某高层框剪结构文化交流基地基坑支护设计方案

含详尽设计计算书拟建工程为北京文化硅谷两岸文化交流基地项目，总高约60m，采用框架剪力墙结构。场地北侧毗邻大剧院与四星级酒店建设用地,南侧、西侧及东侧毗邻市政道路。基坑呈东西向近三个长方形基坑相接，基坑长约300m，宽约为82m，大部分基坑开挖深拟建场地地形基本平坦，场地范围内原为耕地，施工范围内无地下管线、地下建筑构筑物路。基坑周边考虑为现场钢筋、模板等堆载场地，以及砂石料、混凝土罐车、钢筋车辆进场通1.3.1地形地貌与地质构造本工程拟建场区在地貌单元上属于山前洼地，西北高东南低，地形起伏不大。经测量，钻根据现场勘察及室内土工试验成果，将勘探深度(25.00m)范围内的地层按照沉积年代、成因类型及岩土类别划分为人工堆积层、新近沉积层、一般第四纪沉积层和震旦纪基岩，根据岩性及工程性质进一步划分6个大层。现按自上而下顺序，对各岩土层分述如下：人工堆积层,岩性为：①层为粘质粉土素填土:黄褐色；稍密；稍湿~湿；断面散；表层为耕土，含砖渣、灰渣、2人工堆积层以下为新近沉积层；岩性依次为：②层为粘质粉土:褐黄色；稍密；湿~很湿；断面粗糙；多孔隙，含氧化铁、云母等；局部③层为粉质粘土:褐黄色,局部灰褐色；湿~很湿；可塑~软塑；断面较光滑；含氧化铁、云新近沉积层以下为一般第四纪沉积层；岩性依次为：④层为粉质粘土:棕褐色，稍显红褐色；很湿~饱和；可塑~软塑；断面较光滑；含氧化铁、一般第四纪沉积以下为残积层；岩性依次为：63%,成分为白云岩、石英岩等，土质不均匀，局部为角砾混粘性土，或充填较多粘性土；揭露积层以下为震旦纪基岩；岩性为：⑥层为白云岩:灰白色；密实；湿；含遂石条带,局部变质为大理岩,岩体破碎,裂隙发育,层状(各岩土层空间分布和岩土物理力学性质详见本工程地勘报告工程地质剖面图、物理力学指标统计表)。14.1水文地质特征经本次勘察，场地地下水类型为主要为⑤层碎石中的孔隙水及基岩中的溶蚀裂隙水，具有1.4.2拟建场区历年高水位记录1959年，接近自然地表(标高约为45.50m)；近3~5年最高水位标高为40.00m。在开展基坑工程的总体方案设计时，应首先对基坑工程在安全性、周边环境保护以及技术经济方面的要求进行充分研究，同时，基坑支护结构方案设计也应利于节约资源、符合可持续3发展的要求，实现综合的经济和社会效益。深基坑工程涉及到岩土工程、结构力学、工程结构、工程地质和施工技术等专业知识，是一项综合性很强的学科。由于影响基坑工程的不确定性因素众多，基坑工程又是一项风险性很大的工程，稍有不慎就可能酿成巨大的工程事故。因此，确保基坑工程的安全是总体方案设计的首要目标。应结合工程当地的施工经验与技术能力进行具体分析，选择成熟、可靠的总体设计方案；设计时确保满足规范与工程对支护结构的承载能力、稳定性与变形计算(验算)的要求；并对施工工艺、挖土、降水等各环节进行充分的研究和论证，选择工程当地成熟、可靠的施工方案，降低基坑工程的风险。筑物、地下管线、市政道路等环境保护对象。当基坑邻近轨道交通设施、保护建筑、共同管沟等敏感而重要的保护对象时，环境保护要求更为严格。当基坑周边存在环境保护对象时，要在充分了解环境保护对象的保护要求与变形控制要求的基础上，使基坑的变形能满足环境保护对要求基坑工程多采用临时性的支护结构，在确保基坑工程安全性与变形控制要求的前提下，尽可能地降低基坑工程造价，是设计人员必须关注的重要问题。不同的基坑工程总体方案对工程工期会有较大的影响，对项目开发所产生的经济性差异也不容忽视。对于某些项目，不同设计方案引起工期变化对于项目开发的经济性影响甚至会超过方案的直接工程量差异。基坑工程总体方案设计应采取合理、有效的支护结构型式与技术措施以控制工程造价和实现工期目标，必要时，对于技术上均可行的多个设计方案，应从工程量、工期、对主体建筑的影响等各角度进行定性、定量的分析和对比，以确定最适合的方案。在工程量方面，一长短及由其带来的经济性差异；基坑设计方案对主体建筑的影响方面，主要考虑不同基坑围护结构占地要求而影响主体结构建筑面积，以及对主体结构的防水、承载方面的影响。要求基坑工程属于能耗高、污染较大的行业：基坑支护结构需要大量的水泥、砂、石子、钢材等；工程实施过程中会产生渣土、泥浆、噪音等污染；混凝土支撑拆除后将形成大量的建筑垃圾；基坑降水会消耗地下水资源并造成地面沉降等不良后果；基坑支护结构、加固体留在土体内部，将来可能形成难以清除的地下障碍物。因此，在基坑工程的方案设计中，应考虑到基坑工程的可持续发展，尽量采取措施节约社会资源，降低能耗。可采取的技术措施包括围护结构不得出红线、减小支护结构工程量、尽量采用可重复利用的材料(如钢支撑、SMW工法围护4开发对社会的不利影响和对环境的破坏。陈忠汉深基坑工程北京：机械工业出版社余志成施文华深基坑支护设计与施工北京：中国建筑队工业出版社黄强深基坑支护工程设计技术北京：中国建材工业区出版社刘建航侯学渊基础工程手册北京：中国建筑出版社凌志平等基础工程北京：人民交通出版社刘建航侯学渊基坑工程手册北京：中国建筑工业出版社王国庆深基坑多工艺联合支护的设计与施工探矿工程；《建筑基坑支护技术规程》《北京市建设工程施工现场管理办法》政府令第号《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》建质号容卫生、环境保护及保卫消防标准》《北京市实施危险性较大的分部分项工程安全管理办法规定》京建施号我国在改革开放以前，基础埋深较浅，基坑开挖深度一般在以内，一般建筑基坑均可采用放坡开挖或少量钢板桩支护。随着我国国民经济的高速发展，城市空间日趋紧张，三维城市空间已开始作为一种重要的自然资源加以开发。地下空间开发和利用是世纪城市建设的方向。当前，中国的深基坑工程在数量、开挖深度、平面尺寸以及使用领域等方面都得到高速发展，深、大基坑已非常常见，放坡开挖或用少量钢板桩已经难于保证地下结构施工及基坑周边5环境的安全。为此，实践中已经发展了多种支护方式，如排桩(：即以某种桩型混凝土形成的地下墙体；土钉墙(即用机械施工方法成槽浇灌钢筋即采用土钉加固的基坑侧壁土体与护面等组成的支护结构，以及上述方式的各类组合成的复合式支护方式。()桩锚支护桩锚支护是指柱列式间隔布置钢筋混凝土挖孔、钻(冲)孔灌注桩作为主要挡土结构，以锚杆为锚拉结构的一种支护形式。柱列式间隔布置包括桩与桩之间有一定净距的疏排布置形式和桩与桩相切的密排布置形式。柱列式灌注桩作为挡土围护结构有很好的刚度，但各桩之间的联系差必须在桩顶浇注较大截面的钢筋混凝土帽梁加以可靠联接。为了防止地下水并夹带土体颗粒从桩间孔隙流入(渗入)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。灌注桩施工简便，可用机械钻(冲)孔或人工挖孔，施工中不需要大型机械，且无打入桩的噪声、振动和挤压周围土体带来的危害，成本较地下连续墙低。同时，灌注桩围护结构在建筑主体结构外墙设计时也可视为外墙中的一部分参与受力 支锚式柱列桩适合于一、二级基坑工程。一般来说，当基坑深~，周围环境要求不十分严格时，多考虑采用排桩支护。柱列式灌注桩的工作比较可靠，但要重视帽梁的整体拉结作用，在基坑边角处，帽梁应连续交圈。当要求灌注桩围护结构起到抗水防渗作用时，必须做好桩间和桩背的深层防水搅拌桩或旋喷桩(一般的钻孔压密注浆法不易保证止水，曾引发多起重周边或部分区域，用水泥搅拌桩或注浆进行被动区加固，以提高被动区的抗力，减少支护结构层；粉质粘土，基坑开挖主要揭露该层；全风化砂岩，基坑开挖将部分揭露该层；全风化砂岩，基坑开挖基本不揭露该层，仅挖孔桩及锚索锚固段涉及该层；中风化砂岩，基坑开挖及支护工程不涉及该层。其基坑抗滑桩与锚索支护设计如下图：6图桩锚支护剖面图()地下连续墙地下连续墙具有整体刚度大的特点和良好的止水防渗效果，适用于地下水位以下的软粘土和砂土等多种地层条件和复杂的施工环境，尤其是基坑底面以下有深层软土需将墙体插入很深的情况，因此在国内外的地下工程中得到广泛的应用。并且随着技术的发展和施工方法及机械的改进，地下连续墙发展到既是基坑施工时的挡土围护结构，又是拟建主体结构的侧墙，如支中开挖成槽会有较大困难，尤其是遇到岩层需要特殊的成槽机具，施工费用较高。在施工中泥恶劣，场地四周邻近建筑物、道路和地下管线不能因任何施工原因而遭到破坏，为此在基坑施应地下连续墙的研究和试用。预制装配式地下连续墙墙面光滑，由于配筋合理可使墙厚减薄并加快施工速度。而预应力地下连续墙则可提高围护墙的刚度达以上，可减薄墙厚，减少内支撑数量，由于曲线布筋张拉后产生反拱作用，可减少围护结构变形，消除裂缝，从而提高抗渗性。这两种方法已经在工程中试用，并取得较好的社会效益和经济效益。基坑支护技术是建筑工程中常遇到的工程，虽然已在全国不同地区、不同地质条件下取得了不少成功的经验，甚至在一些技术达到了国际水平，但仍存在一些问题需要进一步研究和提高，7以适应现代化经济建设的需要。国外基坑支护技术向着大深度、大面积方向发展，周边环境更加复杂，基坑开挖与支护的难度愈来愈大。从工期和造价的角度看两墙合一的逆作法将是今后发展的主要方向。但逆作法施工受桩承载力的限制很大，采用拟作法时不能采用一柱一桩，而是一柱多桩，增加了成本和施工难度。如何提高单桩承载力，降低沉降，减少中柱桩，达到一柱一桩，使上不结构施工速度可以放开限制，从而加快进度，缩短总工期，这将成为今后的研某基坑开挖深度，采用厚的“两墙合一”地下连续墙作为围护体。其地面下约深分布有粉土层第二承压含水层，基坑不满足承压水突涌稳定性要求，根据基地周边环境保护要求需采取隔断措施。根据稳定性计算，地下连续墙插入基底以下即可满足各项稳定性要求。而要隔断第二承压水，地下连续墙底部需进入粉质粘土层，插入基底以下的深度需达到。因此综合考虑稳定性和隔承压水两方面的因素，地下连续墙插入基底以下。地下连续墙支护剖面图如下图地下连续墙支护剖面图土钉墙土钉墙由于在土体内增设了一定长度与分布密度的锚固体，使之与土体牢固结合并共同合作。土钉在其加固的复合土体中的这种“箍束骨架”作用，大大提高了土坡的整体刚度和稳定8性，因此土钉支护适用于地下水位以上或经人工降水后的杂填土，普通粘性土或非松散性的砂土。一般认识可用于值在以上的砂质土与值在以上的粘性土。不适用于含水丰富的粉细砂层、砂砾卵石层、饱和软弱土层，不适用于对变形有严格要求的基坑支护。一般基坑开挖深度在范围内可采用此支护方法，若深度超过或在松散砂土、软塑、流塑粘性土以及有丰富地下水源的情况下不能单独使用土钉支护，必须与其他的土体加固方法相结合，如土钉和预应力锚杆相结合、土钉和深层水泥搅拌桩相结合、土钉与钢管桩相结合等。土钉墙支护造价经济，一般只有桩墙支护结构的一。土钉墙支护是边开挖边支护，流水作业，不占独立工期，施工速度快。土钉墙支护可以紧贴已有建筑物施工，因此可以省出桩体或墙体所占的地面，这是桩墙等其他支护难以做到的。土钉与土体形成复合体，属于主动坡突然坍方性质，有利于安全施工。土钉墙是原位土中的加筋技术，因此土钉墙支护对土的扰动小，使得土钉墙支护的最大水平位移往往小于同样土体条件下的桩墙支护，对相邻建筑物影于暴露土体结构的复杂性，可随时修改土钉的间距和长度，对控制变形起到了很好的作用。施工设备轻便，操作方法简便，易于推广。图土钉墙的构造杂填土，粉土为主，场地空旷，周围无重要建筑物、管线，采用土钉墙支护基坑。.1护坡方案设计特点及指导思想9的施工周期，基坑支护要经过雨季的严峻考验，要求支护安全系数较大。周边有无荷载及基坑深度范围内的土层情况确定基坑支护形式。的冻融后要安全可靠。4、护坡工程必须与土方工程一体化安排，要为土方工程施工创造快捷和良好的前提条件。坡工程要尽量减少与土方施工的工序穿插的次数，以缩短工期。7、护坡工程要充分考虑到其经济合理性等。从技术的可行性上分析我国基坑工程围护结构类型的选择方案开开挖深度＜6~我国沿海软土地区软弱土层，地下水位较高情况方案1：搅拌桩(格构式)挡土墙。止水，设一道支撑。柱横挡板或打设钢板桩加设支撑。止水，设1~2道支撑。我国西北、西南、华南、华北、东北地区地质条件较好，地下水位较低情况桩成悬臂式挡墙，需要时亦可设一道拉锚或锚杆。又允许打桩时，可打设钢板桩。加锚杆或内支撑。方案2：钢板桩支护并设数道拉钉用打设钢板桩，设3~4道支撑，或灌注~14m止水，设3~4道支撑。求围护结构兼作永久结构，采用设支撑的地下连续墙，可逆筑法，半逆筑法施境要求高的可采用地下连续墙作临时围护结构，亦可兼作永久结构，采用顺筑法或逆筑法，半逆筑法施工。条件下可采用沉井。施工。井。况下，可采用挖孔灌注桩或钻孔灌注护结构，亦可兼作永久结构，采用顺筑法或逆筑法，半逆筑法施工。本基坑深度为13.4m，所以宜选用钻孔灌注桩或钻孔灌注桩加锚杆或内支撑、地下连续墙。在北京附近地区，常用基坑支护形式主要有自然放坡+挂网、土钉墙(复合土钉墙)、支护桩(桩锚支护)三种。综合考虑地层、水文条件、基坑深度、周边条件、工程成本等因素。采用土钉墙结合桩锚支护结构形式。就本工程而言从工期、安全及可行性综合因素考虑为最优选择。土钉墙支护优点自身承载能力，将土体作为支护结构不可分割的部分。。进场，该技术显示出独特的优越性。5、在基坑开挖过程中有利于根据现场监测的变形数据，及时调整土钉长度和间距。桩锚支护是一种比较成熟的基坑支护方法，预应力锚杆用钢腰梁与支护桩锚固，开槽时给土建施工留一定的作业面，地下结构防水做完后回填。1、此种支护形式在各种不同的土层下均有比较成熟的施工工艺，支护安全可靠。3、在一般情况下，此种基坑支护形式的工期较短。地下连续墙之所以能得到如此广泛的应用和其具有的优点是分不开的，地下连续墙具有以下一些优点：已经成为深基坑支护工程中必不可少的挡土结构。，很适合于逆做法施工。6、适用于多种地基条件。地下连续墙对地基的适用范围很广，从软弱的冲积地层到中硬的地层、密实的砂砾层，各种软岩和硬岩等所有的地基都可以建造地下连续墙。7、可用作刚性基础。目前地下连续墙不再单纯作为防渗防水、深基坑围护墙，而且越来越多地用地下连续墙代替桩基础、沉井或沉箱基础，承受更大荷载。占地少，可以充分利用建筑红线以内有限的地面和空间，充分发挥投资效益。10、工效高、工期短、质量可靠、经济效益高。土压力计算开挖深度范围内土体力学指标加权平均值24.96oK=tg2(45o)=tg2(45o)=0.406a2224.96oK=tg2(45o+)=tg2(45o+)=2.46p22绘制土压力分布图如图所示，假定土压力为偏梯形分布，其上部三角形分布高度取maaa()确定桩体的入土深度与各支点反力、截面最大弯矩本方案支锚结构按等间距布置，但桩顶无拉锚，第一层支锚作用点距地面m，第四层锚作用点距基坑底面m，其余支锚间距取m①各段支护桩墙的土压力经计算，得122E=E=E4=e.h=98.243=294.72kN.mm23a2矛恩近似法计算简图r(kk)t2rHkhrHkt+2ckh=0paaia1ai即t=3.3m1t=1.2t=4m确定桩墙的入土深度：1225313④按二分之一分担法计算各层支锚结构水平反力：12a2242a21R=e(h+h)=98.246.4=314.37kNm22a1221111R=e(h+h)+eh=98.246.4+98.243=316.41kNm38a122a38221R=e+(rkH2ck)(h+t)=60.8+261.37=322.2kNm43a2aa5图各层支点位置⑤计算各支点和跨中的弯距值：11M=Eh=167.023.4=189.29kN.mmB3113跨中弯矩，需先计算最大弯矩作用点，设该点矩支点为x，则有，1x21x2M=E(x+h)+e.M=E(x+h)+e.Rx=49.12x263.84x+189.29x131a2x131a2113M=E(+h)+EhRh=167.02(+3)+294.72314.173c132222B232M=e.h2=98.24=88.42kN.mmCD10a110rH219.892M=k(h+t)2=13.40.406(1+4)2=119.04kN.mmD12ai31123⑦支锚结构水平反力最大值为kNmkNm孔灌注桩参数设计与弯曲强度计算：根据概率理论为基础的极限状态设计及现行钢筋混凝土设计规范，本设计钻孔桩采用圆正截面受弯验算：M=fr3sin几a+fArt3cyss几受拉钢筋截面积与纵筋全部断面积的比值受拉钢筋截面积与纵筋全部断面积的比值t：tfCffCC—受拉钢筋面积与纵钢筋全面积的比值；t几图桩配筋简图故，按纵筋8020mm配置可以满足设计要求④构造钢筋：本方案采用mm布置，且每隔一根直径014()锚杆结构参数设计①锚杆的布置：层数：分四层布置，第一层锚杆作用点距地面m，第二层锚、第三层锚杆作用点间距分别为m，第四层锚杆作用点距基坑底面m；水平间距：锚杆水平间距取锚杆孔径：初选第一层孔径由于是四层锚杆，要采取分层计算方法，设计简图如图m4.314m4m3m3m3m1B1B2BB3B4E1F1Ff1E2F2E3F3E4F4h 1hOLe1)锚杆的承载力：hh1TN=h1=356.89kNt1cosa点位置计算：x==1.32mL2)锚杆非锚固段长度fl=122++1.5l=122++1.5fsin(45。+m+a)cosa2式中：lf──锚杆自由段长度()；α──锚杆的倾角°；a1──锚杆的锚头中点至基坑底面的距离()；a2──基坑底面至挡土构件嵌固段上基坑外侧主动土压力强度与基坑内侧被动应按d──挡土构件的水平尺寸()；φm──O点以上各土层按厚度加权的内摩擦角平均值°f124.96。cos14。lmf1L)锚杆锚固段长度eL初选锚杆锚固段长度e′=10m，则图中O点为锚固段中点，tg0土体抗剪强度(a)；土体抗剪强度(a)；0土体的静止侧压力系数，取10。为了安全起见，本工程在最后锚杆锚固段取拉杆材料选择f=430MPaf=430MPaA=t=A=t==830mm21)锚杆的承载力：h2h2TN=h2=485.99kNtcosaL2)锚杆非锚固段长度f式中：lf──锚杆自由段长度(m)；α──锚杆的倾角°；a1──锚杆的锚头中点至基坑底面的距离(m)；a2──基坑底面至挡土构件嵌固段上基坑外侧主动土压力强度与基坑内侧被动──挡土构件的水平尺寸(m)；φm──O点以上各土层按厚度加权的内摩擦角平均值°f2L)锚杆锚固段长度eL初选锚杆锚固段长度e′=10m，则图中O点为锚固段中点，0式中式中T土体抗剪强度(a)；0土体的静止侧压力系数，取10。)拉杆材料选择f=430MPa查表选择Ⅱ级热拉钢筋做拉杆材料，其中f=430MPaANt5.99103=1130.8mm2Sfy430，由此用4022mmⅡ级冷拉钢筋(截面1520mm²)做拉1)锚杆的承载力：h3h3N=Th3=489.14kNL2)锚杆非锚固段长度f式中：lf──锚杆自由段长度(m)；α──锚杆的倾角°；a1──锚杆的锚头中点至基坑底面的距离(m)；a2──基坑底面至挡土构件嵌固段上基坑外侧主动土压力强度与基坑内侧被动d──挡土构件的水平尺寸(m)；φm──O点以上各土层按厚度加权的内摩擦角平均值°f324.96。cos14。mf3L)锚杆锚固段长度eL初选锚杆锚固段长度e′=10m，则图中点为锚固段中点，式中TKP土体抗剪强度(式中TKP0土体的静止侧压力系数，取10。)拉杆材料选择查表选择Ⅱ级热拉钢筋做拉杆材料，其中Sfy430，由此用4022mmⅡ级冷拉钢筋(截面1520mm²)做拉1)锚杆的承载力：h3h3N=Th3=498.10kNtcosaL2)锚杆非锚固段长度f式中：lf──锚杆自由段长度(m)；α──锚杆的倾角°；a1──锚杆的锚头中点至基坑底面的距离(m)；a2──基坑底面至挡土构件嵌固段上基坑外侧主动土压力强度与基坑内侧被动d──挡土构件的水平尺寸(m)；φm──O点以上各土层按厚度加权的内摩擦角平均值°l=+0.8+1.5sin(45。++14。)2l=3.5mf4L)锚杆锚固段长度e式中T土体抗剪强度()；0土体的静止侧压力系数，取10。)拉杆材料选择f=430MPaf=430MPaANt03=1158.3mm2SⅡ级冷拉钢筋(截面1520mm²)做()锚杆支撑腰梁的设计计算按简支梁，锚杆腰梁的最大弯矩为拉杆作用点处，Nb498.10人1.5M=t1==186.79kN.m其144M=t2==182.25kN.m244344M=t4==113.19kN.m444本方案按max进行锚杆腰梁设计本方案按max进行锚杆腰梁设计MM则有w，经查表，采用根的槽钢背靠背布置，x，强度满足要求。图抗倾覆稳定计算简图x，强度满足要求。图抗倾覆稳定计算简图基坑抗倾覆稳定性分析计算简图如图所示①计算基坑开挖面以下墙内土体力学指标加权平均值②坑内极限被动土压力强度p：e=xyhK+2cKpiiPphri—计算点处以上各层土的天然重度；p,p,ph—计算点处的被动土压力系数cos2Qk=kp「sin(Q+6).sinQ]p「LL=|cos22.13」33其中取44经计算得piiPpha11aaa2aaRCRCp323oCa3a2a123M4931.74k=Rc==2⑥抗倾覆稳定性系数：sMoc2497＞1.2(一级基坑ks取1.2)所以，基底抗倾覆稳定性满足设计要求。()基坑抗隆起稳定性分析计算简图如图所示rk2─坑内开挖面以下至支护墙底各层天然重度加权平均值；r—坑外地表至支护墙底各层天然重度加权平均；rNNq,C—地基承载力系数；N=e几tan.tan2(45o+)q2(N1)Nc=qtan13.3oAACck==1.44k==1.44所以，基坑的抗隆起验算满足设计要求。(1)土压力计算[7]①开挖深度范围内土体力学指标加权平均值24.96oK=tg2(45o)=tg2(45o)=0.406a2224.96oK=tg2(45o+)=tg2(45o+)=2.46p22主动土压力的零点深度主动土压力的零点深度c：kah===kaa②主动土压力强度计算:aaa③主动土压力合力：a2ca2e=rhK+2cK=0+214.192.46=44.51kNm2④被动土压力强度计算：p1ppp2pp11E=(e+e)t=(44.51+279.37)4.80=777.31kN⑤被动土压力合力：p2p1p22(2)支点反力T(1米宽土压力产生的支点反力)根据静力平衡条件，得ap图力学计算简图ap图力学计算简图M(3)墙身最大弯矩max1122x=x2==7.9m==7.9m2Mmax(A点的弯矩)：211trhxkcacarhxkcaca11.mmax2.m(4)地下连续墙的配筋计算述计算max述计算maxa=fbh则得ys0SfAh300则得ys0hBFOh，则单根锚杆实际承受的水平力：m4hBFOh，则单根锚杆实际承受的水平力：m4LehhN=Th=396.24kNtcosa②锚杆非锚固段长度ffsin(45。+m2+a)cosa式中：锚杆自由段长度(m)；锚杆的倾角(°)；1锚杆的锚头中点至基坑底面的距离(m)；2基坑底面至挡土构件嵌固段上基坑外侧主动土压力强度与基坑内侧被动土压力强度等值点O的距离(m)；对多层土地层，当存在多个等值点时应.=f.=f1lyd挡土构件的水平尺寸(m)；nl=7.f1L③锚杆锚固段长度eL初选锚杆锚固段长度e=10m，则图中O点为锚固段中点，tg0T抗剪强度()；为了安全起见，本工程在最后锚杆锚固段取④拉杆材料选择f=430MPaf=430MPaANt=396.24103=921.4mm2Sf430由此用3025mmⅡ级冷拉钢筋(截面1473mm²)做(6)锚杆腰梁的设计计算按简支梁，锚杆腰梁的最大弯矩为拉杆作用点处，其Nb396.24人1.5M=t==148.59kN.m;44;w，经查表，采用2根36b槽钢背靠背布置，其w，经查表，采用2根36b槽钢背靠背布置，其(7)基坑抗倾覆稳定性分析(计算简图如图4-7所示)①计算基坑开挖面以下墙内土体力学指标加权平均值②坑内极限被动土压力强度p：e=xyhK+2cKpiiPphrhi—计算点处以上各层土的天然重度；抗倾覆稳定计算简图抗倾覆稳定计算简图p,phLcos22.13」33其中取44经计算，得piiPpha11aaa2aa1212RC2p323Metee+t)2oCa3a2a123M4931.74k=Rc==2.2⑥抗倾覆稳定性系数：sMoc2169.8＞1.2(一级基坑ks取1.2)所以，基底抗倾覆稳定性满足设计要求。(8)基坑抗隆起稳定性分析(计算简图如图4-8所示)rDN+cNk=2qckrr2─坑内开挖rr—坑外地表至支护墙底各层天然重度加权平均；NNq,C—地基承载力系数；AτCKKqN=N=qc将数据代入，得q2c所以，基坑的抗隆起验算满足设计要求。5.3.1土钉长度设计计算5.3.1.1土钉参数的选择⑴孔径0=100mm；倾角9=8°；坡角a=78°；基坑开挖深度h=3m；布置两层土钉，竖(2)土压力计算xyhyxhii平均重度ix0h0=xhii平均内摩擦角ix平均粘聚力ic=xhi平均粘聚力i主动土压力系数a20K=tan2(45。+m)被动土压力系数p2aa25.3.1.2土钉计算⑴土钉受拉荷载标准值计算放坡对土压力的修正系数i按下式计算，即：G=tanb-Qm[1-1]tan2(45。-Qm)i2tan(b+Qm)tanb22————土钉墙坡面与水平面的夹角。2N=1Gnessk,jcosajakxjzjjNk,j——第j层土钉的轴向拉力标准值(KNaj——第j层土钉的倾角(。)；xj、zjxj、zj——第个土钉与相邻土钉的平均水平间距与垂直间距；ak,j——第个土钉处的主动土压力强度标准值()；pnj——第j层土钉轴向拉力调整系数，本工程取1.0。1cos8。2⑵土钉受拉承载力设计值计算土钉受拉承载力设计值按以下公式计算：R=爪dxqlk,jjsiki0k,jjR式中：k,j——第j层土钉的极限抗拔承载力标准值(KN)；jj——土钉锚固体直径；q土钉穿越第i层土体与锚固体极限摩阻力标准取值；liR=1.251.13=4.2KN,12⑶土钉长度的计算1)土钉在滑动面外的长度计算Rl=Tleidq；0.75<I<0.86则取q=30isiksikl==0.2me13.140.130l==0.6m2)土钉在滑动面内的长度计算(Hh)si0m)i2lfi=i2iH—基坑深度i—土层内摩擦角a—土钉与水平面夹角l=2=0m3)土钉的总长度L=l+lefL=l+l=0.1ef24)土钉最终长度确定.8m，第二层取4.8m(4)杆体材料计算：土钉杆体的钢筋直径按以下公式计算：KRA=tsfR---土钉受拉承载力设计值；Kt---土钉抗拔力安全系数，取1.6。A=s土钉支护面层在土压力作用下受弯，其计算模型取为以土钉为支点的连续板进行内力分析并验算抗弯刚度。土钉钢筋与面层连接要做抗剪验算，该处面层混凝土要做抗冲剪和局部承压验算，但还未形成统一。土钉墙面层混凝土按构造要求进行设计，具体要求为：根据设计依据面层钢筋网采用φ6.5@250×250钢筋绑扎而成，用HRB335Φ14加强钢筋加固，加强筋横向间距为2000mm，喷砼强度：C，喷射砼面层厚度：80mm。土钉与面层的连20732145644569A896A-A10网筋；11.纵横主筋5.3.1.3土钉墙支护稳定性分析⑴土钉的内部抗拔力验算FRLL+sdk,jk,j取1.3；土钉的设计内力()；d土钉直径()；aFR1.36.34103L+sd1=0.2+=0.9m2.8mT力要求。FRL+sd2=1.5m4.8m力要求。⑵抗滑稳定性验算作用在墙后滑移合力为土体主动土压力EE=xq+Yh)K-2cKSaxiiaiiaixyiix其中：W墙体自重()；B土钉墙宽度()，--axiiaiiSaixyixFi73KNhE8.4KN满足抗滑稳定性要求⑶抗倾覆稳定性验算wwy2200iiaiiKSHaixy3要满足以下公式：MK=w>1.3qM0M156.1w=>1.3M8.60满足抗倾覆稳定性要求钻孔灌注桩锚杆支护(1)土压力计算[5]开挖深度范围内土体力学指标加权平均值r=19.97kNm3r=19.97kNm3=25.46o=25.46oa22p22形分布高度取4m,Nmaaa桩体的入土深度与各支点反力、截面最大弯矩①各段支护桩墙的土压力:经计算，得1222②按盾恩近似法计算桩墙入土深度[11]：tcpaai1aai即1t=3.5m1123313按二分之一分担法计算各层支锚结构水平反力：12a2242a222a12233a2aa3图各层支点位置图11MEh2=77.26kN.mB3113BC跨中弯矩，需先计算最大弯矩作用点，设该点矩支点B为x，则有，xx131a2x131a2114MEhEhRh=105.35(+4)+383.08296.894c132222B232CDa110rH219.972M=k(h+t)2=10.40.4(4.2+4.2)2=339.22kN.mmD12ai31123⑦支锚结构水平反力最大值为338.39kNm，以此值进行腰梁与锚杆的设计.(3)钻孔灌注桩参数设计与弯曲强度计算：根据概率理论为基础的极限状态设计及现行钢筋混凝土设计规范[4]，本设计钻孔桩采用圆yaac正截面受弯验算：M=fr3sin几a+fArt3cyss几受拉钢筋截面积与纵筋全部断面积的比值a：ttfCffCCat—受拉钢筋面积与纵钢筋全面积的比值；hht图几inm(4)锚杆结构参数设计①锚杆的布置[3]：设计简图如图4-2所示。1)锚杆的承载力： B B1m4Em4E1F1FOO1L4e1L4eE3BE33F3F33TN=h1=369.91kNt1cosa点位置计算：x==1.32mL2)锚杆非锚固段长度f式中：锚杆自由段长度(m)；锚杆的倾角(°)；1锚杆的锚头中点至基坑底面的距离(m)；2基坑底面至挡土构件嵌固段上基坑外侧主动土压力强度与基坑内侧被动土压力强度等值点O的距离(m)；对多层土地层，当存在多个等值点时应挡土构件的水平尺寸(m)；l=+1)5f1sin()cos1。42l=7.f13)锚杆锚固段长度Lee式中T--土体抗剪强度(KP)；aK，取1.0。(4.=f2(4.=f2leDT3.140.1464.4e4)拉杆材料选择yA=Nt=369.9103=861mm2，由此用单根035mmⅡ级冷拉钢筋(截面962mm²)做拉Sf430y杆即可[4]。1)锚杆的承载力：h2h2h2N=Th2=449.71kNtcosaL2)锚杆非锚固段长度fl=122++1.5l=122++1.5a2式中：锚杆自由段长度(m)；锚杆的倾角(°)；1锚杆的锚头中点至基坑底面的距离(m)；2基坑底面至挡土构件嵌固段上基坑外侧主动土压力强度与基坑内侧被动土压力强度等值点O的距离(m)；对多层土地层，当存在多个等值点时应挡土构件的水平尺寸(m)；l=5.f23)锚杆锚固段长度Le0式中T--土体抗剪强度(KP)；aK，取1.0。为了安全起见，本工程在最后锚杆锚固段取L=20m，这样锚孔内拉杆的总长e4)拉杆材料选择查表选择Ⅱ级热拉钢筋做拉杆材料，其中f=430MPa，则需要钢筋截面面积为yA=t==1054.8mm2，由此用4022mmⅡ级冷拉钢筋(截面1520mm²)做Sf430y(5)锚杆支撑腰梁的设计计算按简支梁，锚杆腰梁的最大弯矩为拉杆作用点处，Nb449.71人1.5其M=t1==168.6kN.m;144Nb369.9人1.5244maxwx(6)基坑抗倾覆稳定性分析(计算简图如图4-3所示)①计算基坑开挖面以下墙内土体力学指标加权平均值pe=xyhK+2cKpiiPph3pr重度；iikk—计算点处的被动土压力系数.cos2Qkk=]2]2|1一L3344经计算得piiPpha11aaa2aa④抗倾覆力矩：M=et(1+t)=489.264.2(1+4.2)=3904.3kPaRC2p3231M=e(1+t)2+(ee)(1+t)2oC2a13a2a11123M3904.3⑥抗倾覆稳定性系数：k=Rc==2＞1.2(一级基坑k取1.2)sM1886s所以，基底抗倾覆稳定性满足设计要求。(7)基坑抗隆起稳定性分析[7](计算简图如图4-4所示)验算基坑抗隆起安全系数：k=sr(H+D)+q1Ar─坑内开挖面以下至支护墙底各层天然重度加权平均值；A2r—坑外地表至支护墙底各层天然重度加权平均；1HNN—地基承载力系数；qCDDN=e几tan.tan2(45+)q2C(N1)Nc=qtan13.3qc则，k==1.44所以，基坑的抗隆起验算满足设计要求。降水方法在基础工程施工中，应用愈来愈广，作用愈来愈大。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。施工时若地下水渗入造成基坑浸水，使地基土的强度降低，压缩性大，建筑物能产生过大沉降，或是增加土的自重应力，造成基础附加沉降，就直接影响到建筑物的安全。因此，在基槽施工时，必须采取有效的降水和排水措施，使基坑处在干燥状态下施工。(1)基坑开挖及基础和地下室等工程的施工在疏干的工作条件进行；(2)保持基坑的边破稳定，防止流沙和坍塌现象的发生；(3)加速软土地基的固结，提高软土地基的强度和承载力，降低建筑物的沉降量；(4)降低承压含水层中的水头值，以预防基坑坑底不透水层的凸起。采用降水排水措施时，应考虑以下的因素：(1)土的种类及其渗透系数；(2)要求降低水位的标高和地下水位的标高，一般地下水位应降低到基坑底以下0.5-1.0m；(3)采用何种形式的基坑护壁支护方式，尤其是深基坑；(4)基坑的面积大小。目前采用的降低水位的方法有止水法、排水法(包括井点降水法)。降水方法的名称及适应表面排水轻型井点井点管井井点深井井点适应条件m粗砂卵石层渗透系数较大，地下水丰富的土层d速度慢。为了加快地下水向井点管渗透，一般采用电渗井点。饱和粘性土，特别是淤泥和淤泥质土联合井点根据施工条件，当单一的井点法不能满足要求时，可采用，以使联合井点中的井点互补，提高降水能力。就是用两种或以上的井点法联合起来综合考虑本工程的地质条件和地下水情况，决定采用喷射井点降水。压力，防止基坑底部凸起与管涌的发生；同时，降低基坑边坡中的孔隙水压力，以增强边坡的稳定性，保证基坑正常开挖和基础施工，基坑开挖及地下结构施工期间需进行工程降水。压力，防止基坑底部凸起与管涌的发生；同时，降低基坑边坡中的孔隙水压力，以增强边坡的稳定性，保证基坑正常开挖和基础施工，基坑开挖及地下结构施工期间需进行工程降水。结合工程概况，本工程采用管井井点进行降水。由于本工程基坑为矩形状，因此井点系统水井点平面布置与剖面图。已知基坑长300m、宽82m、深13.4m、稳定水位埋深为5.70m，含水层厚度H为11mm降,取1/10。(一)井点管长度确定根据H=h+h+h+IL+Lm21其中——基坑深度——井点外露高度Δ——降水后地下水到基坑的安全距离；的距离；A为开挖基坑面向外扩井点布置所在的中心线到基坑边缘的距离积㎡，所以m10分,取0.25m,因此井点管长度确定为22m.(二)坑涌水量Q计算中心要求降低水位深度S：取降水后地下水位于坑底以下1.0m,则有半径RR=2SKH式中：H-----含水层厚度(m)；K-----渗透系数(m/d)；S-----水位降深(m)。(4)基坑等效半径F5790X===71m03.1400H——潜水含水层厚度(m)；S——水位降深(m)；r——等效半径(m)。0(2HS)S(234.38.7)8.7Q=1.36k6=1.666=6m533r710(6)确定单井出水量ql——滤管长度(m)；K——渗透系数(m/d)。0.3(7)求井点管数量nQn≥4+1.1ˊnˊ=Q/q)或n=1.1qq——单井出水量(m3/d)。(8)求井点间距DLD=n式中：L——总管长度(m)。Dn74考虑到井点管间距应符合0.4m的模数，并四角井点管应加密，最后可取井点管间距在四井点布置详见附图，管井井点平面布置图。(9)降水引起的地面沉降验算mH度,为降水面和原地下水位面的深度差;222E降水尝试范围内土层的压缩模量，可根据钻探试验资料，或查有关地基规范，E=a12，根据本工程土质资料可知，E=6.1103kpe12a所以沉降量较小，满足设计要求。(三)选择抽水设备JDX10；流量；扬程(四)降水井井身结构1)井深H=24m。2)降水井井孔径D=600mm：①外径400mm的钢筋混泥土管；②滤水管采用外径400mm管；③护壁管、滤水管外充填厚度100mm的滤料。3)井管设置：护壁管总长度H1=22m，滤水管底部为长度2.0m。4)滤料选取：滤料选用粒径6~10mm的干净、滚圆、光滑的硅质河砾。(五)抽排水系统设置在降水井布置范围内的基坑外部，每60m设一集水箱(砖砌或预制)，潜水泵抽出的地下政管道。抽出的地下水在进入排水口之前，应设置沉淀池，防止泥砂进入市政管道。(六)残留滞水的处理基坑侧壁在上层滞水和潜水层的底板位置会出现残留滞水，其渗水量较大时，必须采取以下处理措施。①在基坑四周边坡的含水层底部插入引流管，将隔水层所托的残留滞水引入集水井之中抽②当基坑开挖具备引水条件时，在含水层底部设置水平引流暗管。③在开挖时，注意土体状况，在含水率