毕业设计（论文）-长沙市鑫远湘府东苑二期深基坑支护工程设计（全套图纸）

第1章 设计条件及其分析1.1工程概况东苑二期工程位于长沙市天心区政府办公楼东侧，东面紧邻工棚，南临湘府路，西临刘家冲路，北与湘府东苑一期相接，拟建建筑为湘府东苑二期工程的综合楼，高14层，高约59m，地下室为二层，框架结构，基础砌置深度-7.0m，单柱荷重18000kN/个。基坑开挖深度为-8.9m（0.00为78.90m），实际开挖深度为7.09.7m。基坑南北长约74.0m，东西长约158.0m。全套图纸，加1538937061.2工程地质条件1.2.1场地位置及地形地貌场地单元属于湘江冲积阶地，原地形为冲沟、稻田及山丘，地坪标高为75.29m79.73m之间，现经人工初步堆填,基本整平。1.2.2地层岩性与岩土物理性质根据中国有色金属工业长沙勘察设计研究院提供的湖南鑫远投资集团有限公司湘府东苑拟建场地岩土工程详细勘察报告（2005年3月），场地埋藏地层自上而下依次为：1.2.2.1 人工填土（Q）（为地层号，下同）人工填土：属素填土，黄褐、红褐等色，系新近人工填筑，主要由粘性土混夹2045%卵石、砂砾及少量砖渣等组成，未完成自重固结，结构松散，均匀性极差。场地内各钻孔均遇见，层厚为0.7m9.50m。1.2.2.2 第四系新近冲积层（） 粉质粘土：灰、深灰色，含少量有机质物和腐植质，略具腐臭味，摇振不反应，光泽反应为土面光滑但无光泽，干强度及韧性中等，呈湿很湿，可塑软塑状态，主要分布于原地势低洼的冲沟部位。层厚为2.0m3.20m。1.2.2.3第四系冲积层（）圆砾：褐黄灰白色，石英质，不均匀含2040%砂砾、粘性土等，湿饱和，稍密中密状态。层厚为1.5m4.1m.1.2.2.4第四系残积层（Q）粉质粘土：褐红、紫红、灰白色，系第三系泥质粉砂岩风化残积而成，原岩结构清晰可辩，稍湿湿，硬塑坚硬状态，局部可塑状态。摇振反应无，光泽反应为土面光滑但无光泽，干强度中等，韧性中等，偶夹强风化泥质粉砂岩薄层，岩心呈柱状，局部为中细砂状，该层主要分布在坑底以下，层厚一般大于8m。粉质粘土：褐红、紫红、灰白色，系泥质粉砂岩风化残积而成，原岩结构清晰可辩，稍湿湿，硬塑坚硬状态，局部可塑状态。摇振反应中等，光泽反应为土面光滑但无光泽，干强度中等，韧性中等，该层砂质含量高，以粉砂、中细砂为主，富含水，受扰动后强度降低明显，岩心多呈粉砂状，局部为中细砂状，该层主要分布在坑底以下，层厚1.10m22.50m。1.2.2.5第三系（K）泥质粉砂岩（）：褐红，紫红色，主要矿物成分为石英、长石、云母及粘土矿物等，粉细粒结构，中厚厚层状结构，泥质胶结为主，按其风化程度可分为强风化、中风化，分述如下：强风化泥质粉砂岩：褐红，紫红色，大部分矿物成分已风化变质，节理裂隙极发育，为极软岩，极破碎，岩体基本质量等级为类。该层不论垂直方向还是水平方向差异风化明显，岩性变化较大，部分地段已风化呈土状，岩性呈碎块状、土柱状，局部呈粉砂状。用手可将岩块折断，冲击钻进较难。该场地均分布有，层厚度为0.80m20.90m. 中风化泥质粉砂岩：褐红，紫红色，部分矿物成分已风化变质，节理裂隙较发育，为极软岩，岩体较完整，岩体基本质量等级为类，岩性呈块状、柱状，岩芯表面较粗糙，敲击声哑，易碎，回转钻进较易。场地内局部地段分布，揭露厚度5.70m10.00m，层厚不详。上述各地层的分布规律及岩性特征，详见“图1 ZK1钻孔柱状图”,“图2 ZK2钻孔柱状图”, 附录“DX2007218-01 勘探点平面布置图”，“DX2007218-03 工程地质剖面图”1.3岩土工程分析与评价1.3.1 场地稳定性评价拟建场地地形平坦、地貌单一；在勘察深度范围内，未发现影响场地稳定的不良地质作用及可液化地层，场地是稳定的，适于建设拟建项目。拟建场地位于长沙市天心区涂家冲，附近无高山，不会产生滑坡和泥石流等不良地质作用；场地按设计地平标高整平后地势较高，且长沙市建有良好的排洪设施，场地不会被洪水淹没或发生内涝；场地位于市区，南临城市干道湘府路，交通便利，适宜各类机械进场施工。本次勘察未发现断裂构造痕迹，地质构造对场地稳定性无不良影响；场地地震烈度为6度，场地无可液化土层。综上所述，场地是稳定的。1.3.2 地震效应根据建筑抗震设计规范（GB50011-2001）及中国地震动参数区划分图（GB18306-2001）中有关标准判定，拟建场地位于地震烈度6度区内，设计地震分组为第一组，该场地的抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g。抗震设计场地土类型属中软场地土，建筑场地类别属类，为建筑抗震可进行建设的一般性场地。拟建场地未分布可液化地层。1.3.3地基土评价1.3.3.11 人工填土（）：属素填土，系新近人工填筑，未完成自重固结，结构松散，均匀性极差，承载力较低，未经处理不能作为拟建（构）筑物的天然地基持力层。1.3.3.2第四系新近冲积层粉质粘土（）：该层土质较软，分布范围广，分布不均匀，层后变化较大，强度低，压缩性高，承载力特征值=75KPa，其天然含水量平均值为23.4%，孔隙比平均值0.698，100200kPa平均压缩系数为0.26MPa压缩模量平均值为5.0MPa，标准贯入试验锤击数平均值为22击，力学强度一般为中等压缩性土。不宜作为拟建建（构）筑物的天然地基持力层。以上两地层为拟建（构）筑物地下室基坑开挖后出露的主要地层，其自稳能力差，基坑开挖时必须对其采取支护措施。1.3.3.3第四系冲积层（）圆砾：分布范围广，层后变化较大，呈稍密中密状态，圆锥重型动力触探锤击数平均值为17击，力学强度较高，变形较小。属于强透水性地层。不宜作为拟建建（构）筑物的天然地基持力层。1.3.3.4 第四系残积层（）粉质粘土：分布范围广，层厚变化较大，100200kPa平均压缩系数为0.14MPa压缩模量平均值为7.2MPa，强度较高，为中等压缩性土。可作为拟建建（构）筑物的天然地基持力层。 粉质粘土：多以夹层分布，分布范围广，富含中细砂，含水量较大，采用人工挖孔桩时在该层中应做好及时的支护和防水措施。100200kPa的压缩系数平均值为0.20MPa，压缩模量平均值为7.5MPa，强度较高，为中等压缩性土。1.3.3.5第三系泥质粉砂岩（）强风化泥质粉砂岩，中风化泥质粉砂岩：强度高，埋藏深度较大。为较好的天然地基下卧层及桩基基础端持力层，但已对基坑的支护设计没有影响。1.2.4岩土设计参数建议值表1-1 岩土参数建议值表指标地层压缩模量（MPa）变形模量（MPa）内摩擦角j （）凝聚力C（kPa）天然重度g（kN/m3)锚固体的土层粘结强度t（kPa）渗透系数（cm/s）人工填土10.010.019.537.03.0粉质粘土5.014.020.019.148.08.0圆 砾1825.018.020.0120.06.0粉质粘土7.218.025.020.062.02.0粉质粘土7.520.025.019.465.03.0强风化泥质粉砂岩9045（似内摩擦角）21.0150.0中风化泥质粉砂岩21.0根据各土层的抗剪强度指标， 按建筑地基基础设计规范（GB500072002）根据各土层的特性经综合分析、比较，结合长沙市区勘察经验，综合确定各岩土层的物理力学性质值见表1-1：图1.1 ZK1钻孔柱状图(中国有色金属工业长沙勘察设计研究院提供)图1.2 ZK2钻孔柱状图(中国有色金属工业长沙勘察设计研究院提供)1.3水文地质条件根据中国有色金属工业长沙勘察设计研究院提供的岩土工程勘察报告,本场地在勘察期间，场区内水文地质条件简单，地下水主要为赋存于第四系冲积圆砾等地层中的潜水，水量较少且不稳定，未形成连续稳定水位面，受大气降水及地表水补给。场地中第四系冲积圆砾属弱透水性地层，是拟建场地内主要含水层。第四系冲积圆砾的渗透系数为6.0cm/s，场地地下水水质对砼结构及钢结构具弱腐蚀性。1.4本基坑的特点与难点分析本基坑工程的特点与难点主要表现在基坑开挖深度较大、开挖面积大，局部区段距离既有建（构）筑物和建筑红线很近。1基坑开挖深度大：拟建建筑物有2层地下室，基坑开挖深度为7.0m9.5m。2基坑面积大，达到11692m，周边长度约464m。属于大型深基坑工程，对于支护体系的安全性要求高。3周边环境宽敞，具备大型机械施工桩基的条件。4基坑西侧地下室紧邻刘家冲路，而且基坑开挖深度达到-9.5m，对坡顶的沉降、变形要求相当严格，必须确保道路万无一失。因此，方案设计必须同时具备安全性和可实施性，即确保边坡、地下管线及道路绝对安全，又必须保证结构施工能够顺利进行。5基坑东侧紧邻工棚、南侧局部地区紧邻厕所和售楼部，需在施工期间控制其变形。基坑北侧与湘府东苑一期工程地下室相接，开挖深度-5.0米，可进行放坡开挖。6基坑开挖深度内，地质条件较差，杂填土的深度达到7.0m，几乎占了整个基坑深度，基坑东、南面支护的地层全都是杂填土层。7基坑开挖及支护工程施工在3、4月份春季期间进行，属于春季施工，如何制定和落实春季施工技术措施，也是保证工程质量的关键因素之一。8工程业主对基坑开挖和支护工程的期望工期要求为60天，同时要求支护工程必须在保证安全、满足施工要求的情况下，降低工程造价。第2章 设计依据及设计原则2.1本基坑工程设计依据：2.1.1 相关技术规范规程：1建筑基坑支护技术规程（JGJ120-99）2建筑地基处理技术规范（JGJ79-91）3锚杆喷射混凝土支护技术规范（GB50086-2001）4混凝土结构工程施工及验收规范（GB50204-2002）5钢筋焊接及验收规程（JGJ18-86）6建筑边坡工程技术规范（GB50330-2002）7土层锚杆设计与施工规范（CECS22：2001）8建筑结构可靠性设计统一标准（GB50068-2001）9长沙市挡土墙及基坑支护工程设计、施工与验收工程（DB43/009-1999）2.1.2采用相关资料、施工图纸：由中国有色金属工业长沙勘察设计研究院提供的基坑地质条件、周边环境、地下管线等资料.2.1.3相关手册1深基坑工程设计施工手册 龚晓南著.北京：中国建筑工业出版社，19982基坑工程手册 刘建航，侯学渊著.北京：中国计划出版社，19973结构工程师务实手册 李宗巨著. 北京: 机械工业出版社，2006.22.2基坑支护设计原则与设计思路1.本基坑支护坚持安全、经济、方便施工的设计原则和思路。在掌握基坑工程要求（平面尺寸和深度等）、场地工程和水文地质条件、场地周边环境条件等资料后，对影响基坑工程维护体系安全的主要矛盾做出分析。根据本基坑的特点，基坑首先要保证其安全性，这就要求控制坑壁的变形，基坑设计时选用变形小的支护体系。2.安全原则不仅指维护体系本身安全，保证基坑开挖、地下结构施工顺利，而且要保证临近建（构）筑物和市政设施的安全和正常使用。3.经济合理性原则不仅是指维护体系的工程费用，而且要考虑工期，考虑开挖是否方便，考虑安全贮备是否足够，应采用综合分析，确定方案是否经济合理。4.方便施工原则也应是维护体系的选用原则和思路之一。方便施工可以降低开挖费用，而且可以节约工期、提高维护体系的可靠性。5.支护设计要因地制宜，根据基坑工程周围建（构）筑物对维护体系变形的适应能力，选用合理的支护型式，进行支护结构体系设计。第3章 基坑支护方案论证根据一、二章分析，由于本工程西面AB段紧邻重要的城市主干道路刘家冲路，故必须严格控制其地面的不均匀沉降量和变形，而且这边开挖深度相对较大，达到-9.5m；东面基坑顶紧邻工棚，南面基坑GF处开挖处紧邻售楼部，东南侧DE为一厕所，故必须严格控制他们的地面的不均匀沉降量和变形；北面BC紧邻鑫远湘府东苑一期地下室，开挖深度-2.8m,可进行放坡开挖，基坑南面虽然临湘府中路，但离基坑离其有13m远，故可以不考虑其影响，所以基坑南面地表没有其他建筑，且由于基坑开挖深度为7m，放坡为70，经现场实验得出结论：此段可以优先考虑放坡开挖和土钉墙支护。通过方案对比，本基坑采用综合复合型支护方案，初步认为放坡开挖、土钉墙支护、桩锚支护、土钉墙+预应力锚杆支护的综合性支护方案是比较可行的。3.1支护方案论证说明基坑支护有多种结构类型和多种施工方法，综合考虑本基坑的工程地质条件、基坑开挖深度、周边环境状况及基坑侧壁位移要求、基坑周边附加荷载、施工季节等因素，本基坑工程可以考虑放坡开挖、土钉墙支护、桩锚支护、土钉墙+预应力锚杆复合型土钉墙支护、排桩支护及地下连续墙支护方案六种支护方案，现分别分析对比各支护方案的特点、适应性及经济性：（1）土钉墙支护技术：土钉墙支护技术是一种原位加筋和强化的技术,是由被加固土体，锚固于土体中的土钉群和面层组成，形成类似于重力式挡土墙，以此来抵挡墙后传来的土压力或其它附加荷载，从而保持土体稳定。 与其它各种挡土技术或支护类型相比，该技术有以下明显优点：用料少，工程量小、施工快；施工设备轻便、操作方法简单、施工时对环境干扰小；对场地土层适应性强；结构轻巧、柔性大、有非常好的抗震性能；随基坑开挖逐层分段作业，施工效率高，开挖完成时土钉墙就能建好；施工不需单独占用场地，对于施工场地狭小的工程，该技术特别有用；安全可靠、土钉数量多，并作为群体而起作用，个别土钉出现问题或失效，对整体影响不大，随时根据现场开挖出现的土质情况和现场监测的土体变形参数修改土钉的间距和长度，万一出现不利情况也能及时采取加固措施，避免出现大的事故。根据经验，在我国土钉支护比一般的拉锚支护可节约总造价的20%左右。在本基坑中，南面局部地段，基坑开挖仅7m深，地表无均布荷载，地下水位较低，很适合运用土钉墙支护方案。在基坑东面、南面局部地段，虽有工棚，售楼部，厕所，但荷载较小，开挖空间宽阔，放坡坡度较大，有70，可以才用土钉墙+预应力锚杆支护方案。预应力锚杆主要用于克服土钉墙的柔性变形，以此来控制地表建（构）筑物的变形。（2）桩锚支护： 桩锚支护是指锚杆的一端与挡土桩联结，另一端锚固在地基的土层中，以承受结构物或挡土桩，墙承受的侧压力，它利用了地层的锚固力维持桩、墙的稳定。土层锚杆的施工是在地面或者深基础的地下室墙面（地下连续墙）、基坑的围护壁面及基坑侧壁为开挖的土层钻孔（或掏孔）达到一定设计深度后，或在扩大孔的端部，形成球状或其他形状，在孔内放入钢筋、钢管或钢丝束、钢绞线或其他抗拉材料，灌入水泥浆或化学浆液，是与土层结合成为抗拉（拔）力强的锚杆。锚杆端部与灌注桩联结，将构筑物受到的外力通过钢拉杆传给院里构筑物的土层，以维持工程构筑物所支护地层的稳定性。也可以用于做挡土结构的锚杆，以防塌方或滑坡；用于做逆作法施工地下室的支撑，或在基坑深度、宽度较大（10m），上部不能用钢支撑的情况下作坑壁支护，使可在完全敞开、不放坡的条件下进行基坑开挖和进行机械化施工；用于陡边坡的护壁支撑，可起支撑一定土压力的挡土墙和护面作用，减少放坡，节省挖坡土方量；或用于做输电线路铁塔基础的锚桩，以减少基础尺寸等，特别对于难以采用支撑的大面积、大深度的基坑，地下铁道的车站、大型地下商场、地下停车场等更有实用意义。根据土层锚杆设计与施工规范（CECS22：2001）规定，一般锚杆的上覆土层厚度不小于4m；锚杆的水平和垂直间距不宜大于4m；锚杆倾角一般不小于13，不大于45，以1535为宜。根据长沙地区的施工经验，桩锚支护成本约为700元/m2。 在本工程中，基坑的西面紧邻刘家冲路，须控制其变形，基坑开挖深度为9.5m，综合考虑其它条件，在此段运用桩锚支护方案较合适。（3）地下连续墙：地下连续墙施工工艺是70年代后期开发的一项新技术。地下连续墙工艺是在工程开挖土方之前，用特制的挖槽机械开挖一定长度（一个单元槽段）的深沟槽，并采用泥浆护壁，然后将钢筋笼吊入槽内，再用导管法浇筑混凝土，随着混凝土面不断上升将泥浆置换出来，待混凝土浇至设计标高后，一个单元槽段即施工完毕。各个单元槽段之间由特制的接头连接，形成连续的地下钢筋混凝土墙体。封闭式的地下连续墙既可挡土，又可防水，将地下连续墙作为建筑的承重结构则经济效益更好。施工速度较慢，不一定能够保证工期。在本工程中，由于业主一直强调降低工程费用，故首先排除此支护方案。（4）排桩支护：排桩支护就是由一根根相切或相割的孔桩连续排列组合的护壁墙,具有承重,挡土,抗滑移及截水等功能。墙体具备刚度大,变形小的特点,应用范围也越来越广.最常用的是柱列式钻孔灌注桩支护。柱列式间隔布置包括：桩与桩之间有一定净距的疏排形式和桩与桩相切的密排布置形式。为降低工程造价和施工方便，柱列式灌注桩作为挡土围护结构有很好的刚度，但各桩之间的连差，必须在桩顶浇筑较大的钢筋混泥土帽梁加以可靠连结。为防止地下水并夹带土体颗粒从桩间空隙流入坑内，应同时在桩间或桩背采用高压注浆、设置深层搅拌桩、旋喷桩等措施，或在桩后专门构筑防水帷幕。灌注桩施工时无振动、对周围邻近建筑物、道路和地下管线影响危害比较少。具有一定的优越性，但缺点时桩的施工速度较慢，且场地泥浆处理较困难，工期长。在本工程中，由于施工工期短，工程量大，故工期不允许使用排桩支护。(5)放坡开挖： 放坡开挖比较经济，无支撑施工，施工主体工程作业空间宽余、工期短；适合于基坑边处有场地可供放坡的工程。但软弱地基不宜挖深过大。现对此六种围护结构做一比较，见表3-1：表3-1 三种围护结构比较类型开挖深度（m）费用抗渗施工要求设备取土施工进度刚度支撑位置挖土技术成熟结论桩锚支护大于8高差低简单要较慢高2-3道一般成熟可采用土钉墙支护6-10低差一般一般无快一般4-5道方便成熟优先采用地下连续墙大于10-15高好高复杂要慢一般2-3道一般一般不适合放坡开挖小于5最低差很低简单无最快低无方便成熟优先采用土钉墙+预应力锚杆小于15低差一般简单无快一般1-2道一般一般适合排桩支护小于15高差一般简单要慢高无一般成熟不适合（6）成桩方式的选择： 桩锚支护中，桩的成孔方式很多，综合考虑本基坑的工程地质条件、基坑开挖深度、周边环境状况。由于本基坑场地宽阔，长158米，宽74米，紧邻城市道路，大型机械能进入场地，综合考虑经济和工期的保证，决定采用长螺旋灌注桩成孔。 长螺旋钻孔灌注桩系用长螺旋钻机钻孔，至设计深度后进行孔底清理，下钢筋笼，灌注混凝土成柱。其特点是成孔不用泥浆或套管护壁，施工无噪声、无振动，对环境无泥浆污染；机具设备简单，装卸移动快速，施工准备工作少，工效高，降低施工成本等。本工艺标准适用于民用与工业建筑地下水位以上的一般粘性土、砂土及人工填土地基采用长螺栓钻成孔灌注桩工程。 现对长螺旋灌注桩、钻孔灌注桩、沉管灌注桩三中成孔方案进行比较见表3-2。类型长螺旋灌注桩钻孔灌注桩沉管灌注桩对环境影响低大（泥浆污染）大（有噪声，震动）费用一般一般高工期短长较长成桩质量好好一般机具设备大型设备一般大型设备技术成熟成熟成熟成熟表3-2 长螺旋钻孔灌注桩与钢筋混凝土支撑比较综合上表可知，选择长螺旋钻孔灌注桩是合适的。3.2降水或止水方案比较选型论证深基坑开挖绝大多情况下都需要进行人工降低地下水。根据中国有色金属工业长沙勘察设计研究院提供的岩土工程勘察报告,本场地在勘察期间，场区内水文地质条件简单，地下水主要为赋存于第四系冲积圆砾等地层中的潜水，受大气降水及地表水补给，水量较少且不稳定，未形成连续稳定水位面。场地中第四系冲积圆砾属弱透水性地层，是拟建场地内主要含水层。第四系冲积圆砾的渗透系数为6.0cm/s。并且本场地无地下水径流，地层给水度小，可使用明沟排水，施工技术简单，经济合理。综上所述，故选用基坑外设明沟排水进行基坑的排水措施。3.3 支护结构方案及降水止水方案确定3.3.1技术可行性比较以上方案均是可行的,无大的技术难题。在工程实践中,四种方法均已广泛应用于深基坑支护中, 均为较理想的基坑支护施工方法。但是,各方法也有其自身的优缺点。地下连续墙支护墙体刚度大,防渗挡土能力强;支护挡土,止水,可不采用止水措施，机械化程度高，适用于各种土质环境中施工，施工造价高,施工要求严格,墙板之间的接缝技术是地下连续墙止水防渗的关键。排桩支护，也由于其造价高，施工工期长，限制了其在此处实施。综合考虑选用放坡开挖、土钉墙支护、桩锚支护、土钉墙+预应力锚杆支护复合型支护是比较合理的。钻孔灌注桩施工需要另外修建泥浆池，污染环境，在城市生活地区不是很适用。沉管灌注桩施工，沉管时噪声大，对周围建筑有强烈的震动，在此处靠近天心区政府，不宜使用。长螺旋灌注桩施工，成孔不用泥浆或套管护壁，施工无噪声、无振动，对环境无泥浆污染，很适合用于此地。在止水降水方面，根据勘察报告提供的资料及综合分析，由于本场地无地下水径流，地层给水度小，因此基坑设计是可以不考虑基坑止水降水措施，仅在基坑顶部和底部设置截水沟即可。3.3.2 经济性比较放坡开挖，最经济，工期最短。 土钉墙支护施工费用大约为400-500元/m3，施工速度快，在本工程中适合使用于基坑南面EF段。土钉墙+预应力锚杆支护施工费用大约为400-700元/m3，施工速度比土钉墙较慢些，但比较经济，适合使用于本基坑的东面、南面的HI段。连续墙施工费用计算大约为0.22-0.25万元/m3(含钢筋)。施工速度较慢，但需墙体混凝土达到设计强度后方能进行基坑开挖，因而工期较长。桩锚支护施工费用大约为700元/m3，经济性比地下连续墙节约，并且其控制变形较好，适合使用于本基坑的西面。长螺旋钻孔灌注桩桩，计算大约为800-900元/m3 。该方法同时施工作业面大，施工速度较快，但桩的强度需要达到设计要求后方能开挖，所以需要较长的养护时间。3.3.3综合论证1在技术方案可行的条件下，关键是分析其经济性。从造价上看出放坡开挖最经济，土钉墙支护为地下连续墙的10%-15%，土钉墙+预应力锚杆支护为地下连续墙的15%左右，桩锚支护稍高些，为地下连续墙的35%左右；从工期上看，地下连续墙施工工期最长。2但综合考虑基坑周围外有对沉降要求较高城市道路和工棚、售楼部，考虑到围护稳定性和控制基坑位移量，结合工程造价，在不影响工期的情况下，采用分段支护，结合不同的环境条件采用不同的支护方案，认为采用放坡开挖、土钉墙支护、桩锚支护、土钉墙+预应力锚杆支护几种方案合理。3为控制工期，降低基坑支护造价，桩锚支护的成桩选用长螺旋灌注桩。4基坑排水措施采用明沟排水。综上所述本工程采用放坡开挖、土钉墙支护、桩锚支护、土钉墙+预应力锚杆支护支护方案，排水措施采用明沟排水。各区段支护方案详见附录: DX2007218-02 施工平面布置图第4章 基坑支护结构设计及其计算（验算）4.1设计计算参数的选定及设计说明4.1.1场地标高及超载情况：1选择地坪标高为绝对标高78.90m。2根据岩土工程勘察报告提供资料及现场情况，基坑东、西及南部局部区段地表均布荷载取q=15kPa。 4.1.3关于、值的取定：土体的破坏通常都是剪切破坏。土体的抗剪强度是土体抵抗剪切破坏的极限能力。土参数特别是抗剪强度参数和值对基坑支护设计影响很大。、值取值是否合理，很大程度上决定着设计的成败。本设计主要从以下几方面考虑、的取定：1地基是厚度大的饱和粘土，预计在加荷载期间来不及排水，这时可采用“不固结不排水”的抗剪强度指标、来校核该地基在加荷阶段的地基稳定性。2如果渗透性很小的土层很薄，预计在加荷载期间，土层能在每一级荷载下充分排水固结，则可用“固结排水剪”的、值来校核或计算。3抗剪强度参数除因试验方法不同外，还受降水、施工方法、工期等因素的影响，此外应力路径对土参数影响也很大。4深基坑开挖，宏观上属于卸载问题，土体中正应力下降，偏应力则增大，对于卸载问题采用 “不固结不排水” 的抗剪强度指标、值偏于危险，受基坑开挖卸荷等影响，土体中易产生卸荷裂隙，考虑到水渗入裂隙的影响，将会降低土的抗剪强度，采用“不固结不排水” 的抗剪强度指标、值更偏于危险。本设计考虑工程开挖支护的深度范围内为填土、粉质粘土，施工期间正处于春季多雨季节，而且工期长达两个月，鉴于长沙勘察设计研究院提供的岩土工程勘察报告、值取值建议及长沙市地区经验，本设计采用固结排水剪的强度指标来校算稳定。4.1.4土压力计算1关于基坑桩墙侧土压力计算模式很多，主要有朗肯、库仑土压力理论,本设计使用的是朗肯土压力理论。2本设计的土压力模型主要采用太沙基等人的土压力模型；关于墙后土分层的土压力，主要有两种算法：一种是视分层情况，取一个综合的加权平均数，当作墙后为一均匀土层，这种方法难于确定、值；另一种是分层计算土压力，用各层的计算，土压力图形就不是三角形或矩形，而成为有台阶的图形。本设计即是用分层法计算土压力。3为使设计更符合工程实际，保证工程的经济性,考虑基坑支护施工过程中对土压力的影响，本文在设计土钉、锚杆时，土压力分布采用了杨光华教授的经验分布公式。4当墙后有地下水时，在砂土中一般用水土分算，在粘土中一般用水土合算。5由于本基坑填土部分较厚，几乎整个基坑开挖深度范围内都是填土，其取值主要是根据长沙市地区经验来取值的。4.2 支护结构荷载计算根据中国有色金属工业长沙勘察设计研究院提供的岩土工程勘察报告中的岩土设计参数建议及综合考虑长沙市地区经验，场地的岩土的工程性质，地基土的物理力学性质参数取值见表4-1：指标地层基坑各向平均厚度h(m)天然重度gKN/m3内摩擦角j （）凝聚力CkPa锚固体的土层粘结强度t kPa东段南段西段北段杂填土7.77.07.06.619.510.010.037.00.840.711.21.44粉质粘土2.02.12.53.219.114.020.048.00.780.611.281.64卵砾2.64.74.83.020.025.018.0120.00.640.411.572.46粉质粘土8.08.08.08.020.018.025.062.00.730.531.381.89表4-1 土的物理力学性质参数取值表根据朗肯土压力理论：主动土压力强度为： （4-1）被动土压力强度为： （4-2）主动土压力为： （4-3）被动土压力为： （4-4）计算高度： （4-5） （4-6）式中： 主动土压力系数，=tg45；土的重度（kN/m3）；土的内聚力（kPa）； 土的内摩擦角（）；h计算点距填土面的深度（m）.4.3支护结构设计计算4.3.1 基坑西边AB段桩锚支护方案由于本段设计为两层地下室，而且又紧邻城市道路，对基坑稳定性要求较高，故采用稳定性好的桩锚支护形式。根据建筑基坑支护技术规程（JGJ120-99）并参考长沙地区的施工经验，采用锚杆的水平间距为1.2m，锚杆倾角为15，钻孔直径为130mm。本段为多支点桩锚支护，设置三层锚杆，埋置深度分别为-1.5m、-4.0m、-7.0 m。桩采用的形式为长螺旋钻孔灌注桩，直径为600mm，桩间距为1.2m。基坑深为9.5m，区段长度为74.0m, 土压力计算采用水土合算，地面荷载为15kPa。锚杆初步布置：第一道锚杆：支撑中心点-1.5m，考虑钻机的高度0.5m，为方便锚杆施工，在开挖至-2.0m处设置锚杆，但这层锚杆必须保证设置第二层锚杆前基坑的稳定，故土压力必须计算至第二层锚杆的位置-4.0m。 第二道锚杆：支撑中心点位于位于-4.0m，同样考虑钻机的高度0.5m，在开挖到-4.5m处设置锚，土压力必须计算至第三层锚杆的位置-7.0m。第三道锚杆：支撑中心点-7.0m，考虑钻机的高度0.5m，为方便锚杆施工，在开挖到-7.5m处设置锚杆，土压力必须计算至基坑坑底的位置-9.5m。自稳定高度计算： （4-7）代入数据计算有：4.3.1.1 计算支撑内力（1）第一道锚杆支撑：支撑中心点B点-1.5m处，土压力计算至-4.0m处O点。如图4.1所示。在-4.0m处的主动土压力强度： = （4-8）图4.1 第一道锚杆支撑受力计算示意图代入数据计算有： 在-4.0m处的被动土压力强度： （4-9）代入数据计算有： =24.0kPa因为：设土压力强度零点在（-4.0-x）处，即 （4-10）代入数据计算有： x=1.78m以此点即是土压力强度零点A点。求第一道锚杆支撑每延米的力T：（对A点取矩，即） （4-11）代入数据计算有： 解得： kN/m第一道锚杆设计：自由段长：La=0.71(4+1.78-1.5)=3.04m锚杆抗拔力设计值：T=99.42KN锚固段长度：Le=6.58m锚杆张拉段长度L=0.1m锚杆总长L= La+ Le+L=3.04+6.58+0.1=9.72m 取锚杆10m长。锚杆配筋：拉杆钢筋的截面积A= 其中：d为钢筋直径； f为钢筋强度标准值。 d= 取1根22钢筋（2）第二道锚杆支撑，支撑点在-4.0m处的O点，土压力计算至-7.0m的D点，揭露至纷质黏土层，如图4.2所示： 在-7.0m处D点的粉质粘土层顶部的土压力：=被动土压力强度:可知: 则将土压力强度零点C看作在（-7.0x）m处 （4-12）代入数据计算有： 图4.2 第一、二道锚杆支撑受力示意图求第二道支撑每延米的力（对B点取矩，即） （4-13）式中： 代入数据： 解得：T=114.35kN/m第二道锚杆设计：自由段长：La=0.71(7+0.51-4.)=2.49m锚杆抗拔力设计值：T=169.75kN锚固段长度：Le=11.24m锚杆张拉段长度L=0.1m锚杆总长L= La+ Le+L=2.49+11.24+0.1=13.83 取锚杆14m长。锚杆配筋：拉杆钢筋的截面积A= 其中：d为钢筋直径； f为钢筋强度标准值。 d= 取1根28钢筋.第三道锚杆支撑:支撑点在-7.0m,土压力计算至-9.5m处, 揭露至圆砾层在基坑底部土压力强度: e= = = e则将土压力强度零点C看作在（-9.5x）m处 （4-14）代入数据计算有：20x2.46+2181.57=(15+719+2.519.1+x20) 0.41-2180.64 x=0.052m求第三道支撑每延米的力T（对C点取矩，即） 由前面计算可知:E= h=mE=kN h=则: 代入数据得:66.97(9.5-1.5+0.052)+114.35(9.5-4+0.052)+T2.552=297.734.74+189.451.222 得: T=206.04kN/m第三道锚杆设计：自由段长：La=0.53(9.5-7+0.17)=1.42m锚杆抗拔力设计值： T=305.87kN锚固段长度：Le=15.61m锚杆张拉段长度L=0.1m锚杆总长L= La+ Le+L=1.42+15.61+0.1=17.13 取锚杆18m长。锚杆配筋：拉杆钢筋的截面积A= 其中：d为钢筋直径； f为钢筋强度标准值。d= 取1根36钢筋.4.3.1.2 计算桩长（1）求基坑底部土压力零点处D点反力P： （4-15）代入数据计算有：（2）嵌入深度的计算：考察CD段，对D点取矩，设嵌入深度为x，如图4.3所示： M0 代入数据得：如图所示：图4.3 桩的插入深度示意图得到临界入土深度：t。=（3.82+0.052）m 设计入土深度： 3.8+0.052=3.852m实际桩长=m，取桩长为14.0m4.3.1.3 计算各道锚杆支撑间桩的最大弯矩（1）第一道锚杆支撑以下第二道锚杆支撑以上的最大弯矩。受力分析图如图4.4：假设剪力为零的点在（-1.5-x） m处： （4-16）代入数据计算有： x=2.05m 图4.4 第一，第二道锚杆支撑间最大弯矩示意图此点处的弯矩最大，即： （4-17）代入数据计算有： =67.64kNm（2）第二道锚杆支撑与第三道锚杆之间的最大弯矩：受力分析图如图4.5：图4.5 第二道支撑与第三道锚杆间最大弯矩示意图假设剪力为零的点在（-4.0-x） m处： （4-16）代入数据计算有： 66.97+114.32=(49.23+13.85x)(4-0.44+x) 此点处最大弯矩 （418）代入数据计算有： =211.83（3）第三到锚杆至坑底以下的最大弯矩：假设剪力为零的点在（-7.0-x） m处： （4-19）代入数据计算有： 此点处的弯矩最大，即： （4-20）代入数据计算有： =（4） 坑底以下的最大弯矩 假设剪力为零的点在（-9.5-x） m处： （4-21）代入数据计算有： 解得：x=0.77m此点处的弯矩最大，即： （4-22）代入数据计算有： =根据以上计算结果，可得：4.3.1.4 排桩配筋计算，如图示：拟桩采用 6001200 C30砼 保护层厚度a=50mm 如图4.6 支护桩沿截面周边均匀配筋的圆形截面示意图4.6。 4.3.1.4.1主筋的设计： 图4.6 支护桩沿截面周边均匀配筋的圆形截面示意图取值： 桩截面积A=所