土木工程畢業(yè)論文 基坑開(kāi)挖圍護(hù)設(shè)計(jì)方案

目 錄 前 言 .1 第一章 工程概況 .2 第一節(jié) 工程概述 .2 第二節(jié) 工程地質(zhì)條件 .3 一、氣象概況 .3 二、地形地貌 .3 三、工程地質(zhì) .3 第三節(jié) 水文地質(zhì)條件 .4 一、地下水類(lèi)型 .4 二、地下水的腐蝕性評(píng)價(jià) .5 第四節(jié) 抗震設(shè)計(jì) .5 第五節(jié) 護(hù)坡設(shè)計(jì)參數(shù) .5 第二章 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .7 第一節(jié) 施工方法的論證 .7 第二節(jié) 圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式的選擇 .7 一、基坑等級(jí)及變形控制標(biāo)準(zhǔn) .7 二、基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案比選 .7 三、鋼支撐和錨索施工比較 .8 第三節(jié) 基坑支護(hù)中荷載的計(jì)算 .9 一、荷載與組合 .9 二、水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值 .9 三 水平抗力標(biāo)準(zhǔn)值 .10 第四節(jié) 護(hù)坡樁設(shè)計(jì) .11 一、嵌固深度計(jì)算 .11 二、鋼筋混凝土樁設(shè)計(jì) .17 三、施工方案設(shè)計(jì) .20 第五節(jié) 錨桿設(shè)計(jì) .20 一、計(jì)算錨桿承載力 .21 二、錨桿自由長(zhǎng)度計(jì)算 .22 三、錨桿錨固段長(zhǎng)度計(jì)算 .22 四、錨桿參數(shù)最終確定 .22 第三章 鉆孔灌注樁施工 .24 一 、 泥漿護(hù)壁施工法 .24 二、鉆孔灌注樁常見(jiàn)施工問(wèn)題 .25 第四章 基坑穩(wěn)定性驗(yàn)算 .27 第一節(jié) 整穩(wěn)定性驗(yàn)算 .27 第二節(jié) 抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算 .27 第三節(jié) 抗滑移穩(wěn)定性 .28 第四節(jié) 坑底土隆起穩(wěn)定性驗(yàn)算 .28 結(jié) 論 .30 致 謝 .31 參考文獻(xiàn) .32 附圖一 擬建場(chǎng)地平面及樁的布置圖 附圖二 圍護(hù)樁配筋圖 附 圖 三 基 坑 坑 壁 剖 面 圖 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 前 言 基坑工程是指建筑物和構(gòu)筑物的地下結(jié)構(gòu)部分施工時(shí)，所進(jìn)行的基坑開(kāi)挖、工程降水 和基坑支護(hù)，同時(shí)，對(duì)周?chē)慕ㄖ?、?gòu)筑物、道路和地下管線(xiàn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和維護(hù)，以確保 正常、安全施工的綜合性工程。 一般情況下，基坑支護(hù)是臨時(shí)措施，地下室主體施工完成時(shí)支護(hù)體系即完成任務(wù)，與 永久性結(jié)構(gòu)相比臨時(shí)結(jié)構(gòu)的安全儲(chǔ)備要求可小一些，由于其安全儲(chǔ)備較小，因此具有較大 的風(fēng)險(xiǎn)性。巖土工程區(qū)域性很強(qiáng)，巖土工程中的基坑工程區(qū)域性更強(qiáng)，如軟粘土地基、軟 土地基、砂土地基、黃土地基等工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件不同的地基中基坑工程差異性很 大，同一城市不同區(qū)域也有差異?；庸こ痰闹ёo(hù)體系設(shè)計(jì)施工和土方開(kāi)挖都要因地制宜， 根據(jù)本地情況進(jìn)行?；庸こ痰闹ёo(hù)體系設(shè)計(jì)與施工和土方開(kāi)挖不僅與工程地質(zhì)和水文地 質(zhì)條件有關(guān)，還與基坑相鄰建筑物、構(gòu)筑物及市政地下管線(xiàn)的位置、抵御變形的能力、重 要性以及周?chē)鷪?chǎng)地條件等有關(guān)，這就決定了基坑工程具有很強(qiáng)的個(gè)性。 正是由于基坑工程具有很強(qiáng)的區(qū)域性和個(gè)性，因此根據(jù)不同的區(qū)域和個(gè)性特征，研究 相應(yīng)的基坑穩(wěn)定性、支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力及變形以及周?chē)貙拥奈灰茖?duì)周?chē)ㄖ锖偷叵鹿芫€(xiàn) 等的影響及保護(hù)的計(jì)算分析，以便采取經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的基坑支護(hù)方案，就具有重要的理論意 義和實(shí)際效益。與分析、計(jì)算方法的進(jìn)步相對(duì)應(yīng)的是基坑開(kāi)挖技術(shù)，特別是支護(hù)技術(shù)的日 臻完善，并出現(xiàn)了許多新的支護(hù)結(jié)構(gòu)形式與穩(wěn)定邊坡的方法。 本文結(jié)合北京市地鐵八號(hào)線(xiàn) 01 標(biāo)段(西三旗車(chē)站) 地下結(jié)構(gòu)挖方工程，根據(jù)基坑地質(zhì)條 件和周?chē)h(huán)境的特殊性，選擇鋼筋混凝土灌注樁加錨桿的基坑開(kāi)挖圍護(hù)方案，并對(duì)組合圍 護(hù)結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算。依據(jù)建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程 （JGJ12099）等規(guī)范，采用 整體等值梁法的計(jì)算方法計(jì)算樁長(zhǎng)、支點(diǎn)內(nèi)力、最大彎矩；對(duì)混凝土灌注樁進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 與驗(yàn)算，確定樁徑、樁身配筋；對(duì)冠梁與腰梁進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。最終編制了基坑開(kāi)挖圍護(hù)設(shè) 計(jì)方案。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 第一章 工程概況 第一節(jié) 工程概述 工程名稱(chēng)：北京市地鐵八號(hào)線(xiàn) 01 標(biāo)段(西三旗車(chē)站) 基坑開(kāi)挖支護(hù)工程。工程照片見(jiàn)下 圖： 圖 1-1 工程實(shí)際照片 工程概況：西三旗站是北京地鐵 8 號(hào)線(xiàn)二期工程第三座車(chē)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(hào)線(xiàn)首批開(kāi)工車(chē)站。 車(chē)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(guó)石油天然氣集團(tuán)直屬機(jī)關(guān)黨校、新 龍批發(fā)市場(chǎng)；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(xiàn)復(fù)雜，道路規(guī)劃紅線(xiàn)寬 45m，主路寬 16m，雙向 4 車(chē)道， 路口西側(cè)局部段雙向 6 車(chē)道，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)規(guī)劃；西三旗東路規(guī)劃紅線(xiàn)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(rùn)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 12.513.7，極端最高氣溫 42.2，極端最低氣溫-15 。全市多年平均降水量為 626mm，降水量的年變化大，年內(nèi)分配也不均，汛期（6 8 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(xiàn)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(shì)基本平緩，地面以市政道路為主，路面平坦，地面標(biāo)高為 3740m。 三、工程地質(zhì) 施工場(chǎng)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(chē)站主要位于粉土和粘土層，底板位于粉質(zhì)粘土層。 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 鉆孔孔口地面高程介于 3.40m5.05m ，平均 3.71m。場(chǎng)地照片如下圖 1-2： 圖 1-2 場(chǎng)地照片 根據(jù)野外鉆探資料，擬建場(chǎng)地從上至下分布的地土層為： 1、人工填土層： 粉質(zhì)粘土素填土層：黃褐色，稍濕，稍密，以粉質(zhì)粘土為主，含少量碎磚屑、植物 根等，結(jié)構(gòu)松散，無(wú)層理。 粉土素填土2 層：黃褐色，稍濕，稍密，以粉土為主，含少量碎磚屑、植物根等， 結(jié)構(gòu)松散，無(wú)層理。 建筑垃圾雜填土6 層：雜色，稍濕，稍密中密，以碎石塊、水泥塊為主，砂、石 及粘性土充填。 新近沉積層： 粉質(zhì)粘土層：黃褐色，軟塑可塑，含氧化鐵、氧化錳，土質(zhì)結(jié)構(gòu)差，無(wú)層理。 粉土2 層：黃褐色，稍濕濕，稍密，含氧化鐵、氧化錳，土質(zhì)結(jié)構(gòu)差，無(wú)層理。 2、一般第四紀(jì)沖洪積沉積層： 粉質(zhì)粘土層：黃褐褐黃色，可塑，含氧化鐵、云母。 粉土2 層：黃褐褐黃色，稍濕濕，稍密中密，含氧化鐵、氧化錳等、云母、 鈣質(zhì)結(jié)核等。 粉質(zhì)粘土層：灰黃褐灰色，可塑，含氧化鐵、云母，少量有機(jī)質(zhì)等。 粉土2 層：灰黃褐灰色，稍濕飽和，含氧化鐵、云母，少量有機(jī)質(zhì)等。 細(xì)砂4 層：灰黃褐灰色，濕飽和，主要礦物成分是石英、長(zhǎng)石、云母。 粉質(zhì)粘土層：褐黃色，可塑，含氧化鐵、云母等。 粉土2 層：褐黃色，濕飽和，中密密實(shí)，含氧化鐵、云母等。 粉砂3 層：褐黃色，濕飽和，中密，主要礦物成分是石英、長(zhǎng)石、云母。 細(xì)砂4 層：褐黃色，濕飽和，密實(shí)，主要礦物成分是石英、長(zhǎng)石、云母。 粉質(zhì)粘土層：黃灰褐灰色，可塑，含氧化鐵、氧化錳等。 粉砂3 層：灰褐黃褐色，飽和，密實(shí)，主要礦物成分是石英、長(zhǎng)石、云母。 粉質(zhì)粘土層：灰黃褐黃色，可塑，含氧化鐵、云母等。 粘土1 層：灰黃褐黃色，可塑，含氧化鐵、云母等。 粉土2 層：灰黃褐黃色，濕飽和，密實(shí)，含氧化鐵、云母等。 細(xì)砂4 層：灰黃褐黃色，密實(shí)，主要礦物成分是石英、長(zhǎng)石、云母。 粉質(zhì)粘土層：褐灰色，可塑，含氧化鐵、云母，少量有機(jī)質(zhì)等。 粘土1 層：灰褐褐灰色，可塑，含氧化鐵、云母，少量有機(jī)質(zhì)等。 粉土2 層：褐黃色，飽和，密實(shí)，含氧化鐵、云母。 粉砂3 層：褐黃色，飽和，密實(shí)，主要礦物成分為石英、長(zhǎng)石、云母。 中砂5 層：褐黃色，飽和，密實(shí)，主要礦物成分為石英、長(zhǎng)石、云母，含少量圓礫。 粗砂6 層：褐黃色，飽和，密實(shí)，主要礦物成分為石英、長(zhǎng)石、云母。 圓礫8 層：雜色，飽和，密實(shí)，一般粒徑 23mm，最大粒徑 2cm，圓礫含量約 60，含少量卵石，主要母巖成分為巖砂、礫巖，中粗砂充填。 卵石9 層：雜色，飽和，密實(shí)，一般粒徑 23cm，最大粒徑 5cm，卵石含量約 60，主要母巖成分為砂巖、礫巖，中粗砂充填。 粉質(zhì)粘土層：褐黃色，可塑，含氧化鐵、云母、鈣質(zhì)結(jié)核。 粘土1 層：褐黃色，可塑硬塑，含氧化鐵、云母、鈣質(zhì)結(jié)核。 粉土2 層：褐黃色，濕飽和，密實(shí)，含氧化鐵、云母等。 細(xì)砂4 層：褐黃色，濕飽和，密實(shí)，主要礦物成分為石英、長(zhǎng)石、云母。 粉砂3 層：褐黃色，飽和，密實(shí)，主要礦物成分為石英、長(zhǎng)石、云母。 粉質(zhì)粘土層：褐灰褐黃色，可塑，含氧化鐵、鈣質(zhì)結(jié)核。 粘土1 層：褐灰褐黃色，可塑硬塑，含氧化鐵、鈣質(zhì)結(jié)核。 粉土2 層：褐灰褐黃色，飽和，密實(shí)，含氧化鐵、云母、鈣質(zhì)結(jié)核。 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 中砂5 層：褐黃色，飽和，密實(shí)，主要礦物成分為石英、長(zhǎng)石、云母。 粉質(zhì)粘土層：褐灰褐黃色，可塑，含氧化鐵、云母、鈣質(zhì)結(jié)核，見(jiàn)少量螺殼。 粘土1 層：褐灰褐黃色，可塑硬塑，含氧化鐵、云母、鈣質(zhì)結(jié)核，少量有機(jī)質(zhì)。 粉土2 層：黃褐褐灰色，飽和，密實(shí)，含氧化鐵、云母、少量有機(jī)質(zhì)。 細(xì)砂4 層：褐黃色，飽和，密實(shí)，主要礦物成分為石英、長(zhǎng)石、云母。 中砂5 層：褐黃色，飽和，密實(shí)，主要礦物成分為石英、長(zhǎng)石、云母。 卵石9 層：雜色，飽和，密實(shí)，亞圓形，最大粒徑 5cm，一般粒徑 23cm，主要母 巖成分為巖砂、礫巖，中粗砂充填。 粘土1 層：褐黃色，可塑硬塑，含氧化鐵、云母。 車(chē)站主要位于粉土和粘土層，底板處于粘土層。 第三節(jié) 水文地質(zhì)條件 一、地下水類(lèi)型 擬建場(chǎng)地下 38m 深度范圍內(nèi)主要揭露了 3 層地下水，第一層為臺(tái)地潛水，第二層為層 間水，第三層為潛水承壓水。 第一層：臺(tái)地潛水，初見(jiàn)水位埋深 2.67.9m ，絕對(duì)標(biāo)高 36.7741.47m ；靜止水位埋 深 2.67.7m，絕對(duì)標(biāo)高 36.9741.47m 。地下水的主要補(bǔ)給來(lái)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(chǎng)地北側(cè)較 連續(xù)分布，在場(chǎng)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(jiàn)水位埋深 9.2 11.6m，絕對(duì)標(biāo)高 32.6034.86m；靜止水位埋深 8.211.2m，絕對(duì)標(biāo)高 32.9034.81m。 地下水主要接受側(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(chǎng)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(jiàn)水位埋深 24.826.5m，絕對(duì) 標(biāo)高 17.6319.30m；靜止水位埋深 23.525.2m ，絕對(duì)標(biāo)高 18.7120.60m。該層水具有 微承壓性，在整個(gè)場(chǎng)地范圍內(nèi)連續(xù)分布，由于位于基坑開(kāi)挖深度以下，對(duì)基礎(chǔ)施工影響不 大。 二、地下水的腐蝕性評(píng)價(jià) 本次勘察在 XSQC02、Z3-XSQ-011、Z3-XSQ-019 鉆孔中共采取地下水試樣 6 組， 在室內(nèi)對(duì)其做了腐蝕性測(cè)試，根據(jù)其測(cè)試結(jié)果，依據(jù)巖土工程勘察規(guī)范 （GB 500212001）第 12.2 條及鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)暫行規(guī)定 （鐵建設(shè)【2005】157 號(hào)）3.3 條有關(guān)條款，判定地下水對(duì)基礎(chǔ)材料的腐蝕性見(jiàn)下表： 表 1-1 地下水的腐蝕性評(píng)價(jià) 對(duì)建筑材料的腐蝕性孔號(hào) 取水 深度 （m ） 取水 日期 砼 鋼筋砼中鋼筋 （干濕交替） 鋼筋砼中鋼筋 （長(zhǎng)期浸水） 鋼結(jié)構(gòu) XSQC02 6.3 07.5.19 弱腐蝕性 弱腐蝕性 XSQC02 9.1 07.5.19 弱腐蝕性 弱腐蝕性 XSQC02 25.0 07.5.20 弱腐蝕性 弱腐蝕性 經(jīng)綜合分析判定，擬建場(chǎng)地地下水對(duì)砼結(jié)構(gòu)不具腐蝕性，在長(zhǎng)期浸水情況下對(duì)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(duì)鋼筋砼結(jié)構(gòu)中的鋼筋具弱腐蝕性，對(duì)鋼 結(jié)構(gòu)具有弱腐蝕性。 本次勘察并在 Z3-XSQ-003、Z3-XSQ-009、Z3-XSQ-020取代表性土試樣 4 組， 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 做了土的腐蝕性測(cè)試，結(jié)果詳見(jiàn)附件“土的浸出液分析報(bào)告”，根據(jù)巖土工程勘察規(guī)范 （GB 500212001）第 12.2 條判定，場(chǎng)地土對(duì)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(chǎng)地歷年最高地下水位曾接近自然地面，絕對(duì)標(biāo)高 44.00m 左右，近 35 年最高 地下水位絕對(duì)標(biāo)高為 40.00m 左右?？垢∷豢砂礆v年最高水位絕對(duì)標(biāo)高 42.50m 進(jìn)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(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖 （GB163062001）和建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范 （GB500112001）附錄 D 及 鐵路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范 （GB50111-2006）綜合考慮，擬 建場(chǎng)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 0.20g。 2、建筑場(chǎng)地分類(lèi) 本次勘察在 XSQC02、Z3-XSQ-003、Z3-XSQ-009 和 Z3-XSQ-015鉆孔中分別 進(jìn)行了全孔波速測(cè)試，經(jīng)實(shí)測(cè)其 25m 深度范圍內(nèi)土層等效剪切波速值分別為 236 m/s、231.86m/s、233.27m/s 和 228.26m/s，根據(jù)鐵路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范 （GB501112006）第 4.0.1 條判定，場(chǎng)地土類(lèi)型為中軟土，場(chǎng)地類(lèi)別為類(lèi)。 3、液化判別 根據(jù)鐵路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范 （GB501112006）附錄 B 進(jìn)行判別，擬建場(chǎng)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=30kPa 考慮。 基坑支護(hù)后剖面變形按 1 級(jí)控制。 車(chē)站深度范圍內(nèi)土層主要參數(shù)如下表： 表 1-2 土層參數(shù)表 重度 粘聚力 內(nèi)摩擦角 厚度 層號(hào) 土類(lèi)名稱(chēng) (kN/m3) (kPa) (度) （ m） 素填土 20.1 8.00 18.00 1.8 2 粉土 19.3 8.00 24.00 2.6 2 粉土 20.0 10.00 25.00 3 粉質(zhì)粘土 19.9 17.00 22.00 2.3 2 粉土 20.2 6.00 26.00 0.7 4 細(xì)砂 19.5 0.00 35.00 2.4 粉質(zhì)粘土 20.5 21.00 22.00 2.5 粉質(zhì)粘土 19.8 21.00 23.00 9.3 注：基坑周邊按強(qiáng)夯后考慮參數(shù)取值。 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 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(guó)內(nèi)地鐵車(chē)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(chē)站現(xiàn)場(chǎng)選定站位實(shí)際情況，對(duì)以下三種方法進(jìn)行多方面比較，具體 優(yōu)缺點(diǎn)詳見(jiàn)下表。 表 2-1 車(chē)站常用施工方法比較表 項(xiàng) 目 明挖法 蓋挖法 暗挖法 對(duì)地面交通影響 大，需中斷交通 較大，需短期占部分道路 對(duì)交通無(wú)影響 對(duì)地下管線(xiàn)影響 大，管線(xiàn)改移多 部分管線(xiàn)需要改移 不需改移管線(xiàn) 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(zhǎng) 土建造價(jià) 低 較高 高 西三旗站所處站位，地下管線(xiàn)及道路有導(dǎo)改條件，通過(guò)地上、地下情況分析比較，車(chē) 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(jí)及變形控制標(biāo)準(zhǔn) 本車(chē)站標(biāo)準(zhǔn)段基坑寬度 22.3 米，基坑深度約 18.3 米，基坑附近無(wú)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(hào)線(xiàn)二期工程技術(shù)要求，本明挖基坑 變形控制等級(jí)為一級(jí)，基坑變形控制標(biāo)準(zhǔn)為:地面最大沉降量 0.15%H；圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大水平 位移0.2%H，且 30mm。 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(xiàn)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。 明挖法施工中圍護(hù)結(jié)構(gòu)的主要型式見(jiàn)下表 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 表 2-2 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(kāi)挖 1、施工簡(jiǎn)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(duì)地層土質(zhì)條件要求較高。 2、需要場(chǎng)地加大，基坑深度不 能過(guò)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(duì)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(duì)地面沉降控制好。 1、成孔需專(zhuān)門(mén)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(zhuān)門(mén)的成槽設(shè)備； 2、需要足夠的施工場(chǎng)地； 3、對(duì)城市環(huán)境污染大。 造價(jià)相對(duì) 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(mǎn) 足強(qiáng)度和剛度要求； 3、基坑外降水，地下水位低時(shí)優(yōu)勢(shì)明 顯； 1、對(duì)城市環(huán)境有一定影響； 2、施工工藝較復(fù)雜。 造價(jià)相對(duì) 較低 土釘墻 1、設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，施工所需場(chǎng) 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(duì) 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(wú)噪音、無(wú)振動(dòng)、無(wú)地面隆起或側(cè)移，因此對(duì)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(duì)于樁穿透的圖層可以在空中作原位測(cè)試，以檢測(cè)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(wú)需樁頂承臺(tái)，簡(jiǎn)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)小； （7）施工設(shè)備簡(jiǎn)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(duì)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(kāi)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(guò)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(guò)專(zhuān)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(kāi)挖，而錨索在到達(dá)設(shè)計(jì)標(biāo)高以后， 可以多臺(tái)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(kāi)挖需要給張拉留出工作面。 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 （三）體系效果 從監(jiān)控量測(cè)的數(shù)值反映和對(duì)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 3cm 以?xún)?nèi)。 經(jīng)過(guò)比較并根據(jù)已對(duì)該工程地質(zhì)條件、基坑開(kāi)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 一、荷載與組合 結(jié)構(gòu)自重：鋼筋混凝土自重按 25kN/m3 計(jì)。 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 計(jì)。0=3kPa 二、水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值 （一）砂土的水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值 對(duì)砂土計(jì)算點(diǎn)位于地下水位以上時(shí)按式下式計(jì)算： (2-1)avaaiipKz (2-2)20tn(45)i 式中 第i層的主動(dòng)土壓力系數(shù)；a 作用于 深度處的豎向應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值(kPa)；viz 計(jì)算點(diǎn)深度(m)；iz 第i層土的內(nèi)摩擦角（ 0） 。 （二） 粉土水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值 對(duì)于粉土及粘性土 ，水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值按下式計(jì)算： (2-3)aiaa2iiiprzKc 第i層的主動(dòng)土壓力系數(shù)； 計(jì)算點(diǎn)深度(m)；i 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(kPa)； 式中 按式(2-2)計(jì)算。aiK （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： 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 (1.82.632.0.745)180.572 63tgtgt得 由式2-2計(jì)算得主動(dòng)土壓力系數(shù)得： 。 022aa 4.5tn45tn.1ooK 三軸試驗(yàn)聚力標(biāo)準(zhǔn)值如下表 2-3：ikc 表 2-3 Cik 三軸試驗(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ikc 8 8 10 17 6 0 21 21 加權(quán) c 1.61037.71.8/2.6145 綜上按式(2-3) 計(jì)算得出水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算結(jié)果下表 2-4： 表 2-4 水平荷載標(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）jz1.8 4.4 7.4 9.7 10.4 12.8 15.3 18.3aiK 0.41kc 14.5 (kPa)aj-3.9 17.3 41.7 60.5 66.2 85.7 106.1 130.5 三 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 （JGJ12099） ，基坑內(nèi)側(cè)水平抗力標(biāo)準(zhǔn)值 按下列pjke 方法計(jì)算。 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： (2-4)pkpkp=+2jjiiieKc 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(kPa)； 第 i 層土的被動(dòng)土壓力系數(shù)。pi 第 i 層土的被動(dòng)土壓力系數(shù)應(yīng)按下式計(jì)算 (2-5)2okp=tan45+ii 式中 為第 i 層土的內(nèi)摩擦角（ 0） 。ki 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(wú)水施工，對(duì)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： 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 (2-6)pkpkp=+2jjiiieKc 式中參數(shù)意義同式(2-4)。 計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表 2-9： 表 2-9 基坑內(nèi)側(cè)抗力標(biāo)準(zhǔn)值 土層 (m)jzpiK(kPa)kic(kPa)pkj 粉質(zhì)粘土 6.3 2.28 21 125.2 第四節(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 ，計(jì)算過(guò)程如下。0h 1、主動(dòng)土壓力系數(shù) 。2aatn450.41oK 2、被動(dòng)土壓力系數(shù) 被動(dòng)土壓力系數(shù)按下式計(jì)算： (2-7) 2ppcos=-in+iK 基坑下土的內(nèi)磨擦角的加權(quán)平均值 。op=3 樁土間的摩擦角 之間，由于是砂土為主，所以取 。123 o2=15.3 所以： 。 2pp pcos=3.5-in+iK 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： (2-8)qap+=-eyK 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 式中 均布附加荷載為產(chǎn)生的水平荷載，均布附加荷載為 30kPa。qe 土的天然重度的加權(quán)平均值： 3=19.87kN/ma=30.412.PaKa19.87-50.4.5Pae 將參數(shù)代入式（3-19）得出土壓力零點(diǎn)，如下： 。 qap+.3+.=2.31-y 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(huà)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 2.3m，近似看作為彎距為零處， F 點(diǎn)看作為一地下支點(diǎn)無(wú)彎距，如下圖 2-1 所示：mq=30kNABCDEFe=142.8 圖 2-1 基坑支護(hù)簡(jiǎn)圖 將基坑支護(hù)圖畫(huà)成為一連續(xù)梁，契合在為土壓力及地面荷載，見(jiàn)圖 2-2 所示：kN/mBCDEFA1 圖 2-2 整體等值梁計(jì)算簡(jiǎn)圖 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 A 點(diǎn)超荷壓力為 。由 得a0a3.412.3kPaqKaiaa2iiiprzKc ，0.7iz1.7.2B 由上得 B、C 、D、E、F 土壓力為 ；b=6.qcde=.kPa;.8k;.8kP;q 。f 5、分段計(jì)算固端彎距 （1） 、AB 段彎矩計(jì)算 AB 段彎距，簡(jiǎn)化為懸臂梁。如下圖 2-3 所示：A1B 圖 2-3 樁 AB 段計(jì)算簡(jiǎn)圖 A 端彎距為零： 。A=0M B 端彎距計(jì)算公式： ； 3.2645.7kNm （2） 、BC 段彎矩計(jì)算 梁 BC 段按一端固定一端簡(jiǎn)支計(jì)算，B 支點(diǎn)荷載 =26.3kN，C 支點(diǎn)荷載1q =71.1kN。如下圖 2-4 所示：2q2 圖 2-4 樁 BC 段計(jì)算簡(jiǎn)圖 由公式得 ； 21C7+8l=9.7kNm0qMBAC=-16.94kNm2M （3） 、CD 段彎矩計(jì)算 梁 CD 段如圖 2-5 所示， 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 CDq12 圖 2-5 樁 CD 段計(jì)算簡(jiǎn)圖 兩端均為固端，其計(jì)算公式為： 2 221CD 107.8-7.-=-14.75kNm303.45Mql 2 221C .-. .10 （4） 、DEF 段彎矩計(jì)算 梁 DEF 段如圖 2-6 所示， q3k/l=a+b6.DFE 圖 2-6 樁 DF 段計(jì)算簡(jiǎn)圖 F 點(diǎn)為彎矩零點(diǎn)， =107.8kN， =142.8-107.8=35kN，1q2 =142.8kN。按一端固定一端簡(jiǎn)支計(jì)算公式：32 221DF223qaqa1a898l4l5lb65l4.09.16.73kNmM （5） 、彎距分配 計(jì)算固端彎距不平衡，需用彎距分配法來(lái)平衡支點(diǎn) C、D 的彎距。 分配系數(shù) C 點(diǎn)： 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 CBCD135.0.384.621354CBDCBDS 校核： 。CB D 點(diǎn) DCDE14.50.63.41456DECDES 通過(guò)彎距分配，得出支點(diǎn)的彎矩如下表 2-10。 表 2-10 彎距分配 通過(guò)彎矩分配，得出各支點(diǎn)的彎矩為： 。 45.7kNm9806.1BCDFM （6） 、求各支點(diǎn)反力 桿件 B C D F 分配系數(shù) 0.38 0.62 0.66 0.34 彎矩 +45.7 -45.7 166.94 -144.75 157.14 -639.05 分配力矩 傳遞力矩 -8.43 -60.43 -13.76 318.06 159.03 -6.88 -98.6 4.54 -49.3 32.54 163.85 2.34 16.76 桿端 +45.7 -45.7 98.08 -98.08 456.1 -456.1 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 BCDFECMcAMRabd 圖 2-7 支點(diǎn)反力計(jì)算簡(jiǎn)圖 如圖 2-7（a）AB 段，先求 BR1B3.26.45.72.kNR 如圖 2-7（b）BC 段 1B.12.351.635.4798.013.7kN1B42.0.874.k1C 226.35635.4798.0163.k.R 如圖 2-7（c）CD 段 1C4. 17.107.8.5.22307.94N4.5 1C63.99kN1D45.7.0781.80456.122329.85k45R 如圖 2-7（d）DF 段 1D.3.10.84. .3.346.1626.75.9251.804.2.4kN6 1DD.75.98R 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 F4.34.321107.812.807.42.8.3456.1696.5.5.1kN6R 各支點(diǎn)反力為： BCDF14.37kN;27.9;7.985;257kNR (7)、反力核算 土壓力及地面荷載共計(jì)為： .5.3288145.6kPa 支點(diǎn)反力 BCDF.72.9.8527143.5kPaRR 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(mǎn)足要求。 （8)、插入深度計(jì)算 插入深度按下式計(jì)算： (2-9)Fpa662574.9m19.83.0.1RxK x+yh o7.29m。 對(duì)于均質(zhì)粘性土及地下水位以上的粉土或砂類(lèi)土有效嵌固深度 可按下式確定：dh (2-10)d01. 代入?yún)?shù)計(jì)算得： .7298mh 滿(mǎn)足規(guī)范建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程 （JGJ12099）要求。 二、鋼筋混凝土樁設(shè)計(jì) 樁 身 最 大 彎 矩 計(jì) 算 kN/BCDEFA1 圖 2-8 力學(xué)計(jì)算簡(jiǎn)圖 剪力為零處彎矩最大，故先求剪力為零點(diǎn)： 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 樁所受土體均布荷載斜率 142.86753k （1)、剪力零點(diǎn)在 BC 段 設(shè)剪力零點(diǎn)距 A 點(diǎn) h： 228.1460:.375.96mFKhY代 入解 得 此處彎矩 18.464.37.21.KNm2xM （2)、剪力零點(diǎn)在 CD 段 設(shè)剪力零點(diǎn)距 A 點(diǎn) h： 228.1460:.371.92.1mFKhY代 入解 得 此處彎矩 8.1460.3.0.346.7922797kNxM （3)、剪力零點(diǎn)在 DE 段 設(shè)剪力零點(diǎn)距 A 點(diǎn) h： 228.1460:.371.9256.8.51mFKhY代 入解 得 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 此處彎矩 18.1467746.31.7229.5.989kNmxM 所 以 取 下面進(jìn)行鋼筋混凝土樁的設(shè)計(jì)。max5.kN 截面彎矩設(shè)計(jì)值為 （ 2-11）max0j2.1M 式中 為基坑側(cè)壁安全等級(jí)重要性系數(shù)，查表取 1.0。0 代入數(shù)據(jù)，有 j.546.7.1kN 依據(jù)地下建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)P155 周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(duì)于 沿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： 3sini2sintcyMfrfAr 為簡(jiǎn)化計(jì)算取 （ 2-12） 210.7510.750.65ysysyscccfAff （ 2-13）2t 式中 單樁抗彎承載力 ； (kNm) 混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 ；cf 2/ 土灌注樁橫截面積 ；A2 圓形截面半徑 ；r() 鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 ；yf 2/) 全部縱向鋼筋的截面積 ；s (m 縱向鋼筋所在圓周的半徑 ；r ) 對(duì)應(yīng)于受壓區(qū)混凝土截面面積的圓心角與 的比值；2 縱向受拉鋼筋截面積與全部縱向鋼筋截面積的比值；擋t 根據(jù)鉆孔機(jī)械，樁身直徑為 ，D80 采用 C30 混凝土，HRB335 級(jí)鋼筋，則 混凝土軸心抗壓強(qiáng)度 2cmN3.14f 鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 ,y0f 2t.f 代入公式得 ， ；0.34.58t 再將 值代入式（2-21）求出單樁抗彎承載力 ：Mmax=6271.3.4 kM 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 10783.4kNmM 故配筋成功。 最 終配筋參數(shù)見(jiàn)表 2-11： 表 2-11 圍護(hù)樁身配筋參數(shù)表 樁主筋 加強(qiáng)筋 箍 筋 樁身材料18218201450 C30 砼 冠 梁 截 面 主 筋 箍 筋冠 梁 參 數(shù) ()m262 圍護(hù)樁身配筋斷面見(jiàn)圖（2-9）所示。 圖 2-9 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(kāi)挖尺寸，護(hù)坡樁應(yīng)該為： 根。取為 347 根?？紤]32.71.7.4.82.346.16n 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(jiàn)附 圖一。 三、施工方案設(shè)計(jì) 本工程基坑開(kāi)挖深度為 18.3m，整體采用護(hù)坡樁加三道錨桿護(hù)坡。護(hù)坡樁樁長(zhǎng) 26.3m， 其中嵌固段 8m，樁間距 1600mm，樁徑 800mm，成孔后下入鋼筋籠，樁身鋼筋深入連梁 400mm，樁身強(qiáng)度 C30。 冠梁作法為：樁頂之上做冠梁，冠梁尺寸 800mm800mm，強(qiáng)度 C25，配筋兩側(cè)各配 525HRB335 級(jí)熱軋螺紋鋼筋，中間上下各加配 322HRB335 級(jí)熱軋螺紋鋼筋，箍筋 12200。樁、冠梁的結(jié)構(gòu)配筋圖見(jiàn)附圖三。 第五節(jié)錨桿設(shè)計(jì) 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。 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 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 。對(duì)于錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)而言，這種設(shè)計(jì)支支撐力 ，當(dāng)選定錨桿的安裝角dT dT （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 ， uN 錨桿承載力應(yīng)該符合下式要求： (2-15)ducosN （2-16)2k1sk1s+-ijqldlcd 式中 錨桿水平拉力值，按下式計(jì)算： dT 0c.5jjT 基坑安全等級(jí)系數(shù)，取 1：0 支點(diǎn)結(jié)構(gòu)第 j 層支點(diǎn)設(shè)計(jì)值（kPa） ；由護(hù)坡樁部分可知：cj ; ;1B46.37kPaRc2C7.92kPaRc3D756.98kPaR 錨桿軸向受拉承載力設(shè)計(jì)值（kN ） ；uN 錨桿與水平面的傾斜角；取 150； 擴(kuò)孔錨固體直徑(mm)；1d 非擴(kuò)孔錨桿或擴(kuò)孔錨桿的直徑段錨固體直徑(mm)； 第 i 層土中直孔部分的錨固段長(zhǎng) (m)；il 第 i 層土中擴(kuò)孔部分錨固段長(zhǎng)度 (m)；j 、 土體與錨固段的極限摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值，取：63(kPa)skiqj 擴(kuò)孔部分土體粘聚力標(biāo)準(zhǔn)值（kPa） ；c 錨桿軸向受拉抗力分項(xiàng)系數(shù)。?。?.3。s 參數(shù)帶入(3-25)、(3-26) 計(jì)算得： 。d10c1.25.46.37182.9kPaT 。 。3c3.5. 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： (2-17)dpycosTAf 將計(jì)算求得的參數(shù)代入式（2-20）求出截面積。 2dp1y182.96.0cmcs7f2dp2y3.o1869TAf3p7.5.4ccs0 對(duì)于長(zhǎng)度大、要求高承載力的錨桿，宜選用鋼絞線(xiàn)作拉桿。選用 ，截面積15.07 為A 1.76cm 2。 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 第一道錨桿： ，用 1束。p1.02.5876An.075 第二道錨桿： ，用 2束。29. 第二道錨桿： ，用 4束。p43.01.76nA15.7 二、錨桿自由長(zhǎng)度計(jì)算 錨桿自由長(zhǎng)度按下式計(jì)算： （ 錨頭中點(diǎn)至反彎點(diǎn)的距離）(2-18) 0tfsin45/2kltl 式中 t1.316.ml 28 t34.l 土層各土體厚度加權(quán)內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值 ；k 0k24.5 錨桿傾角 。015 帶入?yún)?shù)計(jì)算得： ； ； 取5m。f9.3lf26.lf3.7ml 三、錨桿錨固段長(zhǎng)度計(jì)算 錨桿錨固段長(zhǎng)度按下式確定： (2-19)uasKNLdq 式中 錨體直徑 ；20m 土與錨固體的粘結(jié)值，查表 ；s s85kPaq 安全系數(shù)，查表取 ；1.3K 。100ud/cos5896/co9.4NT 。2.sN 。300ud/42/57.6k 將參數(shù)帶入式（2-19）計(jì)算得： ；a1.38m2L ； 。a21.5.986m0La3.9.05 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(zhǎng)度不宜小于5m 。 2、土層錨固段長(zhǎng)度不宜小于4m 。 3、錨桿水平間距不宜小于1.5m 。 4、錨桿傾角宜為15 0250，且不宜大于45 0 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 錨桿參數(shù)見(jiàn)下表2-12： 表2-12 錨桿設(shè)計(jì)參數(shù) 錨桿水平間 距（m） 縱向每延米 水平方向計(jì) 算錨固力 （KN） 錨桿與水平 線(xiàn)的夾角 （ O） 錨桿鋼筋面 積（cm 2） 錨桿自由段 長(zhǎng)（ m） 錨桿錨固段長(zhǎng) （m） 1.6 114.4 15 1.5 9.4 4.6 1.6 212.4 15 1.5 6.3 8.6 1.6 591.4 15 1.5 5 23.8 錨桿鋼筋安 全系數(shù) 錨桿抗拉強(qiáng) 度（MPa） 錨桿鉆孔直 徑（m） 錨固長(zhǎng)度安 全系數(shù) 錨撐道數(shù) 錨桿選用 1.4 1860 0.2 1.3 1 1束 5.07 1.4 1860 0.2 1.3 1 2束 1.4 1860 0.2 1.3 1 4束 . 錨桿施工方案： 錨桿位置位于-4m、-9.5m、-14m，錨桿孔徑 150mm，錨桿水平間距 1600mm，下傾 角 15 度。錨固力分別為 114.4KN/根、212.4KN/ 根、591.4KN/根（詳見(jiàn)設(shè)計(jì)圖） ，錨桿成孔 后分別下入 1d15（7 5） 、2d15（7 5） 、4d15（7 5）低松弛型鋼絞線(xiàn)，強(qiáng)度 1860N/mm2，每 2m 設(shè)一對(duì)中支架，常壓灌注 P.O32.5MPa 普通硅酸鹽純水泥漿，水灰比 0.50，初凝后 4-8 小時(shí)補(bǔ)漿 1-2 次，強(qiáng)度 20Mpa，注漿 7 天后張拉鎖定，鎖定力為設(shè)計(jì)值的 60，在鋼絞線(xiàn)加工過(guò)程中，放入一根塑料注漿管，距孔底 300500mm，錨桿注漿過(guò)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 200mm300mm20mm 鋼墊板。 在樁間掛 20-22#鐵絲網(wǎng)片，根據(jù)需要在網(wǎng)片中部加一根 6.5 加強(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 80mm。 樁錨支護(hù)布置圖見(jiàn)附圖三。 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 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(guò) 程 是 ： 平 整 場(chǎng) 地 泥 漿 制 備 埋 設(shè) 護(hù) 筒 鋪 設(shè) 工 作 平 臺(tái) 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(chǎng) 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(lái) 選 擇 。 (2)鉆 孔 機(jī) 的 安 裝 與 定 位 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(duì) 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(duì) 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(xiàn) 上 ， 以 保 證 鉆 機(jī) 的 垂 直 度 。 鉆 機(jī) 位 置 的 偏 差 不 大 于 2cm。 對(duì) 準(zhǔn) 樁 位 后 ， 用 枕 木 墊 平 鉆 機(jī) 橫 梁 ， 并 在 塔 頂 對(duì) 稱(chēng) 于 鉆 機(jī) 軸 線(xiàn) 上 拉 上 纜 風(fēng) 繩 。 (3)埋 設(shè) 護(hù) 筒 鉆 孔 成 敗 的 關(guān) 鍵 是 防 止 孔 壁 坍 塌 。 當(dāng) 鉆 孔 較 深 時(shí) ， 在 地 下 水 位 以 下 的 孔 壁 土 在 靜 水 壓 力 下 會(huì) 向 孔 內(nèi) 坍 塌 、 甚 至 發(fā) 生 流 砂 現(xiàn) 象 。 鉆 孔 內(nèi) 若 能 保 持 壁 地 下 水 位 高 的 水 頭 ， 增 加 孔 內(nèi) 靜 水 壓 力 ， 能 為 孔 壁 、 防 止 坍 孔 。 護(hù) 筒 除 起 到 這 個(gè) 作 用 外 ， 同 時(shí) 好 有 隔 離 地 表 水 、 保 護(hù) 孔 口 地 面 、 固 定 樁 孔 位 置 和 鉆 頭 導(dǎo) 向 作 用 等 。 制 作 護(hù) 筒 的 材 料 有 木 、 鋼 、 鋼 筋 混 凝 土 三 種 。 護(hù) 筒 要 求 堅(jiān) 固 耐 用 ， 不 漏 水 ， 其 內(nèi) 徑 應(yīng) 比 鉆 孔 直 徑 大 （ 旋 轉(zhuǎn) 鉆 約 大 20cm， 潛 水 鉆 、 沖 擊 或 沖 抓 錐 約 大 40cm） ， 每 節(jié) 長(zhǎng) 度 約 23m。 一 般 常 用 鋼 護(hù) 筒 。 (4)泥 漿 制 備 鉆 孔 泥 漿 由 水 、 粘 土 (膨 潤(rùn) 土 )和 添 加 劑 組 成 。 具 有 浮 懸 鉆 渣 、 冷 卻 鉆 頭 、 潤(rùn) 滑 鉆 具 ， 增 大 靜 水 壓 力 ， 并 在 孔 壁 形 成 泥 皮 ， 隔 斷 孔 內(nèi) 外 滲 流 ， 防 止 坍 孔 的 作 用 。 調(diào) 制 的 鉆 孔 泥 漿 及 經(jīng) 過(guò) 循 環(huán) 凈 化 的 泥 漿 ， 應(yīng) 根 據(jù) 鉆 孔 方 法 和 地 層 情 況 來(lái) 確 定 泥 漿 稠 度 ， 泥 漿 稠 度 應(yīng) 視 地 層 變 化 或 操 作 要 求 機(jī) 動(dòng) 掌 握 ， 泥 漿 太 稀 ， 排 渣 能 力 小 、 護(hù) 壁 效 果 差 ； 泥 漿 太 稠 會(huì) 削 弱 鉆 頭 沖 擊 功 能 ， 降 低 鉆 進(jìn) 速 度 。 (5)鉆 孔 鉆 孔 是 一 道 關(guān) 鍵 工 序 ， 在 施 工 中 必 須 嚴(yán) 格 按 照 操 作 要 求 進(jìn) 行 ， 才 能 保 證 成 孔 質(zhì) 量 ， 首 先 要 注 意 開(kāi) 孔 質(zhì) 量 ， 為 此 必 須 對(duì) 好 中 線(xiàn) 及 垂 直 度 ， 并 壓 好 護(hù) 筒 。 在 施 工 中 要 注 意 不 斷 添 加 泥 漿 和 抽 渣 (沖 擊 式 用 )， 還 要 隨 時(shí) 檢 查 成 孔 是 否 有 偏 斜 現(xiàn) 象 。 采 用 沖 擊 式 或 沖 抓 式 鉆 機(jī) 施 工 時(shí) ， 附 近 土 層 因 受 到 震 動(dòng) 而 影 響 鄰 孔 的 穩(wěn) 固 。 所 以 鉆 好 的 孔 應(yīng) 及 時(shí) 清 孔 ， 下 放 鋼 筋 籠 和 灌 注 水 下 混 凝 土 。 鉆 孔 的 順 序 也 應(yīng) 實(shí) 事 先 規(guī) 劃 好 ， 既 要 保 證 下 一 個(gè) 樁 孔 的 施 工 不 影 響 上 一 個(gè) 樁 孔 ， 又 要 使 鉆 機(jī) 的 移 動(dòng) 距 離 不 要 過(guò) 遠(yuǎn) 和 相 互 干 擾 。 (6)清 孔 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 鉆 孔 的 深 度 、 直 徑 、 位 置 和 孔 形 直 接 關(guān) 系 到 成 裝 置 量 與 樁 身 曲 直 。 為 此 ， 除 了 鉆 孔 過(guò) 程 中 密 切 觀 測(cè) 監(jiān) 督 外 ， 在 鉆 孔 達(dá) 到 設(shè) 計(jì) 要 求 深 度 后 ， 應(yīng) 對(duì) 孔 深 、 孔 位 、 孔 形 、 孔 徑 等 進(jìn) 行 檢 查 。 在 終 孔 檢 查 完 全 符 合 設(shè) 計(jì) 要 求 時(shí) ， 應(yīng) 立 即 進(jìn) 行 孔 底 清 理 ， 避 免 隔 時(shí) 過(guò) 長(zhǎng) 以 致 泥 漿 沉 淀 ， 引 起 鉆 孔 坍 塌 。 對(duì) 于 摩 擦 樁 當(dāng) 孔 壁 容 易 坍 塌 時(shí) ， 要 求 在 灌 注 水 下 混 凝 土 前 沉 渣 厚 度 不 大 于 30cm； 當(dāng) 孔 壁 不 易 坍 塌 時(shí) ， 不 大 于 20cm。 對(duì) 于 柱 樁 ， 要 求 在 射 水 或 射 風(fēng) 前 ， 沉 渣 厚 度 不 大 于 5cm。 清 孔 方 法 是 使 用 的 鉆 機(jī) 不 同 而 靈 活 應(yīng) 用 。 通 常 可 采 用 正 循 環(huán) 旋 轉(zhuǎn) 鉆 機(jī) 、 反 循 環(huán) 旋 轉(zhuǎn) 機(jī) 真 空 吸 泥 機(jī) 以 及 抽 渣 筒 等 清 孔 。 其 中 用 吸 泥 機(jī) 清 孔 ， 所 需 設(shè) 備 不 多 ， 操 作 方 便 ， 清 孔 也 較 徹 底 ， 但 在 不 穩(wěn) 定 土 層 中 應(yīng) 慎 重 使 用 。 其 原 理 就 是 用 壓 縮 機(jī) 產(chǎn) 生 的 高 壓 空 氣 吹 入 吸 泥 機(jī) 管 道 內(nèi) 將 泥 渣 吹 出 。 (7)灌 注 水 下 混 凝 土 清 完 孔 之 后 ， 就 可 將 預(yù) 制 的 鋼 筋 籠 垂 直 吊 放 到 孔 內(nèi) ， 定 位 后 要 加 以 固 定 ， 然 后 用 導(dǎo) 管 灌 注 混 凝 土 ， 灌 注 時(shí) 混 凝 土 不 要 中 斷 ， 否 則 易 出 現(xiàn) 斷 樁 現(xiàn) 象 。 二、 鉆孔灌注樁常見(jiàn)施工問(wèn)題 1、 縮 徑 產(chǎn) 生 的 原 因 ： (1)清 孔 不 徹 底 ， 泥 漿 中 含 泥 塊 較 多 ， 再 加 上 終 灌 拔 管 過(guò) 快 ， 引 起 樁 頂 周 邊 夾 泥 ， 導(dǎo) 致 保 護(hù) 層 厚 度 不 足 。 (2)孔 中 水 頭 下 降 ， 對(duì) 孔 壁 的 靜 水 壓 力 減 小 ， 導(dǎo) 致 局 部 孔 壁 土 層 失 穩(wěn) 坍 落 ， 造 成 砼 樁 身 夾 泥 或 縮 頸 。 孔 壁 坍 落 部 分 留 下 的 窟 窿 ， 成 樁 后 形 成 護(hù) 頸 。 防 治 措 施 :預(yù) 防 縮 徑 的 關(guān) 鍵 是 控 制 泥 漿 比 重 ， 確 保 泥 漿 能 保 持 孔 壁 平 衡 。 (1)使 用 直 徑 合 適 的 鉆 頭 成 孔 ， 根 據(jù) 地 層 變 化 配 以 不 同 的 泥 漿 。 (2)成 孔 施 工 時(shí) 應(yīng) 重 視 清 孔 ， 在 清 孔 時(shí) 要 做 到 清 渣 而 不 清 泥 ， 預(yù) 防 清 孔 后 的 在 澆 砼 的 過(guò) 程 中 局 部 坍 塌 ， 導(dǎo) 致 縮 徑 的 產(chǎn) 生 。 2、 斷 樁 產(chǎn) 生 的 原 因 ： (1)砼 拌 和 物 發(fā) 生 離 析 使 樁 身 中 斷 。 (2)灌 注 中 ， 發(fā) 生 堵 塞 導(dǎo) 管 又 未 能 處 理 好 ； 或 灌 注 中 發(fā) 生 導(dǎo) 管 卡 掛 鋼 筋 籠 ， 埋 導(dǎo) 管 ， 嚴(yán) 重 坍 孔 ， 而 處 理 不 良 時(shí) ， 都 會(huì) 演 變 為 樁 身 嚴(yán) 重 夾 泥 ， 砼 樁 身 中 斷 的 嚴(yán) 重 事 故 。 (3)灌 注 時(shí) 間 過(guò) 長(zhǎng) ， 首 批 砼 已 初 凝 ， 而 后 灌 注 的 砼 沖 破 頂 層 與 泥 漿 相 混 ； 或 導(dǎo) 管 進(jìn) 水 ， 未 及 時(shí) 作 良 好 處 理 ， 均 會(huì) 在 兩 層 砼 中 產(chǎn) 生 部 分 夾 有 泥 漿 渣 土 的 截 面 。 防 治 措 施 ： (1)導(dǎo) 管 要 有 足 夠 的 抗 拉 強(qiáng) 度 ， 能 承 受 其 自 重 和 盛 滿(mǎn) 砼 的 重 量 ； 內(nèi) 徑 應(yīng) 一 致 ， 其 誤 差 應(yīng) 小 于 2 毫 米 ， 內(nèi) 壁 須 光 滑 無(wú) 阻 ， 組 拼 后 須 用 球 塞 、 檢 查 錘 作 通 過(guò) 試 驗(yàn) ； 導(dǎo) 管 最 下 端 一 節(jié) 導(dǎo) 管 長(zhǎng) 度 要 長(zhǎng) 一 些 ， 一 般 為 4 米 ， 其 底 端 不 得 帶 法 蘭 盤(pán) 。 (2)導(dǎo) 管 在 澆 灌 前 要 進(jìn) 行 試 拼 ， 并 做 好 水 密 性 試 驗(yàn) 。 (3)嚴(yán) 格 控 制 導(dǎo) 管 埋 深 與 拔 管 速 度 ， 導(dǎo) 管 不 宜 埋 入 砼 過(guò) 深 ， 也 不 可 過(guò) 淺 。 及 時(shí) 測(cè) 量 砼 澆 灌 深 度 ， 嚴(yán) 防 導(dǎo) 管 拔 空 。 (4)經(jīng) 常 檢 測(cè) 砼 拌 和 物 ， 確 保 其 符 合 要 求 。 3、 樁 頂 局 部 冒 水 、 樁 身 孔 洞 產(chǎn) 生 的 原 因 ： (1)水 下 砼 灌 注 過(guò) 程 中 ， 導(dǎo) 管 埋 深 過(guò) 大 ， 導(dǎo) 管 內(nèi) 外 砼 新 鮮 程 度 不 同 ， 再 加 上 灌 注 過(guò) 程 中 上 下 活 動(dòng) 導(dǎo) 管 過(guò) 于 頻 繁 ， 致 使 導(dǎo) 管 活 動(dòng) 部 位 的 砼 離 析 ， 保 水 性 能 差 而 泌 出 大 量 的 水 ， 這 些 水 沿 著 導(dǎo) 管 部 位 最 后 灌 入 的 、 最 為 新 鮮 的 砼 往 上 冒 ， 形 成 通 道 (即 樁 身 孔 洞 ) 。 (2)水 下 砼 灌 注 過(guò) 程 中 ， 砼 傾 倒 入 導(dǎo) 管 速