珠海市人民医院住院综合楼南侧基坑支护设计毕业设计

武汉理工大学毕业设计 珠海市人民医院住院综合珠海市人民医院住院综合 楼南侧基坑支护设计楼南侧基坑支护设计 学院（系） ：交通学院 专业班级： 结构 fx1001 班 学生姓名：潘吉建 指导教师：李芬 学位论文原创性声明学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成 果。 除了文中特别加以标注引用的内容外， 本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或 撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名： 年月日 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保障、 使用学位论文的规定， 同意学校保留并向有 关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。 本人授 权省级优秀学士论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据进行检索， 可 以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1、保密，在年解密后适用本授权书 2、不保密。 （请在以上相应内打“”） 作者签名：年月日 导师签名：年月日 I 摘要 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。本文在对珠海市人民医院地质情况详细勘察后，根据周围环境和工程地质条件，对几 种常用的支护方案进行比选，采用剩余推力法对基坑边坡稳定性进行了分析，通过 SLOPE/W 软件确定出最不利滑移面并计算滑坡推力，根据滑坡推力对该边坡进行了合理 的支护设计和坡面防护，主要采用了预应力锚索支护形式。完成了锚索、腰梁等支护结构 的设计计算。最后通过 SLOPE/W 软件，对设计完成的支护结构进行稳定性验算，结果显 示基坑支护措施满足要求。本文还简单介绍了预应力锚索施工工艺。 关键词：基坑；边坡；预应力锚索；锚索施工 II Abtract Excavation engineering mainly include excavation support system and construction and excavation design, is a comprehensive system engineering . Based on the geological condition of Zhu hai Peoples Hospital detailed survey, according to the surrounding environment and hydrogeological conditions, the several support schemes, and finally to the slope stability analysisby using residual thrust method, through the SLOPE/W software to determine the critical slip surface and landslide thrust calculation according to the landslidethrust, the slope was reasonable. Support design and slope protection, mainly in the form of prestressed anchor cable. This paper introduces the anchor, waistbeam supporting structure design process. Finally, through the SLOPE/W software, to design the supporting structure stability checking calculation, results show that support measures to meet the requirements of. This paper alsointroduces the technology of prestressed anchor cable construction. Keywords:foundation pit; slope; prestressed anchor; anchor construction 目录 第 1 章 绪论.1 1.1 研究背景.1 1.2 国内外研究现状.1 1.3 相关技术规范规程.2 第 2 章 工程简介.4 2.1 工程概况.4 2.2 场地工程地质.4 2.3 水文地质条件.5 第 3 章 基坑支护方案比选.7 3.1 基坑支护设计原则.7 3.2 支护方案比选.7 3.2.1 土钉支护.7 3.2.2 喷锚网支护.9 3.2.3 桩锚支护.11 第 4 章 基坑支护结构设计.14 4.1 滑坡推力计算.14 4.1.1 7-7 断面.14 4.1.2 8-8 断面.19 4.2 预应力锚索设计.22 4.2.1 锚索设计.22 4.2.2 锚固段长度计算.24 4.2.3 锚索布置.25 4.2.4 锚索计算.25 4.2.5 锚索预应力与张拉.28 4.3 腰梁设计.29 4.4 喷锚网设计.31 4.5 基坑支护验算.31 第 5 章 施工简介.32 5.1 土方开挖.32 5.2 预应力锚索施工.33 5.2.1 造锚索孔.33 5.2.2 锚索组装.33 5.2.3 推送锚索.34 5.2.4 注浆.34 5.2.5 浇注混凝土锚垫板.34 5.2.6 张拉预应力.35 5.2.7 外锚头保护.35 5.2.8 锚索施工时应注意的问题.35 结论. 37 参考文献.38 附录. 39 致谢. 40 武汉理工大学毕业设计（论文） 1 第 1 章 绪论 1.1 研究背景 基坑工程是指建筑物和构筑物的地下结构部分施工时， 所进行的基坑开挖、 工程降水 和基坑支护，同时，对周围的建筑物、构筑物、道路和地下管线进行监测和维护，以确保 正常、安全施工的综合性工程。 一般情况下，基坑支护是临时措施，地下室主体施工完成时支护体系即完成任务，与 永久性结构相比临时结构的安全储备要求可小一些，由于其安全储备较小， 因此具有较大 的风险性。岩土工程区域性很强，岩土工程中的基坑工程区域性更强，如软粘土地基、软 土地基、 砂土地基、 黄土地基等工程地质和水文地质条件不同的地基中基坑工程差异性很 大， 同一城市不同区域也有差异。 基坑工程的支护体系设计施工和土方开挖都要因地制宜， 根据本地情况进行。 基坑工程的支护体系设计与施工和土方开挖不仅与工程地质和水文地 质条件有关，还与基坑相邻建筑物、构筑物及市政地下管线的位置、抵御变形的能力、重 要性以及周围场地条件等有关，这就决定了基坑工程具有很强的个性。 正是由于基坑工程具有很强的区域性和个性， 因此根据不同的区域和个性特征， 研究 相应的基坑稳定性、 支护结构的内力及变形以及周围地层的位移对周围建筑物和地下管线 等的影响及保护的计算分析，以便采取经济、实用的基坑支护方案，就具有重要的理论意 义和实际效益。与分析、计算方法的进步相对应的是基坑开挖技术，特别是支护技术的日 臻完善，并出现了许多新的支护结构形式与稳定边坡的方法（参见杨光华深基坑支护结构 的实用计算方法及其应用 ） 。 本文结合珠海市人民医院北区南侧地下结构挖方工程， 根据基坑地质条件和周围环境 的特殊性， 选择锚杆支护的基坑开挖围护方案， 并对护结构体系进行了设计计算。 依据 建 筑基坑支护技术规程 （JGJ12099）等规范，对腰梁及锚杆长度、锚固深度等进行结构 设计。最终编制了基坑开挖围护设计方案。 1.2 国内外研究现状 随着我国城市建设的快速发展，北京在七十年代初建成了深 20m 的地下铁道区间车 站。八十年代后，北京、上海、广东、天津以及其他城市施工的深基坑陆续增加，开挖深 度一般在 8m 左右，少数超过 10m。特别是 20 世纪 90 年代之后，高层和超高层建筑项目 日益增多，与之相伴的是基坑开挖面积越来越大、开挖深度越来越深，部分基坑超过 30 米。20 世纪 40 年代 Terzaghi 和 Peck 等人就提出了预估挖土方稳定程度和支撑荷载大 小的总应力法。 这一理论原理一直沿用至今， 只不过有了许多改进和修正。 50 年代 Bjerrum 武汉理工大学毕业设计（论文） 2 和 Eide 给出了分析深基坑底板隆起的方法。60 年代开始在奥斯陆和墨西哥城软黏土深 基坑中使用了仪器进行监测，此后的大量实测资料提高了预测的准确性，并从 70 年代起 产生了相应的指导开挖的法规。 高层建筑通常在城市密集的建筑群之间开挖，所以场地狭窄、施工难度高是工程中 常常碰到的难题， 基坑开挖除要保证基坑自身的稳定外， 还必须保证邻近建筑设施的安全， 所以为了减少工程事故发生， 基坑开挖中的支护问题显得尤为重要。 而对于不同的工程环 境及条件， 采用何种支护形式显得至关重要， 同时把是否能保证基坑及周围环境的安全及 工程造价作为判断一个支护设计方案是否合理的标准。 如果支护结构型式选择合理， 就可 以做到整个基坑以及整个建筑物的安全可靠， 还可以带来可观的经济与社会效益。 为保证 基坑施工、 主体地下结构的安全和周围环境不受损害而采取的支护结构、 降水和土方开挖 与回填，包括勘察、设计、施工和监测等，称为基坑工程。它是地下基础施工中内容丰富 而富于变化的领域， 是一项风险工程， 是一门古老而具有划时代特点的综合性的新型学科， 它涉及到工程地质、土力学、基础工程、结构力学、原位测试技术、施工技术、土与结构 相互作用以及环境岩土工程等多学科问题。基坑工程采用的围护墙、支撑（或土层锚杆）、 围檩、防渗帷幕等结构体系总称为支护结构。基坑支护工程包含挡土、支护、降水、挖土 等许多紧密联系的环节，如其中某一环节失效，将会导致整个工程的失败。 1.3 相关技术规范规程 建筑基坑支护技术规程(JGJ120-99) 岩土工程勘察规范(GB500212001) 建筑边坡工程技术规范(GB503302002) 岩土锚杆(索)技术规程(CECS222005) 建筑桩基技术规范(JGJ94-2008) 混凝土结构设计规范(GB500102002) 混凝土结构工程质量验收规范(GB502042002） 建筑地基基础设计规范(GB50007-2002) 土钉支护技术规程(DBJ/T15-70-2009) 锚杆喷射混凝土支护技术规范(GB500102002） 武汉理工大学毕业设计（论文） 3 珠海市人民医院北区场地详细勘察阶段岩土工程勘察报告 珠海市人民医院北区场地地下室及基坑边坡岩土工程勘察报告 珠海市人民医院北区场地地基坑边坡场地详勘阶段岩土工程勘察报告 武汉理工大学毕业设计（论文） 4 第 2 章 工程简介 2.1 工程概况 本工程场地位于珠海香洲园山路北侧， 香山公园东侧。 场地内拟建建筑物包括健康管 理中心、医技楼、住院综合楼以及连接南北区的地下隧道，地上建筑总面积为 31000 ， 地下建筑总面积为 18500 ，本工程建筑物0.00 标高相当于 1956 年黄海高程 11.50m； 其中健康管理中心、医技楼及住院综合楼基坑工程位于山前洼地，隧道基坑工程位于香山 公园与烈士陵园两山体之间的鞍部；场地周边地势具有南高北低、西高东低的特点，拟开 挖基坑、边坡周边现状地标标高为 10.12m26.68m。本基坑边坡支护工程包括： （1）北 区拟建健康管理中心、医技楼、住院综合楼地下室和地下隧道基坑开挖支护； （2）场地南 侧拟建建筑物0.00 标高（相当于 1956 年黄海高程 11.50m）以上永久性边坡开挖支护； 基坑、边坡开挖深度（按开挖至地下室/隧道底板垫层底考虑） ，南侧基坑标号为 GHI 段， 开挖深度为 9.5m17.2m。南侧基坑支护段长约为 63m，基坑安全等级为一级。支护设计 使用年限为至开挖起不超过 12 个月。 根据现场勘查、调查，南侧基坑（GHI 段）开挖影响范围内分布的主要管网有：坡顶 沿环山路基坑侧人行道分布有电缆沟， 埋深约 1.2m， 与基坑开挖顶边线距离约 3m10m， 道路另一侧绿化带有通信光缆沟，埋深约 1.2m1.5m,基坑支护时应采取妥善保护和避让 措施。 以上管网分布情况仅为初步调查结果， 本基坑开挖前施工方应对周边管网进行详细 勘察，复查其埋深及与基坑开挖边线距离，并采取完整的保护措施，不得盲目开挖。 2.2 场地工程地质 (一)地形地貌 基坑支护 工程的场地地形具有南高北低、西高东低的特点，场地北侧及中部属于山 前洼地地貌单元，其余各侧属于剥蚀残丘地貌，现状场地内地面高程约 10m21.5m，地 形起伏极大。 （二）工程地质条件 场地地层从上到下依次为第四系人工填土、第四系坡积粉质粘土海陆交互相的粗砂、 淤泥及淤泥质土、第四系残积砾质粘性土、下伏燕山期花岗岩风化带： 1、人工填土 杂填土（层号为 1） ：杂色、松散、稍湿。主要由粘性土、碎砖块、水泥块、生活垃 圾等组成，上部含少量植物根茎及小石块等硬杂质。层厚 0.52.8m，平均厚度 1.1m。 2、第四系海陆交互沉积层 （1）粉质粘土层：褐黄、灰黄、灰白色等，可塑硬塑。为坡积土，石英砂砾含量 武汉理工大学毕业设计（论文） 5 约为 1525，局部地段砂砾含量较高，层厚 1.1010.50m，平均厚度为 6.15m。 （2）粗砂：褐黄、灰黄、灰白色，饱和，松散中密，颗粒矿物成分主要是石英， 次菱角状，分选性差，粘粒含量大于 30，层厚 1.403.50m，平均厚度 2.21m，顶板埋 深 5.212.0m。 （3）淤泥：深灰、灰黑色，呈饱和、流塑。含少量腐植物，有泥臭味，局部夹少量 石英砂粒，层厚 1.406.40m,平均厚度 2.73m,顶板埋深 6.711.8m。 （4）淤泥质土：深灰、灰黑色，呈饱和，流塑软塑。由粘性土组成，含少量腐植 物， 有泥臭味， 夹少量石英砂粒， 层厚 0.805.70m,平均厚度 2.50m,顶板埋深 6.914.2m。 3、第四系残积层 （1）砾质粘性土：褐红、灰黄色，呈饱和、可塑硬塑。由花岗岩残积而成，粒径 大于 2mm 的颗粒含量大于 20%，组织结构全部破坏，原岩结构清晰可见，已风化成土状， 干钻易钻进，层厚 0.904.60m,平均厚度 2.560m,顶板埋深 3.014.7m。 4、燕山期花岗岩风化带 （1）全风化花岗岩：褐黄、灰黄色、肉红色、紫红色。中粗粒结构，组织结构全部 破坏，已风华呈土状，花岗岩结构尚可辨认，有残余结构强度，岩心呈土柱状，干钻可钻 进，层厚 0.406.70m,顶板埋深 0.816.9m。 （2）强风化花岗岩：褐黄、灰黄色。中粗粒结构，组织机构大部分被破坏，裂隙很 发育， 底部夹风化岩块， 手可折断， 岩心呈半岩半土状， 层厚 0.7010.30m,顶板埋深 2.1 19.5m。 （3）中等风化花岗岩：褐黄、灰黄、灰白色。花岗结构，组织结构部分破坏，裂隙 较发育，岩体较完整，岩心多呈短柱状，金刚石钻具方可钻进，层厚 0.703.50m,平均厚 度 2.23m,顶板埋深 4.5027.6m。 （4） ：微风化花岗岩：褐色、灰白。花岗构造，节理裂隙稍发育，岩体完整，岩 质新鲜，致密坚硬，岩心多呈长柱状，岩心采取率达 95%以上。层厚 3.106.40m,顶板埋 深 6.829.8m。 本场地南侧各钻孔多揭露有孤石存在， 为微风化花岗岩， 节理裂隙稍发育， 岩体完整， 岩质新鲜，致密坚硬，呈灰黑青灰色。 各岩土层物理力学参数取值见表 1。 2.3 水文地质条件 1、地表水 勘察场地地表水， 主要为低洼地段雨季时形成的积水以及边坡局部地段为山体渗透水 形成的地表水，受大气降水补给，地表水水量随季节变化，勘察期间边坡场地未发现有地 武汉理工大学毕业设计（论文） 6 表水分布。 2、地下水 （1）上层滞水 上层滞水主要存在于粉质粘土中， 受大气降水补给， 地下水位随季节变化， 雨季上升， 旱季下降，排水主要是蒸发。 （2）基岩裂隙水 基岩裂隙水存在于花岗岩风化带中， 其分布受岩体裂隙发育程度影响较大， 具有明显 的各向异性特点， 属非匀质渗流场， 在节理发育的地段， 裂隙水存在丰富， 且渗水性较强， 地下水流向从西南向东北方向渗流。 （3）地下水位 各边坡坡顶钻孔深度范围内没有地下水， 根据勘察期间测得场地内地下水混合水位埋 深为 1.40m1.50m， 平均埋深为 1.45m， 地下水位标高 8.84m9.03m， 平均标高为 8.94m。 场地内地下水水质对混凝土结构、钢筋混凝土结构中的钢筋有微腐蚀性。 表 1 各岩土层物理力学参数取值 岩土名称承载 力特 征值 重度抗剪强度指标与锚固 体粘结 强度 基底摩 擦系数粘聚力内摩擦 角 杂填土 17017.015.010.020 粉质粘土 220018.219.520.5400.25 砾质粘土 326018.020.023.5600.30 花岗岩 全风化岩35018.222.024.01200.40 强风化岩70020.02000.55 中风化岩250025.04500.65 微风化岩550026.55500.65 武汉理工大学毕业设计（论文） 7 第 3 章 基坑支护方案比选 3.1 基坑支护设计原则 随着我国经济建设的迅猛发展，地下工程越来越多，应用范围日益扩大，有力的促进 了基坑工程这一新兴学科的进步与发展，我国许多地区都施工了一大批规模大、深度深、 地质条件和周边环境复杂多样的基坑工程， 通过时间积累了极为丰富的经验， 已能熟练的 掌握各种高难度基坑工程施工技术， 为新世纪施工更多、 更复杂的地下建筑工程打下了坚 实的基础。 然而在深基坑支护和边坡防治中，由于地层复杂，周围建筑荷载差异等因素，使得深 基坑工程的失事率逐年增加，尤其是沿海城市更加突出。根据相关资料，或多或少的存在 问题，从而会使得周围建筑物发生不均匀沉降，导致建筑物倾斜、开裂、甚至倒塌，结果 给国家和社会造成巨大的经济损失， 如果设计过于保守的话会造成材料的严重浪费。 因此 要做到基坑支护的安全可靠，又要做到经济合理。 深基坑支护的基本要求是： 1、确保基坑维护体系能起到挡土作用，使基坑四周边坡稳定； 2、确保基坑四周相邻的建（构）筑物、地下管线、道路等的安全，在基坑土方开挖 及地下工程施工期间，不因土体的变形、沉陷、坍塌或位移而受到危害； 3、在有地下水的地区，通过排水、降水、截水等措施，确保基坑工程施工在地下水 以上进行。 深基坑支护的设置原则是： 1、要求技术先进，结构简单，因地制宜，就地取材； 2、尽可能与工程永久性支挡结构相结合，作为结构的组成部分或材料能够部分回收 重复利用； 3、受力可靠，能确保基坑边坡稳定，不给邻近已有建（构）筑物、道路及地下设施 带来危害； 4、保护环境，保证施工安全； 5、经济上合理。 3.2 支护方案比选 下面简要介绍几种常用的深基坑支护手段。 3.2.1 土钉支护 土钉墙是近年来发展起来用于土体开挖和边坡稳定的一种新型挡土结构。 它由被加固 土、放置于原位土体中的细长金属杆件（土钉）及附着于坡面的混凝土面板组成，形成一 武汉理工大学毕业设计（论文） 8 个类似重力式墙的挡土墙， 以此来抵抗墙后传来的土压力和其它作用力， 从而使开挖坡面 稳定。 1、工作原理 土钉一般是通过钻孔、插筋、注浆来设置的，但也可通过直接打入较粗的钢筋或型钢 形成土钉。土钉沿通长与周围土体接触，依靠接触界面上的粘结摩阻力，与周围土体形成 复合土体， 土钉在土体发生变形的条件下被动受力， 并主要通过其受拉工作对土体进行加 固。而土钉间土体变形则通过面板（通常为配筋喷射混凝土）予以约束。 2、土钉支护特点 土钉支护优点： （1）土钉与土体形成复合体，提高了边坡整体稳定和承受坡顶超载能力，增强土体 破坏延性，改变边坡突然塌方性质，有利于安全施工； （2）设备简单，易于推广。由于土钉壁土层锚杆长度小得多，钻孔方便，注浆亦易， 喷射混凝土等设备，施工单位均易办到； （3）如能与土方开挖配合好，实行平行流水作业，则工期可缩短，噪音小； （4）经济效益好，一般成本低于灌注桩支护； （5）分层施工，边监测边施工，便于采取必要措施； （6）适宜于地下水位以上或经降水措施后的杂填土，普通粘土或非松散型的砂土。 土钉支护缺点和局限性： （1）现场需有允许设置土钉的地下空间。当基坑附近有地下管线或建筑物基础时， 在施工时会存在影响； （2）在松散砂土、软塑、流塑粘性土，以及有丰富地下水源的情况下不能单独使用 土钉支护， 必须与其它的土体加固支护方法相结合。 尤其在饱和粘性土及软土中设置土钉 支护更需特别谨慎，土钉在这些土中的抗拔力低，需要有很长很密的土钉，软土的徐变还 可使支护位移量显著增加； （3）土钉支护如果作为永久性结构，需要专门考虑锈蚀等耐久性问题。 应用土钉墙支护本基坑时，关键是设计土钉的长度，如长度不够，则不能提供较强的 拉力使土体稳定，如太长会浪费。 土钉长度根据基坑的土层物理力学性质来计算和土钉的 其它参数通过计算来确定。 3、设计要点 对于常用的钻孔注浆钉，在初选钉长、间距和倾角时可参考以下数据： （1）土钉长 沿支护高度上下分布的土钉，其在使用状态的最大内力相差甚多，一般为中部大，上 武汉理工大学毕业设计（论文） 9 部和底部都偏小。但顶部土钉对于限制支护最大水平位移甚为重要，如果顶部土钉较短， 在土钉尾部或尾部以外的上方地表容易出现较大开裂， 所以在城市地区构筑土钉支护， 需 要加长顶部土钉的长度。 至于底部土钉也不宜过短， 否则不利于支护作为整体抵抗基底滑 动、倾覆或坑底深部失稳。在非饱和土中，土钉长一般为 0.61.0H 的范围内（H 为坡高 度） ，对顶部土钉不宜小于 0.8H；而在饱和软土中，由于土体抗剪能力很低，而且土钉内 力因水压作用增加，L/H 值甚至可超过 2。 （2)土钉密度 为使土钉与周围土体形成一个组合的整体， 土钉的间距不宜过大， 土钉的水平间距与 垂直间距的乘积应不大于 6 。 一般工程中多取土钉的水平间距与垂直间距相等， 在非饱 和土中为 1.21.5m 左右， 对坚硬粘土或风化岩土有超过 2m 的， 而对软土则可小于 1.5m。 一般来说，土钉的间距不宜超过 2m。 （3)土钉倾角 对直立的支护，土钉倾角一般在 025之间。增加土钉倾角使支护的位移和地表角 变位增加，倾角大于 20时增加的趋势更为加剧。 土钉支护的面层通常用 5080mm 厚的网喷混凝土做成， 一般用一层钢筋网， 钢筋直 径为(6(8，网格为正方形，边长 200300mm。土钉端部与面层的连接宜采用螺母、垫 板。 喷射混凝土面层施工中要做好施工缝处的钢筋网搭接和喷射混凝土的连接， 到达支护 底面后，宜将面层插入底面以下 3040cm。如果土体的自稳性能不强，可以在挖土后先 做喷射混凝土面层，然后再成孔置入土钉。 （4）土钉墙面设计 土钉墙面层的工作机理目前尚未有统一的认识， 虽然已积累一些土钉支护面层工作机 理的实测资料，但差别较大，因此对面层的设计往往不作计算。根据各地区的经验及本基 坑的特点设计方案。一般如下： a面层设计为 100mm 厚，采取喷射混凝土内置钢筋网方式； b喷射混凝土强度为 C25； c钢筋网设计为：面层钢筋为6150150 钢筋网。 3.2.2 喷锚网支护 喷锚网支护， 简称喷锚支护， 其形式与土钉墙支护类似， 也是在开挖边表面铺钢筋网， 喷射混凝土面层，并在其上成孔，担不是埋设土钉，而是预应力锚杆，借助锚杆与周围土 体间的粘聚力，使具有更大的锚固力与边坡土体共同作用，组成稳固的复合体，对边坡其 维护作用，使边坡土体获得稳定。如下图 1、工作原理 武汉理工大学毕业设计（论文） 10 土体的抗剪强度较低抗拉能力几乎等于零， 但是土体具有一定的结构整体性能以较小 的临界高度保持直立。 土坡直立的高度超过临界高度或坡地有较大的超载以及环境因素的 改变都会引起土坡失稳。 过去常采用支挡结构承受侧压力并限制其变形。 这属于被动制约 机制的支挡结构。 基坑喷锚网支护法是以尽可能保持、 显著提高、 最大限度地利用基坑边壁土体固有力 学强度、 变土体荷载为支护结构体系的一部分为基本原理。在土体内增设一定长度和分布 密度的锚固体，它与土体牢固结构而共同工作，以弥补土体自身强度的不足，增强土体的 稳定性，以主动制约机制为基础通过锚杆与土体的相互作用，使土体自身结构强度增加。 其作用机制具体表现在以下几个方面： （1) 锚杆对由锚杆、土体、钢筋网等组成的复合体骨架起约束作用，由于锚杆本身 的刚度和强度，以及在土体中形成的锚杆骨架，对复合土体有约束变形的作用； （2) 锚杆提高复合体的强度：由于锚杆与土体两者材料性质上的差异，土体进入塑 性状态后，应力逐渐向锚杆上转移，此时的锚杆骨架分担了土体很大一部分的应力，很大 程度上提高了复合体的强度； （3) 锚杆起着应力传递和扩散的作用， 相关试验表明:当荷载增加到一定程度时,坡角 的应力最大部分锚杆处在滑裂面的两侧， 此时的锚杆则可通过应力传递作用， 将滑裂区内 部分应力传递到滑裂区外的稳定土体中， 并分散在较大范围的土体内降低应力集中， 提高 支护体系的抗破坏能力； （4) 面层对变形的约束作用，面层是发挥锚杆有效作用的重要组成部分，在很大程 度上约束坡面的变形， 面层的约束力取决于锚杆表面与土体的摩阻力， 当复合土体开裂面 区域扩大并连成片时，摩阻力主要来自开裂区域后的稳定复合土体。 2、喷锚网支护的主要特点 结构简单，承载力高，安全可靠；可用于多种土层，适应性强；施工机具简单、施工 灵活，污染小，噪声低，对周围环境的影响小；可与土方开挖同步进行，不占用绝对工期； 本身不需要打桩，支护费用相对较低。 3、适用范围 喷锚支护适用于土质不均匀、稳定土层、地下水位较低、埋置较深，基坑开挖深度在 18 米以内时采用；对硬塑土层，可适当放宽；对风化泥岩、页岩开挖深度可不受限制。 但不适用于有流砂土层或淤泥质土层采用。 4、设计要点 喷锚网支护设计参数主要是确定锚杆密度、锚杆长度和材质、止水措施、喷锚网面层 结构、 以及整体稳定性验算等。 决定这些参数的主要因素是开挖深度、 工程水文地质条件、 地面荷载、邻近建筑物以及地下管线等。 武汉理工大学毕业设计（论文） 11 一般土层基坑喷锚网支护设计经验参数为： （1) 群锚布设纵横间距：Sx（Sy）=1.1m1.5m,前者为软弱土层，后者为硬塑土层。 （2) 群锚钻孔直径 d 孔选择适合土层的成孔施工方法，一般可硬塑土层选择钻孔锚 杆，d 孔=0.110.13m，采用钻进成孔，一般水下软弱土层选择注浆锚管 d=4860 钢 管，采用打入式成锚，一般岩石采用气动冲击成孔或钻进成孔，d 孔=76mm110mm，且 在中风化以上岩层成孔深度不宜超过 5 米。 但对裸露岩坡， 必须用群锚牢固拉结岩层层面， 节理裂隙面。锚杆倾角一般以 1220为宜，除非具备有效的压力注浆止浆塞工艺，锚孔 倾角不宜小于 8。为避开地下障碍物或上层软弱土，倾角可加大到 35。 （3) 锚杆长度在基坑上部一般为 L=1.2H1.6H（H 为基坑开挖深度） ，前者适用工 程水文条件较好的基坑，后者适用土质差、水位高周边常有动载的基坑。接近基坑底层的 锚杆长度通常只有上层锚杆的 0.50.7 倍，呈倒梯形分布（与土压力强度分布相反） 。因 为尽管表层土压力小，但通常土质较差，雨水和外荷交替作用，锚固黏结力相对较差且较 易破坏丧失，尽量布设较长锚杆可减少位移量，限制裂缝的出现，对安全施工至关重要。 对紧临道路和建筑物的基坑，首排锚杆最好施加 30%的预应力锁定。 （4) 锚筋材料强度要与锚固力设计值相匹配，由于采用高密度锚杆，多数锚筋材料 为2528 钢筋或48 注浆锚管，除非特别设置的预应力锚杆才采用更高强度的材料。 注浆一般采用水灰比 0.40.5 的纯水泥浆，强度等级不低于 M20。 （5) 面层结构包括二次喷射 C20C30 强度等级细石砼，厚度为 1016cm，中间夹有两 层钢筋网：68200300 的绑扎网和焊接锚头的1416 加强筋网。 3.2.3 桩锚支护 桩锚支护是指它的一端与挡土桩联结， 另一端锚固在地基的土层中， 以承受结构物或 挡土桩，墙承受的侧压力，它利用了地层的锚固力维持桩、墙的稳定。土层锚杆的施工是 在地面或者深基础的地下室墙面（地下连续墙） 、基坑的围护壁面及基坑侧壁为开挖的土 层钻孔（或掏孔）达到一定设计深度后，或在扩大孔的端部，形成球状或其他形状，在孔 内放入钢筋、钢管或钢丝束、钢绞线或其他抗拉材料，灌入水泥浆或化学浆液，是与土层 结合成为抗拉（拔）力强的锚杆。锚杆端部与灌注桩联结，将构筑物受到的外力通过钢拉 杆传给构筑物的土层， 以维持工程构筑物所支护地层的稳定性。 也可以用于做挡土结构的 锚杆，以防塌方或滑坡。 1、工作原理 （1） 当挡土桩受土压力，水压力及上部荷载后产生侧压力，锚杆通过非锚固段钢筋 传到锚固段，即将拉力传到土层； （2）锚固段钢筋与水泥浆通过握裹力，产生水泥与土层间的摩擦力力，锚杆通过两 武汉理工大学毕业设计（论文） 12 者间摩擦力力起作用，摩擦力大于桩侧压力支护结构就稳定安全了。 2、桩锚支护特点 （1）使用锚杆支护比坑内支撑挖土时方便； （2）锚杆要有一定覆盖深度，要有一定抗拔力； （3）预应力锚杆对挡土桩的位移要小； （4）对压力水土层及卵砾石层，应用高压射水钻杆及钻石钻杆的钻机； （5）锚固段的长度应由计算并加安全度确定； （6）相邻锚杆张拉后应力损失大，应再张拉调整； （7）锚杆实际抗拔力应作试验后确定。 3、使用范围 （1）一般粘土，砂土地区皆可应用，软土，淤泥质土地区要试验后应用，主要是抗 拔力低； （2）地下水压力较大时应用高压射水钻杆钻成孔，并应采用一些措施，防止涌水涌 砂； （3）采用桩顶圈梁做锚杆腰梁，可以节约资金； （4）对灌注桩，H 型钢桩，地下连续墙等挡土结构，都可以应用锚杆拉结支护。 4、土层锚杆设计参数 （1）锚杆的层数 锚杆层数取决于支护结构的截面和其所承受的荷载，要考虑挖土后未做锚杆时支护 结构所能承受的最大弯矩。 为了不致引起地面隆起， 最上层锚杆的向上垂直分力应不小于 上面的覆土重量。此外，在可能产生流砂的地区施工锚杆，要使锚头标高与砂层有一定的 距离，以防渗透距离过短造成流砂从钻孔涌出。在可能的情况下，以少设锚杆层数为好。 （2）锚杆的水平间距 锚杆的水平间距取决于支护结构承受的荷载和每根锚杆能够承受的拉力值。 在支护结 构荷载一定的情况下，锚杆水平间距越大，每根锚杆承受的拉力越大；而间距过小则易产 生群锚效应，因此需要计算确定。 （3）锚杆的倾角 锚杆倾角的大小影响锚杆水平分力与垂直分力的比例， 也影响着锚杆锚固段与非锚固 段的划分，此外，对锚杆的整体稳定性和施工方便与否也有影响。 对于锚杆的锚固能力，水平分力是有效的，而垂直分力不但无效，还增加支护结构底 部的压力， 当支护结构底部的土质不好时很不利。 从这点出发， 锚杆倾角应该是越小越好。 在确定锚杆倾角时，还要考虑土层情况，锚杆的锚固体最好位于土质较好的土层内，以提 高锚杆的承载能力；锚杆还要避开邻近的地下构筑物和管线等。 武汉理工大学毕业设计（论文） 13 根据土层锚杆设计规范规定，一般锚杆的上覆土层厚度不小于 4m；锚杆的水平 和垂直间距不宜大于 4m；锚杆倾角一般不小于 15，不大于 45，以 1535为宜。 方案初选： 南侧基坑标号为 GHI 段，开挖深度为 9.5m17.2m。南侧基坑支护段长约为 63m， 基坑安全等级为一级。场地属于剥蚀残丘地貌单元，地质条件较好，但开挖深度较大，周 边可放坡条件为 720m，经几种方案比选，决定采取喷锚网加预应力锚索支护结构。 武汉理工大学毕业设计（论文） 14 第 4 章 基坑支护结构设计 4.1 滑坡推力计算 由于边坡的滑移面是由倾角较缓、 相互间变化不大的折线段组成的， 滑坡推力可用计 算方便的传递系数法，又称不平衡推力传递法计算。 计算滑坡推力运用以下公式： sin-costanEKGGcL （4.1） 111 .cos()sin() tan nnnn innnnnnnn EK TENEc L