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【工程文档】邯郸滨江首府基坑支护降水土方施工组织设计.doc 69页
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邯郸滨江首府小区
基坑支护、降水及土方工程
（依据《建筑工程专项方案论证审查报告》（邯郸滨江首府小区）完善）
武汉开来建设集团有限公司
1. 工程概况 1
1.1. 工程简介 1
1.2. 工程自然特征 1
1.2.1. 地形地貌 1
1.2.2. 场地地层简述 1
1.2.3. 水文地质条件 2
3. 基坑支护及止水降水设计方案概况 3
3.1. 基坑支护设计方案 3
3.2. 基坑止水降水设计方案 6
4.1. 总体部署 7
4.2. 项目管理体系 11
4.2.1. 承担本工程的组织机构 11
4.3. 机械设备材料组织计划 14
4.3.1. 劳动力组织计划 14
4.3.2. 设备材料组织计划 16
4.4. 工程质量保证体系 18
4.4.1. 质量保证体系 18
4.4.2. 工程质量的技术保证 18
4.4.3. 施工过程控制措施 20
4.5. 安全文明生产管理体系 21
4.5.1. 安全生产技术管理体系 21
4.5.2. 文明施工技术管理体系 25
4.5.3. 夜间施工技术管理体系 26
4.6. 施工工期及进度计划 26
4.6.1. 土方开挖及基坑支护工期计划 26
4.6.2. 降水施工计划 26
4.6.3. 工期计划保证措施 26
4.6.4. 施工计划机械设备保证措施 27
4.6.5. 施工计划技术保证措施 27
4.7. 施工总平面布置：人员上下通道、运输通道、塔吊基 础堆场布置、出入口处安全文明布置 28
5.1. 边坡修整 28
5.2. 土钉施工工艺 28
5.2.1. 施工工艺 28
5.2.2. 造孔 29
5.2.3. 土钉安放 29
5.2.4. 注浆 29
5.3.1. 施工准备 30
5.3.2. 施工工艺 30
5.3.3. 施工程序步序说明 31
5.3.4. 质量控制措施及要求 32
5.4. 喷射混凝土施工 32
5.4.1. 挂网 32
5.4.2. 喷射混凝土施工 32
5.5. 护坡桩施工措施 34
5.5.1. 成孔工艺 34
5.5.2. 钢筋笼制作及吊放 35
5.5.3. 水下灌注砼 35
5.6. 预应力锚索施工 35
5.6.1. 施工工艺 35
5.6.2. 施工方法 36
5.6.3. 施工技术要点 37
5.6.4. 施工质量控制 37
5.7. 止水帷幕桩施工方法及质量保证措施 38
5.7.1. 施工工艺流程: 38
5.7.2. 施工方法 39
5.7.3. 施工质量控制 40
5.7.4. 质量保证措施 41
5.8. 微型桩施工 41
5.8.1. 施工方法 41
5.8.2. 质量保证措施： 42
5.9. 降水施工 42
5.9.1. 成井工艺 42
5.9.2. 管井布井参数及质量要求 43
5.9.3. 降水速率控制 43
5.9.4. 注意事项 43
5.9.5. 封井方案 43
5.9.6. 降水排水方案 44
5.10. 土方开挖施工 44
5.10.1. 施工机械的选择 44
5.10.2. 施工准备 45
5.10.3. 土方开挖顺序 45
5.10.4. 土方开挖分层设计 46
5.10.5. 土方开挖截排水 46
5.10.6. 出土主坡道的留置 46
5.10.7. 施工工艺 46
5.10.9. 土方开挖保证措施 48
5.10.10. 土方施工的文明施工措施 48
5.11.1. 监测目的 49
5.11.2. 监测项目 49
5.11.3. 施工监测网络图 49
5.11.4. 施工方法与技术要点 49
5.11.5. 观测点设置 50
5.11.6. 观测点设置原则 50
5.11.7. 观测仪器及要求 51
5.11.8. 监控报警值 51
5.11.9. 临近建筑物变形监控 51
5.11.10. 施工位移监测 52
5.11.11. 施工沉降监测 52
5.11.12. 建筑物倾斜监测 53
6. 基坑支护应急措施 54
6.1. 应急领导小组 54
6.2. 应急物资及应急电话 54
6.3. 基坑工程潜在险情和应急措施 54
7.1. 雨期前的防范 55
7.2. 雨期中的技术措施 56
7.3. 雨后的技术措施 57
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山西柳林庄上煤矿土建项目施工组织设计.doc 86页
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山西柳林庄上煤矿有限公司60万吨|年改扩建施工组织设计
第一部分土建施工组织设计
第一章 工程概况
第一节 井田自然概况
一、交通位置
山西柳林庄上煤矿有限公司位于柳林县东南直距3.75km的庄上镇山头村，东距庄上镇约1.2km，东距柳石二级公路1.2km,北距孝柳铁路和G307国道3.5km，高速公路3.2km，交通较为便利。行政区划属柳林县庄上镇，地理坐标:东经110°53′51″－110°55′54″,北纬37°23′36″－37°24′23″。
详见交通位置图1-1-1。
二、地形地貌
井田地处吕梁山系中段，为典型的黄土高原地貌，地表切割强烈，地势总体中部高四周低。最高点位于井田中部（X=4140800,Y=），标高1050.0 m；最低点位于井田西边界处沟谷，标高为875.0m，相对最大高差176m，属中低山区地形。
井田属黄河流域三川河水系，井田范围内无常年性河流及其它水体，但沟谷纵横，大小沟谷中雨季有短暂流水通过，向北汇入三川河。井田东边界外有一条常年性河流，水量不大。
四、气象及地震情况
本区属大陆性季风气候，春季多风干旱，夏季炎热降水量较多，秋季温度适中，冬季寒冷干燥。最高气温32.5°C，最低气温-26.1°C，全年无霜期125天， 11月冻结，翌年3月初解冻，最大冻土深度0.9m。年降水量374.4-577.7mm，降水量主要集中在7、8、9月份。年平均蒸发量为1711mm，蒸发量大于降水量。年平均风速2.2m/s，最大风速21m/s。
第二节 编制依据
一、施工图纸
二、施工合同
三、有关现行国家方针、政策及现行规范、规程等
第三节 工程范围
工程范围分两大部分：
一、辅助生产系统工程:分为筒仓,转载点,绞车房,井口房以及皮带栈桥通廊.
下面重点介绍一下筒仓工程概况：本工程为构筑物工程，建筑总高度43.4m。主体为一个圆柱形单体贮仓，内径16m、筒仓壁厚-1.585m以下为400mm、以上为300mm。基础为钢筋混凝土条形基础，基底标高-7.285m。在9.715m平台处设有砼漏斗。精煤仓仓顶标高为38.18m；筒仓顶部设备间为一层框架结构38.18m至43.4m,能存储原煤5200T.
二、地面附属工程: 工程范围
1.行政办公楼:总建筑面积1985.8平方米,地上五层,现已交付使用.
2.联合建筑; 总建筑面积3139.25平方米,占地面积618.4平方米,
地上五层,现主体结构工程已即将施工完毕.
3.锅炉房:本工程属地上一层砖混结构, 总建筑面积415.6平方米,建筑总高7.05米,现已开始施工,将在年底前交付使用，以及机修车间,磅房,消防库,坑木加工房,油脂库,综采设备库,静压水池等.
施工部署与组织
工程施工，应本着先地下后地上，先外后内，先普通后高级装修，结构分段验收，分段插入装修、设备安装工程，季节性施工合理安排干、湿作业等基本原则进行部署。
施工流水段划分
1.地下结构
按结构设计划分两段流水施工。
2. 地上结构：
柱结构划分三段流水施工；
3.梁板结构划分三段流水施工
工程主要施工方案选择
1.垂直及水平运输机械
该工程设塔吊一台，做结构施工垂直运输设备。该塔应于土方施工前即就位。
现场水平运输采用机动翻斗车。短距水平运输采用手推车。
2.模板采用:柱、顶板梁----多层胶合板.
3. 结构、装修工程采用钢管脚手架。
4.混凝土工程: 混凝土采用商品混凝土泵送施工。
5.搅拌机,用于拌制砌筑及装修砂浆
6.大直径钢筋连接:建议采用剥肋直螺纹机械接头
主要劳动力计划
主要劳动力计划
工 种 按工程施工阶段投入劳动力情况
土方 地下 主体 二次结构 内装修 外装饰 竣工收尾
放线工 2 2 2
注：1、高峰人数约160--180人；
2、可根据施工进度状况随时调整劳动力配置。
第五节 主要机具计划
施工机械用量一览表
主要机械设备计划
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基坑支护设计及降水工程
目录前言............................................................................................................................................ 11 工程概况 ...................................................................................................................................... 2 1.1 基本情况 ............................................................................................................................... 2 1.2 建筑工程概况 ....................................................................................................................... 2 1.3 水文、工程地质条件 ........................................................................................................... 2 1.3.1 1.3.2 场地工程地质条件 ........................................................................................................ 2 水文地质条件 ................................................................................................................ 52 设计内容与设计思路 .................................................................................................................... 6 2.1 设计要求 ................................................................................................................................. 6 2.2 设计的主要内容 ................................................................................................................... 6 2.3 设计思路 ............................................................................................................................... 6 3 设计要求及相关技术国内外现状 .............................................................................................. 8 3.1 设计要求及参数 ................................................................................................................... 8 3.1.1 3.1.2 设计基本要求 ................................................................................................................ 8 设计基本参数 ................................................................................................................ 83.2 设计相关方案国内外现状 ................................................................................................... 9 4 基坑降水设计 ............................................................................................................................ 13 4.1 基坑降水设计 ..................................................................................................................... 13 4.1.1 4.1.2 4.1.3 4.1.4 4.1.5 4.1.6 降水井方案选择 .......................................................................................................... 13 降水方案的设计步骤 .................................................................................................. 13 管井井点设计计算 ...................................................................................................... 14 降水设计验算 .............................................................................................................. 17 抽水设备选择 .............................................................................................................. 18 降水井结构设计 .......................................................................................................... 185 方案初步设计 .............................................................................................................................. 19 5.1 方案一（地下连续墙+锚杆）初步设计 ............................................................................. 195.1.1 5.1.2 5.1.3 5.1.4 5.1.5 5.1.6 5.1.7 5.1.8 5.1.9支护方案说明 .............................................................................................................. 19 土压力计算 .................................................................................................................. 20 锚杆支点力计算 .......................................................................................................... 22 嵌固深度计算 .............................................................................................................. 24 最大弯矩计算 .............................................................................................................. 25 墙身配筋计算 .............................................................................................................. 26 锚杆设计 ...................................................................................................................... 28 稳定性验算 .................................................................................................................. 36 设计总结 ...................................................................................................................... 385.2 方案二（桩锚）初步设计 ................................................................................................. 39 5.2.1 5.2.2 5.2.3 5.2.4 5.2.5 5.2.6 5.2.7 5.2.8 5.2.9 支护方案说明 .............................................................................................................. 40 土压力计算 .................................................................................................................. 40 锚杆支点力计算 .......................................................................................................... 40 嵌固深度计算 .............................................................................................................. 44 最大弯矩计算 .............................................................................................................. 44 桩身配筋计算 .............................................................................................................. 46 锚杆设计 ...................................................................................................................... 47 稳定性验算 .................................................................................................................. 57 设计总结 ...................................................................................................................... 605.3 方案三（复合土钉墙）初步设计 ....................................................................................... 60 5.3.1 5.3.2 5.3.3 5.3.4 5.3.5 5.3.6 5.3.7 5.3.8 支护方案说明 .............................................................................................................. 61 土压力计算 .................................................................................................................. 61 土钉和锚杆内力计算 .................................................................................................. 63 土钉和锚杆长度计算 .................................................................................................. 67 复合土钉钢筋选择 ...................................................................................................... 72 复合土钉面层设计 ...................................................................................................... 77 复合土钉验算 .............................................................................................................. 77 设计总结 ...................................................................................................................... 806 方案综合论证 ............................................................................................................................ 816.1 技术可行性分析 ................................................................................................................. 81 6.1.1 6.1.2 6.1.3 地下连续墙+锚杆方案技术可行性分析 .................................................................... 81 灌注桩+锚杆方案技术可行性分析 ............................................................................ 81 复合土钉墙技术可行性分析 ...................................................................................... 826.2 安全可靠性分析 ................................................................................................................. 82 6.2.1 6.2.2 6.2.3 地下连续墙+锚杆安全可靠性分析 ............................................................................ 82 灌注桩+锚杆安全可靠性分析 .................................................................................... 82 复合土钉墙安全可靠性分析 ...................................................................................... 836.3 经济合理性分析 ................................................................................................................. 83 6.3.1 6.3.2 6.3.3 地下连续墙+锚杆经济合理性分析 ............................................................................ 83 灌注桩+锚杆经济合理性分析 .................................................................................... 85 复合土钉墙工程预算 .................................................................................................. 876.4 综合对比分析 ..................................................................................................................... 89 7 方案的优化设计 ........................................................................................................................ 90 7.1 复合土钉墙优化设计 ......................................................................................................... 90 7.1.1 7.1.2 7.1.3 7.1.4 7.1.5 7.1.6 7.1.7 7.1.8 复合土钉墙方案的优化内容 ...................................................................................... 90 土压力计算 .................................................................................................................. 90 土钉和锚杆内力计算 .................................................................................................. 92 土钉和锚杆长度计算 .................................................................................................. 95 复合土钉钢筋选择 .................................................................................................... 101 复合土钉面层设计 .................................................................................................... 104 复合土钉验算 ............................................................................................................ 104 优化设计总结 ............................................................................................................ 1077.2 优化后方案的工程造价 ................................................................................................... 108 7.2.1 7.2.2 8 复合土钉墙设计工程量计算 .................................................................................... 108 分项工程费用 ............................................................................................................ 108施工组织设计 .......................................................................................................................... 110 8.1 优化方案施工工艺简介 ................................................................................................... 110 8.1.1 降水施工技术方案 .................................................................................................... 1108.1.2土钉支护施工技术方案 ............................................................................................ 1138.2 施工中存在的问题和解决措施 ....................................................................................... 119 8.2.1 8.2.2 基坑降水常见的故障及解决方法 ............................................................................ 119 施工注意事项 ............................................................................................................ 1199 工程监测 .................................................................................................................................. 121 9.1 监测内容及目的 ............................................................................................................... 121 9.1.1 9.1.2 9.1.3 9.1.4 9.1.5 土钉监测 .................................................................................................................... 121 面层强度及厚度检验 ................................................................................................ 121 土钉监测 .................................................................................................................... 121 基坑监测内容 ............................................................................................................ 121 基坑监测目的 ............................................................................................................ 1219.2 检测的方法及仪器 ........................................................................................................... 122 9.2.1 9.2.2 9.2.3 土钉检测方法 ............................................................................................................ 122 基坑监测方法 ............................................................................................................ 122 使用仪器 .................................................................................................................... 1239.3 监测的原理及工作量布置原则 ....................................................................................... 124 9.3.1 9.3.2 9.3.3 基准点布置要求 ........................................................................................................ 124 基坑位移观测点及基准点的布设 ............................................................................ 124 监测项目的警戒值 .................................................................................................... 1249.4 成果计算与结论 ............................................................................................................... 125 9.4.1 9.4.2 9.4.3 9.4.4 9.4.5 变形等级 .................................................................................................................... 125 沉降及位移量的警戒值 ............................................................................................ 125 成果计算与整理 ........................................................................................................ 125 分析反馈 .................................................................................................................... 126 最终成果和技术总结报告 ........................................................................................ 12710 主要成果及创新点 .................................................................................................................. 127 10.1 主要成果 ......................................................................................................................... 127 10.1.1 10.1.2 毕业设计调研成果 .................................................................................................. 127 设计方面成果 .......................................................................................................... 12810.2 创新点 ............................................................................................................................. 128 参考文献........................................................................................................................................ 129 谢 辞........................................................................................................................................ 130前言万豪大厦工程位于银川市金凤区， 北京中路、 宁安大街交叉西南处。 大厦设计总高度 216 米， 是宁夏的地标性建筑，西北五省的最高建筑，号称西北第一楼。基坑呈矩形，长 178m，宽 120m， 深 18.9m。该工程具有技术含量高、工期紧、工序多、多工种交叉作业的特点。 根据对场地工工程地质条件与周边环境的分析，初步确定采用地下连续墙，桩锚和复合土钉 墙三种支护方案。对初选的地下连续墙、桩锚和复合土钉墙三种方案进行进一步的设计和论证。 然后从技术可行性、安全可靠性和经济合理性三方面综合考虑，选出最佳方案，并对最佳方案进 行优化设计。依据优化后的方案对工程进行施工组织设计和工程质量监测设计。 本次基坑支护设计内容主要包括：工程概况、设计内容与设计思路、降水设计、方案的初步 设计、方案综合论证、方案优化设计、施工组织设计、工程质量监测等。第 1 页 共 130 页1 工程概况1.1 基本情况 （1）工程名称：宁夏亘元万豪大厦基坑支护工程 （2）建设单位：宁夏亘元房地产开发有限公司 （3）工程地点：银川市北京中路与宁安大街交叉处 （4）结构形式：框剪结构 （5）施工范围：基坑支护、土方开挖工程 1.2 建筑工程概况 拟建万豪大厦工程位于银川市金凤区，北京中路、宁安大街交叉西南处。建设面积 17.4 万 平方米，东邻凯宾斯基大酒店、西邻神华宁煤集团总部、南邻紫荆花商务广场、北邻宁夏国际会 展中心和人民广场，享有独特优越的地理位置。大厦设计总高度 216 米，是宁夏的地标性建筑， 西北五省的最高建筑，号称西北第一楼。该工程具有技术含量高、工期紧、工序多、多工种交叉 作业的特点。万豪酒店工程包括主楼 50 层（216m 高） 、裙楼 4 层（20m 高） 、地下室 3 层（18.9m 深） 。基坑呈矩形，长 178m，宽 120m。场地整平标高 1110.0m，地下室板底标高 1092.5m，主楼 基坑底部标高 1090.2m（最终结果以±0.00 敲定后为准） 。图 1-1 周边环境图1.3 水文、工程地质条件 1.3.1 场地工程地质条件 场地地层结构比较复杂，层序较稳定，除地表浅部分布有填土地层外，其下均为第四系冲、第 2 页 共 130 页湖积相地层，以粉质粘土、粉砂及细砂为主，根据野外钻探、原位测试机室内土工试验结果，本 次勘察深度范围内场地地基土自上而下可分为 8 层，现就影响支护上部 5 层分述如下： 第①层：杂填土（Q4ml） 杂色，主要有砖块屑、炉渣、建筑垃圾、生活垃圾等组成，稍湿，结构松散，均匀性差。 场地中部较厚且以回填土为主。 该层层厚 0.5～4.8m，平均 1.92m，底层埋深 0.5～4.8m。 第②层：粉土（Q4al) 褐黄色，含云母、氧化铁、氧化铝等，局部夹有粉质粘土透镜体或薄层。湿，呈密实状态， 摇震反应中等， 无光泽反应， 干强度及韧性低。 压缩系数 a1-2=0.273MPa-1， 压缩模量 ES=6.47MPa， 具中等压缩性，标准贯入试验实测锤击数介于 10.00～20.00 击之间，平均 13.50 击。 该层层厚 0.4～8.8m，平均 2.46m，层底埋深 2.7～9.6m。 第②1 层：粉质粘土（Q4al） 褐黄色，湿，含云母、氧化铁、氧化铝等，可塑状态，无摇振反应，少有光泽反应，干强度 中等，韧性中等，局部夹薄层粉土层。压缩系数 a1-2=0.329MPa-1，压缩模量 ES=5.29MPa，具中 等压缩性，标准贯入试验实测锤击数介于 13.00～22.00 击之间，平均 15.5 击。 该层层厚 0.5～5.6m，平均 2.08m，层底埋深 2.5～10.3m。 第③层：粉砂（Q3al ) 褐黄色，矿物成分主要为石英、长石云母等，夹有粉土、粉质粘土透镜体或薄层。饱和，密 实状态。 d10=0.005， d60=0.033， Cu=5.786， 颗粒级配一般。 标准贯入试验实测锤击数介于 20.00～ 29.00 击之间，平均 23.5 击。 该层层厚 0.90～12.10m，平均 6.25m，层底埋深 8.0～26.50m。 第③1 层：粉土（Q3al) 褐黄色，含云母、氧化铁、氧化铝等，局部夹有粉质粘土透镜体或薄层。湿，呈密实状态， 摇振反应中等，无光泽反应，干强度及韧性低。标准贯入试验实测锤击数介于 17.00～25.00 击之 间，平均 20.50 击。 该层层厚 0.3～2.8m 平均 1.38m，层底埋深 10.3～13.6m。 第③2 层：粉质粘土（Q3al) 褐黄色，湿，含云母、氧化铁、氧化铝等，可塑状态，无摇振反应，稍有光泽反应，干强度第 3 页 共 130 页中等，韧性中等，局部夹薄层粉砂层。标准贯入试验实测锤击数介于 22.00～30.00 击之间，平均 26.5 击。 该层层厚 0.3～2.6m，平均 0.88m，层底埋深 12.4～15.7m。 第④层：细砂（Q3al) 褐灰色，矿物成分主要为石英、长石、云母等，局部夹有粉土、粉质粘土透镜体，部分钻孔 取样为中砂。饱和，密实，Cu=6.328，颗粒级配一般。标准贯入试验实测锤击数介于 35.00～49.00 击之间，平均 42.5 击。 层厚 3.9～16.1m，平均 10.02m，层底埋深 17.3～38.2m。 第⑤层：细砂（Q3al) 褐灰色，矿物成分主要为石英、长石、云母等，局部夹有粉土、粉质粘土透镜体，部分钻孔 取样为中砂。饱和，密实，Cu=6.296，颗粒级配一般。标准贯入试验实测锤击数介于 42.00～54.00 击之间，平均 47.6 击。 层厚 3.5～20.2m，平均 10.77m，层底埋深 35.3～55.2m。 第⑤1 层：粉质粘土（Q3al) 褐灰色，湿，含云母、氧化铁、氧化铝等，可塑状态，无摇振反应，稍有光泽反应，干强度 中等，韧性中等，局部混有细砂。标准贯入试验实测锤击数介于 34.00～45.00 击之间，平均 39.7 击。 该层层厚 1.5～6.5m，平均 3.9m，层底埋深 41.2～47.5m。表 1-1 土层参数表 序号 土层 名称 1 2 3 4 5 6 杂填土 粉土 粉砂 细沙 细沙 细沙 粘 聚 力 （Kpa） 5 16.5 0 0 0 0 C 内摩擦角 φ （°） 8 13 28 30 30 30 天 然 重 度 （KN/m ） 17.1 18.0 19.2 20 20 203渗 透 系 数 （cm/s） 3.0×10 5.0×10 5.0×10 2.5×10 2.5×10 2.5×10-3层 厚 （ m） 1.92 2.46 6.25 9.25 10.27 6.25-4-6-3-3-3第 4 页 共 130 页1.3.2 水文地质条件 勘探期间测得稳定水位埋深在现在地面下 7.0～7.5m 之间，稳定水位标高在 1102.50～ 1103.00m 之间，水位随季节性变化幅度约 1.0m，勘探期间属枯水期。 本次勘探深度范围内揭露场地地下水类型浅层为孔隙潜水，以第④、⑤、⑥层细砂为主要含 水层，主要受大气降水及侧向径流补给。第 5 页 共 130 页2 设计内容与设计思路2.1 设计要求 万豪大厦基坑工程，基坑长 178m，宽 120m，基坑开挖深度达 18.9m，为超深一级基坑，该 工程具有技术含量高、工期紧、工序多、多工种交叉作业的特点。通过设计计算解决万豪大厦基 坑支护问题，充分保证基础施工和周边建（构）筑物的安全。 2.2 设计的主要内容 通过对地下连续墙、灌注桩+锚杆、复合土钉墙三种支护方案进行设计计算，并对各个方案 分别进行技术可行性，可靠性和经济合理性论证，对三种方案进行对比，提出宁夏亘元万豪大厦 基坑支护设计方案。并依据方案进行施工组织设计和工程质量监测设计。 2.3 设计思路第 6 页 共 130 页方案选择地下连续墙灌注桩+锚杆复合土钉墙对初选方案进 行设计从技术可行 性、安全可靠 性、经济合理 性三方面对三 种方案进行综 合分析、论证选出最优方案对最优方案进 行参数优化施工组织设计工程质量监测图 2-1 设计思路图第 7 页 共 130 页3 设计要求及相关技术国内外现状3.1 设计要求及参数 3.1.1 设计基本要求 1) 安全可靠基坑工程的作用是为地下工程的敞开开挖施工创造条件。首先，必须确保基坑工程本体的安 全，为地下结构的施工提供安全的施工空间；其次，基坑施工必然会产生变形，可能会影响周边 的建筑物、地下构筑物和管线的正常使用，甚至会危及周边环境的安全，所以基坑工程施工必须 要确保周围环境的安全。 2) 经济合理基坑围护结构体系作为一种临时性结构，在地下结构完成后就即完成使命，因此在确保基坑 本体安全及周围环境安全的前提条件下，尽可能降低工程费用，要从工期、材料、设备、人工及 环境保护等多方面综合研究经济合理性。 3) 技术可行基坑围护结构设计不仅要符合基本的力学原理，而且要能够经济、便利的实施，如施工方案 是否与施工机械相匹配，施工机械是否具备足够的施工能力，费用是否经济，支撑是否可以租赁 等等。 4) 施工便利基坑的作用既然是为地下结构的施工提供施工空间， 就必须在安全可靠、 经济合理的原则下， 最大限度地满足便利施工要求，尽可能采用合理的围护结构方案减少对施工的影响，保证施工工 期。 3.1.2 设计基本参数 万豪大厦基坑工程开挖深度 18.9m，基坑长度 178 吗，宽 120m。该工程具有技术含量高、 工期紧、工序多、多工种交叉作业的特点。 ① 基坑侧壁安全等级及重要性系数 根据《建筑基坑支护技术规程》 （JGJ120-99）的划分标准（见表 3-1） ，本基坑的安全等级应 为一级，基坑重要性系数 ? 0 = 1.1。第 8 页 共 130 页表 3-1 安全等级 一级 二级 三级基坑侧壁安全等级及重要性系数 破坏后果?01.10 1.00 0.90支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响很严重 支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响一般 支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响不严重注：有特殊要求的建筑基坑侧壁安全等级可根据具体情况另行确定②地面超载确定根据招标文件要求，基坑顶部附加荷载按 20.00KN/m2 考虑，高度不超过 2 米。基坑顶部 2 米范围内不能堆载任何荷载。 ③ 基坑变形控制等级在基坑方案总体设计中,必须根据周围环境要求、工程功能要求等制定出安全而合理的设计 标准。 按深基坑工程已有工程经验，根据周围环境保护要求，将基坑变形控制标准分为四个等级如 下表 3-2。表 3-2 保护等级 变形控制保护等级标准 环境保护要求 离基坑10m，周围有地铁，共同沟、煤气管 、大型压力总水管等重要建筑及设施必须 确保安全 地面最大沉降量及围护墙水平移控制要求 1. 地面最大沉降量≤0.1GH； 特级 2. 围护墙最大水平位移≤0.14GH； 3. K≥2.2 1. 地面最大沉降量≤0.2GH； 一级 2. 围护墙最大水平位移≤0.3H； 3. K≥2.0 1. 地面最大沉降量≤0.5GH； 二级 2. 围护墙最大水平位移≤0.7GH； 3. K≥1.5 1. 地面最大沉降量≤1GH； 三级 2. 围护墙最大水平位移≤1.4GH； 3. K≥1.2 在基坑周围30m范围内设有需保护建筑设施 和管线构筑物 在基坑周围H范围内设有较重要支线管线 一般建筑、设施 离基坑周围H范围内设有重要干线、水管、 大型在使用的构筑物、建筑物3.2 设计相关方案国内外现状 基坑支护技术是建筑工程中常遇到的工程，虽然已在全国不同地区、不同地质条件下取得了 不少成功的经验，甚至在一些技术达到了国际水平，但仍存在一些问题需要进一步研究和提高， 以适应现代化经济建设的需要。我国在改革开放以前，为了使用方便，或因为地皮昂贵，或为了 符合城管规定及人防需要，建筑投资者不得不向地下发展．过去建 1～2 层地下室，即使在大城 市也不普遍，中等城市更为少见．现在在大城市、沿海地区尤其是特区，地下 3～4 层已很寻常，第 9 页 共 130 页5～6 层也有。因此基坑深度多在 10～16m 间，在 20m 左右的也为数不少。工程地质条件越来越 差。这一点在某些沿海经济开发区较为突出。重要高层和超高层建筑集中在人口稠密、建筑物密 集的地方，并紧靠重要市政公路。而此处原有建筑结构陈旧，地上与地下管线密布。基坑工程的 成功率较低。一旦基坑支护失效，常造成邻近房屋、地下管线及道路的开裂，引发工程纠纷，甚 至出现严重的破坏，造成重大的经济损失及人员的伤亡。因此，基坑开挖不仅要保证基坑本身的 稳定，也要保证周围的建筑物和构筑物不受破坏。 国外基坑支护技术向着大深度、大面积方向发展，周边环境更加复杂，基坑开挖与支护的难 度愈来愈大。从工期和造价的角度看两墙合一的逆作法将是今后发展的主要方向。但逆作法施工 受桩承载力的限制很大，采用拟作法时不能采用一柱一桩，而是一柱多桩，增加了成本和施工难 度。如何提高单桩承载力，降低沉降，减少中柱桩，达到一柱一桩，使上不结构施工速度可以放 开限制，从而加快进度，缩短总工期，这将成为今后的研究方向。 中国的基坑工程在数量、开挖深度、平面尺寸以及使用领域等方面都得到了高速发展。实践 中已经发展了多种支护方式， 如排桩 （piles in row)； 地下连续墙 （diaphragm） 水泥土墙 ； （cement-soil wall)；土钉墙（soil nailing wall)，以及上述方式的各类组合支护方式。表 3-3 国内基坑工程围护结构类型的选择方案 沿海软土地区软弱土层，地下水位较高 情况 方案 1：搅拌桩（格构式）挡土墙； 方案 2：灌注桩后加搅拌桩或旋喷桩止 水，设一道支撑； ＜6m 方案 3：环境允许，打设钢板桩或预制 混凝土板桩，设 1~2 道支撑； 方案 4：对于狭长的排管工程采用主柱 横挡板或打设钢板桩加设支撑； 方案 1：灌注桩后加搅拌桩或旋喷桩止 水，设一至 2 道支撑； 方案 2：对于要求围护结构作永久结构 的，则可采用设支撑的地下连续墙； 6~11m 方案 3：环境条件允许时，可打设钢板 桩，设 2 至 3 道支撑； 方案 4：可应用 SMW 工法； 方案 5：对于较长的排管工程，可采用 打设钢板桩，设 3~4 道支撑，或灌注桩后加 必要的降水帷幕，加 3~4 道支撑； 方案 1： 钻孔灌注桩或钻孔灌注桩加锚杆 或内支撑； 方案 2：钢板桩支护并设数道拉锚； 方案 3：较陡的放坡开挖，坡面用喷锚混 凝土及锚杆支护，亦可用土钉墙 方案 1：场地允许可放坡开挖； 方案 2： 以挖孔灌注桩或钻孔灌注桩成悬 臂式挡墙，需要时亦可设一道拉锚或锚杆； 方案 3：土层适于打桩，同时环境又允许 打桩时，可打设钢板桩 西北、西南、华南、华北、 东北地区地质条件较好，地下水位较低 情况。开挖深度第 10 页 共 130 页方案 1：灌注桩后加搅拌桩或旋喷桩止 水，设 3~4 道支撑； 方案 2：对于环境要求较高的，或要求 11~14 m 围护结构兼作永久结构，采用设支撑的地下 连续墙，可逆筑法，半逆筑法施工 方案 3：可应用 SMW 工法； 方案 4：对于特种地下构筑物，在一定 条件下可采用沉井 方案 1：在有经验，有工程实例情况下， 方案 1：有支撑的地下连续墙作临时围 护结构，亦可兼作主体结构，采用顺筑法或 ＞14m 逆筑法，半逆筑法施工 方案 2：对于特殊地下构筑物，特殊情 况下可采用沉井 可采用挖空灌注桩或钻孔灌注桩加锚杆或内 支撑； 方案 2：采用地下连续墙作临时围护结 构，亦可兼作永久结构，采用顺筑法或逆筑 法，半逆筑法施工； 方案 3：可应用 SMW 工法 方案 1： 钻孔灌注桩或钻孔灌注桩加锚杆 或内支撑； 方案 2：局部地区地质条件差，环境要求 高的可采用地下连续墙作临时围护结构，亦 可兼作永久结构，采用顺筑法或逆筑法，半 逆筑法施工（1）地下连续墙 地下连续墙又称为加筋水泥土挡墙，具有整体刚度大的特点和良好的止水防渗效果，适用于 地下水位以下的软粘土和砂土等多种地层条件和复杂的施工环境，尤其是基坑底面以下有深层软 土需将墙体插入很深的情况，因此在国内外的地下工程中得到广泛的应用。并且随着技术的发展 和施工方法及机械的改进，地下连续墙发展到既是基坑施工时的挡土围护结构，又是拟建主体结 构的侧墙，如支撑得当，且配合正确的施工方法和措施，可较好地控制软土地层的变形。在基坑 深（一般 h&10m） 、周围环境保护要求高的工程中，经技术经济比较后多采用此技术。但是地下 连续墙在坚硬土体中开挖成槽会有较大困难，尤其是遇到岩层需要特殊的成槽机具，施工费用较 高。在施工中泥浆污染施工现场，造成场地泥泞不堪。 （2）灌注桩+锚杆 灌注桩+锚杆学名又叫“桩锚” 。桩锚结构是由一种桩和土层锚杆结合起来对基坑边坡进行维 护的一种方法。桩锚支护结构是桩排和预应力锚索联合支护的简称土层锚杆是由岩石锚杆发展起 来的，1958 年联邦德国的 Bauer 公司在深基础施工时，为了固定挡土墙，采用钻孔注浆技术制成 土层锚杆获得成功，引起了各国工程技术界的重视。随后各国学者和公司相继投入土层锚杆技术 的开发研制工作， 并使这项技术得到迅速发展。 锚杆支护经过多年的发展,已成为煤矿巷道支护的 重要手段。它技术先进,施工工艺简单,操做方便,便于机械化施工,且锚固力大,安全可靠,成本低廉, 巷道断面利用率高,可大量减少巷道挖掘量,适应高产高效的要求。它的推广应用实现了煤矿支护第 11 页 共 130 页史上的革命 。 在我国，土层锚杆技术于 80 年代初在北京、天津等地开始研究和应用。研究锚杆支护机理 与设计方法锚杆支护是一项科技含量很高的支护技术,需要科学地对待。从“七五”开始,全国对 煤矿支护进行了改革,加大了科研工作力度,使锚杆支护作用机理和设计方法有了新的发展,巷道锚 杆支护技术越来越成熟,为更广泛地采用锚杆支护奠定了基础。 该支护形式刚度大而变形小， 常用 于地质条件和周边环境复杂而且深度较大的基坑支护。只要条件适合，它具有很好的发展前景 。 （3）复合土钉墙 土钉支护是用于土体开挖和边坡稳定的一种新的挡土技术， 由于经济、 可靠且施工快速简便， 已在我国得到迅速推广和应用。土钉支护的使用要求土体具有临时自稳能力，以便给出一定时间 施工土钉墙， 因此对土钉墙适用的地质条件应加以限制。 《建筑基坑支护技术规程 （JGJ） 》 规定了土钉墙适用于二、三级基坑、非软土场地、基坑深度不宜大于 12m。土钉墙支护施工速度 快、用料省、造价低，与其他桩墙支护相比，工期可缩短 50%以上，节约造价 60%左右；而且土 钉支护可以紧贴已有建筑物施工，从而省出桩体或墙体所占用的地面。但从许多工程经验看，土 钉墙的破坏几乎均是由于水的作用，水使土钉墙产生软化，引起整体或局部破坏，因此规定采用 土钉墙工程必须做好降水，且其不宜作为挡水结构。土钉是用来加固现场原位土体的细长杆件。 通常采用钻孔， 放入变形钢筋并沿孔全长注浆的方法做成、 它依靠与土体之间的粘结力或摩擦力， 在土体发生变形时被动承受拉力作用。它由密集的土钉群、被加固的土体、喷射混凝土面层形成 支护体系。由于随挖随支，能有效地保持土体强度，减少土体的扰动。20 世纪 90 年代以后，土 钉墙技术开始应用于东南沿海一带，但该地区地质条件属于以淤泥及淤泥质土为主的软土带，为 适应这一特性，发展了复合土钉支护技术。 复合土钉墙是将土钉墙与其他的一种或几种支护技术（如：有限放坡、止水帷幕、微型桩、 水泥土墙、锚杆等）有机组合的复合支护体系，他是一种改进或加强型土钉墙。 土钉技术的发展始于 70 年代。从历史上看，最早应用这种概念的重大工程实例也许可上溯 到一百多年前，英国建设世界上第一条水下隧道，即泰晤士河隧道施工开挖中。第 12 页 共 130 页4 基坑降水设计4.1 基坑降水设计 4.1.1 降水井方案选择表 4-1 井点类型 土层渗透系数 （cmMs） 10-3～10-6 10-3～10-6 ≥10 ≥10-4 -4降水使用条件 适应土层条件 粉砂、砂质粘土、粘质粉土、含薄降低水位深度 （m） 6～9多级轻型井点层粉砂的砂质粘土 粉砂、砂质粘土、粘质粉土、粉质喷射井点 管井井点 深井井点 真空深井井点8～20 3～15 ≥5 或降低深部地层承压水头 ≥5粘土、含薄层粉砂的淤泥质粉质粘土 各种砂土、砂质粉土、卵石层 各种砂土、砂质粉土 砂质粉土、粘质粉土、粉质粘土、 淤泥质粉质粘土、淤泥质粘土10-3～10-7场地各土层的渗透系数见表 1－1， 根据上面所列的降水方法的适用范围， 可以看出轻型井点 的降水深度比较小，喷射井点降水深度比较大，但适应于粘土地层，管井井点的降水深度也比较 大，适应于渗透性比较大的地层。综合各种类型的井点降水条件和施工环境、占地条件和对周围 建筑物的影响，拟采用管井井点降水方案。 勘探期间测得稳定水位埋深在现在地面下 7.0～7.5m 之间，稳定水位标高在 1102.50～ 1103.00m 之间，水位随季节性变化幅度约 1.0m，勘探期间属枯水期。 本次勘探深度范围内揭露场地地下水类型浅层为孔隙潜水，以第④、⑤、⑥层细砂为主要含 水层，主要受大气降水及侧向迳流补给。 本次设计地下水位定在地面下 7m 处。 4.1.2 降水方案的设计步骤 （1）首先应获得降水区的地层结构，含水层的水力性质，边界条件，地下水位，渗透系数， 引用影响半径等资料书； （2）根据任务要求、水文地质条件、选择降水方法及布置井点的方式，并按公式计算井点 处的水位降深，确定井点结构，绘制降水区的剖面图； （3）计算井点降水区的总水量。根据水文地质条件，降水区的形状、面积及降水要求，按 有关公式进行降水区的总涌水量计算； （4）计算单井点的单位出水量值，即井点的出水能力； （5）计算井点数量，确定井点间距；第 13 页 共 130 页（6）检验井点的出水性能，在井点系统中选择受干扰抽水影响最大的井点进行计算； （7）检验基坑中心点或两端部受井点系统抽水影响最小处的水位降深，衡量其是否满足设 计降深要求； （8）井点降水系统的计算也可以根据降水区的多孔抽水试验求得水文地质参数，或实测影 响范围内的降深场资料，应用单井点降深场的迭加计算，或建立相应的经验方程，计算不同布井 条件下的基坑疏干总水位降深，并最后通过分析比较确定。 如果计算的 S 值大于并接近设计降深值，则计算结果便成立。如果计算的 S 值小于设计降深 度，则须调整井点数和井点布局，再重新计算，直至符合要求为止。 4.1.3 管井井点设计计算 根据确定的降水模型，按潜水完整井进行计算。计算简图如图 4-1 所示：R0 3m r0 R7.46m图 4-1潜水完整井示意图井点的布置为环状布置，井点距坑边的距离为 3m，设计轻型井点滤水管选用直径 450mm 的 钢筋笼裹尼龙网井管，填砾厚度取 75mm，则直径 D1 = 600 mm ，降水后地下水位距离坑底 ?h 为 0.5m，取沉砂管长 L1 ? 2.0m ，地下水降落坡度 i = （1）计算基坑等效半径 r0 本基坑平面形状为不规则块状，等效半径可按下式进行计算：1 。 10r0 ? A / ?式中：A―不规则形基坑面积， 2） （m 。r0 ?A/? ??178 ?120 ? / 3.14 ? 82.45m第 14 页 共 130 页h'sw（2）基坑的中心处要求降水水位深度 sw 水位降至基坑坑底以下 0.5 米，即―19.4 米处。 = Sw ? H ? h ? ?h 18.9 ? 7.0 ? 0.5 ? 12.4m （3）计算影响半径 R 对于潜水含水层，降水影响半径 R 可按下式进行计算：R ? 2S w kh '式中：k―土层渗透系数， （m/d） ；h ' ―含水层厚度， （m） 。5.0 ?10?6 ? 3.66 ? 2.5 ?10?3 ? 9.25 ? 2.5 ?10?3 ?10.27 ? 2.5 ?10?3 ? 6.25 3.66 ? 9.25 ? 10.27 ? 6.25 ?3 ? 2.5 ?10 cm / s ? 2.16m / d K?R ? 2Sw Kh ' ? 2 ?12.4 ? 2.16 ? 29.43 ? 197.73m（4）计算基坑总涌水量 QQ ? 1.366k(2h '? S ) S w R lg(1 ? ) r0式中： k―渗透系数， （m/d） ；h ' ―含水层厚度， （m） ；（m） ； S w ―基坑水位降深， R―降水影响半径， （m） ；r0 ―基坑等效半径， （m） 。Q ? 1.366 K? 2h '-Sw ? Sw ? 1.366 ? 2.16 ? ? 2 ? 29.43-12.4 ? ?12.4 ?
/ dR lg(1 ? ) r0 ? 197.73 ? lg ?1 ? ? 82.45 ? ?（5）确定管井单井出水量能力 q 管井单井出水出水量用下公式进行计算：第 15 页 共 130 页q ? 120?rs l 3 k式中： l ―为过滤器进水段长度，取 2.5m；rs ―为滤管半径， （m） ；k ―含水层渗透系数， （m/d） 。q ? 120? rs l 3 k ? 120 ? 3.14 ? 0.225 ? 2.5 ? 3 2.16 ? 273.98m3 / d（6）确定井点管数量 nn ≥ .1 1式中： Q ―基坑总涌水量， 3/d） （m ； （m 。 q ―单井出水量， 3/d）Q qn ? 1.1Q 3199.70 ? 1.1? ? 12.85 q 273.98取 n=13。 （7）求井点间距 bb?式中：L―基坑长度， （m） ； B―基坑宽度， （m） ；?L ? S1 ?? 2 ? ?B ? S1 ?? 2nS1―井点距坑边的距离， （m） 。b?（8）确定管井深度 H g?178 ? 3? ? 2 ? ?120 ? 3? ? 2 ? 50.66m12井深可按下式进行计算：H g ? H ? ?h ? iLs ? L1 ? l式中：H―为基坑开挖深度， （m） ； （m） ?h ―降水后地下水位距离坑底， ；第 16 页 共 130 页i―水力梯度；Ls ―井点管中心至基坑中心水平距离， Ls ? 120 ? 3 ? 63m ；2（m） ； L1 ―沉砂管长度，l―为过滤器进水段长度，取 2.5m；H g ? 18.9 ? 0.5 ? 0.1? 63 ? 2.0 ? 2.5 ? 30.2m取 H g ? 31m 。 4.1.4 降水设计验算 （1）过滤器进水部分长度 l 验算 群井抽水时，各井点单井过滤器进水部分长度，按规程《JGJ120―99》中的有关规定进行验 算。验算公式为：y0 ? L对于潜水完整井，单井井管进水长度 y0 ，可按下式规定计算：y0 ? h ' 2 ?式中： h' ―含水层厚度， （m） ；0.732 Q 1 [lg R0 ? lg(nr0n?1r )] K n（m ； Q ―基坑总涌水量， 3/d）R0 ―抽水计算影响半径， R0 ? ro ? R ? 280 .18m ；（m） ； ro ―基坑等效半径，r ―井管半径， （m） 。y0 ? h ' 2 ?0.732 Q 1 [lg R0 ? lg(nr0n?1r )] K n 0.732 ?
? [lg 280.18 ? lg(13 ? 82.4513?1 ? 0.3)] 2.16 12? 29.432 ?? 14.78m ? L ? 2.5m说明布井方式正确，符合规程要求。第 17 页 共 130 页（2）基坑中心点水位降深的验算 基坑中心点水位降深的验算按照规程《JGJ120―99》中的有关规定进行验算。验算公式为：S ? h'? h'2 ?Q 1 [lg R0 ? lg(r1r2 ? ? ? ? ? ?rn )] 1.366 K n式中：S―基坑中心点的水位降深（m） ；r1r2 ? ? ? ? ? ? ? rn ―各井距基坑中心处的距离（m） ；其他符号意义同前。S ? 29.43 ? 29.432 ?3199.70 ? 0.62 1.366 ? 2.16? 23.74m ? S ? 12.4m满足设计要求，说明确定的管井数量和管井间距是正确的。 4.1.5 抽水设备选择 根据单井出水量 q ? 274m / d ? 11.4m / h 和管井埋设深度大于 18m 扬程高度，宜选用每3 3管井内安装一台 200 QJ 50 ? 26 / 2 型深井潜水泵。200 QJ 50 ? 26 / 2 型深井潜水泵的技术性能指 标为： 适用最小井径为 200mm， 流量为 50 m / h ， 扬程使用范围为 23~29m， 电机功率为 5.5KW， 额定电流为 13.5A。满足要求，可以使用。 4.1.6 降水井结构设计 降水井直径：600mm； 井管直径：450mm； 降水井采用直径为450mm的混凝土管井降水井结构设计：井管采用 ? 450包网式滤水钢筋笼 滤水管,1根2m的沉砂管，接管部位应包扎纱网或尼龙布，井管四周用竹片及铁丝扎紧扎牢。孔壁 与井管之间填入砾石，设计过滤器为填砾过滤器，填砾规格5～8毫米砾石，填砾厚度为75mm； 砾石填至距地面1m时，用粘土封孔，井孔露出地面0.5m。 成井时井孔应圆整垂直，井管焊接牢固，安装垂直。洗井采用活塞和空压机联合洗井， 确保洗井质量，达到正常抽水时含砂率小于 1:10000，以保证抽水设备正常运行。3第 18 页 共 130 页5 方案初步设计5.1 方案一（地下连续墙+锚杆）初步设计 地下连续墙+锚杆支护设计的内容包括: （1）支护方案说明； （2）土压力计算； （3）锚杆支点力计算； （4）嵌固深度计算； （5）最大弯矩计算； （6）墙身配筋计算； （7）锚杆计算； （8）稳定性验算 ； （9）设计总结。 5.1.1 支护方案说明 （1） 《建筑基坑支护技术规程》 （JGJ120-99）地下连续墙设计及构造有以下规定： 1）地下连续墙的受力钢筋应采用Ⅱ级或Ⅲ级钢筋，直径不宜小于φ 20 构造钢筋宜采用Ⅰ级 钢筋，直径不宜小于φ 16。净保护层不宜小于 70mm，构造筋间距宜为 200~300mm。 2）地下连续墙墙段之间的连接接头形式，在墙段间对整体刚度或防渗有特殊要求时，应采 用刚性、半刚性连接接头。 3）地下连续墙与地下室结构的钢筋连接可采用在地下连续墙内预埋钢筋、接驳器、钢板等， 预埋钢筋宜采用Ⅰ级钢筋，连接钢筋直径大于 20mm 时，宜采用接驳器连接。 （2） 《建筑基坑支护技术规程》 （JGJ120-99）对土层锚杆设计及构造有以下规定： 1）锚杆自由段长度不宜小于 5m，并应超过潜在滑裂面 1.5m； 2）土层锚杆锚固段长度不宜小于 4m； 3）锚杆杆体下料长度应为锚杆自由段、锚固段及外露长度之和，外露长度须满足台座、腰 梁尺寸及张拉作业要求； 4）锚杆上下排垂直间距不宜小于 2.0m，水平间距不宜小于 1.5m； 5）锚杆锚固体上覆土层厚度不宜小于 4.0m； 6）锚杆倾角宜为 15~25，且不应大 45°；第 19 页 共 130 页7）沿锚杆轴线方向每隔 1.5~2.0m 宜设置一个定位支架。 综上所述，对支护方案进行假设。地下连续墙厚度取 600mm，共设三层锚杆，第一层锚杆 位于基坑开挖面以下 5m，锚杆倾角为 15°；第二层锚杆位于基坑开挖面下 10m，锚杆倾角 15°； 第三层锚杆位于基坑开挖面下 15m，锚杆倾角 15°；锚杆水平间距为 1.5m。 5.1.2 土压力计算 土压力标准值采用朗肯理论公式分层计算，计算公式为：eajk ? ? ajk K ai ? 2Cik K ai式中： K ai ―第 i 层土的主动土压力系数；? ―作用于深度 z j 处的竖向应力标准值；ajkc ik ―三轴实验确定的第 i 层土固结不排水（快）剪粘聚力标准值；epjk ? ? pjk K pi ? 2Cik K pi式中： K pi ―基坑面以下第 i 层土的被动土压力系数；? ―作用于深度 z 处的竖向应力标准值；pjkjc ik ―三轴实验确定的第 i 层土固结不排水（快）剪粘聚力标准值；(1)、主动土压力 第一层土上部标高为 0.00m，下部标高为-1.92m；ea1上 ? (17.1? 0 ? 20） tan 2 (45? ? ?ea1下8? 8? ) ? 2 ? 5 ? tan(45? ? ) ? 6.50 KN / m2 2 2 8? 8? ? (17.1?1.92 ? 20） tan 2 (45? ? ) ? 2 ? 5 ? tan(45? ? ) ? 31.45 KN / m2 ? 2 2 13? 13? ) ?2 ?16.5 ? tan(45? ? ) 2 2第二层土上部标高为-1.92m， 下部标高为 4.38m；ea 2上 ? (17.1?1.92 ? 18.0 ? 0 ? 20） tan 2 (45? ? ?? 6.88 KN / m 2ea 2下 ? (17.1?1.92 ? 18.0 ? 2.46 ? 20） tan 2 (45? ? ?? 34.78 KN / m 213? 13? ) ?2 ?16.5 ? tan(45? ? ) 2 2第三层土上部标高为-4.38m， 下部标高为-10.63m；第 20 页 共 130 页ea 3上 ? (17.1?1.92 ? 18.0 ? 2.46 ? 19.2 ? 0 ? 20） tan 2 (45? ? ? ea 3下28? ) ? 34.96 KN / m 2 2 28? ? (17.1?1.92 ? 18.0 ? 2.46 ? 19.2 ? 6.25 ? 20） tan 2 (45? ? ? ) ? 78.16 KN / m 2 2 30? ) 2第四层土上部标高为-10.63， 下部标高为-19.88m；ea 4上 ? (17.1?1.92 ? 18.0 ? 2.46 ? 19.2 ? 6.25 ? 20 ? 0 ? 20） tan 2 (45? ? ?? 71.65KN / m2e基坑底 ? (17.1?1.92 ? 18.0 ? 2.46 ? 19.2 ? 6.25 ? 20 ? 8.77 ? 20） tan 2 (45? ? ?? 126 .23 KN / m 2（2） 、土压力零点30? ) 2e p ? ea20 x ? tan 2 (45? ?30? ) ? 126.23KN / m 2 2x ? 2.21m绘制土压力分布图，如图 5-1 所示。图 5-1 土压力分布图第 21 页 共 130 页5.1.3 锚杆支点力计算 该支护方案共设三层锚杆，每两层锚杆垂直间距为 5m，第一层锚杆位于基坑开挖面下 5m。 （1） 、第一层锚杆支点力计算 第一次开挖到地表下 10m 处， 第一层锚杆位于地面以下 5m 处， 则可由如下步骤求出支反力： 绘制第一层锚杆受力分析图，如图 5-2 所示：图 5-2 第一层锚杆受力分析图基坑开挖面下 x 位移处主被动土压力为零，得：(19.2 ? 0.63 ? 20 ? h) ? tan 2 (45? ? h ? 0.52m, x ? 1.15m第一层锚杆支撑反力为：30? ) ? 67.66 Kpa 2T1 ? (5 ? 1.5) ? Ephp ? Eaha解之得： T1 ? 309.17 KN / m （2） 、第二层锚杆支点力计算 第二次开挖到地表下 15m 处，第二层锚杆位于地面以下 10m 处，则可由如下步骤求出支反 力： 绘制第二层锚杆受力分析图，如图 5-3 所示：第 22 页 共 130 页图 5-3 第二层锚杆受力分析图基坑开挖面下 x 位移处主被动土压力为零，得：(20 ? x) ? tan 2 (45? ? x ? 1.67m30? ) ? 100.49 Kpa 2第二层锚杆支撑反力为：T1 ? (5 ? 5 ? 1.67) ? T2 ? (5 ? 1.67) ? Ephp ? Eaha解之得： T2 ? 334.58KN / m 。 （3） 、第三层锚杆支点力计算 第三次开挖到地表下 18.9m 处，第三层锚杆位于地面以下 15m 处，则可由如下步骤求出支 反力： 绘制第三层锚杆受力分析图，如图 5-4 所示：第 23 页 共 130 页图 5-4 第三层锚杆受力分析图基坑开挖面下 x 位移处主被动土压力为零，得：30? 20 x ? tan (45 ? ) ? 126.23KN / m 2 22 ?x ? 2.21m第三层锚杆支撑反力为：T1 ? (13.9 ? 2.21) ? T2 ? (8.9 ? 2.21) ? T3 ? (3.9 ? 2.21) ? Ephp ? Eaha解之得： T3 ? 400.87 KN / m 5.1.4 嵌固深度计算 嵌固深度计算简图，如图 5-5 所示；第 24 页 共 130 页图 5-5 嵌固深度计算简图根据基坑底 hd 出玩具平衡得：? T (h ? h ) ? Ephp ? Eaha ，解之得： h ? 6.07m;t d所以嵌固深度 hd ? 2.21 ? 1.2 ? 6.07 ? 9.49m 地连墙的总高度 H=18.8+9.49=28.39m 5.1.5 最大弯矩计算 最大弯矩发生在剪力为零的点，计算得出剪力为零处有三点，如图 5-6 所示。第 25 页 共 130 页图 5-6 最大弯矩计算简图第一点位于-8.8m 处，M1 ? T1h1 ? Eaha M1 ? 309.17 ? 3.8 ? Eaha ? 25.89 KN ? m第二点位于-13.61m 处，M 2 ? T1h1 ? T2 h2 ? Eaha M 2 ? 309.17 ? 8.61 ? 334.58 ? 3.61 ? Eaha ? 510.32 KN ? m第三点位于-17.46m 处，M 3 ? T1h1 ? T2 h2 ? T3h3 ? Eaha M 3 ? 309.17 ? 12.46 ? 334.58 ? 7.46 ? 400.87 ? 2.46 ? Eaha ? 721.39 KN ? m所以最大弯矩 M ? 721.39KN ? m 5.1.6 墙身配筋计算 （1） 、墙厚的确定 根据工程经验，H＜28m，墙厚取 600mm。本工程采用地下连续墙墙厚为 600mm，墙厚与下 一道支撑或底板以下深度 H 之比 H/b=47.3&60 且符合表 5-1。第 26 页 共 130 页表 5-1 承受竖向力的地下连续墙允许深厚比 传递竖向力类型 端 摩 承 擦 穿越一般黏土、 砂土 H/B≤60 不 限 穿越淤泥、 湿陷性黄土 备 注40 H/B ≤不 限端承 70%以上竖向力 为短承型的地下连续墙（2） 、地下连续墙配筋计算 由上求得： M max ? 721.39 KN ? m / m ，假定使用 C 30 水泥，主筋选用 HRB335，箍筋选用 HPB235， 《混凝土结构设计规范》 GB） 查 （ 得：f cm ? 14.3N / mm2 ，fy ? 300 N / mm ，2f yv ? 210 N / mm 2 ，?1 ? 1.00 ， ? b ? 0.550 ，假设配筋率： ? ? 1.0% ，按每延米土压力计算。M max ? 1.25 ?1.1? 721.39 ?1.0 ? 991.91kN ? m相对受压高度： ? ? 1% ?fy 300 ? 1.0% ? ? 0.21 fcm 14.3截面抵抗矩系数： ? s ? ? (1 ? 0.5? ) ? 0.21? (1 ? 0.5 ? 0.21) ? 0.188 截面高度： h ?M 991.91?106 ? ? 784.18mm ?1? s bf cm 1.0 ? 0.188 ? 600 ?14.3假设采用双排布筋，则有：c=60。 反算配筋率： 由 h0 ? h ? c ? 784.18 ? 60 ? 724.18mm?s ?M 991.91?106 ? ? 0.220 ?1bh02 f cm 1.0 ? 600 ? 724.182 ?14.3? ? 1 ? 1 ? 2? s ? 1 ? 1 ? 2 ? 0.220 ? 0.254 ? 0.550则配筋率： ? ? ?f cm 14.3 ? 0.254 ? ? 1.21% fy 300在 1? 0.6m2 面积内钢筋总截面积：As ? 1.21%bh ? 1.21% ? 600 ?1000 ? 经查表得：在 1m 长度内，配置 12?28 ，间距 200 mm 。第 27 页 共 130 页水平筋采用 ? 20@500 的钢筋。 5.1.7 锚杆设计 锚杆设计重要包括：确定锚杆的层数、间距、倾角；计算挡墙单位长度所受各层锚杆的水平 力；根据锚杆的倾角、间距、计算锚杆轴力；计算锚杆自由段长度和锚固段长度；验证挡土墙、 桩与锚杆的整体稳定性；计算锚杆的断面尺寸和锚杆腰梁的断面尺寸。 （1） 、锚杆布置 该支护方案锚杆的布置为，首层锚杆距离地表面 5m，三层锚杆，垂直间距 5m，水平间距 1.5m，锚杆倾角取值 ? =15°。锚杆计算简图如图 5-7 所示：图 5-7 锚杆布置图（2） 、锚杆内力设计计算： 1) 锚杆水平拉力设计值 第一层锚杆水平拉力设计值：Td 1 ? 1.25? 0Tcl1 ? 1.25 ?1.1? 327.26 ?1.5 ? 579.66 KN第二层锚杆水平拉力设计值：Td 2 ? 1.25? 0Tcl 2 ? 1.25 ?1.1? 334.58 ?1.5 ? 627.34KN第三层锚杆水平拉力设计值：Td 3 ? 1.25? 0Tcl 3 ? 1.25 ?1.1? 400.87 ?1.5 ? 826.79KN第 28 页 共 130 页2） 锚杆轴向拉力 第一层锚杆轴向拉力设计值：N u1 ?Td 1 579.69 ? ? 600.14 KN cos ? cos15?第二层锚杆轴向拉力设计值：Nu 2 ?Td 2 627.34 ? ? 649.47 KN cos ? cos15? Td 3 751.63 ? ? 778.15KN cos ? cos15?第三层锚杆轴向拉力设计值：Nu 3 ?（3） 锚杆长度计算 锚杆长度分自由段长度和锚固段长度， 取锚杆钻孔直径为 150mm， 自由段长度要根据潜在的 滑动面位置确定其限长且不能小于 5m，则可按如下步骤进行计算： 1） ? 值的确定? 值取基坑开挖面以下到零点的地层的加权平均值：??8 ?1.92 ? 13 ? 2.46 ? 28 ? 6.25 ? 30 ?10.43 ? 25? 21.112）锚杆自由长度? 1 L f ? L t sin[45? - ? k ] / sin[45? ? k ? ? ] 2 2式中： L t ――锚杆锚固点与土压力强度零点间的距离；? k ――土体各土层厚度加权内摩擦角标准值；? ――锚杆倾角。第一层锚杆自由度长度：Lf 1 ? 16.11? sin[45?-25? 25? ] / sin[45? ? ? 15?] ? 9.52m 2 2第二层锚杆自由度长度：Lf2 ? 11.11? sin[45?-25? 25? ] / sin[45? ? ? 15?] ? 6.56m 2 2第三层锚杆自由度长度：第 29 页 共 130 页Lf 3 ? 6.11? sin[45?-25? 25? ] / sin[45? ? ? 15?] ? 3.61m 2 2由于自由段长度要根据潜在的滑动面位置确定其限长且不能小于 5m，因此第三层锚杆的自 由长度 Lf 3 ? 3.61m 。3） 锚杆锚固段长度Nu ?? ?d ? qsik li ? d1 ? qsjk l j ? 2ck ?d12 ? d 2 ?? ?s式中： N u ――锚杆轴向受拉承载力设计值；d ――锚固段直径，计算中取 150mm；? s ――锚杆轴向受拉抗力分项系数，计算中取 1.30:；qsik ――锚杆穿过土层与锚固体的极限摩阻力标准值。q sik 的取值应查阅《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120－99)， qsik ? 90 Kpa ；li ――第 i 层土中直孔部分锚固体长度； ck ――扩孔部分土体粘聚力标准值；第一层锚杆锚固段长度为600.14 ??1.3? 0.15 ? 90 ? lm1解得： lm1 ? 18.39m 第二层锚杆锚固段长度为649.47 ??1.3? 0.15 ? 90 ? lm 2解得： lm 2 ? 19.91m 第三层锚杆锚固段长度为778.15 ??1.3? 0.15 ? 90 ? lm3lm3 ? 23.85m4）锚杆总长度第 30 页 共 130 页第一层锚杆长度：L1 ? Lf1 ? Lm1 ? 9.52 ? 18.39 ? 27.91m第二层锚杆长度：L2 ? Lf2 ? Lm2 ? 6.56 ? 19.91 ? 26.47m第三层锚杆长度：L3 ? Lf3 ? Lm3 ? 5 ? 23.85 ? 28.85m（4） 、锚杆配筋计算 锚索采用 1? 7? 5 预应力镀锌钢绞丝，预应力钢筋截面面积应按下式计算：Ap ?Nu f py式中： A p ――预应力钢筋杆体截面面积；N u ――锚杆轴向拉力设计值；f py ――预应力钢筋抗拉强度设计值，取 1470 N / mm 2 \第一层锚杆配筋面积：600.14 ?1000 ? 408.26mm2
所需锚索根数 N ? ? 2.97 ，则 N=3 7 ? ? ? 2.52 A p1 ?第二层锚杆配筋面积：649.47 ?1000 ? 441.82mm2
所需锚索根数 N ? ? 3.2 ，则 N=4 7 ? ? ? 2.52 A p2 ?第三层锚杆配筋面积：778.15 ?1000 ? 529.35mm2
所需锚索根数 N ? ? 3.9 ，则 N=4 7 ? ? ? 2.52 A p3 ?（5） 锚杆支撑腰梁设计 、 1）第一层锚杆腰梁第 31 页 共 130 页按简支梁，锚杆腰梁的最大弯矩为拉杆作用点处，其值为：M?Nu b 1 ? ? 600.14 ?1.5 ? 225.05KN ? m 4 4取钢材[σ w]=17kN/cm2，则有：Wx? ?M [? w ]?225.05 ?102 ?
17根据工字钢标准（GB706-1988） ，选取 2 根 32a 工字钢焊接布置，即 Wx ? 692cm3 ， 则 Wx, ? 2 ? 692 ? 1384cm3 ?
。 2）第二层锚杆腰梁 按简支梁，锚杆腰梁的最大弯矩为拉杆作用点处，其值为：M?Nu b 1 ? ? 649.47 ?1.5 ? 243.55KN ? m 4 4取钢材[σ w]=17kN/cm2，则有：Wx? ?243.55 ?102 ? ?
[? w ] 17 M根据工字钢标准（GB706-1988） ，选取 2 根 32b 工字钢焊接布置，即 Wx ? 726cm3 ， 则 Wx, ? 2 ? 726 ? 1452cm3 ?
3）第三层锚杆腰梁 按简支梁，锚杆腰梁的最大弯矩为拉杆作用点处，其值为：M?Nu b 1 ? ? 778.15 ?1.5 ? 291.81KN ? m 4 4取钢材[σ w]=17kN/cm2，则有：Wx? ?M [? w ]?291.81?102 ?
173根据工字钢标准（GB706-1988） ，选取 2 根 36a 工字钢焊接布置，即 Wx ? 875cm ，, 3 3 则 Wx ? 2 ? 875 ? 1750cm ? 1716.51cm第 32 页 共 130 页护坡桩身钢支架 工字钢图 5-8 工字钢布置图（6） 、深部破裂面稳定性验算 深部破裂面稳定性验算简图，如图 5-9 所示：图 5-9 深部破裂面稳定性验算简图E ah 、 E h 皆可看作是水平方向作用的力，则有：Th max ?Eah ? Eh ? (G ? Eh tan ? ? Ea tan ? ) tan(? ? ? ) 1 ? tan ? tan(? ? ? )式中，G――土体重力，kN；E ah ――作用于支护结构上的主动土压力的水平分力，kN；E h ――作用在假想墙上的主动土压力的水平分力，kN；第 33 页 共 130 页? ――土体的内摩擦角；δ ――支护结构与土体间的摩擦角； θ ――深部破裂面与水平面间的夹角； α ――锚杆的倾角。 A 第一层锚杆深部破裂面稳定性验算? ? arctan21.11 ? (5 ? 18.45 ? sin15?) ? 32.5? 18.45 ? cos15? 17.1?1.92 ? 18 ? 2.46 ? 19.2 ? 6.25 ? 20 ?10.43 ?? ? 19.28kN / m3 21.1117.82 G ? ? V ? 1 9 . 2? ( 2 1 . 1 1 ? . 7 8 )? 8 ? 9 2Eah ? 1 ?H 2 k a b 2 1 E h ? ?h 2 k a b 2?1.57959.65KN? ? 25?K a ? tan 2 (45 ? 25? ) ? 0.41 21 Eah ? ?19.28 ? 21.112 ? 20 ? 21.11） 0.41?1.5 ? 2901.63KN （ ? 2 1 E1h ? ( ?19.28 ? 9.782 ? 20 ? 9.78) ? 0.41?1.5 ? 687.36 KN 2??2? 2 ? 25? ? ? 16.67? 3 3代入得：Th max ? 2901.63 ? 687.36 ? [7959.65 ? 687.36 ? tan16.67? ? 2901.63 ? tan16.67] ? tan(25? ? 32.5?) 1 ? tan15? tan(25? ? 32.5?) ? 1299.50KNKS ?Th max 1299.50 ? ? 2.24 ? 1.5 Th 579.69由此可见，第一层锚杆如此设计满足工程施工的安全要求。 B 第二层锚杆深部破裂面稳定性验算? ? arctan21.11 ? (10 ? 16.49 ? sin15?) ? 23.2? 16.49 ? cos15?第 34 页 共 130 页G ? ? V ? 19.28 ? (21.11 ? 14.27) ? Eah ? 1 ?H 2 k a b 2 1 2 E h ? ?h k a b 215.93 ?1.5 ? 8149.71KN 21 Eah ? ?19.28 ? 21.112 ? 20 ? 21.11） 0.41?1.5 ? 2901.63KN （ ? 2 1 E2 h ? ( ?19.28 ?14.27 2 ? 20 ?14.27) ? 0.41?1.5 ? 1382.78 KN 2??2? 2 ? 25? ? ? 16.67? 3 3代入得：Th max ? 2901.63 ? 1382.78 ? (8149.71 ? 1382.78 ? tan16.67? ? 2901.63 ? tan16.67?) ? tan(25? ? 23.2?) 1 ? tan15? tan(25? ? 23.2?) ? 1779.28KNKS ?Th max 1779.28 ? ? 2.84 ? 1.5 Th 627.34由此可见，第二层锚杆如此设计满足工程施工的安全要求。 C 第三层锚杆深部破裂面稳定性验算? ? arctan21.11 ? 5 ? 16.92 ? sin15?) （1 ? 6.0? 16.92 ? cos15?G ? ? V ? 19.28 ? (21.11 ? 19.83) ?Eah ? 1 ?H 2 k a b 2 1 E h ? ?h 2 k a b 216.34 ?1.5 ? 9566.83KN 21 Eah ? ?19.28 ? 21.112 ? 20 ? 21.11） 0.41?1.5 ? 2901.63KN （ ? 2 1 E2 h ? ( ?19.28 ?19.382 ? 20 ?19.38) ? 0.41?1.5 ? 2465.06 KN 2??2? 2 ? 25? ? ? 16.67? 3 3代入得：第 35 页 共 130 页Th max ?2901.63 ? 2465.06 ? (9566.83 ? 2465.06 ? tan16.67? ? 2901.63 ? tan16.67?) ? tan(25? ? 6.0?) 1 ? tan15? tan(25? ? 6.0?) ? 3374.35KNKS ?Th max 3374.35 ? ? 4.49 ? 1.5 Th 751.63由此可见，第三层锚杆如此设计满足工程施工的安全要求。 5.1.8 稳定性验算 （一） 、基坑整体稳定性验算 基坑整体稳定性应按平面问题考虑，采用圆弧条分法验算，等宽度分条，计算公式如下K?? l c ? ? ?q b ? w ?cos? ? ?q b ? w ?sin ?i i 0 i i 0 i i iitan ? k式中： c――分条的内聚力， KN m ；2? ――分条土体重度， KN m 3 ；li ―第 i 条土条宽度和底面弧长（m） ；b、 h i ――分别为分条的宽度、高度（m） ；? i ―第 i 条土条底面上的内摩擦角（?） ；? i ―第 i 条土条底面倾角（?） 。q――地面均布荷载， KN m 。2wi ―第 i 土条重量；A 按比例绘出基坑的截面图，如图 5-10 所示，垂直截面方向取 1m 长进行计算。 B 任意取滑动圆弧的圆心，取半径 r=30m，取土条宽度 b=0.1×r=3m，共分成 18 条。取 O 点竖直线通过的土条为 0 号，右边分别为 i=1~10，左边分别为-1 ~ -7。 C 计算各土条的重力 G i 。 Gi ? bhi ? 1 ? ? ，其中 hi 为各土条高度的中间高度，可从何图中按比例量出。 D 量出圆弧所对应的圆心角，按下式计算弧长：li ??? r180 ? 第 36 页 共 130 页图 5-10整体稳定条件的圆弧滑动简单条分法E 计算稳定安全系数见表 5-2表 5-2 分条 号i 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 -1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 合计 稳定安全系数的计算表? i ?? ?77 64 53 44 37 30 24 17 12 6 0 -6 -12 -17 -24 -30 -37 -44hi ?m ?5.63 12.01 16.93 20.35 22.92 24.91 26.42 27.55 28.32 28.79 10.03 9.88 9.42 8.65 7.52 6.01 4.03 1.45bi hi ?325.64 694.66 947.99 3.41 9.39 5.78 .14 553.23 527.47 484.36 421.08 336.53 225.66 85.19ci l i86.37 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 86.37?q0bi ? wi ?sin? i375.76 678.28 805.02 833.24 808.48 727.42 626.13 468.58 342.18 174.78 0 -57.83 -109.67 -141.61 -171.27 -168.25 -135.81 -56.39 4998.44?q0 bi ? wi ?cos? i tan? k40.45 154.26 282.87 402.35 500.30 587.51 655.87 690.60 750.67 775.44 270.52 256.56 240.59 215.99 179.38 135.90 84.04 27.23 6763.24K?.37 2 ?1 . 3 7? 1 . 3 4998.44第 37 页 共 130 页故满足整体稳定性验算要求。 （二） 、基坑抗倾覆稳定性验算 抗倾覆安全系数验算公式如下：K?MP Ma式中： M P ――基坑内侧被动土压力对最下层支点处的力矩；M a ――基坑外侧主动土压力对最下层支点处的力矩。计算简图如图 5-11 所示：图 5-11 抗倾覆性验算简图M a ? Ea ? ha1 1 2 M a ? ?100.49 ? (3.9 ? 9.49)2 ? ? (188.86 ? 100.49) ? ? (3.9 ? 9.49)2 ? 14289.88KN ? m 2 2 3M p ? E p ? hp1 2 M p ? ? 569.4 ? 9.49 ? (3.9 ? ? 9.49) ? 27630.44 KN ? m 2 3K? Mp Ma ? 27630.44 ? 1.93 ? 1 14289.88故满足抗倾覆稳定性验算。 5.1.9 设计总结 经过以上设计计算可知：所设计的锚杆参数（长度、直径、间距、倾角等）及地下连续墙（墙 厚、高度、配筋等）均满足规范规定以及工程实际情况（不影响周围建筑物） ，且基坑内部、外第 38 页 共 130 页部稳定性也满足要求，因此，经过初步论证，地下连续墙+锚杆支护方案从安全可靠性上合理。 具体方案见表 5-3。 基坑深度 18.9m，支护形式为地下连续墙+锚杆，墙厚 600mm，墙体高度为 28.39m，锚杆共布 置三排，水平间距 1.5m。表 5-3 地下连续墙+锚杆支护方案参数汇总表 项目 地下连续墙 墙厚（mm） 600 孔号 第一排 第二排 第三排 锚索 说明： 1、各层锚索孔径 150mm，入射角 15°； 2、钢绞线抗拉强度标准值 1470MPa； 3、锚索注浆采用 P.o42.5 纯水泥浆，水灰比 0.45-0.55，二次注浆压力 2MPa ； 4、自然地面标高按 0.0m 计。 高度（m） 28.39m 孔口标高（m） -5 -10 -15 参 数 配筋 （单位长度）12? 28嵌固深度（m） 9.49m 水平间距（m） 1.5 1.5 1.5水平筋? 20@500钢绞线规格（m） 3 ?7? 5 4 ?7? 5 4 ?7? 5长度（m） 28 27 295.2 方案二（桩锚）初步设计 桩锚支护设计的内容包括: （1）支护方案说明； （2）土压力计算； （3）锚杆支点力计算； （4）嵌固深度计算； （5）最大弯矩计算； （6）桩身配筋计算； （7）锚杆计算； （8）稳定性验算 ；第 39 页 共 130 页（9）设计总结。 5.2.1 支护方案说明 （1）基坑支护技术规程》 （JGJ120-99）对排桩设计及构造有以下规定： 1 悬臂式排桩结构桩径不宜小于 600mm，桩间距应根据排桩受力及桩间土稳定条件确定。 2）排桩顶部应设钢筋混凝土冠梁连接，冠梁宽度（水平方向）不宜小于桩径，冠梁高度（竖 直方向）不宜小于 400mm。排桩与桩顶冠梁的混凝土强度等级宜大于 C20；当冠梁作为连系 梁时可按构造配筋。 3）基坑开挖后，排桩的桩间土防护可采用钢丝网混凝土护面、砖砌等处理方法，当桩间渗 水时，应在护面设泄水孔。当基坑面在实际地下水位以上且土质较好时，暴露时间较短时， 可不对桩间土进行防护处理。 （2）基坑支护技术规程》 （JGJ120-99）对土层锚杆设计及构造有以下规定： 1）锚杆自由段长度不宜小于 5m，并应超过潜在滑裂面 1.5m； 2）土层锚杆锚固段长度不宜小于 4m； 3）锚杆杆体下料长度应为锚杆自由段、锚固段及外露长度之和，外露长度须满足台座、腰 梁尺寸及张拉作业要求； 4）锚杆上下排垂直间距不宜小于 2.0m，水平间距不宜小于 1.5m； 5）锚杆锚固体上覆土层厚度不宜小于 4.0m； 6）锚杆倾角宜为 15~25，且不应大 45°。 7）沿锚杆轴线方向每隔 1.5~2.0m 宜设置一个定位支架。 根据《建筑基坑支护技术规程》 （JGJ120-99）中的相关规定，对支护方案进行假设，灌 注桩桩径取 ?1000 mm，桩间距取 1500mm。锚杆共布置四排，第一排位于基坑开挖面以下 5m，两排锚杆间竖直间距为 3.5m，锚杆水平间距为 1.5m。 5.2.2 土压力计算 同 5.1.2 中的内容 5.2.3 锚杆支点力计算 该支护方案共设四层锚杆， 每两层锚杆垂直间距为 3.5m， 第一层锚杆位于基坑开挖面下 5m。 （1） 、第一层锚杆支点力计算 第一次开挖到地表下 6m 处，第一层锚杆位于地面以下 5m 处，则可由如下步骤求出支反力：第 40 页 共 130 页绘制第一层锚下杆受力分析图，如图 5-12 所示：图 5-12第一层锚杆受力分析图基坑开挖面下 x 位移处主被动土压力为零，得：(19.2 ? x) ? tan 2 (45? ? x ? 0.87 m 28? ) ? 46.16 Kpa 2第一层锚杆支撑反力为：T1 ? (1 ? 0.87) ? Ephp ? Eaha解之得： T1 ? 245.97 KN / m （2） 、第二层锚杆支点力计算 第二次开挖到地表下 9.5m 处，第二层锚杆位于地面以下 8.5m 处，则可由如下步骤求出支反 力： 绘制第二层锚杆受力分析图，如图 5-13 所示：图 5-13 第二层锚杆受力分析图第 41 页 共 130 页基坑开挖面下 x 位移处主被动土压力为零，得：28? ?19.2 ? x ? ? tan (45 ? ) ? 70.35Kpa 2 x ? 1.13m2 ?第二层锚杆支撑反力为：T1 ? (3.5 ? 1 ? 1.13) ? T2 ? (1 ? 1.13) ? Ephp ? Eaha解之得： T2 ? 271.38KN / m （3） 、第三层锚杆支点力计算 第三次开挖到地表下 13m 处，第三层锚杆位于地面以下 12m 处，则可由如下步骤求出支反 力： 绘制第三层锚杆受力分析图，如图 5-14 所示：图 5-14 第三层锚杆受力分析图基坑开挖面下 x 位移处主被动土压力为零，得：(20 ? x) ? tan 2 (45? ?30? ) ? 87.29 KN / m2 2x ? 1.45m第 42 页 共 130 页第三层锚杆支撑反力为：T1 ? (8 ? 1.45) ? T2 ? (4.5 ? 1.45) ? T3 ? (1 ? 1.45) ? Ephp ? Eaha解之得： T3 ? 363.31KN / m （4） 、第四层锚杆支点力计算 第四次开挖到地表下 16.5m 处，第三层锚杆位于地面以下 15.5m 处，则可由如下步骤求出支 反力： 绘制第四层锚杆受力分析图，如图 5-15 所示：图 5-15 第四层锚杆受力分析图基坑开挖面下 x 位移处主被动土压力为零，得：30? (20 ? x) ? tan (45 ? ) ? 110.39 KN / m2 22 ?x ? 1.84m第四层锚杆支撑反力为：T1 ? (11.5 ? 1.84) ? T2 ? (8 ? 1.84) ? T3 ? (4.5 ? 1.84) ? T4 ? (1 ? 1.84) ? Ephp ? Eaha解之得： T4 ? 319.04 KN / m第 43 页 共 130 页5.2.4 嵌固深度计算 嵌固深度计算简图，如图 5-16 所示。图 5-16 嵌固深度计算简图根据基坑底 hd 处弯矩平衡得：? T (h ? h ) ? Ephp ? Eaha ，解之得： ht dp? 3.60m;所以嵌固深度 hd ? 2.21 ? 1.2 ? 3.60 ? 6.53m 排桩的总长度 L=18.9+6.53=25.43m 5.2.5 最大弯矩计算 最大弯矩发生在剪力为零的点，计算得出剪力为零处有四点，如图 5-17。第 44 页 共 130 页图 5-17 最大弯矩计算简图第一点位于-7.78m 处，M1 ? T1h1 ? Eaha M1 ? 245.97 ? 2.78 ? Eaha ? 70.89 KN ? m第二点位于-9.58m 处，M 2 ? T1h1 ? T2 h2 ? Eaha M 2 ? 245.97 ? 4.58 ? 271.38 ?1.08 ? Eaha ? 238.71KN ? m第三点位于-14.06m 处，M 3 ? T1h1 ? T2 h2 ? T3h3 ? Eaha M 3 ? 245.97 ? 9.06 ? 271.38 ? 5.56 ? 363.31? 2.06 ? Eaha ? 516.84 KN ? m第四点位于-17.12m 处，M 4 ? T1h1 ? T2 h2 ? T3h3 ? T4 h4 ? Eaha M 4 ? 245.97 ?12.12 ? 271.38 ? 8.62 ? 363.31? 5.12 ? 319.04 ?1.62 ? Eaha ? 679.37 KN ? m所以最大弯矩 M ? 679.31KN ? m第 45 页 共 130 页5.2.6 桩身配筋计算 据基础的极限状设计法和按照《混凝土结构设计规范》 （GB）钻孔灌注桩的抗弯 计算假定前提条件为圆形截面，圆周均匀分布筋不少于 6 根，则钢筋混凝土的钻孔灌注桩的弯矩 设计值由下式确定：M? sin ? ? ? ? sin ? ? ? t 2 f c ? 3 sin 3 ? ? ? ? f y ? As ? ? s 3 ?式中：M――弯矩设计值，( N ? m ) ；? ――桩截面半径， （mm） ；? s ――钢筋分布半径， （mm） ；As ――纵向钢筋全截面面积， mm 2 ） （ ；f c ――混凝土弯曲抗压强度设计值， N / mm2 ） （ ；fy――钢筋抗拉强度设计值， N / mm ） （ ；2? ――对应受压区混凝土截面面积的圆心角与 2 ? 的比值；? t ――受拉区钢筋面积与总钢筋面积的比值。钻孔灌注桩的直径为 ? ? 1000 mm ，桩间距为 1.5m，采用等级为 C30 的混凝土，所配主筋 为 HRB400， 《混凝土结构设计规范》 查 （GB） f y ? 360 N mm ， f c ? 14 .3mm 2 。 得2取保护层厚度为 50mm。螺旋筋级别为 HPB235，取 ?12@ 200 ，加强筋级别为 HRB335，取? 16@2000。钢筋分布半径 rs =500-50=450mm。正弯矩计算值为 M ? 679.31KN ? m ，弯矩放大系数 1.25，故正弯矩设计值为M ? 679.31?1.25 ? 849.14KN ? m令k ?rs A , ? ? s ，则 r Ak?450 ? ? 4502 ? 0.9 ? ? ? 0.81 500 ? ? 5002当 ? ? 0.625 ，取 ? t ? 1.25 ? 2? ，消去 ?第 46 页 共 130 页2 ? sin 2?? ? ? ?3? ? 1.25 ? ? sin 3 ?? ? k ? ? ? ? ? ? ?sin ?? ? sin ? (1.25 ? 2? )? 3 2?? ? ? ?M ?3? ? 1.25 ? ? 0 ? fc ? A ? r代入数据得： ? ? 0.352??? 3? ? 1.25 ??1 f c0.352 ?14.3 ? sin 2?? ? ? sin 2? ? 0.352 ? ? 1? ? ?? ? 1? ? 2.25% ? f y ? 2?? ? ? 3 ? 0.352 ? 1.25 ? ? 360 ? 2? ? 0.352 ?As ? 2.25% ? ? ? 5002 ? 17674mm2故选取 29Φ 28 即可满足要求。 5.2.7 锚杆设计 锚杆设计重要包括：确定锚杆的层数、间距、倾角；计算挡墙单位长度所受各层锚杆的水平 力；根据锚杆的倾角、间距、计算锚杆轴力；计算锚杆自由段长度和锚固段长度；验证挡土墙、 桩与锚杆的整体稳定性；计算锚杆的断面尺寸和锚杆腰梁的断面尺寸；绘制锚杆施工图。 （1） 、锚杆布置 该支护方案锚杆的布置为，首层锚杆距离地表面 5m，四层锚杆，垂直间距 3.5m，水平间距 1.5m，锚杆倾角取值θ =15°。锚杆计算简图，如图 5-18 所示：图 5-18 锚杆布置图第 47 页 共 130 页（2） 、锚杆内力设计计算： 1) 锚杆水平拉力设计值 第一层锚杆水平拉力设计值：Td 1 ? 1.25? 0Tcl1 ? 1.25 ?1.1? 245.97 ?1.5 ? 461.19 KN第二层锚杆水平拉力设计值：Td 2 ? 1.25? 0Tcl 2 ? 1.25 ?1.1? 271.38 ?1.5 ? 508.84KN第三层锚杆水平拉力设计值：Td 3 ? 1.25? 0Tcl 3 ? 1.25 ?1.1? 363.31?1.5 ? 681.21KN第四层锚杆水平拉力设计值：Td 4 ? 1.25? 0Tcl 4 ? 1.25 ?1.1? 319.04 ?1.5 ? 598.20 KN2） 锚杆轴向拉力 第一层锚杆轴向拉力设计值：N u1 ?Td 1 461.19 ? ? 477.46 KN cos ? cos15?第二层锚杆轴向拉力设计值：Nu 2 ?Td 2 508.84 ? ? 526.79KN cos ? cos15? Td 3 681.21 ? ? 705.24 KN cos ? cos15? Td 4 598.20 ? ? 619.30KN cos ? cos15?第三层锚杆轴向拉力设计值：Nu 3 ?第四层锚杆轴向拉力设计值：Nu 4 ?（3） 锚杆长度计算 锚杆长度分自由段长度和锚固段长度，取锚杆}