毕业设计办公大楼的基坑支护设计

1、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

2、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 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.th

3、e 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 interna

4、l 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

5、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

6、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 目目 录录 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.3 2.1 场区工程地质条件.3 2.2 水文地质条件.4 2.3 基坑周边环境情况.5 3.基坑支护方案设计.3 3.1 设计优选.3

7、 3.1.1 设计依据.3 3.1.2 基坑支护方案优选.3 3.1.3 支护方案设计分析.5 3.2 支护方案的设计原则及计算参数的确定.6 3.2.1 设计原则.6 3.2.2 参数的初选.6 4.基坑支护设计计算.8 4.1 基坑支护设计的主要内容.8 4.2 设计计算.8 4.2.1 水平荷载的计算.10 4.2.2 各层土的水平荷载计算.11 4.2.3 水平抗力计算.14 4.2.4 各层土水平抗力计算.15 4.2.5 支点力计算.17 4.2.6 嵌固深度验算.19 4.2.7 灌注桩结构设计.23 4.2.8 桩身最大弯矩的计算.24 4.2.9 桩身的配筋计算.24 4.3

8、 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.36 4.4.1 基坑稳定性验算.36 4.4.2 锚杆整体稳定性验算.38 4.4.3 围护桩底地基承载力验算.40 4.4.4 抗倾覆稳定性验算.41 5 截水、排水措施 .43 5.1 概述.43 6 施工组织与工程监测.36 6.1 支护结构的施工.36 6.1.1 施工要求.36 6.1.2 支护桩施工.36 6.1.3 锚杆施工.37 6.1.4 土方开挖.38 6.2 工程监测.38 6.2.1 监测的目的.38 6.

9、2.2 监测的主要内容.38 6.2.3 监测的主要仪器.38 6.2.4 监测的方法.39 6.3 环保措施.39 6.3.1 降低噪音污染措施.39 6.3.2 降低粉尘污染措施.39 6.4 应急措施.40 7.结论与建议.41 参考文献.42 致谢.42 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

10、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

11、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

12、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，基坑侧壁安全等级为二级。 基坑北侧与丰谷路相临

13、，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 11 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

14、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。 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

15、5.00 米。 基坑设计参数：。 asa kpqkpcmkn 0 . 20,10,0 . 8,/18 0 2 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 0.62.4m，层面埋深 2.75.0m。 基坑设计参数：。 asa kpqkpcmkn 0 . 18,5,7,/ 0 . 18 0 2 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 0.93.9m，层面埋深 2.66.0m。 基坑设计参数：。 asa kpqkpcmkn0 .35,25,0,/ 5 . 17 0 2 4.冲积中砂层：灰灰白色，饱和，松散，含淤泥

16、质或粘性土。标贯平均 6.1 击， 厚度 0.93.3m，层面埋深 2.66.0m。 基坑设计参数：。 asa kpqkpcmkn 0 . 40,27,0,/ 0 . 18 0 2 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 1.52.6m，层面埋深 4.28.5m。 基坑设计参数：。 asa kpqkpcmkn 0 . 40,10,25,/19 0 2 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 0.82.6m，层面埋深 4.28.5m。 基坑设计参数：。 asa kpqkpcmkn 0 . 40,15,25,/19

17、0 2 7.粉质粘土层：褐红色，稍湿，硬塑。标贯平 15.2 击，厚度 1.56.9m，层面 埋深 8.014.0m。 基坑设计参数：。 asa kpqkpcmkn 0 . 50, 5 . 13,35,/ 8 . 19 0 2 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 1.54.5m，层面埋深 10.516.5m。 基坑设计参数：。 asa kpqkpcmkn 0 . 80,25,45,/ 5 . 20 0 2 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 1.215.3 米，层面埋深

18、 12.519.0 米。 基坑设计主要参数：=21.0kn/m,c=50.0kpa, =25, =80.0kp。 s q 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 0.77.1 米，层面埋深 15.029.5 米。 基坑设计主要参数：=22.0kn/m,c=80.0kpa,=30,=200.0kp。 s q 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 17.633.7 米。 基坑设计主要参数：=22.0kn/m,c=10mpa,=35, =300.0kp。 s q 典型地质

19、剖面图如下 基 坑 典 型 地 质 剖 面 图 杂填土 3.6 淤泥质土 0.9 粉质粘土 2.2 全风化岩 3 可塑粉质粘土 2.8 硬塑粉质粘土 4.3 2.2 水文地质条件 场地地下水位埋深 1.42.5 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。 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

20、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 3. 基坑支护方案设计 3.1 设计优选 3.1.1 设计依据 1、浙江省勘察设计有限公司岩土工程勘察报告 ； 2、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 ； 3、中华人民共和国国家标准岩土工程勘察规范 （gb50021-2001） ； 4、中华人民共和国国家标准混凝土结构设计规范 （gb50204） ； 5、中华人民共和国国家标准建筑地基基础设计规范 （gb50007-2002） ； 6、浙江省标准建筑地基基础设计规范 （gbj15-31-2003）;

21、7、中华人民共和国行业标准建筑基坑支护技术规范 （jgj120-99） ； 8、嘉兴市标准嘉兴地区建筑基坑支护技术规定 （gjb02-98） 。 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

22、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

23、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

24、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

25、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） 。 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

26、中排桩采用钻孔 灌注桩。 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

27、建筑基坑支护技术规程 （gb120-99） ，基坑重要性系数 0=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 表 3-1 土层设计计算参数 渗透系数 重度 粘聚力 c 内摩擦 角 水平 kh垂直 kv土 层 （kn/m3） (kpa)() （cm/s）（cm/s） 杂填土 19.58102.52e-62.37e-6 淤泥质土层 18755.72e-73.30e-7 冲积粉质粘土层 1923153.56e-62.74e-6 可塑粉质粘土层 1825153.89e-62.64e-6 硬塑粉质粘土层 2035181.00e-71.00e-7 全风化岩层 20

28、.545250.54e-70.97e-7 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

29、.8m 即 =7.8m，插入全风化岩 3.0m。 d h 图 4-1 1 区 k12 地质资料、参数图 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: ) 2 45(tan 2i ai k 被动土压力系数: ) 2 45(tan 2i pi k （1）支护结构水平荷载标准值按下列规定计算： ajk e 1）对于

30、碎石土及砂土： a) 当计算点深度位于地下水位以上时： （4.1.1） aiikaiajkajk kcke2 b) 当计算点深度位于地下水位以下时： （4.1.2） waiwawajwajaiikaiajkajk khmhzkcke)()(2 式中 第 层土的主动土压力系数； ai ki 作用于深度处的竖向应力标准值； ajk j z 三轴实验确定的第 层土固结不排水（快）剪粘聚力标准值； ik ci 计算点深度； j z 计算参数，当时，取，当时，取 h； j mhzj j zhzj 基坑外侧水位深度； wa h 计算系数，当时，取 1，当时，取零； wa hhwahhwa 水的重度。 w

31、2）对于粉土及粘性土： （4.1.3） aiikaiajkajk kcke2 （2） 基坑外侧竖向应力标准值按下列规定计算： ajk （4.1.4） okrkajk （3）计算点深度处自重应力竖向应力 j z rk 1）计算点位于基坑开挖面以上时： （4.1.5） jmjrk z 式中深度以上土的加权平均天然重度。 mj j z 2）计算点位于基坑开挖面以上时： （4.1.6）h mhrk 式中开挖面以上土的加权平均天然重度。 mh （4）第 层土的主动土压力系数应按下式计算i ai k （4.1.7）) 2 45(tan 02ik ai k 式中 三轴实验确定的第 层土固结不排水（快）剪摩擦

32、角标准值。 ik i （5）第 层土的土压力合力按下式计算iea （4.1.8） hiaikaikai sheee)( 2 1 式中 第 层土土层顶部的水平荷载标准值； aik e i 第 层土土层底部的水平荷载标准值； aik ei 第 层土的厚度； i hi 锚杆的水平间距。 h s 4.2.2 各层土的水平荷载计算 （1）人工填土层（3.6m） 839. 0, 7 . 0,10,8,/5 .19 11 0 11 2 1 aaa kkkpcmkn 基坑外侧竖向应力标准值： 2 01 /20mknq okrkka 2 1111101 /2.906.35.1920mknhhq kaokrkka

33、 水平荷载标准值： 2 11101 /576. 0839 . 0 827 . 0202mknkcke aakaka 2 11111 /35.57839 . 0 8270 . 0 2 . 902mknkcke aakaka 水平合力： mknheee kakaa /27.1046 . 3)35.57576 . 0 ( 2 1 )( 2 1 1111 水平荷载作用点离该土层底端的距离： m ee eeh z aikaok kaka 212 . 1 35.57576 . 0 35.57576. 02 . 3 6 . 32 . 3 101 1 （2） 淤泥质土层（0.9m） 916 . 0 ,84 .

34、 0 ,5,7,/ 0 . 18 22 0 22 2 2 aaa kkkpcmkn 基坑外侧竖向应力标准值： 2 12 / 2 . 90mkn kaka 2 0102 / 4 . 1069 . 0 0 . 18 2 . 90mknq kakrkka 水平荷载标准值： 2 22222 /94.62916 . 0 7284 . 0 2 . 902mknkcke aakaka 2 22222 /55.76916 . 0 7284. 04 .1062mknkcke aakaka 水平荷载： mknheee kakaa /75.699 . 0)55.7694.62( 2 1 )( 2 1 2212 水平

35、荷载作用点离该土层底端的距离： m ee eeh z kaka kaka 435 . 0 55.7694.62 55.7694.622 . 3 9 . 02 . 3 21 212 2 （3） 粉质粘土层(2.2m) 767 . 0 ,588 . 0 ,15,23,/19 33 0 33 2 3 aaa kkkpcmkn 基坑外侧竖向应力标准值： 2 23 /4 .106mkn kaka 2 33203 / 2 . 1482 . 219 4 . 106mknh kakrkka 水平荷载标准值： 2 33333 /28.27767 . 0 232588 . 0 4 . 1062mknkcke aa

36、kaka 2 33333 /86.51767 . 0 232588 . 0 2 . 1482mknkcke aakaka 水平荷载： mknheee kakaa /05.872 . 2)86.5128.27( 2 1 )( 2 1 3333 水平荷载作用点离该土层底端的距离： m ee eeh z kaka kaka 986 . 0 86.5128.27 86.5128.272 . 3 2 . 22 . 3 33 333 3 （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 对于粉土及粘土： aii

37、kaiajkajk kcke2 qrkajk jmjrk z 深度以上土的加权平均天然重度； mj j z 求得 2 /52.18mkn mj mkn ajk / 7 . 186 2)767 . 0 ,588. 0,15,25,/18 44 0 44 2 4 aaa kkkpcmkn 基坑外侧竖向应力标准值： 2 34 /2 .148mkn kaka 2 44304 /1861 . 218 2 . 148mknh kakrkka 水平荷载标准值： 2 44444 /79.48767 . 0 252588 . 0 2 .1482mknkcke aakaka 2 44444 /01.71767.

38、0252588 . 0 1862mknkcke aakaka 水平荷载： mknheee kakaa /77.1373 . 2)01.7179.48( 2 1 )( 2 1 4444 水平荷载作用点离该土层底端的距离： m ee eeh z kaka kaka 079 . 1 01.7179.48 01.7179.482 . 3 3 . 22 . 3 44 444 4 ea4=71.01kn （5）硬塑粉质粘土层(4.3m) 726. 0,527 . 0 ,18,35,/20 66 0 55 2 5 aaa kkkpcmkn 基坑外侧竖向应力标准值： 2 45 /186mkn kaka 2 5

39、 /186mkn ka 水平荷载标准值： 2 55555 /39.47726 . 0 352528 . 0 1862mknkcke akaka 2 55555 /39.47726 . 0 352528 . 0 1862mknkcke aakaka 水平合力： mknheee kakaa /78.2033 . 4)39.4739.47( 2 1 )( 2 1 5555 水平荷载作用点离该土层底端的距离 z： mz15 . 2 2/3 . 4 5 （6）全风化岩层(3.0m) 637 . 0 ,405 . 0 ,25,45,/5 .20 66 0 66 2 6 aaa kkkpcmkn 基坑外侧竖

40、向应力标准值： 2 56 /186mkn kaka 2 6 /186mkn ka 水平荷载标准值： 2 66666 /18637 . 0 452405 . 0 1862mknkcke aakaka 2 66666 /18637 . 0 452405 . 0 1862mknkcke aakaka 水平荷载： mknheee kakaa /363)1818( 2 1 )( 2 1 6666 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

41、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按下列规定计算： pjk e 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： （4.2.1） wpiwpjaiikaiajkajk khzkcke)1)(2 式中 作用于基坑底面以下深度处的竖向应力标准值； pjk j z 第 层土的被动土压力系数。 pi ki 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： （4.2.2） piikpipjkpjk kcke2 （2）作用与基坑底面以下深度处的竖向应力标准值按下式计算： j

42、z ajk （4.2.3） jmjpjk z 式中深度以上土的加权平均天然重度。 mj j z （3）第 层土的被动土压力系数应按下式计算i pi k ) 2 45(tan 02ik pi k （4.2.4） （4）第 层土的水平抗力为：i p e hipikpikpi sheee)( 2 1 （2.2.5） 式中 第 层土土层顶部的水平抗力标准值； pik e i 第 层土土层底部的水平抗力标准值； pik ei 第 层土的厚度； i hi 预应力锚索的水平间距。 h s 4.2.4 各层土水平抗力计算 （1）可塑粉质粘土层 302. 1,695. 1,15,25,/18,5 . 0 44

43、0 54 2 44 ppkakkk kkkpcmknmh 作用于基坑底面以下深度处的竖向应力标准值： j z 2 444 2 4 /95 . 018,/0mknhmkn kkkpkp 水平抗力标准值： 2 44444 /10.65302 . 1 252695 . 1 02mknkcke pkpkpkp 2 44444 / 4 . 80302 . 1 252695 . 1 92mknkcke pkpkpkp 水平抗力： mknheee kppp /38.365 . 0) 4 . 8010.65( 2 1 )( 2 1 4445 水平抗力离该土层底端的距离： m ee eeh z kpkp kpk

44、pk k 241 . 0 4 .8010.65 4 . 8010.652 . 3 5 . 02 . 3 44 444 5 （2）硬塑粉质粘土层 375 . 1 ,891. 1,18,35,/20,3 . 4 55 0 55 2 55 ppkakkk kkkpcmknmh 作用于基坑底面以下深度处的竖向应力标准值： j z 2 555 2 5 /953 . 4209,/95 . 018mknhmkn kkkpkp 水平抗力标准值： 2 55555 /52.88375 . 1 262891 . 1 92mknkcke pkpkpkp 2 55555 /12.251375 . 1 262891 .

45、1 952mknkcke pkpkpkp 水平抗力： mknheee kppp /23.7303 . 4)12.25152.88( 2 1 )( 2 1 5555 水平抗力离该土层底端的距离： m ee eeh z kpkp kpkpk k 807 . 1 12.25152.88 12.25152.882 . 3 3 . 42 . 3 55 555 5 （3）全风化岩层 568 . 1 ,458 . 2 ,25,45,/ 5 . 20,3 66 0 66 2 66 ppkakkk kkkpcmknmh 作用于基坑底面以下深度处的竖向应力标准值： j z 2 56 /95mkn kakp 2 6

46、656 / 5 . 1563 5 . 2095mknh kkkakp 水平抗力标准值： 2 66666 /63.374568 . 1 452458 . 2 952mknkcke pkpkpkp 2 66666 / 8 . 525568 . 1 452458. 2 5 . 1562mknkcke pkpkpkp 水平抗力： mknheee kppp /65.13500 . 3) 8 .52563.374( 2 1 )( 2 1 6666 水平抗力离该土层底端的距离： m ee eeh z kpkp kpkpk k 944 . 0 8 . 52563.374 8 . 52563.3742 . 3

47、22 . 3 66 666 6 由以上计算步骤可得 k12 的水平荷载、水平抗力如下图所示 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 ： 1c h 基坑底面水平荷载标准值：=73.38kn/m a e 由 可得： kpka ee 11 71.01=65.1+（80.4-65.1）/0.5 hc1 求得：mhc193 . 0 1 （2）计算支点力： 1c t 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 mkn heee acaca /77.1373 . 2)01.7179.4

48、8( 2 1 )( 2 1 44 其作用点离设定弯矩零点的距离： mh ca 168.1 01.7179.48 01.7179.482 . 3 193.03.2 4 ea4=71.01 0.193=13.71kn 图 4-3 支点简力计算图 合力之和： eac kneeeeee aacaaaac 55.41271.1377.13705.8775.6927.104 44321 各土层水平荷载距离设定弯矩零点的距离为： mzhhac805 . 6 212. 16 . 3193 . 9 193. 9 111 按上述计算方法可得： ha4=1.272 ha5=0.09655mmhmh caca 479

49、 . 3 ,128 . 5 32 合力作用点至设定弯矩零点的距离： ac e m e haeahehehehe h ac aacaacaacaa ac 75. 3 55.412 09655 . 0 71.13272 . 1 77.137479 . 3 05.87128 . 5 75.69805 . 6 27.104 55 44332211 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： pc e 设定弯矩零点以上的水平抗力包含第四层土。 2 4 2 4 /61.70587. 1193 . 0 1810.65,/10.65mknemkne cpkp 水平抗力 pc e mknepc/ 1

50、. 13193 . 0 )61.7010.65( 2 1 水平抗力作用点离设定弯矩零点的距离： pc e mhpc095 . 0 61.7010.65 61.7010.652 . 3 193. 0 计算支点力： 1c t 设定锚杆插于离地面 3m 的位置处，则 =9-3=6m 1 t h 支点力为： kn hh eheh t ct pcpcacac c 61.249 193 . 0 6 095. 0 1 . 1355.41275 . 3 11 1 4.2.6 嵌固深度验算 验算准则为： ，则嵌固深度设计符合基坑的 02 . 1)( 011aadtcpp ehhhteh 受力要求。 基坑外侧水平

51、荷载标准值合力之和： ai e 65432aaaaaaqa eeeeeee mkn /13.6743678.20351.3577.13705.8775.6927.104 各土层水平荷载距离桩底面的距离为： mzhha412.14212 . 1 6 . 3 6 . 16 8 . 16 111 按上述计算方法可得： mhmh mha mh mhmh aa a aa 5 . 1,15 . 5 55. 7 4 879 . 8 ,086.11,735.12 65 4 32 的作用点距离桩底的距离： a e a h m e hehehe h a aaaaaa a 83. 8 13.674 5 . 1361

52、5. 578.203.086.1105.87735.1275.69412.1427.104 . 662211 基坑内侧水平抗力标准值合力之和： pj e mkneeee pppp /26.211765.135023.73038.36 654 各土层水平荷载距离桩底面的距离为： mzhh kkp 541 . 7 241 . 0 5 . 08 . 78 . 7 444 按上述计算方法可得：,944 . 0 ,807. 4 35 mhmh ap 的作用点距离桩底的距离： p e p h m e hehehe h p ppppp p 39.2 26.2117 944.065.1350807.423.7

53、30541.738.36 665544 嵌固深度验算 aadtcpp ehhhteh 011 2 . 1)( 013.67483 . 8 0 . 12 . 1)8 . 76(61.24926.211739 . 2 满足要求！ 4.2.7 灌注桩结构设计 灌注桩直径 800mm，砼强度 c25，受力刚劲采用级刚劲，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 mmh hdh 7 . 700 64 80014 . 3 126412 4444 取mmh700 4.2.8 桩身最大弯

54、矩的计算 由表 4-1 已算出的，及 t=249.61kn 可以知道剪力为零的点在基坑底上 ai e pi e 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 以下米 令 为基坑顶到剪力 5 . 4 mm 为零的点的距离.则有： 剪力为零的土压力： x xkke acaxrqaxm a 17.1128.27767 . 0 232588. 0 )199 . 0186 . 35 .1920 323)5 . 4( 3 （ 此层的土压力 ： 2 585 . 5 28.27 2 )17.1128.2728.27( xx xx axm 因为距基坑顶为处的剪力为零，则有： m x 12

55、 0 aaxm teeae 整理得： 59.7528.27585 . 5 2 xx 解得 ： mx974 . 1 由于最大弯矩点就是剪力为零的点，即，所以 m x474 . 6 974 . 1 5 . 4 m x 最大弯矩可表示为： 11223maxtaaaxm mtyeyeyey 将数据代入解得：mknm.67.373 max 4.2.9 桩身的配筋计算 则此桩的配筋可转化为截面为的矩形截面梁进行配筋。mmmmhb7001000 所以有：环境类别为二级，砼强度 c25，钢筋采用 hrb335 的级钢筋。 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： mmh650

56、50700 0 有砼及钢筋的等级查表可得， 2 11.9/ c fn mm 2 300/ y fn mm 2 1.27/ t fn mm 1 1.0 1 0.80.55 b -混凝土轴心抗压强度设计值 c f -钢筋强度设计值 y f -混凝土轴心抗拉强度设计值 t f -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 -统称为等效矩形应力图系数 11 -相对界限受压区高度 b 求计算系数： 074 . 0 6501000 9 . 11 1067.373 2 6 2 0 1 bhfc m s 可以55 . 0 077 . 0 0

57、74 . 0 211211 bs 962 . 0 2 211 s s 故 ， 2 6 1992 650962. 0300 1067.373 0 mm hf m s sy a 所以选用 622 2 2281mm s a （2）桩身箍筋配筋 按构造要求取：梁中箍筋最大间距 smax=250mm.。螺旋箍。在坑底、8mm直径 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 灌注桩剖面图 验算适用条件： 1.，满足。 b 2. ，同时，故可以。 0 0 min0 0 19 . 0 45 . 0 325 . 0 7001000 2281 y t f f 0.2% 即配

58、筋为 622 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 荷载的

59、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 图4-7螺母锁定式锚头 螺杆 锚杆 螺帽 4.3.3 锚杆设计计算 锚杆倾角设为，锚杆孔径设为 150mm，锚杆间距为 1000mm,为锚杆联结排桩 0 30 并锚固于土中的示意图，如图 4-8 所示。 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

60、由上述计算可知：支点力kntc61.249 1 kntt cd 01.31261.2490 . 125 . 1 25 . 1 10 （2） 锚杆自由段长度 ) 2 1 45sin(/ ) 2 1 45sin()( 00 kkf dahl 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 654321 665544332211 hhhhhh hhhhhh k 0 95.15) 3253 . 4188 . 2152 . 2159 . 056 . 310( 8 . 16 1 mhhl ctt 193 . 6 193 . 0 6 11 576 . 3