地鐵基坑開挖支護工程設計方案

1 地鐵 基坑 開挖支護 工程設計方案 第一章 工程概況 第一節(jié) 工程概述 工程名稱：北京市地鐵八號線 01 標段 (西三旗車站 )基坑開挖支護工程。 工程概況：西三旗站是北京地鐵 8 號線二期工程第三座車站，位于西三旗路和西三旗東路十字路口處。在西三旗東路下南北向布置，為 8 號線首批開工車站。 車站所處十字路口東北角有北新家園、新康園小區(qū)、建材城西里小區(qū)和新材醫(yī)院；東南角為北新建材集團，規(guī)劃為商業(yè)用地；西北角為中國石油天然氣集團直屬機關黨校、新龍批發(fā)市場；西南角有育新花園小區(qū)、首師大附屬育新學校。 西三旗路交通繁忙，路下管線 復雜，道路規(guī)劃紅線寬 45m，主路寬 16m，雙向 4 車道，路口西側(cè)局部段雙向 6 車道，目前已經(jīng)實現(xiàn)規(guī)劃；西三旗東路規(guī)劃紅線寬 40m，路口北段現(xiàn)狀道路寬 10m，路口南段現(xiàn)狀道路寬 4m，未實現(xiàn)規(guī)劃。 第二節(jié) 工程地質(zhì)條件 一、氣象概況 北京地區(qū)屬于溫暖帶大陸性半濕潤 半干旱季風氣候，受季風影響形成春季干旱多風、夏季炎熱多雨、秋季秋高氣爽、冬季寒冷干燥、四季分明的氣候特點。近幾年平均氣溫為 ，極端最高氣溫 ，極端最低氣溫 。全市多年平均降水量為 626水量的年變化大，年內(nèi)分配 也不均，汛期（ 68 月）降水量約占全年降水量的 80%以上。旱澇的周期性變化較明顯。 二、地形地貌 本合同段線路位于永定河沖積扇的中下部，土層以新沉積層、第四紀沖洪積沉積土層為主。擬建工程所處地勢基本平緩，地面以市政道路為主，路面平坦，地面標高為 37 40m。 三、工程地質(zhì) 施工場地范圍內(nèi)的土層主要有人工填土層、新近沉積層、一般第四紀沖洪積沉積層。車站主要位于粉土和粘土層，底板位于粉質(zhì)粘土層。 2 鉆孔孔口地面高程介于 均 第三節(jié) 水文地質(zhì)條 件 一、地下水類型 擬建場地下 38m 深度范圍內(nèi)主要揭露了 3 層地下水，第一層為臺地潛水，第二層為層間水，第三層為潛水承壓水。 第一層：臺地潛水，初見水位埋深 對標高 對標高 下水的主要補給來源是大氣降水入滲、地下管道滲水及居民生活用水，主要排泄方式為側(cè)向逕流及向下越流補給。該層水在場地北側(cè)較連續(xù)分布，在場地南側(cè)僅部分地段有分布。 第二層水：層間水，主要含水層為粉土 2、粉砂 3、細砂 4，初見水位埋深 對標高 止水位埋深 對標高 下水主要接受側(cè)向徑流及越流補給，以側(cè)向徑流的方式排泄。該層水在整個場地范圍內(nèi)連續(xù)分布。 第三層水：潛水承壓水，主要含水層為中砂 5，初見水位埋深 對標高 止水位埋深 對標高 層水具有微承壓性，在整個場地范圍內(nèi)連續(xù)分布，由于位于基坑開挖深度以下，對基礎施工影響不大。 二、地下水的腐蝕性評價 本次勘察在 孔中共采取地下水試樣 6 組，在室內(nèi)對其做了腐蝕性測試，根據(jù)其測試結果，依據(jù)巖土工程勘察規(guī)范（ 0021 2001）第 及鐵路混凝土結構耐久性設計暫行規(guī)定（鐵建設【 2005】 157 號） 有關條款，判定地下水對基礎材料的腐蝕性見下表： 表 1下水的腐蝕性評價 孔號 取水 深度 （m） 取水 日期 對建筑材料的腐蝕性 砼 鋼筋砼中鋼筋 （干濕交替） 鋼筋砼中鋼筋（長期浸水） 鋼結構 弱腐蝕性 弱腐蝕性 弱腐蝕性 弱腐蝕性 3 弱腐蝕性 弱腐蝕性 經(jīng)綜合分析判定，擬建場地地下水對砼結構不具腐蝕性，在長期浸水情況下對鋼筋砼結構中的鋼筋不具腐蝕性，在干濕交替的情況下對鋼筋砼結構中的鋼筋具弱腐蝕性，對鋼結構具有弱腐蝕性。 本次勘察并在 代表性土試樣 4 組，做了土的腐蝕性測試，結果詳見附件 “土的浸出液分析報告 ”，根據(jù)巖土工程勘 察規(guī)范（ 0021 2001）第 判定，場地土對砼及鋼筋砼結構中的鋼筋均不具腐蝕性。 3、歷年最高水位 : 擬建場地歷年最高地下水位曾接近自然地面，絕對標高 右，近 3 5 年最高地下水位絕對標高為 右?？垢∷豢砂礆v年最高水位絕對標高 行設計。 第四節(jié) 抗震設計 1、抗震設防烈度 根據(jù)中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖（ 2001）和建筑抗震設計規(guī)范（ 2001）附錄 D 及鐵路工程抗震設計規(guī)范（ 合考慮，擬建 場區(qū)的抗震設防烈度為 8 度，設計地震分組為第一組，設計基本地震加速度值為 2、建筑場地分類 本次勘察在 孔中分別進行了全孔波速測試，經(jīng)實測其 25m 深度范圍內(nèi)土層等效剪切波速值分別為 236 m/s、 s、 s 和 s，根據(jù)鐵路工程抗震設計規(guī)范（ 2006）第 判定，場地土類型為中軟土，場地類別為 類。 3、液化判別 根據(jù)鐵路工程抗震設計規(guī)范（ 2006）附錄 B 進行判別，擬建場地地面下 20m 深度范圍內(nèi)的飽和粉土及砂土不液化。 第五節(jié) 護坡設計參數(shù) 地面超載按 q=30慮。 基坑支護后剖面變形按 1 級控制。 車站深度范圍內(nèi)土層主要參數(shù)如下表： 表 1層參數(shù)表 4 層號 土類名稱 重度 粘聚力 內(nèi)摩擦角 厚度 (kN/(度 ) （ m） 素填土 2 粉土 2 粉土 粉質(zhì)粘土 2 粉土 4 細砂 粉質(zhì)粘土 粉質(zhì)粘土 ：基坑周邊按強夯后考慮參數(shù)取值。 第二章 基坑支護結構設計 第一節(jié) 施工方法的論證 目前國內(nèi)地鐵車站施工主要方法有明挖法、蓋挖法、暗挖法，每種方法都有其適用條件及優(yōu)缺點，結合本車站現(xiàn)場選定站位實際情況，對以下三種方法進行多方面比較，具體優(yōu)缺點詳見下表。 表 2車站常用施工方法比較表 項 目 明挖法 蓋挖法 暗挖法 對地面交通影響 大，需中斷交通 較大，需短期占部分道路 對交通無影響 對地下管線影響 大，管線改移多 部分管線需要改移 不需改移管線 施工技術 成熟 成熟 成熟 施工難度 小 較小 大 工程質(zhì)量 好 較好 一般 防水質(zhì)量 好 較好 一般 地面沉降 小 小 稍大 擾民程度 大 較大 小 施工工期 短 較短 長 土建造價 低 較高 高 西三旗站所處站位，地下管線及道路有導改條件，通過地上、地下情況分析 5 比較，車站主體及附屬皆采用明挖 法施工。 第二節(jié) 圍護結構型式的選擇 一、基坑等級及變形控制標準 本車站標準段基坑寬度 ，基坑深度約 ，基 坑附近無特殊建構筑物需要防護，根據(jù)基坑規(guī)模與周邊環(huán)境條件及北京地鐵 8 號線二期工程技術要求，本明挖基坑變形控制等級為一級，基坑變形控制標準為 :地面最大沉降量 ；圍護結構最大水平位移 ，且 30 二、 基坑圍護結構方案比選 基坑圍護結構形式和地下水的治理措施不僅是地下結構施工的需要，也是保證地面建筑物和地下管線安全的關鍵環(huán)節(jié)，必須綜合治理，統(tǒng)籌考慮方可達到預 期目的 。 表 2圍護結構方案比較表 圍護結構型式 優(yōu) 點 缺 點 經(jīng)濟性 放坡開挖 1、施工簡單，不需要大型設備。 2、施工進度快。風險小。 3、材料用量和工程量小，造價低。 4、土體位移小，采用信息化施工可確保工程和施工安全。 1、對地層土質(zhì)條件要求較高。 2、需要場地加大，基坑深度不能過大。 3、地下水位高時施工難度大。 造價最低 鉆孔咬合 樁 1、可根據(jù)基坑深度，調(diào)整樁 徑等參數(shù)， 2、對地層地質(zhì)條件、基坑深淺等條件適應性好； 3、結構剛度好，對地面沉降控制好。 1、成孔需專門設備； 2、施工工藝較復雜。 造價適中 地下連續(xù)墻 1、整體性好，穩(wěn)定性強；可作為永久性結構； 2、漏水點少，滲漏易處理； 3、剛度大，地面沉降小。 1、需要專門的成槽設備； 2、需要足夠的施工場地； 3、對城市環(huán)境污染大。 造價相對較高 鉆孔樁基坑外降水 1、適用多種地層，施工進度可控制； 2、可根據(jù)基坑深度調(diào)整設計參數(shù)，滿足強度和剛度要求； 1、對城市 環(huán)境有一定影響； 2、施工工藝較復雜。 造價相對較低 6 3、基坑外降水，地下水位低時優(yōu)勢明顯； 土釘墻 1、設備簡單，操作方便，施工所需場地小，施工干擾少。 2、材料用量和工程量小，造價低。 3、土體位移小，采用信息化施工可確保工程和施工安全。 1、應具有較好的工程及水文地質(zhì)條件。 2、適用于深度小于 15m 的基坑。 造價低 經(jīng)比對及施工經(jīng)驗結合此工程環(huán)境得知采用鉆孔灌注樁具有以下技術優(yōu)點： （ 1） 施工時基本無噪音、無振動、無地面隆起或側(cè)移，因此對環(huán)境和周邊建筑物危害??； （ 2）大直徑鉆孔灌注樁直徑大、入土深； （ 3） 對于樁穿透 的圖層可以在空中作原位測試，以檢測土層的性質(zhì)； （ 4）擴底鉆孔灌注樁能更好地發(fā)揮樁端承載力； （ 5） 經(jīng)常設計成一柱一樁，無需樁頂承臺，簡化了基礎結構形式； （ 6）鉆孔灌注樁通常布樁間距大，群樁效應??； （ 7）施工設備簡單輕便，能在較低的凈空條件下設樁； （ 8）鉆孔灌注樁在施工中，影響成樁質(zhì)量的因素較多，質(zhì)量不夠穩(wěn)定，有時候會發(fā)生縮徑、樁身局部夾泥等現(xiàn)象，樁側(cè)阻力和樁端阻力的發(fā)揮會隨著工藝而變化，且又在較大程度上受施工操作影響； 三、鋼支撐和錨索施工比較 （一） 施工工藝 支撐和錨索的 施工工藝都比較成熟，在深基坑支護中，挖掘機操作需 避 讓支撐，而錨索不需要。但錨索需要一定的地下空間，這對于市政工程是一的非常的局限條件，并不在任何地方都可以用錨索支護。待基坑施工至基底開始施工結構時，需要向基坑內(nèi)運輸工程材料，在調(diào)裝的過程中，支撐有著很大的限制與不便。支撐安裝工人需要經(jīng)過專業(yè)的培訓才可以上崗，危險系數(shù)較大。 （二） 施工工期 支撐施工時土方將不能同時進行開挖，而錨索在到達設計標高以后，可以多臺同時作業(yè)，這期間土方還可以繼續(xù)施工，不影響工程進度。但漿液齡期需要大概 4 天的時間，土方開挖需要給 張拉留出工作面。 （三） 體系效果 從監(jiān)控量測的數(shù)值反映和對比，兩種支護體系效果均比較理想，樁體的側(cè)向位移都在 3內(nèi)。 經(jīng)過比較并根據(jù)已對該工程地質(zhì)條件、基坑開挖深度及周邊環(huán)境的特點的分析，選擇基坑支護方案時充分考慮影響邊坡穩(wěn)定性安全的不利因素，同時兼顧經(jīng)濟、高效的原則，該工程基坑支護方案擬采用鉆孔灌注樁加錨桿結合支護。 第三節(jié) 基坑支護中荷載的計算 7 一 、荷載與組合 結構自重：鋼筋混凝土自重按 25kN/ 水土側(cè)壓力：砂、卵石層水土分算，粘性土層水土合算，施工期間按朗肯公式計算其主動土壓力 。 施工荷載：按0 =30。 二、水平荷載標準值 （一）砂土的水平荷載標準值 對砂土計算點位于地下水位以上時按式下式計算： a v a ai i z K(220a t a n ( 4 5 )2 (2式中第 v 作用于 計算點深度 (m)； i第 0）。 （二） 粉土水平荷載標準值 對于粉土及粘性土 ，水平荷載標準值按下式計算： a i a i i ip r z K c K(2第 計算點深度 (m)； 三軸試驗當有可靠經(jīng)驗時可采用直接剪切試驗確定的第層土固結不排水不（快）剪粘聚力標準值 ( 式中2算。 （三） 工程中土層水平荷載標準值 求土層加權的 值按下式計算： ( 1 . 8 2 . 6 3 2 . 3 0 . 72 . 4 2 . 5 3 ) 1 8 . 30 . 4 5 72 4 . 51 8 2 4 2 5 2 2 2 63 5 2 2 2 3t g t g t g t g t g t gt g t g t g 得由式 2 8 022 . 5t a n 4 5 t a n 4 5 0 . 4 122 。 表 2軸試驗聚力標準值 土層 素填土 2 粉土 2 粉土 粉質(zhì)粘土 2 粉土 4 細砂 粉質(zhì)粘土 粉質(zhì)粘土 10 17 6 0 21 21 加權 c 8 1 . 8 8 2 . 6 1 0 3 1 7 2 . 3 6 0 . 7 2 1 1 1 . 8 / 2 4 . 6 1 4 . 5 綜上按式 (2算得出水平荷載標準值計算結果下表 2 表 2平荷載標準值 土層 素填土 2 粉土 2 粉土 粉質(zhì)粘土 2 粉土 4 細砂 粉質(zhì)粘土 粉質(zhì)粘土 m） 8.3 14.5 水平抗力標準值 根 據(jù)建筑基坑支護技術規(guī)程（ 99）， 基坑內(nèi)側(cè)水平抗力標準值 9 粉土及粘性土基坑內(nèi)側(cè)水平抗力標準值宜按下式計算： p k p k p k p= + 2j j i i c K(2式中作用于基坑底面以下深度處的豎向應力標準值 ( 第 第 i 層土的被動土壓力系數(shù)應按下式計算 2o t a n 4 5 + 2(2式中為第 i 層土的內(nèi)摩擦角（ 0） 。 由于降水效果良好，地下水位位于支護結構以下，基本為無水施工，對于砂土、碎石及粉土、粘性土基坑內(nèi)側(cè)抗力標準值可統(tǒng)一按下式計算： p k p k p k p= + 2j j i i c K(2式中參數(shù)意義同式 (2 計算結果見下表 2 表 2坑內(nèi)側(cè)抗力標準值 土層 jz(m) 粉質(zhì)粘土 1 四節(jié) 護坡樁設計 一、嵌固深度計算 多層錨桿整體等值梁的計算方法是，把基坑下樁的彎矩零點與樁頂之間的樁當作多跨連續(xù)梁，錨桿位置當作連續(xù)梁的支點，采用力矩分配法計算支點反力。用整體等值梁法計算嵌固深度0h，計算過程如下。 1、主動土壓力系數(shù) 2 aa t a n 4 5 0 . 4 12 。 2、被動土壓力系數(shù) 10 被動土壓力系數(shù)按下式計算： 2o s=c o s - s i n + s i (2基坑下土的內(nèi)磨擦角的加權平均值 3。 樁土間的摩擦角 12=33 之間，由于是砂土為主，所以取 = 。 所以： 2o s= = 3 . 5 2 5c o s - s i n + s i 。 3、 土壓力為零（近似零彎點）距坑底的距離 土壓力為零（近似零彎點）距坑底的距離按下式計算： K(2式中布附加荷載 為 產(chǎn)生的水平荷載，均布附加荷載 為 30 土的天然重度的加權平均值： 3= 1 9 k N /m = 3 0 0 . 4 1 = 1 2 . 3 k P ae q Ka = 1 9 . 8 7 0 . 4 1 1 8 . 3 - 2 1 4 . 5 0 . 4 1 = 1 3 0 . 5 k P 將參數(shù)代入式（ 3出土壓力零點，如下： 1 2 . 3 + 1 3 0 . 5= = = 2 . 3 . 8 7 3 . 5 2 5 0 . 4 1K 。 4、用彎矩分配法計算支點反力 現(xiàn)將基坑支護圖畫作一連續(xù)梁，其荷載為土壓力及地面荷載，土壓力為零點經(jīng)計算離坑底為 似看作為彎距為零處， F 點看作為一地下支點無彎距，如下圖 2示： 11 042. 8圖 2坑支護簡圖 將基坑支護圖畫成為一連續(xù)梁，契合在為土壓力及地面荷載，見圖 2示：kN/ 圖 2體等值梁計算簡圖 A 點超荷壓力為 a 0 a 3 0 0 . 4 1 1 2 . 3 k P aq q K 。由a i a ai i i ip r z K c K ， 1 0 . 7 7 3 . 2 3A B A B 由上得 B、 C、 D、 E、 F 土壓力為b =c d e= 7 1 . 1 k P a ; = 1 0 7 . 8 k P a ; = 1 4 2 . 8 k P a ;q q 0 5、分段計算固端彎距 （ 1）、 彎矩計算 12 彎距，簡化為懸臂梁。如下圖 2示： A 1 計算簡圖 A 端彎距為零：A=0M。 B 端彎距計算公式： . 2 3 3 . 2 32 6 . 3 = 4 5 . 7 k N ； （ 2）、 彎矩計算 梁 按一端固定一端簡支計算， B 支點荷載1q=C 支點荷載2q=下圖 2示： B 計算簡圖 由公 式得 212 8 l = 1 8 9 . 7 9 k N ； C= - = 1 6 6 . 9 4 k N （ 3）、 彎矩計算 梁 如圖 2示， C 3 圖 2 計算簡圖 兩端均為固端，其計算公式為： 22 2212 7 . 8 - 7 1 . 17 1 . 1- = - - = - 1 4 4 . 7 5 k N 3 0 1 2 3 0 4 . 54 . 5 22 2212 7 . 8 - 7 1 . 17 1 . 1= = 1 5 7 . 1 4 k N 2 0 1 2 2 0 4 . 54 . 5 （ 4） 、 彎矩計算 梁 如圖 2示， ml=a+ b= 6. 6D 計算簡圖 F 點為彎矩零點， 1q =2q =5 3q =一端固定一端簡支計算公式： 2222123q a q aa a 1 2 98 l 2 4 l 5 3 . 0 6 6 9 . 2 6 1 1 6 . 7 36 3 9 . 0 5 k N （ 5）、彎距分配 計算固端彎距不平衡，需用彎距分配法來平衡支點 C、 D 的彎距。 分配系數(shù) C 點： 14 5 0 . 3 811345 . 5 4 . 5144 . 5 0 . 6 211345 . 5 4 . 5 C C 校核： 1C B C D。 D 點 5 0 . 6 611434 . 5 6 . 6136 . 6 0 . 3 411434 . 5 6 . 6 D D 通過彎距分配，得出支點的彎矩如下表 2 表 2距分配 桿件 B C D F 分配系數(shù) 彎矩 + 分配力矩 傳遞力矩 端 + 15 通過彎矩分配，得出各支點的彎矩為： 4 5 . 7 k N . 0 8 k N 6 . 1 k N 。 （ 6）、求各支點反力 B M M M R R C R D R D R Fa bc 點反力計算簡圖 如圖 2a） ，先求 2 3 22 6 . 3 3 . 2 3 4 5 . 723 4 2 . 5 k 2 3R 如圖 2b） 11 5 5 . 5 12 6 . 3 5 . 5 7 1 . 1 2 6 . 3 5 . 5 4 5 . 7 9 8 . 0 82 2 3 1 0 3 . 8 7 k 5R 1 1 1B B B 4 2 . 5 1 0 3 . 8 7 1 4 6 . 3 7 k R 1 5 5 . 5 22 6 . 3 5 . 5 7 1 . 1 2 6 . 3 5 . 5 4 5 . 7 9 8 . 0 82 2 3 1 6 3 . 9 8 k 5R 如圖 2c） 11 5 4 . 5 17 1 . 1 4 . 5 1 0 7 . 8 7 1 . 1 4 . 5 9 8 . 0 8 4 5 6 . 12 2 3 1 0 7 . 9 4 k 5R 1 1 1C C C 1 6 3 . 9 8 1 0 7 . 9 4 2 7 1 . 9 2 k R 16 1 5 4 . 5 27 1 . 1 4 . 5 1 0 7 . 8 7 1 . 1 4 . 5 9 8 . 0 8 4 5 6 . 12 2 3 2 9 4 . 5 8 5 k 5R 如圖 2d） 1 3 4 . 3 1 1 21 0 7 . 8 4 . 3 2 . 3 1 4 2 . 8 1 0 7 . 8 4 . 3 2 . 3 2 . 3 1 4 2 . 8 2 . 3 4 5 6 . 12 2 3 2 36 . 62 0 6 2 . 7 5 3 2 8 0 . 9 3 3 3 2 5 1 . 8 0 4 4 5 6 . 14 6 2 . 4 k 6R 1 1 1D D D 2 9 4 . 5 8 5 4 6 2 . 4 7 5 6 . 9 8 5 k R 3 4 . 3 2 1 11 0 7 . 8 4 . 3 1 4 2 . 8 1 0 7 . 8 4 . 3 2 . 3 1 4 2 . 8 2 . 3 4 . 3 4 5 6 . 12 2 3 2 36 . 69 9 6 . 6 1 1 3 2 3 . 5 7 5 8 3 2 . 0 4 8 4 5 6 . 12 5 7 k 6R 各支點反力為： B C D 6 . 3 7 k N ; 2 7 1 . 9 2 k N ; 7 5 6 . 9 8 5 k N ; 2 5 7 k R R (7)、反力核算 土壓力及地面荷載共計為： 1 7 . 5 3 2 . 31 4 2 . 8 1 4 2 . 8 1 4 1 5 . 8 6 k P 支點反力 B C D F 1 4 6 . 3 7 2 7 1 . 9 2 7 5 6 . 9 8 5 2 5 7 1 4 3 2 . 2 7 5 k P R R R 土壓力及地面荷載的合力與支點反力的合力之間的差值在允許范圍內(nèi)，滿足要求。 （ 8)、插入深度計算 插入深度按下式計算： 2 5 7 4 . 9 9 . 8 7 3 . 5 2 5 0 . 4 1K (2x+y 對于均質(zhì)粘性土及地下水位以上的粉土或砂類土有效嵌固深度 17 2代入?yún)?shù)計算得： 1 1 . 1 7 . 2 9 8 滿足規(guī)范 建筑基坑支護技術規(guī)程（ 99）要求。 二、鋼筋混凝土樁設計 樁身最大彎矩計算 kN/ 圖 2 力學計算簡圖 剪力為零處彎矩最大，故先求剪力為零點： 樁所受土體均布荷載斜率 1 4 2 61 7 k （ 1)、剪力零點在 設剪力零點距 A 點 h： 228 . 1 4 68 . 1 4 60 : 1 4 6 . 3 723 5 . 9 3 76 h 代 入解 得此處彎矩 118 . 1 4 6 6 6 6 1 4 6 . 3 7 6 3 . 2 3 1 1 2 . 2 K N （ 2)、剪力零點在 18 設剪力零點距 A 點 h： 228 . 1 4 68 . 1 4 60 : 1 4 6 . 3 7 2 7 1 . 9 221 0 2 . 71 0 . 1 3 h 代 入解 得此處彎矩 118 . 1 4 6 1 0 . 1 3 1 0 . 1 3 1 0 . 1 3 1 4 6 . 3 7 6 . 9232 7 1 . 9 2 1 . 4 2 0 . 6 7 k N （ 3)、剪力零點在 設剪力零點距 A 點 h： 228 . 1 4 68 . 1 4 60 : 1 4 6 . 3 7 2 7 1 . 9 2 7 5 6 . 9 8 522 8 8 . 5 51 7 h 代 入解 得此處彎矩 118 . 1 4 6 1 7 1 7 1 7 1 4 6 . 3 7 1 3 . 7 7232 7 1 . 9 2 8 . 2 7 7 5 6 . 9 8 9 3 . 7 7 4 4 7 . 9 3 k N 所以取m a x 4 5 6 kN m下面進行鋼筋混凝土樁的設計。 截面彎矩設計值為 m a M （ 2 式中 0 為基坑側(cè)壁安全等級重要性系數(shù)，查表取 代入數(shù)據(jù)，有 j 1 . 2 5 1 . 0 4 5 6 . 1 6 2 7 . 1 k N 依據(jù)地下建筑結構設計 邊均勻配置縱向鋼筋擋土灌注樁一般按鋼筋混凝土正截面受彎構件計算配筋。對于沿 19 周邊均勻配置縱向鋼筋的圓形截面鋼筋混凝土受彎構件 ，當截面內(nèi)縱向鋼筋數(shù)量不少于 6根時，截面抗彎承載力可按下式計算： 33 s i n s i n2 s i n3 tc y s sM f r f A r 為簡化計算取 21 0 . 7 5 1 0 . 7 5 0 . 5 0 . 6 2 5y s y s y sc c f A f f A f A （ 2 t （ 2 式中 M 單樁抗彎承載力 (kN m) ； 混凝土軸心抗壓強度設計值 2(N/ ； A 土灌注樁橫截面積 2(； r 圓形截面半徑 (； 鋼筋抗拉強度設計值 2(N/ ； 全部縱向鋼筋的截面積 2(； 縱向鋼筋所在圓周的半徑 (； 對應于受壓區(qū)混凝土截面面積的圓心角與 2 的比值； t 縱向受拉鋼筋截面積與全部縱向鋼筋截面積的比值； 擋 根據(jù)鉆孔機械，樁身直徑為 D 800， 采用 凝土， 鋼筋，則 混凝土軸心抗壓強度 2c f 鋼筋抗拉強度設計值 2yy 0 2t f 代入公式得 ， ； 再將 值代入式（ 2出單樁抗彎承載力 M ： m a x = 6 2 7 . 1 4 1 . 6 = 1 0 0 3 . 4 k N 1 0 7 8 1 0 0 3 . 4 k N 故配筋成功。 20 最 終配筋參數(shù)見表 2 表 2圍護樁身配筋參數(shù)表 樁主筋 加強筋 箍 筋 樁身材料 18 28 18 2000 14150 冠梁 參數(shù) 冠梁截面 主筋 箍筋 28 0 0 8 0 0 ( ) 10 25 6 22 200 圍護樁身配筋斷面見圖（ 2示。 圖 2圍護樁身配筋斷面圖 注： 樁主筋， 箍筋， 加強筋 根據(jù)基坑開挖尺寸，護坡樁應該為： 3 2 . 7 2 2 1 1 . 7 2 7 . 4 2 2 . 8 2 2 2 . 3 2 3 4 6 . 11 . 6n 根。取為 347根?？紤]四周邊角以及中段拐角處加密，增加 14 根。故總共護坡樁為 361根。支護樁平面布置見附圖一。三、施工方案設計 本工程 基坑開挖深度為 體采用護坡樁加三道錨桿護坡。護坡樁樁長 中嵌固段 8m，樁間距 1600徑 800孔后下入鋼筋籠，樁身鋼筋深入連梁400身強度 冠梁作法為：樁頂之上做冠梁，冠梁尺寸 80000度 筋兩側(cè)各配525熱軋螺紋鋼筋，中間上下各加配 322熱軋螺紋鋼筋， 箍筋12200。樁、冠梁的結構配筋圖見附圖三。 第 五 節(jié) 錨桿設計 21 根據(jù)經(jīng)驗，初步選擇水泥砂漿錨桿。根據(jù)錨桿所承受的水平力，以及錨桿的傾斜角即可確定錨桿所受軸向力。而由錨桿的所承受的軸向力即可確定錨桿所采用的鋼材。 一、計算錨桿承載力 由第二章第三節(jié)的計算，以及假設，確定了護結構錨拉點的層數(shù)及置，以及每個錨拉點的設計錨拉力于錨桿支護結構而言，這種設計支支撐力選定錨桿的安裝角 （錨桿軸向與水平面的夾角，一般為俯角）后，即可以確定錨桿的軸向設計拉力值桿承載力應該符合下式要求： (2 22u s k 1 s k k 1 + 2 -i i j jN d q l d q l c d d （ 2式中桿水平拉力值，按下式計算：d 0 2 50基坑安全等級系數(shù)，取 1： 點結構第 j 層支點設計值（ 由護坡樁部分可知： c 1 B 1 4 6 . 3 7 k P ;c 2 C 2 7 1 . 9 2 k P ;c 3 D 7 5 6 . 9 8 5 k P 桿軸向受拉承載力設計值（ 錨桿與水平面的傾斜角；取 150； 1d擴孔錨固體直徑 ( d 非擴孔錨桿或擴孔錨桿的直徑段錨固體直徑 ( 第 i 層土中直孔部分的錨固段長 (m)； i 層土中擴孔部分錨固段長度 (m)； 體與錨固段的極限摩阻力標準值， ?。?63(孔部分土體粘聚力標準值（ s錨桿軸向受拉抗力分 項系數(shù)。 ?。?參數(shù)帶入 (3 (3算得： d 1 0 c 11 . 2 5 1 . 2 5 1 1 4 6 . 3 7 1 8 2 . 9 6 k P 。 d 2 0 c 21 . 2 5 1 . 2 5 1 2 7 1 . 9 2 3 3 9 . 9 k P 。 d 3 0 c 31 . 2 5 1 . 2 5 1 7 5 6 . 9 8 5 9 4 6 . 2 3 k P 。 以上述計算為依據(jù)進行錨桿截面設計。 錨桿截面按下式計算： 22 (2將計算求得的參數(shù)代入式（ 2出截面積。 2 2 . 9 6 1 . 0 2 c mc o s 1 8 6 0 . 9 7 2 9 . 9 1 . 8 9 c mc o s 1 8 6 0 . 9 7 2 9 . 6 5 . 4 5 c mc o s 1 8 6 0 . 9 7 對于長度大、要求高承載力的錨桿，宜選用鋼絞線作拉桿。選用 5 ，截面積為A 第一道錨桿： 0 2 0 . 5 81 . 7 6 ，用 5 1束。 第二道錨桿： 8 9 1 . 0 71 . 7 6 ，用 5 2束。 第二道錨桿： 4 5 3 . 0 91 . 7 6 ，用 5 4束。 二、錨桿自由長度計算 錨桿自由長度按下式計算： 0s i n 4 5 / 2s i n 4 5 / 2（頭中點至反彎點的距離） (2式中 4 . 3 2 . 3 1 6 . 6 . 8 2 . 3 1 1 . 1 . 3 2 . 3 6 . 6 k土層各土體厚度加權內(nèi)摩擦角標準值 0k ； 錨桿傾角 015 。 帶入?yún)?shù)計算得：；取 5m。 23 三、錨桿錨固段長度計算 錨桿錨固段長度按下式確定： (2式中 d 錨體直徑 200 ； 與錨固體的粘結值，查表s 85； K安全系數(shù)，查表取 ； 1 0 0u d 1 / c o s 1 5 1 8 2 . 9 6 / c o s 1 5 1 8 9 . 4 k 。 2 0 0u d 2 / c o s 1 5 3 3 9 . 9 / c o s 1 5 3 5 1 . 9 k 。 3 0 0u d 3 / c o s 1 5 9 4 6 . 2 3 / c o s 1 5 9 7 9 . 6 k 。 將參數(shù)帶入式（ 2算得： . 3 1 8 9 . 4 4 . 6 2 8 5L ； . 3 3 5 1 . 9 8 . 6 2 8 5L ； . 3 9 7 9 . 6 2 3 . 8 2 8 5L 。 四、錨桿參數(shù)最終確定 根據(jù)下述規(guī)定及計算結果確定最終參數(shù)。 1、錨桿自由段長度不宜小于 5m。 2、土層錨固段長度不宜小于 4m。 3、錨桿水平間距不宜小于 4、錨桿傾角宜為 150250，且不宜大于 450 錨桿參數(shù)見下表 2 表 2錨桿水平間距（ m） 縱向每延米水平方向計算錨固力（ 錨桿與水平線的夾角（ O） 錨桿鋼筋面積（ 錨桿自由段長（ m） 錨桿錨固段長（ m） 5 5 5 桿鋼筋安全系數(shù) 錨桿抗拉強度錨桿鉆孔直徑（ m） 錨固長度安全系數(shù) 錨撐道數(shù) 錨桿選用 24 （ 860 1束 5 860 2束 5 860 4束 5 錨桿施工方案： 錨桿位置位于 桿孔徑 150桿水平間距 1600傾角15 度。錨固力分別為 、 、 （詳見設計圖），錨桿成孔后分別下入 17 5）、 27 5）、 47 5）低松弛型鋼絞線，強度 1860N/ 2m 設一對中支架，常壓灌注 通 硅酸鹽純水泥漿，水灰比 凝后 4，強度 20漿 7 天后張拉鎖定，鎖定力為設計值的 60，在鋼絞線加工過程中，放入一根塑料注漿管，距孔底 300 500桿注漿過程中，沿著該管注漿和補漿，不能取出，錨桿鎖在兩根 25B 工字鋼上，錨桿外加一塊 200000墊板。 在樁間掛 20絲網(wǎng)片，根據(jù)需要在網(wǎng)片中部加一根 強筋，間距 1m，網(wǎng)片與樁間土之間采用 U 型鋼筋連接，在樁體上采用射釘或膨脹螺栓連 接，噴射細石砼，面墻厚度約 80 第 三 章 鉆孔灌注樁施工 鉆孔灌注樁的施工，因其所選護壁形成的不同，有泥漿護壁方式法和全套管施工法兩種，本基坑 選 用泥漿護壁的方法。 一、 泥漿護壁施工法 沖擊鉆孔，沖抓鉆孔和回轉(zhuǎn)鉆削成孔等均可采用泥漿護壁施工法。該施工法的過程是：平整場地 泥漿制備 埋設護筒 鋪設工作平臺 安裝鉆機并定位 鉆進成孔 清孔并檢查成孔質(zhì)量 下放鋼筋籠 灌注水下混凝土 拔出護筒 檢查質(zhì)量。 施工順序： (1)施工準備 施工準備包括：選擇鉆機、鉆具、場地布置等。 鉆機是鉆孔灌注 樁施工的主要設備，可根據(jù)地質(zhì)情況和各種鉆孔機的應用條件來選擇。 (2)鉆孔機的安裝與定位 25 安裝鉆孔機的基礎如果不穩(wěn)定，施工中易產(chǎn)生鉆孔機傾斜、樁傾斜和樁偏心等不良影響，因此要求安裝地基穩(wěn)固。對地層較軟和有坡度的地基，可用推土機推平，在墊上鋼板或枕木加固。 為防止樁位不準，施工中很重要的是定好中心位置和正確的安裝鉆孔機，對有鉆塔的鉆孔機，先利用鉆機的動力與附近的地籠配合，將鉆桿移動大致定位，再用千斤頂將機架頂起，準確定位，使起重滑輪、鉆頭或固定鉆桿的卡孔與護筒中心在一垂線上，以保證鉆機的垂直度。鉆 機位置的偏差不大于 2準樁位后，用枕木墊平鉆機橫梁