河南理工毕业设计基坑支护

1、摘 要市泰合小区3#住宅楼，拟建建筑场地的东侧和南侧现为公路，设置地面荷载为20kPa，北侧和西侧为同小区其他建筑物,基坑深度均大于本设计基坑，地面荷载设为10kPa，拟建住宅楼高度为80m，基坑深度为8m，设置两层地下室，作为停车场和机房用地，基坑四周距离围墙15m左右，采用排桩加锚杆支护，其中AB、AD侧采用单排锚杆，BC、CD侧设置两排锚杆进行支护。AB、AD侧桩的嵌固深度为5.5m，BC、CD侧为6.0m，总的桩长在14.0m左右。锚杆AB、AD侧锚杆长为20.0m，BC、CD侧一层锚杆长15.16m，二层锚杆长为18.84m，设计中还对基坑进行降水，采用轻型井点降水系统，井点管间距周

2、边为3.2m，角落地方为2.8m，选用两台3B-19型离心泵，轴功率为8.0kW。所以根据场地工程地质条件，为了满足此挡土墙和边坡的安全、经济、合理等问题，最终确定采用排桩支护、桩锚支护和放坡支护开挖三种支护方式经过几种方案的优选，四周均采用桩锚支护方案，满足工程要求。本设计主要对此基坑工程进行方案论证选择、设计计算与基坑降排水和工程监测。关键词：基坑支护；桩锚支护；基坑降水；工程监测67 / 72AbstractWuhan City, the Tai He biotope proposed residential buildings, The east and south of the pr

3、oposed building site is now the highway, set the ground load 20kPa, north and west with the other buildings of the district, the pit depth is greater than the design pit, the ground load is set to 10kPa, The proposed residential building height of 80 meters, the pit depth of 8 meters, set up a two-t

4、ier basement car park and the engine room space, pit distance fence around 15meters or so. There is two rows bolt anchor in the side of BC, CD, and single row in the side of AB, AD. the use of soldier pile retaining pile embedded depth AB, AD side5.5 meters, BC, CD, side 6.0 meters . The total pile

5、is 14.0 meters or so. Anchor AB, AD side of the bolt is20.0 meters, BC, CD, side is15.16 meters in the first floor, and 18.84 meters in the last floor .the design of the pit precipitationWell point dewatering system, the periphery of the well point tube spacing for 3.2 meters corner of the place is

6、2.8 meters, the choice of two 3B-19 centrifugal pump, the shaft power 8.0kW.so site engineering geological conditions, in order to meet the retaining walls and slope of the security, economic, reasonable, and ultimately to determine using the row of piles supporting pile anchor support and grading s

7、upport three supporting way through several programs preferred, are used around the pile - anchor the program to meet the engineering requirements.The design of this pit engineering demonstration program selection, design calculations, engineering, monitoring and construction design.Keywords: Founda

8、tion Pit; pile - anchor; pit precipitation; project monitoring目 录第一章绪论11.1 问题的提出11.2 基坑支护技术的发展现状11.3 常用基坑支护技术的方法21.3.1 排桩或地下连续墙21.3.2 水泥土墙21.3.3 土钉墙21.3.4 逆作拱墙21.3.5 放坡21.4 本设计的主要容与设计原则21.4.1 设计容21.4.2 设计原则3第二章工程地质资料与概况42.1 工程规模42.2 现场概况42.3 工程地质条件42.3.1 地形地貌42.3.2 气象条件52.3.3 场地土层52.4 水文地质条件62.5 基坑侧

9、壁安全等级6第三章基坑支护方案比选73.1 基坑环境条件73.2 支护结构选型73.2.1土钉墙支护73.2.2 喷锚网支护93.2.3 排桩支护103.2.4 土层锚杆设计参数12第四章基坑支护设计计算144.1 支护设计计算方法144.1.1 土质计算参数144.1.2 计算区段划分144.1.3 计算方法154.1.4 土压力系数计算154.2 AB、DA段支护结构设计计算154.2.1 土压力系数计算154.2.2 各土层土压力计算：164.2.3 排桩嵌固深度计算174.2.4 排桩力与配筋计算204.2.5 锚杆设计计算224.2.6 稳定性验算254.3 BC、CD段支护结构的设

10、计计算314.3.1 土压力系数计算324.3.2 各土层土压力计算334.3.3 开挖6.0m处一排锚杆计算354.3.4开挖8.0m处二排锚杆计算374.3.5 排桩嵌固深度384.3.6 排桩力计算384.3.7桩身配筋计算404.3.8 锚杆设计计算414.3.9 稳定性验算43第五章基坑降水计算505.1 基坑降水505.1.1 降水的意义505.1.2 降水的方法505.1.3 降水对周围环境的影响505.2 基坑降水的计算505.2.1 水井理论的基本假设515.2.2 基坑涌水量的计算515.2.3 基坑的等效半径515.2.4 基坑渗透系数k515.2.5 降水影响半径R52

11、5.2.6 基坑涌水量Q525.2.7 井点管的埋深H计算535.2.8 确定单井出水量q545.2.9 确定井点管数量545.2.10 确定井点管间距D545.2.11 抽水设备选型555.2.12 校核水位降低数值555.3 轻型井点降水的施工565.3.1 施工机具准备565.3.2 施工材料565.3.3 技术准备565.3.4 平整场地575.3.5 井点安装575.3.6 抽水585.3.7 施工注意事项58第六章基坑工程监测606.1 基坑工程监测目的606.2 基坑监测工作的容606.2.1 水平位移监测606.2.2 沉降监测616.2.3 测斜监测626.2.4 轴力监测6

12、36.2.5 基坑与周围环境的监测、测试636.3 基坑监测基本要求636.4 观测频率646.5 监测数据处理64第七章结论65参考文献67致68第一章 绪论1.1 问题的提出随着城市的建设基坑支护技术也不断发展，面对不同工程环境与条件，采用何种支护形式显得至关重要，同时把是否能保证基坑与周围环境的安全与工程造价低作为判断一个支护设计方案是否合理的标准。如果支护结构型式选择合理,就可以做到整个基坑以与整个建筑物的安全可靠,还可以带来可观的经济与社会效益。过去支护比较简单，一般能满足基坑安全施工，然而单一的支护技术已满足不了当前工程建设的发展需要，各种组合支护技术也蓬勃发展，选定该课题也是为了

13、培养自己的综合能力。根据土木工程专业（岩土工程方向）的培养目标要求与本人以后毕业的主要服务去向，通过毕业设计，能够使我们把所学过的专业知识综合应用于实际工程设计中，使理论与生产实践相结合提高工程设计能力，能独立进行基坑支护结构设计。通过基坑支护结构设计，使我们在应用现行规、标准、技术指标与经济指标等方面得到基本训练，达到对所学专业知识进行巩固、综合掌握和灵活运用的目的，提高分析问题、解决问题的能力。1.2 基坑支护技术的发展现状基坑工程是我国当前地基基础领域一个重要的研究方向。基坑工程在二十世纪八十年代末才开始全面、深入地研究与工程实践，改革开放以前，基础埋深较浅，基坑开挖深度一般在5m以，一

14、般建筑基坑均可采用放坡开挖或用少量钢板桩支护。在我国改革开放和国民经济持续高速增长的形势下，全国工程建设亦突飞猛进，高层建筑迅猛发展，建筑高度越来越高，同时各地还兴建了许多大型地下市政设施、地下商场、地铁车站等，导致多层地下室逐渐增多，基坑开挖深度超过10m 的比比皆是，其埋置深度也就越来越深，对基坑工程的要求越来越高，随着人防、地铁、地下商场、仓库、影剧院等大量工程的建设，特别是近年来的工程实践，城市地下空间开挖技术得到了长足发展和提高。国外大量工程实践表明，许多工程的最危险阶段不一定是在正常使用阶段，而是在建造阶段和老化阶段。对许多工程事故常常发生在施工阶段而言，其原因除了施工质量没有保证

15、、施工方法发生了不合理的改变、人为错误等原因以外，重要原因之一是由于对环境、地质、荷载等因素认识不足而导致设计和施工中的某种失误和疏忽所致。因此国外许多国家陆续制订了指导基坑开挖与支护设计和施工的法规。除了明挖法、暗挖法、盖挖法、盾构法、沉管法、冻结法与注浆法等开挖技术外新进展还有：全过程机械化、盾构法得到较大发展、微型盾构和非开挖技术已广泛应用、预砌块法施工技术、预切槽法施工技术、顶管大管棚法、微气压暗挖法、数字化掘进，又称计算机化掘进，应用于硬岩工程的开挖。1.3常用基坑支护技术的方法1.3.1排桩或地下连续墙适用条件：基坑侧壁安全等级一、二、三级；悬臂式结构在软土场地中不宜大于5m；当地

16、下水位高于基坑底面时，宜采用降水、排桩加截水帷幕或地下连续墙。1.3.2水泥土墙适用条件：基坑侧壁安全等级宜为二、三级；水泥土桩施工围地基土承载力不宜大于150kpa；基坑深度不宜大于6m。1.3.3土钉墙适用条件：基坑侧壁安全等级宜为二、三级的非软土场地；基坑深度不宜大于12m，当地下水位高于基坑底面时，应采取降水或截水措施。1.3.4逆作拱墙适用条件：基坑侧壁安全等级宜为二、三级；淤泥和淤泥质土场地不宜采用：拱墙轴线的矢跨比不宜小于1/8；基坑深度不宜大于12m；地下水位高于基坑底面时，应采取降水或截水措施。1.3.5放坡适用条件：基坑侧壁安全等级宜为三级；施工场地应满足放坡条件；可独立或

17、与上述其他结合使用；当地下水位高于坡脚时，应采取降水措施。1.4 本设计的主要容与设计原则1.4.1 设计容本篇设计的编写是通过市泰合小区3#住宅楼工程地质资料的搜集以与相关参考文献的查阅、学习、总结，深入了解基坑支护技术的设计容与设计方法，选择排桩锚拉支护的依据，与其优缺点，排桩桩长，桩径，以与锚杆长度，间距与配筋。一方面为今后有关这类基坑支护的工程设计、施工提供参考依据；另一方面更能推动该地区基坑支护技术的研究和应用提供建议。本文的主要研究容有以下几个方面：1.有关基坑支护技术文献综述2.基坑支护方案比选3. 基坑支护设计计算：排桩的嵌固深度、力与配筋计算，锚杆设计计算，稳定性验算，4.基

18、坑降水计算5.基坑工程监测：水平位移监测、沉降监测、测斜监测、与轴力监测。1.4.2 设计原则 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作出分析。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，确定该方案是否经济合理。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

19、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。第二章 工程地质资料与概况2.1 工程规模拟建场区位于市武昌区雄楚大道与佳园路交汇处，根据委托方提供的规划意见书，该建筑项目占地面积约3500平方米，建筑物地上23层，一、二两层作为商业用房，地下室为两层，作为车库与机房用地，建筑物控制高度小于80.0m。基坑深度为8.0m，根据场地的土层条件与市类似基坑工程的经验，为保证基坑的稳定性与尽量节省投资，经方案比选，拟采用排桩加锚杆对该基坑进行支护。工程质量要求较高。2.2 现场概况市泰合小区3#住宅楼，位于雄楚大道以北，佳园路以西，基坑南北向宽20m，东西向宽80m，周长200m，基

20、坑占地面积1600.基坑纵深8.0m，基坑北侧25m为同一小区的建筑物，楼高23层，基坑深度10m，已经施工完毕。东侧为50m为一大型商厦，占地面积6000，基坑深度15m,建筑物高度120m，已经投入运营。基坑东南10m两侧由公路环绕，其中公路边缘有市政建筑、地下管线等其他设施，做好支护工作是非常重要的。以防止路基塌陷开裂。图2.1 基坑地理位置图2.3 工程地质条件2.3.1 地形地貌市市区处于华中地区，市区为广阔的江汉冲积平原，地处长江北西岸高河漫滩一级阶地以上，自西北部的山前地带向东南部平原区河流相沉积物逐渐增厚，地貌单元由冲洪积扇过渡为冲积平原。地表土层杂填土与素填土组成，下部为一套

21、第四纪冲击物，具明显的二元结构，上部为粘性土，局部夹粉土，下部为砂性土，局部夹粘性土，基地为志留系泥质页岩、粉砂岩。2.3.2 气象条件市平原区属暖温带半湿润、半干旱大陆性季风气候，年平均气温1417。1 月份气温最低，月平均气温-4-5；7 月份气温最高，月平均气温3540。标准冻深为0.8m，年平均降水量10001500mm，且集中在雨季79 月份，年平均风速23m/s，最大风速可超过15m/s。2.3.3 场地土层据中冶地勘岩土工程总公司提供的岩土工程勘察报告，本次勘探的最大深度（60.0m）围，除上部为人工填土外，其下部为一般第四系沉积土。地层主要以填土、粘性土、砂土和粉质粘土等组成，

22、其主要地层由上至下详细描述如下：杂填土：杂色，稍密，湿，主要以碎砖块等建筑垃圾组成，本层在整个场地均有分布。素填土：黄褐色，可塑硬塑，以粘质粉土、粉质粘土为主，主要回填物为粉质粘土，局部为粉土，含云母、氧化铁与少量砖屑、灰渣和少量小砖块与炭屑，本层在整个场地均有分布，层厚1.201.40m。粉质粘土：褐黄色；含云母，氧化铁；软塑硬塑；饱和；中压缩性；土质较均匀，局部夹1 粘质粉土砂质粉土夹层与透镜体。该层底部夹杂少量细纱与卵石颗粒。1 粘质粉土砂质粉土：褐黄色；含云母，氧化铁；密实；湿；土质较均匀但分布不连续，主要呈薄层和透镜体状分布。本层厚度1.601.80m。淤泥质粉质粘土：灰黑、黑色，流

23、塑，夹有腐殖物和贝壳碎屑，分布于整个基坑围之，厚度为2.8m。粉质粘土：红褐色，坚硬，含砂粒。稍有光泽，无摇震反映，韧性中等，干强度中等。厚度2.02.20m。砂土：褐黄色，含石英、云母与少量长石等，砂质不均，褐红色，中密，湿，主要矿物成分为长石，石英，含少量小砾石，局部为细砂。层厚3.804.10m。粘土：褐黄色；含云母、氧化铁等；土质不均，局部夹少量粉土、细砂与圆砾；饱和；可塑；中中低压缩性。本层总厚度5.405.80m。粉质粘土：褐黄色；含云母、氧化铁等；饱和；可塑硬塑；中中低压缩性。夹有粘质粉土薄层或透镜体。局部夹含云母、氧化铁等；砂质粉土。湿；密实。最大厚度3.10m。本层厚度4.8

24、06.10m。细砂：褐黄色，含石英、云母与少量长石等，砂质不均，夹1 粘土重粉质粘土与少量圆砾。本层总厚度7.6010.10m。粉质粘土：褐黄色；含云母、氧化铁等；饱和；可塑硬塑；中中低压缩性。夹粘质粉土薄层或透镜体。局部夹砂质粉土。湿；密实。最大厚度5.10m。本层厚度4.805.10m。2.4 水文地质条件（1）由于本次钻探设备采用泥浆护壁，钻探时无法测量地下水，经过调查收集资料，本场地地下水位在2.3m处。（2）根据在附近场地勘察资料，本场地地下水对拟建建筑物混凝土结构无腐蚀性，但在干湿交替作用下对钢筋混凝土结构中的钢筋具有弱腐蚀性。（3）对防水要求严格的地下室或构筑物，其设防水位可参考

25、使用期限历年最高地下水位设计；对防水要求不严格的地下室或构筑物，其设防水位可参照近35 年的最高地下水位与勘察时实测稳定地下水位确定。2.5 基坑侧壁安全等级该基坑工程开挖深度8.0m，围护结构不是主体结构的一部分，基坑周围有建筑物，管线，道路，管道等建筑体需加以保护。按照建筑基坑支护技术规程关于基坑侧壁安全等级与重要性系数的表述，该基坑工程基坑侧壁安全等级为二级，重要性系数1.0。（附表如下）表2-1 基坑侧壁安全等级与重要性系数安全等级破坏后果 重要系数一级支护结构破坏，土体失稳或变形过大对基坑周围环境与地下结构施工影响严重1.10二级支护结构破坏，土体失稳或变形过大对基坑周围环境与地下结

26、构施工影响一般1.00三级支护结构破坏，土体失稳或变形过大对基坑周围环境与地下结构施工影响不严重0.90第三章 基坑支护方案比选3.1 基坑环境条件 基坑围护结构型式有很多种，其适用围也各不一样，影响基坑支护方案的因素很多，并且各因素之间相互联系、相互依赖、相互制约，相互作用。归纳起来，主要应综合考虑如下因素：1、基坑支护结构所受的荷载：侧向荷载；垂向荷载；地震荷载；风载；地面超载等。2、基坑的几何尺寸：场地的形状；基坑深度；基坑的宽度。3、工程地质与水文地质条件：勘探资料的容与测试方法；岩土物理力学参数：地下水情况与分布、制表水位、承压水层、承压气体等。4、环境条件：基坑周围地区性质；基坑周

27、围建筑物状况与所采用的基础类型；基坑周围公用设施分布与地下构筑物、管线情况；基坑周围交通状况与道路状况；基坑周围水域(河流)状况：基坑所处地区环境特殊状况与对基坑施工的特殊要求等。5、建筑物的基础结构与上部结构对支护结构的要求。6、基坑开挖与排水方法。7、对基坑支护结构施工(噪音、振动、地面污染)的要求。8、基坑场地周围已有基坑支护结构形式或类似基坑支护结构的形式，施工中的成功、失败原因、教训。9、现己应用的各种支护技术的特点和适用围。10、业主对基坑支护设计的要求。11、相应的基坑支护设计规、指南等。3.2 支护结构选型基坑根据上述设计依据，结合本基坑工程实际情况有以下几种可供选择的支护型式

28、：3.2.1土钉墙支护土钉墙是近年来发展起来用于土体开挖和边坡稳定的一种新型挡土结构。它由被加固土、放置于原位土体中的细长金属杆件（土钉）与附着于坡面的混凝土面板组成，形成一个类似重力式墙的挡土墙，以此来抵抗墙后传来的土压力和其它作用力，从而使开挖坡面稳定。1、工作原理土钉一般是通过钻孔、插筋、注浆来设置的，但也可通过直接打入较粗的钢筋或型钢形成土钉。土钉沿通长与周围土体接触，依靠接触界面上的粘结摩阻力，与周围土体形成复合土体，土钉在土体发生变形的条件下被动受力，并主要通过其受拉工作对土体进行加固。而土钉间土体变形则通过面板（通常为配筋喷射混凝土）予以约束。深基坑逐层开挖，逐层在边坡以较密排列

29、（上下左右）大如图钉（钢筋），强化受力土体，并在土钉坡面设置钢筋网，分层喷射混凝土，就是土钉支护。喷射混凝土的钢筋网既调整结构了锚杆或土钉和喷射混凝土之间的受力使之均匀,以使喷层有一定柔性,允许边坡有一定位移.同时喷射混凝土防止雨水冲刷,保持边坡稳定和安全。2、土钉墙支护特点土钉墙支护优点：（1）土钉与土体形成复合体，提高了边坡整体稳定和承受坡顶超载能力，增强土体破坏延性，改变边坡突然塌方性质，有利于安全施工；（2）设备简单，易于推广。由于土钉壁土层锚杆长度小得多，钻孔方便，注浆亦易，喷射混凝土等设备，施工单位均易办到；（3）如能与土方开挖配合好，实行平行流水作业，则工期可缩短，噪音小；（4）

30、经济效益好，一般成本低于灌注桩支护；（5）分层施工，边监测边施工，便于采取必要措施；（6）适宜于地下水位以上或经降水措施后的杂填土，普通粘土或非松散型的砂土，一般认为可用于标贯击数N值在5以上的砂质土与N值在3以上的粘性土。土钉墙支护也有其缺点和局限性，主要有：（1）现场需有允许设置土钉的地下空间。当基坑附近有地下管线或建筑物基础时，在施工时会存在影响；（2）在松散砂土、软塑、流塑粘性土，以与有丰富地下水源的情况下不能单独使用土钉支护，必须与其它的土体加固支护方法相结合。尤其在饱和粘性土与软土中设置土钉支护更需特别谨慎，土钉在这些土中的抗拔力低，需要有很长很密的土钉，软土的徐变还可使支护位移量

31、显著增加；（3）土钉支护如果作为永久性结构，需要专门考虑锈蚀等耐久性问题。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、杂填土与非松散砂土、卵石土等；不适用于淤泥质与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。应用土钉墙支护本基坑时，关键是设计土钉的长度，如长度不够，则不能提供较强的拉力使土体稳定，如太长会浪费。土钉长度根据基坑的土层物理力学性质来计算和土钉的其它参数通过计算来确定。3.2.2 喷锚网支护喷锚网支护，简称喷锚支护，其形式与土钉墙支护类似，也是在开挖边表面铺钢筋网，喷射混凝土面层，并在其上成孔，但不是埋设土钉，

32、而是预应力锚杆，借助锚杆与周围土体间的粘聚力，使具有更大的锚固力与边坡土体共同作用，组成稳固的复合体，对边坡其维护作用，使边坡土体获得稳定。1、工作原理土体的抗剪强度较低，抗拉能力几乎等于零，但是土体具有一定的结构整体性能，以较小的临界高度保持直立。土坡直立的高度超过临界高度或坡地有较大的超载以与环境因素的改变都会引起土坡失稳。过去常采用支挡结构承受侧压力并限制其变形。这属于被动制约机制的支挡结构。基坑喷锚网支护法是以尽可能保持、显著提高、最大限度地利用基坑边壁土体固有力学强度、变土体荷载为支护结构体系的一部分为其基本原理。在土体增设一定长度和分布密度的锚固体，它与土体牢固结构而共同工作，以弥

33、补土体自身强度的不足，增强土体的稳定性，以主动制约机制为基础通过锚杆与土体的相互作用，使土体自身结构强度增加。其作用机制具体表现在以下几个方面：（1) 锚杆对由锚杆、土体、钢筋网等组成的复合体起骨架约束作用，由于锚杆本身的刚度和强度，以与在土体中形成的锚杆骨架，对复合土体有约束变形的作用；（2) 锚杆提高复合体的强度：由于锚杆与土体两者材料性质上的差异，土体进入塑性状态后，应力逐渐向锚杆上转移，此时的锚杆骨架分担了土体很大一部分的应力，使得复合体塑性变形延缓形成渐进开裂，很大程度上提高了复合体的强度；（3) 锚杆起着应力传递和扩散的作用，相关试验表明:当荷载增加到一定程度时,坡角的应力最大部分

34、锚杆处在滑裂面的两侧，此时的锚杆则可通过应力传递作用，将滑裂区部分应力传递到滑裂区外的稳定土体中，并分散在较大围的土体降低应力集中，提高支护体系的抗破坏能力；（4) 面层对变形的约束作用，面层是发挥锚杆有效作用的重要组成部分，在很大程度上约束坡面的变形，面层的约束力取决于锚杆表面与土体的摩阻力，当复合土体开裂面区域扩大并连成片时，摩阻力主要来自开裂区域后的稳定复合土体。2、喷锚网支护的主要特点结构简单，承载力高，安全可靠；可用于多种土层，适应性强；施工机具简单、施工灵活，污染小，噪声低，对周围环境的影响小；可与土方开挖同步进行，不占用绝对工期；本身不需要打桩，支护费用相对较低。3、适用围喷锚支

35、护适用于土质不均匀、稳定土层、地下水位较低、埋置较深，基坑开挖深度在18米以时采用；对硬塑土层，可适当放宽；对风化泥岩、页岩开挖深度可不受限制。但不适用于有流砂土层或淤泥质土层采用。3.2.3 排桩支护由于其对各种地质条件的适应性、施工简单易操作且设备投入一般不是很大，在我国排桩式支护是应用较多的一种。排桩通常多用于坑深 715m的基坑工程 ，做成排桩挡墙，顶部浇筑混凝土圈梁 。它具有刚度较大、抗弯能力强、变形相对较小，施工时无振动、噪音小, 无挤土现象，对周围环境影响小等特点。当工程桩也为灌注桩时，可以同步施工，从而有利于施工组织、工期短。当开挖影响深度地下水位高且存在强透水层时，需采用隔水

36、措施或降水措施。当开挖深度较大或对边坡变形要求严格时，需结合锚拉系统或支撑系统使用。 排桩支护依其结构形式可分为悬臂式支护结构、与（预应力）锚杆结合形成桩锚式和与支撑(砼支撑、钢支撑)结合形成桩撑式支护结构。 1、悬臂式排桩支护结构 悬臂式支护结构主要是根据基坑周边的土质条件和环境条件的复杂程度选用，其技术关键之一是严格控制支护深度。根据市的经验，悬臂式支护结构适用于开挖深度不超过l0m的粘土层，不超过5m的砂性土层，以与不超过4-5m的淤泥质土层。 优点：结构简单，施工方便，有利于基坑采用大型机械开挖。 缺点：一样开挖深度的位移大，力大，支护结构需要更大截面和插入深度。 适用围：场地土质较好

37、，有较大的c、值，开挖深度浅且周边环境对土坡位移要求不严格。 2、撑式排桩支护结构 撑式支护结构由支护结构体系和撑体系两部分组成。支护结构体系常采用钢筋混凝土桩排桩墙、SMW工法、钢筋混凝土咬合桩等型式。撑体系可采用水平支撑和斜支撑。根据不同开挖深度又可采用单层水平支撑、二层水平支撑与多层水平支撑。当基坑平面面积很大，而开挖深度不太大时，宜采用单层斜支撑。 撑常采用钢筋混凝土支撑和钢管或型钢支撑两种。钢筋混凝土支撑体系的优点是刚度好、变形小，而钢管支撑的优点是钢管可以回收，且加预压力方便。撑式支护结构适用围广，可适用各种土层和基坑深度。支撑结构造价比锚杆低。但对地下室结构施工与土方开挖有一定的

38、影响。但是在特殊情况下，支撑式结构具有显著的优点。 优点： 施工质量易控制，工程质量的稳定程度高； 撑在支撑过程中是受压构件，可充分发挥出混凝土受压强度高的材性特点，达到的经济目的； 桩撑支护结构的适用土性围广泛，尤其适合在软土地基中采用。 缺点： 撑形成必要的强度以与撑的拆除都需占据一定工期； 基坑布置的撑减小了作业空间，增加了开挖、运土与地下结构施工的难度，不利于提高劳动效率和节省工期，随着开挖深度的增加，这种不利影响更明显； 当基坑平面尺寸较大时，不仅要增加撑的长度，撑的截面尺寸也随之增加，经济性较差。 适用围： 适用于侧壁安全等级为一、二、三级的各种土层和深度的基坑支护工程，特别适合在

39、软土地基中采用； 适用于平面尺寸不太大的深基坑支护工程，对于平面尺寸较大的，可采用空间结构支护。3、锚拉式排桩支护结构 排桩锚拉式支护是指它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）、基坑的围护壁面与基坑侧壁为开挖的土层钻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。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

40、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。工作原理：（1）当挡土桩受土压力，水压力与上部荷载后产生侧压力，锚杆通过非锚固段钢筋传到锚固段，即将拉力传到土层；（2）锚固段钢筋与水泥浆通过握裹力，产生水泥与土层间的剪力，锚杆通过两者间剪力起作用；（3）锚固段长度与抗剪强度，产生锚杆的抗拔力。抗拔力加安全度大于桩侧压力所产生的锚杆轴向力，支护结构就稳定安全了。桩锚支护特点（1）使用锚杆支护比坑支撑挖土时方便；（2）锚杆要有一定覆盖深度要有一定抗拔力；

41、（3）预应力锚杆对挡土桩的位移要小；（4）对压力水土层与卵砾石层，应用高压射水钻杆与钻石钻杆的钻机；（5）锚固段的长度应由计算并加安全度确定；（6）相邻锚杆拉后应力损失大，应再拉调整；（7）锚杆实际抗拔力应作试验后确定。桩锚支护使用围（1）一般粘土，砂土地区皆可应用，软土，淤泥质土地区要试验后应用，主要是抗拔力低；（2）地下水压力较大时应用高压射水钻杆钻成孔，并应采用一些措施，防止涌水涌砂；（3）采用桩顶圈梁做锚杆腰梁，可以节约资金；（4）对灌注桩、H型钢桩、地下连续墙等挡土结构，都可以应用锚杆拉结支护。桩锚支护体系由挡土结构物与土层锚杆系统两部分组成。在桩锚支护中，挡土结构物为桩，土层锚杆系

42、统由锚索、自由段、锚固段与锚头、垫块等组成。锚杆按锚固段的型式有圆柱型、扩大端部型与连续球型。对于拉力不高，临时性挡土结构可采用圆柱型锚固体；锚固于砂质土、硬粘土层并要求较高承载力的锚杆，可采用连续球体型锚固体。3.2.4 土层锚杆设计参数1、锚杆的层数 锚杆层数取决于支护结构的截面和其所承受的荷载，要考虑挖土后未做锚杆时支护结构所能承受的最大弯矩。为了不致引起地面隆起，最上层锚杆的向上垂直分力应不小于上面的覆土重量。2、锚杆的水平间距 锚杆的水平间距取决于支护结构承受的荷载和每根锚杆能够承受的拉力值。在支护结构荷载一定的情况下，锚杆水平间距越大，每根锚杆承受的拉力越大；而间距过小则易产生群锚

43、效应，因此需要计算确定。3、锚杆的倾角锚杆倾角的大小影响锚杆水平分力与垂直分力的比例，也影响着锚杆锚固段与非锚固段的划分，此外，对锚杆的整体稳定性和施工方便与否也有影响。对于锚杆的锚固能力，水平分力是有效的，而垂直分力不但无效，还增加支护结构底部的压力，当支护结构底部的土质不好时很不利。从这点出发，锚杆倾角应该是越小越好。在确定锚杆倾角时，还要考虑土层情况，锚杆的锚固体最好位于土质较好的土层，以提高锚杆的承载能力；锚杆还要避开邻近的地下构筑物和管线等。根据土层锚杆设计规规定，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15，不大于45，以1535为宜。

44、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,同时便于基坑开挖与后续施工的可靠支护措施。该基坑深度较深，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。经分析支护结构采用排桩锚拉式支护结构方案，根据场地的工程地质和地下水条件，最后决定采用轻型井点降水作为帷幕隔水。第四章 基坑支护设计计算4.1 支护设计计算方法4.1.1 土质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4.1：表4.1 土层设计计算参数土层编号土层名称土层厚度（m）粘聚力c(kPa)摩擦角（)重度(kN/m)孔隙比e液性指数渗透

45、系数（/s)1杂填土（杂色）1.4022.018.0_2粉质粘土（褐黄色）1.614.018.018.80.7528.33淤泥质粉质粘土（灰黑色）2.816.013.017.80.75627.14粉质粘土（红褐色）2.219.0016.518.30.8227.65砂土（褐黄色）3.88.032.018.80.7628.76黏土（褐黄色）5.418.016.017.40.6828.27粉质粘土（褐黄色）4.817.018.019.50.70_8细砂（褐黄色）7.67.314.020.50.6530.59粉质粘土（褐黄色）4.817.620.017.60.6222.04.1.2 计算区段划分根据具

46、体环境条件、地下结构与土层分布厚度，将该基坑划分为四个计算区段，其附加荷载与计算开挖深度如表4.2：表4.2 计算区段的划分区 段西北东南段位号ABDACDBC地面荷载（kPa）10102020开挖深度（m）8.08.08.08.04.1.3 计算方法按照建筑基坑支护技术规（JGJ 120-2012）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。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、整体稳定性以与支护踢脚稳定性验算的要求。4.1.4 土压力系数计算主动土压力系数计算： （4-1）被动土压力系数计算： （4-2）

47、4.2 AB、DA段支护结构设计计算4.2.1 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：被动土压力系数：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。4.2.2 各土层土压力计算：主动土压力分布：a点处： b点上： b点下： 土压力零点位置计算代入数值计算得h=0.179m0.18m也即零点位置距离地表1.4+0.18=1.58mc点上： c点下： d点上：d点下：e点上：被动土压力分布： e点下： 土压力计算结果如下图所示：图4.1 AB、DA段支护结构土压力分布图4.2.3排桩嵌固深度计算对于单

48、层支点支护结构，其结构的平衡是依靠支点与嵌固深度两者共同保持，必须具有足够的嵌固深度以形成一定的反力保证结构的稳定，此时，可采用等值梁法确定计算支点力的大小，然后根据抗倾覆稳定条件计算嵌固深度设计值。根据等值梁法，确定反弯点位置，即弯矩为零的位置：由 （4-3）可得出：解得： 在基坑面下0.49m处：各层土压力计算：基坑土体的主动土压力合力为：合力作用点距基坑弯矩零点位置 基坑土体的被动土压力合力为：合力作用点至设定弯矩零点位置的距离各层土压力与合力作用位置简图如下：4.2 AB、DA段支护结构各层土压力分布位置图按照静力平衡，支点力按下式确定：根据抗倾覆稳定条件，并令倾覆稳定安全系数为1.2

49、，考虑基坑重要性系，嵌固深度设计值，应满足公式：（4-4）其中，基底下首层土厚3.8m，f点被动土压力：f点主动土压力：代入数值计算：化简得：整理得：解得 ： , 取=4m故总的桩长为4+8=12m。4.2.4 排桩力与配筋计算 排桩锚拉式支护结构的计算主要包括结构力（弯矩和剪力）和支点力计算值的计算和设计值的确定。排桩结构力与变形计算是比较复杂的问题，在支点结构设计中，考虑刚度的冠梁或支撑的平面框架上的刚度不尽一样。单层支点支护结构支点力的计算采用等值梁法，其截面剪力与弯矩的计算按照静力平衡条件计算。设结构某截面上处满足以下条件：（4-5）则该截面上的剪力即为最大剪力，其值为： （4-6）同

50、样的假设结构上某截面满足以下条件： （4-7）则该截面上的弯矩即为最大弯矩，在开挖面以下剪力为零的点，以与在开挖面以上剪力为零的点。1、设在基坑以下深度处：有整理得解得故在基坑以下2.08m处则该截面上的弯矩为：=-3.942、 设在基坑以上距离基坑底面深度处：由得：整理得：相应的弯矩为： =113.56则取最大弯矩计算值 最大弯矩设计值桩采用直径，混凝土采用C25,，主筋采用HPB335级钢筋，保护层厚50mm,，箍筋采用HPB235级钢筋，采用8螺旋箍筋，间距200mm：加强钢筋为HRB335级钢筋，采用16加强钢筋，间距2000mm，以加强钢筋笼刚度。图4.3 排桩钢筋布置图 受压区混凝

51、土截面的圆心角为240，当时，取。圆形截面均匀配筋正截面受弯承载力，沿周边均匀配置纵向钢筋的圆形截面钢筋混凝土桩，截面纵向钢筋不少于6根时其正截面受弯承载力宜符合下列规定:（4-9）（4-10）式中 M标准荷载下的弯矩A圆形截面面积；全部纵向钢筋的截面面积；R圆形截面的半径；纵向钢筋中心所在圆周的半径；对应于受压区混凝土的截面面积的圆心角（rad）与2 的关系；纵向手拉钢筋截面面积与全部纵向钢筋截面面积的比值，当时，取；混凝土轴心抗压强度设计值；钢筋抗拉强度设计值；代入数值计算：解得 ：选用的钢筋， 则根，取16根钢筋。配置在圆形截面受拉区的纵向钢筋的最小配筋率（按照全截面面积计算）不宜小于0

52、.002，按照最小配箍率配箍，所需配箍率为0.001，所需箍筋间距为200mm.实际配箍率为大于所需配箍率，抗剪配筋满足要求。4.2.5 锚杆设计计算基坑支护中的锚杆，通常是土层锚杆。在计划使用土层锚杆时，应充分研究土层锚固工程的安全性、经济性和施工可行性。设计前必须做到以工作：（1） 认真调查工程有关的地形与场地周边环境条件；（2） 掌握锚固程围的涂层种类与土的物理力学性能指标和化学性能。基坑支护土层锚杆由外露的锚头（包括锚具、承压板腰梁和台座）和埋在土体中的锚杆体系组成，锚杆杆体由提供锚固力的锚固段和不提供锚固力的自由段组成。其剖面图一般为圆柱形，当需要提供较大的锚杆轴向受拉承载力时，可采用扩孔工艺将锚固体段扩大形成扩大头型。锚杆设计的主要容有锚杆的材料选用、布置、长度、直径以与设计验算，设计验算主要包括锚杆杆体材料强度验算和锚杆轴向受拉承载力验算。锚杆布置应符合以下规定：（1）锚杆上下排垂直间距不宜小于2.0m,水平间距不宜小于1.5m；（2）锚杆锚固体上覆土层厚度不宜小于4.0m；（3）锚杆倾角宜为1525，且不宜大于45。根据以上规定，拟设计锚杆位于地面以下4m处，钻孔直径d=150mm,钻孔入射角20，锚杆水平间距为1.5m,参照规要求，锚杆的水平拉力设计值取支点水平外力乘以侧壁重要系数