基坑支护与降水毕业论文-正文.doc

成都市金牛区某建筑场地基坑支护及降水设计作者姓名：古滔学 号：201103010112专 业：土木工程（岩土工程方向）指导教师：郑达摘要本论文对成都成都市金牛区某建筑场地基坑支护及降水进行设计。本基坑开挖深度为15米，地下水埋深为-9.4m左右，对本场地基坑开挖时需要进行降水处理。本工程进行基坑支护的设计时，在考虑安全的前提下，结合技术和工程经济，采用锚拉式排桩支护。利用朗肯土压力理论进行主被动土压力的计算，运用blum法进行内力计算。分析桩身受力，分段求出桩身的最大弯矩值，由最大弯矩进行桩身的配筋计算。支护结构设计计算完成后，对基坑整体稳定性、桩身的抗倾覆及基坑底的抗隆起稳定性进行了验算，结果显示均满足要求。根据渗透系数确定基坑采用管井井点进行降水设计，在降水的设计上对本基坑的降水做了定量的设计计算。并对设计结果进行验算。 【关键词】深基坑；基坑支护；降水；锚拉桩；Support for building foundation pit in Jinniu District, ChengduName：GuTaoStudent No.：201103010112Major：Civil Engineering(Geotechnical Engineering)Supervisor：ZhengDaAbstract This paper designs the foundation pit support and precipitation of a building building in Chengdu, Jinniu District, Chengdu. The base pit excavation depth of 15 meters, the groundwater depth is about -9.4m, the site of the excavation to precipitation treatment. In the design of foundation pit support, the combination of technology and engineering economy, with the anchor pull type pile supporting, is considered when considering the premise of safety. Calculation of passive earth pressure using the Rankine soil pressure theory, using the equivalent beam method to calculate internal force. By force analysis of pile, the maximum bending moment of pile section calculated by the value of the maximum bending moment of pile reinforcement calculation. After the calculation of the supporting structure design, the stability of the foundation pit, the anti overturning of piles and the stability of the foundation pit bottom were checked. The results showed that the foundation pit was satisfied. According to the permeability coefficient of excavation can be obtained by tube well point dewatering design in dewatering design based on Dupuit well flow equation of the foundation pit precipitation do the quantitative design and calculation. And the design result is checked. Developed a scientific and strict monitoring program, the construction process is strictly monitored.Key words: Deep foundation pit ; Foundation pit support; foundation pit dewatering; soldier pile retaining; 目录目录1第一章 绪论51.1选题依据和研究意义51.2基坑工程的研究现状61.3研究的主要内容与思路8第二章 场地工程地质条件102.1工程概况102.2 场地位置及交通条件102.3 地形地貌112.4 地层112.5 水文地质条件122.6 场地地震效应13第三章 基坑降水设计143.1基坑降水概述143.2基坑降水设计计算153.2.1场地水文地质条件153.2.2井点管埋设深度计算153.2.3确定基坑降水的计算图形面积及等效半径163.2.4确定井点系统的抽水影响半径173.2.5基坑涌水量设计计算173.2.6单井出水量计算183.2.7确定降水井数量和间距183.2.8降水井深度确定19第四章 基坑支护方案244.1基坑特点分析244.1.1 基坑周边环境初步调查244.1.2 土层性质254.2基坑支护方案比选264.3 设计原则274.4 土压力计算274.4.1 计算模型324.4.2 主动土压力计算324.4.3 被动土压力计算324.4.4 单桩土压力计算32 4.5 桩长及配筋计算324.5.1嵌固深度计算354.5.2最大弯矩计算364.5.3桩身内力分析374.5.4桩截面配筋计算384.6 锚索设计的内步骤404.7 冠梁设计444.8 稳定性验算444.8.1 概述444.8.2 验算内容45第五章 结论49致谢50参考文献51第一章 绪论1.1选题依据和研究意义城市化的高速发展和土地资源的限制，使得城市空间的开发向高层和地下发展，也就产生了大量的深基坑工程。在深基坑工程，基坑支护的基坑施工的第一步，该项目的影响是巨大的，不符合的基坑支护的要求，将严重影响正常使用的施工，甚至造成事故，所以基坑开挖与支护的护理应引起人们足够的重视。早在20世纪30年代Terzaghi和Peck，他们已经开始在岩土工程问题研究基坑工程，基坑稳定性和总应力法支持负荷预测。在接下来的时期，世界各国学者把研究和在这一领域已经取得了丰硕的结果。我国基坑工程进行广泛的研究，开始于第二十世纪70年代，在当时的中国改革开放方兴未艾，如火如荼的基本建设，高层建筑不断涌现，相应的基坑深度的增加，基坑开挖深度稳步发展。特别是在第二十世纪90年代，大部分城市都进入了旧城改造阶段，在闹市区深基坑开挖对这个老问题的新内容。那是如何控制环境影响深基坑开挖，从而进一步促进深基坑开挖支护技术的研究与发展，有许多先进的设计计算方法，许多新的施工技术已付诸实践，基坑工程的发展常常是一种新形式的外壳，LED的新的分析方法的出现。早期常采用放坡开挖的形式，后来随着开挖深度的增加，边坡的空间是有限的，而开挖挡土墙产生.到目前为止，封闭形式已经发展到几十个。从基坑支护机理，对最早开挖边坡开挖基坑支护方法的发展，然后悬臂支护，拉锚组合式信封，信封，等等。边坡开挖需要较大的工作面，和基坑开挖土方量较大，在条件许可的情况下，仍然基坑围护的不失为一个好办法，悬臂支护是指无支撑和拉锚支护结构。可以通过板上设有桩和钢筋混凝土桩支护结构的形成，为挖掘围护材料的潜在能力，类型围护结构更为合理，可适用于各种形式的基坑的空间效应，综合利用，的联合支护结构的发展。但因为在基坑支护方面相关的理论研究的落后，取值及计算方法的不合理性以及设计选型和施工措施不规范等因素，造成人民生命财产的损失，所以基坑支护的设计方案的优化已经成为非常重要的研究课题。在毕业实习期间，到成都市金牛区某建筑楼施工现场进行了为期15天的实习。本基坑开挖深度为15米，地下水埋深为-9.4m左右，对本场地基坑开挖时需要进行降水处理。成都理工大学配有计算机硬件设备，以及Autocad设计软件，学校图书馆资料齐全，达到完成毕业设计所需的条件要求。本人以成都市金牛区某建筑楼基坑支护及降水设计为题，对成都成都市金牛区某建筑楼基坑支护及降水进行设计。希望借此次设计，可以提高本人对基坑支护设计的认识和理解，为以后更好的从事相关方面的工作打下基础。1.2基坑工程的研究现状1.2.1基坑工程概况 深基坑工程是岩土工程中的主要内容，它是在基础工程中的重要环节，特别是大型土木工程，没有例外，在这一领域。因此，掌握本专业的设计技能，为相关专业的设计人员是非常重要的。根据结构的支撑结构的目的，对基坑的一般要求有三个方面的作用： （1）保持土壤的效果，保证了基坑周围土体的稳定性不出土，使基坑有一个开放的，安全的空间。 （2）控制土的变形，保证相邻建筑物和地下管线的非开挖基坑的土体不会因位移而损坏。 （3）含水率含水率的函数，和基坑水位没有水位的变化，达到水位条件。自80年代，随着我国经济的发展，基础的基础深度逐渐增加，基坑深度也增加，基坑支护问题也越来越复杂。基坑工程是一项综合性的工程，涉及面广，不仅包括变形和在土力学强度，稳定性，还涉及到土与结构相互作用的问题，和建设是分不开的。因此，设计师有结构力学，土力学，地基处理，原位测试等学科知识。深基坑支护工程已成为该项目建设的一个热点，具有以下特征的深基坑支护工程。（1）建筑趋向高层，与基坑进一步开发。（2）基坑的开挖面积，超过一百米的宽度，长度的公里，要求更高的整体稳定性。（3）在软弱地层深基坑的位移和沉降会对环境造成很大的影响。（4）深基坑施工作业周期长，而临时基坑支撑越来越强。（5）深基坑支护系统不再只是临时支护结构，但涉及到建筑物的地基与基础、完善的基础。1.2.2 基坑支护结构的形式深基坑的开挖方法分为无支护开挖与支护开挖。无支护开挖和放坡开挖，地基土的性质好，开挖深度小，和开挖方法可以用来当施工现场有足够的空间。开挖基坑周围设置第一枪或地下连续墙支护结构，然后开挖方法和开挖侧设置于固定的情况下壁的边缘，当基坑开挖深度或上部荷载较大，需要设置支撑或锚，这是目前广泛应用于基坑开挖方法。（1）边坡开挖和简单的支持。土壤基础较好，基坑开挖不大，和开挖边坡的开挖时可采用施工现场条件允许的情况下。为了提高边坡的稳定性，可应用于边坡，袋装砂石和其他简单的支护桩的措施。然而，当土方量太大，工程造价高，边坡的开挖是不利的。（2）悬臂支护结构。钢筋混凝土排桩墙结构固定，钢板桩，地下连续墙，可在基坑底以下有足够的深度，开挖不设支撑或锚杆的支护结构，足够的埋深和抗弯承载力来保持自己的安全的整体稳定性和结构。对基坑工程适用于基坑开挖深度应用的好与不好。（3）重力式挡土结构。重力式挡土墙是由深层搅拌法和旋转喷发过程中形成的，与重力式挡土墙是在自然土壤中形成的。由于水泥土的抗拉强度低，桩的变形较大，所以对于浅基坑工程的应用。它是合适的（4）内支撑支护结构。通过结构和内部支持系统的支撑，支撑结构是钢筋混凝土排桩或地下连续墙的内部支持系统采用钢筋混凝土现浇，钢管或钢。由于内部支撑系统的刚度，变形小，可应用于各种土层的基坑工程。（5）锚杆支护结构。从支护结构体系和锚固系统，围护结构体系为钢筋混凝土排桩或地下连续墙。锚固系统可分为锚和底面固定，不设置在基坑开挖深度的锚，单层或多层锚杆拉地锚需要足够的空间来设置锚桩或其他锚。当锚型围护结构是有足够的摩擦力，地基土的要求，除了一般的软土地基，砂和粘土地基可以用。（6）支护土钉墙支护结构。土钉支护是近年来发展起来的用于土体开挖和支护的一种新的土壤结构稳定性，它由加筋土放在原位土体的细长金属棒（土）和附着在混凝土面板组成的斜坡，一个类似重力挡墙墙的形成。为了抵抗墙和其他势力背后的土压力，使边坡稳定开挖。1.2.3 基坑支护设计原则基坑支护工程设计的总体原则为：贯彻执行国家的技术经济政策，技术先进，经济，安全，安全适用，确保质量。除了满足设计要求，应保护环境，就地取材，因地制宜，节约资源。基坑支护的安全性，适用性，经济的设计要求，并满足三个方面综合考虑。安全性主要包括两个方面，一是支撑结构本身的强度，内力必须在允许范围内，材料的强度适中。二是轴承支撑结构的影响和支持是稳定的，需要一个支撑结构具有足够的承载力，不产生过大的变形。经济的要求，在设计时通过先进的技术和手段的运用，充分掌握支护结构的结构特点，通过一系列的程序，找到最佳的设计，使支护结构成本最低。适用性是指在适当的技术，施工过程中的方案，使设计更为经济合理，既满足规范的要求，而不过度分配的材料，不影响结构的支撑作用。1.3研究的主要内容与思路根据该场地的地质勘察报告，了解工程地质条件以及周边环境和已有建筑物情况。综合已有的基坑支护技术，参考各工程规范及文献资料，得出符合要求的支护设计方案。a.通过对该场地的地质勘察报告的分析，对基坑提出合理的设计方案。b.总结各土层物理性质、确定设计参数，进行土压力计算，嵌固深度及桩长计算，对支护桩进行稳定性计算，进行冠梁设计，并对桩身配筋。c.应根据基坑底面上覆土压力承压含水层作用在顶板上的水头压力相平衡的原理进行基坑降水设计。研究内容与思路详见图1-1;工程概况场地工程地质条件水文地质条件地质构造地形地貌 基坑降水设计降水井深度确定抗管涌稳定性验算井点埋设深度计算涌水量设计计算单井出水量计算降水井数量与间距桩长及配筋计算支护方案比选锚索及配筋计算冠梁设计计算稳定性验算 基坑支护设计图1-1 研究内容与思路第二章 场地工程地质条件2.1工程概况该地块项目位于成都市一环路北四段。该项目用地面积39724.40，总建筑面积为287301.64，其中地上建筑面积为198196.77，地下建筑面积为89104.87，拟建物包括6栋2633层的高层住宅楼（即1-2#1-5#塔楼、2#楼和3#楼），2栋2224层的高层办公楼（即1-1#塔楼和5#楼塔楼），3栋4F框架结构的商业用房（即1#楼、4#楼和5#楼）以及售楼部（后期变更为商业用房）等，除售楼部外，其余位置整体设三层地下室。该项目由四川省商业建筑设计院有限公司设计，其拟建物详细情况见表2-1。拟建建筑物性质一览表2-1序号建筑物名称0.00标高（m）结构类型层数及高度地下室和地下设备情况估计基础砌置深度及标高（m）估计基础形式及尺寸（m）单位荷载（KN/m、kPa）或总荷载（KN）对差异沉降敏感程度11#楼503.00框架4F23.40m-3F-15.0独立基础单柱6800KN一般21-1#塔楼503.00框架剪力墙22F97.95m-3F-15.0筏板基础550kPa敏感3地下室503.00框架/-3F-15.0独立基础单柱4800KN一般45#楼西侧的商业楼503.00框架4F22.75m/-2.0桩基础单柱6800KN一般2.2 场地位置及交通条件该场地位于成都市一环路北四段。场地北东面为一环路，北西面为恒德路，其他两面为居民小区。临恒德路那面房屋勘察期间未拆除，交通条件较好，其地理位置如图2-1所示。拟建场地位置图2-1 拟建场地地理位置示意图2.3 地形地貌成都工业学校地块项目位于成都市市区繁华地带，四周高楼林立，场地视野比较开阔，交通方便。拟建场地地貌单元属于岷江水系级阶地。2.4 地层场地上覆第四系人工填土（Q4ml），其下由第四系全新统河流冲洪积（Q4al+pl）成因的粉质粘土、砂及卵石组成。地层特征如下：(一)第四系全新统人工填土层（Q4ml）（1）杂填土：色杂、以深灰色为主；松散；稍湿。由碎砼块、瓦砾等建筑垃圾及粘性土、少量卵石组成。该层场地均有分布，层厚0.607.80m。（2）素填土：褐黄、褐灰色，松散稍密，稍湿。主要由粘性土组成，含少量砖瓦碎石，厚度较薄，沉积年代相对较老。该层场地局部地段分布，层厚0.402.30m。(二)第四系全新统河流冲洪积层（Q4al+pl）（3）粉质粘土：褐黄色，呈可塑状，局部未硬塑。含铁锰质氧化物及其结核，裂隙较发育，稍具光泽，切面稍光滑，干强度中等，韧性中等，底部渐变为粉土。该层局部地段分布，层厚0.504.20m。（4）细砂：黄灰、黄绿、褐黄色；松散；很湿饱和。以长石、石英为主，含少量云母片，局部地段相变为粉砂或中砂。该层分布于卵石层顶板以上，局部地段缺失，层厚0.501.90m。（5）中砂：褐黄、褐灰、黄灰色，松散，很湿饱和。以长石、石英为主，含少量云母片、暗色矿物，其中混有少量卵石及圆砾，局部渐变为粉细砂。该层呈薄层或透镜体状不规则分布于卵石层中，最大揭露厚度2.00m。（6）卵石：褐黄、褐灰、青灰色；松散密实。主要以花岗岩、石英岩、闪长岩等组成，呈亚圆形，磨圆度和分选性一般，微强风化，一般粒径25cm，大者可达15cm以上，卵石含量约50%75%以上，上部充填物为砂、圆砾及少量粘粒，下部局部地段卵石风化现象明显，充填物以粉土和粘粒为主。卵石层顶板埋深在3.97.80m，标高495.35499.07m，高差4.36m，起伏较大。2.5 水文地质条件场地地下水类型为砂卵石层中的孔隙潜水，其水位埋藏浅，水量丰富，对本工程基础设计和施工影响较大。场地地下水位埋藏相对较深，其初见水位在8.509.70m，稳定水位为8.109.50m，平均8.50m；标高493.28494.97m，平均494.12m。据收集气象水文资料，该场地属大陆季风型气候，其气候特征：(1)气温：年平均气温16.2C,极端最高气温39.30C,极端最低气温-5.9C,昼夜温差最大12C；(2)降雨量：雨季集中在79月份，多年平均降雨量947.00mm,最大日降雨量207.50mm,最大时降雨量28.1mm；(3)蒸发量：多年平均为1025.5mm；(4)积雪量：最大积雪厚度40mm；(5)风向、风速：多年平均风速为1.35m/s,最大风速（10分钟平均最大风速）为14.8m/s,瞬间极大风速为27.4m/s,全年主导风向为NNE风，出现频率为112.6场地地震效应根据波速测试报告，其剪切波速测试成果详见附录7“波速测试报告”。试验表明：场地土等效剪切波速Vse298.7329.1m/s，平均313.5m/s，覆盖层厚度大于36.0m，属类建筑场地，建议本场地卓越周期可采用0.268s。本场地分布的细砂为中等液化土，建筑场地处于建筑抗震的不利地段。但根据拟建物性质，整体设置三层地下室，施工时对细砂层进行挖出或者将基础埋置与细砂层以下，消除细砂的液化影响后，本场地可按建筑抗震的一般地段考虑。第三章 基坑降水设计3.1基坑降水概述基坑土方开挖前需要对土体进行降水，只有地下水标达到至基坑开挖面的下面，才能达到我们对基坑无水开挖的要求。在开挖基坑，土的含水层常被切断，致使地下水将会源源不断地流入基坑内。在夏季雨水充沛的季节里施工时，大量的地面水也会流入基坑内。因此为了保证基坑降水施工的正常进行，防止边坡塌方和地基承载能力的下降，我们必须提前做好基坑降水工作。降水一般指在坑中或坑外周边设置轻型井点或管井，采用专用设备抽取地基土中赋存的地下水，使得坑内水位低于施工作业面。排水一般指在地下水不丰富的地基中开挖基坑时边挖边用普通污水泵明排地下水及雨水。而挡水一般是在地基中设置各种形式的帷幕或挡水墙，将坑内外的水力联系通道隔断，采用挡水措施一般还需要与排水及降水措施配合。地下水控制方法可分为集水明排、降水、截水和回灌等型式单独或组合使用。其具体的适用条件见表3-1。表3-1 地下水控制方法适用条件方法名称土的类型渗透系数(m/d)降水深度(m)水文地质特征集水明排填土、粉土、粘性土、砂土7205上层滞水、或水量不大的潜水降水真空井点单6多200.120喷射井点0.12020管井粉土、砂土、碎石土、可溶岩、破碎带12005含水丰富的潜水、裂隙水截水粘性土、粉土、砂土、碎石土、可溶岩不限不限回灌填土、粉土砂土、碎石土0.1200不限同时基坑地下水控制应满足下列基本要求：(1) 、基坑开挖及地下结构施工期间，地下水保持在基地以下；（2）、深部承压水不引起坑底隆起；（3）、降水期间邻近建筑物和地下管线正常工作；（4）、基坑的稳定性。由于场地基岩埋藏较深，基础挖深较大，属降水工程的复杂场地。根据成都地区深基坑施工经验，场地宜采用管井降水。在进行降水方案设计时，主要应考虑到基坑开挖及桩基深度、坑壁支护要求以及地下水动力条件下的稳定等因素；同时为保证集水坑和电梯井的开挖深度，或保证地基处理的正常施工，应适当加大降水深度。降水方案详细设计时，对本场地砂、卵石土渗透系数K值可采用22m/d，降水井实际施工时，应根据当时施工季节进行抽水试验以确定准确的渗透系数以便对方案进行优化。考虑集水坑和电梯井的开挖深度，降水深度为20.5m。3.2基坑降水设计计算3.2.1场地水文地质条件该场地地下水为埋藏于第四系砂、卵石层中的孔隙水，微具承压。大气降水和区域地下水为其主要补给源。砂、卵石层为主要含水层，具较强渗透性。临近场地地铁施工、周边建筑物降水影响，场地地下水位埋藏相对较深，其初见水位在8.7010.00m，稳定水位为8.909.80m，平均9.40m；标高491.70493.74m，平均492.89m。场地砂卵石层为主要含水层，粉质粘土为隔水层。根据建筑基坑支护技术规程（JGJ120-99）结合现场的水文地质条件，根据场地土体的渗透系数，初步分析采用管井井点降水，该工程降水属于潜水非完整井降水。场地开挖面积，场地周长。3.2.2井点管埋设深度计算井点系统的埋深应按下式确定，其计算示意图见图3-1。 （3-1）图3-1 井点管埋设深度计算示意图式中：井管埋设面至基坑底面的距离； 基坑中轴线处降低后的地下水至基坑底面的距离； 地下水降落坡度，环形井点为，单排线状井点为； 基坑中轴线至井管的水平距离； 滤管长度。代入公式（3-1），得3.2.3确定基坑降水的计算图形面积及等效半径本基坑为不规则块状基坑，当基坑为非圆形时，根据建筑基坑支护技术规程（JGJ120-99）中，等效半径可按下式计算： （3-2）式中：基坑面积。代入公式（3-2），得3.2.4确定井点系统的抽水影响半径降水井影响半径宜通过试验或根据当地经验确定，根据建筑基坑支护技术规程（JGJ120-99），可按下列经验公式计算。 （3-3）式中：降水影响半径，； 基坑水位降深，； 渗透系数，此处取； 含水层厚度，此处取。代入公式（3-3），得3.2.5基坑涌水量设计计算根据建筑基坑支护技术规程（JGJ120-99），按均质含水层无承压完整井基坑涌水量计算，如图3-2。图3-2 无承压完整井涌水量计算简图基坑远离边界时，涌水量可按下式计算： （3-4）式中：基坑涌水量，； 渗透系数，此处取； 含水层厚度，此处取； 基坑水位降深，； 降水影响半径，； 基坑等效半径，。代入公式（3-4）得3.2.6单井出水量计算根据建筑基坑支护技术规程（JGJ120-99）单井出水量按下述管井经验公式计算： （3-5）式中：过滤器半径，本工程过滤器直径 ，； 过滤器进水部分长度，。 代入公式（3-5），得 3.2.7确定降水井数量和间距根据建筑基坑支护技术规程（JGJ120-99）中基坑涌水量及单井出水量要求，计算公式如下： （3-6）式中：基坑涌水量； 单井出水量。代入式（3-6），得，即时满足降水井数量要求。降水井间距，计算公式如下：，取35m。3.2.8降水井深度确定降水井深度按照建筑与市政降水工程技术规范(JGJ/T111-98)中的6.2.3式计算： （3-7）式中：钢筋混凝土管长度，取； 滤管长度，取； 沉砂管长度，取。代入公式（3-7），得3.2.9进水渗透流速计算根据建筑基坑支护技术规程（JGJ120-99）中规定，进水渗透流速应按下式计算。 （3-8）代入公式（3-8）得 （3-9）过滤器进水部分长度，。地下水的重度，取。代入公式（3-9）得 （3-10）代入公式（5-10）得，满足要求。3.2.10群井涌水量计算根据建筑与市政降水工程技术规范（JGJ/T111-98）的要求，群井涌水量计算公式如下： （3-11）式中：降水影响半径，；、各井至中心点的距离。代入公式（5-11）得即，满足设计要求。3.2.11降水深度验算根据建筑与市政降水工程技术规范（JGJ/T111-98）的要求，选取基坑中心点作为检验降水区受抽水影响最小处的水位降深，计算公式如下： （3-12）式中：井点系统形心处降低后的水位高度； 井点系统影响半径，； 、各井至中心点的距离。代入公式（3-12），得即，满足设计要求。3.2.13降水井结构设计根据基坑降水方案的设计，降水井数量，降水井深度，降水井间距，降水井直径。降水井结构图如图3-5。图3-5 降水井结构图附图，降水井平面布置图3-6：图3-6 降水井平面布置图第四章 基坑支护方案4.1基坑特点分析4.1.1 基坑周边环境初步调查拟建物包括高层建筑和附属商业裙楼，设三层整体地下室，建筑物对差异沉降敏感。拟建场地位于成都市一环路北三段，四周高楼林立，场地视野比较开阔，交通方便，建筑环境一般。周边建筑物情况详见表4-1。周边建筑物调查一览表表4-1序号建筑物名称与拟建建筑物相对位置建筑层数地下室层数对拟建建筑物影响程度1格林尚元丽舍拟建场地西北侧3层无地下室较大2一环路北四段拟建场地北侧交通干道较小3北辰花园拟建场地东侧6F无地下室较小4四川省建材工业科学研究院宿舍拟建场地南侧6F无地下室较大5恒德路拟建场地西侧道路较大本工程建设时需要对基坑支护进行详细设计，周边建筑物为住宅、道路等重要性建筑，必须保证周围建筑物在基坑施工期间不发生过大沉降、倾斜等破坏。拟建场地周边环境详见图4-1。拟建场地周边环境详见图4-14.1.2 土层性质场地分布的粉质粘土，力学性质一般，承载力较低。卵石层上覆砂层主要为细砂；卵石层中的砂层主要为中砂。卵石层密实度变化不大，总体而言，上部以松散稍密卵石为主，中下部以中密实卵石居多。地层参数详见下表4-2：表4-2基坑设计土层参数取值岩 土重 度压缩模量变形模量抗剪强度承载力特征值EsEo粘聚力内摩擦角fak名 称(kN/m3)(MPa)(MPa)标准值标准值(kPa)C（kpa）（）杂 填 土18/51060素 填 土18.53/101080粉质粘土19.56.5/3515180细 砂18.56/2290中 砂1988/28120卵松 散20.52016/32220稍 密212521/35350石中 密223028/40550密 实234536/458004.2基坑支护方案比选4.2.1基坑支护方案根据本基坑工程的开挖深度、周边环境、地层性质，结合成都市的地区经验，本工程可供选择的支护方式及其优劣性分析见表4-3。表4-3 支护方式及其优劣性分析表 分项特点支护方式主要特点质量可 靠性工期造价在本工程中的适宜性排桩支护施工时无振动、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,变形小较好较短较高本场地土质较好比较适用，不过在砂卵石层施工难度较大。桩锚支护适用于不同深度的基坑，成都市普遍使用，地区经验丰富。在淤泥质土中锚杆锚固效果较差，邻近建筑为桩基础时不能使用。受红线限制。好较长较高受红线及地质条件影响，本场地不能使用锚杆。但可采用锚拉桩工艺。桩撑支护可适用于不同深度的基坑，尤其使用于平面尺寸狭长的基坑，成都市有成功经验。但施工周期很长，尤其对后续施工影响很大。好较长较高通过合理布置支撑构件，保证土方挖运便利，但土方开挖难度较大，可采用方案。 通过比较不难发现，上述支护方案各有优缺点。从技术上讲除部分方案本工程不宜采用外，可以采用的支护方案不止一种。只有同时综合考虑安全、造价、工期等多方面因素，才能使支护方案最终做到既经济又合理。4.2.2基坑支护方案选择场地上覆人工填土厚度大，结构松散，其下的砂土及卵石也为松散体结构，本工程设有三层地下室，基坑深约15.0m，土体侧压力大，故基坑边坡处于不稳定状态，基础施工时应采取有效的支护措施，以保证市政道路、管网、相临建筑及施工的安全，并进行专门论证设计。（1）安全方面充分考虑到基坑周边的环境，四周是住宅楼，该工程处于闹市区，必须严格的控制基坑支护的安全措施。采用锚拉式排桩支护施工时，墙身强度高，刚度大，支护稳定性好，土体水平位移变性小，能够很好的满足工程的安全措施要求。（2）经济角度关于支撑体系，如果采用内支撑，那么工程量比较大，极为不经济，同时，考虑到急于拆除，且拆除过程中难以保持原力系的平衡。采用锚拉式排桩支护，既满足工程需要，又节省了造价。（3）其他方面按照成都地区的施工经验，采用锚拉式排桩支护施工时，无振动，无噪音等环境公害，对周围影响环境较小。根据成都地区建筑地基基础设计规范（DB51T50262001）第11.5.3条确定，本工程基坑安全等级为一级。采用锚拉式排桩支护4.3 设计原则（1）安全可靠基坑支护结构应确保在土体开挖和地下结构的施工过程中的安全及基坑周围环境不受基坑开挖影响。（2） 经济合理在安全的前提下，应综合工期、质量、材料、设备人工及环保等条件综合研究确保经济合理。（3） 施工便宜及确保工期满足前两项前提下应采用先进的施工工艺，合理地组织设计，最大限度地满足方便施工和保证工期的要求。4.4 土压力计算为了设计基坑支护结构，土压力的大小和分布是首先需要计。朗肯土压力理论是通过对弹性半空间体应力状态的研究，根据土壤条件的极限平衡中的土压力计算方法的推导和挡墙墙背垂直、光滑的理论应用，挡土墙填土面水平。库伦土压力理论是一个滑动楔从墙的极限平衡状态的形成，与土压力理论衍生出的楔体的静力平衡。4.4.1 计算模型根据场地工程地质条件，假设桩埋入密实卵石层，建立土压力计算模型，如图4-2。图4-2 土压力计算模型4.4.2主动土压力计算本工程场地平坦，土体上部底面超载20kPa，在影响范围有一建筑物产生的侧向荷载，且不考虑施工荷载及邻近基础工程施工的影响，采用郎肯土压力理论，计算公式如下：主动土压力系数： （4-1）主动土压力： （4-2）总主动土压力: （4-3）式中：土的内摩擦角（。）； 土的重度（kN/m3）； 计算处深度（m）；土的粘聚力（kPa）；土层的厚度（m）； 桩顶土压力，即m处；kPa第一层土下部土压力，即m处；kPa 第二层土上部土压力，即m处；kPa第二层土下部土压力，即m处；kPa第三层上部土压力，即m处；kPa第三层下部土压力，即m处；kPa第四层上部土压力，即m处；kPa第四层下部土压力，在m处；kPa第五层上部土压力，即m处；kPa第五层下部土压力，即m处；kPa第六层上部土压力，即m处；kPa第六层下部土压力，即m处；kPa基地土压力；即m处；kPa根据公式（4-3）可计算出各土层的主动土压力如下：kN/m kN/m kN/m kN/m kN/m kN/m4.4.3 被动土压力计算采用郎肯土压力计算理论，计算公式如下：被动土压力系数： （4-4）土压力： （4-5）总被动土压力： （4-6） 、式中：土的内摩擦角（。）； 土的重度（kN/m3）；计算处深度（m）；土的粘聚力（kPa）； 土层的厚度（m）；kPa根据公式可计算出各层土的总被动土压力；kN/m主、被动土压力分布情况如图4-3所示。 4-3主、被动土压力分布情况图附表土压力计算表表4-4、4-5；表4-4主动土压力计算表土层深度c荷载重度rheaEa主动土压力合力距本土层距离m05100180-8.39 2.851001850.427.10 26.19 26.19 2.29 2.81010018.550.418.70 0.00 26.19 3.51010018.563.3527.82 16.28 42.47 0.00 3.5022018.563.3528.82 0.00 42.47 4.0022018.572.633.03 15.46 57.93 0.26 4.0032020.572.622.31 0.00 57.93 5.0032020.593.128.61 25.46 83.39 0.52 12.30329021246.982.01 123.74 487.13 4.24 12.30409021246.958.04 0.00 487.13 13.50409022273.363.78 73.09 560.21 0.61 13.50409022273.363.78 0.00 560.21 15.00409022306.397.94141.05 661.26 0.76 15.00359021306.397.94 0.00 661.26 25.00359021516.3147.89 1168.78 1830.04 5.41 土层深度c荷载重度rhepEp被动土压力合力距本土层距离m15.00382021306.30.000.0016.550352021306.3120.410.0093.551.3125.00382021516.3882.794236.604330.145.29表4-5 被动土压力计算表4.4.4 单桩土压力计算单桩土压力为单宽土压力乘以桩间距，桩间距为2m，主、被动土压力如图4-4所示。 图4-4 单桩主、被动土压力分布图 4.5 桩长及配筋计算 根据建筑基坑支护技术规范锚杆的水平间距不宜小于1.5m：多层锚杆，其竖向间距不宜小于2.0m的要求，以及参考已有建筑实例的结果，拟定锚索间距2.5m，桩径1m，桩间距2m计算。放坡比为1:1，坡面喷射混凝土面层80mm厚。悬臂桩主要依靠嵌入土内的深度，以平衡上部地面荷载、水压力及主动土压力形成的侧压力，因此插入深度至关重要。本设计采用Blum法求嵌固深度。布鲁姆法的基本原理如图4-5a、4-5b。ACPBKpKaepBpGCBP MGA EpEpRAMRAeaBEp图4-5a 布鲁姆计算简图净土压力合力、组成力偶，不能平衡，假定桩底端作用一个向左的力。ACPBKpKaepBpGCBEpPMGAGEpRAMRAeaBaHDYY ybEpl图4-5b 布鲁姆计算简图点净土压力零点；剪力零点。 （1）点至基坑底面的距离。 （4-7） （4-8） （2）至基坑底面的距离。 （4-9）（3）当时，确定。 （4-10） （4-11）式中：主动土压力合力（）；（4）设计嵌固深度。 （4-12）4.5.1嵌固深度计算本设计根据Blum理论采用简化计算方法。设计时，土体参数均采用各土层对土层厚度的加权平均值来计算，加权平均后采用的土体参数见下表4-6。表4-6 基坑土层设计参数加权平均取值岩土名称重度(kN/m3)粘聚力标准C（kpa）内摩擦角标准值（）杂 填 土18510素 填 土18.51010粉质粘土19.53515细 砂18.5/22中 砂19/28卵石松 散20