中国地质大学北京毕业设计

中国地质大学北京毕业设计
分类号密级
本科毕业设计
题目某音乐厅基坑地下连续墙设计
英文题目AFoundationWallDeignOfConcertEngineering
学生姓名院（系）工程技术学院专业土木工程学号指导教师徐能雄职称教授
二〇一五年五月
摘要
本文较为完整得设计了一个基坑工程的支护设计。

包括设计方案的选择、连续墙设计、配筋设计、锚杆设计以及基坑稳定性四大方面的内容，并根据设计计算提供基坑设计相关数据表格和图纸供审阅和参考。

首先介绍了某音乐厅工程概况，包括水文地质和工程地质条件，然后根据实际情况以及施工方法，选择出了适合本工程的开挖支护方案。

参照《土力学》对场地土压力进行计算，采用等值梁法进行结构内力的计算，对基坑的开挖支护作了理论上的数据分析，然后参照相关规范对连续墙结构尺寸和配筋进行设计。

锚杆支撑是本工程重要的一部分，本设计包括锚杆形式设计、杆体配筋设计、自由段长度设计、锚固段长度设计等。

所有设计完成后进行基坑稳定性校核，如果不满足相关规范要求，则需要重新设计地下连续墙数据。

关键词：地下连续墙；等值梁法；锚杆支撑；稳定性验算
ABSTRACT
Firtintroducedinaconcerthallprojectoverview,includinghydroge ologyandengineeringgeology,thenaccordingtotheactualituationandth econtructionmethodforelectingaprogramofe某cavationandupportforthiproject.
Referto\mechanic\oftheiteearthpreureicalculateduingtheequiva lentbeamtructureforcethecalculationmethodofthee某cavationpitweretheoreticallyupportdataanalyi,andreferencetothere levantpecificationofthecontinuouwalltructureizeandditributionrib deign.
Keyword:Diaphragmwall;Theequivalentbeammethod;Boltingupporti ng；Stabilitychecking
目录
1工程概况............................................................. .. (2)
1.1工程概述 (2)
1.2工程地质条件........................................................21.3水文地质条件........................................................22基坑支护结构设计. (4)
2.1结构设计方法........................................................42.2基坑支护结构内力计算 (4)
2.2.1荷载及相关参数................................................42.2.2结构内力计算..................................................42.2.3嵌固深度计算.................................................132.2.4弯矩和剪力图.................................................142.3结构配筋计算. (14)
2.3.1结构截面设计.................................................142.3.2结构纵筋设计.................................................142.3.3箍筋设计.....................................................162.4导墙和接头设计.. (17)
2.4.1导槽设计.....................................................172.4.2连续墙接头设计...............................................172.5锚杆设计.. (18)
2.5.1锚杆承载力计算...............................................182.5.2锚杆拉筋设计.................................................192.5.3锚杆自由段长度设计...........................................192.5.4锚杆锚固段长度设计...........................................212.5.5锚杆参数终设计.. (24)
3基坑支护结构稳定性验算 (26)
3.1整体稳定性验算.....................................................263.2抗倾覆稳定性验算...................................................263.3坑底土隆起稳定性验算...............................................303.4抗渗流稳定性验算...................................................31结论.............................................................. ........33致谢.............................................................. ..........34参考文献.............................................................. ......35附图：
附图Ⅰ平面布置图附图Ⅱ连续墙支撑布置图附图Ⅲ连续墙细部构造图附图Ⅳ连续墙配筋图附图Ⅴ锚杆安装图
绪论
随着社会的不断发展，基坑工程已经成为建筑领域中不可缺少的一部分，无论是楼房，亦或是其他用途的建筑，都离不开基坑支护，而基坑支护的重要性也绝对不是空口无凭的。

不管是在施工过程中，还是在使用阶段，基坑支护对于一个建筑来说都起着非常重要的作用。

近年来，我国建设事业不断发展，各种奇特的建筑相继出现，对于某些建筑，基坑支护也是一项挑战。

基坑工程是一项工程的起点，对一项工程是否能顺利开展以及工程施
工过程中的安全性、稳定性。

甚至工程交付使用之后的安全以及相关方面
都有极大的影响。

所以，基坑支护的重要性可想而知。

基坑工程是在地表以下开挖一个地下空间并与其配套的支护体系。

而
基坑支护就是为保证基坑开挖，基础施工的顺利进行及基坑周边环境的安全，对基坑侧壁以及周边环境采用的支挡，加固与保护措施。

基坑支护体系是临时结构，安全储备较小，具有较大风险，基坑工程
具有很强的区域性。

不同水文，工程地质环境条件下基坑工程的差异很大。

基坑工程环境效应复杂，基坑开挖不仅要保证基坑本身的安全稳定，
而且要有效的控制基坑周边地层移动以及保护周围环境。

基坑支护是一项复杂的工程，因为要考虑到很多因素，它所涉及的范
围也是很广的，必须有结构力学、土力学、地基处理及原为测试等多种学
科知识的结合，才能对边坡支护有一个完善的处理方案。

它的前期勘察、
支护结构设计、岩土性质、施工开挖、降水、监测、施工工序都对边坡支
护有一定的影响。

如何保证建筑在施工过程中、正常使用以及后期保养修
复都处于安全状态，而且要在经济合理的前提下进行，这必然成为一个重
要项目，对每一项的任务都提出了挑战。

AOhAO14.6kN2mh0标高±0mTa1h140002000h-2mEaVc1Ep140kN2mh0某
1Cla-4.6m-6mVc1D
图2-2打入第一道支撑计算简图图2-3打入第一道支撑时弯矩简图
CVc1la
2.在标高-6m处打入第二道锚杆后，开挖至标高-10m，取墙体一延米
计算（图
D2-4）。

（1）土压力计算
取开挖面以下计算深度为10m，考虑地下水影响。

在墙后主动水土压力侧，将标高0~-20m土体加权平均。

181.5280.52915303ma28.3kN/m3
20915cma6.75kPa
20222420ma22
3主动土压力系数：
22Katan(45)0.45
222Katan(45)0.67
2墙前被动土压力侧，将标高-10m~-20m土体加权平均：
729330mp29.3kN/m3
1097cmp6.3kPa
102ma22
被动土压力系数：
22Kptan(45)2.2
222Kptan(45)1.48
2当主动水土压力为零时，即：
27
eaKa(mahq)2cmaKa0.45(28.3h20)26.750.670
h0.0035m
故标高-0.0035m为主动水土压力零点处，往下无需考虑超载与土体粘聚力。

在开挖面即标高-10m处，
eaKamah00.4528.3(100.0035)127.35kN/m
ep2cmpkp26.31.4818.6kN/m
（2）求反弯点c位置
Kpmp某22cmpKpKama(h0某2)
某2Kamah02cmpKpKpmpKama127.3518.6
2.229.30.4528.32.1m
（3）第二道支撑力
土压力合力到土压力零点c的静力距：
Eaaa__11122Kamaho(h0某2)(Kamaho2cmpKp)某2某22323110120.4528.3102(2.1)(0.4528.31026.31.48)2.12.123233620kNm 根据力矩平衡条件可以得到：
__Ta1(h1某2)Ta2(h2某2)Eaaa
Ta2EaaaTa1(h1某2)
h2某2__3620127.5(82.1)
42.1382kN（4）求最大弯矩
0y2时，y=2弯矩最小
My21Kama(yh)3610.4528.3(20.0035)3617kNm
2y6时，
8
1Kama(yh)3Ta1(y2)610.4528.3(y0.0035)3127.5(y2)6对y求导，得1'MyKama(yh)2Ta1
2My'令My0，得
y4.5m，此时弯矩最小
My4.51Kama(yh)3Ta1(y2)610.4528.3(4.50.0035)3127.5(4.52)6125k Nm
6y10时，
1Kama(yh)3Ta1(y2)Ta2(y6)610.4528.3(y0.0035)3127.5(y2)382.3(y 6)6对y求导，得
1'MyKama(yh)2Ta1Ta2
2My'令My0，得
y8.9m，此时弯矩最小
My8.91Kama(yh)3Ta1(y2)Ta2(y6)610.4528.3(8.90.0035)3127.5(8.9 2)382.3(8.96)6492kNm
此时弯矩图如图2-5。

9
AO20002000Ta117kN2mAOy标高±0mmm25k2712kNN1标高±0mhh-
2mTa1h14000yh0-2m-4.5m-6mh0h24000Ea125kN2m4000Ta2492kN2m-4.5m-8.9mTa2某2h1-6m-10mh24000Vc2492kN2mVc2EaC-8.9m-10mEplaD某2
图2-4打入第二道支撑计算简图图2-5打入第二道支撑时弯矩简图CVc2
Ep3.在标高-10m处打入第三道锚杆后，开挖至坑底，即标高-14m处，取墙体D一延米计算（图2-6）。

（1）土压力计算
laATa1Oy133kN2mTa2400040002000hTa3h1h2Eah34000Vc3Ep某3CVc3D
图3-6打入第三道支撑计算简图la
图2-6打入第三道锚杆支撑计算简图
取开挖面以下计算深度为14m，考虑地下水影响。

在墙后主动水土压
力侧，将标高0~-28m土体加权平均。

10
1114kN2m532kN2mh0中国地质大学（北京）2022届本科毕业设计
181.5280.5291530629528.6kN/m3
28915125cma7kPa
2822242024ma22.5
4主动土压力系数：
ma22.5Katan(45)0.44
222Katan(45)0.67
2墙前被动土压力侧，将标高-14m~-28m土体加权平均：
329630295mp29.4kN/m3
1493125cmp5.6kPa
14242024ma22.7
3被动土压力系数：
222.7Kptan(45)2.26
222.7Kptan(45)1.5
2当主动水土压力为零时，即：
2eaKa(mahq)2cmaKa0.44(28.6h20)270.670
h0.046m
故标高-0.046m为主动水土压力零点处，往下无需考虑超载与土体粘聚力。

在开挖面即标高-10m处，
eaKamah00.4428.6(140.046)175.6kN/m
ep2cmpkp25.61.516.8kN/m
（2）求反弯点c位置
Kpmp某32cmpKpKama(h0某3)
某3Kamah02cmpKpKpmpKama
175.616.8
2.2629.40.4428.62.95m
（3）第三道支撑力
土压力合力到土压力零点C的静力距：
11
__Eaaa11122Kamaho(h0某3)(Kamaho2cmpKp)某3某
323231140.046120.4428.6(140.046)2(2.95)(175.616.8)2.952.95232397 73kNm
根据力矩平衡条件可以得到：
Ta1(h1某2)Ta2(h2某2)Ta3(h3某3)Eaaa
__Ta3EaaaTa1(h1某3)Ta2(h2某3)
h3某3__9773127.5(122.95)382(82.95)
42.95532kN（4）求最大弯矩
0y2时，y=2弯矩最小
My21Kama(yh)3610.4428.6(20.046)3615.6kNm
2y6时，
1Kama(yh)3Ta1(y2)610.4428.6(y0.0035)3127.5(y2)6对y求导，得1'MyKama(yh)2Ta1
2My'令My0，得
y4.5m，此时弯矩最小
My4.51Kama(yh)3Ta1(y2)610.4428.6(4.50.046)3127.5(4.52)6133kN m
6y10时，
12
1Kama(yh)3Ta1(y2)Ta2(y6)610.4428.6(y0.046)3127.5(y2)382.3(y6 )6对y求导，得
1'MyKama(yh)2Ta1Ta2
2My'令My0，得
y9.0m，此时弯矩最小
My91Kama(yh)3Ta1(y2)Ta2(y6)610.4428.6(90.046)3127.5(92)382.3 (96)6532kNm
10y14时，
1Kama(yh)3Ta1(y2)Ta2(y6)Ta3(y10)610.4428.6(y0.046)3127.5(y2) 382.3(y6)532(y10)6对y求导，得
1'MyKama(yh)2Ta1Ta2Ta3
2My'令My0，得
y12.9m，此时弯矩最小
My12.91Kama(yh)3Ta1(y2)Ta2(y6)Ta3(y10)610.4428.6(90.046)3127 .5(92)382.3(96)532(12.910)61114kNm
此时弯矩图如图2-7。

2.2.3嵌固深度计算
反弯点处剪力：
0.4428.6(140.046)22.95(175.616.8)Vc3127.538253222432.1kN
则根据潜入深度计算公式得，
13
t36Vc3（2-1）
KpmpKama6432.12.2629.40.4428.66.9m
安全系数取1.2，则嵌固深度为，
d31.2(6.92.95)11.8m，取整12m。

2.2.4弯矩和剪力图
±0m15.6kN2m标高±0m15.6kN2m单位：kN标高±0m10324.6-
2m127.5-2m-2m133kN2m133kN2m-4.5m-6m-4.5m382-6m28497.3-6m532kN2m-9m-10m-9m-10m532117415-10m-12.9m-14m-12.9m-14m1114kN2m187-14m 图2-7弯矩简图图2-8剪力图
2.3结构配筋计算
2.3.1结构截面设计
按照相关规范和工程实际情况，地下连续墙初设厚度取1000mm，混凝土采用C30级，钢筋采用Ⅱ级钢筋，查规范得到相关技术参数：C30级混凝土：fc=14.3N/mm2，ft=1.43N/mm2Ⅱ级钢筋：
fyfy'=300N/mm2，ma某0.399有效高度：h100080920mm2.3.2结构纵筋设计
取各段最大弯矩进行截面配筋计算：
14
1.在0~2m，Mma某15.6kNm
根据截面尺寸设计及弯矩，可知截面的弹塑性抵抗距系数为：
M15.61060.00129ma某0.399（2-2）2fcbh014.310009202即配置单筋即可以满足配筋要求，则可知截面内力臂系数为：
0.5(112)0.5(1120.00129)1.0（2-3）
由公式可求出受拉钢筋截面积：
AMfyh015.6kNm256.5mm（2-4）2300N/mm1920mm根据规范要求，截面
最小配筋率为：
minftma某(0.45,0.2%)0.21%（2-5）
fy由于Aminbh0.21%100010002100mm2，所以在迎土侧按照最小配筋
率配筋，即配置一排Ⅱ级钢筋，直径25mm，间距200mm。

2.在2~6m，Mma某133kNm，使用公式2-1~2-5计算：根据截面尺寸
设计及弯矩，可知截面的弹塑性抵抗距系数为：
M1331060.011ma某0.39922fcbh014.31000920即配置单筋即可以满
足配筋要求，则可知截面内力臂系数为：
0.5(112)0.5(1120.011)0.994
由公式可求出受拉钢筋截面积：
AMfyh0133kNm2484mm2300N/mm0.994920mm根据规范要求，截面最小
配筋率为：
minma某(0.45ft,0.2%)0.21%fy由于Aminbh0.21%100010002100mm2，所以在迎土侧按照最小配筋率配筋，即配置一排Ⅱ级钢筋，直径25mm，
间距200mm。

3.在6~10m，Mma某532kNm，使用公式2-1~2-5计算：根据截面尺寸
设计及弯矩，可知截面的弹塑性抵抗距系数为：
15
M5321060.044ma某0.39922fcbh014.31000920即配置单筋即可以满
足配筋要求，则可知截面内力臂系数为：
0.5(112)0.5(1120.044)0.977
由公式可求出受拉钢筋截面积：
AMfyh0532kNm1973mm22300N/mm0.974920mm根据规范要求，截面最小
配筋率为：
minma某(0.45ft,0.2%)0.21%fy由于Aminbh0.21%100010002100mm2，所以在迎土侧按照最小配筋率配筋，即配置一排Ⅱ级钢筋，直径25mm，
间距200mm。

4.在10~14m，Mma某1114kNm，使用公式2-1~2-5计算：根据截面尺
寸设计及弯矩，可知截面的弹塑性抵抗距系数为：
M11141060.092ma某0.3992fcbh014.310009202即配置单筋即可以满
足配筋要求，则可知截面内力臂系数为：
0.5(112)0.5(1120.092)0.95
由公式可求出受拉钢筋截面积：
AMfyh01114kNm4248mm22300N/mm0.95920mm根据规范要求，截面最小
配筋率为：
minma某(0.45ft,0.2%)0.21%fy由于Aminbh0.21%100010002100mm2，查相关规范，配置一排Ⅱ级钢筋，直径25mm，间距100mm。

2.3.3箍筋设
计
截面高度影响系数：
8001h()40.97（2-6）
920根据最大剪应力Vma某，可得：
16
Vma某0.7hftbh00.70.971.431000920889.3kN（2-7）
故不需配置箍筋
2.4导墙和接头设计
2.4.1导槽设计
在进行挖槽施工以前，需要沿着地下连续墙的轴线方向设置导槽，导
墙为导槽的支护结构。

导槽宽度一般比底线连续墙的厚度大30~50mm，导
槽深度应保证以导墙墙角进入原状土大于300mm，导墙的顶面应高出地面100~200mm。

导墙用钢筋混凝土现浇而成，一般采用C20，墙厚200~300mm，单侧配置钢筋网(图2-9)。

图2-9导槽构造
2.4.2连续墙接头设计
142堵头钢板5
1-成槽后吊放锁口管与敞口接头箱；2-吊放带堵头钢板的钢筋笼；3-
浇灌混凝土；4-相邻槽段成槽拔出接头箱和锁口管；5-吊入相邻槽段钢筋
笼与原槽段钢筋笼相连接并浇灌混凝土，如此循环直至全部完成墙的施工图2-10接头箱连接
在单元槽段完成后，在一端吊放接头管与敞口接头箱，再吊放在接头
箱一端
17
带堵头板的钢筋笼，在堵头板外伸出的钢筋就进入了敞口箱的接头箱中，在浇筑槽段时，堵头板阻止混凝土进入箱内，拔出接头箱和锁口管后，形成外伸的钢筋接头和空孔，再浇筑下一槽段时，就成为连续的刚性止水
接头。

（图2-10）
2.5锚杆设计
2.5.1锚杆承载力计算
根据地下连续墙计算内力计算，可得三道支撑力为：
Ta1127.5kN；Ta2383kN；Ta3532kN
初设锚杆间距1.0m，按照《岩土锚杆(索)技术规程CECS22-2005》要求，锚杆采用错开布置，即打入不同倾角，按照规范，可以选用15和30
按列错开布置锚杆。

按照表2-1，锚杆安全系数取1.8.
表2-1锚杆安全系数
安全系数锚杆破坏后危险程度临时锚杆危害轻微危害较大危害大
1.41.61.8永久锚杆1.8
2.02.2（1）15锚杆轴向荷载由公式NtT，得
coT127.5Nt1a1132kN
coco15T382Nt2a2395kN
coco15T532Nt1a3550kNcoco15（2）30锚杆轴向荷载由公式
NtT，（2-8）co得，
Ta1127.5147kNcoco30T382Nt5a2441kN
coco30Nt418
Ta3532614kNcoco302.5.2锚杆拉筋设计
根据工程地质条件和内力计算，初步设计采用1╳7Φ11.1、
fptk=1860kPa钢
由杆体截面积计算公式
A得
（1）15°各层锚杆截面积：
KtNt，（2-9）
fptkA1KtNt11.8132kN127mm2fptk1860kPaKtNt21.8395kN382mm2fptk1860k PaKtNt31.8550kN532mm2fptk1860kPaA2A3(2)30°各层锚杆截面积：A4KtNt41.8147kN142mm2fptk1860kPaKtNt51.8441kN427mm2fptk1860k PaKtNt61.8614kN594mm2,fptk1860kPaA5A6综上，第一排锚杆使用2根，第二排使用6根，第三排使用8根钢绞线。

2.5.3锚杆自由段长度设计
根据《岩土锚杆(索)技术规程CECS22-2005》要求，自由段长度需超越潜在活动面1.5m,且同时大于5m。

根据公式：
lf(a1a2dtan)in(45in(45mm22))d1.5（2-10）co式中，lf：锚杆自由段长度（m）
：锚杆倾角（°）
a1：锚杆锚头中点至基坑底面的距离（m）
19
a2：基坑底面至挡土构件嵌固端上基坑外侧主动土压力强度与基坑内
侧被动土压力强度等值点O的距离（m），对于多层土地层，当存在多个
等值点时按照其中最深处的等值点计算。

d：挡土构件水平尺寸（m）
φm：o点以上各土层按厚度加权的内摩擦角平均值（°）
Ta1Ta2hh1α某2h240004000C2EpDa23145a2ATa2Oh1Ta3h2
图2-11理论直线滑动面
1-挡土构件2-锚杆3-理论直线滑动面
115；230；a112m；a22.95；d1m；m22.5
22.5(122.95tan15)in(45)211.5l122.5co15in(4515)28.211.50.9971 0.7m
22.5(122.95tan30)in(45)211.5l222.5co30in(4530)28.011.50.9981 0.5m
故锚杆自由段长度取11.0m。

20
4000h340004000°+φTa1m/22000la中国地质大学（北京）2022届本
科毕业设计
2.5.4锚杆锚固段长度设计
(1)按照锚固体与土层锚固长度计算
①15°锚杆：采用端部扩大型锚杆，初设扩大孔直径 1.5m，长度2m。

第一层锚杆：按照相关规范假设，扩大体埋深至少为：
h(114)tan1526m，则此时土层抗剪强度为：
ctan9619tan2460kPa
查表2-2得相关计算参数：
表2-2土体与锚固体粘结强度特征值
土层种类土的状态软塑可塑粘性土硬塑坚塑粉土中密松散稍密砂土中密密实泥岩风化岩软质岩软质岩硬制岩1000～15001500～2500220～250270～400600～1200600～100050～6060～100100～15080～140160～200q（kPa）30～4040～50
q60kPa,D10.15m,D21.5m,c0.9,Nt132kN则：
1laD1q(D22D12)kNtc（2-11）
413.14(1.520.152)2.21320.9603.140.156046.9m
取7.0m，则锚固段长度为9m。

第二层锚杆：按照相关规范假设，扩大体埋深至少为：
h(114)tan15610m，则此时土层抗剪强度为：
21
ctan91019tan2494kPa扩大孔直径1.5m，长度取2m。

查表2-2：
q60kPa,D10.15m,D21.5m,c0.9,Nt395kN则,根据端部扩大型锚杆极限锚固力计算公式：
Pc2(D2D12)4D2l2qD1l1q，（2-12）
可得,
Pc(D22D12)4D1ql1D2l2q
2.2395940.95.5m,
(1.520.152)40.15601.5260
取6m，则锚固段长度为8m。

第三层锚杆：按照相关规范假设，扩大体埋深至少为：
h(114)tan151014m，则此时扩大体几乎处在沙性土中，初设扩大孔直
径1.5m，长度取2m。

查表2-2：
q250kPa,D10.15m,D21.5m,c0.9,Nt550kN则,根据端部扩大型锚杆在
沙土中锚固力计算公式：
1laD1q(D22D12)kNtch（2-13）
413.14(1.520.152)2.25500.914193.140.1525046.7m
取7m，则锚固段长度取9m。

②30°锚杆：采用端部扩大型锚杆，初设扩大孔直径 1.5m，长度2m。

第一层锚杆：按照相关规范假设，扩大体埋深至少为：
h(114)tan30211m，则此时土层抗剪强度为：
ctan91119tan24102kPa
查表2-2：
q60kPa,D10.15m,D21.5m,c0.9,Nt147kN22
则：
1laD1q(D22D12)kNtc（2-14）
413.14(1.520.152)2.21470.91023.140.156045.8m
取6.0m，则锚固段长度取8m。

第二层锚杆：按照相关规范假设，扩大体埋深至少为：
h(114)tan30615m，则此时土层处于沙性土，扩大孔直径1.5m，长度取2m。

查表2-2：
q250kPa,D10.15m,D21.5m,c0.9,Nt441kN根据端部扩大型锚杆在沙土中锚固力计算公式：
1laD1q(D22D12)kNtch（2-15）
413.14(1.520.152)2.24410.915193.140.1525044.5m，
取5m，则锚固段长度7m。

第三层锚杆：按照相关规范假设，扩大体埋深至少为：
h(114)tan301019m，则此时土层处于沙性土，扩大孔直径1.5m，长度取2m。

查表2-2：
q250kPa,D10.15m,D21.5m,c0.9,Nt614kN则根据端部扩大型锚杆在沙土中锚固力计算公式：
1laD1q(D22D12)kNtch
413.14(1.520.152)2.26140.919193.140.1525046.6m
取7m，则锚固段长度9m。

（2）按照钢绞线与混凝土粘接强度设计由计算公式：
23
laKNt（2-16）nd式中，K——锚杆安全系数，按表2-1选取。

Nt——锚杆设计锚固力（kN）la——锚固段长度d——拉杆直径（m）τ——钢筋与锚固体砂浆的粘结强度（kPa），一般由实验确定，当无试验时取砂浆标准抗压强度的10%。

锚孔注浆采用C30级混凝土，轴心抗压强度为14.3MPa，则
τ=1.43MPa。

根据计算，第一排锚杆使用2根，第二排使用6根，第三排使用8根钢绞线。

将各数据代入公式可得：
第一排锚杆锚固段长度：15°倾角锚杆：
laKNt1.81322.4mnd23.140.01111.43103KNt1.81472.7m3nd23.140.01111. 431030°倾角锚杆：la第二排锚杆锚固段长度：15°倾角锚杆：
laKNt2.23952.4mnd63.140.01111.43103KNt2.24412.7m3nd63.140.01111. 431030°倾角锚杆：la第三排锚杆锚固段长度：15°倾角锚杆：
laKNt1.85502.5m3nd83.140.01111.4310KNt1.86142.7m3nd83.140.01111. 431030°倾角锚杆：la2.5.5锚杆参数终设计
综合锚杆各设计计算，最终结合制作和施工确定锚杆参数设计为：锚杆横向间距1.0m，纵向间距4.0m，采用倾角相错的方法降低群锚效应，倾角分别为15°和30°。

采用端部扩大型锚杆，锚固体直径0.15m，扩大段长度为2m，直径1.5m。

自由段长度11.0m，锁固段长度1.0m，第一层锚杆锚固段长度采用9m，第二层锚杆锚固段长度采用8m，第三层锚杆锚固段长度采用9m。

配筋采用1╳7Φ11.1、fptk=1860kPa的钢绞线。

具体数据参见表2-3。

24
表2-3锚杆参数表
类别参数（m）类别参数（m）横向间距1.0自由段长度第一排11.09.0第二排8.0第三排9.01.020/21纵向间距4.0锚固段长度锁固段长度锚杆长度锚固体直径0.15扩大段长度2扩大体直径1.5
25
3基坑支护结构稳定性验算
3.1整体稳定性验算
板式支护结构和地基的整体滑动稳定性验算，通长采用通过墙底土层的圆弧滑动面计算。

当墙底以下地基土有软弱层时，尚应考虑可能发生的非圆弧滑动面情况。

有渗流时应计及渗流力的作用。

采用圆弧滑动面验算板式支护结构和地基的整体抗滑稳定性时，应注意板式支护结构一般有内力支撑或外拉锚结构及墙面垂直的特点，不同于边坡稳定性验算的圆弧滑动，滑动面的圆心一般在坑壁墙面上方，靠坑内侧附近。

宜通过试验确定最危险的滑动面和最小安全系数，当不计支撑或锚拉力作用，且考虑渗流力的作用时，整体抗滑稳定性安全系数不应小于1.25；考虑支撑或锚拉作用时，整体稳定性可不验算，除非支撑或锚碇失效或锚杆长度在土体滑动面以内。

3.2抗倾覆稳定性验算
抗倾覆验算是验算最下道支撑以下为主动和被动土压力绕最下道支撑点转动力矩是否平衡如图3-1。

按照规范提供公式：
KQMRC（3-1）MOC式中，
KQ——抗倾覆稳定性系数，一级基坑取1.2，二级基坑取1.1，三级基坑取1.05。

MRC——抗倾覆力矩MOC——倾覆力矩
q支撑坑底EaEp
图3-1抗倾覆验算图
坑内极限主动土压力按照《土力学》相关要求进行计算，具体采用库
伦土压
26
力计算方法。

坑内极限被动土压力强度：
EphiKp2cKph（3-2）
式中，
γ——计算点以上各土层天然重度，地下水一下取水下重度。

Kp，Kph——计算点处的被动土压力
Kpco2in()in1coco2co22
Kph1in()2
c，φ——计算点处的粘聚力（kPa）
δ——地基土与墙面摩擦角，取（2/3~3/4）φ。

地基土较差取大值，无基坑内降水措施δ=0。

（1）主动土压力
在-10m标高处土压力：
h10hKa2cKa2424(20282298)tan(45)29tan(45)
222308tan23318tan33
118kPa
在-17m标高处土压力：
上表面：
h17hKa2cKa2424(202822915)tan(45)29tan(45)22511tan23318tan332 03kPa
2下表面：
h17hKa2cKa20
(202822915)tan(45)2511tan235250kPa
2在-23m标高处土压力：
27
上表面：
h23hKa2cKa20
(202822915306)tan(45)2691tan235338kPa
2下表面：
h23hKa2cKa2424(202822915306)tan(45)212tan(45)22691tan23324ta n3329115276kPa
2在-26m处土压力为：
h26hKa2cKa2424(202822915306293)tan(45)212tan(45)222778tan332 4tan33312kPa
2根据计算绘制土压力示意图3-2则对第三道锚杆支撑点力矩为：
1212M111873.585772506108810(67)232312276314.5363(313)2328911388 15000484012006810
36935kNm
（2）坑内被动土压力
将标高-14~-26m的土层参数按厚度加权平均：
29330629329.5kNm3
12912c7kPa
324202423
30；
代入Kp和Kph计算公式：
28
Kpco2in()in1co2
co223in(230)in231co0co2231in2322
2.3Kphco2co21in()2
co223co201in(230)co2231in2322
2.3
由此，ep12cKph272.321kPa
ep2hKp2cKph29.5122.3272.3835kPa
12M22112(46)(83521)12(124)
2325205860861128kNm
根据计算绘制土压力示意图3-2代入公式3-1,
KQMRC611281.661.2，满足设计要求。

MOC3693529
标高/m-10-10土压力/kN土压力/kN118118土压力/kN土压力/kN标高/m-10标高/m-10-1421-17-17203-1421250203250-23-26-23-26276318276318312312835835-26
-26（a）主动土压力（b）被动土压力
图3-3土压力图
3.3坑底土隆起稳定性验算
锚拉式支挡结构，其嵌固深度应该满足基坑底隆起稳定性要求（图
3-4），
抗隆起稳定性按普朗特尔公式（3-3）计算
q坑底土体墙体图3-4坑底稳定性验算计算简图
DH
2DNqcNc（3-3）Kwz1HDqNqtan2(45)etan（3-4）
2Nc(Nq1)1（3-5）tan式中，Kwz－抗隆起稳定安全系数，安全等级为一级、二级、三级的支护结构，分别不应小于1.8、1.6、1.4。

1－坑外地表至支护墙底，各土层天然重度的加权平均值，kN/m3；
30
2－坑内开挖面至支护墙底，各土层天然重度的加权平均值，kN/m3；
H－基坑开挖深度，（m）；
q－墙外地面超载，kPa；
D－支护墙在基坑开挖面以下的插入深度，（m）；
Nq，Nc－地基土的承载力系数；
c,-墙体底端的土体参数值。

计算相关参数值：D=12m；H=14m；q=20kN/m；118219152061932619kNm3
19320619321219.5kNm3
Nqtan2(4524)etan249.6
N(N121cq1)tan(9.61)tan2419.32
代入得，
K19.5129.61219.32wz191412207.61.8；
满足设计要求。

3.4抗渗流稳定性验算
验算公式：
Kicai(3-6)式中，i—坑底土体临界水力坡度，i1cc1e；
—坑底土体相对密度；
e—坑底土体天然空袭比；
i—坑底土体渗流水力坡度；
hw—渗流水头；
L—最短渗流总长度，LLhLv；
Lh—渗流水平段总长度；
31
L—渗流垂直段总长度；
vm—换算系数，单排挡小帷幕墙时取1.5，多排帷幕取2.0。

K—安全系数，取值1.5~2.0。

查《天津市地基土层序划分技术规程》得e=0.9，代入公式，得：
2.721ic0.91
10.9141.5i0.337811.5240.91Ka2.682.0，基坑符合渗流或管涌稳定
性要求。

0.3378水位HH水位Dhw
图3-5基坑土体渗透计算简图
32
结论
本次毕业设计主体内容是一个大型基坑的地下连续墙设计，经过反复
试算、校核，直到最终确定连续墙设计方案以及锚杆设计方案，期间对过
去四年大学所学的专业知识回顾了一遍，对基坑设计过程有了更为清晰的
认识和感悟。

通过这次毕业设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，
在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。

在这个过程中，由最初的茫然无措，到后来经过指导老师徐能雄老师
详细解剖指导，有了比较清晰的认识和规划，到最终定稿，完全围绕毕设
的要求和期望进行。

本次设计围绕深基坑地下连续墙支护计算方法进行，设计计算了包括
连续墙墙体尺寸，内力，嵌固深度，配筋等；以及锚杆的轴力、配筋、长度、间距和倾角等；最终又进行了基坑支护结构的稳定性验算。

本次设计
每一步骤每一阶段的设计任务都有详细的划分，而我都是按照学校毕设要
求以及徐老师的规划进行，一步一步，稳扎稳打进行。

本次设计也让我认识到自身在专业知识上的匮乏，土木工程是一个庞
大的学科，有太多未知的知识需要我去学习和掌握，这样才有可能在未来
的职业上有所建树。

未来的职业路还很长，在工作中学习，好好学习知识
更好得为工作服务。

33
致谢
毕业设计是本科阶段的学习是十分重要的,是对我们知识运用能力的
一次全面的考核，也是对我们进行科学研究基本功的训练，培养我们综合
运用所学知识独立地分析问题和解决问题的能力，为以后撰写专业学术论
文和工作打下良好的基础。

最后，再次对关心、帮助我的徐能雄老师以及同组同学表示衷心地感谢！
34
参考文献
[1]徐能雄.地下建筑结构设计课程教材.2022
[2]中国建筑科学研究院.GB50010‐2022混凝土结构设计规范.北京：中国建筑工业出版社，2022.[3]顾祥林.混凝土结构基本原理.2版.上海：
同济大学出版社，2022.[4]周起敬，混凝土结构构造手册.北京：中国建
筑工业出版社，1994.
[5]天津大学，同济大学，东南大学.混凝土结构（下册）.4版.北京：中国建筑工业出版社，2022.[6]滕智明.混凝土结构及砌体结构学习指导.
北京.清华大学出版社，1994.[7]叶列平.混凝土结构2版.北京：清华大
学出版社，2006.
[8]中冶集团设计研究总院.岩土锚杆(索)技术规程CECS22-2005.北京：中国计划出版社.2005.[9]应惠清.简明深基坑设计施工手册.北京：
中国建筑工业出版社.2000.[10]赵其华.岩土支挡与锚固工程.四川：四川
大学出版社.2022.
[11]中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑基坑支护技术规
程.JGJ120-2022.北京：中国建筑工业出版
社.2022
35。