【《S中学改扩建工程基坑支护设计》21000字（论文）】

页1.1.2技术经济条件1．交通运输：该工程在市里，交通方便2.定额选用：民工建筑将建设工程统一劳动定额，莱西地区建筑设施单位计价表。3.材料供应情况能满足工程要求（1）砂浆标号：M2.5—M10混合或者水泥砂浆。（2）砼强度等级：C50等级以内（3）钢筋等级选用HPB300、HRB400和HRB500级。4.劳动力供给状况：能满足施工的要求。5.技术装备：施工单位装备完整齐备，能满足作业需要。1.1.3荷载与施工期限以分项系数表达极限状态设计进行深基坑支护结构计算，地面超载按照20kPa计算。1.工程支护开工时间：2021年3月1日2.工程支护竣工时间：2021年7月31日1.2场地自然环境1.2.1工程地质条件观察勘察结果,发现拟建场地地层从上到下呈现分层状态，自上到下得描述如下:(1)素填土.呈现褐色,疏松,湿,主要由粉质黏土组成局部含10-20cm混凝土路面及粗砂层。场地西北部厚度较大,场地广布分散,层厚0.70~5.70m,平均2.00m;层底标高:51.65~56.67m,平均54.70m;层底深度:0.70~5.70m,平均2.00m。(2)粉质黏士:黄褐色,呈可塑状-硬塑状，水位线附近土质较软。黏性较好。场地广布分散，层厚0.50~4.50m,平均2.25m;层底标高:51.25~54.37m,平均52.56m;层底深度3.00~5.50m,平均4.10m。(3)粗砂砾，显现黄棕色,下部白棕色,从微密到中密,饱和主要矿物组成是长石,石英，部分夹杂细砂层,，底部为砾砂,部分砾径1-5cm。下部局部夹硬塑粉质黏土层。场地广布分散，层厚1.50-~4.60m,平均3.02m;层底标高:48.65~50.70m,平均49.58m;层底深度6.50、7.80m,平均7.12m。(4）强风化粉砂岩:呈现棕红色,泥土质、粉砂质构造显示薄层过渡至中厚层状。原岩结构特色基本已被损坏,以黏士矿物为主要成分,风化裂隙极发育。从属于极软岩，该岩体容易碎裂,基本质量指标属于V级。顶部为2O-30cm全风化层。场地广布分散厚度4.70~.6.40m,平均5.58m;层底标高:43.30~45.00m,平均44..00m;层底埋深12.40~13.00m,平均12.70m。(5)中风化粉砂岩.粽红色,泥土质、粉砂预构造,薄薄层~中状厚层行结构。风化裂裂缝容易开裂,岩石芯显现短柱体型、柱型,岩属于软软岩,岩体基本完善,基本质量指标属于Ⅳ级。该层未穿透。裸漏深度.2.50~13.60m,平划5.59m;层底标高:30.08~42.D0m,平均38.41m;层底埋森:15.30~26.10m,平均18.29m。1.2.2水文地质条件根据勘探结果报告可知基坑地下水分类属于疏松士层孔腺水,主要含水层为第(3}层粗砂,大气里的降水是主要得水来源,大气蒸发为主、人力采集为辅得排水方式。了解地区水文地质资料和莱西气象资料,场区地下水位高度年变化程度1.5m。近几年最高水位55.50米,历上最高水位55.50米。勘察期同实测钻孔水位情况如下:稳定水位埋深为1.20~3.00m,平均2.37m:稳定水位标高53.65~55.45m,平均54.34m。

第二章支护结构的比选基坑支护就是为了防止基坑开工时侧壁迸裂，营造一个安全的工作环境；确保周边环境安全；增加基坑开挖得方便性进行和方便建设地下工作；利于施工、经济节约。因此，支护结形式选型要以安全为主、辅助经济、因材施教。基坑支护结构核心解决安全问题，不但要考虑支挡结构得安全，也要确保基坑施工得安全，也不要忽略周围环境得安全。支挡形式节约性能不仅指支护方式价格，也要考虑工期、安全等方面得花销。2.1常用支护类型2.1.1土钉墙支护土钉墙支护是把自然土体和混凝土喷射面板交互而成，结合土钉形成的土压力支护形式。土钉墙不加预应力，施工需要的设备易操作，成本低周期短，最后结合而成土钉复核体明显提高了坡体得稳定性还有坡体得超载性能。土钉墙位移和沉降较大，不应建设在建筑物存在于基坑滑动面中的地区。挡土墙适用于二级和三级基坑，适用结合锚杆墙挡地斜坡护防，挡土墙在斜坡上，竖井。2.1.2双排桩支护双排桩是由相平行得两排混凝土钢筋桩和冠梁以及连梁组合而成的空间构造。双排桩受到得力分散状况远远小于悬臂式支护结构，因此轴向变形小于悬臂式结构。双排桩具有整体刚度大，占地小工期短的优点，适用于严格控制变形并且内支撑体系不支持工程。2.1.3重力式水泥土墙重力式水泥墙是把泥土和土经过搅拌桩混合组成柱状体桩组合形成得支护形式。水泥土墙优点是没有支撑方便适用机械快速抽土，支挡土流防护渗流上经济，缺点是不宜建设在深基坑、受力位移大、容易收到周围环境牵制得地区。重力式水泥土墙可以建设安装在二级和三级基坑，建设在淤泥质土，且七米得最大开挖深度处。2.1.4地下连续墙地下连续墙是在场地上挖土一个深长得凹槽，然后再槽内填充混凝土进而形成一个混凝土墙，继续施工连接成连续墙体。地下连续优点是作业周期短，经济效率高，作业时对周围环境影响小，墙体刚度大能够承受较大土压力，有良好的防渗流能力等，缺点是如果只做临时支挡结构花销就会升高，并且有时会出现对齐偏差和渗漏流水得毛病。地下连续墙适合建设在软弱地基、周围环境复杂得深基坑，通过逆作法作业时可以做到地上下同时进行，严格控制渗流。2.1.5放坡挖方超过0一定深度时，按照某一比例认为设定一定的坡度，以防土体滑坡保障施工安全。放坡开挖时坡顶不宜有堆载，作业时应观察边坡是否安全稳定，有情况马上加劳稳固。如果施工周期较长放坡时也要采用护坡。放坡适用于三级基坑，可与其他支护结构形式相结合。2.1.6排桩排桩是通过特定桩依照排队式排列而成得基坑支挡方式。伴随着钢筋混凝土钻孔灌注桩技术成熟，促进排桩支护结构发展形势。排桩可分类为钻孔灌注桩、预制板桩，把支护结构形式划分为柱列式，连续排桩以及排桩组合形式。排桩可以建设在一、二、三级得基坑，对于地下水位在基坑场地之上，配合使用降水、排桩组合截水帷幕。2.2支护结构选型2.2.1支护设计思路根据基坑周边环境和基坑勘察报告，该支护项目基坑埋深较浅，需要采取有效的排水和止水方案保证符合施工要求和设计要求。需要考虑基坑周围建筑建筑和道路对支护形式的限制以此选择支护形式。对于基坑支护的选择不单单要考虑到我们大学课堂上学到的刻板特点特征，最主要的是结合当地的特征，把劲使在刀刃上，对于特殊的条件就要用另类的方法，因材施教才是最佳最优的解决方案。对于初入设计的小白，本着结合实际工程经验的想法，从莱西市实际工程出发，观察他们是如何设计方案，权利弊端、衡，继而选出自己的设计方案。2.2.2各单元设计结果深思熟虑深基坑地区的地质环境、水文条件以及周边条件，经过比较后确定了如下的支护选择：(1)基坑东边距离道路边线很近，基坑东北侧距离已建体艺馆距离较近，对变形要求严格，采用双排桩结合锚杆支护形式；（2）基坑东南侧距离体艺馆较远、基坑南侧距离道路边线较远，基坑北边距离已建试验楼较远采桩锚支护方案；（3）基坑西边较空阔，附近没有建设物，考虑到西北侧建有已建成房屋，采用复合土钉墙支护形式。考虑到基坑工程作业时周边的环境较复杂、地质情况和开挖深浅的不同，基坑共划分了7个支护单元。AB单元位于基坑北边，靠近已建试验楼；BC单元位于基坑东边，距离道路边缘较近；DC单元位于基坑东北侧，附近有已建体艺馆，基坑开挖深度6m；DE单元位于基坑东南侧，靠近体艺馆；EF单元位于基坑南侧；FG、GA单元位于基坑西侧，附近较空阔，无建筑物。各单元的具体位置和范围概括见图2.1支护单元分布示意图。图2.1支护单元分布示意图第三章基坑止排水设计当基坑开挖施工的开挖面层在地下水位之下时，地下水会不断从坑外部或者基坑坑底部渗流到基坑内，结果是基坑残留积水水，增加了土方施工的难度，同时也使地下结构的作业难度大大提升。因为水的浸泡，使得地基土强度极大大降低，因此为保障安全顺利开工建设基坑，防止安全事故的发生，因此及时使用沉降稳定地下水位的解决方法，与此同时在基坑施工作业时候采纳排水通水方法以消除基坑里残留积水水，保持基坑干燥，以便作业。出现地下水对基坑相邻建筑、埋藏管道、马路等破坏的不好影响情况，选用合适的截水方法来操控地下水。这样做的目的可以防止基坑坍塌渗流，保证基坑开挖时得整体稳定性。3.1止水方案从勘察单位获得得勘察报告显示，基坑工程地下水为松散土层得孔腺水,第三层得粗砂土层是舍水层。莱西一中基坑工程得水量主要靠下雨来补充，同时分泌方式主要靠蒸发，人工排水为辅助。根据以往成功工程结合地质和莱西一中得气象资料，地下水位变化幅度约1.5米。近些年来水位得最高为55.50米，同时也是有史以来得最高水位。勘察期同实测钻孔水位情况如下:稳定水位埋深为1.20~3.00m,平均2.37m:稳定水位标高53.65~55.45m,平均54.34m。本此基坑采用的是高压旋喷桩止水帷幕，将地下水位降至桩底以下。设计桩径为1.2m，间距1.0m。截水帷幕防渗系数要求小于1.0×本机坑采用得止水帷幕＋排水沟+集水井方案，按规范止水帷幕应插入不透水层下卧，插入深度按(3-1)式计算： l≥0.2∆ℎ其中：l——帷幕进入隔水层得深度（m）；∆ℎb——帷幕的厚度（m）。注：莱西一中基坑要求止水帷幕沿基坑四周闭合。同时要注意周边建筑物得沉降等变化。截水帷幕得施工应严格按照《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2012规范得规定进行。当不放心施工质量时，需要进行截水帷幕得质量检测。可采用钻芯法，监测点数量不小于3处。3.2排水方案本基坑采用集水井明排的方法，把基坑的水，经由排水沟排除。同时排水沟中的水可作为混凝土层养护水使用。（1）排水的排水沟安置在基坑边缘半米处。集水井分布在基坑周边，相隔35米。（2）在基坑底面0.3米处排设排水沟，集水井和坑底的高差是0.6米。（3）排水沟排水量V应满足（3-2）式要求： V≥1.5Q (3-2)式中:Q—基坑总涌水量。基坑总涌水量计算，按照以下(3-3)公式计算: Q=Amμ式中:A——基坑面积;m——疏干的含水层厚度;μ——含水层的给水度，一般取0.1。（4）抽水设备得选择：根据实际工程得需要，选取按表3.1要求选用。 表3.1水泵的选用 涌水量水泵类型备注Q<20潜水泵隔膜式水泵排除泥浆水20隔膜式水泵、潜水泵60离心式水泵3.3基坑降水对周边环境的影响及预防措施本基坑降水会一定程度上对周边环境产生影响，处理不好的话会造成临近道路和建筑的沉降，产生裂缝。降水对环境影响的范围按式（3-4）计算： R=2Sw√Hk 注：R−降水影响半径（m）；SwH−含水层厚度（m）；k−土层渗透系数（m/d）。为减少基坑降水对周边建筑的不利影响，在开工前做好周边道路，城东小学和已经建好的建筑物的分析工作，严格按照相应规范进行降水。同时可以在莱州一中基坑工程设置回灌水系统。在做好施工的同时，应加强基坑的监测和维护。抽水开始后每天观察3次水位和水量。随时观察基坑侧壁的水平位移情况，若发现异常情况，第一时间采取相应的工程措施。

第四章单元设计计算4.1BC、CD单元双排桩支护4.1.1双排桩支护设计基坑东边距离道路边线距离近，基坑东北侧紧邻已建体艺馆，严格控制变形，通过双排桩组合锚杆的结构进行支护。计算依据取八号孔地理条件进行设计。取0.8m直径得灌注桩，双排桩桩间距1米，排距1.5米，嵌固深度4米。桩身用C30混凝土。在地面下1.5m和3.5m处各排布建造一排锚索，锚索倾斜15°，锚索水平间距1m。4.1.2地质条件本单元场地地质条件为孔8截面的地质条件，见表4.1.1表4.1.1钻孔8截面地质条件表地层厚度（m）重度（kN/m3）内摩擦角（度）内聚力(kPa)锚杆的极限粘结强度标准值（kPa）地基承载力（kPa）（1）素填土1.818.010.00.020-（2）粉质粘土2.019.717.025.350140（3）粗砂3.020.026.00.012570（4）强风化粉砂岩5.721.045.05.2160170（5）中风化粉砂岩1.022.047.05.02102204.1.3计算模型1-前排桩2-后排桩3-钢架梁图4.1.1双排桩结构模型示意图前后排桩间土对桩侧的压力按下式(4-1-1)-(4-1-4)计算： pc=其中：pk∆v——p kc= pc0= α=syE取相应土层的压缩模量；sd——桩的直径（m）；pℎφα4.1.4作用在后排桩上的土压力计算主动土压力系数KKKK被动土压力系数

KK主动土压力强度标准值地表处p第一层土底处p第二层土顶处p第二层土底处p第三层土顶处p第三层土底处p第四层土顶处pak7=第四层土底处p被动土压力强度标准值坑底p第一层土底

p第二层土顶p桩底

p土压力强度沿桩体得分布如图4.1.2图4.1.2土压力强度示意图4.1.5作用在前排桩嵌固段上的土反力4.1.3前排桩土反力计算模型锚索对挡土物体约束按弹性支点约束考虑，按挠曲线公式(4-1-5)-(4-1-6)计算如下： EId4v EId4v其中：EI——支护结构计算宽度的抗弯刚度；vzbbbp计算结果参照理正深基坑软件计算得出。4.1.6支护结构弯矩、剪力数值及锚索所受的力最大数值分析计算模型和结合开挖工况和理正岩土设计计算软件的计算，得出支护结构的受力和弯扭状况。施工工况表如表4.1.2所示表4.1.2CD单元施工工况表工况号工况类型深度支锚道号等效深度m承担系数a1承担系数a21开挖2.0——0.1880.9910.0092加撑——1.锚杆——————3开挖4.0——2.0570.7350.2654加撑——2.锚杆——————5开挖6.0——3.9190.5730.427各工况的内力计算如图4.1.4-4.1.9所示图4.1.4工况1内力图图4.1.5工况2内力图图4.1.6工况3内力图图4.1.7工况4内力图图4.1.8工况5内力图图4.1.9内力包络图经由理正深基坑计算得，支挡结构内力计算结果表4.1.3为：表4.1.3内力计算结果前排桩后排桩弹性支点水平反力分别为F基坑内最大弯矩值81.04kN·m基坑内最大弯矩值76.71kN·m基坑外最大弯矩74.87kN·m基坑外最大弯矩106.85kN·m最大剪力值85.74kN最大剪力值45.93kN支护结构安全等级为一级，荷载分项系数γF=1.25，结构重要性系数将双排桩及桩间土视为整体，取弯矩包络图弯矩最大处对应截面以上部分作为隔离体，计算该截面得弯矩M，则M=0图4.1.10双排桩轴力计算示意图土压力合力及作用点Eak1距离底边ℎEℎEℎ通过静力平衡解方程组M45.88×3.96+6.86×1.58+67.38×0.57=FF4.1.7前排桩桩身配筋计算前排桩模拟偏心受压物体受力验算。（1）纵向受力钢筋计算按着截面平均布置纵向竖直钢筋得圆形面钢筋混凝土偏心受压物体，其正面受力应满足以下公式(4-1-7)-(4-1-10)计算: N≤αα1 Nei≤ αt=1.25−2α ei=其中：A——圆形截面面积As——全部纵向普通钢筋钢筋得截面面积r——圆形截面得半径reeα——对应于受压区混凝土截面面积得圆心角（rad）与2π得比值α0.625时，取桩身弯矩M=N=上式整理得公式(4-1-11) Nei=M=混凝土等级采用C30，fc=14.3N/mm2,桩半径r=用迭代法计算得α=0.1805，AS=N−αα1（2）箍筋计算桩身剪力值V=倾斜截面抗剪承载力确定。取截面b=1.76r=0.70m和截面有效高程h0=1.6r=0.64m,采用HRB335级钢筋，查阅《混凝土结构设计规范》GB5001-2010中介绍偏心受压构件的条例(4-1-12)： V≤1.75λ+1查得ft=1.43N/mm2,λ=1.5Vc4.1.8后排桩桩身配筋计算后排桩按偏心受拉物体受力验算。（1）纵向受力钢筋计算桩身弯矩M=N=e查阅《混凝土结构设计规范》中随截面均匀排布纵向钢筋得圆形面钢筋混凝土偏心受拉构物体其正截面受压承载力应满足以下公式(4-1-13)-(4-1-14)计算： N≤11 Nu0=其中：Nu0e0Mu取M类似于偏心受压构件，不同的是把轴力取相反数为N=-86.41kN将上式整理得(4-1-15)： Mu=混凝土采用C30，fc=14.3N/mm2,桩半径r=0.4m,通过迭代法计算得到α=0.168,AS=N−α（2）箍筋计算桩身剪力值V=斜截面抗剪计算。用截面b=1.76r=0.70m和截面有效高度h0根据《混凝土结构设计规范》GB5001-2010中有关偏心受拉截面受剪承载力相关规定(4-1-16)： V≤1.75λ+1查得ft=1.43N/mm2,λ=1.51.75=431.17kN>V=45.93kNℎw V≤0.25βCV=45.93kN≤0.25βC依照受弯物体构造配筋。采用直径12mm的HRB335级钢筋，箍筋采用150mm的距离,加强箍筋采用直径14mm的HRB335级钢筋，相隔2m。4.1.9连梁配筋计算（1）本工程支护形式的连梁宽度为0.8米，高度为1米。跨高比l0正截面受弯计算根据《混凝土结构设计规范》GB5001-2010中钢筋混凝土受弯正截面的受弯承载力满足下列公式(4-1-18)-(4-1-20)计算： M≤fy z=αd αd=0.80+0.04当l0ℎ其中：x——截面受压区高度，按《混凝结构设计规范》第6.2节计算；当x<0.2ℎ0——截面有效高度，ℎ0=h−as,其中h为截面高程；当l0ℎl0ℎ经整理得(4-1-21)： M≤fy选用C30混凝土，fc=14.3N/mm2，钢筋采用HRB335级钢筋，fy=300N/mm2，计算得4.1.10锚杆设计（1）第一层锚索安置在地面下1.5米处，钻孔直径150mm，倾斜15°，轴向相隔1m，锚索采用1×7钢绞线，每束锚索直径15.2mm,其抗拉强度设计值f1>自由端长度自由端长度按下式计算(4-1-22)： lf≥其中：lα——锚杆的倾角aaa最深处得等值点计算；d——挡土构件得水平尺寸φ因为该基坑支护结构不存在土压力与被动土压力相等的值，所以ad为1m,φm计算得18.4°，a计算结果得lf2>锚固段长度锚杆轴向拉力标准值(4-1-23)： Nki=其中：FNS——锚杆水平间距bα——锚杆倾角N锚杆抗拔力计算公式(4-1-24)： Rk=πd其中：Rd——锚杆得锚固体直径ml以外的长度；q该基坑为一级基坑，K按R设锚固段长度为ln，根据Rklnl7.92m长度的自由段已经超过直线滑动面，所以锚固段总长为4.9m，取为5m。所以l=l锚杆杆体直径计算A锚索数量n=116.86（2）第二层锚杆安放在地面以下3.5m处，钻孔直径150mm，倾斜角15°，轴向间隔1m，锚索用1×7钢绞线，每个锚索直径采用12.7mm，其抗拉强度设计1>自由段长度自由端长度按下式计算(4-1-25)： lf≥因为该基坑支护类型主动土压力和被动土压力不相等即ad为1m,φm计算得18.4°，a计算结果得lf2>锚固段长度锚固轴向拉力标准值(4-1-26)： Nki=N锚杆极限抗拔承载力标准值(4-1-26)： Rk=πdq该基坑为一级基坑，K按R设锚固段长度为ln，根据Rkln锚杆总长度l=l锚杆杆体直径计算A锚索数量n=82.824.1.11整体稳定性验算该基坑支护等级为一级，取整体稳定性系数为Ks=1.35图4.1.11条分法稳定性图对于该滑动弧面得稳定性系数按下式(4-1-27)-(4-1-28)计算，具体计算见表4.1.3。 minKs,1 Ks,i=其中：K不小于1.35、1.3、1.25；K最小值宜通过搜索不同圆心及半径得所有潜在滑动圆弧确定；θlq∆u滑弧面在地下水位以上或者地下水位以下的粘性土，取uγℎℎR载力标准值的较小值应取滑动面以外的长度；对于悬臂式、双排桩支挡结构，不考虑Rαsψφ具体计算数据见下表4.1.4表4.1.4CD单元整体稳定性验算计算数据表土条号θ∆c[(84918.757.9312.3014.1574139.946.8930.1426.2063556.326.3546.1332.3052869.135.8961.0432.4542279.005.6173.2529.5931686.375.4183.0323.8121191.475.3089.7917.451494.505.2194.276.590095.465.2095.460.00-1594.505.2294.148.24-211207.275.30223.1043.37-316202.175.41213.5661.24-422194.805.61118.2780.47-528184.935.89101.3296.21-635172.126.3579.00110.20-741155.746.8957.90115.30-849134.557.9323.19116.64-958107.220.002.74107.89-107165.3077.7113.5480.65K所以，对于该圆心O整体稳定性验算合格。该圆心O是随意指派的，所以并不一定是最危险情形，应该继续作稳定性的验算。人力计算有限费时费力，并不一定能够真正找到最危险面，所以还需借助计算机软件计算进而校核稳定性是否符合要求。通过计算机理正软件的计算最后算得该基坑满足整体稳定性要求。。4.1.12腰梁设计（1）荷载计算按照连续梁计算，每跨跨度l0=2m图4.1.12混凝土腰梁示意图、内力包络图（2）梁截面的选择纵向钢筋选用HRB400级，混凝土强度等级C30，fy=360N/mm²，fc=14.3N/mm²,ft=1.43N/mm²;α1=1.0选梁截面尺寸300×300mm，取as=40mm,as'（3）受拉区钢筋计算(4-1-29)-(4-1-31) as= ξ=1−1−2a As=选用4根直径16mm的HRB400级钢筋，实配面积As(4)受压区钢筋计算(4-1-32)-(4-1-34) as= ξ=1−1−2a As=选用4根直径14mm的HRB400级钢筋，实配面积As（5）箍筋计算选用HPB300级钢筋作为箍筋，fy=270N/mm²。V=1.1×89.70kN=98.67kNA采用两根直径10mm的HPB300级钢筋，Asv=157mm²，配筋率为

4.2AB、DE、EF单元排桩支护设计4.2.1排桩支护设计基坑北部邻近已建建筑物，基坑东南边距离已建体艺馆5.07m，基坑南部距离道路边线2.69m，基坑侧壁安全等级为二级，采用排桩支护形式。计算数据取自13号孔得地理条件。灌注桩直径取为0.5m，每排相隔0.8m,嵌固深度为3m。C30混凝土填充灌注桩。冠梁宽高尺寸为0.6m。4.2.2地质条件地质数据采自13孔，见表4.2.1表4.2.1钻孔13截面地质条件表地层厚度（m）重度（kN/m3）内摩擦角（度）内聚力(kPa)锚杆的极限粘结强度标准值（kPa）地基承载力（kPa）（1）素填土1.818.010.00.020-（2）粉质粘土2.519.717.025.350140（3）粗砂3.320.026.00.012570（4）强风化粉砂岩6.121.045.05.2160170（5）中风化粉砂岩1.022.047.05.02102204.2.3土压力计算主动土压力系数KKKK被动土压力系数

KK主动土压力强度标准值地表处p第一层土底处p第二层土顶处p第二层土底处p第三层土顶处p第三层土底处p第四层土顶处pak7=第四层土底处p被动土压力强度标准值坑底p第一层土底

p第二层土顶p桩底

p土压力强度如图4.2.1图4.2.1土压力强度示意图4.2.4简化计算模型该支护类型灌注桩深入坑底3m。该支护结构采用弹性支点法计算分析内力，见示意图图4.2.2所示。1-挡土构件2-锚杆简化的弹性支座图4.2.2锚拉式支挡结构弹性支点法计算（1）锚杆看成成弹性支座，按挠曲线方程(4-2-1)-(4-2-2)计算如下： EId4v EId4v其中：EI——支护结构计算宽度的抗弯刚度；vzbbb0pF（2）锚杆的效力Fℎ Fh=kvP（3）弹性支点得刚度系数kkR kR=其中Q拉力标准值的荷载值（kN）；sbs在缺少实验时，kR kR= Ec=其中EEAAllE4.2.5支护结构受力情况采用弹性支点法，结合计算机软件理正计算，继而得出各工况得情况如下文所述。锚杆的施工工况如下表4.2.2所示：表4.2.2施工工况工况工况深度支锚号类型(m)道号1开挖2.5002加撑1.锚索3开挖4.5004加撑2.锚索5开挖5.900各工况的内力计算如图4.2.3—4.2.8所示：图4.2.3工况1内力图图4.2.4工况2内力图图4.2.5工况3内力图图4.2.6工况4内力图图4.2.7工况5内力图图4.2.8内力包络图经过弹性支点法计算，支挡结构内力数据见图4.2.3分别为：表4.2.3内力计算表前排桩后排桩基坑内最大弯矩值105.49kN·m基坑外最大弯矩值80.99kN·m最大剪力V弹性支点水平反力分别为Fℎ1=79.06kN支护结构安全等级为二级，荷载分项系数γF=1.25，结构重要性系数4.2.6桩身配筋计算此基坑安全等级为二级，取γ0弯矩和剪力设计值分别为：M=N=桩身纵向受力钢筋选择钢筋取HRB335级，其fy=300N/mm2；箍筋采用HRB335级钢筋，fyv=300N/ M≤23 αfc αt=1.25−2α令k=rsr,ρ= MAr=其中：M——桩的弯矩设计值；fArα——对于受压混凝土截面面积的圆心角fAα通过迭代法计算得α=0.147，αt=0.956，计算所得As斜截面抗剪承载力计算，取自截面宽度b为1.76r和有效高度ℎ0 V≤0.7ft计算出Asv<0，只需按最小配筋率计算：ρsv,min实际配筋率为：ρsv=沿桩身设置加强筋，选择HRB335，取∅14@2000。桩身配筋剖面见图4.2.9。图4.2.9均匀配筋示意图4.2.7锚杆设计（1）第一层锚索安置在地面下2米处，钻孔直径150mm，倾斜角15°，轴向间隔1m，锚杆采用1×7钢绞线，每支锚索直径12.7mm，其抗拉强度设计值f1>自由段长度自由段长度按下式计算(4-2-12)： lf≥其中：lα——锚杆的倾角aa压力强度等值点0得距离最深处得等值点计算；d——挡土构件得水平尺寸φa2从土压力图中计算可得为1.66m，d为1m，φm=20.6°，a2>锚固段长度锚杆轴向拉力标准值(4-2-13)： Nki=其中：FNS——锚杆水平间距bα——锚杆倾角N锚杆抗拔力公式(4-2-14)： Rk=πd其中，d——锚杆得锚固体直径l以外的长；q该基坑为二级基坑，K按R设锚固段长度为ln，根据Rklnl7.0m长度的自由段已经超过直线滑动面，所以锚固段总长为5.5m，取为6m。所以l=l锚杆杆体直径计算A锚索数量为n=104.83（2）第二层锚索设置在地面下4m处，钻孔直径150mm，倾斜角15°，轴向间隔1m，锚索采用1×7钢绞线，每个锚索直径采用12.7m,其抗拉强度设计值fpy1>自由段长度自由段长度按下式计算(4-2-15)： lf≥其中，a2从土压力图中计算可得为1.66m，d为1m，φm=20.6°，a2>锚固段长度锚杆轴向拉力标准值(4-2-16)： Nki=N锚杆抗拔力公式(4-2-17)： Rk=πd该基坑为二级基坑，K按R设锚固段长度为ln，根据Rkln所以l=l锚杆杆体直径计算A锚索数量n=87.324.2.8整体稳定性验算该基坑侧壁安全等级为二级，取整体稳定性系数Ks=1.3图4.2.10整体稳定性分析示意图对于该滑动弧面得稳定性系数按下式(4-2-18)-(4-2-19)计算，具体计算见表4.2.4 minKs,1 Ks,i=其中：K不小于1.35、1.3、1.25；K最小值宜通过搜索不同圆心及半径得所有潜在滑动圆弧确定；θlq∆u滑弧面在地下水位以上或者地下水位以下的粘性土，取uγℎℎR载力标准值的较小值应取滑动面以外的长度；对于悬臂式、双排桩支挡结构，不考虑Rαsψφ表4.2.4整体稳定性计算数据表土条号θ∆Gc[RR(64313.320.004.75133.2417.189.0853529.540.0011.80153.5119.3416.9442842.065.8937.14168.8020.9319.7532151.415.5747.99181.5822.2018.4221457.925.3656.20191.6523.1514.011761.855.2461.39198.8723.757.540063.385.2063.38203.1223.990.00-1562.585.2262.34200.3923.855.45-212173.065.32122.29194.0123.3540.14-318167.395.47112.61186.2422.6557.91-425158.975.7497.77174.6021.5175.64-533147.396.2077.81158.1219.8391.17-641132.570.0026.78138.5617.75100.09-749112.550.0016.06116.3115.33100.04-86183.950.003.3078.8311.1690.92-97930.170.001.6916.714.0549.25K所以，对于该圆心O整体稳定性验算合格。该圆心O是随意指派的，所以并不一定是最危险情形，应该继续作稳定性的验算。人力计算有限费时费力，并不一定能够真正找到最危险面，所以还需借助计算机软件计算进而校核稳定性是否符合要求。通过计算机理正软件的计算最后算得该基坑满足整体稳定性要求。。4.2.9冠梁设计冠梁按构造设计；宽度取为800mm，高度取500mm，选用HRB335级钢筋，具体配筋方式见图4.2.11。图4.2.11冠梁配筋示意图4.2.10腰梁设计作用在腰梁上的力为79.06kN，其设计值F=1.0×1.25×79.06=98.83kN。（1）荷载计算计算模型是连续梁，每跨跨度l0=2m图4.2.12腰梁示意图、内力包络图（2）梁截面选择纵向钢筋选用HRB400级，混凝土强度C30，fy=360N/mm²，fc=14.3N/mm²,ft=1.43N/mm²;α1=1.0选梁截面尺寸260×260mm，取as=20mm,as'（3）受拉区钢筋计算(4-2-20)-(4-2-22) as= ξ=1−1−2a As=选用4根直径12mm的HRB400级钢筋，实配面积As(4)受压区钢筋计算(4-2-23)-(4-2-25) as= ξ=1−1−2a As=选用2根直径16mm的HRB400级钢筋，实配面积As（5）箍筋计算选用HPB300级钢筋作为箍筋，fy=270N/mm²。V=1.0×64.24KN=64.24kNA采用两根直径8mm的HPB300级钢筋，Asv=101mm²，配筋率为4.3FG、GA单元复合土钉墙支护设计4.3.1复合土钉墙设计由于基坑西侧空间较大，西北侧建有已有建筑，考虑到安全问题采用符合土钉墙支护。基坑侧壁安全等级为二级，计算数据采自孔18地理条件。4.3.2地质条件孔18地质数据，见表4.3.1.表4.3.1孔18截面的场地地质条件地层厚度（m）重度（kN/m3）内摩擦角（度）内聚力(kPa)锚杆的极限粘结强度标准值（kPa）地基承载力（kPa）素填土2.118.010.00.020-粉质粘土2.419.717.025.350140粗砂3.020.026.00.012570强风化粉砂岩5.621.045.05.2160170中风化粉砂岩1.022.047.05.02102204.2.3土压力计算土压力系数KKKK土压力强度标准值pppppppak4上=p4.3.4土钉抗拔承载力计算锚杆水平间距2m，竖向间距1.5m。坡面倾斜时的主动土压力折减系数ξ按下式(4-3-1)计算： ξ=tanβ−式中：βφ计算得计算得

ξ=各层土钉处得土压力强度值:pak1pak2pak3土钉轴向拉力调整系数（ηj ηj= ηa=式中：zℎΔηηηη一根土钉的轴向拉力标准值Nk,j Nk,j=式中：αpssN由Rk,jNk,j≥K土钉极限抗拔承载力标准值Rk,j Rk,j=π其中：dql计算地li≥6.2m计算得：ηη第二层和第三层土钉的计算方法同上，得出表4.3.2表4.3.2土钉计算数据表土钉序号NRllilzj土钉总长(m)1321.49514.386.26.52.69.12168.54269.663.33.51.95.43188.78302.055.25.51.16.64.3.5土钉配筋土钉由HRB400钢筋建造，其抗拉强度设计值fy=360N/mm²，按下式(4-3-6)计算得土钉截面面积 Nj≤表4.3.3土钉配筋计算数据表土钉序号f（N/mm²）土钉轴向荷载Nj（kN计算钢筋面积(mm²)配筋配筋面积(mm²)1360321.49893.031@361017.92360168.54468.171@25490.93360188.78524.391@28615.84.3.6锚杆长度计算潜在滑动面的确定采用极限平衡理论，锚杆的自由段长度可由公式(4-3-7)计算： lf≥其中：lα——锚杆的倾角aa压力强度等值点0得距离最深处得等值点计算；d——挡土构件得水平尺寸φ第一层锚杆：l第二层锚杆l通过计算机软件理正计算，土钉轴向拉力最大199.8kN,加上预应力后取为300kN。R由Rk,j=πdj锚杆长度：第一层l=6+2.98=8.98第二层l=6+3.91=9.91m第一层锚杆取9m，第二层锚杆取10m。4.2.7锚杆截面积计算对于锚杆杆体采用钢绞线的，钢筋锚杆杆体选用预应力螺纹钢筋以及HRB400级钢筋。锚杆杆体的截面面积可按下式(4-3-8)计算： N≤fpy其中：N——锚杆轴向拉力设计值（kN）；fAN=取预应力钢筋抗拉强度设计值为1220MPa,计算得Ap4.3.8整体稳定性计算该基坑支护类型整体稳定性分析应用圆弧滑移面条分法，按最危险滑移面验算求，各个工况的情况也不能忽略，通过公式(4-3-9)-(4-3-14)计算。 Ks0+ Ks0= Ks1= Ks2= Ks3= Ks4=其中：K最不利工况可乘0.9的系数。K锚杆、截水帷幕及微型桩产生的抗滑力矩与土体下滑力矩比；cLWθη1、ηssNPααθφττA图4.3.1整体稳定性计算图土的整体稳定性分项系数Ks0表4.3.4土的整体稳定性计算数据表土条分号θcWW169102.397.0460.0125445.9030.1685.103430.0045.8787.714340.0060.7784.045260.0071.8471.846180.0080.4053.567110.0068.1927.18840.0011.941.71合计148.29376.22471.16由公式(4-3-15)代入数据 Ks0=求得Ks0土钉的稳定性计算见表4.3.5。表4.3.5土钉稳定性计算数据表土钉序号θαNN164205.2315.202542034.4558.603432056.7554.32合计96.43128.13由公式(4-3-16)计算得

Ks1=锚杆稳定性计算见表4.3.6表4.3.6锚杆稳定性计算数据表锚杆序号θαPN159209.5415.012492044.8056.92合计54.3471.92由公式(4-3-17)计算得 Ks2=截水帷幕稳定性：截水帷幕采取落地式帷幕，搅拌桩直径取为0.5m，假定滑移面处得抗剪强度标准值在经验缺乏时取50-200Mpa,取为180Mpa。由公式计算得K综上所得整体稳定性：KKs4.3.9面层设计根据理正深基坑计算得此基坑支护采用混凝土强度为C30，面层厚度取为80mm。拉区钢筋合力点到板外皮距离为15mm,水平配筋采用直径为10mm间距为150mm的HPB235钢筋。竖向配筋是直径为10mm间距为150mm的HRB400钢筋。荷载分项系数取为1.2，满足要求。

第五章基坑监测5.1监测目的本基坑除西侧外都有建筑物，对基坑的变形要求较严格。开展基坑工程现场监测的目的：（1）基坑工程现场监测可为信息化施工提供数据及依据，第一时间了解基坑变形得安全状况，确定和优化下一阶段的施工方法和数据。（2）基坑监测所反映的周边环境变化及设备变形情况可以保证周边设施的安全，为建筑、各种设施提供保护。（3）基坑设计计算过程中会存在不足或者与实际工程存在偏差，基坑监测可以反应实时数据为设计的改进提供重要依据。（4）基坑监测的发展与丰富促进着基坑设计理论的完善与丰富。5.2监测方法和要求基坑工程得现场检测需要仪器监督和现场得巡逻监测同时进行，相应得采用多种观测方法相互补充、相互验证。监测仪器采取效准确得基坑实时数据，方便定量分析。巡视监测得方法以目测为主，目测得方法具有及时得优点。为仪器检测提供定性得、补充得作用。负责基坑监测得单位应该严格得依据检测方案进行监测，为基坑工程采集有效即时的数据，方便施工作业。准确的监测结果是基坑工程设计和施工作业坚强的后盾。检测部门要有良好的信息解析和信息归纳体系，保证基坑监测成果得准确，施工单位也能即时收到各类信息。当监测部门检查到数据警报点时需要马上通知建设和有关人员，以便分析原因、提出解决方案。有关作业部门也要保持警惕，不能疏忽，接到监测部门的报警要及时作出反应。当基坑工程得设计大变动时，监测部门和施工本部门合力改进监测方案。5.3监测项目基坑监测项目是和基坑工程设计与施工方案相对应的，对监测目标重点部位侧重，做重点监测、完善一体项目有效、完整监测体系。表5.1基坑监测项目选择表监测项目支护结构安全等级一级二级支护结构顶部水平位移应测应测基坑周边建筑物、地下管线、道路沉降应测应测坑边地面沉降应测应测支护结构深部水平位移应测应测锚杆拉力应测应测支撑轴力应测应测挡土构件内力应测宜测支撑立柱沉降应测宜测挡土构件、水泥土墙沉降应测宜测地下水位应测应测土压力宜测选测孔隙水压力宜测选测5.4监测频率（1）检测时限基坑开挖前准备工作开始，到地下工程完成为止是基坑工程监测得过程。对于一些不能在基坑开挖前开始得项目，监测的效果就很小了，乃至整个监测都失去了作用。（2）监测频率基坑得种类、各个作业阶段得基坑和地下建造以及四周环境得变化、自然条件改变都是影响监测频率得因素，当然也要考虑当地经验。表5.2现场仪器监测的监测频率表基坑类别施工进程基坑设计深度（m）≤55~1010~15＞15一级开挖深度（m）≤51次/1d1次/2d1次/2d1次/2d5~101次/1d1次/1d1次/1d＞102次/1d2次/1d底板浇筑后时间（d）≤71次/1d1次/1d2次/1d2次/1d7~141次/3d1次/2d1次/1d1次/1d14~281次/5d1次/3d1次/2d1次/1d＞281次/7d1次/5d1次/3d1次/3d二级开挖深度（m）≤51次/2d1次/2d5~101次/1d底板浇筑后时间（d）≤71次/2d1次/2d7~141次/3d1次/3d14~281次/7d1次/5d＞281次/10d1次/10d5.5监测报警值当前大建筑基坑和工程安全监测重要手段和方式是监测安全报警值系统，能够有效预防大型建筑基坑以及工程在建造中事故得发生，保障了建筑基坑和周边环境安全。5.6监测点的布置测点整体布置我们应尽量做到能够准确反应监测出被移动监测监控对象得物体受力、变形状态及