毕业设计（论文）-某科技楼工程深基坑支护工程设计.doc

安徽建筑大学本科毕业设计摘要本设计是位于华东某市市郊某科技楼工程深基坑支护工程，依据国家现行的建筑基坑支护技术规程（JGJ120-2012），在给定的地质勘察资料的条件下，进行方案比选、支护结构设计、基坑监测以及施工方案组织设计。支护结构部分采用钻孔灌注桩、部分采用单一土钉墙，同时钻孔灌注桩又与锚杆形成支护体系。计算出排桩所承受的弯矩以及桩长、锚杆拉力、配筋和土钉墙参数。进而验算其稳定性。运用软件验算其合理性。基坑降水主要在基坑周围设置降水井，采用电渗-喷射井点法降水。设计最后针对支护和降水方案，对基坑施工工艺及基坑监测进行了大致说明。关键词：深基坑支护；排桩；土钉墙；降水；施工与监测ABSTRACTThis design is a city located in the suburbs of East China Engineering Science and Technology Building of a deep excavation works, according to the current national building excavation Technical Specification (JGJ120-2012), in a given geological survey data conditions, program selection, support structure design, excavation and construction program monitoring organization design. Supporting structure part is bored, some single soil nail wall, while bored and formed with bolt support system. Exposure calculated pile bending moment and pile length, bolt tension, reinforcement and soil nail wall parameters. And then checking its stability. Using software checking its rationality. The main setting precipitation pit dewatering wells around the pit, using electro-osmosis - injection well point precipitation method. Finally, supporting the design and precipitation scheme of excavation pit construction process and monitoring were roughly explained.Keywords: deep excavation; pile; soil nail wall; precipitation; Construction and Monitoring目录摘要- 1 -ABSTRACT- 2 -第1章 绪论- 6 -1.1 概述- 6 -1.2基坑支护的设计要求- 6 -1.3基坑支护设计的计算内容- 7 -1.3.1 结构支护- 7 -1.3.2土钉支护- 8 -1.3.3重力式挡土结构- 8 -1.4计算理论- 8 -1.4.1经典方法- 8 -1.4.2弹性低地基梁法- 9 -1.4.3有限元法- 9 -第2章 设计方案- 10 -2.1概述- 10 -2.1.1工程概况- 10 -2.1.2 基坑周边环境- 10 -2.1.3地形地貌- 11 -2.1.4地基土构成及物理力学性质- 11 -2.1.5水文地质条件- 12 -2.1.6基坑侧壁安全系数及重要性系数- 12 -2.2设计总说明- 12 -2.2.1设计依据- 12 -2.2.1支护结构方案的选择- 12 -第3章基坑支护结构设计计算书- 14 -3.1计算参数准备- 14 -3.1.1 地质计算参数- 14 -3.1.2 计算区段划分- 14 -3.1.3 计算方法- 14 -3.1.4土压力系数计算- 14 -3.2 EABC段支护结构设计计算- 15 -3.2.1 土层分布- 15 -3.2.2 初步设计参数- 15 -3.2.3 计算单根土钉轴向拉力标准值- 16 -3.2.4 计算土钉长度- 18 -3.2.5计算配筋- 21 -3.2.6 稳定性验算- 22 -3.3 EDC段支护结构设计计算- 24 -3.3.1 土层分布- 24 -3.3.2 土压力计算- 24 -3.3.3计算嵌固深度- 26 -3.3.4 计算桩身最大弯矩- 27 -3.3.5 计算桩体配筋- 28 -3.3.6 计算锚杆轴向拉力标准值- 29 -3.3.7 计算锚杆长度- 29 -3.3.8 计算锚杆的配筋- 31 -3.3.9 稳定性验算- 32 -第4章 降水设计- 35 -4.1降水类型的选择- 35 -4.2工程基坑降水设计计算- 36 -4.2.1确定井点埋置深度- 36 -4.2.3计算基坑总涌水量- 37 -4.2.3 电渗设计- 38 -4.3基坑内排水方法- 39 -4.4降水引起的地面沉降- 40 -第5章 基坑施工说明- 42 -5.1一般规定- 42 -5.2锚杆和土钉墙的施工工艺- 42 -5.2.1适用范围- 42 -5.2.2编制参考标准及规范- 43 -5.2.3 术语- 43 -5.2.4基本规定- 44 -5.2.5 施工准备- 45 -5.2.6主要机具设备- 45 -5.2.7作业条件- 46 -5.2.8材料和质量要点- 46 -5.2.9质量关键要求- 48 -5.2.10 施工工艺- 48 -5.2.11 质量标准- 52 -5.2.12 成品保护- 52 -5.2.13 质量记录- 53 -5.3钻孔灌注桨施工工艺- 53 -第6章 基坑监测- 62 -6.1 工程概况- 62 -6.2 监测目的- 62 -6.3 监测项目- 62 -6.4 监测方案编制依据- 63 -6.5观测点布置- 63 -6.6 监测方法及观测精度- 64 -6.7 监测频率- 67 -6.8 监控警报- 68 -6.9数据处理与信息反馈- 69 -第7章 电算书- 71 -7.1土钉墙电算书- 71 -7.2锚拉式排桩电算书- 78 -第8章 总结- 90 -参考文献- 91 -致谢- 92 -附录1- 93 -英文翻译- 93 -附录2- 104 -英文翻译（译文）- 104 - 第1章 绪论1.1 概述 所谓基坑是指为进行建（构）筑物地下部分的施工由地面向下开挖出的空间，基坑支护是为保护地下主体结构施工和周边环境的安全，对基坑采用的临时性的支挡、加固、保护与地下水控制的措施。随着经济的发展，城市化步伐的加快，高层建筑和市政工程大量涌现。高层建筑的建造、大型市政设施的施工及大量地下空间的开发，必然会有大量的深基坑工程产生。基坑工程的最基本作用是为了给地下工程的顺利施工创造条件。深基坑工程具有以下特点：（1）建筑趋向高层化，基坑向大深度方向发展；（2）基坑开挖面积大，长度与宽度有的达数百米，给支撑系统带来较大的难度；（3）在软弱的图层中，基坑开挖会产生较大的位移和沉降，对周围建筑物、市政设施和地下管线造成影响；（4）深基坑施工工期长、场地狭窄，降雨、重物堆放等对基坑稳定性不利；（5）在相邻场地的施工中，打桩、降水、挖土及基础浇注混凝土等工序会相互制约与影响，增加协调工作的难度。深基坑在设计过程中，需要考虑多种因素，如技术要求、工程地质条件、设计依据、计算理论等；施工过程中，又要考虑开挖方式，支护结构，环境保护和风险管理等。1.2基坑支护的设计要求 基坑支护作为一个结构体系，应满足稳定和变形的要求，即通常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。所谓的承载能力极限状态即基坑支护结构破坏、倾倒、滑动或周边环境的破坏，出现较大范围失稳。一般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是 指支护结构的变形或由于开挖引起周边土体产生的变形过大，影响正常使用，但未造成结构失稳。 基坑开挖与支护计算时，应根据场地的实际土层分布、地下水条件、环境控制条件，按基坑开挖施工过程的实际工况设计。 基坑开挖与支护设计内容： 支护体系的方案技术经济比较及选型； 支护结构的承载力、稳定和变形计算； 基坑内外土体稳定性验算； 基坑降水及节截水帷幕设计及围护墙抗渗设计； 基坑开挖与地下水变化引起的基坑内外土体的变形及其对基础桩、邻近建筑物和周边环境的影响； 基坑开挖施工方法的可行性及基坑施工过程中的监测要求。1.3基坑支护设计的计算内容 支护结构的计算内容应根据不同的支护形式而要求不同，主要可分为三大类，即较刚性的支护结构、土钉支护、重力式挡土结构。1.3.1 结构支护结构支护包括地下连续墙、排桩、钢板桩等，其计算内容主要为： 支护结构的内力，包括结构的弯矩、剪力；支护结构的位移；支撑或锚杆的轴力；嵌固深度；降水对周边环境的影响；连系梁的内力，包括弯矩及剪力；坑底隆起或底部地基强度；抗渗稳定性；1.3.2土钉支护土钉墙的设计内容：确定基坑侧壁的平面和剖面尺寸及分段施工高度；设计土钉的布置方式和间距以及直径、长度、倾角及在空间的方向；设计土钉内钢筋的类型、直径及构造；注浆配方设计、注浆方式、浆体强度指标；喷射混凝土面层设计；坡顶防护措施；土钉抗拔力验算及整体稳定性分析计算，通过计算验证上述设计参数；现场监测和反馈设计；施工图及说明书；1.3.3重力式挡土结构重力式挡土结构一般计算一下内容：抗倾覆、抗滑移；整体稳定性及底部地基强度；水平位移及转动；墙身应力；1.4计算理论 目前基坑支护的计算方法通常可分为三大类：经典方法、弹性地基梁法、有限元法。1.4.1经典方法 经典方法主要是考虑力的平衡方法，取单位宽度受侧向荷载作用的梁系，如经典的1/2分割法、等值梁法以及刚性支承连续梁法等。土压力既有Terzaghi-Peck的经验表观土压力，也有经典的理论土压力方法，如朗肯土压力法等。这些方法的优点是可以手算，计算较简单，缺点是不能计算支护结构的位移，同时，计算的支点力与实际的差距也较大，因支点是边挖边撑的，这样，支点力是与施工过程有关的，经典方法不能很好地考虑施工过程的影响。 1.4.2弹性低地基梁法 弹性地基梁法也是把围护结构的计算简化成为一单位宽度的竖放的弹性地基梁，梁受墙后土压力作用，土的作用则用一系列的弹簧来代替，计算弹簧刚度的方法则有：常数法、“k”法、“m”法、“C值”法等，支撑或锚杆也可以用一系列的弹簧来代替。该方法考虑了土、结构和支撑或锚杆的共同作用，结合增量法可以考虑复杂的施工过程，方法简便，关键是土体弹簧刚度的确定，该方法是目前工程中主流方法，已足可满足工程设计的要求。1.4.3有限元法 由于等值梁法和弹性支点法等都不能有效地计入基坑开挖时支护结构及支撑内力的变化过程，采用这些方法得到的结果用于多道支撑的深基坑支护结构分析时内力与实际情况的误差比较大。有限元法在20世纪50年代出现，从20世纪70年代开始应用在基坑工程领域并且取得了很大的成果。有限元法实际上就是具有无限个自由度的连续体，理想化为只有有限个自由度的单元集合体，使问题简化为适合于数值解法的结构型问题。因此，只要确定了单元的力学特征就可按结构分析法来求解，使得分析过程简化。 有限元法可以有效、安全、经济地优化挡土结构的形式和开挖过程中的合理性。在进行基坑支护结构内力分析时，采用有限元法能有效地计入基坑开挖过程中的多种因素，如作用在支护结构上的被动土压力和主动土压力的变化，支撑随开挖深度的增加其架设数量的变化，支撑架设前的支护结构的位移以及架设支撑后支撑内力的变化和挡土结构的位移，支撑预加内力对支护结构内力变化的影响，以及空间作用下支护结构的空间效应等问题。随着计算机的发展，我们不但可以对基坑惊醒二维有限元法分析，而且可以进行三维空间模拟。第2章 设计方案2.1概述2.1.1工程概况拟建某科技楼工程位于华东某市市郊，基坑北侧约十五米出为某住宅楼，基坑西侧为一草坪，基坑东侧和南侧为城市道路，建筑物地面以上6层，地下2层，总建筑面积2685.29m2，建筑0.00相当于绝对标高17.00m，场地平坦，地下室负二层底板顶标高为-7.50m，部分区域为-5.2m,基坑开挖深度为8.00m(5.7m),上部结构为框架结构，基础形式为梁板筏基，大部分柱距为7.20m。 图2.1 基坑工程概况2.1.2 基坑周边环境 基坑北侧约十五米出为某住宅楼，基坑西侧为为一草坪，基坑东侧和南侧为城市道路，建筑物地面以上6层，地下2层。地下无通讯电缆、煤气管线等设施。2.1.3地形地貌 拟建场区地貌单元为阶地，地形平坦。2.1.4地基土构成及物理力学性质-1层杂填土；-2层素填土； -3层淤泥质填土；-1层粉质粘土；-2层淤泥质粉质粘土淤泥；-3层粉质粘土；-1层粉质粘土；-2层粉质粘土； -3层粉质粘土；-1层粉质粘土混卵砾石 ； -2层残积土；-1层强风化泥岩泥质粉砂岩；-2层中风化泥岩泥质粉砂岩；-2a层强风化泥岩泥质粉砂岩。各土层详细参数见表。表2.1 土层详细参数土层重度粘聚力C擦内摩角 渗透系数压缩模量Es水平Kh垂直Kv（kN/m3)(kPa)(。)( cm/s)(cm/s)(MPa)杂填土19.51316.62.52E-62.37E-63.11-1粉质粘土19.323.416.92.52E-62.37E-67.04-2淤泥质粘土淤泥15,111.08.75.72E-73.70E-72.13-3粉质粘土19.113.418.13.89E-62.64E-67.37-1粉质粘土19.947.818.83.72E-62.43E-67.31-2粉质粘土19.630.618.53.21E-71.00E-77.05-3粉质粘土20.150.917.92.17E-71.00E-77.942.1.5水文地质条件在勘察深度范围内场区内有一层地下水，属孔隙潜水类型，主要赋存于-1 和-2两层填土中。地下水主要补给来源为大气降水垂直入渗，其水位随季节、气候而变化，水位年变化幅度在1.00 m左右。本次勘察期间测得其稳定水位埋深0.70m1.65 m之间。该场地地下水位较浅，根据室内试验结果：渗透性较差。场地及附近无污染源，地下水清澈透明、无异味、无腐蚀性，受环境影响时，按类环境考虑。2.1.6基坑侧壁安全系数及重要性系数 此基坑安全等级为二级，基坑重要性系数 2.2设计总说明2.2.1设计依据建筑基坑支护技术规程（JGJ120-2012）；混凝土结构设计规范（GB50010-2010）；钢结构设计规范（GB50017-2003）；建筑桩基础技术规范（JGJ94-2011）；岩土工程勘察规范（GB50021-2009）；房屋建筑制图同一标准（GBT50001-2010）；建筑结构制图标准（GBT50105-2001）；2.2.1支护结构方案的选择本工程基坑开挖深度8.50m，局部8.00m。本基坑工程的特点是基坑开挖面积大，地基土层以粉质粘土为主。周围环境复杂，必须确保周围建筑物、道路、管线等的正常安全使用。要求围护结构的稳定性好，沉降位移小，并能有效的降水。因此，围护结构的设计应满足上述要求。综合考虑安全、经济、施工及对周围环境影响等因素，本工程采用三种支护方式。将基坑分为EABC、EDC两个计算区段。EABC段采用单一土钉墙支护，EDC段采用桩锚支护。因设计需要，基坑开挖深度不一，有8.00m和8.5m两个开挖区域，两区域连接处采用放坡处理，放坡比例1:0.5。表2.2 各类支护结构的适用条件结构类型适用条件安全等级基坑深度、环境条件、土类和地下水条件支挡式结构锚拉式结构一级二级三级适用于较深基坑1 排桩适用于可采用降水或截水帷幕的基坑2 地下连续墙宜同时用作主体地下连续墙，可同时用作截水3 锚杆不宜用在软土层和高水位的碎石土、砂土层中4 当邻近基坑有建筑物地下室、地下构筑物等，锚杆的有效锚固长度不足时，不应采用锚杆5 当锚杆施工会造成基坑周边建筑物的损坏或违反城市地下空间规划等规定时，不宜采用锚杆支撑式结构适用于较深基坑悬臂式结构适用于较浅基坑双排桩挡锚拉式，支撑式，和悬臂式结构不适用时，可考虑采用双排桩支护结构与主体结构结合的逆作法适用于基坑周边环境条件很复杂的深基坑土钉墙单一土钉墙二级三级适用于地下水位以上或降水的非软土基坑，且基坑深度不宜大于12m当基坑潜在滑动面内有建筑物，重要地下管线时，不宜采用土钉墙预应力锚杆复合土钉墙适用于地下水位以上或降水的非软土基坑，且基坑深度不宜大于15m水泥土桩复合土钉墙用于非软土基坑，基坑深度不宜大于12m；用于淤泥质土基坑时，基坑的深度不宜大于6m；不宜用于高水位的碎石土、砂土层中微型桩复合土钉墙适用于地下水位以上或降水的基坑，用于非软土基坑时，基坑深度不宜大于6m重力式水泥土墙二级三级适用于淤泥质土、淤泥基坑，且基坑深度不宜大于7m放坡三级 1 施工场地满足放坡条件2 放坡与上述支护结构形式结合第3章 基坑支护结构设计计算书3.1计算参数准备3.1.1 地质计算参数 依据本岩土工程的勘察资料，各土层的设计计算参数见表2.13.1.2 计算区段划分 根据具体的环境条件、地下结构及土层分布厚度，将该基坑划分为两个计算区段，其附加荷载及计算开挖深度如表3.1表3.1 附加荷载及开挖深度分布 区段 EABC EDC 地面荷载（KPa） 20 20 开挖深度（m） 8.0 8.53.1.3 计算方法 按照建筑基坑支护技术规程（JGJ120-2012)的要求，土压力计算采用郎肯土压力理论，三角形分布模式，所有土层采用水土合算。求支撑轴力是用等值梁法，对净土压力零点求力矩平衡而得。桩长是根据桩端力矩求出，并应满足抗隆起及整体稳定性要求，各段整体稳定性、抗隆起验算。 为了对比分析，除解析法计算外，还用理正软件电算。由于支护结构内力是随工况变化的，设计时按最不利情况考虑。3.1.4土压力系数计算 按照郎肯土压力计算理论作为土侧向压力设计计算依据，即： 主动土压力系数: ； （3-1） 被动土压力系数： ； （3-2） 计算时，不考虑桩体与土体的摩擦作用，且不对主、被动土压力系数进行调整，仅安全储备处理。计算所得土压力系数如表3.2所示表3.2 土压力系数表土层 杂填土0.5560.745-1粉质粘土0.5500.7411.8201.349-2淤泥质粘土 淤泥0.7370.8591.3561.165-3粉质泥土0.5260.7251.9011.379-1粉质泥土0.5130.7161.9511.397-2粉质泥土0.5180.7201.9301.389-3粉质泥土0.5300.7281.8871.3743.2 EABC段支护结构设计计算 该段采用单一土钉墙支护结构，建筑 0.00相当于绝对标高17.00m，十几开挖深度8.00m，结构外侧附加荷载q取20KPa。3.2.1 土层分布 层号 岩土名称 厚度（m） 杂填土 2 -1 粉质粘土 2.5 -2 淤泥质粘土 淤泥 0.8 -3 粉质粘土 3.73.2.2 初步设计参数 坡面倾角为 ，土钉用钻孔灌注型土钉，倾角 ，取土钉长度为0.8-1.5倍基坑深度，即6.4m-12m，孔径100mm，土钉水平间距和垂直间距 、 均为1m，土钉在基坑以下1m开始，均匀分布。3.2.3 计算单根土钉轴向拉力标准值1、土钉受土压力大小计算 由于坡面倾角为 ，接近垂直，土钉位置至基坑顶部垂直距离近似看作土钉到坡顶的距离。则各排土钉所受土压力强度标准值为： 2、确定最危险潜在滑动面计算基坑地面以上各土层按厚度加权平均的等效内摩擦角 ：坡面倾斜时的主动土压力折减系数： （3-3）式中：钉墙坡面与水平面的夹角（） 基坑底面以上各土层按厚度加权的等效内摩擦角的平均值（）；带入数据得：图3.1 土钉墙计算简图土钉轴向拉力调整系数可按下式计算： （3-4） （3-5）式中：第j层土钉至基坑顶面的垂直距离（m）； h 基坑深度（m）； 作用在以 、 为边长的面积内的主动土压力标准值（kN）； 计算系数： 经验系数，可取0.61.0； n 土钉层数；取 为0.8 =2.23各层土钉的轴向拉力调整系数为： ； ； ； ； ； ； 单根土钉的轴向拉力标准值按下式计算： (3-6)计算得： =； =； =； =； =； =； =； =；3.2.4 计算土钉长度1.滑移面内的土钉长度 根据图3.1所示，利用几何关系求出各排土钉在滑移面内的长度：； 2. 滑移面以外土钉长度表3.3 土钉的极限粘结强度标准值 土的名称 土的状态 （kPa）成孔注浆土钉打入钢管土钉素填土15302035淤泥质土10201525黏性土 20303045456060702040405555707080粉土40805090砂土松散稍密中密密实355050656580801005065658080100100120 单根土钉的极限抗拔承载力应符合下式规定： （3-7）式中：土钉抗拔安全系数，安全等级为二级、三级的土钉墙，分别不应小于1.6、1.4； 第j层土钉的极限抗拔承载力标准值（kN）； 第j层土钉轴向拉力标准值（kN）；单根土钉的极限抗拔承载力标准值可按下式估算： （3-8）式中：第j层锚固体直径（m）；对程控注浆土钉；按成孔直径计算，对打入钢管土钉，按钢管直径计算； 第j层土钉与第i层的极限粘结强度标准值（kPa）；应根据工程经验并结合表3.3.2取值； 第j层土钉滑动面以外的部分在第i层土中的长度（直线滑动面与水平面的夹角取 。 查表后对 取值，在素填土中取20kPa、在淤泥质土中取15kPa、在黏性土中取40kPa。取值为1.6.得： 0.80m同理得：3.947m ； 1.08m ；2.16m； 7.28m; 4.41m ;4.47m ;4.3m 则每排土钉最小总长度为：第一排： 4.23+0.8=5.03m； 取 8m；第二排： 3.947+1.15=5.097m； 取 8m；第三排： 3.04+1.08=4.12m； 取 8m；第四排： 2.43+2.16=4.59m； 取 8m；第五排： 1.85+7.28=9.13m； 取 11m；第六排： 1.26+4.41=5.67m； 取 8m；第七排： 0.67+4.47=5.14m； 取 8m；第八排： 0.07+4.3=4.37m； 取 8m；3.2.5计算配筋1.土钉杆体配筋第j层轴向拉力设计值： （3-9）式中：N轴向拉力设计值或轴向压力设计值（kN）； Nk作用标准组合的轴向拉力或轴向压力值； 支护结构重要性系数； 作用基本组合的综合分项系数；其中 ， 。则各层排土钉轴向拉力设计值为： ； ； ； ； ； ； ； 配筋选取HRB400型钢筋， 。根据规范要求，土钉杆体的受拉承载力应符合下列规定： （3-10）式中：第j层土钉的轴向拉力设计值（kN） 土钉强度的抗拉强度设计值（kPa） 土钉杆体的截面面积（ ）据此可得：第一排： 取110 ； 第二排： 取110 ； 第三排： 取110 ； 第四排： 取110 ； 第五排： 取116 ；第六排： 取116 ；第七排： 取116 ；第八排： 取116 ；2.面层设计 根据建筑基坑设计技术规程（JGJ120-2012）规定进行设计：混凝土面层厚度取100mm，采用C25混凝土；钢筋网采用HRB300，直径取7mm，间距200mm，加强筋直径 16mm。3.2.6 稳定性验算1.土钉墙整体滑动稳定性验算 整体滑动稳定性可采用圆弧滑动条分法进行验算，详见电算书部分。2.土钉墙康华稳定性验算墙体宽度： (L为土钉的平均长度） 为简化土墙后主动土压力水平分力， 为简化土墙底断面上产生的抗滑合力， （W墙土的自重） (3-11)图3.2 类重力式土墙计算抗滑安全系数：抗滑稳定性满足要求。3.抗倾覆稳定性验算抗倾覆力矩： 倾覆力矩： 抗倾覆安全系数： 抗倾覆稳定性满足要求。3.3 EDC段支护结构设计计算 该段采用桩锚式支护结构，建筑0.00相对于绝对标高17.00m，实际开挖深度8.5m，结构外侧地面附加荷载q取20kPa。3.3.1 土层分布表3.4 土层分布层号土层名称厚度（m）-1杂填土2.3-1粉质粘土2.1-2淤泥质粘土淤泥0.7-3粉质粘土3.6-1粉质粘土5.73.3.2 土压力计算1.主动土压力：第一层： 第二层： 第三层： 第四层： 基坑底面的土压力：第五层： 被动土压力：基坑底面处的被动土压力： 第二层： 2.确定净土压力零点即基坑底部以下z米处有 的位置，由图可知在-3层土与-1层土的分界面以上主动土压力强度大于被动土压力强度而在分界面以下则相反，据此讲该界面作为零净土压力点，即：z=0.2m。3.计算单位宽度的主动土压力和被动土压力合力标准值，并确定其作用点： 图3.3土压力强度分布图3.3.3计算嵌固深度 采用等值梁法进行计算，其关键在于确定弯矩零点的位置，该点为反弯点。确定反弯点的位置：假设反弯点距基坑底部的距离为x，得：解得：x=2.76m主动土压力合力、被动土压力合力 距桩底的距离分别为 、 。假设嵌固深度为 ，锚杆距离基坑顶部的距离为3m。由土压力分布图可得： 解得： ， 支点力按下式确定： 根据抗倾覆稳定条件，并令抗倾覆稳定安全系数为1.2，考虑基坑重要性系数 嵌固深度设计值 应满足式： 解得： 取嵌固深度 3.3.4 计算桩身最大弯矩 依据静力平衡法计算锚拉桩中剪力为0的点，假设剪力为0点位于第-3层x处，则： 剪应力为0，即： 得： 3.3.5 计算桩体配筋 取C25混凝土，HRB400钢筋，则： ； ； ； 。桩体直径为1000mm，采用等效处理法将圆形截面等效为矩形截面进行计算。等效处理后的矩形： 弯矩设计值： ；保护层厚度取40mm，设 则有效高度为： 可得： ； ； 考虑最小配筋率，选用820， 验算适用条件： 1. ，不会发生超筋破坏； 2.最小配筋率： 不会发生少筋破坏。3.3.6 计算锚杆轴向拉力标准值 锚杆距离基坑顶部的距离为3m，取锚杆的水平间距为2m，此段桩间距为2m，锚杆倾角取25，则锚杆轴向拉力标准值按下式计算： (3-12)式中：锚杆轴向拉力标准值（kN）； 挡土构件计算宽度内的弹性支点水平反力（kN）； 锚杆水平间距（m）； 挡土构件计算宽度（m）； 锚杆倾角（）代入数据得3.3.7 计算锚杆长度1.非锚固段的长度图3.3理论直线滑动面净土压力零点以上各土层按厚度加权平均的等效内摩擦角： 理论直线滑动面与垂直方向的角度为 ，如图非锚固段长度按下式确定，且不应小于5.0m ： (3-13)式中：锚杆自由段长度（m); 锚杆的倾角（）； 锚杆的锚头中点至基坑底面的距离（m）； 基坑底面至挡土构件嵌固段上基坑外侧主动土压力强度与基坑内侧被动土压力强度等值O的距离（m）；对多层土地层，当存在多个等值点时应按其中最深处的等值点计算； d 挡土构件的水平尺寸（m）； O点以上各土层按厚度加权的内摩擦角平均值（）。代入数据计算出： 取非锚固段长度为6m。2.锚固段长度 锚杆的极限抗拔承载力应符合下式要求：式中：锚杆抗拔安全系数；安全等级为一级、二级、三级的支护结构， 分别不应小于1.8、1.6、1.4； 锚杆轴向拉力标准值（kN）； 锚杆极限抗拔承载力标准值（kN)；锚杆的极限抗拔承载力按下式估算： (3-14)式中：d锚杆的锚固体直径（m）； 锚杆的锚固段在第i土层中的长度（m），锚固段的长度la为锚杆在理论直线滑动面以外的长度； 锚固体与第i土层之间的极限粘结强度标准值（kPa),应根据工程经验并结合表3.8取值。取锚杆的锚固体直径为150mm，查表3.8取 的值为82kPa。得： 取18m。综上所述锚杆总长度为： 表3.5 锚杆极限粘结强度标准值 土的名称土的状态或密实度 （kPa）一次常压注浆二次压力注浆填土16303045淤泥质土16202030粘性土IL1183025450.75IL1304045600.50IL0.75405360700.25IL0.50536570850IL0.25657385100IL07390100130粉土e0.90224460900.75e0.9044646090e0.756410080130 3.3.8 计算锚杆的配筋 锚杆杆体轴向拉力设计值： (3-15)其中 、 。则锚杆杆体的轴向拉力设计值为： 配筋选取公称直径12.7mm, （七股）钢绞线，取 。根据规范要求，锚杆杆体受拉承载力应符合下式规定： (3-16)式中：锚杆轴向拉力设计值（kN）； 预应力钢筋抗拉强度设计值（kPa）；当锚杆杆体采用普通钢筋时，取普通钢筋强度设计值（ ）； 预应力钢筋的截面面积（m2）；代入数据得： 取 （ ）钢绞线， 3.3.9 稳定性验算1.嵌固深度稳定性验算 嵌固深度应满足下式： (3-17)式中： 嵌固稳定安全系数；安全等级为一级、二级、三级的锚拉式支挡结构和支撑式支挡结构， 分别不应小于1.25、1.2、1.15； 、基坑外侧主动土压力、基坑内侧被动土压力合力作用点至支点的距离（m）；计算得： ，满足嵌固稳定性要求。 图3.4 单支点锚拉式支挡结构嵌固稳定性验算2.整体滑动稳定性验算 采用圆弧滑动条分法进行验算3.坑底隆起稳定性验算 抗隆起稳定性可按下列公式验算 (3-18) (3-19) (3-20)式中：抗隆起安全系数；安全等级为一级、二级、三级的支护结构， 分别不应小于1.8、1.6、1.4；、基坑外、基坑内挡土构件底面以上土的重度（）；对多层 取各层土按厚度的加权平均重度； 基坑底面至挡土构件底面土层厚度（m）； 基坑深度（m）； 地面均布荷载（kPa）； 、承载力系数； 、挡土构件底面以下土的粘聚力（kPa）、内摩擦角（）；代入数据计算得： 满足抗隆起稳定性要求。图3.5 挡土构件底端平面下土的抗隆起稳定性验算第4章 降水设计4.1降水类型的选择 地下水控制的设计和施工应满足支护结构设计要求，根据场地和工程地质条件，水文地质条件和环境条件并结合基坑支护和基础施工方案综合分析、解决。地下水控制可分为集水明排、降水、截水和回灌等单独或组合使用，降水井的类型有轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点和深井井点，各类井点适用范围见表4.1。表4.1 降水方法及适用范围降水方法适用条件轻型井点粉砂、黏质粉土，渗透系数为0.15m/d、地下水位较高，一级轻型井点降水深度36m，二级井点降水深度69m，多级至12m。喷射井点渗透系数为0.150m/d的黏性土、粉土和砂土，基坑开挖深度大于6m，降水深度可达20m。电渗井点饱和黏性土，特别是淤泥和淤泥质土；渗透系数很小，小于0.1m/d。管井井点含水层土颗粒较粗的粗砂卵石层，渗透系数较大，水量较大，降水深度大于5m深井井点渗透系数较大，含水层水量丰富的土层降水深度大于15m该基坑大部分土层为粉质粘土，还有一层淤泥质土层，渗透系数较小，开挖深度最大为8.5m地下水是简单的潜水层，主要补给来源为大气降水垂直入渗，周边建筑距离基坑有一定距离采用一级电渗、喷射井点法进行基坑降水，环形布置，土体看作各项同性，取水平渗透系数计算。表4.2 各土层水平渗透系数土层水平渗透系数k（m/d）厚度（m）素填土2.1710-32.3-1粉质粘土1.1810-32.1-2淤泥质土4.9410-30.7-3粉质粘土3.3610-33.6-1粉质粘土3.2210-35.7-2粉质粘土2.7710-32.04.2工程基坑降水设计计算图4.1基坑降水示意图4.2.1确定井点埋置深度 （F为基坑面积） (4-1)得： 井点埋置深度有公式： (4-2)式中：井点的埋置深度（m）； 基坑开挖深度（m）； 点管路出地面的高度（m），一般取0.20.3； 降水后地下水位至基坑底面的安全距离（m），一般取0.51.0m； 降水漏斗曲线水力梯度，环状布置取1/10，单线排状取1/5； 井点管至基坑边缘距离（m），一般取1.02.0m； 基坑中心至基坑边缘的距离（m）； 滤水管长度（m）；计算出： 取 4.2.3计算基坑总涌水量 这个井点属于潜水非完整井，在水位降低一样时，因为非完整井流的涌水量较完整井流小，在非完整井流的计算在理论上至今尚不完善所以采用潜水完整井流的公式计算。1.计算参数图4.2按均质含水层潜水完整井简化基坑涌水量计算土的渗透系数 （地下水位降水深度内的加权平均值）；含水层的厚度 ；要求实际降水深度 ；抽水影响半径： ；计算影响半径： 基坑总涌水量： 根据抽水影响半径布置井点， 所以井点间距为3.0m。 喷射井点采用外管直径为68mm，井点总长15m，井点间距为3.0m，距基坑边缘1.5m，共计64支。 单井设计流量为 显然小于单井出水能力。 采用套管水冲法下沉井点，孔内填中粗砂。每台抽水泵生产能力带动井点30根，故采用三套水泵进行抽水。 表4.3 喷射井点的出水能力 外管 直径（mm） 喷射管工作水压力（MPa）工作水流量（m3/d）设计单井水流量（m3/d）适用含水层渗透系数（m/d） 喷嘴 直径（mm）混合室直径（mm）387140.60.8112.8163.2100.8138.20.15.0687140.60.8110.4148.8103.2138.20.15.010010200.60.8230.4259.2388,85.010.016219400.60.872060072010.020.04.2.3 电渗设计 根据“电渗系数常见参考值表”，可以大致确定淤泥质和粉质粘土电渗系数约为 ，依据参考资料和一有工程项目经验