论文-邯郸市宝利花园项目南院基坑支护设计与施工

更多相关文档资源请访问HTTP/WWWDOCINCOM/LZJ781219完整CAD设计文件以及仿真建模文件，资料请联系68661508索要摘要基坑支护是对天然土在不满足抗剪强度的情况下，对天然土进行改良来满足设计要求的一种措施。它是综合考虑天然土的土质和建筑物性质的反复分析和计算的过程。本次设计内容为邯郸市宝丽花园项目南院建筑场地基坑支护设计。拟建场地位于邯郸市人民路与大乘寺西街交叉口西北角，地形平坦，无不良地质现象，地下水位埋深320M480M，拟建场地内已揭露的地层主要由第四系的粉土、粉质粘土、含圆砾粉质粘土、砂岩及第三纪沉积的粉砂、砂岩、膨胀岩土组成。拟建工程由1高层写字楼及裙楼、4办公楼及地下车库组成。规划用地20939M，南院基坑开挖深度77M88M，北院基坑开挖深度56M88M。本设计是针对南院基坑进行支护设计。经过论证，拟建场地基坑深度77M和88M，有放坡空间，采用105的坡比放坡，并用土钉墙进行支护，但是基坑局部边缘靠近邻近建筑物，所以在44坡段和22坡段采用棑桩加锚索支护。由于各区的基坑支护方案相同，本设计主要介绍11坡段和44坡段的支护设计计算过程，其他各区作为简介，其设计方案为1土钉设五道土钉，水平间距为160M，竖向间距160M，入射角为10，锚杆的长度760M1100M；2面层11坡段面层混凝土采用C20喷射混凝土，厚80MM，布设65170170网筋，12加强筋（固定钢筋）X型焊牢；3钻孔灌注桩44坡段沿基坑外边线布置钻孔灌注桩，桩径600MM，桩顶标高00M，嵌入基坑底230M，桩间距16M。混凝土强度等级为C30；4锚索设2道锚杆，水平间距为160M，竖向间距30M，入射角为15，锚索的长度分别为20M、16M，预应力分别为120KN、100KN。最后再提出必要地施工及监测方案。关键词基坑；土钉墙支护；排桩支护；锚索支护ABSTRACTFOUNDATIONPITISTOCARRYONIMPROVEMENTTOTHENATURALSOILUNDERTHESITUATIONTHATTHEANTISHEARSSTRENGTHOFNATURALSOILCANNOTSATISFYOFTHEDESIGNEDREQUESTITISAPROCESSOFANALYSISREPEATEDLYANDCALCULATIONWHICHSYNTHETICALLYCONSIDERSTHEQUALITYOFTHENATURALSOILANDTHEPROPERTYOFBUILDINGTHEMAINCONTENTOFTHEDESIGNISFOUNDATIONPITSUPPORTFORTHESOUTHCOURTYARDGARDENPROJECTOFPOLAROIDINTHECITYOFHANDANTHEPROPOSEDSITEISLOCATEDINTHENORTHWESTINTERSECTIONOFRENMINROADANDMAHAYANATEMPLEWESTSTREETOFHANDANCITY,THETERRAINISFLAT,THEREISNOBADGEOLOGICALPHENOMENON,THEUNDERGROUNDWATERBURIEDDEPTHIS320M480M,WITHINTHEPROPOSEDSITE,THESTRATUMISMAINLYCOMPOSEDOFQUATERNARYSYSTEMOFSILT,SILTYCLAYANDCONTAININGROUNDSTONEOPAQUEANDTERTIARYPERIODSEDIMENTARYSILT,CLAY,SANDSTONESANDSTONE,EXPANSIONOFROCKANDSOILTHEPROPOSEDSITEISMAINLYCOMPOSEDOFTHE1HIGHRISEOFFICEBUILDINGSANDTHE4PODIUMBUILDINGANDUNDERGROUNDGARAGEABOUT20939MSQUAREDTOBEUSED,THESOUTHCOURTYARDEXCAVATIONDEPTHOF77MTO88M,NORTHCOURTYARDEXCAVATIONDEPTHOF56M88MTHISDESIGNISAIMEDATSOUTHCOURTYARDFOUNDATIONPITSUPPORTINGDESIGNAFTERARGUMENT,PROPOSEDSITEEXCAVATIONDEPTHOF77MAND88M,THEREISSLOPESPACE,USINGA105SLOPE,ANDPOTTINGSOILNAILWALLSUPPORTBUTLOCALEDGENEARTHEFOUNDATIONPITADJACENTBUILDINGS,SOTHE44SLOPEANDSLOPE22CANUSEPILEANDANCHORCABLESUPPORTDUETOTHEFOUNDATIONPITSUPPORTINGSCHEMEOFEACHDISTRICTISIDENTICALTHISDESIGNMAINLYINTRODUCESTHE11SLOPESECTIONAND44SLOPESECTIONOFTHESUPPORTINGDESIGNCALCULATIONPROCESS,ANDOTHERDISTRICTASABRIEFINTRODUCTIONTOITSDESIGNSCHEME1SOILNAILSETFIVESOILNAIL,HORIZONTALDISTANCEIS160M,THEVERTICALSPACINGIS160M,INCIDENTANGLEOF10,THELENGTHOFTHEBOLTARE760M1100M2SURFACE11SLOPESECTIONSURFACECONCRETEADOPTEDC20SHOTCRETE,80MMTHICK,DEPLOY65170170MESHREINFORCEMENT,REINFORCEMENTFIXEDSTEELX12WELDED3BOREDPILESBOREDPILESAREARRANGEDAT44SLOPESECTIONINTHEOUTSIDEOFTHEFOUNDATIONPITSLOPEPILEDIAMETER600MM,PILETOPELEVATIONIS00M,WHICHEMBEDDEDINTOTHEFOUNDATIONPITBOTTOMIS230M,THEPILESPACINGIS16MFORC30STRENGTHGRADEOFCONCRETE4ANCHORSET2BOLT,LEVELSPACINGIS160M,THEVERTICALSPACINGIS30M,THEINCIDENTANGLEIS15,THELENGTHOFTHEANCHORCABLEIS20MAND16MRESPECTIVELY,PRESTRESSEDRESPECTIVELYIS120KNAND100KNFINALLY,ITISNECESSARYTOPUTFORWARDTHECONSTRUCTIONANDMONITORINGPLANKEYWORDSFOUNDATIONPITSOILNAILINGWALLTHEPILESUPPORTINGANCHORBOLT目录前言11岩土工程勘察概况311工程概况312工程地质条件3121地质构造与地形地貌3122当地水文、气象资料3123地层岩性4124水文地质条件6125不良地质现象613各岩土层物理力学性质指标6131物理力学指标6132原位测试指标714地下水及场地土腐蚀性评价715场地地震效应7151地基土的液化判别7152场地类别划分7153抗震地段划分72基坑支护方案选择921基坑开挖类型922基坑支护结构类型及其适用条件923基坑支护方案的选取10231基坑支护方案的论证10232基坑支护方案的确定113基坑支护验算1231设计要求1232设计计算参数1333直立高度计算1334土钉墙设计计算14341边坡最危险滑动面的计算15342土钉的设计18343土钉墙内部稳定性分析23344土钉墙外部稳定性分析26345喷射混凝土面层设计2835棑桩支护方案设计计28351支护方案28352土压力模型及系数调整32353冠梁选筋结果32354截面计算33355锚杆计算34356整体稳定验算35357抗倾覆稳定性验算35358抗隆起验算37359隆起量的计算383510嵌固深度计算394基坑支护施工方案4041基坑降水施工4042土钉支护施工40421土钉支护施工要求40422土钉支护施工前应具备的文件40423土钉支护施工机具和施工工艺40424土钉支护施工的流程4143护坡桩施工43431施工工序43432施工方法43433施工操作要求4544冠梁施工4545锚杆施工46451施工准备46452施工流程46453主要施工方法465基坑工程监测方案4851基坑监测的目的和意义4852基坑监测设计的基本原则48521系统性原则48522可靠性原则49523与设计相结合原则49524关键部位优先、兼顾全面的原则49525与施工相结合的原则4953基坑监测的方法4954基坑监测的内容和要求49541外围地面、邻近既有建筑物沉降监测50542护坡支护体系位移监测50543周围建筑物变形监测51544地下水位监测51545资料整理5255信息化施工5256观测精度要求5257注意事项526结论及建议5461结论5462建议54参考文献56附录1附表1）地基土标贯表（1张）2）地基土物理力学指标统计表（1张）2附图1）图例（1张）2）建筑物与勘探点平面布置图（1张）3）基坑降水平面布置图（1张）4）工程地质剖面图（4张）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。由于城市化的发展，城市人口超饱和，建筑空间拥挤和城市绿地减少，导致城市建设项目日益增多，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，我国正在建设的高层建筑越来越高，基坑开挖的深度越来越深，开挖面积也越来越大。同时密集的建筑群，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。【1】建筑基坑工程是指建筑物或构筑物地下部分施工时，需要开挖基坑，进行施工降水和基坑周边的围挡，同时需要对基坑四周的建筑物、构筑物、道路和地下管线进行监测和维护，确保正常，安全施工的一项综合性工程，其内容包括勘察、设计、施工、环境监测和信息反馈等工程内容。基坑工程的工作面几乎涉及所有土木工程领域，如建工、水利、港口、路桥、市政、地下工程以及近海工程等领域。此外，基坑工程中主要的岩土工程即是深基坑支护问题。基坑支护工程属于高风险性工程，在设计与施工中涉及岩土与结构的多个领域。基坑支护工程具有许多特征，概括起来有以下特点【2】（1）基坑支护工程是个临时工程，设计的安全储备相对可以小些，但又与地区性有关。而且造价高，开工数量多，变化因素多，事故频繁；（2）基坑支护工程正向大深度、大面积方向发展，因此岩土性质千变万化，地质埋藏条件和水文地质条件复杂，从而造成了勘察所得数据离散性大，精度低，给基坑支护工程的设计和施工怎加了难度。（3）在软土、高地下水位及其他复杂场地条件下开挖基坑，很容易产生土体滑移、基坑失稳、桩体变位、坑底隆起、支挡结构严重漏水、流土以致破损等灾害，对周边建筑物地下构筑物及管线的安全造成很大威胁。（4）基坑支护工程包括挡土、支护、防水、降水、挖土等许多紧密联系的环节，其中某一环节失效将会导致整个工程的失败。随着旧城改造的推进，各城市的主要高层、超高层建筑大都集中在建筑密度大、人口密集、交通拥挤的狭小场地中，基坑支护工程施工的条件均很差。邻近常有必须保护的永久性建筑和市政公用设施，不能放坡开挖，对基坑稳定和位移控制的要求很严。（5）基坑支护工程造价高，周期长，又是临时性工程，不愿意投入太多资金，可是一旦出现事故，处理十分困难，造成的经济损失和社会影响往往十分严重。在前面四周的实习期间，我搜集了有关基坑支护设计所需要的资料宝丽花园项目岩土工程勘察报告，根据该资料内容进行基坑支护方案设计。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，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；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。基坑支护的设计与计算主要的规范依据和资料宝丽花园项目岩土工程勘察报告建筑基坑支护技术规范JGJ12099建设部行业标准锚杆喷射混凝土支护技术规范GBJ8685国家标准建筑基坑工程监测技术规范GB504972009国家标准建筑边坡工程技术规范（GB503302003）建筑地基基础工程施工质量验收规范（GB502022002）建筑基坑工程技术规范（YB925897）中华人民共和国行业标准1998深基坑支护设计与施工中国建筑工业出版社19973混凝土结构设计规范（GB500102002）中国建筑工业出版社理正深基坑支护结构设计软件FSPWV601北京理正软件设计研究院宝丽花园项目总平面图基础平面布置图1岩土工程勘察概况11工程概况拟建场地位于邯郸市人民路与大乘寺西街交叉口西北角，拟建工程由1高层写字楼及裙楼、2首层底商住宅楼及裙楼、3商业楼、4办公楼及南北两大地下车库组成，规划用地面积20939M，南院基坑开挖深度77M88M（本设计针对南院），北院基坑开挖深度56M88M。主楼与裙楼、商业及地下车库基础之间采用后浇带连接。拟建建筑物2首层底商住宅楼地基基础设计等级为甲级，3商业楼、4办公楼地基基础设计等级为丙级，其余建筑地基基础设计等级均为乙级；2首层底商住宅楼工程重要性等级为一级，其余建筑工程重要性等级为二级；场地等级为二级（中等复杂场地）；地基等级为二级（中等复杂地基）。2首层底商住宅楼岩土工程勘察等级为甲级，其余建筑岩土工程勘察等级为乙级。12工程地质条件121地质构造与地形地貌邯郸市所处大地构造单元属华北陆台渤海湾海湾坳陷带与太行山隆起带的接触部位，太行山隆起的中心为太行山背斜的轴部，地层从轴部向东大致为震旦系、寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系、三叠系、第三系和第四系地层。邯郸市市区大致以京广铁路线为界，西边主要为上第三系的膨胀岩土组成，东边则主要为第四系新近沉积和一般性沉积的粉土和粘性土等。场地地貌为东部平原与西部丘陵过渡地带，区域地势自西南向东北倾斜,上部第四系，下部第三系,其地形大势及地貌成因均为漫长历史中经滏阳河、漳河及古黄河的交替泛滥冲积所形成。本次勘察场地位于邯郸市市区的西北部，地貌上为丘陵与平原接触地带，区域地形较平缓，本工程建设场地地形平坦，可定为平坦场地。122当地水文、气象资料邯郸市地处暖温带半干旱半湿润大陆性季风气候区，四季分明，气候特点是春季干旱多风，夏季炎热多雨，秋季晴朗气爽，冬季寒冷干燥。多年平均气温138，最冷月平均气温26，最热月平均气温338，极端最高气温425，极端最低气温210；多年平均降水量5201MM，多集中在7、8、9三个月中，日最大降水量5185MM，年最大降水量15753MM，年最小降水量2200MM，最大积雪厚度13CM，多年平均蒸发量17382MM；年主导风向为南风，风向频率201，次主导风向为北风，风向频率155，冬季盛行北风风向频率170，夏季盛行南风，风向频率252，无霜期190天左右。邯郸地处海河流域，区域地表水系主要有滏阳河和沁河穿城而过，地下水资源主要为孔隙潜水。依据建筑地基基础设计规范附录F中国季节性冻土标准冻线图及对当地实际情况的调查，本区冻土深度为05M，为季节性冻土。123地层岩性在钻探揭露650M深度范围内，拟建场地内已揭露的地层主要由第四系的粉土、粉质粘土、含圆砾粉质粘土、砂岩及第三纪沉积的粉砂、砂岩、膨胀岩土组成。从钻探所揭露的地层资料和场地的地形分析，所有的勘探点均处于同一地貌单元，现将勘察深度内的地层构成自上而下分述如下场地内各土层的岩性特征自上而下分述如下第1层杂填土【Q4ML】杂色，主要为建筑垃圾，含红砖块、灰渣，部分覆有水泥面，局部有场地原上部建筑物的砖墙基础，该层土结构松散，土质杂乱且不均匀，不宜将基础直接坐落在该层上。本层在场地内广泛存在，分布稳定，层厚030170米，层底埋深030170米。第2层粉土【Q42ALPL】褐黄黄褐色，稍湿湿，中密密实，含云母碎屑，局部相变为粉质粘土，偶混砂颗粒；属中等压缩性土，摇振反应中等迅速，无光泽反应，干强度低，韧性低。本层在场地内广泛存在，分布稳定，层厚110380米，层底埋深180440米。第3层粉质粘土【Q41ALPL】黄褐褐黄色，可塑硬塑，见锰质斑点和姜石（层底含量大，约为50，粒径0510CM，最大粒径23CM），局部相变为粉土，干强度中等，韧性中等，摇振反应无，切面稍有光泽，局部含砂颗粒，属中等压缩性土。本层在场地内广泛存在，分布稳定，层厚090350米，层底埋深350650米。第4层含圆砾粉质粘土【Q41ALPL】褐黄色，硬塑，含姜石、砾石，偶见卵石，最大可见粒径约10CM。砾石颜色为青灰色，成分杂乱，含量约为1550，一般粒径23CM，局部为砾砂和圆砾，偶夹砂土薄层。该层在该场地厚度分布不均，成分杂乱，钻探进尺或快或慢，强度存在很大差异。本层在该场地北地块局部钻孔未见，分布不均，层厚070360米，层底埋深440960米。第41层砂岩【Q41ALPL】红褐色（局部呈现白色），微风化，碎屑结构，碎屑成分主要为石英、长石、岩屑等。本层在场地内呈透镜体出现，仅在K27、K35、K36揭露并揭穿，层厚05M08M，层底埋深670850M。第5层粘土N褐红色，坚硬，局部硬塑，夹灰绿、灰白色的粘土团块，见锰质斑点，局部相变为粉质粘土；干强度高，韧性高，摇振反应无，切面光滑，属中等压缩性土。自由膨胀率EF介于280780，该层土具有弱中膨胀潜势。本层在场地内广泛存在，分布稳定，层厚430800米，层底埋深10701660米。第6层粉砂N褐红色，很湿，密实局部呈胶结状态，主要成分为石英和长石，含少量云母碎屑；颗粒形状呈圆形或亚圆形，分选一般，粘粒含量少。本层在场地内广泛存在，分布稳定，层厚060330米，层底埋深11701850米。第61层砂岩N红褐色，碎屑结构，微风化，碎屑成分主要为石英、长石、岩屑等。本层在场地内呈透镜体出现，仅在K29、K30、K32揭露并揭穿，揭穿的砂岩层厚050M，层底埋深15301640M。第7层粘土N褐红色，坚硬，局部硬塑，夹灰绿、偶见灰白色的粘土团块，局部相变为粉质粘土，见锰质斑点和姜石，干强度高，韧性高，摇振反应无，切面光滑，属中等压缩性土。自由膨胀率EF介于320800，该层土具有弱中膨胀潜势。本层在场地内广泛存在，分布稳定，层厚571140M，层底埋深21902310M。第8层粘土N褐黄色，坚硬，夹灰绿、偶见灰白色的粘土团块，见锰质斑点，局部相变为粉质粘土，偶夹砾砂薄层，干强度高，韧性高，摇振反应无，切面光滑，属中等压缩性土。自由膨胀率EF介于500820，该层土具有弱中膨胀潜势。本层在场地内广泛存在，分布稳定，层厚12101540M，层底埋深35003760M。第9层粘土N灰黄灰绿色，坚硬（局部硬塑），夹灰绿、偶见灰白色粘土团块，见锰质斑点，局部相变为粉质粘土，干强度高，韧性高，摇振反应无，切面光滑，属中等压缩性土。自由膨胀率EF介于300950，该层土具有弱强膨胀潜势。本层在场地内广泛存在，分布稳定，层厚8901030M，层底埋深46204710M。第10层粘土N灰绿色，坚硬，夹灰绿、偶见灰白、灰绿色的粘土团块，见锰质斑点，干强度高，韧性高，摇振反应无，切面光滑，属中等压缩性土。自由膨胀率EF介于660880，该层土具有中膨胀潜势。本层在场地内广泛存在，分布均匀，该层未穿透，最大揭露厚度为1880M。以上各层分布情况详见工程地质剖面图。124水文地质条件邯郸市平原区位于河北省南端，太行山东麓，境内主要河流有南运河水系的漳河、子牙河水系的滏阳河及其支流渚河、沁河、输元河等，地下水资源主要包括第四系地层中第一含水组的潜水和第二含水组的微承压水。其面积为9236KM2。而流经邯郸市区最大的河流是滏阳河。据东武仕水文站观测，滏阳河多年平均径流量为409亿M3，多年平均流量12M3/S，历年最大流量784M3/S，最小流量635M3/S。邯郸市区段水量受东武仕水库和张庄桥节制闸控制，最大流量为35M3/S，最小流量为065M3/S。上游段为邯郸市主要供水水源，下游段为农业灌溉水源。根据地形、地质、含水层岩性和供水意义，地下水单元可概括为1）奥陶系灰岩岩溶裂隙水文地质区分布在西部山区，面积约4000KM2，包括以涉县为排泄区的西单元，以邢台泉群为排泄区的中单元和以峰峰黑龙洞泉群为排泄区的南单元。2）第四系孔隙水文地质区分布在东部平原，含水层薄，其岩性以细砂为主，在垂直方向上具有多层交错重迭特征，富水性自西向东，自上而下逐渐减弱，以潜水、浅层承压水和深层承压水的特征存在。西部和南部为全淡水区。东部第一含水组下端和第二含水组上段由咸水体存在，面积约1650KM2，埋深自西向东10160M。潜水高氟灶状分布，为氟中毒病区。永年、邯郸、马头、磁县等四个河流冲积扇，总面积约为334KM2，为砂砾石孔隙水，水质良好，富水性较强。第四系孔隙水为当地工农业用水主要水源地，因过量开采已形成邯郸、东洋庄等水位下降漏斗，改变了地下水的天然运动规律，水利坡度增加，地下水雨地表水互补关系发生了明显变化。125不良地质现象经查明，宝丽花园建筑场地及周边影响区域范围内，不存在影响建筑施工建设的不良地质现象。13各岩土层物理力学性质指标131物理力学指标通过对已取得的土试样室内试验常规指标、三轴剪切指标及固结指标进行统计分析与计算，数据的统计和粗差剔除采用GRUBBS（001）法剔除异常数据，得出统计与计算结果见附表物理力学指标统计表。132原位测试指标场地内的标准贯入试验见附表标准贯入试验统计表；统计结果见附表物理力学指标统计表。超重型动力触探试验见附表超重型动力触探试验统计表。14地下水及场地土腐蚀性评价本次勘察时在钻孔内量测初见水位380550M，地下稳定水位埋深为320480M，标高365477M（勘察期间）。地下水类型为潜水，主要接受大气降水及地表渗漏补给，其水位受季节、气候变化影响，水位升降幅度为050100M。依据本场地内的2组水样水质分析资料结果,场地环境类型为类，按干湿交替考虑和受环境类型影响，依据岩土工程勘察规范GB500212001（2009年版）SO42含量4373250112MG/L，地下水对混凝土结构的腐蚀等级为弱，综合评价地下水对混凝土结构的腐蚀等级为弱；水中CL含量为1272031440MG/L，地下水对钢筋混凝土结构中钢筋的腐蚀等级为弱。地基土不属腐蚀类土，通过调查本区地基土具微腐蚀性。15场地地震效应151地基土的液化判别场地位于抗震设防烈度7度区、设计地震第一组，设计基本地震加速度值为015G。场地内第三纪沉积的饱和粉砂地层较老，依据建筑抗震设计规范（GB500112010）（2010年版）初判条件地质年代为第四纪晚更新世（Q3）及其以前时，7、8度时可判为不液化。故可不考虑地基土地震液化的影响。152场地类别划分本次勘察在场地内即K16、K17、K28、K33钻孔进行了原位的地基土层波速测试，测试分析仪器为武汉岩海公司生产的RS1616K（S）型基桩动测仪和三分量的波速探头，测试方法为单孔地面激振，测点间距为1020M，剪切波速测试成果见附表剪切波分析软件附图。根据试验结果，场地内的覆盖层厚度50M，地面以下200M深度范围内的土层的等效剪切波速经计算分别为VSE2604M/S、2652M/S、2663M/S、2570M/S。根据上述数据资料，依据规范判别场地地基土为中硬场地土，建筑场地类别为类。153抗震地段划分由于场地内的土层为中硬场地土，地形平坦，地貌简单，为冲洪积成因的平原地貌，该场地的抗震地段评价为建筑抗震一般地段。2基坑支护方案选择21基坑开挖类型基坑工程设计方案的第一步是选择合理的开挖方案，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存在不同的要求。目前基坑开挖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。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。而现在城市空间越来越少，放坡开挖受到极大限制，于是便多采用支护开挖或是放坡开挖和支护开挖相结合的方式以此来节省场地空间。【1】22基坑支护结构类型及其适用条件如今基坑工程多为深基坑，而深基坑必须进行支护设计。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可分为【3】（1）放坡。在基坑开挖施工中，往往可以通过选择并确定安全合理的基坑边坡坡度，使基坑开挖后的土体在无加固及无支撑的条件下。依靠土体自身的强度，在新的平衡状态下取得稳定的边坡并维护整个基坑的稳定状况，为建造基础或地下室提供安全可靠的作业空间，同时，又能确保基坑周边的工程环境不受影响或满足预定的工程环境要求。这类无支护措施下的基坑开挖方法通常称作放坡开挖。放坡适用于基坑侧壁安全等级宜为三级；施工场地应满足放坡条件；可独立或与上述其他结构结合使用；当地下水位高于坡脚时，应采取降水措施。（2）深层搅拌桩支护。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、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、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,其基坑侧壁安全等级宜为二、三级；水泥土桩施工范围内地基土承载力不宜大于150KPA（3）排桩。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。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。排桩适用于基坑侧壁安全等级一、二、三级；悬臂式结构在软土场地中不宜大于5M；当地下水位高于基坑底面时，宜采用降水、排桩加截水帷幕或地下连续墙。对于开挖深度小于6米的基坑,在无法采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8001000MM的钻孔桩,后面加深层搅拌桩或注浆防水,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8001000MM大直径钻孔桩加深层搅拌桩防水,设置多道支撑。4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墙体刚度大、整体性好,因而结构和地基变形较小,可用于超深的支护结构；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；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。5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。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,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。适用于基坑侧壁安全等级宜为二、三级的非软土场地；基坑深度不宜大于12M；当地下水位高于基坑底面时，应采取降水或截水措施23基坑支护方案的选取231基坑支护方案的论证（1）设计原则基坑支护设计的基本原则是在满足支护结构本身强度、稳定性和变形要求的同时，应确保周围环境的安全，在保证安全的前提下，设计方案应有技术经济性和环境效应；对方案选取进行论证。（2）工程概况拟建工程由1高层写字楼及裙楼、2首层底商住宅楼及裙楼、3商业楼、4办公楼及南北两大地下车库组成，规划用地面积20939M，南院基坑开挖深度77M88M。依据建筑基坑支护技术规程（JGJ12099）,基坑侧壁安全等级为22和44坡段为I级、其它坡段为II级；依据建筑地基基础工程施工质量验收规范（GB50072002）,本基坑工程边坡变形控制等级22和44坡段为I级，其它坡面为II级。232基坑支护方案的确定经过以上详细的论证，综合技术可行性，方案的适用性，结构的稳定性，以及经济的合理性等，对南院基坑支护方案的确定如下（1）22和44坡段基坑深度77M，邻近建筑物，采用桩锚联合支护；（2）其他边坡基坑深度77M和88M，有放坡空间，采用放坡，采用土钉墙支护。3基坑支护验算31设计要求建筑基坑工程的设计与施工，既要保证整个支护结构在施工过程中的安全，又要控制结构和其周围土体的变形，以保证周围环境（相邻建筑及地下公共设施等）的安全。在安全前提下，设计要合理，又能节约造价、方便施工、缩短工期。基坑支护作为一个结构体系，应要满足稳定和变形的要求，即通常规范所说的两种极限状态的要求，即承载能力极限状态和正常使用极限状态。所谓承载能力极限状态，对基坑支护来说就是支护结构破坏、倾倒、滑动或周边环境的破坏，出现较大范围的失稳。一般的设计要求是不允许支护结构出现这种极限状态的。而正常使用极限状态则是指支护结构的变形或是由于开挖引起周边土体产生的变形过大，影响正常使用，但未造成结构的失稳。【4】因此，基坑支护设计相对于承载力极限状态要有足够的安全系数，不致使支护产生失稳，而在保证不出现失稳的条件下，还要控制位移量，不致影响周边建筑物的安全使用。因而，作为设计的计算理论，不但要能计算支护结构的稳定问题，还应计算其变形，并根据周边环境条件，控制变形在一定的范围内。一般的支护结构位移控制以水平位移为主，主要是水平位移较直观，易于监测。水平位移控制与周边环境的要求有关，这就是通常规范中所谓的基坑安全等级的划分，对于基坑周边有较重要的构筑物需要保护的，则应控制小变形，此即为通常的一级基坑的位移要求；对于周边空旷，无构筑物需保护的，则位移量可大一些，理论上只要保证稳定即可，此即为通常所说的三级基坑的位移要求；介于一级和三级之间的，则为二级基坑的位移要求。【5】对于一级基坑的最大水平位移，一般宜不大于30MM，对于较深的基坑，应小于03H,H为基坑开挖深度。对于一般的基坑，其最大水平位移也宜不大于50MM。一般最大水平位移在30MM内地面不致有明显的裂缝，当最大水平位移在4050MM内会有可见的地面裂缝，因此，一般的基坑最大水平位移应控制不大于50MM为宜，否则会产生较明显的地面裂缝和沉降，感观上会产生不安全的感觉。一般较刚性的支护结构，如挡土桩、连续墙加内支撑体系，其位移较小，可控制在30MM之内，对于土钉支护，地质条件较好，且采用超前支护、预应力锚杆等加强措施后可控制较小位移外，一般会大于30MM此外基坑支护设计要在“安全可靠，技术先进，经济合理，施工方便”的原则下，还要力求及时信息反馈，动态设计。32设计计算参数根据邯郸市宝丽花园项目岩土工程勘察报告可得基坑支护有关参数如下表31。表31基坑支护参数地层第2层第3层第4层第5层第6层重力密度KN/M3186197220199（205）粘聚力标准值CKPA1132412064800内擦角标准值147141300191280土层的平均厚度H（M）100245220615195注括号内为经验值。土层的加权重度、粘聚力和内摩擦角按下式计算式（31）IH式（32）IC式（33）IH式中、C、坑壁土的土层的加权重度、加权粘聚力、加权内摩擦角；I、CI、I第I层土的重度、粘聚力、内摩擦角；HI第I层土的厚度。主动土压力系数KA和滑移面夹角可按下式计算【6】式（34）245TANK式（35）33直立高度计算由式（31）、（32）（33）、（34）可得IH18624519726159205KN/M309IHC1245126154890KPA34IH17245130615928209245TANK2071再由竖直开挖的条件，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式36式中K安全系数，一般用125。在上式的计算中主要选取的是第二层土开始的各项参数，因为第一层土为杂填土，02CZKA34159071M在基坑开挖过程中杂填土要全部进行挖除，所以只对第二层及其以下土层验算是否满足直立开挖的条件。由上式计算结果土层的直立高度为391M，而基坑所挖深度要大于319M，所以不满足直立开挖的条件。34土钉墙设计计算土钉墙支护设计一般包括以下几个步骤（1）根据坡体的剖面尺寸、土的物理力学性能和坡顶的超载情况，计算潜在滑动面的位置和形状；（2）初步确定土钉的直径、长度、倾角以及布置方式和间距；（3）验算土钉支护结构的内外部稳定性；（4）面层的设计。对于本设计来说，因为经过上述论证已得出基坑的11、33、55段用放坡加土钉墙支护加固，所以设计原理及其计算过程一样，现取11坡段为例说明该基坑的土钉墙设计。341边坡最危险滑动面的计算根据地质勘察剖面图确定每层土的重度、内摩擦角、粘聚力、分层厚度、地面荷载大小和基坑深度H。应用条分法与最小稳定性系数对应的最危险圆弧滑动面，其目的是区分滑移土体和稳定土体的分界面，以确定土钉类型、长度及需加固、支护的土层范围等。1）计算原理及思路本设计是运用瑞典条分法，其总体思路是【6】将滑动土体进行分条，并视土条为刚体，然后计算出每个土条上受的力对圆的滑动力矩和抗滑力矩，再据FS以确定稳定安全系数。另假设（1）滑动面是圆弧形；（2）滑动土条之间的力不影响滑体整体的稳定性，其条间力可忽略不计。如下图，取第I条块分析。当整个滑动土体处于极限平衡状态时，有据径向静力平衡，则有式（37）此时滑动面处于极限平衡，则有IIICIH抗滑力矩滑动力矩IINWCOSTANIIIISCLTF式（38）根据力矩平衡条件，有式中CI第I条土条滑动面上的粘聚力（KPA）；LI第I条土条弧长（M）；WI第I条土条自重力（KN/M）；第I条土条弧线中点切线与水平线夹角；第I条土条滑动面上的内摩擦角；FS滑动土体的稳定安全系数。2）计算结果因为寻找最危险滑动面若是靠人工来算，将会很繁琐，现利用理正岩土计算511版软件里的边坡稳定分析来找出最危险滑动面的位置及其最小稳点安全系数FS（不考虑地震和地下水的作用）。对于11坡段，基坑挖深为880M，坑底面以上为五层，坑底面以下只考虑一层（因为该层足够厚），向软件中输入分条块的宽度、各土层的厚度及物理力学指标等，IIWDTRSNTACOSTINIIIIIISCLNF图31瑞典条分法示意图I系统经过计算后自动生成最危险滑动面的位置和计算书并以图的形式给出结果，其结果为（1）土条总数15。边坡条分结果如图32（2）最危险滑动面位置视坡脚处为坐标原点，则圆心坐标为0000,9380，圆心半径MR9380；（3）土条信息详细表如表32；（4）该最危险滑动面的稳定安全系数FS为0942。土条编号I起始X（M）土条底长L（M）土条底部倾角（）土条底部粘聚力C（KPA）土条底部内摩擦角（。）土条重WKN土条底部法向力N（KN土条底部切向力TKN100004012250100285285266204009052150100272227119883130074102250100430342351184420307514765010061645961151452750631899501006536618014946335048223850100561251901225图3211坡段条分图及最危险滑动面位置图表32土条信息详细表737906225731131438010721626988435082301411314310515909334479506087353111314399098086323410577094408411314391716938300511648100467724114179675457402012717115533524114168514090403313785143612124114153852593434014854128694820300238083478415899204796264819172913114066342土钉的设计1土钉及土钉墙墙的构造要求有【7】（1）土钉及土钉墙的设计及构造应符合下列规定土钉墙墙面坡度不宜大于101；土钉必须和面层有效连接，应设置承压板或加强钢筋等构造措施，承压板或加强钢筋应与土钉螺栓连接或钢筋焊接连接；土钉的长度宜为开挖深度的0512倍，间距宜为12M，与水平面夹角宜为520；土钉钢筋宜采用、级钢筋，钢筋直径宜为1632MM，钻孔直径宜为70120MM；注浆材料宜采用水泥浆或水泥砂浆，其强度等级不宜低于M10；喷射混凝土面层宜配置钢筋网，钢筋直径宜为610MM，间距宜为150300MM；喷射混凝土强度等级不宜低于C20，面层厚度不宜小于80MM；坡面上下段钢筋网搭接长度应大于300MM。（2）当地下水位高于基坑底面时，应采取降水或截水措施；土钉墙墙顶应采用砂浆或混凝土护面，坡顶和坡脚应设排水措施，坡面上可根据具体情况设置泄水孔。2土钉几何尺寸的设计【7】（1）计算所用公式土钉所受土压力公式式（39）式中TI第I个锚钉所受的土压力（KPA）；Q坡上超载（KN/M）；2IIIITQHKACSXY土的重度（KN/M）；2HI第I高度的土锚钉（M）；第I层的系数；IKA2TN45/II；第I层的系数；IIISX及SY土钉水平及垂直间距（M）；C土的粘聚力（KPA）。土钉抗拔力（滑裂面外）公式式（310）式中第I个土钉滑裂面外的抗拔力（KN）；ITD钻孔直径（M）；第I层锚钉伸入破裂面外稳定区长度（M）；BIL锚体砂浆与土体间隔层土的粘结强度（KN/M）。IF2由图33所示为在稳定区内的长度。B求锚体稳定区长度（有效长度）式（311）式中第I层土体所受土压力（KN）；IT实验拉拔力（KN/M）；T安全系数，一般取15；OK第I层稳定区内长度（M）。IBLIIBFTDL图33锚钉力简图IOIBKTL不同深度土钉总长度式（312）式中第I层土钉总长（M）；INL第I层滑移面内长度（M）；IA第I层滑移面外长度（稳定区内）（M）。IB土钉直径计算式（313）式中钢筋截面积（MM）；A2钢筋抗拉强度标准值（N/MM）；PTKF2各层土中最大土压力。MAXT（2）运用公式求值取Q15KN/M；220KN/M；3SXSY16M；05950608033304980361KA07720778057707060601根据土层锚杆设计与施工规范（CECS2290），取值为F杂填土30KPA粉土50KPA粉质粘土70KPA含圆砾粉质粘土85KPA粘土90KPA计算时每层土钉，其安全系数K应大于15。现计算结果为第一道土钉由公式（39）得IIINABLAXPTKKTAFMPTKF11125065930721627KNTQHACSXY取，则23MBL第二道土钉由公式（39）得取，则45MBL第三道土钉由公式（39）得取，则35MBL第四道土钉由公式（39）得取，则7MBL11402354KNBFTD1K622210368130781678KNTQHACKSXY2K15T2230471869KNBFDL3140257932KNBFTDL3K3332120481057166KNTQHACKSXY4442152069813076138KNTQHACKSXY441027596KBFTDL第五道土钉由公式（39）得取，则6MBL由此可得深度在87M的各层土钉，其计算结果见下表33表33土钉设计参数表土钉KAKAHIMTIKNLMMBKNITK0595077216269075234333161060807783277841004511869152033305774861228535923215104980706641413811072242015903610601801269680620347161再根据式（313）得33本次设计中钉提配筋选用HRB335，直径30MM。最后的土钉墙支护剖面图如图344K159T516T340290347KNBFDL555212083610619KNTQHACKSXY43TKN819TKN157KMAX215438064PTKTAF75343土钉墙内部稳定性分析1内部整体稳点性分析土锚钉内部稳定性分析采用力矩极限平衡法，如图35所示。【5】上图的稳定性系数为式（314）图3411坡段土钉支护设计剖面图35土钉稳定分析图COSTANCOSSINTAIIIXIIIXIIIIXCLSWQSTTKSQ式中I分土条的自重（KN/M）；WI分条滑裂面处中点切线与水平面夹角