地鐵基坑開挖支護(hù)工程設(shè)計(jì)方案

1 地鐵 基坑 開挖支護(hù) 工程設(shè)計(jì)方案 第一章 工程概況 第一節(jié) 工程概述 工程名稱：北京市地鐵八號線 01 標(biāo)段 (西三旗車站 )基坑開挖支護(hù)工程。 工程概況：西三旗站是北京地鐵 8 號線二期工程第三座車站，位于西三旗路和西三旗東路十字路口處。在西三旗東路下南北向布置，為 8 號線首批開工車站。 車站所處十字路口東北角有北新家園、新康園小區(qū)、建材城西里小區(qū)和新材醫(yī)院；東南角為北新建材集團(tuán)，規(guī)劃為商業(yè)用地；西北角為中國石油天然氣集團(tuán)直屬機(jī)關(guān)黨校、新龍批發(fā)市場；西南角有育新花園小區(qū)、首師大附屬育新學(xué)校。 西三旗路交通繁忙，路下管線 復(fù)雜，道路規(guī)劃紅線寬 45m，主路寬 16m，雙向 4 車道，路口西側(cè)局部段雙向 6 車道，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)規(guī)劃；西三旗東路規(guī)劃紅線寬 40m，路口北段現(xiàn)狀道路寬 10m，路口南段現(xiàn)狀道路寬 4m，未實(shí)現(xiàn)規(guī)劃。 第二節(jié) 工程地質(zhì)條件 一、氣象概況 北京地區(qū)屬于溫暖帶大陸性半濕潤 半干旱季風(fēng)氣候，受季風(fēng)影響形成春季干旱多風(fēng)、夏季炎熱多雨、秋季秋高氣爽、冬季寒冷干燥、四季分明的氣候特點(diǎn)。近幾年平均氣溫為 ，極端最高氣溫 ，極端最低氣溫 。全市多年平均降水量為 626水量的年變化大，年內(nèi)分配 也不均，汛期（ 68 月）降水量約占全年降水量的 80%以上。旱澇的周期性變化較明顯。 二、地形地貌 本合同段線路位于永定河沖積扇的中下部，土層以新沉積層、第四紀(jì)沖洪積沉積土層為主。擬建工程所處地勢基本平緩，地面以市政道路為主，路面平坦，地面標(biāo)高為 37 40m。 三、工程地質(zhì) 施工場地范圍內(nèi)的土層主要有人工填土層、新近沉積層、一般第四紀(jì)沖洪積沉積層。車站主要位于粉土和粘土層，底板位于粉質(zhì)粘土層。 2 鉆孔孔口地面高程介于 均 第三節(jié) 水文地質(zhì)條 件 一、地下水類型 擬建場地下 38m 深度范圍內(nèi)主要揭露了 3 層地下水，第一層為臺地潛水，第二層為層間水，第三層為潛水承壓水。 第一層：臺地潛水，初見水位埋深 對標(biāo)高 對標(biāo)高 下水的主要補(bǔ)給來源是大氣降水入滲、地下管道滲水及居民生活用水，主要排泄方式為側(cè)向逕流及向下越流補(bǔ)給。該層水在場地北側(cè)較連續(xù)分布，在場地南側(cè)僅部分地段有分布。 第二層水：層間水，主要含水層為粉土 2、粉砂 3、細(xì)砂 4，初見水位埋深 對標(biāo)高 止水位埋深 對標(biāo)高 下水主要接受側(cè)向徑流及越流補(bǔ)給，以側(cè)向徑流的方式排泄。該層水在整個(gè)場地范圍內(nèi)連續(xù)分布。 第三層水：潛水承壓水，主要含水層為中砂 5，初見水位埋深 對標(biāo)高 止水位埋深 對標(biāo)高 層水具有微承壓性，在整個(gè)場地范圍內(nèi)連續(xù)分布，由于位于基坑開挖深度以下，對基礎(chǔ)施工影響不大。 二、地下水的腐蝕性評價(jià) 本次勘察在 孔中共采取地下水試樣 6 組，在室內(nèi)對其做了腐蝕性測試，根據(jù)其測試結(jié)果，依據(jù)巖土工程勘察規(guī)范（ 0021 2001）第 及鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)暫行規(guī)定（鐵建設(shè)【 2005】 157 號） 有關(guān)條款，判定地下水對基礎(chǔ)材料的腐蝕性見下表： 表 1下水的腐蝕性評價(jià) 孔號 取水 深度 （m） 取水 日期 對建筑材料的腐蝕性 砼 鋼筋砼中鋼筋 （干濕交替） 鋼筋砼中鋼筋（長期浸水） 鋼結(jié)構(gòu) 弱腐蝕性 弱腐蝕性 弱腐蝕性 弱腐蝕性 3 弱腐蝕性 弱腐蝕性 經(jīng)綜合分析判定，擬建場地地下水對砼結(jié)構(gòu)不具腐蝕性，在長期浸水情況下對鋼筋砼結(jié)構(gòu)中的鋼筋不具腐蝕性，在干濕交替的情況下對鋼筋砼結(jié)構(gòu)中的鋼筋具弱腐蝕性，對鋼結(jié)構(gòu)具有弱腐蝕性。 本次勘察并在 代表性土試樣 4 組，做了土的腐蝕性測試，結(jié)果詳見附件 “土的浸出液分析報(bào)告 ”，根據(jù)巖土工程勘 察規(guī)范（ 0021 2001）第 判定，場地土對砼及鋼筋砼結(jié)構(gòu)中的鋼筋均不具腐蝕性。 3、歷年最高水位 : 擬建場地歷年最高地下水位曾接近自然地面，絕對標(biāo)高 右，近 3 5 年最高地下水位絕對標(biāo)高為 右?？垢∷豢砂礆v年最高水位絕對標(biāo)高 行設(shè)計(jì)。 第四節(jié) 抗震設(shè)計(jì) 1、抗震設(shè)防烈度 根據(jù)中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖（ 2001）和建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（ 2001）附錄 D 及鐵路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（ 合考慮，擬建 場區(qū)的抗震設(shè)防烈度為 8 度，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為 2、建筑場地分類 本次勘察在 孔中分別進(jìn)行了全孔波速測試，經(jīng)實(shí)測其 25m 深度范圍內(nèi)土層等效剪切波速值分別為 236 m/s、 s、 s 和 s，根據(jù)鐵路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（ 2006）第 判定，場地土類型為中軟土，場地類別為 類。 3、液化判別 根據(jù)鐵路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（ 2006）附錄 B 進(jìn)行判別，擬建場地地面下 20m 深度范圍內(nèi)的飽和粉土及砂土不液化。 第五節(jié) 護(hù)坡設(shè)計(jì)參數(shù) 地面超載按 q=30慮。 基坑支護(hù)后剖面變形按 1 級控制。 車站深度范圍內(nèi)土層主要參數(shù)如下表： 表 1層參數(shù)表 4 層號 土類名稱 重度 粘聚力 內(nèi)摩擦角 厚度 (kN/(度 ) （ m） 素填土 2 粉土 2 粉土 粉質(zhì)粘土 2 粉土 4 細(xì)砂 粉質(zhì)粘土 粉質(zhì)粘土 ：基坑周邊按強(qiáng)夯后考慮參數(shù)取值。 第二章 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第一節(jié) 施工方法的論證 目前國內(nèi)地鐵車站施工主要方法有明挖法、蓋挖法、暗挖法，每種方法都有其適用條件及優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合本車站現(xiàn)場選定站位實(shí)際情況，對以下三種方法進(jìn)行多方面比較，具體優(yōu)缺點(diǎn)詳見下表。 表 2車站常用施工方法比較表 項(xiàng) 目 明挖法 蓋挖法 暗挖法 對地面交通影響 大，需中斷交通 較大，需短期占部分道路 對交通無影響 對地下管線影響 大，管線改移多 部分管線需要改移 不需改移管線 施工技術(shù) 成熟 成熟 成熟 施工難度 小 較小 大 工程質(zhì)量 好 較好 一般 防水質(zhì)量 好 較好 一般 地面沉降 小 小 稍大 擾民程度 大 較大 小 施工工期 短 較短 長 土建造價(jià) 低 較高 高 西三旗站所處站位，地下管線及道路有導(dǎo)改條件，通過地上、地下情況分析 5 比較，車站主體及附屬皆采用明挖 法施工。 第二節(jié) 圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式的選擇 一、基坑等級及變形控制標(biāo)準(zhǔn) 本車站標(biāo)準(zhǔn)段基坑寬度 ，基坑深度約 ，基 坑附近無特殊建構(gòu)筑物需要防護(hù)，根據(jù)基坑規(guī)模與周邊環(huán)境條件及北京地鐵 8 號線二期工程技術(shù)要求，本明挖基坑變形控制等級為一級，基坑變形控制標(biāo)準(zhǔn)為 :地面最大沉降量 ；圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大水平位移 ，且 30 二、 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案比選 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式和地下水的治理措施不僅是地下結(jié)構(gòu)施工的需要，也是保證地面建筑物和地下管線安全的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，必須綜合治理，統(tǒng)籌考慮方可達(dá)到預(yù) 期目的 。 表 2圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案比較表 圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式 優(yōu) 點(diǎn) 缺 點(diǎn) 經(jīng)濟(jì)性 放坡開挖 1、施工簡單，不需要大型設(shè)備。 2、施工進(jìn)度快。風(fēng)險(xiǎn)小。 3、材料用量和工程量小，造價(jià)低。 4、土體位移小，采用信息化施工可確保工程和施工安全。 1、對地層土質(zhì)條件要求較高。 2、需要場地加大，基坑深度不能過大。 3、地下水位高時(shí)施工難度大。 造價(jià)最低 鉆孔咬合 樁 1、可根據(jù)基坑深度，調(diào)整樁 徑等參數(shù)， 2、對地層地質(zhì)條件、基坑深淺等條件適應(yīng)性好； 3、結(jié)構(gòu)剛度好，對地面沉降控制好。 1、成孔需專門設(shè)備； 2、施工工藝較復(fù)雜。 造價(jià)適中 地下連續(xù)墻 1、整體性好，穩(wěn)定性強(qiáng)；可作為永久性結(jié)構(gòu)； 2、漏水點(diǎn)少，滲漏易處理； 3、剛度大，地面沉降小。 1、需要專門的成槽設(shè)備； 2、需要足夠的施工場地； 3、對城市環(huán)境污染大。 造價(jià)相對較高 鉆孔樁基坑外降水 1、適用多種地層，施工進(jìn)度可控制； 2、可根據(jù)基坑深度調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)，滿足強(qiáng)度和剛度要求； 1、對城市 環(huán)境有一定影響； 2、施工工藝較復(fù)雜。 造價(jià)相對較低 6 3、基坑外降水，地下水位低時(shí)優(yōu)勢明顯； 土釘墻 1、設(shè)備簡單，操作方便，施工所需場地小，施工干擾少。 2、材料用量和工程量小，造價(jià)低。 3、土體位移小，采用信息化施工可確保工程和施工安全。 1、應(yīng)具有較好的工程及水文地質(zhì)條件。 2、適用于深度小于 15m 的基坑。 造價(jià)低 經(jīng)比對及施工經(jīng)驗(yàn)結(jié)合此工程環(huán)境得知采用鉆孔灌注樁具有以下技術(shù)優(yōu)點(diǎn)： （ 1） 施工時(shí)基本無噪音、無振動(dòng)、無地面隆起或側(cè)移，因此對環(huán)境和周邊建筑物危害??； （ 2）大直徑鉆孔灌注樁直徑大、入土深； （ 3） 對于樁穿透 的圖層可以在空中作原位測試，以檢測土層的性質(zhì)； （ 4）擴(kuò)底鉆孔灌注樁能更好地發(fā)揮樁端承載力； （ 5） 經(jīng)常設(shè)計(jì)成一柱一樁，無需樁頂承臺，簡化了基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式； （ 6）鉆孔灌注樁通常布樁間距大，群樁效應(yīng)??； （ 7）施工設(shè)備簡單輕便，能在較低的凈空條件下設(shè)樁； （ 8）鉆孔灌注樁在施工中，影響成樁質(zhì)量的因素較多，質(zhì)量不夠穩(wěn)定，有時(shí)候會(huì)發(fā)生縮徑、樁身局部夾泥等現(xiàn)象，樁側(cè)阻力和樁端阻力的發(fā)揮會(huì)隨著工藝而變化，且又在較大程度上受施工操作影響； 三、鋼支撐和錨索施工比較 （一） 施工工藝 支撐和錨索的 施工工藝都比較成熟，在深基坑支護(hù)中，挖掘機(jī)操作需 避 讓支撐，而錨索不需要。但錨索需要一定的地下空間，這對于市政工程是一的非常的局限條件，并不在任何地方都可以用錨索支護(hù)。待基坑施工至基底開始施工結(jié)構(gòu)時(shí)，需要向基坑內(nèi)運(yùn)輸工程材料，在調(diào)裝的過程中，支撐有著很大的限制與不便。支撐安裝工人需要經(jīng)過專業(yè)的培訓(xùn)才可以上崗，危險(xiǎn)系數(shù)較大。 （二） 施工工期 支撐施工時(shí)土方將不能同時(shí)進(jìn)行開挖，而錨索在到達(dá)設(shè)計(jì)標(biāo)高以后，可以多臺同時(shí)作業(yè)，這期間土方還可以繼續(xù)施工，不影響工程進(jìn)度。但漿液齡期需要大概 4 天的時(shí)間，土方開挖需要給 張拉留出工作面。 （三） 體系效果 從監(jiān)控量測的數(shù)值反映和對比，兩種支護(hù)體系效果均比較理想，樁體的側(cè)向位移都在 3內(nèi)。 經(jīng)過比較并根據(jù)已對該工程地質(zhì)條件、基坑開挖深度及周邊環(huán)境的特點(diǎn)的分析，選擇基坑支護(hù)方案時(shí)充分考慮影響邊坡穩(wěn)定性安全的不利因素，同時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)、高效的原則，該工程基坑支護(hù)方案擬采用鉆孔灌注樁加錨桿結(jié)合支護(hù)。 第三節(jié) 基坑支護(hù)中荷載的計(jì)算 7 一 、荷載與組合 結(jié)構(gòu)自重：鋼筋混凝土自重按 25kN/ 水土側(cè)壓力：砂、卵石層水土分算，粘性土層水土合算，施工期間按朗肯公式計(jì)算其主動(dòng)土壓力 。 施工荷載：按0 =30。 二、水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值 （一）砂土的水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值 對砂土計(jì)算點(diǎn)位于地下水位以上時(shí)按式下式計(jì)算： a v a ai i z K(220a t a n ( 4 5 )2 (2式中第 v 作用于 計(jì)算點(diǎn)深度 (m)； i第 0）。 （二） 粉土水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值 對于粉土及粘性土 ，水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值按下式計(jì)算： a i a i i ip r z K c K(2第 計(jì)算點(diǎn)深度 (m)； 三軸試驗(yàn)當(dāng)有可靠經(jīng)驗(yàn)時(shí)可采用直接剪切試驗(yàn)確定的第層土固結(jié)不排水不（快）剪粘聚力標(biāo)準(zhǔn)值 ( 式中2算。 （三） 工程中土層水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值 求土層加權(quán)的 值按下式計(jì)算： ( 1 . 8 2 . 6 3 2 . 3 0 . 72 . 4 2 . 5 3 ) 1 8 . 30 . 4 5 72 4 . 51 8 2 4 2 5 2 2 2 63 5 2 2 2 3t g t g t g t g t g t gt g t g t g 得由式 2 8 022 . 5t a n 4 5 t a n 4 5 0 . 4 122 。 表 2軸試驗(yàn)聚力標(biāo)準(zhǔn)值 土層 素填土 2 粉土 2 粉土 粉質(zhì)粘土 2 粉土 4 細(xì)砂 粉質(zhì)粘土 粉質(zhì)粘土 10 17 6 0 21 21 加權(quán) c 8 1 . 8 8 2 . 6 1 0 3 1 7 2 . 3 6 0 . 7 2 1 1 1 . 8 / 2 4 . 6 1 4 . 5 綜上按式 (2算得出水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算結(jié)果下表 2 表 2平荷載標(biāo)準(zhǔn)值 土層 素填土 2 粉土 2 粉土 粉質(zhì)粘土 2 粉土 4 細(xì)砂 粉質(zhì)粘土 粉質(zhì)粘土 m） 8.3 14.5 水平抗力標(biāo)準(zhǔn)值 根 據(jù)建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程（ 99）， 基坑內(nèi)側(cè)水平抗力標(biāo)準(zhǔn)值 9 粉土及粘性土基坑內(nèi)側(cè)水平抗力標(biāo)準(zhǔn)值宜按下式計(jì)算： p k p k p k p= + 2j j i i c K(2式中作用于基坑底面以下深度處的豎向應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值 ( 第 第 i 層土的被動(dòng)土壓力系數(shù)應(yīng)按下式計(jì)算 2o t a n 4 5 + 2(2式中為第 i 層土的內(nèi)摩擦角（ 0） 。 由于降水效果良好，地下水位位于支護(hù)結(jié)構(gòu)以下，基本為無水施工，對于砂土、碎石及粉土、粘性土基坑內(nèi)側(cè)抗力標(biāo)準(zhǔn)值可統(tǒng)一按下式計(jì)算： p k p k p k p= + 2j j i i c K(2式中參數(shù)意義同式 (2 計(jì)算結(jié)果見下表 2 表 2坑內(nèi)側(cè)抗力標(biāo)準(zhǔn)值 土層 jz(m) 粉質(zhì)粘土 1 四節(jié) 護(hù)坡樁設(shè)計(jì) 一、嵌固深度計(jì)算 多層錨桿整體等值梁的計(jì)算方法是，把基坑下樁的彎矩零點(diǎn)與樁頂之間的樁當(dāng)作多跨連續(xù)梁，錨桿位置當(dāng)作連續(xù)梁的支點(diǎn)，采用力矩分配法計(jì)算支點(diǎn)反力。用整體等值梁法計(jì)算嵌固深度0h，計(jì)算過程如下。 1、主動(dòng)土壓力系數(shù) 2 aa t a n 4 5 0 . 4 12 。 2、被動(dòng)土壓力系數(shù) 10 被動(dòng)土壓力系數(shù)按下式計(jì)算： 2o s=c o s - s i n + s i (2基坑下土的內(nèi)磨擦角的加權(quán)平均值 3。 樁土間的摩擦角 12=33 之間，由于是砂土為主，所以取 = 。 所以： 2o s= = 3 . 5 2 5c o s - s i n + s i 。 3、 土壓力為零（近似零彎點(diǎn)）距坑底的距離 土壓力為零（近似零彎點(diǎn)）距坑底的距離按下式計(jì)算： K(2式中布附加荷載 為 產(chǎn)生的水平荷載，均布附加荷載 為 30 土的天然重度的加權(quán)平均值： 3= 1 9 k N /m = 3 0 0 . 4 1 = 1 2 . 3 k P ae q Ka = 1 9 . 8 7 0 . 4 1 1 8 . 3 - 2 1 4 . 5 0 . 4 1 = 1 3 0 . 5 k P 將參數(shù)代入式（ 3出土壓力零點(diǎn)，如下： 1 2 . 3 + 1 3 0 . 5= = = 2 . 3 . 8 7 3 . 5 2 5 0 . 4 1K 。 4、用彎矩分配法計(jì)算支點(diǎn)反力 現(xiàn)將基坑支護(hù)圖畫作一連續(xù)梁，其荷載為土壓力及地面荷載，土壓力為零點(diǎn)經(jīng)計(jì)算離坑底為 似看作為彎距為零處， F 點(diǎn)看作為一地下支點(diǎn)無彎距，如下圖 2示： 11 042. 8圖 2坑支護(hù)簡圖 將基坑支護(hù)圖畫成為一連續(xù)梁，契合在為土壓力及地面荷載，見圖 2示：kN/ 圖 2體等值梁計(jì)算簡圖 A 點(diǎn)超荷壓力為 a 0 a 3 0 0 . 4 1 1 2 . 3 k P aq q K 。由a i a ai i i ip r z K c K ， 1 0 . 7 7 3 . 2 3A B A B 由上得 B、 C、 D、 E、 F 土壓力為b =c d e= 7 1 . 1 k P a ; = 1 0 7 . 8 k P a ; = 1 4 2 . 8 k P a ;q q 0 5、分段計(jì)算固端彎距 （ 1）、 彎矩計(jì)算 12 彎距，簡化為懸臂梁。如下圖 2示： A 1 計(jì)算簡圖 A 端彎距為零：A=0M。 B 端彎距計(jì)算公式： . 2 3 3 . 2 32 6 . 3 = 4 5 . 7 k N ； （ 2）、 彎矩計(jì)算 梁 按一端固定一端簡支計(jì)算， B 支點(diǎn)荷載1q=C 支點(diǎn)荷載2q=下圖 2示： B 計(jì)算簡圖 由公 式得 212 8 l = 1 8 9 . 7 9 k N ； C= - = 1 6 6 . 9 4 k N （ 3）、 彎矩計(jì)算 梁 如圖 2示， C 3 圖 2 計(jì)算簡圖 兩端均為固端，其計(jì)算公式為： 22 2212 7 . 8 - 7 1 . 17 1 . 1- = - - = - 1 4 4 . 7 5 k N 3 0 1 2 3 0 4 . 54 . 5 22 2212 7 . 8 - 7 1 . 17 1 . 1= = 1 5 7 . 1 4 k N 2 0 1 2 2 0 4 . 54 . 5 （ 4） 、 彎矩計(jì)算 梁 如圖 2示， ml=a+ b= 6. 6D 計(jì)算簡圖 F 點(diǎn)為彎矩零點(diǎn)， 1q =2q =5 3q =一端固定一端簡支計(jì)算公式： 2222123q a q aa a 1 2 98 l 2 4 l 5 3 . 0 6 6 9 . 2 6 1 1 6 . 7 36 3 9 . 0 5 k N （ 5）、彎距分配 計(jì)算固端彎距不平衡，需用彎距分配法來平衡支點(diǎn) C、 D 的彎距。 分配系數(shù) C 點(diǎn)： 14 5 0 . 3 811345 . 5 4 . 5144 . 5 0 . 6 211345 . 5 4 . 5 C C 校核： 1C B C D。 D 點(diǎn) 5 0 . 6 611434 . 5 6 . 6136 . 6 0 . 3 411434 . 5 6 . 6 D D 通過彎距分配，得出支點(diǎn)的彎矩如下表 2 表 2距分配 桿件 B C D F 分配系數(shù) 彎矩 + 分配力矩 傳遞力矩 端 + 15 通過彎矩分配，得出各支點(diǎn)的彎矩為： 4 5 . 7 k N . 0 8 k N 6 . 1 k N 。 （ 6）、求各支點(diǎn)反力 B M M M R R C R D R D R Fa bc 點(diǎn)反力計(jì)算簡圖 如圖 2a） ，先求 2 3 22 6 . 3 3 . 2 3 4 5 . 723 4 2 . 5 k 2 3R 如圖 2b） 11 5 5 . 5 12 6 . 3 5 . 5 7 1 . 1 2 6 . 3 5 . 5 4 5 . 7 9 8 . 0 82 2 3 1 0 3 . 8 7 k 5R 1 1 1B B B 4 2 . 5 1 0 3 . 8 7 1 4 6 . 3 7 k R 1 5 5 . 5 22 6 . 3 5 . 5 7 1 . 1 2 6 . 3 5 . 5 4 5 . 7 9 8 . 0 82 2 3 1 6 3 . 9 8 k 5R 如圖 2c） 11 5 4 . 5 17 1 . 1 4 . 5 1 0 7 . 8 7 1 . 1 4 . 5 9 8 . 0 8 4 5 6 . 12 2 3 1 0 7 . 9 4 k 5R 1 1 1C C C 1 6 3 . 9 8 1 0 7 . 9 4 2 7 1 . 9 2 k R 16 1 5 4 . 5 27 1 . 1 4 . 5 1 0 7 . 8 7 1 . 1 4 . 5 9 8 . 0 8 4 5 6 . 12 2 3 2 9 4 . 5 8 5 k 5R 如圖 2d） 1 3 4 . 3 1 1 21 0 7 . 8 4 . 3 2 . 3 1 4 2 . 8 1 0 7 . 8 4 . 3 2 . 3 2 . 3 1 4 2 . 8 2 . 3 4 5 6 . 12 2 3 2 36 . 62 0 6 2 . 7 5 3 2 8 0 . 9 3 3 3 2 5 1 . 8 0 4 4 5 6 . 14 6 2 . 4 k 6R 1 1 1D D D 2 9 4 . 5 8 5 4 6 2 . 4 7 5 6 . 9 8 5 k R 3 4 . 3 2 1 11 0 7 . 8 4 . 3 1 4 2 . 8 1 0 7 . 8 4 . 3 2 . 3 1 4 2 . 8 2 . 3 4 . 3 4 5 6 . 12 2 3 2 36 . 69 9 6 . 6 1 1 3 2 3 . 5 7 5 8 3 2 . 0 4 8 4 5 6 . 12 5 7 k 6R 各支點(diǎn)反力為： B C D 6 . 3 7 k N ; 2 7 1 . 9 2 k N ; 7 5 6 . 9 8 5 k N ; 2 5 7 k R R (7)、反力核算 土壓力及地面荷載共計(jì)為： 1 7 . 5 3 2 . 31 4 2 . 8 1 4 2 . 8 1 4 1 5 . 8 6 k P 支點(diǎn)反力 B C D F 1 4 6 . 3 7 2 7 1 . 9 2 7 5 6 . 9 8 5 2 5 7 1 4 3 2 . 2 7 5 k P R R R 土壓力及地面荷載的合力與支點(diǎn)反力的合力之間的差值在允許范圍內(nèi)，滿足要求。 （ 8)、插入深度計(jì)算 插入深度按下式計(jì)算： 2 5 7 4 . 9 9 . 8 7 3 . 5 2 5 0 . 4 1K (2x+y 對于均質(zhì)粘性土及地下水位以上的粉土或砂類土有效嵌固深度 17 2代入?yún)?shù)計(jì)算得： 1 1 . 1 7 . 2 9 8 滿足規(guī)范 建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程（ 99）要求。 二、鋼筋混凝土樁設(shè)計(jì) 樁身最大彎矩計(jì)算 kN/ 圖 2 力學(xué)計(jì)算簡圖 剪力為零處彎矩最大，故先求剪力為零點(diǎn)： 樁所受土體均布荷載斜率 1 4 2 61 7 k （ 1)、剪力零點(diǎn)在 設(shè)剪力零點(diǎn)距 A 點(diǎn) h： 228 . 1 4 68 . 1 4 60 : 1 4 6 . 3 723 5 . 9 3 76 h 代 入解 得此處彎矩 118 . 1 4 6 6 6 6 1 4 6 . 3 7 6 3 . 2 3 1 1 2 . 2 K N （ 2)、剪力零點(diǎn)在 18 設(shè)剪力零點(diǎn)距 A 點(diǎn) h： 228 . 1 4 68 . 1 4 60 : 1 4 6 . 3 7 2 7 1 . 9 221 0 2 . 71 0 . 1 3 h 代 入解 得此處彎矩 118 . 1 4 6 1 0 . 1 3 1 0 . 1 3 1 0 . 1 3 1 4 6 . 3 7 6 . 9232 7 1 . 9 2 1 . 4 2 0 . 6 7 k N （ 3)、剪力零點(diǎn)在 設(shè)剪力零點(diǎn)距 A 點(diǎn) h： 228 . 1 4 68 . 1 4 60 : 1 4 6 . 3 7 2 7 1 . 9 2 7 5 6 . 9 8 522 8 8 . 5 51 7 h 代 入解 得此處彎矩 118 . 1 4 6 1 7 1 7 1 7 1 4 6 . 3 7 1 3 . 7 7232 7 1 . 9 2 8 . 2 7 7 5 6 . 9 8 9 3 . 7 7 4 4 7 . 9 3 k N 所以取m a x 4 5 6 kN m下面進(jìn)行鋼筋混凝土樁的設(shè)計(jì)。 截面彎矩設(shè)計(jì)值為 m a M （ 2 式中 0 為基坑側(cè)壁安全等級重要性系數(shù)，查表取 代入數(shù)據(jù)，有 j 1 . 2 5 1 . 0 4 5 6 . 1 6 2 7 . 1 k N 依據(jù)地下建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 邊均勻配置縱向鋼筋擋土灌注樁一般按鋼筋混凝土正截面受彎構(gòu)件計(jì)算配筋。對于沿 19 周邊均勻配置縱向鋼筋的圓形截面鋼筋混凝土受彎構(gòu)件 ，當(dāng)截面內(nèi)縱向鋼筋數(shù)量不少于 6根時(shí)，截面抗彎承載力可按下式計(jì)算： 33 s i n s i n2 s i n3 tc y s sM f r f A r 為簡化計(jì)算取 21 0 . 7 5 1 0 . 7 5 0 . 5 0 . 6 2 5y s y s y sc c f A f f A f A （ 2 t （ 2 式中 M 單樁抗彎承載力 (kN m) ； 混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 2(N/ ； A 土灌注樁橫截面積 2(； r 圓形截面半徑 (； 鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 2(N/ ； 全部縱向鋼筋的截面積 2(； 縱向鋼筋所在圓周的半徑 (； 對應(yīng)于受壓區(qū)混凝土截面面積的圓心角與 2 的比值； t 縱向受拉鋼筋截面積與全部縱向鋼筋截面積的比值； 擋 根據(jù)鉆孔機(jī)械，樁身直徑為 D 800， 采用 凝土， 鋼筋，則 混凝土軸心抗壓強(qiáng)度 2c f 鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 2yy 0 2t f 代入公式得 ， ； 再將 值代入式（ 2出單樁抗彎承載力 M ： m a x = 6 2 7 . 1 4 1 . 6 = 1 0 0 3 . 4 k N 1 0 7 8 1 0 0 3 . 4 k N 故配筋成功。 20 最 終配筋參數(shù)見表 2 表 2圍護(hù)樁身配筋參數(shù)表 樁主筋 加強(qiáng)筋 箍 筋 樁身材料 18 28 18 2000 14150 冠梁 參數(shù) 冠梁截面 主筋 箍筋 28 0 0 8 0 0 ( ) 10 25 6 22 200 圍護(hù)樁身配筋斷面見圖（ 2示。 圖 2圍護(hù)樁身配筋斷面圖 注： 樁主筋， 箍筋， 加強(qiáng)筋 根據(jù)基坑開挖尺寸，護(hù)坡樁應(yīng)該為： 3 2 . 7 2 2 1 1 . 7 2 7 . 4 2 2 . 8 2 2 2 . 3 2 3 4 6 . 11 . 6n 根。取為 347根?？紤]四周邊角以及中段拐角處加密，增加 14 根。故總共護(hù)坡樁為 361根。支護(hù)樁平面布置見附圖一。三、施工方案設(shè)計(jì) 本工程 基坑開挖深度為 體采用護(hù)坡樁加三道錨桿護(hù)坡。護(hù)坡樁樁長 中嵌固段 8m，樁間距 1600徑 800孔后下入鋼筋籠，樁身鋼筋深入連梁400身強(qiáng)度 冠梁作法為：樁頂之上做冠梁，冠梁尺寸 80000度 筋兩側(cè)各配525熱軋螺紋鋼筋，中間上下各加配 322熱軋螺紋鋼筋， 箍筋12200。樁、冠梁的結(jié)構(gòu)配筋圖見附圖三。 第 五 節(jié) 錨桿設(shè)計(jì) 21 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，初步選擇水泥砂漿錨桿。根據(jù)錨桿所承受的水平力，以及錨桿的傾斜角即可確定錨桿所受軸向力。而由錨桿的所承受的軸向力即可確定錨桿所采用的鋼材。 一、計(jì)算錨桿承載力 由第二章第三節(jié)的計(jì)算，以及假設(shè)，確定了護(hù)結(jié)構(gòu)錨拉點(diǎn)的層數(shù)及置，以及每個(gè)錨拉點(diǎn)的設(shè)計(jì)錨拉力于錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)而言，這種設(shè)計(jì)支支撐力選定錨桿的安裝角 （錨桿軸向與水平面的夾角，一般為俯角）后，即可以確定錨桿的軸向設(shè)計(jì)拉力值桿承載力應(yīng)該符合下式要求： (2 22u s k 1 s k k 1 + 2 -i i j jN d q l d q l c d d （ 2式中桿水平拉力值，按下式計(jì)算：d 0 2 50基坑安全等級系數(shù)，取 1： 點(diǎn)結(jié)構(gòu)第 j 層支點(diǎn)設(shè)計(jì)值（ 由護(hù)坡樁部分可知： c 1 B 1 4 6 . 3 7 k P ;c 2 C 2 7 1 . 9 2 k P ;c 3 D 7 5 6 . 9 8 5 k P 桿軸向受拉承載力設(shè)計(jì)值（ 錨桿與水平面的傾斜角；取 150； 1d擴(kuò)孔錨固體直徑 ( d 非擴(kuò)孔錨桿或擴(kuò)孔錨桿的直徑段錨固體直徑 ( 第 i 層土中直孔部分的錨固段長 (m)； i 層土中擴(kuò)孔部分錨固段長度 (m)； 體與錨固段的極限摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值， ?。?63(孔部分土體粘聚力標(biāo)準(zhǔn)值（ s錨桿軸向受拉抗力分 項(xiàng)系數(shù)。 ?。?參數(shù)帶入 (3 (3算得： d 1 0 c 11 . 2 5 1 . 2 5 1 1 4 6 . 3 7 1 8 2 . 9 6 k P 。 d 2 0 c 21 . 2 5 1 . 2 5 1 2 7 1 . 9 2 3 3 9 . 9 k P 。 d 3 0 c 31 . 2 5 1 . 2 5 1 7 5 6 . 9 8 5 9 4 6 . 2 3 k P 。 以上述計(jì)算為依據(jù)進(jìn)行錨桿截面設(shè)計(jì)。 錨桿截面按下式計(jì)算： 22 (2將計(jì)算求得的參數(shù)代入式（ 2出截面積。 2 2 . 9 6 1 . 0 2 c mc o s 1 8 6 0 . 9 7 2 9 . 9 1 . 8 9 c mc o s 1 8 6 0 . 9 7 2 9 . 6 5 . 4 5 c mc o s 1 8 6 0 . 9 7 對于長度大、要求高承載力的錨桿，宜選用鋼絞線作拉桿。選用 5 ，截面積為A 第一道錨桿： 0 2 0 . 5 81 . 7 6 ，用 5 1束。 第二道錨桿： 8 9 1 . 0 71 . 7 6 ，用 5 2束。 第二道錨桿： 4 5 3 . 0 91 . 7 6 ，用 5 4束。 二、錨桿自由長度計(jì)算 錨桿自由長度按下式計(jì)算： 0s i n 4 5 / 2s i n 4 5 / 2（頭中點(diǎn)至反彎點(diǎn)的距離） (2式中 4 . 3 2 . 3 1 6 . 6 . 8 2 . 3 1 1 . 1 . 3 2 . 3 6 . 6 k土層各土體厚度加權(quán)內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值 0k ； 錨桿傾角 015 。 帶入?yún)?shù)計(jì)算得：；取 5m。 23 三、錨桿錨固段長度計(jì)算 錨桿錨固段長度按下式確定： (2式中 d 錨體直徑 200 ； 與錨固體的粘結(jié)值，查表s 85； K安全系數(shù)，查表取 ； 1 0 0u d 1 / c o s 1 5 1 8 2 . 9 6 / c o s 1 5 1 8 9 . 4 k 。 2 0 0u d 2 / c o s 1 5 3 3 9 . 9 / c o s 1 5 3 5 1 . 9 k 。 3 0 0u d 3 / c o s 1 5 9 4 6 . 2 3 / c o s 1 5 9 7 9 . 6 k 。 將參數(shù)帶入式（ 2算得： . 3 1 8 9 . 4 4 . 6 2 8 5L ； . 3 3 5 1 . 9 8 . 6 2 8 5L ； . 3 9 7 9 . 6 2 3 . 8 2 8 5L 。 四、錨桿參數(shù)最終確定 根據(jù)下述規(guī)定及計(jì)算結(jié)果確定最終參數(shù)。 1、錨桿自由段長度不宜小于 5m。 2、土層錨固段長度不宜小于 4m。 3、錨桿水平間距不宜小于 4、錨桿傾角宜為 150250，且不宜大于 450 錨桿參數(shù)見下表 2 表 2錨桿水平間距（ m） 縱向每延米水平方向計(jì)算錨固力（ 錨桿與水平線的夾角（ O） 錨桿鋼筋面積（ 錨桿自由段長（ m） 錨桿錨固段長（ m） 5 5 5 桿鋼筋安全系數(shù) 錨桿抗拉強(qiáng)度錨桿鉆孔直徑（ m） 錨固長度安全系數(shù) 錨撐道數(shù) 錨桿選用 24 （ 860 1束 5 860 2束 5 860 4束 5 錨桿施工方案： 錨桿位置位于 桿孔徑 150桿水平間距 1600傾角15 度。錨固力分別為 、 、 （詳見設(shè)計(jì)圖），錨桿成孔后分別下入 17 5）、 27 5）、 47 5）低松弛型鋼絞線，強(qiáng)度 1860N/ 2m 設(shè)一對中支架，常壓灌注 通 硅酸鹽純水泥漿，水灰比 凝后 4，強(qiáng)度 20漿 7 天后張拉鎖定，鎖定力為設(shè)計(jì)值的 60，在鋼絞線加工過程中，放入一根塑料注漿管，距孔底 300 500桿注漿過程中，沿著該管注漿和補(bǔ)漿，不能取出，錨桿鎖在兩根 25B 工字鋼上，錨桿外加一塊 200000墊板。 在樁間掛 20絲網(wǎng)片，根據(jù)需要在網(wǎng)片中部加一根 強(qiáng)筋，間距 1m，網(wǎng)片與樁間土之間采用 U 型鋼筋連接，在樁體上采用射釘或膨脹螺栓連 接，噴射細(xì)石砼，面墻厚度約 80 第 三 章 鉆孔灌注樁施工 鉆孔灌注樁的施工，因其所選護(hù)壁形成的不同，有泥漿護(hù)壁方式法和全套管施工法兩種，本基坑 選 用泥漿護(hù)壁的方法。 一、 泥漿護(hù)壁施工法 沖擊鉆孔，沖抓鉆孔和回轉(zhuǎn)鉆削成孔等均可采用泥漿護(hù)壁施工法。該施工法的過程是：平整場地 泥漿制備 埋設(shè)護(hù)筒 鋪設(shè)工作平臺 安裝鉆機(jī)并定位 鉆進(jìn)成孔 清孔并檢查成孔質(zhì)量 下放鋼筋籠 灌注水下混凝土 拔出護(hù)筒 檢查質(zhì)量。 施工順序： (1)施工準(zhǔn)備 施工準(zhǔn)備包括：選擇鉆機(jī)、鉆具、場地布置等。 鉆機(jī)是鉆孔灌注 樁施工的主要設(shè)備，可根據(jù)地質(zhì)情況和各種鉆孔機(jī)的應(yīng)用條件來選擇。 (2)鉆孔機(jī)的安裝與定位 25 安裝鉆孔機(jī)的基礎(chǔ)如果不穩(wěn)定，施工中易產(chǎn)生鉆孔機(jī)傾斜、樁傾斜和樁偏心等不良影響，因此要求安裝地基穩(wěn)固。對地層較軟和有坡度的地基，可用推土機(jī)推平，在墊上鋼板或枕木加固。 為防止樁位不準(zhǔn)，施工中很重要的是定好中心位置和正確的安裝鉆孔機(jī)，對有鉆塔的鉆孔機(jī)，先利用鉆機(jī)的動(dòng)力與附近的地籠配合，將鉆桿移動(dòng)大致定位，再用千斤頂將機(jī)架頂起，準(zhǔn)確定位，使起重滑輪、鉆頭或固定鉆桿的卡孔與護(hù)筒中心在一垂線上，以保證鉆機(jī)的垂直度。鉆 機(jī)位置的偏差不大于 2準(zhǔn)樁位后，用枕木墊平鉆機(jī)橫梁