毕业设计（论文）-郑州市郑东新区会展宾馆基坑支护工程设计（全套图纸）

郑州市郑东新区会展宾馆基坑支护工程设计 张 领前 言基坑支护设计与施工既是我国各大城市基本建设工程中的重要关键问题，又是岩土力学学科中比较复杂和困难的问题。其所以重要，是由于现代大城市高层建筑 的地下部分和城市地下交通均需要充分利用地下空间。基坑开挖深度已从十几米发展到二、三十米。我国已经有不少基建工程由于深基坑支护失误，导致重大经济损失并延误建设工期。近些年我国大量兴建的高层建筑基坑成功施工实例各地区通过工程实践与科研，都有了一些行之有效的技术方法，使深基坑支护工程技术水平得到了迅速提高，取得了可喜成绩。全套图纸，加153893706郑州市郑东新区会展宾馆基坑支护工程设计1 工程概况1.1 工程简介郑州绿地广场（郑州会展宾馆）座落在河南省郑州市郑东新区CBD内环，北临如意湖，东临会展中心，西临艺术中心，是河南省的地标性建筑。本工程为郑州绿地广场（郑州会展宾馆）基坑支护工程。基坑包括主体塔楼基坑、水上娱乐裙房基坑和大型商业裙房基坑三部分。主塔楼地下3层（局部地下4层），基础埋深18.1m（以临如意湖堤坝顶标高+87.200m为基准，算至基础底面）。裙房地下3层，基础埋深16.3m（以场地平均自然地坪标高+89.200m为基准，算至基础底面）。1.2 场地环境情况拟建场地位于郑州市东部，郑东新区CBD的中心，场地西北侧与正在建设中的河南省艺术中心相临，拟建大型商业裙房距离艺术中心冷却水池距离约7.0m，该水池埋深约6.0m，为混凝土结构地下构筑物，艺术中心其它建筑与拟建建筑距离大于60 m；建筑场地东侧与郑州会展中心会议中心，拟建建筑距离会议中心树形柱距离最近处约29 m；场地西南侧紧邻金水路立交桥引道和郑东新区CBD内环路；北侧紧邻如意湖，拟建水上娱乐裙房地下室外墙紧邻如意湖挡土墙，挡土墙顶面标高87.00 m，埋深6.1 m，伸入本场地红线2.5-5.5 m，勘察期间如意湖水面标高为85.7 m，建筑边沿水深约1.3-3.7 m，钢筋混凝土结构，湖底铺设有0.2 m的碎石，0.3 m的覆土和膨润土防渗毯防水层。场地周围建筑和设施均为郑州市的重点工程项目，拟建建筑位置重要。1.3 场地工程地质条件1.3.1 地形地貌拟建郑东新区会展宾馆场地所处地貌单元为黄河冲积平原；地形因人工修建场地北侧的如意湖堆、填土而稍有起伏，绝对高程87.1190.40 m，高差3.3 m左右；勘察期间场地内地面下有厚度不等的杂填土及原有机场跑道。1.3.2 地层特征描述根据初步勘察报告，基坑深度范围内从上到下分层描述如下：第1层 杂填土，（Q4-3ml），杂色，稍密中密，成分差别很大，主要成分为粉土，含灰土、砼块和建筑垃圾，主要是人工开挖如意湖时回填的土层，回填时间约2年，大型商业裙房地段有郑州老机场遗留的水泥跑道、旧基础和跑道下的碎石、灰土基层，厚度差别较大,厚度在水上娱乐裙房地段厚度较大，大型商业裙房地段厚度较小；层底深度0.405.70 m，平均层底深度2.41 m，厚度0.405.70 m，平均厚度2.41 m。第2层 新近沉积粉土（Q4-3al），褐黄色，湿，稍密中密，干强度低，摇振反应中等，无光泽反应，韧性低，压力小时具有塑性，随压力增大将出现脆性变形。含碎砖屑、植物根、夹粉质粘土块，主要分布在大型商业裙房场地内, 层底深度0.903.00 m，平均层底深度1.80 m，厚度2.204.00 m，平均厚度3.16 m。第3层 新近沉积粉质粘土（Q4-3al），褐黄色黄灰色，饱和，可塑，干强度中等，无摇振反应，韧性中等，土质不均匀，局部为粉土，土中含铁质，云母片，主要分布在大型商业裙房场地内, 层底深度2.905.50 m，平均层底深度4.29 m，厚度0.703.50 m，平均厚度1.55 m。第4层 新近沉积粉土（Q4-3al），褐黄色褐灰色，湿，中密，干强度低，摇振反应迅速，无光泽反应，韧性低。土质不均匀，土中含碎砖屑、铁质氧化物，夹粉质粘土团块, 层底深度5.008.00 m，平均层底深度6.26 m，厚度1.003.00 m，平均厚度2.08 m。第5层 新近沉积粉质粘土（Q4-3al），褐黄色褐灰色，饱和，可塑，干强度中等，无摇振反应，稍有光滑，韧性中等。土质不均匀，夹有粉土薄层，含铁质氧化物，少量小姜石, 该层在场地部分地段缺失，层底深度4.408.60 m，平均层底深度6.69 m，厚度0.302.00 m，平均厚度0.97 m。第6层 新近沉积粉土（Q4-3al），褐黄灰黄色，湿，中密，干强度低，摇振反应迅速，无光泽反应，韧性低，土中含有锈黄色斑点；有水纹层理，下部夹有厚度不大的以小卵石、粗砂和粘土块组成的混合土，混合土层渗透性较大, 该层厚度较大，层底深度6.9011.50 m，平均层底深度9.53m，厚度1.204.60 m，平均厚度3.03 m。第7层 粉质粘土（Q4-2l），灰色深灰色，饱和，可塑，干强度中等，无摇振反应，切面光滑，韧性中等。土质均匀，中间夹有粉土薄层，土中含蜗牛壳碎片,较多的有机质, 厚度差别较大，层底深度10.0014.50 m，平均层底深度12.74 m，厚度0.605.00 m，平均厚度3.20 m。第8层 粉土（Q4-2l），灰色，湿，中密，干强度低，摇振反应迅速，无光泽反应，韧性低，土质分布不均匀，中间夹粉砂薄层，土中含黄色斑点、蜗牛壳碎片，具有水纹层理，层底深度11.0015.00 m，平均层底深度13.41 m，厚度0.502.50 m，平均厚度0.93 m。第9层 粉质粘土（Q4-2l），灰灰黑色，饱和，可塑，干强度中等，无摇振反应，韧性中等，稍有光滑，土中含蜗牛壳碎片，局部含较多有机质, 层底深度12.5017.50 m，平均层底深度15.00 m，厚度0.603.00 m，平均厚度1.54 m。第10层 粉土（Q4-2l），浅灰色灰色，湿，密实，干强度低，摇振反应中等，韧性低，无光泽反应，土质分布不均匀，土中含蜗牛壳碎片，小姜石，下部近粉砂, 层底深度13.9018.50 m，平均层底深度16.55 m，厚度0.502.30 m，平均厚度1.55 m。第11层 粉砂（Q4-1al+pl），褐黄色灰色，饱和，中密密实，颗粒级配一般，主要成分为云母、石英、长石，粉粒含量高，土质分布不均匀，土中含蜗牛壳、小姜石，上部夹有薄层粉土, 层底深度17.4021.50 m，平均层底深度19.49 m，厚度1.504.90 m，平均厚度2.95 m。第12层 细砂（Q4-1al+ pl），褐黄色，饱和，密实，颗粒级配一般，主要成分为长石、石英、云母，局部为中砂,比较纯净， 层底深度25.2030.00 m，平均层底深度27.75 m，厚度5.5010.50 m，平均厚度8.25 m。第13层 粉质粘土（Q4-1al+ pl），褐黄色，饱和，可塑硬塑，稍有光滑，干强度高，韧性中等，无摇振反应，土中含有姜石、铁锰质结核，局部为粉土, 层底深度26.5031.50 m，平均层底深度29.26 m，厚度0.803.20 m，平均厚度1.72 m。1.4 场地工程水文地质条件根据含水层的埋藏条件和水理特征,场地内及附近地下水在勘探深度范围内,可分为两个含水层,即上层潜水和下部的承压水。（1）潜水潜水含水层埋藏在16.0 m以上，主要岩性由埋藏在6.014.0 m范围内的Q4-3 Q4-2 的粉土、粉质粘土层组成，该土层为弱透水层。（2）承压水承压水含水层埋藏在地面下17.635.8 m之间，主要岩性由埋藏在17.6 m34.5 m范围内全新统下段Q4-1的粉砂层和细砂层组成，该土层富水性好，透水性强，属强透水层，具有承压性。承压水与潜水被第、层粉质粘土两个相对隔水层分开。2 基坑支护方案的初步论证2.1 基坑支护方案的初步确定2.1.1.土钉墙： 是采用土钉加固的基坑侧壁土体与钢筋混凝土面层共同组成的支护结构。土钉墙是一种柔性的支护结构，在粉土、粘性土地层广泛采用。土钉墙的优点是：投资少、工效快、随开挖随支护、不占用独立的工期，一般适用于较浅的基坑或水位较低、基坑侧壁安全等级要求不高的基坑。其缺点是：必须在无水的条件下施工，对水位埋深较深的基坑需采取大面积降水或截水措施；最主要的是土钉墙支护对抵抗边坡变形的能力较差，一般都伴随放坡开挖。土钉墙近年来在本地不少工程大于11米深的基坑多次被成功采用，土钉墙支护可以考虑应用于本工程，但本基坑开挖较深，单一的使用土钉墙支护不足以满足基坑侧壁稳定性的要求，所以使用时应和其他支护方式联合使用。2.1. 2（重力式排桩挡墙）悬臂桩：是一种被动的支挡结构，靠排桩与桩顶冠梁共同组成支挡体系，一般可与斜撑、角撑共同使用。此种支护方式适合于无法放坡或土钉无法成孔且安全等级要求不高的基坑边坡。它的优点是：能解决场地狭小，土钉墙无法施工的条件下的基坑支护问题，基坑开挖过程中，可减少分层开挖的次数，便于土方施工。但是本工程建筑物地上部分高283m，地下有三层地下室，基坑深18.1m，是河南省的重点工程和建设项目，基坑支护安全等级较高；虽然施工场地狭小，但是有足够的施工空间。所以，从设计的角度看重力式挡墙不宜在本工程使用。2.1.3 内支撑：是由钢结构或钢筋混凝土构件组成的用以支撑基坑侧壁的结构体系。内支撑适用于比较规矩的基坑，如矩形、方形、圆形基坑。支撑体系同样要有桩或地连墙做挡墙，由钢或钢筋砼构件代替了锚杆，支撑构件与锚杆在作用机理上不同：支撑构件是在挡墙产生破坏变形后，才有支反力产生，靠支撑构件的刚性抑制变形的继续发展；而予应力锚杆是人为的予先施加给土体或挡墙一个支反力，不让其产生破坏变形。由于本工程基坑平面尺寸较大，并且基坑形状极其不规则，从施工角度来说施工难度较大，且对设计的准确性、精度以及施工质量要求较高，另外、支撑体系要在基坑内部布设纵横交错的构件，影响基坑土方开挖及后期主体施工。而且经济投资也相当大，所以从施工角度来说不宜在本工程采用。2.1.4地下连续墙地下连续墙具有整体刚度大的特点和良好的止水防渗效果，适用于地下水位以下的软粘土和砂土等多种地层条件和复杂的施工环境，尤其是基坑底面以下有深层软土需将墙体插入很深的情况，因此在国内外的地下工程中得到广泛的应用。并且随着技术的发展和施工方法及机械的改进，地下连续墙发展到既是基坑施工时的挡土围护结构，又是拟建主体结构的侧墙，如支撑得当，且配合正确的施工方法和措施，可较好地控制软土地层的变形。在基坑深（一般h10m）、周围环境保护要求高的工程中，经技术经济比较后多采用此技术。但是地下连续墙在坚硬土体中开挖成槽会有较大困难，尤其是遇到岩层需要特殊的成槽机具，施工费用较高。在施工中泥浆污染施工现场，造成场地泥泞不堪。目前采用的逆作法施工使得两墙合一，即施工时用作围护结构，同时又是地下结构的外墙。逆作法施工一般用在城市建筑高层时，周围施工环境比较恶劣，场地四周邻近建筑物、道路和地下管线不能因任何施工原因而遭到破坏，为此在基坑施工时，通过发挥地下结构本身对坑壁产生支护作用的能力（即利用地下结构自身的桩、柱、梁、板作为支撑，同时可省去内部支撑体系），减少支护结构变形，降低造价并缩短工期，是推广应用的新技术之一。除现场浇筑的地下连续墙外，我国还进行了预制装配式地下连续墙和预应力地下连续墙的研究和试用。预制装配式地下连续墙墙面光滑，由于配筋合理可使墙厚减薄并加快施工速度。而预应力地下连续墙则可提高围护墙的刚度达30%以上，可减薄墙厚，减少内支撑数量，由于曲线布筋张拉后产生反拱作用，可减少围护结构变形，消除裂缝，从而提高抗渗性。这两种方法已经在工程中试用，并取得较好的社会效益和经济效益。在本工程中可以考虑使用。2.1.5桩-锚支护体系：目前做为一种比较常用的支护方式，无论从技术理论还是施工经验等方面，都已经很成熟，在河南以及全国已被广泛应用到岩土工程的各个行业。从技术及经济角度分析，它安全性高、造价适中，可以考虑在本工程的各个侧面边坡支护中应用。根据场地的各个条件与相邻的建筑物都比较近且基坑比较深，地基性质比较稳定，此部分只是单纯的从基坑支护的稳定性考虑基坑支护方案，又由于拟建建筑物基坑较深（-18.1m）,如果只是单一的选用土钉墙或复合土钉墙以及重力式挡墙，不足以满足基坑侧壁稳定性的要求，但场地地质条件较稳定一般为粉质粘土或粉土以及细砂，所以基坑支护拟选择地下连续墙、桩锚以及土钉+桩锚进行初步支护设计。并对其经济性近进行比较。地基土各种参数的确定：土的加权平均内摩擦角： 土的奖券平均粘聚： 土的加权平均重度： 2.2 护坡桩（灌注桩）+锚杆支护方案的设计2.2.1 护坡桩（灌注桩）设计设灌注桩桩径900mm，桩间距1500mm,桩长初步拟定27m，设四层锚杆支撑围护结构，单层锚杆水平间距1500mm，倾角15。计算简图（如图2-1）图2-1 护坡桩设计计算简图（1）主、被动土压力系数的确定 主、被动土压力系数： 基坑底端主动土压力强度计算 kPa基坑底端被动土压力强度计算 kPa （2）内力计算用相当梁法进行计算考虑到桩墙与土体之间的摩擦对被动土压力系数进行修正墙前： 墙后：基坑底面距土压力为零处的距离：m相当梁法计算图示（如图2-2）图2-2 相当梁法计算图示计算支撑反力，因设了四道锚杆相当于四个内支撑结构，可以把四个值作用在一点进行考虑，为了满足其稳定性要求需取中最大的一个，先从A点计算然后求其平均值。由M。=0得： 解得： kN所以， kN由竖向荷载和为零，即 H=0得解得： kN设最大弯矩所在位置距离地表为，则最大弯矩为：令 ，即解得： m所以， kNm（3）求插入深度式中 弯矩为零处的支点反力；（kN） 被动土压力系数； 主动土压力系数；则有 （4）灌注桩截面设计 单桩承受得最大弯矩： kN 按周边均匀配筋计算取灌注桩采用C30，混凝土强度设计值,级钢筋强度设计值，保护层厚度mm，则 mm式中： 纵向钢筋所在的圆周半径；（mm）。，其中，为钢筋保护层厚度；（mm） 桩的半径；（mm）设钢筋为3522，纵向钢筋截面面积： mm2，而桩的截面面积： mm2。则查表得： ， 式中：单桩抗弯承载力；（Nmm） 桩得截面面积；（mm2） 纵向钢筋截面积；（mm2）（查表） 桩的半径；（mm） 纵向钢筋所在的圆周半径；（mm）。，其中，为钢筋保护层厚度；（mm） 对应于受压区混凝土截面面积的圆心角（弧度）与的比值 纵向钢筋截面积与全部纵向钢筋截面积的比值混凝土强度设计值；（MPa） 钢筋强度设计值；（MPa）则有 （Nmm） （Nmm）故按3522配筋满足要求2.2.2 土层锚杆设计（1）自由段长度的确定 由于设了四层锚杆，所以应分层进行设计（如图2-3）0点为土压力为零的点OE为假想滑裂面，锚杆与水平面的夹角均为15，即15。土锚自由段长度，按超出滑裂面1.0米确定。图2-3 锚杆分层设计计算简图由正弦定理得土层锚杆自由段长度为： 取 ，。（2）锚固段长度的确定锚固段直径 锚固段长度： 式中：抗拔安全系数；土层系数，一般砂土取1，粘土取0.5；土的重度（KN/m3）；h覆盖土的高度，一般计算以锚固段中心到地面的（m）。暂设锚固段长度为13m,15m,16m,18m.则锚固段中点埋深： 剪切强度： 式中 剪切强度（）； 作用在剪切面上的法向应力（），； 土的加权平均粘聚力；（）； 土的加权平均内摩擦角；（）. 67.11取20 剪切强度： 91.6取15 剪切强度： =117.4取12 剪切强度： 140.6取10则四层锚杆的总长度分别为：（3）锚杆截面 式中： 预应力钢筋抗拉强度标准值，； 安全系数。所以钢筋可以选用325。桩顶冠梁：截面积1500800，浇注砼C30，配筋1416，箍筋、加强筋规格见附图。腰梁大样详图附图。 2.2.3 稳定性验算 （1）整体稳定性验算由于围护桩插入深度比较大，且锚杆比较长，比较密，这些对提高边坡抗滑移能力是有利的，根据经验，可不验算该边坡的整体稳定性。（2）深层滑移稳定性验算 桩长24.5m，开挖深度18.1m,插入深度8m，假想铰在开挖面以下5.2m，土锚全长分别为32 m、20 m、19 m、15 m。=365.2kN自由段长度分别为12 m，10 m，7 m，5 m锚杆倾角15，土层内摩擦角，内聚力C18.13kPa,土体重度17.9kN/m，土体与桩体之间的摩擦角取20，超载20kPa。（a）第一层锚杆由克兰茨方法（如图2-4）： od为代替墙，如果计算时需计算地面附加荷载；如果则不需要计算地面附加荷载。图2-4 克兰茨法计算简图 滑动面以上土体压力 挡土桩的主动土压力 代替墙的主动土压力 求最大可能受到的水平力 所以第一层锚杆满足深层滑移稳定性验算。根据第一层锚杆深层滑移稳定性验算原理其余各层计算结果列表如下：表2-1 锚杆稳定性验算数据表锚杆层数代替墙高（m）滑动面以上土体压力(kN)挡土桩的主动土压力(kN)代替墙的主动土压力(kN)最大可能受到的土压力(kN)稳定性系数第二层4.549932849193.128707.8第三层32715284999.13065.38.4第四层2.61634284979.13416.29.4由上表可以看出二、三、四层锚杆锚杆稳定性系数，满足深层滑移稳定性验算。(2)基坑底部土体坑隆起稳定性验算基坑底部土体坑隆起稳定性验算可采用下式验算：则有坑隆起安全系数1.5所以桩锚进行支护的基坑各稳定性都符合要求，设计合格。式中：坑外地表至支护墙底各土层天然重度加权平均值（kN/m3）；坑内开挖面以下至支护墙底各土层天然重度加权平均值（kN/m3）；支护墙底处的地基土粘聚力（kN/m3）；坑外地面上部附加荷载（kPa）；基坑开挖深度（m）；墙体入土深度（m）；，地基承载力系数；支护墙底处的粘聚力（kPa）；支护墙底地基承载力安全系数。根据基坑重要性等级，一级基坑取2.5；二级基坑取2.0；三级基坑1.7。2.3 地下连续墙设计与计算2.3.1 土压力计算土压力计算简图（如图2-5）图2-5 地下连续墙计算简图 kPa =46.6kPa =88.1kPa =109.5 kPa2.3.2 按1/2分担法计算支撑反力, kPa kPa2.3.3 嵌入深度计算即， 解得 m取嵌入深度为5m,地下连续墙总体深度为23.1m.根据工程经验，Hm，墙厚取600mm。2.3.4 基坑稳定性分析(1)整体稳定性验算 （a）基坑整体稳定性验算一般采用试算法来确定最危险圆弧滑动面圆心位置，（如图2-6）图2-6 条分法计算原理以及最危险圆弧滑动面圆心位置确定简图 首先根据坡角，画图查出坡底角和的角度线，其交点为O，该点即为最危险滑动面圆弧圆心。 由A点垂直向下引出线段高H（即边坡高度）得C点位置，再由C点水平向右量取4.5H得D点位置； 在DO延长线上找若干点O1 ，O2 ，O3 、，作为滑动圆心，再画出坡脚计算边坡得稳定性安全系数K,找出K值较小点Oi ； 过Oi 点画DO延长线的垂线，再在其垂线上找若干点作为滑动圆心，试算K值，直到找出K的最小点，此点即为最危险圆弧滑动面圆心O。（b）条分法抗滑安全系数计算按找出滑动圆心画滑动圆弧（如图2-6），将滑动圆弧分成8条，每条宽度为2m，将任意分条的土自重Wi 分解为切向力Ti 和法向力Ni ，若考虑圆弧滑动面上的土的粘聚力c，则抗滑安全系数K的计算公式为：式中：分条的土自重（KN/m）；地面均布荷载(KN/m2)；分条的内聚力(KN/m2)；分条圆弧的长度（m）；分条土体重度（KN/m3）；分条数量；、分别为分条的宽度、厚度（m）；、分别为分条的坡角、内摩擦角（）。由图2-6量取得：表2-2 条分法抗滑安全系数值量取项目（m）（）（m）（m）（）第一条2.07415217.8515第二条2.14621217.621第三条2.25227216.827第四条2.40934215.734第五条2.64741214.441第六条3.04149210.449第七条3.8255827.158第八条7.3927124.771计算得基坑整体稳定。(2)坑底土体抗隆起验算（如图2-7）图2-7 坑底土体抗隆起验算简图抗滑力矩滑动力矩抗滑安全系数3.2抗滑稳定性系数满足要求。(3)抗倾覆稳定性验算式中 最后一道支撑点以下墙外侧主动土压力的合力;kPa基坑开挖面以下墙内侧被动土压力的合力; kPa墙底端土层的抗水平剪力;=746.2kN墙身在最后一道支撑点截面处允许弯距值;=832.5 kNm,分别为,至最后一道支撑点的距离.=5.5m, =8.5m, =11m. 则有： 基坑抗倾覆满足要求.(4)地基承载力验算 当开挖面以下形成滑动面时，因支挡结构背侧土体下沉，其垂直面上得土体抗剪强度难以发挥，开挖面以上土得垂直压力将减少。（如图2-8）图2-8 太沙基派克法验算简图基坑地面OB处总压力： 单位面积上的压力： 式中：基坑最危险滑动面与地面的交点到基坑边缘的距离； 土体抗剪强度。安全系数满足基坑地基承载力验算。2.4 土钉墙+护坡桩（灌注桩）+锚索 由于基坑深度较深现把基坑分为5.6米以上以及以下两个部分，其中5.6米以上采用土钉墙支护，5.6米以下选用护坡桩+预应力锚索对基坑侧壁进行支护。2.4.1 上部土钉支护设计2.4.1.1 土钉构件尺寸及有关参数的选定 放坡：放坡系数0.2 土钉倾角：暂设为 土钉钢筋采用18钢筋 土钉孔径：100 m m 土钉长度：拟采用3层土钉，竖向间距分别为1.5m，1.4 m，1.4 m；长度均为6 m 土钉水平间距1.50 m 面层钢筋网配置：6.5，200*200，搭接长度500 m 土钉钢筋与喷射混凝土面层的连接：在土钉端部两侧沿土钉长度方向焊上短钢筋，并与面层内连接相邻土钉端部的通常加强筋相互焊接。 钢筋网喷射混凝土面层的厚度取100 m m，混凝土强度等级C20 顶部采用素混凝土护顶，宽度为0.5 m2.4.1.2 土钉稳定性验算(土条法)(1)内部稳定性分析基本假设： (a) 土钉体的设置部影响原位土体滑裂面的形状和尺寸。滑裂面作为圆弧面这里称为“临界滑裂面”； 破坏时，土钉的最大拉应力和阿剪应力出现在土钉穿过临界滑裂面的位置上； 部考虑土钉的抗拉作用； 土体抗剪强度沿着滑裂面全部发挥； 土体强度参数，取土层厚度加权平均值。 (b)临界滑裂面的确定（拟用费化纽期经验法） 按经验给出边坡的破面图，(如图2-9)； 根据费化纽期经验法确定圆心角为62度； 将滑动土体划分为6条竖直直线，第1-5条的宽度均为1.0，第6条的宽度为 1.2； 量取竖向中心线至滑动圆弧圆心的距离；根据，求。则有：； 从图上分别量取土条的竖向中心线高度，计算各土条的重度及切向分力为和法向分力，列入表中（表2-3）图2-9 临界滑裂面的确定简图表2-3 土条各参数土条编号土条宽度（m）土条中心高度（m）土条重量（度）11.01.318.56016.09.321.02.839.54628.427.431.03.752.23629.443.341.04.360.62828.553.551.03.448.02016.445.061.21.220.33124.219.9122.9198.4 计算滑动圆弧的长度：，滑裂面弧长； 安全系数： (2)内部整体稳定性分析式中 土钉 内部稳定安全系数； 土条的自重 土条的地表荷载 土条底面中点切线与水平面之间的夹角（度） 土条底面所处第层土的内摩擦角（度） 土条底面所处第层土的粘聚力 (kPa) 破坏面上第K排土钉的最大拉力 按滑裂面外侧土钉抗拔条件： 按滑裂面内侧土钉抗拔条件： 按土钉材料抗拉屈服条件： （其中） 取 kN 第K排土钉的水平间距 (m) 第K排土钉轴线与该处破坏面切线的夹角 （度） 土条的宽度 (m)则有： 是安全的。(3)土钉抗拔力验算(如图2-10)图2-10 土钉抗拔力验算简图抗拔力验算公式如下式中 土钉的倾角； 土钉长度中点所处位置上的侧压力； ， 土钉长度中点所处深度位置上又2支护土体自重引起的侧压力； 主动土压力系数； 土的重度； 基坑深度； 土钉水平间距（m）； 土钉垂直距离 （m）；则有 土钉各受力值见下表： 表2-4 土钉各受力值表 土钉层数（kPa）（kPa）竖向（m）水平（m）19.819.41.51.566.329.819.41.41.56239.819.41.41.562土钉设计应力应满足下列要求： 即 得： 成立 固满足要求。土钉还应满足： 表2-5 各层土钉计算数据表 土钉层数（上至下）13.82.035.83623.13.06.1631.73.04.76(4)外部整体稳定性分析 抗滑动稳定性 式中 第个土钉所受的土压力 （kN） 坡上荷载 （kN/m3） 土得重度（kN/m3）第个土钉得高度 （m） 主动土压力系数 土钉水平间距 （m） 土钉垂直距离 （m） 土的粘聚力 （kPa）则有： 抗倾覆稳定性验算（如图2-11）图2-11 抗倾覆稳定性验算简图设为抗倾覆力矩，（如图2-11）则有式中 墙土的重度 （） 土钉对平间距 （m）所以有 kNm 设为倾覆力矩则有所以有 kNm，则有安全系数 土钉墙抗倾覆稳定性满足要求。综上可见，土钉墙外部稳定性满足要求。(5)喷射混凝土面层强度验算 在土体自重及地表荷载作用下，喷射混凝土面积所承受的测向土压力 又 即 kPa = 1.200, 满足规范要求。(2)抗隆起验算 (如图2-20)图2-20 抗隆起验算简图Prandtl(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(冶金部): Ks = 4.259 = 1.1, 满足规范要求。Terzaghi(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): Ks = 5.129 = 1.15, 满足规范要求。 隆起量的计算 注意：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; ri第i层土的重度(kN/m3)； 地下水位以上取土的天然重度(kN/m3)；地下水位以下取土的饱和重度(kN/m3); Hi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（kN/m3）= 8(mm)2.5 各种支护方案的经济性比较2.5.1 桩锚支护方案经济性分析(1)工程量计算 灌注桩：混凝土方量：183.4/1.5 =2100.2m3 钢筋：183.4/1.53527115542m M1155422.98kg/m344