褐黃色；含云母，氧化鐵；軟塑硬塑；飽和；中壓縮性；土質(zhì)較均勻，局部夾1 粘質(zhì)粉土砂質(zhì)粉土夾層及透鏡體。該層底部夾雜少量細紗及卵石顆粒。1 粘質(zhì)粉土砂質(zhì)粉土：褐黃色；含云母，氧化鐵；密實；濕；土質(zhì)較均勻但分布不連續(xù)

23、，主要呈薄層和透鏡體狀分布。本層厚度1.601.80m。淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土：灰黑、黑色，流塑，夾有腐殖物和貝殼碎屑，分布于整個基坑范圍之內(nèi)，厚度為2.8m。粉質(zhì)粘土：紅褐色，堅硬，含砂粒。稍有光澤，無搖震反映，韌性中等，干強度中等。厚度2.02.20m。砂土：褐黃色，含石英、云母及少量長石等，砂質(zhì)不均，褐紅色，中密，濕，主要礦物成分為長石，石英，含少量小礫石，局部為細砂。層厚3.804.10m。粘土：褐黃色；含云母、氧化鐵等；土質(zhì)不均，局部夾少量粉土、細砂及圓礫；飽和；可塑；中中低壓縮性。本層總厚度5.405.80m。粉質(zhì)粘土：褐黃色；含云母、氧化鐵等；飽和；可塑硬塑；中中低壓縮性。夾有粘質(zhì)粉土薄

24、層或透鏡體。局部夾含云母、氧化鐵等；砂質(zhì)粉土。濕；密實。最大厚度3.10m。本層厚度4.806.10m。細砂：褐黃色，含石英、云母及少量長石等，砂質(zhì)不均，夾1 粘土重粉質(zhì)粘土及少量圓礫。本層總厚度7.6010.10m。粉質(zhì)粘土：褐黃色；含云母、氧化鐵等；飽和；可塑硬塑；中中低壓縮性。夾粘質(zhì)粉土薄層或透鏡體。局部夾砂質(zhì)粉土。濕；密實。最大厚度5.10m。本層厚度4.805.10m。2.4 水文地質(zhì)條件（1）由于本次鉆探設(shè)備采用泥漿護壁，鉆探時無法測量地下水，經(jīng)過調(diào)查收集資料，本場地地下水位在2.3m處。（2）根據(jù)在附近場地勘察資料，本場地地下水對擬建建筑物混凝土結(jié)構(gòu)無腐蝕性，但在干濕交替作用下對

25、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具有弱腐蝕性。（3）對防水要求嚴格的地下室或構(gòu)筑物，其設(shè)防水位可參考使用期限內(nèi)歷年最高地下水位設(shè)計；對防水要求不嚴格的地下室或構(gòu)筑物，其設(shè)防水位可參照近35 年的最高地下水位及勘察時實測穩(wěn)定地下水位確定。2.5 基坑側(cè)壁安全等級該基坑工程開挖深度8.0m，圍護結(jié)構(gòu)不是主體結(jié)構(gòu)的一部分，基坑周圍有建筑物，管線，道路，管道等建筑體需加以保護。按照建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程關(guān)于基坑側(cè)壁安全等級及重要性系數(shù)的表述，該基坑工程基坑側(cè)壁安全等級為二級，重要性系數(shù)1.0。（附表如下）表2-1 基坑側(cè)壁安全等級及重要性系數(shù)安全等級破壞后果 重要系數(shù)一級支護結(jié)構(gòu)破壞，土體失穩(wěn)或變形過大對基坑周圍

26、環(huán)境及地下結(jié)構(gòu)施工影響嚴重1.10二級支護結(jié)構(gòu)破壞，土體失穩(wěn)或變形過大對基坑周圍環(huán)境及地下結(jié)構(gòu)施工影響一般1.00三級支護結(jié)構(gòu)破壞，土體失穩(wěn)或變形過大對基坑周圍環(huán)境及地下結(jié)構(gòu)施工影響不嚴重0.90第三章 基坑支護方案比選3.1 基坑環(huán)境條件 基坑圍護結(jié)構(gòu)型式有很多種，其適用范圍也各不相同，影響基坑支護方案的因素很多，并且各因素之間相互聯(lián)系、相互依賴、相互制約，相互作用。歸納起來，主要應(yīng)綜合考慮如下因素：1、基坑支護結(jié)構(gòu)所受的荷載：側(cè)向荷載；垂向荷載；地震荷載；風載；地面超載等。2、基坑的幾何尺寸：場地的形狀；基坑深度；基坑的寬度。3、工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件：勘探資料的內(nèi)容及測試方法；巖土物理力

27、學參數(shù)：地下水情況及分布、制表水位、承壓水層、承壓氣體等。4、環(huán)境條件：基坑周圍地區(qū)性質(zhì)；基坑周圍建筑物狀況及所采用的基礎(chǔ)類型；基坑周圍公用設(shè)施分布及地下構(gòu)筑物、管線情況；基坑周圍交通狀況及道路狀況；基坑周圍水域(河流)狀況：基坑所處地區(qū)環(huán)境特殊狀況及對基坑施工的特殊要求等。5、建筑物的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)及上部結(jié)構(gòu)對支護結(jié)構(gòu)的要求。6、基坑開挖及排水方法。7、對基坑支護結(jié)構(gòu)施工(噪音、振動、地面污染)的要求。8、基坑場地周圍已有基坑支護結(jié)構(gòu)形式或類似基坑支護結(jié)構(gòu)的形式，施工中的成功、失敗原因、教訓(xùn)。9、現(xiàn)己應(yīng)用的各種支護技術(shù)的特點和適用范圍。10、業(yè)主對基坑支護設(shè)計的要求。11、相應(yīng)的基坑支護設(shè)計規(guī)范、

28、指南等。3.2 支護結(jié)構(gòu)選型基坑根據(jù)上述設(shè)計依據(jù)，結(jié)合本基坑工程實際情況有以下幾種可供選擇的支護型式：3.2.1土釘墻支護土釘墻是近年來發(fā)展起來用于土體開挖和邊坡穩(wěn)定的一種新型擋土結(jié)構(gòu)。它由被加固土、放置于原位土體中的細長金屬桿件（土釘）及附著于坡面的混凝土面板組成，形成一個類似重力式墻的擋土墻，以此來抵抗墻后傳來的土壓力和其它作用力，從而使開挖坡面穩(wěn)定。1、工作原理土釘一般是通過鉆孔、插筋、注漿來設(shè)置的，但也可通過直接打入較粗的鋼筋或型鋼形成土釘。土釘沿通長與周圍土體接觸，依靠接觸界面上的粘結(jié)摩阻力，與周圍土體形成復(fù)合土體，土釘在土體發(fā)生變形的條件下被動受力，并主要通過其受拉工作對土體進行加

29、固。而土釘間土體變形則通過面板（通常為配筋噴射混凝土）予以約束。深基坑逐層開挖，逐層在邊坡以較密排列（上下左右）大如圖釘（鋼筋），強化受力土體，并在土釘坡面設(shè)置鋼筋網(wǎng)，分層噴射混凝土，就是土釘支護。噴射混凝土內(nèi)的鋼筋網(wǎng)既調(diào)整結(jié)構(gòu)了錨桿或土釘和噴射混凝土之間的受力使之均勻,以使噴層有一定柔性,允許邊坡有一定位移.同時噴射混凝土防止雨水沖刷,保持邊坡穩(wěn)定和安全。2、土釘墻支護特點土釘墻支護優(yōu)點：（1）土釘與土體形成復(fù)合體，提高了邊坡整體穩(wěn)定和承受坡頂超載能力，增強土體破壞延性，改變邊坡突然塌方性質(zhì)，有利于安全施工；（2）設(shè)備簡單，易于推廣。由于土釘壁土層錨桿長度小得多，鉆孔方便，注漿亦易，噴射混凝

30、土等設(shè)備，施工單位均易辦到；（3）如能與土方開挖配合好，實行平行流水作業(yè)，則工期可縮短，噪音?。唬?）經(jīng)濟效益好，一般成本低于灌注樁支護；（5）分層施工，邊監(jiān)測邊施工，便于采取必要措施；（6）適宜于地下水位以上或經(jīng)降水措施后的雜填土，普通粘土或非松散型的砂土，一般認為可用于標貫擊數(shù)n值在5以上的砂質(zhì)土與n值在3以上的粘性土。土釘墻支護也有其缺點和局限性，主要有：（1）現(xiàn)場需有允許設(shè)置土釘?shù)牡叵驴臻g。當基坑附近有地下管線或建筑物基礎(chǔ)時，在施工時會存在影響；（2）在松散砂土、軟塑、流塑粘性土，以及有豐富地下水源的情況下不能單獨使用土釘支護，必須與其它的土體加固支護方法相結(jié)合。尤其在飽和粘性土及軟土

31、中設(shè)置土釘支護更需特別謹慎，土釘在這些土中的抗拔力低，需要有很長很密的土釘，軟土的徐變還可使支護位移量顯著增加；（3）土釘支護如果作為永久性結(jié)構(gòu)，需要專門考慮銹蝕等耐久性問題。土釘墻圍護適用于地下水位以上或者人工降水后的粘性土、粉土、雜填土及非松散砂土、卵石土等；不適用于淤泥質(zhì)及未經(jīng)降水處理地下水以下的土層地基中基坑圍護。土釘墻圍護基坑深度一般不超過18m，使用期限不超過18月。應(yīng)用土釘墻支護本基坑時，關(guān)鍵是設(shè)計土釘?shù)拈L度，如長度不夠，則不能提供較強的拉力使土體穩(wěn)定，如太長會浪費。土釘長度根據(jù)基坑的土層物理力學性質(zhì)來計算和土釘?shù)钠渌鼌?shù)通過計算來確定。3.2.2 噴錨網(wǎng)支護 噴錨網(wǎng)支護，簡稱噴

32、錨支護，其形式與土釘墻支護類似，也是在開挖邊表面鋪鋼筋網(wǎng)，噴射混凝土面層，并在其上成孔，但不是埋設(shè)土釘，而是預(yù)應(yīng)力錨桿，借助錨桿與周圍土體間的粘聚力，使具有更大的錨固力與邊坡土體共同作用，組成穩(wěn)固的復(fù)合體，對邊坡其維護作用，使邊坡土體獲得穩(wěn)定。1、工作原理土體的抗剪強度較低，抗拉能力幾乎等于零，但是土體具有一定的結(jié)構(gòu)整體性能，以較小的臨界高度保持直立。土坡直立的高度超過臨界高度或坡地有較大的超載以及環(huán)境因素的改變都會引起土坡失穩(wěn)。過去常采用支擋結(jié)構(gòu)承受側(cè)壓力并限制其變形。這屬于被動制約機制的支擋結(jié)構(gòu)?；訃婂^網(wǎng)支護法是以盡可能保持、顯著提高、最大限度地利用基坑邊壁土體固有力學強度、變土體荷載為

33、支護結(jié)構(gòu)體系的一部分為其基本原理。在土體內(nèi)增設(shè)一定長度和分布密度的錨固體，它與土體牢固結(jié)構(gòu)而共同工作，以彌補土體自身強度的不足，增強土體的穩(wěn)定性，以主動制約機制為基礎(chǔ)通過錨桿與土體的相互作用，使土體自身結(jié)構(gòu)強度增加。其作用機制具體表現(xiàn)在以下幾個方面：（1) 錨桿對由錨桿、土體、鋼筋網(wǎng)等組成的復(fù)合體起骨架約束作用，由于錨桿本身的剛度和強度，以及在土體中形成的錨桿骨架，對復(fù)合土體有約束變形的作用；（2) 錨桿提高復(fù)合體的強度：由于錨桿與土體兩者材料性質(zhì)上的差異，土體進入塑性狀態(tài)后，應(yīng)力逐漸向錨桿上轉(zhuǎn)移，此時的錨桿骨架分擔了土體很大一部分的應(yīng)力，使得復(fù)合體塑性變形延緩形成漸進開裂，很大程度上提高了復(fù)

34、合體的強度；（3) 錨桿起著應(yīng)力傳遞和擴散的作用，相關(guān)試驗表明:當荷載增加到一定程度時,坡角的應(yīng)力最大部分錨桿處在滑裂面的兩側(cè)，此時的錨桿則可通過應(yīng)力傳遞作用，將滑裂區(qū)內(nèi)部分應(yīng)力傳遞到滑裂區(qū)外的穩(wěn)定土體中，并分散在較大范圍的土體內(nèi)降低應(yīng)力集中，提高支護體系的抗破壞能力；（4) 面層對變形的約束作用，面層是發(fā)揮錨桿有效作用的重要組成部分，在很大程度上約束坡面的變形，面層的約束力取決于錨桿表面與土體的摩阻力，當復(fù)合土體開裂面區(qū)域擴大并連成片時，摩阻力主要來自開裂區(qū)域后的穩(wěn)定復(fù)合土體。2、噴錨網(wǎng)支護的主要特點結(jié)構(gòu)簡單，承載力高，安全可靠；可用于多種土層，適應(yīng)性強；施工機具簡單、施工靈活，污染小，噪聲

35、低，對周圍環(huán)境的影響??；可與土方開挖同步進行，不占用絕對工期；本身不需要打樁，支護費用相對較低。3、適用范圍噴錨支護適用于土質(zhì)不均勻、穩(wěn)定土層、地下水位較低、埋置較深，基坑開挖深度在18米以內(nèi)時采用；對硬塑土層，可適當放寬；對風化泥巖、頁巖開挖深度可不受限制。但不適用于有流砂土層或淤泥質(zhì)土層采用。3.2.3 排樁支護 由于其對各種地質(zhì)條件的適應(yīng)性、施工簡單易操作且設(shè)備投入一般不是很大，在我國排樁式支護是應(yīng)用較多的一種。排樁通常多用于坑深 715m的基坑工程 ，做成排樁擋墻，頂部澆筑混凝土圈梁 。它具有剛度較大、抗彎能力強、變形相對較小，施工時無振動、噪音小, 無擠土現(xiàn)象，對周圍環(huán)境影響小等特點

36、。當工程樁也為灌注樁時，可以同步施工，從而有利于施工組織、工期短。當開挖影響深度內(nèi)地下水位高且存在強透水層時，需采用隔水措施或降水措施。當開挖深度較大或?qū)吰伦冃我髧栏駮r，需結(jié)合錨拉系統(tǒng)或支撐系統(tǒng)使用。 排樁支護依其結(jié)構(gòu)形式可分為懸臂式支護結(jié)構(gòu)、與（預(yù)應(yīng)力）錨桿結(jié)合形成樁錨式和與內(nèi)支撐(砼支撐、鋼支撐)結(jié)合形成樁撐式支護結(jié)構(gòu)。 1、懸臂式排樁支護結(jié)構(gòu) 懸臂式支護結(jié)構(gòu)主要是根據(jù)基坑周邊的土質(zhì)條件和環(huán)境條件的復(fù)雜程度選用，其技術(shù)關(guān)鍵之一是嚴格控制支護深度。根據(jù)武漢市的經(jīng)驗，懸臂式支護結(jié)構(gòu)適用于開挖深度不超過l0m的粘土層，不超過5m的砂性土層，以及不超過4-5m的淤泥質(zhì)土層。 優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，施

37、工方便，有利于基坑采用大型機械開挖。 缺點：相同開挖深度的位移大，內(nèi)力大，支護結(jié)構(gòu)需要更大截面和插入深度。 適用范圍：場地土質(zhì)較好，有較大的c、值，開挖深度淺且周邊環(huán)境對土坡位移要求不嚴格。 2、內(nèi)撐式排樁支護結(jié)構(gòu) 內(nèi)撐式支護結(jié)構(gòu)由支護結(jié)構(gòu)體系和內(nèi)撐體系兩部分組成。支護結(jié)構(gòu)體系常采用鋼筋混凝土樁排樁墻、smw工法、鋼筋混凝土咬合樁等型式。內(nèi)撐體系可采用水平支撐和斜支撐。根據(jù)不同開挖深度又可采用單層水平支撐、二層水平支撐及多層水平支撐。當基坑平面面積很大，而開挖深度不太大時，宜采用單層斜支撐。 內(nèi)撐常采用鋼筋混凝土支撐和鋼管或型鋼支撐兩種。鋼筋混凝土支撐體系的優(yōu)點是剛度好、變形小，而鋼管支撐的優(yōu)

38、點是鋼管可以回收，且加預(yù)壓力方便。內(nèi)撐式支護結(jié)構(gòu)適用范圍廣，可適用各種土層和基坑深度。內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)造價比錨桿低。但對地下室結(jié)構(gòu)施工及土方開挖有一定的影響。但是在特殊情況下，內(nèi)支撐式結(jié)構(gòu)具有顯著的優(yōu)點。 優(yōu)點： 施工質(zhì)量易控制，工程質(zhì)量的穩(wěn)定程度高； 內(nèi)撐在支撐過程中是受壓構(gòu)件，可充分發(fā)揮出混凝土受壓強度高的材性特點，達到的經(jīng)濟目的； 樁撐支護結(jié)構(gòu)的適用土性范圍廣泛，尤其適合在軟土地基中采用。 缺點： 內(nèi)撐形成必要的強度以及內(nèi)撐的拆除都需占據(jù)一定工期； 基坑內(nèi)布置的內(nèi)撐減小了作業(yè)空間，增加了開挖、運土及地下結(jié)構(gòu)施工的難度，不利于提高勞動效率和節(jié)省工期，隨著開挖深度的增加，這種不利影響更明顯； 當基

39、坑平面尺寸較大時，不僅要增加內(nèi)撐的長度，內(nèi)撐的截面尺寸也隨之增加，經(jīng)濟性較差。 適用范圍： 適用于側(cè)壁安全等級為一、二、三級的各種土層和深度的基坑支護工程，特別適合在軟土地基中采用； 適用于平面尺寸不太大的深基坑支護工程，對于平面尺寸較大的，可采用空間結(jié)構(gòu)支護。3、錨拉式排樁支護結(jié)構(gòu) 排樁錨拉式支護是指它的一端與擋土樁聯(lián)結(jié)，另一端錨固在地基的土層中，以承受結(jié)構(gòu)物或擋土樁、墻承受的側(cè)壓力，它利用了地層的錨固力維持樁、墻的穩(wěn)定。土層錨桿的施工是在地面或者深基礎(chǔ)的地下室墻面（地下連續(xù)墻）、基坑的圍護壁面及基坑側(cè)壁為開挖的土層鉆孔達到一定設(shè)計深度后，或在擴大孔的端部，形成球狀或其他形狀，在孔內(nèi)放入鋼筋

40、、鋼管或鋼絲束、鋼絞線或其他抗拉材料，灌入水泥漿或化學漿液，是與土層結(jié)合成為抗拉（拔）力強的錨桿。拉錨式圍護結(jié)構(gòu)由圍護結(jié)構(gòu)體系和錨固體系兩部分組成，圍護結(jié)構(gòu)體系常采用鋼筋混凝土排樁墻和地下連續(xù)墻兩種。錨固體系可分為錨桿式和地面拉錨式兩種。地面拉錨式需要有足夠的場地設(shè)置錨樁，或其他錨固物；錨桿式需要地基土能提供錨桿較大的錨固力。錨桿式適用于砂土地基，或粘土地基。工作原理：（1）當擋土樁受土壓力，水壓力及上部荷載后產(chǎn)生側(cè)壓力，錨桿通過非錨固段鋼筋傳到錨固段，即將拉力傳到土層；（2）錨固段鋼筋與水泥漿通過握裹力，產(chǎn)生水泥與土層間的剪力，錨桿通過兩者間剪力起作用；（3）錨固段長度與抗剪強度，產(chǎn)生錨桿的

41、抗拔力?？拱瘟影踩却笥跇秱?cè)壓力所產(chǎn)生的錨桿軸向力，支護結(jié)構(gòu)就穩(wěn)定安全了。樁錨支護特點（1）使用錨桿支護比坑內(nèi)支撐挖土時方便；（2）錨桿要有一定覆蓋深度要有一定抗拔力；（3）預(yù)應(yīng)力錨桿對擋土樁的位移要?。唬?）對壓力水土層及卵礫石層，應(yīng)用高壓射水鉆桿及鉆石鉆桿的鉆機；（5）錨固段的長度應(yīng)由計算并加安全度確定；（6）相鄰錨桿張拉后應(yīng)力損失大，應(yīng)再張拉調(diào)整；（7）錨桿實際抗拔力應(yīng)作試驗后確定。樁錨支護使用范圍（1）一般粘土，砂土地區(qū)皆可應(yīng)用，軟土，淤泥質(zhì)土地區(qū)要試驗后應(yīng)用，主要是抗拔力低；（2）地下水壓力較大時應(yīng)用高壓射水鉆桿鉆成孔，并應(yīng)采用一些措施，防止涌水涌砂；（3）采用樁頂圈梁做錨桿腰梁，

42、可以節(jié)約資金；（4）對灌注樁、h型鋼樁、地下連續(xù)墻等擋土結(jié)構(gòu)，都可以應(yīng)用錨桿拉結(jié)支護。樁錨支護體系由擋土結(jié)構(gòu)物與土層錨桿系統(tǒng)兩部分組成。在樁錨支護中，擋土結(jié)構(gòu)物為樁，土層錨桿系統(tǒng)由錨索、自由段、錨固段及錨頭、墊塊等組成。錨桿按錨固段的型式有圓柱型、擴大端部型及連續(xù)球型。對于拉力不高，臨時性擋土結(jié)構(gòu)可采用圓柱型錨固體；錨固于砂質(zhì)土、硬粘土層并要求較高承載力的錨桿，可采用連續(xù)球體型錨固體。3.2.4 土層錨桿設(shè)計參數(shù)1、錨桿的層數(shù) 錨桿層數(shù)取決于支護結(jié)構(gòu)的截面和其所承受的荷載，要考慮挖土后未做錨桿時支護結(jié)構(gòu)所能承受的最大彎矩。為了不致引起地面隆起，最上層錨桿的向上垂直分力應(yīng)不小于上面的覆土重量。2

43、、錨桿的水平間距 錨桿的水平間距取決于支護結(jié)構(gòu)承受的荷載和每根錨桿能夠承受的拉力值。在支護結(jié)構(gòu)荷載一定的情況下，錨桿水平間距越大，每根錨桿承受的拉力越大；而間距過小則易產(chǎn)生群錨效應(yīng)，因此需要計算確定。3、錨桿的傾角錨桿傾角的大小影響錨桿水平分力與垂直分力的比例，也影響著錨桿錨固段與非錨固段的劃分，此外，對錨桿的整體穩(wěn)定性和施工方便與否也有影響。對于錨桿的錨固能力，水平分力是有效的，而垂直分力不但無效，還增加支護結(jié)構(gòu)底部的壓力，當支護結(jié)構(gòu)底部的土質(zhì)不好時很不利。從這點出發(fā)，錨桿傾角應(yīng)該是越小越好。在確定錨桿傾角時，還要考慮土層情況，錨桿的錨固體最好位于土質(zhì)較好的土層內(nèi)，以提高錨桿的承載能力；錨桿

44、還要避開鄰近的地下構(gòu)筑物和管線等。根據(jù)土層錨桿設(shè)計規(guī)范規(guī)定，一般錨桿的上覆土層厚度不小于4m；錨桿的水平和垂直間距不宜大于4m；錨桿傾角一般不小于15º，不大于45º，以15º35º為宜。經(jīng)過多個方案的比較分析，本基坑充分考慮到周邊地層條件，選擇技術(shù)上可行,經(jīng)濟上合理,并且具有整體性好、水平位移小,同時便于基坑開挖及后續(xù)施工的可靠支護措施。該基坑深度較深，地層相對較復(fù)雜，要求嚴格進行支護設(shè)計和組織施工，以保證基坑的安全。經(jīng)分析支護結(jié)構(gòu)采用排樁錨拉式支護結(jié)構(gòu)方案，根據(jù)場地的工程地質(zhì)和地下水條件，最后決定采用輕型井點降水作為帷幕隔水。第四章 基坑支護設(shè)計計算

45、4.1 支護設(shè)計計算方法4.1.1 土質(zhì)計算參數(shù)根據(jù)本工程巖土工程勘察資料，各土層的設(shè)計計算參數(shù)如表4.1：表4.1 土層設(shè)計計算參數(shù)土層編號土層名稱土層厚度（m）粘聚力c(kpa)內(nèi)摩擦角（°)重度(kn/m)孔隙比e液性指數(shù)滲透系數(shù)（/s)1雜填土（雜色）1.4022.018.0_2粉質(zhì)粘土（褐黃色）1.614.018.018.80.7528.33淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土（灰黑色）2.816.013.017.80.75627.14粉質(zhì)粘土（紅褐色）2.219.0016.518.30.8227.65砂土（褐黃色）3.88.032.018.80.7628.76黏土（褐黃色）5.418.016.

46、017.40.6828.27粉質(zhì)粘土（褐黃色）4.817.018.019.50.70_8細砂（褐黃色）7.67.314.020.50.6530.59粉質(zhì)粘土（褐黃色）4.817.620.017.60.6222.04.1.2 計算區(qū)段劃分根據(jù)具體環(huán)境條件、地下結(jié)構(gòu)及土層分布厚度，將該基坑劃分為四個計算區(qū)段，其附加荷載及計算開挖深度如表4.2：表4.2 計算區(qū)段的劃分區(qū) 段西北東南段位號abdacdbc地面荷載（kpa）10102020開挖深度（m）8.08.08.08.04.1.3 計算方法 按照建筑基坑支護技術(shù)規(guī)范（jgj 120-2012）的要求，土壓力計算采用朗肯土壓力理論，矩形分布模式，

47、所有土層采用水土合算。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(yīng)滿足抗隆起、整體穩(wěn)定性以及支護踢腳穩(wěn)定性驗算的要求。4.1.4 土壓力系數(shù)計算主動土壓力系數(shù)計算： （4-1）被動土壓力系數(shù)計算： （4-2）4.2 ab、da段支護結(jié)構(gòu)設(shè)計計算4.2.1 土壓力系數(shù)計算按照朗肯土壓力計算理論作為土側(cè)向壓力設(shè)計的計算依據(jù)，即： 主動土壓力系數(shù)： 被動土壓力系數(shù)： 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)進行調(diào)整，僅作為安全儲備處理。4.2.2 各土層土壓力計算：主動土壓力分布：a點處： b點上： b點下： 土壓力零點位置計算代入數(shù)值

48、計算得h=0.179m0.18m也即零點位置距離地表1.4+0.18=1.58mc點上： c點下： d點上： d點下： e點上： 被動土壓力分布： e點下： 土壓力計算結(jié)果如下圖所示：圖4.1 ab、da段支護結(jié)構(gòu)土壓力分布圖4.2.3 排樁嵌固深度計算對于單層支點支護結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)的平衡是依靠支點及嵌固深度兩者共同保持，必須具有足夠的嵌固深度以形成一定的反力保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，此時，可采用等值梁法確定計算支點力的大小，然后根據(jù)抗傾覆穩(wěn)定條件計算嵌固深度設(shè)計值。根據(jù)等值梁法，確定反彎點位置，即彎矩為零的位置：由 （4-3）可得出：解得： 在基坑面下0.49m處： 各層土壓力計算：基坑內(nèi)土體的主動土壓

49、力合力為： 合力作用點距基坑彎矩零點位置 基坑內(nèi)土體的被動土壓力合力為：合力作用點至設(shè)定彎矩零點位置的距離各層土壓力及合力作用位置簡圖如下：4.2 ab、da段支護結(jié)構(gòu)各層土壓力分布位置圖按照靜力平衡，支點力按下式確定：根據(jù)抗傾覆穩(wěn)定條件，并令傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)為1.2，考慮基坑重要性系，嵌固深度設(shè)計值，應(yīng)滿足公式： （4-4）其中，基底下首層土厚3.8m，f點被動土壓力：f點主動土壓力：代入數(shù)值計算： 化簡得： 整理得：解得 ： , 取=4m故總的樁長為4+8=12m。4.2.4 排樁內(nèi)力與配筋計算 排樁錨拉式支護結(jié)構(gòu)的計算主要包括結(jié)構(gòu)內(nèi)力（彎矩和剪力）和支點力計算值的計算和設(shè)計值的確定。排樁

50、結(jié)構(gòu)內(nèi)力與變形計算是比較復(fù)雜的問題，在支點結(jié)構(gòu)設(shè)計中，考慮剛度的冠梁或內(nèi)支撐的平面框架上的剛度不盡相同。單層支點支護結(jié)構(gòu)支點力的計算采用等值梁法，其截面剪力與彎矩的計算按照靜力平衡條件計算。設(shè)結(jié)構(gòu)某截面上處滿足以下條件： （4-5）則該截面上的剪力即為最大剪力，其值為： （4-6）同樣的假設(shè)結(jié)構(gòu)上某截面滿足以下條件： （4-7）則該截面上的彎矩即為最大彎矩，在開挖面以下剪力為零的點，以及在開挖面以上剪力為零的點。1、設(shè)在基坑以下深度處：有整理得 解得 故在基坑以下2.08m處則該截面上的彎矩為：=-3.942、 設(shè)在基坑以上距離基坑底面深度處：由得：整理得：相應(yīng)的彎矩為： =113.56則取最

51、大彎矩計算值 最大彎矩設(shè)計值樁采用直徑，混凝土采用c25, ，主筋采用hpb335級鋼筋，保護層厚50mm,，箍筋采用hpb235級鋼筋，采用8螺旋箍筋，間距200mm：加強鋼筋為hrb335級鋼筋，采用16加強鋼筋，間距2000mm，以加強鋼筋籠剛度。圖4.3 排樁鋼筋布置圖 受壓區(qū)混凝土截面的圓心角為240°，當時，取。圓形截面均勻配筋正截面受彎承載力，沿周邊均勻配置縱向鋼筋的圓形截面鋼筋混凝土樁，截面內(nèi)縱向鋼筋不少于6根時其正截面受彎承載力宜符合下列規(guī)定: （4-9） （4-10）式中 m標準荷載下的彎矩a圓形截面面積；全部縱向鋼筋的截面面積；r圓形截面的半徑；縱向鋼筋中心所在

52、圓周的半徑； 對應(yīng)于受壓區(qū)混凝土的截面面積的圓心角（rad）與2 的關(guān)系；縱向手拉鋼筋截面面積與全部縱向鋼筋截面面積的比值，當時，??；混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值；鋼筋抗拉強度設(shè)計值；代入數(shù)值計算：解得 ： 選用的鋼筋， 則根，取16根鋼筋。配置在圓形截面受拉區(qū)的縱向鋼筋的最小配筋率（按照全截面面積計算）不宜小于0.002，按照最小配箍率配箍，所需配箍率為0.001，所需箍筋間距為200mm.實際配箍率為大于所需配箍率，抗剪配筋滿足要求。4.2.5 錨桿設(shè)計計算基坑支護中的錨桿，通常是土層錨桿。在計劃使用土層錨桿時，應(yīng)充分研究土層錨固工程的安全性、經(jīng)濟性和施工可行性。設(shè)計前必須做到以工作：（1） 認真調(diào)查工程有關(guān)的地形與場地周邊環(huán)境條件；（2） 掌握錨固程范圍內(nèi)的涂層種類與土的物理力學性