摘 要
本文设计针对的是青岛万科城A7地块基坑维护工程。拟建场区位于新建合肥路与台柳路交口西南侧青岛万科城内。拟建物包括三栋19~24层高层住宅及附属商业裙房、一座2层幼儿园，其中高层住宅地下为2层整体车库。
场区内地形整体由西向东倾斜，场区西侧施工挖方堆填影响有所起伏，局部高差较大。勘探期间，孔口地面标高32.60~47.10米。剥蚀堆积斜坡~侵蚀堆积冲沟，后经人工回填改造。根据现场踏勘，结合钻探揭露，拟建场区自西向东有一冲沟，受后期人工挖方堆真影响，该冲沟形态已改变，根据调查及已有资料分析，该冲沟发育宽度约30米。
根据工程地质勘察资料反映的工程地质情况和场地周边环境条件，分别选用了土方开挖、复合土钉墙支护、单层桩锚支护、多层桩锚支护、水泥土旋喷桩重力式挡墙五种方案对青岛万科城A7地块基坑维护工程进行了设计。经过对各方案的比较，并考虑其各自优点及适用条件和经济条件，基坑的安全。确定了各设计方案的适用范围。
复合式土钉墙以水泥土旋喷桩止水帷幕和喷锚网与边壁土体的紧密结合，使边壁土体在加固过程中实现了整体化和结构化。由于喷锚网是分布式多点铰接连续板结构，喷射混凝土面层具有足够的柔性，各节点可以调整结构的受力状态，清楚局部过载。这种支护结构通过变主动土体为支护结构的一部分进而充分利用并加强了土体自身承载力；加之混凝土面层和水泥土旋喷桩对边壁土体有良好止水作用、嵌固作用和支挡作用，使其具有较高的稳定性和承载力。
钻孔灌注桩及锚索的组合则可在地质条件不理想的地段确保基坑边壁的稳定性。钻孔灌注桩的单排及多排、锚索的单排及多排，两者的各种组合足以完成大部分的基坑支护任务，以便确保施工的安全。
关键词：
基坑支护、钻孔灌注桩、复合土钉墙、旋喷桩、锚索
I
Abstract
This paper is aimed at Qingdao million design KeCheng A7 plot excavation project maintenance. Construction area is located in new hefei road and Taiwan LiuLu southwest of the city of Qingdao vanke junction. Proposed content including three 19 ~ 24 planes high-rise residential and attached commercial podium, a layer 2 kindergarten, including high-rise residential underground garage for layer 2 overall. Field area terrain overall from west to east, west area construction engineers tilt landfill influence has ups and downs, local difference is bigger. Exploration period, orifice 32.60 ~ 47.10 meters ground elevation. Eroding accumulation slope ~ erosion accumulation gully, by artificially backfilling after reconstruction. According to the site visit already, combined with drilling revealed plans from the west area XiangDongYou a gully, by later artificially excavated one pile of true influences, the gully form has changed, according to the survey and existing data analysis, this gully developmental width about 30 meters.
According to the engineering geological investigation data reflected the geological conditions and the surroundings of the conditions, are chosen the turkmen excavation, composite soil nailing wall, single pile anchor bracing, multi-layer pile anchor bracing, soil-cement jet grouting pile gravity retaining wall five kinds of schemes KeCheng A7 plot to Qingdao million project maintenance to carry on the design of foundation pit. Through the comparison, of each scheme and consider its respective merits and applicable conditions and economic conditions, excavation safety. Determine the scope of application of the design schemes.
Composite soil-nailed wall to cement-soil jet grouting pile stagnant water curtain and a case of soil with side wall, make the side wall closely integrated soil mass under reinforcement process realized the integrative and structured. Because a case is continuous slab structure distributed multi-point gemel, spray the concrete surface layer has enough flexibility, each node can adjust the structure stress state, clearly partial overload. This kind of bracing structure through active soil for supporting structure change and make full use of part of the bearing capacity and strengthen the territories itself; Together with the concrete surface layer and cement rotary grouting pile soil of side wall has good effect, water stop embedded solid function and retaining function, make its have higher stability and capacity.
The combination of bored pile and anchor in geological condition is not the ideal location to ensure the stability of the foundation pit side wall. Generating the
II
cast-in-place pile and many platoon, anchor and many row, generating enough to various combinations of both through most of the foundation pit supporting mission, in order to assure the construction safety. Keywords:
Foundation pit supporting、Cast-in-place pile、Composite soil nailing wall、Jet grouting pile、anchor
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目 录
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引
用
源
。
I
第1章 绪 论
基坑工程主要包括基坑支护体系设计与施工和土方开挖，是一项综合性很强的系统工程。它要求岩土工程和结构工程技术人员密切配合。基坑支护体系是临时结构，在地下工程施工完成后就不再需要。
深基坑的定义：建设部建质200987号文关于印发《危险性较大的分部分项工程安全管理办法的通知》规定：一般深基坑是指开挖深度超过5米（含5米）或地下室三层以上（含三层），或深度虽未超过5米，但地质条件和周围环境及地下管线特别复杂的工程。
随着我国超高层及高层建筑的发展，各种地下工程的大量出现，必然要求我们对深基坑投入大量的研究，以满足我国经济发展的需要和广大人民群众的要求。
基坑工程具有以下特点：
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。
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和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
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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，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
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响
第2章 基坑的基本概况
2.1 工程概况
拟建物包括三栋19~24层高层住宅及附属商业裙房、一座2层幼儿园，其中高层住宅地下为2层整体车库。
2.2 自然条件
1)气温：冬季采暖计算温度-7℃，夏季通风，计算温度2-7℃。 2)风向：夏季主导风东南，冬季西北
3)降雨量：年降雨量777.4mm，小时最大降雨量140.4mm 4)雨季施工起止日期：7月1日～8月31日 5)冬季施工起止日期：12月5日～次年3月5日
2.3 工程、水文地质条件和环境条件
2.3.1 地形地貌
场区内地形整体由西向东倾斜，场区西侧施工挖方堆填影响有所起伏，局部高差较大。勘探期间，孔口地面标高32.60~47.10米。剥蚀堆积斜坡~侵蚀堆积冲沟，后经人工回填改造。根据现场踏勘，结合钻探揭露，拟建场区自西向东有一冲沟，受后期人工挖方堆真影响，该冲沟形态已改变，根据调查及已有资料分析，该冲沟发育宽度约30米。 2.3.2 工程地质条件
根据钻探揭露，场区内地层结构简单、层序清晰，第四系由全新统人工填土层、全新统洪冲积层~上更统洪冲积层粉质粘土构成，基岩为燕山晚期中粗粒花岗岩，穿插分布有后期侵入的煌斑岩岩脉、细粒花岗岩岩脉，受后期动力地质运动影响局部揭露见有花岗质碎裂岩。本工程共揭示了9个标准层，6个亚层，地层评价以层及亚层单位。各岩土层分布特征及其物理力学性质详见《青岛万科城项目A7地块岩土工程勘察报告》。 2.3.3 水文地质条件
拟建场区钻探深度范围内见有稳定分布的地下水，地下水类型主要为第四系潜水-基岩构造裂隙水，二者存在水力联系。场区内的第四系潜水主要赋存在填
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土层中，基岩构造列隙水主要赋存在基岩的构造裂隙中。地下水稳定水位埋深0.3-5.3米，水位标高29.71-41.16米。场区地下水主要接受地表水下渗补给和水气降水的补给。场区地下水年变幅约2米。
地震设防烈度：7度,二组。 土壤最大冻结深度：0cm。 2.3.4 环境条件
拟建工程周边环境情况详见A7地块规划平面图，周围无高大建筑，场地环境简单。 2.3.5 荷载
深基坑支护结构应采用以分项系数表示的极限状态设计表达式进行设计，基坑支护结构极限状态分为承载能力极限状态和正常使用极限状态。支护结构中所用荷载主要包括：土压力、静水压力、承压水压力等。地面超载按10kPa计算。凡设计中所用荷载都应按有关规范考虑。 2.3.6 各土层的设计计算参数表
表1-1 各土层的设计计算参数表
层序 1 2 3 4 5 6 7 8 9 土层名称 杂填土 素填土 淤泥质黏土 细砂 粉质黏土 粗砂 粘土 红粘土 强风化岩石 厚度（m） 0.30~0.80 0.50~1.5 1.00~1.80 0.45~3.3 1.20~2.00 1.50~3.50 0.50~2.00 1.00~2.50 全场分布 土的重度 （kN/m） 18.5 19.5 17.5 19.9 19.5 21.2 19.8 20.0 20.0 3固结快剪 c(kPa) 10 12.0 10 0.0 18.6 0.0 31.0 39.0 40.0 φ(°) 15.0 16.0 12 19.0 15.0 23 33.0 36.0 37.0 2.3.7 技术经济条件
1).交通运输：本工程在市区，交通便利
2)定额选用：民用建筑安装工程统一劳动定额，青岛地区建筑工程单位估价表。
3)材料供应情况能满足工程要求
（1）砂浆标号：M2.5~M10混合或水泥砂浆。 （2）砼强度等级：C50以内
（3）钢筋采用HPB235、HRB335和HRB400级钢筋。 4)劳动力供应情况：能满足施工的要求。
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5)技术装备情况：施工单位设备齐全，能满足施工需要。
2.3.8 土建施工期限
1.支护工程开工日期：2012年3月1日 2.支护工程竣工时期：2012年7月31日
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第3章 基坑支护方案选择
3.1 常用基坑支护的类型及其特点和适用范围
3.1.1 放坡开挖
适用于周围场地开阔，周围无重要建筑物，只要求稳定，位移控制无严格要求，价钱最便宜，回填土方较大。
在基坑周围的环境允许放坡的情况下，可以将基坑边壁开挖成具有一定坡度、能够在基坑回填之前的施工阶段维持边坡稳定的斜坡。这样，既可以省去专门的边坡支护结构，又可以较好地满足施工要求。虽然土方挖放量有所增加，但总的技术、经济效果是很明显的。 3.1.2 深层搅拌水泥土围护墙
深层搅拌水泥土围护墙是采用深层搅拌机就地将土和输入的水泥浆强行搅拌,形成连续搭接的水泥土柱状加固体挡墙。水泥土围护墙优点:由于一般坑内无支撑,便于机械化快速挖土;具有挡土、止水的双重功能;一般情况下较经济;施工中无振动、无噪音、污染少、挤土轻微,因此在闹市区内施工更显出优越性。水泥土围护墙的缺点:首先是位移相对较大,尤其在基坑长度大时,为此可采取中间加墩、起拱等措施以过大的位移;其次是厚度较大,只有在红线位置和周围环境允许时才能采用,而且在水泥土搅拌桩施工时要注意防止影响周围环境。 3.1.3 高压旋喷桩
高压旋喷桩所用的材料亦为水泥浆,它是利用高压经过旋转的喷嘴将水泥浆喷入土层与土体混合形成水泥土加固体,相互搭接形成排桩,用来挡土和止水。高压旋喷桩的施工费用要高于深层搅拌水泥土桩,但其施工设备结构紧凑、体积小、机动性强、占地少,并且施工机具的振动很小,噪音也较低,不会对周围建筑物带来振动的影响和产生噪音等公害,它可用于空间较小处,但施工中有大量泥浆排出,容易引起污染。对于地下水流速过大的地层,无填充物的岩溶地段永冻土和对水泥有严重腐蚀的土质,由于喷射的浆液无法在注浆管周围凝固,均不宜采用该法。
3.1.4 槽钢钢板桩
这是一种简易的钢板桩围护墙,由槽钢正反扣搭接或并排组成。槽钢长6～8m,型号由计算确定。其特点为:槽钢具有良好的耐久性,基坑施工完毕回填土后可将槽钢拔出回收再次使用;施工方便,工期短;不能挡水和土中的细小颗粒,在地下水位高的地区需采取隔水或降水措施;抗弯能力较弱,多用于深度≤4m的较
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浅基坑或沟槽,顶部宜设置一道支撑或拉锚;支护刚度小,开挖后变形较大。 3.1.5 钢筋混凝土板桩
钢筋混凝土板桩具有施工简单、现场作业周期短等特点,曾在基坑中广泛应用,但由于钢筋混凝土板桩的施打一般采用锤击方法,振动与噪音大,同时沉桩过程中挤土也较为严重,在城市工程中受到一定。此外,其制作一般在工厂预制,再运至工地,成本较灌注桩等略高。但由于其截面形状及配筋对板桩受力较为合理并且可根据需要设计,目前已可制作厚度较大(如厚度达500mm以上)的板桩,并有液压静力沉桩设备,故在基坑工程中仍是支护板墙的一种使用形式。 3.1.6 钻孔灌注桩
钻孔灌注桩围护墙是排桩式中应用最多的一种,在我国得到广泛的应用。其多用于坑深7～15m的基坑工程,在我国北方土质较好地区已有8～9m的臂桩围护墙。钻孔灌注桩支护墙体的特点有:施工时无振动、无噪音等环境公害,无挤土现象,对周围环境影响小;墙身强度高,刚度大,支护稳定性好,变形小;当工程桩也为灌注桩时,可以同步施工,从而施工有利于组织、方便、工期短;桩间缝隙易造成水土流失,特别时在高水位软粘土质地区,需根据工程条件采取注浆、水泥搅拌桩、旋喷桩等施工措施以解决挡水问题;适用于软粘土质和砂土地区,但是在砂砾层和卵石中施工困难应该慎用;桩与桩之间主要通过桩顶冠梁和围檩连成整体,因而相对整体性较差,当在重要地区,特殊工程及开挖深度很大的基坑中应用时需要特别慎重。 3.1.7 地下连续墙
通常连续墙的厚度为600mm、800mm、1000mm，也有厚达1200mm的，但较少使用。地下连续墙刚度大，止水效果好，是支护结构中最强的支护型式，适用于地质条件差和复杂，基坑深度大，周边环境要求较高的基坑，但是造价较高，施工要求专用设备。 3.1.8 土钉墙
土钉墙是一种边坡稳定式的支护,其作用与被动的具备挡土作用的上述围护墙不同,它是起主动嵌固作用,增加边坡的稳定性,使基坑开挖后坡面保持稳定。土钉墙主要用于土质较好地区,我国华北和华东北部一带应用较多,目前我国南方地区亦有应用,有的已用于坑深10m以上的基坑,稳定可靠、施工简便且工期短、效果较好、经济性好、在土质较好地区应积极推广。
土钉墙中含有一类复合土钉墙，其支护效果更优，适用范围更广。 复合土钉墙，是将土钉墙与其他的一种或几种支护技术（如：有限放坡、止水帷幕、微型桩、水泥土墙、锚杆等）有机组合成的复合支护体系，它是一种改进或加强型土钉墙。经过十几年的研究和实践，工程界对复合土钉墙的认识越来越深化，它能克服单纯土钉墙的技术弱点和缺陷，扩大土钉墙的适用范围，在很
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多情况下，它可以取代排桩或地下连续墙支护方式，支护工期大大缩短，费用大大降低，取得显著经济和社会效益。因此越来越多的工程使用复合土钉墙进行基坑支护。
根据理论研究和工程实践，目前复合土钉墙的种类有：土钉墙+止水帷幕+预应力锚杆、土钉墙+预应力锚杆、土钉墙+微型桩+预应力锚杆、土钉墙+止水帷幕+微型桩+预应力锚杆。
1）土钉墙+止水帷幕+预应力锚杆
土钉墙的使用受到地下水位、水量的，如果环境不允许降水，就要使用止水帷幕，而土钉墙与止水帷幕的组合对周围环境提出的较为严格的变形要求可能又无法满足，这时需要采用预应力锚杆土钉墙的位移。这种方式能满足大多数工程的需要。
2）土钉墙+预应力锚杆
当土层条件为黏性土层和周边环境允许降水时，可不设置止水帷幕。 3）土钉墙+微型桩+预应力锚杆
当基坑开挖面离建筑红线和周边建筑物距离很近，而土质的自稳性较差时，开挖前需要对土质进行加固，这时可用各类微型桩进行超前支护，开挖后在实施土钉墙+预应力锚杆来保证土体的稳定，土钉墙的位移。微型桩通常采用直径100～300mm的钻孔灌注桩、型钢桩、钢管桩及木桩的其他类型桩。
4）土钉墙+止水帷幕+微型桩+预应力锚杆
当基坑深度较大、变形要求高、地质条件和环境条件复杂时，可采用这种方式。这种方式常可代替排桩加锚杆或地下连续墙支护方式。在这种直呼中，预应力锚杆一般2～3排，止水帷幕一般为旋喷桩或搅拌桩，而微型桩桩径较大。 3.1.9 SMW工法
SMW工法亦称劲性水泥土搅拌桩法,即在水泥土桩内插入H型钢等(多数为H型钢,亦有插入拉森式钢板桩、钢管等),将承受荷载与防渗挡水结合起来,使之成为同时具有受力与抗渗两种功能的支护结构的围护墙。SMW支护结构的支护特点主要为:施工时基本无噪音,对周围环境影响小;结构强度可靠,凡是适合应用水泥土搅拌桩的场合都可使用,特别适合于以粘土和粉细砂为主的松软地层;挡水防渗性能好,不必另设挡水帷幕;可以配合多道支撑应用于较深的基坑;此工法在一定条件下可代替作为地下围护的地下连续墙,在费用上如果能够采取一定施工措施成功回收H型钢等受拉材料;则大大低于地下连续墙,因而具有较大发展前景。
3.2 基坑支护选型小结
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基坑支护型式的合理选择，是基坑支护设计的的首要工作，应根据地质条件，周边环境的要求及不同支护型式的特点、造价等综合确定。一般当地质条件较好，周边环境要求较宽松时，可以采用柔性支护，如土钉墙等；当周边环境要求高时，应采用较刚性的支护型式，以控制水平位移，如排桩或地下连续墙等。同样，对于支撑的型式，当周边环境要求较高地质条件较差时，采用锚杆容易造成周边土体的扰动并影响周边环境的安全，应采用内支撑型式较好；当地质条件特别差，基坑深度较深，周边环境要求较高时，可采用地下连续墙加逆作法这种最强的支护型式。基坑支护最重要的是要保证周边环境的安全。
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第4章 基坑支护计算
4.1 基坑支护方案设计参数说明
4.1.1 设计原则
1)设计方案是根据场地工程地质和水文地质条件，以及场地周边环境条件等要求确定；
2)防止由于基坑开挖，四周路面、地下构筑物及管线发生大的变形； 3)尽可能保证基坑开挖、施工、以及地下室防水的便利； 4)保证安全，优化方案，使得工程造价经济合理。 4.1.2 地质力学指标参数
见如下表格：
表3-1 地基地质力学指标参数表
土层 （kN/ c（Kpa） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 18.5 19.5 17.5 19.9 19.5 21.2 19.8 20 20 10 12 10 0 18.6 0 31 39 40 15 16 12 19 15 23 33 36 37 0.59 0.57 0.66 0.59 0.51 0.44 0.29 0.26 0.25 1.7 1.76 1.52 1.97 1,7 2.28 3.39 3.85 4.02 0.77 0.75 0.81 0.71 0.77 0.66 0. 0.51 0.5 1.3 1.33 1.23 1.4 1.3 1.51 1.84 1.96 2
备注：表中c、值均为固结快剪标准值取用。 式中有关主（被）动土压力系数： =（45-），=（45+）。 4.1.3 基坑实际挖深
建筑场地A.B.F面地表绝对标高在35.66m，C.D.E面地表绝对标高在36.6m，以1985国家高程基准为准。基坑开挖深度为11m。地下水为潜水，地下水位埋深3.56m。
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4.1.4 地面堆载q取值
根据周围环境条件q综合取值q=10kPa。 4.1.5 计算方法
严格按照《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）中的有关章节进行, 坑底以下主动土压力采用“矩形”分布模式，水压力仍采用“三角形” 分布模式，采用水土和算。 4.1.6 土压力
采用“朗肯”土压力公式“分层”计算。 4.1.7 计算模式
按单支点支护结构“等值梁法深埋式”进行，分“各种工况”计算。
4.2 有关设计参数确定
本基坑安全等级按照“二级”基坑设计考虑，基坑侧壁重要性系数取=1.0。 钢筋取HRB335级的钢筋，抗拉强度取300N/，混凝土强度取C35，其抗压强度取15.7N/，抗拉强度取15.7N/。
4.3 基坑周边支护分段与选型
根据地质剖面展布图，将基坑分为A,B,C,D,E,F,六面。根据各段内的不同土质情况分别求解各土层的平均厚度，以此推出各段内的主、被动土压力。由本基坑工程的周边地质展布图可以看出，本地区地质情况比较简单，无软弱下卧层、岩石断裂带等不良地质状况。
A.F.两面，地质条件不理想，两面都紧邻公路并与周围建筑物距离较远，可采用半刚性支护，A、F面采用高压旋喷桩加预应力锚杆支护，并放置钢筋网并喷射混凝土保护。
C.D.E.三面，地质条件较为复杂，紧邻高层建筑物，必须控制位移，应采用刚性支撑。因此初选单排桩支护，桩径1.1m,间距1.5m，并采用预应力锚杆加固。
桩锚结构是由一种桩和土层锚杆结合起来对基坑边坡进行维护的一种方法。土层锚杆是由岩石锚杆发展起来的，1958年联邦德国的Bauer公司在深基础施工时，为了固定挡土墙采用钻孔注浆技术制成土层锚杆获得成功，引起了各国工程技术界的重视。随后各国学者和公司相继投入土层锚杆技术的开发研制工作，并使这项技术得到迅速发展。桩锚结构使原来的悬臂式支护结构无法实现的基坑支护技术变成可能实施。80年代至今，我国在上海等地进行大批的土层锚杆实验研究工作，选用地质钻机作为成锚的代用设备，以通用的建筑机械和地质设备
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作为成锚的辅助设备，为我国迅速推广应用锚杆创造了有利条件，目前桩锚结构在国内外发展势头良好。随着交通基础设施建设的快速发展，桩锚结构作为一种基础形式以其适应性强、成本适中、施工简便等特点仍将被广泛地应用于公路桥梁及其它工程领域。
B面，由于B面周围环境条件较好，考虑经济因素，决定在此面采用复合土钉墙支护，即土钉加预应力锚索支护。
在C.D和D.E两面交界处也是基坑阳角处及阴角处，必须加强支护。可在C.D.E.面支护方案基础上，调整桩间距，并多加一层锚索，并调整锚索艰巨。
由于紧邻建筑物，故只可采用止水而不可采用降水，场区地下水位埋深3.56米，主要为第四系孔隙潜水、承压水和基岩裂隙水，地下水位较丰富。在基坑周围设一圈高压旋喷桩作为止水帷幕。桩径1m，间距0.6m，旋喷桩长19m。在基坑内部采用排水沟和集水井结合的排水方式，将渗入基坑的地下水排出坑底。
4.4 基坑支护计算
4.4.1 C.D.E面基坑支护计算
表4-1 各土层加权深度及平均厚度表
土层 深度 厚度 1 1.66 1.66 2 2.53 0.87 3 2.84 0.31 4 6.14 3.30 5 10.70 4.56 6 12.41 1.71 7 15.01 2.60 8 17.07 2.06 9 19. 2.81
图4-1支护设计简图
1）主（被）动土压力计算，设桩长17m （1）作用在桩上的主动土压力分布： 第1层土上部标高36.6m,下部标高34.94m (4-1)
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=Z-2c (4-2) Ea1上= 0 kN/m2
Ea1下=（10+18.51.66）-28.62kN/
第2层土上部标高34.94m,下部标高34.07m Ea2上=（10+18.51.66）-25.2kN/
Ea2下=（10+18.51.66+19.50.87）-214.kN/ 第3层土上部标高34.07m,下部标高33.76m Ea3上=（10+18.51.66+19.50.87）-221.88kN/ Ea3下=（10+18.51.66+19.50.87+0.31）-225.51kN/ 第4层土上部标高33.76m,下部标高30.46m Ea4上=（10+18.51.66+19.50.87+0.31）-232.23kN/ Ea4下=（10+18.51.66+19.50.87+0.31）-265.73kN/ 第5层土上部标高30.46m,下部标高25.9m Ea5上=（10+18.51.66+19.50.87+0.31）-247.39kN/ Ea5下=（10+18.51.66+19.50.87+0.31）-261.58kN/ 第6层土上部标高25.9m,基底标高25.6m Ea6上=（10+18.51.66+19.50.87+0.31）-295.8kN/ =（10+18.51.66+19.50.87+0.31）-298.38kN/ （2）作用在桩上的被动土压力分布： 基底标高25.6m，第6层土下部标高24.19m
=Z-2c =0kN/
Ep6下=（1.4121.2）+268.15kN/
第7层土上部标高24.19m,底部标高21.59m Ep7上=（1.4121.2）+2215.41kN/ Ep7下=（1.4121.2+2.619.8）+23.93kN/ 第8层土上部标高21.59m,桩底标高20.59m Ep8上=（1.4121.2+2.619.8）+2466.16kN/ Ep桩底=（1.4121.2+2.619.8+120）+2620.16kN/
第13页
(4-3)
图4-2土压力分布图
（3）基坑开挖以上土压力对基坑开挖面处桩的力矩与合力计算： 基坑开挖以上土压力对桩（墙）土压力的合力：
Ea=8.620.81/2+（5.2+14.）+（21.88+25.51）+（32.23+65.73）+（47.39+61.58）+（95.8+98.38）=458.8kN/m
基坑开挖以上土压力对基坑开挖面处桩的力矩：
Ma=8.620.81/2+5.2+(14.-5.2)+21.88+(25.51-21.88)32.23+(65.73-32.23)47.39+(61.58-47.39)95.8+(98.38-95.8)2144.6kN.m/m
2)桩（墙）嵌固深度的t计算 锚索支撑到基坑开挖面的距离：=8.5m 支撑反力：E1=2144.6/8.5=252.4kN/m
考虑到桩（墙）的计算宽度为1.5米：E1=252.4=378.6kN/m假设嵌固深度为6米，根据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120—99）得：
1.2=68.15+215.41-215.41)+466.161.21.0[8.620.81/2+5.2+(14.-5.2) +21.88+(25.51-21.88)32.23+(65.73-32.23)47.39+(61.58-47.39)95.8+(98.38-95.8)/2]=449.6kN.m/m>0.满足要求。
因此： t=6.0m
（5）最大弯矩的计算： 剪力为零处据开挖面距离： =7.44m
第14页
最大正弯矩=8.620.81/2+5.2+(14.-5.2) +21.88+(25.51-21.88)32.23+(65.73-32.23)+ 47.39+(51.43-47.39)656.7kN.m/m
=13m
最大负弯矩=8.620.81/2+5.2+(14.-5.2) +21.88+(25.51-21.88)32.23+(65.73-32.23)47.39+(61.58-47.39)95.8+(98.38-95.8)/2-252.4kN.m/m
考虑到桩墙的计算宽度为1.5m,则： 最大正弯矩656.7 kN.m 最大负弯矩=285.3 kN.m 3）基坑支护稳定性验算 （1）整体稳定性安全系数: 采用条分发验算稳定性安全系数
①按比例绘出该基坑的截面图，垂直截面方向取1m长进行计算。 ②任意取滑动弧的圆心，取半径r=20m，取土条宽度b=0.1r=2.0m，共分成20条。取O点竖直线通过的土条为0号，右边分别为（1）——（10），左边分别为（-1）——（-9）。
③计算各土条的重力，b其中为各土条的中间高度，可从图中按比例量出。其中两端图条（编号10和-8）的宽度与b不同，因此要换算成同面积及宽度b时的高度。换算时土条10和-8可视为三角形，得到图条高度如表所示。
④量出第i土条弧线中点切线与水平切线夹角，如下表。 量出第i土条弧所对应圆心角，按下式计算弧长：=。
图4-3基坑截面图
第15页
表4-2 条分发计算数据列表
分条号i 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 -1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 -8 合计
（ 80 65 53 44 37 30 23 17 11 5 0 -6 -12 -18 -24 -31 -38 -46 -53 (m) 1.56 8.40 30.98 600.17 (+)sin 40.36 310.80 385.96 397.78 386.50 347.66 287.18 223.61 149.84 69.50 0.00 -37.86 -72.71 -101.73 -121.79 -133.74 -127.00 -99.03 -37. 1867.44 (+) 3.24 66.05 132.55 187.72 233.74 274.42 308.32 333.31 351.31 362.03 166.75 1.16 155. 142.69 124.66 101.43 74.08 43.58 13.01 3238.96 332.94 487. 11.94 473.28 397.61 14.20 562. 330.09 15.95 632.24 277.58 17.30 685.34 225.06 18.30 724.99 172.55 19.05 7.83 119.26 19.57 775.33 19.87 787.47 8.98 8.88 8.57 8.05 7.30 6.30 4.95 3.22 0.94 355.92 82.52 37.51 0.00 352.21 -45.01 339.73 -90.03 319.22 -135.04 续表4-2
2.43 -180.05 249.67 -232.57 196.29 -285.08 127.67 -345.10 37.45 -397.61 1019.51 Ks= (4-4) Ks=
Ks=2.28>1.3,满足规范要求。 （2）抗倾覆安全系数:
= (4-5) Mp——被动土压力及支点力对桩底的弯矩, 对于内支撑支点力由内支撑抗压力决定;对于锚杆或锚索，支点力为锚杆或锚索的锚固力和抗拉力的较小值。
Ma——主动土压力对桩底的弯矩;
第16页
Ks=1.358>=1.200,满足规范要求。 （3）抗隆起稳定系数：
图4-4基坑底抗隆起稳定性验算示意
根据公式Ks= (4-6)
=c+tan=39+20tan36 (4-7)
=53.53Kpa
Ks=,满足规范要求。
——地基承载力系数； ——抗剪强度； ——土的重度（kN/）； ——支护结构嵌固深度（m）； h——基坑开挖深度（m）； q——地面荷载（Kpa）。 4）灌注桩配筋计算
沿周边均匀配置纵向钢筋。桩身混凝土等级为C35，钢筋用HRB335，=300Mpa,桩直径为1100mm，混凝土保护层厚度取50mm，螺旋筋为HPB335，取
正弯矩计算值为 kN.m，弯矩放大系数为1.25，故正弯矩设计值=985.051.25=1231.4kN.m。
负弯矩计算值为 kN.m，弯矩放大系数为1.25，故正弯矩设计值=285.31.25=356.7kN.m。
第17页
剪力设计值为239kN.m，剪力放大系数为1.25，故正弯矩设计值=2391.25=298.75kN.m
根据公式
=0 (4-8) MAr()/ (4-9)
（4-10） 令K=
当0.625,取=1.25-2消去 2/3(4-11)
/(3(sin2-1) (4-12)
按最大正弯矩计算配筋，先按0.625进行计算，将数据代入（a）式中，得到关于混凝土受压区圆心角的方程：
2/3（3.14159-+sin[3.14159}-3.141591231400000(3-1.25)/( (4-13)
用牛顿迭代法计算，得
y，混凝土受压区圆心角为100.44, 0.625，所以应按（b）式计算配筋率，有：
=0.27915.7/[(30.279-1.25)300.00][sin(23.141590.279)/(23.141590.279)-1] 计算得配筋率 =1.23,
= (4-14) =0.0123.1415=11688.74
取24根25螺纹钢筋，实取11780.96
按最小配箍率配箍，所需配箍率为0.001，所需箍筋间距为100mm。 实际配箍率为：278.6/200=0.786 大于所需配箍率，抗剪配筋满足。
（
3+k(sin2/2-)[sin+sin)]-M/Ar(3-1.25)=0
第18页
图4-5桩配筋简图
5)预应力锚索计算
锚索位于冠梁下2.5m，钻孔直径0.15m，入射角25，水平间距为1.5m，锚索采用17预应力镀锌钢绞线，强度标准值=1470N/。
参照规范要求，锚索的水平拉力设计值取支点水平计算力乘以侧壁重要系数的1.25倍。
=1.25378.6=473.25kN
(1)锚杆轴向受拉承载力设计值计算公式
= (4-15) 其中锚杆轴向受拉承载力设计值（kN）； 锚杆水平拉力设计值，取473.25kN； 锚杆与水平面的倾角，取入射角25
经过计算得到锚杆设计的轴向拉力计算值 =473.25/cos25=522.18kN (2)锚杆锚固段长度计算公式
=[d++2（-）] (4-16) 其中锚杆轴向受拉承载力设计值（kN）； 扩孔锚固体直径；
d——非扩孔锚杆或扩孔锚杆的直孔端锚固体直径，取150mm； ——第i层土中直孔部分锚固体长度； ——第j层土中直孔部分锚固体长度；
——土体与锚固体的极限摩阻力标准值，应根据当地经验取值； 扩孔部分黏聚力标准值；
第19页
130) (4-17) =11.08m
取=12.5m
（3）锚杆自由端长度计算公式：
=sin[]/sin[ (4-18)
式中——锚杆锚头中点至基坑底面以下基坑外侧荷载标准值与基坑内侧抗力标准值相等处的距离；
——土体各土层厚度加权内摩擦角标准值； ——锚杆倾角。
锚杆自由端长度=9.47sin[5.8]/sin[25=5.07m6.7m =6.7+1.5=8.2m 取9.0m
（4）锚杆总长度计算公式
L=+ (4-19) L=9.0+12.5=21.5m （5）锚杆杆体计算公式
==355.3 (4-20) 所需锚索根数=355.3/139=2.56根 取3根。
6)基坑土体深层破裂面计算
设桩背是光滑的，则土体与桩的摩擦角=0,在开挖面下2.5m处设置锚杆，其中自由段长9m,锚固段长12.5m，锚杆倾角为25，且锚杆的支撑力为522.18kN，土体黏聚力c=21.6Kpa，土体的重度=22.7kpa，土体的摩擦角=21.2º，地面超载为10kN/m²。
0
第20页
图4-6深层破裂面简图
(1)OD=AOsin25º (4-21) OD=(9+12.5/2)sin25º=6.5m
则：=arctan[(14-2.5-6.5)/(15.25cos25º)]=19.8º<=21.2º (4-22) (2)代替墙与垂直面之间土体的重量
G=(6.5+2.5+14)/212.25cos25º1.522.7=4436.1kN (4-23) (3)由于,不计算地面荷载，则主动土压力为
=1/222.714²1.5tan²(45º-21.2º/2)=15.5kN (4-24) (4)代替墙的主动土压力
=1/222.79²1.5tan²(45º-21.2º/2)=6.5kN (4-25) 求
按下面公式：
= (4-26) =[15.5-6.5+
（
4436.1+6.5-15tan0º
）
tan(21.2º-19.8º)]/(1+tan25ºtan(21.2º-19.8º))=1030.5kN
锚杆设计水平力=522.18kN
锚杆的安全系数f= (4-27) f=1030.5/522.18=1.97>1.5 满足要求。
4.4.2 A.F面基坑支护计算
表4-3 各土层加权深度及平均厚度表
土层 深度 1 1.21 2 2.15 3 2.53 4 6.35 5 10.68 6 11.97 7 14.11 8 16.72 9 19.24 第21页
厚度 1.21 0.94 0.38 3.82 4.33 1.29 2.14 2.61 2.52
图4-7支护设计简图
1）主（被）动土压力计算，设水泥土墙长16.5m （1）作用在墙上的主动土压力分布： 第1层土上部标高35.66m,下部标高34.45m (4-28)
=Z-2c (4-29) Ea1上=0kN/
Ea1下=（10+18.51.21）-23.71kN/
第2层土上部标高34.45m,下部标高33.51m Ea2上=（10+18.51.21）-20.46kN/
Ea2下=（10+18.51.21+19.50.94）-210.91kN/ 第3层土上部标高33.51m,下部标高33.13m Ea3上=（10+18.51.21+19.50.94）-217.27kN/ Ea3下=（10+18.51.21+19.50.94+0.38）-221.66kN/ 第4层土上部标高33.13m,下部标高29.31m Ea4上=（10+18.51.21+19.50.94+0.38）-229.26kN/ Ea4下=（10+18.51.21+19.50.94+0.38）-268.03kN/ 第5层土上部标高29.31m,下部标高24.98m Ea5上=（10+18.51.21+19.50.94+0.38）-250.05kN/ Ea5下=（10+18.51.21+19.50.94+0.38）-2.11kN/ 第6层土上部标高24.98m,基底标高24.56m Ea6上=（10+18.51.21+19.50.94+0.38）-295.84kN/
第22页
=（10+18.51.21+19.50.94+0.38）-298.59kN/ （2）作用在桩上的被动土压力分布： 基底标高24.56m，第6层土下部标高23.69m
=Z-2c (4-30) =0 kN/
Ep6下=(0.8721.2）+246.kN/
第7层土上部标高23.69m,下部标高21.28m Ep7上=（0.8721.2）+2183.79kN/
Ep7下=（1.4121.2+2.1419.8）+2327.43kN/ 第8层土上部标高21.28m,桩底标高18.69m Ep8上=（1.4121.2+2.1419.8）+2395.18kN/ Ep桩底=（1.4121.2+2.1419.8+2.3920）+2595.45kN/
图4-8土压力分布图
2) 锚索支撑布置
竖向锚索做三排，第一排竖向间距2.5m，第二排竖向间距3.0m，第三排竖向间距3.0m，横向间距2.0m,与水平方向成25。
3）支撑反力计算
本次锚索的内力采用分段等值梁法计算：
分段等值梁法的计算思路：假设各道支撑是随着开挖逐级分段施加的，每施加一道支撑后，向下开挖一段，要求挖土深度满足下一道支撑安装的需要，将位于上部支撑点的插入段弯矩零点之间的桩身作为简支梁进行计算，弯矩零点位置
第23页
按单支撑方法进行确定，根据对弯矩零点的力矩平衡条件即可确定出支撑点反力，然后假定计算出来的支撑点反力不变，在计算下一道支撑的反力，最后根据所有力对桩底端的力矩平衡条件确定出桩的入土深度。
（1）求第一层锚杆的支反力
第一次开挖到第一排锚杆下1000mm，步骤如下： ①假设土压力为0点处距离第一次开挖面的垂直距离为： 设定其距离在第四层土的底板范围内。
由于在零点土压力处，可知： (4-31) +2C=（68.03-29.26）/3.82（3.5-2.53）+29.26 19.9+20=9.84+29.26 =1.0m， 假设合理。
②求第一层锚杆的值：
（3.5-2.5+1）+39.10.25213=3.71(1.21-0.85)2(1.21-0.85)3+(3.5+1-1.21)]+ (10.91-0.)0.9420.943+(3.5+1-2.15)]+0.0.940.942+(3.5+1-2.15)] + (21.66-17.27)0.3820.383+(3.5+1-2.53)]+17.270.380.382+(3.5+1-2.53)] + (39.1-29.26)0.9720.973+1]+29.260.970.972+1]+39.112
=(101.75-0.41)/2 =50.67kN/m
由于锚杆横向间距2m，所以 =50.67kN/m
（2）求第二层锚杆的支反力
第二次开挖到第二排锚杆下500mm，步骤如下：
①假设土压力为0点处距离第二次开挖面的垂直距离为： 设定其距离在第四层土的底板范围内。
由于在零点土压力处，可知： (4-32) 开挖面处主动土压力为：
=（68.03-29.26）/3.82（6-2.53）+29.26=.5kN/ +2C=（10+18.51.21+19.50.94+0.38）-2 19.9+20=41.6 =0.15m， 假设合理。
②求第二层锚杆的值：
（6-2.5+0.15）+（6-5.5+0.15）+41.60.1520.153=3.71(1.21-0.85)2(1.21-0.85)3+(6+0.15-1.21)]+(10.91-0.)0.9420.943+(6+0.15-2.15)]+0.0.940.942+(6+0.15-2.15)]
第24页
+(21.66-17.27)0.3820.383+(6+0.15-2.5)]+17.270.380.382+(6+0.15-2.53)]+(41.6-29.26)3.6223.623+0.15]+29.263.623.622+0.15]+41.60.152
50.673.65+0.65+0.156=293.9 =(293.9-50.67)/0.65 =108.8/0.65 =167.4kN/m
由于锚杆横向间距2m，所以 =167.4 kN/m
（3）求第三层锚杆的支反力
第三次开挖到第三排锚杆下500mm，步骤如下：
①假设土压力为0点处距离第三次开挖面的垂直距离为： 设定其距离在第五层土的底板范围内。
由于在零点土压力处，可知： (4-33) 开挖面处主动土压力为：
=（.11-50.05）/4.33（9-6.35）+50.05=58.7kN/ +2C=（10+18.51.21+19.50.94+0.382.65）-2 19.5218.6=79.5 =1.0m， 假设合理。
②求第三层锚杆的值：
（9-2.5+1）+（9-5.5+1）+（9-8.5+1）+58.71213=3.71(1.21-0.85)2(1.21-0.85)3+(9+1-1.21)]+(10.91-0.)0.9420.943+(9+1-2.15)]+0.0.940.942+(9+1-2.15)]+(21.66-17.27)0.3820.383+(9+1-2.53)]+17.270.380.382+(9+1-2.53)]+(68.03-29.26)3.8223.623+1+3]+29.263.823.822+1+2.65]+（58.7-50.05）2.6522.653+1）+58.712
50.677.5+4.5++9.8=11.92 =(14.92-380.025)/1.5 =321.795/1.5 =214.53kN/m
由于锚杆横向间距2m，所以 =214.53kN/m 4）锚索计算
如前所述，锚索做三排，第一排竖向间距2.5m，第二排竖向间距3.0m，第三排竖向间距3.0m，横向间距2.0m,与水平方向成25。锚索采用17预应力镀锌钢绞线，强度标准值=1470N/。
参照规范要求，锚杆的水平拉力设计值取支点水平计算力乘以侧壁重要系数
第25页
的1.25倍。
=1.25101.34=126.7kN =1.25334.8=418.5kN =1.229.1=536.4kN
(1)锚杆轴向受拉承载力设计值计算公式
= (4-34) 其中锚杆轴向受拉承载力设计值（kN）； 锚杆水平拉力设计值，取473.25kN； 锚杆与水平面的倾角，取入射角25
经过计算得到锚杆设计的轴向拉力计算值 =126.7/cos25=139.8kN =418.5/cos25=461.8kN =536.4/cos25=592.0kN (2)锚杆锚固段长度计算公式
=[d++2（-）] (4-35)
其中锚杆轴向受拉承载力设计值（kN）； 扩孔锚固体直径；
d——非扩孔锚杆或扩孔锚杆的直孔端锚固体直径，取150mm； ——第i层土中直孔部分锚固体长度； ——第j层土中直孔部分锚固体长度；
——土体与锚固体的极限摩阻力标准值，应根据当地经验取值； 扩孔部分黏聚力标准值；
130) (4-36) =2.97m4.0m
取=6.0m 130)
=9.81m4.0m
取=11.0m 130) =12.57m
取=14.0m
（3）锚杆自由端长度计算公式：
=sin[]/sin[ (4-37)
第26页
式中——锚杆锚头中点至基坑底面以下基坑外侧荷载标准值与基坑内侧抗力标准值相等处的距离；
——土体各土层厚度加权内摩擦角标准值； ——锚杆倾角。
锚杆自由端长度=9.47sin[]/sin[25=5.42m 取=5.56.9m，取8.5m =4.15.4m,取7.5m =2.7m，取6.0m （4）锚杆总长度计算公式 =+=8.5+6.0=14.0m =+=7.5+11.0=18.5m =+=6.0+14.0=20.0m
表4-4 锚索长度表
锚索号 1 2 3 自由段长度（m） 8.5 7.5 6.0 锚固段长度（m） 6.0 11.0 14.0 总长度（m） 14.5 18.5 20.0 倾角() 25 25 25
（5）锚杆杆体计算公式
(4-38) ==95.2
所需锚索根数=95.2/139=0.69根 取1根。 ==314.15
所需锚索根数=314.15/139=2.27根 取3根。 ==402.73
所需锚索根数=402.73/139=2.90根 取4根。
5）基坑支护稳定性验算 （1）整体稳定性安全系数: 采用条分发验算稳定性安全系数
①按比例绘出该基坑的截面图，垂直截面方向取1m长进行计算。 ②任意取滑动弧的圆心，取半径r=20m，取土条宽度b=0.1r=2.0m，共分成
第27页
20条。取O点竖直线通过的土条为0号，右边分别为（1）——（10），左边分别为（-1）——（-9）。
③计算各土条的重力。，b其中为各土条的中间高度，可从图中按比例量出。其中两端图条（编号10和-8）的宽度与b不同，因此要换算成同面积及宽度b时的高度。换算时土条10和-8可视为三角形，得到图条高度如表所示。
④量出第i土条弧线中点切线与水平切线夹角，如下表。 量出第i土条弧所对应圆心角，按下式计算弧长：=。
图4-8画基坑截面图
Ks= (4-39) Ks=
表4-5：计算数据表
分条号i 10 9 8 7 6 5 4 3 （ (m) 30. 332. 472.82 562.32 631.62 685.08 724.68 7.38 561.21 455.90 371.80 308.67 259.56 210.46 161.35 119.26 第28页
(+)sin 40.27 310.53 385.59 397.56 386.12 347.53 287.05 223.48 (+) 3.24 66.00 132.42 187.62 233.52 274.32 308.19 333.12 80 1.56 65 8.40 53 11.94 44 14.20 37 15.95 30 17.30 23 18.30 17 19.05
2 1 0 11 19.57 5 19.87 0 8.98 774.97 786.85 355.61 77.17 35.08 0.00 149.78 69.45 0.00 351.15 361.75 166.61
续表4-5
分条号i -1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 -8 合计 （ -6 (m) 8.88 351.65 339.37 318.78 2.08 249.48 196.02 127.51 37.22 -42.09 -84.18 -126.27 -168.36 -217.47 -266.58 -322.70 -371.80 961.01 (+)sin -37.80 -72. -101.60 -121. -133. -126.84 -98.91 -37.71 1866.58 (+) 163.91 155.73 142.50 124.51 101.36 73.98 43.53 12.95 3236.41 -12 8.57 -18 8.05 -24 7.30 -31 6.30 -38 4.95 -46 3.22 -53 0.94
Ks=2.248>1.3,满足规范要求。 （2）抗倾覆安全系数:
= (4-40)
Mp——被动土压力及支点力对桩底的弯矩,对于内支撑支点力由内支撑抗压力决定;对于锚杆或锚索，支点力为锚杆或锚索的锚固力和抗拉力的较小值。
Ma——主动土压力对桩底的弯矩;
=3.71(1.21-0.85)2(1.21-0.85)3+(14-1.21)]+(10.91-0.)0.9420.943+(14-2.15)]+0.0.940.942+(14-2.15)]+(21.66-17.27)0.3820.383+(14-2.53)]+17.270.380.382+(14-2.53)]+(68.03-29.26)3.8223.823+7.65]+29.263.823.822+7.65]+(.11-50.05)4.3324.333+3.32]+50.0.334.332+3.32]+(98.59-95.84)0.3220.323+3]+95.840.320.322+3]+98.59332=3765.9kN.m/m
=（14-2.5）+（14-5.5）+（14-8.5）+46.0.970.973+2.03)+(301.59-183.79)2.0323+183.792.032.032=4698.74 kN.m/m
Ks=1.247>=1.200,满足规范要求。
第29页
（3）抗隆起稳定系数：
图4-9基坑底抗隆起稳定性验算示意
根据公式Ks= (4-41) ——地基承载力系数； ——抗剪强度； ——土的重度（kN/）； ——支护结构嵌固深度（m）； h——基坑开挖深度（m）； q——地面荷载（Kpa）。 =c+tan=31+19.8tan33=43.86Kpa Ks=,满足规范要求。 6）墙体厚度抗拉压验算 水泥土墙设计
图4-10水泥土墙截面示意图
第30页
表4-5 水泥土墙数据表
水泥土墙厚度b(m) 水泥土弹性模量E(10^4MPa) 水泥土抗压强度P(MPa) 水泥土抗拉/抗压强度比 水泥土墙平均重度(kN/m3) 水泥土墙底摩擦系数 肋墙净距S(m) 基坑侧墙厚t1(m) 挡土侧墙厚t2(m) 肋墙厚t(m) 6.000 1.750 5.000 0.060 22.000 0.250 2.000 2.000 2.000 1.000 (1)墙体厚度验算 公式：
b (4-42)
式中——水泥土墙底以上基坑外侧水平荷载标准值合力之和； ——水平荷载合力作用点至水泥土墙底的距离； ——水泥土墙底以上基坑内侧水平抗力标准值合力之和； ——水平抗力合力作用点至水泥土墙底的距离； ——水泥土墙体平均重度； ——水的重度；
——基坑外侧水位深度； ——基坑内侧水位深度； =5.436m 设计满足。 (2)抗拉压验算 数据见下图：
表4-6 水泥土墙弯矩表
序 号
内力类型 第31页 弹性法 计算值 经典法 计算值
1 2 3 4 基坑外侧最大弯矩(kN.m) 基坑外侧最大弯矩距墙顶(m) 基坑内侧最大弯矩(kN.m) 基坑内侧最大弯矩距墙顶(m) 709.78 14.00 834.79 10.08 721.04 14.00 562.35 8.68
(1)基坑内侧计算结果：
计算截面距离墙顶10.08m,弯矩设计值=1.25×1.00×834.79=1043.48kN.m ①压应力验算:
1.25z+ (4-43) 1.2512210.08+1043.48/4.97=0.49=5.00 抗压强度满足。 ②拉应力验算:
- (4-44) -22.0010.08=-0.010.3 抗拉强度满足。 (2)基坑外侧计算结果：
计算截面距离墙顶14.00m,弯矩设计值=1.25×1.00×709.78 =887.23kN.m ①压应力验算:
1.25z+ (4-45) 1.2512214.00+887.23/4.97=0.56=5.00 抗压强度满足。 ②拉应力验算:
- (4-46) -22.0014.00=-0.130.3 抗拉强度满足。
式中———水泥土墙平均重度(kN/m3)； z———由墙顶至计算截面的深度(m)；
M———单位长度水泥土墙截面弯矩设计值(kN.m)； W———水泥土墙截面模量(MPa)； fcs———水泥土抗压强度(MPa)。 7)基坑土体深层破裂面计算
设桩背是光滑的，则土体与桩的摩擦角=0,在开挖面下2.5m处设置第一层锚杆，其中自由段长7.0m,锚固段长6.0m，锚杆倾角为25，且锚杆的支撑力为139.8kN；在开挖面下5.5m处设置第二层锚杆，其中自由段长6.5m,锚固段长
第32页
11.0m，锚杆倾角为25，且锚杆的支撑力为461.8kN；在开挖面下8.5m处设置第三层锚杆，其中自由段长6.0m,锚固段长14.0m，锚杆倾角为25，且锚杆的支撑力为592.0kN。土体黏聚力c=20.3Kpa，土体的重度=24.5Kpa，土体的摩擦角=19.7º，地面超载为10kN/m²。
图4-11深层破裂面简图
(1)第一层锚索: ①OD=AOsin25º OD=(7+6/2)sin25º=4.2m
则：=arctan[(14-2.5-4.2)/(10cos25º)] =38.9º=19.7º
②代替墙与垂直面之间土体的重量
G=(4.2+2.5+14)/210cos25º1.524.5=3447.25kN (4-49) ③由于,计算地面荷载，则主动土压力为
=1/224.514²1.5tan²(45º-19.7º/2)+10cos25=19.2kN (4-50)
④代替墙的主动土压力
=1/224.56.7²1.5tan²(45º-19.7º/2)=409.0kN (4-51) 求
按下面公式：
= (4-52)
=[19.2-409+（3447.25+409-19.2tan0º）tan(19.7º-38.9º)]/(1+tan25ºtan(19.7º-38.9º))=173.35kN
第33页
（4-47) (4-48)
锚杆设计水平力=139.8kN
锚杆的安全系数f= (4-53) f=173.35/139.8=1.24>1.2 满足要求。 (2)第二层锚索:
①OD=AOsin25º (4-) OD =(6.5+11/2)sin25º=5.1m
则：=arctan[(14-5.5-5.1)/(12cos25º)] (4-55) =17.3º=19.7º (4-56) ②代替墙与垂直面之间土体的重量
G=(5.1+5.5+14)/212cos25º1.524.5=4916.1kN (4-57) ③由于,不计算地面荷载，则主动土压力为
=1/224.514²1.5tan²(45º-19.7º/2)=1785.6kN (4-58) ④代替墙的主动土压力
=1/224.510.6²1.5tan²(45º-19.7º/2)=682.4kN (4-59) 求
按下面公式：
= (4-60)
=[1785.6-682.4+（4916.1+682.4-1785.6tan0º）tan(19.7º-17.3º)]/(1+tan25ºtan(19.7º-17.3º))=1312.2kN
锚杆设计水平力=461.8kN
锚杆的安全系数f= (4-61) f=1312.2/461.8=2.84>1.5 满足要求。 (3)第三层锚索:
①OD=AOsin25º (4-62) OD=(6+14/2)sin25º=5.5m
则：=arctan[(14-5.5-8.5)/(13cos25º)]=0º=19.7º (4-63) ②代替墙与垂直面之间土体的重量
G=(8.5+5.5+14)/214cos25º1.524.5=6528.1kN (4-) ③由于,不计算地面荷载，则主动土压力为
=1/224.514²1.5tan²(45º-19.7º/2)=1785.6kN (4-65) ④代替墙的主动土压力
=1/224.514²1.5tan²(45º-19.7º/2)=1785.6kN (4-66)
第34页
求
按下面公式：
= (4-67)
=[1785.6-1785.6+（6528.1+1785.6-1785.6tan0º）tan(19.7º-0º)]/(1+tan25ºtan(19.7º-0º))=2550.8kN
锚杆设计水平力=592.0kN
锚杆的安全系数f= (4-68) f=2550.8/592.0=4.3>1.5 满足要求。 4.4.3 B面基坑支护计算
由于对经济经方面的考虑，决定在B面采用预应力锚杆加土钉组成的复合土钉墙支护，土钉墙坡度与水平面夹角为75，土钉竖向间距和水平间距均为1.0m，土钉和水平面的夹角=15，锚固体的直径d=0.12m地面超载10Kpa。
1）主动土压力计算
表4-7 土层参数表
加权平均值 （kN/m3） 19.7 c(KPa) 9.0 (°) 17.1 (KPa) 78
图4-12支护设计简图
（1）首先按不放坡的情况计算土压力分布 土压力的临界高度为：
=[] (4-69)
第35页
=0.72m
从基坑顶面到0.72m深度范围内土压力均为0。 （2）再按下式计算主动土压力强度
=（）（45-/2）-2tan（45-/2） (4-70) =(10+19.7)(45-17.1/2)-29.0tan(45-17.1/2)
=10.8-7.82 (4-71) 式中——两道土钉竖向间距一半的位置到基坑顶面的距离。 2) 土压力放坡对土压力的修正系数： =tan()[] (4-72) =tan()[] =0.71
3）土钉受拉荷载标准值计算 第一层土钉：
=10.8-7.82=10.8-7.82=2.98Kpa 第二层土钉：
=10.8-7.82=10.8-7.82=13.78Kpa 第三层土钉：
=10.8-7.82=10.8-7.82=24.58KPa 第四层土钉：
=10.8-7.82=10.8-7.82=35.38Kpa 第五层土钉：
=10.8-7.82=10.8-7.82=46.18KPa 第六层土钉：
=10.8-7.82=10.8-7.82=56.98Kpa 第七层土钉：
=10.8-7.82=10.8-7.82=67.78KPa 第八层土钉：
=10.8-7.82=10.8-7.82=78.58KPa 第九层土钉：
=10.8-7.82=10.8-7.82=.38KPa 第十层土钉：
=10.8-7.82=10.8-7.82=100.18KPa 第十一层土钉：
=10.8-7.82=10.8-7.82=110.98Kpa 将土钉受拉荷载标准值计算转化成下式子：
第36页
=(（）0.71/coa15 (4-73)
单根土钉抗拉承载力：(按极限状态考虑) 设安全系数为1.2 1.251.2=1.5 具体见下表：
表4-8 土钉受拉荷载标准值
土钉序号 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 (m) 0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 (KPa) 0 2.98 13.78 24.58 35.38 46.18 56.98 67.78 78.58 .38 100.18 110.98 ( 1.49 8.38 19.18 29.98 40.78 51.58 62.38 73.18 83.98 94.78 105.58 (m) 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 /cos 0.74 0.74 0.74 0.74 0.74 0.74 0.74 0.74 0.74 0.74 0.74 (kN) 1.2 6.2 14.2 22.2 30.2 38.2 46.2 .2 62.2 70.2 78.2 (kN) 1.8 9.3 21.3 33.3 45.3 57.3 69.3 81.3 93.3 105.3 117.3 4）土钉直径计算 第一层土钉：
d= ==2.76mm，取d=10mm 第二层土钉：
d= ==6.3mm，取d=10mm 第三层土钉：
d= ==9.5mm，取d=10mm 第四层土钉：
d= ==11.9mm，取d=12mm 第五层土钉：
d= ==13.84mm，取d=14mm 第六层土钉：
d= ==15.56mm，取d=16mm 第七层土钉：
d= ==17.12mm，取d=18mm
第37页
第八层土钉：
d= ==18.mm，取d=20mm 第九层土钉：
d= ==19.86mm，取d=20mm 第十层土钉：
d= ==21.10mm，取d=22mm 第十一层土钉：
d= ==22.27mm，取d=24mm 5）计算各土钉长度 a.自由端长度计算公式
=（H-） (4-74) 式中：
——土钉所在土体内摩擦角； ——土钉与水平面的夹角。
=0.（H-） (4-75) b.锚固段长度计算公式
=/ (4-76) 式中：
——第j根土钉抗拉承载力设计值； ——土钉抗拉抗力分项系数，取1.3； d——土钉锚固直径；
——土体与锚固体极限摩阻力加权标准值，取78.0KPa； ——土钉锚固段长度。 化简得： =1.3/29.3=0.045 第一层土钉：
=0.（H-）=0.(11—1)=6.4m5.6+1.5=7.1m，取7.5m =0.68=0.0451.8=0.09m，取1.0m L=+=7.5+1.0=8.5m 第二层土钉：
=0.（H-）=0.(11—2)=5.765.1+1.5=6.6m，取7.0m =0.68=0.0459.3=0.42m，取1.0m L=+=7.0+1.0=8.0m 第三层土钉：
=0.（H-）=0.(11—3)=5.12m4.6+1.5=6.1m，取6.5m
第38页
=0.68=0.04521.3=0.96m，取1.0m L=+=6.5+1.0=7.5m 第四层土钉：
=0.（H-）=0.(11—4)=4.48m4.0+1.5=5.5m，取6.0m =0.68=0.04533.3=1.5m，取2.0m L=+=6.0+2.0=8.0m 第五层土钉：
=0.（H-）=0.(11—5)=3.84m3.5+1.5=5.0m，取5.5m =0.68=0.045.3=2.04m，取2.5m L=+=5.5+2.5=8.0m 第六层土钉：
=0.（H-）=0.(11—6)=3.2m3.0+1.5=4.5m，取4.5m =0.68=0.04557.3=2.58m，取3.0m L=+=4.5+3.0=7.5m 第七层土钉：
=0.（H-）=0.(11—7)=2.56m2.5+1.5=4.0m，取4.0m =0.68=0.04569.3=3.12m，取3.5m L=+=4.0+3.5=7.5m 第八层土钉：
=0.（H-）=0.(11—8)=1.92m2.0+1.5=3.5m，取4.0m =0.68=0.04581.3=3.66m，取4.0m L=+=4.0+4.0=8.0m 第九层土钉：
=0.（H-）=0.(11—9)=1.28m1.5+1.5=3.0m，取3.0m =0.68=0.04593.3=4.20m，取4.5m L=+=3.0+4.5=7.5m 第十层土钉：
=0.（H-）=0.(11—10)=0.m1.0+1.5=2.5m，取2.5m =0.68=0.045105.3=4.74m，取5.0m L=+=2.5+5.0=7.5m 第十一层土钉：
=0.（H-）=0.(11—11)=0.0m0.5+1.5=2.0m，取2.0m =0.68=0.045117.3=5.28m，取6.0m L=+=2.0+6.0=8.0m
表4-9 土钉长度及配筋表
第39页
土钉排 1 2 3 4 5 6 7 8 自由端（m） 7.5 7.0 6.5 6.0 5.5 4.5 4.0 4.0 锚固段（m） 1.0 1.0 1.0 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 续表 4-9
总长度L（m） 8.5 8.0 7.5 8.0 8.0 7.5 7.5 8.0 配筋（mm） 110 110 110 112 114 116 118 120 9 10 11 3.0 2.5 2.0 4.5 5.0 6.0 7.5 7.5 8.0 120 122 124
6）预应力锚索布置
由于此基坑开挖较深，达11.0m，且地质条件较复杂，决定参考A.F面，加三排锚索。竖向锚索做三排，第一排竖向间距2.5m，第二排竖向间距3.0m，第三排竖向间距3.0m。横向间距2.0m,与水平方向成25。锚索采用17预应力镀锌钢绞线，强度标准值=1470N/。
表4-11 锚索长度表
锚索标号 自由段长度（m） 1 2 3 8.5 7.5 6.0 锚固段长度（m） 6.0 11.0 14.0 总长度（ma） 14.5 18.5 20.0 预应力（kN） 锚索数 （根） 139.8kN 461.8kN 592.0kN 1 3 4 7) 基坑土体稳定性验算 (1)内部整体稳定性验算
土钉墙应根据施工期间不同开挖深度及基坑底面以下可能滑动面采用圆弧滑动面简单条分法（此时圆弧滑动面就是上述部分求得的最危险圆弧滑动面），按下式进行整体稳定性检算：
滑动破裂面倾角为==46.05 (4-77) 整体稳定性安全系数:
采用条分发验算稳定性安全系数
①按比例绘出该基坑的截面图，垂直截面方向取1m长进行计算。
②任意取滑动弧的圆心，取半径r=15m，取土条宽度b=2.0m，共分成。
第40页
取O点竖直线通过的土条为1号，右边分别为（1）——（8）。
③计算各土条的重力，b其中为各土条的中间高度，可从图中按比例量出。其中最右端图条（编号8）的宽度与b不同，因此要换算成同面积及宽度b时的高度。换算时土条8可视为三角形，得到图条高度如表所示。
④量出第i土条弧线中点切线与水平切线夹角，如下表。
图4-13整体稳定性简图
量出第i土条弧所对应圆心角，按下式计算弧长：=。
(4-78)
=
换算：
T= (4-79) S==170.59kN (4-80)
X= (4-81)
满足要求。 式中：
n——滑动体分条数； m——滑动体内土钉数；
——滑动体整体分项系数，取1.3； ——基坑侧壁重要性系数,取1.0； ——第i分条土重； ——第i分条宽度；
——第i分条滑裂面处土体固结不排水（快）剪粘聚力标准值； ——第i分条滑裂面处土体固结不排水（快）剪内摩擦角标准值；
第41页
——第i分条滑裂面处中点切线与水平面夹角； ——土钉与水平面之间的夹角； ——第i分条滑裂面处弧长； s——计算滑动体单元厚度，取1m；
——第j根土钉在圆弧滑裂面外锚固体与土体的极限抗拉力; ——第j根土钉在直线破裂面外穿越第j层稳定土体内的长度。
表4-12 计算数据表
分条号i 8 7 6 5 4 3 2 1 合计 （ 72 63 48 38 28 20 12 5 (m) 0.70 3.20 6.10 8.00 9.20 0.62 12.61 24.03 31.52 36.25 169. 148.44 113.09 .53 65.97 47.12 28.27 11.78 673.84
表4-13 计算数据表
土钉号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 合计 Tnj 5.6 5.6 5.9 7.3 8.82 10.6 12.1 12.1 13.8 15.3 16.2 113.32 lnj 0.19 0.19 0.2 0.25 0.3 0.36 0.41 0.41 0.47 0.52 0.55 T 0.99 0.95 0.9 0.85 0.81 0.78 0.75 0.71 0.65 0.58 0.5 X 5. 5.32 5.31 6.21 7.15 8.27 9.08 8.6 9 8.9 8.1 81.48 θj 6 14 21 27 31 33 36 39 44 49 (+)sin 10.10 20.15 25.29 25.56 21.71 16.90 9.37 2.14 131.22 (+) 1.01 3.16 7.01 10.07 12.56 14.28 13.56 7.53 69.18 10.00 39.40 8.90 3.70 35.07 14.58
第42页
计算结果：
673.84+69.18+81.48-170.59=653.91kN 2)外部稳定性验算 (1)抗滑移验算
=/1.2 (4-82) 简化土墙底断面上产生的抗力； 简化土墙后主动土压力水平分力。 取墙体宽度：
B=7.0cos15=6.76m (4-83) 抗滑力
=[(+qB)tan+cB] (4-84) = [(+106.76)tan+9.06.76]=532.30kN 滑动力：==423.2kN =532.30/423.2=1.251.2 满足要求。 (2)抗倾覆验算
K=1.3 (4-85) ——由墙体自重和地面荷载产生的抗倾覆力矩； ——由土压力产生的倾覆力矩。
=(+qB)B/2 (4-86) =(+106.76)16.762 =5179.8kN/m
=H1/3=423.211.01/3=1551.74kN/m K=5179.8/1551.74=3.331.3 满足要求。
4.4.4 阴（阳）角处基坑支护计算
1）阳角处基坑支护计算
9号钻孔处，为C、D两面交界处，为基坑阳角，会产生应力集中，因此必须对其乘以安全系数，保证此处支护安全。
第43页
图4-14支护设计简图
取弯矩安全系数为2.0， 锚杆力安全系数为2.0。
C.D.E面处最大正弯矩为1231.4kN.m，锚杆力轴向拉力为522.18kN。 此处：
=1231.42=2462.4kN.m； =522.18kN， =522.18kN,
=-=696.24-522.18=174.06kN。
因此，在以9号孔为圆心，半径为20m范围内，紧贴原先一排桩，多加相同的一排桩；锚杆间距调整为1m，并在第一层锚杆下3m处，再加一层间距为1m的预应力锚杆。
图4-15第一（二）排桩配筋简图
第44页
每层排桩的每根桩都沿周边均匀配置纵向钢筋。桩身混凝土等级为C35，钢筋用HRB335，=300Mpa,取24根25螺纹钢筋，桩直径为1100mm，混凝土保护层厚度取50mm，螺旋筋为HPB335，取
根据对桩底弯矩相等计算： N11.5=14.5=174.0614.5 N=220.0kN
(1)锚杆锚固段长度计算公式
N=[d++2（-）] (4-87) 其中锚杆轴向受拉承载力设计值（kN）； ——扩孔锚固体直径；
d——非扩孔锚杆或扩孔锚杆的直孔端锚固体直径，取150mm； ——第i层土中直孔部分锚固体长度； ——第j层土中直孔部分锚固体长度；
——土体与锚固体的极限摩阻力标准值，应根据当地经验取值； 扩孔部分黏聚力标准值； 130) =4.7m
取=5.0m
（2）锚杆自由端长度计算公式：
=sin[]/sin[ (4-88)
式中——锚杆锚头中点至基坑底面以下基坑外侧荷载标准值与基坑内侧抗力标准值相等处的距离；
——土体各土层厚度加权内摩擦角标准值； ——锚杆倾角。
锚杆自由端长度=9.47sin[5.8]/sin[25=5.07m5.25m =5.25+1.5=6.75m 取7.5m
（3）锚杆总长度计算公式
L=+ (4-) L=5.0+7.5=12.5m （4）锚杆杆体计算公式
(4-90) 188.1
所需锚索根数=188.1/139=1.36根
第45页
取2根。
因此，第一层锚索距离桩顶2.5m，锚杆间距为1m,倾斜角度为25自由端长度为9.0m，锚固段长度为12.5m，总长21.5m，取3根锚索；第二层锚索距离桩顶5.5m，锚杆间距为1m,倾斜角度为25自由端长度为7.5m，锚固段长度为5.0m，总长12.5m，取2根锚索。 （5）稳定性验算 ①整体稳定性安全系数: 采用条分发验算稳定性安全系数
a.按比例绘出该基坑的截面图，垂直截面方向取1m长进行计算。 b.任意取滑动弧的圆心，取半径r=20m，取土条宽度b=0.1r=2.0m，共分成20条。取O点竖直线通过的土条为0号，右边分别为（1）——（10），左边分别为（-1）——（-9）。
c.计算各土条的重力，b其中为各土条的中间高度，可从图中按比例量出。其中两端图条（编号10和-8）的宽度与b不同，因此要换算成同面积及宽度b时的高度。换算时土条10和-8可视为三角形，得到图条高度如表所示。
d.量出第i土条弧线中点切线与水平切线夹角，如下表。 量出第i土条弧所对应圆心角，按下式计算弧长：
=。 (4-91)
图4-16基坑截面图 表4-13 计算数据表
分条号i 10 9 （ 80 65 (m) 1.56 8.40 30.98 332.94 600.17 487. 第46页
(+)sin 40.36 310.80 (+) 3.24 66.05
8 7 6 5 4 3 2 1 0 -1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 -8 合计 53 44 37 30 23 17 11 5 0 -6 -12 -18 -24 -31 -38 -46 -53 11.94 14.20 15.95 17.30 18.30 19.05 19.57 19.87 8.98 8.88 8.57 8.05 7.30 6.30 4.95 3.22 0.94 473.28 562. 632.24 685.34 724.99 7.83 775.33 787.47 355.92 352.21 339.73 319.22 2.43 249.67 196.29 127.67 37.45 397.61 330.09 277.58 225.06 172.55 119.26 82.52 37.51 0.00 -45.01 -90.03 -135.04 -180.05 -232.57 -285.08 -345.10 -397.61 1019.51 385.96 397.78 386.50 347.66 287.18 223.61 149.84 69.50 0.00 -37.86 -72.71 -101.73 -121.79 -133.74 -127.00 -99.03 -37. 1867.44 132.55 187.72 233.74 274.42 308.32 333.31 351.31 362.03 166.75 1.16 155. 142.69 124.66 101.43 74.08 43.58 13.01 3238.96
Ks= (4-92) Ks=
Ks=2.28>1.3,满足规范要求。 ②抗倾覆安全系数:
= (4-93) Mp——被动土压力及支点力对桩底的弯矩, 对于内支撑支点力由内支撑抗压力决定;对于锚杆或锚索，支点力为锚杆或锚索的锚固力和抗拉力的较小值。
Ma——主动土压力对桩底的弯矩;
Ks=1.358>=1.200,满足规范要求。 ③抗隆起稳定系数：
第47页
图4-17基坑底抗隆起稳定性验算示意
根据公式Ks= (4-94)
=c+tan (4-95) =39+20tan36=53.53Kpa Ks=,满足规范要求。
——地基承载力系数； ——抗剪强度； ——土的重度（kN/）； ——支护结构嵌固深度（m）； h——基坑开挖深度（m）； q——地面荷载（Kpa）。 2）阴角处基坑支护计算
13号钻孔处，为E、F两面交界处，为基坑阴角，会产生应力集中，因此必须对其乘以安全系数，保证此处支护安全。
第48页
图4-18支护设计简图
取弯矩安全系数为1.6， 锚杆力安全系数为1.8。
C.D.E面处最大正弯矩为1231.4kN.m，锚杆力轴向拉力为522.18kN。 此处：
=1231.41.6=1970.25kN.m， =1970.25-1231.4=738.84kN.m； =522.18kN， =522.18kN,
=-=626.62-522.18=104.44kN。
因此，在以13号孔为圆心，半径为20m范围内，紧贴原先一排桩，多加一排桩；锚杆间距调整为1m，并在第一层锚杆下3m处，再加一层间距为1m的预应力锚杆。
第二排桩计算：
沿周边均匀配置纵向钢筋。桩身混凝土等级为C35，钢筋用HRB335，=300Mpa,桩直径为800mm，混凝土保护层厚度取50mm，螺旋筋为HPB335，取
根据公式
=0 (4-96) MAr()/ (4-97)
(4-98) 令K=
当0.625,取=1.25-2消去
第49页
2/3(4-99)
（3+k(sin2/2-)[sin+sin)]-M/Ar(3-1.25)=0
/(3(sin2-1) (4-100)
按最大正弯矩计算配筋，先按0.625进行计算，将数据代入（a）式中，得到关于混凝土受压区圆心角的方程：
2/3（3.14159-+sin[3.14159}-3.14159738840000(3-1.25)/( 用牛顿迭代法计算，得
，混凝土受压区圆心角为99.72,
0.625，所以应按（b）式计算配筋率，有：
=0.27715.7/[(30.277-1.25)300.00][sin(23.141590.277)/(23.141590.277)-1] 计算得配筋率
=1.26,= (4-101) =6333.3
取21根20螺纹钢筋，实取6597.3
按最小配箍率配箍，所需配箍率为0.001，所需箍筋间距为100mm。 实际配箍率为：278.6/200=0.786 大于所需配箍率，抗剪配筋满足。
第一层排桩沿周边均匀配置纵向钢筋，桩身混凝土等级为C35，钢筋用HRB335，=300Mpa,取24根25螺纹钢筋，桩直径为1100mm，第二层排桩沿周边均匀配置纵向钢筋，桩身混凝土等级为C35，钢筋用HRB335，=300Mpa,取21根20螺纹钢筋，桩直径为800mm，两排桩混凝土保护层厚度都取50mm，螺旋筋为HPB335，取
图4-19第一排桩配筋简图
第50页
图4-20第二排桩配筋简图
根据对桩底弯矩相等计算： N11.5=14.5=104.4414.5 N=131.7kN
(1)锚杆锚固段长度计算公式
N=[d++2（-）] (4-102) 其中锚杆轴向受拉承载力设计值（kN）； 扩孔锚固体直径；
d——非扩孔锚杆或扩孔锚杆的直孔端锚固体直径，取150mm； ——第i层土中直孔部分锚固体长度； ——第j层土中直孔部分锚固体长度；
——土体与锚固体的极限摩阻力标准值，应根据当地经验取值； 扩孔部分黏聚力标准值； 130) =2.8m
取=4.5m
（2）锚杆自由端长度计算公式：
=sin[]/sin[ (4-103)
式中——锚杆锚头中点至基坑底面以下基坑外侧荷载标准值与基坑内侧抗力标准值相等处的距离；
——土体各土层厚度加权内摩擦角标准值； ——锚杆倾角。
第51页
锚杆自由端长度=9.47sin[5.8]/sin[25=5.07m5.25m =5.25+1.5=6.75m 取7.5m
（3）锚杆总长度计算公式
L=+ (4-104) L=4.5+7.5=12.0m （4）锚杆杆体计算公式
(4-105) =.6
所需锚索根数=.6/139=0.65根 取1根。
因此，第一层锚索距离桩顶2.5m，锚索间距为1m,倾斜角度为25自由端长度为9.0m，锚固段长度为12.5m，总长21.5m，取3根锚索；第二层锚索距离桩顶5.5m，锚索间距为1m,倾斜角度为25自由端长度为7.5m，锚固段长度为4.5m，总长12.0m，取1根锚索。 （5）稳定性验算 ①整体稳定性安全系数: 采用条分发验算稳定性安全系数
a.按比例绘出该基坑的截面图，垂直截面方向取1m长进行计算。 b.任意取滑动弧的圆心，取半径r=20m，取土条宽度b=0.1r=2.0m，共分成20条。取O点竖直线通过的土条为0号，右边分别为（1）——（10），左边分别为（-1）——（-9）。
c.计算各土条的重力，b其中为各土条的中间高度，可从图中按比例量出。其中两端图条（编号10和-8）的宽度与b不同，因此要换算成同面积及宽度b时的高度。换算时土条10和-8可视为三角形，得到图条高度如表所示。
d.量出第i土条弧线中点切线与水平切线夹角，如下表。 量出第i土条弧所对应圆心角，按下式计算弧长：=。
第52页
图4-21基坑截面图
表4-14 计算数据表
分条号i 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 -1 -2 -3 -4 -5 -6
（ 80 65 53 44 37 30 23 17 11 5 0 -6 -12 -18 -24 -31 -38 (m) 1.56 8.40 11.94 14.20 15.95 17.30 18.30 19.05 19.57 19.87 8.98 8.88 8.57 8.05 7.30 6.30 4.95 30.98 600.17 (+)sin 40.36 310.80 385.96 397.78 386.50 347.66 287.18 223.61 149.84 69.50 0.00 -37.86 -72.71 -101.73 -121.79 -133.74 -127.00 (+) 3.24 66.05 132.55 187.72 233.74 274.42 308.32 333.31 351.31 362.03 166.75 1.16 155. 142.69 124.66 101.43 74.08 332.94 487. 473.28 397.61 562. 330.09 632.24 277.58 685.34 225.06 724.99 172.55 7.83 119.26 775.33 82.52 787.47 37.51 355.92 0.00 352.21 -45.01 339.73 -90.03 319.22 -135.04 2.43 -180.05 249.67 -232.57 196.29 -285.08 第53页
-7 -8 合计 -46 -53 3.22 0.94 127.67 -345.10 37.45 -397.61 1019.51 -99.03 -37. 1867.44 43.58 13.01 3238.96
Ks= (4-106) Ks=
Ks=2.28>1.3,满足规范要求。 ②抗倾覆安全系数:
= (4-107)
Mp——被动土压力及支点力对桩底的弯矩, 对于内支撑支点力由内支撑抗压力决定;对于锚杆或锚索，支点力为锚杆或锚索的锚固力和抗拉力的较小值。
Ma——主动土压力对桩底的弯矩;
Ks=1.358>=1.200,满足规范要求。 ③抗隆起稳定系数：
图4-22基坑底抗隆起稳定性验算示意图
根据公式Ks= (4-108)
=c+tan (4-109)
第页
=39+20tan36=53.53Kpa Ks=,满足规范要求。
——地基承载力系数； ——抗剪强度； ——土的重度（kN/）； ——支护结构嵌固深度（m）； h——基坑开挖深度（m）； q——地面荷载（Kpa）。
第55页
第5章 腰梁、冠梁及混凝土面层设计
5.1 腰梁设计
本次腰梁采用构造配筋及构造设计，详细情况见下图：
图5-1 腰梁设计图
5.2 冠梁设计
本次灌注桩共有两种直径，即1.1m和0.8m；混凝土旋喷桩直径为1.0m，因此共有三种冠梁，详细情况见下图：
图5-2 冠梁1设计图
第56页
图5-3 冠梁2设计图
图5-4 冠梁3设计图
5.3 混凝土面层设计
面层混凝土强度等级采用C25，面层厚度为100mm；面层配置钢筋网，钢筋直径为8mm，型号为HRB335；纵横间距为100mm100mm；在孔洞纵向加214加强筋；钢筋层保护层厚度为30mm，坡面上下段钢筋网搭接长度为500mm。
第57页
图5-4 冠梁3设计图
第58页
第6章 截水、排水措施
地下水控制方案的合理确定是保证工程质量、加快工程进度、取得良好社会和经济效益的关键。地下水控制的设计和施工应满足支护结构设计要求，应根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。
由于本基坑施工附近有高层居民楼且距离非常近，必须严格控制降水对周围的影响。因此在基坑周围距离基坑边缘处，设置一排止水帷幕，以减低施工过程中对周围建筑物的影响。
止水帷幕采用高压旋喷桩，采用三管法成桩，桩径为1.0m,桩间距为0.6m，桩长19.0m。
拟建场区钻探深度范围内见有稳定分布的地下水，地下水类型主要为第四系潜水~基岩构造裂隙水，二者存在水力联系。场区内的第四系潜水主要赋存在填土层中，基岩构造列隙水主要赋存在基岩的构造裂隙中。地下水稳定水位埋深0.3~5.3米，水位标高29.71~41.16米。场区地下水主要接受地表水下渗补给和水气降水的补给。场区地下水年变幅约2米。采用直径为1m的高压旋喷桩进行基坑周边止水，在基坑开挖内侧采用集水坑与明沟排水相结合的方法进行排水，以保证在基坑开挖及基础施工时处于干燥的工作条件。
插入隔水层的竖向止水帷幕作为防渗计算时，只需计算通过防渗帷幕的水量。截水帷幕的厚度应满足基坑防渗的要求，截水帷幕的渗透系数易小于1.010-6cm/s。
1)该竖向截水帷幕应插入下卧不透水层，其插入深度可按下式计算： L=0.2hw-0.5b;式中 L:帷幕插入不透水层深度； hw：作用水头； b：帷幕厚度。
该方案将止水帷幕插入强风化岩0.5~1.0m.
截水帷幕施工方法、工艺和机具的选择应根据场地工程地质、水文地质及施工条件等综合确定。施工质量应满足《建筑地基处理规范》JGJ79—91的有关规定。
2)排水方案：
经过止水帷幕渗入基坑的水用集水明排的方法处理，集水明排与其他方法结合使用时，其主要功能是收集基坑中和坑壁局部渗出的地下水和地面水。
第59页
3)排水沟和集水井可按下列规定布置：
(1)排水沟和集水井宜布置在拟建建筑基础边净距0.4m以外，排水沟边缘离开边坡坡脚不应小于0.3m；集水井在基坑四角或沿排水沟纵向每隔30~40m应设一个集水井，使地下水汇流于集水井内，便于用水泵将水排出基坑外。挖土时，集水井应低于排水沟1m左右并深于抽水泵进水阀的高度。集水井井壁直径一般为0.6~0.8m,井壁用竹片、砌干砖、水泥管、挡土板等作临时简易加固。井底反滤层铺0.3m厚左右的碎石、卵石。
(2)一般排水沟深度为0.4~0.6m，最小0.3m，宽不小于0.4m。为保证沟内流水通畅，避免携砂带泥，排水沟的底部及侧壁可根据工程具体情况及土质条件采用素土、砖砌或混凝土等形式。集水井底面应比沟底面低0.5m以上。本方案中排水沟深度取0.4m，宽度取0.4m。集水井深度取1.5m。
(3)抽水设备可根据排水量大小及基坑深度确定。 水泵选择：排水所用水泵总功率按下式计算： N=（K1QH1）/（75η1η2)； K1为安全系数，一般取2.0； Q为基坑涌水量；
H1为包括扬水、吸水及各种阻力造成的水头损失在内的总高度(m)； η1为水泵系数，取0.4～0.5； η2为动力机械系数，取0.75～0.85。
排水沟及集水井排水通过水泵将水排出。水泵容量的大小及数量根据用水量而定，一般应为基坑用水量的1.5~2.0倍。一般的集水井设置口径50~200mm水泵即可。根据用水量不同，选用不同类型的水泵。如表4.1所示：
表6.1 涌水量与水泵选用
涌水量 Q<20m/h 20m/h 该工程采用降水方法为滤水层与排水沟及集水井组合降水，在基础下铺0.3m的碎石作为滤水层，在基坑内侧每隔30~40m设置一个集水井，共设17个集水井。其内径均为1.2m，井底低于工程基础底1.5m。集水井的内壁为干砌砖 第60页 壁，砖间可留10~20mm宽的缝隙，一边地下水渗入井内。在井的底部和砖壁的四周，铺一层100mm厚的碎石作为滤水层。加固集水井，在井的滤水层外侧，打入8根长2m、截面为50×100mm的木桩、木桩与滤水层之间设置一个竹篱笆圈，防止集水井四周的土涌入井内，一圈排水沟与周围土体坡脚间隔400mm。这样，由滤水层、排水沟、集水井与抽水设备组成一个简易的降水系统。当地下水渗入碎石滤水层后，透过碎石进入排水沟，而后流入集水井。用潜水泵抽水，使基坑处的地下水位降低到坑底设计标高以下，达到了降低地下水位的目的。 第61页 第7章 施工组织与工程检测 7.1基坑施工准备 7.1.1技术准备 1)按照建筑总平面图设计要求，做好现场测量控制网，引测和设置标准水准点； 2)组织有关技术员全面熟悉施工图纸，并进行自审，对图纸中出现的错误、矛盾，进行汇总； 3)对施工难点及重点部位进行研讨，制定措施； 4)对工程设计中拟采用的新技术、新工艺、新机构、新材料等的试制； 5)进行图纸会审，做好记录； 6)组织有关人员讨论并编制施工组织设计； 7)编制劳动力、材料、构件、半成品和施工机具的申请及准备工作计划； 8)制定各项管理制度，编制各项作业指导书； 9)进行多层次的技术，安全，质量，文明施工，现场管理制度交底。 7.1.2组织准备 组成现场项目经理部，进行统一安排、统一协调、统一指挥。建立项目经理部同建设单位、设计单位、监理单位的直接联络关系。组织施工用料进场，对进场材料进行复验，并原样封存。在材料使用过程中，严格做到“四验”、“三把关”，即“验规格、验品种、验质量、验数量”，“材料供应人员把关，技术质量实验人员把关，施工操作者把关”。对不负责任或玩忽职守的采购人和验收人进行严厉处罚。无产品合格证、准用证或不合格材料，坚决禁止使用。 7.1.3施工测量 根据甲方提供的控制点现场定位放线，把施工需要把控制点转测到场区和建筑物周围，并设多处固定点加以保护，作为施工控制依据。 7.1.4现场准备 1)收集施工场区管线图，对周围管线进行调绘，作好管线的保护工作。 2)作好“三通一平”及现场的总平面布置。 3)修建临时设施，包括办公室、生活区、伙房、厕所、材料库及各种工具棚等。 第62页 7.2基坑工程检测 7.2.1监测的目的 1)通过监测，掌握边坡的稳定状态、安全程度和支护情况； 2)将监测数据与预测值相比较，确定支护参数是否安全合理，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，作为安全使用的重要依据； 4)将监测结果反馈于设计与理论预测中，使理论与设计达到优质安全、经济合理的目的。 7.2.2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)锚杆抗拨情况监测； 3)锚杆中浆体灌注饱和程度与变形情况。 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。 7.2.3监测的主要仪器 测量中最多使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控制点坐标及施工中的水平位移。 水准仪测量如下参数： 1)基坑及周边建筑物沉降； 2)基坑支护结构的差异沉降； 3)确定各变异层标高。 经纬度仪测量如下参数： 1)基坑观测点的水平位移； 2)基坑周边建筑构筑物的水平位移。 7.2.4基坑监测方案 1)测点布置 根据本基坑工程特点，确定基坑内外地下水位观测及边坡土地变形监测为重点。监测基准点设置在不受基坑开挖影响的稳定地段 水位观测孔在基坑外布设，分布在场区周围。水平位移基准点6个，分别位于每边中间位置，垂直位移基准点6个，分别位于每边中间位置。 2)地下水监测 本工程采用止水方案，主要为裂隙水，拟在基坑外围布设6个水位观测 第63页 孔，基坑开挖过程中观测基坑外侧水位变化，观测频率为3日/次。 3)边坡变形监测 本基坑边坡变形监测重点应做好边坡岩体的变形监测。拟沿基坑坡顶设置水平位移观测点，观测点位于基坑6面边线中部，每边按实际情况设置；每层土方开挖前后必须观测，变形异常或雨季、爆破等特殊情况下加密观测频率。 4)周边环境观测 基坑开挖前详细记录基坑周边的地面和周围建筑物原有的裂隙分布，基坑开挖后组织人员每日对基坑进行例行巡视，观察地表裂隙的变化发展情况，对裂隙宽度较大或发展较块的部位应测量其长度、宽度及走向，并拍照记录。 7.2.4监测的方法 在基坑周边砖墙顶帽梁或坡顶，按20m间隔设观测点，测量边坡的水平位移与沉降；同时对基坑相邻建筑物进行沉降监测，监测点设置根据建筑物占地形状，由设计施工人员在现场确定并报监理认可。 基准点布置在基坑变形影响不到的稳定地点，以确保观测点数据的准确、可靠。每次测量应对基准点进行校核，误差不大于2mm。基坑开挖前测原始值，从开挖第一步土时开始进行变形观测，观测周期3次/天，直至基础底板完工后，观测周期改为1次/1天。当两次观测位移量很小或地下室施工完二层时，可将观测周期延长至1次/3天。其间可根据施工进度和变形发展，随时加密观测次数，每7天向监理和甲方汇报一次监测结果。如发现变形异常，应及时停止基坑内作业，分析原因，采取还土、坡顶卸载和增补锚杆等加固措施，确保边坡及建筑物的安全。直至变形趋于零或地下结构至±0.00时，经有关部门同意可停止观测。 7.3基坑施工组织 7.3.1支护桩施工 1)支护桩施工顺序如图7-1所示。 第页 图7-1支护桩施工顺序图 2)由于桩与桩之间较近,施工采用隔一打一的方法,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,在钢筋笼四周均匀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。 7.3.2锚杆施工 1)锚杆施工顺序如图7-2所示。 图7-2锚杆施工顺序图 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,故采用湿法成孔,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 第65页 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,采用孔底注浆,第一次注浆初凝后,再次进行第二次压力劈裂注浆,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,在现场用塑料波纹管将杆体套住并封闭,使杆体与砂浆隔离,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%后开始张拉,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%。张拉采用逐级加载。 7.3.3土方开挖 基坑土方开挖要与基坑支护、降水配合进行，并严格遵守先支护后挖的原则，采取分阶段、分层、分区进行开挖。分区范围按主体工程结构底板施工方便，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，视周围环境、地质、水文地质综合考虑确定。 主要施工内容包括： 1)土方开挖外运； 2)石方爆破开挖、外运。石方爆破时，必须严格按照施工规范，聘请专业人士操作。 （1）土方施工采用采用反铲分层开挖施工工艺；结合爆破需要，单层开挖设计深度1米。开挖机械选用TX-300型（斗容量1.5立方米，机重30吨，台班产量800立方米）、EX-200型反铲挖掘机（斗容量1.0立方米，机重25吨，台班产量500立方米）；运输车辆选用20-30部自卸车，其中斯太尔运输车不少于20部。 ①开挖流程： 放开挖线—表土剥离—机械土石方分层开挖—强风化岩石爆破—支护施工—修筑施工便道—施工下一层土。 ②放开挖线： 根据施工图纸及支护方案的要求，确定坡顶界线，白色灰线标示，并测定边界点标高； ③表土剥离： 由于开挖场区为老城区改造工程，其地下管线错综复杂，施工应先剥离表层填土。深度约2米。剥离后暴露管线设明确标志，防止后续施工造成破坏。同时把该层土底面找平，便于支护施工。 ④分层开挖： 以1米为分层开挖深度，配合支护进行施工。上部土体选用TX-300型挖掘机进行开挖装载，下部土体用EX-200型反铲挖掘机进行倒运、清理；遇强 第66页 风化花岗岩进行爆破施工。分层开挖应注意合理设置排水沟及集水坑，进行合理降水。 ⑤斜坡道设置： 土石方施工为确保基坑内运输道路畅通，根据工程运输车的上坡要求，沿基坑位置修整临时道路，道路按坡度10~15度设置，坡顶位于大门口处。坡底处修筑环行车道，无环行车道时车辆在斜坡道上退车下行，顺车上行。车道表面铺筑黄砂，坡顶出口处铺设8mm钢板，保护地下管线。 ⑥过程控制： 对平面控制桩、水准点、水准标高、基坑平面位置、边坡坡度等经常复测检查，防止超深、超宽、挖错、挖偏。 ⑦标高控制： 采用S3水准仪。开挖前，根据甲方提供的水准点，引测到现场基坑外；在基坑分层开挖的过程，逐层引致边坡侧壁，严格控制开挖标高。 ⑧轴线控制： 采用J2激光经纬仪。开挖前，对测绘部门提供的控制点进行保护，并通过控制桩，设置在基坑外围。施工过程中反复检查，防止挖偏、挖错。 ⑨挖土注意事项： a.土方开挖过程中，严禁机械碰撞侧壁，严禁扰动基底原状土； b.挖土发生异常情况，应立即停止施工，查找原因并采取措施，在确认安全后方可继续施工； c.挖出土方严禁堆放坑边，以更好的控制坑边地面堆载； d.挖掘机使用安全：挖掘机行走时，主动轮在后，臂杆与履带平行，制动回转机构，铲斗离地1米左右。挖掘机回转半径以内严禁人员作业。 （2）石方爆破施工方案 ①钻暴参数确定 a.孔径d=42mm b.深度H=4.0m c.孔距a=2.5m d.最小抵抗线w=2.0m e.超深h=0.3m f.孔深L=4.3m g.炸药单耗q： 根据普氏和古图左夫岩石爆破分级表查得q=0.35kg h.单孔装药量，根据周边环境和施工要求，结合扩孔工艺后Q单=kqabL=7.35kg i.单次最大起爆药量Q:根据根据GB6722-86国标公式：R=(k/v)Q（式中： 第67页 R——爆破地震安全距离；Q——单次最大起爆药量；k/——与爆破地形、地质条件有关的系数硬度f=6-8,取k=180, α=1.6;v—地震安全速度，v=3cm/s）。根据35米的安全计算出单次最大起爆药量Q=19.86kg. ②装药结构和起爆方式： 根据施工条件，可采用孔内连续装药。起爆方式为孔内连续微差2段、4段、6段„„起爆法。每次起爆孔数以满足该距离下，单次最大起爆药量的要求为标准。 ③安全计算： a.爆破地震安全计算：由于本次爆破装药量限定在爆破药量范围之内，故爆破地震波符合安全距离要求。 b.个别飞石的安全距离：按lundbord统计规律，爆破单次微差分段起爆药量有限等因素，个别飞石距离R=kd=14.7米，所以达到设计要求。 ④爆破安全技术措施： a.对施工人员加强安全思想教育，执行有关爆破安全规程，确保工程安全进行； b.爆破区域均要覆盖2-3层炮被，绝对控制飞石的产生； c.加强填塞工作，严禁因填塞不好而造成飞石； d.起爆时，要发出声响信号和视觉信号，使警戒圈内的人员清楚的听到和看到： 第一次信号：预告信号，所有与爆破无关人员立即撤离危险区，在危险区入口处设立岗哨； 第二次信号：起爆信号，确认人员和设备撤离危险区，具备起爆条件时，引发起爆信号； 第三次信号：解除信号，经检查人员确认安全后立即发出解除信号。 ⑥爆破后安全检查处理： a.爆破后，爆破员进入爆破地点进行必要的安全检查及处理； b.如有盲炮要按《爆破安全规程》进行处理，完毕后经爆破工作人员同意可接触警戒； c.每次爆破完后，爆破员要认真填写爆破记录，经工地负责人签字后存档。 7.3.4土钉施工 基坑开挖和土钉施工应按设计要求自上而下分段分层进行，施工可按下列顺序进行： 1)施工准备 施工前做好测量放线，机械调试，材料进场检验，人员组织，场地平整，水、电、路畅通等准备。 第68页 2)基坑开挖 按设计要求，每次开挖深度为1.0m，采用机械开挖，直接装上汽车运输，人工刷边坡。土钉墙的施工是由上到下分层开挖的，在平面上土方开挖顺序和进度应根据土钉施工的要求，开挖一层支护一层，土方完成支护完成。由于施工是先开挖后支护，所以在前层开挖结束而支护尚未完成时，很容易造成局部边坡失稳，所以每段开挖不得超过土钉的竖向间距，不得超挖。 3)喷射第一道混凝土面层 每一步开挖后应尽快作好面层，即对修整后的边壁立即喷上一层薄壁混凝土或砂浆，厚度为5cm，尽量避免边壁的裸露时间，以防雨水冲刷及崩塌。施工中应注意回弹料的再利用。 4)设置土钉 (1)成孔 混凝土强度达到设计值75%时，进行测量放线，标出土钉位置。开始架设钻孔机进行钻孔。待钻孔达到设计深度时，再用风管吹出内部尘土清孔，并重新测量孔深。 土钉成孔施工应符合下列规定： ①孔深允许偏差 50mm； ②孔径允许偏差 5mm； ③孔距允许偏差 100mm； ④成孔倾角偏差 5％。 (2)置筋 钉孔满足设计要求后开始置筋。插入土钉钢筋前进行清孔检查，若孔中出现局部渗水或掉落松土应立即处理，土钉钢筋置入孔中前，要先在钢筋上安装对中定位支架，以保证钢筋处于孔位中心且注浆后其保护层厚度不小于25mm，支架沿钉长方向间距为2～3m，支架要保证不妨碍浆体自由流动为宜。 (3)注浆 注浆采用灌浆机来完成，为保证土钉与周围土体紧密结合，在孔口处设止浆塞并旋紧，使其与孔壁密封。在止浆塞上插入注浆导管深入孔底处0.3m左右，边注浆边拔管，直至注满为止。注入的砂浆部分被土体吸收，所以在第一次注满后，停顿一小时左右，进行第二次注浆。为防止砂浆硬化、收缩、干裂，保证与土体紧密结合，提高早期强度，需加入膨胀剂。 5)喷射第二道混凝土面层 在喷射混凝土前，先按要求绑扎、固定钢筋网，钢筋网可用插入土中的钢筋固定，但在喷射混凝土前不应出现振动。再次喷射5cm混凝土面层。 6)排水设施的设置 土钉支护结构工作期间要注意地表水及地下水的处理，设置排水构造措 第69页 施，基坑四周地表加以修整并构筑明沟排水，严防地表水向下渗流，采取的为可将喷射混凝土面层延伸到基坑周围地表构成喷射混凝土护顶并在土钉墙平面范围内地表做防水地面，同时在混凝土面层之间沿土坡边壁每隔一定距离设置一条竖向排水带，使得土坡后的渗水有组织地导流到坑底后集中排出。 7.3.5钢筋工程 1)钢筋的焊接： 钢筋焊接在冠梁施工中采用双面焊接，其搭接长度不小于5d，焊接接头距钢筋弯折处不应小于钢筋直径的10倍。 2)钢筋绑扎安装： (1）钢筋交叉点应采用铁丝扎牢。 (2）受力筋垂直设置，箍筋弯钩叠合处，应沿受力钢筋方向错开设置； (3）钢筋搭接长度的末端距钢筋弯折处，不得小于钢筋直径的十倍，接头不宜位于构件最大弯距处； (4）各种钢筋之间的绑扎接头位置应相互错开； 3)混凝土： (1）砼采用C30配比，且所需建筑材料必须有出厂合格证，并对其品种、标号、包装、出厂日期等检查； (2）对砼用料必须按规范取样送检，并按试验结果使用； (3）砼用的粗料其最大颗粒粒径不得超过结构截面最小尺寸的1/4，且不得超过钢筋间最小净距的3/4； (4）拌制砼水质必须符合国家现行标准“砼拌合用水标准”的规定； 7.3.6模板工程 1)模板支设必须保证冠梁各部分形状尺寸和相互位置正确无误。 2)模板必须具备足够的承载力、刚度和稳定性，能可靠的承受混凝土的自重和侧压力，以及在施工过程中产生的荷载。 3)构造简单，装拆方便，并便于钢筋的绑扎、安装和混凝土的浇筑、养护要求。 4)模板与混凝土的接触面应涂隔离剂。 5)模板及其支架在安装过程中，必须设置防倾覆的临时固定设施。 6)模板拆除在混凝土能保证其表面及棱角不因拆除模板而受损坏后方可进行。 7.4施工环保措施 7.4.1降低噪音污染措施 施工现场遵照《中华人民共和国建筑施工场界噪声限值》制定降噪制度 第70页 和措施； 现场挖掘机及运土车在场区内禁止鸣笛；噪音较大的机械尽量安排在白天工作；对人为施工噪声应有降噪措施，最大限度减少噪声扰民。 7.4.2降低粉尘污染措施 1)当风力＞4级不挖土; 2)场门口洒水防止尘土飞扬； 3)严禁运土车车轮带土上路； 4)安排专人进行防尘及卫生保洁工作。 7.5质量保证措施 1)质量保证体系：冠梁施工严格贯彻执行ISO9000族质量管理体系标准，服从国华大厦基坑工程的全面质量管理。在建设单位、监理的监督下严格按规范要求施工。 2)质量管理措施： （1）水泥等建筑材料按规范规定在监理的监督下取样送检，杜绝不合格材料的使用。 （2）钢筋焊接、绑扎等必须符合规定及设计说明书的要求，由专职质量检察员负责检查落实。 （3）跟班技术人员必须坚守施工现场，对各项施工控制参数随时进行检查校验。 （4）各施工工序必须执行施工技术员、工程负责人、主任工程师的三级质量管理，分别签字认可并报监理同意后方可进入下一道工序。 （5）工程施工加强与甲方、监理等相关单位的勾通联系，共同把好质量关。 7.6施工安全措施 本工程为一大型基坑，坑深最大地下11米，施工时为多层次、多工种、多工序交叉作业，具有坑内作业时间长、施工难度大等特点，加之石方爆破、止水、照明等，不安全因素比较突出。因此生产指挥及参建各类人员均应自觉遵守安全规定，各层施工管理人员亦必须加强教育督导。 1)施工前，对现场施工人员进行安全教育，坚持“安全第一，预防为主”的原则，确保施工顺利进行。 2)根据不同的工序、工种制定出各自的安全规程，挂入施工现场，并互相监督，严格执行； 第71页 3)电工、电焊工必须持证上岗，严禁无证操作，施工过程中必须按照操作规程执行。 4)绝对禁止地上、空中同时作业，必要时应由专人指挥； 5)施工中必须严格做好爆破器材的管理及各种设备的维护保养工作，避免发生人为事故。 6)该工程施工过程正值雨季，应做好雨季施工安全工作。 7)施工现场必须有足够的照明，确保夜间施工现场的安全。 8)项目部设立专职的安全员，各施工队组应根据施工人员设立不等数量的兼职安全员，使得每人牢记安全施工。 9)基坑开挖过程中随时监控基坑周边变形，以确保周边道路、建筑物、地下管线的安全。 10)施工现场标明爆破安全区域，把各项爆破安全数应控制在爆破区范围内。为防止个别飞石飞出作业区外影响行人和车辆的安全，每次爆破前在各孔口处采用覆盖被防飞石措施。 11)每次爆破前10分钟，在施工区域周边设立专职安全员，佩戴袖章，手持小红旗，以哨音为起爆信号。 7.7季节（夜间）施工措施 7.7.1雨季施工措施 1)加强工地用电管理，做到每天三检，保证用电线路绝缘度较高，雨天不因线路跳闸影响工期。所有配电盘均配备防雨设施，电缆接头架空，电工定期检查。 2)配电箱等用电设备均要搭设防雨棚，并按安全用电规范要求进行接地保护，电缆接头做好防水措施，使用木桩架离地面不低于15cm。 3)垒砌高30cm条型砖墙，分别堆放钢筋，钢筋等材料堆放整齐，若遇下雨则用帆布覆盖，防止进场钢筋遭受雨淋和雨水浸泡。 4)施工人员配足雨具，电器设备配备防雨布，保证小到中雨不停工混凝土灌注过程中，若遇降雨，不管降雨量大小，必须连续灌注。确保混凝土强度满足设计要求。 5)每天注意收听天气预报，掌握天气和大风信息，及时调整作业计划，采用应急措施，大风的准备工作，专职安全员会同电工人员随时检查配电箱及用电设备的防护情况，发现问题及时整改。 6)进场物资上铺下盖，保证进场水泥不结块，进场钢筋不生锈。 7.7.2夜间施工 1)根据工程特点，计划24小时分班施工，施工现场须采用相应措施保证 第72页 夜间的施工安全和质量，并减少扰民噪音。 2)现场四周安装充足的照明灯，保证现场内照明无死角。 3)危险区域处架设红色灯泡示警。 4)配备手灯或应急照明灯，以备突然停电时，施工人员安全撤离。 5)照明电缆应悬挂固定，照明灯具悬挂高度不低于2m，并搭设防雨装置。 7.8应急措施 在有严密的监测，且数据可靠的前提下，信息化施工，出现异常情况及时分析，提前拿出监测方案，指导施工，并跟踪管理，当出现下列情况时，应急措施为： 1)出现漏水、涌水时，应及时回填，防止事态扩大，及时采用注浆或砌砖墙引水。 2)支护变形较大时，采取抢险措施，并及时分析原因，采取处理措施，保证基坑安全。 3)外围出现异常情况时，管线可提露架空处理。路面出现下沉或开裂时，可采用注浆或裂缝修补方法处理 4)施工现场应24小时备有应急车辆和通讯工具，以便发现异常情况及时处理。 第73页 结束语 本次深基坑支护设计，我在满足基坑稳定性、安全性、经济型的条件下，尽可能多的选择了更多的支护类型。有单排桩单排锚、双排桩双排锚、旋喷桩组成的水泥土墙、土钉加预应力锚索组成的复合土钉墙。经过各种比较，了解各种支护方式的优劣。 经过此次毕业设计，我再次回顾了书本上的知识，完善了自己的理论知识，为我今后的工作生涯打下了坚实的基础。 第74页 外文文献翻译 Foundation soil nailing support technology 1 soil nailing support technology concepts and characteristics The soil nailed wall also called soil nailing support technology, it is in the field of soil nailing the laying is more intensive, and in the soil slope surface building steel wire injection, through the concrete surface layer of soil nail and soil layer and in-situ work together and supporting three slope or side wall. Soil nailing wall also constitute a local reinforcement of similar gravity type retaining structures. And the existing various support method, it has easy compared construction, simple equipment, need little, the excavation and supporting homework can be parallel, general pace, low cost, and no pollution, the noise is small, stable and reliable, social benefits and economic benefits such as well, so many advantages in the domestic and international slope reinforcement and foundation pit are widely application of rapidly. The soil nailed wall construction technology is a step down the building process, according to the following order: according to the requirements of the design, slope excavation face shaping, bury jet concrete thickness control signs; Spray the first layer of concrete; Set the drilling of soil nail, grouting, set the fittings; Binding reinforcement fabric, injection the second concrete; Set top, slope and the slope toe drainage. Soil nail a dharma: as far as possible to keep, improve, maximum utilization of foundation pit side wall inherent soil mechanical strength, change the soil for supporting structure system load part. Sprayed concrete in high-pressure air under the function of soil surface, high speed spray to spray layer and soil layer in the generation between \"embedded solid effect\fully enclosed, spray layer and supporting system embedded with has to protect and solid layer surface soil reinforcement to avoid weathering and the rains washed out, shallow collapsed, local flake, and seepage-proof role. The special control soil nailing pressure grouting can make the reinforced medium physical and mechanical performance has improved and as a new geological bodies, which for solid solid in deep sliding surface soil, its internal outside of the fixed end with spray layer, the eqm net the side wall unstable tendency to transfer within and around and eliminate solid period. Reinforcement fabric can make the shotcrete layer has better integrity and 第75页 flexible, and can effectively adjust spray layer of soil nail and stress distribution. Soil nail active supported the soil and acted with the soil, has the construction is simple, fast, flexible in time, and wide applicability, dig with a safety, with economic etc. Characteristics. The general method to save time than traditional 30 to 60 d or above, engineering cost low 10% 30%, supporting maximum vertical hole deep currently stands at 21.5 m, built silt (local miscellaneous fill in deep foundation pit soil) 10 m. The method not only can effectively used in geotechnical engineering, deep foundation pit supporting and often adopted some other auxiliary support measures, can effectively be used to support flow sand, silt, and complex, the filled soil saturated soil, soft soil and other bad geological conditions of the deep foundation pit. In addition, it still can fast, reliable, economical to traditional method or the improved method of applied to the instability of foundation pit or have to rescue reinforcement. Soil nailing support seems to be reinforced and anchors retaining structures, however as soil nailing support in structure construction aspects and reinforced and anchor a lot of differences. First of all, soil nailing support and reinforced slope or retaining wall is not same, mainly displays in: construction method is different. The expansion of soil nail down distribution built, edge, make full use of the excavation edge support primary state soil strength. Reinforced by next to the layered structure on the filled soil building, packing can choose density and intensity, can control; Geotextile tensile strength biggest change law is different. In reinforced structure, the general in the muscles of the largest stress body. In the soil nailing support structure, the general between the central soil nailing the largest stress, the upper and the bottom of the soil nail less stress; Different deformation performance. Soil nailing support the maximal displacement occurred in supporting slope top or near the top, reinforced the maximum displacement structure at the bottom. Second, soil nailing support and bolt support or retaining wall is not identical also, is that each part of the main force and the different effect. The anchor bolt support or retaining wall have generally anchor segment and free section, use outside of sliding surface for anchoring provide resistance, set in general to anchor prestress, for free by the pull force of the uniform, through a transfer to anchor slope surface soil retaining members, retaining the stiffness of the component is larger, mainly through provide resistance by bending moment, is the main force of one of the components. Soil nail after setting a general don't exert the tension in the soil, just happened to tiny deformation passive, the size of the force force along the soil nail extension of uneven 第76页 distribution of the middle, small on both sides, the role of the forces on the surface in smaller, spray the concrete surface layer is not the main stress components, and its function is stable surface soil excavation local, prevent caving and erosion; Set different density. In the bolt support, the units on the support area set the number of less commonly, the root each construction precision and the request very strict. On soil nailing, supporting surface soil nail arrangement more closely, to a single soil nail construction precision and quality requirements are relatively low; Design different lengths. In the bolt support, the design requirements of every root anchor meet the requirements of the resistance, so the anchor bolt for deep into the soil to stable, design with a greater length. On soil nailing, soil nail is close, are numerous, and the soil around in function and reinforced area of the soil to keep its stability and resistance, reinforced area outside of the earth pressure of function, design short length. Of course, there are many kinds anchor, also have add prestress, than the average length of soil nail and short, but the anchor is mainly used for tunnel or underground engineering illustr, than the average length of soil nail and short, commonly used only 2-4 m. 2 the structure of the soil nailing support 2.1 soil nail structure Soil nailing support as the main stress in soil nails component of slope supporting technology, it by intensive soil nailing group, reinforced soil of in situ, spray the concrete surface layer and the necessary waterproof systems. 2.1.2 structural materials The types of steel reinforced, model and size should comply with the design requirements, appropriate USES H class or work class H steel reinforced, after purchase should be appropriate is custodial, prevent rust, production should be straightening, rust, oil removal, should carry out the physical and mechanical performance or chemical composition analysis of test, with steel welding, should make solderability and welding quality testing the strength of welding materials should be greater than the overall strength; Cement: the ordinary Portland cement, P032.5 label and, when necessary, the sulfuric acid resistance, shall not use cement high aluminum cement. Cement should be consistent with existing cement standard requirement, must have the factory test report, quality check list, such as the ChangZheng documents, and according to the variety, label, test Numbers, and other inspection and acceptance sampling inspection, the inspection result is reasonable use. Bagged cement in storage should be properly 第77页 kept, rainproof, moistureproof, pile up in a distance of a certain height on the ground, it is strictly prohibited to throws and damaged bags, damp is strictly prohibited or different varieties of cement mixed label. Aggregate: stone and sand material (melon seeds in the piece, the fine) should report, the stone material inspection and quality inspection method according to the standard JGJ53-92, sand material inspection methods and quality standards according to JGJ52-92. Particle size less than 2 mm, the sand ZhongSha huge-area plan is not more than 3% by weight, size less than 12 mm gravel or dried melon seeds, according to the weight of huge-area plan no more than 3%. 3: water does not contain water on cement normal condense sclerosis of harmful impurities, must not contain oil, sugar and free acid; Sewage, PH value less than 4 acidic water containing sulfate ion and more than 1% of the water is heavy water shall not use; Use of water or clean water, natural water as well as the test can avoid. Used for accelerating the accelerating: J85, 711 or the red star 1, should have appointed to add weight, responsible for cement, when 3% of the weight of the machine automatically adds the injection. Electrode: the THJ422. Concrete proportions: jet concrete the mixture ratio design standards should be reached in strength, but also to should meet the requirements for the construction technology, mixing 1-0. 4:2:2 (cement: water: sand: melon seeds pieces), melon seeds of the biggest diameter of not more than 12 mm. Mix: a grouting cement used 1:1 cement mortar, secondary grouting with water cement ratio of 0.5 the pure water mud and cement mortar and cement slurry must mix the pure, a mixing blades must be in initial set before (usually 2 h) run out. Early strength jianshuiji: according to the engineering property, the different types of early strength agent, commonly used red star 4, 3 F, NC, NNOF, NS2.-1 2.1.3 soil nail and reinforcement fabric production Soil nail making size allow deviation: length + 100 mm, bending degree steel fabrication requirement: before use should be reinforced straightening and removing dirt, reinforcement fabric appropriate in jet a layer of concrete, reinforced and after laying on slope surface gap should not be less than 20 mm, reinforcement fabric appropriate USES binding, and reinforcement and the earth nail should be connected with the firm, reinforcement fabric should be reinforced soil nail fixed in. 2.1.4 drainage system Soil nailing support in the exclusion of groundwater should be under the condition 第78页 of construction, shall take proper drainage measures, including surface drainage, support internal drainage and foundation pit drainage, to avoid a saturation state and reduce soil in the role of the static pressure on the surface of water. Around the foundation pit support within the scope of the surface should add dressing, building drainage and cement mortar and concrete ground surface precipitation waterproof to underground permeates. Near the top of foundation pit wide 2-4 m of the ground should be appropriate cushion is high, and high in the low, facilitate runoff away from the slope. In supporting the surface should be back for 400-inserting length 600 mm diameter, no less than the level of 40 mm drain, outside its end support layer can be spaced out, for 1.5 2 m to spray the concrete surface layer of water after discharge. To eliminate accumulation in the foundation pit of water seepage of rain, and should be set in the den 300 mm x 300 mm to 600 mm drains, the x 600 mm x 600 mm set puddle. Drains should leave side wall 0.5 1 m, drains and set puddle of brick and mortar plaster should build by laying bricks or stones to prevent leakage, pit shall promptly take water. 3 composite soil nailing support stress mechanism 3.1 composite soil nail stress mechanism In the soil nailing support system, soil nail is an important component of the force, soil nail role to be applied to the surface or cement pile on the water, soil pressure of soil nail and soil, through the ground resistance to stable formation in a transfer to, similar to the soil anchor; Through the close and short soil nail supporting deformation of the soil will be bound up, formed the soil, grouting body and soil nail composite foundation of composite foundation, similar to a gravity type dam stress. This function similar to block supporting reinforced; No matter what kind of form of construction of soil nail (drilling method, method and the top scored into law), soil nail channel is grouting hole, this grouting not only the soil nailed wall form with formation of the friction between the belt, at the same time to fracturing, permeability and pressing infusing form of supporting the soil, after reinforcement this role similar to pressing infusing mechanism. 3.2 the stress process of nail Measurement show that the soil nailing the stress process can be divided into three stages: The first stage: soil nailing the early stages of the complete set, grouting grouting body and between the soil but the bond has not been formed, then the soil nail basic don't stress. 第79页 The second stage: grouting body will soil nail binding in formation, along with the increase of excavation depth, soil nail gradually produce tension, and will focus on the surface tension with the part of the bond and, at this point, the internal force distribution is similar to free deformation of soil for no anchor near the surface tension in the largest, decreasing the back. The third stage: enough depth excavation, soil nail in the most slippery crack range. At this time of soil nail performance as the middle parts (internal force nearly slippery presplit face biggest ends, the smallest.) The distribution of force similar to the retaining wall and muscle. 4 last word Soil nailing support technology can effectively calls the strength of the territories itself and its stability, is to improve the stability and solve complex geotechnical engineering geotechnical engineering problems the most economic stability is the most effective one. Although soil nailing support from the design and calculation theory technology to the construction technology, there is some discussion to improve and perfect the place; Despite the theory behind the practice is very outstanding, still need to prepare to follow the design, the construction standard; Although many professional design, construction and management of engineering and technical personnel is still in practice at the edge learning, with good social environment and the development of economic system, soil nailing support technology with its remarkable cost, economy, construction technology, in addition to the advantages of widely used in general soil and soft soil supporting outside, still will massively utilize in the flow of sand, complex, strong the filled soil expansive soil and grit and other adverse soil, those problems to be resolved in the workers will also efforts for people in detection! 基坑土钉支护技术 1土钉支护技术的概念及特点 土钉墙又称为土钉支护技术，它是在原位土中敷设较为密集的土钉，并在土边坡表面构筑钢丝网喷射混凝土面层，通过土钉、面层和原位土体三者的共同作用而支护边坡或边壁。土钉墙体同时也构成了一个就地加固的类似重力式挡土结构。与已有的各种支护方法相比，它具有施工容易、设备简单、需要场地小，开挖与支护作业可以并行、总体进度快、成本低，以及无污染、噪声小、稳定可靠、社会效益与经济效益好等许多优点，因而在国内外的边坡加固与基坑支护中得到 第80页 了广泛迅速的应用。 土钉墙的施工技术是一种由上而下分步修建的过程，可按下列顺序进行：按设计要求开挖工作面，修整边坡，埋设喷射混凝土厚度控制标志；喷射第一层混凝土；钻孔安设土钉、注浆、安设连接件；绑扎钢筋网，喷射第二层混凝土；设置坡顶、坡面和坡脚的排水系统。 土钉支：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一部分。喷射混凝土在高压气流的作用下高速喷向土层表面，在喷层与土层间产生“嵌固效应”，并随开挖逐步形成全封闭支护系统，喷层与嵌固层同具有保护和加固表层土，使之避免风化和雨水冲刷、浅层坍塌、局部剥落，以及隔水防渗作用。土钉的特殊控压注浆可使被加固介质物理力学性能大为改善并使之成为一种新地质体，其内固段深固于滑移面之外的土体内部，其外固端同喷网面层联为一体，可把边壁不稳定的倾向转移到内固段及其附近并消除。钢筋网可使喷层具有更好的整体性和柔性，能有效地调整喷层与土钉内应力分布。土钉主动支护土体并与土体共同作用，具有施工简便、快速及时，机动灵活、适用性强、随挖随支、安全经济等特点。其工期一般比传统法节省30-60d以上，工程造价低10%-30%，支护最大垂直坑深目前已达到21.5m，建成淤泥（局部杂填土）基坑深达10m。该方法不仅能有效地用于一般岩土深基坑工程支护，而且通常还采用一些其他辅助支护措施，能有效地用于支护流砂、淤泥、复杂填土、饱和土、软土等不良地质条件下的深基坑。此外，它还能快速、可靠、经济地对采用传统法或改良法施作的将要或已经失稳的基坑进行抢险加固处理。 土钉支护似乎与加筋土和锚杆等挡土结构一样，然而土钉支护在结构施工等方面与加筋土和锚杆有许多不同点。 首先，土钉支护与加筋土边坡或挡墙不相同，主要表现在：施工方法不同。土钉支扩从上到下分布进行修建，边开挖边支护，充分利用原状土的强度。加筋土结构由下到上分层填土构筑，填料可以选择，密实度和强度可以控制；加筋体最大拉力的变化规律不同。在加筋土结构中，一般处于下部的筋体受力最大。在土钉支护结构中，一般介于中部的土钉受力最大，上部和底部的土钉受力较小；变形性能不同。土钉支护最大位移发生在支护边坡顶部或接近顶部，加筋土结构的最大位移在底部。 其次，土钉支护与锚杆支护或挡墙也不相同，主要在于：各部分的受力和作用不同。锚杆支护或挡墙中的锚杆一般都有锚固段和自由段，利用滑动面以外的锚固段提供抗力，设置锚杆一般要施加预应力，自由段受到均匀的拉力作用，通过锚座传递到坡面的挡土构件上，挡土构件的刚度较大，主要通过受弯矩提供抗力，是主要的受力部件之一。土钉设置后一般不施加预拉力，只是在土体发生微 第81页 小变形后才被动受力，受力的大小沿土钉延长的分布不均匀，中间大两边小，所作用在面层上的力较小，喷射混凝土面层不是主要受力部件，其作用是稳定开挖面上的局部土体，防止崩落和受到侵蚀；设置密度不同。在锚杆支护中，单位支护面积上设置的锚杆数量通常较少，对每根锚杆的施工精度和要求都十分严格。在土钉支护中，支护面上土钉排列得较密，对单个土钉的施工精度和质量要求相对较低；设计长度不同。在锚杆支护中，设计要求每根锚杆都要达到要求的抗力，所以锚杆的锚固段需要深入到稳定的土层中，设计长度较长。在土钉支护中，土钉排列较密，数量众多，与周围土层共同作用，能够保持加固区土体的自身的稳定，并抵抗加固区以外的土压力的作用，设计长度较短。当然，锚杆有许多种类，也有不加预应力、长度比一般的土钉还要短，但这种锚杆主要用于隧道或地下工程的喷锚支护上，长度比一般的土钉还要短，常用只有2-4m。 2土钉支护的构造 2.1土钉构造 土钉支护是以土钉作为主要受力构件的边坡支护技术，它由密集的土钉群、被加固的原位土体、喷射混凝土面层和必要的防水系统组成。 2.1.2结构材料 钢材：钢筋的种类、型号及尺寸规格应符合设计要求，宜采用H级或工H级钢筋，钢筋购进后应妥善保管，防止锈蚀，制作时应调直、除锈、除油，应进行物理力学性能或化学成份分析试验，焊接用的钢材，应作可焊性和焊接质量的试验检测其焊接强度应大于材料整体强度； 水泥：采用普通硅酸盐水泥，标号P032.5，必要时采用抗硫酸水泥，不得使用高铝水泥。水泥应符合现行水泥标准的规定要求，必须有制造厂的试验报告单、质量检验单、出厂证等证明文件，并按其品种、标号、试验编号等进行检查验收并取样检验，按检验结果合理使用。袋装水泥在储运时应妥善保管、防雨、防潮，堆放在距离地面一定高度的堆架上，严禁抛摔和损坏包装袋，严禁使用受潮或不同标号品种混杂的水泥。 骨料：石料和砂料（瓜子片、中细砂）应有检验报告单，石料的检验方法和质量标准按JGJ53-92，砂料的检验方法和质量标准按JGJ52-92。粒径小于2mm的中砂，砂的含泥量按重量计不大于3%，粒径小于12mm碎石或瓜子片，含泥量按重量计不大于3%。 拌合用水：水中不含有影响水泥正常凝结硬化的有害杂质，不得含油脂、糖类及游离酸等；污水、PH值小于4的酸性水和含硫酸根离子超过水重1%的水均不得使用；使用自来水或清洁的天然水作拌合用水，可免作试验。 速凝剂：所用速凝剂为J85、711或红星1号，应有专人负责掌握，添加重量为水泥重量的3%，喷射时由机器自动添加。 第82页 焊条：采用THJ422。 混凝土配合比：喷射混凝土的配合比除应达到设计标准强度外，还应满足施工工艺要求，配合比为1：0.4：2：2（水泥：水：砂：瓜子片），瓜子片的最大直径不大于12mm. 注浆配合比：一次注浆采用1：1水泥砂浆，二次注浆采用水灰比为0.5的纯水泥浆，水泥砂浆与水泥纯浆必须搅拌均匀，一次拌和的浆必须在初凝前（一般为2h）用完。 早强减水剂：根据工程性质，采用不同类型的早强剂，常用红星四号、3F、NC、NNOF、NS2-1等。 2.1.3土钉及钢筋网制作 土钉制作尺寸允许偏差：长度±100mm，弯曲度钢筋制作要求：钢筋使用前应调直并清除污垢，钢筋网宜在喷射一层混凝土后铺设，钢筋与坡面的间隙不宜小于20mm，钢筋网宜采用绑扎，钢筋网与土钉应连接牢固，钢筋网外侧宜用加强筋固定在土钉上。 2.1.4排水系统 土钉支护宜在排除地下水的条件下进行施工，应采取恰当的排水措施，包括地表排水、支护内部排水以及基坑排水，以避免土体处于饱和状态并减轻作用于面层上的静水压力。 基坑四周支护范围内的地表应加修整，构筑排水沟和水泥砂浆或混凝土地面防水地表降水向地下渗透。靠近基坑坡顶宽2-4m的地面应适当垫高，并且里高外低，便于径流远离边坡。在支护面层背部应插入长度为400-600mm，直径不小于40mm的水平排水管，其外端伸出支护面层，间距可为1.5-2m，以便将喷射混凝土面层后的积水排出。为了排除积聚在基坑内的渗水和雨水，应在坑底设置300mm×300mm排水沟，通至600mm×600mm×600mm集水坑。排水沟应离开边壁0.5-1m，排水沟及集水坑宜用砖砌并用砂浆抹面以防止渗漏，坑中积水应及时抽出。 3复合土钉支护受力机理 3.1复合土钉受力机理 在土钉支护体系中，土钉是重要的受力构件，土钉的作用将作用于面层或水泥土桩上的水、土压力，通过土钉与土体的磨阻力传递到稳定的地层中去，类似于土层锚杆；通过密而短的土钉将支护后土体的变形约束起来，形成由土体、注浆体及土钉组成的复合土体，复合土体类似于重力式坝受力。这种作用类似于加筋土挡支护；不管用什么形式施工的土钉（钻孔法、打入法和顶入法），土钉通道都是注浆孔，该注浆不仅形成了土钉挡墙与地层之间的摩擦带，同时以劈裂、渗透及压密注浆的形式加固了支护后土体，这种作用类似于压密注浆机理。 第83页 3.2土钉的受力过程 量测表明，土钉的受力过程可分为三个阶段： 第一阶段：土钉安设的初期，完成注浆但注浆体与土层之间的粘结尚未形成，这时该土钉基本不受力。 第二阶段：注浆体将土钉粘结于地层中，随着开挖深度的增加，土钉逐渐产生拉力，并将拉力集中在与面层粘结的部位，这时内力分布类似于无自由变形段的土层锚杆靠近面层处拉力最大，往后逐渐减小。 第三阶段：开挖足够深度，土钉的大部份处于滑裂范围之内。这时土钉内力表现为中间部位（近滑裂面）最大，两端最小。力的分布类似于加筋土挡墙中的拉筋。 4结束语 土钉支护技术能有效调用土体自身的强度和自身的稳定性，是提高岩土工程稳定性和解决复杂岩土工程稳定问题最经济最有效的之一。尽管土钉支护技术从设计计算理论到施工工艺，尚有若干探讨改进和完善处；尽管理论落后于实践的情况十分突出，尚需编制可供遵循的设计、施工规范；尽管许多专业设计、建设及管理工程技术人员仍处在边实践边学习阶段，但伴随着良好社会环境与经济的发展，土钉支护技术以其显著的造价、经济、施工工艺等方面的优点，除广泛的应用于一般土层和软土支护外，还将大量地运用于流砂、复杂填土、强膨胀土和砂砾等不良土层中，那些待解决的问题也必将在广大工作者的努力中为人们探知! 第84页 参考文献 参考文献 [1] 建筑地基基础设计规范(GB50007-2002)及基础工程教材 [2] 岩土工程勘察规范（GB50021-94）及勘察测试教材 [3] 建筑地基处理技术规范（JGJ79-2002）及教材 [4] 高层建筑箱形与筏形基础技术规范（JGJ6-99）及高层建筑基础教材 [5] 建筑基坑工程技术规范（YB9258-97）及深基坑工程教材。 [6] 浙江大学谢新宇、俞建霖主编.《特种基础工程》.北京：中国建筑工业出版社,2006 年2月第1版。 [7] 重庆大学张永兴主编.《岩石力学》.北京：中国建筑工业出版社，2008年73第2 版。 [8] 中国建筑科学院PKPM工程部《PKPM系列箱（筏）基础CAD设计软件说明》.北京： 中国建筑科学院PKPM工程部。 [9] 上海同济启明星科技发展有限公司《深基坑支挡结构分析计算软件说明》上海：上 海同济启明星科技发展有限公司。 [10] [11] [12] [13] [14] [15] 基坑土钉支护技术规范（CECS 96:97） 土工试验方法标准.（GB/T50123－1999） 土工试验方法标准（GBT50123-1999）条文说明 《原状土取样技术标准》（JGJ-92） 房屋建筑制图统一标准(GB／T50001-2001)，北京：中国计划工业出版社，2002 中华人民共和国建设部.总图制图标准(GB／T50103-2001).中国计划工业出 版社，2002 [16] 中华人民共和国建设部.建筑制图标准（GB/T50104-2001），北京：中国计划 工业出版社，2002 [17] 中华人民共和国国家标准.建筑结构荷载规范(GB50009-2001).北京：中国建 筑工业出版社，2001 [18] 中华人民共和国国家标准.混凝土结构设计规范（GB50010-2002）.北京：中 国建筑工业出版社，2001 [19] [20] [21] 建筑结构制图标准（GB/T50105-2001）.北京：中国计划出版社，2001 建筑施工手册（上、中、下）.中国建筑工业出版社,2003 建筑机械使用手册编写组编.建筑机械使用手册 中国建筑出版社,1990 第85页 [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] 《静力触探技术标准》CECS04：88。 《工程测量规范》（GB50026-93） 《工程岩体分级标准》（GB50218-94） 《工程岩体试验方法标准》（GBT50266-99） 《工程岩体试验方法标准》（GBT50266-99）条文说明 《灌注桩基础设计与施工规程》 《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002） 《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）条文说明 《建筑变形测量规程》（JGJ-T8-97） 《建筑工程地质钻探技术标准》（JGJ87-92） 《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）条文说明 《建筑结构荷载规范》（GB50009_2001） 《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001） 《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）条文说明 《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94） 《土层锚杆设计与施工规范》（CECS22-90） [38] Peck.R.B Deep Exacavations and Tunneling in Soft Ground .1998 [39] R.J.Byrne,D.Cotton,J.Porterfield,C.wolschlag,G.Ueblacker,Manuafor Construction Monitoring of Soil Nail Walls,1994 Design and [40] Satoru Ohtsuka,etal .Stability analysis of excavated ground with sheet pole. In Shen Z J ,etaleds.Proc of the 2nd Int Conf on Soft Soil Engineering,1996,Nanjing,China.Nanjing:Hehai University Press ,1996。 第86页 致谢 毕业设计是大学的最后一门课程，是对四年学习的一个总结，同时还是即将拉开参加工作的序曲。经过80多天的不懈努力，青岛万科城深基坑支护工程的设计已接近尾声。在设计的过程中，遇到很多困难，通过查阅资料、参考国内外相关工程的处理方法以及老师指导和同学间的讨论，使这些问题得以解决。四年的在校学习，凝聚了老师多少心血，在此我衷心感谢为我们辛勤耕耘的老师们和领导们。 设计之所以能够完成，除了我个人的努力外，还凝聚了很多老师的心血，使设计更科学。在此要特别感谢我的指导老师路老师，在我设计期间，为我提供了很多宝贵的意见，给予我很多方便，为我能够顺利完成此次设计做了很大的贡献。 还有许许多多帮助过我的同学和帮助过我的人，也对他们奉上衷心的感谢。 衷心祝愿我的老师们工作顺利，家庭幸福；我的同学们都能找到适合自己发展的舞台，并且一路走好。 第87页 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容
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