毕业论文-某大楼基坑支护设计

某大楼基坑支护设计
摘要
随着经济的快速发展，我国的人口数量不断增加。

城市建筑越建越高，与此同时，地下空间的有效利用也越来越得到人们的重视，基坑支护技术也不断在提高。

本设计为某大楼的基坑支护设计。

根据国家现行建筑基坑支护技术规程,在给定地质报告的条件下，进行基坑支护设计，主要目的是掌握基坑支护的设计方法。

本设计采用了钻孔灌注桩加锚杆的基坑支护结构。

在土压力计算过程中，运用了朗肯土压力理论；在内力计算过程中，运用了等值梁法；在配筋计算过程中，参照了混泥土结构设计规范;此次设计的主要原则是如何保证基坑的安全可靠、方便施工，并达到经济的效果。

[关键词]:基坑支护；钻孔灌注桩；等值梁法；锚杆；
Abstract
With the rapid development of economy, our population increase. The higher the city buildings built, at the same time, the effective use of underground space more and more is also getting people's attention, foundation pit supporting technology also unceasingly in the improved.
The design of foundation pit bracing for a building design. According to the current building foundation pit supporting technology procedures, given the geological conditions of the report, the foundation pit supporting design, the main purpose is to grasp the design method of the foundation pit.This design uses a bored piles and foundation pit supporting structure of anchor. In the earth pressure in the process of computation, using the Rankine's earth pressure theory; In the internal force calculation process, the use of the method of equivalent beam; In the process of computation in reinforcement, with reference to the mix clay structure design standard.The design of the main principle is how to guarantee the safety of the foundation pit reliable and convenient construction, and achieve economic effect. [key words]: Foundation pit supporting; Bored piles; Equivalent beam method; Anchor;
目录
1.设计方案说明 (4)
1.1设计依据 (4)
1.2设计原则 (4)
1.3工程概况 (4)
1.4工程地质概况 (4)
1.5水文地质概况 (5)
1.6场地边环境情况 (5)
1.7支护方案选择 (6)
2.基坑支护结构设计计算 (7)
2.1确定参数............................................................................................................................ - 7 - 2.2设计计算............................................................................................................................ - 7 -
2.2.1水平荷载的计算......................................................................................................... - 7 -
2.2.2各层土的水平荷载计算............................................................................................. - 9 -
2.2.3水平抗力计算........................................................................................................... - 12 -
2.2.4各层土水平抗力计算............................................................................................... - 13 -
2.2.5支点力计算............................................................................................................... - 14 -
2.2.6嵌固深度验算........................................................................................................... - 16 -
2.2.7灌注桩结构设计....................................................................................................... - 17 -
2.2.8桩身最大弯矩的计算............................................................................................... - 17 -
2.2.9桩身的配筋计算....................................................................................................... - 18 - 2.3锚杆计算.......................................................................................................................... - 19 -
2.3.1锚杆设计................................................................................................................... - 19 -
2.3.2锚杆设计计算........................................................................................................... - 19 -
2.3.3腰梁设计................................................................................................................... - 22 - 2.4稳定性验算...................................................................................................................... - 23 -
2.4.1基坑稳定性验算....................................................................................................... - 23 -
2.4.2锚杆整体稳定性验算............................................................................................... - 25 -
2.4.3基坑底地基承载力验算........................................................................................... - 26 -
2.4.4抗倾覆稳定性验算................................................................................................... - 28 -
3.截水、排水措施 (30)
4.工程监测 (31)
4.1监测的主要内容.............................................................................................................. - 31 - 4.2监测的主要仪器.............................................................................................................. - 31 -
4.3监测的方法...................................................................................................................... - 31 -
5.结论 (32)
参考文献 (33)
致谢 (34)
1.设计方案说明
1.1设计依据
1、招标文件、相关图纸、补充资料及现场勘查资料
2、《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99
3、《建筑基坑工程技术规范》YB9258-97
4、《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）
5、《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002
6、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002
7、《混凝土结构工程施工质量验收规范》GBJ50204-2002
8、《工程测量规范》GB50026-93
9、《建筑变行测量规程》JGJ/T8-97
1.2设计原则
1.设计方案是根据场地工程地质和水文地质条件，以及场地周边环境条件等要求确定；
2.防止由于基坑开挖，四周路面、地下构筑物及管线发生大的变形；
3.尽可能保证基坑开挖、施工、以及地下室防水的便利；
4.保证安全，优化方案，使得工程造价经济合理。

1.3工程概况
邯郸市新兴置业有限公司拟建办公楼，场地位于罗城头二号院。

场地呈长方形，建筑占地面积约1558m 2总建筑面积约17238 m 2，是一幢12层大楼，设地下室二层，基坑开挖深度为地面标高以下9m ，基坑侧壁安全等级为二级。

基坑北侧与水厂路相临，距道路只有5-6m ，道路宽8m 左右。

西侧有一居民住宅区，相隔15m 。

南侧与一大厦相临，大厦楼地上16层地下1层，距离大约10m 。

东侧为光明路，距基坑大约13m 。

1.4工程地质概况
根据工程地质勘查报告，场区内与基坑支护相关的地层自上而下可划分为： 1.人工填土层：为杂填土，主要由粘性土组成，结构松散。

层厚2.60～5.00米。

基坑设计参数：a s 0a 20.0KP q ,10,8.0KP c ,18KN/m γ2
====ϕ。

2.冲积淤泥质土层：深灰色，含少量粉细砂，层厚0.6～2.4m ，层面埋深2.7～5.0m 。

基坑设计参数：a s 0a 18.0KP q ,5,7KP c ,18.0KN/m γ2
====ϕ。

3.冲积细砂层：灰～深灰色，一般含淤泥质，厚度0.9～3.9m ，层面埋深2.6~6.0m 。

基坑设计参数：a s 0a 35.0KP q ,25,0KP c ,17.5KN/m γ2
====ϕ。

4.冲积中砂层：灰～灰白色，含淤泥质或粘性土。

厚度0.9～3.3m ，层面埋深2.6~6.0m 。

基坑设计参数：a s 0a 40.0KP q ,27,0KP c ,18.0KN/m γ2
====ϕ。

5.粉质粘土层：一砖红间灰白色为主,厚度1.5～2.6m ，层面埋深4.2～8.5m 。

基坑设计参数：a s 0a 40.0KP q ,10,25KP c ,19KN/m γ2
====ϕ。

6.可塑粉质粘土层：褐红色,厚度0.8~2.6m ，层面埋深4.2～8.5m 。

基坑设计参数：a s 0a 40.0KP q ,15,25KP c ,19KN/m γ2
====ϕ。

7.粉质粘土层：褐红色，厚度1.5~6.9m ，层面埋深8.0～14.0m 。

基坑设计参数：a s 0
a 50.0KP q ,13.5,35KP c ,19.8KN/m γ2
====ϕ。

8.全风化岩：呈褐红色，岩性均为粉砂岩，厚度1.5~4.5m ，层面埋深10.5～16.5m 。

基坑设计参数：a s 0
a 80.0KP q ,25,45KP c ,20.5KN/m γ2
====ϕ。

9. 强风化岩：呈褐红，岩性以粉砂岩为主，厚度1.2～15.3m ，层面埋深12.5～19.0m 。

基坑设计主要参数：γ=21.0KN/m²,c=50.0kpa, ϕ=25º, s q =80.0kp 。

10.中风化岩：呈褐红色，岩性以粉砂岩为主，厚度0.7～7.1m ，层面埋深15.0～29.5m 。

基坑设计主要参数：200.0kp q ,3080.0kpa,c ,22.0KN/m γs 0
2====ϕ。

11.微风化岩：呈褐红色，岩性多为粉砂岩，层面埋深17.6～33.7m 。

基坑设计主要参数：300.0kp q ,3510mpa,c ,22.0KN/m γs 02====ϕ。

1.5水文地质概况
场地地下水位埋深1.4-2.5m ，存在于松散的杂填土中，直接受大气降水补给，丰雨期水位上升。

1.6场地边环境情况
1、基坑东面为光明路。

2、基坑北面为水厂路。

3、基坑西面5层居民住宅楼。

4、基坑南面为一幢16层的大厦。

整个施工现场，没有地下管线通过。

分析可知，本基坑开挖深度为9米，在开挖深度内的地层强度和厚度起伏变化不大，地下水不丰富，周边环境较为宽松，基坑的安全等级为2级。

1.7支护方案选择
基坑支护结构型式有很多种，其适用范围也各不相同，根据上述设计原则，结合本工程实际情况有以下几种可以采取的支护型式：
（1）悬臂式支护结构
悬臂式支护结构基坑底面以上无任何支点力作用，受力比较明确；适用于土质条件较好，基坑不具备放坡或施工重力式挡墙的场地。

（2）拉锚式支护结构
拉锚式围护结构由围护结构体系和锚固体系两部分组成，围护结构体系常采用钢筋混凝土排桩墙和地下连续墙两种。

锚固体系可分为锚杆式和地面拉锚式两种。

地面拉锚式需要有足够的场地设置锚桩，或其他锚固物；锚杆式需要地基土能提供锚杆较大的锚固力。

锚杆式适用于砂土地基，或粘土地基。

由于软粘土地基不能提供锚杆较大的锚固力，所以很少使用。

（3）土钉墙支护结构
土钉墙围护结构的机理可理解为通过在基坑边坡中设置土钉，形成加筋土重力式挡墙，起到挡土作用。

土钉墙围护适用于地下水位以上或者人工降水后的粘性土、粉土、杂填土及非松散砂土、卵石土等；不适用于淤泥质及未经降水处理的地下水以下的土层地基中。

土钉墙围护基坑深度一般不超过18m。

经过比较分析，充分考虑周边地层条件，选择技术上可行,经济上合理,水平位移小的支护措施。

该建筑12层，地下室与上部结构构成整体，基坑面积相对较小，但是地层相对较复杂，根据场地的工程地质和水文地质条件，采用深层搅拌桩作为帷幕隔水，支护结构采用单排钻孔灌注桩加单层土锚杆相结合的桩锚式支护方案，具体设计见基坑平面图。

2.基坑支护结构设计计算
2.1确定参数
1.相对标高±0.00m，基坑设计时，基坑开挖深度为-9.00m；
2.地面超载取20 KN/m2；
3.根据《建筑基坑支护技术规程》（GB120-99），基坑重要性系数γ0=1.00；（安全等级
二级）
根据工程勘察资料，各土层的计算参数如下：
表2-1 土层计算参数
土层
重度γ
（KN/m3）
粘聚力C
(kPa)
内摩擦角
(°)
渗透系数
水平K h
（cm/s）
垂直K v
（cm/s）
杂填土19.5 8 10 2.52E-6 2.37E-6 淤泥质土层18 7 5 5.72E-7 3.30E-7 冲积粉质粘土层19 23 15 3.56E-6 2.74E-6 可塑粉质粘土层18 25 15 3.89E-6 2.64E-6 硬塑粉质粘土层20 35 18 1.00E-7 1.00E-7 全风化岩层20.5 45 25 0.54E-7 0.97E-7 2.2设计计算
根据地质条件选取L12进行计算
根据设计要求，基坑开挖深度暂定为9m，按规范设定桩长为16.8m，桩直
径设定为0.8m,嵌固深度暂定为7.8m即
d
h=7.8m，插入全风化岩3.0m。

2.2.1水平荷载的计算
按照超载作用下水土压力计算的方法，根据朗肯土压力计算理论计算土的
侧向压力，计算时不考虑支护桩与土体的摩擦作用。

1.计算依据和计算公式
主动土压力系数: )2
(45tan K i
2ai ϕ-
=
被动土压力系数: )2
(45tan K i
2pi ϕ+
=
（1）支护结构水平荷载标准值ajk e 按下列规定计算： 1）对于碎石土及砂土：
a) 当计算点深度位于地下水位以上时：
ai ik ai ajk ajk K 2C K σe -= b)当计算点深度位于地下水位以下时：
w ai wa wa j wa j ai ik ai ajk ajk ]γK )ηh (m )h [(z K 2C K σe ---+-= 式中 ai K —第i 层土的主动土压力系数；
ajk σ—作用于深度j z 处的竖向应力标准值；
ik c —三轴实验确定的第i 层土固结不排水（快）剪粘聚力标准值； j z —计算点深度；
j m —计算参数，当h z j <时，取j z ，当h z j ≥时，取h ； wa h —基坑外侧水位深度；
wa η—计算系数，当h h wa ≤时，取1，当h h wa >时，取零； w γ—水的重度。

2）对于粉土及粘性土：
ai ik ai ajk ajk K 2C K σe -=
（2）基坑外侧竖向应力标准值ajk σ按下列规定计算：
ok rk ajk σσσ+= （3）计算点深度j z 处自重应力竖向应力rk σ 1)计算点位于基坑开挖面以上时：
j m j rk z γσ=
式中mj γ——深度j z 以上土的加权平均天然重度。

2)计算点位于基坑开挖面以上时：
h γσmh rk =
式中m h γ——开挖面以上土的加权平均天然重度。

（4）第i 层土的主动土压力系数ai K 应按下式计算
)2
(45tan K ik
02ai ϕ-
=
式中 ik ϕ——三轴实验确定的第i 层土固结不排水（快）剪摩擦角标准值。

（5）第i 层土的土压力合力Ea 按下式计算
h i aik aik ai s )h e e (2
1E +'=
式中 aik e '——第i 层土土层顶部的水平荷载标准值； aik e ——第i 层土土层底部的水平荷载标准值； i h ——第i 层土的厚度； h s ——锚杆的水平间距。

2.2.2各层土的水平荷载计算 （1）人工填土层（3.6m ）
0.839K 0.7,K ,10,8KP C ,19.5KN/m γa1a101a 121=====ϕ 基坑外侧竖向应力标准值：
2
ok rk 1k a 20KN/m q σσσ==+=' 2
11a1k 110ok rk 1k a 90.2KN/m 3.619.520h γσh γq σσσ=⨯+=+'=+=+=
水平荷载标准值：
2
a11a1a0k 1k a 0.576KN/m 0.839820.720K 2C K σe =⨯⨯-⨯=-='
2a11a1a1k 1k a 57.35KN/m 0.839820.7090.2K 2C K σe =⨯⨯-⨯=-= 水平合力：
104.27KN/m 3.657.35)(0.5762
1
h )e e (21E 1
a1k a1k a1=⨯+=⨯+'= 水平荷载作用点离该土层底端的距离：
1.212m 57.35
0.57657.350.5762.33.6e e e 2e .3h Z aik aok a1k a0k 11=++⨯=+=
+ （2）淤泥质土层（0.9m ）
0.916K 0.84,K ,5,7KP C ,18.0KN/m γa2a202a 222=====ϕ 基坑外侧竖向应力标准值：
2a1k 2k a 90.2KN/m
σσ==' 2
0a1k 0k rk a2k
106.4KN/m
0.918.090.2q σσσσ=⨯+=+=+=水平荷载标准值：
2
a2
2a2a2k 2k a 62.94KN/m 0.916720.8490.2K 2C K σe =⨯⨯-⨯=-'='
2a22a2a2k 2k a 76.55KN/m 0.916720.84106.4K 2C K σe =⨯⨯-⨯=-= 水平荷载：
69.75KN/m 0.976.55)(62.942
1h )e e (21E 2a2k a1k a2=⨯+=⨯+'=
水平荷载作用点离该土层底端的距离：
0.435m 76.5562.9476.5562.942.30.9e e e e 2.3h Z a2k
a1k a2k a1k 22=++⨯=+'+'=
（3）粉质粘土层(2.2m)
0.767K 0.588,K ,15,23KP C ,19KN/m γa3a303a 323=====ϕ
基坑外侧竖向应力标准值：
2
a2k 3k a 106.4KN/m
σσ=='
233a2k 0k rk a3k 148.2KN/m 2.219106.4h γσσσσ=⨯+=+=+= 水平荷载标准值：
2
a33a3a3k 3k a 27.28KN/m 0.7672320.588106.4K 2C K σe =⨯⨯-⨯=-'='
2a33a3a3k 3k a 51.86KN/m 0.7672320.588148.2K 2C K σe =⨯⨯-⨯=-= 水平荷载：
87.05KN/m 2.251.86)(27.2821h )e e (21E 3
a3k a3k a3=⨯+=⨯+'= 水平荷载作用点离该土层底端的距离：
0.986m 51.8627.2851.8627.282.32.2e e e e 2.3h Z a3k
a3k a3k a3k 33=++⨯=+'+'=
（4）可塑粉质粘土层
残积可塑粉质粘土层(2.8m)分成两部分（开挖面以上2.3m 和开挖面下0.5m ） 1)按照规范：基坑开挖位于地下水位
对于粉土及粘土：ai ik ai ajk ajk K 2C K σe -= q rk ajk σσσ+= j m j rk Z γσ=
mj γ深度j Z 以上土的加权平均天然重度；
2mj 18.52KN/m γ= 186.7KN/M σajk =
2)0.767K 0.588,K ,15,25KP C ,18KN/m γa4a40
4a 424=====ϕ
基坑外侧竖向应力标准值：
2
a3k 4k a 148.2KN/m
σσ==' 244a3k 0k rk a4k 186KN/m 2.118148.2h γσσσσ=⨯+=+=+=
水平荷载标准值：
2
a44a4a4k 4k a 48.79KN/m 0.7672520.588148.2K 2C K σe =⨯⨯-⨯=-'=' 2
a44a4a4k 4k a 71.01KN/m 0.7672520.588186K 2C K σe =⨯⨯-⨯=-=
水平荷载：
137.77KN/m 2.371.01)(48.792
1
h )e e (21E 4a4k a4k a4=⨯+=⨯+'=
水平荷载作用点离该土层底端的距离：
1.079m 71.0148.7971.0148.79
2.32.3e e e e 2.3h Z a4k
a4k a4k a4k 44=++⨯=+'+'=
Ea4’=71.01KN /m （5）硬塑粉质粘土层(4.3m)
0.726K 0.527,K ,18,35KP C ,20KN/m γa6a605a 525=====ϕ 基坑外侧竖向应力标准值：
2
a4k 5k a 186KN/m σσ==' 2a5k 186KN/m σ= 水平荷载标准值：
2
55a5a5k 5k a 47.39KN/m 0.7263520.528186K 2C K σe =⨯⨯-⨯=-'='
2a55a5a5k 5k a 47.39KN/m 0.7263520.528186K 2C K σe =⨯⨯-⨯=-= 水平合力：
203.78KN/m 4.347.39)(47.392
1h )e e (21E 5
a5k a5k a5=⨯+=⨯+'= 水平荷载作用点离该土层底端的距离Z ：
2.15m 4.3/2Z 5==
（6）全风化岩层(3.0m )
0.637K 0.405,K ,25,45KP C ,20.5KN/m γa6a60
6a 626=====ϕ
基坑外侧竖向应力标准值：
2
a5k 6k a 186KN/m
σσ==' 2a6k 186KN/m σ=
水平荷载标准值：
2
6a 6a6a6k 6k a 18KN/m 0.6374520.405186K 2C K σe =⨯⨯-⨯=-'='
2a66a6a6k 6k a 18KN/m 0.6374520.405186K 2C K σe =⨯⨯-⨯=-=
水平荷载：
36KN/m 318)(1821h )e e (21E 6
a6k a6k a6=⨯+=⨯+'= 水平荷载作用点离该土层底端的距离Z ：Z=1.5m 2.2.3水平抗力计算
基坑底面以下水平抗力计算的土层为：第4层土（可塑粉质粘土层0.5m ）、
第5层土（硬塑粉质粘土层4.3m ）、第6层土(全风化岩层3.0m)。

计算公式：
（1）基坑内侧水平抗力标准值pj k e 按下列规定计算：
1）对于碎石土及砂土,基坑内侧水平抗力标准值按下列规定计算： w pi wp j ai ik ai ajk ajk )γK )(1h (z K 2C K σe --++= 式中 pjk σ——作用于基坑底面以下深度j z 处的竖向应力标准值； pi K ——第i 层土的被动土压力系数。

2）对于粉土及粘性土，基坑内侧水平抗力标准值按下列规定计算：
Pi ik Pi Pjk Pjk K 2C K σe -=
（2）作用与基坑底面以下深度j z 处的竖向应力标准值ajk σ按下式计算：
j m j pjk z γσ= 式中mj γ——深度j z 以上土的加权平均天然重度。

（3）第i 层土的被动土压力系数pi K 应按下式计算
)2
(45tan K ik
02pi ϕ+
=
（4）第i 层土的水平抗力p E 为：
h i pik pik pi s )h e e (2
1E +'=
式中 pik e '——第i 层土土层顶部的水平抗力标准值； pik e ——第i 层土土层底部的水平抗力标准值； i h ——第i 层土的厚度；
h s ——预应力锚索的水平间距。

2.2.4各层土水平抗力计算 （1）可塑粉质粘土层
1.302
K 1.695,K ,15,25KP C ,18KN/m γ0.5m,h P4p405K a 4K 24K 4k ======ϕ
作用于基坑底面以下深度j z 处的竖向应力标准值：
2
4k
4k p4k 2P4K 9KN/m 0.518h γσ,0KN/m σ=⨯===' 水平抗力标准值：
2
p44k p4p4k p4k 65.10KN/m 1.3022521.6950K 2C K σe =⨯⨯+⨯=+'='
2
P44k p4p4k p4k 80.4KN/m 1.3022521.6959K 2C K σe =⨯⨯+⨯=+= 水平抗力：
36.38KN/m 0.580.4)(65.1021
)h e e (21E 4k p4p4p5=⨯+=+'=
水平抗力离该土层底端的距离：
0.241m 80.465.1080.4
65.102.30.5e e e e 2.3h Z P4k
P4k P4k P4K 4K 5K =++⨯=+'+'=
（2）硬塑粉质粘土层
1.375K 1.891,K ,18,35KP C ,20KN/m γ4.3m,h P5p505K a 5K 25K 5k ======ϕ
作用于基坑底面以下深度j z 处的竖向应力标准值：
25k 5k p5k 2P5K 95KN/m 4.3209h γσ,9KN/m 0.518σ=⨯+===⨯='
水平抗力标准值：
2p55k p5p5k p5k 88.52KN/m 1.3752621.8919K 2C K σe =⨯⨯+⨯=+'='
2
P55k p5p5k p5k 251.12KN/m 1.3752621.89195K 2C K σe =⨯⨯+⨯=+= 水平抗力：
730.23KN/m 4.3251.12)(88.5221
)h e e (21E 5k p5p5p5=⨯+=+'=
水平抗力离该土层底端的距离：
1.807m 251.12
88.52251.12
88.522.34.3e e e e 2.3h Z P5k P5k P5k P5k 5K 5K =++⨯=+'+'=
（3）全风化岩层
1.568
K 2.458,K ,25,45KP C ,20.5KN/m γ3m,h P6p606K a 6K 26K 6k ======ϕ
作用于基坑底面以下深度j z 处的竖向应力标准值：
2
5k a P6K 95KN/m σσ=='
2
6k 6k a5k P6K 156.5KN/m
320.595h γσσ=⨯+=+=
水平抗力标准值：
2
p66k p6p6k p6k 374.63KN/m 1.5684522.45895K 2C K σe =⨯⨯+⨯=+'='
2
P66k p6p6k p6k 525.8KN/m 1.5684522.458156.5K 2C K σe =⨯⨯+⨯=+=
水平抗力：
m 1350.65KN/3.0525.8)(374.632
1)h e e (21E 6k p6p6p6=⨯+=+'= 水平抗力离该土层底端的距离：
0.944m 525.8374.63525.8374.632.32e e e 2e .3h Z P6k
P6k P6k P6k 6K 6K
=++⨯=+'+'
=
2.2.5支点力计算
（1）计算基坑底面以下支护结构设定弯矩零点位置至基坑底面的距离c1h ： 基坑底面水平荷载标准值：a e =73.38KN/m 由 p1k a1k
e e = 可得：
71.01=65.1+（80.4-65.1）/0.5⨯h c1 0.193m h c1=
（2）计算支点力c1T ：
计算设定弯矩零点以上基坑外侧各土层水平荷载标准值的合力之和∑Eac ：
其中，设定弯矩零点位置以上第4层土的水平荷载
137.77KN/m 2.371.01)(48.792
1h
)e e (2
1E a a4c a4c =⨯+=⨯+'=
其作用点离设定弯矩零点的距离：
1.168m 71.01
48.7971.0148.792.30.1932.3h a4c
=++⨯+=
E a4=71.01 ⨯0.193=13.71KN
①合力之和∑Eac ：
K
E E E E E E
a a c a a a ac
∑=++++=++++=55.41271.1377.13705.8775.6927.10444321 各土层水平荷载距离设定弯矩零点的距离为：
6.805m 1.2123.69.193z h 9.193h 11ac1=+-=+-=
按上述计算方法可得： 3.479m h 5.128m ,h a3c a2c == h a4=1.272 h a5=0.09655m
合力∑ac E 作用点至设定弯矩零点的距离：
3.75m
412.55
0.09655
13.711.272137.773.47987.055.12869.756.805104.27E Ea5ha5h E h E h E h E h ac
a4a4a3c a3a2c a2a1c a1ac =⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=
++++=∑②设定弯矩零点位置以上基坑内侧各土层水平抗力标准值的∑pc E ：
设定弯矩零点以上的水平抗力包含第四层土。

2
p4c 2
p4k 70.61KN/m 1.5870.1931865.10e ,65.10KN/m e =⨯⨯+==' 水平抗力pc E ∑
13.1KN/m 0.19370.61)(65.102
1E pc =⨯+=∑
水平抗力pc E ∑作用点离设定弯矩零点的距离： 0.095m 70.61
65.1070.61
65.102.30.193h pc =++⨯=
③计算支点力1c T ：
设定锚杆插于离地面3m 的位置处，则t1h =9-3=6m 支点力为：
249.61KN 0.193
60.095
13.1412.553.75h h E H E h T c1
T1pc
pc ac ac c1=+⨯-⨯=
+-=
∑∑
2.2.6嵌固深度验算 验算准则为：
∑∑≥-++0E h 1.2γ)h (h T E h a a 0d t1c1p p ，则嵌固深度设计符合基
坑的受力要求。

①基坑外侧水平荷载标准值合力之和∑ai E ：
∑+++++=a6a5a4a3a2aq a
E E E E E E E
674.13KN/m 36203.7835.51137.7787.0569.75104.27=++++++= 各土层水平荷载距离桩底面的距离为：
14.412m 1.2123.616.6z h 16.8h 11a1=+-=+-= 按上述计算方法可得：
1.5m
h 5.15m,h 7.55m
ha4'8.879m h 11.086m,h 12.735m,h a6a5a4a3a2======
∑a
E
的作用点距离桩底的距离a h ：
8.83m
674.13
1.5
365.15203.78.....11.08687.0512.73569.7514.412104.27E h E ...h E h E h a
a6
a6a2a2a1a1a =⨯+⨯++⨯+⨯+⨯=
+++=∑
②基坑内侧水平抗力标准值合力之和∑pj E ：
/m 2117.26KN 1350.65730.2336.38E E E E
p6p5p4p
∑=++=++=
各土层水平荷载距离桩底面的距离为：
7.541m 0.2410.57.8z h 7.8h 4k 4k p4=+-=+-= 按上述计算方法可得：0.944m,h 4.807m,h a3p5==
∑p
E
的作用点距离桩底的距离p h ：
2.39m
2117.26
0.944
1350.654.807730.237.54136.38E
h E h E h E h p
6
p6p5p5p4p4p =⨯+⨯+⨯=
++=∑
③嵌固深度验算
∑∑=-++a a 0d t1c1p p E h 1.2γ)h (h T E h
0674.138.831.01.27.8)(6249.612117.262.39>⨯⨯⨯-+⨯+⨯
满足要求！ 2.2.7灌注桩结构设计
灌注桩直径φ800mm ，砼强度C25，受力刚劲采用Ⅱ级刚劲，综合安全系数为1.4，桩中—中间距1000mm 。

将直径为800mm 的圆柱桩转化为宽为1000mm 墙厚为h ：
700.7mm
h 64
8003.1412h 64D 12h 4
444=⇒⨯=
⇔= 取700mm h = 2.2.8桩身最大弯矩的计算
由表2-2已算出的ai E ，pi E 及T=249.61KN 可以知道剪力为零的点在基坑底上部的主动土压力层中，且在第三层土中。

所以设剪力为零的点在4.5m 以下χ
米 令χ4.5χm += m χ为基坑顶到剪力为零的点的距离.则有： 剪力为零的土压力：
[]11.17x
27.280.7672320.58819x)0.9183.619.5（20k k e a32c a3x)r(4.5q axm a3+=⨯⨯-⨯+⨯+⨯+=-++=
此层的土压力 ：
2axm 5.585x 27.28x 2
11.17x)x
27.28(27.28Ε+=++=
因为距基坑顶为m x 处的剪力为零，则有：
120a axm T E Ea E ---=
整理得： 75.5927.28x 5.585x 2=+ 解得 ： 1.974m x =
由于最大弯矩点就是剪力为零的点，即m x ，所以 6.4741.9744.5x m =+= 最大弯矩可表示为：11223max
t a a axm M T y E y E y E y =⨯-⨯-⨯-⨯
将数据代入解得：373.67KN.m M max = 2.2.9桩身的配筋计算
则此桩的配筋可转化为截面为700mm 1000mm h b ⨯=⨯的矩形截面梁进行配筋。

所以有：环境类别为二级，砼强度C25，钢筋采用HRB335的Ⅱ级钢筋。

由环境类别为二级，砼强度C25此梁的最小保护层厚度为50mm 则有： 650m m 50700h 0=-=
有砼及钢筋的等级查表可得，211.9/c f N mm = 2300/y f N mm = 21.27/t f N mm =
1 1.0α= 10.8β= 0.55b ξ=
c f --混凝土轴心抗压强度设计值
y f --钢筋强度设计值
t f --混凝土轴心抗拉强度设计值
1α--受压区混凝土矩形应力图的应力值与混凝土轴心抗压强度设计值的比值
1β--矩形应力图受压区高度与中和轴高度的比值
11αβ--统称为等效矩形应力图系数
b ξ--相对界限受压区高度
计算系数：
0.0746********.910
373.67bh f α2
6
20
c αM s 1=⨯⨯⨯== 0.55ξ0.0770.0742112α11ξb s =<=⨯--=--= 可以
0.962γ2
2α11s s
==
-+
故 26
h γf M s 1992m m 650
0.96230010373.67Α0
s y =⨯⨯⨯==
， 所以选用6φ22 22281mm s =A
（2）桩身箍筋配筋
按构造要求取：梁中箍筋最大间距Smax=250mm.。

8mm Φ直径螺旋箍。

在坑底、两道锚杆处上下各500mm 范围内加密，箍筋间距@150mm 。

验算适用条件：
1.b ξξ<，满足。

2. 00f f min 000.190.45ρ0.325700
10002281
ρy t =⨯=>=⨯=，同时0.2%ρ
，故可
以。

即配筋为6φ22
2.3锚杆计算
2.3.1锚杆设计
基坑周围土层以主动滑动面为界可分为稳定区与不稳定区，每根锚杆位于稳定区部分的为锚固段、位于不稳定区部分为自由段。

土层锚杆一般由锚头、拉杆与锚固体组成。

当锚头是支挡结构与拉杆的连接部分时，为了保证来自支挡结构和其他结构上荷载的有效传递，一方面必须保证锚头构件本身有足够的强度，并紧密固定；同时应尽量将较大的集中荷载分散开。

该锚头采用螺母锁定式锚头，主要由锚座、承压板、紧固器组成。

2.3.2锚杆设计计算
锚杆倾角设为030，锚杆孔径设为150mm ，锚杆间距为1000mm,为锚杆联结排桩并锚固于土中的示意图，如图2-2所示。

图2-2锚杆联结排桩并锚固于土中的示意图
1.锚杆水平拉力设计值
由上述计算可知：支点力249.61KN T c1=
312.01KN 249.611.01.25T 1.25γT c10d =⨯⨯==
2锚杆自由段长度
)2
145sin(/)2145sin()(00θϕϕ++--+=k k
f d A H l A:土压力零点距坑底距离 A;锚杆与水平线夹角 ϕ;土的内摩擦角
锚杆的自由长度不小于5米 其中6
543216
65544332211k h h h h h h h h h h h h ++++++++++=
ϕϕϕϕϕϕϕ
015.953)254.3182.8152.2150.953.6(1016.81=⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯= 6.193m 0.1936h h l c1t1t =+=+=
53.76)302
15.95)/sin(45215.95sin(456.193l 000
00
f <=++-⨯= 取自由段长度5m l f = 3.锚杆锚固段长度
锚固段长度τ/ππN k l m t m a =
→m k 锚杆安全系数，取1.5
→t N 土层锚杆设计抽向拉力；t N =T d /cosa
m d 锚固段直径，取钻头直径的1.2倍，m d =0.1518.02.1=⨯m
τ锚固体与土层间的剪切强度σtanδc τ+=
δ锚固段与土体间的摩擦角，取φ32δ=
aik 0σk σ•= k 0为锚固段孔壁土压力系数，一般粘土为0.5，砂土取1.0 经计算m l a 20=
4.锚杆轴向承载力设计值验算 锚杆轴向承载力设计值：i sik s
l q d γπ
Nu ∑⋅⋅=
1040KN/m
3808506.2403.840l q l q l q l q l q
6
s6k 5s5k 4s4k 3s3k i
sik =⨯+⨯⨯+⨯+⨯=+++=∑
376.8KN 10400.151.3
3.14
l q d γπu N i sik s =⨯⨯=⋅⋅=
'∑
360.03KN cos30
312.01
cos θT N 0
d ===
> 因此，锚杆轴向承载力符合要求。

5.锚杆总长
25m 520l l l f a =+=+= 6.锚杆截面设计
（1）锚杆承载力计算应符合下式规定： cos θN T u d ≤
θ--- 锚杆与水平面的倾角
（2）锚杆杆体的截面面积应按下列公式确定： 普通钢筋截面面积应按下式计算 cos θf T Αy d
s ≥
预应力钢筋截面面积应按下式计算 cos θ
f T Αpy d
p ≥
公式中：
p Αs Α——普通钢筋.预应力钢筋杆体截面面积 yp y f f —— 普通钢筋，预应力钢筋抗拉强度设计值 锚杆截面设计ptk
t
m f .N k A =
式中：ptk f ——锚杆材料的设计标准强度值，
→m k 锚杆安全系数，取1.5 2ptk 310N/mm f =
2
3
11509.73mm
310
10312.011.5A =⨯⨯=
锚杆取6φ18，A 1=1527mm 2 2.3.3腰梁设计
锚杆锁在腰梁上，锚杆腰梁最大弯矩i M =
4
t mv N K b
式中： i i M i m i t N --⋅--第道锚杆腰梁最大弯矩，KN ；
第道锚杆轴向拉力，KN ；
Kmv --锚杆轴向拉力增大系数，取1.5； b —锚杆水平间距，1.0m . 锚杆腰梁最大弯矩
1 1.5 1.0
M =
135.0144
t m N K b KN m 360.03⨯⨯==⋅ 163
67.5910450300
y M cm =⨯=ƒ 腰梁选用1[32a 截面抵抗矩x W =475 3m >450 3m ，可以
2.4稳定性验算
2.4.1基坑稳定性验算
（1）在对围护墙体进行整体
圆弧滑动稳定性验算时，不考虑支撑力的影响，抗剪强度取峰值，可采用瑞典条分法；一般最危险滑动面在墙底下0.5～1.0m ，滑动面的圆心一般在坑壁墙面的上方，靠坑内侧附近，按下式计算：
()()∑∑∑===+++=
n
1
i i
i i
i
i
i n
1
i n
1
i i i i i
i z sina w b
q tan φcosa w b q l
c K
式中：z K —为圆弧滑动稳定性安全系数；
i c i φ—第i 土条圆弧面经过的土的粘聚力和内摩擦角； i a — 第i 土条滑弧中点的切线与水平线的夹角； i l — 第i 土条沿圆弧面的弧长，i i i cosa b l =； i q — 第i 土条处的地面荷载（2m kN ）； i b — 第i 土条宽度(m)； i w — 第i 土条重量（kN/m ）。

计算得：
=∑=n
1
i i
i l
c 832.6
()=+∑=n
1
i i i i i
i
tan φcosa w b
q 884.2
()=+∑=i n
1
i i i
i
sina w b
q 934
则 ()()=+++=
∑∑∑==n
1
i i
i i
i
n
1
i i
i i i
i
i
i z sina w b
q tan φcosa w b
q l c K 1.84﹥1.3 满足要求
表2-3条分法计算表格
条 块 编 号
i
a
(
)
i a cos
i a sin
i q
(KN/m)
i c
(kpa )
i
φ
(
)
i φtan
W (kn)
i h
(m)
i b
(m)
1 56 0.559 0.829 20 7 5 0.087 141 3.618
2 2 41 0.755 0.656 20 25 15 0.268 291.5 7.677 2
3 32 0.848 0.53 20 35 18 0.325 371.6 9.86 2
4 24 0.914 0.407 20 3
5 18 0.325 430.4 11.33 2 5 18 0.951 0.309 20 35 18 0.325 469.
6 12.31 2 6 11 0.982 0.191 0 35 18 0.325 496.4 12.98 2
7 4 0.99
8 0.07 0 35 18 0.325 169.6 4.2
9 2 8 -1 0.999 -0.017 0 35 18 0.325 168.4 4.26 2 9 -8 0.99 -0.139 0 35 18 0.325 155.6 3.94 2 10 -14 0.97 -0.242 0 35 18 0.325 130.8 3.32 2 11 -21 0.934 -0.358 0 35 18 0.325 90 2.3 2 12
-28
0.883
-0.469
35
18
0.325
38.2
1.05
2
图2-4 基坑整体稳定性计算简图
2.4.2锚杆整体稳定性验算
先求整体稳定性安全系数f 值，计算要使安全系数大于1.5 。

(1)如果θ>φ，计算时需计算地面荷载；当 θ＜φ时，可不计算地面荷载。

(2)3203.07KN 19.1112.92
10
7.89γS ΑΒ2h h H G 1d =⨯⨯⨯++=⨯⨯⨯++=
G ——墙体与围护桩之间的土重。

(3)因为θ>φ，所以需要计算地面荷载。

挡土墙的主动土压力；
()[]1537kN 160.76425.340.5841619.1200.584202
1
E ah =⨯⨯⨯-⨯⨯++⨯⨯=
（4）挡土桩的主动土压力：
()[]672.4kN 7.00.764725.340.584719.1200.5842021
E h =⨯⨯⨯-⨯⨯++⨯⨯=
（5）求整体承载力h F ：
可按公式：
δ)
tg αgαtg 1δ)G tg(φE E F h ah h -+-+-=
图2-5 锚杆整体稳定性验算 式中：h E ---挡土桩的主动土压力；
ah E --- 墙的主动土压力；
G --- 代替墙与桩之间的土重；
α --- 锚杆与水平面的夹角；
δ --- 围护桩与土体间的摩擦角（δ=1/3φ～2/3φ）
，取δ= 2/3φ 求得：1072kN F h =； 所以，安全系数： 1.54.4238.93
1072
T KA f h >===
,故锚杆整体稳定。

2.4.3基坑底地基承载力验算
在对围护桩地基承载力进行验算时，不考虑围护桩底以上土体的抗剪强度对抗隆起的影响，按普朗得尔（prandtle ）地基极限承载力公式计算，并假定围护桩底的平面为基准面,从而得到围护桩底地基承载力安全系数为：
()q
D h γcN DN γK 01c q 2wz +++=
式中：
1γ—坑外地表至围护桩底各土层天然重度的加权平均值，取19.1kN/m 3；
2γ—坑内开挖面以下至围护桩各土层天然重度的加权平均值，取20kN/m 3；h 0—基坑开挖深度，取9.0m ；
D —围护墙在基坑开挖面以下的插入深度，取7.8m ； q —坑外地面荷载，取202m kN ；
c 、φ—分别为围护墙底以下主要影响范围内地基土的粘聚力、内摩擦角峰值，
因此，取该层的强度峰值指标c=45kPa 、φ=25 。

q N ,Nc 为地基土的承载力系数：
10.7)2
φ
(45tan e N 02πtanφq =+=
22.96tan φ
1)
(N N P c =-=
则()q
D h γcN DN γK 01c q 2wz +++=
=
()7.9320
97.819.122.96
4510.77.820=++⨯+⨯⨯>2.0
满足要求
图2-6围护桩底地基承载力验算
2.4.4抗倾覆稳定性验算
在计算作用于围护墙上的侧压力时，只需计算土压力即可；其抗倾覆稳定性安全系数可按下式进行计算：
()()S OC S
RC Q M M K =
式中：Q K —为抗倾覆稳定性安全系数，其中：一级基坑工程取1.2、二级
基坑工程取1.1、三级基坑工程取1.05。

()S RC M —为抗倾覆力矩（m kN ⋅），取基坑开挖面以下围护墙入土部
分坑内侧压力F P 对支撑点的力矩
()S OC M —为倾覆力矩（m kN ⋅），取支撑点以下围护墙坑外侧压力F a
对支撑点的力矩
作用在围护灌注桩上的土压力计算时取灌注桩桩长范围内粘聚力、内摩擦角及土层天然重度峰值的加权平均值取：3
m kN 19.1γ=，25.3kPa c =，
15.2φ= 则主动土压力合力：
E a =1/2()[]
m kN 834.2313.50.58425.320.58413.519.130=⨯⨯⨯-⨯⨯+
E a 作用点位置距桩底4.5m 处。

则 ()S OC M =538.6×9=7148m kN ⋅
被动土压力合力：E P =1/2(19.1×7×1.7+2×13.5×1.3)×7.8=1023.3kN/m
E P 作用点位置距桩底2.33m 处。

则： ()S RC M =918.4×11.17=10255m kN ⋅ 因此 ()()S OC S RC Q M M K =
= 1.437148
10255
=>1.10 满足要求。

3.截水、排水措施
合理确定控制地下水的方案是保证工程质量、加快工程进度、取得良好社会和经济效益的关键。

地下水控制的设计和施工应满足支护结构设计要求，应根据场地及周边工程地质条件、水文地质条件和环境条件并结合基坑支护和基础施工方案综合分析、解决。

地下水控制方法有集水明排法，降水法，截水法和回灌技术。

降水的方法通常有轻型井点法，喷射井点法，管井井点法和深井泵井点法。

该场地分布的地下水为潜水，赋存在杂填土土中，渗透性弱，富水性弱，主要依靠大气降水和河流侧渗补给，由地表蒸发排泄。

根据下表5-1室内渗透试验成果及抽水试验，预计开挖后地下水量不大。

因此基坑降水可采用明沟集水井排水，同时宜避开雨季开挖，并在地面设置截水沟，防止地表水渗入坑内。

排水沟和集水井按下列规定布置：
(1)排水沟和集水井布置在建筑基础边净距0.4米以外，排水沟边缘离开边坡坡脚不应小于0.3米，在基坑四角各设一个集水井。

(2)明沟底宽0.3米，深0.5米，明沟之间互通，明沟交接处设置集水井。

集水井深度2.5米，直径1米。

井壁可砌干砖，水泥管，挡土板或其它临时支护，井底反滤层铺0.3米厚碎石，卵石。

(3)每个降水井点用一个潜水泵不停地把地下水抽排到地面上。

在地面上做一条明沟把水排到施工工地外面的排水沟中。

4.工程监测
4.1监测的主要内容
1、周边土体变形测量，如坡顶水平位移、地面沉降、基坑周围地面裂缝、
坑底隆起等测量；
2、锚杆中浆体灌注饱和程度与变形情况。

3、基坑周边邻近建（构）筑物、道路、管线的观测、监控，对有关建筑物作好标记。

4.2监测的主要仪器
测量中最多使用的是水准仪和经纬仪，水准仪用于测量地面、地层内各点及标高及沉降；经纬仪用于量测地形和构筑物的施工控制点坐标及施工中的水平位移。

水准仪测量如下参数：1、基坑及周边建筑物沉降；
2、基坑支护结构的差异沉降；
3、确定各变异层标高。

经纬度仪测量如下参数：1、基坑观测点的水平位移；
2、基坑周边建筑构筑物的水平位移。

4.3监测的方法
在基坑周边砖墙顶帽梁或坡顶，按20m间隔设观测点，测量边坡的水平位移与沉降；同时对基坑相邻建筑物进行沉降监测，监测点设置根据建筑物占地形状，由设计施工人员在现场确定并报监理认可。

基准点布置在基坑变形影响不到的稳定地点，以确保观测点数据的准确、可靠。

每次测量应对基准点进行校核，误差不大于2mm。

基坑开挖前测原始值，从开挖第一步土时开始进行变形观测，观测周期1次/天，直至基础底板完工后，观测周期改为1次/2天。

当两次观测位移量很小或地下室施工完二层时，可将观测周期延长至1次/1周。

其间可根据施工进度和变形发展，随时加密观测次数，每7天向监理和甲方汇报一次监测结果。

如发现变形异常，应及时停止基坑内作业，分析原因，采取还土、坡顶卸载和增补锚杆等加固措施，确保边坡及建筑物的安全。

直至变形趋于零或地下结构至±0.00时，经有关部门同意可停止观测。