我的土钉墙毕业设计方案.doc

1 绪论1.1 基坑工程特点和发展概况基坑是建筑工程一部分，其发展和建筑业发展亲密相关，而深基坑是充足利用土地资源方法之一。基坑开挖是基础和地下工程施工中一个古老传统课题，同时又是一个综合性岩土工程难题，既包含土力学中经典强度和稳定问题，又包含了变形问题，同时还包含到土和支护结构共同作用。对这些问题认识及对策研究，是伴随土力学理论、分析技术、测试仪器及施工机械、施工技术进步而逐步完善。伴随城市建设发展，愈益要求开发三维城市空间。现在各类用途地下空间已在世界各大中城市得到开发利用，诸如高层建筑多层地下室、地下铁道及地下车站、地下停车场、地下停车库、地下商场和多个地下民用和工用设施等。国外著名地下工程有法国巴黎中央商场、美国明尼苏达大学土木工程系办公大楼和试验室、日本东京八重洲地下街等。近几年来，伴随国民经济快速发展，中国城市建设向高空和地下发展，交通设施向多层次立体化发展，深基坑工程已成为建筑业多年来一大技术热点。大量工程实践大大丰富和提升了中国基坑工程领域内技术水平。近十年来，中国万幢高楼拔地而起(10层以上建筑物已逾1亿)，其中高度逾百米者已经有约200座。尤其上海金茂大厦高达420米，深圳地王大厦高达325米，广州中天大厦高达322米，它们已跻身于世界百座超级大厦之列，而且分别排名第三、第十二和第十三。部分大城市如北京、上海、广州地铁工程也相继全方面展开。各大中城市大型市政地下设施也屡见不鲜。所以深基坑工程深度也随之快速增加。约至20世纪70年代末，中国只有少数开挖深度达10米以上基坑工程，而现在深度超出20米基坑已为数不少，部分工业基坑深度已超出30米。深基坑支护设计、施工、监测技术是近10多年来在中国逐步包含技术难题。深基坑护壁，不仅要求确保基坑内正常作业安全，而且要预防基坑及坑外土体移动，确保基坑周围建筑物、道路、管线正常运行。各地经过工程实践和科研，在基坑支护理论和技术上全部有了深入发展，取得了可喜成绩。中国土钉首例工程为深圳市建材集团企业投资兴建文锦广场大厦基坑边壁工程(1992年)。至现在为止采取土钉支护技术建造工程，在中国约有千例之数。其中深度及影响较大工程有：广州065工程(深18.0米，1994年建造)、广州海洋馆基坑边坡工程(深18.13米，1996年建造)和烟台浅海深围堰边壁加固工程(深20.5米，1999年建造)。这些工程成功建造表明，伴随土钉支护技术推广应用对应设计水平和施工水平已经有了较大提升。最早提出深基坑分析方法是Terzaghi和Peck等人，她们早在40年代提出了预估挖方稳定程度和支撑荷载大小总应力法。这一原理一直沿用至今，只不过有了很多改善和修正。50年代，Bjerrum和Eide给出了分析深基坑底板隆起方法。60年代开始在奥斯陆和墨西哥城软粘土深基坑中使用了仪器进行监测，以后大量资料提升了估计正确性，并从70年代起，产生了对应指导开挖法规。从80年代初开始中国逐步涉入深基坑设计和施工领域，在深圳地域第一个深基坑支护工程率先应用了信息施工法，大大节省了工程造价。进入90年代后，为了总结中国深基坑支护设计和施工经验，开始着手编制深基坑支护设计和施工相关法规。深基坑工程是一项综合性岩土工程问题，关键包含到土层性质、支护结构、支撑形式、地基处理、地下水防治和环境影响等方面，现在研究课题关键有：土压力理论、支护结构内力和变形计算理论、基坑失稳破坏机理等方面。其研究方法和方法多个多样，但总结起来，也可归纳为三种方法：试验研究，包含室内模型试验和现场原位测试；理论分析，包含多种数值模拟和解释法；经验总结，依据已经有工程数据总结、提炼。对于深基坑工程问题，现在中国外己有很多研究结果。1.2关键基坑支护方法基坑施工安全是一项综合性工程，应从设计、施工和水文地质等方面入手，优化工程设计，精心组织施工，统筹兼顾，合理处理好各组成部分关系，关键防治施工涌水等突发事件，确保基坑施工安全11。在基坑工程建设始末，一定要依据工程实际情况，统筹兼顾，合理处理好各组成部分关系，使基坑施工各步骤时刻保持最优状态，才能确保基坑施工安全、优质和高效。常见基坑支护形式有：(1) 水泥搅拌桩重力坝：在软粘土地基中开挖深度为57米左右基坑，应用深层搅拌法形成水泥土桩挡墙，能够较充足利用水泥土强度，并可利用水泥土防渗性能，同时作为防渗帷幕。所以，含有很好经济效益和社会效益。水泥土重力式挡墙通常做成格栅形式，按重力式挡墙计算。广泛用于开挖深度7米以内深基坑围护结构、管道沟支护结构、河道支护结构、地下人行道等。(2) 钻孔灌注桩：钻孔灌注桩作为围护结构承受水土压力，是深基坑开挖常见一个围护形式，依据不一样地质条件和开挖深度可做成悬臂式挡墙、单撑式挡墙、多层支撑式挡墙等。它排列形式有一字形相接排列、间隔排列、交错相接排列、搭接排列、或是混合排列，常见排列方法是一字板间隔排列，并在桩后采取水泥土搅拌桩、旋喷桩、树根桩等阻水。这么结构形式较为经济，阻水效果很好。上海地域大部分开挖深度在712米左右深基坑，采取钻孔灌注桩挡土，水泥土搅拌桩阻水，普遍取得成功。(3) 地下连续墙：地下连续墙就是用专用设备沿着深基础或地下构筑周围采取泥浆护壁开挖出一条含有一定宽度和深度沟槽，在槽内设置钢筋笼，采取导管法在泥浆中浇筑混凝土，筑成一单元墙段，依次次序施工，以某种接头方法连接成一道连续地下钢筋混凝土墙，方便基坑开挖时防渗、挡土，作为邻近建筑物基础支护和直接成为承受直接荷载基础结构一部分。地下连续墙优点是对邻近建筑物和地下管线影响较小，施工时无噪音、无振动，属低公害施工方法。(4) SMW工法桩： SMW工法是以多轴型钻掘搅拌机在现场向一定深度进行钻掘，同时在钻头处喷出水泥系强化剂而和地基土反复混合搅拌，在各施工单元之间则采取重合搭接施工，然后在水泥土混合体未结硬前插入H型钢或钢板作为其应力补强材，至水泥结硬，便形成一道含有一定强度和刚度、连续完整、无接缝地下墙体。(5) 土钉墙：土钉墙是由天然土体经过土钉墙就地加固并和喷射砼面板相结合，形成一个类似重力挡墙以此来抵御墙后土压力；从而保持开挖面稳定，这个土挡墙称为土钉墙。土钉墙是经过钻孔、插筋、注浆来设置，通常称砂浆锚杆，也能够直接打入角钢、粗钢筋形成土钉。土钉墙做法和矿山加固坑道用喷锚网加固岩体做法类似，故也称为喷锚网加固边坡或 喷锚网挡墙，建筑基坑和护坡技术规程JGJ12099 正式定名为土钉墙。土钉技术是从70年代出现，德国、法国和美国几乎在同一时期各白独方地开始丁土钉墙研究和应用。出现这种情况并非偶然，内为土钉技术在很多方面和隧道新奥法施工类似，可视为是新奥法概念延伸。60年代早期出现新奥法，采取喷射混凝土和粘结型钳杆相结合方法，能快速控制隧洞变形并使之稳定。尤其是70年代及其稍后时间内，前后在德国法兰克福及纽伦堡地铁土体开挖工程中应用取得成功，对土钉墙技术出现给了主动影响。另外，60年代发展起来加筋土技术对土钉墙技术萌发也有一定推进作用。70年代德国法国和美国全部对土钉进行了研究和应gL”J。在德国是由挡土墙和锚杆发展起来，法国是基于新奥法原剪发展起来，新奥法系奥地利隧道施工中利用喷射混凝土和全长粘结锚杆相结合，为岩石隧道开挖提供有效稳定支护。1972年法国承包商博格斯提出了新奥法原理能够用于土质边坡和软岩边坡临时支护，并成功地应用于工程上，几乎同时德国和美国也发展了土钉技术。现在该技术在法国、德国、英国、美国和日本得到广泛应用。新兴科学技术试验研究要得到政府大力支持，才会很好地发展。比如1985年法国政府一次就拨款350万美元，进行土锚钉墙实尺模拟试验。1990年在美国召开挡上结构国际学术会议上，土钉作为一个独立专题，和锚杆挡堵并列，使它成为一个独立学科分支。在中国，80年代末北京工业大学和北京农村建筑总企业对插筋补强护坡和索土边坡，进行丁荷载作用下破坏试验。插筋补强技术和土钉喷射混凝土相同，只是插筋补强钢筋用锚定板，坡面铺钢筋网抹水泥砂浆，而土钉在坡面钢筋网上喷射混凝土。土钉支护特点及应用范围：(1) 土钉和土体形成复合体，提升了边坡整体稳定和承受坡顶超载能力，延性，改变边坡忽然坍方性质，有利于安全施工。(2) 土钉墙体位移小，通常测试约20mm，对相邻建筑影响小。(3) 设备简单，易于推广。因为土钉比土层锚杆长度小得多，钻孔方便，注浆亦易喷射混凝土等设备，施工单位均易办到。(4) 如能和土方开挖配合好，实施平行流水作业，则工期可缩短，噪音小。(5) 经济效益好，通常成本低于灌注桩支护。(6) 因分段分层施工，易产生施工阶段不稳定性，所以必需在施工开始就进行土钉墙体位移监测，方便于采取必需方法。(7) 适宜于地下水位以上或经降水方法后杂填土、一般粘土或非松散性砂土，通常认为可用于N值在5以上砂质土和N值在3以上粘性土。1.3本设计工程概况拟建场区在青岛经济技术开发区江山中路东侧，原青岛龙达企业院内。本工程勘察面积约11560平方米。本工程由青岛时代建筑设计设计，依据设计单位提供图纸及介绍，本工程拟建物关键包含2幢1926层高层住宅楼、1幢2226层综合办公楼和1幢4层裙房，场区内拟带1层地下车库；勘察期间设计室内坪标高还未最终确定，约比现地面标高高约0.30.45米，设计室外坪标高见平面图，地下车库层高约5米，基础埋深约6米；综合办公楼及其裙房拟采取框剪结构，1、2号住宅楼拟采取剪力墙结构。拟建场地在南辛安前河河漫滩地貌单元，第四系厚度约1214米。第四系以人工填土层、淤泥质砂土层、粘性土及砂层为主，下伏基岩为变质岩和岩浆岩。场区地形整体较平坦，勘察期间孔口处地面标高3.964.66米；地貌属南辛安前河河漫滩，后经人工改造。场区第四系关键由第四系全新统人工填土、全新统洪冲积层和上更新统洪冲积层组成；场区基岩关键为太古界元古界变粒岩和燕山晚期细粒花岗岩岩脉。基坑开挖深度10m，土层分布： 素填土 中砂层 淤泥质土 粘土各土层物理力学指标如表1.1：各土层物理力学指标 表1.1土层号土层厚度m重度kN/m3内粘聚力kPa内摩擦角o土体和锚固体极限摩阻力kPa素填土2.017101735中砂层4.018.5035120淤泥质土3.019.5302530粘土30205030802 水泥土搅拌桩本工程地下水位在天然地坪下1.0m处。依据相关规范具体要求，结合拟建物特征、场地和地基条件，本工程按二级地基、二级场地、二级工程关键性等级、乙级岩土工程勘察等级部署勘察工作，利用多个勘察、测试手段，做到点面结合，定性和定量结合(以定量为主)，使用合理工作量取得可靠、丰富勘察结果。水泥土搅拌桩是用水泥作固化剂，经过特制深层搅拌机械，在地基深部就地将软粘土和水泥浆强制拌和，使软粘土硬结成含有整体性、水稳性和足够强度水泥土，硬结后水泥土在地基中形成水泥土搅拌桩，从而提升地基强度和增大变形模量，连续搭接水泥土搅拌桩可形成止水帷幕。搅拌桩可连续部署，将地基加固成所需要几何形状。不仅可左右粒径小于处理软粘土，也可处理可塑状粘土和含30%左右粒径小于10cm 杂填土，且处理后不增加地基附加荷载；可利用桩周面积大特点，充足发挥软弱地基承载力，降低地基沉降量。但若碰到地基中有大块石等障碍物时，必需清除后才能搅拌成桩，对中粗砂、砾石地层及硬塑粘土层也无法进行深层搅拌成桩。水泥土搅拌桩在基坑工程中关键有以下用途：(1) 直接作为深基坑开挖侧向支挡结构；(2) 用于稳定或加固基坑(或沟槽)底部，以预防土体隆起，增大支挡结构被动土压力和减小变形；(3) 用于河岸或天然边坡抗滑稳定，并作为止水帷幕；(4) 配合柱列式钻孔灌注桩或钢板(5) 加固锚碇板桩墙，以减小土锚应力，并止水防渗。2.1水泥土搅拌桩施工机械 现在国产搅拌机械较常见有3种型号，即SJB系列深层搅拌机、GZB600型深层搅拌机和GPP5型深层喷射搅拌机。其中SJB 系列是双搅拌轴，中心管输浆式搅拌机，采取水泥浆为固化剂，也可用水泥砂浆或掺入粉煤灰等工业废料作为固化剂。GZB600型是单搅拌轴，只能用纯水泥浆为固化剂，不能用其它固化剂。GPP5 型是粉体喷射式搅拌机，关键用水泥粉或石灰粉作为固化剂，它也可和灰浆泵相连而用水泥浆搅拌。SJB1 型深层搅拌机，由电动机、减速机、搅拌轴、搅拌头、中心管、输浆管、横向系板、单向球形阀等组成，两台电机分别经过减速器使直径为70cm搅拌头回转切割软土，并和从输浆管压入软土固化剂强制拌和形成水泥土，水泥土搅拌桩成8字形，施工时，和深层搅拌机配套使用有以上起吊桩架、灰浆泵、两个200L容积灰浆拌制机、灰浆集料斗、冷却水泵等。2.2水泥土搅拌桩施工工艺 搅拌桩施工需做好以下准备工作：(1) 依据工程地质勘察资料，进行室内配比试验，结合设计要求，选择最好水泥掺入比，确定搅拌工艺；(2) 依据设计图纸，编制深层搅拌法施工方案，做好现场平面部署，安排好打桩施工步骤，部署水泥浆制备及泵送系统，且考虑泵送距离宜小于50m;(3) 探明并清理施工现场地下、地面及空中障碍物，以利安全施工；(4) 按设计要求，进行现场测量放线，定出每一个桩位，钉上小木桩。水泥土搅拌桩施工，可采取一次喷浆、二次补浆或反复搅拌，施工工艺步骤以下：(1) 定位：起重机悬吊搅拌机到桩位，定位对中；(2) 预搅下沉：开启搅拌机电机，放松起重机钢丝绳，等搅拌头转动速度正常后，使搅拌头叶片自上而下边旋转边切土边沉入土中，直至拟加固深度；(3) 喷浆搅拌提升：配制水泥浆，开启灰浆泵，待水泥浆抵达搅拌头后，将搅拌机略为提升，边喷浆边搅拌，使水泥浆和软土掺和；(4) 反复搅拌下沉：搅拌头提升到地面时，关闭灰浆泵，再次将搅拌机搅拌下沉；(5) 补浆搅拌提升或反复搅拌提升：依据一次喷浆统计，在一次喷浆量比配比喷浆量偏低桩段，开启灰浆泵，边喷浆边搅拌提升，或在喷浆量符合配比要求桩段，仅搅拌提升，使软土和水泥浆充足拌和；(6) 加固完成，搅拌机提升至地面后，即完成一根搅拌桩，逐次将搅拌机移至新桩位，反复(1)(5)程序。施工过程中要把握以下施工关键点：(1) 施工中控制深层搅拌机提升速度，它是控制注浆量、搅拌均匀程度、确保加固效果关键，必需连续匀速进行。(2) 水泥掺量取决于 需求加固体强度，通常为加固土重7%15%,具体掺量需由现场试验确定。(3) 每个台班加固完成，必需立即用水清洗贮料罐、砂浆泵、深层搅拌机及对应管道，以免水泥浆凝固而影响继续使用。2.3水泥土搅拌桩质量控制和检验 2.3.1质量控制为了确保搅拌桩施工质量和基坑开挖安全，设计人员需在图纸上对施工工艺以下方面作专门说明：(1) 施工停浆(粉)面必需高出桩顶设计标高0.5m，在开挖基坑时，则将该高出部分先行挖除；(2) 严格按设计确定数据控制喷浆和搅拌提升速度，误差不得大于10cm/min;(3) 桩垂 直偏差不得超出1%,桩位偏差不得大于50mm，桩径偏差不得大于4%；(4) 预搅下沉时通常不宜冲水，只有遇较硬土层而下沉太慢时，方可适量冲水，但必需考虑冲水对桩身强度影响；(5) 以水泥浆作固化剂时，拌制后应有预防浆液离析方法；(6) 施工中因故停浆(粉)，宜将搅拌机下沉至停浆(粉)点以下0.5m，待恢复供浆(粉)时，再搅拌提升；(7) 喷浆(粉)口抵达桩顶设计标高时，宜停止提升，搅拌数秒，以确保桩头均匀密实；(8) 桩和桩搭接时间不应大于24h，如间歇时间太长，搭接质量无确保时 ，应采取局部补桩或注浆方法；(9) 做好每根桩施工统计，深度统计误差小于10mm，时间统计误差小于5s；(10) 当设计 要求桩体插筋时，必需在成桩后24h 内插毕；(11) 作为挡墙桩体顶面如设计要求铺筑路面时，应该尽早铺筑，并使路面筋和锚固筋连成一体；路面未完成前，基坑不得开挖。2.3.2质量检验要求为确保搅拌施工质量，可选择下述方法进行质量检验：(1) 施工原始统计：详尽、完善、如实统计并立即汇总分析，发觉不符合要求立即纠正；(2) 开挖检验：能够依据工程设计要求，选择一定数量桩体进行开挖，检验加固柱体外观质量、搭接质量、整体性等；(3) 抽样检验：在桩身搅拌成型时，立即用套管压入取出水泥土样，制成试块，按龄期进行早期7天及90天强度试验，这么在7d左右就可估计施工桩强度质量是否符合设计要求。(4) 采取标准贯入或轻便杆探等动力触探方法检验桩体均匀性和现场强度。轻便触探是对龄期已达7d桩检验，通常桩身击数比原地基土增加一桩用击数1倍以上时，能够认为施工桩强度符合设计要求。(5) 取样检验：经触探检验对桩身强度有怀疑桩，应在龄期28d时从开挖外露桩柱体中凿取试块或采取岩芯钻取芯样制成试块测定其强度，和室内制作试块进行强度比较，必需时进行芯样渗透试验，测定其渗透系数。(6) 用地质雷达探测深层搅拌桩有没有断桩、裂缝、缩颈、空洞等现象和桩之间在垂直方向上搭接情况，判定搅拌桩防渗体连续性和防渗效果。2.4水泥土桩复合土钉承载机理经过预先施工竖向水泥土桩，以后边开挖边施工土钉方法形成水泥土桩复合土钉支护，其承载机理关键包含：2.4.1用提升土体自立临空高度水泥土桩复合土钉支护中，水泥土桩止水帷幕是在开挖前施工，假如不考虑施工对土体扰动，开挖前作用在水泥土桩前后土压力就可认为是静止土压力。对于开挖第一个工况，土钉还未施作，开挖引发土压力将直接由水泥土桩负担，此时水泥土桩起是重力式挡墙作用。对于以后各开挖工况，因为土钉对主动区土体约束加固作用发挥，土压力将由土钉和水泥土桩共同负担。对于水泥土桩复合土钉来说，可认为不受土层成拱极限高度限制；另外，每一开挖工况下参与维持基坑边坡稳定原因除土体和土钉外还有水泥土桩作用。水泥土桩可经过桩钉土之间结构作用调动基坑内侧被动区被动土压力有利作用。水泥土桩复合土钉支护中，因为水泥土桩存在，其自立临空高度得到显著提升，且事先设置水泥土桩还会因本身刚度和桩钉土之间结构作用对土体侧移变形起到有效约束作用。大大提升了基坑开挖过程中边坡稳定性，有效地控制了开挖过程中坡顶变形量。2.4.2止水抗渗作用水泥土桩除了分担荷载作用外，还起到止水抗渗作用，其作用机理关键有两方面：一是提升基坑边壁土体自稳性及隔水性，当边坡土体含水量较大时，网喷混凝土面层不易和土体粘结在一起，而直接喷在水泥土搅拌桩或旋喷桩上，则很轻易粘结在一起；二是在软弱富水地层中，因为水泥土比原状土力学性能有所改善，当水泥土桩向下伸入基底以下深度时，对抵御基底隆起、管涌等起关键作用。水泥土桩复合土钉支护技术研究及工程应用。2.4.3传输荷载作用复合土钉支护中，水泥土桩和土体之间存在发挥较大侧摩阻力潜能。因为桩和桩周土之间摩擦作用，桩周土体沉降显著减小，迫使最大沉降点后移。在基坑开挖过程中，伴随桩和桩周土之间竖向相对位移出现，二者之间侧摩阻力会逐步发挥。土体重力是诱发边坡土体不稳定最根本、最直接原因。对于复合土钉来说，因为桩土之间侧摩阻力存在，相当于抵消了部分不稳定土体重力作用，所以会减小最终作用在支护体系中土压力。桩周土对桩侧摩阻力将经过桩轴向压缩作用传输到深层土体之中，调动深部稳定地层潜能，土钉支护体系、深部稳定土层紧密结合联络在一起，共同承受荷载，使边壁稳定并降低位移，见图2.1：图 2.1 水泥土桩靡擦传力示意图2.4.4侧移曲线整合机制含有一定强度和刚度水泥土桩和较密间距土钉之间存在着很好整体结构作用，可将水泥土桩理想化为以土钉为支点连续梁。伴随支护向下进行，水泥土桩和己设置上部土钉之间形成结构作用有效地约束了上部土体随开挖而发生变形，而且水泥土桩和较密土钉之间结构作用也促进土体变形趋于均匀；伴随开挖深度增加，下部土体侧移变形就显得比较突出，最终形成了鼓肚变形模式。因为复合土钉中水泥土桩对土体超前约束和以后桩和土钉结构约束作用，复合土钉支护中土体位移要小得多，设计时可有意识地经过增加水泥土桩刚度来控制位移，以达成保护周围环境之目标。2.4.5优势滑裂面前移机制理论和实践均表明，土钉支护中土钉最大拉力位置是和被支护土体优势控制滑移面位置相一致。土钉支护中作用于面层上土压力通常认为是比较小，那么传输给土钉拉力就比较小，土钉经过钉土之间摩擦作用经过一段距离才一能达成最大拉力位置。复合土钉中，因为存在强度和刚度比原位土体大很多水泥土桩，水泥土桩墙后土压力要比土钉支护中面层后土压力大，也即水泥土桩传输给土钉端头较大拉力，于是复合土钉支护中土钉经过较短摩擦传力距离就能够达成土钉最大拉力位置，有提升基坑边坡稳定性，控制开挖工程中侧向位移作用。2.5复合土钉支护设计结合建筑基坑支护技术规程 JGJ12099提出复合土钉设计方法和步骤。设计需要抗渗设计。依据工程项目所处地层地下水位及地层渗透性，来取舍是否设置防渗帷幕，若需要设置防渗帷幕，将选择何种形式防渗帷幕?当基坑开挖深度小于3米而且处于渗透性较小粉质粘土或淤泥质粉质粘土地层(K10-6cm/s)，另外基坑周围管线和建筑物对地表变形不敏感，对于这类基坑能够不设置防渗帷幕，能够直接施作土钉支护。基坑开挖深度大于3米小于5米，基坑坑底处于粉土、粉质粘土和粉砂地层时，坑外地下水位下降可能危及周围管线和建筑物，此时应采取水泥土搅拌桩作为防渗帷幕，因为水头压力较小，能够采取单排水泥土桩形成封闭防渗帷幕。开挖深度大于5米小于7米基坑，防渗帷幕宽度增加到1200mm，采取双排水泥土深搅桩，不仅起隔水作用，更关键是抵御软土流变、提升基坑支护整体稳定性和坑底稳定性。水泥土桩，当水泥掺入百分比超出10%时，其抗渗性能可达10-5至10-8cm/s，依据使用项目标情况，渗透量在15%-16%之间较适宜，水泥土桩搭接长度常规在200-250mm之间。防渗帷幕插入深度应满足：尽可能使防渗帷幕插入渗透性较小淤泥质土1.0米以上，当不能进入隔水层时，应按渗流理论分析产生动水压力大小和产生涌水、流砂可能性(见图2.2抗渗流验算图)。图2.2 抗渗流验算图Ks=ic/i (21)式中：ic坑底土体临界水力梯度，由坑底土性确定，ic=(Gs-1)/(1+e) (22)Gs坑底土颗粒重度 e坑底土颗粒天然孔隙比I坑底土渗流水力坡度，i=Hw/LHw基坑内外土体渗流水头，取坑内外地下水位差L最短渗流路线总长度L= (23)流径水平段总长度，可取防水帷幕宽度流径垂直段总长度，单位可取mm流径垂直段换算成水平段换算系数，可取m=1.5Ks抗渗或抗管涌安全系数 ，Ks=1.52.0。2.6本工程参数确定大量工程实践证实，采取深层搅拌桩形成止水帷幕可有效阻挡地下水涌入，减小因坑内降水对坑外构筑物影响，同时深层搅拌桩亦可增加基坑侧壁土体强度，减小开挖时对坑壁土扰动，为地下室在干燥状态下施工发明有利条件。结合本工程实际情况，宜关键采取单排深层搅拌桩形成止水帷幕止水方法。 2.6.1深层搅拌桩设计参数(1) 综合考虑确定深层搅拌桩桩长为12.00m能够形成较完整加固及隔水体系。(2) 桩间距350mm，相邻两根桩搭接长度为200mm，搅拌速度1.30-1.50m。(3) 浆液按桩长每根桩拌制一罐，严格计量，水泥用量70kg/m，水灰比0.50.6。(4) 浆液中加磷石膏，掺入量为水泥用量10-12%。2.6.2质量要求(1) 确保项目： 桩身强度必需满足设计要求及施工规范要求。 原材料使用必需符合施工规范要求。(2) 深层搅拌桩许可偏差，应符合建筑地基基础工程施工质量验收规范GB50202中表2.1要求。 深层搅拌桩许可偏差及检验方法 表2.1项序检验项目许可偏差或许可值检验方法单位数值主控项目1水泥及外掺剂质量设计要求查产品合格证书或抽样送检2水泥用量参数指标查看流量计3桩体强度设计要求按要求措施4地基承载力设计要求不作要求一般项目1机头提升速度m/min0.5量机头上距离立即间2桩底标高mm200测机头深度3桩顶标高mm100/50不作要求4桩位偏差mm50用钢尺量5桩径mm0.04D用钢尺量，D为桩径6垂直度%1.5经纬仪7搭接mm150用钢尺量依据多种勘察资料和基坑工程概况，本工程采取单排550深搅桩止水，桩体搭接200，使用32.5级一般硅酸盐水泥， 其掺入比为15%，水灰比0.450.55，底标高为-12m。截水帷幕厚度应满足基坑防渗要求截水帷幕渗透系数宜小于1.010-6cm/s。三 基坑支护结构设计计算书3.1计算方法根据建筑基坑支护技术规范(JGJ 120-99)要求，土压力计算采取朗肯土压力理论，矩形分布模式，全部土层采取水土合算。求支撑轴力是用等值梁法，对净土压力零点求力矩平衡而得。桩长是依据桩端力矩求出，并应满足抗隆起及整体稳定性要求，各段抗隆起、整体稳定性验算、位移计算详见点电算结果。为了对比分析，除用解析法计算外，还用理正软件电算。因为支护结构内力是随工况改变，设计时按最不利情况考虑。 3.2复合土钉支护形式复合型土钉挡墙支护就是以水泥土搅拌桩帷幕等超前支护方法处理土体自立性、隔水性和喷射面层和土体粘结问题，以水平向压密注浆及二次压力灌浆处理复合土钉挡墙土体加固及土钉抗拔力问题，以相对较长插入深度处理坑底抗隆起、管涌和渗流等问题，组成防渗帷幕、超前支护及土钉等组成复合型土钉支护。复合型土钉挡墙支护多个形式图 3.1：图3.1复合土钉支护形式3.3土压力计算3.3.1 计算主动土压力系数依据本工程岩土工程勘察资料，自上而下土层分布为：素填土中砂层淤泥质土粘土，各土层设计计算参数如表3.1：各土层设计计算参数 表3.1 土层号土层厚度m重度kN/m3内粘聚力kPa内摩擦角土体和锚固体极限摩阻力kPa2.0171017354.018.50351203.019.53025303020503080 根据建筑基坑支护技术规范(JGJ 120-99)土压力计算方法作为土侧向压力设计计算依据，即：主动土压力系数：Ka=tan2(45-/2) (3.1)计算所得主动土压力系数表如表3.2： 主动土压力系数表 表3.2 土 层Kai0.550.740.270.520.410.640.330.583.3.2计算各层土压力基坑开挖深度为10米,确定基坑侧壁安全等级为二级，关键系数为1.10，基坑超载p=20kPa。墙后填土及物理力学性质指标图3.2所表示： 主动土压力公式为： (3.2)式中 Ka：主动土压力系数h: 土层厚度： 土重度c： 土粘聚力第层：1上=200.55-2100.74=-3.8kPa1中=(20+171)0.55-2100.74=5.6kPa1下=(20+171+71)0.55-2100.74+101=19.4kPa第层： 2上=(20+171+71)0.27-200.52+101=21.9kPa2下=(20+171+71+8.54)0.27-200.52+105=71.1kPa第层： 3上=(20+171+71+8.54)0.41-2300.64+105=43.6kPa3下=(20+171+71+8.54+9.530.41-2300.64+108=85.3kPa第层： 4上=(20+171+71+8.54+9.53)0.33-2500.58+108=57.5kPa4下=(20+171+71+8.54+9.53+1)0.33-2500.58+109=70.3kPa 计算所得各层土压力以下图3.3所表示：3.4 土钉参数计算3.4.1 土钉倾角土钉倾角通常在0-25之间取值，其大小取决于土钉置入方法和土体分层特点等多个原因。因为土钉在土体中作用是抗拔受拉，当倾角越小时，其水平拉力越大，越有利于土钉对土体加固，但倾角过小，不利于施工。依据工程施工经验，土钉倾角以不超出15为宜。为便于施工确定该基坑土钉倾角为10。3.4.2 土钉间距 常见土钉间距Sh=Sv=(1.02.5)m，土钉间距太小不易打孔，太大承载不足，所以取土钉间距Sh=Sv=1.25m，基坑深10m,需打7排土钉。3.4.3 土钉长度 由朗肯土压力可知，发生主动土压力时滑裂面和水平面之间夹角为45+/2。土体加权内摩擦角=28.30 (1) 土钉内力计算 在土体自重和地表均布荷载作用下，每一土钉所受到最大拉力或设计内力N，可用下式计算： (3.3)式中：土钉倾角 p：土钉和滑裂面交点处侧压力 由图3.2可得： P1=22.89kPa =36.30kNP2=36.80kPa =58.36kN P3=50.71kPa =80.43kN P4=64.61kPa=102.47kNP5=52.03kPa=82.52kNP6=67.76kPa=107.47kNP7=83.48kPa=132.40kN(2) 计算土钉直径 (3.4)式中： Fs.d：土钉局部稳定安全系数，取1.5 fy：钢筋抗拉强度设计值，土钉采取HRB400级螺纹钢筋，fy=360N/mm2 N：土钉内力设计值 d：土钉钢筋直径Nmax=132.40KN 则1.5132.41.353.14d2/4360 解得d22.8mm，各道土钉直径均选25，