基坑边坡支护毕业设计.docx

基坑边坡支护毕业设计目录摘要IABSTRACTII第一篇 基坑支护方案设计1第1章 设计条件及分析11.1工程概况11.2工程地质条件11.2.1场地位置及地形地貌11.2.2地层岩性11.2.3地质构造21.2.4不良地质作用21.3岩土工程参数选取21.4水文地质条件31.5本基坑支护特点分析3第2章 设计依据及设计原则42.1本基坑工程设计依据42.1.1相关技术规范规程42.1.2采用相关资料、施工图纸42.2基坑支护设计原则与设计思路4第3章 基坑支护方案论证63.1深基坑支护三种方案简介63.1.1土钉支护63.1.2喷锚网支护83.1.3桩锚支护10第4章 基坑支护结构设计计算134.1剖面1-1134.1.1设计计算134.1.2稳定性分析174.2剖面2-2184.2.1设计计算184.2.2稳定性分析224.3剖面3-3224.3.1稳定性分析234.4剖面4-4234.4.1设计计算234.4.2稳定性分析294.5剖面5-5314.5.1设计计算314.5.2稳定性分析43第二篇 施工组织设计51第1章 施工组织设计依据511.1工程概况511.2施工技术规范规程51第2章 施工技术532.1施工准备及场地平面布置532.2支护结构施工技术工艺流程及说明532.2.1人工挖孔桩532.2.2锚索成孔及注浆、施加预应力572.2.3钢筋锚杆602.2.4钢筋混凝土施工62第3章 施工质量控制及其标准703.1质量管理813.1.1施工准备阶段的质量管理813.1.2施工阶段的质量管理813.2质量保证体系813.3质量评定标准823.4质量保证措施833.4.1测量工作的质量保证措施833.4.2锚索的质量保证措施及检验833.4.3模板及支架质量保证833.4.4钢筋质量保证措施843.4.5混凝土的质量保证措施84第4章 基坑监测与信息化施工854.1检测项目检测方法精度要求及测点布置854.2监测项目的警戒值及应急措施854.2.1警戒值确定的原则854.2.2警戒值854.2.3应急措施864.3观测时间与周期86第5章 计划工期与施工进度控制875.1施工工期保证措施875.2施工用水用电875.3施工进度计划87第6章 安全文明施工与环境保护906.1安全施工制度与措施906.1.1安全施工保证措施906.2环境保护要求与措施916.2.1文明施工措施91第7章 组织机构与岗位责任制937.1各职位责任937.2组织机构与岗位图表93第三篇 工程预算书95结束语104参考文献10589第一篇 基坑支护方案设计第1章 设计条件及分析1.1工程概况*省*市青龙王府由1#商住楼和2#住宅楼组成。位于*市*河畔，*东路与东风路交汇处的东南角。拟建建筑场地的东侧现为一边坡，长约120m，开挖后高度为2.013.0m，北段采用毛石挡墙进行支挡，整个坡顶分布有大量民房。1#商住楼北侧水平距离约0.8m处，有一栋6层楼的砖混结构的办公楼，据业主介绍，基础为桩基础；南侧有一栋6层楼砖混结构的商住楼，与边坡的最小水平距离约为1.5m，据业主介绍，基础为桩基础。1#栋商住楼地下室开挖后，基坑（边坡）最大高度达到4.2m。本工程基坑开挖和土方开挖可能危及坡顶部位既有建筑及道路的安全，破坏后果严重，该工程安全性等级定位一级。1.2工程地质条件1.2.1场地位置及地形地貌本场地位于*市*河畔，东风路与*东路交汇处的东北角，场地原始地貌属*河流堆积地貌流水堆积低岗（-5dal），位处二级阶地，由白垩系下统泥质粉砂岩组成基座阶地，地面起伏较大。场地目前地面标高为217.13231.59m,在场地东侧有一较高边坡，开挖后高度在213m之间，北段采用毛石挡土墙进行支挡，坡顶分布大量民房。1#商住楼北侧水平距离约0.8m，有一栋6层楼砖混结构的商住楼，基础为桩基础；南侧有一栋6层楼砖混结构的商住楼，与边坡的最小水平距离约为1.5m，基础为桩基础。现有边坡的坡脚为拟建的2#住宅楼，设计层数为6+1层，高度26.8m，地下室一层，高度为2.8m；1#商住楼设计层数-1+23层，高度79.5m，地下室一层，高度3.6m；地下室开挖后，基坑（边坡）最大高度将达到4.2m。场地在*市东风路与*东路交汇处的东侧，交通十分便利。1.2.2地层岩性根据勘察结果，结合区域地质资料，场地内揭露地层自上而下依次为杂填土、粉质粘土、圆砾、强风化泥质粉砂岩、中风化泥质粉砂岩。分述如下：1、杂填土（为地层编号，下同）（Qml）灰褐色，主要由杂土组成，夹含大量建筑垃圾，结构松散，密实度差。此层在场地钻孔均有分布，层厚0.607.60m，层顶标高217.15231.59m,层底标高209.73228.49m。2、粉质粘土（Qal)黄褐色、棕红色，局部钻孔见黑色铁锰质氧化物，无摇振反应，稍湿，高层部分因含水量大呈可塑状，多层部分呈硬塑状，切面无光泽，干强度中等，韧性中等。此层全场地分布，层厚1.809.70m，层顶标高209.73228.49m,层底标高207.35224.12m。3圆砾（Qal)灰褐色，颗粒呈亚圆形，母岩成份主要为石英砂岩、硅质岩等，砾径一般230mm，大者达40mm左右，孔隙为粗、中砂充填，含少量粘粒，级配一般，呈中密状态，饱和。此层在场地仅ZK5、ZK7、ZK8中有分布，层厚1.5012.00m，层顶标高24.9031.74m，层底标高为17.9224.54m。4强风化泥质粉砂岩（K1）紫红色，粉砂质结构，中厚层状构造，钙泥质胶结，节理裂隙发育，多为强、中风化互层，岩芯多呈饼状、块状、短柱状，偶夹白色方解石脉带，宽约13mm，岩芯较坚硬，易风化，遇水易软化，岩体基本质量等级级。此层为场地基岩，层厚1.4012.50m，层顶标高205.75224.12m。 5中风化泥质粉砂岩(K1)紫红色，粉砂质结构，中厚层状构造，钙泥质胶结，节理裂隙较发育，岩芯多呈短柱状，少量长柱状，偶夹白色方解石脉带，宽约13mm，偶见米粒大小的溶蚀现象，岩芯较完整坚硬，多呈短至长柱状，易风化，岩体基本质量等级级，RQD值为85%左右。此层为场地基岩，钻孔控制厚度最大为7.35m，此层层顶标高196.13220.42m。1.2.3地质构造根据钻孔揭露及有关区域资料，场地基底为白垩系下统（K1）泥质粉砂岩，上覆第四系地层。第四系地层岩性主要为冲积成因的粉质粘土、圆砾，地表覆盖一层杂填土。据1：20万区域地质调查报告（*幅），未见断裂构造穿过拟建场地及其附近。据钻孔揭露，场地基底岩面较为平缓，泥质粉砂岩为场地基底岩层，埋深不大，岩层稳定，尚未发现有不良地质现象，同时地下水活动较弱。1.2.4不良地质作用场地位于一至二级阶地，地形起伏较大，基底稍有起伏，北侧有一较高边坡，场地局部分布有防空洞，防空洞高3m，宽2m，主要分布在拟建场地的北侧，需进行开挖处理，以免防空洞产生地面沉陷而造成不良影响，根据拟建建筑物的设计标高和地下室的设计标高确定，2#楼北侧的边坡将增加到10m左右。如不采取切实有效的支护措施，极有可能产生滑坡，进而危及坡顶部位既有建筑物的安全而引发地质灾害。1.3岩土工程参数选取根据*省资源规划勘察院提供的*市福星青龙王府1#、2#楼岩土工程详细勘察报告，岩土设计参数采用如下参数：表1.1 岩土工程参数取用表土层重度（kN/m3）()C（kpa）m(kN/m4)杂填土18.066720粉质粘土19.214.929.24380泥质粉砂岩20201575001.4水文地质条件通过查阅*省资源勘察院提供的*市福星青龙王府1#、2#楼岩土工程详细勘察报告，可以知道本工程的地下水位相对较低，而且主要为上层滞水：主要存在杂填土，勘测期间水量较小；孔隙潜水：赋存于圆砾层中，勘测期间水量一般；岩石裂隙水：赋存于白垩系泥质粉砂岩裂隙中，水量贫乏，因此在后面的方案选型及设计计算中不考虑地下水的影响。1.5本基坑支护特点分析1、场地东侧南段既是基坑又是边坡，2#住宅楼开挖深度为13m，开挖深度相对较大，因此挡土墙的处理是本工程的重中之重，所以本段采用桩锚支护。2、1#号楼周边建筑物紧挨，施工场地狭小，同时在1#号楼南侧，地下管线紧挨建筑红线，有煤气等重要管线，不具备放坡开挖和打锚杆的条件，因此采用排桩支护。3、场地东侧挡土墙的周长较长，约有120m。4、工期要求相对短。5、基坑安全等级：由于周边环境复杂，基坑开挖深度大，地质条件复杂，支护结构破坏后对周边环境和地下结构的施工影响很严重，基坑安全等级为1级。6、基坑使用期限：由于“零排放”工程工期紧，设计基坑使用期限为180天。第2章设计依据及设计原则2.1本基坑工程设计依据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。2.1.1相关技术规范规程 岩土工程勘察规范(GB500212001) 建筑基坑支护技术规程(JGJ120-99) 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) *市福星青龙王府1#、2#楼岩土工程勘察报告 *省资源规划勘测院提供 *市青龙王府总平面图*华艺工程设计有限提供2.1.2采用相关资料、施工图纸1、基坑地质条件、周边环境、地下管线等资料由*省资源规划勘测院提供； 2、基础底板平面图由*华艺工程设计有限公司提供。2.2基坑支护设计原则与设计思路 1、本基坑支护坚持安全、经济、方便施工的设计原则和思路。在掌握基坑工程要求（平面尺寸和深度等）、场地工程和水文地质条件、场地周边环境条件等资料后，对影响基坑工程维护体系安全的主要矛盾作出分析。根据本基坑的特点，基坑首先要保证其安全性，这就要求控制坑壁的变形，基坑设计时选用变形小的支护体系。 2、安全原则不仅指维护体系本身安全，保证基坑开挖、地下结构施工顺利，而且要保证临近建（构）筑物和市政设施的安全和正常使用。 3、经济原则不仅是指维护体系的工程费用，而且要考虑工期，考虑开挖是否方便，考虑安全贮备是否足够，应采用综合分析，确定该方案是否经济合理。 4、方便施工原则也应是维护体系的选用原则和思路之一。方便施工可以降低开挖费用，而且可以节约工期、提高维护体系的可靠性。 5、围护设计要因地3宜，根据基坑工程周围建（构）筑物对维护体系变位的适应能力，选用合理的围护型式，进行围护结构体系设计。第3章基坑支护方案论证3.1深基坑支护三种方案简介随着基础建设的不断发展，深基坑支护手段也在不断发展与改进，如混凝土灌注排桩支护、地下连续墙支护、桩锚支护、土钉墙支护、喷锚网支护等。但无论方法手段怎样改进，深基坑支护的基本要求及设置原则是不会变的。深基坑支护的基本要求是【3】： 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。下面简要介绍几种常用的深基坑之护手段。3.1.1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【4】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。深基坑逐层开挖，逐层在边坡以较密排列（上下左右）大如图钉（钢筋），强化受力土体，并在土钉坡面设置钢筋网，分层喷射混凝土，就是土钉支护。喷射混凝土内的钢筋网既调整结构了锚杆或土钉和喷射混凝土之间的受力使之均匀,以使喷层有一定柔性,允许边坡有一定位移.同时喷射混凝土防止雨水冲刷,保持边坡稳定和安全【5】。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，一般认为可用于标贯击数N值在5以上的砂质土与N值在3以上的粘性土。土钉支护也有其缺点和局限性，主要有：（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。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【13】： （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，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F6F8，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*地区的经验及本基坑的特点，本基坑支护面层的设计方案如下：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。（5）排水系统为了防止地表水渗透对喷射混凝土面层产生压力，并降低土体强度和土体与土钉之间的界面粘结力，土钉支护在一般情况下都必须有良好的排水系统。施工开挖前要先做好地面排水，设置地面排水沟引走地表水，或设置不透水的混凝土地面防止近处的地表水向下渗透。沿着基坑边缘地面要垫高防止地表水注入基坑内。随着向下开挖和支护，可从上到下设置前表排水管，即用直径60100mm，长300400mm的短塑料管插入坡面以便将混凝土面层背后的水排走。在基坑底部应设排水沟和集水井，排水沟需防渗漏，并离开面层一定距离。3.1.2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。 1、工作原理【7】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其基本原理。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起骨架约束作用，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，使得复合体塑性变形延缓形成渐进开裂，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。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1215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。 5、喷锚网支护施工施工工艺流程一般规定如下：机械开挖人工修坡喷射底层细石砼锚杆成孔清孔安置锚筋与注浆绑扎底网筋并焊接锚头加强筋喷射面层砼全封闭视土质确定龄期进入第二层循环作业。（1) 开挖：步距应与锚杆层距一致，并要按暴露土层的直立能力、浸水情况进行调整，必要时要进行分段跳挖、采用竖直注浆管棚等措施限制水土涌出，在重要的限制位移变形的地段尽量减少挖深，严禁超挖，并尽快喷射底层砼，加速凝剂；（2) 成孔：按土层和地下水量选择合理钻机和钻具。多用地质钻机或土锚钻机（YTN-87）。电动液压钻机或风动冲击旋转钻机，若采用注浆锚管，则采用风动锤击成孔。值得注意两点：一是尽量不用泥浆护壁成孔，免使锚固力大为降低；二是超过10米深孔不宜用手工洛阳铲，因费用低，成孔快，广为采用，但洛阳铲成孔多成水平状，甚至倒斜角，在之浆阀不完善的条件下经常灌浆不满，锚固力甚低。孔位纵横定位允差分别为10cm5cm；（3) 清孔：用压缩空气0.50.6MPa吹清残土或0.15MPa清水洗孔去泥壁，这个工序对提高锚固力很重要；（4) 置筋与注浆：锚筋要设置定位架，连同注浆管一齐插到孔底，压力灌浆使浆从孔口流出，要求锚固力大的尚要设补压管，在初凝前补浆、对注浆锚管要在口部设止浆塞。浆液采用525#纯水泥浆，水灰比0.40.5，强度等级不低于20MPa；（5) 披挂面层钢筋并焊接锚头，锚头焊接有几种方式，钢筋穿孔焊接或井字短筋压焊；（6) 喷射第二层细石砼坡面全封闭。一般坡面砼板厚度为1216cm。在施工过程中，一般会在坡面设置一些泄水管，待最后结束时予以封闭。上面提到的超前注浆锚杆和高压注浆管棚技术都被证明是防止开挖面水土流动的有效工艺，要视乎施工队伍的工艺水平并通过试验确定施工参数。3.1.3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院里构筑物的土层，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；用于做逆作法施工地下室的支撑，或在基坑深度、宽度较大（10m），上部不能用钢支撑的情况下作坑壁支护，使可在完全敞开、不放坡的条件下进行基坑开挖和进行机械化施工；用于陡边坡的护壁支撑，可起支撑一定土压力的挡土墙和护面作用，减少放坡，节省挖坡土方量；或用于做输电线路铁塔基础的锚桩，以减少基础尺寸等，特别对于难以采用支撑的大面积、大深度的基坑，地下铁道的车站、大型地下商场、地下停车场等更有实用意义。 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剪力，锚杆通过两者间剪力起作用；（3）有锚固段长度与抗剪强度，产生锚杆的抗拔力。抗拔力加安全度大于桩侧压力所产生的锚杆轴向力，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。桩锚支护体系由挡土结构物与土层锚杆系统两部分组成。在桩锚支护中，挡土结构物为桩，土层锚杆系统由锚索、自由段、锚固段及锚头、垫块等组成。锚杆按锚固段的型式有圆柱型、扩大端部型及连续球型。对于拉力不高，临时性挡土结构可采用圆柱型锚固体；锚固于砂质土、硬粘土层并要求较高承载力的锚杆，可采用连续球体型锚固体。 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。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：本工程场地条件较为复杂，原有边坡坡顶有一挡土墙，所以在设计施工的过程中必须严格确保边坡的变形，虽然土钉支护造价较省，但由于土钉对控制变形的效果相对较差，所以在本工程中不予考虑。第4章 基坑支护结构设计计算与稳定性验算4.1剖面1-14.1.1 设计计算一、土压力计算1-1剖面以ZK2为准进行计算,基坑开挖深度为4.2m,上部均布荷载为q=20kN/m场地地质条件和计算参数见下表4.1：表4.1 土层设计计算参数土层层底标高（m）层厚（m）重度（kN/m3） ()c(kPa)杂填土212.15.41866粉质粘土207.74.419.214.929.6泥质粉砂岩202015图4.1.1土压力分布图主动土压力系数：杂填土：；粉质粘土：；泥质粉砂岩：；被动土压力系数：杂填土：；粉质粘土：；泥质粉砂岩：；主动土压力分布：a点：；b点：；c点上：；c点下：；根据建筑基坑支护技术规程JGJ120-99得基坑底以下土层主动土压力按矩形分布，则有d点上：；d点下：；e点：；被动土压力分布：b点：；c点上：；c点下：；d点上：；d点下：；e点：；由于c点之下被动土压力都大于主动土压力，土压力零点不存在，所以取c点处为弯矩零点。；求嵌固深度hd：根据建筑基坑支护技术规程JGJ120-99得：；得；则嵌固深度；取。桩长7+4.2=11.2m。二、挡土结构内力计算采用人工挖孔桩，桩径1200mm，桩中心距2000mm。剪力为零点位置以及相应的最大弯矩设计值，求；由得：；得；相应的最大弯矩计算值注：弯矩顺时针方向为正。则最大弯矩设计值。三、桩身配筋计算根据混凝土结构设计规范知，圆形截面钢筋布置如下:图4.1.2 沿周边均匀配筋的圆形截面由最大弯矩，桩径1200mm，混凝土标号C25，主筋采用HRB335级钢筋，保护层厚度50mm，预计配2625钢筋；箍筋为HPB225级钢筋，采用8螺旋箍筋，间距200mm：加强钢筋为HRB335级钢筋，采用16加强钢筋，间距2000mm，以加强钢筋笼刚度。有，：由公式，；得，；配筋满足要求。四、冠梁设计因为场地狭小，不适宜作冠梁。4.1.2稳定性分析一、整体稳定性验算由稳定性验算公式：；整体稳定性分析如图图4.1.3稳定性分析圆弧半径(m) R = 14.597m圆心坐标X(m) X = 0.53m圆心坐标Y(m) Y = 1.64m得整体稳定性安全系数为；稳定性达到要求。二、墙底抗隆起验算因桩底打入强风化岩层中，可不进行抗隆起验算。4.2剖面2-24.2.1 设计计算一、土压力计算2-2剖面以ZK9为准进行计算,基坑开挖深度为3.9m,上部均布荷载为q=60kN/m。场地地质条件和计算参数见下表：表4.2 土层设计计算参数土层层底标高（m）层厚（m）重度（kN/m3） ()c(kPa)杂填土216.91.21866粉质粘土202.84.119.214.929.6泥质粉砂岩202015图4.2.1土压力分布图主动土压力系数：杂填土：；粉质粘土：；泥质粉砂岩：；被动土压力系数：3杂填土：；粉质粘土：；泥质粉砂岩：；主动土压力分布a点：；b点上：；b点下：；c点：；d点上：；d点下：；根据建筑基坑支护技术规程JGJ120-99得基坑底以下土层主动土压力按矩形分布，则有e点：被动土压力分布：c点：；d点上：；d点下：；e点：；由于被动土压力都大于主动土压力，土压力零点不存在，所以取开挖深度处c点为弯矩零点。；求嵌固深度hd：根据建筑基坑支护技术规程JGJ120-99得：；得；得出；则嵌固深度；取hd=6.1m；桩长6.1+3.9=10m。二、挡土结构内力计算采用人工挖孔桩，桩径1000mm，桩中心距2500mm。剪力为零点位置以及相应的最大弯矩设计值，求；由得：；得则相应的最大弯矩计算值注：弯矩顺时针方向为正。则最大弯矩设计值。三、桩身配筋计算根据混凝土结构设计规范知，圆形截面钢筋布置如下:图4.2.2 沿周边均匀配筋的圆形截面由最大弯矩，桩径1000mm，混凝土标号C25，主筋采用HRB335级钢筋，保护层厚度50mm，预计配2025钢筋；箍筋为HPB225级钢筋，采用8螺旋箍筋，间距200mm：加强钢筋为HRB335级钢筋，采用16加强钢筋，间距2000mm，以加强钢筋笼刚度。有，；由公式，；得，；配筋满足要求。四、冠梁设计因场地狭小，不宜做冠梁。4.2.2 稳定性分析一、整体稳定性验算由稳定性验算公式：整体稳定性分析如图图4.2.3稳定性分析圆弧半径(m) R = 14.68m圆心坐标X(m) X = 1.33m圆心坐标Y(m) Y = 1.7m得整体稳定性安全系数为；稳定性达到要求。二、墙底抗隆起验算因桩底打入强风化岩层中，可不进行抗隆起验算。4.3剖面3-3本段基坑开挖深度为3.18m，采用放坡支护方案：场地地质条件和计算参数见下表4.3：表4.3 土层设计计算参数土层层底标高（m）层厚（m）重度（kN/m3） ()c(kPa)杂填土216.181.21866粉质粘土208.687.519.214.929.6泥质粉砂岩202015取坡率值为1：1，既基坑坡脚为45；稳定性验算：如图图4.3稳定性分析取半径R=5.5m时有：从图中量取各土条的中心高度h，计算各土条的重力W，将结果列于表4.3.1表4.3.1土条编号土条宽度b(m)土条中心高h(m)土条重力W(kN)(kN)(kN)（m）10.80.375.6870.695.6420.81.0115.51154.0114.9930.81.5223.35249.4921.3340.81.8828.093415.723.2950.81.6123.584416.3716.9760.740.678.92577.484.86合计53.746土坡稳定安全系数为；取半径R=5 m时有：从图中量取各土条的中心高度h，计算各土条的重力W，将结果列于表4.3.2表4.3.2土条编号土条宽度b(m)土条中心高h(m)土条重力W(kN)(kN)(kN)（m）10.80.446.7630.356.7520.81.2118.5961.9418.4830.81.8628.57167.8727.4640.82.3635.462514.9832.1450.82.2633.563619.7227.1660.81.5322.354916.8614.6770.520.575.34624.712.51合计66.436.69土坡稳定安全系数为：；满足要求。4.4剖面4-44.4.1设计计算一、土压力计算4-4剖面以ZK12为准进行计算,基坑开挖深度为3.9m,上部均布荷载为q=100kN/m，设一道锚索；场地地质条件和计算参数见表4.4。表4.4 土层设计计算参数土层层底标高（m）层厚（m）重度（kN/m3） ()c(kPa)杂填土217.30.81866粉质粘土204.3319.214.929.6泥质粉砂岩202015图4.4.1土压力分布图主动土压力系数：杂填土：粉质粘土：泥质粉砂岩：被动土压力系数：杂填土：粉质粘土：泥质粉砂岩：主动土压力分布：a点：；b点上：；b点下：；c点上：；c点下：；d点：；根据建筑基坑支护技术规程JGJ120-99得基坑底以下土层主动土压力按矩形分布，则有e点：；被动土压力分布：d点：；e点：；土压力零点距开基坑底面的距离可按下式计算：；得u=0.52m；则在开挖面下0.52m处为弯矩零点。；求锚索水平拉力设计值：根据建筑基坑支护技术规程JGJ120-99得：；得；锚索水平拉力设计值：。求嵌固深度hd：由；得：得出：取嵌固深度；桩长为7.1+3.9=11m。二、挡土结构内力计算采用人工挖孔桩，桩径1000mm，桩中心距2500mm。剪力为零点位置、以及相应的最大弯矩设计值；在开挖面下剪力为零的点；由得：；得；在开挖面上剪力为零的点；由得：；则；则相应的最大弯矩计算值；注：弯矩顺时针方向为正。；则取最大弯矩计算值为；则最大弯矩设计值。三、桩身配筋计算根据混凝土结构设计规范知，圆形截面钢筋布置如下:图4.4.2 沿周边均匀配筋的圆形截面由最大弯矩，桩径1000mm，混凝土标号C25，主筋采用HRB335级钢筋，保护层厚度50mm，预计配1620钢筋；箍筋为HPB225级钢筋，采用8螺旋箍筋，间距200mm：加强钢筋为HRB335级钢筋，采用16加强钢筋，间距2000mm，以加强钢筋笼刚度。有，：由公式，；得，：；配筋满足要求。四、冠梁设计取冠梁宽1000mm，高600mm，混凝土采用C25，钢筋采用HRB335，钢筋保护层厚度取50mm；主筋配筋按最小配筋率计算，即，得。则可选616，410，。箍筋选取8双肢闭封箍，间距200mm。五、锚索设计由土层锚杆设计与施工规范：锚索倾角取20，采用HRB335级钢筋；，；锚索自由段长度：；取；由题意知锚索锚固段将穿过粉质粘土和泥质粉砂岩，由三角关系可知在粉质粘土中的长度为；则在泥质粉砂岩中的锚固段长度为：；则锚索长度为；取锚索长度；锚索的截面面积应按下式确定：；锚索抗拉安全系数；查表可选用钢绞线，（）；4.4.2 稳定性分析一、整体稳定性验算由稳定性验算公式：；整体稳定性分析如图图4.4.