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1、摘要随着城市建设的发展，高层建筑越来越多，出现了大量的深基坑工程。本次设计内容为现代颐和佳苑基坑支护工程设计。该基坑开挖深度达10m，场地土层厚度约11m，多为素填土、红粘土。地下水、地表水丰富，工程地质条件复杂。基坑周围有建筑物、道路、地下管道、电缆线等，环境条件复杂。为了保证基坑周围的建筑物、地下管线、道路等的安全和基坑边坡的稳定，必须对该深基坑进行支护设计。最终本次设计采用土钉墙支护和桩锚支护，这样既能保证基坑四周边坡的稳定性，保证施工现场有足够的空间，又起到挡土的作用，保证周围建筑物和地下设施安全，同时设计方案具有较好的技术经济性。关键词：基坑支护 ；土钉墙；桩锚支护Abstract(
2、1)Along with the development of city building,high building are more and more,appearing a foold of deep excavation engineering projects. (2)The main content of the design is foundation pit support for XiandaiYihejiayuan. (3)(The depth of digging the foundation pit amount 10m, the soil layer thicknes
3、s roughly 11m,which is a plain fill soil, red clay.(4) Groundwater and surface water is plentiful, that results in complicacy of engineering geology condition. （5）Environment condition complicacy results of the foundation pit surrounding building,road,underground piping,cable etc.) (6)For safety of
4、the surround buildings, underground tube line, road and other aspects during excavation and stability of the slope of excavation, it is necessary to design pit support scheme for the deep foundation pit.(7) Ultimately, I adopted soil nail wall and pileanchor ,because this scheme can guarantee the pi
5、t stability of all sides and has the good technical efficiency. Key words: Pit Support; soil nail wall; pileanchor supportA1: backgroundSentence 1A2: main topicSentence 2A3: specific investigationSentence 3、4、5A4: suggestionSentence 6A5: conclusionSentence 7目 录前言I第章 工程概况11.1 工程简介11.2 建筑概况11.3 基坑周边环境
6、概况11.4 工程地质概况11.4.1 地层岩性及地基土物理力学性质简述11.4.2 水文地质条件3第2章 设计依据42.1 设计数据的资料42.2 设计依据的规范、规程42.3 工程地质条件42.4 地下水情况5第3章 支护方案选择63.1 概述63.2 基坑安全等级及使用年限63.3 支护结构的作用63.4 支护方案设计的原则63.5 基坑开挖73.5.1 放坡开挖73.5.2 支护开挖73.6 基坑支护方案选取73.6.1 深基坑支护结构类型及适用范围83.6.2 支护方案的最终确定9第4章 基坑支护验算104.1 直立高度计算104.2 基坑支护计算104.2.1 桩锚支护结构参数确定
7、104.2.2 四区桩锚支护设计计算144.2.3土钉支护结构参数确定224.2.4 一区土钉墙支护设计计算244.3其他两个区土钉墙支护所选参数27第5章 基坑止水、降水措施29第6章 基坑支护施工组织306.1 施工原则306.2 基坑土方开挖施工306.2.1 施工流程306.2.2 施工要求306.3 土钉墙部分施工306.3.1 施工流程306.3.2 施工要求306.4 支护桩部分施工316.4.1 施工流程316.4.2 施工要求316.5 挂网喷面部分施工316.5.1 施工流程316.5.2 施工要求316.6 锚索施工316.6.1 施工流程316.6.2 施工要求32第7
8、章 基坑工程监测337.1 监测目的和内容337.2 仪器及方法337.3 基准点的设置原则337.4 监测频率337.5 变形警戒347.6 施工质量检验和施工监测347.6.1 土钉墙施工质量检验357.6.2 土钉墙施工监测357.6.3 桩锚支护结构监测367.7 注意事项37第8章 结论与建议38参考文献39致 谢40附录：1.基坑支护平面布置图 (1页)2.基坑支护施工平面布置图 (1页)3.监测点平面布置图 (1页)4.综合柱状图 (1页)5.工程地质剖面图 (1页)6.基坑支护剖面图 (4页) 前言基坑是建筑工程的一部分，其发展与建筑事业的发展密切相关。随着城市建设项目日益增多
9、，建筑规模不断扩大，高层、超高层建筑如雨后春笋般的拔地而起。由于建筑结构及使用功能上的要求，基坑开挖的深度越来越深，开挖面积也越来越大。密集的建筑物，大深度的基坑，复杂的地下设施，使得基坑放坡开挖这个传统技术不再能满足现代城市建设的需要，基坑支护也随之被重视。基坑工程是一项综合性很强的系统工程，其内容包括勘察、支护设计、施工、监测和周围环境保护等。基坑工程具有如下特点1。(1)设计理论不完善。由于土的性质异常复杂，目前还没有哪一种基坑支护设计理论能够全面准确地反映各种因素对基坑的影响。尤其是在土压力的计算上，在土体抗剪强度指标的确定、土压力计算模式的选择以及粘性土水土压力是分算还是合算等方面都
10、还存在问题。因此，设计人员在分析基坑问题时，必须注意所用理论的局限性，并应充分吸取当地类似基坑工程成功与失败的经验教训。对重要的基坑工程，应进行现场检验与监测，以便及时发现问题，同时将监测结果用于信息化反馈优化设计，使设计更为经济合理。总之，在基坑工程实践中必须遵循理论导向、量测定量和经验判断三者结合的原则。(2)技术综合性强。从事基坑工程设计的人员必须具备并能综合运用岩土工程、建筑结构、力学和施工等方面的知识，能按工程需要提出基坑勘察要求，合理运用土的计算参数，掌握各种支护结构的设计计算方法，熟悉施工工艺。(3)基坑支护结构属于临时性结构。基坑支护结构通常仅在基坑开挖和地下工程建造期间发挥作
11、用(兼做基础或地下室外墙例外)，属于历史性支护结构，故在考虑荷载效应与结构可靠度方面应与永久性结构有所不同。临时性结构的强度安全储备较小，所考虑的不利因素也较少，因此，应尽量缩短基坑开挖后的暴露时间(例如不超过一年)，同时应有应急措施，以备施工中一旦出现险情时及时抢救。(4)与自然条件及环境条件密切相关。基坑工程的区域性很强，不同地点的基坑工程在气象条件、水文地质和工程地质条件方面会存在很大的差异。即使自然条件相同，基坑相邻建筑与地下管线所要求的基坑变形控制值也不尽相同。只有充分考虑当地的自然条件与环境条件，才可能制定出合理可靠的设计与施工方案，类似工程的经验可以借鉴，但不能简单套用。(5)与
12、施工方案密切相关。基坑工程有较强的时空效应，尤其是在流变性的软土地区。所谓时空效应，是指基坑开挖过程中的每个分步开挖的空间几何尺寸和挡墙开挖部分的无支撑暴露时间，对基坑围护墙体和基坑周围地层位移有明显的影响。实践证明，科学地制定考虑时空效应的开挖和支撑的施工方案，能可靠合理地利用土体自身在开挖过程中控制位移的潜力而达到控制基坑位移目的，从而降低工程造价。本次毕业设计根据现代颐和佳苑岩土工程详细勘察报告中冶地勘岩土工程有限责任公司(2011年8月)，现代颐和佳苑开槽图及总平面布置图(电子版)进行。做一个正确的基坑支护设计。既要保证整个支护结构在施工过程中的安全，又要控制结构的变形及周围土体的变形
13、，以保证周围建筑和地下设施的安全。因此在狭窄的场地内开挖深的基坑不仅会给支护设计带来很大困难，也会对临近建筑的安全使用造成威胁。在安全的前提下，设计既要合理，又要节约造价、方便施工、缩短工期。近年来，基坑事故频频出现，经济损失很大。既然有危险性，作为设计人员就应该全力负责，精心设计，防患未然。 此次毕业设计是对大学四年所学知识的总结，将书本知识与实际工程相结合，进一步巩固所学知识，学会运用各种所学知识，及时处理所遇到的问题。首先必须学会阅读岩土工程勘察报告，从报告中提取所需数据。熟练掌握边坡处理的理论基础和计算方法，为以后从事实际生产工作或科学研究打好基础。本次设计借鉴多项工程设计方案，参考多
14、种理论书籍，对该场地进行了多种方法论证，做出了可行的支护方案。设计做到了保证基坑四周边坡的稳定性，保证施工有足够的空间，又起到挡土的作用；保证周围建筑物和地下设施不受损，且设计方案具有较好的技术经济性；还估算了支护结构本身可能发生的变形，从而优选合理可靠的结构体系。第1章 工程概况1.1 工程简介拟建现代颐和佳苑位于河北省邯郸市联纺路与东柳大街交叉口东南角，拟建5栋住宅楼及地下车库，其中1#、2#、5#为地上17层，地下一层；3#、4#为地上19层，地下一层。据岩土工程勘察规范(GB50021-2001)，拟建建筑物安全等级为二级，建筑物场地的复杂程度为中等复杂场地，地基等级为二级中等复杂地基
15、，岩土工程勘察等级为乙级。据地基基础设计规范(GB50007-2002)，地基基础的设计等级为乙级。1.2 建筑概况拟建现代颐和佳苑位于河北省邯郸市联纺路与东柳大街交叉口东南角，建设场地地形平坦。现场地自然地坪相对绝对高程53.8m-55.2m。现场东高西低，高差1.4m。场地交通便利，地理位置优越，适宜该建筑物的建设。1.3 基坑周边环境概况拟建现代颐和佳苑与东侧东环路相距50m，南侧中心医院相距70m，新建中心医院地下室为二层；西侧距离东柳大街16m；北侧距离联纺路120m，距离北侧冀中能源邯矿集团基坑10m；3#楼西侧距离邯矿基坑8m。1.4 工程地质概况1.4.1 地层岩性及地基土物理
16、力学性质简述拟建场地地层在60.00m勘探深度范围内，主要由杂填土、粉土、粉砂、粘土、粉质粘土、细砂等组成。自上而下分述如下：(1)杂填土(Q42ml)：灰褐色，松散，湿-很湿，堆积时间短，不均匀，由建筑垃圾、生活垃圾及粉土组成。本层分布整个场地，层厚0.29-2.20m，层底标高52.11-53.87m。(2)粉土(Q42(al+pl)：黄褐色，下部夹灰褐色，中密，很湿-饱和，无光泽，摇振反应中等-迅速，干强度低，韧性低，局部含砂粒或夹砂薄层，见粉质粘土。本层分布整个场地，层厚0.30-8.03m，层底标高45.50-52.71m。(2-1)粉砂(Q42(al+pl)：黄褐色，稍密，饱和，为
17、长石、石英砂、加粉土薄层，颗粒分布较均匀。本层主要分布场地中部，层厚0.23-1.10m，层底标高50.82-53.40m。(3)粘土(Q42(al+pl)：灰褐色，软塑-可塑，局部流塑，光滑，摇振无反应，干强度、韧性较高，偶见青瓦片，局部相变为粉质粘土，夹砂粘土薄层，底部含少量砂粒。本层分布整个场地，层厚3.24-5.90m，层底标高40.82-43.57m。(4)粉质粘土(Q42(al+pl)：灰褐-黑色，可塑-硬塑，局部夹薄软塑层，摇振无反应，干强度、韧性较高，偶见青瓦片及褐色团块，局部相变为粘土，夹砂粘土薄层及粉土薄层。本层分布整个场地，层厚1.90-4.80m，层底标高36.80-4
18、0.04m。(5)粉质粘土(Q41(al+pl)：浅黄-黄褐色，下部见灰绿色条带，可塑-硬塑，稍光滑，摇振无反应，干强度、韧性中等，局部夹粉土、粉砂薄层含钙质结核。本层分布整个场地，层厚3.00-6.80m，层底标高31.17-35.22m。(6)粉土(Q41(al+pl)：黄褐色，中密-密实，湿，无光泽，摇振反应中等，干强度、韧性低，夹粉细砂颗粒及薄层，局部见粉质粘土。本层分布整个场地，层厚1.20-7.70m，层底标高26.17-33.18m。(6-1)细砂(Q41(al+pl)：黄褐色，中密，饱和，为长石、石英砂，较均匀，夹粉土薄层。本层以透镜体分布场地局部，层厚0.20-2.00m，层
19、底标高25.10-32.22m。(7)粉质粘土(Q41(al+pl)：棕黄色，可塑-硬塑，稍光滑，摇振无反应，干强度、韧性中等，局部夹粉土薄层。本层分布整个场地，层厚1.10-5.40m，层底标高22.93-27.08m。(8)粉质粘土(Q41(al+pl)：黄褐色，硬塑-坚硬，稍有光泽，摇振反应无，干强度、韧性中等，夹粉细砂颗粒及薄层，局部见粉土薄层。本层分布整个场地，揭露层厚2.20-7.30m，层底标高17.05-20.80m。(8-1)细砂(Q41(al+pl)：黄褐色，中密，饱和，为长石、石英砂，较均匀，夹粉土薄层，局部胶结。本层以透镜体分布第8层粉质粘土，层厚1.0-2.40m，层
20、底标高19.80-24.35m。(9)粉质粘土(N fgl)：棕黄色，硬塑，稍光滑，摇振反应无，干强度、韧性中等，夹粉土及粘土薄层。本层分布整个场地，本层只有部分钻孔完全揭露，揭露层厚3.10-8.10m，层底标高12.40-15.18m。(9-1)粉质粘土(N fgl)：黄褐色，中密，饱和，为长石、石英砂，较均匀，夹粉土薄层。本层以透镜体状分布于第9层粉质粘土底部，层厚0.40-3.00m，层底标高25.10-32.22m。(10)粉质粘土 (N fgl)：黄褐色，硬塑-坚硬，稍光滑，摇振无反应，干强度、韧性中等，局部夹粉土及粘土薄层，底部局部半胶结。1.4.2 水文地质条件本次勘察在钻孔控
21、制深度范围见地下水，稳定水位埋藏2.60-4.10m，稳定地下水位标高51.07-51.56m，一年内水位变化幅度为1.50m，3-5年内最高水位在2.1m左右(51.90m)，历史最高水位1.2m。场地内共有2层地下水，第一层含水层为第2层粉土，为潜水，水位升降主要受大气降水补给；第2层含水层为第6层粉土，为承压水(如拟建建筑物对水文地质条件有特殊要求，建议进行专门水文地质勘察)。场地环境类型为II类，根据钻孔水质分析报告综合评价，地下水对混凝土结构具弱腐蚀性；在干湿交替作用下，地下水对钢筋混凝土结构中钢筋具弱腐蚀性。第2章 设计依据2.1 设计数据的资料现代颐和佳苑岩土工程详细勘察报告，中
22、冶地勘岩土工程有限责任公司(2011年8月)；现代颐和佳苑开槽图及总平面布置图(电子版)。2.2 设计依据的规范、规程建筑基坑支护技术规程 JGJ 120-99岩土锚杆(索)技术规程 CECS 22：2005基坑土钉支护技术规程 CECS 96：97建筑桩基工程技术规章 JGJ94-2008建筑地基基础设计规范 GB 50007-2011建筑基坑工程监测设计规范 GB 50497-2009混凝土结构设计规范 GB 50010-2010锚杆喷射混凝土支护技术规范 GB 50086-2001建筑抗震技术规范 GB 50011-2010建筑地基基础工程施工质量验收规范 GB 50202-2002建筑
23、与市政降水工程技术规范 JGJ/T111-98工程测量规范 GB 50026-2007建筑变形测量规范 JGJ8-20072.3 工程地质条件根据现代颐和佳苑岩土工程详细勘察报告中基坑周围剖面土层情况及综合成果表提供的土层参数，本工程在基坑设计时所选取的土层岩土参数情况如下：表2-1 选取的土层岩土参数情况表层号土类名称平均层厚(m)重度 (kN/m3)粘聚力C(kPa)内摩擦角 (度)1杂填土1.218.18.08.02粉土4.419.19.710.83粉质粘土4.218.010.77.64粉质粘土3.419.613.811.85粉质粘土4.820.215.29.22.4 地下水情况本次勘察
24、在钻孔控制深度范围见地下水，稳定水位埋藏2.60-4.10m，稳定地下水位标高51.07-51.56m，一年内水位变化幅度为1.50m，3-5年内最高水位在2.1m左右(51.90m)，历史最高水位1.2m。场地内功有2层地下水，第一层含水层为第2层粉土，为潜水，水位升降主要受大气降水补给；第2层含水层为第6层粉土，为承压水。第3章 支护方案选择3.1 概述根据该建筑场地的工程地质条件、水文地质条件以及综合因素，根据基坑开挖深度及周边环境的特点，将该场地所需要支护的边坡进行了分区。具体情况如下：一区位于基坑东南侧，靠近东环路；二区位于基坑西侧，靠近东柳大街与中心医院；三区位于基坑东北侧，靠近东
25、柳大街；四区位于基坑西北侧，靠近冀中能源邯矿集团基坑。基坑深度：一区5.7m，二区5.0m，三区5.0m，四区8.5m。3.2 基坑安全等级及使用年限按照建筑基坑支护技术规程(JGJ 120-99)规定及基坑周边环境情况综合分析后确定：二区、四区基坑的安全等级二级，设计时重要性系数取1.0。一区、三区基坑的安全等级为三级，设计时重要性系数取0.9。支护结构使用期限为12个月，当使用期限大于12个月时，应对四区锚索的锚固力重新检测与张拉，同时加强对基坑支护结构的监测工作。3.3 支护结构的作用基坑支护工程设计中的主要因素是开挖深度，基坑场地的地质条件和周围的环境是支护方案的决定因素，而基坑的开挖
26、方式则是基坑安全的直接相关因素。根据支护结构的设置目的，一般要求同时具备三方面作用2，即：(1) 挡土作用，保证基坑周围未开挖土体的稳定；(2) 控制土体变形作用，保证与基坑相邻的周围建筑物和地下管线在地下结构施工期间不因土体向坑内的位移而受到损害；(3) 截水作用，保证施工作用面在地下水位以上。3.4 支护方案设计的原则(1) 基坑支护方案设计时应遵照以下原则进行：(2) 根据基坑深度要求，结合场区地层和周边环境条件，选择安全可靠的设计方案，充分保证基础施工和周边建(构)物的安全；(3) 根据场区地质条件、市容环保等方面的要求，并充分考虑当地成熟的经验及邻近区域基坑支护设计使用情况，保证设计
27、方案的合理可行；(4) 充分发挥设计施工一体化优势，采用便于降低造价、利于缩短工期、易于交叉衔接的工艺方法和组织措施以及有施工经验、信誉有保障的施工的队伍，以确保施工安全。3.5 基坑开挖基坑工程设计方案的第一步是选择开挖方案，不同的开挖方法适用于不同的场合，不同的开挖方法对维护结构和支撑体系也提出不同的要求。基坑开挖方法首先可分为放坡开挖和有围护开挖两类，在有围护开挖中又可以分为无支撑开挖和有支撑开挖两类4。3.5.1 放坡开挖放坡开挖的直接费用最少，而且为主体工程创造了比较宽敞的施工作业空间，因而工作面宽，工期也比较短，如果条件允许，放坡开挖应该是首选的方案。3.5.2 支护开挖基坑工程根
28、据结构受力特点，可将基坑支护类型划分为以下三类。(1) 被动受力支护结构：支护结构依靠自身的结构刚度和强度被动地承受土压力，限制土体的变形，从而达到支护的目的。常用的方法多为传统的支护技术，例如，人工挖孔桩、机械钻孔桩、预制钢筋混凝土桩、钢板桩、钢管桩、支撑围护结构及地下连续墙等。(2) 主动受力支护结构：通过不同的途径和方法提高土体的强度，使支护材料与土体形成共同作用体系，从而达到支护的目的。例如，土钉支护技术，搅拌桩技术以及树根桩。(3) 组合形式：根据土体力学性质，将前两种支护方法同时应用于同一基坑工程中。这种组合支护形式已经在很多工程中得到了成功的应用，表现出了很大的优势和潜力。被动受
29、力支护结构是传统的支护方法，其应用实践久，有大量的累积经验，因此在工程中应用较多。由于其造价高、工期长、施工难度大等缺点，寻求一种适合目前基坑工程新特点的支护模式显得更为重要。而主动受力支护结构由于其安全度高、施工简单方便、工期短、造价低、噪音小等优点，在基坑支护工程中有着广泛的应用。3.6 基坑支护方案选取基坑开挖从设计到施工，若方案合理，技术措施得当，不仅能保证基础工程的顺利进行，且可节省大量建设资材，取得好的经济效益和社会效益8。3.6.1 深基坑支护结构类型及适用范围根据不同的基坑深度、地质、环境与荷载情况采用不同的支护结构。常见的深基坑支护结构类型及其适用范围5为：1)深层搅拌桩支护
30、它是利用水泥，石灰等材料作为固化剂通过深层搅拌机械，将软土和固化剂(浆液或粉体)强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理化学反应，使软土硬结成具有整体性，水稳定性和一定强度的桩体(水泥土搅拌桩)利用搅拌桩作为基坑的支护结构。水泥搅拌桩适宜于各种成因的饱和粘性土包括淤泥质土，粘土和粉质粘土等加固深度可从数米至5060米。由于其抗拉强度远小于抗压强度故常适用于基坑深度不大(57米)，可采用重力式挡墙结构形式的基坑。这种支护结构防水性能好可不设支撑，基坑能在开敞的条件下开挖，具有较好的经济效益。2)地下连续墙支护当在软土层中基坑开挖深度大于10米，周围相邻建筑或地下管线对沉降与位移要求较高时
31、常采用地下连续墙作基坑的支护结构。地下连续墙具有如下优点：(1) 墙体刚度大整体性好，因而结构和地基形较小，可用于超深的支护结构；(2) 适用于各种地质条件，特别是遇到砂卵石地层或要求进入风化岩层时，钢板桩难于施工，可采用地下连续墙支护；(3) 可减少工程施工时对环境的影响，但是造价高，对废浆液难于处理。3)土钉墙支护土钉墙支护是在基坑开挖过程中将较密的细长杆件钉置于原位土体中，并在坡面上喷射钢筋网混凝土面层。通过土钉，土体和喷射混凝土面层的共同工作，形成复合土体。利用复合土体的自稳达到支护目的6。土钉墙支护必须自始至终做到施工及现场监测相结合，根据施工中出现的情况和监测数据，及时反馈修改设计
32、，并指导下一步施工。常用于开挖深度不大周围相邻建筑或地下管线对沉降与位移要求不高的基坑支护具有施工快捷简便，经济可靠的特点得到广泛的应用。4)排桩支护排桩包括钢板桩钢筋混凝土板桩及钻孔灌注桩，人工挖孔桩等。其支护形式包括：(1) 柱列式排桩支护：当边坡土质较好，地下水位较低时，可利用土拱作用，以稀疏的钻孔灌注桩或挖孔桩作为支护结构。(2) 连续排桩支护：在软土中常不能形成土拱，支护桩应连续密排，并在桩间做树根桩或注浆防水，也可以采用钢板桩，钢筋混凝土板桩密排。(3) 组合式排桩支护：在地下水位较高的软土地区，可采用钻孔灌注桩排桩与水泥搅拌桩防渗墙组合的形式。对于开挖深度小于6米的基坑，在无法采
33、用重力式深层搅拌桩的情况下，可采用600mm密排钻孔桩，桩后用树根桩防护，也可采用打入预制混凝土板桩或钢板桩板桩后注浆或加搅拌桩防渗顶部设圈梁和支撑对于开挖深度为610米的基坑，常采用800l000mm的钻孔桩，后面加深层搅拌桩注浆防水，并设置23道支撑；对于开挖深度大于10米的基坑，可采用地下连续墙加支撑的方法，也可采用800l000mm大直径钻孔桩加深层搅拌桩防水设置多道支撑。排桩支护结构是一种刚性支护结构，90年代初，喷锚支护结构因造价低廉、施工便捷等特点广泛推广使用，排桩支护结构的应用逐渐减少。目前，在各种超深基坑或特殊条件下的深基坑，排桩支护结构依然是优先考虑的支护方式。排桩支护常与
34、预应力锚索或内支撑联合使用，与预应力锚索联合使用时，常称为桩锚支护结构9。3.6.2 支护方案的最终确定根据基坑各区的土质特点以及周边环境情况，最终确定一、二、三区均采用土钉墙支护方案；四区采用桩锚支护方案。由于有些区的基坑支护方案相同，故本次设计主要列出一区和四区具体设计计算，其他区作为简介。第4章 基坑支护验算4.1 直立高度计算根据现代颐和佳苑岩土工程勘察报告中获得支护所需的各项参数如下:表4-1 支护参数表层号土类名称平均层厚(m)重度 (kN/m3)粘聚力C(kPa)内摩擦角 (度)1杂填土1.218.18.08.02粉土4.419.19.710.83粉质粘土4.218.010.77
35、.6由竖直开挖的条件，基坑可保持一定高度的竖直坑壁，其估算直立高度Z0可按深基坑工程设计施工手册中的经验公式确定:(41) =0.98m式中:K安全系数，一般用1.25；坑壁土的重力密度；坑壁土的内摩擦角；C坑壁土的内聚力。 在上式的计算中主要选取的是第二层土的各项参数，因为第一层土为杂填土，在基坑开挖过程中杂填土要全部进行挖除，所以先对第二层验算是否满足直立开挖的条件。由上式计算结果第二层土的直立高度为0.98m，它在整个场地分布的厚度范围是0.308.30m，所以不满足放坡开挖的条件。4.2 基坑支护计算4.2.1 桩锚支护结构参数确定1) 锚杆布置锚杆层数:一般基坑中一般先挖到锚杆标高，
36、然后进行锚杆施工，当锚杆预应力张拉后，方可挖下一层土。因此，多一层锚杆，就会增加一次施工循环，在可能情况下，以尽量少设置锚杆道数为好。根据四区场地开挖深度，故拟设采用三道锚杆。2) 锚杆抗拔安全系数土层锚杆的抗拔安全系数是指土层的极限抗拔力与锚杆的设计容许荷载的比值。铁道部科学研究院根据土层原型拉拔试验提出当以现场试验的屈服拉力作为设计依据时，应采用不小于1.5的安全系数，若以极限拉力作为设计依据，临时性土锚采用2.0，永久性土锚采用2.5；同济大学对各种土层情况试验，根据土锚的蠕变性能，提供安全系数为1.54。上海市标准基坑工程设计规程(DBJ08-61-79)规定锚固安全系数为1.5，当时
37、用年限超过两年或周围环境要求较高时可取2.0。3) 锚杆锚固段长度的计算圆柱型水泥压浆锚杆的锚固段长度La按下式计算: (42) 式中：dm锚固段直径，可取钻头的1.2倍；Km锚固安全系数，取Km=1.5；当使用年限超过两年或周围环境要求较高时可取Km=2.0 ；Nt土层锚杆设计轴向拉力，即按挡墙计算得到的锚拉力；t锚固体与土层之间的剪切强度，=C+tan；C土体内聚力；锚固段中点的上覆压力；锚固段与土体之间的摩擦角，通常=(1/3-1/2)。当用二次压力注浆时=，其中为土体的固结快剪的内摩擦角峰值。4) 锚杆自由段长度计算如图所示，O点为土压力零点，OE为假想滑裂面，锚杆AD与水平线AC夹角
38、，AB为非锚固段长度，可由几何关系求得 图41 锚杆自由段长度计算简图(43)5) 土层锚杆总长度的计算土层锚杆总长度可按下式计算: (44)式中：Lm锚杆(索)总长度； La锚固段长度；Lf自由变形段长度，应取超过滑裂面0.5-1.0m 。6) 锚杆截面面积的计算土层锚杆截面积计算公式: (45)式中：A锚杆的截面积；Nt土层锚杆轴向拉力；fptk锚杆材料的设计标准强度值；Kmj安全系数，取1.3。7) 锚杆整体稳定性验算锚杆抗拔力虽已有安全系数，但是挡土桩、墙、锚杆、土体组成的结构，有可能出现整体破坏。8) 平衡法单支撑支护设计 图4-2 单支点排桩支护的静力平衡简图如图4-2是单支点自由
39、端支护结构的断面，桩的右面为主动土压力，左侧为被动土压力。可采用下列方法确定桩的最小入土深度和水平每延米所需支点力R。如图取支护单位长度，对A点取矩，令 ， ，则有 (46) (47)式中： 基坑底面以上及以下主动土压力合力对A点的力矩； 被动土压力合力对A点的力矩； 基坑底面以上及以下主动土压力合力； 被动土压力合力。9) 等值梁法图4-3 等值梁法计算简图 桩入坑底土内有弹性嵌固与固定两种，等值梁法是把桩当作一段弹性嵌固另一端简支的梁来研究。挡墙两侧作用着分布荷载，即主动土压力和被动土压力(如图4-3)。计算步骤:(1)计算主动土压力与被动土压力，求出土压力零点B的位置，算出B点距坑底的距
40、离u值。(2)由等值梁AB根据平衡方程计算支撑反力Ra和B点剪力QB。 (48) (3)由等值梁BG求算板桩的入土深度，取，则 (49)由上式求得由上式求得x后，桩的最小入土深度可由下式求得： (410)如土质差时，应乘以1.11.2的系数。(4)由等值梁求算最大弯矩值。 多支撑点与单支撑点计算要求大体相同，也可以按等值梁法从上到下逐层计算每层锚杆拉力。4.2.2 四区桩锚支护设计计算 设计简图 图4-4 排桩支护设计简图 基本信息 表4-2 基本信息表内力计算方法增量法规范与规程建筑基坑支护技术规程 JGJ 120-99基坑等级二级基坑侧壁重要性系数01.00基坑深度H(m)8.500嵌固深
41、度(m)9.500桩顶标高(m)-3.000桩截面类型圆形桩直径(m)0.500桩间距(m)1.000桩材料类型钢筋混凝土混凝土强度等级C80有无冠梁无放坡级数1超载个数0支护结构上的水平集中力0 放坡信息 表4-3 放坡信息表坡号台宽(m)坡高(m)坡度系数11.0003.0000.300 土层信息 表4-4 图层信息表土层数5坑内加固土否内侧降水最终深度(m)9.000外侧水位深度(m)3.000内侧水位是否随开挖过程变化否内侧水位距开挖面距离(m)弹性计算方法按土层指定弹性法计算方法m法 土层参数 表4-5 土层参数表层号土类名称层厚重度浮重度粘聚力内摩擦角(m)(kN/m3)(kN/m
42、3)(kPa)(度)1杂填土1.2018.18.008.002粉土4.4019.18.09.7010.803粘性土4.2018.08.010.707.604粘性土3.4019.68.05粘性土4.8020.28.0续表4-5层号与锚固体摩粘聚力内摩擦角水土计算方法m,c,K值抗剪强度擦阻力(kPa)水下(kPa)水下(度)(kPa)1120.0m法10.002120.010.0010.00分算m法10.003120.010.0010.00分算m法10.004120.010.0010.00分算m法10.005120.010.0010.00分算m法10.00 支锚信息 表4-6 支锚信息表支锚支锚类型水平间距竖向间距入射角总长锚固段道号(m)(m)()(m)长
