【《某综合楼基坑支护方案设计》13000字（论文）】

PAGE44某综合楼基坑支护方案设计目录摘要 I第一章绪论 11.1前言 11.2国内外研究现状 11.3深基坑技术的发展趋势 2第二章工程概况 42.1工程位置与概况 42.2工程地质条件 42.3场地水文地质条件 52.4力学参数的选取 62.5场地稳定性与适宜性评价 6第三章基坑支护结构的选型与论证 83.1基坑支护方案的选型依据及设计依据 83.2基坑支护环境分析和设计等级的确定 83.3初选基坑支护方案 8第四章基坑支护结构的相关计算和稳定性分析 104.1计算区段划分 104.2土钉支护设计的一般原则与构造要求 104.3土钉设计方案 114.4土钉支护计算 114.4.3B-C段地质剖面的土钉计算 184.4.6C-D段剖面支护结构的稳定性验算 284.5排桩支护计算 34第五章结论及建议 39参考文献 40摘要随着时代的发展和施工技术的进步，越来越多的大型建筑出现在我们的视野中，深基坑支护的主要作用是保证地下结构以及施工周边环境的安全，是对基坑采取支挡、加固和维护安全的措施，有的基坑工程还包括基坑降水措施。基坑支护属于临时结构，结构的极限承载力荷载与设计荷载的差值较小，具有较大的风险，因此基坑工程具有较强的地域性差别。不同的地质条件和水文条件下的基坑工程具有很大的差异性，不仅需要基坑自身的安全性有保证，周边环境的变形和安全也要有保证。本设计根据已有工程概况、勘察资料以及相关规范和资料，选择了土钉墙支护和CD段采取排桩支护的方案进行对比计算。通过土压力计算、各种结构内力计算、土钉长度计算以及稳定性验算等对基坑开挖上的数据进行理论上的分析。对桩进行配筋计算和验算，然后进行抗倾覆稳定性验算和抗隆起验算。经过上述所有验算之后，采用最经济的支护形式对该基坑进行支护，即东西北三侧土钉墙支护，南侧桩锚支护。因此，本设计推荐采用土钉墙支护、桩锚支护两种形式对该基坑进行支护设计。关键词：基坑支护，土钉墙，排桩第一章绪论1.1前言随着经济的发展和社会的进步，我国的建筑物形式愈来愈复杂，这就给深基坑支护设计与施工提出了越来越高的要求[2]。由于城市建设用地越来越少，导致土地资源愈发紧张，根据相关规范规定，当基坑开挖深度大于或等于5m时即可称为深基坑，对于深基坑，我们需要进行专门的基坑支护设计。因此，只有采取合理的支护方案才可以做到经济合理、施工方便、技术先进、对四周环境影响较小。1.2国内外研究现状土钉墙支护技术首先应用于法国。法国工程师Bugis在1972年凡尔赛市的铁路项目工程中成功应用了土钉支护，他使用25000根锚杆进行加固，加固高度为140m2，加固面积为12000m2。1984年高压水喷射技术在法国得到了发展，到80年代末，法国每年建设和维护50多个工程运用了土钉支护技术，并进行了模型试验和有限元分析[3]。德国高级工程师KarlBauerAG与卡尔斯鲁厄大学土力学研究所通过合作，共先后进行了7次土钉墙支护安全性实验，在各种(主要成分是土壤沙质)质的土壤上分别进行了上百次的土壤抗拔根性试验。在加拿大的温哥华地区，1960年代末，土钉被用作房屋挖掘期间的临时支撑，深度为18米(200英尺)。1974年，在美国，一个非常著名的项目是在PPG匹兹堡的工业总部钻探深层地基。在建设加州高速公路的项目中，很多地方已经都用了土钉墙。自20世纪80年代以来，英国已经进行了大量的研究。英国还发展了在90米早期向地面射击的气动技术。在20世纪70年代，土钉墙支护技术首先在巴西、匈牙利、日本和西班牙中被应用，后来在印度、新加坡、南非等地应用。近年来，深基坑隧道开挖建设项目变得愈来愈多。1992年，总参工程兵团第三研究所曾宪明把利用土钉支护墙与利用土钉土顶锚杆这两个技术结合联系起来，用于深浅基坑外墙支护和填土加固，这种支护方法被专家称为"喷锚网支护法"，后来这种支护形式被应用于广东、海南、北京、河南、江苏、四川等多个省市的诸多工程，取得了非常大的社会效益[3]。改革开放以来，中国在交通、水利、水电等领域取得了显著进展，特别是近十年来，城市地下工程和其他基础设施的开发和利用取得了长足进展，包括铁路隧道，高速公路隧道、水电站供水和隧道、市政公用设施和城市地铁，同时，设计和施工技术水平也有了明显提高。上世纪80年代末，我国开始出现一些深基坑，该时期基坑支护形式已经逐渐趋于复杂；上世纪90年代，我国高房、高楼进入快速发展阶段，基坑埋深逐渐加大，特别是我国南方地区，由于南方地区独特的地质环境，促进了各种复杂支护形式（如：内支撑支护、双排桩支护）迅速发展，基坑支护理论得以巨大的丰富。在未来，随着距离全面建成小康社会越来越近，城市的建设发展也日益趋于完善，城市谋发展，未来只能向地下要空间，从而促进这基坑项目数量和深度的持续增加，刺激着基坑项目的设计和建设技术不断更新，最终会形成支持基坑的各种新结构类型和建设技术不断涌现这些都促进基坑项目的设计理论和计算方法的出现的局面。1.3深基坑技术的发展趋势(1)随着我国地基基础开挖施工环境开始变得更加复杂，向更大开挖深度和具有更大埋土面积方向发展，深基坑的基础开挖和地基支护也开始变得非常棘手，因此从单桩施工持续时间和技术成本的两个角度考虑来看，双壁护墙逆作法单桩是未来技术发展的主要研究方向，但双壁逆作法单桩施工时的整体承载力非常有限，一旦需要进行双壁逆作法单桩施工，则不能用一根桩的柱子直接对应一个几根桩，而是用几根桩的柱子直接对应一根几个桩，这显然大大增加了单桩施工的技术成本和施工难度，如何有效提高一根桩的整体承载力，减少桩的受力沉降，减少中间桩的支承柱，达到一个单柱对应一单桩，从而有效放开整个上部整体施工地基结构移动速度，以加快进度，缩短上部整体地基施工持续时间，这将成为是今后的技术研究重点方向。(2)目前深开挖基坑人工支护层在开挖时主要还是采用人工支护开挖，这样一来做施工效率不高，因而今后我们有必要积极研究创新开发小型、灵活、专用的地下管道开挖支护机械。(3)为了有效减小底层基坑的凝土变形，通过直接引入水或施加各种预应力材料来有效控制基坑变形的凝土方法将逐渐得到普及，以及通过一定深度自动搅拌或少量浇注水等方法对位于基坑底部或被动支撑部位的基层土壤结构进行基层加固，还将广泛用作抗变形的有效手段。(4)在某些特殊情况下，为有效减轻与地下基坑排水工程建设有关的自然环境影响(其中例如因固体沉降而可能造成额外的深层泥土固体沉降)，或者可以采用包括帷幕式等形式的水支护措施来有效保护基坑地下水自然资源。除了地下连续止水墙外，通常可以采用旋转直喷桩或深层防水搅拌旋喷桩等多种方法应用来加固构筑地下止水墙的帷幕。目前，在我国水利建筑工程中已具有将各种防渗墙设计方法逐步引入水利基础设施工程的发展趋势。(5)在底部软土隆起较多的基坑地区中，可考虑采用深层砂浆搅拌或基底注入砂浆加固技术对整体基坑底部支护土体结构进行深层加固，也可说就是有效提高基坑支护软土结构被动水平区底部土体的加固强度这样的加固方法可用来有效避免由于基坑底部土体隆起软土导致支护结构被动水平面的位移大[4]。第二章工程概况2.1工程位置与概况受林业局的委托，河南省博瑞地质工程有限公司承担湿地生态系统定位研究站综合试验楼场区岩土工程详勘任务。湿地生态系统定位研究站综合试验楼位于风景区院内。其四至为：东、北均为空地，西、南均为围墙，围墙外西为农田，东为冲沟，沟深约30m。交通较为方便。依据委托方提供：拟建综合试验楼呈矩形，东西长为25.14m，南北宽为7.14m，楼高为5层，砖混结构。建筑物的具体位置和平面尺寸详见《拟建工程平面布置图》。委托单位未提供其它更为详细的设计资料。图2-1拟建工程平面图2.2工程地质条件郑州市地处黄河冲击形成的黄土平原地区，整个郑州地区的地形地貌相对单一，并且整个市区的地势比较平坦，没有太大的起伏。依据《建筑抗震设计规范》中提到的相关规范，结合本项目的区位信息，查表确定本场地的抗震设防烈度为为⑦级，设计基本地震加速度值取为重力加速的0.15倍，也就是0.15g。本项目如果涉及到抗震方面的设计，需要按照《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）执行。本场区按照大型民用建筑工程专用项目场地及其建筑抗震性的特质类别进行分组，本场地的抗震性类别为一级。场地土质按按建筑土质的特性类别分组划分土质为大型抗震性和中软大型建筑专用场地钢筋混凝土。场地管理活动生命类别大致可以细分为分类ⅱ和以及ⅲ类，特征场地活动生命周期大约为0.35s。该项目下覆土层主要由第四季全新统冲积灰色黄土和块状灰色粉土和砂质粉砂，按规范规定，判定使用场地内可不直接考虑其对液化水的影响。根据本项目《某综合楼工程勘察报告》，总结得出本项目室内土工试验结果，在通过钻孔深度范围内，自上到下共计穿越四层土，具体如下：2.3场地水文地质条件根据建设单位提供的地勘报告，每个钻孔在钻孔的过程中都没有发现水。根据相关规范，在高层建筑物内的地基与土层基础的结构设计和建筑施工使用过程中具有可选择性但认为对于地下水的环境影响对于在建筑物内的地基基础来说很小，可以不纳入考虑。根据相关建设规范，从本项目的实际情况出发，在基坑开挖之前不需要进行基坑降水，因此暂不需要考虑布置降水井等设施。2.4力学参数的选取土力学参数的选择是根据业主提供的《综合楼工程勘察报告》（详勘阶段）为基础，并且在一定程度上根据当地实际工程经验进行了修订，见表2-1。表2-1力学参数表层号（1）（2）（3）（4）平均厚度(m)1.601.32.116.2重度(KN/m3)15.01616.616c(kPa)10.018．015.1018.0φ(度)18.016.017．016.0孔隙比(e)0.875——0.960——液性指数(IL)-0.80——0.78——2.5场地稳定性与适宜性评价（1）活动断裂的影响根据河南中原地震科技有限责任公司对本项目出具的报告、该市国家地震局的地质调查资料以及背景地震条件进行分析研究成果，场地内暂时无重大发震点和断裂事件通过。因此，在该重点地区，断裂带的错位运动对建筑土壤结构和建筑地面主体建筑的直接影响几乎可以忽略不计。（2）场地土地震液化判别依据《建筑抗震设计规范》第4.3.11之规定，本场地不属于需考虑震陷影响区域，因而本设计暂不考虑液化震陷量的计算。（3）建筑抗震地段的划分综合试验楼位于一个风景区院内。东、北两侧基坑外均为空地，西、南两侧基坑外均为围墙，并且西、南两侧围墙外西为农田，东为冲沟，沟深约30m。该项目周边交通较为方便，存在已有的市政道路，后期可以作为部分施工道路，方便施工。查阅历史资料可知，本项目过去百年间没有发生过明显地震，结合相关抗震规范及本项目实际情况，因而本项目暂时可以先不考虑一些结构及基坑抗震方面的设计。（4）场地稳定性的综合评价拟建场地的地基土土层分布均匀且土质较好，在场地及其附近不存在对工程安全可能有显著影响的地质现象，也不存在潜在的地下暗河、零散石块等可能影响地基基础稳定性的构造。考虑到上述综合评估，并结合工程地质勘察报告，初步认为该施工场地基本稳定，适合施工。第三章基坑支护结构的选型与论证3.1基坑支护方案的选型依据及设计依据《建筑基坑支护技术规程》中提到，工程项目在选择合适的基坑支护形式之前，需要综合考虑基坑深度、土壤主体结构形态和周围地下水条件、周围环境对地下基坑面的承载力、变形、结构面的损伤、结构整体尺寸等相关因素。同时还不能忽略基坑及其他主体地下支护结构的整体平面布置、基坑主体支护地下结构的设计可行性及后期施工中的技术要求是否可行等。同时还要参照业主提供的勘察报告、有关图纸、其他相关规范以及当地技术经验，对本项目可能有益的具体参考资料（包括但不限于）清单见下表：《XXX项目岩土勘察报告》；《建筑基坑工程支护技术规程》（DBJ/T15-20-2012）《河南省建筑基坑支护技术规范》（GB50007-2011）有关图纸；其他国家明文规定的规则3.2基坑支护环境分析和设计等级的确定本次设计打算建造的场地位于一个风景区院内。其四至为：东、北均为空地，西、南均为围墙，围墙外西为农田，东为冲沟，沟深约30m。交通较为方便。查阅《建筑基坑支护技术规程》，依据规范中对基坑安全等级划分的表格并结合基坑工程重要性分析，可以初步判定本基坑工程的安全等级为二级。3.3初选基坑支护方案查阅规范，我们可以清楚地得知目前国内主流的基坑支护形式主要有以下几种，并且它们各自的适用条件总结如下表3-1：表3-1各类支护结构的使用条件该基坑周围环境条件良好，基坑安全等级为二级，拥有足够的放坡空间，无其他建筑物荷载影响，仅CD段附近有一条30m深的冲沟，故四个面选择土钉墙支护，CD段做排桩支护用以对比。第四章基坑支护结构的相关计算和稳定性分析4.1计算区段划分根据本项目场地土层的实际情况，并且综合考虑本项目地基基础下覆的土层及其力学性质，在进行本基坑支护设计之前，先初步的将整个基坑沿边缘线分成四个区段，对于不同的区段，采用不同的计算方式和支护形式，每个区段的具体划分、超载形式、开挖深度等信息详见下表：表4-1计算区段的划分区段北东南西段位号ABBCCDDA地面荷载（kPa）10101010开挖深度（m）55554.2土钉支护设计的一般原则与构造要求1）针对一些开挖深度不足15m的基坑，我们可以考虑使用土钉墙的形式来进行支护，土层内含有软弱土的时候，应当谨慎使用土钉墙支护。2）依据土力学和相关规范，可以初步确定土钉的长度，即注浆式土钉，一般长度取到0.5H-1.0H，对于打入式的土钉，一般长度取0.5H-1.2H；沿同一竖直线上下分布的土钉钉体，不同的土钉之间存在着不同的受力形式，一般呈现出上下两端相对较小，中间部位相对较大的形式。所以在进行土钉长度初步设计的时候，可以考虑将中上部土钉设置的长一点，底部土钉设置的短一点。3）对于一些注浆式的土钉墙，在注浆的时候应该使用试验合格的水泥砂浆来进行填充，同样的，注浆对水泥的强度也有一定的要求，对于土钉墙支护而言，42.5#硅酸盐水泥是最低标准，同时，水泥浆的水灰比也需要控制在1:0.4~0.5，便于水泥浆强度的提升。4）根据相关的项目经验，并采用滑动条分法理论对基坑外侧土体进行分析，土钉与水平面的倾角一般取值10°～20°，这主要是因为土坡在失稳的时候会沿着一条滑动带进行损坏，所以设置这个角度范围可以很好的抵抗土坡滑动。5）在打入土钉之后，需要在土钉锚固处挂上一层钢筋网，同样的，挂完网之后需要喷射一定强度的混凝土，这部分混凝土面层规范里建议的范围是80～200mm，实际的项目上一般比较常用为100mm。6）挂网面层的喷射混凝土强度等级应高于或者等于C20。4.3土钉设计方案土钉支护的设计一般根据经验和设计的一般原则是现依据周围临近项目的工程概况，初步假设各个剖面所用支护形式的计算参数，然后依据剖面计算结果对参数进行调整，最后确定最终参数。本次基坑土钉支护设计方案如下：（1）通过查阅相关规范，可以初步判断本基坑属于安全等级为第二级的基坑，按照周围场地外构筑物的形式不同，可以简单的将基坑场地按侧面的不同共分北、南、西侧和东侧一共四个侧。整个基坑的开挖深度为5m，坑底也没有加固土。这个基坑由于场地比较宽阔，所以允许一级放坡，一级放坡的坡宽为一米，放坡的坡高也为一米，坡度系数为1.0。（2）土钉布置情况如下：设计均布超载为10KPa，采用一级放坡。水平高度为5m，竖直高度为5m。整个土钉面层的设计倾角为45°，从上到下一共是设计设置3层土钉，所有土钉呈矩形的布置形式，土钉采用1C12的构造图钉，钉长依据设计结果进行选择，每一排土钉的具体参数可以参见每个剖面计算部分中的表。在土钉面层上，计划喷射钢筋网混凝土，混凝土采用C20的，钢筋网采用双向单层的矩形网格，网格边长均为200mm，面层喷射混凝土厚度取100mm。第一排土钉距地面为1m，水平间距1.5m，第二排土钉距地面为1.5m，水平间距1.5m，第三排土钉距地面为4m，水平间距1.5m，土钉入射角为20度。水泥浆水灰比设计为1：0.5。土钉支护面层为钢筋网喷射混凝土，钢筋网采用单层双向8C钢筋网片200×200网状布设，坡面挂网喷砼厚100mm。4.4土钉支护计算4.4.1A-B段地质剖面的土钉计算从方便施工的角度出发，土钉墙支护剖面坑外侧均预留出一条施工通道，在剖面计算的过程中，采用条形荷载进行模拟，超载值为10KPa，作用宽度为6米，如无特殊说明，下列土钉墙剖面计算均采用上述超载形式及数值。A-B剖面穿越土层及其参数见下表4-2：表4-2土层参数土层深度(m)天然重度(kN/m3)饱和重度(kN/m3)()c(kPa)m值(kN/m4)与土钉摩擦阻力（kPa）填土0.2152018105680120粉土1.7162016185320120粉砂4.116.6201715.15590120粉土221.1162016185320120本剖面支护混凝土喷射面层厚度为0.5米，混凝土强度等级为C15，土钉布置参数见下表4-3。表4-3A-B剖面土钉布置土钉名称水平间距(m)竖向深度(m)布置角度(o)钻孔直径（mm）长度(m)TD-1-11.51201005TD-1-21.53201005TD-1-31.53.5201005A-B剖面具体设计环节如下1）确定最危险滑裂面根据《建筑基坑支护技术规程》之规定，在进行土钉墙支护设计之前，应先假设本剖面的最危险滑裂面，依据现场地勘报告，假设本剖面存在最危险滑动面，其倾角计算式见下：θ=450+φ22）求解主动土压力系数根据土钉所处的土层信息，可以求得开挖深度内的c，ø，γ的加权平均值。（4-2）（4-3）（4-4）求解得出主动土压力系数为（4-5）3）土钉所受的土压力根据《建筑基坑支护技术规程》规定，单根土钉所受土压力计算式为：（4-6）则各个土钉所受的土压力为：4）锚体抗拔力试验计算查阅《建筑基坑支护技术规程》知，单根锚固体的抗拔计算式为：（4-7）5）求锚体稳定区长度根据设计之初的预设土钉长度进行假设，通过简单的试算之后，得到了土钉稳定区的长度，也就是整根土钉的有效长度，然后将有效长度代入至后续的计算中去，得到最终长度：（4-8）（4-9）计算结果为：（4-10）其他计算结果见表4-4.6）土钉抗拔力计算（滑裂面外）查阅《建筑基坑支护技术规程》知，土钉在滑裂面外的抗拔承载力验算式为（4-11）τ值参照《建筑基坑支护技术规程》（DBJ/T15-20-2012）中的相关内容进行取值，确定τ值之后，进行后续计算。根据土钉所处的土层和各个土层的土层信息（见表4-3），结合上表：综上所述，计算求得一号土钉τfi的取40kpa，二三号土钉τf所以，每根土钉的抗拔力：求解各支锚层深度土钉长度（4-12）各土钉计算结果见表4-4。表4-41～3号土钉计算过程中各项数据土钉号hiLiLaiLbiTiTμiK11.02.00.493.418.2142.702.322.52.00.360.533.66.661.8535.05.00.154.1734.552.381.59）土钉直径D及间距布置本项目计划采用机械打孔的方式，打孔的孔洞直径可以认为是土钉锚固体的直径，实际取D=100mm，项目采用矩形布置土钉位置。实际的土钉的直径及间距布置见下表4-5：表4-5实际土钉直径及间距布置土钉名称水平间距(m)竖向深度(m)布置角度(o)钻孔直径（mm）长度(m)TD-1-11.51.020.01005TD-1-21.51.520.01005TD-1-31.51.520.0100510）土钉直径计算查阅《建筑基坑支护技术规程》知，土钉墙支护形式下土钉直径计算式为：（4-13）计算结果见表4-6表4-6计算成果表土钉号计算配筋面（mm2）实配面积(mm2)实配直径(mm)157.648113.0971E12235.005113.0971E12362.205113.0971E124.4.2A-B段剖面支护结构的稳定性验算外部整体稳定计算参考规范《基坑土钉支护技术规程》CECS96:97及《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011。土钉支护的外部整体稳定性分析与重力式挡土墙的稳定分析相同，可将由土钉加固的整个土体视作重力式挡土墙，取单位面积墙体做验算，验算内容为：（1）抗滑覆稳定性验算查阅基坑设计国标知，对单支点支护结构在足够的锚固长度下，一般不会发生整体滑动破坏；对多支点的支挡构件，若内支撑或者锚杆一直保持原有的形状，或有足够的锚固长度，同样也很少发生滑动破坏。计算简图及计算结果如下：（4-14）（4-15）表4-7计算结果土钉墙墙背倾角α墙后地面倾角β土与墙背摩擦角δ土与墙底摩擦系数μ地基承载力设计值（kPa）抗滑安全系数抗倾覆安全系数755200.81501.31.6（2）抗倾覆验算抗倾覆稳定性计算：计算公式：（4-16）（4-17）（4-18）从支护底部开始，逐层验算抗隆起稳定性，结果如下：（4-19）满足规范要求。4.4.3B-C段地质剖面的土钉计算本剖面超载情况同A-B剖面，此处不再赘述。B-C剖面穿越土层及其参数见下表4-8：表4-8土层参数土层深度(m)天然重度(kN/m3)饱和重度(kN/m3)()c(kPa)m值(kN/m4)与土钉摩擦阻力（kPa）填土0.5152018105680120粉土1.5162016185320120粉砂1.116.6201715.15590120粉土21.91620161853201201）最危险滑裂面的选择根据《建筑基坑支护技术规程》之规定，在进行土钉墙支护设计之前，应先假设本剖面的最危险滑裂面，依据现场地勘报告，假设本剖面存在最危险滑动面，其倾角计算式见下θ=450+φ22）求解主动土压力系数根据土钉所处的土层信息，可以求得开挖深度内的c，ø，γ的加权平均值。（4-2）（4-3）（4-4）求解得出主动土压力系数为（4-5）3）土钉所受的土压力根据《建筑基坑支护技术规程》规定，单根土钉所受土压力计算式为：（4-6）则各个土钉所受的土压力为：4）锚体抗拔力试验计算查阅《建筑基坑支护技术规程》知，单根锚固体的抗拔计算式为：（4-7）5）求锚体稳定区长度根据设计之初的预设土钉长度进行假设，通过简单的试算之后，得到了土钉稳定区的长度，也就是整根土钉的有效长度，然后将有效长度代入至后续的计算中去，得到最终长度：（4-8）（4-9）根据计算可得：（4-10）其他计算结果见表4-9.6）土钉抗拔力计算（滑裂面外）查阅《建筑基坑支护技术规程》知，土钉在滑裂面外的抗拔承载力验算式为（4-11）τ值参照《建筑基坑支护技术规程》（DBJ/T15-20-2012）中的相关内容进行取值，确定τ值之后，进行后续计算。根据土钉所处的土层和各个土层的土层信息（见表4-3），结合上表：综上所述，计算求得一号土钉τfi的取40kpa，二三号土钉τf所以，每根土钉的抗拔力：求解各支锚层深度土钉长度（4-12）各土钉计算结果见表4-9：表4-91～3号土钉计算过程中各项数据土钉号hiLiLaiLbiTiTμiK11.02.00.47-3.418.2142.702.322.52.00.330.392.474.91.9835.05.00.224.1734.552.381.58）土钉直径D及间距布置本项目计划采用机械打孔的方式，打孔的孔洞直径可以认为是土钉锚固体的直径，实际取D=100mm，项目采用矩形布置土钉位置。实际的土钉的直径及间距布置见下表4-10：4-10土钉直径及间距布置土钉名称水平间距(m)竖向深度(m)布置角度(o)钻孔直径（mm）长度(m)TD-1-11.51.020.01005TD-1-21.51.520.01005TD-1-31.51.520.0100510）土钉直径计算查阅《建筑基坑支护技术规程》知，土钉墙支护形式下土钉直径计算式为：（4-13）计算结果见表4-11：表4-11计算成果表土钉号计算配筋面（mm2）实配面积(mm2)实配直径(mm)156.646113.0971E12272.182113.0971E12357.460113.0971E124.4.4B-C段剖面支护结构的稳定性验算外部整体稳定计算参考规范《基坑土钉支护技术规程》CECS96:97及《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011。土钉支护的外部整体稳定性分析与重力式挡土墙的稳定分析相同，可将由土钉加固的整个土体视作重力式挡土墙，取单位面积墙体做验算，验算内容为：（1）抗滑覆稳定性验算查阅基坑设计国标知，对单支点支护结构在足够的锚固长度下，一般不会发生整体滑动破坏；对多支点的支挡构件，若内支撑或者锚杆一直保持原有的形状，或有足够的锚固长度，同样也很少发生滑动破坏。计算简图及计算结果如下：（4-14）（4-15）求得抗滑稳定性系数F为2.14，满足规范要求。（2）抗倾覆验算抗倾覆稳定性计算：计算公式：（4-16）（4-17）（4-18）从支护底部开始，逐层验算抗隆起稳定性，结果如下：（4-19）满足规范要求。4.4.5C-D段地质剖面的土钉计算地面超载同A-B剖面。C-D剖面穿越土层及其参数见下表4-12：表4-12土层参数土层深度(m)天然重度(kN/m3)饱和重度(kN/m3)()c(kPa)m值(kN/m4)与土钉摩擦阻力（kPa）填土0.3152018105680120粉土1.7162016185320120粉砂1.416.6201715.15590120粉土21.61620161853201201）最危险滑裂面的选择根据《建筑基坑支护技术规程》之规定，在进行土钉墙支护设计之前，应先假设本剖面的最危险滑裂面，依据现场地勘报告，假设本剖面存在最危险滑动面，其倾角计算式见下θ=450+φ2=53.2）求解主动土压力系数根据土钉所处的土层信息，可以求得开挖深度内的c，ø，γ的加权平均值。（4-2）（4-3）（4-4）求解得出主动土压力系数为（4-5）3）土钉所受的土压力根据《建筑基坑支护技术规程》规定，单根土钉所受土压力计算式为：（4-6）则各个土钉所受的土压力为：4）锚体抗拔力试验计算查阅《建筑基坑支护技术规程》知，单根锚固体的抗拔计算式为：（4-7）5）求锚体稳定区长度根据设计之初的预设土钉长度进行假设，通过简单的试算之后，得到了土钉稳定区的长度，也就是整根土钉的有效长度，然后将有效长度代入至后续的计算中去，得到最终长度：（4-8）（4-9）根据计算可得：（4-10）其他计算结果见表4-13。6）土钉抗拔力计算（滑裂面外）查阅《建筑基坑支护技术规程》知，土钉在滑裂面外的抗拔承载力验算式为（4-11）τ值参照《建筑基坑支护技术规程》（DBJ/T15-20-2012）中的相关内容进行取值，确定τ值之后，进行后续计算。根据土钉所处的土层和各个土层的土层信息（见表4-3），结合上表：综上所述，计算求得一号土钉τfi的取40kpa，二三号土钉τf所以，每根土钉的抗拔力：求解各支锚层深度土钉长度（4-12）其他土钉的总长见表4-13：表4-131～3号土钉计算过程中各项数据土钉号hiLiLaiLbiTiTμiK11.02.00.42-3.418.2142.702.322.52.00.350.392.474.91.9835.05.00.154.1734.552.381.58）土钉直径D及间距布置本项目计划采用机械打孔的方式，打孔的孔洞直径可以认为是土钉锚固体的直径，实际取D=100mm，项目采用矩形布置土钉位置。实际的土钉的直径及间距布置见下表4-14表4-14土钉直径及间距布置土钉名称水平间距(m)竖向深度(m)布置角度(o)钻孔直径（mm）长度(m)TD-1-11.51.020.01005TD-1-21.51.520.01005TD-1-31.51.520.0100510）土钉直径计算查阅《建筑基坑支护技术规程》知，土钉墙支护形式下土钉直径计算式为：（4-13）计算结果见表4-15：表4-15计算成果表土钉号计算配筋面（mm2）实配面积(mm2)实配直径(mm)156.771113.0971E12273.076113.0971E12357.711113.0971E124.4.6C-D段剖面支护结构的稳定性验算（1）抗滑稳定性验算该剖面求解安全系数为3.15，计算过程同上。（2）抗倾覆稳定性验算抗倾覆稳定性计算：计算公式：（4-16）（4-17）（4-18）从支护底部开始，逐层验算抗隆起稳定性，结果如下：（4-19）抗隆起稳定性满足。4.4.7C-D段地质剖面的土钉计算从方便施工的角度出发，土钉墙支护剖面坑外侧均预留出一条施工通道，在剖面计算的过程中，采用条形荷载进行模拟，超载值为10KPa，作用宽度为6米，如无特殊说明，下列土钉墙剖面计算均采用上述超载形式及数值。A-B剖面穿越土层及其参数见下表4-16：表4-16土层参数土层深度(m)天然重度(kN/m3)饱和重度(kN/m3)()c(kPa)m值(kN/m4)与土钉摩擦阻力（kPa）填土0.4152018105680120粉土1.6162016185320120粉砂1.816.6201715.15590120粉土22.01620161853201201）最危险滑裂面的选择根据《建筑基坑支护技术规程》之规定，在进行土钉墙支护设计之前，应先假设本剖面的最危险滑裂面，依据现场地勘报告，假设本剖面存在最危险滑动面，其倾角计算式见下θ=450+φ22）求解主动土压力系数根据土钉所处的土层信息，可以求得开挖深度内的c，ø，γ的加权平均值。（4-2）（4-3）（4-4）求解得出主动土压力系数为（4-5）3）土钉所受的土压力根据《建筑基坑支护技术规程》规定，单根土钉所受土压力计算式为：（4-6）则各个土钉所受的土压力为：4）锚体抗拔力试验计算根据设计之初的预设土钉长度进行假设，通过简单的试算之后，得到了土钉稳定区的长度，也就是整根土钉的有效长度，然后将有效长度代入至后续的计算中去，得到最终长度：（4-7）5）求锚体稳定区长度根据设计之初的预设土钉长度进行假设，通过简单的试算之后，得到了土钉稳定区的长度，也就是整根土钉的有效长度，然后将有效长度代入至后续的计算中去，得到最终长度：（4-8）（4-9）根据计算可得：（4-10）其他计算结果见表4-17。6）土钉抗拔力计算（滑裂面外）查阅《建筑基坑支护技术规程》知，土钉在滑裂面外的抗拔承载力验算式为（4-11）τ值参照《建筑基坑支护技术规程》（DBJ/T15-20-2012）中的相关内容进行取值，确定τ值之后，进行后续计算。根据土钉所处的土层和各个土层的土层信息（见表4-3），结合上表：综上所述，计算求得一号土钉τfi的取40kpa，二三号土钉τf所以，每根土钉的抗拔力：（4-12）求解各支锚层深度土钉长度（4-13）其他土钉的总长见表4-17表4-171～3号土钉计算过程中各项数据土钉号hiLiLaiLbiTiTμiK11.02.00.42-3.418.2142.702.322.52.00.350.392.474.91.9835.05.00.154.1734.552.381.58）土钉直径D及间距布置本项目计划采用机械打孔的方式，打孔的孔洞直径可以认为是土钉锚固体的直径，实际取D=100mm，项目采用矩形布置土钉位置。实际的土钉的直径及间距布置见下表4-18：4-18土钉直径及间距布置土钉名称水平间距(m)竖向深度(m)布置角度(o)钻孔直径（mm）长度(m)TD-1-11.51.020.01005TD-1-21.51.520.01005TD-1-31.51.520.0100510）土钉直径计算查阅《建筑基坑支护技术规程》知，土钉墙支护形式下土钉直径计算式为：（4-14）计算结果见表4-19：表4-19计算成果表土钉号计算配筋面（mm2）实配面积(mm2)实配直径(mm)156.771113.0971E12273.076113.0971E12357.711113.0971E124.4.8C-D段剖面支护结构的稳定性验算（1）抗滑稳定性验算该剖面求解安全系数为3.15，计算过程同上。（2）抗倾覆稳定性验算抗倾覆稳定性计算：计算公式：（4-16）（4-17）（4-18）从支护底部开始，逐层验算抗隆起稳定性，结果如下：（4-19）抗隆起稳定性满足4.5排桩支护计算由于CD段附近有一条30m深的冲沟，可能会对基坑稳定性有影响，故选择CD段进行排桩支护设计。4.5.1土压力计算根据土力学相关知识，确定主被动土压力系数计算式，即：主动土压力系数：Ka=tan2(45°−被动土压力系数：Kp=tan2(45°+计算所得土压力系数表如表4-20所示：表4-20土压力系数表土层杂填土0.52714.521.89427.52黄土状粉土0.56827.1441.76142.772粉砂0.54822.3481.82640.8002黄土状粉土0.56827.1441.76147.772主动土压力计算：注：Eai1表示第i层土上表面主动土压力，Eai2表示第i层土下表面主动土压力。（4-22）被动土压力计算：（4-23）求解得出被动土压力为：4.5.2嵌固深度验算根据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）第4.2.7条规定：对于多支点的挡土墙，嵌固深度应大于等于0.2h（注：h为基坑深度）。故满足构造要求。4.5.3配筋计算（1）挡土结构内力计算本项目采用钻孔灌注桩成桩工艺，桩直径取1000mm，桩间距取2000mm，根据上面计算的结果，求解桩身所受内力，具体如下：最大弯矩计算值：MC最大弯矩设计值：Mmax（2）桩身配筋计算根据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）第B.0.1条规定，对于桩截面均匀配筋的圆形灌注桩，正截面的受力性能应该满足下面这个式子：M≤（4-24）αfcA1−αt=1.25−2α

灌注桩采用均匀配筋的形式，桩直径为1000mm，计算配筋面积为3421mm2，纵筋采用HRB400钢筋，箍筋采用HRB400钢筋，加强钢筋笼的刚度，桩身配筋详见桩身配筋大样图。（3）冠梁设计及冠梁配筋计算排桩上部冠梁宽度暂取1200mm，竖直高度取800mm，采用C30强度的混凝土，钢筋保护层厚度50mm，受力钢筋采用HRB400，箍筋采用HRB400。表4-21冠梁配筋表钢筋级别选筋As1HRB4005E25As2HRB4004E22As3HRB4003E10@4004.5.4稳定性分析（1）整体稳定性验算根据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）第4.2.3条规定：锚拉式结构应该满足