岩土工程毕业设计

岩土工程毕业设计
毕业设计说明书
万豪公寓基坑支护设计（基坑深8米）
专业土木工程学生周靓坤指导教师原冬霞
河北工程大学科信学院 2019年5月30日
摘要
邯郸市万豪大厦1#、2#楼位于邯郸市北部，联纺路与新兴大街交叉口东南角，拟建
1#楼为地上28层，地下2层，建筑高度87.0m，拟建2#楼为地上17层，地下2层，建筑
高度54.0m，根据场地的土层条件及邯郸市类似基坑工程的经验，为保证基坑的稳定性及
尽量节省投资，经方案比选，拟采用土钉墙技术及排桩+锚杆对该基坑进行支护。

通过对拟建场地的工程地质条件分析，本工程存周围建筑物较多，东侧和南侧距离建
筑物很近，工程土质较差需采用排桩维护。

北侧和其他侧面距离重要建筑物较远，均采用
人工放坡度土钉墙支护，细部设计见后文说明。

在本次基坑支护设计过程中，先后分析了4种方案：悬臂桩支护、水泥土搅拌桩、土
钉墙支护、单支点排桩支护。

对于悬臂桩支护方案，通过计算，桩长需要16m，桩体所承
受的最大弯距较大，不合理；又因为土钉墙支护形式适合于较浅基坑，宜采用；通过对单
支点排桩和悬臂桩两种支护方案的比较，考虑到降低成本，最终决定采用单支点排桩支护，土钉墙支护，
关键词：基坑支护土钉墙排桩
Abstract
The Wan Hao building 1#and2# locates in the north of Han Dan city, and in the southeast of the cross of Lian Fang Road and Xin Xin Road. The 1# on the ground is twenty-eight layer and underground is two layer and the height is 87.0 meter. The 2# on the ground is seventy layer and underground is two layer and the height is 54.0 meter. It is the framework of shear wall structure. according to the soil conditions of the site and similar excavation works experience of Han Dan City, to ensure the stability of the pit and save investment as much as possible. To be adopted soil nailing walls and piles + bolt row to support the excavation
Through analyzing for the engineering geological conditions of this project, there are many building around this project. The distance of the
instability of soil is used row pile maintenance. The distance from the north side and others to important buildings is further away. So it is to be used soil nail wall support.
In the pit supporting the design process, there has analyzed four types of scheme one after another: 1. Cantilever pile support; 2.cement-soil wall 3. Soil nailing wall support four Pile in row
single-Fulcrum care. The cantilever piles supporting need the length of
16m, so it is
unreasonable .Soil-nailing wall support is usually to be used for shallow pit. Through comparing the single fulcrum piles and piles of cantilever support, taking into account the lower costs and ultimately decided to adopt the single-row piles supporting , soil nail wall support。

Key words: Pit Support ;Soil-nailing- wall; Pile bolt row;
.
目录
0绪论 (1)
1 工程概况 (2)
1.1 工程地质勘察资料 (2)
2.设计方案比较与选择 ................................................ 3 3 支护方案一(排桩+锚杆)设计计算 .. (5)
3.1土压力计算 (5)
3.2 作图法求土压力为零点距坑底的距离U .................................. 6 3.3作图法求各层土土压力 ................................................ 6 3.4嵌固深度计算 ........................................................ 7 3.5 分工况计算排桩受力（逐层开挖支撑力不变法） .......................... 8 3.6桩配筋计算 ......................................................... 11 3.7锚杆设计计算 ....................................................... 12 3.8 腰梁设计计算 ....................................................... 14 3.9桩锚设计稳定性验算 . (15)
4设计方案二（土钉）设计计算 (28)
4.1土钉设计参数 (28)
4.2土钉设计计算过程 ................................................... 29 4.3土钉配筋计算 ....................................................... 32 4.4土
钉稳定性验算 (33)
5降水方案 ........................................................... 37 6基坑监测方案 ....................................................... 37 7应急
预案 ........................................................... 37 鸣
谢 ............................................................. 38 参考文
献 ............................................................. 39 附件万豪公寓基坑支护设计（基坑深8米）
学生:周靓坤指导老师：原冬霞河北工程大学科信学院土木工程专业岩土方向
0绪论
近年来全国各地建筑深基坑支护工程发展很快，因建设需要基础愈做愈深，其支护结
构难度，尤以软土地区也愈来愈大，已成为高层建筑基础工程中的难点和热点。

深基坑支
护结构涉及岩石力学、结构力学、材料力学和地质水文等学科。

基坑支护设计理论的发展随着基坑支护工程实践的进展而提高，初期的设计理论主要
基于挡土墙设计理论。

对于悬臂桩支护结构，根据朗肯土压力计算方法确定墙土之间的土
压力，也就是支护结构上作用荷载及反作用力按主动土压力与被动土压力分布考虑，以此
按静力方法计算出挡土结构的内力。

对于支点结构，则按等值梁法计算支点力及结构内力。

由于基坑支护结构与一般挡土墙受力机理的不同，按经典方法（极限平衡法或等值梁法）
计算结果与支护结构内力实测结果相比，在大部分情况下偏大。

这是由于经典方法计算支
护结构与实测不尽相符的事实，二则由于基坑周边环境（建筑物，地下管线，道路等）基
坑内基础线对支护结构更为严格要求，需要对支护结构变形进行一定精度的预估，而经典
方法则难以计算出支护结构的变形。

古典理论已不适宜指导深基坑支护的发展。

在总结实
践的基础上，将会逐步完善理论以指导设计计算。

毕业设计是大学四年学习的最后一个阶段，本次就基坑支护设计的目的是详细学习和
了解与岩土工程相关的知识，巩固以前学习过的（深基坑支护、基础工程、地基处理、土
力学、工程地质学等）知识，并按照现行规范，通过对实际情况的分析把它运用到生产实
践中去，同时也培养了调查研究、查阅文献、收集资料和整理资料的能力。

通过本次设计
使自己能够理论联系实际，并为以后的工作和学习打下坚实的基础，因此要达到以下要求：
（1）对岩土工程方面的基本概念，公式，定理，设计方法及施工要点都应该熟练深
刻的理解和运用。

（2）独立完成本次毕业设计，在设计中遇到了问题要认真解决，培养自己独立分析
问题、解决问题的能力，为以后的工作和学习打好基础。

（3）通过本次设计,应使自己熟练掌握和使用相关的软件和计算机技术，如：运用Auto CAD EXCEL Word 结构力学求解器基坑支护软件，等软件，以此来锻炼提高工作效率。

1 工程概况
拟建邯郸市万豪大厦1#、2#楼位于邯郸市北部，联纺路与新兴大街交叉口东南角，拟建
1#楼为地上28层，地下2层，建筑高度87.0m，拟建2#楼为地上17层，地下2层，
建筑高度54.0m，结构形式均拟采用剪力墙结构，地基基础设计等级均为乙级。

基坑深度（见三设计安排）。

1.1 工程地质勘察资料
据邯郸市金地工程有限责任公司提供的《岩土工程勘察报告》，该场地土自上而下分
述如下：第1层：杂填土，以粉质粘土为主，含砖块、灰渣等，结构松散。

层厚：0.50-2.00米。

第2层：粉质粘土，褐黄色，可塑-软塑，夹粉土及粘土薄层，稍有光泽，无摇震反应，干强度中等、韧性中等。

属中等压缩性土，局部为高压缩性土，层厚：2.80-
4.20米。

第3层：粉土，褐黄色，中密-密实，湿，含云母碎屑，无光泽反应，摇震反应迅速，干强度低、韧性低，属中等压缩性土。

层厚：1.00-2.50米。

第4层：粉质粘土，灰褐色-灰色，可塑-软塑，含有机质、木炭，夹粉土及粘土薄层，稍有光泽，无摇振反应，干强度中等，韧性中等。

层厚：2.80-5.00米。

第5层：粉质粘土，灰褐色，可塑，局部硬塑，含姜石、有机质，偶见青瓦片，夹粉
土薄层，稍有光泽，无摇震反应，干强度中等，韧性中等。

属中等压缩性土。

层厚0.50-1.80米。

第6层：粉质粘土，褐黄色，可塑-硬塑，局部坚硬，含姜石、氧化锰，夹粉土薄层，无光泽反应，摇震反应中等，干强度中等-高，韧性中等-高。

属中等压缩性土。

层厚：
5.80-7.10米。

第7层：粉质粘土，褐黄色，可塑-硬塑，局部坚硬，含姜石，夹粉土薄层，混砂颗粒，稍有光泽，无摇震反应，干强度中等，韧性中等。

属中等压缩性土。

层厚：4.60-
6.50米。

第8层：粉质粘土，褐黄色，可塑-硬塑，局部坚硬，含姜石、氧化锰，混砂颗粒，
稍有光泽，无摇震反应，干强度中等-高，韧性中等-高。

属中等压缩性土。

层厚：7.00-10.50米。

第9层：粉质粘土，褐黄色，局部褐红色，硬塑-坚硬，局部可塑，含氧化锰结核，
混砂颗粒，夹粉土薄层，稍有光泽，无摇震反应，干强度中等-高，韧性中等-高，属中等
压缩性土。

层厚：8.50-11.00米。

第10层：粉质粘土，褐黄色-褐红色，硬塑-坚硬，局部可塑，含姜石、砾石，混砂
颗粒，夹粉土薄层，稍有光泽，无摇震反应，干强度中等-高，韧性中等-高，属中等压缩
性土。

层厚：15.00-17.00米。

勘察范围稳定水位埋深3.00-4.00m，为上层滞水。

各层土的物理力学性质指标见表1，其它资料详见《岩土工程勘察报告》。

表1-1 土的物理力学性质指标汇总表
2.设计方案比较与选择
该工程周边环境较复杂，位于联纺路与新兴大街交叉口东南角；北侧和西侧为便道；
东南侧紧邻民用住宅。

但基础埋深8m，因此工程基坑支护的重点主要控制基坑变形，以保证领近建筑物的安全。

表2-2支护结构适用条件
表2-3支护结构评价
根据现场勘察和工程地质水文地质情况，采用的支护方案有：
（1）桩+锚杆方案，其在变形及受力方面均能满足要求，因此选择此方案
（2）土钉墙方案，,经济效益好,一般成本低于灌注桩支护,且施工快捷,设备简单,施
工所需场地小.采用信息化施工，在本工程中，基坑深8m，经试算，符合土体的整体稳定性，土钉间距、长度适中。

亦符合经济要求。

经初步方案选择，由于基坑南侧和东侧距离建筑较近所以采用支护方案一(桩+锚杆)；基坑最北侧和西侧周边范围内无建筑物可以放一定的坡度，宜采用支护方案二（土钉墙），共两种支护方案。

3 支护方案一(排桩+锚杆)设计计算
排桩加锚杆是近几年经常用到的基坑支护手段,它的优点在于可以有效的控制基坑变形,可以有效的防治基坑周围建筑物的沉降,本基坑东侧和南侧都离建筑物比较紧所以选择
此方案是综合经济和安全的最好选择
3.1土压力计算
3.1.1采用朗肯土压力公式计算：
γϕ c 采用加权值：
γ=
18.0⨯1.25+19.1⨯3.5+19.0⨯1.75+19.4⨯3.9+19.6⨯1.15+19.7⨯6.45
=19.3kN/m3
18
tan5⨯1.25+tan11.1⨯3.5+tan16.8⨯1.75+tan9.9⨯3.9+tan12.3⨯1.15+tan12.2⨯6.45 18
tanϕ=0.2057tanϕ=
ϕ=11.5
c=
5⨯1.25+13.3⨯3.05+5.5⨯1.75+12.1⨯3.09+15.7⨯1.15+11.8⨯6.45
=11.32kPa
18
2
Ka=tan2(45 -)=tan（45 -）=0.6675
22
ϕϕ
3.1.2 主动土压力计算：
由ea=(qn+γh)tan(45-
2
2
2
ϕ
)-2ctan(45 -) （3-1）
22
ϕ
11.5 11.5
得：ea1=20⨯tan(45-)-2⨯11.32⨯tan(45-)=-5.11kN/m2
22 11.5 11.5 2
ea2=(20+19.3)⨯tan(45-)-2⨯11.32⨯tan(45-)=226.79kN/m2
22
ea=ea1+ea2=221.68kN/m2
3.1.3 被动土压力计算：由 epn=(qn+
∑γihi)⨯tan2(45 +
i=1
n
ϕn
2
)+2cntan(45 +
ϕn
2
) （3-2）
得：ep1=(20+19.3⨯10)⨯tan250.57 +2⨯11.32⨯tan50.75 =347.2kN/m2 ep2=20⨯tan(45+
2
ep=ep1+ep2
11.511.5
)+2⨯11.32⨯tan2(45 +)=57.62kN/m222
=404.82kN/m2
3.2 作图法求土压力为零点距坑底的距离u
用CAD准确画出基坑剖面图标出以求出的主被动土压力，此时此图已成一次线性关系，用CAD自带的标注工具就可以测量出土压力为零点距坑底的距离，如图3-1
图3-1 土压力分布图
量测得反弯点距基坑底面距离为： u=2.4912m，取u=2.5m
3.3作图法求各层土土压力
用CAD准确画出基坑剖面图标出以求出的主被动土压力，此时此图已成一次线性关系，用CAD自带的标注工具就可以测量出在基坑各个深度处的土压力值。

根据底层及基坑情况
宜选两道锚杆地面（±0.000）至第一道锚杆A（-3.000m）距离3米，锚杆A至第二道锚
杆B（-6.000m）距离3米。

图3-2 工况土压力图
3.4嵌固深度计算
基坑下土压力为零点以下嵌固深度计算由公式：
由x=
（3-3）
得：χ=
此前算得：u=2.5
6⨯38.34
=3.79m
19.3(1.5-0.67)
桩嵌入坑底深度t =u+x=6.29m 乘以安全系数1.1及桩间距1.2后实际桩嵌固深度：
t=1.1⨯1.1⨯6.29=7.6m
3.5 分工况计算排桩受力（逐层开挖支撑力不变法）
在不同工况都有可能出现最大的弯矩和剪力，为了保证支护桩的安全要按工况求出每
一工况最大的弯矩和剪力。

3.5.1第一工况：
开挖到第一道锚杆位置（A点）以下0.5m处（锚杆未设），可将挡墙作为一端嵌固在土中的悬臂桩，
图3-3 第一工况受力图
根据静力平衡法与画图法计算土压力结果，用结构力学求解器，求得排桩的弯矩及剪
力图如下：
-69.97
图3-4 第一工况剪力图
-81.63
图3-5 第一工况弯矩图
第一工况最大剪力为-69.97kN ，最大弯矩为-86.63kN⋅m
3.5.2第二工况：
（1）开挖到第二道锚杆位置（B点）以下0.5m处(-6.5m)，未设锚杆B。

第一道锚杆
在A点已设，挡土墙是2个支点的静定梁，两个支点分别是B点及土中净土压力为零的点。

用结构力学求解器，求得排桩的弯矩及剪力图如下：
图3-6 第二工况受力图
图3-7 第二工况剪力图
图3-8 第二工况弯矩图
第二工况最大剪力为102.89kN，最大弯矩为69.42kN m
3.5.3第三工况:
（1）开挖到施工完毕，所有锚杆后挡墙的受力用结构力学求解器，求得排桩的弯
矩及剪力图如下：
图3-9 总受力图
图3-10 总剪力图
图3-11 总弯矩图
总受力最大剪力为：136.74kN，最大弯矩为：59.92kN⋅m 综合上述结果：
最大弯矩取M=-81.63保守可取90kN⋅m。

最大剪力取Q=-136.74保守取140kN.
3.6桩配筋计算
3.6.1主筋计算
最大弯矩设计值：M=1.25γcMc=1.25⨯1.1⨯90=123.75kN⋅m 最大剪力设计值：
V=1.25γ ν =1.25⨯1.1⨯140=192.5kN
钻孔灌注桩，直径d取800mm，桩间距取1200mm，纵向受力钢筋均匀布置，钢筋保护层厚度a=50mm，钢筋笼直径d1=d-a=，混凝土选用C25，800-2⨯50=70m0m
fc=11.9N/mm2纵向受力钢筋选用HRB335， 8根，直径20mm，As=2513；
fy=300N/mm2。

mm。

桩截面积A=πr=502400
2
2
ρ=
As2513
==0.005=0.5% A502400
K=
fyASfcA
=
300⨯2513
=0.1563
9.6⨯5024
sin32πα
)+(3α-1.25)K=0 （3-4）由a(1-
2πα得：α=0.241
M=
sinπα+sinπαt2
fcγ2∙sin3πα+fyAsγs （3-5）3π
sinπα+sinπαt2
fcγ2∙sin3πα+fyAsγs3π2sin0.241π+sin0.768π=⨯1.0⨯9.6⨯4002+300⨯2513⨯350 3π=141.01kN⋅m>123.75kN⋅m符合要求M=
桩间距b=
141.01
=1.13取1.1
123.75
3.6.2箍筋计算：
根据《混凝土结构设计规范》GB50010-2002
Vcs=0.7ftbh +1.25fyv圆形截面配筋b,h 用r等效代换
Asv
h （3-6） S
b=1.76γ=1.76⨯400=704
h =1.6γ=1.6⨯400=640mm
首先考虑混凝土抗剪0.7ftbh =0.7⨯1.27⨯704⨯640=400.5kN>192.5kN
故原理上采用构造配筋即可，此处采用φ8@200，以满足在不同开挖阶段的剪力较大值。

3.7锚杆设计计算
3.7.1锚杆水平拉力设计值：
Td1=1.25γ (86.17+50.19)=187.5kN Td2=1.25γ (136.74+111.34)=341.1kN
3.7.2锚杆杆体的截面积：
采用预应力钢绞线φ51⨯（7Ap=106.4）fpy=1220，倾角20 Ad
p≥
Tf⋅cosθ
pyATd1187.5⨯103f∙cosθ1220⨯cos20
=163.56mm2采用2φ51⨯7A2
p1≥=p=212.8mm pyTd2341.1⨯103
A5p2≥fθ=1220⨯cos20
=297.53mm 采用3φ1⨯7Ap=319.2mm2 py∙cos3.7.3锚杆自由端长度Lf计算： l1
tsin(45 -ϕk)
lf= sin(45 +1
2
ϕk+θ)
lsin(45 -1
lt1f1=ϕk)
7.5⨯sin(45 -0.5⨯11.5 )sin(45 +1=2ϕ45 +11.5
=5.027m
k+θ)sin(2+20 )
l 1
lt2sin(45-ϕk)
4.5sin(45f2= -0.5⨯11.5 )sin(45 +1=ϕ
=3.016m sin(45 +11.5
k+θ)+20 22
)
3-7）
3-8）（（
3.7.4锚杆承载力计算：
Nu≥
Td1
（3-9）cosθ
Td1187.5
==199.0 cosθcos20
Td2341
==362.88
cosθcos20
Nu2≥
在基坑深度范围内的液限指数加权平均：
26.7⨯3.5+25.4⨯1.75+25.3⨯2.75
=25.9
8
32.3⨯3.5+28.1⨯1.75+28.4⨯3.75WL==30.0
8
18.8⨯3.5+19.3⨯1.75+17.0⨯2.75WP==18.3
8W=
液性指数：IL=
W-WP
=0.65
WL-WP
W-WP26.7-18.8
==0.58，粘性
WL-WP32.3-18.8
第一排锚杆：锚固段位于桩顶下3m，液性指数：IL=
土，在0.5~0.75之间，根据《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99，取qsik=40，由规范公式
3.14π
⨯0.2⨯40⨯Lal=199 得： dqsikli，代入数据，1.3γs
Lal=10.29m，取11m
第二排锚杆：锚固段位于桩顶下6m，取性限指数：0.5.取qsik=50 则，由上述计算可得，土层各锚杆总长度为
3.14
⨯0.2⨯50⨯La2=362.88，得: Ia2=18.77m，取19m。

1.3
L1=La1+lf1=11+6=17m L2=La2+lf2=19+3=21m
排桩加锚杆设计施工图如图3-12所示
图3-12 排桩+锚杆施工图
3.8 腰梁设计计算
用结构力学求解器建立力学模型。

3.8.1腰梁计算简图3-13，
图3-13 腰粱计算简图
腰梁的设计计算，取五跨连续梁计算，
N1=Nt1⨯cos20o=430kN，N2=Nt2⨯cos20o=586kN，N3=Nt3⨯cos20o=678kN 3.8.2腰梁弯矩图：
图3-14 腰粱计算弯矩图
3.8.3腰梁设计选择：
MM62.81
=⨯=159cm2 Mmax=68.26kN⋅m , 由s=W为截面模量），得：W=
Ws2152
腰梁选用：I25a，W2=402cm
3.9桩锚设计稳定性验算
用基坑支护软件利用M法进行验算桩锚稳定性验算 3.9.1桩锚设计信息（1）验算简图：
（2）各种信息：
表3-1 基本信息
表3-2 超载信息
表3-3 土层信息
表3-4 土层参数
表3-5 支锚信息
表3-6 支锚受力信息
3.9.2土压力模型及系数调整
弹性法土压力模型:
经典法土压力模型:
图3-16 矩形分布图图3-17 规程图
表3-7 土层信息
3.9.3各工况验算：
图3-18 第一工况验算图
图3-19 第二工况验算图
图3-20第三工况暗算图
图3-21 第四工况验算图
图3-22 第五工况验算图
内力位移包络图：
图3-23 内力位移包络图
3.9.4地表沉降验算地表沉降图：
图3-24 地表沉降图
环梁选筋结果：
图3-25 环梁配筋截面图
表3-8 环梁配筋
表3-9 截面参数
表3-10 内力取值
表3-11 配筋表
3.9.5 锚杆设计验算
表3-12 锚杆参数
表3-13 锚杆内力
表3-14 锚杆配筋表图3-26 锚杆自由段长度计算简图
表3-14 锚杆配筋
3.9.6整体稳定验算
计算方法：瑞典条分法应力状态：总应力法条分法中的土条宽度: 1.00m 滑裂面数据
整体稳定安全系数 Ks = 1.003 圆弧半径(m) R = 6.230 圆心坐标X(m) X = -0.585 圆心坐标Y(m) Y = 3.574
3.9.7 抗倾覆稳定性验算抗倾覆安全系数:
Ks
=
MpMa
（3-11）
Mp——被动土压力及支点力对桩底的弯矩, 对于内支撑支点力由内支撑抗压力决定;对于锚杆或锚索，支点力为锚杆或锚索的锚固力和抗拉力的较小值。

Ma——主动土压力对桩底的弯矩;
注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。

序号
支锚类型
材料抗力(kN/m) 锚固力(kN/m)
1 锚杆 370.137 342.719
2 锚杆 223.910 274.175
Ks=
161.547+3362.209
2206.586
Ks = 1.596 >= 1.200, 满足规范要求。

3.9.8抗隆起验算
Prandtl(普朗德尔)公式(Ks >= 1.1～1.2)，注：安全系数取自《建筑基坑工程技术规范》YB 9258-97(冶
金部):
Ks
=
γDNq+cNc
（3-12）
γH+D+q
2
⎡⎡ ϕ⎡⎡πtanϕ
Nq=⎡tan 45+⎡⎡e （3-13）
2⎡⎡⎡⎡
Nc=Nq-1
2
(
1
（3-14） )tanϕ
120.240⎡3.142tan12.240⎡
Nq=⎡tan(45 +)⎡e=3.041
2⎡⎡
Nc=(3.041-1)
1
=9.407
tan12.240
Ks=
19.408⨯2.500⨯3.041⨯13.348⨯9.407
20.135⨯(8.000+2.500)+20.000
Ks = 1.180 >= 1.1, 满足规范要求。

Terzaghi(太沙基)公式(Ks >= 1.15～1.25)，注：安全系数取自《建筑基坑工程技术规范》YB 9258-97(冶金部):
Ks=
γDNq+cNc
（3-15）
γH+D+q
2
⎡⎡3ϕ⎡⎡
π-tanϕ⎡⎡ 4⎡2⎡e⎡⎡ （3-16） Nq=⎡
⎡cos⎡45 +ϕ⎡⎡
⎡⎡2⎡⎡⎡⎡⎡
Nc=(Nq-1)
1
tanϕ
2
⎡⎡312240⎡⎡
⨯3.142- ⎡
1⎡e⎡42⎡⎡
⎡=3.368 Nq=⎡
2⎡⎡ 12.240⎡⎡
cos 45+⎡⎡2⎡⎡⎡⎡⎡
1
Nc=(3.368-1)=10.914
tan12.24
Ks=
19.408⨯2.500⨯3.368⨯13.348⨯10.914
20.135⨯(8.000+2.500)+20.000
Ks = 1.335 >= 1.15, 满足规范要求。

[ 隆起量的计算 ]
注意：按以下公式计算的隆起量，如果为负值，按0处理!
-8751nD
δ=-(∑γihi+q)+125()-0.5+6.37γc-0.04(tanϕ)-0.54 （3-17）
36i=1H
式中
δ———基坑底面向上位移(mm);
n———从基坑顶面到基坑底面处的土层层数; ri———第i层土的重度(kN/m3)；
地下水位以上取土的天然重度(kN/m)；地下水位以下取土的饱和重度(kN/m); hi———第i层土的厚度(m); q———基坑顶面的地面超载(kPa); D———桩(墙)的嵌入长度(m); H———基坑的开挖深度(m);
c———桩(墙)底面处土层的粘聚力(kPa); φ———桩(墙)底面处土层的内摩擦角(度);
r———桩(墙)顶面到底处各土层的加权平均重度(kN/m3);
3
3
δ=
-87512.5
-⨯(162.9+20.0)+125⨯()-0.5+6.37⨯20.1⨯15.7-0.04⨯(tan0.21)-0.54 368.0δ= 163mm
经验算本设计满足要求
4设计方案二（土钉）设计计算
土钉墙方案，,经济效益好,一般成本低于灌注桩支护,且施工快捷,设备简单,施工所需场地小.采用信息化施工，在本工程中，基坑深8m，经试算，符合土体的整体稳定性，土钉间距、长度适中。

亦符合经济要求。

基坑最北侧和西侧周边范围内无建筑物可以放一定的坡度，宜采用土钉墙支护方案。

4.1土钉设计参数
本基坑开挖坡度 1：0.3;开挖深度8m;土钉孔径 100 mm;基坑周边设计荷载取均布荷载 q=20kPa。

土钉参数包括土钉长度、土钉间距、土钉直径、土钉倾角、注浆、土钉面层的参数设计。

4.1.1土钉长度
沿支护长度土钉内力相差较大，一般为中部大，上部和底部较小，中部土钉起的作用大但顶部土钉对限制支护最大水平位移最为重要，而底部土钉对抵抗基底滑动倾覆或失稳有重要作用。

另外当支护临近极限状态时，底部土钉的作用会明显加强，因此，将土钉取上下等长或顶部稍长，底部土钉稍短是合适的
非饱和土，L/H=0.6 1.2，密实砂土及干硬黏土取小值。

为减少变形，顶部土钉长度应适当增加。

非饱和土土钉长度可适当减少，但不小于0.5H
饱和土，由于土体抗剪能力低，土钉内力因水压作用而增加，设计时L/H>1为宜
4.1.2土钉间距
土钉间距为1.5⨯1.5m, 垂直间距依土层或计算确定取S=1.5m,Sxj=1.5m; 本设计布置5道土钉，土钉水平间距为1.5m，前四道竖直间距1.5米，最后一道竖直间距1米。

4.1.3土钉直径
Ф16~Φ32 Ⅱ级以上螺纹钢筋，本设计按4-3土钉直径设计为准。

4.1.4 土钉倾角
土钉垂直向下倾角一般为0~20，土钉倾角取决于注浆及钻孔工艺，与土体分层特点等多种因素有关，倾角越小，支护变形越大，本设计采用土钉倾角均为10° 4.1.5 注浆
采用水泥素浆，42.5R水泥浆水灰比1/0.5 4.1.6 土钉面层
采用100mm厚混凝土面层，C20 Φ6 @200*200 一次喷成
图4-1土钉支护简图
4.2土钉设计计算过程
4.2.1基坑深度范围内各指标的加权平均值为：
19.1⨯3.5+19⨯1.75+19.4⨯3.9
=19.3
3.5+1.75+3.9
13.3⨯3.5+5.5⨯1.75+12.1⨯3.9c==11.32
3.5+1.75+3.9
tan11.1⨯3.5+tan16.8⨯1.75+tan9.9⨯3.9
=0.2075,φ=11.5 tanφ=
3.5+1.75+3.9
γ=
11.5
)=0.6675,Ka=0.817 主动土压力系数Ka=tan(45-2
2
4.2.2各土钉处水平荷载标准值分别为：
ea1k=(q+γh)Ka-2cKa=(20+19.3⨯1.5)⨯0.6675-2⨯11.32⨯0.817=14.78kpa
ea2k=(20+19.3⨯3)⨯0.6675-2⨯11.32⨯0.817=33.5kpa
ea3k=(20+19.3⨯4.5)⨯0.6675-2⨯11.32⨯0.817=52.825kpa
ea4k=(20+19.3⨯7)⨯0.6675-2⨯11.32⨯0.817=72.15kpa ea5k=(20+19.3⨯7)⨯0.6675-2⨯11.32⨯0.817=85.0kpa
4.2.3折减系数
⎡⎡
70 -11.5 11⎡
ξ=tan- ⎡70-11.5 2tan70 ⎡ ⎡
⎡ 11.5 ⎡tan 45-⎡
2⎡（４-１）⎡
2
⎡2⎡
=0.56⨯(1.1628-0.364)/0.6675=0.76
4.2.4各道土钉受拉荷载标准值为：
Tajk⋅Sxj⋅Szj
1k=
ξ⋅ecosα
T0.67⨯14.18⨯1.5⨯1.5
1k=
cos10
=21.7kN Tu3=1.25⨯1.0⨯49.3=61.625kN
T0.67⨯33.5⨯1.5⨯1.5
2k=
cos10
51.255kN
T0.67⨯52.825⨯1.5⨯1.53k=cos10
=80.8kN T0.67⨯72.5⨯1⨯14k=cos10
=49.3kN T0.67⨯85.0⨯1⨯15k=cos10 =57.78kN 4.2.5土钉抗拉承载力设计值为：
Tu1=1.25γ T1k=1.25⨯1.0⨯21.7=27.125kN
Tu2=1.25⨯1.0⨯51.255=64.07kNTu4=1.25⨯1.0⨯49.3=61.625kN Tu5=1.25⨯1.0⨯57.78=72.225
4.2.6在基坑深度范围内的液限指数加权平均值：
W=
26.7⨯3.5+25.4⨯1.75+25.3⨯2.75
8
25.9
W32.3⨯3.5+28.1⨯1.75+28.4⨯3.75L=8
30.0
W18.8⨯3.5+19.3⨯1.75+17.0⨯2.75
P=88
18.3
IW-WPL=
W-W=25.9-18.3
30.0-18.3
=0.65
LP
-２）
（４
查表取qsik=40kPa，土钉在稳定土体内的长度为： lax=
γsTuj （4-3）
πdnjqsik
l1.3⨯27.125
a1=3.14⨯0.1⨯40=2.8m
la2=1.3⨯64.073.14⨯0.1⨯40=6.631m la3=1.3⨯1013.14⨯0.1⨯40=10.4535m la4=1.3⨯61.6253.14⨯0.1⨯40=6.378m la5
=1.3⨯72.2253.14⨯0.1⨯40
=7.47m 4.2.7土钉在直线破裂面内的长度：
(h-h +ϕ
1)[tan(90-
β-β)]⨯sin(180 -
β+ϕ
lfx=
)-tan(90 +)
sin(180
-a-
2
)
(h-h1)[tan(90 -
β+ϕ
)-tan(90 -β)]⨯sin(180 -
β+ϕ
)
lf1=
sin(180 -a-
2
)
(8-1.0)[tan(90
-70 +11.5 )-tan(90-70 )]⨯sin(180
-70 +11.5 =)
- sin(180 -10 -7011.5
2
)
=(8-1)⨯0.6709=4.696m
lf2=(8-2)⨯0.6709=4.0254m lf3=(8-3)⨯0.6709=3.3545m lf4=(8-
4)⨯0.6709=2.6836m lf5=(8-5)⨯0.6709=2.0127m
4.2.8土钉总长度为：
l1=la1+lf1=2.8+4.696=7.496m 取 8m l2=6.631+4.0254=10.6564m 取 11m 4-4）
（
l3=10.4535+3.3545=13.828m 取 14m l4=6.378+2.6836=9.062m 取 10m
l5=7.47+2.0127=9.48m 取 10m 4.3土钉配筋计算
钢筋选用HRB335级钢筋，钢筋抗拉强度设计值fy=300N
mm2
，土钉钢筋为：
Tuj27.125⨯1000As1==90.42mm2
fy300
64.07
=213.57mm2 0.3101As3==336.67mm2
0.361.625As4==205.42mm2
0.372.225As5==240.75mm2
0.3As2=
第1、2、3、4、5排土钉选用d=25mm,钢筋面积As=490.625mm2，满足；
图4-2 土钉施工图
4.4土钉稳定性验算
结合基坑支护软件
图4-3 土钉验算简图
4.4.1土钉设计参数
表4-1 基本参数
坡线段数 1
序号水平投影(m) 竖向投影(m) 倾角(°) 1 2.912 8.000 70.0
表4-2 土层参数
土钉道数 5
表4-3 土钉参数
基坑内侧花管排数 0 基坑内侧花管排数 0 [ 内部稳定验算条件 ]
考虑地下水作用的计算方法：总应力法
土钉拉力在滑面上产生的阻力的折减系数： 0.500 4.4.2稳定性验算
表4-4 局部抗拉验算结果
表4-5 内部稳定验算结果
表4-6 外部稳定计算参数
表4-7 外部稳定计算结果
表4-8 计算参数
表4-9 计算结果
5降水方案
降水采用坑内降水，在坑内每隔15m的间距设置一个降水井。

坑内的水位要降到坑底1m,即基坑地下水位要处于-11m. 根据该工程勘察范围稳定水位埋深3.00-3.60m，为上层滞水，在施工过程中需防止滞水渗漏，在排桩之间做成小桩径（桩径300mm）的密排水泥土深层搅拌桩,在水泥土挡墙侧面将最后两排水泥土挡墙打入不透水层兼做止水帷幕，使整个基坑形成一道密闭防水层。

详见施工平面图。

6基坑监测方案
基坑监测主要包括支护桩桩体横向位移观测和周围地面和临近建筑物沉降观测两部分：（1）桩顶水平位移监测：
水平位移观测点延其结构延伸方向布设，每15米布设一个观测点。

测点埋设在桩顶
冠梁上。

当水平位移报警值为0.35m。

（2）临近建筑物沉降监测：
沉降观测点布设在东南角市政大酒店和西侧三栋民用住宅楼上，一栋建筑物上布设一
个测点。

测点布设在建筑物墙外侧。

报警值按规范要求设置。

（3）临近管线变形监测：
热力管道上布置2~3个观测点，测点布设于管道顶部。

报警值按规范要求设置。

水
平位移、沉降和变形观测点在布设初始建立读数，在基坑开挖当日起实施。

两天观测一次。

观测数据应及时分析整理，水平位移、沉降和变形观测项目应绘制随时间变化的关系曲线，对变形的发展趋势作出评价。

监测记录和监测报告应采用监测记录表格，并应有监测、记录、校核人员签字。

监测工作完成后，由监测人员提交完整的基坑工程现场检测报告。

7应急预案
（1）施工人员应认真贯彻执行安全生产规程中的各项规定，加强现场安全教育工作。

增强职
工的安全意识，建立安全生产交底制度，要针对施工内容进行交底，并作书面记录。

（2）工程施工中，当班的项目管理人员，各工序责任人，应定期和不定期对施工的机械
设备、
测量计量仪器具的维护、磨损、连接和状态偏离等状况进行检查和技术复核。

及时对
机械设备进行保养、维修。

（3）起重吊装设备使用前，均应按程序进行检查和试运转验收，确认合格后再投入
使用。

（4）施工员起重工要对投入的起重吊装设备新旧程度、起重能力及司机的熟练程
度有所了解，
严格遵守“十不吊” 规定。

（5）起重吊装设备旋转范围内严禁站人。

（6）孔口用钢筋网片或木板铺盖，防止人和物掉入其中。

（7）应制定施工现场用电安全措施，、安装、维修或拆除临时用电设施必须有证专
业电工进行，
施工现场所有电器设施都应做好接地保护。

鸣谢
短暂的四年大学生活很快就过去了，在这美好的四年里我觉得自己身心受益。

尤其是
在毕业设计这段时间里，在原冬霞老师的指导下、同时在吴雄志老师、张岳文老师的帮助
下，毕业论文进行的非常顺利。

借此机会向原冬霞老师致以诚挚的谢意，同时也向在学习
和设计过程中指导和帮助过我的吴老师、张老师以及各位同学表示感谢。

再次感谢河北工程大学科信学院、土木学院，让我学会了勇于拼搏，团队协作的土木
人精神。

在设计过程中由于本人水平有限，加之缺乏经验，难免会出现错误，望各位老师批评
指正。

参考文献
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[3]GB/T50001-2001，房屋建筑制图统一标准 [4]GB/T50105-2001，建筑结构制图标准
[5]陈忠汉等,深基坑工程,第2版,机械工业出版社,2002 [6]JGJ120-99 建筑基坑支
护技术规程,建工出版社,1999 [7]余志成等,深基坑支护设计与施工, 建工出版社,1997 [8]刘建航等主编,基坑工程手册, 建工出版社 [9]张永波等，基坑降水工程，地震出版社，2000 [10]基础工程, 建工出版社
[11]袁聚云等，土木工程专业毕业设计指南岩土工程分册，水电出版社，1999
[12]JGJ79-2002，建筑地基处理技术规范
附件一
图附件1总平面图。