基坑支护设计(毕业论文)

1、安徽建筑大学学士学位毕业论文摘要近年来随着经济的发展，社会的进步，城市化进程的加快，高层建筑和市政工程大量涌现。高层建筑的建造、大型市政设施的施工及大量地下空间的开发，必然会有大量的深基坑工程产生。建筑物高度越高，其埋置深度也越深，相应的对基坑工程的要求也就越高。深基坑支护结构的设计、施工、监测等是近年来经常遇到的技术难题。深基坑支护不仅要求确保边坡的稳定，而且要满足变形控制要求，保证基坑内正常作业安全，而且要防止基坑及坑外土体移动，保证基坑附近建筑物、道路、管线的正常运行。为了满足如今建筑物的支护，基坑工程也在朝更大、更深的要求迈进。本设计主要是对某科技楼工程基坑支护结构进行设计，首先要确保

2、周围建筑物、道路、管线等的正常安全使用，同时要求围护结构的稳定性好，沉降位移小。设计主要采用的支护方式是钻孔灌注桩和土钉墙两种，同时，钻孔灌注桩采用的内支撑形成支护体系。基坑降水主要在基坑周围设置降水井，采用集水明排法降水方案。设计最后针对支护和降水方案，对基坑施工工艺及基坑监测进行了大致说明。关键词：深基坑；钻孔灌注桩；土钉墙；降水；施工；监测AbstractIn recent years, with economic development , social progress , urbanization , and high-rise buildings and public works

3、 in large numbers . Construction , construction of large municipal facilities to develop high-rise buildings and a large underground space , there must be a lot of deep excavation produced . The higher the building height , the depth of its buried deeper , corresponding to the requirements of the hi

4、gher excavation . Deep excavation structural design, construction , monitoring and other technical problems are often encountered in recent years . Deep excavation requires not only ensure the stability of the slope, but also to meet the requirements of distortion control , to ensure the normal oper

5、ation of the pit safety , but also to prevent the soil pit and pit outside move to ensure pit near buildings, roads, pipelines normal operation. In order to meet today shoring, excavation of the building is also moving in a larger , deeper demands forward. This design is a science and technology bui

6、lding project excavation structure design, first make sure that the surrounding buildings , roads, pipelines and other normally safe to use , while retaining structure requires good stability , a small settlement displacement . Supporting manner designed primarily uses two bored and soil nail wall ,

7、 while using the support form Bored supporting system . The main setting precipitation pit dewatering wells around the pit , using the method of precipitation scheme catchment next row . Finally, supporting the design and precipitation scheme of excavation pit monitor the construction process and we

8、re generally described.Keywords : deep excavation ; bored ; soil nail wall ; precipitation ; construction ; monitoring第 页TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc11431 第1章前言 PAGEREF _Toc11431 3 HYPERLINK l _Toc4885 1.1 基本技术要求 PAGEREF _Toc4885 4 HYPERLINK l _Toc20302 1.1.1设计的基本技术要求 PAGEREF _Toc20302 4 HYPERLINK

9、 l _Toc25548 1.1.2 施工的基本技术要求 PAGEREF _Toc25548 5 HYPERLINK l _Toc17347 1.2基坑工程设计 PAGEREF _Toc17347 5 HYPERLINK l _Toc8371 1.2.1设计依据 PAGEREF _Toc8371 5 HYPERLINK l _Toc21459 1.2.2设计内容 PAGEREF _Toc21459 5 HYPERLINK l _Toc23380 1.2.3计算理论 PAGEREF _Toc23380 6 HYPERLINK l _Toc9762 1.3 本设计内容 PAGEREF _Toc97

10、62 6 HYPERLINK l _Toc5627 第2章设计方案的综合说明 PAGEREF _Toc5627 7 HYPERLINK l _Toc14616 2.1概述 PAGEREF _Toc14616 7 HYPERLINK l _Toc3443 2.1.1工程概况 PAGEREF _Toc3443 7 HYPERLINK l _Toc22074 2.1.2环境条件概况 PAGEREF _Toc22074 7 HYPERLINK l _Toc28047 2.1.3工程地质条件 PAGEREF _Toc28047 7 HYPERLINK l _Toc18688 2.1.4地下水情况 PAG

11、EREF _Toc18688 8 HYPERLINK l _Toc12047 2.1.5基坑侧壁支护结构安全等级及重要性系数 PAGEREF _Toc12047 8 HYPERLINK l _Toc15788 2.2 基坑支护方案 PAGEREF _Toc15788 8 HYPERLINK l _Toc4517 2.2.1基坑支护方案选择的依据 PAGEREF _Toc4517 8 HYPERLINK l _Toc4029 2.2.2基坑支护方案选择 PAGEREF _Toc4029 9 HYPERLINK l _Toc31521 2.2.3 基坑支护方案说明 PAGEREF _Toc3152

12、1 10 HYPERLINK l _Toc19679 2.3 地下水控制方案 PAGEREF _Toc19679 12 HYPERLINK l _Toc3348 第3章基坑支护结构设计计算书 PAGEREF _Toc3348 13 HYPERLINK l _Toc6293 3.1地质设计参数 PAGEREF _Toc6293 13 HYPERLINK l _Toc3174 3.1.2 计算区段划分 PAGEREF _Toc3174 13 HYPERLINK l _Toc15848 3.1.3计算方法 PAGEREF _Toc15848 14 HYPERLINK l _Toc21166 3.1.

13、4土压力系数计算 PAGEREF _Toc21166 14 HYPERLINK l _Toc26597 3.2 ABCD段支护结构设计 PAGEREF _Toc26597 14 HYPERLINK l _Toc32600 3.2.1土层分布 PAGEREF _Toc32600 14 HYPERLINK l _Toc32430 3.2.2 土层侧向土压力计算主动土压力 PAGEREF _Toc32430 15 HYPERLINK l _Toc3793 3.2.3土压力合力及作用点 PAGEREF _Toc3793 16 HYPERLINK l _Toc22118 3.2.4嵌固深度的确定 PAG

14、EREF _Toc22118 17 HYPERLINK l _Toc28764 3.2.5最大弯矩计算 PAGEREF _Toc28764 18 HYPERLINK l _Toc1611 3.2.6稳定性验算 PAGEREF _Toc1611 20 HYPERLINK l _Toc14137 3.2.7配筋计算 PAGEREF _Toc14137 21 HYPERLINK l _Toc12719 3.2.8支撑结构设计计算 PAGEREF _Toc12719 23 HYPERLINK l _Toc10813 3.3 BCFE段支护结构设计 PAGEREF _Toc10813 26 HYPERL

15、INK l _Toc6581 3.3.1土钉设计 PAGEREF _Toc6581 26 HYPERLINK l _Toc19736 3.3.2稳定性验算 PAGEREF _Toc19736 32 HYPERLINK l _Toc17915 3.3.3面层设计 PAGEREF _Toc17915 34 HYPERLINK l _Toc6361 第4章地下水控制方案 PAGEREF _Toc6361 34 HYPERLINK l _Toc17309 4.1 基坑降排水作用及方法 PAGEREF _Toc17309 34 HYPERLINK l _Toc1385 4.2降水方法的依据 PAGERE

16、F _Toc1385 34 HYPERLINK l _Toc13613 4.3降水设计 PAGEREF _Toc13613 35 HYPERLINK l _Toc21530 4.4基坑突涌稳定性验算 PAGEREF _Toc21530 37 HYPERLINK l _Toc919 第5章 施工 PAGEREF _Toc919 39 HYPERLINK l _Toc19329 5.1基坑土方施工工艺及要求 PAGEREF _Toc19329 39 HYPERLINK l _Toc16145 5.2钻孔灌注桩的施工工艺 PAGEREF _Toc16145 40 HYPERLINK l _Toc22

17、312 5.3冠梁施工工艺 PAGEREF _Toc22312 42 HYPERLINK l _Toc30844 5.4内支撑施工工艺 PAGEREF _Toc30844 43 HYPERLINK l _Toc20967 5.5土钉墙施工工艺 PAGEREF _Toc20967 45 HYPERLINK l _Toc24293 第6章基坑施工监测 PAGEREF _Toc24293 48 HYPERLINK l _Toc14301 6.1监测目的 PAGEREF _Toc14301 48 HYPERLINK l _Toc2572 6.2监测要求 PAGEREF _Toc2572 49 HYPE

18、RLINK l _Toc9573 6.3监测原则 PAGEREF _Toc9573 49 HYPERLINK l _Toc25112 6.4基坑监测项目选择依据及监测内容 PAGEREF _Toc25112 49 HYPERLINK l _Toc29306 6.5监测实施 PAGEREF _Toc29306 50 HYPERLINK l _Toc21976 6.5.1周围环境的监测 PAGEREF _Toc21976 50 HYPERLINK l _Toc30303 6.5.2支护桩位移与沉降监测 PAGEREF _Toc30303 50 HYPERLINK l _Toc23633 6.5.3

19、测量精度 PAGEREF _Toc23633 52 HYPERLINK l _Toc7576 6.5.4仪器设备 PAGEREF _Toc7576 53 HYPERLINK l _Toc25440 6.5.5测量周期 PAGEREF _Toc25440 53 HYPERLINK l _Toc3172 6.5.6预警报告 PAGEREF _Toc3172 53 HYPERLINK l _Toc7347 6.5.7信息反馈 PAGEREF _Toc7347 54 HYPERLINK l _Toc6753 第7章 电算 PAGEREF _Toc6753 55 HYPERLINK l _Toc2546

20、4 7.1 AB段内支撑电算 PAGEREF _Toc25464 55 HYPERLINK l _Toc6147 7.1.1 支护方案 PAGEREF _Toc6147 55 HYPERLINK l _Toc2144 7.1.2 支护信息 PAGEREF _Toc2144 55 HYPERLINK l _Toc5375 7.1.3设计结果 PAGEREF _Toc5375 58 HYPERLINK l _Toc32496 7.1.4稳定性验算 PAGEREF _Toc32496 62 HYPERLINK l _Toc22240 7.1.5 隆起量的计算 PAGEREF _Toc22240 65

21、 HYPERLINK l _Toc32315 7.1.6嵌固深度计算 PAGEREF _Toc32315 66 HYPERLINK l _Toc26965 7.2土钉墙电算 PAGEREF _Toc26965 67 HYPERLINK l _Toc30835 7.2.1设计项目: PAGEREF _Toc30835 67 HYPERLINK l _Toc15879 7.2.2 设计结果 PAGEREF _Toc15879 69 HYPERLINK l _Toc10227 7.2.3 喷射混凝土面层计算 PAGEREF _Toc10227 71 HYPERLINK l _Toc16365 第8章

22、 翻译 PAGEREF _Toc16365 73 HYPERLINK l _Toc9648 Reinforced Concrete PAGEREF _Toc9648 73 HYPERLINK l _Toc7807 2.2 Earthwork PAGEREF _Toc7807 75 HYPERLINK l _Toc23613 2.3 Safety of Structures PAGEREF _Toc23613 77 HYPERLINK l _Toc30514 8.1钢筋混凝土 PAGEREF _Toc30514 80 HYPERLINK l _Toc952 8.2土方工程 PAGEREF _To

23、c952 81 HYPERLINK l _Toc30755 8.3结构的安全度 PAGEREF _Toc30755 82 HYPERLINK l _Toc30304 致谢 PAGEREF _Toc30304 85 HYPERLINK l _Toc11488 参考文献 PAGEREF _Toc11488 86第1章前言 随着经济的发展，人们生活水平的提高，人类对生活环境的要求越来越高，尤其在中国这样人口大国，人口基数比较大，增长的比较快。我们国家的土地面积是有限的，我们要生存必须要留出大部分的土地种植农作物，以供应我们日常生活的需要，所以我们的住宅地的面积是相当的少。为了解决我们的住房问题和一些

24、其他的问题，我们必须要建大量的高层建筑和市政工程。高层建筑的建造、大型市政设施的施工及大量地下空间的开发，必然会有大量的深基坑工程产生。基坑工程的最基本作用是为了给地下工程的顺利施工创造条件。深基坑工程的特点(1) 基坑支护体系是临时结构，安全储备较小，具有较大的风险性。基坑工程施工过程中应进行监测，并应有应急措施。在施工过程中一旦出现险情，需要及时抢救。 在开挖深基坑时候注意加强排水防灌措施，风险较大应该提前做好应急预案。(2) 基坑工程具有很强的区域性。如软粘土地基、黄土地基等工程地质，水文地质条件不同的地基中基坑工程差异性很大。同一城市不同区域也有差异。基坑工程的支护体系设计与施工和土方

25、开挖都要因地制宜，根据本地情况进行，外地的经验可以借鉴，但不能简单搬用。(3) 基坑工程具有很强的个性。基坑工程的支护体系设计与施工和土方开挖不仅与工程地质水文地质条件有关，还与基坑相邻建（构）筑物和地下管线的位置、抵御变形的能力、重要性，以及周围场地条件等有关。有时保护相邻建（构）筑物和HYPERLINK /view/2085169.htm市政设施的安全是基坑工程设计与施工的关键。这就决定了基坑工程具有很强的个性。因此，对基坑工程进行分类、对支护结构允许变形规定统一标准都是比较困难的。(4) 基坑工程综合性强。基坑工程不仅需要岩土工程知识，也需要结构工程知识，需要土力学理论、测试技术、计算技

26、术及施工机械、施工技术的综合。(5) 基坑工程具有较强的时空效应。基坑的深度和平面形状对基坑支护体系的稳定性和变形有较大影响。在基坑支护体系设计中要注意基坑工程的空间效应。土体，特别是软粘土，具有较强的蠕变性，作用在支护结构上的土压力随时间变化。蠕变将使土体强度降低，土坡稳定性变小。所以对基坑工程的时间效应也必须给予充分的重视。(6) 基坑工程是系统工程。基坑工程主要包括支护体系设计和土方开挖两部分。土方开挖的施工组织是否合理将对支护体系是否成功具有重要作用。不合理的土方开挖、步骤和速度可能导致主体结构桩基变位、支护结构过大的变形，甚至引起支护体系失稳而导致破坏。同时在施工过程中，应加强监测，

27、力求实行信息化施工。(7) 基坑工程具有环境效应。基坑开挖势必引起周围地基地下水位的变化和应力场的改变，导致周围地基土体的变形，对周围建（构）筑物和地下管线产生影响，严重的将危及其正常使用或安全。大量土方外运也将对交通和弃土点环境产生影响。1.1 基本技术要求1.1.1设计的基本技术要求1.安全可靠基坑工程的作用是为地下工程的敞开开挖施工创造条件，首先必须确保基坑工程本体的安全，为地下结构的施工提供安全的施工空间；其次，基坑施工必然会产生变形，可能会影响周边的建筑物、地下构筑物和管线的正常使用，甚至会危及周边环境的安全，所以基坑工程施工必须要确保周围环境的安全。2.经济合理基坑支护体系主要作为

28、一种临时性结构，在底下结构施工完成后即完成使命，因此在确保基坑本体安全和周边环境安全的前提条件下，尽可能降低工程费用，要从工期、材料、设备、人工以及环境保护等多方面综合研究经济合理性。3.技术可行基坑支护结构设计不仅要符合基本的力学原理，而且要考虑到经济，以及施工技术的限制，以便于工程的顺利施工。4.施工便利基坑的作用既然是为地下结构的施工提供空间，就必须在安全可靠、经济合理的原则下，最大限度地满足施工便利的要求，尽可能采用合理的支护方案减少对施工的影响，以及施工过程中对周边的建筑物、地下构筑物和管线，以保证施工工期。1.1.2 施工的基本技术要求1.环境保护基坑开挖卸载必然会带来带来地层的沉

29、降和水平位移，这会给周围建筑物、构筑物、道路、管线及地下设施带来严重影响。因此，在基坑围护结构支撑及开挖施工过程中，必须对周围环境进行周密调查，采取措施尽量将基坑施工对周围环境的影响，一定要把这种影响控制在规范所要求的范围内2.风险管理在底下结构施工的过程中，均存在着各种风险，必须在施工前进行风险界定、风险辨识、风险分析、风险评价，对各种等级的风险分别采取风险消除、风险降低、风险转移和风险自留的处置方式解决。在整个施工过程中我们还要不断的进行风险动态评估、动态跟踪、动态处理，将风险隐患消灭在萌芽状态是风险事故发生的概率降到最低。3.安全控制在施工过程中，我们要做好安全动态测量和人工巡视监察工作

30、，建立起安全管理体系和应急处理措施，确保基坑工程的安全施工环境，避免工程事故的发生。4.工期保证施工人员进场后必须对施工组织方案进行认真的研读分析，确定合理的施工工序和交叉作业的排列顺序，以便提高施工效率，安施工合同期保质保量的按时完成任务。1.2基坑工程设计1.2.1设计依据设计依据包括工程所处地质条件、周围环境、施工条件、设计规范、主体建筑地下结构的设计图纸、各种相关的规划文件、批复文件等，设计前期应全面掌握。基坑支护设计必须依据国家及地区现行有关的设计、施工技术规范、规程。另外，调研当地相似基坑工程的成功与失败的原因并吸取其经验和教训。在基坑工程设计中应以此为重要设计依据。1.2.2设计

31、内容1基于安全、可靠、经济的原则，选择合理的基坑围护体系（宜根据需要采用两种或以上支护方式），完成方案设计并提交基坑围护方案论证文本；2完成基坑围护体系的分析计算（包括围护体系的强度、稳定性、变形等计算）以及基坑内外土体的稳定性验算（关键支护构件尚应进行承载力验算）、基坑降水（或止水帷幕）的分析计算以及围护体系的抗渗验算。3在围护体系（方案）分析计算的基础上，绘制围护工程施工图纸（包括设计说明、基坑平面图纸图、配筋图、基坑监测点位图纸、节点大样等详图），明确施工施工要求等。4对基坑开挖过程及地下水变化引起的基坑内外土体的变形及其对基础桩邻近建筑物和周边环境的影响进行分析，论证基坑开挖施工方法的

32、可行性，并在设计成果中系统地提出基坑监测要求以及施工注意事项等；1.2.3计算理论目前在工程实践中采用理论导向、量测定量和经验判断的三者相结合的方法，对基坑施工及周围环境保护问题作出较合理的技术决策和现场的应变决定。在理论上，经典力学已经不能满足基坑工程的要求，考虑应力路径的作用、土的各向异性、土的流变性、土的扰动、土与支护结构的共同作用等的计算理论以及有限元法和系统工程等学科的研究日益被重视。1.3 本设计内容本设计内容主要有九章，第1章是引言部分，主要阐述基坑支护中设计与施工的总体方向；第二章是设计综述，主要是对场地工程、地质和周围环境等勘查结果进行说明，以及针对勘查结果进行支护方案和降水

33、方案选择；第三章是支护结构设计计算书，对基坑支护结构进行计算设计；第四章是基坑降水方案设计，对基坑降水进行计算设计；第五章是基坑施工工艺说明，对基坑支护结构和降水方案施工工艺进行详细说明；第六章是基坑监测说明，对基坑监测的目的、内容、仪器、频率等进行说明；第七章是电算即采用工程软件对基坑支护结构进行设计计算；第八章是一篇中英文互译；第九章是设计总结。毕业设计后面是参考文献、致谢，并附有基坑设计图。第2章设计方案的综合说明2.1概述2.1.1工程概况 某科技大楼工程建筑高度为85米，层数为21层，为框架结构，设两层地下室。该基坑工程平面长90米，宽45米，基坑开挖面积约3300平方米，开挖深度一

34、部分为7.4m，一部分为5.4m。 基坑北侧靠一中学自行车棚及交通道路，最近距离为10m。南侧紧邻一排一层住宅，距坑边仅20m。东侧有砖混结构的居民区最近距离为25m。.地面荷载为20kpa图2-1基坑开挖图2.1.2环境条件概况基坑北侧靠一中学自行车棚及交通道路，最近距离为10m。南侧紧邻一排一层住宅，距坑边仅20m。东侧有砖混结构的居民区最近距离为25m。.地面荷载为20kpa2.1.3工程地质条件该场地地貌单长江南岸冲积层一级阶地，场地地势平坦。底层有明显的二元结构特征。场地主要地层分布如下(1) 杂填土，层厚1.2-1.6m，结构松散，成分不均。(2)粉质粘土，层厚3.6-4m，可塑状

35、态。(3)淤泥质粉质粘土，层厚2.3-3.4,m，软塑-流塑状态(4)粉质粘土夹粉土粉砂，层厚2.9-4.5m，粉质粘土成软塑状态，粉土粉砂呈松散状态(5)粉砂夹粉质粘土，层厚2.5-3.9m粉砂呈松散-稍密状态，粉质粘土呈可塑软塑状态(6)以下土层为细沙及含砾中砾层。2.1.4地下水情况场区内地下水要为1层杂填土中的上层滞水和赋存于6层以下底层中的承压水。上层滞水接受大气降水和周边生活用水的补给，水量比较少。承压水主要赋存于6层以下土层中，渗透系数为12m/d，承压水头距地面3m，水量丰富，与长江水体有一定的补给关系。基坑开挖后，构成边坡的事1,2,3层，坑底一下则为4,5层。2.1.5基坑

36、侧壁支护结构安全等级及重要性系数此基坑支护结构安全等级为二级，基坑结构重要性系数0=1.0。2.2 基坑支护方案2.2.1基坑支护方案选择的依据1的适用范围及条件各支护方式的结构类型适用条件安全等级基坑深度、环境条件、土类和地下水条件支挡式结构锚拉式结构一级二级三级适用于较深基坑1 排桩适用于可采用降水或截水帷幕的基坑2 地下连续墙宜同时用作主体地下连续墙，可同时用作截水3 锚杆不宜用在软土层和高水位的碎石土、砂土层中4 当邻近基坑有建筑物地下室、地下构筑物等，锚杆的有效锚固长度不足时，不应采用锚杆5 当锚杆施工会造成基坑周边建筑物的损坏或违反城市地下空间规划等规定时，不宜采用锚杆支撑式结构适

37、用于较深基坑悬臂式结构适用于较浅基坑双排桩挡锚拉式，支撑式，和悬臂式结构不适用时，可考虑采用双排桩支护结构与主体结构结合的逆作法适用于基坑周边环境条件很复杂的深基坑土钉墙单一土钉墙二级三级适用于地下水位以上或降水的非软土基坑，且基坑深度不宜大于12m当基坑潜在滑动面内有建筑物，重要地下管线时，不宜采用土钉墙预应力锚杆复合土钉墙适用于地下水位以上或降水的非软土基坑，且基坑深度不宜大于15m水泥土桩复合土钉墙用于非软土基坑，基坑深度不宜大于12m；用于淤泥质土基坑时，基坑的深度不宜大于6m；不宜用于高水位的碎石土、砂土层中微型桩复合土钉墙适用于地下水位以上或降水的基坑，用于非软土基坑时，基坑深度不

38、宜大于6m重力式水泥土墙二级三级适用于淤泥质土、淤泥基坑，且基坑深度不宜大于7m放坡三级 1 施工场地满足放坡条件2 放坡与上述支护结构形式结合注 (1)当基坑不同部分的周边环境条件、土层性状、基坑深度等不同时，可在不 同部位采用不同的支护形式(2)支护结构可采用上、下部以不同结构类型组合的形式2.2.2基坑支护方案选择本工程基坑开挖深度7.40m，局部5.40m。本基坑工程的特点是基坑开挖面积小，地基土层以粉质粘土为主。周围环境复杂，必须确保周围建筑物、道路、等的正常安全使用。要求围护结构的稳定性好，沉降位移小。因此，围护结构的设计应满足上述要求。综合考虑安全、经济、施工及对周围环境影响等因

39、素，本工程采用两种支护方式。将基坑分为ABCD、BCEF两个个计算区段如图2-2。ABCD预采用钻孔灌注桩与混凝土内支撑支护结构，BCEF段预用土钉墙支护结构。因设计需要，基坑开挖深度不一，有7.40m和5.40m两个开挖区域。 图2-2基坑计算区段2.2.3 基坑支护方案说明根据本工程的条件及各支护方式的适用条件，本工程采用排桩内支撑支护、桩锚支护和土钉墙支护 1钻孔灌注桩与混凝土内支撑支护结构钻孔灌注桩是灌注桩的一种，具有以下特点：（1）与沉入桩中的锤击法相比，施工噪声和震动要小的多；（2）能建造比预制桩的直径大的多的桩；（3）在各种地基上均可使用；（4）施工质量的好坏对桩的承载力影响很大

40、；（5）因混凝土是在泥水中灌注的，因此混凝土质量较难控制。适用条件：适用于基坑侧壁安全等级为1、2、3级，结合锚拉式与支撑式结构时适用于较深基坑，悬臂式结构时适用于较浅基坑。钢筋混凝土支撑具有刚度大、整体性好的特点，而且可采取灵活的平面布置形式适应基坑工程的各项要求。布置形式目前常用的有正交支撑、圆环支撑或对撑、角撑结合边桁架布置形式。其中对撑、角撑结合边桁架支撑体系近年来在深基坑工程中得到了广泛的使用。其特点：（1）各块支撑受力相对独立，可实现支撑的分块施工和土方的分块开挖的流水线施工，一定程度上可缩短支撑施工的绝对工期；（2）采用对撑、角撑结合边桁架支撑布置形式，其无支撑面积大，出土空间大

41、，通过在对撑及角撑局部区域设置施工栈桥，还可大大加快土方的出土速度。支撑式结构适合较深基坑。2土钉墙支护结构土钉墙是用于土体开挖时保持基坑侧壁或边坡稳定的一种挡土结构，主要由密布于原位土体中的细长杆件土钉、粘附于土体表面的钢筋混凝土面层及土钉之间的被加固土体组成，是具有自稳能力的原位挡土墙，可抵抗水土压力及地面附加荷载等作用力，从而保持开挖面稳定。土钉墙作用原理：土体的抗剪强度低，抗拉强度几乎可以忽略，但土体具有一定的结构强度及整体性，土坡有保持自然稳定的能力，能够以较小的高度即临界高度保持直立，当超过临界高度或者有地面超载等因素作用时，将产生突发性整体失稳破坏。土钉墙通过在土体内设置一定长度

42、和密度的土钉，与土共同工作，形成以增强边坡稳定能力为主要目的的复合土体，是一种主动制约机制，土钉的抗拉及抗弯剪强度远远高于土体，故复合土体的整体刚度、抗拉及抗剪强度较原状土均大幅度提高。土钉墙特点如下：（1）能合理利用土体的自稳能力，将土体作为支护结构不可分割的部分，结构合理；（2）结构轻型，柔性大，有良好的抗震性和延性，破坏前有变形发展过程；（3）密封性好，完全将土坡表面覆盖，没有裸露上方，阻止或限制了地下水从边坡表面渗出，防止了水土流失及雨水、地下水对边坡的冲刷侵蚀；（4）土钉数量众多靠群体作用，即便个别土钉有质量问题或失效对整体影响不大；（5）施工所需场地小，移动灵活，支护结构基本不单独

43、占用空间，能贴近已有建筑物开挖。（6）施工速度快。土钉墙随土方开挖施工，分层分段进行，与土方开挖基本能同步，不需养护或单独占用施工工期；（7）施工设备及工艺简单，不需要复杂的技术和大型机具，施工对周围环境干扰小；（8）由于孔径小，与桩等施工方法相比，穿透卵石、漂石及填石层的能力更强一些，且施工方便灵活，开挖面形状不规则、坡面倾斜等情况下施工不影响；（9）边开挖边支护便于信息化施工，能够根据现场监测数据及开挖暴露的地质条件及时调整土钉参数，一旦发现异常或实际地质条件与原勘察报告不符时能及时相应调整设计参数，避免出现大的事故，从而提高了工程的安全可靠性；（10）材料用量及工程量少，工程造价较低。土

44、钉墙适用于地下水位以上或降水的非软土基坑，且基坑深度不宜大于12m。当基坑潜在滑动面内有建筑物、重要地下管线时，不宜采用土钉墙。2.3 地下水控制方案本工程基坑采用集水明排法在基坑底或开挖面，沿基坑边一侧、二侧、四周或中央设排水明沟，在基坑四角或坑边设臵集水井，使地下水沿排水沟流入集水井中，然后用抽水设备抽出基坑外。 排水沟和集水井应设臵在基础范围以外，地下水流向的上游。排水沟边缘离开基坑坡脚应不少于0.3m，排水沟底宽不宜少于0.3m，纵向坡度宜为0.10.2%，沟底面应比基坑底或开挖面低0.30.5m。集水井在基坑四角设臵外，还应沿基坑边每隔3040m设臵一个，集水井底应比相连的排水沟低0

45、.51m或深于抽水泵进水阀的高度以上，集水井直径（或边长）宜为0.71.0m。 排水沟可挖成是土沟，也可用砖砌；集水井壁可砌干砖，或用木板、竹片、混凝土管支撑加固；当基坑挖至设计标高时，集水井底宜铺约0.3m厚的碎石滤层。 （4）排水设备宜采用潜水泵、离心泵或污水泵，水泵的选型可根据排水量大小及基坑深度选用。第3章基坑支护结构设计计算书3.1地质设计参数根据本工程岩土勘察资料，各土层的设计计算参数如表3-1土层编号层名层厚（m）重度（KN/m)粘聚力（kpa）内摩擦角（。）1杂填土1.2-1.61812162粉质粘土3.6-418.518103淤泥质分质粘土2.3-2.4181274粉质粘土夹

46、粉土粉砂2.9-4.518.215165粉砂夹粉质粘土2,5-3.918.312206粉细砂18030表3-1主要地层及基坑设计有关的力学参数3.1.2 计算区段划分根据具体环境条件、地下结构及土层分布厚度，将该基坑划分为三个计算区段，其附加荷载及计算开挖深度如表3-2： 表3-2 计算区段划分段位号地面荷载（kPa）开挖深度(m)ABCD207.4BCEF205.4结构外侧地面附加荷载取20kPa。3.1.3计算方法按照建筑基坑支护技术规范（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

47、。桩长是根据桩端力矩求出，并应满足抗隆起及整体稳定性要求，各段的抗隆起、整体稳定性验算、位移计算详见点电算结果。全文除用解析法计算外，还用理正软件电算。由于支护结构内力是随工况变化的，设计时按最不利情况即最大工况考虑。3.1.4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： QUOTE 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。计算所得土压力系数如表3-2：土层1杂填土2粉质粘土3淤泥质粉质粘土4粉质粘土夹粉土粉砂5粉砂夹粉质粘土0.56780.7040.78270.56780.49020

48、.73530.8390.88470.73530.71.76101.42021.27751.76102.03961.3271.19171.13031.3271.4281表3-2土压力系数表3.2 ABCD段支护结构设计场地平坦，实际最大挖深7.4m，采用钻孔灌注桩，桩顶标高0.00m，混凝土支撑设在-1.4m处，结构外侧地面附加荷载q取20kPa。3.2.1土层分布ABCD段土层分布如表土层1杂填土2粉质粘土3淤泥质粉质粘土4粉质粘土夹粉土粉砂5粉砂夹粉质粘土厚度1.43.62.4433.2.2 土层侧向土压力计算主动土压力1主动土压力计算第一层土的压力零点m所以，地表以下0.65m处土压力为正

49、kpakpakpakpakpakpakpakpakpakpa2被动土压力kpakpakpakpa土压力强度分布图3净土压力计算kpakpakpakpa3.2.3土压力合力及作用点土压力KN/m作用点mKN/mmKN/mm具体的位置见图 土压力合力及作用点3.2.4嵌固深度的确定1求零弯矩点求弯矩零点即土的主动土压力等于被动土压力的点所以瓦弯矩零点到坑底的距离为1.6m2.求支点力、在距坑底6m处设置一个支撑、式中：设定弯矩零点位置以上基坑外侧各土层水平荷载标准值的合力之和；水平荷载合力作用点至设定弯矩零点的距离； QUOTE 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合和； QUOTE

50、 水平抗力合力作用点至设定弯矩零点的距离； 支点至基坑底面的距离； 基坑底面至设定弯矩零点位置的距离。零弯矩点主动土压力与被动土压力大小：kpaKN/mmKN/m由图可知，距零弯矩点的位置分别为7.85m，5.234m，2.718m，0.736m。弯矩相等得mKN/mmm，m所以KN/mKN/m由有在作用下，嵌入段土压力分布接近于简单分布形式即在a点以上，对a点取矩，令a点至6点的距离为X,则有m则装的嵌固深度为；桩长桩长取14m3.2.5最大弯矩计算1基坑上部的最大弯矩由前面的计算知道知所以剪力为零的点应该在第二层土中。假设剪力为零的点距第二层土顶面的距离为X2基坑下部嵌固段最大弯矩的计算有

51、前面计算可知KN/mKN/mKN/m有所以剪力为零的点位于粉质粘土夹粉土粉砂设剪力为零的点位于粉质粘土夹粉土粉砂顶面Ym处m3.2.6稳定性验算钻孔灌注桩下无软土层，只需进行嵌固稳定性验算和坑底隆起稳定性验算，无需进行圆弧滑动稳定性验算。1嵌固稳定性验算验算公式： 式中：嵌固稳定安全等级，安全等级取二级，则取1.2；、分别为基坑外侧主动土压力、基坑内侧被动土压力标准值（KN）；、基坑外侧主动土压力、基坑内侧被动土压力合力作用点至支撑点的距离（m）。满足嵌固稳定性要求2坑底隆起稳定性验算验算公式：其中： 式中：抗隆起安全系数，安全等级取二级，取1.6；、分别为基坑外、基坑内挡土构件底面以上土的天

52、然重度，对多层土取加权平均重度；挡土构件的嵌固深度（m）；基坑深度（m）；地面均布荷载（kPa）；、承载力系数；、分别为挡土构件底面以下土的黏聚力（kPa），内摩擦角（）。则： , , 所以满足坑底稳定性要求。3.2.7配筋计算1桩体配筋钻孔灌注桩为圆形桩，用等效处理，将圆形截面等效为矩形见图 圆形与矩形等效示意图等效条件为两者的截面和极惯性模量相等，即：,解得：,设钻孔灌注桩直径为600mm,桩间距为800mm,砼强度C25，受力钢筋采用HRB400。则：，取h=440mm；，取b=460mm。环境类别为二级，保护层厚度取40mm，则有：由砼及钢筋等级查表可得，由桩间距为800mm，则弯矩(

53、取最大弯矩)设计值为：1*1.25*429.59*0.8=329.59所以受拉区取5C28的钢筋，30792冠梁配筋冠梁宽度取650，高度取400，冠梁配筋按构造配筋，采用HRB335，构造面积取0.6-0.8倍，选用12B20，箍筋A102003.2.8支撑结构设计计算1 ABCD段支撑设计内支撑结构采用混凝土水平单支撑，已知支撑力R=162。28kN/m相邻水平对撑的水平间距取9m，设7根支撑，支撑立柱间距取12m。支撑梁混凝土等级取C30，纵向钢筋选用HRB335。由规范，支撑构件的截面高度不宜小于其竖向平面内计算长度的，腰梁截面高度（水平尺寸）不宜小于其水平方向计算跨度的，截面宽度（竖

54、向尺寸）不宜小于支撑的截面高度。则截面取600600mm，腰梁取900800mm。单根支撑轴向压力设计值:自重弯矩设计值：荷载弯矩设计值：则支撑弯矩设计值：保护层厚度取，则有：由砼及钢筋等级查表可得：，（1）判别大小偏心属于大偏心。（2）求偏心距增大系数，且则取而，取，取求受压及受拉钢筋面积和取采用对称配筋914+9c14，箍筋A102002.支撑连系梁设计腰梁按以支座的多跨连续梁计算，按最大工况计算。弯矩设计值为：h=900mm, b=800mm砼强度C25，受力钢筋采用HRB335,保护层厚度取40mm，则有：。由砼及钢筋等级查表可得：，受拉区取6B36的钢筋，验算使用条件： = 1 *

55、GB3 .，满足同时，,故可以。钢筋沿灌注桩受拉侧均匀配置，保护层取40mm，另一侧配构造筋5B32,箍筋采用A10200。 3.3 BCFE段支护结构设计 计算开挖深度为5.4m，地表附加合作q=20kpa，按无限平面计算。基坑侧壁安全等级为二级，基坑重要性系数为1.0.采用土钉墙支护结构。3.3.1土钉设计每层土钉倾角均为，土钉水平与竖向间距均为1m，即，基坑壁面取即坡比为1：0.176，机械成孔，取孔径100mm1.确定最危险潜在滑动面土钉力计算设计所用到的参数土层杂填土粉质粘土淤泥质粉质粘土厚度（m）1.63.81.6重度r（kn/）1818.518粘聚力c（kpa）121812内摩擦

56、角（。）16107计算基坑底面以上各层土地按厚度加权平均的等效内摩擦角最危险的与水平面的夹角为，如图所示 土钉简化示意图2土钉力计算土钉所受压力的计算层土，拉应力深度：所以拉应力区深度为地表以下0.658m所以层土， 所以、根据土钉力简化计算方法计算土钉力则有：每层土钉力大小为25.136kN，在顶部=1.35处有一道土钉，受力为，距顶层1m 简化计算方法计算土钉示意图3土钉受拉承载力设计值计算已知的土钉力为土钉受拉荷载标准值为18.169kN、25.136kN。土钉受拉承载力设计值计算公式：式中：第j根土钉受拉承载力设计值（kN）；基坑侧壁重要性系数，取1.0；第j根土钉受拉承载力标准值（k

57、N）。4土钉长度设计滑动区土钉长度计算由正玄定理得：式中：第i排土钉自由段长度（m）；基坑深度（m）；土钉间距（m）；土钉与水平面倾角，取15;土钉墙坡面与水平面的夹角，取80不同土层的内摩擦角， = 1 * GB3 层土取16.6， = 2 * GB3 层土取17.9则有： （2）稳定区土钉长度计算土钉长度宜在0.8H1.5H之间，即4.328.1m取=7.5m， =8m, =6.5m ,=6m ,=5.5m则=4.844m, =5.948m , =5.094m , =5.1796m , =5.2656m具体的如图所示 土钉布置如图所示单根土钉极限抗拔承载力应符合下式规定：式中：土钉抗拔安全

58、系数，取二级，取1.6；第j层土钉的极限抗拔承载力标准值（kN）；第j层土钉的轴向拉力标准值（kN）。式中：第j层土钉锚固体直径（m），即0.1m；第j层土钉与第i层土的极限粘结强度标准值（kPa），杂填土层取20 kPa，粉质粘土层取30 kPa；砂土取30kpa,具体的如表格第j层土钉滑动面以外的部分在第i土层中的长度（m） 土的名称土的状态成孔注浆土钉打入钢管土钉素填土15-3020-35淤泥质土10-2015-25粘性土20-3030-4545-6060-7020-4040-5555-7070-80粉土40-8050-90砂土松散稍密中密密实35-5050-6565-8080-1005

59、0-6565-8080-100100-120土钉极限粘结强度标准值则有： 满足 满足 满足 满足 满足5杆体直径计算土钉杆体受拉承载力应符合下式：式中：第j层土钉轴拉力设计值（kN）；土钉杆体的抗拉强度设计值（kPa）；土钉杆体的截面面积（）。钢筋采用HRB400，则。取最大土钉力设计值，即25.136kN。则：取70选取HRB400钢筋，1C16，。3.3.2稳定性验算1.抗滑稳定性验算验算公式：作用在墙后滑移合力为主动土压力：作用在墙底断面的抗滑合力：式中：墙体自重（kN）；土钉墙宽度（m）。所以所以所以满足抗滑稳定性要求。2.抗倾覆稳定性验算验算公式：抗倾覆力矩：倾覆力矩：所以所以满足抗

60、倾覆稳定性要求3.3.3面层设计土钉墙面层喷射混凝土等级取C25，厚度取90mm，钢筋采用HPB300级钢筋，钢筋直径取6mm，筋间距取200mm，钢筋网间搭接长度取400mm，加强钢筋采用HRB335直径取15mm。第4章地下水控制方案4.1 基坑降排水作用及方法在基坑和基础施工时，往往要在地下水位以下开挖，尤其是高层建筑，基础埋深大，地下室层数多。由于下雨或其他原因当开挖施工的开挖面低于地下水位时，土体的含水层被切断，地下水将不断地从坑外或坑底渗入基坑内，另外由于下雨或其他原因，可能在基坑内造成滞留水。在基坑开挖期间施工时若地下水渗入造成基坑浸水，使地基土的强度降低，压缩性增大，建筑物就会