2排桩加双层锚杆支护结构设计

排桩加双层锚杆支护结构设计2.1 工程概况2某工程，主楼为14层，高度为46m;裙楼为6层，均采用框架结构，建筑面积36000 m。主楼地下2层，裙楼地下1层，筏板基础。基坑最大开挖深度为8m。该工程南侧距道路 12m,西侧紧邻某5层住宅楼，基坑距建筑物外墙最远处为 19m，最近处为14m;距建筑物外侧围墙最 远处为12m，且该住宅楼北侧有一平房距基坑仅为8m（图1）。基坑开挖深度为8m。基坑安全等级按二级考虑,基坑周围地表均布荷载按25kPa 考虑。距支护桩外侧距离为 a 1m,b1 1m。2.2设计依据（1）建筑基坑支护技术规程 （JGJ120-2012）（2）混凝土结构设计规 （GB50010-2012）（3）建筑地基基础设计规 （GB50007-2012）（4）建筑桩基技术规 （JGJ 94-2008）2.3 工程地质及水文地质条件分析工程地质该场地地层自上而下依次为 :杂填土 :成分为粉质粘土、灰渣及碎砖、瓦片等,结构松散;粉质粘土 ：灰黑色，软塑流塑，饱和；粘土 :棕红褐色，可塑硬塑;残积土 ：灰绿色，可塑 硬塑,中密,很湿,为闪长岩风化。2.3.2 土层物理性质指标表1 土层主要物理力学指标土层土层名称h m3(kN/m )Es(MPa)c kPao填土218.0128.0粉质粘土2+0.1*8=2.817.41.379.5粘土2+0.1*10=318.89.7307.4残积土1017.35.721.49.2233地下水地下水位高：地下水位距天然地坪仅为1.4m，且基坑要经过整个雨季后才能回填。2.4方案选择根据场地的工程地质和水文地质条件，最后决定采用深层搅拌桩作为帷幕隔水基坑支护结构的类型应根据基坑周边环境、开挖深度、工程地质条件与水文地质、施工作业设备和施工 季节等条件综合考虑。桩锚支护课用于不同深度的基坑边坡，支护体系不占用基坑边坡围的空 间。考虑到本工程周边场地较为广阔，土质也较好，土层锚杆抗拔力较大，具有应有土层锚杆 的条件，采用桩锚支护。支护桩桩顶在自然地面以下1m，第一排锚杆设在地面下 3m，第二排锚杆设在地面下6m,水平距离为1.5m，两排锚杆上下错开。2.5支护结构设计计算过程(1) 支护结构受力计算(采用等值梁法逐层计算，包括锚固力、桩的嵌固深度、桩长、最大弯矩值及其作用点位置)；(2) 锚杆设计计算(包括：确定锚杆的层数、间距、倾角、计算锚杆的轴力、以及锚杆长度和 端面尺寸等)。(3 )桩身配筋计算；按照超载作用下水土压力计算的方法，根据朗肯土压力计算理论计算土的侧向压力，计算时不考虑支护桩与土体的摩擦作用。 地下水以上的土体不考虑水的作用, 地下水以下的土层根据土层的性质差异需考虑地下水的作用。土层水平荷载计算依据建筑基坑支护技术规程JGJ 120-2012主动土压力计算1）对于地下水位以上或水土合算的土层pakak K a,i2Cj ：. K a,i()Ka,itan2 (45-)2(342-2)Ppkpk K p,i2ci . K p,i(3.4.2-4)()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 , 180, Ka!0. 76, Ka10. 87基坑外侧竖向应力标准值:aikrkokq。25 KN / m2a1 krkokqo1h1al k1h12518261 KN/ m2水平荷载标准值:ea1k2C1、Ka1250. 76120.871.88KN/ m2ea i k计算结果小于0,取 ea 1k =0ea1 ka1k Ka12C_ Ka11330. 762120. 8780. 2KN / m2水平合力:1Ea1 (ea1kea1k)21 h1 -(02水平荷载作用点离该土层底端的距离:80.2)280.2KN /mh.Z10.7m13(2)淤泥质粉质粘土土层(2.8m)217.4KN/ m2,C27KFa， 29. 50, Ka20. 72, Ka20. 85基坑外侧竖向应力标准值:a2ka1k2133KN/ m2a 2krk0ka1 k q013317.4 2.82181 .72KN /m水平荷载标准值:ea2ka2kKa22C2.&21330. 72270. 8583. 86KN / m2ea2ka2kKa2 2C2 Ka2 181.72 0.72 2 7 0.85 118.94KN/m2水平荷载:118.94)1110.4KN /m1 1Ea2(ea1kea2k) h2 (83.86水平荷载作用点离该土层底端的距离:h2 2ea2kea2k28 2 83.86Z2 .32kea2k118.94383.86 118.94114.20m粘土层(3m)1m)粘土层(3m)分成两部分(开挖面以上2m和开挖面下1)按照规：基坑开挖位于地下水位eajkajk Kajkrkrkmj Z j对于粉土及粘土:qai 2CikKaimj深度Zj以上土的加权平均天然重度;求得 mj 18. 1KN / m2ajk 187. 9KN / M开挖面以下(lm)1Ea3( ea3k ea3 k ) h312(91.9691.96)191. 96 KN / m开挖面以上(2 m)318 8KN/mC330KP, 37.40,Ka30. 77小 Ka30.88基坑外侧竖向应力标准值:a3ka2 k150. 4KN /a3 krk0ka2k3h3150. 418. 82188 KN / m2水平荷载标准值:ea3ka 3k Ka32C3jKa315Q 4 0.77 2 30 0.8863.008KN/ m2ea 3k1880.772300.8891.96KN/ m2水平荷载:a32(ea3kea3k ) h31(63.0191.96)2154. 97KN / m2水平荷载作用点离该土层底端的距离:Z3ha32ea3kea3kea3kea3k2.2 陀0191960.94m363.0191.96（4）残积土层（10m）417.3KN/ m2,C421.4KP, 49. 20, Ka40.72, . Ka40. 85基坑外侧竖向应力标准值:a4ka3k188KN / m2a4k 188KN/ m2水平荷载标准值：ea4ka4kKa42Q 応188 0.72 221.4 0.859898KN/ 卅ea4ka4kKa42C4 . Ka41880.72221.40. 8598. 98KN/ m2水平荷载：11Ea4(ea4k ea4k) h4(98. 98 98.98) 10 989. 8KN / m22水平荷载作用点离该土层底端的距离：Z45m水平抗力计算基坑底面以下水平抗力计算的土层为：第3层土（粘土层1m）、第4层土（残积土层10 m）。计算依据和计算公式:土层水平抗力计算依据建筑基坑支护技术规程JGJ120-99(1) 基坑侧水平抗力标准值按下列规定计算:1)对于碎石土及砂土，基坑侧水平抗力标准值按下列规定计算:eajk式中pjk 作用于基坑底面以下深度Zj处的竖向应力标准值;K pi第i层土的被动土压力系数。2)对于粉土及粘性土，基坑侧水平抗力标准值按下列规定计算：ePjkPjk Kpj 2Gk . Kpj(2) 作用与基坑底面以下深度Zj处的竖向应力标准值 ajk按下式计算:pjk mjZj式中mj 深度Zj以上土的加权平均天然重度(3) 第i层土的被动土压力系数K pi应按下式计算Kpitan 2（450 寸）(4) 第i层土的水平抗力Ep为:Epi2 (epikepik ) hi Sh式中epik 第i层土土层顶部的水平抗力标准值; epik 第i层土土层底部的水平抗力标准值;hi 第i层土的厚度；Sh 预应力锚索的水平间距各层土水平抗力计算(1)粘土层(lm)1m 3k18.8KN/ mtK30KP，3k 7.4, 01.30, . 1.14作用于基坑底面以下深度Zj处的竖向应力标准值:P3K0KN/ m2p3k3kh3k18- 81水平抗力标准值:ep3k2C3k.一 Kp318.8KN/ 卅2301. 1468.4KN/ miep3kp3kKp3水平抗力：p3kKp318.8 1. 302 301.1492 84KN/ m2Ep 312(eP3ep3)h3k1(68.492.84)180. 62KN / m水平抗力离该土层底端的距离:Z3Kh3K2eP3keP3keP3keP3k1.2 6892840.47m368. 492. 84(2)残积土层(10m)h4k10m4K17.3KN/m2,C4K21.4KP,5K 9.2,41.3晡心41. 17作用于基坑底面以下深度Zj处的竖向应力标准值：P4K188KN/mf,p4kp3k4kh4k18 817.3101918KN/mf水平抗力标准值：ep4kp4kKp4 &418.8 1.38 2 21.4 1.17 76.02KN/ mfep4kP4k Kp4 2C4k 尺191.8 1.38 2 21.4 1.17314.76KN/mf水平抗力：Ep5(e p4ep 4 )h4k-(76.02 314 76)101953 9KN/ m水平抗力离该土层底端的距离：Zh4K 2eP4KeP4k10 2 76. 02314. 763 98 m5K 3 eP4keP4k376. 02314. 76由以上计算步骤可得K12的水平荷载、水平抗力如下图所示支点力计算(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hc1 :基坑底面水平荷载标准值：ea = 91.96 KN/m由ea1k ep1k可得：9 1.9 6 =6 8.4 + ( 9 2.8 4 - 6 8.4 ) / 1 hc1求得：hc10. 964m(2) 计算支点力Td :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Eac:其中，设定弯矩零点位置以上第 4层土的水平荷载a4c12(48.79 71.01) 2.3 137.77KN/m其作用点离设定弯矩零点的距离：2.30.193 248.7971.01ha4c.1.168 m348.7971 .01Ea4=71.010.193=13.71KN嵌固深度验算验算准则为：hp E p TC1 hd) 1.2 0haE& 0，则嵌固深度设计符合基坑的受力要求。基坑外侧水平荷载标准值合力之和Eai :Ea Eaq Ea2 Ea3 Ea4 Ea5 Ea6104.27 69.75 87.05 137.77 35.51 203.78 36 674.13KN /m各土层水平荷载距离桩底面的距离为：ha1 16.8 乙 16.63.61.21214.412 mha2 12.735m, ha3 11 .086 m,ha4 8.879mha4 7.55mha5 5.15m, ha6 1.5mEa的作用点距离桩底的距离ha :Ea1 ha1Ea 2 ha 2Ea6 ha6104.27 14.412 69.75 12.735 87.05 11.086 . 203.78 5.15 36 1.5674.138.83mEp Ep4 Ep5 Ep6 36.38 73Q23 1350.65 211726KN/m各土层水平荷载距离桩底面的距离为：hp4 7.8 h4k 乙k 7.8 0.5 0.241 7.541m按上述计算方法可得：hp5 4.807m, ha3 0.944m,Ep的作用点距离桩底的距离hp :hpEp4hp4 E p 5 h p 5 E p 6 h636.38 7.541730 .23 4.871350 .65。却2.39m2117 .26嵌固深度验算Eahp Ep Td (ht1hd) 1.2 ha2.39 2117.26 249.61 (6 7.8) 1.2 1.0 8.83 674.13 0满足要求！b. 锚杆设计计算（包括：确定锚杆的层数、间距、倾角、计算锚杆的轴力、以及锚 杆长度和端面尺寸等）。c. 桩身配筋计算；d. 冠梁、腰梁设计计算；e. 桩锚支护结构整体抗滑稳定性验算（按工况用圆弧滑动条分法进行整体稳定性验 算）;f. 桩锚支护结构抗倾覆稳定性稳定性验算；g. 桩锚支护结构抗隆起稳定性验算；h. 抗渗流（或管涌）稳定性验算（7）施工要求及施工说明；（8）施工监测及其他说明。5.2 施工图完成施工图，要求容包括： （1）基坑平面布置图； （2）基坑剖面图；（3）基坑立面图；（4）基坑支护结构主要构件构造详图参考文献1】王树理主编，地下建筑结构设计， ：清华大学， 20152】中国建筑科学研究院主编，建筑基坑支护技术规JGJ1202012 。：中国建筑工业， 2012【3】中华人民国建设部主编，混凝土结构设计规GB50010-2010。中国建筑工业，2010