毕业设计---基坑桩锚支护与降水设计.doc

华北水利水电大学毕业设计（论文） 存档编号 华北水利水电大学 North China University of Water Resources and Electric Power 毕 业 设 计 题目：医疗科研综合楼动力站工程1-1剖 面基坑桩锚支护及降水方案设计 学 院:资源与环境学院 专 业：土木工程（岩土工程 及地下建筑方向 ） 姓 名：XX 学 号：XXX 指导教师：XX 完成时间：20013.5.15独立完成与诚信声明 本人郑重声明：所提交的毕业设计（论文）是本人在指导教师的指导下，独立工作所取得的成果并撰写完成的，郑重确认没有剽窃、抄袭等违反学术道德、学术规范的侵权行为。文中除已经标注引用的内容外，不包含其他人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。毕业设计（论文）作者签名： 指导导师签名： 签字日期： 签字日期： 毕业设计（论文）版权使用授权书 本人完全了解华北水利水电大学有关保管、使用毕业设计（论文）的规定。特授权华北水利水电大学可以将毕业设计（论文）的全部或部分内容公开和编入有关数据库提供检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段复制、保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交毕业设计（论文）原件或复印件和电子文档（涉密的成果在解密后应遵守此规定）。毕业设计（论文）作者签名： 导师签名：签字日期： 签字日期：摘 要 本设计为医疗科研综合楼动力站工程基坑支护及降水设计。基建建筑位于西安市中国人民解放军第四军医大学内。通过对基坑周边环境，地层情况，水文地质条件等分析，依据相关标准和规程，对基坑降水和支护方案做了论证，计算和优选。以确保支护方案的可行性和经济性。 本次设计的主要内容：支护方案的选择，桩锚支护结构的设计计算，基坑土体整体稳定性分析，基坑抗隆起稳定性验算，基坑降水设计，基坑监测和施工。桩锚支护结构的设计包括护坡桩设计和锚索设计，锚索的设计具体为锚索排数、间距、长度、钢筋等级与强度，护坡桩的设计包括直径、配筋、桩长、嵌固深度计算、混凝土等级。计算方法采用了分层开挖和等值梁法。整体稳定性分析应用了简单的瑞典条分法。降水设计包括降水方式的选择、降水井施工、基坑降水的验算。另外对基坑监测和施工做了简要的设计。关键字：深基坑 排桩 锚杆 基坑稳定性 IAbstract The design for the medical building research power station engineering excavation and dewatering design. Infrastructure construction is located in Xian city the Chinese peoples Liberation Army The Fourth Military Medical University. Based on the environment, surrounding foundation pit formation condition, hydrogeological condition analysis, according to the relevant standards and procedures, to the foundation pit excavation and support scheme to the demonstration, calculation and optimization. In order to ensure that the supporting feasibility and economy. The main content of this design: supporting scheme selection, calculation of pile-anchor retaining structure design, the integral stability analysis of foundation pit excavation, checking against heave stability, design of foundation pit dewatering, foundation pit monitoring and construction. Pile-anchor retaining structure design includes the design of slope protection pile design and anchor cable, anchor design specific row number, spacing, length, steel grade and strength of anchor cable, the design of the slope pile including diameter, reinforcement, pile length, depth calculation, concrete grade. By using the calculation method of layered excavation and the equivalent beam method. The overall stability analysis using a simple Sweden slice method. Checking dewatering design including precipitation method selection, construction, foundation pit dewatering well. In addition a brief design and construction of foundation pit monitoring.Key words: deep foundation pile anchor foundation pit stabilityII目 录摘 要IAbstractII第一章 绪论11.1 选题的背景目的及意义11.2 基坑工程研究现状1第二章 工程地质概况32.1基坑工程概况32.2场地工程地质条件32.2.1 工程环境条件32.2.2 地层及地基土分层描述32.2.3 水文地质条件42.2.4地基土的湿陷性42.3场地地震效应42.3.1抗震设防烈度42.3.2抗震地段划分及场地类别42.4 地基土液化可能性52.5 原位测试结果6第三章 基坑支护方案选择及确定73.1 设计依据73.2 基坑支护设计基本要求73.3 基坑支护方案的选择及确定83.3.1 基坑侧壁安全等级确定83.3.2 支护方案的选择8第四章 基坑1-1剖面桩锚支护结构设计计算114.1 基坑支护结构参数说明114.1.1 地层力学参数114.1.2 地面附加荷载取值114.1.3 计算方法114.1.4 设计水位确定124.2 桩锚支护设计124.2.1 第一阶段开挖4.5m计算124.2.2 第二阶段开挖7.5m计算144.2.3 第三阶段开挖10.5m计算194.2.4 第四阶段开挖13.0m计算234.2.5 桩身配筋计算264.3 基坑稳定性验算284.3.1 桩锚结构整体稳定性验算284.3.2 抗隆起验算304.3.3 抗管涌计算32第五章 基坑降水设计345.1 基坑降水方法345.2 井点降水计算的前提365.3 降水的作用365.4 降水方案的选择与计算375.4.1 降水方案的选择375.4.2 参数的选择375.4.3 井点管长度确定385.4.4 基坑涌水量计算385.4.5 单井出水量计算405.4.6 计算井点管数量n415.4.7 计算井点间距415.4.8 基坑降水验算41第六章 基坑施工与监测436.1 基坑支护施工436.1.1 护坡桩施工工艺流程436.1.2 锚杆施工466.1.3 基坑开挖496.2 基坑监测506.2.1 基坑监测方案506.2.2 监测内容50结 论53参考文献54致 谢55附 录56第一章 绪论1.1 选题的背景目的及意义 随着我国经济的发展，城市建筑和荷载都要求更高的地基承载能力，更大的基础埋深。这使得基坑及其支护技术变得更加重要。随着信息技术和微电子技术的发展，和一些新方法，新设备，新软件的应用，基坑支护技术更是得到了快速而长足的发展。 基坑支护工程涉及了诸如土力学、机构力学、材料力学、混凝土结构施工技术、锚固与注浆技术、水文地质学等学科。由于基坑技术发展较晚，基坑环境多变，在施工过程中和施工后期都容易出现很多影响基坑安全的不确定性因素。 这又使得基坑工程成为一种施工风险较大，施工技术复杂的工程。 通过本次毕业设计，把自己所学的理论知识和实践相结合。提高综合运用专业知识的能力。掌握基坑支护设计的基本方法。学会应用现行的规范、标准、技术指标与经济指标进行相关的计算与设计。提高自己分析问题，解决问题的能力。1.2 基坑工程研究现状 基坑工程主要包括基坑支护体系设计与施工和土方开挖，是一项综合性很强的系统工程。它要求岩土工程和结构工程技术人员密切配合。基坑支护体系是临时结构，在地下工程施工完成后就不再需要。深基坑支护是指为保证地下结构施工及基坑周边环境的安全，对深基坑侧壁及周边环境采用的支档、加固与保护的措施。 80年代以来，随着我国改革开放的发展，高层建筑不断增加。根据构造及使用要求，基坑开挖深度也不断增加。尤其是进入90年代以后，我国经济的迅速发展，大中城市的地价不断上涨，要求更高的空间实用率，出现了众多的超高层建筑，是地下室买甚达20米甚至更深。同时各地也兴建了大量地铁、地下商场、仓库、影剧院等。特别是近年来的工程实践，我国基坑支护技术得到了长足的发展和提高。，从而进一步促进了深基坑开挖技术的研究与发展，产生了许多先进的设计计算方法，众多新的施工工艺也不断付诸实施，出现了许多技术先进的成功的工程实例。但由于基坑工程的复杂性以及设计、施工的不当，工程事故的概率仍然很高。基坑支护技术在我国相对较年轻，无论是设计计算，还是施工、监控等方面都处在不断进步和发展的过程中。我国基坑工程的特点可以概括为“深、差、密、多、低”5个字，亦即我国的基坑越挖越深，工程地质条件越来越差，四周已建或在建建筑物密集或紧靠市政公路，基坑支护方法多，但是支护的成功率低。因此对于基坑工程还应进行精心设计与施工，提高对支护结构的要求，而且在建筑物稠密地区更应注意对于环境的保护，这样一来，虽然工期和施工费用均要提升，但是工程质量与安全性却可以得到相当的保证。基坑工程分类较多，按照施工工艺大体分为放坡开挖及支护开挖两大类。放坡开挖既简单又经济，一般在条件具备时优先选用，但目前深基坑工程大多是在市内修建，基坑较深而场地往往又比较狭小，不具备放坡开挖条件，通常均采用有支护开挖。迄今为止，支护开挖型式已经发展至数十种，主要包括悬臂支护、内支撑或拉锚支护、组合型支护等。支护结构最早用木桩，现在常用钢筋混凝土桩、地下连续墙、钢板桩以及通过加固改良基坑周围土体的方法形成水泥土挡墙和土钉墙等。第二章 工程地质概况2.1基坑工程概况 拟建医疗科研综合楼动力站位于西安市第四军医大学口腔医院家属院内，南临康复路，北临7号住宅楼。建筑物为地面以上20层，地下2层，建筑面积为23.6m4.13m基坑开挖深度为13.0m。2.2场地工程地质条件2.2.1 工程环境条件 场地现为一篮球场，地形较为平坦。地貌单元属黄土梁洼。基坑南侧为院内和康复路两条道路，东西二侧为住宅楼，北侧为动力中心，1-1剖面所在南侧地下3.0m深度内为下水管道，以下无重要管线。2.2.2 地层及地基土分层描述 根据中国人民解放军第四军医大学口腔医院医疗科研综合楼动力站工程岩土工程勘察报告（详勘阶段）2013年1月。 地层条件： 第一层：素填土，褐色，可塑硬塑，以粘性土为主，土质不均匀，局部含有建筑垃圾及植物根系。该层层厚0.703.80m，层底标高405.84409.02m。 第二层：黄土(粉质粘土），褐黄色，可塑，局部软塑，稍湿。针状空隙发育，含有植物根系。该层具有中等湿陷性，局部具有强烈湿陷性。属高压缩性土。该层层厚2.205.60m，层底深度5.806.60m，层底标高403.01403.84m 第三层：黄土（粉质粘土），褐黄色，流塑，很湿饱和。可见针状空隙空隙。属高压缩性土。该层层厚3.204.50m，层底深度9.8010.50m，层底标高399.14399.92m。 第四层：古土壤（粉质粘土），棕褐色，软塑，局部流塑。含有较多的白色钙质条纹及钙质结核。属中压缩性土。该层层厚4.404.70m，层底深度14.2015.00m，层底标高394.64395.52m。第五层：黄土（粉质粘土），褐黄色，流可塑，局部软塑。属中压缩性土。该层层厚5.155.80m。该层位被揭穿，最大揭露厚度5.80m,最大钻探深度20.15m,钻至最低处标高为389.49m。2.2.3 水文地质条件 本次勘察期间（2013年1月），实测地下水位8.60m8.70m,，属潜水类型。根据西安地区地下潜水变化规律分析，你简称第地下水水位年内季节变化幅度可按1.50m考虑。勘察时所测水位，接近年度平水位期水位。 根据本场地地下水取样分析结果，地下水对混凝土无腐蚀性，对钢筋混凝土中的钢筋无腐蚀性。 在4#、11#钻孔中取水样两件进行腐蚀性测试。在8#孔9.0m和13#孔15.0m分别取土样两件进行地基土的腐蚀性测试。 根据场地所处区域气候、地层和地下水条件，按照岩土工程勘察规范GB50021-2001（2009年版）第第12.2.1条第12.2.5综合判定：拟建场地环境类型为类；场地内地下水对混凝土结构和钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性；场地地基土对混凝土结构和钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。2.2.4地基土的湿陷性本次勘察对粉质粘土取不扰动土样进行了湿陷性试验，试验结果表明：湿陷系数均小于0.015，根据湿陷性黄土地区建筑规范GB50025-2004判定：粉质粘土为非湿陷性土；场地为非湿陷性场地。 根据GB50025-2004有关规定：拟建建筑物地基可以按一般地区的规定设计。2.3场地地震效应2.3.1抗震设防烈度 根据建筑抗震设计规范GB500112010，西安市区抗震设防烈度为7度, 设计基本地震加速度值为0.15g，所属设计地震分组为第二组。 依据规范第5.1.4条，抗震设计特征周期为0.40s。2.3.2抗震地段划分及场地类别 根据建筑抗震设计规范GB500112010第4.1.1条，拟建场地抗震地段属一般地段。 根据钻孔剪切波速测试结果，场地地面下20m深度内的土层等效剪切波速值分别为305.7309.2m/s，场地覆盖层厚度大于5.0m。依据规范GB500112010第4.1.3至4.1.6条规定：本建筑场地类别为类。2.4 地基土液化可能性 拟建场地20.0m深度内的地层主要为填土、砂土、圆砾、卵石及第三系砂砾卵石夹粉质粘土。勘察期间场地地下水较高的水位埋深2.803.00m，则第层粗砂、砾砂为饱和砂土。 根据建筑抗震设计规范GB500112010第4.3.4条，采用标准贯入试验判别法进行液化判别，按第4.3.4式计算，结果见表2.4。 表,2.4 标准贯入试验结果计算表 土层编号及名称孔号试验深度（m）实测锤击数N（击）标准贯入锤击数临界值Ncr(击)液化判别粉质粘土11.702.00186.12NNcr不液化23.804.10449.8832.402.70207.5842.002.30196.7862.302.60177.3982.302.60227.3993.203.50338.93112.602.90237.96132.803.10248.33152.502.80257.78164.004.304210.08 表9可知：层粗砂、砾砂的标准贯入试验实测锤击数N均大于其液化判别锤击数临界值Ncr，为不液化土。故拟建建筑物可不考虑地基液化问题。2.5 原位测试结果（1）标准贯入试验 本次勘察主要集中在第三层，其统计结果见表2.5.1。 表2.5.1 标准贯入试验结果统计表 土层编号及名称标准贯入试验锤击数实测值N（击）密实度统计频数最大值最小值平均值粉质粘土11441726中密 本次勘察在钻孔不同深度分段分别进行了重型圆锥动力触探试验，其试验统计结果见表2.5.2。 表2.5.2 重型圆锥动力触探试验结果统计 土层编号及名称实测锤击数N/63.5（击）修正后锤击数N63.5（击）密实度统计频数最大值最小值平均值标准差变异系数统计频数最大值最小值平均值标准差变异系数粉质粘土3420.09.014.53.010.213417.08.412.82.370.19中密粉质粘土5534.014.023.85.040.215525.712.818.53.650.20中密粉质粘土5553.020.037.28.530.235531.513.623.95.010.21密实粉质粘土1252.05050.80.750.011229.628.528.90.430.01密实（3）剪切波速试验结果 本次勘察在8#和11#钻孔中进行了剪切波速测试，测试结果表明：场地在20.0m深度内土层等效剪切波速值介于305.7309.2m/s，平均值307.45m/s。第三章 基坑支护方案选择及确定3.1 设计依据（1）中国人民解放军第四军医大学口腔医院医疗科研综合楼动力站工程 岩土工程勘察报告（详勘阶段）2013年1月（2）第四军医大学口腔医院医疗科研综合楼动力站定位图（3）第四军医大学口腔医院医疗科研综合楼动力站基坑开挖图（4）建筑基坑支护技术规程(JGJ 120-99)（5）建筑地基处理技术规范(JGJ79-2002)（6）建筑结构荷载规范(GB50009-2001)（7）建筑桩基技术规范(JGJ94-2008)（8）混凝土结构设计规范(GB50010-2010)（9）岩土工程勘察规范(GB 50021-2001 2009版)（10）建筑边坡工程技术规范(GB50330-2002)（11）建筑地基基础设计规范(GB50007-2002)3.2 基坑支护设计基本要求 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。 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。 基坑设计以“安全、合理、经济、便于施工”为原则，同时保证施工周期较短；为基坑土方开挖和地下室施工创造一个安全干燥的施工条件；支护结构稳定、牢固、安全，确保地下室施工安全以及周边建筑物和道路的安全；有效止水，确保周边建筑物和道路不产生沉降；支护结构基坑内壁与地下室基础承台边缘应留有足够的施工工作面；基坑周边有良好的围护，确保坑边行人安全；基坑支护范围不超过建设用地红线、不影响现有临时办公用房的正常使用；基坑周边排水畅确保安通，地面雨水、污水不流入基坑；考虑到邻近基坑边有重点保护道路及楼房，为全，以“位移变形”控制设计计算，基坑支护是一种特殊的结构方式，具有很多的功能。不同的支护结构适应于不同的水文地质条件，因此，要根据具体问题，具体分析，从而选择经济适用的支护结构。3.3 基坑支护方案的选择及确定3.3.1 基坑侧壁安全等级确定 本工程基坑开挖深度约13.0m，根据建筑基坑支护技术规程JGJ120-99中安全等级的划分标准，又因本基坑工程因周边建筑物距离较近，基坑侧壁安全等级为一级，基坑侧壁重要性系数为1.1。3.3.2 支护方案的选择 目前采用的主要几种基坑支护方式有:放坡开挖、水泥土墙、桩锚支护结构、土钉墙支护结构等。 （1）放坡开挖 放坡开挖是基坑开挖常用的一种方法，适用于硬质，可塑性黏土和良好的砂性土，并要求周围场地开阔，没有重要建筑物。一般情况下，当基坑深度小于3m时，一般采用一次性放坡，当深度达到4-5米时，采用分级放坡。放坡过程可能造成土体滑移，为增加边坡稳定，可采用堆放沙袋维护挡土或者在坡脚采用短桩隔板支护。 拟建建筑基坑周围有居民楼和道路等，周围场地狭窄，基坑深度较大，不宜采用放坡开挖。 （2）土钉墙 土钉墙是一种原位土体加筋技术。将基坑边坡通过由钢筋制成的土钉进行加固，边坡表面铺设一道钢筋网再喷射一层砼面层和土方边坡相结合的边坡加固型支护施工方法。其构造为设置在坡体中的加筋杆件（即土钉或锚杆）与其周围土体牢固粘结形成的复合体，以及面层所构成的类似重力挡土墙的支护结构。土钉墙支护结构适用于基坑壁等级为二、三级，开挖较浅的基坑。稳定可靠、施工简便且工期短、效果较好、用料省、造价低、对周边的环境影响小，且变形相对较小，但是不适合用于对变形严格要求的基坑。 拟建建筑基坑深度为13.0m，且基坑侧壁等级为一级，所以不宜采用土钉墙支护。 （3）水泥土墙 水泥土墙是由水泥土桩相互搭接形成的格网状、壁状等形式的重力式挡土结构物。通常采用搅拌桩，亦可采用旋喷桩等。 水泥土墙适用于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，基坑深度不宜大于6.0m的基坑。但是水泥土桩抗拉强度低，受荷载后变形较大，且要单独占用工期。 拟建建筑基坑深度为13.0m,基坑侧壁安全等级为一级，所以不宜采用水泥土墙支护方式。 （4）桩锚支护 桩锚支护是将护坡桩与土层锚杆相结合的一种支护方法,桩锚支护体系是将受拉是在岩石锚杆理论研究比较成熟的基础上发展起来的一种挡土结构,安全经济的特点使它广泛应用于边坡和深基坑支护工程中。桩锚支护结构适用性较广，对基坑壁变形的限制严格有效，但施工期较长，造价较高。拟建建筑基坑中，靠近马路和住宅侧的基坑壁对变形沉降都要求很严格，从基坑深度、安全等级、经济和工程场地条件考虑和以上各种支护方案对比，本基坑宜采用桩锚支护结构。 综上所述，考虑施工条件、周围环境因素、经济条件，根据国家相关规范，本基坑支护工程采用桩锚支护，本工程基坑1-1剖面支护结构设计选取桩锚支护。 第四章 基坑1-1剖面桩锚支护结构设计计算4.1 基坑支护结构参数说明 4.1.1 地层力学参数 表1.1 地基地质力学指标参数表土 层r(KN/)C/ Kpa/度KaKpsat(KN/)素填土 16.515120.6560.8101.5251.235-粉质粘土17.515190.5090.7131.9651.402-粉质粘土17.914170.7290.7391.3711.35120.0粉质粘土19.025230.4380.6622.2831.51121.0粉质粘土20.020200.4900.7982.0411.42821.5备注：表中C、值均取用固结快剪标准值。主（被）动土压力系数公式：；4.1.2 地面附加荷载取值 根据周围环境条件，1-1剖面对应基坑一侧，为家属院道路，墙外侧为康复路，荷载可取25kPa。4.1.3 计算方法按照建筑基坑技术规范（JGJ12099）中的有关章节进行。土压力采用“朗肯”土压力理论“分层”计算，并规定对于碎石土及砂土，采用“水土分算”；对粘性土及粉土采用“水土合算”。当计算基坑底面以下各深度处的基坑外侧主动土压力时，规定竖向自重应力一律采用基坑底面标高处的数值。 主动土压力按下式计算： 被动土压力按下式计算： 净土压力按下式计算： 4.1.4 设计水位确定 拟建建筑基坑地下水位取空隙潜水稳定水位，为8.7m。4.2 桩锚支护设计 拟建建筑基坑开挖深度为13.0m,采用排桩加三层锚杆支护方案,桩间距取1.50m,地下水埋深为地面下8.7m,底面荷载为25，作用宽度为20m，在每层锚杆处用两根25a槽钢设腰梁。4.2.1 第一阶段开挖4.5m计算 图 4.2.1 开挖第一阶段计算简图 1.主动土压力计算2、被动土压力计算3、净土压力计算根据几何关系得： Z=0.73m 剪力为零处是弯矩最大值作用位置，很明显该点在第层土中，设开挖面距离反弯点O的距离为t。开挖面以上主动土压力合力:根据几何关系得：根据剪力为零，故可得： 解得，t=1.35m Pt=51.87Kpa4、第一次开挖最大弯矩 =88.86KNm 5.第一次开挖最大剪力 由于本工程开挖深度为13.0m，施工时一次性施工，因此对于第一阶段开挖深度为4.5m时。嵌固深度必然满足要求，可以不验算。4.2.2 第二阶段开挖7.5m计算 第二阶段挖土深度为7.5m，并在开挖的第一阶段深度4.0m处设立锚杆。1.主动土压力计算 图4.2.2 开挖第二阶段计算简图2.被动土压力计算 3、净土压力计算根据几何关系得： Z=0.3m 设Z距离反弯点O的距离为t，反弯点O在第层开挖面以上主动土压力合力： 根据几何关系得： 根据剪力为零，故可得： t=3.5m 不满足条件。 反弯点O在第层不成立，设反弯点O在第层根据剪力为零，故可得： t=2.42m 满足条件 Pt=87.36Kpa取开挖面以上的土体为研究对象，对开挖面支挡结构处O，取矩得4、第二阶段开挖弯矩最大值=57.57KNm 5.第二次开挖最大剪力 6.锚杆长度计算 自由段长度计算 可 取自由段长度为6.0m 锚固段长度计算(取2m宽计算): 根据有： 取锚杆总长度为：17.0+6.0=23m7.锚杆杆体材料计算 选取 322钢筋（As=1140.3） 由于本工程开挖深度为13.0m，施工时一次性施工，因此对于第一阶段开挖深度为7.5m时。嵌固深度必然满足要求，可以不验算。4.2.3 第三阶段开挖10.5m计算 第三阶段挖土深度为10.5m，并在开挖的第二阶段深度7.0m处设立锚杆。1.主动土压力计算 图4.2.2 开挖第三阶段计算简图2.被动土压力计算3.净土压力计算根据几何关系得： Z=1.16m 设Z距离反弯点O的距离为t，反弯点O在第层开挖面以上主动土压力合力： 根据几何关系得： 根据剪力为零，故可得： t=2.87m 不满足条件。反弯点O在第层不成立，设反弯点O在第层,根据剪力为零，故可得： t=0.92m满足条件 Pt=70.39Kpa取开挖面以上的土体为研究对象，对开挖面支挡结构处O，取矩得4、第三阶段开挖弯矩最大值5.第三次开挖桩身最大剪力 6.锚杆长度计算 自由段长度计算： 可取自由段长度为6.0m锚固段长度计算(取2m宽计算)：根据有： 取锚杆总长度为：17.0+6.0=23m锚杆杆体材料计算: 选取 322钢筋（As=1140.3） 由于本工程开挖深度为13.0m，施工时一次性施工，因此对于第一阶段开挖深度为10.5m时。嵌固深度必然满足要求，可以不验算。4.2.4 第四阶段开挖13.0m计算 第四阶段挖土深度为13.0m，并在开挖的第二阶段深度10.0m处设立锚杆，1.主动土压力计算 图4.2.4 第四阶段开挖计算简图2、被动土压力计算3、净土压力计算根据几何关系得： Z=0.45m设Z距离反弯点O的距离为t，反弯点O在第层开挖面以上主动土压力合力： 根据几何关系得： 根据剪力为零，故可得： t=190.63m 满足条件。取开挖面以上的土体为研究对象，对开挖面支挡结构处O，取矩得4、第四阶段开挖弯矩最大值5.第四次开挖桩身最大剪力 6.锚杆长度计算 自由段长度计算： 可取自由段长度为6.0m 锚固段长度计算： 取2m宽计算 根据有： 取锚杆总长度为：17.0+6.0=23m锚杆杆体材料计算 选取 322钢筋（As=1140.3）7.最小嵌固深度计算嵌固深度为以水平力确定： 桩的入土深度： 取8.5桩的总长: 4.2.5 桩身配筋计算 1.纵向配筋 将护坡桩圆形面积等效为矩形截面，使他们刚度相等，即： 式中: 令b=d,则b=0.876D D桩的直径 b,d等效矩形边长按混凝土结构设计规范（GBJ10-89）中式（4.1.5-1）及（4.1.5-2）： 式中: x混凝土受压区高度； -相对界限受压区高度 -截面有效高度根据混凝土及砌体结构（高等建筑工业出版社）可知： 由此可以求出5224选取 1422钢筋(5322)2.桩身箍筋配置选用时： 满足要求。加劲环取。4.3 基坑稳定性验算4.3.1 桩锚结构整体稳定性验算 使用AutoCAD绘制出该基坑的截面图，如下图所示，垂直方向取2m进行计算。任意取滑动圆弧的圆心，取半径r=14m，取土条宽度b=0.1，r=1.4m，共分19条。取O点竖直线通过的土条为0号，右边分别为i=18，左边分别为（-1）（-10）。 图4.3.1 基坑稳定性验算圆弧滑动简单条分法 表4.3.1 土坡稳定安全系数的计算表条分号i8510.38 4.66 11.72 -3.62 1.197441.50 41.21 23.45 -28.62 11.98 6372.70 74.28 20.51 -44.68 23.97 5303.6299.70 20.51 -49.83 34.89 4244.33 119.15 17.58-48.44 43.983174.86 133.56 17.58 -39.03 51.602125.22 143.52 17.58 -29.82 56.72165.43 149.38 17.58 -15.61 60.02 005.50 151.31 17.58 0.00 61.13 -1-55.43 149.38 17.5817.80 68.46 -2-1211.72 223.3317.58 71.35 135.68 -3-1711.36312.38 17.58 97.42 128.80 -4-2310.83297.9620.51 124.57 118.63 -5-3010.12 278.5120.51 149.69 104.81 -6-379.20 253.09 20.51 164.88 88.46 -7-448.00220.02 23.45 167.3670.07 -8-536.40 176.06 29.31 157.33 47.94 -10644.10 112.85 41.03 120.27 23.73 -11-7615.42 29.31 19.32 130.243.57 合计401.5830.3930.111135.61 注：计算个土条的重力Gi。，其中h i为个土条的中坚高度，可以从图中量出，两端的土条（编号为“-10”和“8”）的宽度与b不同，因此要换算成同面积及宽度b时的高度。换算时土条-10和8可以看成三角形，得到土条高度如表所示。 量出第i土条弧线中点切线与水平线夹角，如下表所示。量出第i土条弧所对应圆心角，按下式计算弧长，。计算结果如下表所示计算稳定安全系数。 即：满足整体稳定性要求4.3.2 抗隆起验算 图4.3.2 抗隆起验算简图 1.普朗德尔公式(Ks = 1.11.2)，注：安全系数取自建筑基坑工程技术规范YB 9258-97: Ks = 1.560 = 1.1 ，满足规范要求。2.太沙基公式(Ks = 1.151.25)，注：安全系数取自建筑基坑工程技术规范YB 9258-97(冶金部): = 1.707 = 1.15,满足规范要求。3.隆起量的计算 :按以下公式计算的隆起量（如果为负值，按0处理。）： 式中: 基坑底面向上位移(mm); n从基坑顶面到基坑底面处的土层层数; 第i层土的重度()地下水位以上取土的天然重度 ()； 地下水位以下取土的饱和重度(); 第i层土的厚度(m); q基坑顶面的地面超载(kPa); D桩(墙)的嵌入长度(m); H基坑的开挖深度(m); c桩(墙)底面处土层的粘聚力(kPa); 桩(墙)底面处土层的内摩擦角(度); r桩(墙)顶面到底处各土层的加权平均重度(); 代入数据： ，满足规范要求。4.3.3 抗管涌计算 图 4.3.3 抗管涌计算简图抗管涌稳定安全系数(K = 1.5): 式中 侧壁重要性系数; 土的有效重度(); 地下水重度(); 地下水位至基坑底的距离(m); D桩(墙)入土深度(m);代入数据 K = 11.882 = 1.5, 满足规范要求。第五章 基坑降水设计5.1 基坑降水方法（1）明沟排水 明沟排水是指在基坑内设置排水明沟或渗渠和集水井，然后用水泵将水抽出基坑外的降水方法。明沟排水(简称明排)一般适用于土层比较密实，坑壁较稳定，基坑较浅，降水深度不大，坑底不会产生流砂和管涌等的降水工程。地为较密实的、分选好的土层，特别是带有一定胶结度或粘稠度的土层时，由于其渗透性低，渗流量较少，在地下水流出时，边坡仍稳定，含水层为上层滞水或潜水，其补给水源较远，渗透性较弱，漏水量不大时，一般可以考虑采用明排随水。轻型井点 轻型井点系统的平面布置由基坑的平面形状、大小，要求降深，地下水流向和地基岩性等因家决定，可布成环形、U型或线形等，一般沿基坑外缘1.01.5m布置。当降水基坑为矩形、圆形、三角形成不规则形状时，常采用环形封闭式或U形井点布置。当降水深度在6m以内时，采用单级井点降水。当降水深度较大时，可采用下卧降水设备或多级井点降。轻型井点主要适用于含水层的渗透系数为0.150m/d,降水深度在39m的情况下，如果降水深度大于6m，可采用二级或多级轻型井井点降水。（3）喷射井点降水 喷射井点系统由高压水泵、供水总管、井点管、喷射器、测真空管、排水总管及循环水箱所组成。喷射井点主要适用于渗透系数较小的含水层和降水深度较大(820m)的降水工程。其主要优点是降水深度大，但由于需要双层井点管，喷射器设在井孔底部，有二根总管与各井点管相连，地面管网敷设复杂，工作效