丝绸大厦深基坑设计计算书

经一纬九片区棚改工程 基坑支护、降水及监测方案设计

摘 要

本设计是丝绸大厦的基坑支护设计。地基土层主要由素填土、淤泥质粘土、粉质粉土、粉质粘土构成。地形为坡地，局部为水塘。由人工推填平整，场地较平整。原始地貌为侵蚀性堆积岗地。

主体基坑支护采用分两侧采用不同的支护体系支护：一种是钻孔灌注桩加锚杆的支护体系，采用钻孔灌注桩的基坑开挖深度为9m，总桩长13m；一种是土钉墙支护，基坑开挖深度10m。基坑采用深层搅拌桩止水，排水沟排水。土层锚杆作为一种新兴科学，将会更广泛地运用到工程实践中，其具有较高的科学性、使用性，且施工方便，不占场地。

设计的主要内容有支护方案的选择、钻孔灌注桩的设计与计算、土钉及锚杆的计算、基坑的止水和施工组织设计和概预算。

关键词：深基坑支护；土钉墙；钻孔灌注桩；深层搅拌桩；锚杆支撑；施工组织设计；概预算。

Silk Building’s Pit Support Design

Abstract

The design is the hole excavated for building foundation supports and protections design of the silk building. The foundation soil is primarily made of foundation-filling soil,mud clay, silty silt, silty clay.This terrain is covered with slopes,and some parts are reservoirs. It is pushed to be smooth Artificially, and the venue is a formation. Primitive landform of it is a corrosive stack hillock place.

The main body of the hole excavated for building foundation supports and protections use different supports and protections systems to support and protect from two sides. One kind is the supports and protections system by useing the drill hole filling pile added with the anchor rod.The excavation depth of the structure is 9m, and the total length of the pile is 13m . Another way is the use of earth nail wall supports and protections,and the excavation depth of the structure is 10m. The hole excavated for building foundation uses the in-depth agitation pile to stop water and the drain to drain water . The soil layer anchor rod will be used in the project practice more widely as one emerging science, and it will be of higher scientific nature, use nature, and it will be constructed conveniently and it will not occupy the location.

Primary coverage of the design contains the choice of the supports and protections plan, the design and the computation of the drill hole filling pile, the computation of the earth nail and the anchor rod, the water stopping of the hole excavated for building foundation,the construction organization plan and budgets generally.

Keywords: Deep hole excavated for building foundation supports and protections; Earth nail wall; Drills a hole the filling pile; In-depth agitation pile; Anchor rod support; Construction organization plan; Generally budget.

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目 录

第1章 设计方案综合说明 ........................................................................................................................... 1 1.1 设计任务 ............................................................................................................................................... 1 1.1.1 本设计为基坑工程 ...................................................................................................................... 1 1.1.2 基坑工程设计图纸要求 ............................................................................................................... 1 1.1.3 针对性设计专题在论文的相应章节详细论述 ........................................................................... 1 1.2 原始资料 ............................................................................................................................................... 1 1.2.1 工程概况 ....................................................................................................................................... 1 1.2.2 基坑周边环境条件 ....................................................................................................................... 2 1.2.3 岩土层分布特征 ........................................................................................................................... 2 1.2.4 基坑侧壁安全等级及重要性系数 ............................................................................................... 3 1.3 设计依据 ............................................................................................................................................... 4 第2章 支护体系方案的选择 ....................................................................................................................... 5 2.1 支护体系的组成 .................................................................................................................................. 5 2.2 基坑支护结构的选择 .......................................................................................................................... 7 2.3 支护方案的比较和确定 ...................................................................................................................... 9 2.4 总结.................................................................................................................................................... 10 2.4.1 各土层的计算参数 ................................................................................................................... 10 2.4.2 计算区段的划分 ....................................................................................................................... 10 2.4.3 计算方法 ................................................................................................................................... 11 2.4.4 方案确定 ................................................................................................................................... 11 第3章 BC断面的围护结构设计与计算 .................................................................................................... 12 3.1 土压力系数计算 .............................................................................................................................. 12 3.2 支护结构设计计算 ............................................................................................................................ 12 3.2.1 侧向土压力计算 ....................................................................................................................... 12 3.3 锚杆设计的内容和步骤 .................................................................................................................... 17 3.3.1 锚杆承载力的计算 ................................................................................................................... 18 3.4 桩的配筋 ................................................................................................................................................. 21 3.4.1 桩体的配筋计算方法 ............................................................................................................... 21 3.4.2 构造配筋 ................................................................................................................................... 22 3.5 冠梁设计 ............................................................................................................................................. 23 3.6 腰梁设计 ............................................................................................................................................. 23 第4章 基坑的稳定性验算 ......................................................................................................................... 25 4.1 概述.................................................................................................................................................... 25 4.2 验算内容 ............................................................................................................................................. 25

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4.3 验算方法及计算过程 ......................................................................................................................... 25 4.3.1 基坑的整体抗滑稳定性验算 ..................................................................................................... 25 4.3.2 基坑抗倾覆稳定性验算 ............................................................................................................. 25 4.3.3基坑抗隆起稳定性验算 .............................................................................................................. 27 4.3.4抗渗流（或管涌）稳定性验算 .................................................................................................. 29 第5章 (AB.AD.DC)断面的围护结构设计与计算 .................................................................................... 32 5.1 土钉概述 ............................................................................................................................................. 32 5.2 土钉墙设计内容 包括 ........................................................................................................................ 32 5.2.1 方案确定 ................................................................................................................................... 32 5.2.2 土钉计算 ..................................................................................................................................... 33 5.2.3 结构计算 ................................................................................................................................... 37 第6章 基坑止水设计 ................................................................................................................................. 39 6.1 方案选择 ............................................................................................................................................ 39 6.2 基坑止水方案设计 ............................................................................................................................ 39 6.2.1 止水桩长确定 ........................................................................................................................... 39 6.3 排水设计 ............................................................................................................................................ 39 6.3.1 排水方案设计 ........................................................................................................................... 39 第7章 监测方案 ......................................................................................................................................... 40 7.1 基坑监测 ............................................................................................................................................ 40 7.1.1 位移观测 ................................................................................................................................... 40 7.1.2沉降监测 ...................................................................................................................................... 40 7.2 观测精度及技术要求 ......................................................................................................................... 40 第8章 施工组织设计 ................................................................................................................................. 43 8.1 主要施工顺序 ..................................................................................................................................... 43 8.2 主要配备 ............................................................................................................................................. 43 8.3 施工工期与进度计划 ........................................................................................................................ 45 8.3.1 组织管理机构 ........................................................................................................................... 45 8.3.2 施工准备 ..................................................................................................................................... 46 8.4 施工方法、施工工艺及技术措施 .................................................................................................... 47 8.4.1 主要分项工程施工方法 ........................................................................................................... 47 8.4.2 施工工艺 ..................................................................................................................................... 48 8.4.3 主要技术措施 ........................................................................................................................... 50 8.5 质量保证措施 .................................................................................................................................... 51 8.5.1 工程质量目标 ........................................................................................................................... 51 8.5.2 土方工程质量要求 ..................................................................................................................... 52 8.5.3 土钉墙施工注意事项及质量要求 ........................................................................................... 52 8.6 环保管理及措施 ................................................................................................................................ 54

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8.6.1 环境目标 ................................................................................................................................... 54 8.6.2 环境指标 ................................................................................................................................... 54 8.6.4 环境控制措施 ........................................................................................................................... 55 8.7 安全防火管理 .................................................................................................................................... 56 8.8 工程监测与信息施工 ......................................................................................................................... 57 8.9 技术资料管理 ..................................................................................................................................... 58 8.9.1 工程归档资料 ........................................................................................................................... 58 8.9.2 资料收集整理要求 ................................................................................................................... 59 8.9.3 资料保证措施 ........................................................................................................................... 59 第9章 概预算 ........................................................................................................................................... 60 9.1 工程量的计算 .................................................................................................................................... 60 9.2 工程预算书 ......................................................................................................................................... 61 9.3 工程总造价 ........................................................................................................................................ 65 结束语 ............................................................................................................................................................. 66 参考文献 ......................................................................................................................................................... 67 致 谢 ......................................................................................................................... 错误！未定义书签。

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第1章 设计方案综合说明

1.1 设计任务

1.1.1 本设计为基坑工程

设计者应根据原始资料，在规定的期限内完成以下毕业设计任务书： 根据给定的原始资料进行深基坑结构设计和施工设计；

就指导老师针对性提出的相关设计专题进行加强论述。在完成设计以后交出深基坑设计说明书一份。

设计说明书的内容必须包含如下内容： （1）工程概括： （2）支护结构类型选择：

（3）B—C断面围护结构设计计算： （4）支护体系的稳定性验算：

（5）(AB.AD.DC)端面的围护结构设计计算以及稳定性验算： （6）基坑止排水设计： （7）基坑监测 （8）施工组织设计： （9）工程概预算；

1.1.2 基坑工程设计图纸要求

图纸包括（基坑维护平面布置图，维护结构剖面图，地质剖面图，支撑结构大样图，配筋大样图，以及开挖施工图表等，2号及以上图纸应在6张以上）

1.1.3 针对性设计专题在论文的相应章节详细论述。

1.2 原始资料

1.2.1 工程概况

湖南弘丰房地产开发有限公司丝绸大厦位于湘潭市河东高新开发区，丝绸中路东侧，工商局宿舍西侧，原有地形为坡地，局部为水塘。由人工推填平整，场地较平整。地面标高为67.9m。

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图1.1 基坑平面图

1.2.2 基坑周边环境条件

基坑西侧为马路，最近距离为8.5m 。东侧为工商局宿舍，楼高六层，其最近距离为4.6 m。

1.2.3 岩土层分布特征

根据地质勘察资料，在A-B-C-D段主要分布的土层如下：

（1）杂填土（Qm1）：褐灰至褐红色，以粘性土为主，含大量砖块及碎石生活垃圾，人工填积，结构松散，不含地下水，湿。埋深1.00~1.11m，层厚1.20~4.00m，层底标高66.70~66.80m。

2（Qm1）（2）素填土○：褐红色，以粘性土为主，含少量砖块及碎石。人工新近填积，未完成自重固结，结构松散，不含地下水，湿。埋深0.00~1.10m，层厚1.20~4.00m，层底标高63.10~66.70m。

3（Qa1）（3）淤泥质杂填土○：褐灰至灰黑色，含大量碎石及生活垃圾腐烂物，具臭味，含地下水，软塑状，易变形，很湿。埋深1.80~4.00m，层厚0.70~2.90m，层底标高63.10~64.10m。

4（Qa1）（4）粉质粘土○：褐黄至褐红色，含少量灰白色团状高岭土及铁锰氧化物，裂隙发育，摇震无反应。土状光泽，干强度一般，顶部受水浸泡严重。硬塑，中密，稍湿。埋深0.00~4.70m，层厚2.10~6.70m，层底标高60.30~62.00m。

5（Qa1）（5）圆砾○：黄至黄褐色，以石英硅质岩碎屑为主。含少量砂粒及粘性土，胶结一般。

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粗颗粒呈圆状，中风化。粒径?>20mm占35%，5~20mm占25%，粘性土占5%，富含地下水，中密饱和。埋深5.00~7.60m，层厚4.50~5.30m，层底标高55.80~56.70m。

6（Qa1）（6）粘土○：紫红色，由下伏基岩风化残积而成，含少量斑状灰白色高岭土及石英粉砂、云母碎屑，裂隙发育，土状光泽，摇震无反应。干强度一般，可塑，中密，湿。

7（K）（7）强风化粉砂质泥岩○：紫红色，粉砂泥质结构，层状构造，以泥质成分为主，石英粉砂为次，岩石风化强烈，裂隙发育，裂面见铁锰氧化膜，浸水易软化，干燥易散碎，顶部风化呈土状。坚硬，致密，稍湿。埋深12.50~13.20m，层厚2.00~3.70m，层底标高51.50~53.10m。

8（K）（8）中风化粉砂质泥岩○：紫红色，粉砂泥质结构，以泥质成分为主，石英粉砂为次，见云母小片，岩芯表面见绿泥石斑块，偶见石膏细脉充填于裂隙中，岩石较完整，裂隙较发育，局部夹泥岩透镜体，分布无规律。浸水易软化，干燥易碎裂。坚硬，致密，稍湿。埋深14.80~16.40m，层厚2.40~9.80m，层底标高43.10~49.70m。

2和淤泥质杂填土○3地下水位简况：场地主要见上层滞水及潜水。上层滞水主要赋存于素填土○

5中，受同层地下水补给。中，受大气降水及地表水的补给，季节性变化明显；潜水主要赋存于圆砾○

测得初见水位0.30~7.00m，相应标高60.90~67.60m，测得静止水位0.40~2.50m，相应标高65.40~67.40m。场地地下水对混凝土结构无腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋无腐蚀性

图1.2 岩土层分布图

1.2.4 基坑侧壁安全等级及重要性系数

丝绸大厦基坑安全等级为一级，基坑重要性系数γ0 = 1.0。

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1.3 设计依据

（1）地质勘察报告及相关资料;

（2）《建筑基坑支护技术规范》（JGJ120-99）； （3）《建筑基坑工程技术规范》（YB9258-97）； （4）《岩土工程预决算指南》； （5）《深基坑工程》；

（6）《深基坑工程设计施工手册》； （7）《深基坑支护设计与施工》； （8）《工程概预算》； （9）《基坑工程手册》等。

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第2章 支护体系方案的选择

2.1 支护体系的组成

建筑基坑支护结构通常分为桩(墙)式支护体系和重力式支护体系两大类，根据不同的工程类型和具体情况，这两大类可分成多种支护结构形式，如表2-1所示：

表2.1 基坑工程支护结构类型及其特点

类型 形式 1． 性高； 2． 3． 4． 钢板桩 5． 施工中需注意接头防水，以防止接缝水土流失所引起的地层塌陷及失稳问题； 6． 板桩式 7． 陷 1． 2． 预制 3． 混凝 市区使用； 土板桩 4． 5． 1． 柱桩 板桩式 横列式 2． 3． 止水性较差，软弱地基施工容易产生坑底隆起和覆土后的沉降； 容易引起周围地基沉降 程； 接头防水性差； 不适合在硬土层中施工 施工方便、造价低，适合开挖宽度较窄深度较浅的市政排管工打桩振动及挤土对周围环境影响较大，不适合在建筑密集城市施工方便、快捷、造价低、工期短； 可与主体结构结合； 打拔桩振动噪声大、容易引起土体移动，导致周围地基较大沉钢板桩刚度比排桩和地下连续墙小，开挖后挠度变形较大； 具有耐久性，可回拔修正再使用； 与多道刚支撑结合，适合软土地区的较深基坑； 施工方便、工期短； 特 点 钢板桩系工厂成品、强度、品质、接缝精度等质量保证，可靠

类型 形式 1． 特 点 施工噪声底，振动小，就地浇制，墙接头止水效果较好，整体刚度6

大，对周围环境影响小； 2． 3． 地下连 续墙 4． 施工的基坑范围可达基地红线，可提高基地建筑物的使用面积，若建筑物工期紧、施工场地小，可将地下连续墙作主体结构并可采用逆作法、半逆作法施工； 5． 6． 1． 水泥土2． 搅拌桩 3． 自立式 水泥土 高压 挡墙 旋喷 桩挡墙 1． 2． 3． 4． 5． 1． 2． SMW 组合式 工法 3． 展前景 1. 土钉墙 2. 放坡 3. 自然 放坡 1. 2. 土体位移小，采用信息化施工。 适用土质条件好，具有放坡空间的情况； 经济效果很好。 设备简单，操作方便，施工所需场地小。材料用量小，经济效果好； 土钉墙是一种原位土中的加筋技术，可以边开挖边支护，流水作业，此施工方法在一定条件下可取代作为维护的地下连续墙，具有较大发可适合于深基坑； 适合软土地区，环境保护要求不高，深度不大于7米的基坑工程； 施工低噪声，低振动，对周围环境影响小，止水性好； 如作自立式水泥土挡墙，墙体较厚需占用基坑红先内一部分面积； 施工需作排污处理，工艺复杂，造价高； 作为维护结构的止水加固措施，旋喷桩深度可达30m 施工低噪声、对周围环境影响小； 结构止水性好，结构强度可靠，适合于各种土层，配以多道支撑，维护挡墙较宽，一般需占用3-4m，需占用基地红线内一部分面积 施工低噪声，低振动，结构止水性较好，造价经济； 泥浆处理、水下钢筋混凝土浇制的施工工艺较复杂，造价较高； 为保证地下连续墙质量，要求较高的施工技术和管理水平 适合软土地区，环境保护要求不高，深度不大于7米的基坑工程； 度作自立式结构； 适合于软弱地层和建筑设施密集城市市区的深基坑； 墙接头构造有刚性和柔性两种类型，并有多种形式，高质量的刚性接头的地下连续墙可作永久性结构；还可施工成T型、∏型等，以增加抗弯刚不占独立工期，施工快捷；

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续表2.1

类型 形式 特 点 1． 2． 钻孔 灌注桩 噪声和振动小，就地浇制施工，对周围环境影响小； 适合软弱地层使用，接头防水性差，要根据地质条件从注浆、搅拌桩、旋喷桩等方法中选用适当方法解决防水问题； 3． 4． 在砂层和卵石中施工慎用； 整体刚度较差，不适合兼作主体结构； 桩质量取决于施工工艺及施工技术水平，施工时需作排污处理 柱列式 5． 1． 挖孔灌注2． 桩 3． 土层施工方便、造价较低廉、成桩质量容易保证； 施工、劳动保护条件较差； 不能用于地下水以下不稳定地 1. 土钉墙 2. 放坡 3. 自然 放坡 1. 2. 土钉墙是一种原位土中的加筋技术，可以边开挖边支护，流水作业，不占独立工期，施工快捷； 设备简单，操作方便，施工所需场地小。材料用量小，经济效果好； 土体位移小，采用信息化施工。 适用土质条件好，具有放坡空间的情况； 经济效果很好。 2.2 基坑支护结构的选择

本工程地下水位较高，基坑开挖深度为10.0米，且BC侧由于距离建筑物较近（4.6m），根据我国目前基坑工程中所取得的经验，其围护结构可选择以下几种方案：

方按1：灌注桩后加搅拌桩或旋喷桩止水，设二至三道内支撑；

方案2：对于要求维护结构作永久结构的，则可采用设支撑的地下连续墙； 方案3：环境条件允许时，可打设钢板桩，设三至四道支撑； 方案4：可应用SMW工法；

方案5：对于较长的排管工程，可采用打设钢板桩，设3-4道支撑，或灌注桩后加必要的降水

帷幕，设3-4道支撑；

方案6：灌注桩加锚杆； 方案7：桩墙合一地下室逆作法。

由于本工程BC侧离建筑物较近，故围护结构可考虑的方案有：方案1、方案2、方案6及方案7。

表2是这四种方案的比较：

表2.2 基坑支护方案比较

方案 名称 整体 性能 抗渗 较好 性 对环境 小 的影响 施工 一般 工期 造价 其他 受力性能好 特点 工，工效高 施工方便 费用 一般 高 可以贴近施 一般 地下结构 一般 节约支撑 较短 一般 短 小 较小 较小 好 较好 差 较好 好 一般 较好 灌注桩加止水幕 （或降排水）和内支撑 地下连续墙 加内支撑 灌注桩加止水帷幕 （或降排水）锚杆 桩墙合一地 下室逆作法 8

由于地下连续墙施工的造价较高，从经济的角度考虑，方案2是不可取的；由于此工程地下水位较高，用方案7不能达到止水的效果，因此方案7也不可取。方案1，BC侧由于距离建筑物较近（4.6m），因此可以采用灌注桩作为受力结构，旋喷桩止水，加二至三道内支撑，但是由于BC段有2m高的挡土墙，因此BC段和AD段同一水平上的支撑受力大小不一致，且在AD段也需要设置钻孔灌注桩，这会增加造价。因此采用灌注桩加止水帷幕（或降水）和内支撑也不是很好的方法。

方案6，灌注桩加止水帷幕（或降排水）和锚杆，其有特点如下：

1. 灌注桩作受力结构，旋喷桩止水；

2. 施工噪声低，施工方便，造价经济，止水效果好； 3. 地下结构施工方便。

灌注桩作受力结构，深层搅拌桩止水，沿灌注桩竖向设数道适量的锚杆作为支撑，这种组合式结构如因地制宜，可取得较好的技术经济效果。

其它侧可以采用土钉墙支护。

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2.3 支护方案的比较和确定

本工程地下水位较高，基坑开挖深度为9米，且BC侧由于距离建筑物较近（4.6m），，严格按照《建筑基坑支护设计规程》（JGJ120—99）、《建筑基坑工程技术规范》（YB9258-97）；、《深基坑支护设计与施工》中的有关要求进行。经过详细的分析后，我们认为：

图2.1 基坑平面图

本设计基坑支护方案，在满足基坑土方开挖、地下室结构施工及周围环境保护对基坑支护结构的要求，符合“安全可靠，经济合理，技术可行，方便施工”的原则。 基坑分为（AB、CD、AD）和BC两个计算区段，如图2所示，由于BC区段距离建筑物较近，为减少施工对其东侧建筑物造成较大影响，减小施工噪声，降低造价费用则采用钻孔灌注桩与锚杆支撑。由于基坑距周围建筑物太近，如采用降水井降水，会对已有周围建筑物造成较大影响则不使用降水井降水，则本工程中使用排水沟排水，采用深层搅拌桩作为止水帷幕。

（AB、CD、AD）区段可以采用土钉墙支护，采用土钉墙支护的优点有： （1）适用多种地层

土钉支护不仅适用于杂填土、粘土、砂土、粉土等，而且在流沙地段，淤泥质土中已有先例。 （2）节省工期

土钉支护是边开挖边支护，土方开挖完，支护也告结束。 （3）土钉支护的面层可直接作为结构外模板墙使用

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现在土钉支护的表面，亦可做成垂直九十度，利用其直接作为结构外模板使用，将防水层直接做在上面，既节约了工序，用节约了时间，还提高了经济效益。

（4）造价低廉

2.4 总结

2.4.1 各土层的计算参数

根据本工程岩土工程勘察资料，各土层的设计计算参数如表2.3：

表2.3 土层设计计算参数

基坑各向平均厚度(m) 层号 土类名称 AB CD DA 1 2 3 4 4 粉质粘土○5 圆砾○6 粘土○强风化粉砂 7 质泥岩○中风化 5 8 粉砂质泥岩○>5.0 >5.0 25.4 23.5* 27* 2.6 2.8 22.5 18* 23* 6.3 5.1 1.3 6.7 4.7 1.5 20.2 20.0 20.2 12 / 20 22.6 35* 13.6 BC 重度 (kN/m) 3粘聚力 内摩擦角(度) (kPa) 注：带*的值为估计值。

2.4.2 计算区段的划分

根据具体环境条件、地下结构及土层分布厚度，将该基坑划分为三个计算区段，其附加荷载及计算开挖深度如表2.4：

表2.4 计算区段的划分

段位号 地面荷载（kPa） 开挖深度（m） AB CD DA 10 9 BC 10 9

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2.4.3 计算方法

按照《建筑基坑支护技术规范》（JGJ 120-99）的要求，土压力计算采用朗肯土压力理论，矩形分布模式，所有土层采用水土合算，因为地下水位充裕，就用天然重度代替。。求支撑轴力是用等值梁法，对净土压力零点求力矩平衡而得。桩长是根据桩端力矩求出，并应满足抗隆起及整体稳定性要求。

由于支护结构内力是随工况变化的，设计时按最不利情况考虑。

2.4.4 方案确定

通过支护形式的对比，从安全经济施工的基础上，本基坑BC侧采用钻孔灌注桩和锚杆做为支护。而（AB,AD,CD）侧则采用土钉支护形式。

BC侧的围护结构采用灌注桩，其直径为1000mm；两桩之间的距离取1.8m。

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第3章 BC断面的围护结构设计与计算

3.1 土压力系数计算

按照朗肯土压力计算理论作为土侧向压力设计的计算依据，即： 主动土压力系数：Kai=tg2(45°-?i/2) 被动土压力系数：Kpi=tg2(45°+?i/2)

计算时，不考虑支护桩体与土体的摩擦作用，且不对主、被动土压力系数进行调整，仅作为安全储备处理。

3.2 支护结构设计计算

该段为基坑东侧，建筑±0.00相当于绝对标高67.9，采用钻孔灌注桩加两道锚杆进行施工，基坑实际挖深9m，取桩径为1m，两桩之间的距离取1.5m。结构外侧地面附加荷载q取10kPa。

表3.1 土层分布表

厚度(m) 层号 1 2 3 4 5 土类名称 BC 4 粉质粘土○5 圆砾○6 粘土○7 强风化粉砂质泥岩○8 中风化粉砂质泥岩○6.7 4.7 1.5 2.8 >5.0 各土层的系数分布如下表3.2：

表3.2 各土层系数表

序号 图 层 名 称 粉质 粘土 圆砾 粘土 粘聚力 层厚（m） C（kPa） 12 0 20 内摩擦 角φ（?） 22.6 35 13.6 重度 （kN/m） 20.2 20.0 20.2 3Ka Kp 1 2 3 6.7 4.7 1.5 0.445 0.271 0.619 2.248 3.690 1.615 3.2.1 侧向土压力计算

锚拉支护体系的内力计算方法较多，手算时常采用的方法为等值梁和连续梁法，这里我们用等值梁法进行详细计算：

（1）计算步骤：

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据净土压力零点处墙前被动土压力强度和墙后主动土压力强度相等的关系，根先求出零点的位置u（该点至基坑底的距离）。

②公式t=u+1.2x求出桩墙的入土深度。前提是用等直梁法，求出支撑力Ra和作为内力的剪力Qo。取零点下的土压力部分对最低点求弯距，运用方程求出x，得出u。

③设最大弯距距离土压力零点为xm，根据等值梁法看桩为简直梁，求弯距矢量和，得出最大弯距。

（2）土压力计算：

①第一阶段挖土深至0.25m，此阶段结构稳定，不用计算 。 ②第二阶段挖土深至6.7m，并在-3m 标高处设立锚杆

（a）计算方法：按朗肯理论计算主动与被动土压力强度，其公式如下：

P0?qKa?2cKa

Pa?(q?rhii)Ka?2cKa

其中：

Pa —— 朗肯主动土压力强度 （kPa）

q —— 地面均匀荷载 （kPa）

?i —— 第i 层土的重度 （kN/m3）

hi —— 第i 层土的厚度 （m） Ka —— 朗肯主动土压力系数；

???Ka?tan?45???

2?????Kp?tan?45???

2??其中：

c、?—— 计算点土的抗剪强度指标，kPa、

22??

? P0?qKa1?2cKa1?10?0.445?2?12?0.445??11.56kpa

14

Pa?(q?rh)Ka?2cKa=?20.2?6.7?10??0.445?2?120.445?48.67kpa

Pa下=??1h?q?Ka2?2C2Ka2 =（20.2×6.7+10）×0.271?2×0×0.521=39.39KPa

（b）求开挖面下土压力为0点a2

a2?Pa39.39??0.576m

r?Kp?Ka?20??3.690?0.271?（c）求O点开挖面以上土压力Ea2

Ea2?（d）求y2

?11.56?248.67?4.739.39?0.576???114.15kpa 222o以上作用在桩上土压力对o点的力矩：

2?0.576?2?2??4.7? Mo??11.56???4.7?0.576??114.37???0.576??11.34? 3?3??3??175KN.m/my2?Mo175??1.5m Ea2114.15

图3.1 开挖第二阶段土压力分布简图 （e）计算支撑反力R1

支撑到d点距离a1?6.7?0.576?3?4.276m 支撑反力R1?15

M0175??40.93KN/m a14.276假设支座d处的反力Ed?Ea2?R1?114.15?40.93?73.22KN/m （f）桩在d下嵌故深度t

t?6?Edr?Kp?Ka??6?73.22?2.53m

20.0?3.69?0.271?需要桩长度L1?6.7?0.576?1.2?2.53?10.31m （g）桩强度验算

桩上剪力为0的位置距地面以下y处

1qkay?ry2ka?Ra?02110?0.445y??20.2?y2?40.93?02y?1.8m11yMmax?qkay2?ry2ka??Ra?y?3?223111.8??10?0.445?1.82??20.2?1.82?0.445??40.93?1.8?3?223?65.07?KN?m/m???M?

③第三阶段挖土深9m，并在-6m 标高处设立锚杆

在这一阶段，土压力系数采用加权平均计算，开挖面范围内土体力学指标加权平均值为：

υ?22.6?6.7?35?2.30?25.80??912?6.7?0?2.3C?Kpa?9Kpa

9υ??Ka?tan2?450???0.392??（a）土压力计算

0m处：Ea0?10?0.39?2?90.39??7.34KN/m2

上9m处以上: Ea9??10?20.2?6.7?20.0?2.3??0.39?2?90.39?63.38KN/m2

16

下9m处以下: Ea9??10?20.2?6.7?20.0?2.3??0.271?2?0?0.271?51.9KN/m2土压

力为0的距开挖面的d点深度：

d?51.9?0.82m

20.0??3.69?0.271?d以上对桩的土压力的合力：

?1??1??1?Ea????7.34?0.85????63.38?8.15????51.9?0.82??276.43Kpad以上作用在

?2??2??2?桩上土压力对d点的力矩：

2?0.82?2?0.85??8.15?Md??3.14???8.15?0.82??258.27???0.82??21.28??895KN.m/m

3?3??3?

图3.2 开挖第二阶段土压力分布简图

（b）计算支撑反力：

第一层支撑到d点距离：a1?9.82?3?6.82m 第二层支撑到d点距离：a2?9.82?6?3.82m

第一层支撑反力取第一层挖土时的值：Ra?40.93KN/m 第二层支撑反力值

17

Rb?Md?Raa1895?40.93?6.82??161.22KN/m

a23.82假设支座d处的反力：

Ed?Ea?Ra?Rb?276.43?40.93?161.22?74.28KN/m

（f）桩在d下嵌故深度t

t?6?Edr?Kp?Ka??6?74.28?2.65m

20.0?3.69?0.271?需要桩长度L1?9?0.82?1.2?2.65?13m （g）桩强度验算

桩上剪力为0的位置距地面以下y处

1qkay?ry2ka?Ra?Rb?02110?0.39y??20.2?y2?0.38?40.93?161.22?0

2y?4.3m11yqkay2?ry2ka??Ra?y?3??Rb?y?3?223114.3??10?0.39?4.32??20.2?4.32?0.39??40.93?4.3?3??161.22?4.3?6? 223?361.31?KN?m/m???M?Mmax?3.3 锚杆设计的内容和步骤

土层锚杆是一种辅助结构，以外拉方式来锚固支护结构的围护墙，土层锚杆支护的计算内容包括：锚杆承载力，拉杆截面面积，锚杆自由端长度，锚杆的水平力和土层锚杆的整体稳定性验算。

步骤：

（1）确定基坑支护方案，根据基坑开挖深度和土的参数，确定锚杆的层数，间距和倾角等。 （2）计算挡墙单位长度所受各层锚杆的水平力 （3）根据锚杆的倾角，间距，计算锚杆的轴力 （4）计算锚杆的锚固端长度； （5）计算锚杆的自由端长度； （6）土层锚杆总长度的计算；

（7）计算锚杆的端面尺寸； （8）计算桩，墙与锚杆的整体稳定； （9）计算锚杆腰梁断面尺寸。

18

3.3.1 锚杆承载力的计算

（1）本工程采用两层锚杆，水平间距一般取（1.5~4.5）m，此处为1.8m；倾角???15? （2）由前面的计算可以知道，锚杆的水平力是Ra1?40.93KN,Ra2?161.22KN （3）由三角形关系可以求出锚杆的轴力

Ra40.93??42.2KNcos??0.97

Rb161.22Nb???166KNcos??0.97Na?（4）锚杆自由段长度的计算：

如下图3.3所示：

图3.3 锚杆自由段长度计算简图

O为土压力零点，OE为假想滑裂面，锚杆AD与水平线AC夹角?，AB为非锚固段，可由几何关系得：

19

AB?AO?tan?sin??

???sin?135?????2?? ???45??其中??45???2?2

在此处，????25.80 所以 AB?AO?tan?sin??6.82?0.63?0.85??3.8m

?0.96??sin?135?????2??因为小于5m，而规范规定锚杆自由端长度不得小于5m，为了结构的稳定，这里我们取两道锚杆的自由段都为6m

（5）锚杆的锚固段长度的计算：

圆柱形水泥压浆锚杆的锚固段长度La按下式计算：

La?Km?Nt

??dm??其中 ：dm —— 锚固段直径，可取钻头直径的1.2倍；

Km —— 锚固安全系数，取Km=1.5，当使用年限超过两年或周围环境要求较高时取

Km=2.0；

Nt —— 土层锚杆设计轴向拉力，即按挡墙计算得到的锚拉力；

? —— 锚固体与土层之间的剪切强度，可按各地积累的经验取用，也可以按照公式

??C??tan?

其中 C —— 土体的粘聚力；

? —— 锚固段中点的上覆压力；

? —— 锚固段与土体之间的摩擦角，通常取?=?取???，其中?为土体的固结块剪的内摩擦角峰值。

在本工程中，取Km=1.5 ， Nt=42.2KN ； Nt =161.22KN

1?11?当采用二次压注浆时，~??。

?32?dm?120?1.2?224mm，因为在工程中采用的是直径120mm的钻孔机械，

20

暂设第一层锚杆锚固段长6.0m ，第二层锚杆锚固段长10m 则两层锚杆锚固段中点埋深各为：6?? ha=?11-?sin150?3?5.0m2???10? ha=?15-?sin150?6?8.6m 2??

剪切强度??1?? τa=c+σtanδ=?9+20.2?5.0tan??25.80??kpa=24kpa?3?????1?? τa=c+σtanδ=?9+20.2?8.6tan??25.80??kpa=35kpa ?3???所以得：

Km?Nt1.5?42.2??3.7m ??dm??3.14?0.224?24 1Km?Nt1.5?166Lb???10.1m??dm??3.14?0.224?35La?（6）土层锚杆总长度的计算： 土层锚杆总长度可按下式计算：

Lm?La?Lf

公式中 Lm —— 锚杆的总长度；

La —— 锚固段长度，由计算确定； Lf

—— 自由变形段长度，应取超过滑裂面0.5 ~ 1.0m的长度，即按

上式确定的长度再加0.5 ~ 1.0m 。

所以，第一层锚杆的总长度为 Lm=11m。第二层锚杆的总长度为Lm=17m （7）土层锚杆截面积的计算： 土层锚杆截面积可以按照下式计算：

A?KmjNt fptk其中 A —— 锚杆的截面积； Nt—— 土层锚杆设计轴向拉力；

Kmj—— 安全系数，取1.3；

21

fptk—— 锚杆材料的设计标准强度值。

则根据实际情况，Nt=42.2KN ；Nt1 =166KN 。钢筋在此用HRB335的钢筋，则

fptk=300N/mm2

所以带入数据得：

KmjNt1.3?42.2?103 Aa???182.9mm2

fptk300υ16 Ag=201.1mm2 选用1??KmjNt11.3?166?103Ab???719.3mm2

fptk3002选用2υ25 Ag=982mm

??

3.4 桩的配筋

3.4.1 桩体的配筋计算方法

将圆形桩体化为长方形的墙体，然后采用双面对称配筋方法配筋。灌注桩直径为1000mm，保护层为60mm，混凝土为C30，受力钢筋，分布钢筋均采用Ⅱ级钢筋。综合安全系数K=1.4，将直径为1000mm的圆形桩体化为宽1000mm。墙厚h的墙体

h41?πD4 1264解得h=875.9mm 取墙厚h=880mmC30混凝土的fc?14.3MPa,ft?1.43MPa，Ⅱ级钢筋的设计强度fy?300MPa。 墙最大弯矩墙厚880mm，保护层为35mm，混凝土为C30，受力钢筋，分布钢筋均采用Ⅱ级钢筋。 C30混凝土的fc?14.3MPa,ft?1.43MPa，Ⅱ级钢筋的设计强度fy?300MPa。

/墙最大弯矩M?361.31?m/m。采用双面对称配筋AS?AS

h0?880?35?84.5cm

22

b?1m由?X?0，得fA?f?A??αfbx...................?1?ysys1cx???M?0,得M?f?A?h?α??αfbx?h??......?2?ys0s1c?02?

??

M—— 桩的最大弯矩（N?mm）

As—— 纵向钢筋横截面积 （mm2）

r—— 桩的半径 （mm）

as???保护层厚度保护层厚度 （mm），

fc—— 混凝土强度设计值 （MPa） fy —— 钢筋强度设计值（MPa）

As?As?由?1?式知x?06M361.31?10由?2?式可得As?As????1425mm2?h0?as?fy845?300

总面积Ag?2As?2850mm

2实配钢筋12?20 As?3768mm/m

2??最小配筋率 ??As37.68??0.00428=0.428％ bh100?88根据《简明深基坑工程设计施工手册》 [13]钻孔灌注桩的最小配筋率为0.42％，故按12Φ20配筋可以满足要求。

钢筋按一排均匀布置。

3.4.2 构造配筋

根据《简明深基坑工程设计施工手册》[13] 有：钢箍宜采用?6~?8螺旋筋，间距一般为

200~300mm，每隔1500~2000mm应布置一跟直径不小于12mm的焊接加强箍筋，以增加钢筋

笼的整体刚度，有利于钢筋笼吊放和浇灌水下混凝土时整体性.

钢筋笼的配筋量由计算确定，钢筋笼一般离孔底200~500mm。

23

因此在本基坑设计中:采用?8@200的螺旋筋为箍筋，另外每隔2000mm布置一根?14的焊接加强箍筋（即定位筋）

3.5 冠梁设计

由于本工程采用钻孔灌注桩作为支护结构,为了提高支护体系的稳定性形成闭合的结构,根据要求在钻孔灌注桩顶部设置冠梁,增加整体的稳定性.

根据 《深基坑工程优化设计》[11] 一般冠梁高度为0.5~1.5d,宽度为1~1.2d（d 为钻孔灌注桩的直径）.冠梁刚度越大,则冠梁的作用相当于支点的作用,对桩的受力和变形将起显著的作用,因此设计时可以适当的将其断面加大,配以适量的钢筋,增加刚度。

本工程设计冠梁高度为1000mm,宽为1200mm。混凝土标号为C30.按以下公式计算冠梁的筋:

Aq??0.5~0.8?As

式中

Aq——冠梁的配筋面积

As—— 桩按最大弯矩配筋时的钢筋面积

本基坑取系数为0.8 所以Aq?0.8As?0.8?1499?1199mm

2mm最小配筋率 ??取6?20 则Aq?1884?2Aq?A?1884?0.23%＞?min 58.2?10故配筋满足要求。箍筋采用?8@200。为安全起见冠梁的配筋，在满足稳定且较经济的情况下可适当调整。钢筋的具体布置见冠梁配筋图。

3.6 腰梁设计 锚喷支护腰粱计算

按多跨连续梁计算（见计算简图）

图3.4 锚喷支护腰粱计算简图

24

M?0.125ql2 q?Nt2LNt——锚杆轴力N1t42.2??10.55KN/m 2L2?2N166q2?2t??41.5KN/m2L2?2q1?计算结果得：

M1?0.125?10.55?42?21.1KN?mM2?0.125?41.5?4?83KN?m锚杆 槽钢型号 2

经计算选用腰粱型号见基坑支护腰梁型钢选用表 表7

W(cm) 79.4 124.2 161 435.2 174.2 216.6 233.6 282.8 304.4 356 382.8 3M (KN.m) 17.1 26.7 34.6 93.6 37.5 46.6 50.2 60.8 65.5 76.5 82.3 跨度(m) 锚杆轴向 2 34.1 53.4 3 22.8 35.6 46.2 125 50 62 67 81 87.3 102 110 2[10 2[12.6 2[14a 2[22a 2[14b 2[16a 2[16 2[18a 2[18 2[20a 2[20 力(KN) 69.2 187 74.9 93.1 锚杆轴向 力(KN) 100 121.6 130.9 153.1 164.4 此表摘自《岩土工程师》

则腰梁配筋结果为：第一层锚杆处腰梁的配筋可选用2[14a，第二层锚杆处腰梁的配筋可选用2[22a。此工程中为了安全起见，两层锚杆的腰梁都采用2[22a的槽钢。

箍筋选用?8@200

25

第4章 基坑的稳定性验算

4.1 概述

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，可能导致地基的失稳，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。

4.2 验算内容

对有支护的基坑全面地进行基坑稳定性分析和验算，是基坑工程设计的重要环节之一。目前，对基坑稳定性验算主要有如下内容：

①基坑整体稳定性验算 ②基坑的抗隆起稳定验算 ③基坑底抗渗流稳定性验算 ④基坑支护结构踢脚稳定性验算

4.3 验算方法及计算过程 4.3.1 基坑的整体抗滑稳定性验算

根据《简明深基坑工程设计施工手册》[6] 采用圆弧滑动面验算板式支护结构和地基的整体稳定抗滑动稳定性时，应注意支护结构一般有内支撑或外拉锚杆结构、墙面垂直的特点。不同于边坡稳定验算的圆弧滑动，滑动面的圆心一般在挡墙上方，基坑内侧附近。通过试算确定最危险的滑动面和最小安全系数。考虑内支撑或者锚拉力的作用时，通常不会发生整体稳定破坏，因此，对支护结构，当设置外拉锚杆时可不做基坑的整体抗滑移稳定性验算。

4.3.2 基坑抗倾覆稳定性验算

a.概述：

根据《建筑基坑支护技术规程应用手册》[11] 支护结构在水平荷匝作用下，对于内支撑或锚杆支点体系，基坑土体有可能在支护结构产生踢脚破坏时出现不稳定现象。对于单支点结构，踢脚破坏产生于以支点处为转动点的失稳，对于多层支点结构，则可能绕最下层指点转动而产生踢脚失稳。

b.稳定性验算

根据《建筑基坑支护技术规程应用手册》[11]抗倾覆安全系数如下：

26

Kt???nd?nt?2?2?n2d?nd?nt??2?nd?nd?2nt?/Kp?3?? 1?2nd?nt????1?2?/Ka3其中有 hd?ndh ht?nth q???h c???h

式中 ?—— 被动土压力系数KP与主动土压力系数Ka的比值 h—— 基坑的开挖深度

ht—— 最下道支撑点到基坑底的距离 hd—— 桩的入土深度

q—— 地面荷载，q?10KN/m2

?—— 桩长范围内土层的重度的加强平均值 ?—— 桩长范围内土层的内摩擦角的加强平均值 c—— 桩长范围内土层的粘聚力的加强平均值

Kt—— 踢脚安全系数。其范围为1.0~1.5

其中有：

桩长范围内的所有土层参数的加权平均值如下：

20.2?6.7?20.0?4.7?20.2?1.5?0.1?22.5?20.1KN/m3

1322.6?6.7?35?4.7?13.6?1.5?0.1?23?26? ??1312?6.7?0?4.7?20?1.5?0.1?18?8.6KPa C?13 ??又有上式得 W?q10??0.06 ?h20.1?9 ??C8.6??0.04 ?h20.1?9

Kp?2.56 Kp?1.6 Ka?0.39 Ka?0.62

H=9m hd?3m ht?3.0m 则得出nt?

27

ht3Kp2.56??0.33 ????6.56 h9Ka0.39nd?hd3??0.33h9?2?2?0.04?0.33?0.33?2?0.33?0.332??0.33?0.33??6.561.6?3?Kt??2 12?0.04?0.33?0.33?2?0.33?0.33?0.06?1???30.62?1.099?1.0（满足要求）4.3.3基坑抗隆起稳定性验算

图4.1 基坑抗隆起稳定性验算计算简图

采用同时考虑c、υ的计算方法验算抗隆起稳定性。

28

?2DNq?cNc Ks??1?H?D??q式中

D—— 墙体插入深度； H—— 基坑开挖深度； q—— 地面超载；

?1—— 坑外地表至墙底，各土层天然重度的加强平均值； ?2—— 坑内开挖面以下至墙底，各土层天然重度的加强平均值；

Nq、Nc—— 地基极限承载力的计算系数； c 、?—— 为墙体底端的土体参数值； 用普郎特尔公式，Nq、Nc分别为：

???Nq?tan2?45???e?tan?

2??Nc??Nq?1?1 tan?其中 D=4m、q=10kpa、H=9m、υ=150 20.2?6.7?20.0?2.3 r1==20.1KN/m3920.0?2.4?20.2?1.6 r2==20.1KN/m340υ?? N=tan2?450??e?tanυ?tan2?52.50??2.723.14tan15q2?? =3.9

?1?2.9?1 N=?N?1?c?tan150?q?tanυ =10.82rDN?cN2qc20.1?4?3.9?20?10.82则 K??Lr?H?D??q20.1?9?4??101 =1.95?1.2 符合要求

29

4.3.4抗渗流（或管涌）稳定性验算

（1）概述

根据《建筑基坑工程设计计算与施工》[6] 在地下水丰富、渗流系数较大（渗透系数

?10?6cm/s）的地区进行支护开挖时，通常需要在基坑内降水。如果围护短墙自身不透水，由于

基坑内外水位差，导致基坑外的地下水绕过围护墙下端向基坑内外渗流，这种渗流产生的动水压力在墙背后向下作用，而在墙前则向上作用，当动水压力大于土的水下重度时，土颗粒就会随水流向上喷涌。在软粘土地基中渗流力往往使地基产生突发性的泥流涌出，从而出现管涌现象。以上现象发生后，使基坑内土体向上推移，基坑外地面产生下沉，墙前被动土压力减少甚至丧失，危及支护结构的稳定。验算抗渗流稳定的基本原则是使基坑内土体的有效压力大于地下水的渗透力 （2）抗渗稳定性验算 如下图9所示，

作用在管涌范围内B上的全部渗透压力J为

J??whB

公式中：h —— 在B范围内从墙底到基坑底面的水头损失，一般可取h?hw； 2?w—— 水的重度；

B—— 流砂发生的范围，根据实验结果，首先发生在离坑壁大约等于挡墙插入深度的 一半范围内，即B?D 2

图4.2 抗管涌验算示意图

抵抗渗透压力的土体水中重量为：

W???DB 式中： ??—— 土的浮重度； D——桩的插入深度。 带入数据分别计算得：

30

h?hw8D4??4m B???2m 2222J?10?4?2?80 W?10.1?4?2?80.8

因为满足W 〉J ，所以不会发生管涌。

iciG?1ic?s其中Gs?2.72g/m3、e按勘察报告可知e?0.88

1?e2.72?1ic??0.911?0.88Ks?i?hw 坑外水位取地表下1.0m，坑内水位取坑底下1.0m。则 Lh?9mwL??Lh?m?Lv?1.0?1.5???13?1???4?1????23.5mhw9??0.383L23.5

i?式中：

i—— 坑底土的渗流水力坡度

hw—— 坑底内外的水头差 L —— 最短渗径流线长度

?L?Lh—— 渗流水平段总长度 —— 渗流垂直段总长度

h m —— 渗径垂直段换算成水平段的换算系数，单排帷幕墙时，取 m?1.50：多排帷幕墙时。取m?2.0

ic—— 坑底土体的临界水力坡度。 Gs—— 土的颗粒密度 e —— 土的空隙比

Ks —— 抗渗流或抗管涌稳定性安全系数，取1.5~2.0

Ks?0.91?2.38?2.0符合要求 0.38331

32

第5章 (AB.AD.DC)断面的围护结构设计与计算

5.1 土钉概述

土钉墙支护是在基坑开挖过程中将较密排列的细长杆件置为原位土体中，并在坡面上喷射钢筋网混凝土面层。通过土钉、土体和喷射混凝土面层的共同工作，形成复合土体。

5.2 土钉墙设计内容 包括：

（1）方案确定； （2）土钉计算；

（3）结构计算；（包括抗倾覆，抗滑移稳定验算；）； （4）水泥掺量及外加剂配合比； （5）构造处理；

5.2.1 方案确定

该段为基坑采用土钉墙支护进行施工，基坑实际挖深10m，结构外侧地面附加荷载q取10kPa。

钻孔直径D?100mm，开挖斜面坡取800，土钉长度一般取0.5~1.2倍开挖深度，在这里视情况

0而定，暂取10m左右的值，然后再验算。土钉间距为1.5m。土钉垂直倾角为15。

表5.1 (AB.AD.DC)侧基坑土层分布表

厚度(m) 层号 土类名称 AB.CD AD 1 2 3 4 5 4 粉质粘土○5 圆砾○6 粘土○7 强风化粉砂质泥岩○8 中风化粉砂质泥岩○6.3 5.1 1.3 2.6 >5.0

表5.2 (AB.AD.DC)侧基坑土层系数表

序号 图 层 名 称 粉质 粘土 圆砾 粘聚力 层厚（m） C（kPa） 12 0 内摩擦角 φ（?） 22.6 35 重度 （kN/m） 20.2 20.0 333

Ka Kp 1 2 6.3 5.1 0.445 0.271 2.248 3.690 5.2.2 土钉计算

①土钉所受土压力公式：

? Ti??ii)Kai?2cKai?SxSy （1） ?(q?rh Ti是第i个土钉所受的土压力?KN?

q 坡上超载 r 土的重度

Sx及Sy——土钉水平及垂直间距

②土钉抗拔力（滑裂面外）

?DLbτ （2）

T第i个土钉滑裂面外的抗拔力?KN/m?

ui L——i层土钉伸入破裂面外稳定区长度 bi求 L

bi

共设6层土钉

图5.1 土钉分布简图

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β =450?υ 2

图5.2 图5.1蓝色部分详图

υ?1000?La6?LABtan?450???tan27.50?529?mm? 02?cos10?而由于土钉垂直倾角很小所以将Lm近似取为La 同理可求：

La5?2500?0υ?25000tan45??tan27.5?1321?mm? ??00cos102?cos10?L?6.3m3700υ?3700?tan?450???tan27.50?1956?mm?

2?cos100?cos100300300?0υ??tan45??1956?tan33.70?2159?mm? ??00cos102?cos10?La4?1956?La3?1956?La2?1956?18001800?0υ??0tan45??1956?tan33.7?3157?mm? ??00cos102?cos10?33003300?0υ??tan45??1956?tan33.70?4157?mm? ??00cos102?cos10?La1?1956?而L?L48004800?0υ??tan45??1956?tan33.70?5157?mm? ??00cos102?cos10?iai?L所以L?L?L bibiiai

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L?11000?5157?5843?mm?b1L?11000?4157?6843?mm?b2L?11000?3157?7843?mm? b3L?9000?2159?6843?mm?b4L?9000?1321?7679?mm?b5L?8000?529?7471?mm?b6（CECS22：2005）取值如下： τ值粘结强度参照《岩土锚杆（索）设计规程》粉质粘土 60kpa 圆 砾 200kpa a.第一道土钉T， Tiui

由公式

T??(q?rh)K?2cK?SS以及 T??DTui得： uii?iiaiai???xy?T???(10?20.2?1.5)0.445?2?120.445??1.5?1.5?4.3?KN?1

T??DLbτ?3.14?0.1?5.8?60?109.2?KN?u1b.第二道土钉T， Tiui及K值

T??(10?20.2?3)0.445?2?120.445???1.5?1.5?34.7?KN?2? T??DLbτ?3.14?0.1?6.8?60?128.1?KN? u2T128.1K?u2??3.69T34.72c.第三道土钉T， T及K值

iui?T3???(10?20.2?4.5)0.445?2?120.445??1.5?1.5?65?KN? T??DLbτ?3.14?0.1?6.8?60?128.1?KN? u3T128.1K?u3??1.9T653d.第四道土钉T， T及K值

iui

T??(10?20.2?6)0.445?2?120.445???1.5?1.5?95.3?KN?4?

T??DLτ?3.14?0.1?7.8?60?147?KN?u4bT147K?u4??1.54T95.3436

e.第五道土钉T， Tiui及K值

T??(10?20.2?6.3?1.2?20)0.271?0??1.5?1.5?98.3?KN?5 T??DLτ?3.14?0.1?7.7?200?483.5?KN?u5b T483.5K?u5??5T98.35f.第六道土钉T， Tiui及K值

T??(10?20.2?6.3?2.7?20)0.271?0??1.5?1.5?116.6?KN?6

T??DLτ?3.14?0.1?7.5?200?471?KN?u6bT471K?u6??4T116.66深度在10m的各层土钉，其计算结果如下：

表5.3 各层土钉计算结果表

土钉 Ka 0.445 0.445 0.445 0.445 0.271 0.271 Ka 0.667 0.667 0.667 0.667 0.521 0.521 c?kpa? 12 12 12 12 0 0 υ 22.6 22.6 22.6 22.6 35 35 Hi?m? 1.5 3 4.5 6 7.5 9 Ti?KN? 4.3 34.7 65 95.3 98.3 116.6 L?m? 11 11 11 9 9 8 Lb?m? 5.8 6.8 6.8 7.8 7.7 7.5 Tui?KN? 109.2 128.1 128.1 147 483.5 471 K — 3.69 1.9 1.54 5 4 T1 T2 T3 T4 T5 T6

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?T?414.2KN ?T土钉计算：

ui?1467KN

A?KTfptk1.5?95500?428mm2335υ25 A=490.9mm2T1~T4:A?可采用υ251.5?116600?522mm2335υ28 A=615.8mm2T5及T6:A?可采用υ28钢筋按构造要求取Ⅱ级螺纹钢筋.每根土钉周围布置Φ14 横纵双向加强筋。

根据构造要求喷射混凝土面厚度取100mm,水泥净浆取M25的水灰比取0.45—0.5，喷射混凝土等级为C20，混凝土面层配Ⅰ级钢筋υ8@200?200

5.2.3 结构计算

a 抗滑安全验算

按公式KH?FT，墙宽可取0.4-0.8H,设墙宽B=6m,T?υ按底部为350.FT??W?qB?Sxtanυ??10?6?20.2?10?6??1.5tan350?1336KN?T?414.2KN1336?3.2?1.2414.2满足抗滑稳定要求.KH?b 抗倾覆稳定性验算

按公式K?MWM0B6tanυ=?10?6?20.2?10?6??1.5??5724KN?m2238

土的自重平衡弯矩MWMW??W?qB?土压力弯矩H10M0??T??414.2??1381KN?m335724K??4.1?1.31381满足抗倾覆稳定要求.

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第6章 基坑止水设计

6.1 方案选择

由于基坑距周围建筑物太近，如采用降水井降水，会对已有周围建筑物造成较大影响则不使用降水井降水，则本工程中使用排水沟排水，采用深层搅拌桩止水。

6.2 基坑止水方案设计

基坑开挖范围内局部有水塘分布,结合本基坑的开挖深度等情况，在采用钻孔灌注桩的一侧，采用钻孔灌注桩间做Φ800的深层搅拌桩。其他使用土钉墙的三侧做一排Φ800@600的深层搅拌桩作为止水帷幕。桩体搭接200mm

6.2.1 止水桩长确定

坑外水位取地表下1.0m，坑内水位取坑底下1.0m。

由 D?D?(Ksrw?r')hw 得：2r'

(2?10?10)?(10?1)

2?10D=4.5m

止水桩长为：h=9+4.5-1.1=12m

6.3 排水设计

本基坑基坑采用深层搅拌桩做止水帷幕，基坑内设排水沟排水。排水沟在施工时，于开挖基坑的周围的一侧或两侧，有时在基坑的中心设置排水沟。根据 《简明深基坑工程设计施工手册》[13] 表 10-3-2 根据深基坑的面积选择基坑排水沟的截面：深0.5m，宽0.5m。

6.3.1 排水方案设计

（1)排水沟设置在排桩围护结构之外1m 处。 （2)排水沟设置在基坑角设一个，其边长为0.5m。 （3)雨期施工前应检查现场的排水系统，保证水流畅通。

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第7章 监测方案

7.1 基坑监测

7.1.1 位移观测

采用信息化施工，确保基坑开挖过程中的安全， 必须对基坑进行监测，方案如下： 利用经纬仪于基坑边坡设置位移观测点。位移基准点设置于远离边坡的位置，防止基准点出现位移变形，观测点设置于坡顶，其数量按边坡长度的大小来设置。就本工程而言，南、北边坡各设置两个观测点，西边边坡设置三个观测点，东边边坡靠近建筑物则需适当增加为五个观测点根据基坑开挖的深度，定期进行观测，并做好记录，发现问题及时作出相应的处理方法。

观测点按以下方式设置：

在基坑边上每20m布置一 点，有建筑物侧10m布置一点。较深基坑边沿应适当加密。观测点形式采用200×200×500mm 现浇混凝土，顶部插入Φ20 短钢筋。根据基本点位置统一刻痕，作为变形观测标志。

7.1.2沉降监测

利用水准仪观测位移设置点的高程变化。就本工程而言，可以将位移观测点和沉降观测点合二为一。点设置好后，利用测斜管，测斜仪测出桩的沉降，做好记录。根据开挖的深度，定期进行观测，并做好记录，发现问题及时做出相应的、有效的处理方法。观测周期同位移观测。

7.2 观测精度及技术要求

根据本工程地质状况和基坑开挖方法，参考《建筑变形测量规程》（JGJ/T8-97）有关规定，本工程基坑开挖变形观测按二等变形观测的技术要求执行。其中，水平位移观测使用J2 级经纬仪。按视准线和小角度法观测；而沉降观测则使用N3 水准仪，按二等水准测量的技术要求施测。观测技术要求按《建筑变形测量规程》执行。水平误差控制<6.00mm，垂直误差控制<0.5mm

(1)观测时间的确定:

①基坑开挖每一步都应作基坑变形观测.

②观测时间每天一次, 必要时连续观测, 基坑开挖完7 天后, 可由每天二次到一天一次, 15 天后两天观测一次，30天后一周观测一次。

(2)场地查勘与记录:

①施工前对原场地进行全面调查, 查清有无原始裂缝和异常并作记录, 照相存档。 ②每次观测结果详细记入汇总表并绘制沉降与位移曲线。

(3)观测要点

①每次观测前，首先复核基本工作点的稳定性。

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②所用仪器必须经法定检测机构检定合格。观测期间要做到“五固定”，即观测人员、测量器具、观测方法、观测路线和测站固定。

③观测点埋设稳定后进行首次观测，并在同期观测两次无异常时取其平均值作为变形观测的起始数据。之后随开挖进度和变形速率确定观测时间。

(4)变形资料的收集和处理

每次变形观测结束后，应及时检查外业观测记录，符合规定要求进行平差处理。计算出各观测点的本期变形量和累计变形量，将其变形结果及时报至项目总工，以便判断和预测边坡的稳定性和发展趋势，为及早采取防治措施提供监控信息。边坡位移不得超出3/1000，沉降不得超出5cm。

(5)观测内容

定期按闭合路线进行基准点之间的往返引测;每次必须进行基准点某一点至建筑物上的某一点往返引测;每次必须按照规定的几何图形路线进行沉降观测点之间的观测.

(6)成果检查和处理

每次沉间观测结束后,必须及时进行野外观测成果检查,经严密平差法进行平差计算和处理后,计算各沉降观测点的高程,计算各点一个观测周期内的沉降量,计算各点的累计沉降量,填写沉降观测成果表.

(7)作业规范 ①五固定

固定观测人员；固定观测仪器；固定观测标尺；固定观测路线和固定观测方法。 ②每天观测之前将仪器露天放置30 分钟后进行. ③烈日下工作使用测伞;温差变化大时使用仪器罩. ④观测顺序为后前前后.

⑤在线路上预先量距,尺仪距一般不超过20m,分别在标尺、仪器处钉大铁钉，每次按此路线进行观测。

⑥相邻两点间往返测高差之差限差 < ± 0.3 m ⑦线路闭合差限差 < ± 0.3 n mm

⑧视线≤20m,前后视距差≤0.3m,视距累积差≤2m. (8)一般情况的处理

一般情况下,下一次观测时应提供上一次的观测成果. 特殊情况的处理

遇特殊情况必须随时向项目部书面报告(紧急情况可口头汇报),提供技术资料,加快观测频率,

必要时提供阶段性报告.

(9)最终成果和技术报告

全部观测工作完成之后,认真检查全部原始观测纪录,核对全部观测成果,并结合基础,地质,气

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象等相关因素分析成果,绘制各种图表,总结经验,按规范要求编写正式沉降观测技术总结报告书,提交全部技术资料和报告.

（10）监测与测试的控制要求

(1)桩顶水平位移速率不超过2mm/d或累计水平位移不超过25mm； (2)深层水平位移速率不超过2mm/d或累计水平位移不超过25mm； (3)任何不正常的路面沉陷或路面沉陷不超过25mm或不超过2mm/d；

(4)建筑物沉降速率不超过2mm/d或累计水平位移不超过15mm，差异沉不超过建筑物高度的2‰； (5)支撑轴力不超过设计值的80%。

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第8章 施工组织设计

8.1 主要施工顺序

本工程贯彻周密组织，精心施工的原则，施工部署如下：

为保证基坑围护工程施工顺利进行，从经济、技术、安全等诸多因素综合分析，安排较合理可行的施工流程：平整场地→周边施打深层水泥搅拌桩→ 施打钻孔灌注桩→ 喷锚网及土方挖运→ 锚杆施工→喷锚网及土方挖运。现场的平面布置、材料的堆放、施工的顺序、施工走向及时间安排等都要认真细致、合理布局；基坑开挖与喷锚网支护施工作业是同步进行的，挖一层支护一层，随挖随支护，需要土方开挖作业与支护作业密切配合。

（1）从总体部署上分两个阶段进行施工：第一阶段为包括进行施工水电的接通以及测量放线等前期准备工作。第二阶段为护坡桩的全面施工。 第三阶段为整体的基坑开挖阶段。该阶段穿插土方、土钉墙及护坡桩桩间土的处理，施工全面展开，工程量较大，工序多，机械设备多，是按期完成任务的决战阶段。要解决好工作面与日产量、工序间工作面相互制约的矛盾，各工序间需采用交叉流水作业。每个工作面都要采用定机械设备、定日产量、定工期等三定措施，确保工程顺利进行。

（2）土方工程是影响工期的主线，各分项工程都要围绕这一主线组织施工。要抓好土钉墙连续突击作业，同时采用分区、分层、分步交叉流水作业。挖土机逐层开挖土钉墙的工作面，并严格按照设计的分层开挖深度进行。整个基坑挖土机分三步开挖，充分利用空间和时间，保持土方施工进度。

（3）本工程的施工关键是土方运输，因此要合理布置现场道路 和出入口，合理规划卸土场地优化运土路线，安排好作业时间，做好车辆分流，减少道路拥挤，行车路线尽量用循环路。但这些情况需在中标后摸清情况再确定。

（4）工程的又一关键工序是土钉墙施工。土钉墙施工以土方开挖为主配合施工，因此要配置合适的人力，双班轮流作业，以满足工期要求。

8.2 主要配备

（1）主要劳动力配备

为了保证每天施工进度，需配备如下劳动力:

表8.1 劳动力配置表

序号 1 工种 护坡桩 人数 20 备注 成孔，下钢筋笼、浇灌混凝土、连梁

续表8.1

序号 2 3 4 5 6 7 8 工种 土方 拍槽，清扫马路 测量人员 桩间土处理 土钉墙施工 钢筋工 电工 人数 60 20 2 20 60 40 2 备注 施工挖土、运土 两班制 开槽放线、布置土钉、控制开挖深度 挂网抹灰 修坡、成孔、注浆、编网、喷射砼 截钢筋、弯曲钢筋、焊钢筋网片 现场用电设施的使用及维护 44

（2）主要施工机械配备

按以上的人员安排及总工程量，需配备如下的机械设备才能满足工期的要求。 主要施工机械配备表：

表8.2 施工机械配置表

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 机械名称 反铲挖土机 反铲挖土机 推土机 翻斗车 电焊机 钢筋弯曲机 搅拌机 挤压泵 砂轮机 空压机 洛阳铲 喷射机 自卸汽车 反循环钻机 潜水泵 真空泵 排水管 型号 PC－400 大宇－300 D－85 28KW 3KW 2KW 0.5KW 5.5KW 50 泵吸反循环 3～5t/h 150钢管 数量 2台 2台 情况调整 1台 1台 6台 和钢筋网 3台 2台 2台 4台 4台 30套 2台 辆 8台 45台 10组 360米 弯曲钢筋 土钉注浆 土钉注浆 切断钢筋 喷射混凝土 人工成孔 运土 成井 3台备用 1组备用 卸土场使用 倒运水泥、砂 焊锚筋 备注 根据现场

续表8.2

序号 20 21 22 23 机械名称 测量仪器 振捣棒 20T吊车 长螺旋钻机 型号 数量 1套 测 2个 1台 2台 备注 45

测量放线、位移沉降观振实浇灌的混凝土 吊放钢筋笼 护坡桩成孔 8.3 施工工期与进度计划

计划深层搅拌止水桩施工22天， 钻孔灌注桩加锚杆支护施工及土方施工60天， 其它前期准备及零星作业8天， 整个基坑围护及土方工程在90天完成；

各工序安排见施工总进度表。

(1)清理场地、平整、排障、放线等。工期3天。 (2)止水搅拌桩施工。工期22天。

(3)沉降、位移观测点（孔）施工。工期3天。

8.3.1 组织管理机构

项目经理（1名） 技术负责人1 测 量 员1 质 量 员1 资 料 员1 安 全 员1 材 料 员1 环境管理员1 试 验 员1

(1)主要管理人员职责

项目经理：现场负责工程的全面管理，认真执行合同，进行质量、安全、工期、成本控制，保

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