深基坑支撑系统设计毕业论文.doc

深基坑支撑系统设计毕业论文1设计方案综合说明1.1设计任务1.1.1 本设计为深基坑工程设计者应根据原始资料，在规定的期限内完成以下毕业设计任务书：根据给定的原始资料进行深基坑结构设计和施工设计；就指导老师针对性提出的相关设计专题进行加强论述。在完成设计以后交出深基坑设计说明书一份。设计说明书的内容必须包含如下内容： （1）工程概括；（2）支护结构类型选择；（3）东测和北侧围护结构设计计算以及稳定性验算；（4）西侧和南侧围护结构设计计算；（5）支护体系的稳定性验算；（6）基坑止排水设计；（7）基坑监测；（8）施工组织设计。1.1.2 基坑工程设计图纸要求图纸包括（基坑支护平面布置图，基坑降水点平面图，基坑监测平面布置图，支护结构剖面图，支护结构大样图，号及以上图纸应在张以上）。1.2 原始资料1.2.1 工程概况 齐豫大厦是集购物、商住、办公于一体的综合性建筑，建筑面积。工程占地面积上部结构由三幢1920层的塔楼组成，最大高度达，其中1号、2号楼带三层裙楼，三幢楼的裙房连在一起。塔楼群房采用框架剪力墙结构，钻孔灌注桩箱形基础，设三层地下室，挖深为。该建筑物西侧剧长宁街仅，且在路面下埋有电缆线、煤气管道、自来水管道及污水管道等市政公用设施。南边是新华联施工现场，其围墙局开挖最小距离为，青春小区土方开挖时，新华联施工现场正处于打钻孔灌注桩阶段。东侧大部分为一片已完成拆迁的空地，其中有一幢友谊服装厂的四层厂房，间距约，北侧距长庆街约。建筑场地地表绝对标高在取+3.85m，以1985国家高程基准为准。建筑场地平面位置见下图。 图1.1 建筑场地平面位置1.2.2 岩土层分布特征根据地质勘察资料，在该地段主要分布的土层如下：（1）杂填土（Qm1）：褐灰至褐红色，以粘性土为主，含大量砖块及碎石生活垃圾，人工填积，结构松散，不含地下水，湿。（2）粉质粘土和（Qa1）：褐黄至褐红色，含少量灰白色团状高岭土及铁锰氧化物，裂隙发育，摇震无反应。土状光泽，干强度一般，顶部受水浸泡严重。硬塑，中密，稍湿。（3）粘土（Qa1）：紫红色，由下伏基岩风化残积而成，含少量斑状灰白色高岭土及石英粉砂、云母碎屑，裂隙发育，土状光泽，摇震无反应。干强度一般，可塑，中密，湿。（4）圆砾（Qa1）：黄至黄褐色，以石英硅质岩碎屑为主。含少量砂粒及粘性土，胶结一般。粗颗粒呈圆状，中风化。粒径占35%，520占25%，粘性土占5%，富含地下水，中密饱和。（5）强风化粉砂质泥岩（K）：紫红色，粉砂泥质结构，层状构造，以泥质成分为主，石英粉砂为次，岩石风化强烈，裂隙发育，裂面见铁锰氧化膜，浸水易软化，干燥易散碎，顶部风化呈土状。坚硬，致密，稍湿。（6）中风化粉砂质泥岩（K）：紫红色，粉砂泥质结构，以泥质成分为主，石英粉砂为次，见云母小片，岩芯表面见绿泥石斑块，偶见石膏细脉充填于裂隙中，岩石较完整，裂隙较发育，局部夹泥岩透镜体，分布无规律。1.2.3 水文地质条件场地主要见上层滞水及潜水。上层滞水主要赋存于粉质粘土和粘土中，受大气降水及地表水的补给，季节性变化明显；潜水主要赋存于圆砾中，受同层地下水补给。由于该场地为原住宅及厂房等拆除后整平，场地基本平坦。根据地质勘测勘料，地下水位埋藏较浅，平均深度为，其中上部土层透水性较好。该场地深范围内土层的主要物理力学指标如下： 表 1.1 深范围内土层的主要物理力学指标层序土层名称层厚（平均）/m天然含水量w()重度（kN/m3）内摩擦角()内聚力C(kPa)渗透系数K(cm/s)1杂填土层1.830.517.520.055.41042粉质粘土层4.231.718.822.0125.521043粘土层4.030.619.218.0205.251044圆砾层5.234.118.030.004.501045粉质粘土层6.018.822.0126强风化粉砂质泥岩7.07中风化粉砂质泥岩10.01.2.4 基坑侧壁安全等级及重要性系数齐豫大厦深基坑安全等级为二级，基坑重要性系数0 = 1.0。 692支护体系方案的选择2.1 基坑支护设计基本要求(1) 基坑设计以“安全、合理、经济、便于施工”为原则，同时保证施工周期较短，结合本工程地质、环境、挖深等诸多因素；(2) 替基坑土方开挖和地下室施工创造一个安全干燥的施工条件；支护结构稳定、牢固、安全，确保地下室施工安全以及周边建筑物和道路的安全；有效止水，确保周边建筑物和道路不产生沉降；。(3) 支护结构基坑内壁与地下室基础承台边缘应留有足够的施工工作面；基坑周边有良好的围护，确保坑边行人安全；(4) 基坑支护范围不超过建设用地红线、不影响现有临时办公用房的正常使用；基坑周边排水畅通，地面雨水、污水不流入基坑；(5) 参照该地区以往深基坑工程成功实践经验；(6) 考虑到邻近坑边有重点保护道路及房子，为确保安全，以“位移变形”控制设计算(7) 考虑到支撑中心标高尽可能下落，以减少支护桩配筋、桩径及桩长，从而大大降低支护结构造价成本；(8) 考虑到本场地地质条件由于该场地地下水位埋深较浅，地下水较丰富，透水性大，为杜绝“侧壁流砂，坑底管涌”等不良现象出现，关键做好基坑止水，降水设计和施工；(9) 考虑到本基坑面积规模大，跨度大，不适合布置内支撑，但考虑到基坑“长边效应”，长边最大达,中部变形较大,所以在基坑每边中部设置竖向斜支撑，并在局部基坑地段底部设置深搅桩墩，以防止支护结构倾覆失稳。以利于基坑土方开挖和地下室结构施工。2.2 基坑支护结构的选择建筑基坑支护结构通常分为桩(墙)式支护体系和重力式支护体系两大类，根据不同的工程类型和具体情况，这两大类可分成多种支护结构形式，如表2-1所示：表2.1 基坑工程支护结构类型及其特点类型形式特 点组合式SMW工法1 施工低噪声、对周围环境影响小；2 结构止水性好，结构强度可靠，适合于各种土层，配以多道支撑，可适合于深基坑；3 此施工方法在一定条件下可取代作为维护的地下连续墙，具有较大发展前景续表2.1类型形式特 点板桩式钢板桩1 钢板桩系工厂成品、强度、品质、接缝精度等质量保证，可靠性高；2 具有耐久性，可回拔修正再使用；3 与多道刚支撑结合，适合软土地区的较深基坑；4 施工方便、工期短；5 施工中需注意接头防水，以防止接缝水土流失所引起的地层塌陷及失稳问题；6 钢板桩刚度比排桩和地下连续墙小，开挖后挠度变形较大；7 打拔桩振动噪声大、容易引起土体移动，导致周围地基较大沉陷预制混凝土板桩1 施工方便、快捷、造价低、工期短；2 可与主体结构结合；3 打桩振动及挤土对周围环境影响较大，不适合在建筑密集城市市区使用；4 接头防水性差；5 不适合在硬土层中施工柱桩横列式1 施工方便、造价低，适合开挖宽度较窄深度较浅的市政排管工程；2 止水性较差，软弱地基施工容易产生坑底隆起和覆土后的沉降；3 容易引起周围地基沉降地下连续墙1 施工噪声底，振动小，就地浇制，墙接头止水效果较好，整体刚度大，对周围环境影响小；2 适合于软弱地层和建筑设施密集城市市区的深基坑；3 墙接头构造有刚性和柔性两种类型，并有多种形式，高质量的刚性接头的地下连续墙可作永久性结构；还可施工成T型、型等，以增加抗弯刚度作自立式结构；4 施工的基坑范围可达基地红线，可提高基地建筑物的使用面积，若建筑物工期紧、施工场地小，可将地下连续墙作主体结构并可采用逆作法、半逆作法施工；5 泥浆处理、水下钢筋混凝土浇制的施工工艺较复杂，造价较高；6 为保证地下连续墙质量，要求较高的施工技术和管理水平续表2.1类型形式特 点柱列式钻孔灌注桩1 噪声和振动小，就地浇制施工，对周围环境影响小；2 适合软弱地层使用，接头防水性差，要根据地质条件从注浆、搅拌桩、旋喷桩等方法中选用适当方法解决防水问题；3 在砂层和卵石中施工慎用；4 整体刚度较差，不适合兼作主体结构；5 桩质量取决于施工工艺及施工技术水平，施工时需作排污处理挖孔灌注桩1 土层施工方便、造价较低廉、成桩质量容易保证；2 施工、劳动保护条件较差；3 不能用于地下水以下不稳定地 由于本工程西侧和南侧离建筑物较近，故围护结构可考虑的方案有如下表列出的四种方案。表2是这四种方案的比较：表2.2 基坑支护方案比较方案名称灌注桩加止水幕（或降排水）和内支撑地下连续墙加内支撑灌注桩加止水帷幕（或降排水）锚杆桩墙合一地下室逆作法整体性能较好好一般较好抗渗性较好好较好差对环境的影响小小较小较小施工工期一般较短一般短造价一般高一般一般其他特点受力性能好可以贴近施工，工效高地下结构施工方便节约支撑费用由于地下连续墙施工的造价较高，从经济的角度考虑，方案2是不可取的；由于此工程地下水位较高，用方案4不能达到止水的效果，因此方案4也不可取。方案1，西侧和南侧由于距离建筑物较近，因此可以采用灌注桩作为受力结构，旋喷桩止水，加二至三道内支撑，可行。而方案3灌注桩加止水帷幕（或降排水）和锚杆，其有特点如下：（1）灌注桩作受力结构（2）施工噪声低，施工方便，造价经济，止水效果好；（3）地下结构施工方便。综合比较方案1和方案3，最终选择方案3。其它侧可以采用土钉墙支护。2.3 支护方案的比较和确定本工程地下水位较高，基坑开挖深度为，且西侧和南侧由于距离建筑物较近（和），严格按照 建筑基坑支护设计规程（JGJ12099）、建筑基坑工程技术规范（YB9258-97）中的有关要求进行。经过详细的分析后，我们认为：本设计基坑支护方案，在满足基坑土方开挖、地下室结构施工及周围环境保护对基坑支护结构的要求，符合“安全可靠，经济合理，技术可行，方便施工”的原则。 基坑分为西侧、南侧和东侧、北侧两个计算区段，如图2所示，由于东侧北侧距离建筑物较近，为减少施工对其东侧建筑物造成较大影响，减小施工噪声，降低造价费用则采用钻孔灌注桩与锚杆支撑。由于该基坑水位降深较大，约为；以及基坑所处土体的渗透性在之间，可采用喷射井点降水方案。采用环圈形式布置井点，并配抽水设备。由于上部透水性较好，方案为潜水完整井。西侧和南侧可以采用土钉墙支护，采用土钉墙支护的优点有：（1）适用多种地层；土钉支护不仅适用于杂填土、粘土、砂土、粉土等，而且在流沙地段，淤泥质土中已有先例。（2）节省工期；土钉支护是边开挖边支护，土方开挖完，支护也告结束。（3）土钉支护的面层可直接作为结构外模板墙使用现在土钉支护的表面，亦可做成垂直九十度，利用其直接作为结构外模板使用，将防水层直接做在上面，既节约了工序，用节约了时间，还提高了经济效益。（4）造价低廉。2.4 方案总结2.4.1 各土层的计算参数根据本工程岩土工程勘察资料，各土层的设计计算参数如表2.3：表2.3 土层设计计算参数层号土类名称基坑平均厚度(m)重度(kN/m3)粘力(kPa)内摩擦角(度)1杂填土1.817.55.020.02粉质粘土4.218.812.022.03粘土4.019.220.018.04圆砾 5.018.0030.05粉质粘土6.018.812.022.02.4.2 计算区段的划分根据具体环境条件、地下结构及土层分布厚度，将该基坑划分为两个计算区段，其附加荷载及计算开挖深度如表2.4：表2.4 计算区段的划分段位号东侧和北侧西侧和北南侧地面荷载（kPa）1010开挖深度（m）12122.4.3 计算方法按照建筑基坑支护技术规范（JGJ 120-99）的要求，土压力计算采用朗肯土压力理论，三角形分布模式，所有土层采用水土合算，因为地下水位充裕，就用天然重度代替。求支撑轴力是用等值梁法，对净土压力零点求力矩平衡而得。桩长是根据桩端力矩求出，并应满足抗隆起及整体稳定性要求。因该场地土层变化较大，计算断面较多，计算完毕后采用同济启明星软件对支护结构的稳定性进行验算；由于支护结构内力是随工况变化的，设计时按最不利情况考虑。2.4.4 方案确定 通过支护形式的对比，从安全经济施工的基础上，本基坑西侧和南侧采用钻孔灌注桩和锚杆做为支护。而东侧和北侧则采用土钉支护形式。东侧和北侧则采用土钉支护形式。其，土钉间距，土钉垂直倾角为。西侧和南侧围护结构采用灌注桩，其直径为；两桩之间的距离取。3东侧和北侧的围护结构设计与计算3.1 土钉的概念 土钉墙支护是在基坑开挖坡面，用机械钻孔或洛阳铲成孔，孔内放钢筋，并注浆，在坡面安装钢筋网，喷射C20厚80200mm的混凝土，使土体、筋与喷射混凝土面板结合，成为深基坑土钉支护。英文名是 Soil Nailing。3.2 土钉墙设计内容（1）确定土钉的平面和剖面尺寸，及分段施工高度；（2）确定土钉的布置方式和间距；（3）确定土钉的直径、长度、倾角及在空间的方向；（4）确定钢筋类型、直径及构造；（5）配方设计、注浆方式、浆体整体强度；（6）土钉墙稳定验算；（7）施工图设计及说明书；（8）现场检测和质量控制设计。3.2.1 土钉的平面和剖面尺寸，及分段施工高度的确定该深基坑两侧采用土钉墙支护，深基坑实际挖深，结构外侧路面附加荷载q取10Kpa。钻孔直径，开挖斜面坡度取。土钉长度一般取0.51.2倍开挖深度，在这里视情况而定，暂取 。土钉的垂直间距为，采用分段施工，故其分段施工高度分别为、 、 、 、 、。3.2.2 土钉布置方式和间距的确定土的水平间距一般为1.02.0，这里取1.5。与水平面的夹角一般为，这里取 。3.2.3 土钉直径、长度、倾角及其空间方向的确定先确定这两侧深基坑的土层情况 表3.1 东侧和北侧基坑土层分布表层号土类名称厚度(m)1 杂填土1.82粉质粘土4.23粘土4.04圆砾5.25粉质粘土6.0 表3.2 东侧和北侧基坑土层系数表序号图 层名 称层厚（m）粘聚力C（）内摩擦角（）重度（）KaKp1杂填土1.85.020.017.50.4902.0402粉质粘土4.212.022.018.80.4552.1983粘土4.020.018.019.20.5281.8944圆砾5.2030.018.00.3333.000 （1）土钉所受土压力公式： （3.1）式中： 第i个土钉所受的土压力（）；q 坡上超载 （）； 土的重度 （）； 土钉水平及垂直间距 （），在这里 ；C 土的粘聚力（）。（2）土钉抗拔力（滑动面外）公式： （3.2）式中： 第i个土钉滑动面外的抗拔力 （）； 第i层锚钉伸入破裂面外稳定区长度 （）； D 钻孔直径 （）； 锚体砂浆与土体间各层土的粘结强度 （）。可按各地积累的经验取用。 这里值粘结强度参照建筑基坑支护技术规程(JGJ12099)取值如下： 杂填土 、粉质粘土 、粘土、圆砾（3）锚体稳定区安全系数的公式： （3.3）式中： 锚体稳定区安全系数 ，在这里取1.50； 第i个土钉所受的土压力（）； 第i个土钉滑动面外的抗拔力 （）。（4）求共设7层土钉 每层土钉的长度分别设为：。 图3.1 土钉分布简图图中： 图3.2 计算部分详图由以上示意图可得：同理可求：又因为 ， 所以：即：（5）求土钉所受土压力和土钉抗拔力（滑动面外）a、第一道土钉、及值由公式以及得： b、同理得，第二道土钉、及值c、同理得，第三道土钉、及值d、同理得，第四道土钉，及值e、同理得，第五道土钉，及值 f、同理得，第六道土钉，及值 g、同理得，第七道土钉，及值深度在的各层土钉，其计算结果如下：表3.3 各层土钉计算结果表土钉0.4900.7005.020.01.524.2 135.653.22.200.4550.67512.022.03.029.2125.7107.43.680.4550.67512.022.04.558.0126.7127.22.190.5280.72720.018.06.077.7116.8170.72.200.5280.72720.018.07.5111.9117.9199.11.780.5280.72720.018.09.0146.1119.1227.4 1.560.3330.577030.010.5154.598.1508.9 3.29由上表计算可得： 3.2.4 钢筋类型、直径及构造的确定土钉直径计算公式： （3.4） 式中： 安全系数 ，这里取1.50； 各层土中最大土压力，由于上述7根土钉所在土层的土压力变化很大，所以分两组进行计算，14根为第一组 ；57根为第二组 ； 钢筋截面积 （）； 钢筋抗拉强度标准值 （），这里钢筋按构造要求取级螺纹钢筋 HRB335 ，则其。则： 第一组14跟土钉的钢筋截面积 所以选用一根 第二组57跟土钉的钢筋截面积 所以选用一根另外在每根土钉周围布置14 横纵双向加强筋，混凝土面层配级钢筋。3.2.5 配方设计、注浆方式、浆体整体强度的确定根据构造要求喷射混凝土面厚度为（这里取厚度为），喷射混凝土等级为C20。水泥标号选用425号，干净碎石，其粒径不宜大于。水泥净浆取M25，水泥与沙石重量比宜为1：41：4.5 （这里取1：4.2），砂率45%55%（这里取50%），水灰比0.40.45（这里取0.42）。3.2.6 土钉墙稳定验算、 土钉抗拔力安全系数验算在上述求土钉所受土压力和土钉抗拔力时已经验算，且符合相应的规范要求，所以在这里就无需验算。、土钉墙的外部稳定验算a、抗滑动稳定验算 （3.5）式中： 抗滑动稳定安全系数，这里要求 ； 墙后主动土压力（），这里 ； 假设墙底断面上产生的抗滑合力 （），按下式进行计算： 式中： 墙宽（），一般为0.4H0.8H，这里取； H 范围内墙的自重 （） ，H范围内各土层天然重度的加强平均值，则 ： 墙底所处土层的内摩擦角 ，这里处在圆砾层 ，另外 则 ：所以将数值带入公式中得抗滑动安全系数： 故满足抗滑稳定要求。b、抗倾覆稳定性验算 （3.6）式中： 抗倾覆稳定安全系数 ，这里要求 ； 抗倾覆力矩 （），这里， ，则带入公式得： 倾覆力矩 （），按下式进行计算， （3.7）这里 ， ，则带入公式得 ： 所以将数值带入公式中得抗倾覆安全系数： 故满足抗倾覆稳定要求。3.2.7 施工图设计及说明书详见施工图。3.2.8 现场检测和质量控制设计详见第七章检测方案的说明。4 西侧和南侧的围护结构设计与计算4.1 土压力系数计算按照朗肯土压力计算理论作为土侧向压力设计的计算依据，即： 主动土压力系数：Kai=tg2(45-i/2) （4.1） 被动土压力系数：Kpi=tg2(45+i/2) （4.2）计算时，不考虑支护桩体与土体的摩擦作用，且不对主、被动土压力系数进行调整，仅作为安全储备处理。4.2 支护结构设计计算该段为基坑东侧，建筑0.00相当于绝对标高67.9，采用钻孔灌注桩加两道锚杆进行施工，基坑实际挖深，取桩径为，两桩之间的距离取。结构外侧地面附加荷载q取10kPa。表4.1 土层分布表层号土类名称厚度(m)1杂填土1.82 粉质粘土4.23粘土4.04圆砾 5.25粉质粘土 6.0各土层的系数分布如下表4.2：表4.2地基地质力学指标参数表土 层rKN/m3C/Kpa/度KaKp备注杂填土17.55.020.00.4900.7002.0401.428合算粉质粘土18.812.022.00.4550.6752.1981.483合算粘土19.220.018.00.5280.7271.8941.736合算圆砾18.0030.00.3330.5773.0001.732合算粉质粘土18.812.022.00.4550.6752.1981.483合算4.2.1侧向土压力计算锚拉支护体系的内力计算方法较多，手算时常采用的方法为等值梁和连续梁法，这里我们用等值梁法进行详细计算：（1）计算步骤：、据净土压力零点处墙前被动土压力强度和墙后主动土压力强度相等的关系，根先求出零点的位置u（该点至基坑底的距离）。、公式t=u+1.2x求出桩墙的入土深度。前提是用等直梁法，求出支撑力Ra和作为内力的剪力Qo。取零点下的土压力部分对最低点求弯距，运用方程求出x，得出u。、设最大弯距距离土压力零点为xm，根据等值梁法看桩为简直梁，求弯距矢量和，得出最大弯距。（2）土压力计算：计算方法：按朗肯理论计算主动与被动土压力强度，其公式如下： （4.3） （4.4）式中： 朗肯主动土压力强度（）； 地面均匀荷载 （）； 第 层土的重度（）； 第 层土的厚度 （）； 朗肯主动土压力系数： （4.5） 朗肯被动土压力系数： （4.6） 式中： 、 计算点土的抗剪强度指标，、 、第一阶段挖土深至，此阶段结构稳定，不用计算 。 、第一阶段挖土深至，并在 标高处设立锚杆在这一阶段，土压力系数采用加权平均计算，开挖面范围内土体力学指标加权平均值为： a 、土压力计算处：处以上: 处以下:b、求开挖面下土压力为0点： (4.7)c、求O点开挖面以上土压力 d、求0以上作用在桩上土压力对o点的力矩：以上作用在桩上土压力对d点的力矩： 图4.1 开挖第二阶段土压力分布简图e、计算支撑反力支撑到d点距离 支撑反力 (4.8)假设支座d处的反力 f、桩在d下嵌故深度t (4.9)需要桩长度g、桩强度验算桩上剪力为0的位置距地面以下y处 即 ： 、第三阶段挖土深处以上，并在 标高处设立锚杆在这一阶段，土压力系数采用加权平均计算，开挖面范围内土体力学指标加权平均值为：a、土压力计算处：处以上: 处以上: b、求开挖面下土压力为0点c、求O点开挖上土压力d、求0以上作用在桩上土压力0点的力矩：图4.2 开挖第三阶段土压力分布简图e、计算支撑反力：第一层支撑到d点距离：第二层支撑到d点距离：第一层支撑反力取第一层挖土时的值：第二层支撑反力值 (4.10)假设支座d处的反力：f、桩在d下嵌故深度t (4.11)需要桩长度 g、桩强度验算桩上剪力为0的位置距地面以下y处4.3锚杆设计的内容和步骤土层锚杆是一种辅助结构，以外拉方式来锚固支护结构的围护墙，土层锚杆支护的计算内容包括：锚杆承载力，拉杆截面面积，锚杆自由端长度，锚杆的水平力和土层锚杆的整体稳定性验算。步骤：（1）确定基坑支护方案，根据基坑开挖深度和土的参数，确定锚杆的层数，间距和倾角等。（2）计算挡墙单位长度所受各层锚杆的水平力（3）根据锚杆的倾角，间距，计算锚杆的轴力（4）计算锚杆的锚固端长度；（5）计算锚杆的自由端长度；（6）土层锚杆总长度的计算；（7）计算锚杆的端面尺寸；（8）计算桩，墙与锚杆的整体稳定；（9）计算锚杆腰梁断面尺寸。4.3.1锚杆承载力的计算（1）本工程采用两层锚杆，水平间距一般取（1.54.5）m，此处为；倾角（2）由前面的计算可以知道，锚杆的水平力是：（3）由三角形关系可以求出锚杆的轴力 (4.12)（4）锚杆自由段长度的计算：如下图3.3所示：图4.3 锚杆自由段长度计算简图O为土压力零点，OE为假想滑裂面，锚杆AD与水平线AC夹角，AB为非锚固段，可由几何关系得： (4.13)其中 在此处，所以 因为小于，而规范规定锚杆自由端长度不得小于，为了结构的稳定，这里我们取两道锚杆的自由段都为。（5）锚杆的锚固段长度的计算：圆柱形水泥压浆锚杆的锚固段长度按下式计算： (4.14)式中 ： 锚固段直径，可取钻头直径的1.2倍，因为在工程中采用的是直径的钻孔机械。 锚固安全系数，取=1.5，当使用年限超过两年或周围环境要求较高时取=2.0； 土层锚杆设计轴向拉力，即按挡墙计算得到的锚拉力 ： ，； 锚固体与土层之间的剪切强度，可按各地积累的经验取用。 这里值粘结强度参照建筑基坑支护技术规程(JGJ12099)取值如下：粉质粘土 ；圆砾 。所以带入公式得： （6）土层锚杆总长度的计算：土层锚杆总长度可按下式计算： (4.15)式中 ： 锚杆的总长度（）； 锚固段长度（），由计算确定； 自由变形段长度（），应取超过滑裂面0.5 的长度，即按上式确定的长度再加0.5 。所以可得： 第一层锚杆的总长度为 。第二层锚杆的总长度为（7）土层锚杆截面积的计算：土层锚杆截面积可以按照下式计算： (4.16) 式中 ： A 锚杆的截面积（）； 土层锚杆设计轴向拉力（）； 安全系数，这里取1.50； 锚杆材料的设计标准强度值（）根据实际情况， 。钢筋在此选用HRB335的钢筋，则=335。所以带入数据得： 选用 选用 由于第二层锚杆取两根钢筋，我们可以用通长满焊的方法再加定位架和钢套管法实现整体运用。详细构造大样见图纸，焊条采用E43型系列焊条，圆钢与圆钢之间的焊缝示意图如下：图4.4 圆钢与圆钢之间的焊缝示意图 采用有关角焊缝的计算方法去验算：E43型焊缝的抗拉值，由圆钢之间的角焊缝有效厚度公式： (4.17)式中： 分别为大小圆钢的直径（mm）； 焊缝表面至两个圆钢公切线的距离（mm），本次与公切线齐平，则a取，故则：故满足要求。4.4 桩的配筋4.4.1桩体的配筋计算方法将圆形桩体化为长方形的墙体，然后采用双面对称配筋方法配筋。灌注桩直径为，保护层为，混凝土为C30，受力钢筋，分布钢筋均采用级钢筋。综合安全系数K=1.5，将直径为的圆形桩体化为宽。墙厚h的墙体 (4.18)解得 ，取整得 查规范得，C30混凝土的，级钢筋的设计强度。墙最大弯矩墙厚，保护层为，混凝土为C30，受力钢筋，分布钢筋均采用级钢筋。墙最大弯矩。采用双面对称配筋，且 由 得， 由 得， 式中： 桩的最大弯矩（）； 纵向钢筋横截面积 （）； 桩的半径 （）； 保护层厚度（）； 混凝土强度设计值 （）； 钢筋强度设计值（）。 因为 ，则由上述两式可得：所以得到总面积为： 。 所以实配钢筋为 。其最小配筋率=0.669根据建筑基坑支护技术规程1钻孔灌注桩的最小配筋率为，故按1225配筋可以满足要求。钢筋按一排均匀布置。4.4.2 构造配筋根据建筑基坑支护技术规程 (JGJ120-99)有：钢箍宜采用螺旋筋，间距一般为，每隔应布置一跟直径不小于的焊接加强箍筋，以增加钢筋笼的整体刚度，有利于钢筋笼吊放和浇灌水下混凝土时整体性.钢筋笼的配筋量由计算确定，钢筋笼一般离孔底。因此在本基坑设计中:采用的螺旋筋为箍筋，另外每隔布置一根的焊接加强箍筋（即定位筋）。4.5 冠梁设计由于本工程采用钻孔灌注桩作为支护结构,为了提高支护体系的稳定性形成闭合的结构,根据要求在钻孔灌注桩顶部设置冠梁,增加整体的稳定性.根据建筑基坑支护技术规程(JGJ120-99) 一般冠梁高度为,宽度为（ 为钻孔灌注桩的直径）.冠梁刚度越大,则冠梁的作用相当于支点的作用,对桩的受力和变形将起显著的作用,因此设计时可以适当的将其断面加大,配以适量的钢筋,增加刚度。本工程设计冠梁高度为,宽为。混凝土标号为.按以下公式计算冠梁的筋: (4.19)式中： 冠梁的配筋面积（）； 桩按最大弯矩配筋时的钢筋面积（），本基坑取系数为，所以。取则最小配筋率。故配筋满足要求。箍筋采用。为安全起见冠梁的配筋，在满足稳定且较经济的情况下可适当调整。钢筋的具体布置见冠梁配筋图。4.6 腰梁设计锚喷支护腰粱计算按多跨连续梁计算（见计算简图）图4.5 锚喷支护腰粱计算简图 （4.20） （4.21） 锚杆轴力计算结果得： 则腰梁配筋结果为：第一层锚杆处腰梁的配筋可选用214a，第二层锚杆处腰梁的配筋可选用222a。此工程中为了安全起见，两层锚杆的腰梁都采用222a的槽钢。箍筋选用。5 基坑的稳定性验算5.1 概述在基坑开挖时，由于坑内土体挖出后，使地基的应力场和变形场发生变化，可能导致地基的失稳，例如地基的滑坡、坑底隆起及涌砂等。所以在进行支护设计时，需要验算基坑稳定性，必要时应采取适当的加强防范措施，使地基的稳定性具有一定的安全度。5.2 验算内容对有支护的基坑全面地进行基坑稳定性分析和验算，是基坑工程设计的重要环节之一。目前，对基坑稳定性验算主要有如下内容：（1）基坑整体稳定性验算；（2）基坑的抗隆起稳定验算；（3）基坑底抗渗流稳定性验算；（4）基坑支护结构踢脚稳定性验算。5.3 验算方法及计算过程5.3.1 基坑的整体抗滑稳定性验算根据建筑基坑支护技术规程(JGJ120-99)采用圆弧滑动面验算板式支护结构和地基的整体稳定抗滑动稳定性时，应注意支护结构一般有内支撑或外拉锚杆结构、墙面垂直的特点。不同于边坡稳定验算的圆弧滑动，滑动面的圆心一般在挡墙上方，基坑内侧附近。通过试算确定最危险的滑动面和最小安全系数。考虑内支撑或者锚拉力的作用时，通常不会发生整体稳定破坏，因此，对支护结构，当设置外拉锚杆时可不做基坑的整体抗滑移稳定性验算。5.3.2 基坑抗倾覆稳定性验算（1）概述根据建筑基坑支护技术规程(JGJ120-99)支护结构在水平荷匝作用下，对于内支撑或锚杆支点体系，基坑土体有可能在支护结构产生踢脚破坏时出现不稳定现象。对于单支点结构，踢脚破坏产生于以支点处为转动点的失稳，对于多层支点结构，则可能绕最下层指点转动而产生踢脚失稳。（2）稳定性验算根据建筑基坑支护技术规程(JGJ120-99)抗倾覆安全系数如下： （5.1）其中有： （5.2） （5.3） （5.4） （5.5）式中： 被动土压力系数与主动土压力系数的比值； 基坑的开挖深度； 最下道支撑点到基坑底的距离； 桩的入土深度； 地面荷载，这里 ； 桩长范围内土层的重度的加强平均值； 桩长范围内土层的内摩擦角的加强平均值； 桩长范围内土层的粘聚力的加强平均值。 踢脚安全系数。其范围为其中有：桩长范围内的所有土层参数的加权平均值如下：（桩长为） 又有上式得： （5.6） （5.7） 则得出 ： 故满足要求。5.3.3 基坑抗隆起稳定性验算 图5.1 基坑抗隆起稳定性验算计算简图采用同时考虑c、的计算方法验算抗隆起稳定性。 （5.8）式中 ： 墙体插入深度 （），在这里 ； 基坑开挖深度（），在这里 ； 地面超载（），在这里 ； 坑外地表至墙底，各土层天然重度的加权平均值 （）； 坑内开挖面以下至墙底，各土层天然重度的加权平均值（）； 、 为墙体底端的土体参数值 ，在这里 ； 、 地基极限承载力的计算系数；用普郎特尔公式，、分别为： （5.9） （5.10）则带入公式，得抗隆起稳定性安全系数： 故满足要求。5.3.4 抗渗流（或管涌）稳定性验算（1）概述根据建筑基坑支护技术规程(JGJ120-99)在地下水丰富、渗流系数较大（渗透系数）的地区进行支护开挖时，通常需要在基坑内降水。如果围护短墙自身不透水，由于基坑内外水位差，导致基坑外的地下水绕过围护墙下端向基坑内外渗流，这种渗流产生的动水压力在墙背后向下作用，而在墙前则向上作用，当动水压力大于土的水下重度时，土颗粒就会随水流向上喷涌。在软粘土地基中渗流力往往使地基产生突发性的泥流涌出，从而出现管涌现象。以上现象发生后，使基坑内土体向上推移，基坑外地面产生下沉，墙前被动土压力减少甚至丧失，危及支护结构的稳定。验算抗渗流稳定的基本原则是使基坑内土体的有效压力大于地下水的渗透力。（2）抗渗稳定性验算如下图5.2所示：图5.2 抗管涌验算示意图作用在管涌范围内B上的全部渗透压力J为 （5.11）式中：h 在B范围内从墙底到基坑底面的水头损失，一般可取； 水的重度，这里； B 流砂发生的范围，根据实验结果，首先发