国际生活区基坑支护稳定性分析毕业设计 39页

'成都理工大学本科毕业论文国际生活区基坑支护稳定性分析毕业设计摘要本文研究的问题为中粮祥云国际生活区的基坑支护稳定性分析。根据国家现行建筑基坑支护技术规程，通过多种技术手段（钻探、原位测试、土工试验等）的勘察工作，基础上查明地基和基坑场地地基土上覆第四系全新统人工填土（Q4ml），其下由第四系上更新统河流冲洪积层（Q3al+pl）成因的粉质粘土、粉土、砂及卵石组成。针对坑壁地质条件，采用人工挖孔桩、喷锚支护和土钉支护方法对基坑进行支护设计。在土压力计算过程中，运用了郎肯土压力理论；在配筋计算过程中，参照了混凝土结构设计规范。通过上述计算及分析，得出整体稳定系数、抗倾覆稳定性系数，均达到支护稳定性的基本要求。[关键词]基坑支护；人工挖孔桩；喷锚支护；土钉支护；33 成都理工大学本科毕业论文ChengduzhongliangcloudsinternationalthelivingareaoftheExcavationSupportStabilityanalysisAuterName:DongzhaoshengNo:200603040125Profession:ExplorationTechnologyandEngineeringTeacher:LiYusheng【Abstract】ThepaperistheExcavationSupportStabilityanalysis.Thispaperisbasedontheexistingbuildingfoundationpitnationaltechnicalregulations,Throughthesurveyworkofavarietyoftechnicalmeans(drilling/insitutesting/soiltestandsoon).BasedontheidentificationofthefoundationandoverlyingsoilsoilexcavationsiteofQuaternaryHolocene（Q4ml）,itsnextupdatefromtheQuaternaryalluvialriversystemlayer（Q3al+pl）causesthesiltyclay,silt,sandandgravel.Forthepitgeologicalconditions,thepaperusesmanualdiggingpile、sprayanchorandsoilnailingexcavations.Inprocessofthepressurecalculation,IusethetheoryoftheRankineearthpressure;intheprocessofreinforcementcalculation,Ireferencetothedesignofmixedstructure.Throughtheabovecalculationandanalysis,Iarriveattheoverallstabilityfactor,anti-overturningstabilityfactor,andthefactorsareuptobasicrequirementsofthesupportstability.【Keywords】ExcavationSupport,Manualdiggingpile,SprayanchorSoilnailing,excavations.33 成都理工大学本科毕业论文目录第1章前言11.1工程概况及其研究意义11.1.1工程概况11.1.2技术要求11.2国内外研究现状21.3指导思想、目的及意义61.3.1指导思想61.3.2目的及意义61.4应解决的主要问题61.5完成工作量6第2章．场地工程地质条件82.1地形、地貌及气象、水文环境82.2基坑土石层的组成及工程地质性质82.2.1人工填土（Q4ml）92.2.2冲洪积层（Q3al+pl）92.3地质构造102.4水文地质条件112.5不良地质现象122.6地基土石层的物理力学性质12第3章.基坑支护设计143.1基坑支护原理143.1.1土钉支护原理143.1.2喷锚支护原理143.2基坑支护设计依据153.3基坑支护的工程设计方案153.3.1基坑AB段挖孔桩支护设计153.3.2基坑BB1段及CA段土钉墙支护设计163.3.3基坑B1C段土钉墙支护设计[4]173.3.4基坑B1B2C段网喷支护设计183.4主要支护方案的施工工艺流程及技术要求203.4.1喷锚支护施工203.4.2施工技术要求21第4章.支护桩稳定性分析评价234.1人工挖孔桩设计计算234.1.1挖孔桩基本信息234.1.2内力计算254.1.3钢筋工程274.2整体稳定验算304.3抗倾覆稳定性验算3133 成都理工大学本科毕业论文第5章结论与认识33致谢34参考文献35附件3633 成都理工大学本科毕业论文第1章前言1.1工程概况及其研究意义1.1.1工程概况中粮祥云国际生活区项目位于成都市三环路内侧，武侯大道右侧。该工程由高层住宅和多层住宅组成，高层部分±0.00为503.39m,多层部分±0.00为505.59m，整个场地设置地下室1-2层，-1层底标高为498.89m，-2层底标高为495.39m;拟采用筏板基础,板厚700mm。场地较平坦，平均标高为502.60m[1]，地下室开挖深度相当于自然地面下-4.5至-8.0m,本工程基坑周长约750m。本工程建筑结构安全等级为一级，地基安全等级为二级。基坑平面布置图如1-1。图1-1基坑平面布置图1.1.2技术要求基坑支护是对地下安全施工起决定性作用的结构物，基坑一般要经过较长施工周期，因此，不能简单地将基坑支护结构作为临时性结构而不适当地降低结构的安全度。基坑支护结构设计应从稳定，强度和变形等三方面满足设计要求[9]：（1）稳定：指基坑周围土体的稳定性，即不发生土体的滑动破坏和因渗流造成的流沙，流土，管涌以及支护结构，支撑体系的失稳。33 成都理工大学本科毕业论文（2）强度：支护结构包括支撑体系或锚杆结构的强度应满足构件强度设计的要求。（3）变形：因基坑开挖造成的地层移动及地下水位变化引起的地面变形，不得超过基坑周围建筑物的，地下设施的容许变形值，不得影响基坑工程基桩的安全或地下工程的施工。1.2国内外研究现状放眼我国经济发达的城市，最让人为之震撼的便是那一座比一座更高的楼房，一座比一座更漂亮的建筑堪称现代的鬼斧神工。树大根深，楼高基深，在高层建筑耸立的背后是稳定的基坑。20世纪80年代基坑深度一般在10米左右，现在20到30米甚至更深的基坑不足为奇。随着世界各个领域的发展，人们对于城市的概念也逐渐改变，如果说20世纪是高楼大厦的实际，那么，21世纪将是地下工程的世纪。各类用途的地下空间和设施，包括高层建筑地下室、地下铁道、越江隧道、地下商业街、地下仓库等各种形式，开发和建造这些地下空间和设施，首先要进行的就是大规模的深基坑开挖，深基坑工程有其自身的特点，技术复杂，综合性很强，但是它又是提高工程建设速度和质量，减少工程事故必不可少的必要过程。但深基坑工程又有其很强的区域性和个性，在工程和水文地质条件不通的环境中，基坑工程的差异性很大，即使是同一城市不同区域的基坑工程也存在较大区别。不仅如此，基坑工程不仅与工程地质和水文地质有关，海域基坑相邻的建筑物。构筑物及其它地下设施如燃气管道等的位置和重要性及周围场地条件有关。深基坑工程就是包含了诸多的不确定因素，却又在整个工程中发挥有着至关重要的作用，而深基坑的支护就理所当然的成了重中之重。基坑支护在地下工程完工之后就被废弃，也可以说基坑支护属于一种临时工程设施，但与普通临时设施又有所不同，它在使用期间，对基坑本身的安全，以及对于基坑周围环境的安全保障，起着至关重要的作用。我们知道，一般情况下建筑场地在基坑开挖前是稳定的，基坑轮廓内外的土体处于静止平衡状态，土压力为静止土压力。开挖过程相当于一个应力释放（卸荷过程），33 成都理工大学本科毕业论文将极大地改变岩土体的应力平衡状态，静止土压力将向主动土压力和被动土压力转变，应力状态的重新分布与改变将导致土体产生变形，当土体内的应力状态满足屈服破坏准则时土体将产生破坏（强度准则），另外，当土体产生较大变形时也会引起土体破坏或者危及基坑周围临近建筑物的稳定和安全。故基坑工程的安全包括两个方面的内容：（1）基坑边坡本身的稳定，还涉及到基坑的施工安全。（2）基坑周围建筑物及地下管线的稳定和安全。为保证基坑工程的安全，采用护壁的方式可以确保基坑整体稳定，但在这个过程中应考虑经济的合理性，因为基坑工程本身属于临时工程，一般情况下，基坑工程在地下主体部分完成后即失去作用，时间一般在半年左右，过于强力的支护结构会引起工程浪费，故在保证施工安全的前提下，尽可能做到经济合理是基坑设计的总体原则。由于基坑支护涉及到岩土工程、结构工程及施工工艺，因而它是一门综合性的学科，更由于岩土工程的复杂性，且又是一门经验性很强的工程学科，因而不同的人，对同一个工程可能会因个人经验不同而选择不同的支护型式。即使采用同一种支护型式，其设计的结果也可能是不同的，这其中有些是过于保守的，浪费的，有些则又是不安全的，容易造成事故的。一个成功的支护设计，应使支护结构具有足够的强度，保证其在荷载作用下不发生破坏，并足以控制周围土体的变形，不至于由于侧壁变形而影响到基坑周围建筑，同时，在确保施工安全的前提下，尽可能做到经济合理，以节省工程投资。迄今为止，我国已建成高层建筑累计超过1.3亿平方米，高度超过100米的超高层建筑已经超过200幢，高度超过200米的超高层建筑已达20余幢，随着高层建筑的发展，伴随出现了深基础。目前，国内高层建筑最深的地下室基坑围6层，深度-26.2米。33 成都理工大学本科毕业论文基坑开挖产生坑底卸载和侧向卸荷，侧向卸荷的结果使得坑外土体向临空方向位移，引起支护墙体水平位移（侧移）基坑外土体沉降；坑底卸载使得基坑回弹隆起。同时，墙体的水平位移和坑外土体沉降使得作用于支护结构上的土压力发生变化，土压力的变化又会引起基坑变形进一步调整，基坑支护结构的位移、坑外土体沉降、坑底隆起（统称为基坑变形）与土压力是相互作用的。对深基坑支护土与结构相互作用的研究主要涉及三个方面的问题，即深基坑的变形及其变化规律、影响因素；土压力的分布及其变化规律、影响因素；变形与土压力相互作用、相互影响问题。深基坑工程是一项风险工程，是一门综合性很强的岩土工程方面的新型学科，它涉及到工程地质、土力学、基础工程、结构力学、原位测试技术、施工技术、土与结构相互作用以及环境岩土工程等多学科问题，受多种因素的影响，地质条件、地下水情况、具体工程要求、天气变化的影响、施工顺序及管理、场地周围环境等。它的发展随着土力学理论、分析技术、测试仪器以及施工机械、施工技术的进步而逐步完善。下面分别从基坑支护发展现状、深基坑监测技术的发展及应用、深基坑开挖的数值模拟计算三个方面阐述其发展过程。基坑工程支护结构与土相互作用方面的研究经过近半个世纪国内外学者的努力，取得了较为丰硕的成果，但由于岩土体的复杂性，基坑工程的个案性强等特点，仍存在以下问题：1．基坑变形前人研究主要集中在对最大值估算上，而对变形的发展过程即动态描述上较为欠缺，得到的许多公式较为初步，涵盖面不广。2．前人相对成熟的研究成果涉及的基坑深度一般在20m深左右，超深基坑，如深度达到50米左右的超深基坑未有涉及。3．刚性支挡墙后土压力的分布研究相对成熟，刚度适中支挡体系墙后的土压力由于墙体挠曲使其分布较为复杂。目前我国深基坑设计时对于土压力的计算主要依据朗肯理论，水平荷载标准值采用主动土压力计算公式进行计算，水平抗力标准值则采用被动土压力计算公式进行计算。（参见相关规程），工程实践证明，对于这种处理存在很多问题：（1）实际上围护墙变形通常达不到使土体出现极限平衡状态的位移值，且其变形是随开挖的深入而变化的，并且影响变形的施工因素较为复杂，土压力也必然随之变化；（2)墙后土与支护桩墙壁之间的摩擦力是客观存在的，这样无疑会影响到土33 成都理工大学本科毕业论文压力的分布；（3)没有考虑基坑存在的空间效应．因此，所计算的土压力只是近似的。有时误差甚至很大；(4）没有顾及深基坑坑内外通常存在较大水位差的实际情况，忽视了渗流效应对土压力的影响等问题。显然，实用土压力需要随工程实践的不断积累而完善和修正。如1967年Terzaghi和Peck对其前期提出表现土压力提出的修正式(Ka＝l—m（4Su/rH)），1969年在墨西哥召开的第七届国际土力学地基基础会议上的讨论中指出，在砂土地层中的实际测定资料符合修正式的图形，但在软弱和中等粘土地层中都不符合。另外对于深度浅的基坑，Ka计算值很小，甚至为负值，结果偏危险。而对很深的基坑，主动土压力系数Ka趋向于l，结果偏安全而导致不经济。虽然通常认为m＝1，但测定结果却说明m＝0.4。在1973年第八届国际土力学地基基础会议上，Tschebotarioff指出在芝加哥的某工程(H＝21.3m)其m＝0.2。对于如何正确地确定m值，尚缺乏充分的资料。4．支护结构与土相互作用是基坑变形和土压力发生变化的根本所在，这方面的研究仍相对薄弱。土压力的计算是以墙体位移使墙后土进入主动或被动极限平衡状态或处于静止状态为基本假定的，作用在围护墙上的土压力引起支护墙体变形，围护墙的变形又使土压力发生新的变化，在基坑的开挖、支撑设置施工过程中，围护墙上的土压力和墙体位移一直相互作用着。因此，考虑围护墙与土体共同作用来计算土压力，以及用动态土压力的观点来预测变形非常必要和迫切。5．另外，目前基坑支护实际设计中还存在支护结构选型不当、变形控制设计等问题。选型不当的根本原因在于对支护结构与土相互作用所具有本质规律认识不清，因而难以科学合理地作出方案设计。而变形控制设计是指：满足自身和环境安全与正常使用状态限定条件的，与一定时域内控制变形目标相适应的支护结构体系设计，以及对变形实施控制的技术措施，充分认识围护结构在开挖过程的变形规律是进行变形控制设计的基础。33 成都理工大学本科毕业论文1.3指导思想、目的及意义1.3.1指导思想本文的指导思想为在地勘报告的基础上，根据场地的工程地质条件、水文地质条件，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可靠支护措施，通过分析论证选择合适的基坑支护方案。然后对基坑支护结构进行了具体设计计算，其中包括土压力计算、人工挖孔桩的设计计算及锚杆的设计计算、稳定性验算。当不能满足稳定性要求的时候，需要重新设计计算或者做必要的处理，直至达到稳定性的安全要求。1.3.2目的及意义主要目的是掌握基坑支护的设计方法，人工挖孔桩的稳定性分析及评价，如何保证基坑的安全可靠、方便施工，并达到经济的效果。1.4应解决的主要问题中粮祥云国际生活区基坑支护主要采用人工挖孔桩、喷锚支护及土钉支护的支护方法。本课题重点解决的问题为对人工挖孔桩的稳定性分析及评价，通过计算得出人工挖孔桩的整体稳定系数、抗倾覆稳定性系数。1.5完成工作量本次实习是在四川省川建勘察设计院内完成的，实习期为一个月。工地的位置位于成都市三环路内侧，武侯大道右侧。我实习的主要工作为资料准备，CAD工程图的绘制，对人工挖孔桩的设计及稳定性的分析及评价。(主要工作量如图1-1，技术路线图如图1-1。）表1-1实习完成工作量主要工作CAD绘制（幅）设计内容计算成果测量放线、设计计算2人工挖孔桩的设计及稳定性的分析及评价整体稳定性系数、抗倾覆稳定性系数33 成都理工大学本科毕业论文图1-1技术路线图33 成都理工大学本科毕业论文第2章．场地工程地质条件2.1地形、地貌及气象、水文环境拟建场地位于成都市三环路武侯立交内侧，地貌单元属岷江Ⅱ级阶地。场地地面高程501.68～503.54m，最大高差约2m，地形开阔、地势平坦。该地区气候环境属四川盆地亚热带湿润气候，四季分明。年平均气温15℃，雨量充沛，年降水量1200～1300㎜，降雨集中在5～10月，峰期在7～8月，水量占全年降水量的70%。无霜期长，多年平均无霜期268.8天。年平均风速1.4m/秒，风向以北西为主。多年平均气压933.5毫米。雨日多、空气湿度大、蒸发量小，年平均蒸发为930.90㎜，占年降水量的76%。2.2基坑土石层的组成及工程地质性质工程勘察资料显示，场地表层覆盖新近人工填土（Q4ml），地基土层由第四系上更新统冲洪积层（Q3al+pl）成因的粉质粘土、粉土、砂及卵石层组成（详见图2-1）。图2-1基坑地质剖面图各土石层的发育分布及工程地质特征如下：33 成都理工大学本科毕业论文2.2.1人工填土（Q4ml）（1）杂填土杂色，松散～稍密，稍湿。以砖瓦块、混凝土、卵石等建筑垃圾为主，含少量粘性土。该层在场地局部地段分布，层厚0.3m～12.5m。（2）素填土黑灰色，灰褐色，稍密，稍湿。主要由粘性土、粉土组成，含少量建筑垃圾及植物根茎。该层场地大部分地段分布，层厚0.4～4.0m。2.2.2冲洪积层（Q3al+pl）（1）粉质粘土褐黄色，可塑～硬塑，局部坚硬，含氧化铁及铁锰质结核，呈薄层状夹于粉土中，该层在场地内局部地段缺失，层厚0.9～4.9m。（2）粉土褐黄色，褐灰色，稍密～密实，以密实为主，稍湿～湿。含氧化铁、铁锰质结核及云母碎屑，局部夹薄层粉质粘土，下部渐变成粉砂、细砂。该层场地局部地段分布，层厚0.2～2.8m。（3）细砂（粉砂）灰黄、青灰色，松散，稍湿。主要成分以长石、石英为主，含少量云母片和其它黑色矿物，含铁锰质氧化物。该层在场地以尖灭状分布于卵石顶板之上，局部相变为粉砂，层厚0.3～3.1m。（4）中砂褐色，褐灰色，松散，稍湿～很湿。以长石、石英云母为主，含少量卵石及粘粒，局部胶结，局部地段相变为粗砂。该层在场地零星地段以尖灭状分布于卵石顶板之上，其主要以透镜体状局部分布于卵石层中，层厚0.3～2.1m。卵石：褐黄、青灰色，松散～密实，稍湿～饱和。主要以花岗岩、石英岩、灰岩等组成，呈亚圆形，微～中等风化，分选性和磨圆度一般。骨架颗粒粒径一般2～8cm，大者可达20cm以上，卵石含量约50%～75%。上部隙间充填粘粒为主，下部以砂粒、砾石充填为主。卵石层顶板埋深3.6～12.5m，标高492.47～499.30m，高差约7m。33 成都理工大学本科毕业论文2.3地质构造拟建场地位于成都市三环路武侯立交内侧，地貌单元属岷江Ⅱ级阶地。场地地面最小高程501.68m，最大高程503.54m，高差约2m，场地地形开阔，地势平坦。据区域地质资料和钻探资料，工程场地所处的地段无构造印迹，地势平坦正如图2-2所示的区内未发现不良地质作用，场地稳定性较好。图2-2成都平原及周边构造纲要图2.4水文地质条件场地地下水属第四系孔隙潜水类型，砂卵石层为主要含水层。33 成都理工大学本科毕业论文地下水主要由岷江水系及大气降水补给，水位随季节变化，地下水年变化幅度约1.5m。勘察期间为枯水期，且受附近工地施工降水影响，其稳定水位较低，为11.0～12.0m，标高490.50～491.03m。根据收集附近场地水文地质条件资料，该场地地下水最高水位埋深4.5m左右，高程498.00m。根据成都地区区域水文地质资料和已有其它工程降水经验，建议本场地砂卵石土渗透系数K值为20m/d。为评价场地内地下水的腐蚀性，勘察期于场地载荷试验孔内采取地下水作水质分析，分析结果详见水质检测表2.1，与地下水腐蚀性判定成果表2-2.据检测报告，按GB50021-2001表12.2.1～12.2.5-1进行腐蚀性评价，判明场地地下水对砼结构和钢筋砼中的钢筋无腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。表2-1水质分析表无色无味微浑气味无PH比导电528mm-1阳离子分析项（）()()%检测项目CaCO3K++Na+35.31.4126.6总硬度195.2Ca+54.72.7351.4永久硬度49.6Mg+14.21.1722暂时硬度145.6合计104.25.31100负硬度0阴离子Cl-27.70.7814.7总碱度145.6SO42-70.61.4727.7游离CO240.2HCO3-177.62.9154.8侵蚀CO20CO32-000总矿化度300.4NO3-9.10.152.8合计2855.31100总计389.210.6233 成都理工大学本科毕业论文表2-2地下水腐蚀性判定成果表腐蚀对象分析项目测试值评价标准腐蚀等级结论混凝土结构SO42-（mg/L)70.6<500无地下水对混凝土结构无腐蚀作用，不需要进行防护Mg2+(mg/L)14.2<2000无总矿化度（mg/L)300.4<2000无PH值6.9>5无侵蚀性CO2（mg/L)0>30无HCO3-(mg/L)177.6>10无混凝土结构中的钢筋Cl-(mg/L)27.7<100无地下水对混凝土结构中的钢筋无腐蚀作用，无需加防护独立钢结构PH值6.93.11弱地下水对其有弱腐蚀作用应涂以涂料和防腐蚀性介质作为保护Cl-+SO42-(mg/L)98.3<500弱2.5不良地质现象根据区域地质资料和本次钻探深度所达范围内资料，本场地所处的地段无构造印迹，场地稳定性较好。该场地的不良地质现象是周边公路修建时有部分面积的土方被挖走，回填生活垃圾，针对此现象，应予以重视。2.6地基土石层的物理力学性质场地局部因存在挖填方起伏较大。据XY-100型植物胶钻探取样鉴别和N120动探试验,该层可分为松散、稍密、中密、密实四个亚层。详见表2-3表2-3地基土物理力学性质33 成都理工大学本科毕业论文土名重度γ(kN/m3)承载力特征值fak(kPa)压缩模量Es(MPa)变形模量E0（Mpa）粘聚力标准值Ck(kPa)内摩擦角标准值φk(º)泊松比μ杂填土17.0802.5050.42素填土19.01003.05100.40粉质粘土20.01608.030180.38粉土19.51207.020160.35细砂19.5908.00200.30中砂20.014010.09.50250.30松散卵石20.018012.010.00300.28稍密卵石21.035024.021.00380.27中密卵石23.060038.029.05400.25密实卵石24.080045.036.010430.2233 成都理工大学本科毕业论文第3章.基坑支护设计3.1基坑支护原理3.1.1土钉支护原理土钉的作用机理主要有四种作用：土钉对复合体起骨架约束作用，土钉对复合体起分担作用，土钉起着应力传递与扩散作用，对坡面变形的约束作用。土体的抗剪强度较低，几乎没有抗拉强度，但土体具有一定的结构整体性。在土体内放置一定长度和分布密集的锚钉，与土共同作用，形成复合体，可弥补土体强度不足并发挥锚钉作用。在基坑开挖的边坡中应用土钉，形成复合墙体，不仅有效地提高土体的整体刚度，又弥补了土体抗拉、抗剪强度的不足、通过相互作用，土体自身结构强度潜力得到充分发挥，改变了边坡变形和破坏状态、显著提高了整体稳定性。土钉复合墙体与素土承载力相比，更为重要的是，素土坡面出现网状裂缝，沉降急剧增大，边坡突然崩塌。而土钉复合墙体，延迟了塑性变形阶段，明显地为渐进性变形和开裂，逐步扩展，直至丧失承载能力，但不发生整体性崩塌。土钉复合墙体产生这种性状，是通过锚钉与土体相互作用实现的，这种作用一方面体现锚钉与土界面间阻力的发挥程度，另一方面由于锚钉与土体刚度比相差很大，所以在复合墙体进入塑性阶段后，锚钉自身作用增强，从而改善了复合体塑性变形和破坏状态。3.1.2喷锚支护原理喷锚支护是靠锚杆、钢筋网和混凝土层共同工作来提高边坡土的结构强度和抗变形刚度，减小土体侧向变形，增强边坡的整体稳定性。成都中粮祥云国际生活区基坑开挖深度为8.0米，必须采用有效的支护措施一稳定基坑壁，确保基坑施工的安全，根据场地地质资料、基坑开挖深度、场地周围环境条件以及工期的要求，决定采用喷锚支护的方案。33 成都理工大学本科毕业论文3.2基坑支护设计依据(1)该工程岩土工程勘察报告；(2)该工程设计相应图纸；(3)《建筑基坑支护技术规范》（JGJ120-99）；(4)《基坑土钉护壁规程》(CECS96-97)；(5)《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）；(6)《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）；(7)《成都市建筑工程深基坑施工安全管理暂行办法》（川建委发[2002]712号）；(8)《锚杆喷射混凝土护壁技术规范》（GB50086-2001）；根据该场地地质条件及周边环境条件，该工程基坑安全等级为二级，合理使用有效期：12个月。其重要系数γo为1.0。3.3基坑支护的工程设计方案鉴于本工程的特点，综合多种基坑边坡支护方案，本着安全、经济、合理、高效原则，本工程基坑采用土钉墙支护和挖孔桩支护方案。按不同条件，分成4个设计剖面区段。本次边坡支护设计根据场地条件按以下参数考虑:（1）基坑深度H=-4.5～-8.0m，地面均布荷载P0=15Kpa考虑。（2）地层参数依据“表2”并参考类似基坑支护岩土工程设计经验综合取值。（3）坑顶位移:坑顶位移水平及竖向为0.6%～0.8%H（H为基坑深度）。3.3.1基坑AB段挖孔桩支护设计本段基坑开挖深度8.0m，支护方案为人工挖孔桩支护。采用理正软件进行设计计算，具体如下表3-1。表3-1桩型设计表基坑深度（m）桩长（m）桩芯径桩间距冠梁-8.012.01.0m2.8m0.6×1.0m人工挖孔桩设计计算及详图详见附录。33 成都理工大学本科毕业论文人工挖孔桩桩芯径均为1000mm，桩芯距2800mm（局部可根据现场实际情况调整）。采用现浇钢筋砼护壁，护壁砼厚度15cm，强度等级C20。该段基坑排桩支护共布桩123根。桩芯砼强度等级为C20。桩顶设置冠梁，冠梁宽1000mm，高600mm。冠梁和桩芯砼强度等级C20。3.3.2基坑BB1段及CA段土钉墙支护设计本段基坑开挖深度8.0m，支护方案为土钉墙支护，放坡率均为1:0.3。采用理正软件进行设计计算，具体如下表3-2。表3-2土钉墙设计锚杆排数长度(m)倾角(°)杆筋间距（m）联结方示备注SxSy第一排9.015φ48焊管1.501.301Φ14钢筋焊接根据现场地层情况可适当调整第二排7.015φ48焊管1.501.501Φ14钢筋焊接第三排6.015φ48焊管1.501.501Φ14钢筋焊接第四排4.015φ48焊管1.501.601Φ14钢筋焊接第五排2.015φ48焊管1.501.601Φ14钢筋焊接1.所有纵向加强筋均为1Φ14；2.锚杆采用一次注浆，浆体水灰比1：0.5～1:1，注浆压力0.5～1.0MPa；3.必须准确查明锚杆施工范围内市政管网的分布深度及范围；4.Sx为横向间距，Sy为纵向间距；5.锚杆间距与砂层或软弱地层可调整为1.0m。6.在上部回填土或砂卵石、杂土及细砂层，锚杆施工可采用先喷混凝土再施工锚杆的方法，同时建设方须提供道路边侧地下管网。（锚杆布置如下图3-1）33 成都理工大学本科毕业论文图3-1基坑BB1段及CA段锚杆布置3.3.3基坑B1C段土钉墙支护设计[4]本段基坑开挖深度4.5m，支护方案为土钉墙支护，放坡率均为1:0.3。采用理正软件进行设计计算，具体如下表3-3。表3-3土钉墙设计锚杆排数长度(m)倾角(°)杆筋间距（m）联结方示备注SxSy第一排5.015φ48焊管1.501.201Φ14钢筋焊接根据现场地层情况可适当调整第二排3.015φ48焊管1.501.301Φ14钢筋焊接第三排2.015φ48焊管1.501.401Φ14钢筋焊接1.所有纵向加强筋均为1Φ14；2.锚杆采用一次注浆，浆体水灰比1：0.5～1:1，注浆压力0.5～1.0MPa；3.必须准确查明锚杆施工范围内市政管网的分布深度及范围；4.Sx为横向间距，Sy为纵向间距；5.锚杆间距与砂层或软弱地层可调整为1.0m。6.在上部回填土或砂卵石、杂土及细砂层，锚杆施工可采用先喷混凝土再施工锚杆的方法，同时建设方须提供道路边侧地下管网。（锚杆布置如下图3-2）33 成都理工大学本科毕业论文图3-2基坑B1C段锚杆布置图3.3.4基坑B1B2C段网喷支护设计本段基坑为场地-1层与-2层交界段，深度3.4m，支护方案为喷锚支护，放坡率均为1:0.3。采用理正软件进行设计计算，具体如下表3-4。表3-4土钉墙设计锚杆排数长度(m)倾角(°)杆筋间距（m）联结方示备注SxSy第一排4.015φ48焊管1.501.501Φ14钢筋焊接根据现场地层情况可适当调整第二排2.015φ48焊管1.501.501Φ14钢筋焊接1.所有纵向加强筋均为1Φ14；2.锚杆采用一次注浆，浆体水灰比1：0.5～1:1，注浆压力0.5～1.0MPa；3.必须准确查明锚杆施工范围内市政管网的分布深度及范围；4.Sx为横向间距，Sy为纵向间距；5.锚杆间距与砂层或软弱地层可调整为1.0m。6.在上部回填土或砂卵石、杂土及细砂层，锚杆施工可采用先喷混凝土再施工锚杆的方法，同时建设方须提供道路边侧地下管网。（锚杆布置如下图3-3）33 成都理工大学本科毕业论文图3-3基坑B1B2C段锚杆布置图以上所有区段的锚杆须符合以下设计要求：（1）面层设计面层采用喷射混凝土与钢筋网组成的钢筋混凝土板结构。（2）喷射混凝土强度喷射混凝土采用细石混凝土，水泥为PO32.5R普通硅酸盐水泥,喷射混凝土强度等级为C20。（3）喷射混凝土厚度支护面厚度为80mm。（4）面层钢筋网构造网筋采用φ6.5＠250钢筋绑扎而成。横向、纵向加强筋均采用Φ14螺纹钢筋，锚杆端部与加强筋采用焊接联结。加强筋间距同锚杆间距，如遇砂层或软弱层，可增加斜向加强筋。（5）防、排水措施(a)每层支护施工完成后，即在基坑壁面上以2.00～3.00m间距凿出直径20～30mm的孔作为泄水孔，以保证壁外积水排放。(b)基坑顶部地面1.0m范围内用水泥砂浆或喷射混凝土封闭，以避免地表水渗入坑壁土体，影响坑壁的稳定性。（喷射砼钢筋布置立面图如图3-4）33 成都理工大学本科毕业论文图3-4喷射砼钢筋布置立面图3.4主要支护方案的施工工艺流程及技术要求3.4.1喷锚支护施工(1)喷锚支护施工与土方开挖同步交叉作业。其施工程序为：土方开挖至地面下2.0m深度（人工修坡平整度土层不大于20mm，卵石和素填土不大于50mm），冲击法打入锚杆，挂网同时搭焊加强筋，喷射砼，锚杆压力注浆，下一层土方开挖。(2)土方开挖应根据支护要求分层开挖,以保证放坡坡度，不得挖成直立坡，严禁挖成倒坡，坑壁采用人工修坡,下层土方开挖中，严禁碰壁和破坏上部的护壁工程设施。(3)防止上部土体中水的渗漏对护壁的危害，在基坑四周竖向护壁中设置排水孔,排水孔用PVC敷设Φ30@1.5m×1.5m,在施工过程中如发现渗水严重应增加排水孔密度。(4)第一次开挖深度达到要求后，根据施工场地条件,在坡肩顶面做50mm厚500mm宽砼返边进行坡面防护，使地表水有序排放,防止地表水冲刷边坡和下渗。33 成都理工大学本科毕业论文(5)基坑侧壁开挖遇厚砂层部位应先挂网并喷射素混凝土，再打入锚杆，防止砂层垮塌。(6)施工前应检查核实地下管线情况，确保锚杆从地下管线下部穿过，尤其在降水井附近施打锚杆时，应严防锚杆破坏降水井管。(7)对地下车库车道根据车道坡率对车道两侧壁进行支护，并根据开挖深度适时调整锚杆的排距和长度。人工挖孔桩施工平整场地→测量放线（确定桩位）→设置垂直升降设备、照明设备等→按设计尺寸开挖第一节土方→支模、浇注护壁砼→12小时后拆模→按第→节开挖方法循环分段开挖至设计深度→检查桩孔直径、深度、桩中心轴线等→吊放钢筋笼、固定（或在孔内绑扎钢筋笼）→浇灌桩身砼至设计标高→桩顶连系梁施工（挖地槽、支模、配筋、浇筑混凝土）→设变形观测点）→桩间土护壁施工。3.4.2施工技术要求1桩身结构详见设计图[2]。2护壁圈采用混凝土支护,壁厚150mm,节高1000mm,如遇砂层节高调整为500mm,其配筋详见附录,上下两圈钢筋搭结不小于50mm。3桩底要求清底干净。4连梁高600mm，宽1000mm。5桩位施工容许偏差小于1/6桩径，即小于200mm，桩孔垂直度容许偏差小于1%。6挖孔直径为设计桩径加两倍护壁厚度，即D＝1000＋2×150＝1300mm,桩间距为2.8m。7护壁混凝土拆模时间应大于12小时。8桩身钢筋笼结构及连系梁配筋详见附录。9桩身主筋与主筋连接采用地面搭接焊，焊件搭接长度必须合和符要求。10在钢筋同一截面内同一根钢筋不得有两个接头，且有接头的钢筋数不得超过钢筋总数的50%。11钢筋笼混凝土保护层厚50mm。33 成都理工大学本科毕业论文12桩芯混凝土、连系梁混凝土等级为C20，灌注桩混凝土坍落度控制在11～15cm。13灌注桩芯混凝土时应分层振捣，每层振捣厚度不大于2.0m，灌注连梁时要分段振捣密实。14桩芯混凝土灌注要求从桩底到桩顶一次完成,如遇特殊情况（停电、下大雨、设备故障等）致使停顿时间超过3小时以上,必须按规范处理施工缝。15工程所用钢材、水泥必须具有出厂材质证明书，并应抽样送检，合格者方能使用。16工程所用砂、石应按规定抽样送检，合格方能使用，细骨料用中砂或细砂，粗骨料用卵石。17桩芯及连梁混凝土质量主要通过混凝土试块强度进行检测。33 成都理工大学本科毕业论文第4章.支护桩稳定性分析评价4.1人工挖孔桩设计计算4.1.1挖孔桩基本信息结合该基坑场地工程地质条件、周围环境及建筑物情况和成都地区已有类似工程经验，本工程支护体系采用人工挖孔桩。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，桩身钢筋配置等等，然后根据所配置的支护参数,进行基坑整体稳定性验算、倾覆稳定性验算。当验算后的支护参数不符合要求时，应重新设置支护参数，直至安全、可靠为止。根据设计要求，基坑深度为8m,嵌固深度为4m，人工挖孔桩桩芯径均为1000mm，桩芯距2800mm（局部可根据现场实际情况调整）；采用现浇钢筋砼护壁，护壁砼厚度15cm，强度等级C20[6]；该段基坑排桩支护共布桩123根，桩芯砼强度等级为C20。(桩的结构简图如下图4-1)图4-1桩身结构简图33 成都理工大学本科毕业论文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，运用了增量法。所谓增量法计算，就是在施工的各个阶段，对该阶段形成的结构体系施加相应的荷载增量，该增量荷载对该体系内各构件产生的内力与结构在以前各阶段中产生的内力叠加，作为构件在该施工阶段的内力，这样就能基本上真实地模拟基坑开挖的全过程。因此，在增量法中，外力是相对于前一个施工阶段完成的荷载增量，所求得的围护结构的位移和内力也是相对于前一个施工阶段完成后的增量，当墙体刚度不发生变化时，与前一个施工阶段完成后已产生的位移和内叠加，可得到当前施工阶段完成后体系的实际位移和内力。在配筋计算过程中，参照了混泥土结构设计规范;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,还大量的把实际经验运用其中,基本信息见表4-14-1人工挖孔桩设计基本信息内力计算方法增量法规范与规程《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99基坑等级二级基坑侧壁重要性系数γ01.0基坑深度H(m)8.000嵌固深度(m)4.000桩顶标高(m)-0.500桩直径(m)1.000桩间距(m)2.800混凝土强度等级C20有无冠梁有冠梁宽度(m)1.000冠梁高度(m)0.600水平侧向刚度(MN/m)5.000放坡级数1超载个数1据基本信息，该基坑首先需要放坡。在基坑开挖施工中，往往可以通过选择并确定安全合理的基坑边坡坡度，使基坑开挖后的土体在无加固及无支撑的条件下依靠土体自身的强度，在新的平衡状态下取得稳定的边坡并维护整个基坑的稳定况，为建造基础或地下室提供安全可靠的作业空间，同时，又能确保基坑周边的工程环境不受影响或满足预定的工程环境要求。放坡信息如下表4-2；33 成都理工大学本科毕业论文4-2放坡信息坡号台宽(m)坡高(m)坡度系数10.0000.5000.500超载值去15kN/m，作用宽度取5m,距坑边距1.5m。超载信息如表4-3.4-3超载信息超载类型超载值作用深度作用宽度距坑边距序号(kPa,kN/m)(m)(m)(m)115.0000.0005.0001.5004.1.2内力计算场地局部因存在挖填方起伏较大。据XY-100型植物胶钻探取样鉴别和N120动探试验,该层可分为松散、稍密、中密、密实四个亚层。见表4-4表4-4土层参数层号土类名称层厚重度浮重度粘聚力内摩擦角(m)(kN/m3)(kN/m3)(kPa)()1素填土0.5018.0---5.0010.002粘性土3.5019.0---22.0018.003粉土0.5019.5---20.0016.004细砂0.7019.5---0.0020.005卵石3.7021.0---0.0038.006卵石1.1023.0---5.0040.007卵石2.5024.0---10.0043.00（1）土压力模型及系数调整该工程土压力计算采用了郎肯土压力计算方法，计算模型如图，计算结果如图4-2，土压力计算结果见表4-5弹性法土压力模型经典法土压力模型:图4-2土压力计算模型33 成都理工大学本科毕业论文表4-5土压力计算结果层号土类名称水土水压力主动土压力被动土压力被动土压力调整系数调整系数调整系数最大值(kPa)1素填土分算1.0001.0001.00010000.0002粘性土分算1.0001.0001.00010000.0003粉土分算1.0001.0001.00010000.0004细砂合算1.0001.0001.00010000.0005卵石分算1.0001.0001.00010000.0006卵石分算1.0001.0001.00010000.0007卵石分算1.0001.0001.00010000.000（2）分别采用弹性支点法和极限平衡法计算，各工况下支护结构的位移及受力情况计算结果如下。（详见图4-3、4-4、4-5）图4-3弹性支点法和极限平衡法计算位移图、弯矩图、剪力图33 成都理工大学本科毕业论文4-4内力位移包络图4-5地表沉降图内力计算采用弹性法和经典法计算，计算结果如下表4-6：表4-6内力取值段内力类型弹性法经典法内力内力号计算值计算值设计值实用值1基坑内侧最大弯矩(kN.m)299.930.00350.55350.55基坑外侧最大弯矩(kN.m)511.971361.11598.37598.37最大剪力(kN)313.19405.41430.64430.644.1.3钢筋工程（1）钢筋笼的制作钢筋笼在地面按设计要求备料，绑扎成型，再吊装入桩孔进行固定。33 成都理工大学本科毕业论文（2）施工要点a、钢筋笼直径配筋规格详见“挖孔桩护壁结构图”。b、钢筋笼保护层厚度50mm。c、焊接要求加强箍筋与主筋点焊固定，焊接时不能使主筋断面受损。d、制作堆放场地应保持平稳、清洁，防雨防水。e、钢筋笼绑扎成型后，浇筑砼前，必须由质检人员检查合格，方可浇筑砼。f、为保证桩间护壁钢筋的搭接，在桩芯混凝土浇筑前，在桩孔两侧土层沿桩轴线外预埋500mm长Φ14@1000的钢筋，预留筋在挖孔桩内的长度不少于200mm。桩顶设置冠梁，冠梁宽1000mm，高600mm。冠梁和桩芯砼强度等级C20。冠梁截面图如4-6，冠梁选筋结果如表4-74-6冠梁截面图表4-7冠梁选筋结果钢筋级别选筋As1HRB3352D16As2HRB3352D16As3HPB235d8@200桩身配筋图如图：4-74-7桩身配筋图如图33 成都理工大学本科毕业论文截面计算的结果及参数的选择如下表4-8表4-8截面参数桩是否均匀配筋否受拉筋范围圆心角(度)120.0压区拉区纵筋比值K0.5混凝土保护层厚度(mm)50桩的纵筋级别HRB335桩的螺旋箍筋级别HRB335桩的螺旋箍筋间距(mm)200弯矩折减系数0.85剪力折减系数1.00荷载分项系数1.25配筋分段数一段各分段长度(m)11.50钢筋的计算结果及钢筋的选择如下表4-9表4-9钢筋计算结果及选择段选筋类型级别钢筋实配[计算]面积号实配值(mm2或mm2/m)基坑内侧纵筋HRB3356D201885[1616]1基坑外侧纵筋HRB33510D203142[2822]箍筋HRB335D6.5@2001131[-774]加强箍筋HRB335D14@20001544.2整体稳定验算圆弧滑动稳定性验算时，不考虑支撑力的影响，抗剪强度取峰值，可采用瑞典条分法[3]；一般最危险滑动面在墙底下0.5～1.0m，滑动面的圆心一般在坑壁墙面的上方，靠坑内侧附近，计算简图见图3-7，按下式计算：式中：—为圆弧滑动稳定性安全系数；—第土条圆弧面经过的土的粘聚力和内摩擦角；—第土条滑弧中点的切线与水平线的夹角；33 成都理工大学本科毕业论文—第土条沿圆弧面的弧长，；—第土条处的地面荷载（）；—第土条宽度(m)；—第土条重量（）。计算方法：瑞典条分法；应力状态：总应力法；条分法中的土条宽度:1.00m滑裂面数据：圆弧半径(m)R=12.055;圆心坐标X(m)X=-5.785;圆心坐标Y(m)Y=5.464;整体稳定安全系数=2.274>1.2满足规范要求。整体稳定性验算简图如4-84.3抗倾覆稳定性验算在计算作用于围护墙上的侧压力时，只需计算土压力即可；其抗倾覆稳定性安全系数可按下式进行计算[3]：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=1.209>=1.200,满足规范要求33 成都理工大学本科毕业论文图4-8整体稳定性验算简图33 成都理工大学本科毕业论文第5章结论与认识1.经过对场地的岩土工程条件的评价与评价，场地区域稳定性较好，适合建设高层建筑物，其中人工挖孔桩的整体稳定性安全系数Ks=2.274，抗倾覆安全系数Ks=1.209>=1.200,满足规范要求[6]。2.本基坑采用人工挖孔桩，喷锚护壁，土钉支护三种支护措施联合支护，在上部回填土或砂卵石、杂土及细砂层，锚杆施工可采用先喷混凝土再施工锚杆的方法，同时建设方须提供道路边侧地下管网。3．场地类型为Ⅱ类，属降水工程的复杂场地。现场准备备用电源、水泵和排水管，遇情况及时处理。4.设计单位提供设计坐标、高程的交底资料，以及开挖尺寸，边坡的放坡，开挖的具体深度，轴线位置等。5.支护施工时需要一定施工用水、用电[7],建设方提供现场用水点,并提供150KW电源。6.施工过程和建筑物使用期间应进行施工监测和沉降观测，以指导施工和确保建筑物的安全。7．基坑开挖时如发现地基条件和勘察报告不相符时，应进行施工勘察。8.在基坑施工组织方面，建议采用信息化组织施工。33 成都理工大学本科毕业论文致谢本次论文是在李老师的悉心指导下完成的，从论文选题到成文，字里行间均凝聚着老师的诸多心血，李老师丰富的知识、严谨的治学态度、开阔的视野和朴实正直的为人使学生受益匪浅，李老师不仅在学业上严格要求学生，生活上也无微不至的关怀与帮助。在此，谨向李老师最诚挚的感谢！本次论文的顺利完成，也离不开我系的很多老师和我的同学们的关心和帮助，还有工地上颜工的悉心教导和照顾，在此，真心感谢所有关心、支持和帮助过我的老师、同学和朋友！33 成都理工大学本科毕业论文参考文献[1]该工程岩土工程勘察报告；[2]该工程设计相应图纸；[3]《建筑基坑支护技术规范》（JGJ120-99）；[4]《基坑土钉护壁规程》(CECS96-97)；[5]《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）；[6]《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）；[7]《成都市建筑工程深基坑施工安全管理暂行办法》,川建委发[2002]712号；[8]《锚杆喷射混凝土护壁技术规范》（GB50086-2001）；[9]李天斌、许强.岩土工程设计（第三版）[M]成都理工大学2006[10]张卓元、王士天、王兰生.工程地质分析原理[M]200433 成都理工大学本科毕业论文附件附图一基坑护壁施工平面总图（1:200）附图二人工挖孔桩施工详图（1:200）附图三基坑喷锚支护立面图（1:200）附图四钢筋锚杆大样图（1:200）34'