58、基坑开挖深度10m土钉墙支护与桩锚结构设计计算书

1、毕业设计（）题目摘 要本设计为 XX 市某深基坑支护方案及设计，设计过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。：深基坑工程；基坑支护；土钉墙

2、；桩锚支护Luodeep excavation of a building plan and designABSTRACTThe design for the building in deep excavation plan and design, the design prosas well as the main reference current national norms during the undergraduate textbooks,according to the given geological exploration data, combined with the ac

3、tualconstruction of deep foundation pit support desig n and calculat.The design isbased on soil parameters, design surrounding environmentdetermines pit design, according to the security and economic principles of the pitselected supporting schemes for the soil nailing and pile anchor.The main part

4、of the pr pile anchor and soil nailing the design calculations.Pile-anchor design part by calculating earth prere, inflection pos, horizontalsupport force, etc., completed the anchor piles and pilepporting the reinforcementcalculation, anchor design and excavation overturning, anti-bump, anti-seepag

5、e 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 supportingdesign.KEY WORDS: Deep excavation,excavation,soil nailing wall,PARSion目录前言1第一章 工程简介及基坑设计参数2工程简介2工程地质概况2水文地质概况2基坑

6、支护设计土层参数3第二章 设计依据及方案选择4本基坑工程设计依据4相关技术规范规程4采用相关资料、施工图纸4基坑支护设计原则与设计思路5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桩锚支护设计7第三章3.1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8桩锚式支护结构设计113.23.2.13.2.23.2.3计算规定11反弯点的确定11水平支撑力的计算123.3桩墙嵌固深度的确定14桩墙嵌固深度的计算理论14嵌固深度的计算15支护结构的设计长度17结构计算173.5.1 截面弯矩设计值的计算173.43.5.截面剪力设计值的计算19支

7、点结构支点力设计值20支护桩的配筋计算203.63.6.13.6.23.6.33.6.4钻孔灌注桩结构及计算特点20拟用条件20计算理论20支护桩配筋计算213.7土层锚杆的设计与计算233.7.1 概述23锚杆的设计计算理论23锚杆设计计算24基坑的稳定性验算263.83.8.13.8.23.8.33.8.4基坑的抗倾覆稳定性验算26基坑的抗隆起稳定性验算29基坑抗渗透稳定性验算30基坑整体稳定性验算31第四章 土钉支护设计32土钉支护简介32土钉墙的设计计算32土钉的布置及基坑土层参数：324.2.24.2.34.2.44.2.5土层参数计算：32确定土钉布置图：33土钉长度的计算34整体

8、稳定性验算39工程方案445.1.1 概述44工程地质条件44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，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，绝大多数建筑都采用垂直开挖，这样

9、挡土支护技术带来了性的发展。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，并锻炼研究，收料查阅资料及阅读中、外文文献的能力，使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、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

10、、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

11、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生命安全的重要措施，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 70m，南北宽 30m，该处西面，西路，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，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

12、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 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，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，各钻孔均见水，拟建场地水为空隙潜水，初见潜水位埋深 12.0013.50m 之间，稳

13、定潜水位埋深在 12.20m13.20m 之间，拟建场地水位呈季节性变化，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天然重度土层序号岩性层厚（m）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，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、更复杂的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

14、，由于地层复杂，周围建筑荷载差异等，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(GB500102

15、002)混凝土结构工程质量验收规范(GB502042002）建筑地础设计规范(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、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，对影响基坑工程体系安全的作出分析。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、安全原则不仅指体系自身安全，保证基坑开挖、结构施工顺利进

16、行，而且要保证建（构）筑物和市政设施的安全及正常使用。3、经济原则是指体系的工程费用，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。体系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，深基坑支护也在不断发展与改进，如混凝土灌注排桩支护、连续墙支护、桩锚支护、土钉墙支护、喷锚网支护等。但无论方法怎样改进

17、，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：1、确保基坑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、管线、道路等的安全，在基坑土方开挖及工程施工期间，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、道路及设施带来危害；4、保护环境，保证施工安全；5、经济上

18、合理。2.3.2 方案初选本工程场地条件较为复杂，原有边坡坡顶有建筑，所以在设计施工的过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、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相关。土压要包括土压动土压和土压力。由土的极限平衡理论，到土中某点处于极限平衡状态时主应力之间

19、的关系为：对于粘性土：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：由公式（35）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，按等值计算；当嵌固段土体特别软弱，或者入土较浅时，当作

20、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土压力相等的点是同一点。所以由：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：3.4 支护结构的设计长度支护结构的设计长度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，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

21、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筋保护层厚度取 50mm；主筋配筋按最小配筋率夹角则有: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

22、在进行支护设计（包括排桩围护与连续墙围护等）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、转动力矩是否平衡。土压力绕墙趾支撑点的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的方法。进行计算时，坑内的土压力按下式计算：2 .抗倾覆验算（1）据前面的计算理论，计算不考虑虚线面上的土抗剪强度的作用，

23、可考虑下式验算抗隆起安全系数：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

24、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：般在 15m 以内。水位较低的黏土、砂土、粉土地坑深度一4.2 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 1.2m，竖向间距为 1.5m，即按 1.21.5 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、平均值，求主动土压力系数 ka、荷载折减系数。C =6、第六道土钉长度计算土钉长度距基坑顶面的距离：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

25、阻力计算用割线长度代替弧长，计算简图见后附图。第一条土第二条土第三条土第四条土第五条土同理，根据已知参数：综上，根据土钉墙整体稳定性验算公式：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 70m，南北宽 30m，路，东面 10m 处为 6 层砖混结构居民楼，南面 6m 为一 18该处西面，西层建筑物，基坑开挖深度 10m。本工程场地条件较为复杂，原有边坡坡顶有建筑，所以在设计施工的过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

26、土灰褐色，主要由杂土组成，夹含大量建筑，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 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，多呈饼状

27、、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、下沉等甚至的可能性极大，危及施工及安全，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

28、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早强剂，强度 M10。注浆顺序由里向外， 采用止浆袋。6、微型桩：采用48 国标制作，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。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：

29、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 技术现场工程技术坚持跟班工作，及时解决施工过出现，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，经有关检查合格后方可进入下道工序。加固施工期间和施工完成后一定时间内密切监视坑壁变化的发生、发展，发现问题，及时解决。5.2.3 应急措施局部坑壁位移过大，坑

30、壁出现裂缝，可在适当位置加密，加长布置土钉和外层拽拉加固，变形扩大，确保边坡自身稳定。5.2.4 工程设备配置序号设备名称、型号、规格数量功率 KW备注1配电箱1 套2锚杆机4 台14.03注浆机1 台6.54喷浆机1 台7.55电焊机2 台56切割机1 台0.276 立方米空压机1 台358照明生活用电设备及推车若干4.05.2.5 施工安全、文明生产措施1、抓质量意识，晓工人以利害关系，使其树立质量第一观念。2、抓质量分析：经常性地召开生产质量调度会，重点分析情况，预防质量问题出现。3、对质量事故坚持“三不放过”，即不查清原因不放过；不改进措施不放过；不处理不放过。4、进入施地的，必须戴好

31、安全帽，严禁酒后作业。5、所有机械传动部位必须有防护装置。6、设备发生故障时，应先停机后检查。7、设备使用安装稳固，坚决8、服从当地治安部门管理。野蛮作业。第六章 基坑工程监测基坑监测是指在施工及使用期限内， 对建筑基坑及周边环境实施的检查、工作。基坑监测主要包括：支护结构、相关自然环境、施工工况、水状况、基坑底部及周围土体、周围建（构）筑物、周围管线及地下设施、周围重要的道路、其他应监测的对象。6.1 监测项目基坑工程的监测项目应根据基坑的实际情况确定，要抓关键部位，做到重点突出，项目配套，要形成整套的监测系统。基坑工程的监测主要包括基坑边坡，围护结构，周边环境等。根据基坑工程的安全等级划分

32、，不同的基坑监测项目不同，要认真选择，监测项目的选择要即安全又经济。6.2 监测点布置原则水平位移监测：基坑边坡顶部的水平位移监测要沿基坑四周布置，监测点布置在边坡顶部。基坑边坡的中部，阳角应布置监测点。围护结构的水平位移监测点应布置在上，围护结构的中部，阳角处布置监测点。监测点的间距应小于 20m，每边不少于 3 个。水平位移监测：在基坑靠近围护结构的位置设置土体水平位移监测孔。少于 1 个。水平位移监测布置在基坑边坡，围护结构的中部，每边不基坑周边沉降监测：基坑沉降监测点应在 13 倍基坑深度范围内布置，监测点设在基坑中部，与坑边垂直，每个监测面不少于 5 个。周边建筑物及道路沉降变形监测：在深基坑四周建筑物上根据现场实际情况设沉降观测点，观测仪器为水准仪。监测应包括基坑开挖 2 倍深度以内的范围。建筑物沉降观测点的布设应以能控制单体建筑