大屯路公交与地铁换乘车站深基坑维护设计毕业论文.doc

大屯路公交与地铁换乘车站深基坑维护设计毕业论文目录1岩土工程勘察11.1工程概况11.2 地形地貌11.3水文气象条件21.4工程及水文地质概况21.5 地基承载力评价51.6地震效应52基坑维护设计52.1降水设计52.1.1 水文地质概况52.1.2降水设计62.2支护结构设计102.2.1基坑支护方案的比较与选型论证102.2.2 K3+222.041K3+244.963段112.2.3-K3+287.891K3+244.963段192.2.4-K3+287.891-k3+295.091段242.2.5-K2+295.091K3+323.141 段382.2.6抗浮桩设计463车站深基坑监测方案513.1工程概况513.2基坑各测点监测实施523.2.1桩体监测523.2.3桩身内力监测553.2.4基坑内外观察、边坡土体顶部水平位移及桩顶位移563.2.5地下水位573.3监测结果分析573.3.1桩及基坑变化分析573.3.2锚杆受力变化规律613.3.3钢支撑轴力变化规律6234小结634施工组织设计644.1 工程概况644.2 工程特点与施工难点及采取措施644.2.1工程的特点644.2.2 工程重点644.3 编制依据664.3.1编制依据664.3.2 编制原则674.4 总体施工安排674.5 总体施工方案684.5.1基坑维护684.5.2土方开挖684.5.3土方运输684.5.4超前和初期支护684.5.5防水694.5.6土方回填694.5.7施工监测694.5.8施工设备投入694.6 施工总平面布置694.6.1 场地布置的原则及依据694.7车站维护结构及土方施工704.7.1 施工范围及内容704.7.2 主要施工机具704.7.3总体施工流程714.7.4 维护桩的施工724.7.5 内支撑施工764.7.6土方施工794.7.7开挖施工794.7.8基坑回填81致 谢83参考文献8485 1岩土工程勘察1.1工程概况北京地铁奥运支线起于北中轴路的熊猫环岛，沿北中轴路向北延伸，穿越北土城路、民族园南路和北四环路后进入奥林匹克公园中心地区，穿过国家体育场和国家游泳馆之间的广场，沿中轴线广场继续向北，经成府路、中一路、大屯路、北一路、辛店村路，止于森林公园内规划奥运湖南岸。奥运支线全部为地下线，全长4.398km大屯路公交与地铁换乘车站位于规划的奥林匹克公园中心区域，紧邻地铁奥林匹克公园站北侧，呈南北走向，是北京地铁奥运支线与大屯路隧道地下公交车站相交的节点工程。大屯路公交与地铁换乘车站共为地下两层，总长101.1m（K2+222.041K3+323.141），南北两端断面宽24.7m、中间断面宽26.7m，均为两层三跨框架结构；本站地下一层整个平面纵向划分为三个部分：中间部分为大屯路隧道和公交站台，南北两侧为集散厅；地下二层横向分为三部分：其中东西两侧为地铁奥运支线区间隧道，中间为地铁和公交换乘通道。1.2 地形地貌 北京市地处华北平原的北部边缘地带，西部为太行山余脉，北部为燕山山脉，东南与华北平原相连。北京平原主要由潮白河、温榆河、永定河等河流联合作用而形成的洪冲积平原，地势西北高，东南低，平原区平均降坡1-2左右。本工程场地位于永定河冲洪积扇的北部边缘地带。由于人类工程活动，原始地貌形态已人为改观，目前地面总体较平坦。场地内各钻孔孔口标高为44.4145.05m，场区内地形较为平坦。1.3水文气象条件 北京地区地处中纬度欧亚大陆东侧，属于暖温带大陆性半湿润半干旱季风气候，受季风影响形成春季干旱多风，夏季炎热多雨，秋季秋高气爽，冬季寒冷干燥四季分明的气候特点。全市多年平均降水量626mm，降水量的年变化大，降水量年内分配不均，汛期（68月）降水量约占全年降水量的80以上。旱涝的周期性变化较明显，一般910年左右出现一个周期，连续枯水年和偏枯水年有时达数年。1.4工程及水文地质概况（1）场地环境概况本车站场地位于永定河冲积扇的北部边缘。原始地貌形态已人为改观，场地内现状地形较为平坦，勘探期间各钻孔标高为43.9244.69m。拟建场地位于奥运场馆区内，勘察期间杂草丛生，且已被人为的遮盖物所覆盖。（2）岩土分层及其特征根据勘察报告所揭示土层，按成因及年代分为人工堆积层和一般第四纪沉积层两大层；按地层岩性进一步分为八层。各层的地层岩性及其特点自上而下依次为：第一大层人工堆积层：粉土填土层：黄褐褐黄色，松散稍密，稍湿，含云母、氧化铁、砖块、灰渣和植物根等；房渣土1层：杂色，稍密，稍湿，含砖块、灰渣和植物根等，局部为建筑垃圾或生活垃圾；粉质粘土填土2层：褐黄色，可塑，属中高压缩性土，含云母、氧化铁和砖块，偶含礓石。人工填土层总厚为0.704.00m，层底标高为40.3443.59m。第二大层第四纪冲洪积层：粉土层：灰褐黄色，中下密中密，湿饱和，属中压缩性土，含云母、氧化铁，偶含姜石，土质不均，局部夹粉质粘土薄层；粉质粘土1层：灰褐黄色，可塑，属中高中压缩性土，含云母、氧化铁和有机质等，偶含礓石，局部夹粉土薄层；粘土2层：灰色，可塑，局部软塑，属高中高压缩性土，含云母、氧化铁和有机质等；粉细砂3层：灰褐黄色，中下密中上密，湿饱和，含氧化铁，局部夹粉土或粘性土薄层。本大层总厚度为7.4013.00m，层底标高为30.5133.93m。粉质粘土层：黄褐灰褐色，可塑，属中压缩性土，含云母和氧化铁，偶见螺壳，局部夹粉土或粘性土薄层；粘土1层：褐黄色，可塑硬塑，属中压缩性土，含云母和氧化铁；粉土2层：黄褐褐黄色，中上密密实，湿饱和，属中低压缩性土，含云母、氧化铁和有机质，局部夹粉质粘土薄层；粉细砂3层：黄褐褐黄色，密实，饱和，含氧化铁，局部夹粉土或粘性土薄层。本大层总厚度为3.8011.90m，层底标高为22.5626.60m。粉质粘土层：褐黄黄褐色，可塑，属中中低压缩性土，含云母、氧化铁和有机质，偶含礓石，局部粉土薄层；粘土1层：褐黄色黄褐色，可塑硬塑，属中压缩性土，含云母和氧化铁，偶含礓石，局部夹粉质粘土薄层；粉土2层：褐黄黄褐色，密实，湿饱和，属低压缩性土，含云母和氧化铁，偶含礓石，局部夹粉质粘土薄层；细中砂3层：褐黄色，中上密密实，湿饱和，含氧化铁，局部分布。卵石层：杂色，密实，饱和，亚圆形，一般粒径2060mm，最大粒径100150mm，级配良好，粒径大于20mm颗粒含量约为总质量的5070，中粗砂充填，卵石成份以辉绿岩，砂岩和砾岩为主；局部为圆砾薄层或透镜体。中粗砂1层：褐黄色，密实，饱和，含氧化铁，偶含砾石；粉细砂2层：褐黄色，密实，饱和，含氧化铁，偶含砾石；粉土3层：褐黄色，中密中上密，饱和，属低压缩性土，含云母和氧化铁。粉质粘土层：褐黄灰色，可塑，属中中低压缩性土，含云母、氧化铁和有机质，局部夹粉土或粘土薄层；粘土1层：灰色，可塑硬塑，属中压缩性土，含云母、氧化铁和有机质，偶含礓石，局部夹粉质粘土薄层；粉土2层：褐黄色，中上密密实，饱和，属低压缩性土，含云母和氧化铁，局部夹粉质粘土薄层。（3）地质构造本车站地层位于新华夏系第二沉降带与第三隆起带之间，构造主要受新华夏系控制，根据北京地铁奥运支线大屯路公交换乘车站岩土工程勘察报告提供的断裂分布及活动情况分析，对奥运支线影响较大的为黄庄高丽营断裂，该断裂呈北东向从本站北侧附近斜穿而过。根据北京市规划委员会关于对“奥林匹克公园地区黄庄高丽营地质断裂带问题专家论证会”情况的报告，可忽略该断层错动对本站的影响。（4）水文地质概况根据地质勘察资料，本区域有三层地下水，分别为潜水、层间水和承压水。潜水、层间水和承压水以侧向径流和越流方式补给为主，以侧向径流和人工开采方式排泄。第一层为潜水，含水层主要为粉土层和粉细砂3层，透水性较好，水位标高为36.2839.39m（水位埋深为5.008.20m）。主要接受地下侧向迳流、越流及“天窗”渗漏补给，并以地下迳流、越流为主要排泄方式。第二层为层间水，含水层主要为粉土2层、粉细砂3层、粉土2层及细中砂3层，这几层含水层透水性相对较好，水位标高为25.4634.74m（水位埋深为9.3018.70m）。第二层地下水补给源主要为潜水的向下入渗、侧向迳流、越流及“天窗”补给，以侧向迳流和向下越流方式排泄。第二层地下水与第一层地下水有一定的联系。本层地下水水位不稳定，局部具有微承压性。第三层为承压水，含水层主要为卵石层、中粗砂1层、粉细砂2层、粉土3层及粉土2层，渗透系数大，为强透水层，水位标高11.0619.69m（水位埋深为25.0033.10m），水头高度为25m左右。本层地下水主要接受侧向迳流补给及越流补给，以侧向迳流方式排泄本工程场区抗浮设防水位标高及防渗设防水位标高均为41.0m。本场地地下水（上层滞水和潜水，既第一和第二层水）水位埋深较浅，对本工程施工有较大影响。第三层、第四层承压水水位埋深较大，对本工程施工影响不大。由于本车站基础埋深较大，因此在设计时应对本工程基础抗浮稳定性以及结构防渗的问题予以重视。1.5 地基承载力评价本站主体结构及各出入口、通风道和风停基础底板主要位于粉质粘土层、粘土1层、粉土2层和粉质粘土层、粘土1层中，属于中高压缩性中低压缩性土，地基土承载能力较好，适宜作为天然地基持力层。1.6地震效应根据北京地区建筑地基基础勘察设计规范（DBJ01-501-92）附录P：北京地区地震烈度区划图（50年超越概率10），拟建车站位于地震基本烈度8度区内。2基坑维护设计2.1降水设计2.1.1 水文地质概况根据地勘资料，本段有三层地下水，分别为潜水、层间水和承压水。潜水、层间水和承压水以径流和越流侧向补给为主，以侧向径流和人工开采方式排泄。第一层地下水为潜水，含水层主要为粉土层和粉细砂3层，透水性较好，水位标高为36.2839.39m（水位埋深为5.008.20m）。主要接受地下侧向迳流、越流及天窗渗漏补给，并以地下迳流、越流为主要排泄方式。第二层地下水为层间水，含水层主要为粉土2层、粉细砂3层、粉土2层及细中砂3层，这几层含水层透水性相对较好，水位标高为25.4634.74m（水位埋深为9.3018.70m）。第二层地下水补给源主要为潜水的向下入渗、侧向迳流、越流及天窗补给，以侧向迳流和向下越流方式排泄。第二层地下水与第一层地下水有一定的联系。本层地下水水位不稳定，局部具有微承压性。第三层地下水为承压水，含水层主要为卵石层、中粗砂1层、粉细砂2层、粉土3层及粉土2层，渗透系数大，为强透水层，水位标高11.0619.69m（水位埋深为25.0033.10m），水头高度为25m左右。本层地下水主要接受侧向迳流补给及越流补给，以侧向迳流方式排泄，承压水头自西向东逐渐降低。本工程场区抗浮设防水位标高41.0m，防渗设防水位标高41.0m。场地土层见表2.1表2.1场 地 岩 土 分 层 一 览 表 各土层分类厚度（m）层底标高（m）粉土填土0.704.0040.3443.59粉土7.4013.0030.5133.93粉质黏土3.811.9022.5626.60 2.1.2降水设计（1） 降深要求降水设计时，将基坑降水和支护排桩的施工降水作统一考虑，务必保证使地下水位降到排桩桩底0.5m以下，且基坑中心线处要求降深S应低于开挖基底不少于0.5m。综合考虑最小降深为18.5m。 由于基坑开挖深度较大，轻型井点不能满足降水要求（2）降水方案 2.1.2.1基坑等效半径r 按JGJ94-94F.06-1公式： （2-1）式中A为基坑平面面积2.1.2.2降水井深度H （2-2）式中：H井管的埋置深度；H1井管埋设面至基槽底面距离，取H1=18.5m；h基坑中央最深挖掘面至降水曲线最高点的安全距离，取h=1m；L井点管中心至基坑中心的短边距离，取L=32m;i 降水曲线坡度，取i =0.1；Z降水期间地下水位变化幅度，取z=2m；l滤管有效长度，取l=1.2m；t沉砂长度，取t=2m;计算得：H=29m2.1.2.3降水影响半径R按照JGJ94-94F.06-2公式： （2-3）式中：R抽水影响半径，m； S降水深度，m； H含水层厚度，m； K土壤渗透系数，m/d；本井点系统为无压非完整井，故含水层厚度应该换成抽水影响深度H0，H0的值为经验值，依据表2.2计算。表2.2 抽水影响深度H00.20.30.50.8注：井点管降落水位深度，滤管长度根据上述计算方法，计算各含水层的抽水影响深度：抽水影响深度均大于实际含水层厚度，故抽水影响深度取含水层厚度， 层间水 ：=14m，抽水影响半径为 层间水：=17.5m式中：层间水所在土渗透系数K=0.62.1.2.4基坑总涌水量Q根据JGJ94-94F.0.1-1公式： （2-4）式中：基坑涌水量； 渗透系数； 潜水含水层厚度；基坑水位降深； 降水影响半径；等效半径 计算得：496.4 2.1.2.5单井最大出水量q （2-5）式中：单井最大出水量；k含水层渗透系数，k综合各土层的情况取0.8； 滤管直径，0.5m；滤管长度1.2m. 计算得：q=95.62.1.2.6布井数n根据JGJ94-94公式第8.3.3 式 （2-6） 式中：设计单井出水量，计算得，n=5.2,取n=6深井沿基坑东西两侧均匀布置，每边3个,间距为30 m，离基坑短边20 m2.1.2.7校核基坑水位降低值S根据JGJ94-94公式第8.3.7-1式 （2-7） 式中：群井范围内任意点降低后的地下水位高度，m； 群井距任意点的距离，m; n布井个数 满足要求2.2支护结构设计2.2.1基坑支护方案的比较与选型论证通过对以上各工程概况的论述及场地地质水文环境的介绍，并由于拟建场地为奥运建设预留的大片空地，勘察期间杂草丛生，附近也没有特别重要的建筑，因此综合考虑站址环境及周边规划情况并考虑经济易操作，拟采用以下维护方式：基坑分两层开挖，地下一层采用放坡开挖，由于此场地并非淤泥质土，土质相对较好，因此可选用土钉墙支护，地下二层采用钻孔灌注桩+锚杆系统或钢支撑。（1）放坡开挖北京土质条件较好不少基坑垂直开挖深度达5 -6 m 有些地区基坑放坡深度可达15 m，所以在场地条件允许的条件下大都可以采用放坡开挖的形式（2）排桩支护钻孔灌注桩是直接在桩位上就地成孔然后在孔内安放钢筋笼灌注混凝土而成，桩常与锚支护联合使用形成桩锚支护形式，此形式在北京地区应用十分广泛支护效果好是主要的支护形式之一。（3）土层锚杆土层锚杆支护由于具有施工速度快施工难度较小造价较低以及具有开阔的基坑作业空间而有利于土方开挖及地下室施工等特点，已成为深基坑支护中普遍采用的支护技术，一般粘砂土地层皆可应用锚杆技术，北京应用十分广泛（4）土钉支护士钉支护挡土技术由于经济可靠且施工快速简便已在我国得到迅速推广和应用，北京地区的应用也非常广泛目前已经成为继桩墙撑锚支护之后又一项较为成熟的支护技术。各部分支护方案K3+222.041K3+244.963段，采用土钉墙支护，坡底部采用钻空灌注桩+锚杆支护，排桩桩径取00，桩距1200沿灌注桩周边均匀配置 , 锚杆总长24 m K3+287.891K3+244.963段，采用土钉墙支护，坡底部采用钻孔灌注桩+锚杆支护，放坡部分采用1：1放坡10m用土钉支护，土钉长10 m，间距2 m，排桩桩径取00，桩距1200，选取16， 锚杆总长24 m K3+287.891-k3+295.091段，放坡7.5 m，采用土钉墙支护，坡底部采用钻孔灌注桩+钢支撑支护，排桩桩径选800，桩距1.200mmK2+295.091K3+323.141 段,冠梁下采用钻孔灌注桩+钢支撑支护, 采用1：0.4放坡，冠梁下采用800mm1200mm的灌注桩2.2.2 K3+222.041K3+244.963部分2.2.2.1土压力计算此段基坑采用分层开挖的方式，在基坑顶部承受拟定的均布荷载，荷载值为15KN/，荷载及各土层分布情况如上图图2.1土层分布情况土压力计算计算水平荷载标准值与水平抗力标准值各土层主动土压力系数，被动土压力系数计算按JGJ120-99第3.4.3公式和第3.5.3计算，计算结果如下（1）主动土压力系数= （2-8）式中：第i层的主动土压力 =0.7 =0.33 =0.58 =06. 4 =0.27 =0.61（2）被动土压力系数= （2-9） =1.47 =.30 =1.72 =1.47 =3.7 =1.64（2）计算土压力1）基坑外侧竖向力标准值，按JGJ120-99规范第3.4.2-1式计算： （2-10） 其中-作用于深度处的竖向应力标准值其中计算点位于基坑开挖面以上时按JGJ120-99规范第3.4.2-1式计算：其中计算点位于基坑开挖面以下时时按JGJ120-99第3.4.2-3式计算： （2-11） 式中-开挖面以上土的加权平均天然重度基坑外侧任意深度附加竖向应力标准值可按JGJ120-99规范第3.4.2-4条计算：= =0基坑外侧水平荷载标准值按JGJ120-99规范第3.4.1-1条公式计算： （2-12） 式中支护结构水平荷载标准值基坑外侧竖向应力标准值第i层的主动土压力系数（1）地面处主动土压力为=-2=15 0.7-2 10 0.84=-6.3kPa（2）地面以下2m处主动土压力为=(15+19.2 2) 0.7-2 10 0.84=16.58 kPa（3）地面以下4m处主动土压力为=(15+19.2(2+2) 0.7-2100.84=40.84kPa（4）地面以下5m处主动土压力为=(15+19.25) 0.7-2100.84=40.84 kPa（5）地面以下7.5m处主动土压力为=(1.5+19.2 (2+2+ 1)+19.7 2.5) 0.33-210 0.57=41.4 kPa（6）地面以下9.0m处主动土压力为=(15+19.2(2+2+1)+19.72.5+20.51.5)0.58-230.50.58=65.4 kPa（7）基坑底以下4.0m处主动土压力为=(15+19.25+19.72.5+20.511.5+18.94)0.33-2100.57=70.578 kPa作用于基坑底面以下深度处的竖向应力标准值深度以上土的加权平均天然重度计算点深度2）对于粉土及粘性土基坑内侧水平抗力标准按JGJ120-99规范第3.5.1-2条公式计算 （2-13） （1）基坑地面处被动土压力为=211.51.73=39.8 kPa（2）基坑底处被动土压力为=19.843+211.51.73=237.4 kPa土层土压力见下图2.2图2.2土层土压力分布因基坑壁土体稳定性高，故第一开挖阶段选用土钉墙2.2.2.2土钉墙支护设计（1）初步设计初步设计土钉墙坡面与水平面的夹角为（为土体各土层厚度加权内摩擦角标准值）土钉与水平面夹角土钉间的水平，垂直距离2m，土钉固体直径=100mm，土钉钢筋采用II级钢筋，钢筋直径为28mm（2）土钉计算长度1）荷载折减系数按规范第6.13条公式计算= （2-14）=0.8872)单根土钉受拉荷载标准值按规范第6.14规范 （2-15）式中-荷载折减系数第j个位置处的基坑水平荷载标准值第j根土钉与相邻土钉的平均水平。垂直间距土钉与水平面的夹角土钉抗拉承载力按JGJ120-99规范第6.1.4条计算 （2-16）式中分项系数取1.3 土钉锚固直径 土钉穿越第 层土体与锚固体极限摩阻力，由规范表确定则单根土钉抗拉承载力计算应符合JGJ120-99规范第6.1.1条公式 则由上述公式可导出 （2-17）=（15+19.22）0.72100.84=15.58kPa=（15+19.24）0.72100.84=33.5kPa=（15+196）0.332100.57=31.17kPa=（15+19.68）0.58230.50.76=43.2kPa则则 则按构造选取长度 则按构造选取长度则实际土钉长度分别为6m ，6m ，8m ， 10m（3）混凝土面层设计 1)喷射混凝土面层并配置双层钢筋网，钢筋网选HPB235，直径为，间距为200mm。该网在基坑顶面翻过0.8m，用，长0.8m的段钢筋打入土中固定间距2m。 2)双层钢筋网喷射混凝土厚100mm，强度等级为C30。 3)坡面上下段钢筋网搭接长度为400mm，土钉顶端焊接4根，长0.2m的井字钢筋架，把钢筋网固定在土钉上。 4)土钉钻孔中注浆材料为M10的水泥砂浆。2.2.2.3排桩设计计算1)土压力计算放坡部分当成均布荷载则竖向土压力P=19.4 5+19.7 2.5+20.5 1.5=177kN土体压力开挖深度范围内土体力学指标加权平均值水平荷载标准值按JGJ120-99规范第3.4.1-1条公式计算：则 （2-18）=（15.38 1+18.9 2.5+19.8 2.5+20.2 2）0.48-2 18.3 =45.6kPa按JGJ120-99规范第3.5.1-2条公式计算被动土压力=352.6 kPa （2-19）放坡后的那部分土压力叠加到主动土压力后得=45.6+177=222.6 kPa2)内力计算：用相当梁法进行计算考虑桩墙与土体间摩擦力对被动土压力系数进行修正（k值由基坑工程手册查）：墙前墙后基坑底面到土压力为0点的距离如下图2.3：图2.3土压力内力计算图支撑反力由得=632.5kN由 则R0=662kN设最大弯矩所在截面距地表为x 则令即得 求插入深度 （2-20） =m则灌注桩总长度为排桩桩径取00，桩距1200由基坑工程手册可知选取1620 =5024沿灌注桩周边均匀配置，保护层取50，则间距为156，箍筋按构造配置 螺旋筋250，箍筋选10200螺纹箍，加强箍1420002.2.2.4土层锚杆设计1. 自由段长度的确定土锚自由段长度，按超出滑裂面1.0, 按JGJ120-99规范第4.4.4条公式计算 （2-21）取=2.锚固段长度的确定锚固段直径=2001.2=240暂设锚固段长18.0，则锚固段中点埋深剪切强度 公式见岩体力学教材 =（18.9+198.2）=72.1计算公式见深基坑工程 （2-22）=17则锚杆总长度为3锚杆截面计算见深基坑工程 （2-23） 选用336 （）混凝土面层设计同上一段2.2.2.5冠梁设计计算 钢筋选II级钢，混凝土选C30，保护层厚度=50mm 冠梁宽度（水平方面）取1000mm，冠梁高度（竖直方向）取800mm 按构造配筋： 故选 718 架立筋选220，箍筋用10200,拉筋用8400。（以下各段设计冠梁设计均同次）2.2.3-K3+287.891K3+244.963段采用1：1放坡10用土钉支护 坡底留1-2施作钻孔灌注桩+锚杆系统下面先对K3+287.891K3+244.963段进行支护设计土钉支护简图如下2.42.2.3.1放坡部分土钉墙设计1） 土钉长度：放坡开挖处为非饱和土，可设土钉长度L与开挖深度H之比L/H=1.0 即设此段土钉长度为10m2） 土钉间距：因土质相对较好，坡度较缓，故土钉的水平间距与垂直间距均2 m3） 土钉直径：采用钢筋，取，II级以上螺纹钢筋4） 土钉倾角：一般取，此处取5） 注浆材料：水泥砂浆6） 支护面层：采用150厚的钢筋网喷射混凝土 土钉抗力设计参考见深基坑工程1.土钉所受的侧压力计算，取最低部（第5根），埋深9 自重引起侧压力蜂压，对于此部分的砂土和粉土 其中 为各土层按其厚度加权平均值求出 =0.54 则地表均布荷载引起的侧压力取 此处均布荷载取 则 故土钉所受的侧压力2. 土钉抗拔力计算土钉所受最大拉力 1） 土钉受拉强度破坏验算其中.取1.2 N=230 代入上述数据得 230= =故土钉抗拔力满足要求土钉受拉拔出破环验算 长度应满足 土钉孔径取式中取1.4 =230 由土层统计表知粉质黏土的液性指数，有土力学知为可塑性土 则由深基坑可知取3050，此处取40由于 故可不考虑故故分别对第四，三，二，一层土钉作上述设计计算，得出均满足（长度，抗力等）3.土钉墙支护外部稳定性分析a.抗滑动稳定分析作用在墙后滑移合力为土体主动土压力 （2-24）对第一排土钉 = 对第二排土钉 对第三排土钉对第四排土钉对第五排钉 则作用在墙底断面上抗滑合力 （2-25）其中则= =761.1 则 故抗滑安全系数满足要求b.抗倾覆稳定性分析验算抗倾覆力矩 （2-26）有上面计算结果可知则 故抗倾覆安全系数满足2.2.3.2坡底排桩部分支护设计 见下简图2.5:基坑底图2.5 边坡力简化图 1.放坡部分简化为均布荷载则竖向土压力土体压力开挖深度范围内土体力学指标加权平均值则 = =65.8-26.2=39.6放坡后的那部分土压力叠加到主动土压力上后得2.内力计算：用相当梁法进行计算考虑到桩墙与土体间摩檫力对被动土压力系数进行修正：墙前 墙后 基坑底面到土压力为0点的距离相当梁法计算图式如图2.6所示：图2.6 内力计算简图则计算支撑反力由， 则设最大弯距所在截面距地表为，则令即 得 求插入深度 （2-27） 则灌注桩总长度为排桩桩径取00，桩距12003.灌注桩截面设计由基坑手册可知选取16 沿灌注桩周边均匀配置，保护层取50 ， 则间距为156 箍筋按构造配置螺旋筋250，箍筋选10200螺纹箍，加强箍2020002.2.3.3土层锚杆设计1.自由段长度的确定土锚自由段长度，按超出滑裂面1.0确定：取2.锚固段长度的确定锚固段直径 暂设锚固段长18.0 则锚固段中点埋深剪切强度 取=17则锚杆总长度为 3. 锚杆截面选用 2.2.4-K3+287.891-k3+295.091段设计此段因地理位置所限，放坡7.5，所有土压力系数与土压力计算同前一样根据计算主动土压力较小，基坑壁土体稳定性高，所以此第一开挖阶段选用土钉墙支护是是方便，经济，可行的。2.2.4.1土钉墙支护设计1.初步设计初步设计土钉墙坡面与水平面的夹角为 土钉与水平面夹角 （为土体各土层厚度加权内摩擦角标准值）土钉间的水平间距为，垂直距离，土钉锚固体直径，土钉钢筋采用II级钢筋，钢筋直径为20mm。2.土钉计算长度1）荷载折减系数按JGJ120-99规范第6.1.3条公式计算 =2）单根土钉受拉荷载标准值按JGJ120-99规范第6.1.2条公式计算 式中：荷载折减系数； 第j个位置处的基坑水平荷载标准值； 第j根土钉与相邻土钉的平均水平，垂直间距； 第j根土钉与水平面的夹角；基坑侧壁安全等级为三级时，土钉抗拉承载力按JGJ120-99规范第6.1.4条计算 式中：土钉抗拉力分项系数，取1.3 第j根土钉锚固直径 土钉穿越第i层土体与锚固体极限摩阻力 标准值应有现场试验确定，如无实验资料，可采用JGJ120-99规范表6.1.4确定 第j根土钉在直线破裂面外穿越第i层稳定土体内的长度，破裂面与水平面的夹角为 单根土钉抗拉承载力计算应符合JGJ120-99规范第6.1.1条公式 式中建筑基坑侧壁重要性系数； 第j根土钉受拉荷载标准值； 第j根土钉抗拉承载力设计值。根据6.1.2条公式6.1.4条公式6.1.1可导出： 其中：=1.03）几何系数 按构造取长度 按构造取长度 按构造取长度 具体各土钉长度见表2.3表2.3 土钉长度计算表序号土层AOAB=0.4AOqsik(kPa)eajk(kN/m2)(m)(m)实际lei(m)7.252.948.76-12.403构造2.966.182.47248.76-16.113构造2.47265.152.0648.76-7.061构造2.0664.121.64824.541.9840.8755.49573.091.2362010.8503.7796.86682.060.82422.3218.235.2197.27991.030.41224.6827.7166.8767.70592.2.4.2排桩支护主动土压力系数及被动土压力系数同前面计算，土压力计算见第一段计算结果1.嵌固深度的计算 由于第一阶段开挖7.5m,所以在距第二阶段开挖的基坑3m的地方就有了附加荷载。此荷载按半无限荷载作用在第二阶段的基坑开挖面以下的土体。 1）在深度7.5m处的荷载 2）第一道支撑力的计算 以基坑7.5m为开挖基准面，挖土深度为4.0m。在基准面处设支撑。 (1)基准面处主动土压力为： (2)4m深度处土压力压强为： 开挖下距离d2处，土压力为0 (3)C点以上全部土压力合力为Ea1 (4)Ea2在C点处的弯矩值Ma2 (5)求 （6）最大弯矩作用点处 3） 第二道支撑力的计算 第二阶段挖土深度为10.0m并在4.0m处设支撑 (1)10m处深度土压力强度 =141.361(2)开挖下距离d2处，土压力为0 (3)C点以上全部土压力合力为Ea2 (4)求T2 (5)求 4） 嵌固深度 (1) (2)总长度 2内力计算结构计算建筑基坑支护规程JGJ120-90,排桩、地下连续墙可根据受力条件分段按平面问题计算，排桩水平荷载计算宽度可取排桩的中心距1000mm。（1）截面弯矩设计值 （2-28） 式中：Mc截面弯矩计算值 （2）截面剪力设计值 式中：截面剪力计算值（3）支点力设计支点结构第j层支点力设计值 第j层支点力计算值3桩身配筋 排桩桩径选800，桩距1.2 桩身混凝土用C30，钢筋用II级， ，因桩距1.0m，故单根排桩身的最大弯矩 查基坑工程手册附表14-4。配筋选2625(M=1152kNm)同样由基坑工程手册式14-3，14-4，14-5验算截面受弯截面受弯承载力。 （2-29）且式中：桩的抗弯承载力(Nm)； A桩的横截面面积； R桩的半径(mm) 纵向钢筋所在圆周半径(mm),为保护层厚度；对应于受压区混凝土截面面积的圆心角(rad)与的比值； 纵向拉钢筋截面面积与全部纵向钢筋截面面积的比值； 钢筋强度设计值(N/mm2)。 查附录，得：， M=945.184kNm 满足要求。 箍筋选10200螺纹箍，加强箍1420002.2.4.3 钢支撑设计1.内支撑系统的材料及结构布置(1)支撑的平面布置选择直撑（对撑）布置的形式。支撑的水平间距一般控制在1012m。本站基坑比较规则，拟建基坑的第四段由于基坑宽度比较大且放坡深度较小要用斜撑，第三段基坑选用水平横支撑，水平钢支撑间距为3m。(2)支撑的竖向布置支撑的竖向间距一般控制在4m,拟建基坑需采用机械下坑开挖，所以本拟建基坑竖向间距取4.5m。为减小基坑在开挖后维护结构的变形，但要高于底板面60cm以上，以便于地板的施工。(3)围檩的布置围檩的布置是沿着维护墙的内侧周边布置，这样可以利用维护墙顶的水平圈梁作第一道水平支撑的围檩。因为本基坑第一道水平支撑没有低于墙顶圈梁，所以不用另设围檩。2.围檩的设计计算围檩在通常情况下可按水平向的受弯构件来计算。受弯构件的计算根据钢结构设计规范GB50017-2003第4.1.1式计算在主平面内受弯的实腹构件，其抗弯强度应按下列规定计算： （2.30）式中：同一截面处绕X轴和Y轴的弯矩（对工字形截面：X轴为强轴，Y轴微弱轴）； 对X轴和Y轴的静截面模量； 截面塑性发展系数；对工字形截面，； 钢材的抗弯强度设计值。 根据抗弯强度选择截面，需要的截面模量为： 选用I字钢(1)钢围檩的截面宽度应大于30mm，用于钢支撑选用的800和600两种直径的钢管，所以钢围檩的截面选用宽度为1200mm。本拟建基坑的钢围檩是人工用钢板制成的H型钢围檩。 (2)钢围檩的现场拼接点位置应尽量靠近支撑点，并不应超出围檩计算跨度的三分点以外。此基坑的现场拼接点位置就在支撑点位处。围檩分段的预制长度不应小于支撑间距的两倍。支撑间