岩土工程本科毕业设计（钻孔灌注桩）

东华理工大学毕业设计 摘要

摘 要

本设计为办公大楼的基坑支护设计。本设计是根据国家现行建筑基坑支护技术规程,在给定地质勘察报告的条件下，进行基坑支护设计，主要目的是掌握基坑支护的设计方法。本设计采用了钻孔灌注桩加锚杆的基坑支护结构。在土压力计算过程中，运用了朗肯土压力理论；在内力计算过程中，运用了等值梁法；在配筋计算过程中，参照了混泥土结构设计规范;在降水处理设计时参照了建筑基坑支护技术规程；计算过程中除了以国家现行建筑基坑工程技术规程为依据外,还大量的把实际经验运用其中,加强理论与实践的结合。此次设计的主要指导原则是如何保证基坑的安全可靠、方便施工，并达到经济的效果。通过这篇论文，直观的说明了基坑支护设计所需的各种参数。工程技术人员在进行基坑支护设计时可参照本文的设计方法。 [关键词]基坑支护； 钻孔灌注桩； 等值梁法； 锚杆； 降水处理

东华理工大学毕业设计 摘要

Abstract

This design is the foundation pit design for a district.The design is based on the existing national building technical reguations,excaration,geological survey in the given conditions of the report design foundation pit.The main purpose of the design is to grasp the design methods of foundation pit.The design has used the foundation pit methods of bored caisson pile with pile-anchor.During the calculating of soil pressure,put the soil pressure theories of W.J.M.Rankine to use ; In the course of calculating in internal force , make use of the equivalent beam method; when matching the steel to calculate,have comply with the cement structure design specification norm; In the design of draining,make use of the technical specification for retaining. And strengthened the combination of the actual experience with the theories.The guideline of this design is how to guarantee the foundation pit safe 、 reliable、convenient to construct, and whether reach the economic result or not. Through this papers, we can see various kinds of parameters that are needed in the foundation pit design. Engineers and technicians can consult the design method of this text while carrying on the foundation pit design.

[Keywords] foundation pit ; bored caisson pile; Equivalent beam method; pile-anchor ; draining

东华理工大学毕业设计 目录

目 录

1.前言 .....................................................................................................................1 1.1工程概况 ........................................................................................................................ 1 1.2本文主要研究内容 ........................................................................................................ 2 2.工程地质与水文地质概况 .....................................................................................4 2.1 场区工程地质条件 ............................................................................................4 2.2 水文地质条件 ............................................................................................................... 5 2.3 基坑周边环境情况 ....................................................................................................... 6 3.基坑支护方案设计 ................................................................................................7 3.1 设计优选2 ................................................................................................................... 7 3.1.1 设计依据 .............................................................................................................. 7 3.1.2 基坑支护方案优选 .............................................................................................. 7 3.1.3 支护方案设计分析 ............................................................................................. 9 3.2 支护方案的设计原则及计算参数的确定 ................................................................. 10 3.2.1 设计原则 ............................................................................................................ 10 3.2.2 参数的初选 ........................................................................................................ 10 4.基坑支护设计计算 .............................................................................................. 12 4.1 基坑支护设计的主要内容 ......................................................................................... 12 4.2 设计计算 ..................................................................................................................... 12 4.2.1 水平荷载的计算 ................................................................................................ 13 4.2.2 各层土的水平荷载计算 .................................................................................... 14 4.2.3 水平抗力计算 .................................................................................................... 17 4.2.4 各层土水平抗力计算 ........................................................................................ 18 4.2.5 支点力计算 ........................................................................................................ 20 4.2.6 嵌固深度验算 .................................................................................................... 22 4.2.7 灌注桩结构设计 ................................................................................................ 23 4.2.8 桩身最大弯矩的计算 ........................................................................................ 23 4.2.9 桩身的配筋计算 ................................................................................................. 24 4.3 锚杆计算 ..................................................................................................................... 26 4.3.1锚杆设计主要内容 ............................................................................................. 26

4.3.2 锚杆设计.………………………………………………………………………26 4.3.3 锚杆设计计算 .................................................................................................... 27 4.3.4 腰梁设计.………………………………………………………………………35 4.4 稳定性验算 ................................................................................................................. 31 4.4.1 基坑稳定性验算 ................................................................................................ 31 4.4.2 锚杆整体稳定性验算 ......................................................................................... 33 4.4.3 围护桩底地基承载力验算................................................................................. 35 4.4.4抗倾覆稳定性验算.............................................................................................. 36 5 截水、排水措施 .................................................................................................. 38 5.1 概述 ........................................................................................ 错误！未定义书签。

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6 施工组织与工程监测 .......................................................................................... 40 6.1 支护结构的施工 ..................................................................................................... 40 6.1.1 施工要求 .......................................................................................................... 40 6.1.2 支护桩施工 ...................................................................................................... 40 6.1.3 锚杆施工 .......................................................................................................... 42 6.1.4 土方开挖 .......................................................................................................... 42 6.2 工程监测 ................................................................................................................. 42 6.2.1 监测的目的 ...................................................................................................... 42 6.2.2 监测的主要内容 .............................................................................................. 43 6.2.3 监测的主要仪器 .............................................................................................. 43 6.2.4 监测的方法 ...................................................................................................... 43 6.3 环保措施 ................................................................................................................. 44 6.3.1 降低噪音污染措施 ......................................................................................... 44 6.3.2 降低粉尘污染措施 ......................................................................................... 44 6.4 应急措施 ............................................................................................................... 44 7.结论与建议 ........................................................................................................ 45 参考文献 ................................................................................................................ 47 致谢 ....................................................................................................................... 42

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东华理工大学毕业设计 前言

1. 前言

随着高层建筑的不断增加，市政建设的大力发展和地下空间的开发利用，产生了大量的深基坑支护设计与施工问题，并使之成为当前基础工程的热点与难点。

深基坑设计与施工是土力学基础工程中的一个古老的传统课题，同时又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、稳定与变形问题，同时还涉及土与支护结构的共同问题。对这些问题的认识及对策的研究，是随着土力学理论、测试技术、计算技术以及施工机械、施工技术的发展而进步完善的。

Terzaghi和peck等人早在20世纪40年代就提出了预估挖方稳定程度和支撑荷载大小的总应方法，这一理论原理一直沿用至今，但已有了许多改进与修正。Bjerrum和Eide在50年代给出了分析深基坑底板隆起的方法。60年代在奥斯陆和墨西哥城软粘土深基坑中开始使用仪器进行监测，此后大量实测资料提高了预测的准确性，并从70年代起，制定了相应的指导开挖的法规。我国70年代以前的基坑都比较浅，上海高层建筑的地下室大多埋深在4m左右。北京在70年代初建成了深20m的地下铁道区间车站。80年代后，北京、上海、广东、天津以及其他城市施工的深基坑陆续增加。为总结各地积累的深基坑设计和施工的经验，中国土木工程学会和中国建筑学会的土力学和基础工程学会，相继召开过多次全国和地方的深基坑学术学会，并出版相关论文集。为了总结我国深基坑支护设计和施工经验，90年代后相继在武汉、广东省及上海市等编制深基坑支护设计与施工的有关法规，并已编制了国家行业标准的有关法规。

基坑开挖深度已从十几米发展到二、三十米，而其支护的传统施工方法是板桩支撑系统或板桩锚拉系统。目前经常采用的主要基坑支护类型有：1、水泥土深层搅拌桩支护 2、排桩支护系统 3、地下连续墙。

根据基坑开挖深度、地基土及周围环境条件，选择经济而安全的设计方案是设计者的首要任务。同时，深基坑的设计与施工是密不可分、相互依赖的。施工的每一阶段，结构体系，提供比较全面的勘察、设计与施工全过程的系统知识。

本设计通过对提供资料的分析与研究，最终确定桩锚支护的设计方案。

1.1 工程概况

嘉兴市龙威经贸有限公司拟建龙威大厦办公楼，场地位于嘉兴市丰谷路与建设路得交叉路口。场地呈长方形，建筑占地面积约1558m2总建筑面积约17238 m2，是一幢12层大楼，框架-剪力墙结构，设地下室二层，基坑开挖深度为地面标高以下9m，

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东华理工大学毕业设计 前言

基坑侧壁安全等级为二级。

基坑北侧与丰谷路相临，距道路只有5-6m，道路宽8m左右，且有公共汽车停放和众多行人，西侧有一居民住宅区，相隔15m,南侧与一国贸大厦相临，大厦楼地上16层地下1层，距离大约10m。东侧为建设路，相对来说，此路的人流量及车流量不及北侧的丰谷路，距基坑大约13m。

建设路

图1－1基坑周边环境平面图

1.2 本论文主要设计内容

本文对嘉兴市龙威经贸有限公司拟建龙威大厦办公楼基坑支护设计进行研究。首先分析评价了场地的岩土工程条件。根据场地的工程地质条件、水文地质条件，充分考虑到周边地层条件，选择技术上可行,经济上合理,并且具有整体性好、水平位移小,同时便于基坑开挖及后续施工的可靠支护措施，通过分析论证选择合适的基坑支护方案。然后对基坑支护结构进行了具体设计计算，其中包括土压力计算、钻孔灌注桩的设计计算及锚杆的设计计算、稳定性验算。当不能满足稳定性要求的时候，需要重新设计计算或者做必要的处理，直至达到稳定性的安全要求。选择经济、实效、合理的基坑降水与止水方案,最后简单地谈到了基坑的施工组织与工程监测。

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东华理工大学毕业设计 前言

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东华理工大学毕业论文（设计） 工程地质条件

2. 工程地质与水文地质概况

2.1 场区工程地质条件

根据浙江省建筑设计研究院勘察设计有限公司提供的场地岩土工程勘察报告，场区内与基坑支护相关的地层自上而下可划分为：

1．人工填土层：为杂填土，主要由粘性土组成，含建筑垃圾和生活垃圾，杂色，结构松散。层厚2.60~5.00米。

基坑设计参数：??18KN/m,c?8.0KPa,??100,qs?20.0KPa。

2.冲积淤泥质土层：深灰色，饱和、软塑状，标贯击数平均2.3击，含少量粉细砂，层厚0.6~2.4m，层面埋深2.7~5.0m。

基坑设计参数：??18.0KN/m,c?7KPa,??50,qs?18.0KPa。

3.冲积细砂层：灰~深灰色，饱和，松散，一般含淤泥质，标贯平均6.3击，厚度0.9~3.9m，层面埋深2.6~6.0m。

基坑设计参数：??17.5KN/m,c?0KPa,??250,qs?35.0KPa。

4.冲积中砂层：灰~灰白色，饱和，松散，含淤泥质或粘性土。标贯平均6.1击，厚度0.9~3.3m，层面埋深2.6~6.0m。

基坑设计参数：??18.0KN/m,c?0KPa,??270,qs?40.0KPa。

5.粉质粘土层：一砖红间灰白色为主，湿，可塑，粘性较好。标贯平均6.3击，厚度1.5~2.6m，层面埋深4.2~8.5m。

基坑设计参数：??19KN/m,c?25KPa,??100,qs?40.0KPa。

6可塑粉质粘土层：褐红色，湿，可塑，粘性较好。标贯平均8.5击，厚度0.8~2.6m，层面埋深4.2~8.5m。

基坑设计参数：??19KN/m,c?25KPa,??150,qs?40.0KPa。

7.粉质粘土层：褐红色，稍湿，硬塑。标贯平15.2击，厚度1.5~6.9m，层面埋深8.0~14.0m。

基坑设计参数：??19.8KN/m,c?35KPa,??13.50,qs?50.0KPa。 8.全风化岩：呈褐红色，岩性均为粉砂岩，岩块手折易断，遇水软化。钻孔均有揭露，标贯平28.6击，厚度1.5~4.5m，层面埋深10.5~16.5m。

基坑设计参数：??20.5KN/m,c?45KPa,??250,qs?80.0KPa。

22222222 4

东华理工大学毕业论文（设计） 工程地质条件

9. 强风化岩：呈褐红，岩性以粉砂岩为主，局部夹砾岩，岩块手折可断。钻孔均有揭露，厚度1.2~15.3米，层面埋深12.5~19.0米。

基坑设计主要参数：

?=21.0KN/m2,c=50.0kpa, ?=25o, qs=80.0kp。

10.中风化岩：呈褐红色，岩性以粉砂岩为主，局部夹砾岩，裂隙、节理较为育，不连续层状或透镜状分布。厚度0.7~7.1米，层面埋深15.0~29.5米。

基坑设计主要参数：?=22.0KN/m2,c=80.0kpa,?=30o,qs=200.0kp。 11.微风化岩：呈褐红色，岩性多为粉砂岩，部分为砾岩，裂隙，节理一般不发育，钻孔均有揭露。层面埋深17.6~33.7米。

基坑设计主要参数：?=22.0KN/m2,c=10mpa,?=35o, qs=300.0kp。 典型地质剖面图如下

杂填土3.6淤泥质土0.9粉质粘土2.2可塑粉质粘土2.8硬塑粉质粘土4.3全风化岩3基 坑 典 型 地 质 剖 面 图

2.2 水文地质条件

场地地下水位埋深1.4~2.5米，存在于松散的杂填土中，直接受大气降水补给，丰雨期水位上升。

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东华理工大学毕业论文（设计） 工程地质条件

2.3 基坑周边环境情况

1、基坑东面为建设路。 2、基坑北面为丰谷路。 3、基坑西面5层居民住宅楼。 4、基坑南面为一幢16层的大厦。 整个施工现场，周围没有地下管线通过。

从上述基坑本身特征、场地地层结构、场地周边环境特点分析可知，本基坑开挖深度为9米，在开挖深度内的地层强度和厚度起伏变化不大，地下水不丰富，周边环境较为宽松，基坑的安全等级为2级。

设计时，我们根据K12的地质情况来设计，其地层结构和参数如下图

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东华理工大学毕业论文（设计） 支护方案设计

3. 基坑支护方案设计

3.1 设计优选

3.1.1 设计依据

1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、

3.1.2 基坑支护方案优选

基坑围护结构型式有很多种，其适用范围也各不相同，根据上述设计原则，结合本基坑工程实际情况有以下几种可以采取的支护型式：

（1）悬臂式围护结构

悬臂式围护结构依靠足够的入土深度和结构的抗弯能力来维持整体稳定和结构安全。悬臂结构所受土压力分布是开挖深度的一次函数，其剪力是深度的二次函数，弯矩是深度的三次函数，水平位移是深度的五次函数。悬臂式结构对开挖深度很敏感，容易产生较大变形，对相临的建筑物产生不良的影响。悬臂式围护结构适用于土质较好、开挖深度较浅的基坑工程。

（2）水泥土重力式围护结构

水泥土与其包围的天然土形成重力式挡墙支挡周围土体，保持基坑边坡稳定，深层搅拌水泥土桩重力式围护结构，常用于软粘土地区开挖深度约在6.0m以内的基坑工程，水泥土的抗拉强度低，水泥土重力式围护结构适用于较浅的基坑工程。

（3）拉锚式围护结构

拉锚式围护结构由围护结构体系和锚固体系两部分组成，围护结构体系常采用钢筋混凝土排桩墙和地下连续墙两种。锚固体系可分为锚杆式和地面拉锚式两种。地面

浙江省勘察设计有限公司《岩土工程勘察报告》；

《龙威经贸有限公司龙威大厦办公楼设计总平面图和地下室结构图》； 中华人民共和国国家标准《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）； 中华人民共和国国家标准《混凝土结构设计规范》（GB50204）； 中华人民共和国国家标准《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）； 浙江省标准《建筑地基基础设计规范》（GBJ15-31-2003）;

中华人民共和国行业标准《建筑基坑支护技术规范》（JGJ120-99）； 嘉兴市标准《嘉兴地区建筑基坑支护技术规定》（GJB02-98）。

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东华理工大学毕业论文（设计） 支护方案设计

拉锚式需要有足够的场地设置锚桩，或其他锚固物；锚杆式需要地基土能提供锚杆较大的锚固力。锚杆式适用于砂土地基，或粘土地基。由于软粘土地基不能提供锚杆较大的锚固力，所以很少使用。

（4）土钉墙围护结构

土钉墙围护结构的机理可理解为通过在基坑边坡中设置土钉，形成加筋土重力式挡墙，起到挡土作用。土钉墙围护适用于地下水位以上或者人工降水后的粘性土、粉土、杂填土及非松散砂土、卵石土等；不适用于淤泥质及未经降水处理地下水以下的土层地基中基坑围护。土钉墙围护基坑深度一般不超过18m，使用期限不超过18月。

（5）内撑式围护结构

内撑式围护由围护体系和内撑体系两部分组成，围护结构体系常采用钢筋混凝土桩排桩墙和地下连续墙型式。内撑体系可采用水平支撑和斜支撑。当基坑开挖平面面积很大而开挖深度不太大时，宜采用单层支撑。内撑常采用钢筋混凝土支撑和钢管（或型钢）支撑两种。内撑式围护结构适用范围广，可适用于各种土层和基坑深度。

经过多个方案的比较分析，本基坑充分考虑到周边地层条件，选择技术上可行,经济上合理,并且具有整体性好、水平位移小,同时便于基坑开挖及后续施工的可靠支护措施。该建筑12层组成，地下室与上部结构构成整体，基坑面积相对较小，但是地层相对较复杂，要求严格进行支护设计和组织施工，以保证基坑的安全。经分析采用单排钻孔灌注桩作为围护体系，关于支撑体系，如果采用内支撑的话，则工程量太大，极不经济，同时，如果支撑拆除考虑在内的话，工期过长，且拆除过程中难以保持原力系的平衡。根据场地的工程地质和水文地质条件，最后决定采用深层搅拌桩作为帷幕隔水，支护结构采用单排钻孔灌注桩加单层土锚杆相结合的桩锚式支护方案，具体设计见基坑平面图（图3-1）。

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东华理工大学毕业论文（设计） 支护方案设计

图3-1 基坑平面图

3.1.3 支护方案设计分析

以单排钻孔灌注桩加单排土层锚杆组成基坑的支护系统，钻孔灌注桩与锚杆是支护结构的受力结构；支护桩是承担压力的主体。加设土层锚杆一方面改善了桩的受力状态，降低了桩深弯矩减少了桩顶位移，保护周围建筑物与道路的安全；另一方面，减短了桩长，降低了支护体系的造价。在中软土地区支撑设置可提高支护体系的可靠性，且是降低了工程造价的有效方法。

根据本场地的地层的特征，将本基坑采用排桩加锚杆支护。其中排桩采用钻孔灌注桩。

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东华理工大学毕业论文（设计） 支护方案设计

3.2 支护方案的设计原则及计算参数的确定

3.2.1 设计原则

1.设计方案是根据场地工程地质和水文地质条件，以及场地周边环境条件等要求确定；

2.防止由于基坑开挖，四周路面、地下构筑物及管线发生大的变形； 3.尽可能保证基坑开挖、施工、以及地下室防水的便利； 4.保证安全，优化方案，使得工程造价经济合理。 3.2.2 参数的初选

1.根据浙江省勘察设计院提交的《岩土工程勘察告》，并参考相关规范，拟取各层土体的物理力学参数，具有参数如下表3-1所示；

2.相对标高±0.00m，基坑设计时，基坑开挖深度为-9.00m； 3.地面超载取20 KN/m2；

4.根据《建筑基坑支护技术规程》（GB120-99），基坑重要性系数γ0=1.00；（安全等级二级）

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1

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东华理工大学毕业论文（设计） 支护方案设计

表3-1 土层设计计算参数

重度γ 土 层 （KN/m3） 杂填土 淤泥质土层 冲积粉质粘土层 可塑粉质粘土层 硬塑粉质粘土层 全风化岩层 19.5 18 19 18 20 20.5 粘聚力C (kPa) 8 7 23 25 35 45 内摩擦角? (°) 10 5 15 15 18 25 渗透系数 水平Kh 垂直Kv （cm/s） （cm/s） 2.52E-6 5.72E-7 3.56E-6 3.89E-6 1.00E-7 0.54E-7 2.37E-6 3.30E-7 2.74E-6 2.64E-6 1.00E-7 0.97E-7

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东华理工大学毕业论文（设计） 支护方案设计

4. 基坑支护设计计算

4.1 基坑支护设计的主要内容

基坑支护设计的内容包括土压力计算，零弯矩点位置、嵌固深度的计算、最大弯矩的确定，桩身钢筋配置，锚杆设计等等，然后根据所配置的支护参数,进行基坑整体稳定性验算、锚杆整体稳定验算、倾覆稳定性验算和基坑底承载力验算。当验算后的支护参数不符合要求时，应重新设置支护参数，直至安全、可靠为止。

4.2 设计计算

根据地质条件选取K12进行计算

K12地质资料的土层参数如图1.1所示。根据设计要求，基坑开挖深度暂定为9m，按规范设定桩长为16.8m，桩直径设定为0.8m,嵌固深度暂定为7.8m即hd=7.8m，插入全风化岩3.0m。

图4-1 1区K12地质资料、参数图

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东华理工大学毕业论文（设计） 土压力计算

4.2.1 水平荷载的计算

按照超载作用下水土压力计算的方法，根据朗肯土压力计算理论计算土

的侧向压力，计算时不考虑支护桩与土体的摩擦作用。地下水以上的土体不考虑水的作用， 地下水以下的土层根据土层的性质差异需考虑地下水的作用。

土层水平荷载计算依据《建筑基坑支护技术规程》JGJ 120-99

1.计算依据和计算公式

主动土压力系数: Kai?tan2(45??被动土压力系数: Kpi?tan2(45??1）对于碎石土及砂土：

a) 当计算点深度位于地下水位以上时：

?i2)

?i2（1）支护结构水平荷载标准值eajk按下列规定计算：

)

eajk??ajkKai?2CikKai （4.1.1） b) 当计算点深度位于地下水位以下时：

eajk??ajkKai?2CikKai?[(zj?hwa)?(mj?hwa)?waKai]?w （4.1.2） 式中 Kai——第i层土的主动土压力系数； ?ajk——作用于深度zj处的竖向应力标准值；

cik ——三轴实验确定的第i层土固结不排水（快）剪粘聚力标准值； zj ——计算点深度；

mj——计算参数，当zj?h时，取zj，当zj?h时，取h； hwa——基坑外侧水位深度；

?wa——计算系数，当hwa?h时，取1，当hwa?h时，取零； ?w ——水的重度。 2）对于粉土及粘性土：

eajk??ajkKai?2CikKai （4.1.3）

（2） 基坑外侧竖向应力标准值?ajk按下列规定计算：

?ajk??rk??ok （4.1.4） （3）计算点深度zj处自重应力竖向应力?rk

1）计算点位于基坑开挖面以上时：

?rk??mjzj （4.1.5）

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东华理工大学毕业论文（设计） 土压力计算

式中?mj——深度zj以上土的加权平均天然重度。 2）计算点位于基坑开挖面以上时：

?rk??mhh （4.1.6）

式中?mh——开挖面以上土的加权平均天然重度。

（4）第i层土的主动土压力系数Kai应按下式计算

Kai?tan2(450??ik2) （4.1.7）

式中 ?ik——三轴实验确定的第i层土固结不排水（快）剪摩擦角标准值。 （5）第i层土的土压力合力Ea按下式计算

Eai?1??eaik)hish （4.1.8） (eaik2?——第i层土土层顶部的水平荷载标准值； 式中 eaik eaik——第i层土土层底部的水平荷载标准值； hi ——第i层土的厚度； sh ——锚杆的水平间距。

4.2.2 各层土的水平荷载计算 （1）人工填土层（3.6m）

?1?19.5KN/m2,C1?8KPa,?1?100,Ka1?0.7,Ka1?0.839 基坑外侧竖向应力标准值：

?1k??rk??ok?q0?20KN/m2 ?a?1k??1h1?20?19.5?3.6?90.2KN/m2?a1k??rk??ok?q0??1h1??a水平荷载标准值：

?1k??a0kKa1?2C1Ka1?20?0.7?2?8?0.839?0.576KN/m2 eaea1k??a1kKa1?2C1Ka1?90.2?0.70?2?8?0.839?57.35KN/m2

水平合力：

11?1k?ea1k)?h1?(0.576?57.35)?3.6?104.27KN/m Ea1?(ea22水平荷载作用点离该土层底端的距离：

Z1?h12ea0k?ea1k3.62?0.576?57.35.?.?1.212m 3eaok?eaik30.576?57.35

（2） 淤泥质土层（0.9m）

?2?18.0KN/m2,C2?7KPa,?2?50,Ka2?0.84,Ka2?0.916

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东华理工大学毕业论文（设计） 土压力计算

基坑外侧竖向应力标准值：

?2k??a1k?90.2KN/m2?a?a2k??rk??0k??a1k?q0?90.2?18.0?0.9?106.4KN/m2

水平荷载标准值：

?2k??a?2kKa2?2C2Ka2?90.2?0.84?2?7?0.916?62.94KN/m2eaea2k??a2kKa2?2C2Ka2?106.4?0.84?2?7?0.916?76.55KN/m2

水平荷载：

Ea2?

11?1k?ea2k)?h2?(62.94?76.55)?0.9?69.75KN/m (ea22水平荷载作用点离该土层底端的距离：

?1k?ea2k0.92?62.94?76.55h22eaZ2?.?.?0.435m

?1k?ea2k3ea362.94?76.55

（3） 粉质粘土层(2.2m)

?3?19KN/m2,C3?23KPa,?3?150,Ka3?0.588,Ka3?0.767

基坑外侧竖向应力标准值：

?3k??a2k?106.4KN/m2?a

?a3k??rk??0k??a2k??3h3?106.4?19?2.2?148.2KN/m2

水平荷载标准值：

?3k??a?3kKa3?2C3Ka3?106.4?0.588?2?23?0.767?27.28KN/m2eaea3k??a3kKa3?2C3Ka3?148.2?0.588?2?23?0.767?51.86KN/m2

水平荷载：

11?3k?ea3k)?h3?(27.28?51.86)?2.2?87.05KN/m Ea3?(ea22水平荷载作用点离该土层底端的距离：

h2e??ea3k2.22?27.28?51.86Z3?3.a3k?.?0.986m

?3k?ea3k3ea327.28?51.86

（4）可塑粉质粘土层

残积可塑粉质粘土层(2.8m)分成两部分（开挖面以上2.3m和开挖面下0.5m） 1)按照规范：基坑开挖位于地下水位

15

东华理工大学毕业论文（设计） 土压力计算

对于粉土及粘土：eajk??ajkKai?2CikKai

?ajk??rk??q ?rk??mjZj

?mj深度Zj以上土的加权平均天然重度； 求得?mj?18.52KN/m2 ?ajk?186.7KN/M

202)?4?18KN/m,C4?25KPa,?4?15,Ka4?0.588,Ka4?0.767

基坑外侧竖向应力标准值：

?4k??a3k?148.2KN/m2?a

?a4k??rk??0k??a3k??4h4?148.2?18?2.1?186KN/m2

水平荷载标准值：

?4k??a?4kKa4?2C4Ka4?148.2?0.588?2?25?0.767?48.79KN/m2eaea4k??a4kKa4?2C4Ka4?186?0.588?2?25?0.767?71.01KN/m2 水平荷载：

11?4k?ea4k)?h4?(48.79?71.01)?2.3?137.77KN/m Ea4?(ea22

水平荷载作用点离该土层底端的距离：

h2e??ea4k2.32?48.79?71.01Z4?4.a4k?.?1.079m

?4k?ea4k3ea348.79?71.01Ea4’=71.01KN

（5）硬塑粉质粘土层(4.3m)

?5?20KN/m2,C5?35KPa,?5?180,Ka6?0.527,Ka6?0.726

基坑外侧竖向应力标准值：

?5k??a4k?186KN/m2 ?a5k?186KN/m2 ?a水平荷载标准值：

?5k??a?5kKa5?2C5K5?186?0.528?2?35?0.726?47.39KN/m2eaea5k??a5kKa5?2C5Ka5?186?0.528?2?35?0.726?47.39KN/m2 水平合力：

Ea5?11?5k?ea5k)?h5?(47.39?47.39)?4.3?203.78KN/m (ea22

16

东华理工大学毕业论文（设计） 土压力计算

水平荷载作用点离该土层底端的距离Z：

Z5?4.3/2?2.15m

（6）全风化岩层(3.0m)

20 ?6?20.5KN/m,C6?45KPa,?6?25,Ka6?0.405,Ka6?0.637

基坑外侧竖向应力标准值：

?6k??a5k?186KN/m2 ?a?a6k?186KN/m2

水平荷载标准值：

?6k??a?6kKa6?2C6Ka6?186?0.405?2?45?0.637?18KN/m2eaea6k??a6kKa6?2C6Ka6?186?0.405?2?45?0.637?18KN/m2 水平荷载：

11?6k?ea6k)?h6?(18?18)?3?36KN/m Ea6?(ea22水平荷载作用点离该土层底端的距离Z：Z=1.5m

4.2.3 水平抗力计算

基坑底面以下水平抗力计算的土层为：第4层土（可塑粉质粘土层0.5m）、

第5层土（硬塑粉质粘土层4.3m）、第6层土(全风化岩层3.0m)。

计算依据和计算公式：

土层水平抗力计算依据《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99 （1） 基坑内侧水平抗力标准值epjk按下列规定计算：

1）对于碎石土及砂土,基坑内侧水平抗力标准值按下列规定计算：

eajk??ajkKai?2CikKai?(zj?hwp)(1?Kpi)?w （4.2.1）

式中 ?pjk——作用于基坑底面以下深度zj处的竖向应力标准值； Kpi——第i层土的被动土压力系数。

2）对于粉土及粘性土，基坑内侧水平抗力标准值按下列规定计算：

ePjk??PjkKPi?2CikKPi （4.2.2）

（2）作用与基坑底面以下深度zj处的竖向应力标准值?ajk按下式计算：

?pjk??mjzj （4.2.3） 式中?mj——深度zj以上土的加权平均天然重度。

17

东华理工大学毕业论文（设计） 土压力计算

（3）第i层土的被动土压力系数Kpi应按下式计算

Kpi?tan2(450??ik2) （4.2.4）

（4）第i层土的水平抗力Ep为：

Epi?1(e?pik?epik)hish （2.2.5） 2式中 e?pik——第i层土土层顶部的水平抗力标准值； epik——第i层土土层底部的水平抗力标准值； hi ——第i层土的厚度；

sh ——预应力锚索的水平间距。

4.2.4 各层土水平抗力计算

（1）可塑粉质粘土层

h4k?0.5m,?4K?18KN/m2,C4K?25KPa,?5K?150,Kp4?1.695,KP4?1.302作用于基坑底面以下深度zj处的竖向应力标准值：

?4K?0KN/m2,?p4k??4kh4k?18?0.5?9KN/m2 ?P水平抗力标准值：

2 e?p4k???p4kKp4?2C4kKp4?0?1.695?2?25?1.302?65.10KN/m

ep4k??p4kKp4?2C4kKP4?9?1.695?2?25?1.302?80.4KN/m 水平抗力：

211 Ep5?(e?p4?ep4)h4k?(65.10?80.4)?0.5?36.38KN/m

22水平抗力离该土层底端的距离：

Z5K??eP4k0.52?65.10?80.4h4K2e?.P4K?.?0.241m 3e?365.10?80.4P4k?eP4k（2）硬塑粉质粘土层

h5k?4.3m,?5K?20KN/m2,C5K?35KPa,?5K?180,Kp5?1.891,KP5?1.375

作用于基坑底面以下深度zj处的竖向应力标准值：

?5K ?P?18?0.5?9KN/m2,?p5k??5kh5k?9?20?4.3?95KN/m2

水平抗力标准值：

2??e??K?2CK?9?1.891?2?26?1.375?88.52KN/m p5k p5kp55kp5 18

东华理工大学毕业论文（设计） 土压力计算

2 ep5k??p5kKp5?2C5kKP5?95?1.891?2?26?1.375?251.12KN/m

水平抗力：

11? Ep5?(ep5?ep5)h5k?(88.52?251.12)?4.3?730.23KN/m 22水平抗力离该土层底端的距离：

Z5Kh5K2e??eP5k4.32?88.52?251.12?.P5k?.?1.807m 3e??e388.52?251.12P5kP5k（3）全风化岩层

h6k?3m,?6K?20.5KN/m2,C6K?45KPa,?6K?250,Kp6?2.458,KP6?1.568作用于基坑底面以下深度zj处的竖向应力标准值：

?6K??a5k?95KN/m2 ?P?P6K??a5k??6kh6k?95?20.5?3?156.5KN/m2

水平抗力标准值：

e?p6k???p6kKp6?2C6kKp6?95?2.458?2?45?1.568?374.63KN/m2

2 ep6k??p6kKp6?2C6kKP6?156.5?2.458?2?45?1.568?525.8KN/m

水平抗力：

11?Ep6?(ep6?ep6)h6k?(374.63?525.8)?3.0?1350.65KN/m 22水平抗力离该土层底端的距离：

Z6K?h6K2eP6k?eP6k22?374.63?525.8?.?.?0.944m

?3e3374.63?525.8P6k?eP6k由以上计算步骤可得K12的水平荷载、水平抗力如下图所示

19

东华理工大学毕业论文（设计） 土压力计算

4.2.5 支点力计算

（1）计算基坑底面以下支护结构设定弯矩零点位置至基坑底面的距离hc1：

基坑底面水平荷载标准值：ea=73.38KN/m 由 ea1k?ep1k 可得：

71.01=65.1+（80.4-65.1）/0.5?hc1 求得：hc1?0.193m

（2）计算支点力Tc1：

计算设定弯矩零点以上基坑外侧各土层水平荷载标准值的合力之和?Eac： 其中，设定弯矩零点位置以上第4层土的水平荷载

20

东华理工大学毕业论文（设计） 土压力计算

??e)?hEa4c?1(ea24ca

1?(48.79?71.01)?2.3?137.77KN/m2

其作用点离设定弯矩零点的距离：

ha4c2.3?0.1932?48.79?71.01?.?1.168m

348.79?71.01Ea4=71.01 ?0.193=13.71KN

图4-3支点简力计算图

①合力之和?Eac：

?Eac?Ea1?Ea2?Ea3c?Ea4?Ea4?104.27?69.75?87.05?137.77?13.71?412.55KN各土层水平荷载距离设定弯矩零点的距离为：

hac1?9.193?h1?z1?9.193?3.6?1.212?6.805m

按上述计算方法可得：ha2c?5.128m,ha3c?3.479m ha4=1.272 ha5=0.09655m

21

东华理工大学毕业论文（设计） 土压力计算

合力?Eac作用点至设定弯矩零点的距离：

hac??Ea1ha1c?Ea2ha2c?Ea3ha3c?Ea4ha4?Ea5ha5?Eac104.27?6.805?69.75?5.128?87.05?3.479?137.77?1.272?13.71?0.09655?3.75m412.55②设定弯矩零点位置以上基坑内侧各土层水平抗力标准值的?Epc：

设定弯矩零点以上的水平抗力包含第四层土。

e?p4k?65.10KN/m,ep4c?65.10?18?0.193?1.587?70.61KN/m 水平抗力?Epc

22?Epc?1(65.10?70.61)?0.193?13.1KN/m

2水平抗力?Epc作用点离设定弯矩零点的距离： hpc?

0.1932?65.10?70.61.?0.095m 365.10?70.61③计算支点力Tc1：

设定锚杆插于离地面3m的位置处，则

ht1=9-3=6m

支点力为：

Tc1?hac?Eac?Hpc?EpchT1?hc1?3.75?412.55?13.1?0.095?249.61KN

6?0.1934.2.6 嵌固深度验算

验算准则为：

hp?Ep?Tc1(ht1?hd)?1.2?0ha?Ea?0，则嵌固深度设计符合基坑的

受力要求。

①基坑外侧水平荷载标准值合力之和?Eai：

?Ea?Eaq?Ea2?Ea3?Ea4?Ea5?Ea6

?104.27?69.75?87.05?137.77?35.51?203.78?36?674.13KN/m 各土层水平荷载距离桩底面的距离为：

ha1?16.8?h1?z1?16.6?3.6?1.212?14.412m 按上述计算方法可得：

22

东华理工大学毕业论文（设计） 锚杆设计

ha2?12.735m,ha3?11.086m,ha4?8.879mha4'?7.55mha5?5.15m,ha6?1.5m

?Ea的作用点距离桩底的距离ha：

ha??Ea1ha1?Ea2ha2?...?Ea6ha6?Ea104.27?14.412?69.75?12.735?87.05?11.086?.....?203.78?5.15?36?1.5

674.13?8.83m②基坑内侧水平抗力标准值合力之和?Epj：

?Ep?Ep4?Ep5?Ep6?36.38?730.23?1350.65?2117.26KN/m

各土层水平荷载距离桩底面的距离为：

hp4?7.8?h4k?z4k?7.8?0.5?0.241?7.541m 按上述计算方法可得：hp5?4.807m,ha3?0.944m,

?Ep的作用点距离桩底的距离hp：

hp??Ep4hp4?Ep5hp5?Ep6h6?Ep36.38?7.541?730.23?4.807?1350.65?0.944?2.39m2117.26

③嵌固深度验算

hp?Ep?Tc1(ht1?hd)?1.2?0ha?Ea?

2.39?2117.26?249.61?(6?7.8)?1.2?1.0?8.83?674.13?0

满足要求！ 4.2.7 灌注桩结构设计

灌注桩直径φ800mm，砼强度C25，受力刚劲采用Ⅱ级刚劲，综合安全系数为1.4，桩中—中间距1000mm。

根据陈忠汉和程丽萍编著的《深基坑工程》中的理论，将直径为800mm的圆柱桩转化为宽为1000mm墙厚为h：

h4?D4h43.14?8004??? 12641264?h?700.7mm取h?700mm

4.2.8 桩身最大弯矩的计算

23

东华理工大学毕业论文（设计） 锚杆设计

由表4-1已算出的Eai，Epi及T=249.61KN可以知道剪力为零的点在基坑底上部的主动土压力层中，且在第三层土中。

所以设剪力为零的点在4.5m以下为零的点的距离.则有： 剪力为零的土压力：

?米 令

?m?4.5?? ?m为基坑顶到剪力

eaxm??q?r(4.5?x)?ka3?2ca3ka3?（20?19.5?3.6?18?0.9?19x)?0.588?2?23?0.767?27.28?11.17x(27.28?27.28?11.17x)x?27.28x?5.585x2

2

此层的土压力 ：

?axm?因为距基坑顶为xm处的剪力为零，则有：

T?Ea1?Ea2?Eaxm?0

整理得： 5.585x2?27.28x?75.59 解得 ： x?1.974m

由于最大弯矩点就是剪力为零的点，即xm，所以xm?4.5?1.974?6.474 最大弯矩可表示为：Mmax4.2.9 桩身的配筋计算

则此桩的配筋可转化为截面为b?h?1000mm?700mm的矩形截面梁进行配筋。所以有：环境类别为二级，砼强度C25，钢筋采用HRB335的Ⅱ级钢筋。

由环境类别为二级，砼强度C25此梁的最小保护层厚度为50mm则有：

h0?700?50?650mm

2有砼及钢筋的等级查表可得，fc?11.9N/mm fy?300N/mm2 ft?1.27N/mm2

?T?yt?Ea1?y1?Ea2?y2?Eaxm?y3

将数据代入解得：Mmax?373.67KN.m

?1?1.0 ?1?0.8 ?b?0.55

fc--混凝土轴心抗压强度设计值

fy--钢筋强度设计值

ft--混凝土轴心抗拉强度设计值

?1--受压区混凝土矩形应力图的应力值与混凝土轴心抗压强度设计值的比值

?1--矩形应力图受压区高度与中和轴高度的比值

?1?1--统称为等效矩形应力图系数

?b--相对界限受压区高度

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东华理工大学毕业论文（设计） 锚杆设计

求计算系数：

373.67?106?s????0.074 2211.9?1000?6501fbhc0M??1?1?2?s?1?1?2?0.074?0.077??b?0.55 可以

?s?故 ?s?Mfy?sh01?1?2?s2?0.962

373.67?106??1992mm2， 300?0.962?650所以选用6?22 ?s?2281mm2 （2）桩身箍筋配筋

按构造要求取：梁中箍筋最大间距Smax=250mm.。直径?8mm螺旋箍。在坑底、两道锚杆处上下各500mm范围内加密，箍筋间距@150mm。

箍筋灌注桩断面图

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东华理工大学毕业论文（设计） 锚杆设计

灌注桩剖面图验算适用条件：

1.???b，满足。 2. ??2281?0.32500??min?0.45?1000?700ftfy ?0.1900，同时??0.2%，故可以。

即配筋为6?22

4.3 锚杆计算

4.3.1 锚杆设计主要内容

锚杆设计重要包括：确定锚杆的层数、间距、倾角；计算挡墙单位长度所受各层锚杆的水平力；根据锚杆的倾角、间距、计算锚杆轴力；计算锚杆自由段长度和锚固段长度；验证挡土墙、桩与锚杆的整体稳定性；计算锚杆的断面尺寸和锚杆腰梁的断面尺寸；绘制锚杆施工图。 4.3.2 锚杆设计

基坑周围土层以主动滑动面为界可分为稳定区与不稳定区，每根锚杆位于稳定区部分的为锚固段、位于不稳定区部分为自由段。土层锚杆一般由锚头、拉杆与锚固体组成。如图4-6圆柱型锚杆围护结构。

当锚头是支挡结构与拉杆的连接部分时，为了保证来自支挡结构和其他结构上荷

26

东华理工大学毕业论文（设计） 锚杆设计

载的有效传递，一方面必须保证锚头构件本身有足够的强度，并紧密固定；同时应尽量将较大的集中荷载分散开。该锚头采用螺母锁定式锚头，主要由锚座、承压板、紧固器组成。如图4-7所式螺母锁定式锚头

锚具承台板台座围护结构钻孔注浆防腐处理预应力筋圆柱型锚固体自由段长度-锚固段长度图4-6 圆柱型锚杆围护结构螺帽锚杆 螺杆图4-7螺母锁定式锚头

4.3.3 锚杆设计计算

锚杆倾角设为300，锚杆孔径设为150mm，锚杆间距为1000mm,为锚杆联结排桩并锚固于土中的示意图，如图4-8所示。

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东华理工大学毕业论文（设计） 锚杆设计

图4-8 锚杆联结排桩并锚固于土中的示意图

（1） 锚杆水平拉力设计值

由上述计算可知：支点力Tc1?249.61KN

Td?1.25?0Tc1?1.25?1.0?249.61?312.01KN

（2） 锚杆自由段长度

00 lf?(H?A?d)sin(45??k)/sin(45??k??)

1212 A:土压力零点距坑底距离 A;锚杆与水平线夹角 ?;土的内摩擦角

锚杆的自由长度不小于5米 其中?k??1h1??2h2??3h3??4h4??5h5??6h6h1?h2?h3?h4?h5?h6

0 ?116.8(10?3.6?5?0.9?15?2.2?15?2.8?18?4.3?25?3)?15.95

lt?ht1?hc1?6?0.193?6.193m

28

东华理工大学毕业论文（设计） 锚杆设计

15.95015.9500)/sin(45??300)?3.76?5 lf?6.193?sin(45?220 取自由段长度lf?5m （3） 锚杆锚固段长度

锚固段长度la?kmNt/?dm?

km?锚杆安全系数，取1.5

Nt?土层锚杆设计抽向拉力；Nt=Td/cosa

dm锚固段直径，取钻头直径的1.2倍，dm=0.15?1.2?0.18m

?锚固体与土层间的剪切强度??c??tan?

?锚固段与土体间的摩擦角，取??23?

??k0??aik k0为锚固段孔壁土压力系数，一般粘土为0.5，砂土取1.0 经计算la?20m

（4） 锚杆轴向承载力设计值验算 锚杆轴向承载力设计值：Nu???d??qsikl

i?s

?qsikli?qs3kl3?qs4kl4?qs5kl5?qs6kl6?40?3.8?40?6.2??50?8?80?3?1040KN/m?3.14?d??qsikl??0.15?1040?376.8KN N?u?i?s1.3 ?N?Td312.01??360.03KN 0cos?cos30 因此，锚杆轴向承载力符合要求。 （5） 锚杆总长

l?la?lf?20?5?25m （6） 锚杆配筋

1. 锚杆承载力计算应符合下式规定： Td?Nucos? ?--- 锚杆与水平面的倾角

2. 锚杆杆体的截面面积应按下列公式确定： （1）.普通钢筋截面面积应按下式计算 ?s?Td

fycos? 29

东华理工大学毕业论文（设计） 锚杆设计

（2）预应力钢筋截面面积应按下式计算 ?p?公式中：

?s?p—

Td

fpycos?普通钢筋.预应力钢筋杆体截面面积

fyfyp —— 普通钢筋，预应力钢筋抗拉强度设计值

锚杆截面设计

k.NA?mt

fptk式中：fptk——锚杆材料的设计标准强度值， km?锚杆安全系数，取1.5

fptk?310N/mm2

1.5?312.01?103A1??1509.73mm2

310锚杆取6φ18，A1=1527mm2

4.3.4 腰梁设计

锚杆锁在腰梁上，锚杆腰梁最大弯矩Mi=Mi??第i道锚杆腰梁最大弯矩，KN?m；

Nti??第i道锚杆轴向拉力，KN；NtKmvb式中： 4Kmv--锚杆轴向拉力增大系数，取1.5；

b—锚杆水平间距，1.0m . 锚杆腰梁最大弯矩

M1=NtKmb???????1.5?1.0??135.01KN?m 44M167.59??106?450cm3 ?y300腰梁选用1[32a 截面抵抗矩Wx=475 m3?450 m3，可以

30

东华理工大学毕业论文（设计） 稳定性验算

4.4 稳定性验算

4.4.1 基坑稳定性验算

（1）在对围护墙体进行整体

圆弧滑动稳定性验算时，不考虑支撑力的影响，抗剪强度取峰值，可采用瑞典条分法；一般最危险滑动面在墙底下0.5～1.0m，滑动面的圆心一般在坑壁墙面的上方，靠坑内侧附近，计算简图见图3-7，按下式计算：

nn Kz??cli?1ii???qibi?wi?cosaitan?i??qbii?1i?1ni?wi?sinai

式中：Kz—为圆弧滑动稳定性安全系数；

ci?i—第i土条圆弧面经过的土的粘聚力和内摩擦角； ai— 第i土条滑弧中点的切线与水平线的夹角； li— 第i土条沿圆弧面的弧长，li?bicosai； qi— 第i土条处的地面荷载（kNm2）； bi— 第i土条宽度(m)； wi— 第i土条重量（kN/m）。

n计算得：

n?cli?1ii?832.6

??qbi?1ni?1nii?wi?coaista?ni?884.2

??qbii?wi?siani?934 ?wi?cosaitan?i?1.84﹥1.3 满足要求。

?cl???qbiiii则 Kz?i?1??qbi?1nii?wi?sinai

31

东华理工大学毕业论文（设计） 稳定性验算

表4-1 条分法计算表格

条 块 编 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 11 12 cosai sinai qi ci ai (?) 56 41 32 24 18 11 4 -1 -8 -21 -28 ?i (?) 5 15 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 (KN/m) (kpa) tan?i 0.087 0.268 0.325 0.325 0.325 0.325 0.325 0.325 0.325 0.325 0.325 0.325 W (kn) 141 291.5 371.6 430.4 469.6 496.4 169.6 168.4 155.6 130.8 90 38.2 hi (m) bi (m) 0.559 0.755 0.848 0.914 0.951 0.982 0.998 0.999 0.99 0.97 0.934 0.883 0.829 0.656 0.53 0.407 0.309 0.191 0.07 -0.017 -0.139 -0.242 -0.358 -0.469 20 20 20 20 20 0 0 0 0 0 0 0 7 25 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35 3.618 7.677 9.86 11.33 12.31 12.98 4.29 4.26 3.94 3.32 2.3 1.05 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 10 -14

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竖直线法线α①②③④⑤⑥⑩⑨⑦⑧

图4-9 基坑整体稳定性计算简图

4.4.2 锚杆整体稳定性验算

如图4-7所示，先求整体稳定性安全系数f 值，计算要使安全系数大于 1.5 。 （1）如果θ>φ，计算时需计算地面荷载；当 θ＜φ时，可不计算地面荷载。 （2）G?H?hd?h19?7.8?10????S????12.9?1?19.1?3203.07KN 22 33

东华理工大学毕业论文（设计） 稳定性验算

G——墙体与围护桩之间的土重。

（3）因为θ>φ，所以需要计算地面荷载。挡土墙的主动土压力；

Eah?1??20?0.584??20?19.1?16??0.584?4?25.3?0.764??16?1537kN 2（4）挡土桩的主动土压力：

Eh?1??20?0.584??20?19.1?7??0.584?4?25.3?0.7647??7.0?672.4kN 2

（5）求整体承载力Fh ： 可按公式：

Fh?Eah?Eh?Gtg(???)

1?tg?tg(???)锚固段中心锚杆整体稳定性验算

式中：Eh ---挡土桩的主动土压力；

Eah --- 墙的主动土压力；

G --- 代替墙与桩之间的土重；

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? --- 锚杆与水平面的夹角；

，取δ= 2/3φ ? --- 围护桩与土体间的摩擦角（δ=1/3φ～2/3φ）

求得：Fh?1072kN； 所以，安全系数：f?KAh1072??4.4?1.5 故锚杆整体稳定。 T238.934.4.3 基坑底地基承载力验算

在对围护桩地基承载力进行验算时，不考虑围护桩底以上土体的抗剪强度对抗隆起的影响，按普朗得尔（prandtle）地基极限承载力公式计算，并假定围护桩底的平面为基准面，见图4-1,从而得到围护桩底地基承载力安全系数为：

Kwz??2DNq?cNc

?1?h0?D??q式中：

?1—坑外地表至围护桩底各土层天然重度的加权平均值，取19.1kN/m3；

?2—坑内开挖面以下至围护桩各土层天然重度的加权平均值，取20kN/m；h0—基坑开挖深度，取9.0m；

D—围护墙在基坑开挖面以下的插入深度，取7.8m； q—坑外地面荷载，取20kNm2；

c、?—分别为围护墙底以下主要影响范围内地基土的粘聚力、内摩擦角峰值，因此，取该层的强度峰值指标c=45kPa、?=25?。

Nq,Nc为地基土的承载力系数：

3

Nq?e?tan?tan2(450?)?10.7

2

?Nc?则Kwz?(NP?1)tan??22.96

?2DNq?cNc20?7.8?10.7?45?22.96 =?7.93>2.0

?1?h0?D??q19.1?7.8?9??20满足要求。

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地面荷载q=20=9.0mO基坑底面D=7.8mD=7.8mτγDγ（H+D)+

图4-11围护桩底地基承载力验算

4.4.4 抗倾覆稳定性验算

在计算作用于围护墙上的侧压力时，只需计算土压力即可；其抗倾覆稳定性安全系数可按下式进行计算：

?MRC?S KQ??MOC?S

式中：KQ—为抗倾覆稳定性安全系数，其中：一级基坑工程取1.2、二级基坑

工程取1.1、三级基坑工程取1.05。

?MRC?S—为抗倾覆力矩（kN?m），取基坑开挖面以下围护墙入土部分

坑内侧压力FP对支撑点的力矩

?MOC?S—为倾覆力矩（kN?m），取支撑点以下围护墙坑外侧压力Fa对

支撑点的力矩

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东华理工大学毕业论文（设计） 稳定性验算

作用在围护灌注桩上的土压力如图3-3所示，计算时取灌注桩桩长范围内粘聚力、内摩擦角及土层天然重度峰值的加权平均值取：??19.1kNm3，c?25.3kPa，

??15.2?

则主动土压力合力：

Ea=1/2?30?19.1?13.5??0.584?2?25.3?0.584?13.5?834.23kNm Ea作用点位置距桩底4.5m处。 则 ?MOC?S=538.639=7148kN?m

被动土压力合力：EP=1/2(19.13731.7+2313.531.3)37.8=1023.3kN/m

EP作用点位置距桩底2.33m处。

则： ?MRC?S=918.4311.17=10255kN?m 因此 KQ?

???MRC?S?MOC?S =

10255?1.43>1.10 满足要求。 7148 37

东华理工大学毕业论文（设计） 基坑降水

5. 截水、排水措施

合理确定控制地下水的方案是保证工程质量、加快工程进度、取得良好社会和经济效益的关键。地下水控制的设计和施工应满足支护结构设计要求，应根据场地及周边工程地质条件、水文地质条件和环境条件并结合基坑支护和基础施工方案综合分析、解决。地下水控制方法有集水明排法，降水法，截水法和回灌技术。降水的方法通常有轻型井点法，喷射井点法，管井井点法和深井泵井点法。

该场地分布的地下水为潜水，赋存在杂填土土中，渗透性弱，富水性弱，主要依靠大气降水和河流侧渗补给，由地表蒸发排泄。根据下表5-1室内渗透试验成果及抽水试验，预计开挖后地下水量不大。因此基坑降水可采用明沟集水井排水，同时宜避开雨季开挖，并在地面设置截水沟，防止地表水渗入坑内。 排水沟和集水井按下列规定布置：

（1）排水沟和集水井布置在建筑基础边净距0.4米以外，排水沟边缘离开边坡坡脚不应小于0.3米，在基坑四角各设一个集水井。

（2）明 沟底宽0.3米，深0.5米，明沟之间互通，明沟交接处设置集水井。集水井深度2.5米，直径1米。井壁可砌干砖，水泥管，挡土板或其它临时支护，井底反滤层铺0.3米厚碎石，卵石。

（3）每个降水井点用一个潜水泵不停地把地下水抽排到地面上。在地面上做一条明沟把水排到施工工地外面的排水沟中。

集水井

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东华理工大学毕业论文（设计） 基坑降水

重度γ 土 层 粘聚力C 内摩擦角? (°) 10 5 15 15 18 25 渗透系数 水平Kh 垂直Kv （KN/m3） (kPa) 杂填土 淤泥质土层 冲积粉质粘土层 可塑粉质粘土层 硬塑粉质粘土层 全风化岩层 19.5 18 19 18 20 20.5 8 7 23 25 35 45 （cm/s） （cm/s） 2.52E-6 2.37E-6 5.72E-7 3.30E-7 3.56E-6 2.74E-6 3.89E-6 2.64E-6 1.00E-7 1.00E-7 0.54E-7 0.97E-7 表5-1土层渗透系数 39

东华理工大学毕业论文（设计） 施工组织与工程监测

6. 施工组织与工程监测

6.1 支护结构的施工

6.1.1 施工要求

1.由于本基坑重要性程度高，设计要求严格，施工程序复杂，因此，在施工过程中，应切实做好各方面的协调工作，尤其是要咨询本市建委以及各方面的专家，群策群力，确保本工程的安全。

2.施工队伍必须制定规范的施工组织设计，建议采用信息化组织。

3.在做支护结构之前，做好相应的隔水、降水施工，减小土中的孔隙水压力。 4.根据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120—99），钻孔灌注桩的施工要求如下： （1）桩位偏差，轴线和垂直轴线方向均不宜超过50mm。垂直度偏差不宜大于0.5%；

（2）钻孔桩桩底沉渣不宜超过200mm，并按《建筑桩基技术规范》要求执行； （3）桩宜采取隔桩施工，并应在灌注混凝土24小时后进行邻桩成孔施工； （4）圈梁施工前，应将支护桩桩顶浮浆凿除清理干净，桩顶以上出露的钢筋长度应达到设计要求。 6.1.2 支护桩施工

(1).支护桩施工顺序如图5-1 所示。

(2).由于桩与桩之间较近,施工采用隔一打一的方法,确保桩身砼强度达到70 %以后再施工相邻桩,以免造成桩身砼挠动,影响成桩的质量。

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东华理工大学毕业论文（设计） 施工组织与工程监测

放线 定位 钻孔就位 成 孔 换浆 清渣 加工钢筋笼 安放钢筋笼 灌注混凝土 图6-1 支护桩施工顺序图 挖土提供作业面 钻机就位成孔 加工拉杆 安放拉杆 灌 浆 二次压力灌浆 焊接安放钢筋 张 拉 锁 定 图6-2 锚杆施工顺序图

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东华理工大学毕业论文（设计） 施工组织与工程监测

(3).钻孔要保证沉渣≤5cm ,下钢筋笼后及灌砼前均要测量孔深,保证孔深和孔底沉渣的设计要求,以确保桩的质量。

(4).钢筋笼下放要居中,在钢筋笼四周均匀对称的布设隔离筋或砼垫块,保证钢筋笼居中,安放完后要固定钢筋笼,防止砼灌注过程中钢筋笼上浮。 6.1.3 锚杆施工

(1) 锚杆施工顺序如图5-2所示。

(2) 由于锚杆设计高度在粉质粘土位置,且锚杆长度较大,干法成孔困难,故采用湿法成孔,成孔后用清水冲洗孔底沉渣和孔壁泥浆,保证砂浆体和土体的粘结强度。

(3) 注浆:由于基坑外地下水位较高,孔内出现涌水现象,采用孔底注浆,第一次注浆初凝后,再次进行第二次压力劈裂注浆,保证砂浆体的密实度和粘结强度。

(4) 自由段制作:在滑坡线内且≥5m 要形成自由段,在现场用塑料波纹管将杆体套住并封闭,使杆体与砂浆隔离,保证自由段杆体的自由伸缩。

(5) 预应力张拉:在砼强度达到设计强度的70 %后开始张拉,张拉前先对张拉设备进行标定并抽取3 根锚杆进行张拉试验,以检测锚杆的质量和修正设计的有关参数,然后进行张拉,张拉数值为设计值的60 %。张拉采用逐级加载。 6.1.4 土方开挖

基坑土方开挖要与基坑支护、降水配合进行，并严格遵守先支护后挖的原则，采取分阶段、分层、分区进行开挖。分区范围按主体工程结构底板施工方便，尽量减小支护体的变形，以及缩短基坑壁的暴露时间为原则，视周围环境、地质、水文地质综合考虑确定。

6.2 工程监测

6.2.1 监测的目的

1、通过监测，掌握边坡的稳定状态、安全程度和支护情况；

2、将监测数据与预测值相比较，确定支护参数是否安全合理，以确定和优化下一步的施工参数；

3、检测和评价已加固边坡的最终稳定性，作为安全使用的重要依据； 4、将监测结果反馈于设计与理论预测中，使理论与设计达到优质安全、经济合理的目的。

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东华理工大学毕业论文（设计） 施工组织与工程监测

6.2.2 监测的主要内容

1、周边土体变形测量，如坡顶水平位移、地面沉降、坑周地面 裂缝、边坡变位、坑底隆起等测量；

2、锚杆抗拨情况监测；

3、锚杆中浆体灌注饱和程度与变形情况。

4、基坑周边邻近建（构）筑物、道路、管线的观测、监控，对有关建筑物作好标记，观测标注，开挖期间每天观测不少于一次，至地下室回填前每周观测不少于两次。

6.2.3 监测的主要仪器

测量中最多使用的是水准仪和经纬仪，水准仪用于测量地面、地层内各点及标高及沉降；经纬仪用于量测地形和构筑物的施工控制点坐标及施工中的水平位移。

水准仪测量如下参数：1、基坑及周边建筑物沉降；

2、基坑支护结构的差异沉降； 3、确定各变异层标高。

经纬度仪测量如下参数：1、基坑观测点的水平位移；

2、基坑周边建筑构筑物的水平位移。

6.2.4 监测的方法

在基坑周边砖墙顶帽梁或坡顶，按20m间隔设观测点，测量边坡的水平位移与沉降；同时对基坑相邻建筑物进行沉降监测，监测点设置根据建筑物占地形状，由设计施工人员在现场确定并报监理认可。

基准点布置在基坑变形影响不到的稳定地点，以确保观测点数据的准确、可靠。每次测量应对基准点进行校核，误差不大于2mm。基坑开挖前测原始值，从开挖第一步土时开始进行变形观测，观测周期1次/天，直至基础底板完工后，观测周期改为1次/2天。当两次观测位移量很小或地下室施工完二层时，可将观测周期延长至1次/1周。其间可根据施工进度和变形发展，随时加密观测次数，每7天向监理和甲方汇报一次监测结果。如发现变形异常，应及时停止基坑内作业，分析原因，采取还土、坡顶卸载和增补锚杆等加固措施，确保边坡及建筑物的安全。直至变形趋于零或地下结构至±0.00时，经有关部门同意可停止观测。

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6.3 环保措施

6.3.1 降低噪音污染措施

施工现场遵照《中华人民共和国建筑施工场界噪声限值》制定降噪制度和措施； 现场挖掘机及运土车在场区内禁止鸣笛；噪音较大的机械尽量安排在白天工作；对人为施工噪声应有降噪措施，最大限度减少噪声扰民。 6.3.2 降低粉尘污染措施

1 当风力＞4级不挖土; 2 场门口洒水防止尘土飞扬； 3 严禁运土车车轮带土上路； 4 安排专人进行防尘及卫生保洁工作。

6.4 应急措施

在有严密的监测，且数据可靠的前提下，信息化施工，出现异常情况及时分析，提前拿出监测方案，指导施工，并跟踪管理，当出现下列情况时，应急措施为：

1.出现漏水、涌水时，应及时回填，防止事态扩大，及时采用注浆或砌砖墙引水。 2.支护变形较大时，采取抢险措施，并及时分析原因，采取处理措施，保证基坑安全。

3.外围出现异常情况时，管线可提露架空处理。路面出现下沉或开裂时，可采用注浆或裂缝修补方法处理

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东华理工大学毕业论文（设计） 参考文献

7. 结论与建议

1 经过对场地的岩土工程条件的评价与评价，场地区域稳定性较好，适合建设高层建筑物。

2 本基坑采用单排钻孔灌注桩加单层锚杆联合支护方案。钻孔灌注桩桩：桩径为800mm，桩间距为1000mm，桩长16.8m ；配筋：主筋采用6Φ22,混凝土强度等级C25。锚杆：采用6Φ18普通钢筋，长约25米，入射角为30度，锚固端长度约为20米，设置距离地面3米处。

3 经综合分析本基坑采用明沟排水的措施进行排水，施工时必须合理安排水泵抽水以保证干作业施工。

4 在基坑四周及基坑底部采取水泥土搅拌法形成水泥土搅拌桩作为止水帷幕，采用双头φ550mm，间距为450mm的深层水泥搅拌桩,相互搭接100mm，沿基坑四周均匀布置，形成四周封闭的止水体系，坑底打密排搅拌桩进行隔水。

5 施工过程和建筑物使用期间应进行施工监测和沉降观测，以指导施工和确保建筑物的安全。

6 基坑开挖时如发现地基条件和勘察报告不相符时，应进行施工勘察。 7 在基坑施工组织方面，建议采用信息化组织施工。

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东华理工大学毕业论文（设计） 致谢

致 谢

本次论文是在柴老师的悉心指导下完成的，从论文选题到成文，字里行间均凝聚着老师的诸多心血，柴老师丰富的知识、严谨的治学态度、开阔的视野和朴实正直的为人使学生受益匪浅，柴老师不仅在学业上严格要求学生，生活上也无微不至的关怀与帮助。在此，谨向柴老师最诚挚的感谢！

本次论文的顺利完成，也离不开我系的很多老师和我的同学们的关心和帮助，在此，真心感谢所有关心、支持和帮助过我的老师、同学和朋友！

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