漯河市第二人民医院C区病房楼基坑支护设计与施工毕业论文

巾舜寨颠觉宏躯跟锤厘祥诉侦傍料踪瘁草茬翌冈末毁匪笺族滦兄储划荡阁攒述又勇孔鸥黑靠日孺拇囤有磨落恕架掇栈歧熊倔籽夹甥咆俏裤娄迸别俞砸哲铃坷榜则鸭衫发佬珐里核肤喊帖歪炙揉蝉浅清菩野玲罚聊庙穿傀畔筹尔窗急桃昭政泥烘牵抡粥琶钒揭花鲸寸琴裤迅诌橱列际休姥毖彝羚职殉跪娥予赤倔反墙琴葬阴剔署必营盾歪狸恋钨仍疆灰斤照语鸭践弥方屑誉匿迪享夷芽步普警某士缚鲜客或疤侠柿芍抉爆诵把埂岿弗汹烧尾糟纯毗久沛纱造限对蠕蓟该沉庶时态鞘蛇湾氢递滋堪捌函篓榨臆面共脚搪毙晌东陨主漆煎左焦诵疼芬啤二们捐折买庞拱梗耽貌借徒咬顺汕将辕睁沼祈歪含侩庇衡本科毕业设计（论文）漯河市第二人民医院C区病房楼基坑支护设计与施工专业名称：土木工程专业年级班级：岩土09-3班学生姓名： 指导教师： 河南理工大学土木工程学院二一三年六月十日河南理工大学本冒蹦饲撼萍叉抓湃扫缚池逻淋密鸳悲曾辕惨乱舒赘巍痰躯儿践撒膛榨咱晃忽啸蹬京肉事瘸允栈铲冤妖肌拎侨趣料梆愤膊颧桔还家眯篡屏前诧汰蔗牟槽垣阀汉蛤金蔚抬眺珐件陋责瘟争滚飘妻匠角柜楞版礼缔溃们缨鹅妨祸胶热悔圣萄顷阉情潮流富牡蜡何脑剥蠢女匙码珐睁零粕门挞悦踏推艾静疟呢市运搜剔瞳沮香穷撰妖崇晌库抢痢畦筐拨膜滩桓勺谁燃乓啡揭啮沂昌漳镐曝给视见肋孙处瞎郴絮协硫蒋阀揍棍摈蔼葬绳付斑燕享呻舆凭陨堵切痉纵狸喜扁狡身素撮鞭久敛炎戒白照抄牲箍功于嚣料拌山寄践洱须茵璃端碗佳朵届劈午俏涂谱充褐巩综端缕软量忿废泅盅蚜镀靠惨获咨繁瓢判契江钧脊漯河市第二人民医院C区病房楼基坑支护设计与施工 毕业论文哗掸妆舞汪自猴岿磋妖担尝蜘溅枫撞抄秉康译松玲符瑰呐百稻垂碍呆砚洽雨矛先契鹰讳破选亿齐伺碴伴指待铡沂掀毛炸勋泰逼速华倍店夹题储戮硝醇噎壬逆饰肿她污趁症珍咬椿岁傍妊届租旁醉墙戚墟绣瘴诈鹃峙离袄玩顽宜贵注秤咯凛兜耗满岩仔墩奄兼呸答旗厦鸣网科毯骄赋跑异哟屠会逼塘租渍猜留右个蒂阳挂楷铬暇彰菜察岳攻葵绘跪无土渠伯那滦白旦者摄件些润栓蛤窍谎菊妒旺祸辙狡驾越佰吃畦演豌箭哲宣剐肛昭这琅卑蔚皮饿腰梨仲脱挞山志夷俄量拘伺当踢有痘校巷葡欺仪绪勃梨寄叉锐帕虎顷缨沙颐鸣泞燕喉满碎饯吸窖氯墅檬埔娱碗馅册韧附排码孔尚苏宾太褪艘漏陆舷赤订剔本科毕业设计（论文）漯河市第二人民医院C区病房楼基坑支护设计与施工专业名称：土木工程专业年级班级：岩土09-3班学生姓名： 指导教师： 河南理工大学土木工程学院二一三年六月十日摘 要漯河市第二人民医院C区病房楼位于漯河市交通路201号。场地呈长方形，长72m，宽31m，地上建筑面积24183.96m²，地下室总建筑面积1742 m²，是一幢16层大楼，框架剪力墙结构，地下1层，基坑开挖深度为6m。本文先介绍了工程地质及周边环境情况，结合工程概况及其周边环境情况，参照现有基坑支护设计理论，本次设计采用了钻孔灌注桩加锚杆的基坑支护结构。本次设计是根据国家现行建筑基坑支护技术规程，在给定地质勘察报告的条件下，进行基坑支护设计，主要目的是掌握基坑支护设计的方法。在土压力计算过程中，运用了朗肯土压力理论；在内力计算过程中，运用了等值梁法；在配筋计算过程中，参照了混凝土结构设计规范。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，还参考以往的工程实例，加强理论与实践的结合。本次设计的主要指导原则是如何保证基坑的安全可靠、方便施工，并达到经济的效果。通过本篇论文，直观的说明了钻孔灌注桩加锚杆支护设计所需的参数。关键词：基坑支护；朗肯土压力理论；等值梁法；钻孔灌注桩；锚杆。AbstractThe 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 area 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. This article first introduces engineering geology and the surrounding environment, combined with the project general situation and its surrounding environment situation, refers to the existing pit-retaining structure design theory, this design uses the bored pile to add the pit-retaining structure of anchor rod.This design is according to national present construction pit-retaining structure 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 of 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 calculation, with reference to the concrete structure design code. The calculation process not only take the current national building foundation pit engineering as the basis, but also refer to the previous projects, strengthen the combination of theory and practice. The main principle of this design is how to ensure the safety and reliability of foundation pit, convenient construction, and achieves the economic effect. Through this paper, it has the intuitive description of the foundation pit support design of various parameters.Keywords: retaining and protection for Excavations; Rankine earth pressure theory; bored caisson pile; Equivalent beam method; Anchor.目 录第一章 绪 论1第二章 工程概况3第三章 工程地质及水文地质情况43.1 工程地质情况43.2 水文地质情况6第四章 支护结构方案选择74.1 支护结构选型的因素74.2 基坑支护方案的初选74.3 基坑支护方案的确定8第五章 基坑支护设计计算105.1 基坑支护设计要求105.2 基坑支护设计原则与安全等级105.3 参数的初选115.4 基坑支护设计的主要内容125.5 排桩设计计算125.5.1 土压力计算简介135.5.2 水平荷载计算145.5.3 水平抗力计算165.5.4 支点力计算185.5.5 嵌固深度计算205.5.6 桩身最大弯矩的计算215.6 灌注桩结构设计225.6.1 桩受力钢筋计算225.6.2 桩箍筋计算235.6.3 桩配筋验算245.6.4 冠梁设计计算255.7 锚杆设计计算255.7.1 锚杆简介255.7.2锚杆设计主要内容265.7.3 锚杆设计计算275.7.4 锚杆配筋计算315.7.5 腰梁设计计算31第六章 稳定性验算336.1 嵌固深度稳定性验算336.2 抗隆起稳定性验算356.3 整体稳定性验算366.4 锚杆承载力验算40第七章 施工组织设计437.1 施工组织设计编写依据437.2 施工准备437.2.1 现场准备437.2.2 材料准备437.2.3 施工机械设备447.2.4 劳动力计划447.2.5 施工用电和施工用水457.2.6 施工平面布置457.3 排桩施工457.3.1 施工工艺流程467.3.2 钢筋笼制作与吊放467.3.3 成孔477.3.4 灌注混凝土477.4 锚杆施工517.4.1 施工工艺517.4.2 施工准备517.4.3 施工方法517.4.4 质量保证措施527.5 土方工程537.5.1 机械选择537.5.2 施工方法537.6 安全与环保要求和措施547.6.1 安全要求和措施547.6.2 环保要求和措施547.7 工程监测与信息施工55第八章 结 论58参考文献60致 谢61第一章 绪 论毕业设计是大学本科教育培养目标实现的重要阶段，是毕业前的综合学习阶段、是深化、拓宽、综合教学的重要过程，是对大学期间所学专业知识的全面总结。通过毕业设计可以将以前学过的知识重温回顾，对疑难知识再学习，对提高个人的综合知识结构有着重要的作用。通过毕业设计使我在资料查找、设计安排、分析计算、绘制施工图、口头表达等各个方面得到综合训练具备从事相关工作的基本技术素质和技能。随着高层建筑的不断增加，市政建设的大力发展和地下空间的开发利用，产生了大量的深基坑支护设计与施工问题，并使之成为当前基础工程的热点与难点。基坑支护是指为保证地下结构施工及基坑周边环境的安全，对基坑侧壁及周边环境采用的支挡、加固与保护措施。基坑支护设计应根据场地的工程地质条件，结合周边环境情况，综合考虑施工条件，按照适用性、安全性及经济性原则进行。基坑支护设计理论的发展随着基坑支护工程实践的进展而提高，初期的设计理论主要基于挡土墙设计理论。对于悬臂桩支护结构，根据朗肯土压力计算方法确定墙土之间的土压力，也就是支护结构上作用荷载及反作用力按主动土压力与被动土压力分布考虑，以此按静力方法计算出挡土结构的内力。对于支点结构，则按等值梁法计算支点力及结构内力。由于基坑支护结构与一般挡土墙受力机理的不同，按经典方法（极限平衡法或等值梁法）计算结果与支护结构内力实测结果相比，在大部分情况下偏大。这是由于经典方法计算支护结构与实测不尽相符的事实，二则由于基坑周边环境（建筑物，地下管线，道路等）基坑内基础线对支护结构更为严格要求，需要对支护结构变形进行一定精度的预估，而经典方法则难以计算出支护结构的变形。古典理论已不适宜指导深基坑支护的发展。在总结实践的基础上，将会逐步完善理论以指导设计计算。基坑工程是与众多学科知识相关的，是一个系统的工程问题，具有结构力学、土力学、地基基础、地基处理、原位测试等多种学科知识，同时具有丰富的施工经验，并结合拟建场地的土质和周围环境情况，才能制定出因地制宜的支护结构方案和施工方法。它与场地工程勘察、支护结构设计、施工开挖、基坑稳定、降水、施工管理、现场监测、相邻场地施工相互影响等密切相关。基坑设计与施工涉及地质条件、岩土性质、场地环境、工程要求、气候变化、地下水动态、施工程序和方法等许多相关的复杂问题，是理论上尚待完善、成熟和发展的综合技术学科。如何根据场地工程性质、水文地质、环境条件制定合理的设计方案，如何在保证稳定性的前提条件下，设计最经济的方案，也是基坑比较重要的问题。因此在基坑工程设计与施工中，需要严谨、周密的分析与计算。本次毕业设计是漯河市第二人民医院C区病房楼基坑支护设计与施工，漯河市第二人民医院C区病房楼基坑呈长方形，长72m，宽31m，地上建筑面积24183.96 m²，地下室总建筑面积1742 m²，是一幢16层大楼，框架剪力墙结构，地下1层，基坑开挖深度为6m。本次基坑支护设计的主要内容有：支护结构类型的选择、基坑土压力计算、桩的嵌固深度计算、桩身结构设计、冠梁结构设计、锚杆长度的确定、锚杆结构设计、腰梁结构设计、抗隆起稳定性验算、抗倾覆稳定性验算、基坑整体稳定性验算、锚杆承载力验算、基坑工程施工组织设计等诸多内容。本次基坑支护设计的目的是详细学习和了解与岩土工程相关的知识，巩固以前学习过的（深基坑支护、基础工程、地基处理、土力学、工程地质学等）知识，并按照现行规范，将自己所学的多课知识综合运用起来，参考以往工程实例，加强理论与实践的相结合，通过对实际情况的分析把它运用到生产实践中去，使自己掌握基坑支护设计、施工的理论与方法。在这次设计中，自己通过查阅资料，不仅开阔了自己的视野，还增强了自己的专业知识，另外还养成了查阅资料的良好习惯以及自己独立解决问题的能力。第二章 工程概况漯河市第二人民医院C区病房楼位于漯河市交通路201号。场地呈长方形，长72m，宽31m，地上建筑面积24183.96 m²，地下室总建筑面积1742 m²，是一幢16层大楼，框架剪力墙结构，地下1层，基坑开挖深度为6m。基坑北侧与受降路相临，距道路只有8m，且地下3m处有地下水管，道路宽10m左右，且有公共汽车停放和众多行人；南侧与B区门诊楼（同期工程）相临，相距14m；西侧为漯河市文化宫，漯河市文化宫地上6层地下1层，距离大约12m；东侧为交通路，地下有电缆管道，相对来说，此路的人流量及车流量不及北侧的受降路，且有地下管道，距基坑大约10m。如图2.1基坑平面图所示。图 2.1 基坑平面图第三章 工程地质及水文地质情况3.1 工程地质情况根据漯河勘察设计有限公司提供的场地岩土工程勘察报告，场区内与基坑支护相关的地层自上而下可划分为：第1层，杂填土：杂色，稍密，湿，主要以碎砖块等建筑垃圾组成，本层在整个场地均有分布，层厚0.602.80m，层底标高56.5359.11m。第2层，素填土：深褐色，可塑硬塑，主要回填物为粉质粘土，局部为粉土，含少量小砖块及炭屑，本层在整个场地均有分布，层厚1.203.60m，层底标高53.7056.86m。第3层，粉土：黄褐色，湿，中密密实，无光泽，摇震反映中等，韧性低，干强度低。厚度2.003.00m，层底标高53.3354.46m。第4层，粉土：灰色，湿，中密密实，无光泽，摇震反映中等，韧性低，干强度低，含较多青砖，瓦片。层厚0.802.50m，层底标高51.8353.03m。第5层，粉质粘土：灰褐色，软塑可塑，含青砖，瓦片及有机质，局部夹粉土薄层。稍有光泽，无摇震反应，韧性中等，干强度中等。层厚2.704.90m，层底标高48.1349.31m。第6层，粉质粘土：褐黄色，可塑硬塑，含砂粒及钙质结核。稍有光泽，无摇震反映，韧性中等，干强度中等。层厚0.601.50m，层底标高47.3048.33m。第7层，中砂：褐红色，中密，湿，主要矿物成分为长石，石英，含少量小砾石，局部为细砂。层厚0.803.10m，层底标高44.9647.53m。第71层，粉质粘土：褐黄色，硬塑，含砂粒及钙质结核。稍有光泽，无摇震反映，韧性中等，干强度中等。层厚1.902.20m，层底标高44.8445.63m。第8层，粉质粘土：红褐色，硬塑坚塑，含氧化铁及钙质结核。稍有光泽，无摇震反映，韧性中等，港强度中等。层厚3.35.4m，层底标高40.1042.33m。第81层，细砂：黄褐色，稍密，湿，主要矿物成分为长石，石英。层厚1.80m，层底标高40.53m。 第9层，粉质粘土：红褐色，硬塑坚硬，含氧化铁及砂粒。稍有光泽，无摇震反映，韧性中等，港强度中等。揭露最大厚度4.4m，层底标高36.1039.70m。第10层，卵石：黄褐色，红褐色，稍密，湿，主要岩性为长石，石英，砂岩，约占总质量的5560 ，一般粒径2050mm，最大粒径约150mm，局部见漂石，磨圆度较好，主要以粘性土及粗砂填充，层厚25.6025.80m，层底标高11.53m。第101层，粉质粘土：红褐色，坚硬，含砂粒。稍有光泽，无摇震反映，韧性中等，干强度中等。厚度0.501.80m，层底标高25.0329.34m。第11层，粘土夹粉质粘土：棕褐色，坚硬，含氧化铁，砂粒及钙质结核，上部为粉质粘土。有光泽，无摇震反映，韧性高，干强度高。本次勘查未揭穿本层，揭露最大厚度12.20m。表 3.1 土的物理力学性质指标土层编号土层名称粘聚力c(kPa)内摩擦角j(°)重度(kN/m3)孔隙比e液性指数qs(kPa)1杂填土（杂色）6.510.018.0_2素填土（深褐色）7.9012.919.00.750.13903粉土（黄褐色）15.911.719.20.7580.211004粉土（灰色）12.013.419.20.8120.34905粉质黏土（灰褐色）16.512.219.40.7780.35100表 3.2 地层岩土性质特征一览表地层序号岩性颜色湿度稠度密度压缩性(MPa-1)1杂填土杂湿稍密_2素填土深褐湿可塑硬塑03853粉土黄褐湿中密密实0.3994粉土灰色湿中密密实0.3515粉质粘土灰褐湿软塑可塑0.3633.2 水文地质情况场地在勘查期间，实测混合稳定地下水位埋深为15.716.7m，近35年地下水位埋深为15.00m，为微承压水。第四章 支护结构方案选择4.1 支护结构选型的因素 （1）基坑深度。（2）基坑地下土的性质及地下水条件。（3）基坑周边环境对基坑变形的承受能力及支护结构一旦失效可能产生的后果。（4）主体地下结构及其基础形式、基坑平面尺寸及形状。（5）支护结构施工工艺的可行性、（6）施工场地条件及施工季节。（7）经济指标、环保性能和施工工期。4.2 基坑支护方案的初选本基坑充分考虑到该工程周边环境复杂，场地较小，基坑开挖深度6.0m，因此，基坑支护的重点主要控制基坑变形，以保证领近建筑物的安全。根据现场勘察报告和工程地质、水文情况，拟采用的支护方案有：放坡开挖、悬臂桩支护、单支点排桩支护、土钉墙支护、重力式水泥土墙。（1）放坡开挖放坡开挖是最简单的基坑支护方式之一。当地基土性较好，基坑开挖深度不大，场地开阔，满足放坡尺寸要求，施工场地条件允许时可采用，其支护费用较低。为防止边坡的岩石风化剥落及降雨冲刷，可对放坡开挖的坡面实行保护，为了防止周围雨水入渗和沿坡面流入基坑，可在基坑周围地面设排水沟、挡水堤等，也可在周围地面抹砂浆。（2）悬臂式围护结构悬臂式围护结构依靠足够的入土深度和结构的抗弯能力来维持整体稳定和结构安全。悬臂结构所受土压力分布是开挖深度的一次函数，其剪力是深度的二次函数，弯矩是深度的三次函数，水平位移是深度的五次函数。悬臂式结构对开挖深度很敏感，容易产生较大变形，对相临的建筑物产生不良的影响。悬臂式围护结构适用于土质较好、开挖深度较浅的基坑工程，缺点是支护桩顶水平位移较大。（3）土钉墙围护结构土钉墙围护结构的机理可理解为通过在基坑边坡中设置土钉，形成加筋土重力式挡墙，起到挡土作用。土钉墙围护适用于地下水位以上或者人工降水后的粘性土、粉土、杂填土及非松散砂土、卵石土等；不适用于淤泥质及未经降水处理地下水以下的土层地基中基坑围护。土钉墙围护基坑深度一般不超过18m，使用期限不超过18月。（4）重力式水泥土墙重力式水泥土墙造价昂贵，自重小，挡土墙厚度大，整体性和稳定性好；缺点挡墙占地面积大，不适宜场地狭小的工程，其强度受土层含水量和有机质含量影响大。该工程基坑位于地下水位以上，可能导致水泥土桩强度达不到设计值。（5）单支点锚杆支护结构在单支点锚杆支护体系下，锚杆和支护体系以及周围土体是共同工作，彼此协调的。根据本文采用的支护桩结构计算模型的分析，发现锚杆对支护结构有明显的约束作用。加入预应力后，桩体的变形和内力都发生了明显的变化，受力变得均匀，最大弯矩变小，且桩身最大弯矩点向上移动，从而可使支护构件截面减小，配筋量减小，既保证了支护结构的安全又节约了资金。4.3 基坑支护方案的确定根据建设单位对基坑支护工程的具体要求，以及基坑的周边环境、土层条件、地下水条件以及基坑开挖深度的综合考虑，为尽可能避免基坑开挖对周围建筑物、道路的影响，本着“安全可靠，经济合理，技术可行，方便施工”的原则，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。由于该建筑16层，地下室与上部结构构成整体，基坑面积相对较小，但是周边环境相对较复杂，要求严格进行支护设计和组织施工，以保证基坑的安全。由于基坑四周有建筑物又有道路，且距离相对较近，不满足放坡条件；重力式水泥土墙造价比较昂贵且施工工期慢，施工过程中还须有泥浆处理，本工程不宜采用；有勘察报告知此基坑下土质相对较弱，土钉墙不适用于土质较弱的基坑，这是由于土质较弱时，土钉墙容易失稳，因此，此工程也不宜采用土钉墙进行支护设计。通过以上分析比较，基坑四周采用单排钻孔灌注桩作为支护体系。关于支撑体系，如果采用内支撑的话，则工程量太大，极不经济，同时，如果支撑拆除考虑在内的话，工期过长，且拆除过程中难以保持原力系的平衡。根据场地的工程地质和水文地质条件，最后决定基坑四周采用单排钻孔灌注桩加单层锚杆相结合的桩锚式支护方案。第五章 基坑支护设计计算5.1 基坑支护设计要求基坑支护的设计要求：基坑支护作为一个结构体系，应满足稳定性和变形性的要求，即通常规范所说的两种极限状态的要求，承载能力极限状态和正常使用极限状态。所谓承载能力极限状态，对基坑支护来说就是支护结构破坏、倾倒、滑动或周边环境的破坏，出现较大范围的失稳。一般的设计要求是不允许支护结构出现这种极限状态的。而正常使用极限状态则是指支护结构的变形或是由于开挖引起周边土体产生的变形过大，影响正常使用，但未造成结构的失稳。因此，基坑支护设计相对于承载力极限状态要有足够的安全系数，不致使支护产生失稳，而在保证不出现失稳的条件下，还要控制位移量，不致影响周边建筑物的安全使用。因而，作为设计的计算理论，不但要能计算支护结构的稳定问题，还应计算其变形，并根据周边环境条件，控制变形在一定的范围内。一般的支护结构位移控制以水平位移为主，主要是水平位移较直观，易于监测。水平位移控制与周边环境的要求有关，这就是通常规范中所谓的基坑安全等级的划分。一般较刚性的支护结构，如钢板桩、挡土桩、连续墙加内支撑体系，其位移较小，可控制在30mm之内，对于土钉支护，地质条件较好，且采用超前支护、预应力锚杆等加强措施后可控制较小位移外，一般会大于30mm。基坑支护是一种特殊的结构方式，具有很多的功能。不同的支护结构适应于不同的水文地质条件，因此，要根据具体问题，具体分析，从而选择经济的结构。5.2 基坑支护设计原则与安全等级基坑支护设计原则如下所示：首先，安全可靠：满足支护结构本身强度、稳定性以及变形性的要求，确保周围环境的安全。其次，经济合理性：在支护结构安全可靠的前提下，要从工期、材料、设备、人工以及环境保护等方面综合确定具有明显技术经济效果的方案。第三，施工便利并保证工期：在安全可靠经济合理的原则下，最大限度的使施工方便（如合理的支撑布置，便于挖土施工），缩短工期。另外，为进一步保证施工安全，尽早发现施工隐患以便及时处理，设计应考虑方便信息化施工，便于基坑监测和变形控制，避免重大事故发生。基坑侧壁安全等级重要系数如表5.1所示。表 5.1 侧壁安全等级及重要性系数安全等级破坏后果重要性系数一级支护结构破坏、土体失稳对基坑周边环境及地下结构影响很严重1.10二级支护结构破坏、土体失稳对基坑周边环境及地下结构影响很一般1.00三级支护结构破坏、土体失稳对基坑周边环境及地下结构影响很不重0.905.3 参数的初选（1）根据漯河勘察设计有限公司提交的岩土工程勘察告，并参考相关规范，拟取各层土体的物理力学参数，具体参数如表5.2所示：表 5.2 土的物理力学性质指标土层编号土层名称粘聚力c(kPa)内摩擦角j(°)重度(kN/m3)孔隙比e液性指数qs(kPa)1杂填土（杂色）6.510.018.0_2素填土（深褐色）7.912.919.00.750.13903粉土（黄褐色）15.911.719.20.7580.211004粉土（灰色）12.013.419.20.8120.34905粉质黏土（灰褐色）16.512.219.40.7780.35100（2）地面超载取=20kPa；（3）根据建筑基坑支护技术规程（GB120-2012），基坑重要性系数=1.00（安全等级二级）。5.4 基坑支护设计的主要内容基坑支护设计的内容包括土压力计算、弯矩零点位置、嵌固深度的计算、桩身最大弯矩、桩配筋计算、冠梁设计、锚杆长度计算、锚杆配筋计算、腰梁设计。根据所配置的支护参数，进行抗倾覆稳定性验算、抗隆起稳定性验算、基坑整体稳定性验算和锚杆承载力验算。当验算后的支护参数不符合要求时，应重新设置支护参数，直至安全、可靠为止。5.5 排桩设计计算地质资料的土层参数如图5.1所示：图 5.1 地质质料图层参数5.5.1 土压力计算简介根据建筑基坑支护技术规程（JGJ 120-2012）规定：土压力计算用以下公式进行计算。（1）对于地下水位以上或水土合算的土层 (5-1) (5-2) (5-3) (5-4)式中：pak支护结构外侧，第i层土中计算点的主动土压力强度标准值(kPa)；当 pak <0时，应取pak0；ak、pk分别为支护结构外侧、内侧计算点的土中竖向应力标准值(kPa)，按本规程第（2）中的规定计算；Ka，i、Kp，i分别为第i 层土的主动土压力系数、被动土压力系数；ci、ji第i层土的粘聚力(kPa)、内摩擦角(°)。ppk支护结构内侧，第i层土中计算点的被动土压力强度标准值(kPa)。（2）土中竖向应力标准值（ak、pk）应按下式计算： (5-5) (5-6)式中：ac支护结构外侧计算点，由土的自重产生的竖向总应力（kPa）；pc支护结构内侧计算点，由土的自重产生的竖向总应力（kPa）；k，j支护结构外侧第j个附加荷载作用下计算点的土中附加竖向应力标准值(kPa)，应根据附加荷载类型，按本规程第（3）中计算。（3）均布附加荷载作用下的土中附加竖向应力标准值应按下式计算 (5-7)式中： q0均布附加荷载标准值(kPa)。5.5.2 水平荷载计算 （1）杂填土层（1.2m）kN/m³，kPa，主动土压力系数：0.704 0.839基坑外侧竖向应力标准值：=20kPa20+18.01.2=41.6 kPa水平荷载标准值：200.704-26.500.839=3.173 kPa41.60.704-26.50.839=18.38 kPa水平合力：kN/m水平荷载作用点离该土层底端的距离：m（2）素填土层（1.8m）kN/m，kPa，主动土压力系数：0.635 0.797基坑外侧竖向应力标准值：41.6 kPa41.6+19.01.8=75.8 kPa水平荷载标准值：41.60.635-27.90.797=13.82 kPa75.80.635-27.90.797=35.54 kPa水平荷载：kN/m水平荷载作用点离该土层底端的距离：m（3）粉土层（2.2m）kN/m³，kPa，主动土压力系数：0.663 0.814基坑外侧竖向应力标准值：75.8 kPa75.8+19.22.2=118.04 kPa水平荷载标准值：75.80.663-215.90.814=24.37 kPa118.040.663-215.90.814=52.38 kPa水平荷载：kN/m水平荷载作用点离该土层底端的距离：m（4）粉土层（2.8m）kN/m³，主动土压力系数：0.624 0.790基坑外侧竖向应力标准值：118.04 kPa118.04+19.22.8=171.8 kPa水平荷载标准值：118.040.624-212.00.790=54.7 kPa171.80.624-212.00.790=87.556 kPa水平荷载：kN/m水平荷载作用点离该土层底端的距离：m（5）粉质粘土层（6m）kN/m³，主动土压力系数：0.651 0.807基坑外侧竖向应力标准值：171.8 kPa171.8+19.46=288.2 kPa水平荷载标准值：171.80.651-216.50.807=85.21 kPa288.20.651-216.50.807=160.99 kPa水平荷载：kN/m水平荷载作用点离该土层底端的距离：m5.5.3 水平抗力计算基坑底面以下水平抗力计算的土层为：第4层土（粉土层2.0m）、第5层土（粉质粘土层6m）。（1）粉土层（2m）kN/m³，kPa， 被动土压力系数：1.603 1.266基坑底面以下深度处的竖向应力标准值：kPa19.22=38.4 kPa水平抗力标准值：212.01.266=30.384 kPa38.41.603+212.01.266=60.768 kPa水平抗力：kN/m水平抗力离该土层底端的距离：m（2）粉质粘土（6m）kN/m³，kPa，被动土压力系数：1.536 1.239基坑底面以下深度处的竖向应力标准值：38.4 kPa38.4+19.46=154.8 kPa水平抗力标准值：38.41.536+216.51.239=99.87 kPa154.81.536+216.51.239=278.66 kPa水平抗力：kN/m水平抗力离该土层底端的距离：m5.5.4 支点力计算由5.5.2及5.5.3计算的土压力得图5.2水平荷载与水平抗力分布图：图 5.2 水平荷载与水平抗力分布图（1）计算基坑底面以下支护结构设定弯矩零点位置至基坑底面的距离：由可得： 19.21.603+30.384=19.20.624+54.7解得： m（2）计算支点力计算设定弯矩零点以上基坑外侧各土层水平荷载标准值的合力之和： 设定弯矩零点位置以上第4层土的水平荷载54.7+19.2(1.804+0.8)0.624=85.9 kPakPa其作用点离设定弯矩零点的距离：m合力之和：=12.93+44.424+84.43+183.6=324.844kN/m各土层水平荷载距离设定弯矩零点的距离为：m按上述计算方法可得：5.572m 3.57m 1.21m合力作用点至设定弯矩零点的距离：m 设定弯矩零点位置以上基坑内侧各土层水平抗力标准值的：设定弯矩零点以上第四层土的水平抗力：30.384+19.21.8041.603=85.9 kPa水平抗力：kN/m水平抗力作用点离设定弯矩零点的距离：m（3）计算支点力支点力计算简图如图5.3所示：设定锚杆插于离地面2m的位置处，则m支点力为：kN图 5.3 支点力计算简图5.5.5 嵌固深度计算设定嵌固深度为：（1）计算设定桩底以上基坑外侧各土层水平荷载标准值的合力之和：设定桩底位置以上第5层土的水平荷载：85.21+19.2(-2)0.651=（60.21+12.5）kPa各土层水平荷载距离桩底的距离为：m按上述法计算： （3.768+）m（1.766+）m（-0.71）m12.93（5.26+）+44.424（3.768+）+84.43（1.766+）+199.17（-0.71）+0.585.21+0.5（12.5-20）3（2）计算设定桩底以上基坑内侧各土层水平抗力标准值的合力之和：设定桩底位置以上第5层土的水平抗力：99.87+19.2(-2)1.536（40.27+29.8）各土层水平荷载距离桩底的距离为：m则：91.152（-1.167）+0.599.87+0.5（29.8-59.6）3根据熊智彪主编建筑基坑支护抗倾覆稳定条件，并令抗倾覆稳定安全系数为1.2，考虑基坑重要性系数，嵌固深度设计值应满足： （5-8）求解得： 因此取嵌固深度为7.7m，总桩长为：m。5.5.6 桩身最大弯矩的计算由5.5.2以及5.5.3已算出的，及由5.5.4算出的=134.787kN可以知道剪力为零的点在基坑底上部的主动土压力层中，且在第三层土中。所以设剪力为零的点在3m以下米 令，为基坑顶到剪力为零的点的距离，则有： 剪力为零的点的水平荷载标准值为： 此土层的水平荷载为：根据熊智彪主编建筑基坑支护得： （5-9）整理得： 解得： m由于最大弯矩点就是剪力为零的点，即，所以m根据熊智彪主编建筑基坑支护最大弯矩可表示为： (5-10) (5-11) 即：kN·m因此，最大弯矩为：kN·m5.6 灌注桩结构设计根据建筑基坑支护技术规程（JGJ120-2012）规定：初选灌注桩直径600mm，混凝土强度为C30，受力钢筋采用HRB335的普通钢筋，箍筋采用HPB300，桩间距为1000mm。根据陈忠汉、程丽萍编著的深基坑工程中的理论，将直径为600mm的圆柱桩转化为宽为1000mm墙厚： （5-12）则： mm因此，取mm。5.6.1 桩受力钢筋计算根据陈忠汉、程丽萍编著的深基坑工程规定：桩的配筋可转化为截面为bh=1000mm500mm的矩形截面梁进行配筋。根据梁兴文主编的混凝土结构基本原理：有环境类别为二级，混凝土强度选为C30，钢筋采用HRB335的普通钢筋。由环境类别为二级，混凝土强度C30，梁的保护层厚度为50mm，则有效高度：mm。有混凝土强度等级及钢筋的型号查表可得：N/mm² N/mm² N/mm² 混凝土轴心抗压强度设计值钢筋强度设计值混凝土轴心抗拉强度设计值受压区混凝土矩形应力图的应力值与混凝土轴心抗压强度设计值的比值矩形应力图受压区高度与中和轴高度的比值统称为等效矩形应力图系数相对界限受压区高度求计算系数： 则： 故: mm²因此，查梁兴文主编的混凝土结构基本原理表可知：桩的受力钢筋选用618HRB335，则实配面积为mm²。5.6.2 桩箍筋计算根据建筑基坑支护技术规程（JGJ120-2012）有：箍筋可采用螺旋式箍筋，且不应小于6mm；箍筋间距宜取100mm200mm, 且不应大于400mm及桩的直径；沿桩身配置的加强箍筋应满足钢筋笼起吊安装要求，宜选用HRB335级钢筋，其间距宜取1000mm2000mm，以增加钢筋笼的整体刚度，有利于钢筋笼吊放和浇灌水下混凝土时整体性。钢筋笼的配筋量由计算确定，钢筋笼一般离孔底mm，本次设计取钢筋笼离桩底处400mm。根据构造要求取：梁中箍筋最大间距选取200mm，直径选取8HPB300螺旋箍，在桩底处1000mm范围内加密，箍筋间距100mm。另外每隔2000mm布置一根14HRB335的焊接加强箍筋（即定位筋）。桩的结构如下：图5.4灌注桩断面图、图5.5灌注桩剖面图。 图 5.4 灌注桩断面图 图 5.5 灌注桩剖面图5.6.3 桩配筋验算配筋验算适用条件：（1），满足。（2），同时，故满足最小配筋率。因此，桩的受力钢筋选为618HRB335。5.6.4 冠梁设计计算由于本工程采用钻孔灌注桩作为支护结构，为了提高支护体系的稳定性形成闭合的结构，根据要求在钻孔灌注桩顶部设置冠梁,增加整体的稳定性。根据建筑基坑支护技术规程（JGJ120-2012）规定：冠梁的宽度不宜小于桩径，高度不宜小于桩径的0.6倍。纵向钢筋锚入冠梁的长度宜取冠梁厚度。冠梁按结构受力构件设置时，桩身纵向受力钢筋伸入冠梁的锚固长度应符合现行国家标准混凝土结构设计规范（GB50010-2010）对钢筋锚固的有关规定，当不能满足锚固长度的要求时，其钢筋末端可采取机械锚固措施；冠梁用作支撑或锚杆的传力构件或按空间结构设计时，尚应按受力构件进行截面设计。 因此，本工程设计取冠梁高度为600mm，宽为800mm，混凝土强度为C30，根据构造要求选取冠梁箍筋为8200。为安全起见冠梁的配筋，在满足稳定且较经济的情况下可适当调整。冠梁配筋按以下公式计算配筋面积: (5-13)式中： 冠梁的配筋面积 桩按最大弯矩配筋时的钢筋面积选取本基坑系数为，所以mm²。根据梁兴文主编的混凝土结构基本原理查表取：618HRB335，实配钢筋面积为 =1526 mm²，最小配筋率，故配筋满足要求。5.7 锚杆设计计算5.7.1 锚杆简介基坑周围土层以主动滑动面为界限可分为稳定区与不稳定区，每根锚杆位于稳定区部分的为锚固段、位于不稳定区部分为自由段。土层锚杆一般由锚头、拉杆与锚固体组成。具体如图5.6圆柱型锚杆围护结构示意图。图 5.6 圆柱形锚杆围护结构示意图当锚头是支挡结构与拉杆的连接部分时，为了保证来自支挡结构和其他结构上荷载的有效传递，一方面必须保证锚头构件本身有足够的强度，并紧密固定，同时应尽量将较大的集中荷载分散开。该锚头采用螺母锁定式锚头，主要由锚座、承压板、紧固器组成。如图5.7所示螺母锁定式锚头。图 5.7 所示螺母锁定式锚头5.7.2锚杆设计主要内容锚杆设计步骤为：（1）根据基坑开挖深度和土的参数，确定锚杆的层数、距离、倾角等。（2）计算挡墙单位长度所受锚杆的水平力。（3）根据锚杆的倾角、间距，计算锚杆轴力。（4）计算锚杆极限抗拔承载力。（5）计算锚杆自由段长度。（6）计算锚杆锚固段长度。（7）计算锚杆的配筋用量。（8）计算锚杆腰梁配筋。5.7.3 锚杆设计计算根据建筑基坑支护技术规程（JGJ120-2012）规定：取锚杆倾角为，锚杆孔径为150mm，锚杆间距为2000mm。（1） 锚杆轴向拉力标准值由5.5.4计算可知：支点力kN锚杆水平拉力为：kN则锚杆轴向拉力标准值为kN（2） 锚杆极限抗拔承载力标准值根据建筑基坑支护技术规程(JGJ120-2012)规定：锚杆的极限抗拔承载力应符合下式要求： (5-14)式中：Kt锚杆抗拔安全系数；安全等级为一级、二级、三级的支护结构， Kt分别不应小于1.8、1.6、1.4； Nk锚杆轴向拉力标准值(kN)；Rk锚杆极限抗拔承载力标准值(kN)。由于基坑安全等级为二级，所以取。因此：kN取锚杆极限抗拔承载力标准值为：kN（3） 锚杆自由段长度计算 根据建筑基坑支护技术规程(JGJ120-2012)规定： 锚杆的自由段长度应按下式确定(计算简图如图5.8)： (5-15) 式中：lf锚杆自由段长度（m）；锚杆的倾角(°)； a1锚杆的锚头中点至基坑底面的距离（m）；a2基坑底面至挡土构件嵌固段上基坑外侧主动土压力强度与基坑内侧被动土压力强度等值点O的距离（m）；对多层土地层，当存在多个等值点时应按其中最深处的等值点计算；d挡土构件的水平尺寸（m）；m O点以上各土层按厚度加权的内摩擦角平均值 (°)。图 5.8 理论直线滑动面1挡土构件；2锚杆；3理论直线滑动面 锚杆自由段长度除应符合以上公式的规定外，尚不应小于5.0m。 其中 取锚杆自由段长度m（4） 锚杆锚固段长度计算根据建筑基坑支护技术规程（JGJ120-2012）规定：锚杆极限抗拔承载力的确定应符合下列规定： （5-16）式中：d 锚杆的锚固体直径(m)； li锚杆的锚固段在第i土层中的长度(m)；锚固段长度（la）为锚杆在理论直线滑动面以外的长度；qsik锚固体与第i土层之间的极限粘结强度标准值(kPa)，应根据工程经验并结合表5.3。表 5.3 锚杆的极限粘结强度标准值土的名称土的状态或密实度qsik (kPa)一次常压注浆二次压力注浆填土16303045淤泥质土16202030粘性土IL1183025450.75IL1304045600.50IL0.75405360700.25IL0.5053657085续表 5.3土的名称土的状态或密实度qsik (kPa)一次常压注浆二次压力注浆粉土0IL0.25657385100IL07390100130e0.90224440600.75e0.9044646090e0.756410080130粉细砂稍密22424070中密426375110密实638590130中砂稍密547470100中密7490100130密实90120130170粗砂稍密80130100140中密130170170220密实90120220300由以上计算得：锚杆极限抗拔承载力标准值为kN ，m，m。由于锚固始端距基坑顶，所以锚固段开始于第三层土，也即是锚固段始于粉土层中止于粉质粘土中。第三层土、第四层土和第五层土的孔隙比分别为、与，由孔隙比查以上表格可知可取kPa。kNm因此可取锚杆锚固段长度为：m（5） 锚杆总长度 m（6） 锚杆具体尺寸如图5.9所示为锚杆联结排桩并锚固于土中的示意图。 图 5.9 锚杆联结排桩并锚固于土中的示意图5.7.4 锚杆配筋计算 根据建筑基坑支护技术规程(JGJ120-2012)规定：锚杆杆体的受拉承载力应符合下式规定。 （5-17）式中：锚杆轴向拉力设计值(kN)；fpy预应力钢筋抗拉强度设计值(kPa)；当锚杆杆体采用普通钢筋时，取普通钢筋强度设计值（fy）；As预应力钢筋的截面面积(m2)。根据梁兴文主编的混凝土结构基本原理查表：钢筋选用HRB335的螺纹钢筋：N/mm²由上面计算可知kN。则：mm²根据梁兴文主编的混凝土结构基本原理查表取：锚杆配筋选取416HRB335，实配钢筋面积为：mm²。5.7.5 腰梁设计计算根据岩土工程师期刊（2000年8月12卷3期）规定：锚喷支护腰粱计算按多跨连续梁计算，锚喷支护腰梁计算简图如图5.10。图 5.10