1、<p>　　本科畢業(yè)設計（論文）</p><p>　　xx市第二人民醫(yī)院C區(qū)病房樓</p><p><b>　　基坑支護設計與施工</b></p><p><b>　　二〇一三年六月十日</b></p><p>　專業(yè)名稱：土木工程專業(yè)</p><p>　年級班級：

2、巖土09-3班</p><p>　學生姓名：</p><p>　指導教師：xx</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　xx市第二人民醫(yī)院C區(qū)病房樓位于xx市交通路201號。場地呈長方形，長72m，寬31m，地上建筑面積24183.96m²，地下室總建筑面積1742 m²，是一

3、幢16層大樓，框架剪力墻結構，地下1層，基坑開挖深度為6m。本文先介紹了工程地質及周邊環(huán)境情況，結合工程概況及其周邊環(huán)境情況，參照現(xiàn)有基坑支護設計理論，本次設計采用了鉆孔灌注樁加錨桿的基坑支護結構。</p><p>　　本次設計是根據(jù)國家現(xiàn)行建筑基坑支護技術規(guī)程，在給定地質勘察報告的條件下，進行基坑支護設計，主要目的是掌握基坑支護設計的方法。在土壓力計算過程中，運用了朗肯土壓力理論；在內力計算過程中，運用了等值梁

4、法；在配筋計算過程中，參照了混凝土結構設計規(guī)范。計算過程中除了以國家現(xiàn)行建筑基坑工程技術規(guī)程為依據(jù)外，還參考以往的工程實例，加強理論與實踐的結合。本次設計的主要指導原則是如何保證基坑的安全可靠、方便施工，并達到經(jīng)濟的效果。通過本篇論文，直觀的說明了鉆孔灌注樁加錨桿支護設計所需的參數(shù)。</p><p>　　[關鍵詞]：基坑支護；朗肯土壓力理論；等值梁法；鉆孔灌注樁；錨桿。</p><p>&

5、lt;b>　　Abstract</b></p><p>　　The Luohe second People's Hospital C area hospital ward building is located in Luohe transportation road 201st. The site is a rectangle, length 72m, width 31m, the a

6、rea of ground floor is 24183.96 square meters, the basement total floor is 1742 square meters in area, it is a 16-storey building, frame - shear wall structure, the actual structure excavation depth of the basement is 6m

7、. This article first introduces engineering geology and the surrounding environment, combined with the project gene</p><p>　　This design is according to national present construction pit-retaining structure

8、technical schedule, under assigning condition of geological prospecting report, carries on the pit-retaining structure designs, the main purpose is to master the design method of pit-retaining structure. In the process o

9、f earth pressure calculation using the Rankine earth pressure theory; In the process of internal force calculation with the use of the equivalent beam method; In the process of reinforcement calcula</p><p>　

10、　[Keywords]: retaining and protection for Excavations; Rankine earth pressure theory; bored caisson pile; Equivalent beam method; Anchor.</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 緒 論1<

11、;/p><p>　　第二章 工程概況3</p><p>　　第三章 工程地質及水文地質情況4</p><p>　　3.1 工程地質情況4</p><p>　　3.2 水文地質情況6</p><p>　　第四章 支護結構方案選擇7</p><p>　　4.1 支護結構選型的因素7&l

12、t;/p><p>　　4.2 基坑支護方案的初選7</p><p>　　4.3 基坑支護方案的確定8</p><p>　　第五章 基坑支護設計計算10</p><p>　　5.1 基坑支護設計要求10</p><p>　　5.2 基坑支護設計原則與安全等級10</p><p>　　5.3

13、 參數(shù)的初選11</p><p>　　5.4 基坑支護設計的主要內容12</p><p>　　5.5 排樁設計計算12</p><p>　　5.5.1 土壓力計算簡介13</p><p>　　5.5.2 水平荷載計算14</p><p>　　5.5.3 水平抗力計算16</p><p&g

14、t;　　5.5.4 支點力計算18</p><p>　　5.5.5 嵌固深度計算20</p><p>　　5.5.6 樁身最大彎矩的計算21</p><p>　　5.6 灌注樁結構設計22</p><p>　　5.6.1 樁受力鋼筋計算22</p><p>　　5.6.2 樁箍筋計算23</p>

15、<p>　　5.6.3 樁配筋驗算24</p><p>　　5.6.4 冠梁設計計算25</p><p>　　5.7 錨桿設計計算25</p><p>　　5.7.1 錨桿簡介25</p><p>　　5.7.2錨桿設計主要內容26</p><p>　　5.7.3 錨桿設計計算27</p

16、><p>　　5.7.4 錨桿配筋計算31</p><p>　　5.7.5 腰梁設計計算31</p><p>　　第六章 穩(wěn)定性驗算33</p><p>　　6.1 嵌固深度穩(wěn)定性驗算33</p><p>　　6.2 抗隆起穩(wěn)定性驗算35</p><p>　　6.3 整體穩(wěn)定性驗算36

17、</p><p>　　6.4 錨桿承載力驗算40</p><p>　　第七章 施工組織設計43</p><p>　　7.1 施工組織設計編寫依據(jù)43</p><p>　　7.2 施工準備43</p><p>　　7.2.1 現(xiàn)場準備43</p><p>　　7.2.2 材料準備43

18、</p><p>　　7.2.3 施工機械設備44</p><p>　　7.2.4 勞動力計劃44</p><p>　　7.2.5 施工用電和施工用水45</p><p>　　7.2.6 施工平面布置45</p><p>　　7.3 排樁施工45</p><p>　　7.3.1 施工工

19、藝流程46</p><p>　　7.3.2 鋼筋籠制作與吊放46</p><p>　　7.3.3 成孔47</p><p>　　7.3.4 灌注混凝土47</p><p>　　7.4 錨桿施工51</p><p>　　7.4.1 施工工藝51</p><p>　　7.4.2 施工準備

20、51</p><p>　　7.4.3 施工方法51</p><p>　　7.4.4 質量保證措施52</p><p>　　7.5 土方工程53</p><p>　　7.5.1 機械選擇53</p><p>　　7.5.2 施工方法53</p><p>　　7.6 安全與環(huán)保要求和措施

21、54</p><p>　　7.6.1 安全要求和措施54</p><p>　　7.6.2 環(huán)保要求和措施54</p><p>　　7.7 工程監(jiān)測與信息施工55</p><p>　　第八章 結 論58</p><p><b>　　參考文獻60</b></p><

22、p><b>　　致 謝61</b></p><p><b>　　第一章 緒 論</b></p><p>　　畢業(yè)設計是大學本科教育培養(yǎng)目標實現(xiàn)的重要階段，是畢業(yè)前的綜合學習階段、是深化、拓寬、綜合教學的重要過程，是對大學期間所學專業(yè)知識的全面總結。通過畢業(yè)設計可以將以前學過的知識重溫回顧，對疑難知識再學習，對提高個人的綜合知識結構有著

23、重要的作用。通過畢業(yè)設計使我在資料查找、設計安排、分析計算、繪制施工圖、口頭表達等各個方面得到綜合訓練具備從事相關工作的基本技術素質和技能。</p><p>　　隨著高層建筑的不斷增加，市政建設的大力發(fā)展和地下空間的開發(fā)利用，產(chǎn)生了大量的深基坑支護設計與施工問題，并使之成為當前基礎工程的熱點與難點?；又ёo是指為保證地下結構施工及基坑周邊環(huán)境的安全，對基坑側壁及周邊環(huán)境采用的支擋、加固與保護措施?；又ёo設計應根

24、據(jù)場地的工程地質條件，結合周邊環(huán)境情況，綜合考慮施工條件，按照適用性、安全性及經(jīng)濟性原則進行。</p><p>　　基坑支護設計理論的發(fā)展隨著基坑支護工程實踐的進展而提高，初期的設計理論主要基于擋土墻設計理論。對于懸臂樁支護結構，根據(jù)朗肯土壓力計算方法確定墻土之間的土壓力，也就是支護結構上作用荷載及反作用力按主動土壓力與被動土壓力分布考慮，以此按靜力方法計算出擋土結構的內力。對于支點結構，則按等值梁法計算支點力及

25、結構內力。由于基坑支護結構與一般擋土墻受力機理的不同，按經(jīng)典方法（極限平衡法或等值梁法）計算結果與支護結構內力實測結果相比，在大部分情況下偏大。這是由于經(jīng)典方法計算支護結構與實測不盡相符的事實，二則由于基坑周邊環(huán)境（建筑物，地下管線，道路等）基坑內基礎線對支護結構更為嚴格要求，需要對支護結構變形進行一定精度的預估，而經(jīng)典方法則難以計算出支護結構的變形。古典理論已不適宜指導深基坑支護的發(fā)展。在總結實踐的基礎上，將會逐步完善理論以指導設計計

26、算。</p><p>　　基坑工程是與眾多學科知識相關的，是一個系統(tǒng)的工程問題，具有結構力學、土力學、地基基礎、地基處理、原位測試等多種學科知識，同時具有豐富的施工經(jīng)驗，并結合擬建場地的土質和周圍環(huán)境情況，才能制定出因地制宜的支護結構方案和施工方法。它與場地工程勘察、支護結構設計、施工開挖、基坑穩(wěn)定、降水、施工管理、現(xiàn)場監(jiān)測、相鄰場地施工相互影響等密切相關?；釉O計與施工涉及地質條件、巖土性質、場地環(huán)境、工程要求

27、、氣候變化、地下水動態(tài)、施工程序和方法等許多相關的復雜問題，是理論上尚待完善、成熟和發(fā)展的綜合技術學科。如何根據(jù)場地工程性質、水文地質、環(huán)境條件制定合理的設計方案，如何在保證穩(wěn)定性的前提條件下，設計最經(jīng)濟的方案，也是基坑比較重要的問題。因此在基坑工程設計與施工中，需要嚴謹、周密的分析與計算。</p><p>　　本次畢業(yè)設計是xx市第二人民醫(yī)院C區(qū)病房樓基坑支護設計與施工，xx市第二人民醫(yī)院C區(qū)病房樓基坑呈長方形

28、，長72m，寬31m，地上建筑面積24183.96 m²，地下室總建筑面積1742 m²，是一幢16層大樓，框架剪力墻結構，地下1層，基坑開挖深度為6m。</p><p>　　本次基坑支護設計的主要內容有：支護結構類型的選擇、基坑土壓力計算、樁的嵌固深度計算、樁身結構設計、冠梁結構設計、錨桿長度的確定、錨桿結構設計、腰梁結構設計、抗隆起穩(wěn)定性驗算、抗傾覆穩(wěn)定性驗算、基坑整體穩(wěn)定性驗算、錨桿承載

29、力驗算、基坑工程施工組織設計等諸多內容。</p><p>　　本次基坑支護設計的目的是詳細學習和了解與巖土工程相關的知識，鞏固以前學習過的（深基坑支護、基礎工程、地基處理、土力學、工程地質學等）知識，并按照現(xiàn)行規(guī)范，將自己所學的多課知識綜合運用起來，參考以往工程實例，加強理論與實踐的相結合，通過對實際情況的分析把它運用到生產(chǎn)實踐中去，使自己掌握基坑支護設計、施工的理論與方法。在這次設計中，自己通過查閱資料，不僅開

30、闊了自己的視野，還增強了自己的專業(yè)知識，另外還養(yǎng)成了查閱資料的良好習慣以及自己獨立解決問題的能力。</p><p><b>　　第二章 工程概況</b></p><p>　　xx市第二人民醫(yī)院C區(qū)病房樓位于xx市交通路201號。場地呈長方形，長72m，寬31m，地上建筑面積24183.96 m²，地下室總建筑面積1742 m²，是一幢16層大樓，

31、框架剪力墻結構，地下1層，基坑開挖深度為6m。</p><p>　　基坑北側與受降路相臨，距道路只有8m，且地下3m處有地下水管，道路寬10m左右，且有公共汽車停放和眾多行人；南側與B區(qū)門診樓（同期工程）相臨，相距14m；西側為xx市文化宮，xx市文化宮地上6層地下1層，距離大約12m；東側為交通路，地下有電纜管道，相對來說，此路的人流量及車流量不及北側的受降路，且有地下管道，距基坑大約10m。如圖2.1基坑平面

32、圖所示。</p><p>　　圖 2.1 基坑平面圖</p><p>　　第三章 工程地質及水文地質情況</p><p>　　3.1 工程地質情況</p><p>　　根據(jù)xx勘察設計有限公司提供的場地巖土工程勘察報告，場區(qū)內與基坑支護相關的地層自上而下可劃分為：</p><p>　　第1層，雜填土：雜色，稍密，濕，

33、主要以碎磚塊等建筑垃圾組成，本層在整個場地均有分布，層厚0.60～2.80m，層底標高56.53～59.11m。</p><p>　　第2層，素填土：深褐色，可塑～硬塑，主要回填物為粉質粘土，局部為粉土，含少量小磚塊及炭屑，本層在整個場地均有分布，層厚1.20～3.60m，層底標高53.70～56.86m。</p><p>　　第3層，粉土：黃褐色，濕，中密～密實，無光澤，搖震反映中等，韌

34、性低，干強度低。厚度2.00～3.00m，層底標高53.33～54.46m。</p><p>　　第4層，粉土：灰色，濕，中密～密實，無光澤，搖震反映中等，韌性低，干強度低，含較多青磚，瓦片。層厚0.80～2.50m，層底標高51.83～53.03m。</p><p>　　第5層，粉質粘土：灰褐色，軟塑～可塑，含青磚，瓦片及有機質，局部夾粉土薄層。稍有光澤，無搖震反應，韌性中等，干強度中等

35、。層厚2.70～4.90m，層底標高48.13～49.31m。</p><p>　　第6層，粉質粘土：褐黃色，可塑～硬塑，含砂粒及鈣質結核。稍有光澤，無搖震反映，韌性中等，干強度中等。層厚0.60～1.50m，層底標高47.30～48.33m。</p><p>　　第7層，中砂：褐紅色，中密，濕，主要礦物成分為長石，石英，含少量小礫石，局部為細砂。層厚0.80～3.10m，層底標高44.9

36、6～47.53m。</p><p>　　第7－1層，粉質粘土：褐黃色，硬塑，含砂粒及鈣質結核。稍有光澤，無搖震反映，韌性中等，干強度中等。層厚1.90～2.20m，層底標高44.84～45.63m。</p><p>　　第8層，粉質粘土：紅褐色，硬塑～堅塑，含氧化鐵及鈣質結核。稍有光澤，無搖震反映，韌性中等，港強度中等。層厚3.3～5.4m，層底標高40.10～42.33m。</p&

37、gt;<p>　　第8－1層，細砂：黃褐色，稍密，濕，主要礦物成分為長石，石英。層厚1.80m，層底標高40.53m。 </p><p>　　第9層，粉質粘土：紅褐色，硬塑～堅硬，含氧化鐵及砂粒。稍有光澤，無搖震反映，韌性中等，港強度中等。揭露最大厚度4.4m，層底標高36.10～39.70m。</p><p>　　第10層，卵石：黃褐色，紅褐色，稍密，濕，主要巖性為長石，石

38、英，砂巖，約占總質量的55～60％ ，一般粒徑20～50mm，最大粒徑約150mm，局部見漂石，磨圓度較好，主要以粘性土及粗砂填充，層厚25.60～25.80m，層底標高11.53m。</p><p>　　第10～1層，粉質粘土：紅褐色，堅硬，含砂粒。稍有光澤，無搖震反映，韌性中等，干強度中等。厚度0.50～1.80m，層底標高25.03～29.34m。</p><p>　　第11層，粘土

39、夾粉質粘土：棕褐色，堅硬，含氧化鐵，砂粒及鈣質結核，上部為粉質粘土。有光澤，無搖震反映，韌性高，干強度高。本次勘查未揭穿本層，揭露最大厚度12.20m。</p><p>　　表 3.1 土的物理力學性質指標</p><p>　　表 3.2 地層巖土性質特征一覽表</p><p>　　3.2 水文地質情況</p><p>　　場地在勘查期間，實

40、測混合穩(wěn)定地下水位埋深為15.7－16.7m，近3－5年地下水位埋深為15.00m，為微承壓水。</p><p>　　第四章 支護結構方案選擇</p><p>　　4.1 支護結構選型的因素 </p><p><b>　?。?）基坑深度。</b></p><p>　?。?）基坑地下土的性質及地下水條件。</p&g

41、t;<p>　?。?）基坑周邊環(huán)境對基坑變形的承受能力及支護結構一旦失效可能產(chǎn)生的后果。</p><p>　?。?）主體地下結構及其基礎形式、基坑平面尺寸及形狀。</p><p>　?。?）支護結構施工工藝的可行性、</p><p>　?。?）施工場地條件及施工季節(jié)。</p><p>　　（7）經(jīng)濟指標、環(huán)保性能和施工工期。&l

42、t;/p><p>　　4.2 基坑支護方案的初選</p><p>　　本基坑充分考慮到該工程周邊環(huán)境復雜，場地較小，基坑開挖深度6.0m，因此，基坑支護的重點主要控制基坑變形，以保證領近建筑物的安全。根據(jù)現(xiàn)場勘察報告和工程地質、水文情況，擬采用的支護方案有：放坡開挖、懸臂樁支護、單支點排樁支護、土釘墻支護、重力式水泥土墻。</p><p><b>　　（1）放

43、坡開挖</b></p><p>　　放坡開挖是最簡單的基坑支護方式之一。當?shù)鼗列暂^好，基坑開挖深度不大，場地開闊，滿足放坡尺寸要求，施工場地條件允許時可采用，其支護費用較低。為防止邊坡的巖石風化剝落及降雨沖刷，可對放坡開挖的坡面實行保護，為了防止周圍雨水入滲和沿坡面流入基坑，可在基坑周圍地面設排水溝、擋水堤等，也可在周圍地面抹砂漿。</p><p>　　（2）懸臂式圍護結構&

44、lt;/p><p>　　懸臂式圍護結構依靠足夠的入土深度和結構的抗彎能力來維持整體穩(wěn)定和結構安全。懸臂結構所受土壓力分布是開挖深度的一次函數(shù)，其剪力是深度的二次函數(shù)，彎矩是深度的三次函數(shù)，水平位移是深度的五次函數(shù)。懸臂式結構對開挖深度很敏感，容易產(chǎn)生較大變形，對相臨的建筑物產(chǎn)生不良的影響。懸臂式圍護結構適用于土質較好、開挖深度較淺的基坑工程，缺點是支護樁頂水平位移較大。</p><p>　?。?/p>

45、3）土釘墻圍護結構</p><p>　　土釘墻圍護結構的機理可理解為通過在基坑邊坡中設置土釘，形成加筋土重力式擋墻，起到擋土作用。土釘墻圍護適用于地下水位以上或者人工降水后的粘性土、粉土、雜填土及非松散砂土、卵石土等；不適用于淤泥質及未經(jīng)降水處理地下水以下的土層地基中基坑圍護。土釘墻圍護基坑深度一般不超過18m，使用期限不超過18月。</p><p>　?。?）重力式水泥土墻</p&

46、gt;<p>　　重力式水泥土墻造價昂貴，自重小，擋土墻厚度大，整體性和穩(wěn)定性好；缺點擋墻占地面積大，不適宜場地狹小的工程，其強度受土層含水量和有機質含量影響大。該工程基坑位于地下水位以上，可能導致水泥土樁強度達不到設計值。</p><p>　?。?）單支點錨桿支護結構</p><p>　　在單支點錨桿支護體系下，錨桿和支護體系以及周圍土體是共同工作，彼此協(xié)調的。根據(jù)本文采用

47、的支護樁結構計算模型的分析，發(fā)現(xiàn)錨桿對支護結構有明顯的約束作用。加入預應力后，樁體的變形和內力都發(fā)生了明顯的變化，受力變得均勻，最大彎矩變小，且樁身最大彎矩點向上移動，從而可使支護構件截面減小，配筋量減小，既保證了支護結構的安全又節(jié)約了資金。</p><p>　　4.3 基坑支護方案的確定</p><p>　　根據(jù)建設單位對基坑支護工程的具體要求，以及基坑的周邊環(huán)境、土層條件、地下水條件以

48、及基坑開挖深度的綜合考慮，為盡可能避免基坑開挖對周圍建筑物、道路的影響，本著“安全可靠，經(jīng)濟合理，技術可行，方便施工”的原則，并且具有整體性好、水平位移小，同時便于基坑開挖及后續(xù)施工的可靠支護措施。由于該建筑16層，地下室與上部結構構成整體，基坑面積相對較小，但是周邊環(huán)境相對較復雜，要求嚴格進行支護設計和組織施工，以保證基坑的安全。</p><p>　　由于基坑四周有建筑物又有道路，且距離相對較近，不滿足放坡條件

49、；重力式水泥土墻造價比較昂貴且施工工期慢，施工過程中還須有泥漿處理，本工程不宜采用；有勘察報告知此基坑下土質相對較弱，土釘墻不適用于土質較弱的基坑，這是由于土質較弱時，土釘墻容易失穩(wěn)，因此，此工程也不宜采用土釘墻進行支護設計。通過以上分析比較，基坑四周采用單排鉆孔灌注樁作為支護體系。關于支撐體系，如果采用內支撐的話，則工程量太大，極不經(jīng)濟，同時，如果支撐拆除考慮在內的話，工期過長，且拆除過程中難以保持原力系的平衡。根據(jù)場地的工程地質和水

50、文地質條件，最后決定基坑四周采用單排鉆孔灌注樁加單層錨桿相結合的樁錨式支護方案。</p><p>　　第五章 基坑支護設計計算</p><p>　　5.1 基坑支護設計要求</p><p>　　基坑支護的設計要求：基坑支護作為一個結構體系，應滿足穩(wěn)定性和變形性的要求，即通常規(guī)范所說的兩種極限狀態(tài)的要求，承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。所謂承載能力極限狀態(tài)，對基

51、坑支護來說就是支護結構破壞、傾倒、滑動或周邊環(huán)境的破壞，出現(xiàn)較大范圍的失穩(wěn)。一般的設計要求是不允許支護結構出現(xiàn)這種極限狀態(tài)的。而正常使用極限狀態(tài)則是指支護結構的變形或是由于開挖引起周邊土體產(chǎn)生的變形過大，影響正常使用，但未造成結構的失穩(wěn)。因此，基坑支護設計相對于承載力極限狀態(tài)要有足夠的安全系數(shù)，不致使支護產(chǎn)生失穩(wěn)，而在保證不出現(xiàn)失穩(wěn)的條件下，還要控制位移量，不致影響周邊建筑物的安全使用。因而，作為設計的計算理論，不但要能計算支護結構的穩(wěn)

52、定問題，還應計算其變形，并根據(jù)周邊環(huán)境條件，控制變形在一定的范圍內。一般的支護結構位移控制以水平位移為主，主要是水平位移較直觀，易于監(jiān)測。水平位移控制與周邊環(huán)境的要求有關，這就是通常規(guī)范中所謂的基坑安全等級的劃分。一般較剛性的支護結構，如鋼板樁、擋土樁、連續(xù)墻加內支撐體系，其位移較小，可控制在30mm之內，對于土釘支護，地質條件較好，且采用超前支護、預應力錨桿等加強措施后可控制較小位移</p><p>　　5.2

53、 基坑支護設計原則與安全等級</p><p>　　基坑支護設計原則如下所示：</p><p>　　首先，安全可靠：滿足支護結構本身強度、穩(wěn)定性以及變形性的要求，確保周圍環(huán)境的安全。</p><p>　　其次，經(jīng)濟合理性：在支護結構安全可靠的前提下，要從工期、材料、設備、人工以及環(huán)境保護等方面綜合確定具有明顯技術經(jīng)濟效果的方案。</p><p>

54、;　　第三，施工便利并保證工期：在安全可靠經(jīng)濟合理的原則下，最大限度的使施工方便（如合理的支撐布置，便于挖土施工），縮短工期。另外，為進一步保證施工安全，盡早發(fā)現(xiàn)施工隱患以便及時處理，設計應考慮方便信息化施工，便于基坑監(jiān)測和變形控制，避免重大事故發(fā)生。</p><p>　　基坑側壁安全等級重要系數(shù)如表5.1所示。</p><p>　　表 5.1 側壁安全等級及重要性系數(shù)</p>

55、<p>　　5.3 參數(shù)的初選</p><p>　?。?）根據(jù)xx勘察設計有限公司提交的《巖土工程勘察告》，并參考相關規(guī)范，擬取各層土體的物理力學參數(shù)，具體參數(shù)如表5.2所示：</p><p>　　表 5.2 土的物理力學性質指標</p><p>　?。?）地面超載取=20kPa；</p><p>　?。?）根據(jù)《建筑基坑支護

56、技術規(guī)程》（GB120-2012），基坑重要性系數(shù)=1.00（安全等級二級）。</p><p>　　5.4 基坑支護設計的主要內容</p><p>　　基坑支護設計的內容包括土壓力計算、彎矩零點位置、嵌固深度的計算、樁身最大彎矩、樁配筋計算、冠梁設計、錨桿長度計算、錨桿配筋計算、腰梁設計。根據(jù)所配置的支護參數(shù)，進行抗傾覆穩(wěn)定性驗算、抗隆起穩(wěn)定性驗算、基坑整體穩(wěn)定性驗算和錨桿承載力驗算。當驗

57、算后的支護參數(shù)不符合要求時，應重新設置支護參數(shù)，直至安全、可靠為止。</p><p>　　5.5 排樁設計計算</p><p>　　地質資料的土層參數(shù)如圖5.1所示：</p><p>　　圖 5.1 地質質料圖層參數(shù)</p><p>　　5.5.1 土壓力計算簡介</p><p>　　根據(jù)《建筑基坑支護技術規(guī)程》（JG

58、J 120-2012）規(guī)定：土壓力計算用以下公式進行計算。</p><p>　?。?）對于地下水位以上或水土合算的土層</p><p><b>　　(5-1)</b></p><p><b>　　(5-2)</b></p><p><b>　　(5-3)</b></p&g

59、t;<p><b>　　(5-4)</b></p><p>　　式中：pak──支護結構外側，第i層土中計算點的主動土壓力強度標準值(kPa)；當 pak <0時，應取pak＝0；</p><p>　　σak、σpk──分別為支護結構外側、內側計算點的土中豎向應力標準值(kPa)，按本規(guī)程第（2）中的規(guī)定計算；</p><p&g

60、t;　　Ka，i、Kp，i──分別為第i 層土的主動土壓力系數(shù)、被動土壓力系數(shù)；</p><p>　　ci、i──第i層土的粘聚力(kPa)、內摩擦角(°)。</p><p>　　ppk──支護結構內側，第i層土中計算點的被動土壓力強度標準值(kPa)。</p><p>　　（2）土中豎向應力標準值（σak、σpk）應按下式計算： </p>

61、<p><b>　　(5-5)</b></p><p><b>　　(5-6)</b></p><p>　　式中：σac──支護結構外側計算點，由土的自重產(chǎn)生的豎向總應力（kPa）；</p><p>　　σpc──支護結構內側計算點，由土的自重產(chǎn)生的豎向總應力（kPa）；</p><p>

62、　　Δσk，j──支護結構外側第j個附加荷載作用下計算點的土中附加豎向應力標準值(kPa)，應根據(jù)附加荷載類型，按本規(guī)程第（3）中計算。</p><p>　?。?）均布附加荷載作用下的土中附加豎向應力標準值應按下式計算</p><p><b>　　(5-7)</b></p><p>　　式中： q0──均布附加荷載標準值(kPa)。</p

63、><p>　　5.5.2 水平荷載計算 </p><p>　　（1）雜填土層（1.2m）</p><p>　　kN/m³，kPa，</p><p><b>　　主動土壓力系數(shù)：</b></p><p>　　0.704 0.839</p><p>　　基坑

64、外側豎向應力標準值：</p><p><b>　　=20kPa</b></p><p>　　20+18.01.2=41.6 kPa</p><p><b>　　水平荷載標準值：</b></p><p>　　200.704-26.500.839=3.173 kPa</p><p&g

65、t;　　41.60.704-26.50.839=18.38 kPa</p><p><b>　　水平合力：</b></p><p><b>　　kN/m</b></p><p>　　水平荷載作用點離該土層底端的距離：</p><p><b>　　m</b></p>

66、<p>　?。?）素填土層（1.8m）</p><p><b>　　kN/m，kPa，</b></p><p><b>　　主動土壓力系數(shù)：</b></p><p>　　0.635 0.797</p><p>　　基坑外側豎向應力標準值：</p><p>

67、;<b>　　41.6 kPa</b></p><p>　　41.6+19.01.8=75.8 kPa</p><p><b>　　水平荷載標準值：</b></p><p>　　41.60.635-27.90.797=13.82 kPa</p><p>　　75.80.635-27.90.797=3

68、5.54 kPa</p><p><b>　　水平荷載：</b></p><p><b>　　kN/m</b></p><p>　　水平荷載作用點離該土層底端的距離：</p><p><b>　　m</b></p><p>　?。?）粉土層（2.2m）&

69、lt;/p><p>　　kN/m³，kPa，</p><p><b>　　主動土壓力系數(shù)：</b></p><p>　　0.663 0.814</p><p>　　基坑外側豎向應力標準值：</p><p><b>　　75.8 kPa</b></p>

70、;<p>　　75.8+19.22.2=118.04 kPa</p><p><b>　　水平荷載標準值：</b></p><p>　　75.80.663-215.90.814=24.37 kPa</p><p>　　118.040.663-215.90.814=52.38 kPa</p><p><

71、b>　　水平荷載：</b></p><p><b>　　kN/m</b></p><p>　　水平荷載作用點離該土層底端的距離：</p><p><b>　　m</b></p><p>　?。?）粉土層（2.8m）</p><p><b>　　kN

72、/m³，，</b></p><p><b>　　主動土壓力系數(shù)：</b></p><p>　　0.624 0.790</p><p>　　基坑外側豎向應力標準值：</p><p>　　118.04 kPa</p><p>　　118.04+19.22.8=171.8

73、 kPa</p><p><b>　　水平荷載標準值：</b></p><p>　　118.040.624-212.00.790=54.7 kPa</p><p>　　171.80.624-212.00.790=87.556 kPa</p><p><b>　　水平荷載：</b></p>

74、<p><b>　　kN/m</b></p><p>　　水平荷載作用點離該土層底端的距離：</p><p><b>　　m</b></p><p>　?。?）粉質粘土層（6m）</p><p><b>　　kN/m³，，</b></p>

75、<p><b>　　主動土壓力系數(shù)：</b></p><p>　　0.651 0.807</p><p>　　基坑外側豎向應力標準值：</p><p><b>　　171.8 kPa</b></p><p>　　171.8+19.46=288.2 kPa</p>&

76、lt;p><b>　　水平荷載標準值：</b></p><p>　　171.80.651-216.50.807=85.21 kPa</p><p>　　288.20.651-216.50.807=160.99 kPa</p><p><b>　　水平荷載：</b></p><p><b&

77、gt;　　kN/m</b></p><p>　　水平荷載作用點離該土層底端的距離：</p><p><b>　　m</b></p><p>　　5.5.3 水平抗力計算</p><p>　　基坑底面以下水平抗力計算的土層為：第4層土（粉土層2.0m）、第5層土（粉質粘土層6m）。</p><

78、;p>　　（1）粉土層（2m）</p><p>　　kN/m³，kPa， </p><p><b>　　被動土壓力系數(shù)：</b></p><p>　　1.603 1.266</p><p>　　基坑底面以下深度處的豎向應力標準值：</p><p><b>　　k

79、Pa</b></p><p>　　19.22=38.4 kPa</p><p><b>　　水平抗力標準值：</b></p><p>　　212.01.266=30.384 kPa</p><p>　　38.41.603+212.01.266=60.768 kPa</p><p>&l

80、t;b>　　水平抗力：</b></p><p><b>　　kN/m</b></p><p>　　水平抗力離該土層底端的距離：</p><p><b>　　m</b></p><p>　?。?）粉質粘土（6m）</p><p>　　kN/m³，kP

81、a，</p><p><b>　　被動土壓力系數(shù)：</b></p><p>　　1.536 1.239</p><p>　　基坑底面以下深度處的豎向應力標準值：</p><p><b>　　38.4 kPa</b></p><p>　　38.4+19.46=154.

82、8 kPa</p><p><b>　　水平抗力標準值：</b></p><p>　　38.41.536+216.51.239=99.87 kPa</p><p>　　154.81.536+216.51.239=278.66 kPa</p><p><b>　　水平抗力：</b></p>

83、<p><b>　　kN/m</b></p><p>　　水平抗力離該土層底端的距離：</p><p><b>　　m</b></p><p>　　5.5.4 支點力計算</p><p>　　由5.5.2及5.5.3計算的土壓力得圖5.2水平荷載與水平抗力分布圖：</p>

84、<p>　　圖 5.2 水平荷載與水平抗力分布圖</p><p>　?。?）計算基坑底面以下支護結構設定彎矩零點位置至基坑底面的距離：</p><p><b>　　由可得： </b></p><p>　　19.21.603+30.384=19.20.624+54.7</p><p>　　解得：

85、 m</p><p><b>　?。?）計算支點力</b></p><p>　　計算設定彎矩零點以上基坑外側各土層水平荷載標準值的合力之和：</p><p>　?、?設定彎矩零點位置以上第4層土的水平荷載</p><p>　　54.7+19.2(1.804+0.8)0.624=85.9 kPa</p>

86、<p><b>　　kPa</b></p><p>　　其作用點離設定彎矩零點的距離：</p><p><b>　　m</b></p><p><b>　　合力之和：</b></p><p>　　=12.93+44.424+84.43+183.6=324.844k

87、N/m</p><p>　　各土層水平荷載距離設定彎矩零點的距離為：</p><p><b>　　m</b></p><p>　　按上述計算方法可得：5.572m 3.57m 1.21m</p><p>　　合力作用點至設定彎矩零點的距離：</p><p><b>　　m</b

88、></p><p>　?、?設定彎矩零點位置以上基坑內側各土層水平抗力標準值的：</p><p>　　設定彎矩零點以上第四層土的水平抗力：</p><p>　　30.384+19.21.8041.603=85.9 kPa</p><p><b>　　水平抗力：</b></p><p><

89、;b>　　kN/m</b></p><p>　　水平抗力作用點離設定彎矩零點的距離：</p><p><b>　　m</b></p><p><b>　?。?）計算支點力</b></p><p>　　支點力計算簡圖如圖5.3所示：</p><p>　　設定錨

90、桿插于離地面2m的位置處，則</p><p><b>　　m</b></p><p><b>　　支點力為：</b></p><p><b>　　kN</b></p><p>　　圖 5.3 支點力計算簡圖</p><p>　　5.5.5 嵌固深度計算&

91、lt;/p><p><b>　　設定嵌固深度為：</b></p><p>　?。?）計算設定樁底以上基坑外側各土層水平荷載標準值的合力之和：</p><p>　　設定樁底位置以上第5層土的水平荷載：</p><p>　　85.21+19.2(-2)0.651</p><p>　　=（60.21+12.

92、5）kPa</p><p>　　各土層水平荷載距離樁底的距離為：</p><p><b>　　m</b></p><p>　　按上述法計算： （3.768+）m</p><p><b>　　（1.766+）m</b></p><p><b>　?。?/p>

93、-0.71）m</b></p><p>　　12.93（5.26+）+44.424（3.768+）+84.43（1.766+）+199.17（-0.71）+0.585.21+0.5（12.5-20）3</p><p>　?。?）計算設定樁底以上基坑內側各土層水平抗力標準值的合力之和：</p><p>　　設定樁底位置以上第5層土的水平抗力：</p&

94、gt;<p>　　99.87+19.2(-2)1.536（40.27+29.8）</p><p>　　各土層水平荷載距離樁底的距離為：</p><p><b>　　m</b></p><p>　　則：91.152（-1.167）+0.599.87+0.5（29.8-59.6）3</p><p>　　根據(jù)熊智

95、彪主編《建筑基坑支護》抗傾覆穩(wěn)定條件，并令抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)為1.2，考慮基坑重要性系數(shù)，嵌固深度設計值應滿足：</p><p><b>　　（5-8）</b></p><p>　　求解得： </p><p>　　因此取嵌固深度為7.7m，總樁長為：m。</p><p>　　5.5.6 樁身最大彎矩的計算

96、</p><p>　　由5.5.2以及5.5.3已算出的，及由5.5.4算出的=134.787kN可以知道剪力為零的點在基坑底上部的主動土壓力層中，且在第三層土中。</p><p>　　所以設剪力為零的點在3m以下米 令，為基坑頂?shù)郊袅榱愕狞c的距離，則有： </p><p>　　剪力為零的點的水平荷載標準值為： </p><p>

97、　　此土層的水平荷載為：</p><p>　　根據(jù)熊智彪主編《建筑基坑支護》得：</p><p><b>　　（5-9）</b></p><p>　　整理得： </p><p>　　解得： m</p><p>　　由于最大彎矩點就是剪力為零

98、的點，即，所以m</p><p>　　根據(jù)熊智彪主編《建筑基坑支護》最大彎矩可表示為：</p><p><b>　　(5-10) </b></p><p><b>　　(5-11) </b></p><p><b>　　即：</b></p><p>&l

99、t;b>　　kN·m</b></p><p>　　因此，最大彎矩為：kN·m</p><p>　　5.6 灌注樁結構設計</p><p>　　根據(jù)《建筑基坑支護技術規(guī)程》（JGJ120-2012）規(guī)定：初選灌注樁直徑φ600mm，混凝土強度為C30，受力鋼筋采用HRB335的普通鋼筋，箍筋采用HPB300，樁間距為1000mm。

100、</p><p>　　根據(jù)陳忠漢、程麗萍編著的《深基坑工程》中的理論，將直徑為600mm的圓柱樁轉化為寬為1000mm墻厚：</p><p><b>　?。?-12）</b></p><p>　　則： mm</p><p><b>　　因此，取mm。</b></p&

101、gt;<p>　　5.6.1 樁受力鋼筋計算</p><p>　　根據(jù)陳忠漢、程麗萍編著的《深基坑工程》規(guī)定：樁的配筋可轉化為截面為bh=1000mm500mm的矩形截面梁進行配筋。</p><p>　　根據(jù)梁興文主編的《混凝土結構基本原理》：有環(huán)境類別為二級，混凝土強度選為C30，鋼筋采用HRB335的普通鋼筋。</p><p>　　由環(huán)境類別為二級

102、，混凝土強度C30，梁的保護層厚度為50mm，則有效高度：mm。</p><p>　　有混凝土強度等級及鋼筋的型號查表可得：N/mm² N/mm² N/mm² </p><p>　　──混凝土軸心抗壓強度設計值</p><p><b>　　──鋼筋強度設計值</b></p><p>　

103、　──混凝土軸心抗拉強度設計值</p><p>　　──受壓區(qū)混凝土矩形應力圖的應力值與混凝土軸心抗壓強度設計值的比值</p><p>　　──矩形應力圖受壓區(qū)高度與中和軸高度的比值</p><p>　　──統(tǒng)稱為等效矩形應力圖系數(shù)</p><p>　　──相對界限受壓區(qū)高度</p><p><b>　　求計

104、算系數(shù)： </b></p><p>　　則： </p><p>　　故: mm²</p><p>　　因此，查梁興文主編的《混凝土結構基本原理》表可知：樁的受力鋼筋選用6Φ18HRB335，則實配面積為mm²。</p><p>　　5.6.2 樁箍筋計算</p>&

105、lt;p>　　根據(jù)《建筑基坑支護技術規(guī)程》（JGJ120-2012）有：箍筋可采用螺旋式箍筋，且不應小于6mm；箍筋間距宜取100mm～200mm, 且不應大于400mm及樁的直徑；沿樁身配置的加強箍筋應滿足鋼筋籠起吊安裝要求，宜選用HRB335級鋼筋，其間距宜取1000mm～2000mm，以增加鋼筋籠的整體剛度，有利于鋼筋籠吊放和澆灌水下混凝土時整體性。</p><p>　　鋼筋籠的配筋量由計算確定，鋼筋

106、籠一般離孔底mm，本次設計取鋼筋籠離樁底處400mm。</p><p>　　根據(jù)構造要求?。毫褐泄拷钭畲箝g距選取200mm，直徑選取8HPB300螺旋箍，在樁底處1000mm范圍內加密，箍筋間距100mm。另外每隔2000mm布置一根Φ14HRB335的焊接加強箍筋（即定位筋）。</p><p>　　樁的結構如下：圖5.4灌注樁斷面圖、圖5.5灌注樁剖面圖。</p><

107、p>　　圖 5.4 灌注樁斷面圖</p><p>　　圖 5.5 灌注樁剖面圖</p><p>　　5.6.3 樁配筋驗算</p><p><b>　　配筋驗算適用條件：</b></p><p><b>　?。?），滿足。</b></p><p>　　（2），同時，故滿

108、足最小配筋率。</p><p>　　因此，樁的受力鋼筋選為6Φ18HRB335。</p><p>　　5.6.4 冠梁設計計算</p><p>　　由于本工程采用鉆孔灌注樁作為支護結構，為了提高支護體系的穩(wěn)定性形成閉合的結構，根據(jù)要求在鉆孔灌注樁頂部設置冠梁,增加整體的穩(wěn)定性。</p><p>　　根據(jù)《建筑基坑支護技術規(guī)程》（JGJ120-

109、2012）規(guī)定：冠梁的寬度不宜小于樁徑，高度不宜小于樁徑的0.6倍?？v向鋼筋錨入冠梁的長度宜取冠梁厚度。冠梁按結構受力構件設置時，樁身縱向受力鋼筋伸入冠梁的錨固長度應符合現(xiàn)行國家標準《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010-2010）對鋼筋錨固的有關規(guī)定，當不能滿足錨固長度的要求時，其鋼筋末端可采取機械錨固措施；冠梁用作支撐或錨桿的傳力構件或按空間結構設計時，尚應按受力構件進行截面設計。 </p><p>　　因此

110、，本工程設計取冠梁高度為600mm，寬為800mm，混凝土強度為C30，根據(jù)構造要求選取冠梁箍筋為φ8@200。為安全起見冠梁的配筋，在滿足穩(wěn)定且較經(jīng)濟的情況下可適當調整。</p><p>　　冠梁配筋按以下公式計算配筋面積:</p><p><b>　　(5-13)</b></p><p>　　式中： ——冠梁的配筋面積</p>

111、<p>　　—— 樁按最大彎矩配筋時的鋼筋面積</p><p>　　選取本基坑系數(shù)為，所以mm²。</p><p>　　根據(jù)梁興文主編的《混凝土結構基本原理》查表?。?Φ18HRB335，實配鋼筋面積為 =1526 mm²，最小配筋率＞，故配筋滿足要求。</p><p>　　5.7 錨桿設計計算</p><p&g

112、t;　　5.7.1 錨桿簡介</p><p>　　基坑周圍土層以主動滑動面為界限可分為穩(wěn)定區(qū)與不穩(wěn)定區(qū)，每根錨桿位于穩(wěn)定區(qū)部分的為錨固段、位于不穩(wěn)定區(qū)部分為自由段。土層錨桿一般由錨頭、拉桿與錨固體組成。具體如圖5.6圓柱型錨桿圍護結構示意圖。</p><p>　　圖 5.6 圓柱形錨桿圍護結構示意圖</p><p>　　當錨頭是支擋結構與拉桿的連接部分時，為了保證來

113、自支擋結構和其他結構上荷載的有效傳遞，一方面必須保證錨頭構件本身有足夠的強度，并緊密固定，同時應盡量將較大的集中荷載分散開。該錨頭采用螺母鎖定式錨頭，主要由錨座、承壓板、緊固器組成。如圖5.7所示螺母鎖定式錨頭。</p><p>　　圖 5.7 所示螺母鎖定式錨頭</p><p>　　5.7.2錨桿設計主要內容</p><p><b>　　錨桿設計步驟為：

114、</b></p><p>　?。?）根據(jù)基坑開挖深度和土的參數(shù)，確定錨桿的層數(shù)、距離、傾角等。</p><p>　?。?）計算擋墻單位長度所受錨桿的水平力。</p><p>　　（3）根據(jù)錨桿的傾角、間距，計算錨桿軸力。</p><p>　　（4）計算錨桿極限抗拔承載力。</p><p>　　（5）計算錨桿

115、自由段長度。</p><p>　　（6）計算錨桿錨固段長度。</p><p>　?。?）計算錨桿的配筋用量。</p><p>　?。?）計算錨桿腰梁配筋。</p><p>　　5.7.3 錨桿設計計算</p><p>　　根據(jù)《建筑基坑支護技術規(guī)程》（JGJ120-2012）規(guī)定：取錨桿傾角為，錨桿孔徑為150mm，錨

116、桿間距為2000mm。</p><p><b>　　錨桿軸向拉力標準值</b></p><p>　　由5.5.4計算可知：支點力kN</p><p>　　錨桿水平拉力為：kN</p><p>　　則錨桿軸向拉力標準值為kN</p><p>　　錨桿極限抗拔承載力標準值</p><

117、;p>　　根據(jù)《建筑基坑支護技術規(guī)程》(JGJ120-2012)規(guī)定：錨桿的極限抗拔承載力應符合下式要求：</p><p><b>　　(5-14)</b></p><p>　　式中：Kt──錨桿抗拔安全系數(shù)；安全等級為一級、二級、三級的支護結構， Kt分別不應小于1.8、1.6、1.4； </p><p>　　Nk──錨桿軸向拉力標準值

118、(kN)；</p><p>　　Rk──錨桿極限抗拔承載力標準值(kN)。</p><p>　　由于基坑安全等級為二級，所以取。</p><p><b>　　因此：kN</b></p><p>　　取錨桿極限抗拔承載力標準值為：kN</p><p><b>　　錨桿自由段長度計算<

119、/b></p><p>　　根據(jù)《建筑基坑支護技術規(guī)程》(JGJ120-2012)規(guī)定： 錨桿的自由段長度應按下式確定(計算簡圖如圖5.8)：</p><p><b>　　(5-15) </b></p><p>　　式中：lf──錨桿自由段長度（m）；</p><p>　　α──錨桿的傾角(°)；&l

120、t;/p><p>　　a1──錨桿的錨頭中點至基坑底面的距離（m）；</p><p>　　a2──基坑底面至擋土構件嵌固段上基坑外側主動土壓力強度與基坑內側被動土壓力強度等值點O的距離（m）；對多層土地層，當存在多個等值點時應按其中最深處的等值點計算；</p><p>　　d──擋土構件的水平尺寸（m）；</p><p>　　φm── O點以上各

121、土層按厚度加權的內摩擦角平均值 (°)。</p><p>　　圖 5.8 理論直線滑動面</p><p>　　1－擋土構件；2－錨桿；3－理論直線滑動面</p><p>　　錨桿自由段長度除應符合以上公式的規(guī)定外，尚不應小于5.0m。</p><p><b>　　其中</b></p><p&

122、gt;<b>　　取錨桿自由段長度m</b></p><p><b>　　錨桿錨固段長度計算</b></p><p>　　根據(jù)《建筑基坑支護技術規(guī)程》（JGJ120-2012）規(guī)定：錨桿極限抗拔承載力的確定應符合下列規(guī)定：</p><p><b>　?。?-16）</b></p><

123、;p>　　式中：d ──錨桿的錨固體直徑(m)； </p><p>　　li──錨桿的錨固段在第i土層中的長度(m)；錨固段長度（la）為錨桿在理論直線滑動面以外的長度；</p><p>　　qsik──錨固體與第i土層之間的極限粘結強度標準值(kPa)，應根據(jù)工程經(jīng)驗并結合表5.3。</p><p>　　表 5.3 錨桿的極限粘結強度標準值</p&g

124、t;<p><b>　　續(xù)表 5.3</b></p><p>　　由以上計算得：錨桿極限抗拔承載力標準值為kN ，m，</p><p>　　m。由于錨固始端距基坑頂，所以錨固段開始于第三層土，也即是錨固段始于粉土層中止于粉質粘土中。第三層土、第四層土和第五層土的孔隙比分別為、與，由孔隙比查以上表格可知可取kPa。</p><p>