钻孔灌注桩加锚杆支护设计

/绍兴山水人家3号地块基坑支护设计摘要本设计为住宅楼的基坑支护设计。本设计是依据行业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，主要目的是驾驭基坑支护的设计方法。本设计接受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,还大量的把实际阅历运用其中,加强理论和实践的结合。此次设计的主要指导原则是如何保证基坑的平安牢靠、便利施工，并达到经济的效果。通过这篇设计说明书，直观的说明白基坑支护设计所需的各种参数。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PITBRACINGDESIGNOFSHAOXINGSHANSHUIRENJIALOT3ABSTRACTThisdesignisthefoundationpitdesignforresidentialbuilding.Thedesignisbasedontheexistingoccupationbuildingtechnicalreguations,excaration,geologicalsurveyinthegivenconditionsofthereportdesignfoundationpit.Themainpurposeofthedesignistograspthedesignmethodsoffoundationpit.Thedesignhasusedthefoundationpitmethodsofboredcaissonpilewithpile-anchor.Duringthecalculatingofsoilpressure,putthesoilpressuretheoriesofW.J.M.Rankinetouse;Inthecourseofcalculatingininternalforce,makeuseoftheequivalentbeammethod;whenmatchingthesteeltocalculate,havecomplywiththecementstructuredesignspecificationnorm;Inthedesignofdraining,makeuseofthetechnicalspecificationforretaining.Andstrengthenedthecombinationoftheactualexperiencewiththetheories.Theguidelineofthisdesignishowtoguaranteethefoundationpitsafe、reliable、convenienttoconstruct,andwhetherreachtheeconomicresultornot.Throughthispapers,wecanseevariouskindsofparametersthatareneededinthefoundationpitdesign.Engineersandtechnicianscanconsultthedesignmethodofthistextwhilecarryingonthefoundationpitdesign.KEYWORDS:foundationpit,boredcaissonpile,equivalentbeammethod,pile-anchor,draining书目摘要（中文）1摘要（外文）21绪论12绍兴山水人家3号地块地质水文概况22.1工程概况22.2工程地质概况．22.2.1地形、地貌及环境条件22.2.2地基土的构成和分布特征22.2.3地基土物理力学性质指标的统计及设计参数的确定62.3水文气象及地下水63基坑支护结构设计概况及技术参数的确定83.1设计依据83.2方案选择83.2.1基坑支护类型概况83.2.2基坑支护方案优选93.3支护方案的设计原则及计算参数的确定93.3.1设计原则93.3.2参数的选择104基坑支护设计114.1基坑支护设计的主要内容114.2水平荷载的计算114.2.1水平荷载计算依据114.2.2土的水平荷载计算124.3支点力的计算184.3.1计算弯矩点零点位置184.3.2计算支点力184.4嵌固深度验算194.5灌注桩结构设计204.5.1桩身最大弯矩计算204.5.2桩身的配筋计算215锚杆设计计算225.1锚杆设计主要内容225.2锚杆的设计225.2.1锚杆自由段长度计算225.2.2锚杆配筋236稳定性验算246.1地基承载力验算246.2嵌固稳定性验算256.3整体稳定性验算257施工组织和工程监测297.1支护结构的施工297.1.1施工要求297.1.2土方开挖297.1.3支护桩施工297.1.4锚杆施工307.2截水、排水措施307.3工程监测317.3.1监测到的目的317.3.2监测的主要内容317.3.3监测的主要仪器317.3.4监测的方法327.4环保措施327.4.1降低噪音污染措施327.4.2降低粉尘污染措施327.5应急措施328结论和建议34参考文献35致谢361绪论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和施工问题，并使之成为当前基础工程的热点和难点。深基坑设计和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、稳定和变形问题，同时还涉及土和支护结构的共同问题。对这些问题的相识及对策的探讨，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年头就提出了预估挖方稳定程度和支撑荷载大小的总应方法，这一理论原理始终沿用至今，但已有了许多改进和修正。Bjerrum和Eide在50年头给出了分析深基坑底板隆起的方法。60年头在奥斯陆和墨西哥城软粘土深基坑中起先运用仪器进行监测，此后大量实测资料提高了预料的精确性，并从70年头起，制定了相应的指导开挖的法规。我国70年头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年头初建成了深20m的地下铁道区间车站。80年头后，北京、上海、广东、天津以及其他城市施工的深基坑接连增加。为总结各地积累的深基坑设计和施工的阅历，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阅历，90年头后相继在武汉、广东省及上海市等编制深基坑支护设计和施工的有关法规，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。目前经常接受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、地下连续墙。依据基坑开挖深度、地基土及四周环境条件，选择经济而平安的设计方案是设计者的首要任务。同时，深基坑的设计和施工是密不行分、相互依靠的。施工的每一阶段，结构体系，供应比较全面的勘察、设计和施工全过程的系统学问。本设计通过对供应资料的分析和探讨，最终确定桩锚支护的设计方案。2.绍兴山水人家3号地块基坑支护设计综合说明2.1工程概况坤和建设（绍兴）有限公司拟在绍兴市镜湖新区大滩3号地块兴建绍兴山水人家住宅小区。本3号地块东﹑北侧和马家渡河流相连，南侧为规划道路，西侧靠梅山路。本项目规划用地面积97901.20㎡，包括住宅总面积169302.28㎡。地上总建筑面积176227.84㎡，包括住宅总面积169302.28㎡，幼儿园建筑面积3200.0㎡，物业管理用房508.0㎡，商业建筑面积3217.56㎡。地下总面积40061.43㎡，包括高层地下车库面积18969.17㎡，高层地下室面积4503.12㎡，底层地下车库面积16598.14㎡。拟建主要建筑包括9幢32层高层住宅楼，17幢3层住宅楼（排屋）、1幢23层幼儿园及沿街2层商业用房。拟建高层住宅楼柱底最大轴力（设计值）约为11000KN，上部结构接受框架结构；3层住宅楼（排屋）柱底最大轴力（设计值）约为3000KN，上部机构接受框架结构；以上拟建物均拟接受桩基础。本工程所处地质为粉质粘土，土质较差，基坑较不稳定，确保地下室基坑支护结构稳定是地下室顺当施工的关键。本工程综合考虑地板，基梁，垫层厚度后，基坑开挖设计深度为5米左右。土方开挖后，由于地下室地基属粉质粘土层上，施工时必需高度重视，做好基坑排水，砼垫层和砖胎模等的施工工序，同时做好和基坑围护和土方施工的连接，交叉，协作工作；正确处理好降水排水问题达到志向效果，对整个基础施工起着关键作用。2.2工程地质概况2.2.1地形、地貌及环境条件拟建场地地处绍兴市镜湖新区大滩3号地块，其东、北侧和马家渡河流相连，南侧为规划道路，西侧靠梅山路。场地现为荒地，靠西侧约1∕3区域主要为原建筑拆迁地，靠东北侧约2∕3区域新近堆填大量填土。场地地势总体起伏不大。场地属杭州湾南岸萧（山）绍（兴）海湾—湖沼相沉积平原地貌。勘测期间测得本场地地面标高为4.76～6.63m。2.2.2地基土的构成和分布特征经勘查揭示，本场地地表以下埋深70.0m深度范围内的地基土，按其成因类型和物理力学特征。并参照绍兴城区工程地质柱状图，可划分为十个工程地质层，其中（1）、（2）、（4）号分层为二个亚层；（8）号层分为三个亚层；（6）号层分为四个亚层；（10）号层按其风化程度分为2个亚层。现将各岩土层的主要工程地质特征自上而下描述如下：（1）-1杂填土灰等杂色，松散～稍密状，局部呈软塑～软可塑状，场地西侧区域该层主要由砼地面、块石、碎石、部分碎砖、瓦等建筑垃圾、少量生活垃圾、腐植质等混合部分粘性土组成；场地东侧区域该层主要由粘性土混合少量砾、碎石、砖屑等杂质新近堆填而成，土质不匀整。该层在场地大部分地段均有分布，静探孔部位施工时该层已挖除，故在剖面图中未反映，层厚0.50～2.30m。（1）-2粉质粘土黄灰～棕灰色，软可塑状为主，局部呈硬可塑状，中等压缩性，成分以粉粘粒含量为主，土质较匀整，含氧化铁锰质。无摇震反应，稍有光滑，干强度及韧性中等。该层全场分布，层厚0.50～3.60m，层面高程3.30～5.93m。（2）-1粉质粘土棕灰～灰色，软塑状，局部呈流塑状或软可塑状，高压缩性，成份以粉质粘粒含量为主，土质稍不匀整，局部为淤泥质粉质粘土。无摇震反应，稍有光滑，干强度及韧性中等。该层仅在场地局部地段有分布，该层0.30～2.30m，层面高程1.32～4.14m（2）-2粘质粉土灰色，很湿，中密状，局部呈稍密状，中等压缩性，成分以粉粒含量为主，粘粒含量次之，土质较匀整，局部夹粉质粘土，含有机质。具中等～快速的摇震反应，无光泽，干强度及韧性低。该层仅在场地局部地段有分布，层厚0.30～5.50m，层面高程负0.49～3.76m（3）淤泥质粉质粘土灰色，流塑状，高压缩性，土质较匀整，局部为淤泥，淤泥质粘土或软塑状粉质粘土，含有机质等。无遥感反应，稍有光滑，干强度及韧性中等。该层全场分布，层厚0.40～8.90m层面高程负3.25～3.66m（4）-1粉质粘土青灰色，局部呈青灰黄或浅黄灰色，硬可塑状为主，局部呈软可塑状或硬塑状，中等压缩性，成份以粉粘粒含量为主，土质稍不匀整，局部为粘土。无摇震反应，稍有光滑，干强度及韧性中等。该层全场分布，层厚0.60～5.00m，层面高程0.35～负6.47m（4）-2粉质粘土 灰黄色，软可塑状为主，局部呈硬可塑状，中等压塑性，成份以粉粘粒含量为主，含氧化铁锰质，土质较匀整，一般下部粉粒含量稍高。无摇震反应，稍有光滑，干强度及韧性中等。该层全场分布，层厚3.50～10.70m，层面高程负0.95～7.97m。（5）淤泥质粉质粘土灰色，流塑状，局部呈软塑或软可塑状，高压塑性，成份以粉粘粒含量为主，土质较匀整，局部变为软塑或软可塑状粉质粘土，一般上部微层理发育，层理面夹有少量粉土，含有机质等。无摇震反应，稍有光滑，干强度及韧中性等。该层全场分布，层厚3.70～15.80m，层面高程负7.07～负12.54m。（6）-1a粘质粉土青灰色，湿，中密状，局部呈稍密状，中等压缩性，成份以粉粒含量为主，粘粒含量次之，土质较匀整。具中等～快速的摇震反应，无光泽，干强度及韧性低。该层仅咋场地局部地段有分布，层厚0.703.60m，层面高程负16.10～负17.91m。（6）-1粉质粘土青灰～青灰色，硬可塑状，中等压缩性，成份以粉粘粒含量为主，土质较匀整，局部变为粘土。无遥感反应，稍有光滑，干强度及韧性中等。该层仅在场地局部地段有分布，层厚0.80～5.80m，层面高程负14.65～负18.96m。（6）-2粉质粘土青灰～灰黄色，硬可塑状，中等压缩性，成份以粉粘粒含量为主，土质较匀整，局部下部渐变为粘质粉土。无摇震反应，稍有光滑，干强度及韧性中等。该层除在J88、J99号孔地段缺失外，其余场地均有分布，层厚1.50～14.50m，层面高程负14.88～负26.15m。（6）-3粘质粉土灰色，湿，局部上部黄灰或青灰色，中密状，局部呈稍密状，中等压缩性，成份以粉粒含量为主，粘粒含量次之，土质不匀整，局部夹粉质粘土。具中等～快速的摇震反应，无光泽，干强度及韧性低。该层仅场地大部分地段均有场地分布，层厚0.60～9.30m，层面高程负18.65～负32.25m。（7）粉质粘土灰色，软可塑状为主，局部呈软塑或硬可塑状，中等压缩性，成份以粉粘粒含量为主，土质较匀整，局部夹粘质粉土，偶含少量朽木屑。无摇震反应，稍有光滑，干强度及韧性中等。该层在场地大部分地段有分布，层厚1.00～15.70m，层面高程负20.63～负34.57m。（8）-1粉砂灰色，中密状，中等压缩性，成份以粉砂粒或细砂粒含量为主，粘粒次之，局部则以粗砂，砾砂含量为主，分选性差，级配较好，土质不匀整。该层仅在场地局部地段有分布，层厚0.50～1.80m，层面高程负32.47～负37.20。（8）-2粉质粘土青灰色，局部灰黄色，硬塑状为主，局部呈软可塑状，中等压缩性，成份以粉粘粒含量为主，土质不匀整，局部夹有粉土，粉砂或砾砂薄层。无摇震反应，稍有光滑，干强度及韧性中等。该层全场分布，仅在多层住宅楼局部地段及高层住宅楼地段有揭露，层厚0.80～9.50m，层面高程负31.15～负37.85m。（8）-3粉质粘土夹粉砂橙黄～灰黄等杂色，硬可塑状为主，局部呈软可塑或硬塑状，砂呈中密状，中等压缩性，成份以粉粘粒含量为主，局部夹粉土、粉砂、粗砂或砾砂等薄层，土质不匀整。无摇震反应，稍有光滑，干强度及韧性中等。该层全场分布，仅在高层住宅楼地段有揭露，层厚1.70～8.00m，层面高程负39.84～负44.81m。（9）粘土灰黄～紫红等杂色，硬塑状，中等压缩性，成份以粉粘粒含量为主，土质不匀整，局部含较多的分化砂粒、角砾及碎块等粗颗粒，原岩结构可辨别，易捏碎，遇水易软化。无摇震反应，稍有光滑，干强度高，韧性中等。该层全场分布，仅在高楼住宅楼地段有揭露，层厚0.70～11.50m，层面高程负45.34～负49.39m。（10）-1强风化基岩灰黄～紫色～紫灰等色，坚硬，岩芯呈碎块或碎块夹土状。在场地西南角区域包括1号楼（Z70号孔除外）、Z67、Z100、Z120、Z130号孔部位该层岩性为凝灰岩，属较软岩～软岩，凝灰质结构，块状结构；其余区域该层岩性为凝灰质砂岩，属软岩～极软岩，凝灰质或砂质结构，块状构造。风化裂隙较发育，该层原岩大部分矿物已发生猛烈的分化蚀变。该层全场分布，仅在高层住宅楼地段有揭露，层厚0.50～5.00m，层面高程负48.21～负56.84m。（10）-2中等风化基岩青灰～紫灰～紫红等色，坚硬，岩芯多呈柱状、局部上部呈碎块状或短柱状。在场地西南角区域包括1号楼（Z70号孔除外）、Z67、Z110、Z120、Z130号孔部位该层岩性为凝灰岩，属较软岩～软岩，凝灰质结构，块状结构；其余区域该层岩性为凝灰质砂岩，属软岩～极软岩，凝灰质或砂质结构，块状结构。凝灰岩风化裂隙较发育，裂面多见氧化铁锰质渲染，局部有少量方解石脉穿插其中；凝灰质砂岩裂隙少量发育。岩质总体较软，合金钻头易钻进。各孔的岩质软硬程度及完整程度稍有差异，岩石质量指标RQD=50～75左右，岩体基本质量等级为Ⅳ～Ⅴ。该层全场分布，仅在高层住宅楼地段有揭露，均未揭穿，最大限制厚度7.7m，层面高程负49.14～负59.65m。土层分布图见图2.1图2-1土层分布图（长度单位ｍｍ）2.2.3地基土物理力学性质指标的统计及设计参数的确定物理指标按常规试验取得，压缩指标按快速固结试验、抗剪指标按固结快剪试验取得。室内土工试验在进行试验成果统计是依据GB50021-2001执行，利用计算机分层进行统计，并供应个土层物理、力学性质指标的平均值，标准差，变异系数、标准值。对于统计样数小于6和特殊规土试仅供应最大值、最小值和平均值。利用土层物理力学指标，结合地区阅历，给出各地基土层的承载力特征值fak，以及桩侧阻力、桩端阻力特征值。2.3水文气象及地下水勘查区为亚热带季风型海洋性气候，湿温多雨，四季分明。据绍兴市气象局资料，历年（1961-1992年）平均气温16.4℃，最高气温出现在七月份，极端最高气温39.5℃，最低气温在一月到二月份，平均气温在3-4℃左右，极端最低气温-10.1℃年降雨量1450.4㎜，日最大降雨量345.2㎜，最大积雪深度24㎝，年蒸发量为800-1000㎜，相对湿度80％左右，无霜期245天左右。春末夏初多霉雨，七—九月多热雷、台风暴雨。历年特殊钟最大风速21.7m∕s，风向WWS，夏季主导风向为WS，冬季主导风向为WN；台风最大风速为34m∕s。勘查测得地下水位埋深在地表下0.15～1.80m之间，浅部主要为接受大气降水和地表水渗入补给的孔隙潜水，水量较少，水质易污染，地下水位受季节气候影响较大，水位变更幅度一般在0.50～1.50m之间；深部主要为（8）号层中的少量孔隙水和（10）号岩层中少量风化裂隙水。依据对本场地Z38、Z117号孔取水样进行水化学分析成果表明，场地地下水类型为硫酸-钙•镁型微咸水，按《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）第12.2条判定，水质对建筑材料砼无腐蚀性影响，对干湿交替部位钢筋混凝土结构中的钢筋具弱腐蚀性影响。和邻近1﹟、2﹟地块的水质相比，本场地地下水可能受原拆迁厂区污染所致，建议按（GB500460）及（GB50212）的有关要求进行防护。依据绍市设协（2003）02号文件和邻近建筑阅历，地下水以上地基土质对建筑材料砼无腐蚀性影响。本场地50年一遇洪水位为黄海高程5.14m，地下室抗浮设计水位应按50年一遇洪水位设防。3.基坑支护结构设计概况及技术参数的确定3.1设计依据1.中华人民共和国国家标准《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）；2.中华人民共和国国家标准《混凝土结构设计规范》（GB50204）；3.中华人民共和国国家标准《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）；4.浙江省标准《建筑地基基础设计规范》（GBJ15-31-2003）5.中华人民共和国行业标准《建筑基坑支护技术规范》（JGJ120-2012）；6.浙江有色建设工程有限公司《岩土工程勘察报告》；3.2方案选择3.2.1基坑支护类型概况基坑围护结构型式有许多种，其适用范围也各不相同，依据上述设计原则，结合本基坑工程实际状况有以下几种可以实行的支护型式：（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实力来维持整体稳定和结构平安。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，简洁产生较大变形，对相临的建筑物产生不良的影响。悬臂式围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和其包围的自然土形成重力式挡墙支挡四周土体，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，围护结构体系常接受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。地面拉锚式须要有足够的场地设置锚桩，或其他锚固物；锚杆式须要地基土能供应锚杆较大的锚固力。锚杆式适用于砂土地基，或粘土地基。由于软粘土地基不能供应锚杆较大的锚固力，所以很少运用。（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，运用期限不超过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，围护结构体系常接受钢筋混凝土桩排桩墙和地下连续墙型式。内撑体系可接受水平支撑和斜支撑。当基坑开挖平面面积很大而开挖深度不太大时，宜接受单层支撑。内撑常接受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。3.2.2基坑支护方案优选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牢靠支护措施。该地块土质较为松软，建筑主要由高层和排屋组成地下室面积较大，且基坑面积相对较大。地层困难，要求严格进行支护设计和组织施工，以保证基坑的平安。依据场地的工程地质和水文地质条件，最终确定接受深层搅拌（桩）法重力式挡墙作为帷幕隔水。关于支撑体系，假如接受内支撑的话，则工程量太大，极不经济，同时，假如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。支护结构接受单排钻孔灌注桩加单层土锚杆相结合的桩锚式支护方案。以单排钻孔灌注桩加单排土层锚杆组成基坑的支护系统，钻孔灌注桩和锚杆是支护结构的受力结构；支护桩是担当压力的主体。加设土层锚杆一方面改善了桩的受力状态，降低了桩深弯矩削减了桩顶位移，爱惜四周建筑物和道路的平安；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牢靠性，且是降低了工程造价的有效方法。依据本场地的地层的特征，将本基坑接受排桩加锚杆支护。其中排桩接受钻孔灌注桩。3.3支护方案的设计原则及计算参数的确定3.3.1设计原则1.基坑深度；2.土的性状及地下水条件；3.基坑周边环境对基坑变形的承受实力及支护结构一旦失效可能产生的后果；4.主体地下结构及其基础形式、基坑平面尺寸；5.支护结构施工工艺的可行性；6.施工场地条件及施工季节；7.经济指标、环保性能和施工工期。3.3.2参数选择1.依据浙江有色建设工程有限公司提交的《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，黄海标高为5.5m。基坑设计时，基坑开挖深度为-4.50m。地下水深度为0.9m（平均值），通过降水，将地下水将至开挖面以下0.5m；3.地面超载取q=20KN/m2；4.依据《建筑基坑支护技术规程》（GB120-2012），基坑重要性系数γ0=1.00；（平安等级二级）5.在此设计中，由于重力式水泥土墙只是起到一个止水帷幕的效果，故在此设计中不对重力式水泥土墙进行计算，在实际工程中，按实际状况进行施工。表3-1土层设计计算参数表土层厚度（平均值）重度γ粘聚力C内摩擦角（m）（KN/m3）(kPa)(°)杂质土1.119.5810粉质粘土1.518.434.514.9粉质粘土0.817.826.713.5粘质粉土0.518.420.825.6淤泥质粉质粘土3.717.316.610.4粉质粘土1.918.952.415.7粉质粘土6.318.538.815.44基坑支护设计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，然后依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，直至平安、牢靠为止。依据设计要求，基坑开挖深度暂定为4.5m，按规范设定桩长为8.5m，桩直径设定为0.8m,嵌固深度暂定为4.0m，即=4.0m4.2.水平荷载的计算依据超载作用下水土压力计算的方法，依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和土体的摩擦作用。地下水以上的土体不考虑水的作用，地下水以下的土层依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JGJ120-2012》4.2.1水平荷载计算依据作用在支护结构外侧、内侧的主动土压力强度标准值、被动土压力强度标准值宜按下列公式计算：（1）对于地下水位以上或水土合算的土层（3.1.1）（3.1.2）（3.1.3）（3.1.4）式中：pak—支护结构外侧，第i层土中计算点的主动土压力强度标准值（kpa）；当pak＜0时，应取pak=0；σak、σpk—分别为支护结构外侧、内侧计算点的土中竖向应力标准值（kpa），按标准第3.4.5条的规定计算；kai、kpi—分别为第i层土的主动土压力系数。被动土压力系数；ci、—第i层土的粘聚力（kpa）、内摩擦角（°）；按标准第3.1.14条的规定取值；—支护结构内侧，第i层土中计算点的被动土压力强度标准值（kpa）。（2）对于水土分算的土层（3.1.5）（3.1.6）式中：、—分别为支护结构外侧、内侧计算点的水压力（kpa），按标准3.4.4条的规定取值。（3）对静止地下水，水压力（、）可按下列公式计算：（3.1.7）（3.1.8）式中：—地下水的重度（kN/m³），取=10kN/m³；—基坑外侧地下水位至主动土压力强度计算点的垂直距离（m）；对承压水，地下水位取测压管水位；当有多个含水层时，应以计算点所在含水层的地下水位为准；—基坑地下水位至被动土压力强度计算点的垂直距离（m）；承压水，地下水位取测压管水位。（4）土中竖向应力标准值（σak、σpk）应按下式计算：（3.1.9）（3.1.10）式中：—支护结构外侧计算点，由土的自重产生的竖向总应力（kpa）；—支护结构内侧计算点，由土的自重产生的竖向总应力（kpa）；—~3.4.8条计算。4.2.2各层土的荷载计算表4-1主动及被动土压力系数表土层厚度（m）（1）-11.10.700.841.421.20（1）-21.50.590.771.691.3（2）-10.80.620.791.611.27（2）-20.50.400.632.521.59（3）3.70.680.831.461.21（4）-11.90.570.761.741.32（4）-26.30.580.761.721.31（注：此设计的土层厚度依据随机选择15个钻孔得到，其中地下水深度为0.9m）A主动土压力计算a主动土压力分荷载计算第一层土（无地下水）0～0.9m（黄海高程为5.5～4.6m）有地下水0.91.1m（黄海高程4.6～4.4）其次层土1.1～2.6m（黄海高程4.4～2.9m）第三层土2.6～3.4m（黄海高程2.9～2.1m）第四层土3.4～3.9m（黄海高程2.1～1.6m）第五层土3.9～7.6m（黄海高程1.6～-2.1m）第六层土7.6～8.5m（黄海高程-2.1～-3.0m）b各层主动土压力荷载合力及作用点计算第一层土（无地下水）作用点位置（有地下水）作用位置则距离顶部为1m其次层土作用位置则距离顶部为1.68m第三层土作用位置则距离顶部为3.06m第四层土作用位置则距离顶部为3.66m第五土层作用位置则距离顶部距离为5.99m第六土层作用位置距离顶部距离为7.9mc总的主动土压力及作用位置作用位置B被动土压力计算a被动土压力分荷载计算第一层土（无地下水）（有地下水）其次层土b被动土压力水平荷载合力及作用点的计算第一层土作用位置（有地下水）作用位置则距离基坑底部为1.95m其次层土作用位置则距离基坑底部为3.56mc总的被动土压力及作用位置作用位置则距离基坑顶部为7.11m荷载分布图见图4-1图4-1荷载分布图4.3支点力的计算4.3.1计算弯矩零点位置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：由可得4.3.2计算支点力假设弯矩零点在第五层土则距离基坑开挖面5.34m计算支点力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所以合力合力作用点至设定弯矩零点的距离：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：水平抗力作用点离设定弯矩零点的距离：设定锚杆插于离地面1.5m的位置处，则弯矩零点为所以支点力为4.4嵌固深度验算此为单层锚杆的支挡式结构，所以应满足一下条件式中：Kem──嵌固稳定平安系数；平安等级为一级、二级、三级的锚拉式支挡结构和支撑式支挡结构，Kem分别不应小于1.25、1.2、1.15；za2、zp2──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点的距离(m)图4-2嵌固深度稳定性验算所以满足要求4.5灌注桩结构设计依据规范，灌注桩直径φ800mm，砼强度C25，受力刚劲接受Ⅱ级刚劲，综合平安系数为1.4，桩中—中间距1000mm。依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：取4.5.1桩身最大弯矩计算以上已算得可以知道剪力为零的点在基坑底上部的主动土压力层中，且在第五层土中。所以设剪力为零的点在3.7m以下，令，为基坑顶到剪力为零的点的距离.则有：剪力为零的土压力：则此层的土压力因为距基坑顶为处的剪力为零，则有：得则由于最大弯矩点即为剪力零点，即最大弯矩可表示为4.5.2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。所以有：环境类别为二级，砼强度C25，钢筋接受HRB335的Ⅱ级钢筋。由环境类别为二级，砼强度C25此梁的最小爱惜层厚度为50mm则有：有砼及钢筋的等级查表可得，--混凝土轴心抗压强度设计值--钢筋强度设计值--混凝土轴心抗拉强度设计值--受压区混凝土矩形应力图的应力值和混凝土轴心抗压强度设计值的比值--矩形应力图受压区高度和中和轴高度的比值--统称为等效矩形应力图系数--相对界限受压区高度求计算系数：可以故所以选用816桩身箍筋配筋按构造要求取：梁中箍筋间距S=150mm.。螺旋箍。验算适用条件：1.，满足。2.，同时，故可以。即配筋为8165锚杆设计计算5.1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；依据锚杆的倾角、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、桩和锚杆的整体稳定性；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。5.2锚杆的设计基坑四周土层以主动滑动面为界可分为稳定区和不稳定区，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、拉杆和锚固体组成。当锚头是支挡结构和拉杆的连接部分时，为了保证来自支挡结构和其他结构上荷载的有效传递，一方面必需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。该锚头接受螺母锁定式锚头，主要由锚座、承压板、紧固器组成。锚杆参数：锚杆倾角为15°孔径为150mm，锚杆间距为1000mm，锚杆示意图见图纸5.2.1锚杆自由段长度计算支点力为A锚杆自由段长度计算锚杆轴向拉力取为22.4KN。锚杆的自由段长度应按下式确定式中：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和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按其中最深处的等值点计算；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(°)。则依据规范，锚固段长度取6.0m。则锚杆的总长度为12.65m5.2.2锚杆配筋则取410=314mm锚杆杆体的受拉承载力符合下列规定则锚杆接受二次注浆则所以符合6稳定性验算6.1地基承载力验算在对围护桩地基承载力进行验算时，不考虑围护桩底以上土体的抗剪强度对抗隆起的影响，按普朗得尔（prandtle）地基极限承载力公式计算，并假定围护桩底的平面为基准面，见图6-1,从而得到围护桩底地基承载力平安系数为：图6-1地基承载力示意图式中：khe—抗隆起平安系数；平安等级为一级、二级、三级的支护结构，khe分别不应小于1.8、1.6、1.4；—基坑外挡土构件地面以上土的重度（KN/m3）；对于地下水位以上的砂土、碎石土、粉土取浮重度；对多层土取各层土按厚度加权的平均重度；—基坑内挡土构件地面以上土的重度（KN/m3）；对于地下水位以上的砂土、碎石土、粉土取浮重度；对多层土取各层土按厚度加权的平均重度；h—基坑深度；D—基坑地面至挡土构件底面上的土层厚度（m）；q—地面均布荷载（kpa）；、Nc—承载力系数；c、ψ—挡土构件地面以下土的粘聚力（kpa）、内摩擦角（°），按规定3.1.14条规定取值。则D=4mh=4.5mq=20kpa则==2.66>1.6满足要求。6.2嵌固稳定性验算单层锚杆和单层支撑的支挡式结构的嵌固深度应符合下列嵌固稳定性的要求式中：Kem──嵌固稳定平安系数；平安等级为一级、二级、三级的锚拉式支挡结构和支撑式支挡结构，Kem分别不应小于1.25、1.2、1.15；、──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点的距离(m)。单支点锚拉式支挡结构和支撑式支挡结构的嵌固稳定性验算见图6-2图6-2单支点锚拉式支挡结构和支撑式支挡结构的嵌固稳定性验算mm则所以符合要求6.3整体稳定性验算拉锚式支挡结构的整体稳定性可接受圆弧滑动条分法进行验算：接受圆弧滑动条分法时，其整体稳定性应符合下列规定：式中：—圆弧滑动整体稳定性平安系数；平安等级为一级、二级、三级的拉锚式支挡结构，分别不应小于1.35、1.3、1.25；—第i个圆弧滑动的抗滑力矩和滑动力矩的比值；抗滑力矩和滑动力矩之比的最小宜通过搜寻不同圆心及半径的全部潜在滑动圆弧确定；、—第j土条滑弧面处土的粘聚力（kpa）、内摩擦角（°），按规定第3.1.14的规定取值；—第j土条的宽度（m）；—第j土条滑弧面中点处的法线和垂直面的夹角（°）；—第j土条的滑弧段长度（m），取=；—作用在第j土条上的附加分布荷载标准值（kpa）第j土条的自重（kN），按自然重度计算；—第j土条在滑弧面上的孔隙水压力（kpa）；基坑接受落底式截水帷幕时，对地下水位以下的砂土、碎石土、粉土，在基坑外侧，可取；在地下水位以上的粘性土，取=0；—地下水重度（kN/）；—基坑外地下水位至第j土条滑弧面中点的垂直距离（m）；—基坑内地下水位至第j土条滑弧面中点的垂直距离（m）；—第k层锚杆对圆弧滑动体的极限拉力值（kN）；应取锚杆在滑动面以外的锚固体极限抗拔承载力标准值和锚杆杆体受拉承载力标准值（或）的较小值；锚固体的极限抗拔承载力应按规定第4.7.4条的规定计算，但锚固段应取滑动面以外的长度；—第k层锚杆的倾角（°）；—第k层锚杆的水平间距（m）；—计算系数；可按取值，此处，为第k层锚杆和滑弧交点处土的内摩擦角。圆弧滑动条分法整体稳定性验算见图6-3表4-1条分法计算表格条块编号()(KN/m)()()W(kn)(m)(m)1560.5590.8292034.514.90.266112.23.6222410.7550.6562052.415.70.281145.17.6823320.8480.532038.815.40.275182.49.8624240.9140.4072038.815.40.275209.611.3325180.9510.3092021.813.50.24219.112.3126110.9820.191021.815.40.27523112.982740.9980.07038.815.40.27579.364.2928-10.999-0.017038.815.40.27578.814.2629-80.99-0.139038.815.40.27572.893.94210-140.97-0.242038.815.40.27561.423.32211-210.934-0.358038.815.40.27542.552.3212-280.883-0.469052.418.50.33519.851.052所以得因此，整体稳定性符合要求。图6-3圆弧滑动条分法整体稳定性验算图6-4基坑整体稳定性计算简图7施工组织和工程监测7.1支护结构的施工7.1.1施工要求1.由于本基坑重要性程度高，设计要求严格，施工程序困难，因此，在施工过程中，应切实做好各方面的协调工作，尤其是要询问本市建委以及各方面的专家，同心同德，确保本工程的平安。2.施工队伍必需制定规范的施工组织设计，建议接受信息化组织。3.在做支护结构之前，做好相应的隔水、降水施工，减小土中的孔隙水压力。4.依据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120—2012），钻孔灌注桩的施工要求如下：（1）桩位偏差，轴线和垂直轴线方向均不宜超过50mm。垂直度偏差不宜大于0.5%；（2）钻孔桩桩底沉渣不宜超过200mm，并按《建筑桩基技术规范》要求执行；（3）桩宜实行隔桩施工，并应在灌注混凝土24小时后进行邻桩成孔施工；7.1.2土方开挖基坑土方开挖要和基坑支护、降水协作进行，并严格遵守先支护后挖的原则，实行分阶段、分层、分区进行开挖。分区范围按主体工程结构底板施工便利，尽量减小支护体的变形，以及缩短基坑壁的暴露时间为原则，视四周环境、地质、水文地质综合考虑确定。7.1.3支护桩施工(1)支护桩施工依次如图7-1所示。(2)由于桩和桩之间较近,施工接受隔一打一的方法,确保桩身砼强度达到70%以后再施工相邻桩,以免造成桩身砼挠动,影响成桩的质量。(3).钻孔要保证沉渣≤5cm,下钢筋笼后及灌砼前均要测量孔深,保证孔深和孔底沉渣的设计要求,以确保桩的质量。(4).钢筋笼下放要居中,在钢筋笼四周匀整对称的布设隔离筋或砼垫块,保证钢筋笼居中,安放完后要固定钢筋笼,防止砼灌注过程中钢筋笼上浮。换浆清渣换浆清渣钻孔就位成孔加工钢筋笼安放钢筋笼灌注混凝土焊接安放钢筋二次压力灌浆灌浆安放拉杆加工拉杆钻机就位成孔放线定位挖土供应作业面张拉锁定图7-2锚杆施工依次图图7-1支护桩施工依次图7.1.4锚杆施工(1)锚杆施工依次如图7-2所示。(2)由于锚杆设计高度在粉质粘土位置,且锚杆长度较大,干法成孔困难,故接受湿法成孔,成孔后用清水冲洗孔底沉渣和孔壁泥浆,保证砂浆体和土体的粘结强度。(3)注浆:由于基坑外地下水位较高,孔内出现涌水现象,接受孔底注浆,第一次注浆初凝后,再次进行其次次压力劈裂注浆,保证砂浆体的密实度和粘结强度。(4)自由段制作:在滑坡线内且≥5m要形成自由段,在现场用塑料水纹管将杆体套住并封闭,使杆体和砂浆隔离,保证自由段杆体的自由伸缩。(5)预应力张拉:在砼强度达到设计强度的70%后起先张拉,张拉前先对张拉设备进行标定并抽取3根锚杆进行张拉试验,以检测锚杆的质量和修正设计的有关参数,然后进行张拉,张拉数值为设计值的60%。张拉接受逐级加载。7.2截水、排水措施合理确定限制地下水的方案是保证工程质量、加快工程进度、取得良好社会和经济效益的关键。地下水限制的设计和施工应满足支护结构设计要求，应依据场地及周边工程地质条件、水文地质条件和环境条件并结合基坑支护和基础施工方案综合分析、解决。地下水限制方法有集水明排法，降水法，截水法和回灌技术。降水的方法通常有轻型井点法，喷射井点法，管井井点法和深井泵井点法。该场地分布的地下水为潜水，赋存在杂填土土中，渗透性弱，富水性弱，主要依靠大气降水和河流侧渗补给，由地表蒸发排泄。依据下表5-1室内渗透试验成果及抽水试验，预料开挖后地下水量不大。因此基坑降水可接受明沟集水井排水，同时宜避开雨季开挖，并在地面设置截水沟，防止地表水渗入坑内。排水沟和集水井按下列规定布置：排水沟和集水井布置在建筑基础边净距0.4米以外，排水沟边缘离开边坡坡脚不应小于0.3米，在基坑四角各设一个集水井。明沟底宽0.3米，深0.5米，明沟之间互通，明沟交接处设置集水井。集水井深度2.5米，直径1米。井壁可砌干砖，水泥管，挡土板或其它临时支护，井底反滤层铺0.3米厚碎石，卵石。每个降水井点用一个潜水泵不停地把地下水抽排到地面上。在地面上做一条明沟把水排到施工工地外面的排水沟中。7.3工程监测7.3.1监测的目的（1）通过监测，驾驭边坡的稳定状态、平安程度和支护状况；（2）将监测数据和预料值相比较，确定支护参数是否平安合理，以确定和优化下一步的施工参数；（3）检测和评价已加固边坡的最终稳定性，作为平安运用的重要依据；（4）将监测结果反馈于设计和理论预料中，使理论和设计达到优质平安、经济合理的目的。7.3.2监测的主要内容（1）周边土体变形测量，如坡顶水平位移、地面沉降、坑周地面裂缝、边坡变位、坑底隆起等测量；（2）锚杆抗拨状况监测；（3）锚杆中浆体灌注饱和程度和变形态况。（4）基坑周边邻近建（构）筑物、道路、管线的观测、监控，对有关建筑物作好标记，观测标注，开挖期间每天观测不少于一次，至地下室回填前每周观测不少于两次。7.3.3监测的主要仪器测量中最多运用的是水准仪和经纬仪，水准仪用于测量地面、地层内各点及标高及沉降；经纬仪用于量测地形和构筑物的施工限制点坐标及施工中的水平位移。水准