岩土工程毕业设计计算定稿.doc

目 录1. 前言31.1 工程概况51.2 本论文主要设计内容62. 工程地质与水文地质概况82.1 场区工程地质条件82.2 水文地质条件102.3 基坑周边环境情况103. 基坑支护方案设计123.1 设计优选123.1.1 设计依据123.1.2 基坑支护方案优选123.1.3 支护体系的组成143.1.4 支护方案设计分析193.2 支护方案的设计原则及计算参数的确定203.2.1 设计原则203.2.2 参数的初选204. 基坑支护设计计算224.1 基坑支护设计的主要内容224.2 设计计算224.2.1 水平荷载的计算244.2.2 各层土的水平荷载计算264.2.3 水平抗力计算304.2.4 各层土水平抗力计算314.2.5 支点力计算344.2.6 嵌固深度验算374.2.7 灌注桩结构设计394.2.8 桩身最大弯矩的计算394.2.9 桩身的配筋计算404.3 锚杆计算464.3.1 锚杆设计主要内容464.3.2 锚杆设计464.3.3 锚杆设计的内容和步骤464.3.4 锚杆设计计算484.4 稳定性验算534.4.1 概述534.4.2 验算内容534.4.3 验算方法及计算过程535. 施工组织与工程监测625.1施工组织设计625.1.1 主要施工顺序625.1.2 主要配备635.1.3 施工工期与进度计划655.1.4 施工方法、施工工艺及技术措施685.1.5 质量保证措施755.1.6 环保管理及措施805.2 工程监测855.2.1 监测的目的855.2.2 监测的主要内容865.2.3 监测的主要仪器865.2.4 监测的方法865.2.5 基坑监测875.2.6 观测精度及技术要求885.3 环保措施915.3.1 降低噪音污染措施915.3.2 降低粉尘污染措施915.4 应急措施915.5 工程监测与信息施工925.6 技术资料管理935.6.1 工程归档资料935.6.2 资料收集整理要求945.6.3 资料保证措施946. 结论与建议96致 谢97参考文献98附录99外文资料与中文翻译991. 前言随着高层建筑的不断增加，市政建设的大力发展和地下空间的开发利用，产生了大量的深基坑支护设计与施工问题，并使之成为当前基础工程的热点与难点。深基坑设计与施工是土力学基础工程中的一个古老的传统课题，同时又是一个综合性的岩土工程难题，既涉及土力学中典型的强度、稳定与变形问题，同时还涉及土与支护结构的共同问题。对这些问题的认识及对策的研究，是随着土力学理论、测试技术、计算技术以及施工机械、施工技术的发展而进步完善的。Terzaghi和peck等人早在20世纪40年代就提出了预估挖方稳定程度和支撑荷载大小的总应方法，这一理论原理一直沿用至今，但已有了许多改进与修正。Bjerrum和Eide在50年代给出了分析深基坑底板隆起的方法。60年代在奥斯陆和墨西哥城软粘土深基坑中开始使用仪器进行监测，此后大量实测资料提高了预测的准确性，并从70年代起，制定了相应的指导开挖的法规。我国70年代以前的基坑都比较浅，上海高层建筑的地下室大多埋深在4m左右。北京在70年代初建成了深20m的地下铁道区间车站。80年代后，北京、上海、广东、天津以及其他城市施工的深基坑陆续增加。为总结各地积累的深基坑设计和施工的经验，中国土木工程学会和中国建筑学会的土力学和基础工程学会，相继召开过多次全国和地方的深基坑学术学会，并出版相关论文集。为了总结我国深基坑支护设计和施工经验，90年代后相继在武汉、广东省及上海市等编制深基坑支护设计与施工的有关法规，并已编制了国家行业标准的有关法规。基坑开挖深度已从十几米发展到二、三十米，而其支护的传统施工方法是板桩支撑系统或板桩锚拉系统。目前经常采用的主要基坑支护类型有：1、水泥土深层搅拌桩支护 2、排桩支护系统 3、地下连续墙。根据基坑开挖深度、地基土及周围环境条件，选择经济而安全的设计方案是设计者的首要任务。同时，深基坑的设计与施工是密不可分、相互依赖的。施工的每一阶段，结构体系，提供比较全面的勘察、设计与施工全过程的系统知识。本设计通过对提供资料的分析与研究，最终确定桩锚支护的设计方案。1.1 工程概况嘉兴市龙威经贸有限公司拟建龙威大厦办公楼，场地位于嘉兴市丰谷路与建设路得交叉路口。场地呈长方形，建筑占地面积约1558m2总建筑面积约17238 m2，是一幢12层大楼，框架-剪力墙结构，设地下室二层，基坑开挖深度为地面标高以下9m，基坑侧壁安全等级为二级。基坑北侧与丰谷路相临，距道路只有5-6m，道路宽8m左右，且有公共汽车停放和众多行人，西侧有一居民住宅区，相隔15m,南侧与一国贸大厦相临，大厦楼地上16层地下1层，距离大约10m。东侧为建设路，相对来说，此路的人流量及车流量不及北侧的丰谷路，距基坑大约13m。图11基坑周边环境平面图1.2 本论文主要设计内容本文对嘉兴市龙威经贸有限公司拟建龙威大厦办公楼基坑支护设计进行研究。首先分析评价了场地的岩土工程条件。根据场地的工程地质条件、水文地质条件，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，通过分析论证选择合适的基坑支护方案。然后对基坑支护结构进行了具体设计计算，其中包括土压力计算、钻孔灌注桩的设计计算及锚杆的设计计算、稳定性验算。当不能满足稳定性要求的时候，需要重新设计计算或者做必要的处理，直至达到稳定性的安全要求。选择经济、实效、合理的基坑降水与止水方案,最后简单地谈到了基坑的施工组织与工程监测。2. 工程地质与水文地质概况2.1 场区工程地质条件根据浙江省建筑设计研究院勘察设计有限公司提供的场地岩土工程勘察报告，场区内与基坑支护相关的地层自上而下可划分为：1人工填土层：为杂填土，主要由粘性土组成，含建筑垃圾和生活垃圾，杂色，结构松散。层厚2.605.00米。 基坑设计参数：。2.冲积淤泥质土层：深灰色，饱和、软塑状，标贯击数平均2.3击，含少量粉细砂，层厚0.62.4m，层面埋深2.75.0m。 基坑设计参数：。3.冲积细砂层：灰深灰色，饱和，松散，一般含淤泥质，标贯平均6.3击，厚度0.93.9m，层面埋深2.66.0m。 基坑设计参数：。4.冲积中砂层：灰灰白色，饱和，松散，含淤泥质或粘性土。标贯平均6.1击，厚度0.93.3m，层面埋深2.66.0m。 基坑设计参数：。5.粉质粘土层：一砖红间灰白色为主，湿，可塑，粘性较好。标贯平均6.3击，厚度1.52.6m，层面埋深4.28.5m。 基坑设计参数：。6可塑粉质粘土层：褐红色，湿，可塑，粘性较好。标贯平均8.5击，厚度0.82.6m，层面埋深4.28.5m。 基坑设计参数：。7.粉质粘土层：褐红色，稍湿，硬塑。标贯平15.2击，厚度1.56.9m，层面埋深8.014.0m。基坑设计参数：。8.全风化岩：呈褐红色，岩性均为粉砂岩，岩块手折易断，遇水软化。钻孔均有揭露，标贯平28.6击，厚度1.54.5m，层面埋深10.516.5m。基坑设计参数：。9. 强风化岩：呈褐红，岩性以粉砂岩为主，局部夹砾岩，岩块手折可断。钻孔均有揭露，厚度1.215.3米，层面埋深12.519.0米。基坑设计主要参数：=21.0KN/m,c=50.0kpa, =25, =80.0kp。10.中风化岩：呈褐红色，岩性以粉砂岩为主，局部夹砾岩，裂隙、节理较为育，不连续层状或透镜状分布。厚度0.77.1米，层面埋深15.029.5米。基坑设计主要参数：=22.0KN/m,c=80.0kpa,=30,=200.0kp。11.微风化岩：呈褐红色，岩性多为粉砂岩，部分为砾岩，裂隙，节理一般不发育，钻孔均有揭露。层面埋深17.633.7米。基坑设计主要参数：=22.0KN/m,c=10mpa,=35, =300.0kp。典型地质剖面图如下2.2 水文地质条件场地地下水位埋深10米以下，存在于松散的杂填土中，直接受大气降水补给，丰雨期水位上升。2.3 基坑周边环境情况1、基坑东面为建设路。2、基坑北面为丰谷路。3、基坑西面5层居民住宅楼。 4、基坑南面为一幢16层的大厦。 整个施工现场，周围没有地下管线通过。从上述基坑本身特征、场地地层结构、场地周边环境特点分析可知，本基坑开挖深度为9米，在开挖深度内的地层强度和厚度起伏变化不大，地下水不丰富，周边环境较为宽松，基坑的安全等级为2级。设计时，我们根据K12的地质情况来设计，其地层结构和参数如下图3. 基坑支护方案设计3.1 设计优选3.1.1 设计依据1、 浙江省勘察设计有限公司岩土工程勘察报告；2、 龙威经贸有限公司龙威大厦办公楼设计总平面图和地下室结构图；3、 中华人民共和国国家标准岩土工程勘察规范（GB50021-2001）；4、 中华人民共和国国家标准混凝土结构设计规范（GB50204）；5、 中华人民共和国国家标准建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）；6、 浙江省标准建筑地基基础设计规范（GBJ15-31-2003）;7、 中华人民共和国行业标准建筑基坑支护技术规范（JGJ120-99）；8、 嘉兴市标准嘉兴地区建筑基坑支护技术规定（GJB02-98）。3.1.2 基坑支护方案优选基坑围护结构型式有很多种，其适用范围也各不相同，根据上述设计原则，结合本基坑工程实际情况有以下几种可以采取的支护型式：（1）悬臂式围护结构悬臂式围护结构依靠足够的入土深度和结构的抗弯能力来维持整体稳定和结构安全。悬臂结构所受土压力分布是开挖深度的一次函数，其剪力是深度的二次函数，弯矩是深度的三次函数，水平位移是深度的五次函数。悬臂式结构对开挖深度很敏感，容易产生较大变形，对相临的建筑物产生不良的影响。悬臂式围护结构适用于土质较好、开挖深度较浅的基坑工程。（2）水泥土重力式围护结构水泥土与其包围的天然土形成重力式挡墙支挡周围土体，保持基坑边坡稳定，深层搅拌水泥土桩重力式围护结构，常用于软粘土地区开挖深度约在6.0m以内的基坑工程，水泥土的抗拉强度低，水泥土重力式围护结构适用于较浅的基坑工程。（3）拉锚式围护结构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。由于软粘土地基不能提供锚杆较大的锚固力，所以很少使用。（4）土钉墙围护结构土钉墙围护结构的机理可理解为通过在基坑边坡中设置土钉，形成加筋土重力式挡墙，起到挡土作用。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。 （5）内撑式围护结构内撑式围护由围护体系和内撑体系两部分组成，围护结构体系常采用钢筋混凝土桩排桩墙和地下连续墙型式。内撑体系可采用水平支撑和斜支撑。当基坑开挖平面面积很大而开挖深度不太大时，宜采用单层支撑。内撑常采用钢筋混凝土支撑和钢管（或型钢）支撑两种。内撑式围护结构适用范围广，可适用于各种土层和基坑深度。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。该建筑12层组成，地下室与上部结构构成整体，基坑面积相对较小，但是地层相对较复杂，要求严格进行支护设计和组织施工，以保证基坑的安全。经分析采用单排钻孔灌注桩作为围护体系，关于支撑体系，如果采用内支撑的话，则工程量太大，极不经济，同时，如果支撑拆除考虑在内的话，工期过长，且拆除过程中难以保持原力系的平衡。根据场地的工程地质和水文地质条件，最后决定采用深层搅拌桩作为帷幕隔水，支护结构采用单排钻孔灌注桩加单层土锚杆相结合的桩锚式支护方案，具体设计见基坑平面图（图3-1）。3.1.3 支护体系的组成种支护结构形式，如表3-1所示：表3.1 基坑工程支护结构类型及其特点类型形式特 点板桩式钢板桩1 钢板桩系工厂成品、强度、品质、接缝精度等质量保证，可靠性高；2 具有耐久性，可回拔修正再使用；3 与多道刚支撑结合，适合软土地区的较深基坑；4 施工方便、工期短；5 施工中需注意接头防水，以防止接缝水土流失所引起的地层塌陷及失稳问题；6 钢板桩刚度比排桩和地下连续墙小，开挖后挠度变形较大；7 打拔桩振动噪声大、容易引起土体移动，导致周围地基较大沉陷预制混凝土板桩1 施工方便、快捷、造价低、工期短；2 可与主体结构结合；3 打桩振动及挤土对周围环境影响较大，不适合在建筑密集城市市区使用；4 接头防水性差；5 不适合在硬土层中施工板桩式柱桩横列式1 施工方便、造价低，适合开挖宽度较窄深度较浅的市政排管工程；2 止水性较差，软弱地基施工容易产生坑底隆起和覆土后的沉降；3 容易引起周围地基沉降类型形式特 点地下连续墙1 施工噪声底，振动小，就地浇制，墙接头止水效果较好，整体刚度大，对周围环境影响小；2 适合于软弱地层和建筑设施密集城市市区的深基坑；3 墙接头构造有刚性和柔性两种类型，并有多种形式，高质量的刚性接头的地下连续墙可作永久性结构；还可施工成T型、型等，以增加抗弯刚度作自立式结构；4 施工的基坑范围可达基地红线，可提高基地建筑物的使用面积，若建筑物工期紧、施工场地小，可将地下连续墙作主体结构并可采用逆作法、半逆作法施工；5 泥浆处理、水下钢筋混凝土浇制的施工工艺较复杂，造价较高；6 为保证地下连续墙质量，要求较高的施工技术和管理水平自立式水泥土挡墙水泥土搅拌桩1 适合软土地区，环境保护要求不高，深度不大于7米的基坑工程；2 施工低噪声，低振动，结构止水性较好，造价经济；3 维护挡墙较宽，一般需占用3-4m，需占用基地红线内一部分面积高压旋喷桩挡墙1 适合软土地区，环境保护要求不高，深度不大于7米的基坑工程；2 施工低噪声，低振动，对周围环境影响小，止水性好；3 如作自立式水泥土挡墙，墙体较厚需占用基坑红先内一部分面积；4 施工需作排污处理，工艺复杂，造价高；5 作为维护结构的止水加固措施，旋喷桩深度可达30m组合式SMW工法1 施工低噪声、对周围环境影响小；2 结构止水性好，结构强度可靠，适合于各种土层，配以多道支撑，可适合于深基坑；3 此施工方法在一定条件下可取代作为维护的地下连续墙，具有较大发展前景放坡土钉墙1. 土钉墙是一种原位土中的加筋技术，可以边开挖边支护，流水作业，不占独立工期，施工快捷；2. 设备简单，操作方便，施工所需场地小。材料用量小，经济效果好；3. 土体位移小，采用信息化施工。自然放坡1. 适用土质条件好，具有放坡空间的情况；2. 经济效果很好。 续表3.1类型形式特 点柱列式钻孔灌注桩1 噪声和振动小，就地浇制施工，对周围环境影响小；2 适合软弱地层使用，接头防水性差，要根据地质条件从注浆、搅拌桩、旋喷桩等方法中选用适当方法解决防水问题；3 在砂层和卵石中施工慎用；4 整体刚度较差，不适合兼作主体结构；5 桩质量取决于施工工艺及施工技术水平，施工时需作排污处理挖孔灌注桩1 土层施工方便、造价较低廉、成桩质量容易保证；2 施工、劳动保护条件较差；3 不能用于地下水以下不稳定地放坡土钉墙1. 土钉墙是一种原位土中的加筋技术，可以边开挖边支护，流水作业，不占独立工期，施工快捷；2. 设备简单，操作方便，施工所需场地小。材料用量小，经济效果好；3. 土体位移小，采用信息化施工。自然放坡1. 适用土质条件好，具有放坡空间的情况；2. 经济效果很好。图3-1 基坑平面图3.1.4 支护方案设计分析以单排钻孔灌注桩加单排土层锚杆组成基坑的支护系统，钻孔灌注桩与锚杆是支护结构的受力结构；支护桩是承担压力的主体。加设土层锚杆一方面改善了桩的受力状态，降低了桩深弯矩减少了桩顶位移，保护周围建筑物与道路的安全；另一方面，减短了桩长，降低了支护体系的造价。在中软土地区支撑设置可提高支护体系的可靠性，且是降低了工程造价的有效方法。根据本场地的地层的特征，将本基坑采用排桩加锚杆支护。其中排桩采用钻孔灌注桩。3.2 支护方案的设计原则及计算参数的确定3.2.1 设计原则1.设计方案是根据场地工程地质和水文地质条件，以及场地周边环境条件等要求确定；2.防止由于基坑开挖，四周路面、地下构筑物及管线发生大的变形；3.尽可能保证基坑开挖、施工、以及地下室防水的便利；4.保证安全，优化方案，使得工程造价经济合理。3.2.2 参数的初选1.根据浙江省勘察设计院提交的岩土工程勘察告，并参考相关规范，拟取各层土体的物理力学参数，具有参数如下表3-1所示；2.相对标高0.00m，基坑设计时，基坑开挖深度为-9.00m；3.地面超载取20 KN/m2；4.根据建筑基坑支护技术规程（GB120-99），基坑重要性系数0=1.00；（安全等级二级）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1土 层重度粘聚力C内摩擦角渗透系数水平Kh垂直Kv（KN/m3）(kPa)()（cm/s）（cm/s）杂填土19.58102.52E-62.37E-6淤泥质土层18755.72E-73.30E-7冲积粉质粘土层1923153.56E-62.74E-6可塑粉质粘土层1825153.89E-62.64E-6硬塑粉质粘土层2035181.00E-71.00E-7全风化岩层20.545250.54E-70.97E-7表3-1 土层设计计算参数4. 基坑支护设计计算4.1 基坑支护设计的主要内容基坑支护设计的内容包括土压力计算，零弯矩点位置、嵌固深度的计算、最大弯矩的确定，桩身钢筋配置，锚杆设计等等，然后根据所配置的支护参数,进行基坑整体稳定性验算、锚杆整体稳定验算、倾覆稳定性验算和基坑底承载力验算。当验算后的支护参数不符合要求时，应重新设置支护参数，直至安全、可靠为止。4.2 设计计算根据地质条件选取K12进行计算 K12地质资料的土层参数如图1.1所示。根据设计要求，基坑开挖深度暂定为9m，按规范设定桩长为16.8m，桩直径设定为0.8m,嵌固深度暂定为7.8m即=7.8m，插入全风化岩3.0m。 图4-1 1区K12地质资料、参数图4.2.1 水平荷载的计算按照超载作用下水土压力计算的方法，根据朗肯土压力计算理论计算土的侧向压力，计算时不考虑支护桩与土体的摩擦作用。地下水以上的土体不考虑水的作用， 地下水以下的土层根据土层的性质差异需考虑地下水的作用。土层水平荷载计算依据建筑基坑支护技术规程JGJ 120-991.计算依据和计算公式主动土压力系数: 被动土压力系数: （1）支护结构水平荷载标准值按下列规定计算：1）对于碎石土及砂土：a) 当计算点深度位于地下水位以上时： （4.1.1） b) 当计算点深度位于地下水位以下时： （4.1.2）式中 第层土的主动土压力系数； 作用于深度处的竖向应力标准值； 三轴实验确定的第层土固结不排水（快）剪粘聚力标准值； 计算点深度； 计算参数，当时，取，当时，取h； 基坑外侧水位深度； 计算系数，当时，取1，当时，取零； 水的重度。2）对于粉土及粘性土： （4.1.3）（2） 基坑外侧竖向应力标准值按下列规定计算： （4.1.4）（3）计算点深度处自重应力竖向应力1） 计算点位于基坑开挖面以上时： （4.1.5） 式中深度以上土的加权平均天然重度。2） 计算点位于基坑开挖面以上时： （4.1.6）式中开挖面以上土的加权平均天然重度。（4）第层土的主动土压力系数应按下式计算 （4.1.7）式中 三轴实验确定的第层土固结不排水（快）剪摩擦角标准值。（5）第层土的土压力合力按下式计算 （4.1.8）式中 第层土土层顶部的水平荷载标准值； 第层土土层底部的水平荷载标准值； 第层土的厚度； 锚杆的水平间距。4.2.2 各层土的水平荷载计算（1）人工填土层（3.6m）基坑外侧竖向应力标准值： 水平荷载标准值：水平合力：水平荷载作用点离该土层底端的距离：（2） 淤泥质土层（0.9m）基坑外侧竖向应力标准值：水平荷载标准值： 水平荷载：水平荷载作用点离该土层底端的距离：（3） 粉质粘土层(2.2m)基坑外侧竖向应力标准值： 水平荷载标准值： 水平荷载：水平荷载作用点离该土层底端的距离：（4）可塑粉质粘土层残积可塑粉质粘土层(2.8m)分成两部分（开挖面以上2.3m和开挖面下0.5m）1)按照规范：基坑开挖位于地下水位对于粉土及粘土：深度以上土的加权平均天然重度；求得 2)基坑外侧竖向应力标准值： 水平荷载标准值： 水平荷载：水平荷载作用点离该土层底端的距离：Ea4=71.01KN（5）硬塑粉质粘土层(4.3m)基坑外侧竖向应力标准值： 水平荷载标准值： 水平合力：水平荷载作用点离该土层底端的距离Z：（6）全风化岩层(3.0m) 基坑外侧竖向应力标准值： 水平荷载标准值： 水平荷载：水平荷载作用点离该土层底端的距离Z：Z=1.5m4.2.3 水平抗力计算基坑底面以下水平抗力计算的土层为：第4层土（可塑粉质粘土层0.5m）、第5层土（硬塑粉质粘土层4.3m）、第6层土(全风化岩层3.0m)。计算依据和计算公式：土层水平抗力计算依据建筑基坑支护技术规程JGJ120-99（1） 基坑内侧水平抗力标准值按下列规定计算：1）对于碎石土及砂土,基坑内侧水平抗力标准值按下列规定计算： （4.2.1）式中 作用于基坑底面以下深度处的竖向应力标准值； 第层土的被动土压力系数。2）对于粉土及粘性土，基坑内侧水平抗力标准值按下列规定计算： （4.2.2） （2）作用与基坑底面以下深度处的竖向应力标准值按下式计算： （4.2.3）式中深度以上土的加权平均天然重度。（3）第层土的被动土压力系数应按下式计算 （4.2.4）（4）第层土的水平抗力为： （2.2.5）式中 第层土土层顶部的水平抗力标准值； 第层土土层底部的水平抗力标准值； 第层土的厚度； 预应力锚索的水平间距。4.2.4 各层土水平抗力计算（1）可塑粉质粘土层作用于基坑底面以下深度处的竖向应力标准值： 水平抗力标准值： 水平抗力： 水平抗力离该土层底端的距离：（2）硬塑粉质粘土层作用于基坑底面以下深度处的竖向应力标准值：水平抗力标准值：水平抗力： 水平抗力离该土层底端的距离：（3）全风化岩层作用于基坑底面以下深度处的竖向应力标准值： 水平抗力标准值：水平抗力：水平抗力离该土层底端的距离：由以上计算步骤可得K12的水平荷载、水平抗力如下图所示4.2.5 支点力计算（1）计算基坑底面以下支护结构设定弯矩零点位置至基坑底面的距离：基坑底面水平荷载标准值：=73.38KN/m由 可得：71.01=65.1+（80.4-65.1）/0.5hc1 求得：（2）计算支点力：计算设定弯矩零点以上基坑外侧各土层水平荷载标准值的合力之和：其中，设定弯矩零点位置以上第4层土的水平荷载 其作用点离设定弯矩零点的距离：Ea4=71.01 0.193=13.71KN图4-3支点简力计算图合力之和：各土层水平荷载距离设定弯矩零点的距离为： 按上述计算方法可得： ha4=1.272 ha5=0.09655m合力作用点至设定弯矩零点的距离：设定弯矩零点位置以上基坑内侧各土层水平抗力标准值的：设定弯矩零点以上的水平抗力包含第四层土。 水平抗力水平抗力作用点离设定弯矩零点的距离： 计算支点力：设定锚杆插于离地面3m的位置处，则=9-3=6m支点力为：4.2.6 嵌固深度验算验算准则为：，则嵌固深度设计符合基坑的受力要求。基坑外侧水平荷载标准值合力之和： 各土层水平荷载距离桩底面的距离为： 的作用点距离桩底的距离：基坑内侧水平抗力标准值合力之和：各土层水平荷载距离桩底面的距离为： 按上述计算方法可得：的作用点距离桩底的距离：嵌固深度验算 满足要求！4.2.7 灌注桩结构设计灌注桩直径800mm，砼强度C25，受力刚劲采用级刚劲，综合安全系数为1.4，桩中中间距1000mm。根据陈忠汉和程丽萍编著的深基坑工程中的理论，将直径为800mm的圆柱桩转化为宽为1000mm墙厚为：取4.2.8 桩身最大弯矩的计算由表4-1已算出的，及T=249.61KN可以知道剪力为零的点在基坑底上部的主动土压力层中，且在第三层土中。所以设剪力为零的点在4.5m以下米 令 为基坑顶到剪力为零的点的距离.则有： 剪力为零的土压力： 此层的土压力 ：因为距基坑顶为处的剪力为零，则有：整理得： 解得 ： 由于最大弯矩点就是剪力为零的点，即，所以最大弯矩可表示为：将数据代入解得：4.2.9 桩身的配筋计算则此桩的配筋可转化为截面为的矩形截面梁进行配筋。所以有：环境类别为二级，砼强度C25，钢筋采用HRB335的级钢筋。由环境类别为二级，砼强度C25此梁的最小保护层厚度为50mm则有： 有砼及钢筋的等级查表可得， -混凝土轴心抗压强度设计值-钢筋强度设计值-混凝土轴心抗拉强度设计值-受压区混凝土矩形应力图的应力值与混凝土轴心抗压强度设计值的比值-矩形应力图受压区高度与中和轴高度的比值-统称为等效矩形应力图系数-相对界限受压区高度求计算系数： 可以满足要求。故 ，所以选用622 （2）桩身箍筋配筋按构造要求取：梁中箍筋最大间距Smax=250mm.。螺旋箍。在坑底、两道锚杆处上下各500mm范围内加密，箍筋间距150mm。验算适用条件：1.，满足。2. ，同时，故可以。即配筋为6224.2.9.1 构造配筋根据简明深基坑工程设计施工手册13 有：钢箍宜采用螺旋筋，间距一般为，每隔应布置一跟直径不小于的焊接加强箍筋，以增加钢筋笼的整体刚度，有利于钢筋笼吊放和浇灌水下混凝土时整体性.钢筋笼的配筋量由计算确定，钢筋笼一般离孔底200500mm。因此在本基坑设计中:采用的螺旋筋为箍筋，另外每隔布置一根的焊接加强箍筋（即定位筋）4.2.9.2 冠梁设计由于本工程采用钻孔灌注桩作为支护结构,为了提高支护体系的稳定性形成闭合的结构,根据要求在钻孔灌注桩顶部设置冠梁,增加整体的稳定性.根据 深基坑工程优化设计11 一般冠梁高度为,宽度为（ 为钻孔灌注桩的直径）.冠梁刚度越大,则冠梁的作用相当于支点的作用,对桩的受力和变形将起显著的作用,因此设计时可以适当的将其断面加大,配以适量的钢筋,增加刚度。本工程设计冠梁高度为,宽为。混凝土标号为.按以下公式计算冠梁的筋: 式中冠梁的配筋面积 桩按最大弯矩配筋时的钢筋面积本基坑取系数为 所以取 则最小配筋率 故配筋满足要求。箍筋采用。为安全起见冠梁的配筋，在满足稳定且较经济的情况下可适当调整。钢筋的具体布置见冠梁配筋图。4.2.9.3 腰梁设计锚喷支护腰粱计算按多跨连续梁计算（见计算简图）图3.4 锚喷支护腰粱计算简图计算结果得： 经计算选用腰粱型号见基坑支护腰梁型钢选用表 表7锚杆槽钢型号W()M(KN.m)跨度(m)23锚杆轴向力(KN)34.122.821079.417.153.435.6212.6124.226.769.246.2214a16134.6锚杆轴向力(KN)187125222a435.293.674.950214b174.237.593.162216a216.646.610067216233.650.2121.681218a282.860.8130.987.3218304.465.5153.1102220a35676.5164.4110220382.882.3此表摘自岩土工程师则腰梁配筋结果为：第一层锚杆处腰梁的配筋可选用214a，第二层锚杆处腰梁的配筋可选用222a。此工程中为了安全起见，两层锚杆的腰梁都采用222a的槽钢。箍筋选用4.3 锚杆计算4.3.1 锚杆设计主要内容锚杆设计重要包括：确定锚杆的层数、间距、倾角；计算挡墙单位长度所受各层锚杆的水平力；根据锚杆的倾角、间距、计算锚杆轴力；计算锚杆自由段长度和锚固段长度；验证挡土墙、桩与锚杆的整体稳定性；计算锚杆的断面尺寸和锚杆腰梁的断面尺寸；绘制锚杆施工图。4.3.2 锚杆设计基坑周围土层以主动滑动面为界可分为稳定区与不稳定区，每根锚杆位于稳定区部分的为锚固段、位于不稳定区部分为自由段。土层锚杆一般由锚头、拉杆与锚固体组成。如图4-6圆柱型锚杆围护结构。当锚头是支挡结构与拉杆的连接部分时，为了保证来自支挡结构和其他结构上荷载的有效传递，一方面必须保证锚头构件本身有足够的强度，并紧密固定；同时应尽量将较大的集中荷载分散开。该锚头采用螺母锁定式锚头，主要由锚座承压、板、紧固器组成。如图4-7所式螺母锁定式锚头4.3.3 锚杆设计的内容和步骤土层锚杆是一种辅助结构，以外拉方式来锚固支护结构的围护墙，土层锚杆支护的计算内容包括：锚杆承载力，拉杆截面面积，锚杆自由端长度，锚杆的水平力和土层锚杆的整体稳定性验算。步骤：（1）确定基坑支护方案，根据基坑开挖深度和土的参数，确定锚杆的层数，间距和倾角等。（2）计算挡墙单位长度所受各层锚杆的水平力（3）根据锚杆的倾角，间距，计算锚杆的轴力（4）计算锚杆的锚固端长度；（5）计算锚杆的自由端长度；（6）土层锚杆总长度的计算；（7）计算锚杆的端面尺寸；（8）计算桩，墙与锚杆的整体稳定；（9）计算锚杆腰梁断面尺寸。4.3.4 锚杆设计计算锚杆倾角设为，锚杆孔径设为150mm，锚杆间距为1000mm,为锚杆联结排桩并锚固于土中的示意图，如图4-8所示。 图4-8 锚杆联结排桩并锚固于土中的示意图（1） 锚杆水平拉力设计值由上述计算可知：支点力（2） 锚杆自由段长度 A:土压力零点距坑底距离 A;锚杆与水平线夹角 ;土的内摩擦角 锚杆的自由长度不小于5米 其中 取自由段长