泛海酒店基坑支护毕业设计.doc

黑龙江工程学院本科生毕业设计泛海酒店基坑支护毕业设计 目 录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1选题目的和意义11.2国内外现状21.3工程概况41.3.1 基坑周边环境41.3.2 工程水文地质条件41.4设计依据51.5 设计中拟解决主要问题6第2章 基坑支护方案的比较与选择72.1基坑特点分析72.2深基坑支护方案的选择72.3本章小结12第3章 土钉墙支护结构设计133.1 土钉墙设计参数133.2 土钉墙整体稳定性验算133.2.1第一次取圆弧143.2.2第二次取圆弧163.2.3第三次取圆弧193.2.4第四次取圆弧213.2.5第五次取圆弧243.3 土钉的承载力计算263.4 土钉配筋计算293.5 本章小结30第4章 混凝土桩锚支护结构设计314.1 支护方案324.1.1基本信息324.1.2超载信息324.1.3土层信息334.1.4土层参数334.1.5支锚信息334.1.6土压力模型及系数调整344.1.7工况信息354.2设计结果354.2.1结构计算354.2.2截面验算374.2.3锚杆计算384.3整体稳定验算394.4 抗倾覆稳定性验算抗倾覆安全系数:404.5抗隆起验算424.6 抗管涌验算434.7 嵌固深度验算444.9本章小结46第5章 钢板桩锚杆支护结构设计475.1土压力计算475.2支护结构计算485.2.1基本信息485.2.2土层信息495.2.3土层参数495.2.4支锚信息495.2.5土压力模型及参数调整505.2.6工况信息515.3设计结果515.3.1结构计算各工况：515.3.4锚杆计算545.4整体稳定验算：555.5抗倾覆稳定性验算565.6抗隆起验算585.7抗管涌、抗承压水(突涌)验算595.8嵌固深度计算605.9本章小结61第6章 基坑降水设计626.1概述626.2井点设计计算626.2.1 降水工程的平面布置626.2.2 确定基坑的有效半径636.2.3 井点管埋设深度计算636.2.4 井点系统的抽水影响半径636.2.5 计算基坑涌水量Q636.2.6 单根井点出水量646.2.7 确定降水井数量与井点间距646.2.8 基坑降水验算646.3 本章小结65第7章 基坑监测方案设计667.1.基坑监测667.1.1基坑监测的目的和意义667.2基坑监测方案667.2.1土钉墙监测的项目667.2.2土钉墙监测项目的监测方法及监测精度677.3本章小结67结论69参考文献70致谢72黑龙江工程学院本科生毕业设计第1章 绪 论1.1选题目的和意义毕业设计是培养学生综合能力的重要环节。根据土木工程专业（岩土与地下工程方向）的培养目标要求及毕业生的主要服务去向，通过毕业设计，使每个学生把所学过的专业知识综合应用于实际工程设计中，使理论与生产实践相结合提高工程设计能力，能独立进行基坑支护结构设计。通过泛海酒店基坑支护结构设计，使学生在应用现行规范、标准、技术指标与经济指标等方面得到基本训练，达到对所学专业知识进行巩固、综合掌握和灵活运用的目的，提高毕业生分析问题、解决问题的能力。基坑为房屋建筑、市政工程或地下建筑物在施工时需开挖的地坑。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）、防渗帷幕等结构体系总称为支护结构。本项毕业设计选题泛海酒店基坑支护结构设计,为详细学习和了解与岩土工程相关的知识，巩固以前学习过的（深基坑支护、基础工程、地基处理、土力学、工程地质学等）知识，并按照现行规范，通过对实际情况的分析把它运用到生产实践中去，同时也培养了调查研究、查阅文献、收集资料和整理资料的能力。通过本次设计使自己能够理论联系实际，并为以后的工作和学习打下坚实的基础。选定该课题也是为了培养自己的综合能力。根据土木工程专业（岩土与地下工程方向）的培养目标要求及本人毕业后的主要服务去向，通过毕业设计，能够使我们把所学过的专业知识综合应用于实际工程设计中，使理论与生产实践相结合提高工程设计能力，能独立进行基坑支护结构设计。通过泛海酒店基坑支护结构设计，使我们在应用现行规范、标准、技术指标与经济指标等方面得到基本训练，达到对所学专业知识进行巩固、综合掌握和灵活运用的目的，提高分析问题、解决问题的能力。在毕业设计的过程中，使我们对基坑支护设计的全过程有了系统的了解和初步的掌握，在此过程中，我们对以前所学的知识进行了一次综合性的复习，并把零散的知识进行了一次有选择性的系统综合，从而把我们四年所学的各种知识进行了融会贯通。在做这次毕业设计的过程中我们依据实际情况并考虑各种外界因素进行理论与实际相结合的基坑支护设计，这次毕业设计课程，巩固了我们的专业知识，培养了我们的动手能力，对我们以后的学习和工作有深刻的指导意义和实际价值. 1.2国内外现状我国改革开放和国民经济持续高速增长的形势下，全国工程建设亦突飞猛进，高层建筑迅猛发展，建筑高度越来越高，同时各地还兴建了许多大型地下市政设施、地下商场、地铁车站等，导致多层地下室逐渐增多，基坑开挖深度超过10m的比比皆是，其埋置深度也就越来越深，对基坑工程的要求越来越高，随着人防、地铁、地下商场、仓库、影剧院等大量工程的建设，特别是近年来的工程实践，城市地下空间开挖技术得到了长足发展和提高。我国城市地下工程、隧道及井孔工程等先后采用了明挖法、暗挖法、盖挖法、盾构法、沉管法、冻结法及注浆法等，这些技术有的已达到国际先进水平。促进了建筑科学技术的进步和施工技术、施工机械和建筑材料的更新与发展。为了保证建筑物的稳定性，建筑基础都必须满足地下埋深嵌固的要求。随之出现的问题也越来越多，这给建筑施工、特别是城市中心区的建筑施工带来了很大的困难。地下工程包括市政管线工程 ,地下仓储工程 ,地下商场，地下车库，城市地下空间综合开发利用等地下建筑物以及大中型平战结合工程。随着现代化城市高密度化 ,生活水准的高标准化 ,各种供给设施(如电信、 电气、 煤气、 上下水等)的需求量将会急剧增加 ,需要改造和增设的供管线愈来愈多 ,解决这一问题的最好对策乃是进行统一规划与管理的城市地下共同沟(城市地下公用事业综合隧道) ,1994年上海浦东建成了我国第一条规模较大的张扬路共同沟。城市地下空间开发利用 ,目前较广泛的有高层建筑物地下室 ,平战结合的人防工程 ,如上海人民广场地下商场 ,哈尔滨、 长春地下商业街等。利用地下工程恒温恒湿 ,受地面干扰小,防灾抗灾能力强等的特点 ,我国修建了许多地下储库 ,如地下粮库、 油库、金库等。随着我国经济和科技的发展 ,地下工程的应用领域和应用深度将不断拓展。国外城市地下空间开发利用起步早，大规模的开发大约经历了150多年的发展历程，经验比较成熟。国外地下空间的开发开始于建设地铁，比如说英国伦敦1863年就建成了世界上第一条地铁，开创了城市地下铁道建设的先河，美国纽约1865年建设是第一条地铁，法国的巴黎1900年建设了第一条地铁，德国的柏林1902年建设了第一条地铁，西班牙的马德里1919年建设了第一条地铁，日本的东京1927年建设了第一条地铁，目前世界上已经修建地铁投资运营的国家和地区有40多个，城市有一百多个。国外地下空间的开发开始于第二次世界大战，第二次世界大战战前加强地下工势建设，牵引了地下空间的开发。第二次世界大战中战略轰炸已经成为战争的主要样式，巨大的平民伤亡和财产损失，使各交战国充分认识加强民防工程建设，修建地下防护设施的重要地位和作用，在遭受敌空袭时，民防和地下防护设施建设相对较好的英国平均每受弹一吨伤亡1人，在过去的战争中，军队的伤亡人数和平民的伤亡人数是20：1，而现代战争军人的伤亡人数和平民的伤亡人数是1：20，所以在战后欧洲各国在十分重视在民用建筑下面修建防空地下室，并以法律形势加以规定，瑞士作为一个中立国家，接近300年没有战争，但是瑞士所有的建筑物都修建了地下防护工程，它的地下空间的开发主要是战时的防护和防灾。 注重立体开发，充分利用地下空间的多功能性，建设四通五达的地下城，从地铁交通工程、大型建筑物向地下自然的延伸发展，到复合型地下综合体，再到地下城，形成了地下交通、地下商业、地下疏散干道、地下共同管沟建设的有机融合。同时，公共建筑也向地下发展，如公共图书馆、会议中心、展览中心、体育馆、音乐厅、大型的科研实验室等文化体育设施。国外的地下建筑的内部空间环境质量、应急系统和运营管理都达到了较高的水平。例如：美国基本上是实行道路交通的地下化，比如波士顿中央大道就是经历了城市由高架道路转入地下的过程，验证了城市道路及高架道路走进地下化的发展趋势，美国的地铁建设在世界上运营最长，纽约有443公里，车站达504个，每天有510多万人在地铁里面运行，每年将近20亿人次，真正的市中心曼哈顿地区常住人口只有10万，但白天进入该地区是300万，多数是乘坐地铁的人员。法国也是城市地下空间开发较早国家，一是对废弃的矿井进行再开发利用，改变为城市的下水道和防空设施，巴黎市早在18世纪末就开发利用了几个世纪之前的废弃矿井，于1890年成功用于巴黎世博会中国馆和印度馆的设计，取得成功。二是大力建设地下车库。三是用于保护历史文化景观，比如卢浮宫改造，地上已经没有空间利用，就在地下扩建，成功对古典建筑进行了现代化改造。钻孔灌注桩围护墙是排桩式中应用最多的一种,在我国得到广泛的应用。其多用于坑深715m 的基坑工程,在我国北方土质较好地区已有89m 的臂桩围护墙。钻孔灌注桩支护墙体的特点有:施工时无振动、无噪音等环境公害,无挤土现象,对周围环境影响小;墙身强度高,刚度大,支护稳定性好,变形小槽钢钢板桩这是一种简易的钢板桩围护墙,由槽钢正反扣搭接或并排组成。槽钢长68m ,型号由计算确定。其特点为:槽钢具有良好的耐久性,基坑施工完毕回填土后可将槽钢拔出回收再次使用;施工方便,工期短;不能挡水和土中的细小颗粒,在地下水位高的地区需采取隔水或降水措施;抗弯能力较弱,多用于深度4m的较浅基坑或沟槽,顶部宜设置一道支撑或拉锚;支护刚度小,开挖后变形较大。基坑工程的发展往往是一种新的围护型式的出现带动新的分析方法的产生，并遵循实践、认识、再实践、再认识的规律，而走向成熟。早期的开挖常采用放坡的形式，后来随着开挖深度的增加，放坡面空间受到限制，产生了围护开挖。迄今为止，围护型式已经发展至数十种。从基坑围护机理来讲，基坑围护方法的发展最早有放坡开挖，然后有悬臂围护、内撑（或拉锚）围护、组合型围护等。放坡开挖需要有较大的工作面，且开挖土方量较大。一般的支护结构位移控制以水平位移为主，主要是水平位移较直观，易于监测。水平位移控制与周边环境的要求有关，这就是通常规范中所谓的基坑安全等级的划分，对于基坑周边有较重要的构筑物需要保护的，则应控制小变形，此即为通常的一级基坑的位移要求；对于周边空旷，无构筑物需保护的，则位移量可大一些，理论上只要保证稳定即可，此即为通常所说的三级基坑的位移要求；介于一级和三级之间的，则为二级基坑的位移要求。对于一级基坑的最大水平位移，一般宜不大于30mm，对于较深的基坑，应小于0.3%H,H为基坑开挖深度。对于一般的基坑，其最大水平位移也宜不大于50mm。一般最大水平位移在30mm内地面不致有明显的裂缝，当最大水平位移在40-50mm内会有可见的地面裂缝。因此一般的基坑最大水平位移应控制不大于50mm为宜，否则会产生较明显的地面裂缝和沉降，感观上会产生不安全的感觉。 围护结构最早用木桩，现在常用钢筋混凝土桩、地下连续墙、钢板桩以及通过地基处理方法采用水泥土挡墙、土钉墙等。钢筋混凝土桩设置方法有钻孔灌注桩、人工挖孔桩、沉管灌注桩和预制桩等。1.3工程概况1.3.1 基坑周边环境工程概况：拟建泛海酒店工程位于居民住宅以南，其东临津东商场，西侧为广电大楼，南侧为幸福路。拟建建筑物地面以上7层，地下2层，总建筑面积2864m2，建筑0.00相当于绝对标高35.95m，整平后地面标高为36.00m，其它标高均以此为准，地下室负二层底板顶标高为27.55m，基坑开挖深度为9.0m，地下室采用框架结构。1.3.2 工程水文地质条件拟建场区地貌单元为阶地，地形较平坦，自上而下有下列土层：层杂填土：灰色，稍密，主要由碎石、碎砖、建筑垃圾组成，硬质含量30-60%,填龄大于5年。层粉质黏土：灰色，可塑，切面光滑，无摇震反应，干强度和韧性中等。层粉质黏土：灰黄色，可塑，切面光滑，干强度和韧性中等。层黏土：黄色，可塑，局部软塑，稍有光泽，无摇震反应，干强度和韧度高。 层粉土：黄灰色，饱和，稍密中密，含云母碎片，颗粒级配一般。场区有一层地下水，属孔隙潜水类型，地下水位深度在2m处。主要接受降雨、地表水、地下径流的补给。 图1.1基坑平面图1.4设计依据(1)中华人民共和国行业标准：建筑基坑支护技术规范（JGJ20-2012）.北京：中国建筑工业出版社，2012. (2)中华人民共和国行业标准：建筑基坑支护技术规程（JGJ20-2012）.北京：中国建筑工业出版社，2012.(3)中华人民共和国行业标准：基坑土钉支护技术规程（CECS96:97）.北京： 中国建筑工业出版社，1999.(4)中华人民共和国行业标准：建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）北京：中国建筑工业出版社，2002.(5)中华人民共和国行业标准：岩土工程勘察规范(GB50021-2001).北京：中国 建筑工业出版社，2001. (6)中华人民共和国行业标准：混凝土结构设计规范（GB50010-2002） 北京：中国建筑工业出版社，2002.表1.1拟建场地土体情况一览序号类别（名称）厚度h(m)重度(kN/m3)土粒重度s(kN/m3)含水率(%)塑限L液限P渗透系数k(m3/d)内摩擦角k ()黏聚力ck (kPa)压缩模量Es(MPa)动力触探击数N63.51杂填土1.518.528.520.728.917.70.005108.0-2粉质黏土4.519.02923.029.018.20.0821255.503粉质黏土619.929.522.031.518.10.0722285.834黏土520.530.527.032.018.31.3183015.905粉土72232.53552.528.01.529359.0注：上表、为直剪固快峰值强度最小平均值。1.5 设计中拟解决主要问题（1）支护方案的对比与优选。（2）支护的稳定性验算问题。（3）深基坑的降水止水问题。第2章 基坑支护方案的比较与选择2.1基坑特点分析(1)基坑尺寸拟建建筑物地面以上7层，地下2层，总建筑面积2864m2。基坑长为55m，基坑宽为45m。(2)基坑工程重要性等级根据建筑基坑支护技术规程（JGJ20-2012）和表2.1可知，本基坑工程重要性等级为二级，0 = 1.0。如表2.1基坑侧壁安全等级和重要性系数表2.1 基坑侧壁安全等级和重要性系数 安全等级 破坏结果 0 一级 支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响很严重 1.10二级 支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响一般 1.00三级 支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响不严重 0.902.2深基坑支护方案的选择建筑基坑支护技术规程(JGJ120-2012)中，支护结构选型如表2.2。表2.2 支护结构选型表 结构型式适用条件排桩或地下连续墙1. 适于基坑侧壁安全等级一、二、三级2. 悬臂式结构在软土场地中不宜大于5m3. 当地下水位高于基坑底面时，宜采用降水、排桩加载截水帷幕或地下连续墙土钉墙1. 基坑侧壁安全等级宜为二、三级的非软土场地2. 基坑深度不宜大于12m3.当地下水位高于基坑底面时，应采取降水。 续上表逆作拱墙1.基坑侧壁安全等级宜为二、三级2.淤泥和淤泥质土场地不宜采用3.拱墙轴线的矢跨比不宜小于1/84.基坑深度不宜大于12m5.地下水位高于基坑底面时，应采取降水或截水措施放坡1.基坑侧壁安全等级宜为三级2.施工场地应满足放坡条件3.可独立或与上述其他结构结合使用4.当地下水位高于坡脚时，应采取降水措施土钉墙3. 基坑侧壁安全等级宜为二、三级的非软土场地4. 基坑深度不宜大于12m3.当地下水位高于基坑底面时，应采取降水或截水帷幕逆作拱墙1.基坑侧壁安全等级宜为二、三级2.淤泥和淤泥质土场地不宜采用3.拱墙轴线的矢跨比不宜小于1/84.基坑深度不宜大于12m5.地下水位高于基坑底面时，应采取降水或截水措施基坑支护方案的选择一定要符合基坑周边环境、开挖深度、工程地质与水文地质、施工作业设备和施工季节等条件，要达到安全、经济和实用的标准。在满足以上的条件下，优化基坑支护设计方案，以便达到设计安全、施工方便、工期适当和经济合理。水泥土墙，其特点主要是：充分利用了土资源，无需开采原材料，大量节约资源；适用于多种土质；除机械挤土的夯实水泥土桩外，其施工工艺无震动、无噪声和污染，减少了对周围环境的影响；节省钢材，施工速度快；但是其只适合基坑深度在6m以下的基坑工程。土钉墙，其特点主要是：增强了土体破坏的延性，延缓了土体失稳的发展过程；如果对施工进行信息化管理，边施工边监测，可减少施工风险，保证施工安全；施工机具轻便，技术工艺简单易行；占地场地小，对环境干扰小；与其他基坑支护型式相比较，施工工期较短，可以节约工期；经济效益好，成本相对较低；但是其不太适合在软土中单独使用。逆作拱墙，其特点主要是：可缩短工程施工的总工期；基坑变形小，相邻建筑物的沉降少；可节省地下室外墙及外墙下工程桩费用；使底板设计趋向合理；可节省支护结构的支撑；可节省土方挖填方费用；简化基坑的施工工序，有明显的经济效益。 钢筋混凝土桩主要特点：钢筋混凝土板桩具有施工简单、现场作业周期短等特点，曾在基坑中广泛应用，但由于钢筋混凝土板桩的施打一般采用锤击方法，振动与噪音大，同时沉桩过程中挤土也较为严重，在城市工程中受到一定限制。此外，其制作一般在工厂预制，再运至工地，成本较灌注桩等略高。但由于其截面形状及配筋对板桩受力较为合理并且可根据需要设计，目前已可制作厚度较大（如厚度达500mm上）的板桩，并有液压静力沉桩设备，故在基坑工程中仍是支护板墙的一种使用形式。基坑支护作为一个结构体系，应满足稳定和变形的要求，即通常规范所说的两种极限承载状态的要求，即承载力极限状态和正常使用极限状态。所为承载能力极限状态，对基坑支护来说就是支护结构破坏、倾倒、滑动或周边环境的破坏，出现较大范围的失稳。一般的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则是指支护结构的变形或是由于开挖引起周边土体产生的变形过大，影响正常使用，但未造成结构的失稳。钢板桩的类型和主要特点：（1）槽钢钢板桩是一种简易的钢板桩围护墙，由槽钢正反扣搭接或并排组成。槽钢长68m，型号由计算确定。打入地下后顶部接近地面处设一道拉锚或支撑。由于其截面抗弯能力弱，一般用于深度不超过4m的基坑。由于搭接处不严密，一般不能完全止水。如地下水位高，需要时可用轻型井点降低地下水位。一般只用于一些小型工程。其优点是材料来源广，施工简便，可以重复使用。（2）热轧锁口钢板桩图2.3热轧锁口钢板桩的形式有U型、L型、一字型、H型和组合型。建筑工程中常用前两种，基坑深度较大时才用后两种，但我国较少用。我国生产的鞍IV型钢板桩为“拉森式”（U型），其截面宽400mm、高310mm，重77kg/m，每延米桩墙的截面模量为2042cm3。除国产者外，我国也使用一些从日本、卢森堡等国进口的钢板桩。钢板桩由于一次性投资大，施工中多以租赁方式租用，用后拔出归还。钢板桩的优点是材料质量可靠，在软土地区打设方便，施工速度快而且简便；有一定的挡水能力（小趾口者挡水能力更好）；可多次重复使用；一般费用较低。其缺点是一般的钢板桩刚度不够大，用于较深的基坑时支撑（或拉锚）工作量大，否则变形较大；在透水性较好的土层中不能完全挡水；拔除时易带土，如处理不当会引起土层移动，可能危害周围的环境。常用的U型钢板桩，多用于周围环境要求不甚高的深58m的基坑，视支撑（拉锚）加设情况而定。图2.3 钢板桩支护结构（a）内撑方式；（b）锚拉方式1-钢板桩；2-围檩；3-角撑；4-立柱与支撑；5-支撑；6-锚拉杆型钢横挡板图2.4型钢横挡板围护墙亦称桩板式支护结构。这种围护墙由工字钢（或H型钢）桩和横挡板（亦称衬板）组成，再加上围檩、支撑等则一种支护体系。施工时先按一定间距打设工字钢或H型钢桩，然后在开挖土方时边挖边加设横挡板。施工结束拔出工字钢或H型钢桩，并在安全允许条件下尽可能回收横挡板。图2.4 型钢横挡板支护结构1-工字钢（H型钢）；2-八字撑；3-腰梁；4-横挡板；5-垂直联系杆件；6-立柱；7-横撑；8-立柱上的支撑件；9-水平联系杆横挡板直接承受土压力和水压力，由横挡板传给工字钢桩，再通过围檩传至支撑或拉锚。横挡板长度取决于工字钢桩的间距和厚度由计算确定，多用厚度60mm的木板或预制钢筋混凝土薄板。型钢横挡板围护墙多用于土质较好、地下水位较低的地区，我国北京地下铁道工程和某些高层建筑的基坑工程曾使用过。钻孔灌筑桩图2.5根据目前的施工工艺，钻孔灌筑桩为间隔排列，缝隙不小于l00mm，因此它不具备挡水功能，需另做挡水帷幕，目前我国应用较多的是厚1.2m的水泥土搅拌桩。用于地下水位较低地区则不需做挡水帷幕。钻孔灌筑桩施工无噪声、无振动、无挤土，刚度大，抗弯能力强，变形较小，几乎在全国都有应用。多用于基坑侧壁安全等级为一、二、三级，坑深715m的基坑工程，在土质较好地区已有89m悬臂桩，在软土地区多加设内支搅（或拉锚），悬臂式结构不宜大于5m。桩径和配筋计算确定，常用直径600、700、800、900、1000mm。图2.5 钻孔灌筑桩排围护墙1-围檩；2-支撑；3-立柱；4-工程桩；5-钻孔灌筑桩围护墙；6-水泥土搅拌桩挡水帷幕；7-坑底水泥土搅拌桩加固有的工程为不用支撑简化施工，采用相隔一定距离的双排钻孔灌筑桩与桩顶横梁组成空间结构围护墙，使悬臂桩围护墙可用于-14.5m的基坑图2.6。图2.6 双排桩围护墙1-钻孔灌筑桩；2-联系横梁如基坑周围狭窄，不允许在钻孔灌筑桩后再施工1.2m厚的水泥土桩挡水帷幕时，可考虑在水泥土桩中套打钻孔灌筑桩。地下连续墙主要优缺点：地下连续墙是于基坑开挖之前，用特殊挖槽设备、在泥浆护壁之下开挖深槽，然后下钢筋笼浇筑混凝土形成的地下土中的混凝土墙。我国于20世纪70年代后期开始出现壁板式地下连续墙，此后用于深基坑支护结构。目前常用的厚度为600、800、l000mm，多用于-12m以下的深基坑。地下连续墙用作围护墙的优点是：施工时对周围环境影响小，能紧邻建（构）筑物等进行施工；刚度大、整体性好，变形小，能用于深基坑；处理好接头能较好地抗渗止水；如用逆作法施工，可实现两墙合一，能降低成本。由于具备上述优点，我国一些重大、著名的高层建筑的深基坑，多采用地下，根据本次基坑工程的勘察资料和以往的工程经验，拟建基坑马路那侧采用土钉墙支护结构。靠近住宅一侧采用混凝土桩锚杆支护结构设计 ，靠近津东商场一侧采用钢板桩锚杆支护结构设计形式。2.3本章小结 通过本章了解基坑支护设计的基本要求，掌握了国内常用的集中基坑支护方式的特点及适用条件，结合这次选题的工程地质条件、水文地质条件及周边环境确立了三种支护方案：即在南侧采用土钉墙支护结构、北侧采用混凝土锚杆支护结构、西侧东侧采用钢板桩锚杆支护结构设计。 第3章 土钉墙支护结构设计在南侧幸福路那侧采用了土钉墙锚杆支护结构设计。图3.1土钉墙布置3.1 土钉墙设计参数（1）开挖坡度为1:0.2；（2）开挖深度为9m；（3）土钉成孔直径为120mm；土钉长拟定为12m。（4）布置4道土钉；（5）土钉倾角均为10（6）土钉水平间距为1.8m；竖向间距1.8m（7）基坑周边设计荷载取均布荷载；3.2 土钉墙整体稳定性验算土钉墙验算施工期不同开挖深度及基地面可能滑动可以按圆弧滑动简单条分法整体稳定性验算 （3.1） 式中： 圆弧滑动稳定安全系数，安全等级为二级，三级的土钉 墙，分别不应小于1.3、1.25； 第i个圆弧滑动体的抗滑力矩与滑动力力矩的比值；抗滑力矩与滑动力矩之比的最小值宜通过搜索不同圆心及半径的所有潜在滑动圆弧确定； 分别为第j土条滑弧面处土的黏聚力（kpa）、内摩擦（） 基坑侧壁重要系数； 第j土条的滑弧长度（m）,取； 第j分条宽度(m)； 第j土条的自重，按天然重度计算； 第j土条滑弧面终点处的法线与垂直面的夹角（）； 土钉与水平面的夹角； 滑弧面在第k层土钉或锚杆出的法线与垂直面得夹角（）；3.2.1第一次取圆弧圆心为=2.65m，土条宽2.044m，从左至右标号1.2.3.4)第一次取圆弧滑裂面验算土钉墙整体稳定性计算如图3.2所示:图3.2验算土钉墙整体稳定性计算: = = =： ： ： =3.7m =2.364m =2.878m =5.480m 荷载： ： 因此满足要求。3.2.2第二次取圆弧圆心为：=5.35m，土条宽1.789m 从左至右标号1.2.3.4: : ： 第二次取圆弧滑裂面验算土钉墙整体稳定性计算如图3.3所示 图3.3验算土钉墙整体稳定性计算 ： 满足要求。 3.2.3第三次取圆弧圆心为：土条宽1.789m.从左至右标号1.2.3.4第三次取圆弧滑裂面验算土钉墙整体稳定性计算如图3.4所示：图3.4土钉墙整体稳定性计算图3.4： ： ： ： 满足要求。3.2.4第四次取圆弧圆心为：土条宽1.661m.从左至右标号1.2.3.4： ：第四次取圆弧滑裂面验算土钉墙整体稳定性计算如图3.4所示:图3.4验算土钉墙整体稳定性计算 : ： ： 满足要求。3.2.5第五次取圆弧圆心为：土条1.594m从左至右1.2.3.4第五次取圆弧滑裂面验算土钉墙整体稳定性计算如图3.5所示:图3.5 第五次取圆弧滑裂面验算土钉墙整体稳定性计算： : ： ： ： ： 满足要求3.3 土钉的承载力计算单根土钉的抗拔承载力应符合下试： （3.2）式中：土钉抗拔安全系数；安全等级为二级、三级的土钉墙，分别不小于1.6、1.4； 第层土钉的轴向拉力标准值 (kN)，应按本节下试规定计算； 第层土钉的极限抗拔承载力标准值(kN)，应按单根土钉的极限抗拔承载力标准值可按下试估算； （3.3）式中： 第层土钉的锚杆固体直径(m)；对成孔注浆土钉，按成孔直径计算，对打入钢管土钉，按钢管直径计算；本试=0.15m, 第层土钉与第土层的极限粘结强度标准值(kPa)；应根据工程经验并结合表取值，本式中=60kPa； 第层土钉滑动面以外的部分在第土层中的长度(m)，直线滑动面与水平面的夹角去；则第一根土钉的抗拔承载力标准值为： 第二根土钉的抗拔承载力标准值为： 第三根土钉的抗拔承载力标准值为： 第四根土钉的抗拔承载力标准值为： 单根土钉的轴向拉力标准值可按下试计算： （3.4）式中：第层土钉的轴向拉力标准值(kN)； 第层土钉的倾角 ；本设计取 墙面倾角时的主动土压力的折减系数，可按下试计算； 第 层土钉轴向拉力调整系数，可按下试计算； 第层土钉处的主动土压力强度标准值(kPa)； 土钉的水平间距(m)； 土钉的垂直间距(m)；坡面倾斜时的主动土压力折减系数可按下试计算： （3.5）式中：土钉墙坡面与水平面的夹角，本题 基坑底面以上各土层按厚度加权的等效内摩擦角平均值本题土钉轴向拉力调整系数可按下列公式计算： （3.6） （3.7）式中：第层土钉至基坑顶面的垂直距离(m)； 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；本题取 土钉层数；则 因此：所以单根土钉的抗拔承载力为： 均符合要求3.4 土钉配筋计算土钉杆体的受拉承载力应符合下试规定： （3.9）式中： 第层土钉的轴向拉力设计值(kN)，按下试确定； 土钉杆体的抗拉强度设计值(kPa)； 土钉杆体的截面面积()。轴向拉力设计值 钢筋选用HRB400钢筋，钢筋抗拉强度设计值为，则土钉钢筋 第1,2,3,4排土钉选用采用1E32的钢筋，钢筋的实际面积 满足要求。3.5 本章小结 本章对基坑南侧进行了土钉墙支护设计和计算，确定了采用四道土钉支护，土钉坡度为1：0.2，土钉水平间距为1.8米，竖直间距为1.8米。进行了土钉的设计与计算，土钉承载力的验算符合要求。第4章 混凝土桩锚支护结构设计 基坑实际挖深-9.0m, 基坑北侧采用混凝土桩加一层锚杆支护方案设计，地下水位埋深地面以下-2.0m。在距地面4.5m处。钢板桩锚杆支护设计如下：土压力计算：北面靠近一个6层的住宅楼，设a=2.5m, b=2m, ;基地附加压力h=9m，所以有影响。 被动土压力：4.1 支护方案4.1.1基本信息表4.1 基本信息规范与规程建筑基坑支护技术规程 JGJ 120-2012内力计算方法增量法基坑等级二级基坑侧壁重要性系数01.00基坑深度H(m)9.000嵌固深度(m)3.000桩顶标高(m)0.000桩材料类型钢筋混凝土混凝土强度等级C30桩截面类型圆形 桩直径(m)1.000桩间距(m)1.500有无冠梁 有 冠梁宽度(m) 1.000 冠梁高度(m) 1.000 水平侧向刚度(MN/m) 112.000放坡级数 0超载个数 1支护结构上的水平集中力04.1.2超载信息表4.2 超载信息超载序号类型 超载值(kPa,kN/m)作用深度(m)作用宽度(m)距坑边距(m)形式 长度(m)1105.3752.0002.0002.500条形-4.1.3土层信息表4.3 土层信息土层数 5坑内加固土 否内侧降水最终深度(m)10.000外侧水位深度(m)2.000内侧水位是否随开挖过程变化否内侧水位距开挖面距离(m)-弹性计算方法按土层指定弹性法计算方法m法基坑外侧土压力计算方法主动4.1.4土层参数表4.4 土层参数层号 土类名称 层厚(m)重度(kN/m3)浮重度(kN/m3)粘聚力(kPa)内摩擦角(度)1杂填土1.5018.5-8.0010.002黏性土4.5019.09.025.0021.003黏性土6.0019.99.928.0022.004黏性土5.0020.510.5-5粉土7.0022.012.0-表4.5 土层参数层号 与锚固体摩擦阻力(kPa)粘聚力水下(kPa)内摩擦角水下(度)水土 计算方法 m,c,K值 抗剪强度(kPa)160.0-m法4.68-260.00.0033.00分算m法18.48-360.035.0035.00合算m法7.50-4120.037.0034.00分算m法10.00-5120.039.0038.00分算m法10.00-4.1.5支锚信息表4.6 支锚道数支锚道数1表4.7 支锚信息支锚支锚类型道号水平间距(m)竖向间距(m)入射角()总长(m)锚固段长度(m)1锚杆1.5004.50015.0021.5015.00表4.8 支锚信息支锚道号预加力(kN)支锚刚度(MN/m)锚固体直径(mm)工况号锚固力调整系数材料抗力(kN)材料抗力调整系数1320.0020.0015021.00407.151.004.1.6土压力模型及系数调整弹性法土压力模型: 见图4.1图4.1弹性法土压力模型经典法土压力模型:见图4.2 图4.2经典法土压力模型表4.9 土层信息层号 土类名称水土 水压力调整系数外侧土压力调整系数1外侧土压力调整系数2内侧土压力调整系数内侧土压力最大值(kPa)1杂填土合算1.0001.0000.0001.00010000.0002黏性土分算1.0001.0000.0001.00010000.0003黏性土合算1.0001.0000.0001.00010000.0004黏性土分算1.0001.0001.0001.00010000.0005粉土分算1.0001.0001.0001.00010000.0004.1.7工况信息表4.10 工况信息工况工况深度支锚号类型(m)道号1开挖5.000-2加撑-1.锚杆3开挖9.000-4.2设计结果4.2.1结构计算各工况：图4.3 工况1图4.4 工况2图4.5 工况3图4.6 地表沉降内力位移包络图：图4.7内力包络图图4.8冠梁钢筋图表4.11 冠梁配筋： 钢筋级别选筋As1HRB40010E16As2HRB4006E16As3HRB400E16150环梁选筋结果 ：表4.12 环梁配筋钢筋级别选筋As1HRB40010E12As2HRB4006E12As3HRB400E12150配筋图：图4.9配筋图4.2.2截面验算表4.13 截面参数表桩是否均匀配筋 是 混凝土保护层厚度(mm)30桩的纵筋级别HRB400桩的螺旋箍筋级别HRB335桩的螺旋箍筋间距(mm)150弯矩折减系数0.85续上表剪力折减系数1.00荷载分项系数1.25配筋分段数一段各分段长度(m)12.00表4.14 内力取值表段号内力类型 弹性法计算值经典法计算值内力设计值内力实用值基坑内侧最大弯矩(kN.m)264.6826.8