【《天津市开发区H集团办公楼基坑支护的设计》12000字（论文）】

天津市开发区H集团办公楼基坑支护的设计摘要随着我国经济的快速发展，人口将不断更新。我国建筑业在高速发展期间，基于施工，建设和不断建设的施工和扩张，人们从各地的，生活，导致其建筑质量要求更高。为了使整体项目能够获得非常高质量的标准，然后在实际施工中，建筑人员必须增强支持深层基坑的基础，同时有一个适当的计划。在各种先进技术方法的沉降和使用中，高效驱动，支撑基础，持续增加安全性的效率和建筑结构的稳定性。本文是对于天津市开发区H集团办公楼基坑支护的设计，该工程位于天津市滨海新区，南北长约35m，东西宽约50m周长约170m，基坑占地面积约为1750㎡，拟建物为一栋15层办公楼,该工程基础埋深为6m，实际开挖深度为6.3m。本工程地水位埋深在地表下5.5-6.5m，通过水文条件、地质条件以及周边环境来选择支护方式和降水方式，经考察最终选择土钉墙和重力式挡土墙两种方式，文章通过造价，施工，等其他因素来对比两种方式的可行性，最后经过计算得出土钉墙方式不管在造价方面，还是在安全、施工方面都比重力式挡土墙方式好，降水方式采用管井法降水。天津市H集团办公楼基坑工程设计到了安全、合理、经济等方面标准，符合相关的规范要求，可为此后天津市开展此类工程提供借鉴素材。关键词：重力式挡土墙，土钉墙，管井法降水目录引言在现代社会，城市建筑越来越多，高层和地下建筑越来越少。防雷技术领域取得了重大进展。特别是近十年来，我国民用建筑迅速发展，城市和流动人口不断增加，城市郊区不断扩大，土地快速增长，二级城市地下空间不断开发，大量高层民用商业建筑和地下交通建设。生产大量基础项目，一个特殊的高级基础项目是一个深层基础孔项目的重要形式，正在迁至深度重新灭绝的深层基础。在建设地下建设项目建设过程中逆转世界和其他项目的建设，包括勘探，设计，施工，检验和测试等是一个全面的系统工程，然后设计，支持和检查。基础的变形涉及建筑物和其他建筑物周围的孔基础。[1]-[2]。自1990年以来，随着城市建设的快速发展，各种基础支撑结构持续发生，连续支撑，坡，壁指甲支撑，钢桩支撑，支持内部梁支持支持。然而，支持温和地区的基础孔是土木工程和技术工程中的一个主要问题，尤其是沿海地区的软土地孔的支撑，对创造者来说是一个更多的问题。该项目于2006年6月6日，国务院全国国务院全文发布了关于开放问题的新领域的发展，天津滨海正式宣布，天津滨海新区已成为一个空间，测试全国国家支持改革，其次是深圳。经济区和新区浦东经济增长在区域发展中进一步发展新滨海地区，该地区的建设规模将推进-扩大大型大孔项目，超级工程将更多。本文结合了该地区工程的许多深井和设计和深构建[3-[5]。1工程背景1.1工程概况1.1.1工程简介它是一个南北矩形，长约35米，东西宽50米，宽170米1.1.2周边环境条件基坑周边环境图1.2依照实地考察和室内多次测试报告的全面剖析，根据场地地层岩土的物理性质自上而下分为：①杂填土层：黑色，稍密，稍湿，稍平。主要为粘土、砾石和砖渣，土壤密度不均匀，层厚为1.8-2.6m，平均厚度为2.2m。②粉质粘土：灰色，稍湿，中等密度，均匀附着在薄粘土上。厚度为2.8-4.2m，平均厚度为3.5m。③细砂：褐黄色，中密，微湿，以云母、石英、长石为主，层厚为3.8~7.4m，平均厚度5.6m。④卵石层：品种以石英、花岗岩、变质岩为主，破碎性好，呈圆形，层厚为7.2~9.6m[6]-[8]。2课题设计方法、内容2.1设计依据2.2设计方案因为该区域位于地下水位的河流中相当浅，水量增加了基坑设计的难度和大型软土层的厚度。它可以满足基础的施工要求和标准。.本文以天津市开发区H集团办公楼为设计载体，通过实际案例对施工技术进行定性、定量的对比分析，得出对本工程的有可行性施工技术方案[13]-[15]。2.3总图设计说明由于冷，柔软的土壤层，特别是在深污泥中，内部摩擦角和污泥层的粘附层为2.61°，16.2kPa在流动形成状态。此外，全面地区与混合土壤和土壤相当松散，整体差，在整体外观中的洞中的设计中的整体外观，支持斜坡区域的垂直性钉，提高土壤强度和整体土壤改善网络性[16]-[17]。场地周边建筑较密集。考虑车间和排水系统的负面环境影响。场地表面划分为不同的密封层，这些密封层分为泥层，基本深度高，基本结构，结构松散，含水量高。它具有高压缩性和抗冲击性，这不利于轴承结构[18]。规划区地下水情况复杂。基坑深度分布在低水域，直接影响基坑的施工。荷载对第一、二深层非连通地下水层影响较大，应充分考虑封闭水对基础井涌水量稳定性的影响[19]。3基坑降水方案设计3.1基坑降水方案选择基坑设计，降水，必须基于与基础工程相关的施工信息，彻底相关。因此，因此测量了该项目的设计过程，形状，管道分配，管道和工程核心，壁线。外部，坡道，深孔挖掘机基础，排水位置，外围，基本调查和数据收集，并通过比较分析获得相关参数。根据这渗透系数完全考虑的影响。这种基础系数小，沉降深度大，更适合采用管井法基坑降水方式。[20]。3.2降水方案设计（1）井点管埋设深度计算井点管的埋置深度按下式计算：式（3.1）式中：H1—井点管的埋置深度（m）；h1—基坑开挖最大深度（m）；h—基坑中央最深挖掘面至降水曲线最高点的安全距离，一般为0.5～1.0m；L—井点布置中心到基坑中心的距离；i一降水曲线坡度，环状或双排井点取1/10~1/15；l—滤水管长度（m），取2.0m。已知：h1=6.3mh=1mL=26mi=0.1l=2m故井点管的埋置深度井点管的埋置深度H1=11.9m，由于H1需要取整数，所以H1=12m。（2）设计降水深度SS=h式（3.2）已知：h1=6.3mh=1mT=3m故设计降水深度S=4.3m。（3）含水层厚度H式（3.3）已知：H1=12ml=2m故含水层厚度=25.6m。（4）渗透系数K式（3.4）式中：Ki—第i层土渗透系数；hi—第i层土的厚度：已知：K1=3.2;K2=0.04;K3=7;K4=80;h1=2.2;h2=3.5;h3=5.6;h4=8.4;故渗透系数K=36.466m/d。（5）抽水影响半径R钻井泵通常应现场检查。抽水后，地下水形成一条阻尼曲线。如果下降极限稳定，行驶半径R计算泵的行驶半径抽水影响半径用以下式子计算：式（3.5）已知：S=4.3mH=25.6mK=36.466m/d故抽水影响半径为R=256.19m。将基坑简化为一个假想半径为x0的圆形井，按下式计算：式（3.6）已知：A—基坑的面积，A=a*b，a、b—基坑的长和宽。a=50m;b=35m;则A=a*b=1750m故假想半径x0=23.61m。（6）涌水量计算（为简化计算，一般采用无压完整井群井涌水量计算公式）式（3.7）已知：K=36.466m/dH=25.6mS=4.3mR=256.19mx0=23.61m故涌水量Q=9659.15m3（7）单井出水量计算过滤器内径d=350mm，外径500mm，井孔径600mm。规范及实际工程中一般采用以下式子计算出单井出水量：式（3.8）式中：l—滤水管长度(m)，取2.0m。（和前面井点管理设深度公式中的l一致）已知：K=36.466m/d故单井出水量q=3451.74m3/d（8）井点管需要的根数：式（3.9）已知：Q=9659.15m3q=3451.74m3/d故取井点管需要的根数n=4（9）井点管的间距：井点管平均间距应采用下式计算：式（3.10）n不仅仅11，还需考虑在基坑四角井点管加密，通常每个角加2根井管(共8根)。此外，在地面移动机械的支架布置中，开挖段是钻孔的最终布置。(即留3根井点管距离)。所以这里的n=4+8-3=9根已知：a=50mb=35mn=9根 故井点管平均间距D=18.89m。（10）校核水位降低数值式（3.11）已知：H=25.6mQ=9659.15m3K=36.466m/dR=256.19mX0=23.61m故水位降低数值h0=21.3实际可降低水位：式（3.12）故实际降水深度S=4.3m与需要降水位数值相符，故布置可行。（11）结论由此章降水计算出此工程的涌水量为9659.15m³，单井出水量为3461.71m3/d。所需井管数为9根，井点管平均间距为18.89m，经多次验算，得出实际降低水位与需要降低水位数值相符，布置可行，故本工程降水设计方案可行。

4土钉墙支护方案设计土钉墙已经开发出一种新型的储存结构，用于挖掘土壤和斜坡稳定性，该结构放置在斜坡的混凝土板源中的尺寸，金属杆，细长和附着在土壤中。与类似的重力一起抵抗土壤后墙壁后的土壤稳定坡度的挖掘以防止地下水位的降低导致建筑物和中国道路的沉降已经开发出储蓄的土壤钉墙，这已经开发了钉子，溶剂，尘埃卵泡的困难问题，小于土层的挖掘，稳定的时间，不在正常程序中，并开发了各种加固技术，深土和超软等高级粘土钉墙。本工程有杂填土层、粉质粘土层、细砂层以及卵石层，自上而下，实际开挖深度为6.3m，地下水位为潜水层，4.1土钉墙支护方案设计计算此次土钉支护放坡坡面高宽比为1:0.2，基坑开挖面的坡角设为78°。基坑开挖深度为6.3m，沿基坑高度范围之内一共设有3层土钉，第一层土钉距地面为1.5m，土钉选用直径为22的钢筋，长度均为8m，孔径100mm，角度10°。4.1.1土压力计算①假设基坑顶部的深度被视为同一土层，土层参数应被视为土层参数的加权平均值。粘聚力C平均值：式（4.1）已知：C1=9C2=8C3=23C4=0；h1=2.2h2=3.5h3=5.6h4=8.4故粘聚力C平均值=8.91Kpa重度γ平均值：式（4.2）已知：γ1=17.5γ2=19γ3=20.3；h1=2.2h2=3.5h3=5.6（h1+h2+h3=11.3m）故重度γ平局值=19.352kN·m3。内摩擦角平均值：式（4.3）已知：φ1=15°φ2=18°φ3=21°φ4=38°；h1=2.2h2=3.5h3=5.6h4=8.4tanφ平均值为0.53故内摩擦角平均值约=27.93°②主动土压力系数Ka求解：式（4.4）已知：φ=27.934°故动土压力系数ka=0.37③土体侧压力计算土钉长度中点所处深度位置上的侧压力：式（4.5）式中：pm——土钉长度的中点所在深度位置上因支护土体的自重而引起的侧压力；pq——地表均布荷载所引起的侧压力。a.求解由自重引起的侧压力pm对于式（4.6）对于式（4.7）式中：γ，c——在以上所求得的基坑深度范围内的平均厚度，平均粘聚力；H——基坑的深度。已知：c=8.91kPaγ=19.352kN·m3H=6.3m=0.073>0.05，则p另外，规范中对粘性土：0.2γH<pm≤0.55kaγH0.2γH=24.4<pm≤0.55kaγH=24.81故自重引起的侧压力pm取24.81kPa。b.求地表引起的侧压力pq；式（4.8）式中：q——地表均布荷载，此次毕设，我们依据《北京地区建筑地基基础勘察设计规范》，取q=15~30kPa。已知：ka=0.37q取20kPa故求地表均布荷载引起的侧压力pq=7.4kPa。c.求解土体侧压力pp=pm+pq式(4.9)已知：pm=24.81kPapq=7.4kPa故土体侧压力p=32.21kPa。4.1.2土体抗拔力计算内钉设计内力：式（4.10）式中：θ——土钉倾角（°）；SV——土钉垂直间距（m）；Sh——土钉水平间距（m）；p——前面所求得的土体侧压力。已知：θ=10°SV=1.5mSh=1.5mp=32.21kPa故内钉设计内力N=73.65kPa。4.1.3土钉钢筋强度和直径的验算各土钉在设计内力作用下应满足下式：式（4.11）式中：Fs,d——土钉局部稳定性安全系数取值在1.2~1.4之内，基坑深度较大时应取高值本设计中取1.2即可；N——土钉设计内力；d——土钉钢筋直径；fyk——钢筋抗拉强度标准值，按照《混凝土结构设计规范》采用，本设计取335N/mm2。已知：Fs,d=1.2NN=73.65kPad=22mmfyk=335mmFs,dN=88.38<故土钉钢筋强度和直径满足要求。4.1.4土钉长度的验算各层土钉长度需要满足以下条件：式（4.12）式中：l——土钉设计的长度；li——土钉轴线和下图倾角为（45º+φ/2）斜线交点至土钉外端点距离（可以依据几何关系计算，也可依照标准CAD图形测量取值）；此处，内摩擦角φ值是前面求的基坑范围内的φ平均值；d0——土钉孔径，此设计取d0为100mm；τ——土钉和土体之间界限粘结强度，此设计取80kN；Fs,d，N——和4.2.3中取值相同。已知：d0=100mmτ=80kNFs,d=1.2NN=73.65kPaτ=80kN；故已知：l1=2.05m，l2=1.40m，l3=0.743m则第一层土钉：l=l1+第二层土钉：l=l2+第三层土钉：l=l3+设计土钉长度为8m均大于以上结果，故三层土钉的设计长度符合要求。4.2土钉支护的内部整体稳定性分析4.2.1土钉极限抗拉能力计算 在分析支撑结构的内部稳定性时，应计算最终荷载Ri，以获得最小值。式（4.13）按土钉受拉屈服条件：式（4.14）式中：d，d0——分别为土钉孔径（此次取100mm）和钢筋直径（此次取22mm）；lai——第i层土钉在破坏面一侧伸入稳定土体中的长度；τ——土钉与土体之间的界面粘结强度，此次设计取80kN；fyk——钢筋抗拉强度标准值，按照《混凝土结构设计规范》取用，本次设计取335N/mm2。已知：d0=100mmd=22mmτ=80KNfyk=335N/mm2;lα1=8m-2.05m=5.95mlα2=8m–1.40m=6.60mlα3=8m–0.743m=7.257m故土钉受拔条件：R1=149.54kN；R2=165.876kN；R3=182.388kN土钉受拉屈服条件：Ri=140.789kNRi取最小值，故Ri=140.789kN。4.2.2土钉支护内部稳定性安全系数计算一般来说，土钉支护的内部稳定性分析是指土钉支护过程中形成的土钉面的潜在破坏面。假设断裂面上的泥钉只能承受拉应力，并达到最大拉应力R值，则根据圆形断裂面分析支架的整体稳定性，并根据单位长度（1m）进行计算。按以下式子内部稳定性安全系数：式（4.15）其中：Wi、Qi——作用在土条i自重、地面和地下荷载；此次工程对Qi仅考虑地面荷载q，即Qi=q∙s，Sαi—土条i圆弧破坏面切线与水平夹角;∆i—突跳的宽度，本次设计取1m；Φi—土条i圆弧破坏面所在的第j层土的内摩擦角；Cj—土条i圆弧破坏面所在的第j层土的粘聚力；Rk—破画面上第k排土钉的最大抗力；βk—第k排土钉轴线与该破坏面切线之间的夹角；Shk—第k排土钉的水平间距，按照前面设计选取。其中：采用了瑞典条分法和cad草图得出以下数据。由于本工程基坑深度为6.3m，所以安全系数最低值为1.3。根据以上数据和公式得出Fs=217.14+183.48+117.04145.28+141.37+90.59故，本设计的土钉支护内部整体稳定系数符合相关的规范。4.2.3分层开挖内部稳定性验算根据规范，应在施工的每个阶段检查紧固件的内部稳定性。此时，油井已达到工作台面的深度，但工作台面的研磨未安装或不符合要求的抗渣性。施工阶段内部稳定所需的安全系数应比整体内部稳定系数低0.12%，后者不小于1.1。计算方法同内部整体稳定性验算。得出：FFF由上述计算可知，分层开挖内部稳定性满足要求。4.3土钉支护的外部稳定性分析重力墙支护的稳定性分析类似于土钉支护的外部稳定性分析。为了验证计算结果的准确性，应将整个粘土结合面视为重力式挡土墙。4.3.1抗滑动稳定性验算抗滑安全系数：Ks式中：Gt——(土钉)挡土墙自重水平分量；Gn——(土钉)挡土墙自重竖直分量；μ——土对(土钉)挡土墙背摩擦系数；Eat——(土钉)挡土墙之后主动土压力水平分量(kN)

；Ean——(士钉)挡土墙之后主动士压力竖直分量(kN)（1）计算（土钉）挡土墙宽度B(m)，按以下公式计算式（4.17）其中：α——土钉和水平面的夹角；L——土钉长度（取最短土钉长度）。已知：L=8mcosα=0.985故挡土墙宽度B=7.22m（2）计算挡土墙每米自重式（4.18）其中：γ——基坑深度范围内的土重度；h——基坑的深度。已知：γ=19.352kN/m3B=7.22mh=6.3m故挡土墙每米自重G=880.25kN。重度分量计算：其中：——挡墙的基底倾角，此次设计α0=0；已知：cosα0=1sinα0=0故重度分量Gn=880.25KN，Gt=0KN。（3）刚性挡土墙背土压力（E）的计算刚性挡土墙背土压力（E）的计算此次设计取底面摩擦系数μ=0.35，墙背后的土体考虑到粘聚力c的影响，结合内摩擦角φD=30°。①土压力系数计算式（4.19）其中：k0——静止土压力系数kα——主动土压力系数已知：k0=1.0-sin30°=0.5ka=tan2故土压力系数计算=0.4167。②墙背每米土压力Ea计算已知：γ=19.352kN/m3h=6.3m=0.4167故墙背每米土压力Ea=160.03KN。土压力分量Ean，Eat计算：已知：Ea=160.03KNcosφD=0.866sinφ故土压力分量Ean=80.015KNEat=138.586KN。（4）抗滑安全系数计算及校验已知：Gn=880.25KNEan=80.015KNEat=138.586KNGt=0KNμ=0.35抗滑安全系数Ks=2.425＞1.3，故抗滑动稳定性符合安全。4.3.2抗倾覆稳定性验算抗倾覆安全系数按下式计算：式（4.21）其中：Eax—Ea的水平分力，Eax=Ea∙cosφEaz—Ea的竖直分力，Eaz=Ea∙sinφG—挡土墙没米自重；x0—挡墙重心至墙趾的水平距离（m），本次设计x0=B/2，B是挡墙宽度；xf—土压力作用点离墙趾的水平距离，本次设计因土钉墙，并非实际挡土墙xf=B/2；Zf—土压力作用点离墙趾的垂直距离，本次设计Zf=h/3，h是挡墙—基坑高度。根据上述数据和公式得：Eax=Ea∙cosφD=160.03Eaz=Ea∙sinφD=160.03xf=Bx0=BzfG=880.25kN根据式（4.21）可知抗倾覆安全系数Kq=11.911＞1.6；故抗倾覆安全性符合安全。4.4喷混凝土面层设计冲击混凝土表面的侧压力Q取决于土体和表面均匀性按以下公式估算：式（4.22）其中：式（4.23）其中：p1，pm——自重引起的侧压力，得出结果见以上数值；S——土钉水平间距及竖直间距中的较大值；pq——由均布荷载引起的侧压力，计结果看土压力部分。已知：pm=p1=24.81kPapq=7.4kPaS=1.5m得出p01=12.157kPa≤0.7×p1=17.367kPa故喷混凝土面层所受的侧向土压力p0=19.557kPa。因此，根据计算结果和侧向地压设计，钢筋网应为8mm。直径200×200钢筋，直径16mm，网目直径8mm。接地针钢筋和钢筋连接必须焊接。地下注射器的强度为C20，厚度为80mm，喷两次。土钉与面层联接的细部图如下图。图4.2土钉与面层联接细部图4.5土钉支护工程量计算1、计算土方工程量（1）开挖土方计算规则（定额规则）利用棱台体积公式计算挖土方的上下底面积：V=1/6×H×(S上+4×S中+S下)式（4.24）其中：S上为上底面积，S中为中截面面积，S下为下底面面积；已知：底层长度=50-S下=底层的建筑面积=底层长度×宽度=1656.235m²；S上=上层的建筑面积=上层长度×宽度=1750m²；S中=中层的建筑面积=中层长度×宽度=1703.87m²。故，土方体积V=10754.27m3。工程量造价：2108×1.35+10754.27×8.16=90600.64元（2）土钉支护工程量计算①土钉钢筋：本此设计采用HRB335的钢筋，钢筋的直径为22mm，故，所用钢筋总长为:l=8×钢筋的总重为：M=2720×3.85=10.472t②面层：钢筋网的钢筋直径为8mm，网格尺寸200mm×200mm横向及纵向：3810.2×15③混凝土用量本设计采用等级为C20，喷射厚度为80mm，基坑底部向下插0.4m，基坑顶部周围的底面上放置1.5m宽的喷射混凝土护顶。混凝土方量：381护顶面积为：381④注浆量注浆量=⑤分项工程费用计算⑤直接费用=人工费+材料费+机械费=563939.87元。则，土钉墙支护工程总费用为654540.51元。4.6土钉支护施工组织施工组织设计是承包商在人力、物力、施工、技术、组织等方面实现高质量、高效率、低成本的合理组织，是业主审核的重要依据。应根据评估结果选择施工队。1、施工组织部署（1）施工准备工作①技术准备（图纸会审）施工合同签订后，工程部发布计票部图纸和技术图纸，技术经理指导工程师和技术人员对图纸进行审查，并对问题进行登记。请在开始之前联系老板和设计师，做好设计交底和图纸会审等工作。②施工现场准备（三通一平，临时设施）在施工之前，施工现场应达到水通、电通、道路通及场地平整。③劳动力及物资准备（人材机）等招揽大量拥有丰富经验的工作者组成施工组、按施工图纸准备所需材料，按施工进度计划调入施工现场、按施工组织方案所需机械按施工进度组织调配施工所需机具。（2）施工顺序施工顺序总原则：         ①进场后先平整场地，进行钢筋加工及钢筋制作；    ②根据设计图纸完成测量放线工作； ③基坑降水布置；④土方边开挖边进行支护施工。4.6.1施工横道图图4.3土钉墙施工横道图5重力式水泥土墙支护方案设计5.1重力式水泥土墙支护方案设计计算5.1.1土压力计算（1）主动土压力①求主动土压力系数：式（5.1）带入表格中的数据得出：ka1=0.589ka2=0.528ka3=0.472ka4=0.238②求主土压力强度：σa=带入表格中的数据得出：σa1=-0.586σa2=-8.54σa3=26.0σa4=10.444③求主动土压力：Ea=代入上述数据得出：Ea1=0.41Ea1=6.832Ea3=41.6Ea3=21.93故，Ea（2）被动土压力计算①被动土压力系数：式（5.4）带入表格中数据得出：kp1=1.525kp2=1.698kp3=2.464kp4=2.04②求被动土压力强度：σp=γzk带入表格中数据得出：σp1=11.597σp2=4.487③被动土压力：Ep=带入表格中数据得出：Ep1=8.118KN/mEp2=3.59KN/mEp3=252.314KN/mEp4=209.895KN/m故，Ep5.1.2根据整体稳定性确定嵌固深度水泥土墙嵌固深度计算方法：①h0参考范围就（0.8-1.2）h，假定h0=4.96m。②根据圆弧滑动条分法，假定h0成立对于地下水位以上的平均粘土、矿渣和砂，洪水深度也应使用以下公式计算：式（5.7）其中：n0——嵌固深度系数已知：h=6.3mh0=4.96m故，嵌固深度系数n0=0.79。粘聚力系数δ：δ=c其中：ck——γ——土的天然重度（KN/m3）已知：γ=19.352kN/m3h=6.3mck=8.91kPa故粘聚力系数δ=0.073。嵌固深度设计值hd：hd=1.1h0=5.456m。②《规程》规定：嵌固深度应不小于0.4h=2.52m。最终嵌固深度取两者的较大值，故取嵌固深度hd=5.456m。5.1.3根据抗倾覆稳定性确定墙体厚度如果水泥墙的表面由粘土和土壤制成，则根据以下公式确定壁厚的设计值：式（5.9）其中：γcs——水泥土墙体的平均重度；ha、hp——主动土压力和被动土压力合力的作用点到墙底的距离；hwp、hwa——基坑内测和外侧的水位深度；γ0——基坑侧壁重要性系数，此设计取1.0。已知：γ0=1.0γcs=19.352kN/m3EEh=6.3mhd=5.456mha=3.6mhp=1.2m得出：b≥1.775计算厚度值b=1.775m②水泥土墙厚度不小于0.4h=2.52m。最终厚度取两者的较大值，故取墙体厚度b=2.52m。5.1.4重力式水泥土墙平面布置由于施工场地的面积较大，对墙体的厚度要求也相对较高，格栅状更适合整体的施工安全，本次工程采取比较常见的格栅布置。格栅布置如下图所示：图5.1格栅状支护此次本工程的重力式水泥土墙平面布置应遵循：桩径不小于500mm，大多为700mm，搭接长度不应小于150mm，并且格栅布置内侧的长宽比例不应大于2，每一个格栅内土体的面积应该符合：式（5.10）其中：——计算系数，粉土和砂性土取0.7，黏性土取0.5；——计算周长；γm——格栅内土的天然重度。已知：δ=0.073u=280mγm=18.55kN/m3每个格内土体的面积A≤20.94m²，故可得每个格栅内土体得面积应小于20.94m2。5.2重力式水泥土墙的稳定性验算5.2.1确定重力式水泥土墙验算截面需要验算的截面：1、在基坑中，主动压力与被动压力相似；2、基坑底面处；3、水泥土墙截面的突变处5.2.2墙身正截面应力验算（1）正截面拉应力验算式（5.11）其中：Mi——水泥土墙验算截面弯矩设计值B——水泥土墙验算截面的宽度γcs——水泥土墙体的重度，KN/m3；z——验算截面到水泥土墙顶部的垂直距离；fcs——水泥土墙开挖龄期时的轴心抗压强度设计值。已知：Mi=1224.25kN•mB=5.28mγcs=20KN/m3z=8.3mfcs=12.425KN/mm36M故，正截面拉力满足要求。（2）正截面压应力计算γFγ0γ其中：γF——γ0——支护结构重要性系数第一级，二级，三级的安全等级已知：γF=1.35γ0=1.0γcs=19.352kN/mγ故，正截面压力满足要求。（3）正截面剪应力验算Eaki其中：Eaki、Epki——分别是验算截面以上的主动土压力的标准值和被动土压力的标准值；μ——墙体材料抗剪断系数，本次设计取0.5；Gi——验算截面以上墙体的自重；已知：Eaki=262.97KN/mEpki=666.117KN/mμ=0.5Gi=950.72KN/mE故，正截面剪应力符合要求。5.2.3抗渗流稳定性验算如果基坑内的涌水和基坑底板下的涌水不受以下公式的限制，则基坑底板下的涌水和矿坑底板下的涌水的稳定性不受以下公式的限制：Dγ其中：Kty──突涌稳定性安全系数；Kty不应该小于1.1；D──承压含水层顶面到坑底土层的厚度；γ──承压含水层的顶面到坑底土层的天然重度；对成层土，取按照土层厚度加权的平均天然重度；Δh──基坑内外水头差；γw──水的重度。已知：Kty=1.5D=2.6mγw=10KN/m3γ=19.6KN/m3Δh=5.2mD故，抗渗流稳定性验算结果符合要求。5.3重力式水泥土墙工程量计算工程量计算根据上文已知土墙厚度为2.52m，基坑长度为50m，基坑宽度为35m，则算出水泥土墙横截面积为273.68m²。并且得知土墙深度=基坑深度+嵌固深度=11.45，则混凝土用量为3135.27m3。三轴搅拌机共搅拌600次，则总深度为6873.6m。土石方工程造价：1925×1.35+11648.97×8.16=97654.35元。重力式水泥墙支护工程量故，重力式水泥墙支护工程量的造价总价为2060333.73元。5.4重力式水泥土墙施工组织1、施工组织部署（1）施工准备工作①技术准备（图纸会审）施工合同签订后，工程部发布计票部图纸和技术图纸，技术经理指导工程师和技术人员对图纸进行审查，并对问题进行登记。请在开始之前联系你的老板和设计师，做好设计交底和图纸会审等工作。②施工现场准备（三通一平，临时设施）在施工之前，施工现场应达到水通、电通、道路通及场地平整。③劳动力及物资准备（人材机）等成立施工组、按施工图纸准备所需材料，按施工进度计划调入施工现场、按施工组织方案所需机械按施工进度组织调配施工所需机具。（2）施工顺序施工顺序总原则：         ①进场后先平整场地，进行钢筋加工及钢筋制作；    ②根据设计图纸完成测量放线工作； ③基坑降水布置；土方边开挖边进行支护施工2、施工横道图图5.2重力式水泥土墙施工横道图

6方案比选6.1重力式挡土墙重力式围护结构是一种广泛应用于水利、建筑、公路和铁路运输的结构形式。重力墙正常运行期间，任何高度的横截面电压都不均匀。传统重力墙由混凝土、混凝土砌块和其他独立材料组成，其特点是侧墙的高张力、自由区附近的墙的高张力，以及截面的小张力和压力。建造干净的混凝土墙具有很高的承载能力，但项目成本昂贵。重力式混凝土墙需要消耗大量的混凝土材料，如水泥、沙子和裂缝。承重墙在任何高度的横截面都会受到不均匀的张力和压力荷载的影响，这大大增加了材料消耗和成本。为了保证结构的自重和完整性，将混凝土墙和相邻瓷砖的侧墙弯曲到同一截面，以降低其抗拉强度，使其表面平整，以满足技术的要求。抗拉强度不得超过抗拉强度，但应延长挖掘时间。一般来说，单一承重墙的缺点是材料浪费、价格高、设计不合理等[21]。6.2土钉墙土钉技术具有的优点：（1）结构轻巧平整，抗震性能强。变形破坏前，变形发展过程良好，封闭性良好，土质边坡完全覆盖，表面不接触。避免或限制周围地下水的渗漏，防止水土流失、雨水和地下水流失；（2）大量土钉依赖于集体影响。无论是单个地钉的质量问题还是故障，都不会对整体产生很大影响。建筑工地小而灵活。支撑结构本身不占用空间，可在现有建筑物附近开挖[22]；（3）大型工具的设计和构造简单，对环境没有影响。由于孔的尺寸较小，与桩的施工方法相比，它具有更高的石料、灰渣和填料吞吐量，并且结构更灵活。井表面形状不均匀，坡度不影响设计；（4）防护钻孔适用于计算，可根据现场监测数据和大田作物的地质条件及时调整土壤参数。如果异常或实际地质情况与初勘报告不符，可及时调整设计参数，避免重大事故发生，提高工程可靠性[23]。6.3最终比选该工程建设于天津市的沿海地区，基坑开挖深度为6.3m，根据地质条件，场地内土层自上而下分杂填土、粉质粘、土细砂、卵石；水文条件，表层地下水为潜水类型，勘察时测得稳定水位埋深在地表下5.50—6.50m。综合比较，根据本次设计基坑的深度、安全性、地质情况、施工工期及造价等多方面因素，经最后比选得出土钉墙支护方案为最优。结论通过本次设计，在对基坑的计算和绘图方面得到了极大的提升，同时也加深了对理论知识的理解与运用，为实习做了铺垫，对于支护，降水，施工等方面也可以灵活的制定各种方案。该工程位于天津市滨海新区，该基坑南北长约35m，东西宽约50m周长约170m，基坑占地面积约为1750㎡，拟建物为一栋15层办公楼,该工程基础埋深为6m，实际开挖深度为6.3m。通过考察基坑的周边环境，结合水文条件和地质条件，查阅各种资料及指导老师的指点，对土钉支护，降水等进行了合理的设计，再严谨的对比土钉墙和重力式挡土墙的优缺点和可行性，最后通过计算得出了以下结论：（1）降水计算出此工程的涌水量为9659.15m³，单井出水量为3451.74m3/d。所需井管数为9根，井点管平均间距为18.89m，得出实际降低水位与需要降低水位数值相符，布置可行，故本工程降水设计方案可行，采用管井法降水方式。（2）该工程中钢筋网应该采用直径为8