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摘要
該工程為某中央商務(wù)大廈基坑支護(hù)設(shè)計(jì)，座落于長(zhǎng)江三角洲的常州市。上部建筑樓高28層，占地面積1920平方米。其主要工程概況如下：
建筑面積：30302平方米；建筑結(jié)構(gòu)體系：框架-剪力墻為結(jié)構(gòu)體系；基坑尺寸：50m×40m（矩形）；基坑設(shè)計(jì)深度：14m；支護(hù)方案：鉆孔灌注樁和錨桿、土釘墻支護(hù)方案圍護(hù)。
為滿足基坑土方開挖及周圍環(huán)境的安全性要求，該基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)結(jié)合了工程地質(zhì)勘查資料，分別在基坑南、北側(cè)采用鉆孔灌注樁+錨桿，在基坑?xùn)|、西側(cè)土釘墻支護(hù)，并采用雙軸攪拌樁止水。本設(shè)計(jì)說明書介紹了該深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)的主要設(shè)計(jì)情況，并且羅列了基坑的施工監(jiān)測(cè)方案及其施工組織設(shè)計(jì)。此外，還對(duì)支擋結(jié)構(gòu)的內(nèi)力、配筋、穩(wěn)定性、降水進(jìn)行了詳細(xì)地計(jì)算，驗(yàn)證此設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性和合理性。采用同濟(jì)啟明星軟件對(duì)計(jì)算內(nèi)容進(jìn)行校核也是該設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一。
關(guān)鍵詞：深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)；支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；土釘墻設(shè)計(jì)；理正電算
內(nèi)容
中文摘要
Title: The Design of Foundation Fit Support In a Central Business Building
Abstract
This project is the foundation pit support design of a central business,which is located in Changzhou,the Yangtze River Delta.The upper building height is 28-storey,which covers an area of 1920 square meters.Design information is as follows:Construction area: 30302 square meters;Building structure : Frame-Shear Sall structure system;Foundation pit size: 50m×40m (Rectangle);Foundation pit design depth: 14 meters;Supporting scheme: Bored Pile wihe Anchor, Soil Nailing Retaining Wall.
The foundation pit supporting structure is designed with the combination of engineering geological survey data,in order to meet the safety requirements of the excavation of foundation pit and the surrounding environment.In the south and the north side of the foundation pit,the project uses the bored concrete pile with anchor.Meanwhile，in the east and the west side of the foundation pit,the project uses the soil nailing wall.In addition，this project also uses dual mixing pile shaft seal.The graduation design specification introduces the main content of the pit support design of deep foundation.And the construction monitoring scheme and the construction organization design of the foundation pit are listed.Besides,The internal force, reinforcement, stability and precipitation of retaining structure are calculated in detail.In the end,it verified the rationality of the design.Using software to verify calculation is one of the main contents of the graduation design.
Keywords: Deep excavation pit; Bored concrete pile design; Bolt design; Soil nailing walls design; Software checked
畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）外文摘要
目錄
前言 7
第一章 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)資料 8
1.1 工程概況及工程地質(zhì) 8
1.2 工程周圍環(huán)境 8
第二章 設(shè)計(jì)依據(jù)和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 10
2.1 基坑工程設(shè)計(jì)依據(jù) 10
2.2 工程等級(jí)的確定 10
2.3 基坑設(shè)計(jì)控制原則 11
第三章 基坑支護(hù)方案選擇 12
3.1 支護(hù)體系的組成 12
3.2 支護(hù)結(jié)構(gòu)分類 12
3.2.1 透水擋土結(jié)構(gòu) 13
3.2.2 止水擋土結(jié)構(gòu) 14
3.2.3 支撐部分 16
3.3 支護(hù)方案的分析和選型 18
3.3.1 計(jì)算區(qū)段分析 18
3.3.2 參數(shù)資料 18
3.3.3 支護(hù)方案的確定 19
第四章 南、北側(cè)鉆孔灌注樁的設(shè)計(jì)與計(jì)算 21
4.1 鉆孔灌注樁支護(hù)方案概述 21
4.2 鉆孔灌注樁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 21
4.2.1 單位寬度主動(dòng)土壓力的計(jì)算 23
4.2.2 單位寬度被動(dòng)土壓力的計(jì)算 26
4.2.3 確定凈土壓力為零的點(diǎn)O 26
4.2.4 分段計(jì)算固端彎矩 27
4.2.5 彎矩分配 29
4.2.6 計(jì)算支點(diǎn)反力 30
4.2.7 樁入土深度x計(jì)算 31
4.3 鉆孔灌注樁的配筋設(shè)計(jì) 31
4.3.1 樁體縱向配筋計(jì)算 31
4.3.2 柱體構(gòu)造配筋計(jì)算 32
4.3.3 冠梁設(shè)計(jì) 33
第五章 南、北側(cè)錨桿的設(shè)計(jì)和計(jì)算 35
5.1 錨拉結(jié)構(gòu)方案概述 35
5.1.1 錨桿支撐結(jié)構(gòu)相關(guān)規(guī)定 35
5.1.2 錨桿布置的相關(guān)規(guī)定 35
5.1.3錨桿設(shè)計(jì)的相關(guān)規(guī)定 36
5.2 錨桿的內(nèi)力計(jì)算 37
5.2.1 錨桿參數(shù) 37
5.2.2 錨桿A的設(shè)計(jì)計(jì)算 38
5.2.3 錨桿B的設(shè)計(jì)計(jì)算 39
5.2.4 錨桿C的設(shè)計(jì)計(jì)算 39
第六章 東、西側(cè)復(fù)合土釘墻的設(shè)計(jì)與計(jì)算 41
6.1 土釘墻的設(shè)計(jì)計(jì)算 41
6.1.1 主動(dòng)土壓力的計(jì)算 41
6.1.2 土釘長(zhǎng)度計(jì)算 42
6.1.3 計(jì)算參數(shù) 44
6.1.4 土釘軸向拉力調(diào)整系數(shù)計(jì)算 45
6.1.5單根土釘軸向拉力標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算 46
6.1.6 土釘在滑動(dòng)面外的長(zhǎng)度的計(jì)算 47
6.1.7 土釘長(zhǎng)度 L 計(jì)算 47
6.2 土釘選筋計(jì)算 48
6.3 復(fù)合土釘墻支護(hù)面層設(shè)計(jì) 49
6.3.1 面層荷載 49
6.3.2 面層板內(nèi)力 50
6.3.3 面層板配筋 50
第七章 基坑穩(wěn)定性驗(yàn)算 54
7.1 概述 54
7.2 驗(yàn)算內(nèi)容 54
7.3 驗(yàn)算方法及計(jì)算過程 54
7.3.1 基坑的整體滑動(dòng)穩(wěn)定性驗(yàn)算 54
7.3.2 基坑抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算 57
7.3.3 基坑抗隆起穩(wěn)定性驗(yàn)算 58
7.3.4 基坑抗?jié)B流穩(wěn)定性驗(yàn)算 60
第八章 基坑止水設(shè)計(jì) 62
8.1 基坑止水設(shè)計(jì) 62
8.1.1 水井型 62
8.1.2 井點(diǎn)管埋設(shè)深度計(jì)算 62
8.1.3 環(huán)形井點(diǎn)引用半徑 63
8.1.4 井點(diǎn)抽水影響半徑 63
8.1.5 基坑涌水量計(jì)算 63
8.1.6 基坑單井出水量計(jì)算 65
8.1.7 基坑單井?dāng)?shù)量和井間距確定 66
8.1.8 各井點(diǎn)單井過濾器進(jìn)水部分長(zhǎng)度驗(yàn)算 66
8.1.9 基坑井降水深度驗(yàn)算 66
8.2 排水設(shè)計(jì) 67
第九章 同濟(jì)啟明星驗(yàn)算 68
9.1 工程概況 68
9.1.1 土層參數(shù) 68
9.1.2 基坑周邊荷載 68
9.2 開挖與支護(hù)設(shè)計(jì) 68
9.2.1 擋墻設(shè)計(jì) 69
9.2.2 支撐(錨)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 69
9.2.3 工況順序 70
9.3 計(jì)算原理描述 71
9.3.1 圍護(hù)墻主動(dòng)側(cè)土壓力計(jì)算 71
9.3.2 圍護(hù)墻被動(dòng)側(cè)土壓力計(jì)算 72
9.3.3 水壓力計(jì)算 73
9.3.4 圍護(hù)墻內(nèi)力變形計(jì)算 73
9.3.5 地表沉降計(jì)算 76
9.3.6 抗傾覆計(jì)算 76
9.3.7 整體穩(wěn)定計(jì)算 77
9.3.8 抗?jié)B流穩(wěn)定計(jì)算 79
9.3.9 錨桿抗拔計(jì)算 79
9.3.10 坑底抗隆起計(jì)算 79
9.4 內(nèi)力變形計(jì)算 81
9.4.1 計(jì)算參數(shù) 81
9.4.2 計(jì)算結(jié)果 81
9.5 整體穩(wěn)定計(jì)算 82
9.5.1 計(jì)算參數(shù) 82
9.5.2 計(jì)算結(jié)果 83
9.6 坑底抗隆起計(jì)算 83
9.6.1 計(jì)算參數(shù) 83
9.6.2 計(jì)算結(jié)果 84
9.7 抗?jié)B流穩(wěn)定計(jì)算 84
9.7.1 計(jì)算參數(shù) 84
9.7.2 計(jì)算結(jié)果 84
9.8 錨桿抗拔計(jì)算 84
9.8.1 計(jì)算參數(shù) 84
9.8.2 計(jì)算結(jié)果 85
9.9 其他計(jì)算 85
9.9.1 抗傾覆計(jì)算 85
9.9.2 地表沉降計(jì)算 86
第十章 監(jiān)測(cè)方案 87
10.1 基坑監(jiān)測(cè) 87
10.1.1 監(jiān)測(cè)內(nèi)容 87
10.1.2 位移觀測(cè) 87
10.1.3 沉降監(jiān)測(cè)測(cè) 87
10.2 觀測(cè)精度及技術(shù)要求 87
10.2.1 觀測(cè)時(shí)間的確定 88
10.2.2 場(chǎng)地查勘與記錄 88
10.2.3 觀測(cè)要點(diǎn) 88
10.2.4 變形資料的收集和處理 88
10.2.5 觀測(cè)內(nèi)容 88
10.2.6 作業(yè)規(guī)范 88
10.2.7 一般情況的處理 89
10.2.8 最終成果和技術(shù)報(bào)告 89
10.2.9 監(jiān)測(cè)與測(cè)試的控制要求 89
第十一章 施工組織設(shè)計(jì) 90
11.1 主要施工順序 90
11.2 主要配備和監(jiān)視測(cè)量裝置計(jì)劃 90
11.2.1 主要?jiǎng)趧?dòng)力配備 90
11.2.2 主要施工機(jī)械配備 91
11.2.3 監(jiān)視和測(cè)量裝置 92
11.2.4主要施工材料試驗(yàn)計(jì)劃 93
11.2.5勞動(dòng)防護(hù)用品配置計(jì)劃 93
11.3 施工工期與進(jìn)度計(jì)劃 93
11.4 組織管理機(jī)構(gòu) 94
11.5 施工準(zhǔn)備 94
11.5.1 現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備 94
11.5.2 技術(shù)準(zhǔn)備 95
11.5.3 材料機(jī)械準(zhǔn)備 95
11.6 施工方法、施工工藝及技術(shù)措施 95
11.6.1 主要分項(xiàng)工程施工方法 95
11.6.2 施工工藝 96
11.6.3 主要技術(shù)措施 100
11.7 質(zhì)量保證措施 103
11.7.1 工程質(zhì)量目標(biāo) 103
11.7.2 土方工程質(zhì)量要求 103
11.7.3 橫撐質(zhì)量要求 104
11.8 環(huán)保管理及措施 104
11.8.1 環(huán)境目標(biāo) 104
11.8.2 環(huán)境指標(biāo) 105
11.8.3 環(huán)境控制措施 105
11.9 安全防火管理 107
11.10 工程監(jiān)測(cè)與信息施工 108
11.11 技術(shù)資料管理 109
11.11.1 工程歸檔資料 109
11.11.2 資料收集整理要求 109
11.11.3 資料保證措施 109
第十二章 結(jié)論 111
參 考 文 獻(xiàn) 112
鳴 謝 113
6
前言
基坑工程在經(jīng)過世世輩輩地演變，已成為古老而具有時(shí)代特點(diǎn)的巖土工程課題，放坡開挖和簡(jiǎn)易木樁圍護(hù)甚至可以追溯到遠(yuǎn)古時(shí)代。工程建設(shè)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，高層建筑如雨后春筍脧迅速發(fā)展，促進(jìn)了建筑科學(xué)技術(shù)、施工機(jī)械器具和建筑材料的更新與發(fā)展。此外，為保證上層建筑的各方面的穩(wěn)定性要求，建筑的基礎(chǔ)都必須滿足地嵌固深度的要求。建筑高度越高，其基礎(chǔ)的嵌固深度也變得越深，對(duì)基坑支護(hù)設(shè)計(jì)的要求也相應(yīng)增高。隨著國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的進(jìn)步和國(guó)內(nèi)外經(jīng)濟(jì)文化交流的深入，深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)測(cè)技術(shù)已成為近年來(lái)頻頻遇到的技術(shù)難題。深基坑的支護(hù)設(shè)計(jì)不僅要確保受力結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，而且還要達(dá)到變形控制指標(biāo)，以保證基坑的承載能力極限狀態(tài)和正常使用狀態(tài)極限的穩(wěn)定性。近年來(lái)，基坑及坑外土體移動(dòng)的監(jiān)測(cè)技術(shù)，大大保證了基坑周邊建筑、道路、城市管線的正常運(yùn)行。
深基坑支護(hù)工程與其他獨(dú)立的工程不同，是一個(gè)蘊(yùn)藏了多種工程體系在內(nèi)的綜合問題。深基坑支護(hù)的設(shè)計(jì)思路結(jié)合了結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料力學(xué)、土力學(xué)、地基基礎(chǔ)、鋼筋混凝土設(shè)計(jì)、抗震設(shè)計(jì)、原位測(cè)試等多種學(xué)科知識(shí)。其現(xiàn)場(chǎng)施工需要具備豐富的施工經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合擬建場(chǎng)地的土質(zhì)數(shù)據(jù)和周邊環(huán)境，才能設(shè)計(jì)出一套滿足力學(xué)性能、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的支護(hù)結(jié)構(gòu)方案。支護(hù)結(jié)構(gòu)方案與場(chǎng)地工程勘察、支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工開挖、基坑穩(wěn)定驗(yàn)算、降排水設(shè)計(jì)、施工管理、監(jiān)測(cè)等密切相關(guān)?；釉O(shè)計(jì)的理論是歷史理論驗(yàn)證的產(chǎn)物，故有其待完善性，所以任何工程的展開都是對(duì)理論的完善和發(fā)展。
本畢業(yè)設(shè)計(jì)題目為《常州市某28層中央商務(wù)大廈基坑支護(hù)設(shè)計(jì)》。內(nèi)容包括：基坑概況；支護(hù)結(jié)構(gòu)的選擇；支護(hù)體系內(nèi)力計(jì)算；穩(wěn)定性驗(yàn)算；止排水設(shè)計(jì)；理正驗(yàn)算；基坑監(jiān)測(cè)及施工組織設(shè)計(jì)。畢業(yè)設(shè)計(jì)采用手算為主，理正軟件驗(yàn)算為輔。由于基坑支護(hù)的設(shè)計(jì)在大學(xué)四年課程學(xué)習(xí)中接觸較少，再加工程經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識(shí)有限，本設(shè)計(jì)如出現(xiàn)個(gè)別缺點(diǎn)和錯(cuò)誤，歡迎評(píng)閱老師批評(píng)指正。
設(shè)計(jì)人
2016年6月
114
第一章 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)資料
1.1 工程概況及工程地質(zhì)
擬建常州市某中央商務(wù)大廈，建筑高28層，占地面積為1920 m2，建筑面積為30302 m2，采用框架—剪力墻為結(jié)構(gòu)體系，基坑的平面形狀為矩形，尺寸約為50 m × 40 m，綜合考慮安全性、經(jīng)濟(jì)性、周邊場(chǎng)地狀況以及土質(zhì)情況等因素決定采用鉆孔灌注樁+錨桿、復(fù)合土釘墻支護(hù)方案圍護(hù)，基坑深度定為14 m。
地基土為第四系全新統(tǒng)濱海相及淺海相沉積的粘性土，在基坑支護(hù)影響范圍內(nèi)，自上而下有下列土層：
① 層雜填土：灰色，濕，稍密，主要由碎石、碎磚、建筑垃圾組成，硬質(zhì)含量30% ~ 60%，填齡大于5年，層厚1.5～2.0m。
② 層粉質(zhì)粘土：灰色，濕，稍密，可塑～硬塑，含少量鐵錳結(jié)核，稍有光澤，無(wú)搖震反應(yīng)，干強(qiáng)度中等，韌性中等，層厚1.5～3.0m。
③ 層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土：灰黃色～灰色，飽和，軟塑～流塑，不均勻的夾雜粉土團(tuán)塊或薄層，層底粉粒含量漸多，無(wú)搖震反應(yīng)，干強(qiáng)度中等，韌性中等，土質(zhì)較均勻，層厚3.5～5.0m。
④ 層粘質(zhì)粉土：灰色，很濕，稍密，夾雜較多淤質(zhì)黏性土薄層或粉砂，砂質(zhì)土團(tuán)塊，具層理，搖震反應(yīng)中等，無(wú)光澤反應(yīng)，干強(qiáng)度低，韌性低，2.5～3.5m。
⑤ 層淤泥質(zhì)粘土：灰黃色～灰色，很濕，軟塑～流塑，不均勻的夾雜粉土團(tuán)塊或薄層，層底粉粒含量漸多，無(wú)搖震反應(yīng)，干強(qiáng)度中等，韌性中等，土質(zhì)較均勻，層厚4.0～8m。
⑥ 粉質(zhì)粘土：灰色，濕，可塑，局部軟塑，稍有光澤，無(wú)搖震反應(yīng)，干強(qiáng)度中等，韌性中等，層厚6.0～8.5m。
⑦ 層卵礫石：黃褐色，由稍密卵礫石及中粗砂組成，卵礫石為渾圓～次圓狀，主要成分為石英巖，粒徑4～50mm，含量約60%。
室外天然地平為-0.5m，地下水屬潛水類型，地下水穩(wěn)定，水位埋深為2m。
1.2 工程周圍環(huán)境
根據(jù)《基坑工程支護(hù)手冊(cè)》，在大中城市中建筑物稠密地區(qū)進(jìn)行基坑工程施工，宜對(duì)下述內(nèi)容進(jìn)行調(diào)查：
（1） 周圍建(構(gòu))筑物的分布，及其與基坑邊線的距離；
（2） 周圍建(構(gòu))筑物的上部結(jié)構(gòu)型式、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)及埋深、有無(wú)樁基和對(duì)沉降差異的敏感程度，需要時(shí)要收集和參閱有關(guān)的設(shè)計(jì)圖紙；
（3） 周圍建筑物是否屬于歷史文物或近代優(yōu)秀建筑，或?qū)κ褂糜写鈬?yán)格的要求；
（4） 如周圍建(構(gòu))筑物在基坑開挖之前已經(jīng)存在傾斜、裂縫、使用不正常等情況通過拍片、繪圖等手段收集有關(guān)資料。必要時(shí)要請(qǐng)有資質(zhì)的單位事先進(jìn)行分析鑒定。
本工程建址為一塊已拆遷的空地，南側(cè)為某大廈的附屬建筑，該建筑結(jié)構(gòu)為6層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，其地下室邊墻距離車站東邊墻約8m，基礎(chǔ)為30m深的450mm×450mm靜壓預(yù)制樁。東側(cè)為某賓館，該建筑為7層框架結(jié)構(gòu)，片筏基礎(chǔ)，柱下450mm×450mm靜壓預(yù)制樁，深度24m。
在工程的北側(cè)，有二幢電力建設(shè)公司的磚混結(jié)構(gòu)多層房屋，其中一幢為7層，1幢為4層，均為條形基礎(chǔ)，結(jié)構(gòu)較差。兩幢建筑距基坑北邊線15m。
北側(cè)道路下有若干地下市政管線，與本工程關(guān)系密切的是下水管道、電力380V和電信排管。地面超載取為20kN/m2。
第二章 設(shè)計(jì)依據(jù)和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)
2.1 基坑工程設(shè)計(jì)依據(jù)
1. 施工技術(shù)調(diào)查資料和設(shè)計(jì)文件資料；
2. 施工技術(shù)及驗(yàn)收規(guī)范、規(guī)程；
3. 主要適用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范：
（1） 《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》 （JG 120-2012）啦
（2） 《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》 （JGJ 94-2014）
（3） 《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》 （GB 50010-2011）
（4） 《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》 （GB 50007-2011）
（5） 《建筑基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造》 （11SG814）
（6） 《基坑支護(hù)設(shè)計(jì)手冊(cè)》劉建行編著.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社.2009
（7） 《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》 （GB 50202-2013）
2.2 工程等級(jí)的確定
在基坑方案總體設(shè)計(jì)中,必須根據(jù)周圍環(huán)境要求、工程功能要求等制定出安全而合理的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。
按深基坑工程已有工程經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)周圍環(huán)境保護(hù)要求，將基坑變形控制標(biāo)準(zhǔn)分為四個(gè)等級(jí)如表 2-1所示。
表 2-1 基坑變形控制保護(hù)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)
保護(hù)等級(jí)
地面最大沉降量及圍護(hù)墻水平移控制要求
環(huán)境保護(hù)要求
特級(jí)
1. 地面最大沉降量≤0.1% H；
2. 圍護(hù)墻最大水平位移≤0.14% H；
3. K ≥2.2
離基坑 10m，周圍有地鐵，共同溝、煤氣管、大型壓力總水管等重要建筑及設(shè)施必須確保安全
一級(jí)
1. 地面最大沉降量≤0.2% H；
2. 圍護(hù)墻最大水平位移≤0.3 H；
3. K≥2.0
離基坑周圍 H 范圍內(nèi)設(shè)有重要干線、水管、大型在使用的構(gòu)筑物、建筑物
二級(jí)
1. 地面最大沉降量≤0.5% H；
2. 圍護(hù)墻最大水平位移≤0.7% H；
3. K≥1.5
在基坑周圍 H 范圍內(nèi)設(shè)有較重要支線管線和一般建筑、設(shè)施
三級(jí)
1. 地面最大沉降量≤1% H；
2. 圍護(hù)墻最大水平位移≤1.4%H；
3. K≥1.2
在基坑周圍 30m 范圍內(nèi)設(shè)有需保護(hù)建筑設(shè)施和管線構(gòu)筑物
注：H為基坑開挖深度，在14m左右，K為抗隆起安全系數(shù)，按圓弧滑動(dòng)公式算出。
根據(jù)以上標(biāo)準(zhǔn)，該工程等級(jí)可以確定為二級(jí)。
2.3 基坑設(shè)計(jì)控制原則
（1） 全面響應(yīng)招標(biāo)文件，嚴(yán)格遵守招標(biāo)文件的各項(xiàng)條款。
（2） 采用先進(jìn)、成熟、有效、切實(shí)可行的施工方案，確保在業(yè)主要求工期內(nèi)，安全、優(yōu)質(zhì)、高效、低耗地完成本標(biāo)段施工任務(wù)。
（3） 充分考慮本標(biāo)段工程特點(diǎn)和周邊施工環(huán)境，最大限度地降低工程施工對(duì)城市秩序、環(huán)境衛(wèi)生、市容市貌、地面交通、既有設(shè)施安全及市民正常生活帶來(lái)的不利影響。
（4） 嚴(yán)格貫徹“安全第一”的原則，采用監(jiān)控量測(cè)措施和信息反饋系統(tǒng)指導(dǎo)施工，確保施工安全、環(huán)境安全及周邊建筑物安全。
（5） 確保工程質(zhì)量和工期。
（6） 文明施工和環(huán)境保護(hù)達(dá)到政府及業(yè)主的要求。
（7） 堅(jiān)持優(yōu)化技術(shù)方案和推廣應(yīng)用“四新”成果，加強(qiáng)科技創(chuàng)新和技術(shù)攻關(guān)，應(yīng)用新技術(shù)、新材料、新工藝、新設(shè)備，確保工程全面創(chuàng)優(yōu)。
（8） 加強(qiáng)施工管理，提高生產(chǎn)效率，降低工程造價(jià)。
第三章 基坑支護(hù)方案選擇
3.1 支護(hù)體系的組成
當(dāng)基坑工程的土方開挖、采用有支護(hù)開挖方式時(shí)，在基坑土方開挖之前則需先施工支護(hù)體系。
支護(hù)體系按其工作機(jī)理和材料特性，分為水泥土擋墻體系、排樁和板墻式支護(hù)體系和邊坡穩(wěn)定式三類。
水泥土擋墻體系，依靠其本身的自重和剛度保護(hù)坑壁，一般不設(shè)支撐，特殊情況下經(jīng)采取措施后亦可局部加設(shè)支撐。
排樁和板墻式支護(hù)體系，通常由圍護(hù)墻、支撐(或土層錨桿)及防滲帷幕等組成。
3.2 支護(hù)結(jié)構(gòu)分類
深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)分類簡(jiǎn)圖見表 3-1。
表 3-1 深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)分類表
支
護(hù)
結(jié)
構(gòu)
擋土部分
透水擋土結(jié)構(gòu)
1. H 型鋼、工字鋼樁加插板
2. 疏排灌注樁鋼絲網(wǎng)水泥抹面
3. 密排樁（灌注樁、預(yù)制樁）
4. 雙排樁擋土
5. 連拱式灌注樁
6. 樁墻合一，地下室逆作法
7. 土釘支護(hù)
8. 插筋補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)
止水擋土結(jié)構(gòu)
1. 地下連續(xù)墻
2. 深層攪拌水泥土樁、墻
3. 深層攪拌水泥樁、加灌注樁
4. 密排樁間加高壓噴射水泥樁
5. 密排樁間加化學(xué)注漿樁
6. 鋼板樁
7. 閉合拱圈墻
支撐拉結(jié)部分
1. 自立式（懸臂樁、墻）
2. 錨拉支護(hù)（錨拉梁、樁）
3. 土層錨桿
4. 鋼管、型鋼支撐（水平撐）
5. 斜撐
6. 環(huán)梁支護(hù)體系
7. 逆作法施工
3.2.1 透水擋土結(jié)構(gòu)
（1） H型鋼（工字鋼）樁加橫插板擋土
適用范圍：適用于粘土砂土地下水位低的土質(zhì)，水位高或有上層滯水時(shí)，應(yīng)降水使水位低于基坑標(biāo)高，軟土地基也可用，但應(yīng)慎重。
特點(diǎn)：a. H型鋼樁一次投資費(fèi)用大，支護(hù)工程完畢后，要將樁拔出，否則很不經(jīng)濟(jì)。拔出后按攤銷費(fèi)計(jì)算，比灌注樁節(jié)省。b. 打樁和拔樁噪聲大擾民。c. 當(dāng)H型鋼為懸臂時(shí)，位移量大，要計(jì)算位移量，在設(shè)置支撐或錨桿時(shí)，其位置要計(jì)算，避免產(chǎn)生過大位移影響構(gòu)筑物及臨近建筑。d. 與錨桿及坑內(nèi)支撐結(jié)合支護(hù)，可得到滿意的支護(hù)效果。
（2） 間隔式（疏排）混凝土灌注樁加鋼絲網(wǎng)水泥抹面護(hù)壁
適用范圍：適用各種粘土、砂土地下水位低的地質(zhì)情況。
特點(diǎn)：a. 灌注樁施工較為簡(jiǎn)便，無(wú)震動(dòng)、無(wú)噪音、不擾民，本身有間隔，比密排樁施工方便。b. 比較經(jīng)濟(jì)節(jié)省。c. 工程基礎(chǔ)亦為灌注樁時(shí)，可以同步施工，省工期（即支護(hù)樁與工程可同時(shí)施工）。d. 水泥用量較大，水下澆筑混凝土，質(zhì)量不易控制。
（3） 密排樁（灌注樁、預(yù)制樁）
適用范圍：粘土、砂土、軟土、淤泥質(zhì)土皆可應(yīng)用。
特點(diǎn)：a. 密排樁比地下連續(xù)墻施工簡(jiǎn)便，整體性不如地下連續(xù)墻，如做好防滲措施（加水泥壓力注漿等），其防水、擋土功能與地下連續(xù)墻相似。b. 較疏排樁受力性能好。c. 密排樁不作防水抗?jié)B措施，仍不能止水。
（4） 雙排灌注樁
適用范圍：粘土、砂土地質(zhì)，地下水位較低的地區(qū)。
特點(diǎn)：a. 剛度大，位移小，施工簡(jiǎn)便。b. 單排懸臂式不能支護(hù)的深度，以雙排懸臂樁支護(hù)，位移不大。c. 節(jié)約錨桿材料及施工工期。
（5） 連拱式灌注樁擋土
適用范圍：粘土、砂土及軟土地質(zhì)。
特點(diǎn)：a. 節(jié)省投資、節(jié)省鋼材。b. 施工簡(jiǎn)便，可以滿足較深基坑的支護(hù)。c. 樁頂圈梁較寬，剛度大、位移小。
（6） 樁墻合一地下室逆作法
適用范圍：a. 粘土、砂土、地下水位低的地質(zhì)。b. 以樁作基礎(chǔ)的工程。c. 厚大筏板的工程難以采用。
特點(diǎn)：a. 支護(hù)樁系永久支護(hù)，設(shè)計(jì)地下室外墻可以不考慮墻的擋土作用，只須保證防水抗?jié)B作用。b. 場(chǎng)地內(nèi)不用留出肥槽，特別適合場(chǎng)地狹小的工程施工，因無(wú)肥槽，節(jié)約挖填土方。c. 以樓板作支撐，節(jié)約支撐、錨桿的費(fèi)用。d. 因地下室逆作，不需先支護(hù)后做正是工程，可以節(jié)約工期。e. 與地下連續(xù)墻的逆作法不同，在于墻不能承重，且墻系后做。f. 不能采用機(jī)械大面積挖土。
（7） 土釘支護(hù)
適用范圍：a. 水位低的地區(qū)，或能保證降水到基坑面以下。b. 粘土、砂土和粉土。c. 基坑深度一般在15m左右。國(guó)內(nèi)資料表明土釘支護(hù)已做到18m。
特點(diǎn)：a. 施工設(shè)備較簡(jiǎn)單。b. 比用擋土樁錨桿施工簡(jiǎn)便。c. 施工比較快速，節(jié)省工期。d.造價(jià)經(jīng)濟(jì)。
（8） 插筋補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)
適用范圍：a. 非飽和土。b. 有地下水須降水。c. 基坑深不超過 10m。d. 每次土方開挖2～4m。e. 挖土必須配合插筋補(bǔ)強(qiáng)作業(yè)。
特點(diǎn)：a. 施工設(shè)備簡(jiǎn)單。b. 插筋施工簡(jiǎn)易。c. 須與挖土方配合。d. 配合好施工速度快，省工期。e. 節(jié)省造價(jià)較多。
3.2.2 止水擋土結(jié)構(gòu)
（1） 地下連續(xù)墻
適用范圍：a. 對(duì)土質(zhì)的適應(yīng)性強(qiáng)，基本適用于所有土質(zhì)，特別對(duì)軟土地質(zhì)更有利于施工。b. 對(duì)相鄰建筑物較近的工程，特別適宜用地下連續(xù)墻。c. 施工時(shí)噪音及震動(dòng)較低，是和于環(huán)境要求嚴(yán)格的地區(qū)施工。
特點(diǎn)：a. 地下連續(xù)墻止水性好，能承受垂直荷載，剛度大，能承受土壓力、水壓力的水平荷載。由于它的這些特性，因此地下連續(xù)墻有擋土、抗?jié)B和承重的性能，是深基坑支護(hù)的多功能結(jié)構(gòu)。b. 對(duì)相鄰建筑物、構(gòu)筑物影響甚小。已有測(cè)定記錄在離已有建筑物 20cm 處可以進(jìn)行深基坑的施工，并無(wú)影響。c. 可以施工成任意形狀，墻體深度易于控制，可建造剛度很大的墻體。d. 使用機(jī)械設(shè)備較多，造價(jià)較貴。e. 泥漿配置要求高，需建泥漿回收重復(fù)使用的系統(tǒng)。f. 如將地下連續(xù)墻作為建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)墻體，則應(yīng)重新計(jì)算其造價(jià)，是否昂貴。g. 可以與錨桿結(jié)合支護(hù)，也可以在基坑內(nèi)作內(nèi)支撐。
（2） 深層攪拌水泥土墻
適用范圍：a. 軟土地區(qū)加固地基。b. 可作為防滲墻，阻止地下水滲透水流。c. 對(duì)樁側(cè)或樁背后的軟土加固，能增加側(cè)向承載力。
特點(diǎn)：a. 水泥用量小，為被加固土重量的 7%～15%。b. 減少沉降量，提高邊坡的穩(wěn)定性。c. 防止地下水滲透。d. 節(jié)省費(fèi)用。
（3） 深層攪拌水泥樁墻與擋土樁結(jié)合支護(hù)
適用范圍：a. 在軟土豐水地區(qū)的基坑支護(hù)。b. 基坑支護(hù)深度可達(dá) 10m 左右。
特點(diǎn)：a. 深層攪拌水泥樁除能止水外、對(duì)樁側(cè)、樁背的軟土加固，能增加樁的側(cè)向承載力。b. 基坑四周地下水封閉后，坑內(nèi)降水不影響鄰近建筑物，起到防止建筑沉降的作用。
（4） 密排樁間加高壓噴射水泥注漿樁
適用范圍：a. 對(duì)砂類土、粘性土、黃土和淤泥土用高壓噴射水泥注漿樁效果更好。b. 對(duì)礫石直徑過大，礫石含量過多及大量纖維質(zhì)的腐植土，噴射質(zhì)量稍差。c. 對(duì)于地下水流速過大，噴射漿液無(wú)法在注漿管周圍凝固；土質(zhì)對(duì)水泥有腐蝕性的情況，都不宜用高壓噴射水泥注漿樁。
特點(diǎn)：a. 高壓噴射水泥注漿樁能止水防滲，減少支護(hù)樁承受的土壓力。b. 密排樁與高壓噴射水泥注漿樁組成防水帷幕，地下水不能滲入基坑，僅在坑內(nèi)降水排水，不影響坑外相鄰建筑物的沉降。c. 有類似地下連續(xù)墻的功能，但施工設(shè)備簡(jiǎn)易，施工簡(jiǎn)單。
（5） 密排樁間加化學(xué)注漿樁
適用范圍：a. 砂及砂礫石及軟粘土地區(qū)。b. 濕陷性黃土地區(qū)。
特點(diǎn)：a. 防滲性好，降低孔隙壓力。b. 截?cái)酀B透水流，堵漏性能好。c. 無(wú)須高壓噴射設(shè)備。
（6） 鋼板樁
適用范圍：a. 適于軟土淤泥質(zhì)土及地下水多地區(qū)，易于施工。b. 難于打入密砂及硬粘土中。c. 鋼板樁間咬合不好（必須）保證咬合，就易滲水，涌砂。
特點(diǎn)：a. 鋼板樁整修。b. 安裝圍檁（單圍、雙圍）支架。c. 打設(shè)鋼板樁。d. 使鋼板樁軸線封閉合攏。
（7） 閉合拱圈墻
適用范圍：a. 粘土、砂土和軟土地區(qū)可以使用。b. 飽和軟土及淤泥質(zhì)土不宜采用。
特點(diǎn)：a. 安全可靠，擋土拱圈墻是以受壓為主，結(jié)構(gòu)本身強(qiáng)度破壞或失穩(wěn)可能性甚微。拱圈沿支護(hù)高度分層施工，第一層拱圈合攏后是安全的，第二層拱圈也是安全的。b. 節(jié)省支護(hù)費(fèi)用，在廣州實(shí)踐結(jié)果，比灌注樁節(jié)省40% 以上。節(jié)省鋼筋較多，但須用模板及支撐。c. 施工便利，不須大型施工工具。d. 節(jié)省工期，一般可節(jié)省1～3個(gè)月。
3.2.3 支撐部分
（1） 自立式（懸臂無(wú)支撐）支護(hù)
適用范圍：a. 各種土質(zhì)皆可采用。b. 基坑深，應(yīng)設(shè)計(jì)計(jì)算采用懸臂樁墻是否穩(wěn)妥合理，否則不適用。
特點(diǎn)：a. 無(wú)須基坑內(nèi)設(shè)支撐，也不要樁頂錨拉及使用錨桿。b. 挖土方便，基坑四周支護(hù)完成即可挖土，但灌注樁（排樁或間隔樁）須等樁頂連結(jié)圈梁做完，方能挖土。c. 懸臂部分不能太深，即基坑深時(shí)須采取支撐、錨拉、錨桿等措施。
（2） 錨拉式支護(hù)
適用范圍：a. 上層土為各種土質(zhì)皆可使用。b. 必須有較寬可拉錨的場(chǎng)地。
特點(diǎn)：a. 錨梁或樁需有拉錨的場(chǎng)地。b. 須作錨梁（挖溝埋設(shè)），須打一定深的錨樁。c. 要有一定間距的拉結(jié)鋼筋、鋼索，必須錨緊，否則位移大。d. 造價(jià)較便宜。無(wú)錨桿機(jī)時(shí)施工較便利。e. 可做比自立式（懸臂樁）較深的基坑支護(hù)。
（3） 土層錨桿
適用范圍：a. 一般粘土、砂土地區(qū)皆可應(yīng)用，軟土、淤泥質(zhì)土地區(qū)要試驗(yàn)后應(yīng)用，主要是抗拔力低。b. 地下水壓力較大時(shí)應(yīng)用高壓射水鉆桿鉆成孔，并應(yīng)采用一些措施，防止涌水涌砂。c. 采用樁頂圈梁作錨桿腰梁，可以節(jié)約資金。d. 對(duì)灌注樁、H 型鋼樁、地下連續(xù)墻等擋土結(jié)構(gòu)，都可應(yīng)用錨桿拉結(jié)支護(hù)。
特點(diǎn)：a. 使用錨桿拉結(jié)比坑內(nèi)支撐、挖土方便。b. 錨桿要有一定覆蓋深度，要有一定抗拔力。c. 預(yù)應(yīng)力錨桿對(duì)擋土樁、墻的位移要小。d. 對(duì)壓力水土層及卵礫石層，應(yīng)用高壓射水鉆桿及鉆石鉆桿的鉆機(jī)。e. 錨固段的長(zhǎng)度應(yīng)由計(jì)算并加安全度確定。f. 相鄰錨桿張拉后應(yīng)力損失大，應(yīng)再?gòu)埨{(diào)整。一般應(yīng)力損失及時(shí)效都不太大。g. 錨桿實(shí)際抗拔力應(yīng)作試驗(yàn)后確定。
（4） 鋼管、型鋼水平支撐
適用范圍：a. 軟土、淤泥質(zhì)土粘土地區(qū)皆適用。b. 對(duì)鋼板樁、地下墻在軟土、淤泥質(zhì)土地區(qū)配合應(yīng)用較多。c. 與斜撐配合應(yīng)用，效果好。
特點(diǎn)：a. 是長(zhǎng)期以來(lái)應(yīng)用的方法。b. 是鋼管及型鋼量較多，如能做成工具式支架，則可節(jié)省鋼材。c. 一次投資費(fèi)用較多。d. 開挖土方較不方便。e. 架設(shè)支撐施工簡(jiǎn)便。
（5） 斜撐
適用范圍：a. 施工方法要用中心筑島開挖法。b. 可以與水平支撐方法合用，如上海靜安希爾頓飯店施工的一區(qū)及二區(qū)，使用靈活方便。
特點(diǎn)：a. 必須采用中心筑島開挖法。b. 支撐材料較少，施工簡(jiǎn)便。c. 有地下構(gòu)筑物時(shí)最合宜，否則可用工程基礎(chǔ)，如樁底板墊層等，但須分段施工。d. 充分利用預(yù)留坡面土的作用，節(jié)省支撐材料。
（6） 環(huán)梁支撐法
適用范圍：四周有地下連續(xù)墻、密排擋土樁的情況可作環(huán)梁支護(hù)。
特點(diǎn)：a. 由于環(huán)梁支撐，增加了基坑的穩(wěn)定，減少位移。b. 解決軟土地區(qū)不宜用錨桿、抗剪強(qiáng)度低的問題。c. 用支撐體系，機(jī)械施工困難，且費(fèi)用高。d. 環(huán)形支護(hù)能提高機(jī)械挖土效率，加速土方施工。
（7） 逆作法施工
適用范圍：a. 能采用地下連續(xù)墻的工程都能應(yīng)用逆作法施工。b. 能用樁墻合一的工程只能作地下室逆作法施工。
特點(diǎn)：a. 逆作法施工最大的特點(diǎn)是可以地下、地上同時(shí)施工，充分利用空間、時(shí)間，縮短施工期。b. 利用地下室工程的梁板作為擋土墻的支撐，可不作內(nèi)支撐或錨桿拉結(jié)。c. 節(jié)省工期，加快施工速度。d. 用地下連續(xù)墻逆作法施工，充分利用地下工程結(jié)構(gòu)作為臨時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)，節(jié)約了臨時(shí)支護(hù)的大量投資。e. 充分利用了地下連續(xù)墻的擋土、防滲及承重功能。f. 逆作法施工需假設(shè)棧橋，行駛塔吊，增加設(shè)備及一次性投資。
3.3 支護(hù)方案的分析和選型
3.3.1 計(jì)算區(qū)段分析
擬將基坑分為AB、BC、CD、DA四個(gè)計(jì)算區(qū)段，基坑平面圖見圖 3-1，分段詳情見表 3-4。
北側(cè)道路下有若干地下市政管線
兩幢電力建設(shè)公司的
磚混結(jié)構(gòu)多層房屋
A
B
C
D
40
8
8
某賓館
某大廈的
附屬結(jié)構(gòu)
車站
基坑
50
15
圖 3-1 基坑平面圖及計(jì)算區(qū)段簡(jiǎn)圖（單位：m）
3.3.2 參數(shù)資料
該場(chǎng)地各土層的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)如表 3-2所示。
表 3-2 各土層的主要物理力學(xué)性質(zhì)表
層號(hào)
土層名稱
平均層厚
（m）
含水量
w（%）
重度
(kN/m3)
孔隙比
e
黏聚力
c（kPa）
內(nèi)摩擦角
(°)
飽和重度
(kN/m3)
①
雜填土
2
16
0
9
②
粉質(zhì)粘土
2.5
32.4
18.0
0.78
6
10
17.98
③
淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土
4
40.8
20
1.20
8
11
19.66
④
粘質(zhì)粉土
3
23.4
18
0.90
10
12
19.32
⑤
淤泥質(zhì)粘土
6
45.6
17
1.37
7
14.5
17.46
⑥
粉質(zhì)粘土
7
28
20
0.95
18
18
20.50
⑦
卵礫石
10
21
22
0.52
30
27
21.60
注：表中飽和重度通過公式計(jì)算得。
對(duì)場(chǎng)地土層進(jìn)行了室內(nèi)滲透試驗(yàn)，現(xiàn)將各土層滲透性指標(biāo)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果列于表 3-3。
表 3-3 各土層的滲透性指標(biāo)
層號(hào)
土層名稱
垂直滲透系數(shù)KV
（×10-6 cm/s）
水平滲透系KH
（×10-6 cm/s）
滲透性
①
雜填土
2.62
2.53
微透水
②
粉質(zhì)粘土
3.17
2.47
微透水
③
淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土
8.18
9.29
微透水
④
粘質(zhì)粉土
5.87
4.09
微透水
⑤
淤泥質(zhì)粘土
5.99
4.00
微透水
⑥
粉質(zhì)粘土
32.2
28.9
弱透水
⑦
卵礫石
69000
52000
強(qiáng)透水
3.3.3 支護(hù)方案的確定
綜合支護(hù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和工程環(huán)境，因基坑開挖深度為14m，懸臂式鉆孔灌注樁一般無(wú)法滿足施工安全要求。此外，由于地下連續(xù)墻施工對(duì)環(huán)境的要求和破壞都很大，如果采用地下連續(xù)墻施工的話，會(huì)大大影響經(jīng)濟(jì)效益?？紤]到該工程周圍都有建筑物，而施工的場(chǎng)地有限。初步擬定在北側(cè)（AB）和南側(cè)（CD）采用鉆孔灌注樁+錨桿（錨拉式擋土結(jié)構(gòu)）的支護(hù)方式，在西側(cè)（AC）和東側(cè)（BD）采用復(fù)合土釘墻支護(hù)方式。
詳細(xì)的區(qū)段劃分及支護(hù)方式見表 3-4。
表 3-4 計(jì)算區(qū)段的劃分
段位號(hào)
AB、CD
BC、DA
地面荷載
20kPa
20kPa
開挖深度
14m
14m
支護(hù)方法
鉆孔灌注樁+錨桿
復(fù)合土釘墻
第四章 南、北側(cè)鉆孔灌注樁的設(shè)計(jì)與計(jì)算
4.1 鉆孔灌注樁支護(hù)方案概述
本工程南、北側(cè)采用鉆孔灌注樁支護(hù)，即排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)?；娱_挖時(shí)，宜對(duì)基坑進(jìn)行降水或采用截水帷幕。由于該基坑開挖深度較大，已達(dá)到14m，所以為保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性且具有足夠的剛度，同時(shí)為了限制支護(hù)結(jié)構(gòu)的位移和變形，該工程還采取了錨桿的支撐結(jié)構(gòu)。
4.2 鉆孔灌注樁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算
基坑南側(cè)和北側(cè)（AB、CD）采用鉆孔灌注樁為支擋結(jié)構(gòu)，并采用兩道錨桿為支撐結(jié)構(gòu)。基坑開挖深度為14m，在基坑北側(cè)，有二幢電力建設(shè)公司的磚混結(jié)構(gòu)多層房屋，其中一幢為7層，一幢為4層，均為條形基礎(chǔ)，結(jié)構(gòu)較差。兩幢建筑距基坑北邊線15m，地面超載取為20kN/m2。
各土層參數(shù)計(jì)算表見表 3-2。
土壓力計(jì)算采用水土合算，錨拉式支撐結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算則采用彈性支點(diǎn)法進(jìn)行分析計(jì)算，計(jì)算方法如圖4-1所示。
（a）懸臂式支擋結(jié)構(gòu) （b）錨拉式或支撐式支擋結(jié)構(gòu)
圖 4-1 彈性支點(diǎn)法計(jì)算方法
1—擋土結(jié)構(gòu)；2—由錨桿或支撐簡(jiǎn)化而成的彈性支座；3—計(jì)算土反力的彈性支座
支護(hù)結(jié)構(gòu)外側(cè)的主動(dòng)土壓力強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值、支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)的被動(dòng)土壓力強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值按下列公式計(jì)算。
（4-1）
（4-2）
式中： ───支護(hù)結(jié)構(gòu)外側(cè)，第層土中計(jì)算點(diǎn)的主動(dòng)土壓力強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（kPa）；當(dāng)時(shí)，應(yīng)?。?
───第層土中計(jì)算點(diǎn)所在土層的土體重度；
───第層土中計(jì)算點(diǎn)的埋深；
───支護(hù)結(jié)構(gòu)外側(cè)第個(gè)附加荷載作用下計(jì)算點(diǎn)的土中附加豎向應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值，該工程存在地面超載和條形基礎(chǔ)產(chǎn)生的荷載，其計(jì)算見式4-3；
───分別為第層的主動(dòng)土壓力系數(shù)、被動(dòng)土壓力系數(shù)；
───分別為第層的黏聚力（kPa）、內(nèi)摩擦角；
───支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)，第層土中計(jì)算點(diǎn)的被動(dòng)土壓力強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（kPa）。
該工程北側(cè)建筑有條形基礎(chǔ)，故應(yīng)計(jì)算局部附加荷載作用下的土中附加豎向應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值。條形基礎(chǔ)產(chǎn)生的土中附加和在豎向應(yīng)力計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖4-2所示，其計(jì)算可按下列公式計(jì)算：
（4-3）
式中： ───基礎(chǔ)底部附加應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值（kPa）；
───基礎(chǔ)埋置深度（m）；
───基礎(chǔ)寬度（m）；
───支護(hù)結(jié)構(gòu)外邊緣至基礎(chǔ)的水平距離（m）；
───附加荷載的擴(kuò)散角（°），宜??；
───支護(hù)結(jié)構(gòu)頂面至土中附加豎向應(yīng)力計(jì)算點(diǎn)的豎向距離（m）。
（a）條形或矩形基礎(chǔ) （b）作用在地面的條形或矩形附加荷載
圖 4-2 局部附加荷載作用下的土中附加豎向應(yīng)力計(jì)算
根據(jù)《建筑基坑支護(hù)設(shè)計(jì)手冊(cè)》，鉆孔灌注樁設(shè)計(jì)的計(jì)算步驟為：
1. 根據(jù)朗肯理論計(jì)算主動(dòng)土壓力。
2. 根據(jù)朗肯理論計(jì)算被動(dòng)土壓力。
3. 確定凈土壓力為零的點(diǎn)。
4. 計(jì)算固端彎矩。
5. 彎矩分配。
6. 計(jì)算支點(diǎn)反力。
7. 計(jì)算潛入深度。
8. 配筋計(jì)算。
4.2.1 單位寬度主動(dòng)土壓力的計(jì)算
1. 周邊建筑條形基礎(chǔ)產(chǎn)生的附加應(yīng)力（下標(biāo)括號(hào)中的數(shù)字表示埋深，下同）：
根據(jù)上述工程概況，基坑北邊線據(jù)樓房15m，故、。計(jì)算點(diǎn)的豎向距離，故。
2. 根據(jù)工程概況地面超載：
根據(jù)工程概況，底面超載為20kN/m2，故.
3. 按照朗肯理論計(jì)算主動(dòng)土壓力：
土層①：
作用點(diǎn)位置（距層底）：
土層②：
作用點(diǎn)位置（距層底）：
土層③：
作用點(diǎn)位置（距層底）：
土層④：
作用點(diǎn)位置（距層底）：
土層⑤：
作用點(diǎn)位置（距層底）：
作用點(diǎn)位置（距層底）：
土層⑥：
作用點(diǎn)位置（距層底）：
土層⑦：
作用點(diǎn)位置（距層底）：
4.2.2 單位寬度被動(dòng)土壓力的計(jì)算
土層⑤：
作用點(diǎn)位置（距層底）：
土層⑥：
作用點(diǎn)位置（距層底）：
土層⑦：
作用點(diǎn)位置（距層底）：
4.2.3 確定凈土壓力為零的點(diǎn)O
實(shí)測(cè)結(jié)果表面凈土壓力為零的位置與反彎點(diǎn)位置很接近，可假設(shè)凈土壓力零點(diǎn)即為反彎點(diǎn)。故設(shè)凈土壓力強(qiáng)度零點(diǎn)距離基坑底的距離u，可根據(jù)凈土壓力零點(diǎn)處墻前被動(dòng)土壓力強(qiáng)度與墻后主動(dòng)土壓力強(qiáng)度相等的關(guān)系求得：
土層⑤有：且。
土層⑥有：且，所以土壓力零點(diǎn)在土層⑤⑥之間的交界處。
故取凈土壓力強(qiáng)度零點(diǎn)距離基坑底的距離。
4.2.4 分段計(jì)算固端彎矩
圖 4-3 連續(xù)梁計(jì)算簡(jiǎn)圖
1. 連續(xù)梁AB段彎矩（懸臂）：
4m
q2
q1
52.691
106.129
圖 4-4 BC段計(jì)算簡(jiǎn)圖
B
C
2. 連續(xù)梁BC段彎矩（一端鉸接，一端固接）：
梁BC段如圖所示，B支點(diǎn)荷載，C支點(diǎn)荷載，參考《建筑結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算手冊(cè)》可得：
3. 連續(xù)梁CD段彎矩（兩端固接）：
梁CD段如圖所示，兩端均為固端，其公式見《建筑結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算手冊(cè)》可得：
3m
C
D
q2
q1
98.947
136.955
圖 4-5 CD段計(jì)算簡(jiǎn)圖
4. 連續(xù)梁DEF段彎矩（一端固接，一端鉸接）：
2.5m
3.5m
q1
q2
q3
圖 4-6 DEF段計(jì)算簡(jiǎn)圖
D
E
F
129.176
155.345
l=a+b=6m
梁DEF段如圖所示，F(xiàn)點(diǎn)為零彎矩點(diǎn)，，
，。按《建筑結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算手冊(cè)》可得：
4.2.5 彎矩分配
計(jì)算固端彎矩不平衡，需要用彎矩分配法來(lái)平衡支點(diǎn)C、D彎矩。
C點(diǎn)分配系數(shù)：；
D點(diǎn)分配系數(shù)：；
表 4-1 彎矩分配表
計(jì)算點(diǎn)
B
C
D
F
分配系數(shù)
0.36
0.64
8/11
3/11
—
固端彎矩
+291.926
-291.926
+16.42
-85.612
+91.314
-357.627
彎矩分配
+193.663
+72.623
+96.832
-9.950
-17.690
-30.986
+22.535
+8.351
桿端彎矩
+291.926
-291.926
+6.47
-6.47
+276.556
-276.553
通過彎矩分配，得出各支點(diǎn)的彎矩為：
；
；
4.2.6 計(jì)算支點(diǎn)反力
(a) (b)
2m
2.5m
14.589
37.932
26.543
58.192
A
B
R’B
4m
106.129
52.691
MB
MB
Mc
B
R’B
R’c
C
(c) (d)
C
R’C
D
R’D
98.947
136.955
3m
Mc
MD
R’’D
RF
D
F
129.176
155.345
2.5m
3.5m
MD
圖 4-7 支點(diǎn)反力計(jì)算簡(jiǎn)圖
1. 如圖（a）AB段：
2. 如圖（b）BC段：
3. 如圖（c）CD段：
4. 如圖（d）DEF段：
各支點(diǎn)反力為：
4.2.7 樁入土深度x計(jì)算
鉆孔灌注樁入土深度按照第Ⅱ階段計(jì)算得，設(shè)O處剪力Q2。
樁長(zhǎng)，取27m
4.3 鉆孔灌注樁的配筋設(shè)計(jì)
4.3.1 樁體縱向配筋計(jì)算
根據(jù)《建筑基坑支護(hù)規(guī)程》 B.0.1條，沿周邊均勻配置縱向鋼筋的圓形截面鋼筋混凝土支護(hù)樁，其正截面受彎承載力應(yīng)符合下列規(guī)定：
（4-4）
（4-5）
（4-6）
式中： M ——樁的彎矩設(shè)計(jì)值（kN·m）；
——混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（kN/m2）；
A ——支護(hù)樁截面面積（m2）；
——支護(hù)樁的半徑（m）；
——對(duì)應(yīng)受壓區(qū)混凝土截面面積的圓心角（rad）與2的比值；
——縱向鋼筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（kN/m2）；
——全部縱向鋼筋的截面面積（m2）；
——縱向鋼筋重心所在圓周的半徑（m）；
——縱向受拉鋼筋截面面積與全部縱向鋼筋截面面積的比值，當(dāng)時(shí)，取。
初步設(shè)計(jì)鉆孔灌注樁直徑取1000mm，樁與樁的樁心距為1.5m，取灌注樁混凝土強(qiáng)度為C30，，保護(hù)層厚度c取50mm?？v向受力鋼筋采用HRB400，均勻布置，。
最大彎矩設(shè)計(jì)值為
通過牛頓迭代法演算，解得。
則：，根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》，且，故復(fù)合要求。
設(shè)計(jì)取10Φ16，。
4.3.2 柱體構(gòu)造配筋計(jì)算
根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》 4.3.2第3條：圓截面支護(hù)樁的斜截面承載力，可按界面寬度為1.76r和截面高度為1.6r的矩形截面代替后，按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行計(jì)算，但其剪力設(shè)計(jì)按3.1.7條確定，計(jì)算箍筋截面面積應(yīng)作為支護(hù)樁圓形箍筋的截面面積；4.3.5第3條：箍筋可采用螺旋式箍筋；箍筋直徑不應(yīng)小于縱向受力筋的1/4，且不應(yīng)小于6mm；箍筋間距宜取100mm~200mm。且不應(yīng)大于400mm及樁的直徑。
初步設(shè)計(jì)鉆孔灌注樁采用Φ14@200的螺旋式箍筋，且每隔200mm布置一根Φ20的焊接加強(qiáng)箍筋。
1. 截面尺寸的限制條件：
（4-7）
式中： ——截面腹板高度。此處為有效高度。
——混凝土強(qiáng)度影響系數(shù)。當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)不超過C50，取1.0；當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C80時(shí)，取0.8；期間按現(xiàn)行內(nèi)插法確定。
；；；
，故
，截面滿足要求。
2. 受彎構(gòu)件斜截面承載力應(yīng)符合下列要求：
（4-8）
（4-9）
式中： ——混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；
——截面的有效高度；
——箍筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；
——配置在同一截面內(nèi)箍筋各肢的全部截面面積；
——螺旋式鋼筋的換算面積；
——螺旋式鋼筋單跟間接鋼筋的截面面積；
——間接鋼筋內(nèi)表面之間的距離；
——間接鋼筋沿構(gòu)建方向的間接。
截面承載力復(fù)合要求。
4.3.3 冠梁設(shè)計(jì)
由于本工程采用鉆孔灌注樁作為擋土結(jié)構(gòu)，為了提高支護(hù)體系的穩(wěn)定性形成 閉合結(jié)構(gòu)，根據(jù)要求在鉆孔灌注樁頂部設(shè)置冠梁，增加整體的穩(wěn)定性。
冠梁為鋼筋混凝土矩形梁，寬度不宜小于樁徑，梁高不宜小于樁徑的0.6倍。
本工程設(shè)計(jì)冠梁高度為800mm，寬為1200mm。混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，鋼筋標(biāo)號(hào)為HRB400。按以下公式計(jì)算冠梁的配筋：
（4-10）
式中： ——冠梁的配筋面積；
——樁身的鋼筋實(shí)際面積。
所以。取9Φ32，則。
，故配筋滿足要求。
箍筋采用Φ8@200，冠梁的配筋在滿足穩(wěn)定性且經(jīng)濟(jì)性的情況下可適當(dāng)調(diào)整。
第五章 南、北側(cè)錨桿的設(shè)計(jì)和計(jì)算
5.1 錨拉結(jié)構(gòu)方案概述
本文第四章已對(duì)擋土構(gòu)件鉆孔灌注樁進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算，本章會(huì)對(duì)錨桿支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算。作為支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一部分，錨桿由錨頭、錨具、錨筋（粗鋼筋、鋼絞線、鋼絲索）、塑料套管、分割器及腰梁組成。
錨桿設(shè)計(jì)的內(nèi)容一般包括：確定錨桿層數(shù)、間距、傾角；計(jì)算擋土結(jié)構(gòu)單位長(zhǎng)度所受錨桿的水平力；根據(jù)錨桿的傾角、間距計(jì)算錨桿軸力；計(jì)算錨桿自由段長(zhǎng)度及錨固段長(zhǎng)度；驗(yàn)證擋土墻、樁與錨桿的整體穩(wěn)定性；計(jì)算錨桿的斷面尺寸和錨桿腰梁的斷面尺寸；繪制錨桿施工圖。
5.1.1 錨桿支撐結(jié)構(gòu)相關(guān)規(guī)定
1. 錨拉結(jié)構(gòu)宜采用鋼絞線錨桿；承載力要求低時(shí)，也可以采用鋼筋錨桿；當(dāng)環(huán)境保護(hù)不允許在支護(hù)結(jié)構(gòu)使用功能完成后錨桿桿體滯留在底層內(nèi)時(shí)，應(yīng)采用可拆辛鋼絞線錨桿；
2. 在易塌孔的松散或稍密的砂土、碎石頭、粉土、填土層，高液性指數(shù)的飽和粘性土層，高水壓力的各類土層中，鋼絞線錨桿、鋼筋錨桿宜采用套管護(hù)壁成孔工藝；
3. 錨桿注漿宜采用二次壓力注漿工藝；
4. 錨桿錨固段不宜設(shè)置在淤泥、淤泥質(zhì)土、泥炭、泥炭質(zhì)土及松散填土層內(nèi)；
5. 在復(fù)雜地質(zhì)條件下，應(yīng)通過現(xiàn)成試驗(yàn)確定錨桿的適用性。
5.1.2 錨桿布置的相關(guān)規(guī)定
1. 錨桿的水平間距不宜小于1.5m；對(duì)多層錨桿，其豎向間距不宜小于2.0m，當(dāng)錨桿間距小于1.5m時(shí)，應(yīng)根據(jù)群錨效應(yīng)對(duì)錨桿抗