常州市某深基坑支护设计

目录

第1章工程概况 (2)

1.1 基坑周边环境 (2)

1.2 工程地质及水文地质概况 (2)

1.3 基坑支护结构形式 (3)

第2章土钉支护结构设计 (4)

2.1 概况 (4)

2.2 土钉轴力计算 (4)

2.3 土钉长度计算 (8)

2.3.1 锚固段长度计算 (9)

2.3.2 土钉总长 (12)

2.4 土钉杆体材料强度验算 (13)

第1章工程概况

1.1 基坑周边环境

常州市丽景大厦，由A,B两幢33层住宅二层商业和地下车库组成，高层住宅地下均1层。根据建设单位要求需要对离已建居民楼较近的围墙段进行支护，该段基坑挖深约4.5米，支护段长约50米。另外对地下车库基坑也需进行支护，该段地面黄海高程为3.0米，挖土底标高为-1.5米，基坑开挖深度为4.5米，整个支护段约340米。地下水位为地面以下 5.8米。根据《建筑基坑支护技术规程》(JGJ 120-2102)相关规定及本基坑工程所处的周边环境，可以将本基坑工程的安全等级定为二级。

1.2 工程地质及水文地质概况

钻孔揭示的本基坑工程场地内的地层条件自上而下依次为杂填土、淤泥质粉质黏土、粉土、粉砂及风化岩。场地内的地下水主要为第四系孔隙水，水位埋深 5.8m，对基坑工程影响较小。基坑开挖深度影响范围内，各土层的物理力学指标如表1-1所示。

表1-1场地土层主要力学参数

1.3基坑支护结构形式

本基坑工程开挖深度约为 4.5m，基坑开挖深度影响范围内的主要土层为杂填土、淤泥质粉质黏土、粉土等，基坑周边环境较为复杂，基坑安全等级为二级。

本基坑工程可以优先考虑使用土钉支护结构，土钉支护结构具有工程造价低、施工周期短等优点，在开挖深度不大的基坑工程中得到了广泛使用。在距离坑外建筑物既有围墙较近的部分，因对变形要求较为严格，不能采用土钉支护结构，结合当地工程经验来看，该支护段可以采用排桩+锚杆支护结构形式。

本工程所在场地地层变化较小，各土层近似呈水平状分布，钻孔揭示的各土层厚度如表1-2所示。

表2-1 各支护段典型地质断面对应土层厚度

第2章土钉支护结构设计

2.1 概况

土钉支护段典型的地质及支护断面图如图2-1所示。基坑采用放坡开挖，破率为1:0.5，基坑外侧无临近建筑物，但是施工期间，可能有工程车辆由此通过，为此，拟定坑顶超载为20kPa。初步拟定土钉的水平及竖直方向上的间距为1.5m，土钉的倾角为15°。各层土钉锚端距离基坑顶面的距离分别问0.75m、2.25m、3.75m。

图2-1 工况1基坑支护结构立面图

2.2 土钉轴力计算

本支护段采用土钉支护结构，土钉的水平及竖直方向距离均为1.5m，各层土钉锚端距离坑顶的深度依次为0.75m、2.25m、3.75m、5.25m，土钉的倾角为15°，单根土钉的轴力标准值计算式如下：

zj xj j ak j j

j k s s p N ,,cos 1

ζηα=

式中：

N k ，j ──第j 层土钉的轴向拉力标准值(kN)； αj ──第j 层土钉的倾角(°)；

ζ──墙面倾斜时的主动土压力折减系数，可按本规程第 5.2.3

条确定。

ηj ──第j 层土钉轴向拉力调整系数，可按公式（5.2.4-1）计算； p ak ，j ──第j 层土钉处的主动土压力强度标准值(kPa)，应按本规程第3.4.2条确定；

s xj ──土钉的水平间距(m)； s zj ──土钉的垂直间距(m)。

由上述计算原理可见，在计算各层土钉的轴向拉力标准值之前，应首先计算对应深度的主动土压力、墙面倾斜的主动土压力调整系数及各层土钉的拉力调整系数。为此，下文将对各项系数进行计算。

1. 主动土压力

在施工期间，坑顶可能有车辆、施工机械及堆载等作用，本基坑工程拟定坑顶超载为20kPa ，基坑开挖深度范围内，各土层的物理力学指标如表1-1所示，按照《建筑基坑支护技术规程》(JGJ 120-2102)第3.4节的原则，计算各层土钉对应开挖深度处的主动土压力。其中，杂填土层的主动土压力系数k a =0.88，淤泥质粉质黏土层的主动土压力系数k a =0.57，粉土层主动土压力系数k a =0.82。

()kPa 3.988.0*21*288.0*9.18*75.02075.0,-=-+=ak p

()kPa

5.1357.0*

6.14*25

7.0*5.18*57.09.18*6

8.12025.2,=-++=ak p ()kPa

3.2957.0*6.14*257.0*5.18*07.29.18*68.12075.3,=-++=ak p 由上述计算结果可见，土钉2、土钉3端部对应的基坑开挖深度范围内，主动土压力为正值，土钉1端部对应的基坑开挖深度土压力为负值，负值表示土体自身能够保持稳定，不需要采取支护措施，计算土钉的轴力标准值时，负值对应的部分取值为0。

表2-1 土压力计算结果

2. 坡面倾斜时的主动土压力折减系数（ζ）可按下式计算：

⎪⎭⎫ ⎝

⎛

-⎪

⎪⎪

⎪⎭

⎫ ⎝⎛-

+-=245tan tan 12tan 12tan 02m m

m ϕβϕβϕβζ

式中：

ζ──主动土压力折减系数；

β──土钉墙坡面与水平面的夹角(°)；

φm ──基坑底面以上各土层按土层厚度加权的内摩擦角平均值(°)。

本支护段，土钉支护结构的坡面放坡比例为1:0.5，对应的坡面倾角为63.4°。基坑开挖底面以上的土层摩擦角加权平均值计算如下：