安高大厦基坑工程施工组织设计(DOC 76页)

安徽理工大学毕业设计安高大厦基坑工程施工组织设计摘要本次深基坑支护设计的基坑位于合肥市，其面积为12250m2，基坑深度14.4m，根据毕业设计要求，对此基坑进行支护设计。首先开介绍了多种不同类型支护结构的适用范围和优缺点，通过各个方面来探讨适宜本基坑的开挖支护方案，最后根据实际情况确定是用土钉墙+组合加劲混凝土桩+预应力锚杆复合支护结构构对本基坑进行支护。开始前先设置好各个所需的相关参数，然后进行计算土压力计算，计算后对基坑上部的土钉墙进行设计，对其局部稳定性进行验算；然后在进行SMW工法桩和预应力锚杆的设计，并分部计算各结构的稳定性情况；然后进行整体稳定性验算和抗渗流、抗隆起验算等；最后编写其施工组织，简述各项施工工艺中需要注意的事项和施工的某些标准，最后计算整个工程的工程概预算，为工程施工做好准备。关键词：深基坑，桩锚支护，组合加劲桩，预应力锚杆THE FOUNDATION CONSTRAUCTION ORGANIZATION DESIGN OF AN GAO BUILDINGABSTRACTThe excavation of deep foundation pit supporting design is located in Hefei, it covers an area of 12250 m 2, foundation pit depth of 14.4 m, in accordance with the requirements of graduation design, the supporting design of the foundation pit. First introduced the various open applicable range and advantages and disadvantages of different types of supporting structure, through the various aspects to explore suitable for the foundation pit excavation supporting plan, according to the actual situation is potting soil nail wall + SMW pile + pre stressed composite structure for foundation pit retaining structure of anchor supporting. Start to set up before all the relevant parameters, and then to calculate earth pressure calculation, calculated on the upper part of soil nailing wall of foundation pit design, calculation for the local stability; Then in SMW pile and pre stress anchor design, calculate the stability of the structure and division; Then overall stability checking and seepage resistance, resistance to uplift the checking, etc.; Finally write the construction organization, briefly describes the items need to pay attention to in the construction process and construction of some of the standard, finally calculated the whole engineering project budget, to be prepared for the engineering construction. KEYWORDS: deep foundation pit，the pile anchor supporting，stiffened pile，pretressed anchorII目录摘要IABSTRACTII1工程概况1场地位置1土的工程地质条件1场地地下水条件12深基坑工程2深基坑工程的目前开展情况2支护结构设计要点和基坑支护设计的原那么2支护设计及施工的要点2基坑支护设计的原那么3支护结构的选用5支护结构的种类6放坡开挖6水泥土墙支护72.6.3 钢板桩支护92.6.4 SMW工法介绍9地下连续墙结构介绍10土钉墙介绍12锚喷支护介绍142.7 基坑降水15基坑降水的作用15基坑降水方法15本工程选用的支护结构16本基坑支护结构的选择16土方开挖173围护结构的设计19设计根本参数19土压力计算19土钉的构造和布置24土钉墙构造参数的选取24土钉的各项设计值的计算24土钉墙的各项性能验算283.3 组合加劲混凝土桩30计算原那么及方法30计算参数确实定31挡土构件的内力计算31组合加劲混凝土桩各项参数设计32预应力锚杆的设计与验算35锚杆材料的选用及其强度验算36锚杆长度设计36锚固段长度计算37锚杆的极限抗拔承载力验算37冠梁设计46腰梁设计47基坑整体稳定性验算474施工组织设计和监测51施工方法的选择51放坡开挖施工组织51技术准备51施工部署51施工方法51平安管理机构52土钉墙施工组织52施工准备52、施工人员、机械设备的选用和数量53土钉施工53土钉墙工程质量监测54土钉墙施工工艺流程54土钉墙施工考前须知55土方开挖55土钉墙质量检测标准554.4 加劲混凝土桩施工组织56施工场地布置56施工主要机械设备需求表56施工总进度安排564.4.4 加劲混凝土桩施工顺序57支护开挖时渗水处理57成桩时施工技术要点584.4.6 H型钢的插入584.4.7 H型钢的拔出59预应力锚杆组织施工59施工机械设备设备、人员一览59施工前准备60主要检验检测方案615基坑监测63监测基坑的目的和要求63监测的目的63监测的要求63监测的编制依据64监测内容和监测点确实定64监测方法65基坑内外情况65水平位移量的监测66监测时间和频率66监测仪器用量表676工程概预算68工程概预算的目的68材料需求量68工程概预算费用68参考文献70致谢71 41工程概况安高工程位于合肥市望江路和合作化南路交叉口处，是由安高投资有限责任公司进行开发建设。该场地北侧临近望江路，路边有供水管线和污水管线，基坑外侧有人防坑道，距离及标高见安高勘察报告-5.1m，局部有人防坑道；基坑东侧距离18m为已建住宅，人工挖孔桩根底，基坑外侧有人防坑道，距离及顶、底标高见勘察报告。件根据课程设计给出的资料，同时在网上查询并结合实际，取各土层详细参数如下表所示。表1-1土层情况土层名称土层厚度/m土层状态杂填土可塑或松散状态粘土夹粉质粘土可塑状态粘土硬塑状态粘土硬塑坚硬状态那么可根据实际情况设置，土的各项参数设置如下：表1-2土层的各项参数土层名称层厚(m)重度KN/m3内摩擦角()粘聚力C(KPa)杂填土155粘土夹粉土16.2粘土14.2粘土1815.1件由于场地位于合肥市，该地区土的工程地质条件较好，地下水位填土中上层滞水，故上表中的重度为水合土的总重度。2深基坑工程2.1深基坑工程的目前开展情况基坑工程问题是土木工程施工中的一个常见问题，也是地基处理和地下建筑工程施工中的一个传统的课题，而且也是个岩土综合性的难题，它除了需保证基坑在施工过程中的各工况的平安，同时也需要对支护结构以及基坑周围的土体变形的控制。它涉及了土力学中很典型的强度问题、稳定性及变形方面的问题外，还涉及土与结构共同作用的问题、基坑中的时空效应以及支护结构选择和计算方面的问题，所以不仅要保证基坑中施工作业平安，同时也要防止基体及坑外土体的移动带来的基坑周边环境的平安问题。当前，随着中国经济的高速开展，大量的人口从农村开始涌向城市，导致城市中的居民用房极度紧张，以前的低层建筑已经满足不了随着人口增加导致的住房面积的增加；同时随着社会经济的快速开展和施工技术的日趋成熟，大量的高层建筑、超高层建筑、大型建筑和超大型建筑的出现，以前传统的地基根底施工方法中的土方放坡开挖或采用适量钢板桩的支护方法已经很难对地下建筑结构的施工和周边环境的保护和平安起到理想的效果。故此大量的设计者、施工人员、科研人员以及其他相关行业的人员不断涌入，各种各样的施工方法和支护方式不断出现，在结合大量的工程实际施工实践的根底上，不断地犯错、不断的更正、不断地开展、不断地创造和创新，到今天已经在实践中摸索出多种比拟平安、经济、有效的支护方式。目前比拟常见的可分为三种形式：锚拉式、支撑式和悬臂式，其中可分成不同类型的支护结构，常见的支护结构有土钉墙支护、排桩或钢板桩支护、灌注桩支护、桩锚支护、水泥土搅拌桩墙围护和SMW工法桩支护。2.2支护结构设计要点和基坑支护设计的原那么2大多数情况下，支护结构除特别的地区或要求一般为临时性工程，故此要平衡经济和平安两个方面，在平安的前提下尽量节省工程造价，不能单一的考虑某一方面而无视另一方面。而且基坑大多数位于城市中，城市中的工程地质条件和周边环境条件比一般的地方更复杂一些，有各种不同类型的建构筑物、地下管线、泄水坑道和人防工程，故此一旦工程出现问题会给城市平安、交通和城市经济带来重大损失，因此在设计和施工时做到以下几点：充分了解基坑工程所在地的工程地质条件、水文地质条件和周边环境，根据实际要求制定出一个平安经济合理的支护方案和施工方案，并给出此方案支护结构的水平位移和周边土层的下陷沉降量的控制标准；在设计是，根据工程勘察报告和当地的设计施工经验综合选取和设计各项参数；在计算支护结构的水平位移和周围地层沉降时，应充分考虑各段支护结构的外加荷载和结构本身的特点，同时也要将施工工艺、土层开挖方式次序、支撑的选型等方面因数考虑进去；设计时还要清楚的知道在基坑施工时还有一些设计时不会出现的难题，故此设计人员应该和施工人员保持良好的沟通，全面充分的把握工程施工进度，及时处理出现的各种意外情况；在基坑施工过程中，设计人员应该提前制定好各种风险针对性方案，同时做好基坑监测工作，根据检测结果及时总结和上报，发现问题后立刻同设计人员、施工方和有关方面交流，一起分析并及时解决；严格根据设计方案和施工方案的要求进行施工，如需变更某总施工工艺或前后顺序应提前与设计方进行沟通，得到允许前方可变更。2应该规定设计使用的期限，其值根据实际情况而定；基坑支护时应满足以下功能：坑外建构筑物、城市地下管线、周围道路的平安和正常使用，基坑主体结构的正常施工和平安；在承载力极限状态和正常使用极限状态设计中，由于基坑深度的不一、外部附加荷载的不同、土层的工程地质条件和对周围沉降和支护结构的变形有不同要求时，应该按照不同剖面的具体情况，进一步分析计算，计算时应按其范围取最不利条件进行计算；支护结构的各项参数的设计在各种情况下都能满足承载力极限状态和正常使用极限状态，对支护结构施工及顺序有一定的要求；当基坑位于季节性冻土地区时，支护结构应考虑冻胀、冻融对基坑支护结构和基坑侧壁防护的影响；支护结构选择和各项参数确实定应该参照工程地区的经验或相近地区的经验进行选择，同时根据工程经验判断其合理性。2.3支护结构选型时的考虑因素基坑的大小、深度、平面尺寸和其形状；基坑所在地区土的工程地质条件和水文地质条件；基坑周围环境对基坑支护结构的变形、周围地层的沉降量控制的要求，基坑支护结构一旦失效所带来的后果和影响；施工工艺的便捷性、可行性和经济性；施工场地条件、施工机械作业条件和操作要求，施工地区季节对施工工程的影响；支护结构的平安性、可靠性和经济性。2.4基坑侧壁平安等级和基坑变形控制等级由?建筑基坑支护技术规程?JGJ 120-2021中的给出的一些数据和标准可可知，其平安等级可分成下表所示。表2-1基坑侧壁平安等级平安等级破坏后果0一级支护结构失效、土体过大变形对基坑周边环境或主体结构施工平安的影响很严重二级支护结构失效、土体过大变形对基坑周边环境或主体结构施工平安的影响严重三级支护结构失效、土体过大变形对基坑周边环境或主体结构施工平安的影响不严重表2-2基坑变形控制保护等级标准等级控制量的要求环境要求特级1.最大沉降h0.1%H；2. 最大位移x0.14%H；3. 重要性系数K2.2；当距离基坑10m内时，且周围有重要管线、人防坑道一级1. 最大沉降h0.2%H；2. 最大位移x0.3%H；3. 重要性系数K2.0离基坑12m内有比拟重要的建筑物、城市地下管线和其它需要保护的建筑续表2-2基坑变形控制保护等级标准二级1. 最大沉降h0.5%H；2. 最大位移x0.7%H；3. 重要性系数K1.5在基坑周边无重要建筑物、构筑物或其他建筑、管线等三级1. 最大沉降h1%H；2. 最大位移x1.4%H；3. 重要性系数K1.2在基坑周围没用需要保护的建筑或城市地下管线2.5支护结构的选用根据标准上表格可知：表2-3各类支护结构的适用条件结构的类型适用条件平安等级基坑开挖深度、周边环境条件、土的工程内别类和地下水条件支挡式结构锚拉式一级、二级、三级适用于较深的基坑1、排桩适用于可采用降水或截水帷幕的基坑；2、地下连续墙宜同时用作主体地下结构外墙，可同时用于截水；3、锚杆不宜用在软层和高水位的碎石土、砂土层中；4、当基坑周围地下的空间内有其它地下建筑结构时，锚杆锚固长度不能到达要求，不宜使用锚杆；5、当基坑周边的重要建筑物不允许存在损害时，而且受地下空间的限制，不宜采用锚杆支撑式适用于较深的基坑悬臂式适用于较浅的基坑双排桩当锚拉式、支撑式和悬臂式结构不适用时，可考虑采用双排桩支护结构与主体结构结合的逆作法适用于基坑周边环境条件很复杂的深基坑土钉墙单一土钉墙二级、三级适用于地下水位以上或经降水的非软土基坑，且基坑深度不宜大于12m当基坑的某个或一些潜在滑动面范围内内有建(构)筑物、重要的城市地下管线、，不推荐使用土钉墙支护预应力锚杆复合土钉墙当基坑位于地下水位以上或经人工降水措施的开挖深度小于15m的非软土基坑；基坑内为非软土时，基坑开挖深度不宜大于12m；当基坑内为淤泥质土时，其开挖深度要小于6m；不宜用在高水位的碎石土、砂土、粉土层中水泥土桩垂直复合土钉墙微型桩垂直复合土钉墙适基坑位于地下水位以上或经人工降水措施的开挖深度小于15m的非软土基坑；当基坑内为淤泥质土时，其开挖深度要小于6m重力式水泥土墙二级三级适用于淤泥质土、淤泥基坑，且基坑深度不宜大于7m放坡三级1 施工场地应满足放坡条件2 可与上述支护结构形式结合放坡开挖放坡开挖是指土方工程在施工过程中，为了防止土壁塌方，确保施工平安，当基坑开挖深度超过某个临界值或者填土高度超过某一高度时，应该在其边沿应处预留出的足够的边坡，这种支护方式为放坡。土方边坡的各项参数可用边坡的坡度和坡度系数两个值来表示。当为建筑基坑施工时，放坡应该从垫层的上外表开始。1挖沟槽土方放坡系数的具体规定如下：当开挖深度H1.0m，不需要放坡；当开挖深度1.0 H2.0m 取i=10.5进行放坡； 当开挖深度H 2.0 H4.0m取i=10.7进行放坡；当开挖深度4.0 5.0m时，需根据场地土的工程地质条件和土体稳定理论综合考虑是否进行放坡。表2-4详细放坡系数土壤的类别放坡深度m高于宽之比人工挖土机械挖土坑内作业坑上作业一、二类土1.20续表2-4详细放坡系数三类土1.50四类土2.02适用范围和其特点：工程场地周围开阔，周围无重要重大建筑物，地基土层工程地质条件较好，地下水位比拟低，基坑开挖过程中只要求稳定，对位移和基坑周围地层的沉降量无严格控制要求；施工方便快捷，所需工程机械简单，工程造价最低，但是由于土层的大量开挖，工程量较大，而且工程完工后需回填挖土，土方的回填量较大。水泥土墙是由水泥土桩之间相互搭接形成壁装、格栅状或拱状等截面形式的重力式挡土结构中的一种，它的支护原理是在墙体的自重和嵌入地下，利用基坑地面以下的嵌固深度所带来抗力对坑外侧壁土体进行加固的一种支护形式。水泥土墙支护不仅可以作为一种支护结构单独使用，当某些条件受到限制或不满足某种稳定性条件时，可以和钢板桩、预制桩、板桩等支护结构相结合，形成复合式支护结构。水泥土墙主要有水泥土桩组成，而水泥土桩有搅拌桩和旋喷桩两种，搅拌桩的造价比旋喷桩的工程造价低，一般只有在当某些地层中使用搅拌桩有很大施工难度时才会考虑使用旋喷桩，具体选用可根据实际情况进行选取。根据标准和经验可知：水泥土桩桩长 L=1.82.2H；墙宽B=0.60.8H ，式中H-基坑基坑开挖深度。1深层搅拌水泥土围护墙深层搅拌水泥土围护墙一般是用水泥系材料为固化剂，通过深层搅拌机械或其他机械采用喷浆施工的方法就地将土和利用喷砂机械喷出的水泥浆液进行强行搅拌，利用水泥浆液和软土之间所产生的一系列物理化学反响形成连续搭接形成各种设计截面的水泥土桩状加固挡土墙。它的作用机理和混凝土硬化机理区别很大，此方法施工时水泥浆液掺量少，而且水泥浆液是具有一定活性介质，另外水泥浆液与软土、粘土的作用速度较慢，作用过程复杂，在各种物质的相互作用下生产各种水合物，水合物中有一局部有发生离子交换和团粒化作用，故此在水泥土凝结后，水泥土的整体强度得到极大的提高。1深层水泥土墙的适用条件：基坑的开挖深度一般不大于5.0m；适用于加固淤泥质土、含水量较高而地基承载力小于150KPa的粘土、粉土、沙土等软土地基；对于泥炭土或土中有机质含量较高，酸碱度pH值较低7、初始抗剪强度很低23KPa的土，或土中含有氯化物、水铝石英等矿物及及地下水有侵蚀性时，加固效果很差，一般不建议使用。2深层水泥土围护墙的优点：施工过程中无振动，噪音污染小，挤土轻微，无泥浆废水等污染；施工机械和施工操作简单快捷，成桩的工期较短，整体工程造价较旋喷桩低；基坑开挖时时一般不需要额外的支护结构，而且由于水泥土墙具有的挡土挡水功能，基坑外侧不需设置降水点进行降水；水泥土墙的整体性好，具有良好的隔水抗渗能力，基坑内外侧可以存在一定的水位差；挡土墙顶面可以行使工程车辆，而且路面结构的存在同时有加强了水泥土墙的整体刚度；3深层水泥土围护墙的缺点：水泥土围护墙的水泥用量比其他支护结构用量大很多；墙体占地面积大，对施工场地有一定的要求；成桩后需要进过大约28天的养护期，到达一定的强度标准前方可进行土方的开挖工作；由于在成桩过程时对土体有一定的挤压作用，导致周围土体会出现一定的隆起或侧向移动，而且随着基坑开挖的进行，被动土压力的减小导致围护结构出现一定的侧向位移较，从而导致基坑周边土层发生沉降和变位。2高压旋喷桩高压旋喷桩的工作方式是：在钻机把带有喷嘴的注浆管钻至土层的设计深度或预定标高或先钻孔后将注浆管放道预定的土层，然后用高压将浆液或其他液体从喷嘴处喷射出，边喷射边旋转，使浆液和土体间进行混合搅拌，利用浆液和土层之间的物理化学反响形成水泥土桩体，对所需要进行加固的土层进行加固的一种支护形式。1高压旋喷桩的喷法可分为单管法、二重管法、三重管法、多重管法、干喷法等几种方法，可根据工程需要和土的工程地质条件进行合理地选用；喷浆可分为旋喷、定喷和摆喷三种。2)、高压旋喷桩的优缺点：高压旋喷桩的施工费用要远高于放坡开挖、高于深层搅拌水泥土桩，但是其方法能通过水泥浆和土之间的物理化学作用从而改变土地特性，极大的提高基坑中开挖时地基的抗剪强度，在基坑表层的外部荷载作用下不发生结构的破坏和较大的地层沉降现象；施工机械设备简单结构紧凑。同时机械的体积和占地较其他支护机械的小，能在很狭小的工程场地内工作，施工方便快捷，施工时机具的振动噪音十分小，不会对周边环境带来振动影响和噪音污染；操作容易，管理方便，速度快，效率高，材料来源广阔，本钱较低；可控制加固体的形状和加固范围；耐久性好，可用于永久性工程中；环保效果好，用于已有建筑物地基加固而不扰动附近土体。但对含有较多大粒块石、坚硬粘性土、大量植物根基或含过多有机质的土以及地下水流过大、喷射浆液无法在注浆管周围凝聚的情况下，不宜采用。 钢板桩支护钢板桩支护是一种常见的利用不同截面形状的钢板桩锁口相互搭接形成具有一定刚度围护结构。根据截面形状分为直板形、槽型、Z字形和其它形状的钢板桩。1常见的打桩方式分为三种：单独打入法；屏风式打入法；围檩式打入法。2钢板桩的适用范围和其特点：适用于软土、淤泥质土及地下水较多的地区；钢板桩由于其结构特点而具备不错的可靠性和耐久性，而且由于其刚度很大，在基坑回填后能再次从土中拔出反复利用；施工工艺方简单，施工方便，施工工期较短；但钢板桩一次性投入高，钢板桩比排桩和地下连续墙的支护刚度小，打桩时易于倾斜，钢板桩之间容易渗水和涌沙，开挖后钢板桩绕度变形较大；钢板桩施工时或者拔桩再次利用时机械产生的振动噪音污染大，同时很容易引起周边土体眼者基坑内部方向产生一定的位移量，从而导致基坑外部土层发生一定的沉降量；钢板桩的施工时间不受天气和季节等因素的影响。2.6.4 SMW工法介绍1SMW工法连续墙是有日本人创造并推广开来的，它是利用多轴钻掘搅拌机向土层钻入一定的深度，同时喷射出混凝土或其他介质等强化材料与图层一起反复搅拌凝结而成的，亦称为新型水泥土搅拌桩墙。在水泥土为凝结前在水泥土桩内插入H型钢或其它形状的钢板桩或钢管等，使之形成一种加劲复合围护结构，具有良好的受力和抗渗性能。(2)SWM工法的特点有：施工时对周围环境影响小，对周围土体不产生扰动，不会使周围地面出现沉陷的现象，不会导致基坑外房屋出现倾斜现象，道路交通出现破裂；由于施工中钻杆和搅拌这两者是反复进行的，土体与水泥强化剂之间能得到充分的搅拌连续作业的墙体无缝连接，故抗渗性能好；刚度大，支护效果好，废土外运量小；结构简单，施工快速便捷，工期短，平安环保无污染；由于型钢可拔出重复利用，本钱较低。(3)SMW工法适用范围：广泛应用于深基坑开挖施工，适用于它可在粘性土、粉土、砂土、砂砾土、100以上卵石及单轴抗压强度60MPa以下的岩层中，或周边有地面建筑、管线等不能产生位移的情况下，需进行垂直开挖的基坑围护中。地下连续墙结构介绍1地下连续墙概述地下连续墙施工方法，又称槽壁法diaphragm wall。首次出现在20世纪五十年代的意大利水库大坝中，60多年来随着科技的开展，地下连续墙施工方法得到了极大地开展，在水利水电等工程中逐渐得到推广，一直到建筑基坑工程、市政工程、桥梁交通工程和环保等部门。最开始时由于施工工艺等条件的限制其厚度初始尺寸一般小于0.6m，基坑开挖深度小于20m，但是由于科技、施工技术、施工设备的极大开展和水平多轴铣槽机的成功研制，地下连续墙的最低开挖深度达140m。我国于20世纪50年代末引进地下连续墙技术，到目前为止，不管是在工程实践中还是在理论研究方面都获得了成功。2地下连续墙施工方法：地下连续墙是在地面上采用一些特种挖槽机械，沿着开挖工程的周边线，在泥浆的护壁作用下，能顺利的开挖出一条到达设计要求的基槽，清槽后在槽内吊放钢筋笼并浇筑适当的材料而形成的一道具有截水、防渗、挡土和承重的连续的地下墙体。(3)地下连续墙分类 1按成墙方式：桩排式地下连续墙；槽板式地下连续墙；组合式地下连续墙。2按墙的用途：防渗式地下连续墙；临时挡土墙；永久挡土墙；作为根底用的地下连续墙。3按墙体材料：钢筋混凝土地下连续墙;塑性混凝土地下连续墙；固化灰浆地下连续墙；自硬泥浆地下连续墙：预制地下连续墙；泥浆槽地下连续墙；后预应力地下连续墙；钢制地下连续墙。4按基坑是否开挖：地下连续墙开挖；地下防渗墙不开挖。(4)地下连续墙的适用条件：基坑深度大于10m；软土地基或砂土地基；基坑周围有密集的建筑物，而且对周围地面沉降量有严格限制时；维护结构与主体结构相结，可以当做主体结构的一局部，同时对基坑支护结构的抗渗性有一定要求时；当施工方式为逆作法，内部的支撑和侧壁支护相结合时。(5)地下连续墙的优点：由于施工时机械振动小噪音低，故此工程对周边环境影响小，适于在城市施工能够紧邻相近的建筑物及地下管线施工，对沉降及变位较易控制；施工工期短、成效高，质量平安可靠，经济效益高；地下连续墙整体刚度大、整体性好，支护结构顶部可承受很大的荷载值和土压力，结构和地基变形小故此可用于超深围护结构和主体结构；地下连续墙施工方法的占地面积很小，当建筑红线内的面积很小时能充分利用有限的地面和空间，施工条件较低；由于地下连续墙为整体连续墙体，钢筋保护层厚度较大，故地下连续墙的整体耐久性、抗渗性能十分出众；可用于逆作法施工，有利于施工平安并且加快施工进度，降低造价；能轻松适应多种工程地质条件，适用范围十分广泛，从软弱的冲积地层到中硬的地层、密实的砂砾层，各种软岩和硬岩等所有的地基都可以建造地下连续墙；地下连续墙还可以当做刚性根底使用，由于实际情况的需要地下连续墙可以不纯粹的作为防渗防水深基坑围护墙使用，另外地下连续墙还可以代替桩根底、沉井或沉箱根底等根底在基坑支护中使用，承受更大荷载。5地下连续墙的缺点：在城市施工时弃土和废泥浆处理比拟麻烦，额外增大了工程施工量，假设处理不当还会对周围环境造成新的污染；地下连续墙假设单纯作为临时性挡土结构的整体工程造价较钢板桩等一类可拔出重复利用的围护结构高；地下连续墙从理论上讲可适用于各种地层，但最适应的还是软塑、可塑的粘性土层，如果施工方法不当或地层条件复杂时会增加施工难度和工程造价；每段连续墙之间由于施工的先后顺序，其接头处的质量比拟难于控制，容易造成不对齐和漏水问题，墙面虽可保证垂直度，但比拟粗糙，但假设对墙面要求较高的还要墙面处理或另作衬壁，增加施工工作量；槽壁坍塌问题。如地下水急剧上升，护壁泥浆液面急剧下降，有软弱疏松或砂性夹层以及泥浆性质不当，施工管理不到位等原因都有可能引起槽壁坍塌。土钉墙介绍(1)土钉墙的概念及开展土钉墙是一种边坡稳定式原位土体加筋技术，将基坑边坡通过钢筋制成的土钉插入土体与周围土体牢固粘结形成符合土体进行加固，并在边坡外表铺设一道钢筋网在喷射一层硂面层构成类似重力式挡土墙的支护结构。土钉支护属于土体加筋技术soil reinforcement的一种，是20世纪70年代开展起来的一种新型挡土结构，一般用于土方开挖工程和边坡稳定维护中，80年代末引入国内，主要用于治理滑坡、隧道深基坑的工程支护等大型土木工程中，90年代逐渐应用于工程建筑的深基坑工程的支护结构中，并得到越来越广泛的应用。(2)土钉的作用机理：土钉对复合土体起箍束骨架作用制约土体变形并使复合土体构成一个整体；土钉与土体形成的复合体除共同承当外荷荷载和土体自重应力，土钉还起分担作用，由于土钉有很高的抗拉抗剪强度，所以土体进入塑性状态后，应力逐渐向土钉转移，土钉分担作用更为突出；土钉起着应力传递与扩散作用推迟开裂区域的形成和开展；土钉对坡面变形的约束能力:在坡面上插入土体的土钉和焊接形成的钢筋网喷射砼面板限制了应坡面开挖而导致的荷载卸除荷而发生的膨胀变形，加强了边界约束的能力。(3)土钉墙的构造要求：土钉墙墙面坡度不宜大于；土钉必须和面层有效连接，应设置承压板或加强钢筋等构造措施，承压板厚度不小于70mm，加强钢筋应与土钉钢筋焊接连接；土钉的布置方式呈矩形或梅花形布置，长度宜为开挖深度的倍，间距宜为12m，与水平面夹角宜为520；土钉钢筋一般采用的是HRB335或HRB400级两种钢筋，钢筋直径宜一般在1632mm之间，土钉的钻孔直径一般在70120mm之间，钢筋长度一般不小于400mm；土钉墙注浆材料一般采用水泥浆或水泥砂浆水泥浆，其水灰比宜为0.5，水泥砂浆配合比宜为1：12，水灰比以为0.380.45，并参加适量的速凝剂和减水剂，两者其强度等级一般不应低于M10；面层喷射混凝土强度等级不宜低于C20，面层厚度不宜小于80mm；面层宜配置钢筋网，钢筋直径宜为610mm，间距宜为150300mm；钢筋保护层厚度不宜小于20mm；土钉墙坡面上下段钢筋网搭接长度应大于300mm。4土钉墙的适用范围：基坑侧壁平安等级为二三级，周围不具备放坡条件，临近无重要建筑和地下管线，基坑外地下空间允许锚杆和土钉占用；土钉墙支护适用于地下水位以上或经过人工降水后有一定粘性的砂土、粘性土、粉土、黄土、杂填土，和微胶结砂土等具有一定临时自稳能力的土层的基坑开挖支护；土钉墙支护的基坑开挖深度适宜在512m，一般不超过12m，当场地土层特别好时或与有限放坡、护坡桩、预应力锚杆联合支护形成复合土钉时，深度可适当增加；土钉墙支护不宜用于含水量大的粉细砂层和砂卵石层，不宜用于没有临时自稳能力的淤泥、淤泥质土和饱和软土。5土钉墙的优缺点：1优点：土钉墙施工材料用量和工程量少，施工便捷快速，噪音小；施工设备体积较小，移动方便，操作方法简单；土钉墙尽可能的保持并提高基坑侧壁土体的自稳能力；土钉墙提高边坡整体稳定和边坡承受坡顶超载能力，增强土体破坏延性对土层的适用性强，结构轻巧柔性大，有良好的抗震性能。2缺点：土钉墙施工需要较大的施工地下空间；土钉支护的变形较大，不宜用于对基坑变形有严格要求的基坑工程；不适宜用在软土和松散砂土的基坑工程；土钉支护假设作为永久性结构需考虑耐久和锈蚀等问题。锚喷支护介绍1锚喷支护概况：锚喷支护是采用锚杆、喷射混凝土、钢筋网喷射混凝土、锚杆喷混凝土或锚杆钢筋网喷混凝土等作为加强和利用围岩自身承载力的支护措施。2喷锚支护常见的结构形式：锚杆喷射混凝土支护: 用于有一定稳定性、有一定自承能力的软岩,如硬度较大的煤、泥岩、砂质泥岩等；锚喷挂网支护:用于强度较低、松软破碎、风化较快的软岩,如煤、炭质泥岩及节理细密的泥岩等；锚喷U 型钢可缩架:常用于受构造力影响较集中的断层、破碎带及陷落柱中的施工；锚喷网+ U 型可缩支架联合支护:常用于地应力较大或膨胀变形较严重的软岩地层；高强锚杆+锚索联合支护:常用于厚度较大的煤层中开拓施工。3喷锚支护中锚杆的作用：起到悬吊、挤压等作用，防止围岩松动范围进一步扩展；锚杆注浆能加固围岩，可以增大岩体的内聚力和内摩擦角，提高围岩强度，使围岩胶结成一个整体，成为支护结构的一局部。4喷射混凝土作用：对于任何喷面都能与围岩紧密粘结，起到薄拱的作用，即能对围岩提供抗力，又能提高围岩的承载力，抵抗围岩的变形；喷射混凝土可以充填张开的节理、裂隙，结固岩体，增强岩体的整体性；喷射混凝土可填平围岩软弱带坍塌处，与两侧硬岩粘结，起到加固软弱带的作用；能够封闭岩土表层，防止围岩风化。漏水，防止裂隙、断层等破碎带的增大。5锚喷支护的优缺点：1优点：锚喷支护施工快速便捷，能及时对岩土体进行加固处理；支护效果好，劳动强度低，施工设备简单易于操作；适应性强，作用范围广，能和各种支护结构结合使用，通过改变锚杆长度、直径、间排距、锚杆端部的桁架联系，结合锚索、梯子梁、喷砼等根本适用大局部范围。2缺点：支护范围有一定的局限，对于冲击围岩、大变形围岩软岩，没有特别好的效果；相对于一些支护结构，工程造价较高，材料不可重复使用。2.7 基坑降水随着基坑底开挖，坑内地层会随着开挖深度的加深而不断降低，当其开挖面低于地下水位时，由于土层的含水层被破坏，地下水会不断地涌入渗入到基坑内，导致基坑内部有大量的积水，另外由于下雨天气等原因也会导致坑内有一定的积水。而坑内积水的存在，不仅给施工带来一定不利影响，同时由于积水的增多导致土层含水量的增加，大大降低了支护土体的整体刚度和强度，有可能导致基坑支护体系发生较大的变形和周围地面发生较大的沉降。在选择降水方式时应该根据工程实际来进行综合考虑，并考虑以下几种因素：基坑的开挖面积、基坑的开挖深度、基坑处各土层的物理力学性能指标、基坑开挖方式、坑边周围环境的复杂程度等。防止基坑底面和坑外周围的水流入或渗入基坑内，保持坑内土体尽量的枯燥，时施工能顺利便捷的进行，不受积水的影响；减小基坑底部和基坑侧壁土层的含水量，尽量控制积水对各土层物理力学各项性能的影响，将影响控制在可接受范围内；降低地下水位，提高土层的固结程度，降低土层中的孔隙水压力大小，提高土体的有效抗剪强度；防止因土层的开挖而导致的基坑底部土体的隆起和破坏；增加基坑整体稳定，提高支护体系的有效支护效果，防止坑壁出现较大的侧向位移和周围地面出现较大沉降。基坑降水方式可分为降低地下水位和隔离地下水两种，其中降低地下水位可分为重力式降水即排水沟和集水井降水和强制性降水即井点降水；隔离地下的方法一般采用设置防渗帷幕来到达要求，而防渗帷幕一般采用地下连续墙、相互搭接的水泥土桩等具有较高抗渗能力的一个整体。1集水井降水：在开挖基坑时，沿坑底周围或中央开挖排水沟，在沟底设置集水井，使坑内积水流向集水井然后用水泵抽走。其施工工艺简单、快速，其整体造价低。但是当基坑底层位于不透水层，而不透水层下为承压蓄水层时，可能导致坑底发生涌冒现象，而且坑内容易产生含大量流沙的土层。2井点降水人工降低地下水：基坑开挖前，在其周围设置一定数量的井点管，然后将其中的地下水抽走时地下水位降到基坑底面以下的方式。其降水效果好，能从根本上防止流砂的产生，但是其工程造价较高，对周边环境影响较大。井点降水可分为：轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点和深井井点等，其降水范围如下表所示：表2-5降水类型及适用范围降水方式土层渗透系数md降水深度m适用土层单级轻型井点1206粉质粘土、粉土、粉砂、细砂、中砂、砾砂、砾石等多级轻型井点12020粉质粘土、粉土、粉砂、细砂、中砂、砾砂、砾石等喷射井点1206粗砂、砾砂、砾石深井井点18015中砂、粗砂、砾砂、砾石本工程选用的支护结构.1本基坑支护结构的选择由于本基坑位于合肥市望江路与合作化路交界处，基坑开挖深度为14.415.1m，场地北侧临近望江路，路边有供水管、污水管，坑外还有人防坑道，距离15m处为已有建筑，结合上述的几种支护结构进行比照，而且本工程的侧壁平安等级为一级，施工通道处坡顶附加荷载设计值为30KPa，其余处坡顶附加荷载值为10KPa，故此基坑采用复合土钉墙中的土钉墙+预应力锚杆+组合加劲混凝土桩支护相结合的方式进行基坑支护。.2土方开挖1土方开挖是工程初期以至施工过程中的关键工序。将土和岩石进行松动、破碎、挖掘并运出的工程。按岩土性质，土石方开挖分土方开挖和石方开挖。按施工环境是露天、地下或水下，分为明挖、洞挖和水下开挖。在水利工程中，土方开挖广泛应用于场地平整和削坡，水工建筑物地基开挖，地下洞室开挖，河道、渠道、港口开挖及疏浚，填筑材料、建筑石料及混凝土骨料开采，围堰等临时建筑物或砌石、混凝土结构物的撤除等。2土方开挖的方式在土方开挖工程过程中，目前较为常见的方法有五种，分别是直接式土方开挖、有支护式土方开挖、盆式土方开挖、岛式土方开挖以及逆作法土方开挖。在具体工时，应该根据实际情况和工程需要进行斟酌选择。如果基坑内没有内支撑或无法进行内支撑，那么土方开挖时，需要根据标准中的方式进行土方开挖，应该分层开挖，垫层开挖时应该现挖现浇；当基坑内存在在支撑结构时，应遵循“开槽支撑、先撑后挖、分层开挖、严禁超挖的原那么，其垫层也应该在整体开挖后开挖并马上浇筑。由于基坑位于市区，坑内没有内支撑，故此采用分层开挖式进行土方开挖。3土方开挖平安措施在职工组织设计中，要有单项土方工程施工方案，对施工准备、开挖方法、放坡、排水、边坡支护应根据有关标准要求进行设计，边坡支护要有设计计算书。人工挖基坑时，操作人员之间要保持平安距离，一般大于25M；多台机械开挖，挖土机间距离应大于10m，挖土要自上而下，逐层进行，严禁先挖坡脚的危险作业。挖土方前对周围环境要认真检查，不能在危险岩石或建筑物下面进行作业。基坑开挖应严格按要求放坡，操作时应随坡的稳定情况，发现问题及时加固处理。机械挖土，多台阶同时开挖土方时，应验算边坡的稳定。根据规定和验算确定挖土机高边坡的平安距离。深基坑四周设防护栏杆，人员上下要有专用爬梯。运土道路的坡度、转弯半径要符合有关平安规定。爆破土方要遵守爆破作业平安有关规定。4施工准备施工图纸的审阅、分析，及施工方案的拟定。当地的水文、气象条件的了解。施工场地的地质条件的了解。 施工范围内的建筑物及管线埋设情况。 绘制土方开挖的平面图和横断面图。3围护结构的设计3.1设计根本参数由于本基坑坑底位于第四层黏土层中，地下水为填土中上层滞水，下面的重度等位饱和状态下的各根本参数。表3-1各土层的参数一览表土层名称层厚(m)重度KN/m3内摩擦角()粘聚力C(KPa)杂填土155粘土夹粉土16.2粘土14.2粘土1815.13.2土压力计算1由于基坑周围坡顶出有附加荷载，其值大小为q=10KPa根据标准可按照朗肯土压力计算理论计算各土层的主动、被动土压力，公式如下所示：主动土压力系数：Ka=tan245-2(3-1)被动土压力系数：Kp=tan245+2(3-2)由于土层重度为饱和重度，所以主动土压力计算公式为：eai=q+ihiKai-2CiKai(3-3)被动土压力：epi=q+ihiKpi+2CiKpi (3-4)式中:q地面超载设计值；土层的内摩擦角；i土层的饱和重度；Ci土层的粘聚力；Kai主动土压力系数；Kpi被动土压力系数；第一层杂填土：将 =15，=17.8 KNm3 ， c=5.0 KPa ， H=2.5m杂填土主动土压力系数Ka1=tan245-2=tan245-152=0.589Ka1=0.767ea1上=qKa1-2cKa1=10*0.589-2*50.589=-1.78 KPaea1下=q+1H1Ka1-2cKa1=24.43 KPa第二层粘土夹粉质粘土：=16.2，=20.0KNm3，c=11.8 KPa ，H=3.5m , 粘土夹粉土主动土压力系数Ka2=tan245-2=tan245-16.22=0.564 Ka2=0.751ea2上=q+1H1Ka2-2c2Ka2=13.02 KPaea2下=ea2上+2H2Ka2=52.5 KPa第三层粘土：=14.2，=19.4KNm3，c=21.1KPa ，H=3.5m；第三层粘土主动土压力系数Ka3=tan245-2=tan245-14.22=0.606Ka3=0.778ea3上=q+1H1+2H2Ka3-2c3Ka3=42.62 KPaea3下=ea3上+3H3Ka3=83.77 KPa第四层粘土：=15.1，=20.2 KNm3，c=24.5 KPa ，H=18m；第四层粘土主动土压力系数：Ka4=tan245-2=tan245-15.12=0.587(K_a4 )=0.766ea4上=q+1H1+2H2+3H3Ka4-2c4Ka4=75.4 KPaea4下=ea4上+4H4Ka4=288.83 KPa被动土压力系数Kp4=tan245+2=tan245+15.12=1.70Kp4=1.31ep4上=2c4Kp4=64.19 KPaep4下=4H4Ka4+2c4Kp4=682.31 KPa图3-1土压力分布简图2求土压力合力及作用点位置主动土压力强度零点位置z02.5-z0=1.7824.43解得：z0=0.17 mEa1=1224.432.5=30.54 KNmha1=132.5=0.83 mEa2=1213.02+52.503.5=114.66 KNmha2=hi32eai上+eai下eai上+eai下=3.53213.02+52.5013.02+52.50=1.40 mEa3=1242.62+83.773.5=221.18 KNm ha3=hi32eai上+eai下eai上+eai下=3.53242.62+83.7742.62+83.77=1.56 mEa4=1275.4+288.8318=3278.97 KNmha4=hi32eai上+eai下eai上+eai下=183275.4+288.8375.4+288.83=7.24 mEp4=1264.19+682.3118=6718.5 KNmhp4=hi32epi上+epi下epi上+epi下=183264.19+682.3164.19+682.31=9.77 m图3-2土压力合力及其作用点位置分布土钉的构造和布置土钉墙构造参数的选取根据给出的课程设计资料选取土钉墙的水平倾角为63.4，取放坡系数I=mm，采用机械不注水成孔，第一排土钉的主动土压力为：ea1k=1h1+q-2cka1=5.56 KPa第二排土钉的主动土压力为：ea2k=1h2+q-2cka1=16.04 KPa土钉的各项设计值的计算1折减系数和受拉荷载标准值的计算1.250TjkTuj(3-5)Tjk=eajksxjszjcosaj(3-6)=tan-k21tan+k2-1tantan2(45-k2)(3-7)上式中：Tjk第j根土钉受拉荷载值；荷载折减系数；eajk第j根土钉处的基坑水平荷载标准值；sxj，szj第j根土钉与相邻土钉的水平、竖直间距；aj第j根土钉与水平面的夹角；土钉墙坡面与水平面的夹角；k土钉所在土层的内摩擦角。由于土钉所在土层都在第一层土中，将第一层杂填土的各项参数带入得：1=tan-121tan+12-1tantan2(45-12)=tan63.4-1521tan63.4+152-1tan63.4tan2(45-152)=0.4491.226-0.5070.588=0.55土钉1和土钉2都在同一土层，故：1=2=0.55土钉1的受拉荷载标准值为：T1k=1ea1ksx1sz1cos1=0.555.561.51.5cos15=6.88KN土钉2的受拉荷载标准值为：T2k=2ea2ksx2sz2cos2=0.5516.041.51.5cos15=20.55KN2计算土钉的抗拉承载力设计值Tuj=1.25Tjk(3-8)上式中：Tuj第j根土钉的抗拉承载力设计值；基坑侧壁重要性系数，本基坑侧壁为一级，取1.1；Tjk第j根土钉的受拉荷载标准值；得：Tu1=1.25Tjk=1.251.16.88=9.46KNTu2=1.25Tjk=1.251.120.55=28.26KN3计算土钉的长度根据标准中公式Tuj=1sdnjqsiklj(3-9)得lj=Tujsdnjqsik(3-10)上式中：s土钉的抗拉抗力分项系数，取1.3；dnj 第j根土钉的锚固直径；qsik土钉与第j层土体与锚固体极限摩擦阻力的标准值，查标准得qs1k=10.0KPa，qs2k=50.0KPa；lj第j道土钉在直线外穿越I 层土的长度；由上面公式可以计算得：l1=Tujsdnjqsik=9.461.33.140.110=3.91ml2=Tujsdnjqsik=28.261.33.140.150=3.34m4计算土钉自由端长度自由端长度公式为：Lji=H-Zisinsin-+2/cos（90-+2）(3-11)上式中：Lji第I 根土钉自由端的长度；H基坑的开挖深度；土钉墙坡面与水平面的夹