毕业设计基坑钻孔灌注桩

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1、摘要本设计主要内容为中山市水天居基坑设计，设计根据国家现行建筑基坑支护技术规程（JGJ120-99），在给定地质勘察资料的条件下，进行方案比选、围护结构设计以及围护结构和开挖施工方案设计。通过方案比选，本基坑采用明挖，以钻孔灌注桩加锚杆作为支护结构。基坑支护结构根据相关原理采用手算计算出各个工况下桩承受的弯矩、剪力与位移，最终得出支护结构具体参数，根据这些参数进行围护结构施工。在基坑开挖前在坑内用喷射井点降水，在整个施工过程中，进行了全方位的监测，确保基坑施工顺利完成。此次设计的主要指导原则是保证基坑的安全可靠、方便施工，并达到经济的效果。关键词：基坑；钻孔灌注桩；锚杆；喷射井点；Abstra

2、ctThis design is about the design of the foundation pit of Shuitian Court ,Zhongshan. The design is based on the existing Technical specification for construction excavation（GJG120 -99）.With the geological prospecting material in a given conditions, we need to choose and design the supporting struct

3、ural ,and design the supporting structural construction and excavation plan. According to the plan selection, the pit is open-cut, with Drill-grouting pile and bolt as the supporting structure. The foundation pit will be constructed according to the calculating result which is worked out in this des

4、ign. To ensure the successful completion of the pits construction,we need to use the injection well point dewatering in the pit in the pre-excavation, and Carried out a full range of monitoring in the entire construction process. The main guiding principle of this design is to ensure the safty of th

5、e foundation pits construction,to make the construction of the foundation pit convenient, and to achieve the economic budget.Keywords:The foundation pit; Drill-grouting pile; Bolt; The injection well point;目录摘要1Abstract21 绪论71.1基坑工程概况71.1.1工程概况71.1.2周边环境71.2地质条件71.2.1 工程地质条件71.2.2 水文地质条件92 基坑支护与开挖方案

6、选择102.1 基坑支护设计基本要求102.2 基坑支护方案选择102.2.1放坡开挖102.2.2 深层搅拌水泥土围护墙102.2.3 高压旋喷桩112.2.4 槽钢钢板桩112.2.5 钢筋混凝土板桩112.2.6 钻孔灌注桩112.2.7 地下连续墙122.2.8 土钉墙122.2.9 SMW工法122.2.10基坑支护选型小结122.2.11支护方案选择132.3基坑开挖方案选择132.3.1明挖法132.3.2浅埋暗挖法142.3.3盖挖法152.3.4开挖方案确定173 设计计算173.1计算参数及方法说明183.1.1相关参数取值183.1.2基坑地质力学指标参数183.1.3计

7、算说明183.2支点力和嵌固深度的计算193.2.1桩锚布置193.2.2计算土层划分193.2.3 主动土压力计算193.2.4 被动土压力计算203.2.5计算方法203.2.6支点力的计算213.2.7嵌固深度的计算213.3 工况一计算223.3.1计算土层划分223.3.2 主动土压力计算223.3.3 被动土压力计算233.3.4 净土压力图243.3.5 最大弯矩计算243.3.6最大剪力计算263.3.7位移计算263.4 工况二计算283.4.1计算土层划分283.4.2 主动土压力计算283.4.3 被动土压力计算293.4.4 净土压力图293.4.5 最大弯矩计算303

8、.4.6最大剪力计算333.4.7位移计算343.5桩配筋计算353.5.1纵筋353.5.2箍筋363.5.3加强箍筋373.5.4 冠梁373.6锚杆计算373.6.1锚杆杆体材料计算373.6.2锚杆自由段长度计算373.6.3锚杆锚固段长度计算383.6.4 锚杆计算说明384 基坑稳定性验算384.1 整体稳定性验算384.2 抗隆起稳定性验算404.3 抗倾覆稳定性验算424.4 抗管涌稳定性验算434.5 抗承压水稳定性验算445降水设计445.1降水方案介绍与选择445.2设计参数455.3设计计算465.3.1井点管长度465.3.2基坑总涌水量475.3.3单根井点出水量4

9、85.3.4井点管数量485.3.5井点管间距485.3.6抽水设备的选择495.3.7复核496 施工组织506.1编制依据506.2施工组织管理506.2.1组织管理机构506.2.2各主要职员职责506.3施工准备546.3.1技术准备546.3.2生产准备556.3.3施工准备工作计划表556.4施工部署576.4.1施工现场平面布置576.4.2劳动力计划576.4.3主要施工机械、设备586.5施工进度计划编制586.6质量保证体系及措施586.6.1质量管理制度与措施586.6.2施工安全措施616.6.3环境保护及文明施工措施627 基坑监测627.1基坑监测概述637.2监测

10、项目的选择637.3监测点布置的原则647.3.1 一般规定647.3.2基坑及支护结构647.3.3周边环境667.4监测频率677.5监测方案设计697.6监测施工707.6.1监测人员组织707.6.2监测设备717.6.3监测量测施工措施717.6.4预案717.6.5测工作注意事项727.6.6测结果及信息反馈72结论73结束语74参考文献75附录一 理正深基坑整体稳定性验算附录二 英文论文译文及原文1 绪论1.1 基坑工程概况1.1.1工程概况本工程场地位于中山市博爱路的北侧，主体建筑为框架剪力墙结构，设有一层地下室，基坑开挖深度约4.50m。 图1-1 基坑位置及周边环境简图1.

11、1.2周边环境场地大部区域已基本填土整平，场地内大部分区域内未发现影响建筑物设计、施工的地下管线，仅在场地基坑南面靠近博爱路地段分布有市政管线，与基坑的距离较远（超过30m）。1.2 地质条件1.2.1 工程地质条件场地内岩土层主要包括：人工填土层（Qml）、海陆交互相沉积层、冲洪积层、残积层（Qel）、基岩风化层带，现自上而下分述如下：.人工填土层（Qml）素填土：褐红褐黄色，稍湿，松散，为人工回填的花岗岩残积土，底部局部分布有薄层耕土。主要分布在B区，厚度0.702.50m,平均厚度为1.44m，该层直接出露地表。.海陆交互相沉积层（Qmc）粘土：暗黄色，可塑，土质粘韧，含少量粉细砂。本土

12、层分布较广，大部分钻孔有揭露们，厚度0.503.30m，平均厚度为0.89m，顶板埋深介于0.002.10m（标高2.123.96m）作标贯试验5次，实测击数N35击，平均值N4击。查表得承载力特征值fak125KPa。淤泥：灰黄色深灰色，流塑，土质粘滑，略具臭味，含少量粉细砂。本层分布连续，主要分布在B区，厚度0.8014.50m，平均厚度为8.67m，顶板埋深介于0.008.20m（标高-3.023.37m）.作标贯试验130次，实测击数N13击，平均值N1.4击。修正击数标准值N1.1击。淤泥质粗砂：深灰色，饱和，松散，含较多淤泥。本土层分布较广，于 B区大部分钻孔有揭露，厚度0.605

13、.00m，平均厚度为1.69m，顶板埋深介于0.005.00m（标高-0.263.43m）。作标贯试验40次，实测击数N28击，平均值N4.3击。修正击数标准值N4.0击，查表得承载力特征值fak100KPa。粉质粘土：浅灰色，软塑，土质粗糙，含较多粉砂。本土层分布不连续，平均厚度为1.98m，顶板埋深介于5.0015.00m（标高-10.930.47m）。作标贯试验21次，实测击数N39击，平均值N5.5击。修正击数标准值N4.2击，查表得承载力特征值fak130KPa。.冲洪积层（Qalpl）粉砂：浅灰色灰白色，饱和，松散，级配不良，含少量粘粒。本土层分布较广，平均厚度为1.52m，顶板埋

14、深介于7.0015.40m（标高-11.41-2.19m）。作标贯试验10次，实测击数N613击，平均值N8.8击。修正击数标准值N6.7击，查表得承载力特征值fak126.8KPa。粗砂：灰白色，饱和，中密为主，局部稍密，级配不良，含少量粘粒，局部含较多脉石英卵石，粒径25cm，局部过渡为中砂或砾砂。本土层分布较广，B区大部分钻孔有揭露，厚度0.605.30m，平均厚度为2.49m，顶板埋深介于3.2018.5m（标高-14.361.08m）。作标贯试验41次，实测击数N1229击，平均值N21.0击。修正击数标准值N15.6击，查表得承载力特征值fak219.2KPa。.残积层（Qel）砂

15、质粘性土：褐红色褐黄色，硬塑，为花岗岩风化残积土，遇水易软化、崩解。本土层分布较广，大部分钻孔有揭露，仅20个钻孔缺失此层，厚度1.0015.60m，平均厚度为6.79m，顶板埋深介于0.0020.50m（标高-16.3624.10m）。作标贯试验100次，实测击数N1329击，平均值N22.8击。修正击数标准值N16.8击，查表得承载力特征值fak414.0KPa。基岩风化层带（r52（3）该场地下状基岩为燕山期侵入的花岗岩体，详细介绍从略。1.2.2 水文地质条件本场地中部有三个鱼塘，一条小沟渠沿场地中央及北侧通过，沟内常年流水，水量不大。场地地基土中粘土、淤泥、粉砂、粉质粘土、残积砂质粘

16、性土、全风化岩、微风化岩均为弱透水性，淤泥质粗砂、强、中风化岩为中等透水层，冲洪积粗砂为强透水层。场地地下水类型主要为空隙型潜水及基岩裂隙水，按其性质及赋存方式不同可分为两个含水层：1） 第四系孔隙水含水层主要赋存于第四系冲洪积相粗砂层，含水量较丰富，本类型地下水含水层的上部常有隔水层或相对隔水层（粘土，淤泥层）覆盖，因此，该含水层具有承压性，其补给源大气降水补给为主。2） 基岩风化裂隙水含水层主要赋存于强、中风化岩中的风化裂隙之中、含水层无明确界限，埋深和厚度很不稳定，其透水性主要取决于裂隙发育程度、岩石风化程度和含泥量。基岩风化裂隙水为承压水。在天然状态下，基岩风化裂隙水含水层主要以第四系

17、含水层的渗入补给为主。勘察期间在B区测得场地地下水埋藏较浅，介于0.001.70m之间，在ZK7、在ZK94、在ZK144、在ZK146孔位置终孔后有承压水涌出地表现象。根据岩土工程勘察规范（GB500212001）有关标准：判定场地地表水、地下水对砼结构无腐蚀性，对钢筋砼结构中的钢筋无腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。有关基坑的详细设计参数如下表所示：表1-1 基坑详细设计参数注：上表括号内数据为水下有效数据。2 基坑支护与开挖方案选择2.1 基坑支护设计基本要求(1)基坑设计应该以“安全、合理、经济、便于施工”为原则，同时还要确保施工周期短，与实际工程地质等相结合；(2)支护结构基坑内壁与地下室

18、基础承台边缘应留足够的空间；基坑周围要有围护，确保安全；(3)替基坑土方开挖和地下室施工创造一个安全干燥的施工条件；支护结构要求稳定、安全，保证期间的施工安全以及周边建筑物和道路的安全；还要有效止水，确保不产生沉降；(4)基坑支护的范围不能超过用地红线，也不能影响临时板房的正常使用；要注意排水，避免污水等流入基坑；2.2 基坑支护方案选择2.2.1放坡开挖 适用于周围场地开阔，周围无重要建筑物，只要求稳定，位移控制无严格要求，价钱最便宜，回填土方较大。 2.2.2 深层搅拌水泥土围护墙 深层搅拌水泥土围护墙是采用深层搅拌机就地将土和输入的水泥浆强行搅拌，形成连续搭接的水泥土柱状加固体挡墙。水泥

19、土围护墙优点：由于一般坑内无支撑，便于机械化快速挖土；具有挡土、止水的双重功能；一般情况下较经济；施工中无振动、无噪音、污染少、挤土轻微，因此在闹市区境允许时才能采用，而且在水泥土搅拌桩施工时要注意防止影响周围环境。 2.2.3 高压旋喷桩 高压旋喷桩所用的材料亦为水泥浆，它是利用高压经过旋转的喷嘴将水泥浆喷入土层与土体混合形成水泥土加固体，相互搭接形成排桩，用来挡土和止水。高压旋喷桩的施工费用要高于深层搅拌水泥土桩，但其施工设备结构紧凑、体积小、机动性强、占地少，并且施工机具的振动很小，噪音也较低，不会对周围建筑物带来振动的影响和产生噪音等公害，它可用于空间较小处，但施工中有大量泥浆排出，容

20、易引起污染。对于地下水流速过大的地层，无填充物的岩溶地段永冻土和对水泥有严重腐蚀的土质，由于喷射的浆液无法在注浆管周围凝固，均不宜采用该法。 2.2.4 槽钢钢板桩 这是一种简易的钢板桩围护墙，由槽钢正反扣搭接或并排组成。槽钢长68m ，型号由计算确定。其特点为：槽钢具有良好的耐久性，基坑施工完毕回填土后可将槽钢拔出回收再次使用；施工方便，工期短；不能挡水和土中的细小颗粒，在地下水位高的地区需采取隔水或降水措施；抗弯能力较弱，多用于深度4m的较浅基坑或沟槽，顶部宜设置一道支撑或拉锚；支护刚度小，开挖后变形较大。 2.2.5 钢筋混凝土板桩 钢筋混凝土板桩具有施工简单、现场作业周期短等特点，曾在

21、基坑中广泛应用，但由于钢筋混凝土板桩的施打一般采用锤击方法，振动与噪音大，同时沉桩过程中挤土也较为严重，在城市工程中受到一定限制。此外，其制作一般在工厂预制，再运至工地，成本较灌注桩等略高。但由于其截面形状及配筋对板桩受力较为合理并且可根据需要设计，目前已可制作厚度较大（如厚度达500mm 以上） 的板桩，并有液压静力沉桩设备，故在基坑工程中仍是支护板墙的一种使用形式。 2.2.6 钻孔灌注桩 钻孔灌注桩围护墙是排桩式中应用最多的一种，在我国得到广泛的应用。其多用于坑深715m 的基坑工程，在我国北方土质较好地区已有89m 的臂桩围护墙。钻孔灌注桩支护墙体的特点有：施工时无振动、无噪音等环境公

22、害，无挤土现象，对周围环境影响小；墙身强度高，刚度大，支护稳定性好，变形小；当工程桩也为灌注桩时，可以同步施工，从而施工有利于组织、方便、工期短；桩间缝隙易造成水土流失，特别时在高水位软粘土质地区，需根据工程条件采取注浆、水泥搅拌桩、旋喷桩等施工措施以解决挡水问题；适用于软粘土质和砂土地区，但是在砂砾层和卵石中施工困难应该慎用；桩与桩之间主要通过桩顶冠梁和围檩连成整体，因而相对整体性较差，当在重要地区，特殊工程及开挖深度很大的基坑中应用时需要特别慎重。 2.2.7 地下连续墙 通常连续墙的厚度为600mm、800mm、1000mm，也有厚达1200mm的，但较少使用。地下连续墙刚度大，止水效果

23、好，是支护结构中最强的支护型式，适用于地质条件差和复杂，基坑深度大，周边环境要求较高的基坑，但是造价较高，施工要求专用设备。 2.2.8 土钉墙 土钉墙是一种边坡稳定式的支护，其作用与被动的具备挡土作用的上述围护墙不同，它是起主动嵌固作用，增加边坡的稳定性，使基坑开挖后坡面保持稳定。土钉墙主要用于土质较好地区，我国华北和华东北部一带应用较多，目前我国南方地区亦有应用，有的已用于坑深10m 以上的基坑，稳定可靠、施工简便且工期短、效果较好、经济性好、在土质较好地区应积极推广。 2.2.9 SMW工法 SMW工法亦称劲性水泥土搅拌桩法，即在水泥土桩内插入H 型钢等（多数为H 型钢，亦有插入拉森式钢

24、板桩、钢管等） ，将承受荷载与防渗挡水结合起来，使之成为同时具有受力与抗渗两种功能的支护结构的围护墙。SMW 支护结构的支护特点主要为：施工时基本无噪音，对周围环境影响小；结构强度可靠，凡是适合应用水泥土搅拌桩的场合都可使用，特别适合于以粘土和粉细砂为主的松软地层；挡水防渗性能好，不必另设挡水帷幕；可以配合多道支撑应用于较深的基坑；此工法在一定条件下可代替作为地下围护的地下连续墙，在费用上如果能够采取一定施工措施成功回收H 型钢等受拉材料；则大大低于地下连续墙，因而具有较大发展前景。 2.2.10基坑支护选型小结 基坑支护型式的合理选择，是基坑支护设计的的首要工作，应根据地质条件，周边环境的要

25、求及不同支护型式的特点、造价等综合确定。一般当地质条件较好，周边环境要求较宽松时，可以采用柔性支护，如土钉墙等；当周边环境要求高时，应采用较刚性的支护型式，以控制水平位移，如排桩或地下连续墙等。同样，对于支撑的型式，当周边环境要求较高地质条件较差时，采用锚杆容易造成周边土体的扰动并影响周边环境的安全，应采用内支撑型式较好；当地质条件特别差，基坑深度较深，周边环境要求较高时，可采用地下连续墙加逆作法这种最强的支护型式。基坑支护最重要的是要保证周边环境的安全。 2.2.11支护方案选择综合考虑该基坑开挖深度浅、场地较空旷、基坑开挖深度处土质主要为淤泥。虽然基坑开挖深度较浅，但由于其安全等级为二级，

26、所以不能直接进行放坡。若采用土钉墙，则不大适宜淤泥这种自稳能力有所欠缺的土质。若采用水泥土墙，则会因位移过大而使设计无法符合要求，必须使用锚杆，但水泥土墙加锚杆支护的实例较少，欠缺经验保障，本设计中放弃此种支护方法。若采用地下连续墙、SMW工法、槽钢钢板桩或高压旋喷桩则显得过于复杂，不够经济。 综合上述，本基坑主要采用钻孔灌注桩加锚杆的支护方式。2.3基坑开挖方案选择基坑开挖前，应根据工程的结构形式、基础设计深度、地质条件、气候条件、周围环境、施工方法、施工工期和地面附加荷载等有关资料，进行基坑开挖方案设计。基坑工程根据场地条件、施工、开挖方法，可以分为明挖法、浅埋暗挖法、盖挖法。2.3.1明

27、挖法明挖法具有施工简单、快捷、经济、安全的优点，城市地下隧道式工程发展初期都把它作为首选的开挖技术。其缺点是对周围环境的影响较大。明挖法的关键工序是：降低地下水位，边坡支护，土方开挖，结构施工及防水工程等。其中边坡支护是确保安全施工的关键技术。主要有： (1)放坡开挖技术。适用于地面开阔和地下地质条件较好的情况。基坑应自上而下分层、分段依次开挖，随挖随刷边坡，必要时采用水泥粘土护坡。 (2)型钢支护技术。一般使用单排工字钢或钢板桩，基坑较深时可采用双排桩，由拉杆或连梁连结共同受力，也可采用多层钢横撑支护或单层、多层锚杆与型钢共同形成支护结构。 (3)连续墙支护技术。一般采用钢丝绳和液压抓斗成槽

28、，也可采用多头钻和切削轮式设备成槽。连续墙不仅能承受较大载荷，同时具有隔水效果，适用于软土和松散含水地层。 (4)混凝土灌注桩支护技术。一般有人工挖孔或机械钻孔两种方式。钻孔中灌注普通混凝土和水下混凝土成桩。支护可采用双排桩加混凝土连梁，还可用桩加横撑或锚杆形成受力体系。 (5)土钉墙支护技术。在原位土体中用机械钻孔或洛阳铲人工成孔，加入较密间距排列的钢筋或钢管，外注水泥砂浆或注浆，并喷射混凝土，使土体、钢筋、喷射混凝土板面结合成土钉支护体系。 (6)锚杆(索)支护技术。在孔内放入钢筋或钢索后注浆，达到强度后与桩墙进行拉锚，并加预应力锚固后共同受力，适用于高边坡及受载大的场所。 (7)混凝土和

29、钢结构支撑支护方法。依据设计计算在不同开挖位置上灌注混凝土内支撑体系和安装钢结构内支撑体系，与灌注桩或连续墙形成一个框架支护体系，承受侧向土压力，内支撑体系在做结构时要拆除。适用于高层建筑物密集区和软弱淤泥地层。明挖法一般适用于基坑周围环境条件较好的地区，具有适用范围广、施工速度快、结构构造简单、工程费用相对较低等特点，是最为常用的一种基坑施工方法，常被做为首选方法。在繁华的闹市区修建地铁车站、地下通道或地下停车场等较大规模的地下工程，开槽明挖施工法会长时期干扰交通、影响市容环境。2.3.2浅埋暗挖法浅埋暗挖法是一种在离地表很近的地下进行各种类型地下洞室暗挖施工的方法。在明挖法、盖挖法不适应的

30、条件下，浅埋暗挖法显示了巨大的优越性。浅埋暗挖法施工步骤是：先将钢管打入地层，然后注入水泥或化学浆液，使地层加固。开挖面土体稳定是采用浅埋暗挖法的基本条件。地层加固后，进行短进尺开挖。一般每循环在0.5-1.0米左右。随后即作初期支护。第三步，施作防水层。开挖面的稳定性时刻受到水的危胁，严重时可导致塌方。处理好地下水是非常关键的环节。最后，完成二次支护。一般情况下，可注入混凝土，特殊情况下要进行钢筋设计。当然，浅埋暗挖法的施工需利用监控测量获得的信息进行指导，这对施工的安全与质量都是重要的。浅埋暗挖法施工，工期较长，地层沉陷对相邻建筑物安全性的影响较大、工程造价也很高。2.3.3盖挖法盖挖法是

31、由地面向下开挖至一定深度后，将顶部封闭，其余的下部工程在封闭的顶盖下进行施工。主体结构可以顺作，也可以逆作。在城市繁忙地带修建地铁车站时，往往占用道路，影响交通当地铁车站设在主干道上，而交通不能中断，且需要确保一定交通流量要求时，可选用盖挖法。在这种情况下，先修筑地下结构的顶板、而后在顶板的遮护下安全、顺利地修建地下结构其它部分的盖挖法，往往会因为安全、实用及其适中的施工成本而成为中意的施工方法。按其主体结构的施工顺序，盖挖法可以细分为盖挖顺筑法、盖挖逆筑法、盖挖半逆筑法等几个分支：1、盖挖顺作法在路面交通不能长期中断的道路下方修建地下结构时，可以采用盖挖顺筑法。这种方法首先由地表面依设计要求

32、完成护壁桩或地下连续墙等围护结构和必要的横、纵地梁，把预制的标准化模数的盖板(混凝土盖板或钢盖板)覆盖在挡土结构上，形成临时路面，恢复道路交通。而后在盖板下方进行土方开挖，直至地下结构底部的设计标高。然后再依照地上建筑物的常规施工顺序由下而上修建该地下结构的主体结构、进行防水处理。上述工序完成后，拆除I临时顶盖，进行土方回填，并恢复地下管线或埋设新的管线。最后视需要拆除挡土结构的外露部分及恢复永久性道路。深圳地铁科学馆站等几个车站就是成功采用盖挖顺筑法修建地铁车站的实例。盖挖顺筑法的优点：1）盖挖顺筑法所形成的永久结构和地面常规施工方法建成的结构类似，基本上是按照基础一下层一上层的自然施工顺序

33、形成的，不存在逆筑施工所形成的结构应力逆转和“抽条施工”所形成的各部不均匀沉降及普遍存在的界面收缩应力问题。2）整体性好，次生应力小；防水施工易于进行，防水效果较好。盖挖顺筑法的缺点：1）采用盖挖顺筑法施工，顶盖的费用较高，而且工程开始时要铺设临时顶盖、修建临时路面，工程结束时要拆除临时顶盖、修建正式路面，两次占用道路，对交通仍有不小的影响。2）采用盖挖顺筑法施工，基坑围护结构独立承载时间可能会长达12年，虽有对撑受力，但其间的应力和变形也很难精确控制，所诱发的坑周地表沉降较大，对邻近建筑物安全的影响也较大。2、盖挖逆作法在地下构筑物顶板覆土较浅、沿线建筑物过于靠近的情况下，为防止因基坑长期开

34、挖而引起地表明显沉陷危及临近建筑物的安全；或是为了避免盖挖顺筑法两次占用道路的弊病，可以采用盖挖逆筑法施工。盖挖逆筑法的施工步骤是：首先在地面向下做基坑的围护结构和中间桩柱(通常围护结构仅做到顶板搭接处，其余部分用便于拆除的临时挡土结构围护)，然后可以在地面开挖至主体结构顶板底面标高，利用未开挖的土体作为土模，浇筑形成地下结构的永久顶板。该顶板同时也形成了围护结构的第一道强有力的支撑，起到了防止围护结构向基坑内部变形的作用。在顶板上回填土后将道路复原，可以铺设永久性路面，正式恢复交通。以后的工作都是在顶板覆盖下进行：自地下1层开始，按照一1、一2、一3的顺序，自上而下逐层开挖，每挖完一层，即浇

35、筑本层的底板(同时也是下一层的顶板)和边墙，逐层建造主体结构直至整体结构的底板。在这种情况下，永久结构是在盖挖的方式下自上而下逆向建成的，称为盖挖逆筑法盖挖逆筑法的优缺点：逆作法施工工艺相对复杂，开挖到中板后即须施工中板，达到设计强度后才能继续开挖到底板，结构净空小，开挖困难，钢支撑安装困难，施工繁琐，进度慢，但对控制基坑变形有利。逆作法适于新开工作面，以逆作段为起点，对称向基坑两端延伸开挖，由于两侧放坡开挖工作面较长，可以同结构施工进度相协调。3、盖挖半逆作法盖挖半逆筑法和盖挖顺筑法相似，也是在开挖地面、完成顶层板及恢复路面后，向下挖土至地下结构底板的设计标高，先建筑底板、再依次向上逐层建筑

36、侧墙、楼板。但是与盖挖顺筑法的区别在于，盖挖顺筑法所完成的顶板是将来要拆除的临时性盖板，而不是永久结构的顶板；而盖挖半逆筑法所完成的顶板就是地下结构的顶部结构。因此，在地下结构完成后就不必要再一次挖开路面。 盖挖半逆筑法的优点：盖挖半逆筑法吸收了盖挖顺筑法和盖挖逆筑法两者的优点，可以避免进行地面二次开挖、减少了对交通的影响；除地下一层边墙和顶板为逆筑连接外，其余各层均为顺向施工，减少了结构的应力转换，对结构的整体性和使用寿命有利，结构的防水施工也变得简单可靠。半逆作法工艺相对较简单，从上到下开挖到底后再由下向上施工结构，开挖净空高，钢支撑布置与开挖工序安排较简单，便于操作，施工进度快盖挖半逆筑

37、法用于结构宽度较大、并有中问桩、柱存在的结构时，多道横撑和各层楼板的相互位置关系、施工交错处理、横撑的稳定性保证都是应注意的问题。此外，在施工阶段，中桩和顶板中部已有力学连接，顶板边缘与围护结构连为一体，但各层却是自下而上依次建成，各层结构重量的一部分将通过楼板传递到中柱上。中柱的受力变化比较复杂、结构的总体沉降也比较复杂。设计阶段全面考虑、施工阶段现场观测，防止结构在中柱周围出现受力裂缝是十分必要的。盖挖半逆筑法缺点：开挖、支撑的时空效应控制难度较大，控制不理想时地下墙的变形比明挖顺作法相应的要大，因此必须加强监视，如发现地面异常等不利征兆，作出予防措施和应急措施。半作法适于工作面收尾，基坑

38、从两端开挖在盖挖段合龙，土方开挖与结构施工不干扰，便于施工组织。2.3.4开挖方案确定中山市水天居基坑设计位于位于中山市博爱路的北侧。场地大部区域已基本填土整平，场地内大部分区域内未发现影响建筑物设计、施工的地下管线，仅在场地基坑南面靠近博爱路地段分布有市政管线，与基坑的距离较远（超过30m）。浅埋暗挖法施工，工期较长，地层沉陷对相邻建筑物安全性的影响较大、工程造价也很高。显然浅埋暗挖法需放到盖挖和明挖后面考虑。盖挖法施工对城市现有交通的影响影响较少，钢盖板可以作为通行、保护地下管线和地下施工安全。但是盖挖法施工技术难度较大，虽然基坑开挖可采用浅埋法和盖挖法，但相对于这两种方法，明挖法则施工简

39、单，安全，造价相对前两种方法低很多，而且基坑施工现场并没有不适合明挖法的因素。综合上述，本基坑开挖决定采用明挖法。3 设计计算 3.1计算参数及方法说明3.1.1相关参数取值 (1)开挖深度本工程基坑的开挖深度约为4.5m，即计算时取基坑开挖深度h=4.5m。(2)标高本支护设计方案以自然地面标高为+0.00，以下所涉及的标高均相对于此标高。(3)地下水位本工程的地下水位验算取孔隙微承压水的稳定水位，由于局部地段的地下水位差异大，本次取其平均值3.5m，即坑外地下水埋深标高为-3.5m；而坑内水位则用降水的方法使其降至桩底以下，在计算中不考率其影响。(4) 基坑侧壁重要性系数本基坑安全等级按照

40、“二级”基坑设计考虑，基坑侧壁重要性系数取。3.1.2基坑地质力学指标参数 表3-1基坑地质力学指标参数注：上表括号内数据为水下有效数据。3.1.3计算说明严格按照建筑基坑支护技术规程（JGJ120-99）中的有关章节进行, 坑底以下主动土压力采用“矩形”分布模式。水压力仍采用“三角形” 分布模式。土压力根据朗肯土压力理论相关规定及公式进行分层计算，地下水位以下部分采用水土合算法。土压力计算有关代号的说明：e土压力；a主动土压力；p被动土压力；a或者p字母后面的数字土层号；e字母右上角的数字1土层的顶面；e字母右上角的数字2土层的底面；c粘聚力；内摩擦角。3.2支点力和嵌固深度的计算3.2.1

41、桩锚布置 本支护为单层支点支护结构，采用单层锚杆，锚杆支点标高为-2.00m。3.2.2计算土层划分表3-2计算土层划分土层编号和类型杂填土淤泥粘性土淤泥淤泥层厚（米）1.71.80.90.110.53.2.3 主动土压力计算朗肯主动土压力计算公式为：杂填土，标高0.00m-1.70m： （负值取0） 设非零起点处标高为-Xm，根据相似三角形性质得方程： 解得：X=0.88m 非零段厚度为1.70-0.88=0.82m淤泥，标高-1.70m-3.50m 粘性土，标高-3.50m-4.40m 淤泥，标高-4.40m-4.50m 淤泥，标高-4.50m-12.50m 该土层位于基坑开挖深度以下，采

42、用“矩形分布”模式计算，由于第四层土和第五层图类型一样，所以： 3.2.4 被动土压力计算朗肯被动土压力计算公式为：淤泥，标高-4.50m-12.50m 设基坑深度以下Xm处，净土压力为零，得方程： 解方程得： X=1.621m3.2.5计算方法支点力的计算采用等值梁法，其优点是传力明确，计算简单。计算关键是确定弯矩为零的位置，也即反弯点的位置。一旦确定，支护结构的支点力，嵌固深度及结构内力（剪力和弯矩）就可以按照弹性结构的连续梁法求解。规程JGJ 120-99规定，单层支点支护结构的反弯点的位置位于基坑底面以下水平荷载标准值与水平抗力标准值相等的位置，并据此计算支护结构的支点力、嵌固深度。在

43、本支护设计条件背景下，水平荷载标准值计算公式与主动土压力计算公式、水平抗力标准值计算公式与被动土压力计算公式完全一样，因此在以下的计算中将水平荷载标准值默认等价于主动土压力，水平抗力标准值默认等价于被动土压力，下文中不再重述。 3.2.6支点力的计算反弯点的位置位于基坑底面以下水平荷载标准值与水平抗力标准值相等的位置，即净土压力为零的位置，在3.2.4中已经算出，其距基坑底1.621m。记此点为A。支点力T到A的距离：净土压力到A点的力矩为（梯形转为矩形与三角形计算）：所以支点力T： 3.2.7嵌固深度的计算 设桩底部为B点，基坑内侧各土层水平抗力标准值对B点力矩和为，基坑外侧各土层水平荷载标

44、准值对B点力矩和为，支点力T对B点力矩为，支点力T到点B距离为，嵌固深度为。 根据抗倾覆稳定条件，并令抗倾覆稳定安全系数为1.2，考虑基坑重要性系数，嵌固深度设计值应满足式： 即：解得： 在本设计中，取。3.3 工况一计算本设计分两个工况，工况一为挖土2.5m深，工况二为在-2.00m处加锚杆至基坑开挖完成。3.3.1计算土层划分表3-3计算土层划分土层编号和类型杂填土淤泥淤泥粘性土淤泥层厚（米）1.70.81.00.910.63.3.2 主动土压力计算朗肯主动土压力计算公式为： 杂填土，标高0.00m-1.70m： （负值取0） 设非零起点处标高为-Xm，根据相似三角形性质得方程： 解得：X

45、=0.88m 非零段厚度为1.70-0.88=0.82m 淤泥，标高-1.70m-2.50m 淤泥，标高-2.50m-3.50m 粘性土，标高-3.50m-4.40m 淤泥，标高-4.40m-15.00m 3.3.3 被动土压力计算朗肯被动土压力计算公式为：淤泥，标高-2.50m-3.50m 粘性土，标高-3.50m-4.40m 淤泥，标高-4.40m-15.00m3.3.4 净土压力图土压力正值表示为净主动土压力，土压力为负值表示为净被动土压力。设基坑深度以下Xm处，净土压力为零，得方程： 解方程得： X=1.621m净土压力分布图如下所示：图3-1 净土压力分布简图3.3.5 最大弯矩计算

46、按材料力学原理，结构截面最大弯矩满足剪力为零，由此可计算截面最大弯矩。-3.50m截面处： 主动土压力之和： 被动土压力之和： -4.40m截面处： 主动土压力之和： 被动土压力之和： 由于越往下的截面主动土压力越比被动土压力大，因此主动土压力等于被动土压力的截面介于标高-3.50m和-4.40m之间，即剪力为零截面介于标高-3.50m和-4.40m之间，亦即截面最大弯矩位于标高-3.50m和-4.40m之间，设该位置标高为-(3.50+X)m。有方程： 解得：X=0.149m该处被动土压力为： 综上所述，最大正弯矩为,标高-3.649m。3.3.6最大剪力计算设在基坑以下Xm(X1)处的主动

47、土压力等于被动土压力，则有：解得：X=0.124即在标高-2.624m处，主动土压力等于被动土压力，在该截面剪力达到最大。最大剪力： 综上所述，最大剪力为21.008kN/m,标高-2.624m。3.3.7位移计算位移计算参考深基坑支护工程实例集采用M法进行计算。计算宽度： 桩截面惯性矩： 截面抗弯刚度： 水平变形系数： 基坑底面处桩顶水平力：基坑底面处桩顶弯矩：取以上、均通过查表得到。符合要求。3.4 工况二计算3.4.1计算土层划分表3-4计算土层划分土层编号和类型杂填土淤泥粘性土淤泥淤泥层厚（米）1.71.80.90.110.53.4.2 主动土压力计算朗肯主动土压力计算公式为：杂填土，

48、标高0.00m-1.70m： （负值取0） 设非零起点处标高为-Xm，根据相似三角形性质得方程： 解得：X=0.88m 非零段厚度为1.70-0.88=0.82m淤泥，标高-1.70m-3.50m粘性土，标高-3.50m-4.40m 淤泥，标高-4.40m-4.50m 淤泥，标高-4.50m-12.50m该土层位于基坑开挖深度以下，采用“矩形分布”模式计算，由于第四层土和第五层图类型一样，所以：3.4.3 被动土压力计算朗肯被动土压力计算公式为：淤泥，标高-4.50m-12.50m3.4.4 净土压力图土压力正值表示为净主动土压力，土压力为负值表示为净被动土压力。设基坑深度以下Xm处，净土压力

49、为零，得方程： 解方程得： X=1.621m净土压力分布图如下所示：图3-2 净土压力分布简图3.4.5 最大弯矩计算按材料力学原理，结构截面最大弯矩满足剪力为零，由此可计算截面最大弯矩。-3.50m截面处： 主动土压力之和： 被动土压力与支点力之和： -4.40m截面处： 主动土压力之和： 被动土压力与支点力之和： 因此标高-3.50m和-4.40m之间存在主动土压力等于被动土压力与支点力之和的截面间，即剪力为零截面在标高-3.50m和-4.40m之间存在，亦即标高-3.50m和-4.40m之间有截面最大弯矩，设该位置标高为-(3.50+X)m。得方程： 解得：X=0.593该处主动土压力为

50、： 该处截面弯矩值为：-4.50m截面处： 主动土压力之和： 被动土压力与支点力之和： -10.60m截面处： 主动土压力之和： 被动土压力与支点力之和： 因此标高-4.50m和-12.50m之间存在主动土压力等于被动土压力与支点力之和的截面间，即剪力为零截面在标高-4.50m和-12.50m之间存在，亦即标高-4.50m和-12.50m之间有截面最大弯矩，设该位置标高为-(4.50+X)m。得方程： 解得：X=3.624该处被动土压力为： 该处截面弯矩值为综上所述，最大正弯矩为，标高-8.124m；最大负弯矩为，标高-4.093m。3.4.6最大剪力计算由净土压力分布图知，剪力最大截面有两处

51、，一处为支点力作用截面（支点力有作用），另一处为基坑以下主动土压力等于被动土压力处。支点力作用截面： 标高为-2.00m。主动土压力为： 剪力为： 基坑以下主动土压力等于被动土压力处：该位置已经在3.2.4中算出，为基坑底之下1.621m处。该处剪力为： 综上所述，最大剪力为,标高-2.00m。3.4.7位移计算同3.3.7有：计算宽度： 桩截面惯性矩： 截面抗弯刚度： 水平变形系数： 基坑底面处桩顶水平力：基坑底面处桩顶弯矩：基坑底为嵌固时基坑面以上桩的柔性位移由于数量级很小，所以忽略不计，因此：位移小于60mm，符合设计要求。3.5桩配筋计算3.5.1纵筋计算宽度取桩的中心距3.00m。正

52、弯矩设计值：负弯矩设计值：剪力设计值：根据国家标准混凝土结构设计规范（GB40010-2002）进行圆形截面均匀配筋，其正截面受弯承载力应符合下列规定：式中圆形截面面积；全部纵向钢筋的截面面积；圆形截面的半径；纵向钢筋重心所在圆周的半径；对应于受压区混凝土截面面积的圆心角（rad）与的比值；纵向受拉钢筋截面面积与全部纵向钢筋截面面积的比值，当时，取；混凝土受压区等效矩形应力图系数，查表得；正截面弯矩设计值；混凝土轴心抗压强度设计值；普通钢筋的抗拉强度设计值。由于公式过于复杂，用Microsoft Visual C+ 6.0编程计算，得到可行的0.625，这时，配筋率。最小配筋率，所以按配筋，选

53、配1318， ，满足要求。3.5.2箍筋箍筋配筋根据国家标准混凝土结构设计规范（GB40010-2002）7.5.1至7.5.13条进行计算，此时上述条文公式中的截面宽度b和截面有效高度分别以和代替，此处，为桩圆形截面的半径。截面尺寸验算：截面尺寸符合要求。判别公式：可以直接按构造配箍。最小配箍率：选配12300，实际配箍率为： 符合要求。3.5.3加强箍筋另按照规范，每隔2000mm布置一根直径14mm的HRB335型的焊接加强箍筋。3.5.4 冠梁本设计中冠梁仅起连系梁作用，因此按构造配筋即可，具体配筋参见配筋图。3.6锚杆计算3.6.1锚杆杆体材料计算采用HRB335钢筋。支点力设计值：

54、 杆体钢筋直径：，取25mm。3.6.2锚杆自由段长度计算 土体各土层厚度加权内摩擦角标准值； 锚杆自由段长度； 锚杆锚头中点至基坑底面以下基坑外侧荷载标准值与基坑内侧抗力标准值相等处的距离、 因锚杆自由段长度不宜小于5m且锚固体上覆土层厚度不宜小于4.0m，所以取自由段长度。3.6.3锚杆锚固段长度计算锚杆轴向受拉承载力设计值；扩孔锚固体直径非扩孔锚杆或扩孔锚杆的直径段锚固体直径；第i层土中直孔部分锚固体长度；第j层土中直孔部分锚固体长度；、土体与锚固体的极限摩阻力标准值；扩孔部分土体粘聚力标准值；锚杆轴向抗力分项系数，可取1.3。得因此，锚杆锚固段长度取21m。3.6.4 锚杆计算说明本设

55、计中锚杆计算部分的方法及公式均来源于国家现行建筑基坑支护技术规程（JGJ120-99）。4 基坑稳定性验算4.1 整体稳定性验算 根据上海市基坑工程技术规范，基坑的整体稳定性可采用以下公式进行计算，计算简图如下图4-1所示。式中 作用分项系数，取1.0； 第i条土条沿滑弧面的弧长（m）； 第i条土条处的地面超载标准值kN/m，对位于坑内的土条，一般取= 0； 第i条土条的宽度（m）；第i条土条的自重标准值（kN）；考虑渗流作用时，坑底地下水位与坑外地下水位范围内的土体重度在公式（1）分母中（滑动力矩）取饱和重度，在计算式分子里（抗滑动力矩）取浮重度；第i条滑弧中点的切线和水平线的夹角（）；、分

56、别为第i条土条滑动面上的粘聚力标准值（kPa）和内摩擦角标准值（）；整体稳定性分项系数；对于钻孔灌注桩，取1.3。图4-1 整体稳定性验算计算简图坑外超载标准值的取值 ： 假设一个区域堆放材料，超载值取最大的20kPa（堆放碎石），材料采用组合值，组合值系数 0.7；假设不是材料，而是机械，其超载值对于土方车辆采用准永久值，准永久值系数0.5，其他采用频遇值，频遇值系数0.6。土方车辆超载值为34kPa，其它机械超载值最大的是商品混凝土罐车，超载值为31kPa。 考虑材料与机械产生荷载的较大值。材料：= 0.720kPa = 14kPa；机械：土方车产生的超载值： = 0.5 34kPa =

57、17kPa；其它机械产生的超载值= 0.6 31kPa =18.6kPa。故取最大的一个为= 18.6kPa。 临界圆弧破坏面需要试算确定，对每一可能的破坏面均可算出一个安全系数值，其中最小的就与临界破坏面相对应。具体计算思路是：先根据经验划定一个区域，认为破坏面的圆心处于这一区域内，然后在这区域内作出不同滑动面进行搜索。这对于手算是存在相当困难的，主要表现在以下方面： 圆心所在区域不易确定，需要多次演算； 滑动半径不易确定； 土条宽度在工程中，一般取1m左右。不能取得太大，造成计算过于繁琐。在该设计过程中，经过很多资料的翻阅，本人发现在验算基坑整体稳定性时，大多数资料考虑土体沿圆弧面整体滑动时的极限平衡，认为滑动圆心在最下道支撑处，且滑动面通过墙底。滑动力矩由坑外土体自重和坑顶堆载产生，抗滑力矩由滑动面上的抗剪强度提供。如熊智彪主编的建筑基坑支护，上海市基坑工程技术规范。也有认为滑动面可能切桩，要考虑桩（墙）的抗滑力矩，如建筑基坑工程技术规范6.5.4条。 综上所述，本工程基坑整