基坑土钉墙设计

1、摘 要本文共有两篇，第一篇为主设计，即华海大厦基坑南北两侧的土钉墙支护及其施工、监测。第二篇为专题设计，即桩基础设计。第一篇共有七章，第四章、第五章、第六章为主要内容。通过对所给工程概况的分析，结合支护方案的选择依据、原则和方法，确定了土钉支护的方案。首先对土钉具体参数进行确定，包括稳定性分析，计算土压力，确定土钉布置，然后对其进行稳定性验算：局部稳定性和整体稳定性验算。其中，土钉具体参数确定是重点。土钉施工方案和其后期监测是为了保证施工及其运营过程中安全，因此，作者对施工和监测方案作了具体规定。第二篇是专题设计，通过对桩基础的了解和学习，并结合建筑规范，完成了最终的设计。关键字基坑 土钉 稳

2、定性 桩基础AbstractThis has two prioritis, the first priority design, namely northern and southern sides of the Huahai building foundation education soil nailing wall and its construction and monitoring. Article 2 for the project design, and the design of pile foundation.First there were seven chapters,

3、the fourth chapter, the fifth chapter, the sixth chapter as the main content. Through the analysis of the project profile, the supporting scheme selection principle, basis and method, the soil nailing support scheme. First to determine the specific parameters of soil nailing, including the stability

4、 analysis and calculation, the soil nailed soil pressure to decorate, then the stability checking: local stability and overall stability checking. Among them, soil nail specific parameters is the key. Construction scheme and the soil nailing later in order to guarantee the safety in the process ofth

5、e construction ofsoil nail andmonitoring, therefore, the author has made specific provision for theconstruction and monitoring program.Article 2 is the project design,Via the studying the knowledge of the pile foundation, and the building codes, the author has completed the final design.Keywords pit

6、 soil nail stabilitythe pile foundation目录第一篇黄岛华海大厦基坑土钉墙设计1第一章绪论11.1设计目的和意义11.2基坑工程的内容31.3深基坑支护中的几个热点问题51.4深基坑工程特点8第二章工程概况102.1场地岩土工程条件102.2 场地水文地质条件112.3场地周边环境条件11第三章支护方案的选择133.1基坑支护的类型133.2基坑支护结构选择的依据、原则和方法143.3土钉支护的工作性能18第四章支护体系具体支护参数确定204.1支护前稳定性验算204.2土压力计算244.3土钉墙布置：294.4土钉长度计算及其局部验算：294.5整体稳定性

7、验算如下37第五章施工组织设计405.1工程概况405.2施工前准备405.3施工部署与施工方案415.4施工技术质量要求及注意事项43第六章基坑监测方案设计466.1工程概况466.2监测意义466.3监测方案47第七章施工安全与对策547.1停电预案措施547.2基坑支护结构安全预案措施547.3基坑周围管线安全应急预案措施54第一篇 黄岛华海大厦基坑土钉墙设计第一章 绪论1.1设计目的和意义随着我国经济的迅猛发展，各个城市的高层建筑大量涌现。20世纪90年代以来，由于城市地价愈益昂贵，高层建筑和地下空间开发利用的趋势愈发加强。随着建筑高度的增加，根据其构造及使用上的要求，基础埋深也随之不

8、断增加。由于大部分工程是在城市繁华地区，因此带来了施工用地紧张、工程地质条件复杂、基坑周围原有建筑物及市政设施多等一系列问题，如何保证深基坑施工的稳定、保证基坑邻近原有建筑物及市政设施的安全使用，解决深基坑施工造价等已成为深基坑基础施工首先要解决的技术问题，这种趋势对深基坑开挖设计理论即施工技术提出了严峻的挑战，同时推动了我国深基坑支护设计施工技术的日益进步，发展了多种符合我国国情的实用的基坑支护方法，设计计算理论不断改进，施工工艺不断完善。深基坑支护是指为保证地下结构施工及基坑周边环境的安全，对深基坑侧壁及周边环境采用的支档、加固与保护的措施。在当今的深基坑工程中，体现了以下特点：（1）建筑

9、趋向高层化，基坑向大深度方向发展。 （2）基坑开挖面积大，长度与宽度达到百米的占相当比例，给支护系统带来困难。 （3）在较软弱的地基上、高水位及其它复杂场地条件下开挖基坑，很容易产生土体滑移、基坑失稳、桩体位移、坑底隆起、支挡结构严重漏水、流土以致破损，对周围建筑物、地下构筑物、管线造成很大影响。 （4）沿途性质千变万化，地质埋藏条件和水文地质条件的复杂性、不均匀性，往往造成勘察的数据离散性很大，难以代表土层的总体情况，给基坑工程的设计和施工增加了难度。 （5）随着旧城改造的发展，深基坑工程施工的条件均很差，在相邻场地的施工过程中，打桩、降水、挖土及基础浇筑混凝土等工序会发生相互制约与影响，增

10、加协调工作的难度。 （6）基坑工程施工周期长，常需经历多次降雨等不同气候、场地狭窄、重物堆放、震动等不利因素影响，其安全度的随机性很大，对基坑稳定不利。深基坑工程的上述特点，导致了深基坑工程具有较大的风险性和较高的事故率。这也是为什么近年来，深基坑工程事故时有发生。在这些事故中，轻则造成邻近建筑物开裂、倾斜，道路沉陷、开裂，地下管线错位，重则造成邻近建筑物的倒塌和人员伤亡，不但增加了投入，耽误了工期，而且产生了不良的社会影响。虽然有监理、管理等非确定性因素，但更有对施工参数、施工工艺等确定性因素认识的不足。因此，对这些确定性因素的研究，以减小深基坑工程施工中的事故率，保证周边环境的安全成为一个

11、迫切的课题。本设计研究通过对深基坑工程的研究和分析，以及对明确深基坑的支护设计，即土钉墙支护，找出工程中的风险源，对施工进行总结和辨别。并找出施工参数、施工工艺对工程的影响，建立一套具有借鉴性和实用性的管理机制，为以后的施工和研究提供依据，创造良好的经济效益和社会效益。1.2基坑工程的内容建筑基坑工程是指建筑物或构筑物地下部分施工时，需要开挖基坑，进行施工降水和基坑周边的围挡，同时要对基坑周边的建筑物、构筑物、道路和地下管线进行监护和维修，确保正常、安全施工的一项综合性工程，其内容包括勘察、设计、施工、环境监测和信息反馈等工程内容。基坑工程的服务工作面几乎涉及所有土木工程领域，如建工、水利、港

12、口、道路、桥梁、市政、地下工程以及近海工程等工程领域。建筑基坑工程涉及到工程地质、土力学、基础工程、结构力学、原位测试技术、施工技术、图与结构相互作用以及环境岩土工程等多学科问题。基坑工程大多是临时性工程，工程经费限制很近，而影响基坑工程的因素有很多，例如，地质条件、地下水情况、具体工程要求、天气变化的影响、施工顺序及管理、场地周围环境等多种因素的影响，可以说又是一门综合性的系统工程。建筑基坑工程的设计与施工，既要保证整个支护结构在施工过程中的安全，又要控制结构和其周围土体的变形，以保证周围环境（相邻建筑及地下公共设施等）的安全。在安全前提下，设计要合理，又能节约造价、方便施工、缩短工期。要提

13、高基坑工程的设计与施工水平，必须正确选择土压力计算方法和参数，选择合理的支护结构体系，同时还要有丰富的设计和施工经验教训。 1.2深基坑发展状况基坑开挖是基础工程和地下工程施工中一个古老的岩土工程问题，它既涉及土力学中典型的强度与稳定问题，又包含了变形问题，同时还涉及到土体与结构的共同作用问题。支护结构的土压力分布也是一个相当复杂的问题，它与土层的性质和之护体水平位移有关，而支护体水平位移与墙体的刚度、水平位置、土体的作用、施工的开挖方式及速度等因素有关。这些因素不可能在计算中都仔细的加以考虑，因而基坑支护设计理论应着重于概念设计和动态设计。对于基坑，最早提出分析方法的是Terzaghi和Re

14、ck等人，他们在40年代就提出了预估挖方程度和支撑荷载大小的总应力法，之以理论一直沿用至今，只不过有了许多改进和修正。50年代，Bjerrum和Eide给出了分析深基坑地板隆起的方法。60年代，在Oslo和Mexico City软粘土深基坑开挖中使用仪器进行监测，分析实测资料，提高预测的准确性。70年代，产生了相应的只靠开挖的法规。与发达国家相比，我国的深基坑支护结构设计起步较晚，至今还没有较系统的深基坑设计规范。随着我国的改革开放，经济迅猛发展，高层建筑的兴建和地下空间的利用大大促进了基坑支护工程的发展，各种地下结构日益增多，基坑开挖深度由浅到深，随着市区建筑密度日益增大，地基地质与周围情况

15、越来越复杂，对相邻建筑施工的影响控制也越来越严格，这样势必对基坑开挖技术提出更高更严的要求，即不仅要确保基坑的稳定，满足施工的要求，而且要满足变形控制的要求，以确保基坑周围的建筑物和各种地下管线的安全。基坑支护仅靠传统的板桩支撑系统和板桩锚拉系统的做法远远满足不了当前工程实际的需要，基坑支护的施工技术、设计计算理论已成为建筑、市政、水利等行业的地下工程中所面临的一个必须谨慎对待和深入研究解决的重要课题。几年来，各地在基坑开挖和施工技术方面积累了丰富的经验，通过大量实践，基坑支护设计和开挖设计都有了很大的进步，同时也取得了这样那样的教训。工程事故的教训从反面教育人们去重视，去研究，去改进，使人们

16、认识到基坑支护结构虽为施工期间的临时支挡结构，但其造型、计算和施工是否正确、合理，多工程的安全、工期和经济效益有巨大影响，尤其在软土区域施工基坑，往往成为关键技术之一。基坑支护设计方案的选择主要取决与工程的安全和经济两大因素，合理的设计方案应该是既能保证基坑开挖施工安全，又能充分发挥支护结构的材料功能，即造价经济，也就是使得设计方案总体效益最佳。要做到这一点，设计人员必须结合当地经验，熟悉当地通常采用方法，因地制宜确定方案。这些经验可能比常规理论计算方法更为重要。当然，从发展观点来看，要是计算方法更准确，一方面依赖于参数的正确性，另一方面依赖于成功的应用有限元等现代分析方法和计算工具。对坑支护

17、结构的认识及其对策的研究，是随着各力学理论，分析技术，测试仪器即施工技术的进步而逐步完善的。因该说，深基坑支护新技术是测量一个国家建筑水平的一项重要标志。1.3深基坑支护中的几个热点问题1.3.1作用在支护结构上的土压力支护结构设计理论的关键问题是正确计算作用在结构上的土压力。常规设计中土压力一般取静止土压力或极限状态下的主动土压力和被动土压力，而作用在支护结构上的实际土压力一般介于二者之间。实际土压力是与支护结构位移、支护结构空间形状有关，而且还与土体扰动、固结、蠕变有关，因而土压力的选择有很多。不同的土压力则取有不同的土压力模型。人们将重视发展考虑空间效应和时间效应的土压力理论。1.3.2

18、深基坑开挖及环境效应问题随着高层和超高层建筑的发展和人们对地下空间的开发和利用越来越多，基坑工程不仅数量增多，而且向更大更深方向发展。大量深基坑集中在市区，施工场地狭小，施工条件复杂，如何减小基坑开挖对周围建筑物、道路和各种市政设施的影响，发展基坑开挖扰动环境稳定性控制理论和方法引起了人们进一步的重视，诸如，基坑工程对周围环境的影响机理与评价研究，包括基坑开挖前周围建筑物及市政设施初始应力场及位移状态的调查评价；基坑开挖在他们中引起的附加应力的计算，以及他们抗破坏能力及稳定性评价方法及受害等级的划分等。1.3.3深基坑工程的动态反馈设计及信息化施工传统设计法的问题在于一个“静”字，以开挖的最终

19、状态为对象，进行定值的设计。然而基坑开挖工程与其他工程的不同之处在于一个“动”字，在开挖过程中，包括土质参数在内的各种参量，其变化规律还未被完全掌握。这就产生了设计与实际情况的差别。动态设计及信息化施工技术包含密切联系的两个组成部分：及动态设计及信息化施工。该技术的基本思路是：在设计方案的优化后，通过动态计算模型，按施工过程对支护结构进行逐次分析，预测支护结构在施工过程中的形状，例如位移、沉降、土压力等，并在施工过程中采集相应的信息，经处理后与预测结果相比，从而做出决策，修改原设计中不符合实际的地方。将采集的信息作为已知量，通过分析推求较符合实际的土质参数，并通过所推球的较符合实际的结果预测下

20、一阶段支护结构及土体的形状。如此反复循环，不断采集信息，不断修改设计指导施工，将设计置于动态过程中。通过分析预测指导施工，通过施工信息反馈修改设计，使设计及施工逐渐逼近实际。1.3.4对现有支护结构的优化问题基坑开挖支护技术的发展水平是一个侧面衡量一个国家工业和建筑技术高低的重要标志。虽然我国的技术水平有了很大的提高，但与发达国家相比，还有一定差距，另一方面反映在我国的地区性发展上很不平衡，很有必要引进使用的先进技术于不发达地区，但每一种支护结构都不是万能的，都有其使用范围和局限性，盲目的使用，不仅难以达到预期的支护效果，造成大量浪费，甚至可能造成工程失败，然后给工程带来很大的困难。所以对现有

21、支护结构进行优化组合，使其更加合理、安全和经济，这将成为一个深基坑工程研究的热点问题。1.3.5深基坑工程事故补救措施的研究深基坑工程施工中常出现的问题，经常是在深基坑工程的桩基和基坑支护结构及降水、止水完成之后，开挖土方过程发生的。有的事故是在已达到开挖设计标高，暴露时间过长，由于时空效应、环境变化造成的。这种时空效应对于软土地区来说更为敏感。在施工中常出现的事故有：支护结构失稳、水平位移、倾斜、墙体这段；边坡失稳；基地隆起；基坑渗流破坏；基坑突涌；周围地面及邻近建筑物沉陷、倾斜、开裂等问题。如果不及时采取相应措施i，将导致支护结构的倒塌，周围地面沉陷破坏，邻近建筑物的倒塌，地下设施如管网破

22、裂等，不仅影响了工期，造成很大经济损失，甚至会危及人身安全，影响周围群众的生产生活。当然，有的事故是出现桩和支护结构施工过程中，例如桩基采用挤土型的桩，施工中会使周围土体侧移隆起，导致临近地下管网的变形断裂和建筑物的倾斜开裂等。有的支护结构采用人工挖土桩，由于土体中出现临空面，将诱发已施工的工程桩和邻近建筑物地基倾斜位移。有的由于施工顺序不当，先施工支护结构后施工工程桩，同样会出现上述情况，对支护结构和邻近建筑物的安全产生影响。因次，深基坑施工中，应特别重视监测支护结构及周围建筑物和地下设施的安全，预先做好防患准备；当事故出现后，应立即采取相应措施，加以阻止或补救。虽然谁都不希望事故发生，但许

23、多不能预测的事件可能导致事故的发生，所以如何以有效补救措施趋势损失减小到最小也将变得十分迫切1.4深基坑工程特点在现在基坑工程中，其主要特点是： （1）建筑趋向高层化，基坑向大深度方向发展。 （2）基坑开挖面积大，长度与宽度达到百米的占相当比例，给支护系统带来困难。 （3）在较软弱的地基上、高水位及其它复杂场地条件下开挖基坑，很容易产生土体滑移、基坑失稳、桩体位移、坑底隆起、支挡结构严重漏水、流土以致破损，对周围建筑物、地下构筑物、管线造成很大影响。 （4）沿途性质千变万化，地质埋藏条件和水文地质条件的复杂性、不均匀性，往往造成勘察的数据离散性很大，难以代表土层的总体情况，给基坑工程的设计和施

24、工增加了难度。 （5）随着旧城改造的发展，深基坑工程施工的条件均很差，在相邻场地的施工过程中，打桩、降水、挖土及基础浇筑混凝土等工序会发生相互制约与影响，增加协调工作的难度。 （6）基坑工程施工周期长，常需经历多次降雨等不同气候、场地狭窄、重物堆放、震动等不利因素影响，其安全度的随机性很大，对基坑稳定不利。（7）基坑工程是系统工程基坑工程主要包括围护体系设计及施工和土方开挖两部分。土方开挖的施工组织是否合理将对维护体系是否成功产生重要影响。不合理的土方开挖方式、步骤和速度可能导致土体结构桩基变位，维护结构过大的变形，甚至引起围护体系失稳导致破坏。基坑工程是系统工程，在施工过程中应加强监测，力求

25、实行信息化施工。（8）基坑工程的重要性 基坑支护涉及到的技术比地面结构要复杂，各项施工参数又随时间和环境条件的变化而不断变化，存在诸多的不确定性，一旦发生意外，严重时甚至会造成机毁人亡、房屋倒塌、基坑报废等后果，而且处理难度大，处理费用很多，造成了时间、财力、人力的浪费。因此基坑支护工程虽然多是临时性工程，却往往是建筑工程成败的重要一环，建设、勘察、设计、施工、监理等各方均应认真对待，切不可掉以轻心。第二章 工程概况拟建建筑物为建筑物基坑，东西长200m，地下一层，跨度为9.00m,结构类型为框架结构，基础形式待定。本次基坑支护范围为基坑的南北两侧，支护总长度约为400m，开挖深度为8.80m

26、，根据场地岩土工程及周边环境情况，需要对基坑进行支护及将水。东西两侧采用自然放坡开挖（本设计不包括此部分）。2.1场地岩土工程条件根据建设工程有限责任公司提供的基坑工程岩土工程勘察报告，拟建场地内主要地层情况如下：第1层：素填土：黄褐色灰褐色，稍湿饱和，松散，主要由粘性土、碎石等组成，含少量碎砖块，堆积年代较短，约510年，有序堆积，工程性质差。场区普遍分布，厚度0.503.40m，平均约为1.86m。第4层：粉质粘土：灰黑色，软塑可塑，含大量淤泥和粗砂，具有腥臭味，见少量贝壳碎片。该层分布在场地的北侧和东侧，局部缺失，厚度0.604.30m，平均2.64m。第14层：残积土：灰白色灰黄色，可

27、塑硬塑，为花岗岩残积而成。该层仅局部分部，厚度0.603.20m，平均2.00m。第15层：全风化花岗岩：浅肉红色。主要矿物成分分为石英、长石，结构已经完全破坏，风化剧烈，干转不易钻进，岩心呈砂土状。场区分布较普遍，仅个别地段缺失，厚度0.507.90m，平均3.14m。第16层：强风化花岗岩：浅肉红色。中粗粒结构，块状构造，主要矿物成分分为石英、长石，结构大部分破坏，列细分与，风化强烈，干钻不易钻进，岩心呈砂状及碎石状，岩体破碎，岩石坚硬程度为软岩，岩体基本质量等级为V级。场区普遍分布，厚度0.7011.00m，平均4.39m。第17层：中风化花岗岩：肉红色，中粗粒结构，块状构造，主要矿物成

28、分分为石英、长石，节理、裂隙较发育，岩体较破碎，岩石坚硬程度为较软岩，岩体基本质量等级为IV级，该层场区分布普遍，最大揭露厚度为6.50m。2.2 场地水文地质条件拟建场区内地下水主要为第四系空隙潜水和基岩裂隙水，混合地下水位埋深为0.303.30m，平均地下水位为2.24m。（1）第四系松散层空隙潜水：主要赋存与素填土、第四系滨海沼泽沉积的粉质粘土层及花岗岩残积层中，含水层分布连续，受大气降水的入渗补给，大气蒸发、植物蒸腾作用为其主要排泄方式。（2）基岩裂隙水：主要赋存与花岗岩风化带中，受大气降水的入渗补给，地下水径流为其主要排泄方式。根据勘察报告第16层强风化花岗岩以及以上各地层的综合渗透

29、系数K为0.40.7m/d，渗透性属于中等透水性。2.3场地周边环境条件根据业主所提供的平面图及现场勘察，基坑北侧由西向东的建筑物有利群长江购物广场、银行以及保险公司，距离基坑最近的为中国银行青岛经济技术开发区支行，距离基坑边15.50m左右；南侧由西向东的建筑物有长江商厦、吉韩商厦、海天商厦，距离基坑最近的为长江商厦，距离基坑边10.40m左右。南北两侧建筑物均为桩基础，南北两侧地下管线距离基坑变现较近，地面以下2.00m有一雨水管道距离扩大基础外边线1.80m，预留1.40m工作面后距离开挖仅0.40m在基坑支护前必须调查清楚再进行支护施工，东侧及西侧环境较为空旷。第三章 支护方案的选择3

30、.1基坑支护的类型概述基坑支护结构体系一般包括两部分：挡土结构和降水止水体系。桩、墙式支护结构常采用钢板桩、钢筋混凝土板桩、柱列式灌注桩、地下连续墙等。根据土质条件及基坑规模，可以设计成悬臂式、内置程式或锚拉式。重力式支护结构多采用水泥土搅拌桩挡墙、土钉墙等，当支护结构不能起到之水作用时，可同时设置止水帷幕或采取坑外降水，已达到控制地下水的目的，使基坑土方工程可在干作业条件下进行。基坑支护结构的类型基坑支护结构可以分为以下两类：（1）桩、墙式支护结构。板桩、柱列桩、地下连续墙等均属此类，支护桩、墙插入坑底土中一定深度（一般均插入至较坚硬土层），上部呈悬臂或设置锚撑系统，形成一梁式受力构件，其结

31、构计算简图，可简化成在土压力作用下的一静定梁，或按插入土中的竖向弹性地基梁求解。 此类支护结构应用广泛，适应性强，易于控制支护结构的变形，尤其适用于开挖深度较大的深基坑，并能适应各种复杂的地质条件，设计计算路、理论较为成熟，各地区的工程经验也较多，是基坑工程中经常采用的主要形式。（2）实体重力式支护结构。水泥土搅拌桩挡墙，高压旋喷桩挡墙，土钉墙等类似于重力式挡土墙。此类支护就够截面尺寸较大，依靠实体墙身起挡土作用。墙身也可设计成格构式，或阶梯形等多种形式，墙身主要承受压力，一般不承受拉力，按重力式挡土墙的设计原则计算。无锚拉或内支撑系统、土方施工开挖方便。土质条件较差时，基坑开挖深度不宜过大。

32、适用于小型基坑工程。土质条件较好时，水泥搅拌工艺使用受限制。采用土钉墙结构，适用性较大，各地已有大量应用实体重力式支护结构的工程经验。3.2基坑支护结构选择的依据、原则和方法支护结构选择的基本依据（1）基坑场地的形状、平面尺寸及开挖深度等。（2）基坑范围的工程地质及水文地质情况：包括地质勘探资料、勘查数据测试方法、设计所需的力学参数及试验方法、地下水请款及其分布等。（3）荷载情况：土压力、水压力，特别是承压水的情况。地面荷载的分布及大小。施工荷载。相邻建筑物的荷载。当支护结构作为主体结构的一部分时，尚应考虑人防和地震作用等。（4）环境条件：基坑周围的地区性质。基坑周围的建筑物结构形式、层数、基

33、础形式及埋深。基坑周围的公用设施分布及地下构筑物、地下管线状况。基坑周围的交通状况和道路状况。基坑周围的水域状况。基坑所处的地区环境的特殊情况，以及对基坑施工的特殊情况。相邻工地的施工情况，特别是打桩和降水情况。工期、资金对基坑施工的影响。（5）建筑的结构（地上及地下）对基坑施工的特殊要求。（6）各种支护结构的适用范围及技术特点。（7）各种支护结构的造价。（8）基坑开挖、排水及降水地方法。（9）设计的允许变形量。（10）相邻建筑物基坑支护情况和类似的基坑支护情况。（11）业主对基坑支护的要求。（12）建筑基坑工程技术规范及有关地方标准。 支护结构选择的基本原则我国的东北、华北地区，以及西北的大

34、部分地区的地基土多为一般黏性土，并且多数地区的地下水较深。（1）从场地条件考虑：基坑周围场地开阔与否，直接关系到支护结构容许位移的大小。如果场地开阔，则可选择放坡、悬臂式、锚拉式支护结构；如果场地狭窄或周围有重要设施，则选择位移小的地下连续墙加锚杆或支撑支护形式。（2）从基坑开挖深度及范围考虑：基坑开挖深度及范围的大小，是选择支护结构类型的一个重要考虑因素，开挖深度不大时，可采用悬臂式支护结构、土钉墙或锚喷支护等；开挖深度较大时，则需考虑多层锚杆或多层支撑。（3）从地质条件考虑：土质较好的条件下可考虑土钉墙或锚喷支护等；土质较差时，则要采用桩、地下连续墙加锚杆或支撑支护方案。（4）从地下水位考

35、虑：地下水位的高低，关系到是否考虑基坑止水的问题。支护结构类型的选择方法表31 支护结构类型的选择方法拟选择的支护结构选用条件及使用事项放坡开挖（1）基坑周围场地允许。（1） （2）相邻基坑边无重要建筑物或地下管线（2） （3）开挖深度超过4-5米时，易采用分级放坡（3） （4）地下水位较高或单一放坡不满足基坑稳定性要求时，宜采用深层搅拌桩、高压喷射注浆墙等措施进行截氺或档土。（4） （5）对基坑边土体水平位移控制要求较高，或软塑至流塑状土质不宜采用此方法开挖重力式挡土墙（1） （1）基坑周围不具备放坡条件，但具备重力式挡墙的施工宽度。（2） （2）相邻基坑边无重要建筑物或地下管线。（3） （

36、3）基坑开挖深度较小，一般为6米以下。（4）土层较差且厚度较大时，特别是软塑至流塑土层，可选择水泥土重力式挡土结构。（5）设计与施工时，应确保重力式挡土结构的整体性。（6）对基坑队水平位移控制要求较高时，不应采用此法。（7）要注意整体稳定性验算。土钉支护结构（1）基坑周围地面施工地狭小，临近基坑边无重要建筑物、建筑深基础或地下管线。（2）土层内富含地下水或可塑以下软弱土层，不宜采用土钉支护。（3）不宜用于对基坑土体变形有严格要求的基坑支护工程。（4）应特别注意相邻建筑及地下管线可能引起的不良后果。（5）注意验算整体稳定性。 （6）遇有较深软弱土夹层或许控制基坑土体变形时，可将预应力锚杆与土钉混

37、用。方案确定根据业主提供的工程地质情况，可知，此建筑基坑的南边和北边有密集建筑物。基础多为桩基础。因此，必须保证施工过程中两边建筑物的基础倾斜。且施工场地狭小。上表中的方法，以及结合当地经验，本方案拟采用土钉墙加微型桩支护。土钉承受土层主要主要土压力，微型桩主要防止土体滑落。3.3土钉支护的工作性能土钉支护工作性能的实测结果国外迄今以对土钉支护做了不少大型量测实验，其中也有专门为实验而修建的工程，国内也已进行过一些现场测试。从这些量测结果得出土钉支护在一般土体自重组用下的基本工作特点有：（1）随着往下开挖，支护不断向外位移。在匀质土中，支护面的位移沿高度大体呈线性变化，类似绕趾部向外转动，最大

38、水平位移发生在顶部。但在非匀质土中或地表为斜坡或受有地表重载时，最大水平位移点的位置可能移向下部。从为数极少的破坏现象发现，土钉支护的破坏是一个连续发展的过程。（2）土钉置入现场土体后，如果土体不变形，土钉就不会受力。随着往下开挖。地表加载、或土体徐变而发生土体变形，于是通过土体与土钉之间的粘结力使土钉参加工作并主要受拉。量测表明，只要土体发生微小的变形就可使土钉受力。（3）土钉的拉力沿其长度变化，最大拉力部位随着向下开挖从开始时靠近面层的端部逐渐向里转移，一般发生在土钉的可能失稳破坏面上。当土钉长度较短时，土体破坏面可能移出上部土钉之外，这些土钉中的最大拉力一般发生在土钉中部。（4）当破坏面

39、穿过土钉加固的土体，后者被分割成失稳区和稳定去两个部分，前者向外移动，与土钉之间的界面剪力或粘结力的方向向里，使土钉的拉力从端部逐渐增加并在可能的破坏面上达到峰值。而在被动区内，土体与土钉之间的界面剪力方向向外。土体破坏面上的土钉或者受拉屈服，或者被拔出。（5）不同深度位置上的土钉，其受到的最大拉力有很大差别，顶部和底部的土钉受力较小，靠近中间部位的土钉受力较大。但临近破坏时，底部土钉的受力显著增大。（6）支护喷混凝土面层背后的侧向土压力，其沿高度分布也为中间大、上下小，接近梯形而不是三角形，压力的合力值要比挡土墙理论给出的计算值低得多。这表明土钉支护的面层完全不同于一般的挡土墙。支护面层所受

40、的土压力合力远小于土钉受到的最大拉力之和。（7）支护的最大水平位移一般不大于坑深或支护高度H的3。与H的比值据法国的实测资料为13，美国0.73，德国为2.53。国内的测试结果也大体相同。第四章 支护体系具体支护参数确定4.1支护前稳定性验算.采用瑞典条分法1) 当R=10m时：如图，图条宽度b=2m，R=10m，总弧长为20.657m，图41表41 基坑分条土条编号（）1-25.94-0.4370.8990.17-0.0830.192-17.46-0.30.9540.706-0.2220.743-5.74-0.10.9951.144-0.0151.1545.740.10.9959.90.99

41、59.95517.460.30.9549.12.8629.546300.50.8667.54.338.66744.430.70.7145.14.9987.14864.160.90.4361.93.9244.361.6636.81335.5216.789由 （41）得2) 当R=9m时：图42表42基坑分条土条编号（）cos1-6.02-0.10.990.1485-0.0150.1525.740.10.998.8640.89548.954317.460.30.958.1562.57558.5854300.50.8666.753.8977.794544.430.70.7144.5894.49896

42、.427664.160.90.4361.713.53073.92330.21715.3825由公式（41）得：采用破裂面法分条如图（土条均为单位宽度）：图43由（42）得1) 土条1的重量：=18.5×1.83×0.57+2.64×0.57×19.5+3.1×0.57×19.5+19.5×0.5×1.23×0.5789.9KN2) 土条2的重量：=18.5×1.83×1.4+19.5×2.64×1.4+19.5×0.5×3.1×1.41

43、61.8KN3) 土条3的重量：=18.5×1.83×1.2+19.5×0.5×2.64×4) 土条4的重量：=18.5×0.5×1.83×0.8514.4KN由 （43）得=（10+58+34+20.4+89.9×cos65×tan40+161.8×cos65×tan35+52.43×coa65×tan19.5+14.4×cos65×tan20）/(161.8+89.9+52.43+14.4)×sin65=0.74<1

44、.3结论通过以上稳定系数的计算，可知在不加固的情况，基坑的稳定系数很小，约等于1.3，破裂面是小于1.3，处于不稳定状态，所以需要对其进行加固。 4.2土压力计算计算地下水位以下的水、土压力，一般采用“水土分算”（即水、土压力分别计算，再相加）和“水土合算”两种方法。对砂性土和粉土，可按水土分算原则进行；对黏性土可根据现场情况和过程经验，按水土分算和水土合算进行。水土压力合算法是采用土的饱和重度计算总的水、土压力，只是国内目前较流行的方法，特别对黏性土积累了一定的经验，采用的公式为 （44）式中：土的饱和重度，在地下水位以下可近似采用天然重度。因此，以下式中的均取得近似为天然重度，第一支护单元

45、：表43 基坑第一支护单元（北侧）土层参数表层号计算厚度（m）重度Kn/m粘聚力kpa摩擦角（度）土钉锚固体与土体阻力值（kpa）1素填土1.8318.55.020.020.04粉质粘土2.6419.520.019.540.015全风化花岗岩3.1019.510.035.070.016强风化花岗岩4.4519.515.040.0180.0按朗肯土压力公式（44）计算，如下： 第一层：9.79-7=2.79KPaKP第二层：26.39-28=-1.62KPa令=0，则Z=2.93m，如图所示。23.63KPa第三层：18.07-8.28=9.79KPa28.44-8.28=20.16KPa28.

46、44-8.28=20.16KPa第四层：36.04-13.99=22.05KPa54.9-13.99=40.92KPa土压力分布图如下图所示：图44根据几何关系，计算得每层土钉处的水平荷载标准值，计算结果如下：，。第二支护单元：表44 基坑第二支护单元（南侧）土层参数表层号计算厚度（m）重度Kn/m粘聚力kpa摩擦角（度）土钉锚固体与土体阻力值（kpa）1素填土1.8318.55.020.020.04粉质粘土2.6419.520.019.540.015全风化花岗岩3.1019.510.035.070.016强风化花岗岩4.4519.515.040.0180.0按朗肯土压力公式（44）计算，如下

47、：第一层：26.67-7=19.67KPa第二层：18.14-9=9.14KPa31.14-9=22.14KPa第三层：25.31-10.41=14.9KPa41.9-10.41=31.49KPa第四层:33.62-13.99=19.63KPa52.24-13.99=38.25KPa土压力分布如下图所示：图45根据几何关系，计算得每层土钉处的水平荷载标准值，计算结果如下：，。4.3土钉墙布置：土钉布置为竖向间距为1.7米，水平间距为1.5米。土钉与水平面的夹角为10度。共四排，第一排与地面的距离为2.5米。土钉用HRB335的钢筋，第一支护单元第一二排为25的，第三四排和第二支护单元均为32的

48、。4.4土钉长度计算及其局部验算：第一支护单元：(1)局部稳定验算，即必须满足 （45）式中：第j根土钉受拉荷载标准值，按计算。式中：第j个土钉位置处的基坑水平荷载标准值；第j个土钉与相邻土钉的平均水平、垂直间距;第j个土钉与水平面的夹角；荷载折减系数。（46）式中：土钉墙坡面与水平面的夹角。第j根土钉抗拉承载力设计值，按（46） 计算。式中：第j根土钉在破裂面外锚固体与土体摩擦强度确定的抗拉承载力设计值（KN）；（47）第j根土钉钢筋在破裂面外钢筋与锚固体砂浆粘结强度确定的抗拉承载力设计值（KN）。（48）第j根土钉钢筋抗拉强度确定的抗拉承载力设计值（KN）。（49）式 适合于土钉竖向间距相

49、等、第一道土钉到地面的距离与最后一道土钉到基底的距离均为土钉竖向间距的一半，并且土压力的零点高度为0的情况，且已考虑了放坡对土压力的修正。否则应该调整计算式，应对每根土钉承受的土压力按范围求和，得到每根土钉的受拉荷载标准值及土钉受拉荷载设计值。本设计按范围求和方法计算。经计算，=1。对于第一道土钉承受的土压力，为地面到第1道土钉与第2道土钉间距一半的位置之间的土压力之和。对于第2道土钉承受的土压力，为第1道土钉与第2道土钉间距一半的位置处到到第2道土钉与第3道土钉间距一半的位置处之间的土压力之和。其他依次类推，最后一道土钉承受的土压力下方位置应计算至基底。将土钉受拉荷载标准值计算转化成下式：（

50、410）=1.52。（411）表45 具体计算结果见下表：土钉序号（m）(KPa)(m)1.25002.7913.3553.8953.351.5219.824.7525.0521131.71.5233.64236.7525.723.351.71.5260.375.37548.822.1823.942.051.5274.693.25(2)计算土钉长度a)土钉锚固长度由（412）b)土钉自由锻长度，根据几何关系可得：=2.82m=1.69m=1.34m=0.53mc)综上所述，所得结果见下表：表46土钉长度土钉序号（m）(m)L(m)11.972.824.7921.91.693.5933.431.

51、344.7741.650.532.18(3) 验算土钉局部稳定：因为。经计算，是最小的。因此，只要，就能满足要求。第一排：要使24.75。则=11m.第二排:要使42，则=10m.第三排：要使75.375，则=15m.第四排：要使93.25，则=8m。(4) 综上所述，经修正后，第一单元土钉如下表：表47 土钉分布表序号标高（m）水平间距(m)入射角度直径（mm）1-2.51.50101302-4.21.50101303-5.91.50101304-7.61.5010130长度(m)钢筋自由段(m)锚固段（m）2.82111251.69101251.34151320.538132(5) 土钉分

52、布如下图所示：图46第二支护单元：(1) 局部稳定性验算具体计算过程如第一支护单元，结果见下表：表48 土钉受力表土钉序号（m）(KPa)(m)(m)1.25002.8013.3513.368.083.351.5241.1451.4325.0516.715.031.71.5238.848.536.7525.721.21.71.5254.7868.4848.822.223.952.051.5274.3693.28(2) 计算土钉长度：a)锚固段长度：b)土钉自由锻长度，根据几何关系可得：=3m=2.13m=1.31m=0.53mc) 综上所述，所得结果见下表：表49 土钉长度表土钉序号（m）(m

53、)L(m)14.137.122.22.134.3333.11.314.4141.650.532.18(3) 验算土钉局部稳定：计算过程与原理同第一支护单元。第一排：要使，则>10m.。取l=12m。第二排：要使，则>9m.。取=10m。第三排：要使，则>12.6m。取=13m。第四排：要使，则>6.7m。取=8m(4) 综上所述，经修正后，第二单元土钉如下表：表41 土钉分布表序号标高（m）水平间距(m)入射角度直径（mm）1-2.51.50101302-4.21.50101303-5.91.50101304-7.61.5010130长度(m)钢筋自由段(m)锚固段（m

54、）3121322.13101321.31131320.538132(5) 土钉分布如下图所示：图474.5整体稳定性验算如下第一单元：a) 抗滑安全验算： （413）式中：抗滑稳定安全系数；围墙后主动土压力（KN）；假设墙底断面上产生的抗滑合力（KN）。墙宽为4.4m（一般墙宽可按B=0.4-0.8H取值），。则：=，安全。b) 抗倾覆安全验算如下：（414）式中：抗倾覆力矩；倾覆力矩；抗倾覆安全系数。，所以安全。第二单元：a) 抗滑安全验算,由（413）得：，所以安全。a) 抗倾覆安全验算：由（414）得：=2718.144=所以安全。第五章 施工组织设计5.1工程概况拟建建筑物基坑东西长200m，地下一层，跨度为9.00m,结构类型为框架结构，基础形式待定。本次基坑支护范围为基坑的南北两侧，支