某大厦深基坑支护方案及设计毕业设计

1、毕业设计（论文）题目摘 要本设计为XX市某大厦深基坑支护方案及设计，设计过程中主要参考国家现行规范以及本科期间所学教科书，根据给定的地质勘探资料，结合工程实际进行了深基坑的支护设计与计算。本设计首先依据土层参数、设计基坑周边环境确定了设计方案，根据安全、经济的原则选定了该基坑的支护方案为土钉墙支护与桩锚支护。本论文主要部分为桩锚支护与土钉墙支护的设计计算。桩锚设计部分通过计算土压力、反弯点、水平支撑力等，完成了桩和锚杆的支护桩的配筋计算、锚杆的设计以及基坑抗倾覆、抗隆起、抗渗流等稳定性验算。土钉墙设计部分通过土钉的长度计算、配筋计算、整体稳定性验算完成了土钉墙的支护设计。关键词：深基坑工程；基

2、坑支护；土钉墙；桩锚支护 Luoyang deep excavation of a building plan and designABSTRACT The design for the building in deep excavation plan and design, the design process as well as the main reference current national norms during the undergraduate textbooks, according to the given geological exploration data, c

3、ombined with the actual construction of deep foundation pit support design and calculation. The design is first based on soil parameters, design surrounding environment determines pit design, according to the security and economic principles of the pit selected supporting schemes for the soil nailin

4、g and pile anchor.The main part of the paper pile anchor and soil nailing the design calculations. Pile-anchor design part by calculating earth pressure, inflection points, horizontal support force, etc., completed the anchor piles and piles supporting the reinforcement calculation, anchor design an

5、d excavation overturning, anti-bump, anti-seepage stability of checking. Soil nail wall design in part through the soil nail length calculation, reinforcement, the overall stability of the soil nail wall finished checking the supporting design.KEY WORDS: Deep excavation,excavation,soil nailing wall,

6、PARS目录前言1第一章 工程简介及基坑设计参数21.1工程简介21.2工程地质概况21.3水文地质概况21.4 基坑支护设计土层参数3第二章 设计依据及方案选择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52.3深基坑支护方案简介及方案初选52.3.1深基坑方案简介52.3.2 方案初选6第三章 桩锚支护设计73.1 土压力应力计算73.1.1 土压力计算理论73.1.3 土压力计算83.2 桩锚式支护结构设计113.2.1 计算规定113.2.2 反弯点的确定113.2.3 水平支撑力的计算123.3 桩墙嵌固深

7、度的确定143.3.1 桩墙嵌固深度的计算理论143.3.2 嵌固深度的计算153.4 支护结构的设计长度173.5 结构计算173.5.1 截面弯矩设计值的计算173.5.2 截面剪力设计值的计算193.5.3 支点结构支点力设计值203.6 支护桩的配筋计算203.6.1 钻孔灌注桩结构及计算特点203.6.2 拟用条件203.6.3 计算理论203.6.4 支护桩配筋计算213.7 土层锚杆的设计与计算233.7.1 概述233.7.2锚杆的设计计算理论233.7.3 锚杆设计计算243.8 基坑的稳定性验算263.8.1 基坑的抗倾覆稳定性验算263.8.2 基坑的抗隆起稳定性验算29

8、3.8.3 基坑抗渗透稳定性验算303.8.4 基坑整体稳定性验算31第四章 土钉支护设计324.1土钉支护简介324.2土钉墙的设计计算324.2.1土钉的布置及基坑土层参数：324.2.2 土层参数计算：324.2.3 确定土钉布置图：334.2.4 土钉长度的计算344.2.5 整体稳定性验算395.1工程方案445.1.1 概述445.1.2工程地质条件445.1.3 方案确定45结论48谢 辞49参考文献50外文资料翻译51前言基坑支护是是一个综合性的岩土工程难题，既涉及土力学中典型的强度与稳定问题，还涉及土与支护结构的共同作用。对这些问题的认识及其对策的研究，是随着土力学理论、分析

9、技术、测试仪器以及施工机械、施工技术的进步而逐步改善的。工程建设突飞猛进，高层建筑如雨后春笋般迅速发展，促进了建筑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。如今支护结构日臻完善，出现了许多新的支护结构形式与稳定放坡的方法，为了降低工程成本，减少土方工程量和对周边建筑的影响，绝大多数高层建筑都采用垂直开挖，这样挡土支护技术带来了革命性的发展。因而对于基坑支护的研究的意义也更加深远。经过本科阶段的学习，我已系统掌握了深基坑支护方案设计方法，选择本课题是对我所学知识的一次综合运用，通过毕业设计，培养我独立分析解决实际问题的能力及创新能力，并锻炼我们调查研究，收集资料查阅资料及阅读中、外

10、文文献的能力，使我们能受到类似与工程师的基本训练。基坑开挖支护包括支护结构、支撑或锚固系统、土体开挖、土体加固、地下水控制、工程检测、环境保护等几个主要组成部分。因此，基坑工程设计是一个综合性很强的设计，设计过程中难免会遇到一系列问题，这些问题主要有以下几个方面：1、支护方案的对比与优选基坑支护方法多种多样，它应当是符合国家的经济技术方针、政策、规范、条例，技术先进，安全可靠，造价经济，施工方便的支护形式。2、土压力计算及支护参数确定针对本次基坑支护项目预计采用朗肯土压力理论进行土压力的计算。支护参数是确定施工材料消耗、施工工序及工期的重要参数，确定合理的支护参数，既可以保证整个工程按时完工又

11、可以保证施工安全。3、支护的稳定性验算问题基坑设计工作量大，步骤繁多，设计中难免有许多事物的地方。通过支护效果的检验可以发现设计中的缺陷并在工程中加以及时修正，从而保证工程安全、高效的进行。4、施工组织设计及安全预案施工组织设计是用来指导拟建工程施工全过程中各项活动的技术、经济和组织的综合性文件。施工组织设计是缩短工期、充分合理利用劳动力资源的重要措施，为了减小工程造价应进行施工组织设计。安全预案是紧急状况发生时保证劳动人员生命财产安全的重要措施，设计中应对该工程做出全面、合理、安全、有效的预案措施。 第一章 工程简介及基坑设计参数1.1工程简介 该基坑工程位于XX市XX区XX路，基坑东西长7

12、0m，南北宽30m，该处西面，西面临路，东面10m处为6层砖混结构居民楼，南面6m为一18层建筑物，基坑开挖深度10m。1.2工程地质概况 1、杂填土 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1.82.2m，平均层厚2.0m。 2、素填土 黄褐色，含少量碎砖、碎石，主要由粘性土组成，结构松散，均匀性差。此层全场地分布，层厚1.302.0m，平均层厚1.5m。 3、黄土状粉土 黄色，密实，干强度低，韧性低。此层全场地分布，层厚4.107.30m，平均厚度6.0m。 4、粘土灰褐色，软塑-可塑，干强度中等，无摇振反应，韧性中等。此层全场地分布，层厚

13、3.504.20m，平均厚度4.0m。5、强风化泥质粉砂岩紫红色，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。此层全场地分布，层厚3.4010.50m，平均厚度8.0m。1.3水文地质概况 勘察期间，各钻孔均见地下水，拟建场地地下水为空隙潜水，初见潜水位埋深12.0013.50m之间，稳定潜水位埋深在12.20m13.20m之间，拟建场地地下水位呈季节性变化，雨季水位抬升，旱季水位下降，年变化幅度约1.0m。1.4基坑支护设计土层参数表1-1基坑土层的设计参数土层序号岩性层厚（m）天然重度（KN/m3）粘聚力Cq(kPa)内摩擦角1杂填土

14、2.0178112素填土1.51812123黄土状粉土6.017.51411.54粘土4.018.523185泥质粉砂岩8.0244023第二章 设计依据及方案选择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，我国很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

15、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

16、）建筑地基基础设计规范(GB50007-2002) 2.1.2采用相关资料、施工图纸1、基坑地质条件、周边环境、地下管线等资料由某资源规划勘测院提供；2、基础底板平面图由XX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、经济的设计原则和思路。在掌握基坑工程要求（平面尺寸及深度等）、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矛盾作出分析。根据本基坑的特点，基坑首先必须要保证其安全性，这就要求控制坑壁的变形，基坑设计时选用变形较小的支护体系。2、安全原则不仅指维护体系自身安全，保证基坑开挖、地下结构施工顺利进行，而且要保证临近建（构）筑物

17、和市政设施的安全及正常使用。3、经济原则是指维护体系的工程费用，而且要考虑工期，考虑开挖方便与否，考虑安全贮备，采用综合分析，确定该方案是否经济合理。4、方便施工也应是维护体系的选用原则和思路。方便施工可以降低开挖费用，又可以节约工期、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。2.3深基坑支护方案简介及方案初选2.3.1深基坑支护方案简介 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

18、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：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

19、施工安全；5、经济上合理。2.3.2 方案初选本工程场地条件较为复杂，原有边坡坡顶有高层建筑，所以在设计施工的过程中必须严格确保边坡的变形，故在有建筑物、管线的边坡采用桩锚支护；对于坡顶上方无建筑物的边坡采用土钉墙支护方式或者采用放坡法，在安全合理的基础上，最大程度的满足经济效益。第三章 桩锚支护设计3.1 土压力应力计算3.1.1土压力计算理论土压力是指土体作用在支护结构上的侧向压力，通常是由土的自重和地面荷载产生的。土压力的大小与土的密度、土的抗剪强度、地下水位及其变化、支护结构体系的刚度及横向位移条件以及基坑工程的施工方法等因素相关。土压力主要包括静止土压力、主动土压和被动土压力。由土的

20、极限平衡理论，可得到土中某点处于极限平衡状态时主应力之间的关系为：对于粘性土： （31） （32）式中：大主应力 小主应力当墙背是竖直、填土面是水平时，处于主动状态时可以应用极限平衡理论计算主动土压力： （33）当墙背是竖直、填土面是水平时，处于被动状态时可以应用极限平衡理论计算被动土压力： （34） （35） （36）其中： 3.1.2 地面荷载引起的侧压力当基坑周围有附加荷载（邻近建筑物、设施基础及施工荷载）及地面为非水平时，在支护结构是那个产生的土压力。已知条件如下：均布荷载： 第一层土： 主动土压力系数： 同理，可根据已知的土层参数计算出各土层主动土压力系数，如下表：表3-1 土压力系

21、数土压力系数第一层土0.6791.469第二层土0.6551.522第三层土0.6671.495第四层土0.5271.891第五层土0.4382.2783.1.3 土压力计算由建筑基坑支护规程可得：计算支护结构的受力时，一般假设为：支护结构所受外荷载为挡土侧在基坑面以上为三角形分布的主动土压力，基坑面以下为矩形分布的附加压力。基坑面以上仅考虑开挖面以上荷载所产生的主动土压力，开挖面以下的土体自重所产生的主动土压力近似认为与坑内土体的土压力平衡。1、主动土压力计算由公式（35） 可得各层土分界处的主动土压力：桩顶处： 第一层土底部： 第二层土顶部： 第三层土底部: 第四层土顶部： 第五层土底部：

22、第六层土顶部：第六层顶部以下土压力按矩形分布计算。 2、被动土压力计算由公式（36） 可得坑内顶部的被动土压力:第四层土内任意点到基坑顶部的距离为，则该点的被动土压力：图3-1 各层土主动土压力与被动应力3.2 桩锚式支护结构设计3.2.1 计算规定桩锚式支护结构的计算应符合一下规定1、应该逐层计算基坑开挖过程中每一层支撑设置前支护结构的内力。2、达到设计挖土深度后，应验算支护结构体系抗倾覆的稳定性。3、基坑回筑过程需要替换支撑时，应计算相应状态下支护结构的稳定性和内力。4、根据结构嵌固段端点的支撑条件合理选定合适的计算方法。5、一般的情况下可视为简支，按等值梁法计算；当嵌固段土体特别软弱，或

23、者入土较浅时，当作自由端，按静力平衡法进行计算。6、假定支撑为不动支点，且下层支撑设置后，上层支撑支撑力保持不变。3.2.2 反弯点的确定 理论上认为弯距为零点和主动土压力与被动土压力相等的点是同一点。所以由： 可得：= 即： 从而可得:x=1.164m即反弯点在基坑下1.164m处。综合上述计算结果可得如图3-1：图32 反弯点以上各层土土压力图3.2.3 水平支撑力的计算在本工程中，水平支撑力是锚杆拉力的水平分力，它是锚杆设计的基础，也是确定嵌固深度必不可少的参数之一。1.水平支撑力计算理论由于嵌固段地质条件良好，视为简支。水平支撑力可以由反弯点的力矩平衡求得，计算模式如图3-3所示。由对

24、反弯点的力矩平衡得：式中 反弯点以上基坑外侧各土层产生的水平主动土压力标准值；pp反弯点以上基坑内侧各土层产生的水平被动土压力标准值；合力到反弯点的距离；hp合力pp到反弯点的距离；hT支撑力的支点到基坑底的距离；hc基坑底到反弯点的距离；锚杆水平拉力设计值。由此可得:2、水平支撑力计算已知条件如图3-3所示：图33 水平支撑力计算参数图各层土对反弯点的距第一层土的主动土压力对反弯点的弯矩：第二层土的主动土压力对反弯点的弯矩： 第三层土的主动土压力对反弯点的弯矩： 第四层土到基坑底面的主动土压力对反弯点的弯矩： 第五层土基坑底面以下的主动土压力对反弯点的弯矩：被动土压力对反弯点的弯矩： 设水平

25、支撑力的支撑点到基坑底的距离=8.0m即土层锚杆的水平分力是。3.3 桩墙嵌固深度的确定嵌固深度即从基坑底部算起到桩的底部的距离。3.3.1 桩墙嵌固深度的计算理论若要支护结构保持稳定，被动土压力和锚杆的拉力对嵌固端的矩应能够和主动土压力对嵌固端的矩保持平衡，并具有一定的安全度。其计算理论式3-7即： （37）式中：嵌固端以上主动土压力之和；嵌固端以上被动土压力之和；ha嵌固端以上总主动土压力到嵌固端的距离；hp嵌固端以上总被动土压力到嵌固端的距离；hd从基坑底算起的嵌固深度。3.3.2 嵌固深度的计算图中是嵌固深度处的被动土压力，因本基坑安全等级是二级，由建筑地基基础设计规范（GB50072

26、002）中规定，基坑侧壁的安全等级不同，采用相应重要性系数，取1.0图34嵌固深度计算参数图第一层土的主动土压力对嵌固端的矩： 第二层土的主动土压力对嵌固端的矩：第三层土的主动土压力对嵌固端的矩：第四层土到基坑底面的主动土压力对嵌固端的弯矩： 第五层土基坑底面以下的主动土压力对嵌固端的弯矩：坑内的被动土压力对嵌固端的矩:水平支撑力对嵌固端的矩：所以把以上各式代如公式（3-7）可得：可以得：为安全经济适用取满足施工要求，因此取嵌固深度为m。3.4 支护结构的设计长度支护结构的设计长度 3.5 结构计算 结构计算主要是最大弯矩和最大剪力的计算。它们是后面进行结构设计的依据。3.5.1 截面弯矩设计

27、值的计算令弯矩为，则由数学知识可知，时取得最值，又，所以即剪力Q=0时弯距达到最值。计算参数如图34所示：1、第一个弯矩最值的确定第一层土底部处土施加的剪力为：第二层土底部处土施加的剪力为：第三层土底部处土施加的剪力为：第四层土底部处土施加的剪力为： 由于： 因此可判定在第四层土内有剪力为0点，即有弯矩取最值点。令该点到地表的距离为，则由三角关系可知该点的压应力为：由点的剪力为零可得： 由此可解:，同时可求到所以可求得 2、第二个弯矩最值的确定围护桩有两个弯矩最值点，一个在坑上一个在坑下。设第二个点在基底下的第四层土内，到基坑的距离是，则该处的被动土压应力为：所以得下式：即： 可解:,并求得的

28、所以可得： 由此可见，其最大正弯矩为286.166，最大负弯矩为703.18。因此取703.18。所以截面弯矩设计值取:3.5.2 截面剪力设计值的计算 最大剪力处为土压应力为零点，也是反弯点。由力平衡得： 可以求得： 所以截面剪力设计值是： 3.5.3 支点结构支点力设计值由公式： 可得: 3.6 支护桩的配筋计算3.6.1 钻孔灌注桩结构及计算特点单孔灌注桩并排连续起来便可形成排桩式挡墙，其具有以下特点：单桩承载力高，施工无震动，无噪音，无环境污染，亦无挤土现象，对周围建筑物影响小，钻孔灌注桩设计直径为0.6m1.5m，但缺点是整体性较差。因此要采取一定的措施把它们联系起来，使其整体受力性

29、提高。用于结构的钻孔灌注桩的直径一般为5001200mm，邻桩的中心距一般不大于桩径的1.5倍，最大不超过桩径的2倍。为了提高排桩受力的整体性，桩顶设圈梁构造。圈梁的宽度不小于桩径，高度一般为桩径的0.50.8倍，且不小于400mm。 3.6.2 拟用条件本基坑工程计算最大弯距为703.18，拟用直径为900的钻孔桩，间距2000mm，混凝土采用C30，钢筋采用级钢。3.6.3 计算理论由于本工程采用的是拉锚式钻孔灌注桩，受力较为复杂，所以纵筋圆形截面均匀配筋，箍筋采用螺旋筋。根据支护结构设计计算出的内力，按现行混凝土结构设计规范（GB50010-2010）中的圆截面受弯构件进行计算，当同时受

30、水平荷载和垂直荷载作用时可按弯压构件计算. 本工程为均匀配筋，当纵向受弯钢筋不少于6根时，其正截面受弯承载力可按下式计算： （38）式中：对应于受压区混凝土截面面积的圆心角（弧度）和的比值,在本工程中，按下式计算： （39）纵向受拉钢筋截面面积与全部钢筋截面面积的比值，当>0.625时=0；应力强度与受压区混凝土最大应力的比值，取；单桩抗弯承载力设计值；桩的横截面面积，；纵向钢筋截面面积，；桩的半径，m；纵向钢筋所在圆周的半径，是钢筋保护层的厚度混凝土弯曲抗压强度设计值，KN/，纵向钢筋的抗拉抗压强度设计值，KN/，查混凝土结构设计规范可得。具体的计算步骤如下：根据经验取灌注桩的配筋量；

31、计算系数K=，据K值得出系数值；将值代入上式求；比较与单桩承受的弯距值，若过大则减少的值，重复、步，直到满足为止。3.6.4 支护桩配筋计算1.单桩承受的最大弯矩:2.按均匀周边配筋计算：桩径取900mm，混凝土采用C30，查表4-1得14.3MPa,级钢筋，保护层厚度，则。钢筋配置1628的级钢筋，则而。因此有：由公式（4-4）可得： 所以代入公式得： 故所用配筋可以满足施工要求。配筋率r=>4，满足设计要求。所以灌注桩采用桩孔为900mm的钻孔灌注桩，主筋为1628钢筋。桩身箍筋按等效矩形截面：令b=h 则有b=h=0.876D=0.876×900=788.4mm 取，则有

32、：>147.74kN所以按构造要求配筋：支护桩的箍筋配筋采用8200，并且每隔1500mm布置一根14的焊接加强筋，以增加钢筋笼的整体刚度，有利于钢筋笼的吊放和浇灌混凝土的整体性。3.6.5冠梁设计取冠梁宽1100mm，高500mm，混凝土采用C30，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8B18，箍筋选取A8四肢封闭箍，间距为200mm。 3.7 土层锚杆的设计与计算3.7.1 概述 土层锚杆是一种新型的受拉杆件，它的一端与工程结构物或挡土桩墙联结，另一端锚固在地基的土层或岩层中，以承受结构物的上托力、拉拔力、倾侧力或挡土墙的土压力、水压

33、力，它利用土层的锚固力维持结构物的稳定。3.7.2锚杆的设计计算理论由建筑基坑支护技术规程（JGJ120-99）、锚杆喷射混凝土支护技术规范GB 50086-2001，锚杆的设计计算包括锚杆轴力、锚固长度、自由长度及锚杆杆体截面的确定。（1）圆柱型水泥压浆锚杆的锚固长度按下式计算：式中：D锚固体直径；k抗力分项系数，取1.3；土体与锚固体间粘结强度值。(2)锚杆的自由长度的确定：锚杆的自由段长度不宜小于5.0m，并应超过潜在滑裂面1.0m。如图36所示，点为土压力零点，为假象滑裂面，锚杆AD与水平线AC夹角，AB为非锚杆段（即自由段）长度，可有几何关系求得：式中：锚杆倾角；土层摩擦角。图36

34、锚杆自由段长度计算简图(3)锚杆的截面面积用下式计算：式中：锚杆的截面面积；抗力分项系数，取1.3；锚杆设计轴向拉力值；钢筋、钢绞线强度标准值。3.7.3 锚杆设计计算1. 锚固段长度计算锚杆承载力计算应符合下式规定： （310）式中：锚杆水平拉力设计值；锚杆轴向受拉承载力设计值；锚杆与水平面的倾角。所以取： 则有: (1.3×117.49)/(50×0.2)=4.86m2. 自由长度计算土体自由段长度，按超出滑裂面1.0m确定。锚杆自由段长度不宜小于5m由已知条件知图3-6中：AO=4.5+0.4657=4.9657m则： 取自由段长度为5m则锚杆的总长为：。则取锚杆为1

35、0.0m。满足设计要求。3. 锚杆预应力筋的截面面积应按下式计算：式中：锚杆设计轴向拉力值；安全系数，取1.3；钢筋、钢绞线强度标准值。本工程设计采用热轧钢筋拉锚，取HRB335,由式： 选用128，满足施工要求。3.8 基坑的稳定性验算在基坑开挖时，由于坑内土体挖出后，使地基的应力场和变形场发生变化，可能导致基坑的失稳，例如地基的滑坡、坑底隆起及涌砂等。所以在进行支护设计（包括排桩围护与地下连续墙围护等）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。本工程设计中基坑稳定性验算，主要包括四个方面的稳定性验算：抗隆起验算、抗倾覆验算、抗渗流验算、整体稳定

36、性验算。3.8.1 基坑的抗倾覆稳定性验算挡土墙的破环大部分是抗倾覆破环。桩墙的抗倾覆稳定性，又称踢角稳定性，是验算墙趾支撑以下的主动土压力、被动土压力绕墙趾支撑点的转动力矩是否平衡。1. 抗倾覆稳定性验算理论本工程采用的计算理论是建筑基坑技术规程推荐的方法。进行计算时，坑内的被动土压力按下式计算：式中：计算点处被动土压力强度;计算点以上各层土的天然重度，地下水位以下取水下重度；计算点以上各层土的厚度；计算点处的被动土压力系数，这样在确定了外荷载以后，其抗倾覆稳定性可按下式计算：式中：抗倾覆稳定性安全性系数抗倾覆力矩。取基底以下墙体入土部分坑内侧压力对墙趾支撑的力矩。倾覆力矩。取墙趾支撑以下墙

37、外侧压力对支撑的力矩。2 .抗倾覆验算（1）据前面的计算理论，计算：，则： （2）计算被动土压力：基坑内侧顶部: 墙端处: （3）计算被动土压力对支撑点的矩：进行下列计算： 则抗倾覆距（4）计算主动土压力对支撑点的矩：计算所示：第一层土对支撑点的主动土压力的矩：第二层土对支撑点的主动土压力的矩：第三层土对支撑点的主动土压力的矩：第四层土对支撑点的主动土压力的矩：第四下层土对支撑点的主动土压力的矩：则倾覆力矩：综上所述，可知：。所以满足规范中二级基坑的要求。3.8.2 基坑的抗隆起稳定性验算1. 基底抗隆起验算抗隆起验算具有保证基坑稳定和变形控制的重要意义，它对于确定合适的墙体入土深度十分重要，

38、一方面要足以保证不发生基底隆起破坏或过大的基底隆起变形，另一方面在保证基坑稳定的基础上尽量减少墙体的入土深度，以达到经济合理的目的。本工程采用同时考虑、的抗隆起验算法。此种方法将支护结构底平面作为求极限承载力底基准面，如果产生滑动，其滑动曲线如图38 图38 考虑、的抗隆起示意图不考虑虚线面上的土抗剪强度的作用，可考虑下式验算抗隆起安全系数：式中：坑外地表至支护墙底的天然重度加权平均值；坑内开挖面以下至支护墙底各土层的天然重度加权平均值；支护墙底处的地基土粘结力；坑外底面荷载；基坑开挖深度；墙体入土深度；地基承载力系数。分别为： 支护墙底处的地基土的内摩擦角；支护墙底地基承载力的安全系数。一级

39、基坑取2.5；二级基坑取2；三级基坑取1.7。在本工程中各计算参数如下：；。将上述各参数代入的计算公式得：，所以满足规范中二级基坑的要求。3.8.4 基坑整体稳定性验算由于围护桩插入深度比较大，且锚杆比较长、比较密，这些对提高边坡抗滑移能力是有利的。根据经验，可不验算该边坡的整体稳定性。以上计算表明，斜土锚支护结构各项稳定性验算均满足要求。第四章 土钉支护设计4.1土钉支护简介以土钉作为主要受力构件的边坡支护技术，它由密集的土钉群被加固的原位土体喷混凝土面层和必要的防水系统组成。土钉支护亦称土钉墙。其施工过程为：1、先锚后喷：挖土到土钉位置，打入土钉后，挖第二步土，再打第二层土钉，如此循环到最

40、后一层土钉施工完毕。喷射第一次豆石混凝土厚50mm，随即进行锚固，然后进行第二次喷射混凝土，厚50mm。2、先喷后锚：挖土到土钉位置下一定距离，铺钢筋网，并预留搭接长度，喷射混凝土至一定强度后，打入土钉。挖第二层土方到第二层土钉位置下一定距离，铺钢筋网，与上次钢筋网上下搭接好，同样预留钢筋网搭接长度，喷射混凝土，打第二层土钉。如此循环直至基坑全部深度。其施工特点是：施工设备较简单；比用挡土桩锚杆施工简便；施工速度较快，节省工期，造价较低。其适用范围是：地下水位较低的黏土、砂土、粉土地基，基坑深度一般在15m以内。4.2土钉墙的设计计算4.2.1土钉的布置及基坑土层参数： 土钉的水平间距设计为1

41、.2m，竖向间距为1.5m，即按1.2×1.5的规格布置土钉，土钉与水平面之间的夹角取10°。4.2.2 土层参数计算：计算、C、加权平均值，求主动土压力系数ka、荷载折减系数§。 =×（2.0×17+1.5×18+6.0×17.5+0.5×18.5）=17.53 C =×（2.0×11°+1.5×12°+6.0×11.5°+ 0.5×18°）=12.95 =×（2.0×8+1.5×12+6.0&

42、#215;14+0.5×23）=11.8° 主动土压力系数： =0.660 荷载折减系数： 4.2.3 确定土钉布置图： 计算土钉主动受拉区高度h m因此，可以从基坑顶面以下2.0m处开始布置土钉，布置如下图：4-1土钉布置图4.2.4 土钉长度的计算4.2.4.1 求自由段的长度 由正弦定理： 由土钉布置图可知， ；。 可得土钉自由段长度为：， ，。4.2.4.2求锚固段的长度 1、第一道土钉长度计算土钉长度距基坑顶面的距离：土钉布置处的水平荷载标准值：单根土钉受拉荷载标准值：单根土钉的抗拉承载力设计值： 由公式，可得。 即： 故：2、第二道土钉长度计算土钉长度距基坑顶面

43、的距离：土钉布置处的水平荷载标准值：单根土钉受拉荷载标准值： 单根土钉的抗拉承载力设计值： 第二段土钉锚固段长度： 故：3、第三道土钉长度计算 土钉长度距基坑顶面的距离： 土钉布置处的水平荷载标准值： 单根土钉受拉荷载标准值： 单根土钉的抗拉承载力设计值： 第二段土钉锚固段长度： 故：4、第四道土钉长度计算 土钉长度距基坑顶面的距离： 土钉布置处的水平荷载标准值： 单根土钉受拉荷载标准值： 单根土钉的抗拉承载力设计值： 第二段土钉锚固段长度： 故：5、第五道土钉长度计算土钉长度距基坑顶面的距离：土钉布置处的水平荷载标准值： 单根土钉受拉荷载标准值： 单根土钉的抗拉承载力设计值： 第二段土钉锚固

44、段长度： 故：6、第六道土钉长度计算土钉长度距基坑顶面的距离：土钉布置处的水平荷载标准值：单根土钉受拉荷载标准值： 单根土钉的抗拉承载力设计值： 第二段土钉锚固段长度： 故：4.2.5土钉的配筋计算配筋所需钢筋选用二级钢，型号为HRB335的钢筋屈服强度标准值：，抗拉强度设计值值为：。计算土钉所需面积：即则： 土钉的配筋：一、二、三排土钉采用一根，。第四排土钉采用一根，。第五排土钉采用，。4.2.6 整体稳定性验算4.2.6.1 第i条土体与滑裂面之间的摩阻力计算用割线长度代替弧长，计算简图见后附图。4-2 圆弧滑动面整体稳定性验算图 第一条土体：滑裂面处各土层粘聚力标准值：kpa圆弧割线与水

45、平面的夹角：滑动面单元体厚度：第1条 土滑裂面割线弧长：故，第一条土体提供的摩阻力：同理，可依次计算剩余4条土体摩阻力，见下表格：表4-1 分层土土体摩阻力第一条土第二条土第三条土第四条土第五条土17.46kpa17.47kpa17.48kpa17.52kpa19.28kpa2.0m2.0m2.0m2.0m2.0m 7.6m3.0m2.4m2.1m1.9m265.392kpa104.82kpa83.904kpa73.584kpa69.001kpa故：=265.392+104.82+83.904+73.584+69.001=596.697kpa4.2.6.2 第i条土体提供的抗滑力与致滑力计算抗

46、滑力：致滑力：其中, ; 取加权平均重度17.53KN/m3 ，整体滑动分项系数取1.3。计算简图如下：4-3 整体稳定性计算简图4.2.6.3 土钉锚固力计算单根土钉在圆弧滑裂面外锚固体与土体的极限抗拉力按下式计算： 对第一根土钉：;故：同理，根据已知参数：， ， ； ； 取相同值0.1m。 可依次计算得： 计算其中：土钉与水平面夹角，分别为。 因为，在计算时选取滑动体单元厚度s=2.0m,而土钉间距取的1.2m,在计算时应乘以系数。综上，根据土钉墙整体稳定性验算公式： 故，满足整体稳定性。第五章 施工组织设计方案5.1工程方案5.1.1 概述 该基坑工程位于XX市XX区XX路，基坑东西长7

47、0m，南北宽30m，该处西面，西面临路，东面10m处为6层砖混结构居民楼，南面6m为一18层建筑物，基坑开挖深度10m。本工程场地条件较为复杂，原有边坡坡顶有高层建筑，所以在设计施工的过程中必须严格确保边坡的变形，故在有建筑物的边坡采用桩锚支护；对于坡顶上方无建筑物的边坡采用土钉墙支护方式，以降低成本。5.1.2工程地质条件 1、杂填土灰褐色，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1.82.2m，平均层厚2.0m。2、素填土黄褐色，含少量碎砖、碎石，主要由粘性土组成，结构松散，均匀性差。此层全场地分布，层厚1.302.0m，平均层厚1.5m。3、黄土

48、状粉土黄色，密实，干强度低，韧性低。此层全场地分布，层厚4.107.30m，平均厚度6.0m。4、粘土灰褐色，软塑-可塑，干强度中等，无摇振反应，韧性中等。此层全场地分布，层厚3.504.20m，平均厚度4.0m。5、强风化泥质粉砂岩紫红色，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。此层全场地分布，层厚3.4010.50m，平均厚度8.0m。 勘察期间，各钻孔均未见地下水。5.2 方案确定根据现场实际情况，该基坑深度较深，基坑边坡发生位移、下沉等甚至塌方的可能性极大，危及施工及人员安全，需要采取一定的围护措施；同时粉土层的存在使得坑壁下

49、部土体较差，无法支撑整个边坡的稳定，必须采取一定措施。综合考虑安全性、经济性及合理性，结合以往施工经验，桩锚和土钉墙支护的方案实施加固。5.2.1土钉墙施工组织设计 各工序施工方法及技术要求：1、挖土：采用机械挖土，分层开挖。深度、坡度须严格控制，坡面须平整，不得超挖，欠挖量不大于100mm。2、修坡：采用人工修坡，随时检查坡面的坡度。3、土钉成孔：采用锚杆钻机成孔。若因为土质等原因无法成孔，则采用48国标钢管替代直接打入土内，管内压密注浆。4、土钉制作安装：采用20螺纹钢制作，土钉长度方向间距2.5m焊接对中支架。5、注浆：采用注浆泵注浆，配合比水泥:水1:0.40.6 ；根据情况需要加适量

50、早强剂，强度M10。注浆顺序由里向外， 采用止浆袋封口。6、微型钢管桩：采用48国标钢管制作，顺坡面直接打入土内，管内压密注浆。编制绑扎钢筋网：6.5200网格，交叉节点用0.5低碳钢丝绑扎，编前用卷扬机张拉。纵向各段钢筋之间采用搭接焊。7、焊接加强筋：规格12的螺纹钢筋与土钉头焊接。8、喷射砼：采用砼喷射机完成。配合比：水泥：砂：石1：2：2，根据情况加3(水泥重量比)速凝剂。砼标号C20。喷射机水、风压差0.1MP,喷头供水压力0.25MP,水灰比0.380.45，厚度710cm。5.2.2 技术质量保障现场工程技术人员坚持跟班工作，及时解决施工过程中出现的问题，确保每道工序符合质量要求。所有材料均应有产品合格证，水泥应有出厂检验报告单。对每个施工环节应严格把关，对土钉质量、 砂浆配比、添加剂比例、注浆饱满程度、锚杆头锁紧或焊接质量等进行严格监督检查。前道工序检验合格，经有关负责人检查合格后方可进入下道工序。加固施工期间和施工完