学位论文-—河南理工基坑支护.doc

河南理工大学本科毕业论文（设计） 摘要摘 要武汉市泰合小区3#住宅楼，拟建建筑场地的东侧和南侧现为公路，设置地面荷载为20kPa，北侧和西侧为同小区其他建筑物,基坑深度均大于本设计基坑，地面荷载设为10kPa，拟建住宅楼高度为80m，基坑深度为8m，设置两层地下室，作为停车场和机房用地，基坑四周距离围墙15m左右，采用排桩加锚杆支护，其中AB、AD侧采用单排锚杆，BC、CD侧设置两排锚杆进行支护。AB、AD侧桩的嵌固深度为5.5m，BC、CD侧为6.0m，总的桩长在14.0m左右。锚杆AB、AD侧锚杆长为20.0m，BC、CD侧一层锚杆长15.16m，二层锚杆长为18.84m，设计中还对基坑进行降水，采用轻型井点降水系统，井点管间距周边为3.2m，角落地方为2.8m，选用两台3B-19型离心泵，轴功率为8.0kW。所以根据场地工程地质条件，为了满足此挡土墙和边坡的安全、经济、合理等问题，最终确定采用排桩支护、桩锚支护和放坡支护开挖三种支护方式经过几种方案的优选，四周均采用桩锚支护方案，满足工程要求。本设计主要对此基坑工程进行方案论证选择、设计计算及基坑降排水和工程监测。关键词：基坑支护；桩锚支护；基坑降水；工程监测I河南理工大学毕业论文（设计） AbstractAbstractWuhan City, the Tai He biotope proposed residential buildings, The east and south of the proposed building site is now the highway, set the ground load 20kPa, north and west with the other buildings of the district, the pit depth is greater than the design pit, the ground load is set to 10kPa, The proposed residential building height of 80 meters, the pit depth of 8 meters, set up a two-tier basement car park and the engine room space, pit distance fence around 15 meters or so. There is two rows bolt anchor in the side of BC, CD, and single row in the side of AB, AD. the use of soldier pile retaining pile embedded depth AB, AD side5.5 meters, BC, CD, side 6.0 meters . The total pile is 14.0 meters or so. Anchor AB, AD side of the bolt is 20.0 meters, BC, CD, side is 15.16 meters in the first floor, and 18.84 meters in the last floor .the design of the pit precipitation Well point dewatering system, the periphery of the well point tube spacing for 3.2 meters corner of the place is 2.8 meters, the choice of two 3B-19 centrifugal pump, the shaft power 8.0kW.so site engineering geological conditions, in order to meet the retaining walls and slope of the security, economic, reasonable, and ultimately to determine using the row of piles supporting pile anchor support and grading support three supporting way through several programs preferred, are used around the pile - anchor the program to meet the engineering requirements .The design of this pit engineering demonstration program selection, design calculations, engineering, monitoring and construction design.Keywords: Foundation Pit; pile - anchor; pit precipitation; project monitoringI河南理工大学本科毕业论文（设计） 目录目 录第一章 绪论11.1 问题的提出11.2 基坑支护技术的发展现状11.3 常用基坑支护技术的方法21.3.1 排桩或地下连续墙21.3.2 水泥土墙21.3.3 土钉墙21.3.4 逆作拱墙21.3.5 放坡21.4 本设计的主要内容及设计原则21.4.1 设计内容21.4.2 设计原则3第二章 工程地质资料及概况42.1 工程规模42.2 现场概况42.3 工程地质条件42.3.1 地形地貌42.3.2 气象条件52.3.3 场地土层52.4 水文地质条件62.5 基坑侧壁安全等级6第三章 基坑支护方案比选73.1 基坑环境条件73.2 支护结构选型73.2.1土钉墙支护73.2.2 喷锚网支护93.2.3 排桩支护103.2.4 土层锚杆设计参数12第四章 基坑支护设计计算144.1 支护设计计算方法144.1.1 土质计算参数144.1.2 计算区段划分144.1.3 计算方法154.1.4 土压力系数计算154.2 AB、DA段支护结构设计计算154.2.1 土压力系数计算154.2.2 各土层土压力计算：164.2.3 排桩嵌固深度计算174.2.4 排桩内力与配筋计算204.2.5 锚杆设计计算224.2.6 稳定性验算254.3 BC、CD段支护结构的设计计算314.3.1 土压力系数计算324.3.2 各土层土压力计算334.3.3 开挖6.0m处一排锚杆计算354.3.4开挖8.0m处二排锚杆计算374.3.5 排桩嵌固深度384.3.6 排桩内力计算384.3.7桩身配筋计算404.3.8 锚杆设计计算414.3.9 稳定性验算43第五章 基坑降水计算505.1 基坑降水505.1.1 降水的意义505.1.2 降水的方法505.1.3 降水对周围环境的影响505.2 基坑降水的计算505.2.1 水井理论的基本假设515.2.2 基坑涌水量的计算515.2.3 基坑的等效半径515.2.4 基坑渗透系数k515.2.5 降水影响半径R525.2.6 基坑涌水量Q525.2.7 井点管的埋深H计算535.2.8 确定单井出水量q545.2.9 确定井点管数量545.2.10 确定井点管间距D545.2.11 抽水设备选型555.2.12 校核水位降低数值555.3 轻型井点降水的施工565.3.1 施工机具准备565.3.2 施工材料565.3.3 技术准备565.3.4 平整场地575.3.5 井点安装575.3.6 抽水585.3.7 施工注意事项58第六章 基坑工程监测606.1 基坑工程监测目的606.2 基坑监测工作的内容606.2.1 水平位移监测606.2.2 沉降监测616.2.3 测斜监测626.2.4 轴力监测636.2.5 基坑及周围环境的监测、测试636.3 基坑监测基本要求636.4 观测频率646.5 监测数据处理64第七章 结论65参考文献67致谢68V河南理工大学本科毕业论文（设计） 第一章 绪论第一章 绪论1.1 问题的提出随着城市的建设基坑支护技术也不断发展，面对不同工程环境及条件，采用何种支护形式显得至关重要，同时把是否能保证基坑及周围环境的安全及工程造价低作为判断一个支护设计方案是否合理的标准。如果支护结构型式选择合理,就可以做到整个基坑以及整个建筑物的安全可靠,还可以带来可观的经济与社会效益。过去支护比较简单，一般能满足基坑安全施工，然而单一的支护技术已满足不了当前工程建设的发展需要，各种组合支护技术也蓬勃发展，选定该课题也是为了培养自己的综合能力。根据土木工程专业（岩土工程方向）的培养目标要求及本人以后毕业的主要服务去向，通过毕业设计，能够使我们把所学过的专业知识综合应用于实际工程设计中，使理论与生产实践相结合提高工程设计能力，能独立进行基坑支护结构设计。通过基坑支护结构设计，使我们在应用现行规范、标准、技术指标与经济指标等方面得到基本训练，达到对所学专业知识进行巩固、综合掌握和灵活运用的目的，提高分析问题、解决问题的能力。1.2 基坑支护技术的发展现状基坑工程是我国当前地基基础领域一个重要的研究方向。基坑工程在二十世纪八十年代末才开始全面、深入地研究与工程实践，改革开放以前，基础埋深较浅，基坑开挖深度一般在5m以内，一般建筑基坑均可采用放坡开挖或用少量钢板桩支护。在我国改革开放和国民经济持续高速增长的形势下，全国工程建设亦突飞猛进，高层建筑迅猛发展，建筑高度越来越高，同时各地还兴建了许多大型地下市政设施、地下商场、地铁车站等，导致多层地下室逐渐增多，基坑开挖深度超过10m 的比比皆是，其埋置深度也就越来越深，对基坑工程的要求越来越高，随着人防、地铁、地下商场、仓库、影剧院等大量工程的建设，特别是近年来的工程实践，城市地下空间开挖技术得到了长足发展和提高。国内外大量工程实践表明，许多工程的最危险阶段不一定是在正常使用阶段，而是在建造阶段和老化阶段。对许多工程事故常常发生在施工阶段而言，其原因除了施工质量没有保证、施工方法发生了不合理的改变、人为错误等原因以外，重要原因之一是由于对环境、地质、荷载等因素认识不足而导致设计和施工中的某种失误和疏忽所致。因此国外许多国家陆续制订了指导基坑开挖与支护设计和施工的法规。除了明挖法、暗挖法、盖挖法、盾构法、沉管法、冻结法及注浆法等开挖技术外新进展还有：全过程机械化、盾构法得到较大发展、微型盾构和非开挖技术已广泛应用、预砌块法施工技术、预切槽法施工技术、顶管大管棚法、微气压暗挖法、数字化掘进，又称计算机化掘进，应用于硬岩工程的开挖。1.3 常用基坑支护技术的方法1.3.1 排桩或地下连续墙适用条件：基坑侧壁安全等级一、二、三级；悬臂式结构在软土场地中不宜大于5m；当地下水位高于基坑底面时，宜采用降水、排桩加截水帷幕或地下连续墙。1.3.2 水泥土墙适用条件：基坑侧壁安全等级宜为二、三级；水泥土桩施工范围内地基土承载力不宜大于150kpa；基坑深度不宜大于6m。1.3.3 土钉墙适用条件：基坑侧壁安全等级宜为二、三级的非软土场地；基坑深度不宜大于12m，当地下水位高于基坑底面时，应采取降水或截水措施。1.3.4 逆作拱墙适用条件：基坑侧壁安全等级宜为二、三级；淤泥和淤泥质土场地不宜采用：拱墙轴线的矢跨比不宜小于1/8；基坑深度不宜大于12m；地下水位高于基坑底面时，应采取降水或截水措施。1.3.5 放坡适用条件：基坑侧壁安全等级宜为三级；施工场地应满足放坡条件；可独立或与上述其他结合使用；当地下水位高于坡脚时，应采取降水措施。1.4 本设计的主要内容及设计原则1.4.1 设计内容本篇设计的编写是通过武汉市泰合小区3#住宅楼工程地质资料的搜集以及相关参考文献的查阅、学习、总结，深入了解基坑支护技术的设计内容及设计方法，选择排桩锚拉支护的依据，及其优缺点，排桩桩长，桩径，以及锚杆长度，间距及配筋。一方面为今后有关这类基坑支护的工程设计、施工提供参考依据；另一方面更能推动该地区基坑支护技术的研究和应用提供建议。本文的主要研究内容有以下几个方面：1.有关基坑支护技术文献综述2.基坑支护方案比选3. 基坑支护设计计算：排桩的嵌固深度、内力及配筋计算，锚杆设计计算，稳定性验算，4.基坑降水计算5.基坑工程监测：水平位移监测、沉降监测、测斜监测、及轴力监测。1.4.2 设计原则 1、本基坑支护坚持安全、经济、方便施工的设计原则和思路。在掌握基坑工程要求（平面尺寸和深度等）、场地工程和水文地质条件、场地周边环境条件等资料后，对影响基坑工程维护体系安全的主要矛盾作出分析。2、安全原则不仅指维护体系本身安全，保证基坑开挖、地下结构施工顺利，而且要保证临近建（构）筑物和市政设施的安全和正常使用。3、经济原则不仅是指维护体系的工程费用，而且要考虑工期，考虑开挖是否方便，考虑安全贮备是否足够，应采用综合分析，确定该方案是否经济合理。4、方便施工原则也应是维护体系的选用原则和思路之一。方便施工可以降低开挖费用，而且可以节约工期、提高维护体系的可靠性。68河南理工大学本科毕业论文（设计） 第二章 工程地质资料及概况第二章 工程地质资料及概况2.1 工程规模拟建场区位于武汉市武昌区雄楚大道与佳园路交汇处，根据委托方提供的规划意见书，该建筑项目占地面积约3500平方米，建筑物地上23层，一、二两层作为商业用房，地下室为两层，作为车库与机房用地，建筑物控制高度小于80.0m。基坑深度为8.0m，根据场地的土层条件及武汉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，拟采用排桩加锚杆对该基坑进行支护。工程质量要求较高。2.2 现场概况武汉市泰合小区3#住宅楼，位于雄楚大道以北，佳园路以西，基坑南北向宽20m，东西向宽80m，周长200m，基坑占地面积1600.基坑纵深8.0m，基坑北侧25m为同一小区的建筑物，楼高23层，基坑深度10m，已经施工完毕。东侧为50m为一大型商厦，占地面积6000，基坑深度15m,建筑物高度120m，已经投入运营。基坑东南10m两侧由公路环绕，其中公路边缘有市政建筑、地下管线等其他设施，做好支护工作是非常重要的。以防止路基塌陷开裂。图2.1 基坑地理位置图2.3 工程地质条件2.3.1 地形地貌武汉市市区处于华中地区，市区为广阔的江汉冲积平原，地处长江北西岸高河漫滩一级阶地以上，自西北部的山前地带向东南部平原区河流相沉积物逐渐增厚，地貌单元由冲洪积扇过渡为冲积平原。地表土层杂填土及素填土组成，下部为一套第四纪冲击物，具明显的二元结构，上部为粘性土，局部夹粉土，下部为砂性土，局部夹粘性土，基地为志留系泥质页岩、粉砂岩。2.3.2 气象条件武汉市平原区属暖温带半湿润、半干旱大陆性季风气候，年平均气温1417。1 月份气温最低，月平均气温-4-5；7 月份气温最高，月平均气温3540。标准冻深为0.8m，年平均降水量10001500mm，且集中在雨季79 月份，年平均风速23m/s，最大风速可超过15m/s。2.3.3 场地土层据中冶地勘岩土工程总公司提供的岩土工程勘察报告，本次勘探的最大深度（60.0m）范围内，除上部为人工填土外，其下部为一般第四系沉积土。地层主要以填土、粘性土、砂土和粉质粘土等组成，其主要地层由上至下详细描述如下：杂填土：杂色，稍密，湿，主要以碎砖块等建筑垃圾组成，本层在整个场地均有分布。素填土：黄褐色，可塑硬塑，以粘质粉土、粉质粘土为主，主要回填物为粉质粘土，局部为粉土，含云母、氧化铁及少量砖屑、灰渣和少量小砖块及炭屑，本层在整个场地均有分布，层厚1.201.40m。粉质粘土：褐黄色；含云母，氧化铁；软塑硬塑；饱和；中压缩性；土质较均匀，局部夹1 粘质粉土砂质粉土夹层及透镜体。该层底部夹杂少量细纱及卵石颗粒。1 粘质粉土砂质粉土：褐黄色；含云母，氧化铁；密实；湿；土质较均匀但分布不连续，主要呈薄层和透镜体状分布。本层厚度1.601.80m。淤泥质粉质粘土：灰黑、黑色，流塑，夹有腐殖物和贝壳碎屑，分布于整个基坑范围之内，厚度为2.8m。粉质粘土：红褐色，坚硬，含砂粒。稍有光泽，无摇震反映，韧性中等，干强度中等。厚度2.02.20m。砂土：褐黄色，含石英、云母及少量长石等，砂质不均，褐红色，中密，湿，主要矿物成分为长石，石英，含少量小砾石，局部为细砂。层厚3.804.10m。粘土：褐黄色；含云母、氧化铁等；土质不均，局部夹少量粉土、细砂及圆砾；饱和；可塑；中中低压缩性。本层总厚度5.405.80m。粉质粘土：褐黄色；含云母、氧化铁等；饱和；可塑硬塑；中中低压缩性。夹有粘质粉土薄层或透镜体。局部夹含云母、氧化铁等；砂质粉土。湿；密实。最大厚度3.10m。本层厚度4.806.10m。细砂：褐黄色，含石英、云母及少量长石等，砂质不均，夹1 粘土重粉质粘土及少量圆砾。本层总厚度7.6010.10m。粉质粘土：褐黄色；含云母、氧化铁等；饱和；可塑硬塑；中中低压缩性。夹粘质粉土薄层或透镜体。局部夹砂质粉土。湿；密实。最大厚度5.10m。本层厚度4.805.10m。2.4 水文地质条件（1）由于本次钻探设备采用泥浆护壁，钻探时无法测量地下水，经过调查收集资料，本场地地下水位在2.3m处。（2）根据在附近场地勘察资料，本场地地下水对拟建建筑物混凝土结构无腐蚀性，但在干湿交替作用下对钢筋混凝土结构中的钢筋具有弱腐蚀性。（3）对防水要求严格的地下室或构筑物，其设防水位可参考使用期限内历年最高地下水位设计；对防水要求不严格的地下室或构筑物，其设防水位可参照近35 年的最高地下水位及勘察时实测稳定地下水位确定。2.5 基坑侧壁安全等级该基坑工程开挖深度8.0m，围护结构不是主体结构的一部分，基坑周围有建筑物，管线，道路，管道等建筑体需加以保护。按照建筑基坑支护技术规程关于基坑侧壁安全等级及重要性系数的表述，该基坑工程基坑侧壁安全等级为二级，重要性系数1.0。（附表如下）表2-1 基坑侧壁安全等级及重要性系数安全等级破坏后果 重要系数一级支护结构破坏，土体失稳或变形过大对基坑周围环境及地下结构施工影响严重1.10二级支护结构破坏，土体失稳或变形过大对基坑周围环境及地下结构施工影响一般1.00三级支护结构破坏，土体失稳或变形过大对基坑周围环境及地下结构施工影响不严重0.90河南理工大学本科毕业论文（设计） 第三章 基坑支护方案比选第三章 基坑支护方案比选3.1 基坑环境条件 基坑围护结构型式有很多种，其适用范围也各不相同，影响基坑支护方案的因素很多，并且各因素之间相互联系、相互依赖、相互制约，相互作用。归纳起来，主要应综合考虑如下因素：1、基坑支护结构所受的荷载：侧向荷载；垂向荷载；地震荷载；风载；地面超载等。2、基坑的几何尺寸：场地的形状；基坑深度；基坑的宽度。3、工程地质及水文地质条件：勘探资料的内容及测试方法；岩土物理力学参数：地下水情况及分布、制表水位、承压水层、承压气体等。4、环境条件：基坑周围地区性质；基坑周围建筑物状况及所采用的基础类型；基坑周围公用设施分布及地下构筑物、管线情况；基坑周围交通状况及道路状况；基坑周围水域(河流)状况：基坑所处地区环境特殊状况及对基坑施工的特殊要求等。5、建筑物的基础结构及上部结构对支护结构的要求。6、基坑开挖及排水方法。7、对基坑支护结构施工(噪音、振动、地面污染)的要求。8、基坑场地周围已有基坑支护结构形式或类似基坑支护结构的形式，施工中的成功、失败原因、教训。9、现己应用的各种支护技术的特点和适用范围。10、业主对基坑支护设计的要求。11、相应的基坑支护设计规范、指南等。3.2 支护结构选型基坑根据上述设计依据，结合本基坑工程实际情况有以下几种可供选择的支护型式：3.2.1土钉墙支护土钉墙是近年来发展起来用于土体开挖和边坡稳定的一种新型挡土结构。它由被加固土、放置于原位土体中的细长金属杆件（土钉）及附着于坡面的混凝土面板组成，形成一个类似重力式墙的挡土墙，以此来抵抗墙后传来的土压力和其它作用力，从而使开挖坡面稳定。1、工作原理土钉一般是通过钻孔、插筋、注浆来设置的，但也可通过直接打入较粗的钢筋或型钢形成土钉。土钉沿通长与周围土体接触，依靠接触界面上的粘结摩阻力，与周围土体形成复合土体，土钉在土体发生变形的条件下被动受力，并主要通过其受拉工作对土体进行加固。而土钉间土体变形则通过面板（通常为配筋喷射混凝土）予以约束。深基坑逐层开挖，逐层在边坡以较密排列（上下左右）大如图钉（钢筋），强化受力土体，并在土钉坡面设置钢筋网，分层喷射混凝土，就是土钉支护。喷射混凝土内的钢筋网既调整结构了锚杆或土钉和喷射混凝土之间的受力使之均匀,以使喷层有一定柔性,允许边坡有一定位移.同时喷射混凝土防止雨水冲刷,保持边坡稳定和安全。2、土钉墙支护特点土钉墙支护优点：（1）土钉与土体形成复合体，提高了边坡整体稳定和承受坡顶超载能力，增强土体破坏延性，改变边坡突然塌方性质，有利于安全施工；（2）设备简单，易于推广。由于土钉壁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；（3）如能与土方开挖配合好，实行平行流水作业，则工期可缩短，噪音小；（4）经济效益好，一般成本低于灌注桩支护；（5）分层施工，边监测边施工，便于采取必要措施；（6）适宜于地下水位以上或经降水措施后的杂填土，普通粘土或非松散型的砂土，一般认为可用于标贯击数N值在5以上的砂质土与N值在3以上的粘性土。土钉墙支护也有其缺点和局限性，主要有：（1）现场需有允许设置土钉的地下空间。当基坑附近有地下管线或建筑物基础时，在施工时会存在影响；（2）在松散砂土、软塑、流塑粘性土，以及有丰富地下水源的情况下不能单独使用土钉支护，必须与其它的土体加固支护方法相结合。尤其在饱和粘性土及软土中设置土钉支护更需特别谨慎，土钉在这些土中的抗拔力低，需要有很长很密的土钉，软土的徐变还可使支护位移量显著增加；（3）土钉支护如果作为永久性结构，需要专门考虑锈蚀等耐久性问题。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地下水以下的土层地基中基坑围护。土钉墙围护基坑深度一般不超过18m，使用期限不超过18月。应用土钉墙支护本基坑时，关键是设计土钉的长度，如长度不够，则不能提供较强的拉力使土体稳定，如太长会浪费。土钉长度根据基坑的土层物理力学性质来计算和土钉的其它参数通过计算来确定。3.2.2 喷锚网支护 喷锚网支护，简称喷锚支护，其形式与土钉墙支护类似，也是在开挖边表面铺钢筋网，喷射混凝土面层，并在其上成孔，但不是埋设土钉，而是预应力锚杆，借助锚杆与周围土体间的粘聚力，使具有更大的锚固力与边坡土体共同作用，组成稳固的复合体，对边坡其维护作用，使边坡土体获得稳定。1、工作原理土体的抗剪强度较低，抗拉能力几乎等于零，但是土体具有一定的结构整体性能，以较小的临界高度保持直立。土坡直立的高度超过临界高度或坡地有较大的超载以及环境因素的改变都会引起土坡失稳。过去常采用支挡结构承受侧压力并限制其变形。这属于被动制约机制的支挡结构。基坑喷锚网支护法是以尽可能保持、显著提高、最大限度地利用基坑边壁土体固有力学强度、变土体荷载为支护结构体系的一部分为其基本原理。在土体内增设一定长度和分布密度的锚固体，它与土体牢固结构而共同工作，以弥补土体自身强度的不足，增强土体的稳定性，以主动制约机制为基础通过锚杆与土体的相互作用，使土体自身结构强度增加。其作用机制具体表现在以下几个方面：（1) 锚杆对由锚杆、土体、钢筋网等组成的复合体起骨架约束作用，由于锚杆本身的刚度和强度，以及在土体中形成的锚杆骨架，对复合土体有约束变形的作用；（2) 锚杆提高复合体的强度：由于锚杆与土体两者材料性质上的差异，土体进入塑性状态后，应力逐渐向锚杆上转移，此时的锚杆骨架分担了土体很大一部分的应力，使得复合体塑性变形延缓形成渐进开裂，很大程度上提高了复合体的强度；（3) 锚杆起着应力传递和扩散的作用，相关试验表明:当荷载增加到一定程度时,坡角的应力最大部分锚杆处在滑裂面的两侧，此时的锚杆则可通过应力传递作用，将滑裂区内部分应力传递到滑裂区外的稳定土体中，并分散在较大范围的土体内降低应力集中，提高支护体系的抗破坏能力；（4) 面层对变形的约束作用，面层是发挥锚杆有效作用的重要组成部分，在很大程度上约束坡面的变形，面层的约束力取决于锚杆表面与土体的摩阻力，当复合土体开裂面区域扩大并连成片时，摩阻力主要来自开裂区域后的稳定复合土体。2、喷锚网支护的主要特点结构简单，承载力高，安全可靠；可用于多种土层，适应性强；施工机具简单、施工灵活，污染小，噪声低，对周围环境的影响小；可与土方开挖同步进行，不占用绝对工期；本身不需要打桩，支护费用相对较低。3、适用范围喷锚支护适用于土质不均匀、稳定土层、地下水位较低、埋置较深，基坑开挖深度在18米以内时采用；对硬塑土层，可适当放宽；对风化泥岩、页岩开挖深度可不受限制。但不适用于有流砂土层或淤泥质土层采用。3.2.3 排桩支护 由于其对各种地质条件的适应性、施工简单易操作且设备投入一般不是很大，在我国排桩式支护是应用较多的一种。排桩通常多用于坑深 715m的基坑工程 ，做成排桩挡墙，顶部浇筑混凝土圈梁 。它具有刚度较大、抗弯能力强、变形相对较小，施工时无振动、噪音小, 无挤土现象，对周围环境影响小等特点。当工程桩也为灌注桩时，可以同步施工，从而有利于施工组织、工期短。当开挖影响深度内地下水位高且存在强透水层时，需采用隔水措施或降水措施。当开挖深度较大或对边坡变形要求严格时，需结合锚拉系统或支撑系统使用。 排桩支护依其结构形式可分为悬臂式支护结构、与（预应力）锚杆结合形成桩锚式和与内支撑(砼支撑、钢支撑)结合形成桩撑式支护结构。 1、悬臂式排桩支护结构 悬臂式支护结构主要是根据基坑周边的土质条件和环境条件的复杂程度选用，其技术关键之一是严格控制支护深度。根据武汉市的经验，悬臂式支护结构适用于开挖深度不超过l0m的粘土层，不超过5m的砂性土层，以及不超过4-5m的淤泥质土层。 优点：结构简单，施工方便，有利于基坑采用大型机械开挖。 缺点：相同开挖深度的位移大，内力大，支护结构需要更大截面和插入深度。 适用范围：场地土质较好，有较大的c、值，开挖深度浅且周边环境对土坡位移要求不严格。 2、内撑式排桩支护结构 内撑式支护结构由支护结构体系和内撑体系两部分组成。支护结构体系常采用钢筋混凝土桩排桩墙、SMW工法、钢筋混凝土咬合桩等型式。内撑体系可采用水平支撑和斜支撑。根据不同开挖深度又可采用单层水平支撑、二层水平支撑及多层水平支撑。当基坑平面面积很大，而开挖深度不太大时，宜采用单层斜支撑。 内撑常采用钢筋混凝土支撑和钢管或型钢支撑两种。钢筋混凝土支撑体系的优点是刚度好、变形小，而钢管支撑的优点是钢管可以回收，且加预压力方便。内撑式支护结构适用范围广，可适用各种土层和基坑深度。内支撑结构造价比锚杆低。但对地下室结构施工及土方开挖有一定的影响。但是在特殊情况下，内支撑式结构具有显著的优点。 优点： 施工质量易控制，工程质量的稳定程度高； 内撑在支撑过程中是受压构件，可充分发挥出混凝土受压强度高的材性特点，达到的经济目的； 桩撑支护结构的适用土性范围广泛，尤其适合在软土地基中采用。 缺点： 内撑形成必要的强度以及内撑的拆除都需占据一定工期； 基坑内布置的内撑减小了作业空间，增加了开挖、运土及地下结构施工的难度，不利于提高劳动效率和节省工期，随着开挖深度的增加，这种不利影响更明显； 当基坑平面尺寸较大时，不仅要增加内撑的长度，内撑的截面尺寸也随之增加，经济性较差。 适用范围： 适用于侧壁安全等级为一、二、三级的各种土层和深度的基坑支护工程，特别适合在软土地基中采用； 适用于平面尺寸不太大的深基坑支护工程，对于平面尺寸较大的，可采用空间结构支护。3、锚拉式排桩支护结构 排桩锚拉式支护是指它的一端与挡土桩联结，另一端锚固在地基的土层中，以承受结构物或挡土桩、墙承受的侧压力，它利用了地层的锚固力维持桩、墙的稳定。土层锚杆的施工是在地面或者深基础的地下室墙面（地下连续墙）、基坑的围护壁面及基坑侧壁为开挖的土层钻孔达到一定设计深度后，或在扩大孔的端部，形成球状或其他形状，在孔内放入钢筋、钢管或钢丝束、钢绞线或其他抗拉材料，灌入水泥浆或化学浆液，是与土层结合成为抗拉（拔）力强的锚杆。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。工作原理：（1）当挡土桩受土压力，水压力及上部荷载后产生侧压力，锚杆通过非锚固段钢筋传到锚固段，即将拉力传到土层；（2）锚固段钢筋与水泥浆通过握裹力，产生水泥与土层间的剪力，锚杆通过两者间剪力起作用；（3）锚固段长度与抗剪强度，产生锚杆的抗拔力。抗拔力加安全度大于桩侧压力所产生的锚杆轴向力，支护结构就稳定安全了。桩锚支护特点（1）使用锚杆支护比坑内支撑挖土时方便；（2）锚杆要有一定覆盖深度要有一定抗拔力；（3）预应力锚杆对挡土桩的位移要小；（4）对压力水土层及卵砾石层，应用高压射水钻杆及钻石钻杆的钻机；（5）锚固段的长度应由计算并加安全度确定；（6）相邻锚杆张拉后应力损失大，应再张拉调整；（7）锚杆实际抗拔力应作试验后确定。桩锚支护使用范围（1）一般粘土，砂土地区皆可应用，软土，淤泥质土地区要试验后应用，主要是抗拔力低；（2）地下水压力较大时应用高压射水钻杆钻成孔，并应采用一些措施，防止涌水涌砂；（3）采用桩顶圈梁做锚杆腰梁，可以节约资金；（4）对灌注桩、H型钢桩、地下连续墙等挡土结构，都可以应用锚杆拉结支护。桩锚支护体系由挡土结构物与土层锚杆系统两部分组成。在桩锚支护中，挡土结构物为桩，土层锚杆系统由锚索、自由段、锚固段及锚头、垫块等组成。锚杆按锚固段的型式有圆柱型、扩大端部型及连续球型。对于拉力不高，临时性挡土结构可采用圆柱型锚固体；锚固于砂质土、硬粘土层并要求较高承载力的锚杆，可采用连续球体型锚固体。3.2.4 土层锚杆设计参数1、锚杆的层数 锚杆层数取决于支护结构的截面和其所承受的荷载，要考虑挖土后未做锚杆时支护结构所能承受的最大弯矩。为了不致引起地面隆起，最上层锚杆的向上垂直分力应不小于上面的覆土重量。2、锚杆的水平间距 锚杆的水平间距取决于支护结构承受的荷载和每根锚杆能够承受的拉力值。在支护结构荷载一定的情况下，锚杆水平间距越大，每根锚杆承受的拉力越大；而间距过小则易产生群锚效应，因此需要计算确定。3、锚杆的倾角锚杆倾角的大小影响锚杆水平分力与垂直分力的比例，也影响着锚杆锚固段与非锚固段的划分，此外，对锚杆的整体稳定性和施工方便与否也有影响。对于锚杆的锚固能力，水平分力是有效的，而垂直分力不但无效，还增加支护结构底部的压力，当支护结构底部的土质不好时很不利。从这点出发，锚杆倾角应该是越小越好。在确定锚杆倾角时，还要考虑土层情况，锚杆的锚固体最好位于土质较好的土层内，以提高锚杆的承载能力；锚杆还要避开邻近的地下构筑物和管线等。根据土层锚杆设计规范规定，一般锚杆的上覆土层厚度不小于4m；锚杆的水平和垂直间距不宜大于4m；锚杆倾角一般不小于15，不大于45，以1535为宜。经过多个方案的比较分析，本基坑充分考虑到周边地层条件，选择技术上可行,经济上合理,并且具有整体性好、水平位移小,同时便于基坑开挖及后续施工的可靠支护措施。该基坑深度较深，地层相对较复杂，要求严格进行支护设计和组织施工，以保证基坑的安全。经分析支护结构采用排桩锚拉式支护结构方案，根据场地的工程地质和地下水条件，最后决定采用轻型井点降水作为帷幕隔水。河南理工大学本科毕业论文（设计） 第四章 基坑支护设计计算第四章 基坑支护设计计算4.1 支护设计计算方法4.1.1 土质计算参数根据本工程岩土工程勘察资料，各土层的设计计算参数如表4.1：表4.1 土层设计计算参数土层编号土层名称土层厚度（m）粘聚力c(kPa)内摩擦角（)重度(kN/m)孔隙比e液性指数渗透系数（/s)1杂填土（杂色）1.4022.018.0_2粉质粘土（褐黄色）1.614.018.018.80.7528.33淤泥质粉质粘土（灰黑色）2.816.013.017.80.75627.14粉质粘土（红褐色）2.219.0016.518.30.8227.65砂土（褐黄色）3.88.032.018.80.7628.76黏土（褐黄色）5.418.016.017.40.6828.27粉质粘土（褐黄色）4.817.018.019.50.70_8细砂（褐黄色）