27、地下連續(xù)墻樁錨以及土釘樁進(jìn)行初步支護(hù)設(shè)計(jì)計(jì)算施工橫道圖cad12張基坑正文

1、前言基坑支護(hù)設(shè)計(jì)與施工既是我國各大城市基本建設(shè)工程中的重要關(guān)鍵問題，又是巖土力學(xué)學(xué)科中比較復(fù)雜和的問題。其所以重要，是由于現(xiàn)代大城市建筑 的部分和城市交通均需要充分利用空間。基坑開挖深度已從十幾米發(fā)展到二、三十米。我國已經(jīng)有不少基建工程由于深基坑支護(hù)，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)損失并延誤建設(shè)工期。近些年我國大量興建的建筑基坑成功施工實(shí)例各地區(qū)通過工程實(shí)踐與科研，都有了一些行之有效的技術(shù)方法，使深基坑支護(hù)工程技術(shù)水平得到了迅速提高，取得了可喜成績。鄭州市鄭東新區(qū)會(huì)展賓館基坑支護(hù)工程設(shè)計(jì)1工程概況1.1工程簡(jiǎn)介鄭州綠地廣場(chǎng)（鄭州會(huì)展賓館）座落在河南省鄭州市鄭東新區(qū) CBD 內(nèi)環(huán)，北臨如意湖，東臨會(huì)展中心，西臨藝術(shù)中

2、心，是河南省的地標(biāo)性建筑。本工程為鄭州綠地廣場(chǎng)（鄭州會(huì)展賓館）基坑支護(hù)工程。基坑包括主體塔樓基坑、水上裙房基坑和大型商業(yè)裙房基坑三部分。主塔樓3 層（局部4 層），基礎(chǔ)埋深 18.1m（以臨如意湖堤壩頂標(biāo)高+87.200m 為基準(zhǔn)，算至基礎(chǔ)底面）。裙房3 層，基礎(chǔ)埋深 16.3m（以場(chǎng)地平均自然地坪標(biāo)高+89.200m 為基準(zhǔn)，算至基礎(chǔ)底面）。1.2場(chǎng)地環(huán)境情況擬建場(chǎng)地位于鄭州市東部，鄭東新區(qū) CBD 的中心，場(chǎng)地西北側(cè)與正在建設(shè)中的河南省藝術(shù)中心相臨，擬建大型商業(yè)裙房距離藝術(shù)中心冷卻水池距離約 7.0m，該水池埋深約 6.0m，為混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)筑物，藝術(shù)中心其它建筑與擬建建筑距離大于 60 m

3、；建筑場(chǎng)地東側(cè)與鄭州會(huì)展中心會(huì)議中心，擬建建筑距離會(huì)議中心樹形柱距離最近處約 29 m；場(chǎng)地西南側(cè)緊鄰金水路立交橋引道和鄭東新區(qū) CBD 內(nèi)環(huán)路；北側(cè)緊鄰如意湖，擬建水上裙房室外墻緊鄰如意湖擋土墻，擋土墻頂面標(biāo)高 87.00 m，埋深 6.1 m，本場(chǎng)地紅線 2.5-5.5 m，勘察期間如意湖水面標(biāo)高為 85.7 m，建筑邊沿水深約 1.3-3.7 m，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，湖底鋪設(shè)有 0.2 m 的碎石，0.3 m 的覆土和膨潤土防滲毯防水層。場(chǎng)地周圍建筑和設(shè)施均為鄭州市的重點(diǎn)工程項(xiàng)目，擬建建筑位置重要。1.3場(chǎng)地工程地質(zhì)條件1.3.1地形地貌擬建鄭東新區(qū)會(huì)展賓館場(chǎng)地所處地貌單元為黃河沖積平原；地

4、形因人工修建場(chǎng)地北側(cè)的如意湖堆、填土而稍有起伏，絕對(duì)高程 87.1190.40 m，高差 3.3 m 左右；勘察期間場(chǎng)地內(nèi)地面下有厚度不等的雜填土及原有機(jī)場(chǎng)跑道。1.3.2地層特征描述根據(jù)初步勘察報(bào)告，基坑深度范圍內(nèi)從上到下分層描述如下：ml第 1 層 雜填土，（Q4-3 ），雜色，稍密中密，成分差別很大，主要成分為粉土，含灰土、砼塊和建筑，主要是人工開挖如意湖時(shí)回填的土層，回填時(shí)間約 2 年，大型商業(yè)裙房地段有鄭州老機(jī)場(chǎng)遺留的水泥跑道、舊基礎(chǔ)和跑道下的碎石、灰土基層，厚度差別較大,厚度在水上裙房地段厚度較大，大型商業(yè)裙房地段厚度較?。粚拥咨疃?0.405.70 m，平均層底深度 2.41 m

5、，厚度 0.405.70 m，平均厚度 2.41 m。al第 2 層 新近沉積粉土（Q4-3 ），褐黃色，濕，稍密中密，干強(qiáng)度低，搖振反應(yīng)中等，無光澤反應(yīng)，韌性低，小時(shí)具有塑性，隨增大將出現(xiàn)脆性變形。含碎磚屑、植物根、夾粉質(zhì)粘土塊，主要分布在大型商業(yè)裙房場(chǎng)地內(nèi), 層底深度 0.903.00 m，平均層底深度 1.80m，厚度 2.204.00 m，平均厚度 3.16 m。第 3 層 新近沉積粉質(zhì)粘土（Q4-3al），褐黃色黃灰色，飽和，可塑，干強(qiáng)度中等，無搖振反應(yīng)，韌性中等，土質(zhì)不均勻，局部為粉土，土中含鐵質(zhì)，云母片，主要分布在大型商業(yè)裙房場(chǎng)地內(nèi), 層底深度 2.905.50 m，平均層底深度

6、 4.29 m，厚度 0.703.50 m，平均厚度 1.55 m。第 4 層 新近沉積粉土（Q4-3al），褐黃色褐灰色，濕，中密，干強(qiáng)度低，搖振反應(yīng)迅速，無光澤反應(yīng)，韌性低。土質(zhì)不均勻，土中含碎磚屑、鐵質(zhì)氧化物，夾粉質(zhì)粘土團(tuán)塊, 層底深度 5.008.00 m，平均層底深度 6.26 m，厚度 1.003.00 m，平均厚度 2.08 m。第 5 層 新近沉積粉質(zhì)粘土（Q4-3al），褐黃色褐灰色，飽和，可塑，干強(qiáng)度中等，無搖振反應(yīng)，稍有光滑，韌性中等。土質(zhì)不均勻，夾有粉土薄層，含鐵質(zhì)氧化物，少量小姜石,該層在場(chǎng)地部分地段，層底深度 4.408.60 m，平均層底深度 6.69 m，厚度

7、0.302.00m，平均厚度 0.97 m。al第 6 層 新近沉積粉土（Q4-3 ），褐黃灰黃色，濕，中密，干強(qiáng)度低，搖振反應(yīng)迅速，無光澤反應(yīng)，韌性低，土中含有銹黃色斑點(diǎn)；有水紋層理，下部夾有厚度不大的以小卵石、粗砂和粘土塊組成的混合土，混合土層滲透性較大, 該層厚度較大，層底深度 6.9011.50 m，平均層底深度 9.53m，厚度 1.204.60 m，平均厚度 3.03 m。l第 7 層 粉質(zhì)粘土（Q4-2 ），灰色深灰色，飽和，可塑，干強(qiáng)度中等，無搖振反應(yīng)，切面光滑，韌性中等。土質(zhì)均勻，中間夾有粉土薄層，土中含蝸牛殼碎片,較多的有機(jī)質(zhì), 厚度差別較大，層底深度 10.0014.50

8、 m，平均層底深度 12.74 m，厚度 0.605.00 m，平均厚度 3.20 m。l第 8 層 粉土（Q4-2 ），灰色，濕，中密，干強(qiáng)度低，搖振反應(yīng)迅速，無光澤反應(yīng)，韌性低，土質(zhì)分布不均勻，中間夾粉砂薄層，土中含黃色斑點(diǎn)、蝸牛殼碎片，具有水紋層理，層底深度 11.0015.00 m，平均層底深度 13.41 m，厚度 0.502.50 m，平均厚度 0.93 m。l第 9 層 粉質(zhì)粘土（Q4-2 ），灰灰黑色，飽和，可塑，干強(qiáng)度中等，無搖振反應(yīng)，韌性中等，稍有光滑，土中含蝸牛殼碎片，局部含較多有機(jī)質(zhì), 層底深度 12.5017.50 m，平均層底深度 15.00 m，厚度 0.603.

9、00 m，平均厚度 1.54 m。l第 10 層 粉土（Q4-2 ），淺灰色灰色，濕，密實(shí)，干強(qiáng)度低，搖振反應(yīng)中等，韌性低，無光澤反應(yīng)，土質(zhì)分布不均勻，土中含蝸牛殼碎片，小姜石，下部近粉砂, 層底深度 13.9018.50 m，平均層底深度 16.55 m，厚度 0.502.30 m，平均厚度 1.55 m。第 11 層 粉砂（Q4-1al+pl），褐黃色灰色，飽和，中密密實(shí)，顆粒級(jí)配一般，主要成分為云母、石英、長石，粉粒含量高，土質(zhì)分布不均勻，土中含蝸牛殼、小姜石，上部夾有薄層粉土, 層底深度 17.4021.50 m，平均層底深度 19.49 m，厚度 1.504.90 m，平均厚度2.9

10、5 m。第 12 層 細(xì)砂（Q4-1al+ pl），褐黃色，飽和，密實(shí)，顆粒級(jí)配一般，主要成分為長石、石英、云母，局部為中砂,比較純凈， 層底深度 25.2030.00 m，平均層底深度 27.75 m，厚度 5.5010.50 m，平均厚度 8.25 m。al+ pl第 13 層 粉質(zhì)粘土（Q4-1），褐黃色，飽和，可塑硬塑，稍有光滑，干強(qiáng)度高，韌性中等，無搖振反應(yīng)，土中含有姜石、鐵錳質(zhì)結(jié)核，局部為粉土, 層底深度 26.5031.50 m，平均層底深度 29.26 m，厚度 0.803.20 m，平均厚度 1.72 m。1.4場(chǎng)地工程水文地質(zhì)條件根據(jù)含水層的埋藏條件和水理特征,場(chǎng)地內(nèi)及附近

11、水在勘探深度范圍內(nèi),可分為兩個(gè)含水層,即上層潛水和下部的承壓水。（1）潛水潛水含水層埋藏在16.0 m 以上，主要巖性由埋藏在6.014.0 m 范圍內(nèi)的Q4-3 Q4-2 的粉土、粉質(zhì)粘土層組成，該土層為弱透水層。（2）承壓水承壓水含水層埋藏在地面下 17.635.8 m 之間，主要巖性由埋藏在 17.6 m34.5 m 范圍內(nèi)全新統(tǒng)下段 Q4-1 的粉砂層和細(xì)砂層組成，該土層富水性好，透水性強(qiáng)，屬強(qiáng)透水層，具有承壓性。承壓水與潛水被第、層粉質(zhì)粘土兩個(gè)相對(duì)隔水層。2基坑支護(hù)方案的初步論證2.1基坑支護(hù)方案的初步確定2.1.1.土釘墻： 是采用土釘加固的基坑側(cè)壁土體與鋼筋混凝土面層共同組成的支

12、護(hù)結(jié)構(gòu)。土釘墻是一種柔性的支護(hù)結(jié)構(gòu)，在粉土、粘性土地層廣泛采用。土釘墻的優(yōu)點(diǎn)是：投資少、工效快、隨開挖隨支護(hù)、不占用的工期，一般適用于較淺的基坑或水位較低、基坑側(cè)壁安全等級(jí)要求不高的基坑。其缺點(diǎn)是：必須在無水的條件下施工，對(duì)水位埋深較深的基坑需采取大面積降水或截水措施；最主要的是土釘墻支護(hù)對(duì)抵抗邊坡變形的能力較差，一般都伴隨放坡開挖。土釘墻近年來在本地不少工程大于 11 米深的基坑多次被成功采用，土釘墻支護(hù)可以考慮應(yīng)用于本工程，但本基坑開挖較深，單一的使用土釘墻支護(hù)不足以滿足基坑側(cè)壁穩(wěn)定性的要求，所以使用時(shí)應(yīng)和其他支護(hù)方式使用。2.1. 2（重力式排樁擋墻）懸臂樁：是一種的支擋結(jié)構(gòu)，靠排樁與樁

13、頂冠梁共同組成支擋體系，一般可與斜撐、角撐共同使用。此種支護(hù)方式適合于無法放坡或土釘無法成孔且安全等級(jí)要求不高的基坑邊坡。它的優(yōu)點(diǎn)是：能解決場(chǎng)地狹小，土釘墻無法施工的條件下的基坑支護(hù)問題，基坑開挖過程中，可減少分層開挖的次數(shù)，便于土方施工。但是本工程建筑物地上部分高 283m，有三層室，基坑深 18.1m，是河南省的重點(diǎn)工程和建設(shè)項(xiàng)目，基坑支護(hù)安全等級(jí)較高；雖然施地狹小，但是有足夠的施工空間。所以，從設(shè)計(jì)的角度看重力式擋墻不宜在本工程使用。2.1.3 內(nèi)支撐：是由鋼結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土構(gòu)件組成的用以支撐基坑側(cè)壁的結(jié)構(gòu)體系。內(nèi)支撐適用于比較規(guī)矩的基坑，如矩形、方形、圓形基坑。支撐體系同樣要有樁或地連

14、墻做擋墻，由鋼或鋼筋砼構(gòu)件代替了錨桿，支撐構(gòu)件與錨桿在作用機(jī)理上不同：支撐構(gòu)件是在擋墻產(chǎn)生破壞變形后，才有支反力產(chǎn)生，靠支撐構(gòu)件的剛性抑制變形的繼續(xù)發(fā)展；而予應(yīng)力錨桿是人為的予先施加給土體或擋墻一個(gè)支反力，不讓其產(chǎn)生破壞變形。由于本工程基坑平面較大，并且基坑形狀極其不規(guī)則，從施工角度來說施工難度較大，且對(duì)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性、精度以及施工質(zhì)量要求較高，另外、支撐體系要在基坑內(nèi)部布設(shè)交錯(cuò)的構(gòu)件，影響基坑土方開挖及后期主體施工。而且經(jīng)濟(jì)投資也相當(dāng)大，所以從施工角度來說不宜在本工程采用。2.1.4連續(xù)墻連續(xù)墻具有整體剛度大的特點(diǎn)和良好的止水防滲效果，適用于水位以下的軟粘土和砂土等多種地層條件和復(fù)雜的施工環(huán)境

15、，尤其是基坑底面以下有軟土需將墻體很深的情況，因此在國內(nèi)外的工程中得到廣泛的應(yīng)用。并且隨著技術(shù)的發(fā)展和施工方法及機(jī)械的改進(jìn)，連續(xù)墻發(fā)展到既是基坑施工時(shí)的擋土圍護(hù)結(jié)構(gòu)，又是擬建主體結(jié)構(gòu)的側(cè)墻，如支撐得當(dāng)，且配合正確的施工方法和措施，可較好地控制軟土地層的變形。在基坑深（一般 h>10m）、周圍環(huán)境保護(hù)要求高的工程中，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后多采用此技術(shù)。但是連續(xù)墻在堅(jiān)硬土體中開挖成槽會(huì)有較大，尤其是遇到巖層需要特殊的成槽機(jī)具，施工費(fèi)用較高。在施工中泥漿污染施工現(xiàn)場(chǎng)，造成場(chǎng)地泥濘。目前采用的逆作法施工使得兩墻合一，即施工時(shí)用作圍護(hù)結(jié)構(gòu)，同時(shí)又是結(jié)構(gòu)的外墻。逆作法施工一般用在城市建筑時(shí)，周圍施工環(huán)境比

16、較惡劣，場(chǎng)地四周鄰近建筑物、道路和管線不能因任何施工原因而遭到破壞，為此在基坑施工時(shí)，通過發(fā)揮結(jié)構(gòu)本身對(duì)坑壁產(chǎn)生支護(hù)作用的能力（即利用結(jié)構(gòu)自身的樁、柱、梁、板作為支撐，同時(shí)可省去內(nèi)部支撐體系），減少支護(hù)結(jié)構(gòu)變形，降低造價(jià)并縮短工期，是推廣應(yīng)用的新技術(shù)之一。除現(xiàn)場(chǎng)澆筑的連續(xù)墻外，我國還進(jìn)行了預(yù)制裝配式連續(xù)墻和預(yù)應(yīng)力連續(xù)墻的研究和試用。預(yù)制裝配式連續(xù)墻光滑，由于配筋合理可使墻厚減薄并加快施工速度。而預(yù)應(yīng)力連續(xù)墻則可提高圍護(hù)墻的剛度達(dá) 30%以上，可減薄墻厚，減少內(nèi)支撐數(shù)量，由于曲線布筋張拉后產(chǎn)生反拱作用，可減少圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形，消除裂縫，從而提高抗?jié)B性。這兩種方法已經(jīng)在工程中試用，并取得較好的效益和經(jīng)

17、濟(jì)效益。在本工程中可以考慮使用。2.1.5 樁-錨支護(hù)體系：目前做為一種比較常用的支護(hù)方式，無論從技術(shù)理論還是施工經(jīng)驗(yàn)等方面，都已經(jīng)很成熟，在河南以及已被廣泛應(yīng)用到巖土工程的各個(gè)行業(yè)。從技術(shù)及經(jīng)濟(jì)角度分析，它安全性高、造價(jià)適中，可以考慮在本工程的各個(gè)側(cè)面邊坡支護(hù)中應(yīng)用。根據(jù)場(chǎng)地的各個(gè)條件與相鄰的建筑物都比較近且基坑比較深，地基性質(zhì)比較穩(wěn)定，此部分只是單純的從基坑支護(hù)的穩(wěn)定性考慮基坑支護(hù)方案，又由于擬建建筑物基坑較深（-18.1m）,如果只是單一的選用土釘墻或復(fù)合土釘墻以及重力式擋墻，不足以滿足基坑側(cè)壁穩(wěn)定性的要求，但場(chǎng)地地質(zhì)條件較穩(wěn)定一般為粉質(zhì)粘土或粉土以及細(xì)砂，所以基坑支護(hù)擬選擇連續(xù)墻、樁錨

18、以及土釘+樁錨進(jìn)行初步支護(hù)設(shè)計(jì)。并對(duì)其經(jīng)濟(jì)性近進(jìn)行比較。地基土各種參數(shù)的確定：nåji hij i=1= 19.8°土的平均內(nèi)摩擦角：nåhii=1nåci hic = i=1= 18.13KPa土的獎(jiǎng)券平均粘聚：nåhii=1någ i hig = i=1= 179KN / m3土的平均重度：nå hii=12.2護(hù)坡樁（灌注樁）+錨桿支護(hù)方案的設(shè)計(jì)12.2.1護(hù)坡樁（灌注樁）設(shè)計(jì)設(shè)灌注樁樁徑 900mm，樁間距 1500mm,樁長初步擬定 27m，設(shè)四層錨桿支撐圍護(hù)結(jié)構(gòu)，單層錨桿水平間距 1500mm，傾角 15

19、6;。計(jì)算簡(jiǎn)圖（如圖 2-1）圖 2-1 護(hù)坡樁設(shè)計(jì)計(jì)算簡(jiǎn)圖（1）主、土系數(shù)的確定k = tg 2 (450 - f ) = 0.49a2主、土系數(shù)：k= tg 2 (450 + f ) = 2.02p2基坑底端主動(dòng)土強(qiáng)度計(jì)算Ea = (q + gh)ka - 2c ka= (20 +17.9 ´18.1)´ 0.49 - 2 ´18.13 0.49= 143.2 kPa基坑底端土強(qiáng)度計(jì)算Ep = (q + gh)k p + 2c k p= (20 +17.9 ´18.1)´ 0.49 + 2 ´18.13 0.49= 705.7 k

20、Pa（2）內(nèi)力計(jì)算用相當(dāng)梁法進(jìn)行計(jì)算考慮到樁墻與土體之間的摩擦對(duì)土系數(shù)進(jìn)行修正墻前：kp = k × kp = 1.3´ 2.02 = 2.63墻后：kp = k × kp = 0.6 ´ 2.02 = 1.2基坑底面距土為零處的距離：Ea 143.2y = 5.2 mg (k p - ka )17.9 ´ (2.02 - 0.49)相當(dāng)梁法計(jì)算圖示（如圖 2-2）圖 2-2 相當(dāng)梁法計(jì)算圖示計(jì)算支撐反力 Ra ，因設(shè)了四道錨桿相當(dāng)于四個(gè)內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)，可以把四個(gè)值作用在一點(diǎn)進(jìn)行考慮，為了滿足其穩(wěn)定性要求需取 Ra1、Ra 2、Ra3、Ra 4 中

21、最大的一個(gè)，先從 A 點(diǎn)計(jì)算然后求其平均值。由M。=0得：a ()=èRa = 1697 kN解得：= Ra 2 = Ra3 = Ra 4 = 352.8 kNRa1所以，由豎向荷載和為零，即H=0得- ç143.2 ´ 5.2 ´ 1 +R + Raè2解得：R0 = 18.8 kN設(shè)最大彎矩所在位置距離地表為 x ，則最大彎矩為：x 2- x= Ra (x -16.2)- qkaM (x )21d M (x )= 0 ，即令d x143.2x2 + 20 ´ 0.49x -1697 = 018.1´ 6解得： x = 1

22、9.5 mMmax =69 19.5 -16所以，= -6040.4 kNmM max（3）求深度6Rt0 = 5.2 +0g (k p - ka )式中R0 彎矩為零處的支點(diǎn)反力；（kN）k p 土系數(shù)；ka 主動(dòng)土系數(shù)；則有6Rt0 = 5.2 +0g (k p - ka )6 ´18.817.9(2.02 - 0.49)= 5.2 += 7.2m（4）灌注樁截面設(shè)計(jì) 單樁承受得最大彎矩：6040.4= 500.618.1´1.5M mkN 按周邊均勻配筋計(jì)算= 16.5MPafcm取灌注樁采用 C30 ， 混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)值, 級(jí)鋼筋強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f y = 335MPa

23、，保護(hù)層厚度a s = 40 mm，則g s = g - ds = 450 - 40 = 410 mm式中：= r - as ，其中，as 為鋼筋保護(hù)層厚度；rs 縱向鋼筋所在的圓周半徑；（mm）。rs（mm）r 樁的半徑；（mm）= 13297.9設(shè)鋼筋為 3522 ， 縱向鋼筋截面面積： Asmm2 ， 而樁的截面面積：A =2´ 4502 = 635850 mm2。則f y Ask = 0.46fcm A查表得：a = 0.305 ，at = 0.64= 23r 3 sinpa + f A rMfccmy s s式中：M c 單樁抗彎承載力；（Nmm）A 樁得截面面積；（mm2

24、）As 縱向鋼筋截面積；（mm2）（查表）r 樁的半徑；（mm）rs 縱向鋼筋所在的圓周半徑；（mm）。rs = r - as ，其中，as 為鋼筋保護(hù)層厚度；（mm）a 對(duì)應(yīng)于受壓區(qū)混凝土截面面積的圓心角（弧度）與2p 的比值a t 縱向鋼筋截面積與全部縱向鋼筋截面積的比值fcm 混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；（MPa）f y 鋼筋強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；（MPa）= 23r 3 sinpa + f A rMf則有ccmy s s´3.14= 19.5 ´108 （Nmm）= 1950 > 500.6 （Nmm） 故按 3522 配筋滿足要求2.2.2土層錨桿設(shè)計(jì)（1）自由段長度的確定2由

25、于設(shè)了四層錨桿，所以應(yīng)分層進(jìn)行設(shè)計(jì)（如圖 2-3）0 點(diǎn)為土為零的點(diǎn) OE 為假想滑裂面，錨桿與水平面的夾角均為 15°，即 15°。土錨自由段長度 Lf ，按超出滑裂面1.0 米確定。圖 2-3 錨桿分層設(shè)計(jì)計(jì)算簡(jiǎn)圖由正弦定理得土層錨桿自由段長度為：AF × sinæ 45° + f öç2 ÷AO tanèøL=ff 1æöæsinç135° - a ÷sinçè2øè+°19 1

26、an. 4=è = 11.7msinæ° -öç÷èøBG × sinæ 45° + f ö+°ç2 ÷BO tanèø =L=ff 2æöæösinç135° - a ÷° -÷sinçè2øèø+15.1 an 4=è = 9.2msinæ°ö&

27、#231;÷èøCH × sinæ 45° + f öç2 ÷CO tanèøL=ff 3æöæsinç135° - a ÷°sinçè2øè+°11 1 an. 4=è = 6.8msinæ° -öç÷èøDM × sinæ 45° + f ö&#

28、231;2 ÷DO tanèø =L=f 4fæöæsinç135° - a ÷sinçè2øè7.1t5° - 19.8 ö sinæ 45° + 1næç÷çè2øè= 4.3msinæ135° - 19.8° -15°öç÷è2ø= 12m ， Lf 2 = 10

29、m ， Lf 3 = 7m ， Lf 4 = 5m 。Lf 1取（2）錨固段長度的確定Dm = 110 ´1.2 = 132mm錨固段直徑錨固段長度：TpDtL =kmt = k0ghtanf + CTLm =) k( gphtanf + cD k0式中：k 抗拔安全系數(shù)；k0 土層系數(shù)，一般砂土取 1，粘土取 0.5；g 土的重度（KN/m3）；h覆蓋土的高度，一般計(jì)算以錨固段中心到地面的（m）。暫設(shè)錨固段長度為 13m,15m,16m,18m.則錨固段中點(diǎn)埋深：°h剪切強(qiáng)度：t1 = c + s1 tand式中t1 剪切強(qiáng)度（ kPa ）；s1 作用在剪切面上的法向應(yīng)力

30、（ kPa ），s1 = ch ；c 土的d 土的平均粘聚力；（ kPa ）；平均內(nèi)摩擦角；（°）.t1 = c + s1 tand.8ta°n´.´.+=67.11 kPa= 19.7m 取 20 m67La1°ùúû剪切強(qiáng)度：t 2 = c + s 2 tand= 18.13 +17.9 ´11.4 ´ tan19.8°= 91.6 kPa= 14.4m 取 15 m1.6°Laéê3ë剪切強(qiáng)度：t 3 = c + s 3 tand= 18.

31、13 +17.9 ´15.4 ´ tan19.8°=117.4 kPa= 11.3m 取 12 mLa317.4é°ê4ë剪切強(qiáng)度：t 4 = c + s 4 tandn´.´. +=140.6 kPa352.85 ´L=cos15°= 9.4m 取 10 ma 43.14132 ´140.6則四層錨桿的總長度分別為：= La1 + Lf 1 = 12 + 20 = 32mLm1= La2 + Lf 2 = 10 +15 = 20mLm2= La3 + Lf 3 = 7 +1

32、2 = 19mLm3= La4 + Lf 4 = 5 +10 = 15mLm4（3）錨桿截面A = kmj Ntf ptk式中：f ptk 預(yù)應(yīng)力鋼筋抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值， MPa ；kmj 安全系數(shù)。A = kmj Nt= 1625mmf ptk所以鋼筋可以選用 325。樁頂冠梁：截面積 1500×800 ，澆注砼 C30，配筋 1416，箍筋、加強(qiáng)筋規(guī)格見附圖。腰梁大樣詳圖附圖。2.2.3穩(wěn)定性驗(yàn)算（1）整體穩(wěn)定性驗(yàn)算由于圍護(hù)樁深度比較大，且錨桿比較長，比較密，這些對(duì)提高邊坡抗滑移能力是有利的，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，可不驗(yàn)算該邊坡的整體穩(wěn)定性。（2）滑移穩(wěn)定性驗(yàn)算3樁長 24.5m，開挖深度 18

33、.1m,深度 8m，假想鉸在開挖面以下 5.2m，土錨全長分別352.8為 32 m、20 m、19 m、15 m。 N= N= N= N=365.2kNt1t 2t 3t 4cos15°自由段長度分別為 12 m，10 m，7 m，5 m 錨桿傾角 15°，土層內(nèi)摩擦角f = 23° ，內(nèi)聚力 C18.13kPa,土體重度 17.9kN/m³，土體與樁體之間的摩擦角取 20º，超載 20kPa。（a）第一層錨桿由克蘭茨方法（如圖 2-4）： od 為代替墻，a = 15°,ac = 12m,co = 20m.aoosdina = s

34、in1532h1錨桿 距所以ara> fq如果q > f 計(jì)算時(shí)需計(jì)算地面附加荷載；如果q < f 則不需要計(jì)算地面附加荷載。圖 2-4 克蘭茨法計(jì)算簡(jiǎn)圖 滑動(dòng)面以上土體7.5 + 1´ 32 ´ cos15° ´1.5 ´= 11038kNG2 擋土樁的主動(dòng)土Eah = 2 ´17.9 ´ 23.3 ´2 代替墻的主動(dòng)土= 2849kNE=´17.9 ´ 7.52 ´1.= 546.43kN1h2 求最大可能受到的水平力+ G + E1Eah - E1hK=AH1

35、+ ta= 284546.43 += 2095kNKAH2095 f = 5.7 > 1.5YAH365.2所以第一層錨桿滿足滑移穩(wěn)定性驗(yàn)算。根據(jù)第一層錨桿滑移穩(wěn)定性驗(yàn)算原理其余各層計(jì)算結(jié)果列表如下：表 2-1錨桿穩(wěn)定性驗(yàn)算數(shù)據(jù)表由上表可以看出二、三、四層錨桿錨桿穩(wěn)定性系數(shù)> 1.5 ，滿足(2)基坑底部土體坑隆起穩(wěn)定性驗(yàn)算4滑移穩(wěn)定性驗(yàn)算?；拥撞客馏w坑隆起穩(wěn)定性驗(yàn)算可采用下式驗(yàn)算：r2 DN q + cNck =r + (H + D) + qs1fæöp tanfN = etan45 += 2.7442°ç2 ÷qè&

36、#248;N=- 1 = 5.4NPCtanjr = r = 17.9kN / m312則有坑隆起安全系數(shù)r2 DN q + cNck =r + (H + D) + qs1= 1.73 > 1.5所以樁錨進(jìn)行支護(hù)的基坑各穩(wěn)定性都符合要求，設(shè)計(jì)合格。式中：r1 坑外地表至支護(hù)墻底各土層天然重度平均值（kN/m3）；r2 坑內(nèi)開挖面以下至支護(hù)墻底各土層天然重度c 支護(hù)墻底處的地基土粘聚力（kN/m3）；q 坑外地面上部附加荷載（kPa）；平均值（kN/m3）；錨桿層數(shù)代替墻高（m）滑動(dòng)面以上土體(kN)擋土樁的主動(dòng)土(kN)代替墻的主動(dòng)土(kN)最大可能受到的土(kN)穩(wěn)定性系數(shù)第二層4.5

37、49932849193.128707.8第三層32715284999.13065.38.4第四層2.61634284979.13416.29.4H 基坑開挖深度（m）；D 墻體入土深度（m）；Nq ， Nc 地基承載力系數(shù)；j 支護(hù)墻底處的粘聚力（kPa）；k s 支護(hù)墻底地基承載力安全系數(shù)。根據(jù)基坑重要性等級(jí)，一級(jí)基坑取2.5；二級(jí)基坑取 2.0；三級(jí)基坑 1.7。2.3連續(xù)墻設(shè)計(jì)與計(jì)算2.3.1土計(jì)算計(jì)算簡(jiǎn)圖（如圖 2-5）土圖 2-5連續(xù)墻計(jì)算簡(jiǎn)圖e0 = (q + rH )ka - 2c= 9.8 kPaka= 20 ´ 0.49e1 = (q + rH )ka - 2c=4

38、6.6kPakae2 = (q + rH )ka - 2c=88.1kPakaea = (q + rH )ka - 2cka=109.5 kPa按 1/2 分擔(dān)法計(jì)算支撐反力 R1 , R22.3.2R = 1 (e + e )H = 253.8 kPa1o112R = 1 (e + e )H = 404.1 kPa212222.3.3嵌入深度計(jì)算1 S= SABCDOFED2121´ DC × AD =(FO + ED)× OD即，2ED = rhk p + 2c k pea (6.1 + x) = (28.5x + 51.3 + 51.3)xx = 4.9 m

39、解得取嵌入深度為 5m,連續(xù)墻總體深度為 23.1m.根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，H < 28 m，墻厚取 600mm。2.3.4基坑穩(wěn)定性分析(1)整體穩(wěn)定性驗(yàn)算（a）基坑整體穩(wěn)定性驗(yàn)算一般采用試算法來確定最圓弧滑動(dòng)面圓心位置，（如圖 2-6） 6圖 2-6 條分法計(jì)算原理以及最圓弧滑動(dòng)面圓心位置確定簡(jiǎn)圖首先根據(jù)坡角a ，畫圖查出坡底角 b1 和 b 2 的角度線，其交點(diǎn)為O，該點(diǎn)即為最危險(xiǎn)滑動(dòng)面圓弧圓心。 由 A 點(diǎn)垂直向下引出線段高 H（即邊坡高度）得 C 點(diǎn)位置，再由 C 點(diǎn)水平向右量取4.5H 得 D 點(diǎn)位置； 在 DO 延長線上找若干點(diǎn) O1 ，O2 ，O3 、··&#

40、183; ，作為滑動(dòng)圓心，再畫出坡腳計(jì)算邊坡得穩(wěn)定性安全系數(shù) K,找出 K 值較小點(diǎn) Oi ； 過 Oi 點(diǎn)畫 DO 延長線的垂線，再在其垂線上找若干點(diǎn)作為滑動(dòng)圓心，試算 K 值，直到找出 K 的最小點(diǎn)，此點(diǎn)即為最圓弧滑動(dòng)面圓心 O。（b）條分法抗滑安全系數(shù)計(jì)算按找出滑動(dòng)圓心畫滑動(dòng)圓?。ㄈ鐖D 2-6），將滑動(dòng)圓弧分成 8 條，每條寬度為 2m，將任意分條的土自重 Wi 分解為切向力 Ti 和法向力 Ni ，若考慮圓弧滑動(dòng)面上的土的粘聚力 c，則抗滑安全系數(shù) K 的計(jì)算公式為：nnåcili+ å(qb + Wi )cosqi tanjiK = i=1i=1nå(q

41、bi + Wi )sinqi i=1式中：Wi 分條的土自重（KN/m）；q 地面均布荷載(KN/m2)；Ci 分條的內(nèi)聚力(KN/m2)；li 分條圓弧的長度（m）；ri 分條土體重度（KN/m3）；n 分條數(shù)量；bi 、 hi 分別為分條的寬度、厚度（m）；qi 、j i 分別為分條的坡角、內(nèi)摩擦角（°）。由圖 2-6 量取得：表 2-2條分法抗滑安全系數(shù)值計(jì)算得 K = 1.76 > 1.5 基坑整體穩(wěn)定。(2)坑底土體抗隆起驗(yàn)算（如圖 2-7）量取項(xiàng)目li （m）qi （°）bi （m）hi （m）j i （°）第一條2.07415217.8515第

42、二條2.14621217.621第三條2.25227216.827第四條2.40934215.734第五條2.64741214.441第六條3.04149210.449第七條3.8255827.158第八條7.3927124.771圖 2-7 坑底土體抗隆起驗(yàn)算簡(jiǎn)圖抗滑力矩= C h ´ OB + pC ´ OB 212滑動(dòng)力矩= 1 (q + rh)´ OB 22抗滑安全系數(shù)= 抗滑力矩= 12.1´ 253.8 + 6.1´ 404.1 3.2(20 + 18.1´17.9)´ 5滑動(dòng)力矩抗滑穩(wěn)定性系數(shù)滿足要求。(3)抗

43、傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算Pp Lp + Tc LcF =Pa La - M式中Pa 最后一道支撐點(diǎn)以下墻外側(cè)主動(dòng)土的合力;p = 1 (88.1 + 109.5)´11 = 1086.8 kPaa2Pp 基坑開挖面以下墻內(nèi)側(cè)土的合力;pp = (2ck p )= 689.4 kPak p + rH k p + 2cTc 墻底端土層的抗水平剪力;Tc =746.2kNM 墻身在最后一道支撐點(diǎn)截面處允許彎距值;M =832.5 kNmLp , La , Lc 分別為 Pp , Pa , Tc 至最后一道支撐點(diǎn)的距離.La =5.5m,Lp =8.5m,Lc =11m.PP LF =則有：PaLa

44、- M= 689.4 ´ 8.5 + 764.2 ´111086.8 ´ 5.5 - 832.5= 2.76 > 1.5基坑抗傾覆滿足要求.(4)地基承載力驗(yàn)算當(dāng)開挖面以下形成滑動(dòng)面時(shí)，因支擋結(jié)構(gòu)背側(cè)土體下沉，其垂直面上得土體抗剪強(qiáng)度難以發(fā)揮，開挖面以上土得垂直將減少。（如圖 2-8）圖 2-8 太沙基派克法驗(yàn)算簡(jiǎn)圖基坑地面 OB 處總：P = (rH + q) Bj -tH2面積上的：PP =vBj2式中：B j 基坑最滑動(dòng)面與地面的交點(diǎn)到基坑邊緣的距離；t 土體抗剪強(qiáng)度。t = cpK =lpv(17 9 18.1.20)´+1´6=

45、216= 1.62 > 1.5安全系數(shù)滿足基坑地基承載力驗(yàn)算。2.4土釘墻+護(hù)坡樁（灌注樁）+錨索由于基坑深度較深現(xiàn)把基坑分為 5.6 米以上以及以下兩個(gè)部分，其中 5.6 米以上采用土釘墻支護(hù)，5.6 米以下選用護(hù)坡樁+預(yù)應(yīng)力錨索對(duì)基坑側(cè)壁進(jìn)行支護(hù)。2.4.1上部土釘支護(hù)設(shè)計(jì)2.4.1.1土釘構(gòu)件及有關(guān)參數(shù)的選定 放坡：放坡系數(shù) 0.2 土釘傾角：暫設(shè)為8° 土釘鋼筋采用 18 鋼筋 土釘孔徑：100 m m 土釘長度：擬采用 3 層土釘，豎向間距分別為 1.5m，1.4 m，1.4 m；長度均為 6 m 土釘水平間距 1.50 m 面層鋼筋網(wǎng)配置：6.5，200*200，搭

46、接長度 500 m 土釘鋼筋與噴射混凝土面層的連接：在土釘端部兩側(cè)沿土釘長度方向焊上短鋼筋，并與面層內(nèi)連接相鄰?fù)玲敹瞬康耐ǔ＜訌?qiáng)筋相互焊接。 鋼筋網(wǎng)噴射混凝土面層的厚度取 100 m m，混凝土強(qiáng)度等級(jí) C20 頂部采用素混凝土護(hù)頂，寬度為 0.5 m2.4.1.2土釘穩(wěn)定性驗(yàn)算(土條法)(1)內(nèi)部穩(wěn)定性分析基本假設(shè)：(a) 土釘體的設(shè)置部影響原位土體滑裂面的形狀和?；衙孀鳛閳A弧面這里稱為“臨界滑裂面”； 破壞時(shí)，土釘?shù)淖畲罄瓚?yīng)力和阿剪應(yīng)力出現(xiàn)在土釘穿過臨界滑裂面的位置上； 部考慮土釘?shù)目估饔茫?土體抗剪強(qiáng)度沿著滑裂面全部發(fā)揮； 土體強(qiáng)度參數(shù)，取土層厚度平均值。(b)臨界滑裂面的確定（擬用

47、費(fèi)化紐期經(jīng)驗(yàn)法） 按經(jīng)驗(yàn)給出邊坡的破面圖，(如圖 2-9)； 根據(jù)費(fèi)化紐期經(jīng)驗(yàn)法確定圓心角為 62 度； 將滑動(dòng)土體劃分為 6 條豎直直線，第 1-5 條的寬度均為 1.0 m ，第 6 條的寬度為1.2 m ； 量取豎向中心線至滑動(dòng)圓弧圓心的距離a i ；根據(jù) sinq = 0.1198ai ，求qi 。則有：q1 = 60°,q2 = 46°,q3 = 36°,q4 = 28°,q5 = 20°,q6 = 12° ； 從圖上分別量取土條的豎向中心線高度 hi ，計(jì)算各土條的重度 wi = gbi hi 及切向分力為 wi sinq

48、i 和法向分力 wi cosqi ，列入表中（表 2-3）圖 2-9 臨界滑裂面的確定簡(jiǎn)圖表 2-3土條各參數(shù) 計(jì)算滑動(dòng)圓弧 AC = L 的長度： AC = p ´ 60° ´ 7.8 = 8.2m ，滑裂面弧長180L1 = 2.5M ,L2 = 1.4m,L3 = 1.3,L4 = 1.1m,L5 = 1.0m,L6 = 1.0m ； 安全系數(shù)：= S(ci hi + wi cosqi tanji )FsSw sinqii土條編號(hào)土條寬度（m）土條中心高度（m）土條重量 wiqi（度）wi sinqiwi cosqi11.01.318.56016.09.32

49、1.02.839.54628.427.431.03.752.23629.443.341.04.360.62828.553.551.03.448.02016.445.061.21.220.33124.219.9å122.9198.4= cl + tanjSwi cosqiSwi sinqi18.13 ´ 8.2 + tan19.8° ´198.4122.91.8(2)內(nèi)部整體穩(wěn)定性分析é(W + Q )cåêii=ëFs式中Fs 土釘 內(nèi)部穩(wěn)定安全系數(shù)； H £ 6m,Fs = 1.2; H = 6 -H

50、³ 12m,Fs ³ 1.4Wi 土條i 的自重Qi 土條i 的地表荷載a i 土條i 底面中點(diǎn)切線與水平面之間的夾角（度）j j 土條i 底面所處第 j 層土的內(nèi)摩擦角（度）c j 土條i 底面所處第 j 層土的粘聚力 (kPa)Rk 破壞面上第 K 排土釘?shù)淖畲罄Π椿衙嫱鈧?cè)土釘抗拔條件： R = pd0 Lat按滑裂面內(nèi)側(cè)土釘抗拔條件： R = pd0 (L - La )t + R1pd 2按土釘材料抗拉屈服條件： R = 1.1（其中t = 3.3 ）f yk4R =R=)´54= 65 kNRk 取shk 第 K 排土釘?shù)乃介g距 (m)b k 第 K

51、 排土釘軸線與該處破壞面切線的夾角（度）Di 土條i 的寬度(m)則有：éù Di+RkRk(W + Q )cos a tanjåê+ sin b tanj + ccos bk úiiiikijcos aSSëûF =hkihk(W + Q )sina åiisi= 1.42 > 1.3是安全的。(3)土釘抗拔力驗(yàn)算(如圖 2-10)圖 2-10土釘抗拔力驗(yàn)算簡(jiǎn)圖抗拔力驗(yàn)算公式如下1cosqN =× P × S × Svh式中q 土釘?shù)膬A角；Pq 土釘長度中點(diǎn)所處位置上的側(cè)； P

52、 = Pl + Pq ， Pq = ka qPl 土釘長度中點(diǎn)所處深度位置上又 2 支護(hù)土體自重引起的側(cè)；ka 主動(dòng)土系數(shù)；f ö2 æ= tanç 45° -÷ = 0.49 2kaèøg 土的重度；H 基坑深度；S x 土釘水平間距（m）；S y 土釘垂直距離 （m）；則有Pq = 0.49 ´ 20 = 9.8KPaPl = Pm土釘各受力值見下表：5 ´ 0.49 ´14.1´表 2-4土釘各受力值表土釘設(shè)計(jì)應(yīng)力應(yīng)滿足下列要求：pd 2Fsd N £ 1.1´f yk42´ 335即486.2 £ 93.7得：成立固滿足要求。土釘還應(yīng)滿足：+ Fsd NL ³ L1pd t0表 2-5各層土釘計(jì)算數(shù)據(jù)表土釘層數(shù)（上至下）L1Fsd Npd0tL + Fsd N1pd t0L13.82.035.83623.13.06.16土釘層數(shù)Pq （kPa）Pl （kPa）豎向 Sv （m）水平 Sh （m）N19.819.41.51.566.329.819.41.41.56239.819.41.41.562(4)外部整體穩(wěn)