地下车库基坑支护工程设计方案.doc

地下车库基坑支护工程设计方案 1. 工程概况1.1 建筑工程概况拟建国家安全部行政管理局地下车库基坑支护工程位于北京市朝阳区酒仙桥南十里居亮马河南侧60 m处。设计为两层地下车库，采用钢筋混凝土框架结构、基础形式为筏板基础，无上部结构。车库开挖深度11.4m，基坑长约108m、宽约88m，建筑面积约14551m2，属民用建筑。拟建车库所属院内，一条宽约5 m的马路环形于距基坑开挖线四周710m处。开挖轴线西侧无邻近建筑物，东侧距轴线17 m处分布有11层办公楼、南侧、北侧距轴线16 m处分布有3层办公楼(详见图集A3-1)。 1.2 工程地质条件根据北京城乡建设勘察院提供的国家安全部行政管理据地下车库工程地质勘察报告，拟建场地地形较平坦，地面标高为34.98m35.27m之间。地下管线分布较多。地基土按沉积年代、成因类型分为人工堆积层和第四纪沉积层。表层为人工堆积土层，层中分布有杂填土1层，0.72.4m有粘质粉土填土层2层；层以粘质粉土、砂质粉土为主，层中有粉砂1层、重粉质粘土、粉质粘土2层，层厚约1.62.8m；层为粉质粘土，土质较软，结构较敏感，层中夹有粘质粉土、砂质粉土1层，细、粉砂2层，层厚约2.13.6m；层为细砂，厚度约为1.02.2m；层为粉质粘土，层厚约5.17.5m；层为粉质粘土，层中分布有粘质粉土、砂质粉土1层、重粉质粘土2层、砂质粉土3层等夹层，厚度约为6.88.0m。(详见图集A3-5)表1.1 各岩层物理力学指标统计表土层代号岩土层名称平均厚度内聚力内摩擦角重度备注HCmkPa kN/m31杂填土1.87.28.717.52砂质粉质2.29.419.316.83粉质粘土2.929.319.418.94细砂1.6034.318.35粉质粘土6.331.419.718.76粉质粘土7.431.719.818.91.3 水文地质概况根据工程勘察报告，本场区测得第一层地下水静止水位32.6834.47m，平均水位埋深3.50m，含水土层为粘质粉土层；第二层地下水静止水位28.0430.13m，水位埋深5.285.40m，含水土层为细砂层和细、粉砂2层，本层水为承压水。根据岩土工程勘察报告提供的资料表明，拟建地实测到三层地下水，其类型及埋深、标高如下表：表1.2各岩层水文地质概况统计表地下水层地下水类型静止水位层厚静止水位标高第一层上层滞水1.003.0032.6834.47第二层承压水5.40 5. 5828.0430.13第三层承压水6.008.0022.4624.72地下水对混凝土无腐蚀性，对钢筋以及钢结构具有弱腐蚀性。2. 方案论证2.1 初选方案2.1.1 基坑平面尺寸与深度 拟建车库基坑开挖深11.4m、长约108m、宽约88m，面积为9504m2。基坑面积较大、开挖较深，故初步选用抗弯性、整体性较好的钻孔排桩支护方法。2.1.2 地质条件与地下水状况根据工程地质报告，场区地下以粉质粘土为主，土质较松软；地下水状况因受场区北侧60m处亮马河所影响，地下水量大。潜水层位于-4.7m和-9.3m处，均为粉质粘土层。故根据地质条件及地下水状况在第一步选用的钻孔排桩支护方法上细分出两种方案：降水采用井点降水将水位降至-12.5m，支护采用钻孔灌注桩加锚杆支护方法；距开挖线12m布置一圈深层搅拌桩、形成挡土挡水帷幕（无须降水），钻孔灌注桩加锚杆支护方法（桩及锚杆布置少于方案）。2.1.3 邻近建筑物的限制 基坑西侧无邻近建筑物，东侧、南侧、北侧距轴线17m处分布有办公楼。轴线至邻建物的水平距离H与基坑开挖深度L比较为L1.5H，故楼重对基坑构成的影响可不计，但这三侧基坑变形量不应对邻近建筑物构成影响，故布桩及锚杆须谨慎。2.1.4 工程造价与经济效益因基坑西侧无邻近建筑物，故方案中西侧可选用土钉墙支护方式，从而减少工程造价。方案中因深层搅拌桩的挡土效应，在后续论证中可减少桩及锚杆数量，从而减少工程造价。综上所述，考虑到选用方案的抗弯及整体性、防渗性、工程造价等方面，初步选用为：方案东侧、南侧、北侧钻孔灌注桩加锚杆支护及西侧土钉墙支护方案；方案深层搅拌桩加桩锚支护方案。2.2 详细论证初选方案2.2.1 方案一一. 降水设计根据地质勘察报告，地下水平均静止水位为3.50m，含水土层的渗透系数大于3md。拟开挖基坑为矩形，基坑长108m、宽88,基坑深11.4m，地下水位埋深-3.5m，含水层深度为14.7m。综合各类井点降水条件，考虑到工期限制故排除电渗井点降水方法，确定预先方案为喷射井点和管井井点，由于渗透系数较大，而管井占用场地较小，故选用井点降水法降水，设计管井为完整井。取滤水管直径D=400mm，填砾厚度取100mm，则井径为D1=600mmm（400+1002=600），井点距坑壁1.5m。降水后地下水位距坑底h=1m。 计算S、R、r：水位降低值：S=11.4-3.5+1=8.9 m 抽水影响半径：R=10S=108.9=154.2 m 井半径：r=300 mm ； 涌水量计算大井引用半径：x0=55.9 m ；抽水计算影响半径：R0=R+X0=154.2+55.9=210.1 m ； 涌水量：Q=1.366K=1246.2 m3/d ； 井管埋设深度计算取沉砂管长L1=1 m，地下水降落坡度i=1：10,取降深水位以下过滤管长度为L=1.2 m，LS45m。则Hg=H1+h+iLs+L+L1=11.6+1+45+1+1.2=19.3 m；取Hg=20 m。 单井抽水量qq=2.5130.314.7=33.1 m2/d 。 井点数量计算：n8+1.15=51.3；取n=54 。 井点间距： b7.4 m 降水井立面图请见附录一。二.桩锚支护设计 深埋单锚式板桩 绘土压力分布与相当梁弯矩图根据勘察报告对18m以内各土层力学指标进行加权平均计算得：0=18.4 KN/m3 ，0=21，C0=23.7 kpa。由深埋单锚式板桩相当梁计算方法对粘性土略去粘聚力而增加的内摩擦角,查表取32,0=17 KN/m3,取q=20KN/m3。根据设计要求取锚头距地表Z3.5m。计算主、被动土压力系数得：；则b点主被动土压力强度: 求t0：t01.2 m求Ra 、P0取d点为相当梁支点，由Md=0有Ra（H-Z+t0）(+t0)=0,代入已知数据可得：Ra=184.3 KN/m;由Ma=0求P0：P0（H-Z+t0）（+H-Z）=0，代入已知数据可得：P0=187.2 KN/m 求Mmax作用点h1： =8.4 m 求最大弯矩Mmax：=387.4 KNm/m求受被动土压力段x：x=4.7 m则入土深度t1=t0+x=1.2+4.7=5.9 m，实际入土深度t=（1.11.2）t1=6.57.1 m，取t=6.6 m；需桩全长18 m。对弯矩加以修正 ：M=0.74 Mmax=226.7 KNm/m。对钻孔灌注桩其抗弯计算的假定条件为圆形截面，则钢筋混凝土钻孔灌注桩的弯矩设计值M由下式表达： t =1.252 （当0.625时t=0） 为简化计算，取12（1）2 =（1sin2/2），则得针对本设计方案设钻孔灌注桩600mm，C25混凝土，配1620的钢筋，下面求该桩能承受的弯矩设计值。 计算配筋率：= 计算得： min=0.4%=1.8%max 故满足配筋要求.查表得fcm=13.5 N/mm2, fy=210 N/mm2。钢筋分布半径应由桩半径减去灌注桩混凝土保护层厚度（不小于5cm）和钢筋半径，即rs=250 mm。.求桩与钢筋截面积 A =3002 = 2.83105 mm2 As = 16102 =5.03103 mm2则： .按公式：0.32及t =1.252= 0.61sin=0.84 ；sint=0.94.13.530030.8432105030250=487.7106 Nmm=487.7 KNm取安全系数为2，则每根桩可承受248.6 KNm的弯矩，由每延米上所承受最大弯矩为226.7KNm。故灌注桩的桩间距S=1.1m，取桩间距S=1.0 m。土层锚杆布置：支锚力最大值为Ra=184.3 KN/m，应乘以安全系数1.35得锚杆所承受的水平力Th=1.35184.3 = 227.4 KN/m（每延米）。 土层锚杆头部距地面3.5m，锚孔孔径150mm，锚杆向下倾斜15，已知护桩入土深度t=6.6m。设计采用两桩一锚即锚杆的水平间距为b2.0m，则每根锚杆实际承受的水平力为：Th=bTh=2.0227.4 KN/m=454.8 KN.锚杆的承载能力Tu锚杆的轴向拉力设计值为 Nt =471.3 KN，取锚杆抗拔安全系数K2，则锚杆的极限抗拔力Tu =KNt=942.6 KN。.锚杆非锚固段长度L0如下图所示：锚固地层=32, 0=17 KN/m3 ,设q=20KN/m2 。BE=(18-3.5)tg(450-)= 8.0m在BEF中，根据正弦定理有: = 则：BF=7.5 =6.8 m由此非锚固段长度L0=7.0 m.锚杆锚固段长度Le初选锚固段长度Le=15m，则上图中o点为锚固段的中点有： BO=BF+FO=7+7.5=14.5 mh=3.5+ BO sin15=7.4 m = K0htg=1177.4tg32=78.6 KN/m2Le= =26.3 m 再对原假定锚固段Le=15m予以修正：h=3.5+(7+)sin158.7 m，=1178.7tg32=92.4 KN/m2253.3 mm2）。.锚杆支撑腰梁的设计按简支梁锚杆腰梁的最大弯矩为拉杆作用点处。其值为：M=235.7 KNm取36a槽钢的允许弯曲变形值=19 KN/cm2 ，则有Wx =1240.5 cm3经查表，采用2根36a的槽钢背靠背布置，间距25cm，其中Wx=6602=1320 cm3 Wx =1240.5 cm3，强度满足要求。.深部破裂面稳定性验算如图所示将Eah与E1h皆看作是水平方向上的力，则有G=(7.6+18)114172=3046.4KNEah =0.5171820.3120180.311 = 965.3 KN，E1h=0.5177.620.31+207.60.311 = 179.3 KN，由式：Thmax= = 744.6 KNKs= =1.641.5 说明深部破裂面稳定无问题 基坑的稳定性验算滑动力矩： Ms =(rH+q)D2=(1711.4+20)6.62=4656.6 KNm/m对抗滑动力矩积分得： 基坑地面处墙体的极限抵弯矩Mh 为：Mh=146.9=49.0 KNm/mqf =rH+q=1711.4+20=219.8 KN/m2Ka=tg2（450）=0.31 =0.310.62(1711.42+2011.4)6.6+219.86.62176.62 +0.62219.86.62+4176.633+5024.8+49.0=12572.7 KNm/m因此抗隆起的安全系数公式为：Ks=2.71.2；故基坑底土体稳定。三.土钉支护设计取坡上超载q20KNm2；由地质勘查报告计算各层土的参数值如下表：表2.1 各层土参数值锚杆层数岩土层名称埋置深度内聚力内摩擦角重度主动土压力系数mkPa kN/m3-1杂填土1.57.28.717.50.742粉质粘土3.09.419.317.20.503粉质粘土4.529.319.417.30.504粉质粘土6.029.319.417.70.505细砂7.5034.317.90.286粉质粘土9.031.419.718.00.507粉质粘土10.531.419.718.10.50 土钉基本参数的选取放坡角度为73.30，即基坑边坡放坡系数1：0.3；取D100 mm，倾角为100，土钉为7层呈梅花型布置；间距为SxSy=1.5 m，则每层布置55根土钉；土钉锚固体直径l00mm。 计算每层土钉所受的土压力：由公式 计算出各层锚杆所受土压力如下表：(此处详细计算过程经运行计算机程序得出)表2.2 每层土钉所受的土压力锚杆层数第层第层第层第层第层第层第层i（KN）41.950.522.348.484.5105.8117.4 土钉抗拔力试验值Tfi：由试验抗拔力公式 (式中)计算锚体抗剪强度及试验抗拔力如下表：表2.3 各层锚体抗剪强度及试验抗拔力Tfi锚杆层数第层第层第层第层第层第层第层(KN/m2)21.322.640.153.840.3100.9105.8Tfi (KN/m)6.77.112.616.912.731.733.2 锚体稳定区长度Lbi及土钉总长LNi危险滑动面内土钉长度La:La0.3H=0.311.4=3.3m由锚体稳定区长度公式 Lbi（式中K0取1.5）锚杆总长LNiLa + Lbi计算锚体稳定区长度及土钉总长如下表： 图2.5 简化后的滑裂面图 表2.4 各层土钉长度统计表锚杆层数第层第层第层第层第层第层第层Lbi ( m )9.310.62.94.55.64.95.3Lai ( m )3.33.33.33.33.31.71.3LNi ( m )12.613.96.27.89.96.66.6取整LNi1314781077 土钉抗拔力由土钉抗拔力公式=(式中粘结强度粉土取80、砂土取100KN/m2、杂填土取40 KN/m2)表2.5 各层土钉抗拔力锚杆层数第层第层第层第层第层第层第层（KN）116.8266.372.8141.3282.6175.8150.7 计算土钉钢筋直径选取120的一级钢筋，其抗拉强度为210 N/mm2，则由公式938.6mm21.5 ，既满足要求。 土钉外部稳定性验算 抗滑动稳定计算土钉抗滑安全系数为式中：墙后主动土压力和483.5 KN抗滑合力Ft(17.411.45.7+205.7)0.621.51157.5 KN代入数据得：2.4 抗倾覆稳定计算安全系数 ，式中：483.5抗倾覆力矩(17.411.45.7+205.7)2.851.55320.9 KN倾覆力矩1837.3，代入数据得：安全系数 四. 小结经过参数的选取及计算得出：降水工程共54口井点、井径为600mm、井深20m；桩锚支护工程中混凝土灌注桩共392根、桩径为600mm、桩长18m、桩间距1.0m，锚杆长22m、孔径为150mm、间距为2.0m、共196根、腰梁选用36a槽钢；土钉支护工程共布置七层土钉、水平及垂直间距均为1.5m、孔径为100mm、锚喷面厚100mm、锚喷放坡比为1：0.3。本方案的降水工程、桩锚支护工程及土钉墙支护工程经过反复的计算、比较后均通过相应安全验算。故方案一在技术上是可行的。2.2.2 方案二一. 深层搅拌支护设计主要设计参数：选用425号硅酸盐水泥；按要求水泥掺入比应大于7，这里选14；水灰比取0.5。 确定挡土墙宽度、挡土墙入土深度及桩长 假设按平面问题计算,则水泥土挡墙的墙宽取:B =1.40 m 水泥土挡墙的桩入土深度为: h =2.6 m 则初步选定深层搅拌桩桩长为: H = h+h1 = 2.6+11.4 =14m 对设计任务书给定参数取墙底以上各层土加权平均值如下表：表2.7 各层土加权平均值（、c）参数天然重度内摩擦角粘聚力c墙底以上018.2kg/m3019.8C029.1 KPa墙底至坑底118.7kg/m3119.7C131.4 KPa 计算土压力 墙后主动土压力： Ea =(0H2+qH)tg2(45-)-2C0Htg(45-) =(18.2142 +2014) 0.49-229.1140.7 = 440.8 KN/m 墙后被动土压力为： Ep =1h2tg2(45+)+2 C1htg(45+) = 18.72.62 2.01+231.42.61.42 =127.1+231.9359.0 KN/m 抗倾覆计算 计算桩体自重: W=BH=372.4 kN/m3计算Zo: Zo = 4.7 m计算抗倾覆系数:Ko =1.641.5 故满足抗倾覆要求。 抗滑移计算重力式挡墙计算墙体沿底面滑动的安全系数,抗滑移系数: KC = = 2.1 1.3 故满足抗滑移要求。 抗渗计算当地下水从基底以下土层向基坑内渗流时，若其动水坡度大于渗流出口处土颗粒的临界动水坡度，将产生基底渗流失稳现象。则需计算看深系数： K渗 1.61 1.5，3.0 故满足抗渗要求。 抗隆起计算基坑隆起可使墙后土体及基底土体向基坑内移动，促使地面向上鼓起，出现塑性流动和涌土现象。故需计算抗隆起系数： 承载力系数:Nq = tg2(45+)eX tg1=2.73 Nc = (Nq-1)C1tg=19.5 Ks = =3.4 1.2 故满足抗渗要求。二. 桩锚支护设计由于采用深层搅拌法联合支护,形成一道挡土挡水帷幕，深层搅拌桩与灌注桩间距为1.2m。本设计采用明沟排水降低深层搅拌桩帷幕内侧水位。因深层搅拌桩起到挡土作用，可分担30的主动土压力，故以下计算土压力应取70。 深埋单锚式板桩 绘土压力分布与相当梁弯矩图根据勘察报告对18m以内各土层力学指标进行加权平均计算得：0=10.3 KN/m3 (浮容重)，0=22，C0=23.7 kpa。由深埋单锚式板桩相当梁计算方法对粘性土略去粘聚力而增加的内摩擦角，查表取32，0=17 KN/m3 ，查表取q=20 KN/m3。根据设计要求取锚头距地表Z3.5m。计算主、被动土压力系数得：；。则b点主被动土压力强度 求t0：t01.2 m取d点为相当梁支点，则Md=0Ra（H-Z+t0）(+t0)=0, 代入已知数据可得：Ra=123.7 KN/m 由Ma=0求P0：P0（H-Z+t0）（+H-Z）=0， 代入已知数据可得：P0=122.5 KN/m 求Mmax作用点： =7.0 m 求最大弯矩Mmax：=156.6 KNm/m求受被动土压力段x：x=3.9 m入土深度t1=t0+x=1.2+3.9=5.0 m实际入土深度t=（1.11.2）t1=5.56.0 m，取t=5.6 m；需桩全长17 m。对弯矩加以修正 ： M=0.74 Mmax=115.4 KNm/m。对钻孔灌注桩其抗弯计算的假定条件为圆形截面，则钢筋混凝土钻孔灌注桩的弯矩设计值M由下式表达： 针对本设计方案设钻孔灌注桩600mm，C25混凝土，配1620的级热轧钢筋，下面求该桩能承受的弯矩设计值。 计算配筋率：= 计算得： min=0.4%=1.8%max 故满足配筋要求.查表得fcm=13.5 N/mm2, fy=210 N/mm2。钢筋分布半径应由桩半径减去灌注桩混凝土保护层厚度（不小于5cm）和钢筋半径，即rs=250 mm。.求桩与钢筋截面积： A=3002 = 2.83105 mm2 As= 16102 =5.03103 mm2则：.按公式：0.32及t =1.252= 0.61sin=0.84 ；sint=0.94.213.530030.843/321050302501.78/=487.7 KNm取安全系数为2，则每根桩可承受248.6 KNm的弯矩，由每延米上所承受最大弯矩为115.4KNm。故灌注桩的桩间距S=2.160m,取桩间距S=2.0 m。土层锚杆布置：支锚力最大值为Ra=123.7 KN/m，应乘以安全系数1.35得锚杆所承受的水平力：Th=1.35123.7=159.9 KN/m（每延米）。土层锚杆头部距地面3.5m，锚孔孔径150mm，锚杆向下倾斜15,已知护桩入土深度t=5.6m。设计采用一桩一锚即锚杆的水平间距为b=2.0m，则每根锚杆实际承受的水平力为：Th=bTh=2156.9KN/m=319.8 KN.锚杆的承载能力Tu锚杆的轴向拉力设计值为 Nt =331.0 KN取锚杆抗拔安全系数K2,则锚杆的极限抗拔力Tu =KNt=662.0 KN.锚杆非锚固段长度L0如下图所示：锚固地层=32, 0=17 KN/m3 ,设q=20KN/m2 BE=(17-3.5)tg(450-)= 7.4m在BEF中，根据正弦定理有: =BF=7.4 =6.8 m由此非锚固段长度L0=7.0 m.锚杆锚固段长度Le初选锚固段长度Le=14m，则上图中o点为锚固段的中点有： BO=BF+FO=7.0+7.0=14.0 mh=3.5+BOsin15=7.1 m = K0htg=1177.1tg32=75.4 KN/m2Le= =18.6 m 再对原假定锚固段Le=16m予以修正：h=3.5+(7+)sin157.7 m=1177.7tg32=81.8 KN/m2179.7 mm2）.锚杆支撑腰梁的设计按简支梁锚杆腰梁的最大弯矩为拉杆作用点处其值为：M=165.5 KNm取32b槽钢的允许弯曲变形值=17 KN/cm2 ，则有Wx =973.5cm3经查表Wx=5092=1018 cm3 Wx=973.5 cm3，强度满足要求。.深部破裂面稳定性验算 如图所示 设=0，则Eah与E1h皆看作是水平方向上的力G=(7.0+17)2.013.0172=5320.3 KNEah =0.5171720.3120170.312.0=1733.8 KNE1h=0.5177.020.31+207.00.312.0=345.0 KN由式：Thmax= = 899.7 KNKs= =2.81.5 说明深部破裂面稳定无问题 基坑的稳定性验算为了保证基坑底的稳定性，本方案将以抗滑动的力矩平衡条件保证基坑底的稳定性。 对抗滑动力矩积分得： 滑动力矩： Ms =(rH+q)D2=(1711.4+20)5.62=3352.4 KNm/m基坑地面处墙体的极限抵弯矩Mh=146.9=49.0 KNm/mqf =rH+q=1711.4+20=219.8 KN/m2Ka=tg2（450）=0.31 =0.310.62(1711.42+2011.4)5.6+219.85.62175.62+0.62219.85.62+417+5024.8+49.0=7040.3 KNm/m因此抗隆起的安全系数公式为：Ks=1.91.2 故基坑底土体稳定三.土钉支护设计取坡上超载q20KNm2；由地质勘查报告计算各层土的参数值如下表：表2.8 各层土参数值锚杆层数岩土层名称埋置深度内聚力内摩擦角重度主动土压力系数mkPa kN/m3-1杂填土1.57.28.717.50.742砂质粉质3.09.419.317.20.503粉质粘土4.529.319.415.10.504粉质粘土6.029.319.412.70.505细砂7.5034.311.90.286粉质粘土9.031.419.711.30.507粉质粘土10.531.419.711.00.50 土钉基本参数的选取放坡角度为73.30，即基坑边坡放坡系数1：0.3；取D100 mm，倾角为100，土钉为7层呈梅花型布置；间距为Sx2.0 m、 Sy=1.5 m，则每层布置40根土钉；土钉锚固体直径l00mm。 计算每层土钉所受的土压力：由公式 计算出各层锚杆所受土压力如下表：(此处详细计算过程经运行计算机程序得出)表2.9 每层土钉所受的土压力锚杆层数第层第层第层第层第层第层第层i（KN）65.567.47.175.3132.0150.5170.070i45.845.923.052.792.4105.4119.0 土钉抗拔力试验值Tfi：由试验抗拔力公式 (式中)计算锚体抗剪强度及试验抗拔力如下表：表2.10 各层锚体抗剪强度及试验抗拔力Tfi锚杆层数第层第层第层第层第层第层第层(KN/m2)29.623.642.368.077.486.886.1Tfi (KN/m)9.27.413.221.424.327.327.0 锚体稳定区长度Lbi及土钉总长LNi危险滑动面内土钉长度La:La0.3H=0.311.4=3.3m由锚体稳定区长度公式 Lbi（式中K0取1.5）锚杆总长LNiLa + Lbi计算锚体稳定区长度及土钉总长如下表： 图2.10 简化后的滑裂面图表2.11 各层土钉长度统计表锚杆层数第层第层第层第层第层第层第层Lbi ( m )7.49.32.63.75.75.86.6Lai ( m )3.33.33.33.33.31.71.3LNi ( m )10.712.65.97.09.07.57.9取整LNi111267988 土钉抗拔力由土钉抗拔力公式=(式中粘结强度粉土取80、砂土取100KN/m2，杂填土取40 KN/m2)表2.12 各层土钉抗拔力锚杆层数第层第层第层第层第层第层第层（KN）92.9233.665.392.9178.9145.7165.8 计算土钉钢筋直径选取120的一级钢筋，其抗拉强度为210 N/mm2，则由公式850mm21.5 ，既满足要求。 土钉外部稳定性验算 抗滑动稳定计算土钉抗滑安全系数为式中：墙后主动土压力和484.2 KN抗滑合力 Ft(10.211.45.7+205.7)0.622963.2 KN,代入数据得：1.9 抗倾覆稳定计算 安全系数 ，式中：抗倾覆力矩(10.211.45.7+205.7)2.8524427.7 KN倾覆力矩1839.9代入数据得：安全系数 四. 明沟排水设计本方案因深层搅拌桩墙形成了一道止水帷幕，深层搅拌桩墙在验算中抗渗透验算满足要求，因此在方案二种采用明沟排水的方法是坑内水位降低。明沟排水采用分层开挖土方，在基础轮廓线以外开挖排水沟和集水井。 计算假设大井半径149 m 计算涌水量QQ9814.1 m 计算水泵功率NN16356.8 W16.4 kw四. 小结经过参数的选取及计算得出：深层搅拌止水挡土工程共1024根、桩径为800mm、桩长14m、搭接长度为200mm；桩锚支护工程中混凝土灌注桩共196根、桩径为600mm、桩长17m、桩间距2.0m，锚杆长20m、孔径为150mm、间距为2.0m、共196根、腰梁选用32b槽钢；土钉支护工程共布置七层土钉、水平间距为2.0m、垂直间距为1.5m、孔径为100mm、锚喷面厚100mm、锚喷放坡比为1：0.3。本方案的深层搅拌止水挡土工程、桩锚支护工程及土钉墙支护工程经过反复的计算、比较后均通过相应安全验算。故方案二在技术上是可行的。2.3 工程量计算2.3.1 方案一一.降水井钻进成孔： 54183.140.32274.7 m3二.护坡桩 成孔工程量：392183.140.321994.0 m3 钢筋用量 主筋20： 1617.82.473921.1303330.2kg303.3 t 加强筋14：23.140.2591.213921.17.4 t 箍筋6.5： 23.140.25900.263921.115.8 t 连梁 混凝土：0.60.530491.2 m3 钢 筋：主筋20： 30462.471.14955.8 kg5.0 t箍筋6.5：(0.5+0.6)20.2616781.1=1.1t 三.锚杆 成 孔：196223.140.075283.1 m3 钢绞线：196222.18 1.111.3 t 腰梁（槽钢36a）：1082+88304 m四.土钉墙 成 孔： (13+14+7+8+10+7+7)553.140.05227.5 m3 锚喷面工作量：88121056 m2 钢筋用量 主筋：20 ： (13+14+7+8+10+7+7)552.478.64 水平压筋20 ：8072.471.11.5 t 钢网6.5： 88120.250.261.122.2 t2.3.2 方案二一.深层搅拌主要设计参数：选用425号硅酸盐水泥；按要求水泥掺入比应大于7，这里选14；水灰比取0.5。 水泥用： 51020.82141420002009 t二.护坡桩 成孔工程量：196173.140.32941.6 m3 钢筋用量 主筋20： 1616.82.471961.1143.2 t 加强筋14：23.140.2581.211961.13.3 t 箍筋6.5： 23.140.25850.261961.17.5 t 连梁 混凝土：0.60.530491.5m3 钢 筋：主筋20： 30462.471.14919.4kg4.92t箍筋6.5：(0.5+0.6)20.2616781.1=1.1t 三.锚杆 成 孔：196203.140.075269.2 m3 钢绞线：196202.18 1.19.4 t 腰梁（槽钢32b）：1082+88305 m四.土钉墙 成 孔： (11+12+6+7+9+8+8)403.140.05219.1 m3 锚喷面工作量：82121056 m2 钢筋用量 主筋：20 ： (11+12+6+7+9+8+8)402.476.1 t 水平压筋20 ：8072.471.11.5 t 钢网6.5： 80120.250.261.122.2 t2.4 工程概预算表2.14 查吉林省建筑工程预算定额并经计算得工程概预算如下表： AK方案一方案二人工费元材料费元机械费元人工费元材料费元机械费元灌注桩112984.91101178.1116632.553233.6483330.754896.5锚 杆45645.6229669.6433421.7642566.1203618.7731693.7土 钉339862.2849655.3198252.923034.7826883.214175.3降水井22236.1143737.410630.9深搅桩120386.16723060.4280772.4总造价￥ 3232229.10￥ 2602641.32.5 结论经过第一步的初选方案中对基坑平面尺寸、深度、工程造价、经济效益、邻近建筑物的限制、地质条件及地下水状况等影响因素的综合考虑，初步选定了两种方案；再经过第二步详细论证中对这两个方案的参数选定、被选参数的合理性验算及整体方案的稳定性验算进行了详细计算论证，计算中两个方案的参数选定相对合理、各项安全性指标均通过验算；最后经过工程概预算对两个方案在工程量、施工周期、工程造价等方面进行了统计计算，其中第二个方案在施工周期及工程造价两项指标上据占优势。表2.15 两种方案技术、经济指标统计表： AK方案一方案二备注长度m直径mm数量个根工日工日长度m直径mm数量个根工日工日灌注桩186003924967176001962338锚 杆221501962408201501962395土 钉9.41003712118.7100280162降水井2060054978深搅桩1480010202783总工期73天62天总造价3232229.102602641.3综上所述，最终选定方案二即四周用深层搅拌桩止水挡土及东、南、北三侧混凝土灌注桩加单锚支护及西侧土钉墙支护体系。3. 设计计算3.1 技术设计计算3.1.1 深层搅拌支护设计一.确定挡土墙宽度、挡土墙入土深度及桩长 假设按平面问题计算,则水泥土挡墙的墙宽取:B =1.40 m 水泥土挡墙的桩入土深度为: h =2.6 m 则初步选定深层搅拌桩桩长为: H = h+h1 = 2.6+11.4 =14m 对设计任务书给定参数取墙底以上各层土加权平均值如下表：表3.1 各层土加权平均值（、c）参数天然重度内摩擦角粘聚力c墙底以上018.2kg/m3019.8C029.1 KPa墙底至坑底118.7kg/m3119.7C131.4 KPa二.计算土压力 墙后主动土压力： Ea =(0H2+qH)tg2(45-)-2C0Htg(45-) =(18.2142 +2014) 0.49-229.1140.7 = 440.8 KN/m 墙后被动土压力为： Ep =1h2tg2(45+)+2 C1htg(45+) = 18.72.62 2.01+231.42.61.42 =127.1+231.9359.0 KN/m 抗倾覆计算 计算桩体自重: W=BH=372.4 kN/m3计算Zo: Zo = 4.7 m计算抗倾覆系数:Ko =1.641.5 故满足抗倾覆要求。 抗滑移计算重力式挡墙计算墙体沿底面滑动的安全系数,抗滑移系数: KC = = 2.1 1.3 故满足抗滑移要求。 整体稳定性计算由于墙前、墙后有显著的地下水位差，