基坑土釘墻設(shè)計(畢業(yè)設(shè)計)

1、山東科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計摘 要本文共有兩篇，第一篇為主設(shè)計，即華海大廈基坑南北兩側(cè)的土釘墻支護及其施工、監(jiān)測。第二篇為專題設(shè)計，即樁基礎(chǔ)設(shè)計。第一篇共有七章，第四章、第五章、第六章為主要內(nèi)容。通過對所給工程概況的分析，結(jié)合支護方案的選擇依據(jù)、原則和方法，確定了土釘支護的方案。首先對土釘具體參數(shù)進行確定，包括穩(wěn)定性分析，計算土壓力，確定土釘布置，然后對其進行穩(wěn)定性驗算：局部穩(wěn)定性和整體穩(wěn)定性驗算。其中，土釘具體參數(shù)確定是重點。土釘施工方案和其后期監(jiān)測是為了保證施工及其運營過程中安全，因此，作者對施工和監(jiān)測方案作了具體規(guī)定。第二篇是專題設(shè)計，通過對樁基礎(chǔ)的了解和學(xué)習(xí)，并結(jié)合建筑規(guī)范，完成了最終的設(shè)計。

2、關(guān)鍵字 基坑 土釘 穩(wěn)定性 樁基礎(chǔ)AbstractThis has two prioritis, the first priority design, namely northern and southern sides of the Huahai building foundation education soil nailing wall and its construction and monitoring. Article 2 for the project design, and the design of pile foundation.First there were seven

3、 chapters, the fourth chapter, the fifth chapter, the sixth chapter as the main content. Through the analysis of the project profile, the supporting scheme selection principle, basis and method, the soil nailing support scheme. First to determine the specific parameters of soil nailing, including th

4、e stability analysis and calculation, the soil nailed soil pressure to decorate, then the stability checking: local stability and overall stability checking. Among them, soil nail specific parameters is the key. Construction scheme and the soil nailing later in order to guarantee the safety in the p

5、rocess of the construction of soil nail and monitoring , therefore, the author has made specific provision for the construction and monitoring program.Article 2 is the project design,Via the studying the knowledge of the pile foundation, and the building codes, the author has completed the final des

6、ign.Keywords pit soil nail stability the pile foundation 87目錄第一篇 黃島華海大廈基坑土釘墻設(shè)計1第一章緒論11.1設(shè)計目的和意義11.2基坑工程的內(nèi)容31.3深基坑支護中的幾個熱點問題51.4深基坑工程特點8第二章 工程概況102.1場地巖土工程條件102.2 場地水文地質(zhì)條件112.3場地周邊環(huán)境條件11第三章 支護方案的選擇133.1基坑支護的類型133.2基坑支護結(jié)構(gòu)選擇的依據(jù)、原則和方法143.3土釘支護的工作性能18第四章 支護體系具體支護參數(shù)確定204.1支護前穩(wěn)定性驗算204.2土壓力計算244.3土釘墻布置：294.

7、4土釘長度計算及其局部驗算：294.5整體穩(wěn)定性驗算如下37第五章 施工組織設(shè)計405.1工程概況405.2施工前準(zhǔn)備405.3施工部署與施工方案415.4施工技術(shù)質(zhì)量要求及注意事項43第六章 基坑監(jiān)測方案設(shè)計466.1工程概況466.2監(jiān)測意義466.3監(jiān)測方案47第七章 施工安全與對策547.1停電預(yù)案措施547.2基坑支護結(jié)構(gòu)安全預(yù)案措施547.3基坑周圍管線安全應(yīng)急預(yù)案措施54第二篇 專題設(shè)計樁基礎(chǔ)設(shè)計56第一章 概述561.1樁基礎(chǔ)的使用561.2樁基礎(chǔ)的類型571.3樁基礎(chǔ)的設(shè)計原則571.4樁基礎(chǔ)的設(shè)計內(nèi)容57第二章 工程概況59第三章 樁基礎(chǔ)設(shè)計603.1選擇樁形、截面603.

8、2初選樁的根數(shù)603.3初選承臺尺寸613.4計算樁頂荷載613.5承臺受沖切承載力驗算643.6承臺受剪切承載力計算：653.7承臺受彎承載力計算663.8樁基礎(chǔ)軟弱下臥層承載力驗算663.9樁基礎(chǔ)沉降驗算673.10樁基礎(chǔ)負(fù)摩阻力驗算68參考文獻(xiàn)73致 謝74附錄75第一篇 黃島華海大廈基坑土釘墻設(shè)計第一章 緒論1.1設(shè)計目的和意義隨著我國經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，各個城市的高層建筑大量涌現(xiàn)。20世紀(jì)90年代以來，由于城市地價愈益昂貴，高層建筑和地下空間開發(fā)利用的趨勢愈發(fā)加強。隨著建筑高度的增加，根據(jù)其構(gòu)造及使用上的要求，基礎(chǔ)埋深也隨之不斷增加。由于大部分工程是在城市繁華地區(qū)，因此帶來了施工用地緊張

9、、工程地質(zhì)條件復(fù)雜、基坑周圍原有建筑物及市政設(shè)施多等一系列問題，如何保證深基坑施工的穩(wěn)定、保證基坑鄰近原有建筑物及市政設(shè)施的安全使用，解決深基坑施工造價等已成為深基坑基礎(chǔ)施工首先要解決的技術(shù)問題，這種趨勢對深基坑開挖設(shè)計理論即施工技術(shù)提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，同時推動了我國深基坑支護設(shè)計施工技術(shù)的日益進步，發(fā)展了多種符合我國國情的實用的基坑支護方法，設(shè)計計算理論不斷改進，施工工藝不斷完善。深基坑支護是指為保證地下結(jié)構(gòu)施工及基坑周邊環(huán)境的安全，對深基坑側(cè)壁及周邊環(huán)境采用的支檔、加固與保護的措施。在當(dāng)今的深基坑工程中，體現(xiàn)了以下特點：（1）建筑趨向高層化，基坑向大深度方向發(fā)展。 （2）基坑開挖面積大，長度

10、與寬度達(dá)到百米的占相當(dāng)比例，給支護系統(tǒng)帶來困難。 （3）在較軟弱的地基上、高水位及其它復(fù)雜場地條件下開挖基坑，很容易產(chǎn)生土體滑移、基坑失穩(wěn)、樁體位移、坑底隆起、支擋結(jié)構(gòu)嚴(yán)重漏水、流土以致破損，對周圍建筑物、地下構(gòu)筑物、管線造成很大影響。 （4）沿途性質(zhì)千變?nèi)f化，地質(zhì)埋藏條件和水文地質(zhì)條件的復(fù)雜性、不均勻性，往往造成勘察的數(shù)據(jù)離散性很大，難以代表土層的總體情況，給基坑工程的設(shè)計和施工增加了難度。 （5）隨著舊城改造的發(fā)展，深基坑工程施工的條件均很差，在相鄰場地的施工過程中，打樁、降水、挖土及基礎(chǔ)澆筑混凝土等工序會發(fā)生相互制約與影響，增加協(xié)調(diào)工作的難度。 （6）基坑工程施工周期長，常需經(jīng)歷多次降雨

11、等不同氣候、場地狹窄、重物堆放、震動等不利因素影響，其安全度的隨機性很大，對基坑穩(wěn)定不利。深基坑工程的上述特點，導(dǎo)致了深基坑工程具有較大的風(fēng)險性和較高的事故率。這也是為什么近年來，深基坑工程事故時有發(fā)生。在這些事故中，輕則造成鄰近建筑物開裂、傾斜，道路沉陷、開裂，地下管線錯位，重則造成鄰近建筑物的倒塌和人員傷亡，不但增加了投入，耽誤了工期，而且產(chǎn)生了不良的社會影響。雖然有監(jiān)理、管理等非確定性因素，但更有對施工參數(shù)、施工工藝等確定性因素認(rèn)識的不足。因此，對這些確定性因素的研究，以減小深基坑工程施工中的事故率，保證周邊環(huán)境的安全成為一個迫切的課題。本設(shè)計研究通過對深基坑工程的研究和分析，以及對明確

12、深基坑的支護設(shè)計，即土釘墻支護，找出工程中的風(fēng)險源，對施工進行總結(jié)和辨別。并找出施工參數(shù)、施工工藝對工程的影響，建立一套具有借鑒性和實用性的管理機制，為以后的施工和研究提供依據(jù)，創(chuàng)造良好的經(jīng)濟效益和社會效益。1.2基坑工程的內(nèi)容建筑基坑工程是指建筑物或構(gòu)筑物地下部分施工時，需要開挖基坑，進行施工降水和基坑周邊的圍擋，同時要對基坑周邊的建筑物、構(gòu)筑物、道路和地下管線進行監(jiān)護和維修，確保正常、安全施工的一項綜合性工程，其內(nèi)容包括勘察、設(shè)計、施工、環(huán)境監(jiān)測和信息反饋等工程內(nèi)容?；庸こ痰姆?wù)工作面幾乎涉及所有土木工程領(lǐng)域，如建工、水利、港口、道路、橋梁、市政、地下工程以及近海工程等工程領(lǐng)域。建筑基坑

13、工程涉及到工程地質(zhì)、土力學(xué)、基礎(chǔ)工程、結(jié)構(gòu)力學(xué)、原位測試技術(shù)、施工技術(shù)、圖與結(jié)構(gòu)相互作用以及環(huán)境巖土工程等多學(xué)科問題。基坑工程大多是臨時性工程，工程經(jīng)費限制很近，而影響基坑工程的因素有很多，例如，地質(zhì)條件、地下水情況、具體工程要求、天氣變化的影響、施工順序及管理、場地周圍環(huán)境等多種因素的影響，可以說又是一門綜合性的系統(tǒng)工程。建筑基坑工程的設(shè)計與施工，既要保證整個支護結(jié)構(gòu)在施工過程中的安全，又要控制結(jié)構(gòu)和其周圍土體的變形，以保證周圍環(huán)境（相鄰建筑及地下公共設(shè)施等）的安全。在安全前提下，設(shè)計要合理，又能節(jié)約造價、方便施工、縮短工期。要提高基坑工程的設(shè)計與施工水平，必須正確選擇土壓力計算方法和參數(shù)，

14、選擇合理的支護結(jié)構(gòu)體系，同時還要有豐富的設(shè)計和施工經(jīng)驗教訓(xùn)。 1.2深基坑發(fā)展?fàn)顩r基坑開挖是基礎(chǔ)工程和地下工程施工中一個古老的巖土工程問題，它既涉及土力學(xué)中典型的強度與穩(wěn)定問題，又包含了變形問題，同時還涉及到土體與結(jié)構(gòu)的共同作用問題。支護結(jié)構(gòu)的土壓力分布也是一個相當(dāng)復(fù)雜的問題，它與土層的性質(zhì)和之護體水平位移有關(guān)，而支護體水平位移與墻體的剛度、水平位置、土體的作用、施工的開挖方式及速度等因素有關(guān)。這些因素不可能在計算中都仔細(xì)的加以考慮，因而基坑支護設(shè)計理論應(yīng)著重于概念設(shè)計和動態(tài)設(shè)計。對于基坑，最早提出分析方法的是Terzaghi和Reck等人，他們在40年代就提出了預(yù)估挖方程度和支撐荷載大小的總

15、應(yīng)力法，之以理論一直沿用至今，只不過有了許多改進和修正。50年代，Bjerrum和Eide給出了分析深基坑地板隆起的方法。60年代，在Oslo和Mexico City軟粘土深基坑開挖中使用儀器進行監(jiān)測，分析實測資料，提高預(yù)測的準(zhǔn)確性。70年代，產(chǎn)生了相應(yīng)的只靠開挖的法規(guī)。與發(fā)達(dá)國家相比，我國的深基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計起步較晚，至今還沒有較系統(tǒng)的深基坑設(shè)計規(guī)范。隨著我國的改革開放，經(jīng)濟迅猛發(fā)展，高層建筑的興建和地下空間的利用大大促進了基坑支護工程的發(fā)展，各種地下結(jié)構(gòu)日益增多，基坑開挖深度由淺到深，隨著市區(qū)建筑密度日益增大，地基地質(zhì)與周圍情況越來越復(fù)雜，對相鄰建筑施工的影響控制也越來越嚴(yán)格，這樣勢必對基

16、坑開挖技術(shù)提出更高更嚴(yán)的要求，即不僅要確保基坑的穩(wěn)定，滿足施工的要求，而且要滿足變形控制的要求，以確?；又車慕ㄖ锖透鞣N地下管線的安全?；又ёo僅靠傳統(tǒng)的板樁支撐系統(tǒng)和板樁錨拉系統(tǒng)的做法遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了當(dāng)前工程實際的需要，基坑支護的施工技術(shù)、設(shè)計計算理論已成為建筑、市政、水利等行業(yè)的地下工程中所面臨的一個必須謹(jǐn)慎對待和深入研究解決的重要課題。幾年來，各地在基坑開挖和施工技術(shù)方面積累了豐富的經(jīng)驗，通過大量實踐，基坑支護設(shè)計和開挖設(shè)計都有了很大的進步，同時也取得了這樣那樣的教訓(xùn)。工程事故的教訓(xùn)從反面教育人們?nèi)ブ匾暎パ芯?，去改進，使人們認(rèn)識到基坑支護結(jié)構(gòu)雖為施工期間的臨時支擋結(jié)構(gòu)，但其造型、計算和

17、施工是否正確、合理，多工程的安全、工期和經(jīng)濟效益有巨大影響，尤其在軟土區(qū)域施工基坑，往往成為關(guān)鍵技術(shù)之一?；又ёo設(shè)計方案的選擇主要取決與工程的安全和經(jīng)濟兩大因素，合理的設(shè)計方案應(yīng)該是既能保證基坑開挖施工安全，又能充分發(fā)揮支護結(jié)構(gòu)的材料功能，即造價經(jīng)濟，也就是使得設(shè)計方案總體效益最佳。要做到這一點，設(shè)計人員必須結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)驗，熟悉當(dāng)?shù)赝ǔ２捎梅椒ǎ虻刂埔舜_定方案。這些經(jīng)驗可能比常規(guī)理論計算方法更為重要。當(dāng)然，從發(fā)展觀點來看，要是計算方法更準(zhǔn)確，一方面依賴于參數(shù)的正確性，另一方面依賴于成功的應(yīng)用有限元等現(xiàn)代分析方法和計算工具。對坑支護結(jié)構(gòu)的認(rèn)識及其對策的研究，是隨著各力學(xué)理論，分析技術(shù)，測試儀器

18、即施工技術(shù)的進步而逐步完善的。因該說，深基坑支護新技術(shù)是測量一個國家建筑水平的一項重要標(biāo)志。1.3深基坑支護中的幾個熱點問題1.3.1作用在支護結(jié)構(gòu)上的土壓力支護結(jié)構(gòu)設(shè)計理論的關(guān)鍵問題是正確計算作用在結(jié)構(gòu)上的土壓力。常規(guī)設(shè)計中土壓力一般取靜止土壓力或極限狀態(tài)下的主動土壓力和被動土壓力，而作用在支護結(jié)構(gòu)上的實際土壓力一般介于二者之間。實際土壓力是與支護結(jié)構(gòu)位移、支護結(jié)構(gòu)空間形狀有關(guān)，而且還與土體擾動、固結(jié)、蠕變有關(guān)，因而土壓力的選擇有很多。不同的土壓力則取有不同的土壓力模型。人們將重視發(fā)展考慮空間效應(yīng)和時間效應(yīng)的土壓力理論。1.3.2深基坑開挖及環(huán)境效應(yīng)問題隨著高層和超高層建筑的發(fā)展和人們對地下

19、空間的開發(fā)和利用越來越多，基坑工程不僅數(shù)量增多，而且向更大更深方向發(fā)展。大量深基坑集中在市區(qū)，施工場地狹小，施工條件復(fù)雜，如何減小基坑開挖對周圍建筑物、道路和各種市政設(shè)施的影響，發(fā)展基坑開挖擾動環(huán)境穩(wěn)定性控制理論和方法引起了人們進一步的重視，諸如，基坑工程對周圍環(huán)境的影響機理與評價研究，包括基坑開挖前周圍建筑物及市政設(shè)施初始應(yīng)力場及位移狀態(tài)的調(diào)查評價；基坑開挖在他們中引起的附加應(yīng)力的計算，以及他們抗破壞能力及穩(wěn)定性評價方法及受害等級的劃分等。1.3.3深基坑工程的動態(tài)反饋設(shè)計及信息化施工傳統(tǒng)設(shè)計法的問題在于一個“靜”字，以開挖的最終狀態(tài)為對象，進行定值的設(shè)計。然而基坑開挖工程與其他工程的不同之

20、處在于一個“動”字，在開挖過程中，包括土質(zhì)參數(shù)在內(nèi)的各種參量，其變化規(guī)律還未被完全掌握。這就產(chǎn)生了設(shè)計與實際情況的差別。動態(tài)設(shè)計及信息化施工技術(shù)包含密切聯(lián)系的兩個組成部分：及動態(tài)設(shè)計及信息化施工。該技術(shù)的基本思路是：在設(shè)計方案的優(yōu)化后，通過動態(tài)計算模型，按施工過程對支護結(jié)構(gòu)進行逐次分析，預(yù)測支護結(jié)構(gòu)在施工過程中的形狀，例如位移、沉降、土壓力等，并在施工過程中采集相應(yīng)的信息，經(jīng)處理后與預(yù)測結(jié)果相比，從而做出決策，修改原設(shè)計中不符合實際的地方。將采集的信息作為已知量，通過分析推求較符合實際的土質(zhì)參數(shù)，并通過所推球的較符合實際的結(jié)果預(yù)測下一階段支護結(jié)構(gòu)及土體的形狀。如此反復(fù)循環(huán)，不斷采集信息，不斷修

21、改設(shè)計指導(dǎo)施工，將設(shè)計置于動態(tài)過程中。通過分析預(yù)測指導(dǎo)施工，通過施工信息反饋修改設(shè)計，使設(shè)計及施工逐漸逼近實際。1.3.4對現(xiàn)有支護結(jié)構(gòu)的優(yōu)化問題基坑開挖支護技術(shù)的發(fā)展水平是一個側(cè)面衡量一個國家工業(yè)和建筑技術(shù)高低的重要標(biāo)志。雖然我國的技術(shù)水平有了很大的提高，但與發(fā)達(dá)國家相比，還有一定差距，另一方面反映在我國的地區(qū)性發(fā)展上很不平衡，很有必要引進使用的先進技術(shù)于不發(fā)達(dá)地區(qū)，但每一種支護結(jié)構(gòu)都不是萬能的，都有其使用范圍和局限性，盲目的使用，不僅難以達(dá)到預(yù)期的支護效果，造成大量浪費，甚至可能造成工程失敗，然后給工程帶來很大的困難。所以對現(xiàn)有支護結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化組合，使其更加合理、安全和經(jīng)濟，這將成為一個深

22、基坑工程研究的熱點問題。1.3.5深基坑工程事故補救措施的研究深基坑工程施工中常出現(xiàn)的問題，經(jīng)常是在深基坑工程的樁基和基坑支護結(jié)構(gòu)及降水、止水完成之后，開挖土方過程發(fā)生的。有的事故是在已達(dá)到開挖設(shè)計標(biāo)高，暴露時間過長，由于時空效應(yīng)、環(huán)境變化造成的。這種時空效應(yīng)對于軟土地區(qū)來說更為敏感。在施工中常出現(xiàn)的事故有：支護結(jié)構(gòu)失穩(wěn)、水平位移、傾斜、墻體這段；邊坡失穩(wěn)；基地隆起；基坑滲流破壞；基坑突涌；周圍地面及鄰近建筑物沉陷、傾斜、開裂等問題。如果不及時采取相應(yīng)措施i，將導(dǎo)致支護結(jié)構(gòu)的倒塌，周圍地面沉陷破壞，鄰近建筑物的倒塌，地下設(shè)施如管網(wǎng)破裂等，不僅影響了工期，造成很大經(jīng)濟損失，甚至?xí)＜叭松戆踩?，?/p>

23、響周圍群眾的生產(chǎn)生活。當(dāng)然，有的事故是出現(xiàn)樁和支護結(jié)構(gòu)施工過程中，例如樁基采用擠土型的樁，施工中會使周圍土體側(cè)移隆起，導(dǎo)致臨近地下管網(wǎng)的變形斷裂和建筑物的傾斜開裂等。有的支護結(jié)構(gòu)采用人工挖土樁，由于土體中出現(xiàn)臨空面，將誘發(fā)已施工的工程樁和鄰近建筑物地基傾斜位移。有的由于施工順序不當(dāng)，先施工支護結(jié)構(gòu)后施工工程樁，同樣會出現(xiàn)上述情況，對支護結(jié)構(gòu)和鄰近建筑物的安全產(chǎn)生影響。因次，深基坑施工中，應(yīng)特別重視監(jiān)測支護結(jié)構(gòu)及周圍建筑物和地下設(shè)施的安全，預(yù)先做好防患準(zhǔn)備；當(dāng)事故出現(xiàn)后，應(yīng)立即采取相應(yīng)措施，加以阻止或補救。雖然誰都不希望事故發(fā)生，但許多不能預(yù)測的事件可能導(dǎo)致事故的發(fā)生，所以如何以有效補救措施趨勢

24、損失減小到最小也將變得十分迫切1.4深基坑工程特點在現(xiàn)在基坑工程中，其主要特點是： （1）建筑趨向高層化，基坑向大深度方向發(fā)展。 （2）基坑開挖面積大，長度與寬度達(dá)到百米的占相當(dāng)比例，給支護系統(tǒng)帶來困難。 （3）在較軟弱的地基上、高水位及其它復(fù)雜場地條件下開挖基坑，很容易產(chǎn)生土體滑移、基坑失穩(wěn)、樁體位移、坑底隆起、支擋結(jié)構(gòu)嚴(yán)重漏水、流土以致破損，對周圍建筑物、地下構(gòu)筑物、管線造成很大影響。 （4）沿途性質(zhì)千變?nèi)f化，地質(zhì)埋藏條件和水文地質(zhì)條件的復(fù)雜性、不均勻性，往往造成勘察的數(shù)據(jù)離散性很大，難以代表土層的總體情況，給基坑工程的設(shè)計和施工增加了難度。 （5）隨著舊城改造的發(fā)展，深基坑工程施工的條件

25、均很差，在相鄰場地的施工過程中，打樁、降水、挖土及基礎(chǔ)澆筑混凝土等工序會發(fā)生相互制約與影響，增加協(xié)調(diào)工作的難度。 （6）基坑工程施工周期長，常需經(jīng)歷多次降雨等不同氣候、場地狹窄、重物堆放、震動等不利因素影響，其安全度的隨機性很大，對基坑穩(wěn)定不利。（7）基坑工程是系統(tǒng)工程基坑工程主要包括圍護體系設(shè)計及施工和土方開挖兩部分。土方開挖的施工組織是否合理將對維護體系是否成功產(chǎn)生重要影響。不合理的土方開挖方式、步驟和速度可能導(dǎo)致土體結(jié)構(gòu)樁基變位，維護結(jié)構(gòu)過大的變形，甚至引起圍護體系失穩(wěn)導(dǎo)致破壞?；庸こ淌窍到y(tǒng)工程，在施工過程中應(yīng)加強監(jiān)測，力求實行信息化施工。（8）基坑工程的重要性 基坑支護涉及到的技術(shù)比

26、地面結(jié)構(gòu)要復(fù)雜，各項施工參數(shù)又隨時間和環(huán)境條件的變化而不斷變化，存在諸多的不確定性，一旦發(fā)生意外，嚴(yán)重時甚至?xí)斐蓹C毀人亡、房屋倒塌、基坑報廢等后果，而且處理難度大，處理費用很多，造成了時間、財力、人力的浪費。因此基坑支護工程雖然多是臨時性工程，卻往往是建筑工程成敗的重要一環(huán)，建設(shè)、勘察、設(shè)計、施工、監(jiān)理等各方均應(yīng)認(rèn)真對待，切不可掉以輕心。第二章 工程概況擬建建筑物為建筑物基坑，東西長200m，地下一層，跨度為9.00m,結(jié)構(gòu)類型為框架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)形式待定。本次基坑支護范圍為基坑的南北兩側(cè)，支護總長度約為400m，開挖深度為8.80m，根據(jù)場地巖土工程及周邊環(huán)境情況，需要對基坑進行支護及將水。東

27、西兩側(cè)采用自然放坡開挖（本設(shè)計不包括此部分）。2.1場地巖土工程條件根據(jù)建設(shè)工程有限責(zé)任公司提供的基坑工程巖土工程勘察報告，擬建場地內(nèi)主要地層情況如下：第1層：素填土：黃褐色灰褐色，稍濕飽和，松散，主要由粘性土、碎石等組成，含少量碎磚塊，堆積年代較短，約510年，有序堆積，工程性質(zhì)差。場區(qū)普遍分布，厚度0.503.40m，平均約為1.86m。第4層：粉質(zhì)粘土：灰黑色，軟塑可塑，含大量淤泥和粗砂，具有腥臭味，見少量貝殼碎片。該層分布在場地的北側(cè)和東側(cè)，局部缺失，厚度0.604.30m，平均2.64m。第14層：殘積土：灰白色灰黃色，可塑硬塑，為花崗巖殘積而成。該層僅局部分部，厚度0.603.20

28、m，平均2.00m。第15層：全風(fēng)化花崗巖：淺肉紅色。主要礦物成分分為石英、長石，結(jié)構(gòu)已經(jīng)完全破壞，風(fēng)化劇烈，干轉(zhuǎn)不易鉆進，巖心呈砂土狀。場區(qū)分布較普遍，僅個別地段缺失，厚度0.507.90m，平均3.14m。第16層：強風(fēng)化花崗巖：淺肉紅色。中粗粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物成分分為石英、長石，結(jié)構(gòu)大部分破壞，列細(xì)分與，風(fēng)化強烈，干鉆不易鉆進，巖心呈砂狀及碎石狀，巖體破碎，巖石堅硬程度為軟巖，巖體基本質(zhì)量等級為V級。場區(qū)普遍分布，厚度0.7011.00m，平均4.39m。第17層：中風(fēng)化花崗巖：肉紅色，中粗粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物成分分為石英、長石，節(jié)理、裂隙較發(fā)育，巖體較破碎，巖石堅硬程度為

29、較軟巖，巖體基本質(zhì)量等級為IV級，該層場區(qū)分布普遍，最大揭露厚度為6.50m。2.2 場地水文地質(zhì)條件擬建場區(qū)內(nèi)地下水主要為第四系空隙潛水和基巖裂隙水，混合地下水位埋深為0.303.30m，平均地下水位為2.24m。（1）第四系松散層空隙潛水：主要賦存與素填土、第四系濱海沼澤沉積的粉質(zhì)粘土層及花崗巖殘積層中，含水層分布連續(xù)，受大氣降水的入滲補給，大氣蒸發(fā)、植物蒸騰作用為其主要排泄方式。（2）基巖裂隙水：主要賦存與花崗巖風(fēng)化帶中，受大氣降水的入滲補給，地下水徑流為其主要排泄方式。根據(jù)勘察報告第16層強風(fēng)化花崗巖以及以上各地層的綜合滲透系數(shù)K為0.40.7m/d，滲透性屬于中等透水性。2.3場地周

30、邊環(huán)境條件根據(jù)業(yè)主所提供的平面圖及現(xiàn)場勘察，基坑北側(cè)由西向東的建筑物有利群長江購物廣場、銀行以及保險公司，距離基坑最近的為中國銀行青島經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)支行，距離基坑邊15.50m左右；南側(cè)由西向東的建筑物有長江商廈、吉韓商廈、海天商廈，距離基坑最近的為長江商廈，距離基坑邊10.40m左右。南北兩側(cè)建筑物均為樁基礎(chǔ)，南北兩側(cè)地下管線距離基坑變現(xiàn)較近，地面以下2.00m有一雨水管道距離擴大基礎(chǔ)外邊線1.80m，預(yù)留1.40m工作面后距離開挖僅0.40m在基坑支護前必須調(diào)查清楚再進行支護施工，東側(cè)及西側(cè)環(huán)境較為空曠。第三章 支護方案的選擇3.1基坑支護的類型3.1.1概述基坑支護結(jié)構(gòu)體系一般包括兩部分

31、：擋土結(jié)構(gòu)和降水止水體系。樁、墻式支護結(jié)構(gòu)常采用鋼板樁、鋼筋混凝土板樁、柱列式灌注樁、地下連續(xù)墻等。根據(jù)土質(zhì)條件及基坑規(guī)模，可以設(shè)計成懸臂式、內(nèi)置程式或錨拉式。重力式支護結(jié)構(gòu)多采用水泥土攪拌樁擋墻、土釘墻等，當(dāng)支護結(jié)構(gòu)不能起到之水作用時，可同時設(shè)置止水帷幕或采取坑外降水，已達(dá)到控制地下水的目的，使基坑土方工程可在干作業(yè)條件下進行。3.1.2基坑支護結(jié)構(gòu)的類型基坑支護結(jié)構(gòu)可以分為以下兩類：（1）樁、墻式支護結(jié)構(gòu)。板樁、柱列樁、地下連續(xù)墻等均屬此類，支護樁、墻插入坑底土中一定深度（一般均插入至較堅硬土層），上部呈懸臂或設(shè)置錨撐系統(tǒng)，形成一梁式受力構(gòu)件，其結(jié)構(gòu)計算簡圖，可簡化成在土壓力作用下的一靜定

32、梁，或按插入土中的豎向彈性地基梁求解。 此類支護結(jié)構(gòu)應(yīng)用廣泛，適應(yīng)性強，易于控制支護結(jié)構(gòu)的變形，尤其適用于開挖深度較大的深基坑，并能適應(yīng)各種復(fù)雜的地質(zhì)條件，設(shè)計計算路、理論較為成熟，各地區(qū)的工程經(jīng)驗也較多，是基坑工程中經(jīng)常采用的主要形式。（2）實體重力式支護結(jié)構(gòu)。水泥土攪拌樁擋墻，高壓旋噴樁擋墻，土釘墻等類似于重力式擋土墻。此類支護就夠截面尺寸較大，依靠實體墻身起擋土作用。墻身也可設(shè)計成格構(gòu)式，或階梯形等多種形式，墻身主要承受壓力，一般不承受拉力，按重力式擋土墻的設(shè)計原則計算。無錨拉或內(nèi)支撐系統(tǒng)、土方施工開挖方便。土質(zhì)條件較差時，基坑開挖深度不宜過大。適用于小型基坑工程。土質(zhì)條件較好時，水泥攪

33、拌工藝使用受限制。采用土釘墻結(jié)構(gòu)，適用性較大，各地已有大量應(yīng)用實體重力式支護結(jié)構(gòu)的工程經(jīng)驗。3.2基坑支護結(jié)構(gòu)選擇的依據(jù)、原則和方法3.2.1支護結(jié)構(gòu)選擇的基本依據(jù)（1）基坑場地的形狀、平面尺寸及開挖深度等。（2）基坑范圍的工程地質(zhì)及水文地質(zhì)情況：包括地質(zhì)勘探資料、勘查數(shù)據(jù)測試方法、設(shè)計所需的力學(xué)參數(shù)及試驗方法、地下水請款及其分布等。（3）荷載情況：土壓力、水壓力，特別是承壓水的情況。地面荷載的分布及大小。施工荷載。相鄰建筑物的荷載。當(dāng)支護結(jié)構(gòu)作為主體結(jié)構(gòu)的一部分時，尚應(yīng)考慮人防和地震作用等。（4）環(huán)境條件：基坑周圍的地區(qū)性質(zhì)?；又車慕ㄖ锝Y(jié)構(gòu)形式、層數(shù)、基礎(chǔ)形式及埋深?；又車墓迷O(shè)施

34、分布及地下構(gòu)筑物、地下管線狀況?；又車慕煌顩r和道路狀況?；又車乃驙顩r?；铀幍牡貐^(qū)環(huán)境的特殊情況，以及對基坑施工的特殊情況。相鄰工地的施工情況，特別是打樁和降水情況。工期、資金對基坑施工的影響。（5）建筑的結(jié)構(gòu)（地上及地下）對基坑施工的特殊要求。（6）各種支護結(jié)構(gòu)的適用范圍及技術(shù)特點。（7）各種支護結(jié)構(gòu)的造價。（8）基坑開挖、排水及降水地方法。（9）設(shè)計的允許變形量。（10）相鄰建筑物基坑支護情況和類似的基坑支護情況。（11）業(yè)主對基坑支護的要求。（12）建筑基坑工程技術(shù)規(guī)范及有關(guān)地方標(biāo)準(zhǔn)。3.2.2 支護結(jié)構(gòu)選擇的基本原則我國的東北、華北地區(qū)，以及西北的大部分地區(qū)的地基土多為一

35、般黏性土，并且多數(shù)地區(qū)的地下水較深。（1）從場地條件考慮：基坑周圍場地開闊與否，直接關(guān)系到支護結(jié)構(gòu)容許位移的大小。如果場地開闊，則可選擇放坡、懸臂式、錨拉式支護結(jié)構(gòu)；如果場地狹窄或周圍有重要設(shè)施，則選擇位移小的地下連續(xù)墻加錨桿或支撐支護形式。（2）從基坑開挖深度及范圍考慮：基坑開挖深度及范圍的大小，是選擇支護結(jié)構(gòu)類型的一個重要考慮因素，開挖深度不大時，可采用懸臂式支護結(jié)構(gòu)、土釘墻或錨噴支護等；開挖深度較大時，則需考慮多層錨桿或多層支撐。（3）從地質(zhì)條件考慮：土質(zhì)較好的條件下可考慮土釘墻或錨噴支護等；土質(zhì)較差時，則要采用樁、地下連續(xù)墻加錨桿或支撐支護方案。（4）從地下水位考慮：地下水位的高低，關(guān)

36、系到是否考慮基坑止水的問題。3.2.3支護結(jié)構(gòu)類型的選擇方法表31 支護結(jié)構(gòu)類型的選擇方法擬選擇的支護結(jié)構(gòu)選用條件及使用事項放坡開挖（1）基坑周圍場地允許。（1） （2）相鄰基坑邊無重要建筑物或地下管線（2） （3）開挖深度超過4-5米時，易采用分級放坡（3） （4）地下水位較高或單一放坡不滿足基坑穩(wěn)定性要求時，宜采用深層攪拌樁、高壓噴射注漿墻等措施進行截氺或檔土。（4） （5）對基坑邊土體水平位移控制要求較高，或軟塑至流塑狀土質(zhì)不宜采用此方法開挖重力式擋土墻（1） （1）基坑周圍不具備放坡條件，但具備重力式擋墻的施工寬度。（2） （2）相鄰基坑邊無重要建筑物或地下管線。（3） （3）基坑開挖

37、深度較小，一般為6米以下。（4）土層較差且厚度較大時，特別是軟塑至流塑土層，可選擇水泥土重力式擋土結(jié)構(gòu)。（5）設(shè)計與施工時，應(yīng)確保重力式擋土結(jié)構(gòu)的整體性。（6）對基坑隊水平位移控制要求較高時，不應(yīng)采用此法。（7）要注意整體穩(wěn)定性驗算。土釘支護結(jié)構(gòu)（1）基坑周圍地面施工地狹小，臨近基坑邊無重要建筑物、建筑深基礎(chǔ)或地下管線。（2）土層內(nèi)富含地下水或可塑以下軟弱土層，不宜采用土釘支護。（3）不宜用于對基坑土體變形有嚴(yán)格要求的基坑支護工程。（4）應(yīng)特別注意相鄰建筑及地下管線可能引起的不良后果。（5）注意驗算整體穩(wěn)定性。 （6）遇有較深軟弱土夾層或許控制基坑土體變形時，可將預(yù)應(yīng)力錨桿與土釘混用。3.2.

38、4方案確定根據(jù)業(yè)主提供的工程地質(zhì)情況，可知，此建筑基坑的南邊和北邊有密集建筑物?；A(chǔ)多為樁基礎(chǔ)。因此，必須保證施工過程中兩邊建筑物的基礎(chǔ)傾斜。且施工場地狹小。上表中的方法，以及結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)驗，本方案擬采用土釘墻加微型樁支護。土釘承受土層主要主要土壓力，微型樁主要防止土體滑落。3.3土釘支護的工作性能3.3.1土釘支護工作性能的實測結(jié)果 國外迄今以對土釘支護做了不少大型量測實驗，其中也有專門為實驗而修建的工程，國內(nèi)也已進行過一些現(xiàn)場測試。從這些量測結(jié)果得出土釘支護在一般土體自重組用下的基本工作特點有：（1）隨著往下開挖，支護不斷向外位移。在勻質(zhì)土中，支護面的位移沿高度大體呈線性變化，類似繞趾部向外

39、轉(zhuǎn)動，最大水平位移發(fā)生在頂部。但在非勻質(zhì)土中或地表為斜坡或受有地表重載時，最大水平位移點的位置可能移向下部。從為數(shù)極少的破壞現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)，土釘支護的破壞是一個連續(xù)發(fā)展的過程。（2）土釘置入現(xiàn)場土體后，如果土體不變形，土釘就不會受力。隨著往下開挖。地表加載、或土體徐變而發(fā)生土體變形，于是通過土體與土釘之間的粘結(jié)力使土釘參加工作并主要受拉。量測表明，只要土體發(fā)生微小的變形就可使土釘受力。（3）土釘?shù)睦ρ仄溟L度變化，最大拉力部位隨著向下開挖從開始時靠近面層的端部逐漸向里轉(zhuǎn)移，一般發(fā)生在土釘?shù)目赡苁Х€(wěn)破壞面上。當(dāng)土釘長度較短時，土體破壞面可能移出上部土釘之外，這些土釘中的最大拉力一般發(fā)生在土釘中部。（4

40、）當(dāng)破壞面穿過土釘加固的土體，后者被分割成失穩(wěn)區(qū)和穩(wěn)定去兩個部分，前者向外移動，與土釘之間的界面剪力或粘結(jié)力的方向向里，使土釘?shù)睦亩瞬恐饾u增加并在可能的破壞面上達(dá)到峰值。而在被動區(qū)內(nèi)，土體與土釘之間的界面剪力方向向外。土體破壞面上的土釘或者受拉屈服，或者被拔出。（5）不同深度位置上的土釘，其受到的最大拉力有很大差別，頂部和底部的土釘受力較小，靠近中間部位的土釘受力較大。但臨近破壞時，底部土釘?shù)氖芰︼@著增大。（6）支護噴混凝土面層背后的側(cè)向土壓力，其沿高度分布也為中間大、上下小，接近梯形而不是三角形，壓力的合力值要比擋土墻理論給出的計算值低得多。這表明土釘支護的面層完全不同于一般的擋土墻。支

41、護面層所受的土壓力合力遠(yuǎn)小于土釘受到的最大拉力之和。（7）支護的最大水平位移一般不大于坑深或支護高度H的3。與H的比值據(jù)法國的實測資料為13，美國0.73，德國為2.53。國內(nèi)的測試結(jié)果也大體相同。第四章 支護體系具體支護參數(shù)確定4.1支護前穩(wěn)定性驗算4.1.1.采用瑞典條分法1) 當(dāng)R=10m時：如圖，圖條寬度b=2m，R=10m，總弧長為20.657m， 圖41表41 基坑分條土條編號（）1-25.94-0.4370.8990.17-0.0830.192-17.46-0.30.9540.706-0.2220.743-5.74-0.10.9951.144-0.0151.1545.740.10

42、.9959.90.9959.95517.460.30.9549.12.8629.546300.50.8667.54.338.66744.430.70.7145.14.9987.14864.160.90.4361.93.9244.361.6636.81335.5216.789由 （41）得2) 當(dāng)R=9m時：圖42表42 基坑分條土條編號（）cos1-6.02-0.10.990.1485-0.0150.1525.740.10.998.8640.89548.954317.460.30.958.1562.57558.5854300.50.8666.753.8977.794544.430.70.714

43、4.5894.49896.427664.160.90.4361.713.53073.92330.21715.3825由公式（41）得：4.1.2采用破裂面法分條如圖（土條均為單位寬度）：圖43由 （42）得1) 土條1的重量：= =18.5×1.83×0.57+2.64×0.57×19.5+3.1×0.57×19.5+19.5×0.5×1.23×0.5789.9KN2) 土條2的重量：=18.5×1.83×1.4+19.5×2.64×1.4+19.5×0.

44、5×3.1×1.4161.8KN3) 土條3的重量：=18.5×1.83×1.2+19.5×0.5×2.64×1.252.43KN4) 土條4的重量：=18.5×0.5×1.83×0.8514.4KN由 （43）得=（10+58+34+20.4+89.9×cos65×tan40+161.8×cos65×tan35+52.43×coa65×tan19.5+14.4×cos65×tan20）/(161.8+89.9+52

45、.43+14.4)×sin65=0.74<1.34.1.3結(jié)論通過以上穩(wěn)定系數(shù)的計算，可知在不加固的情況，基坑的穩(wěn)定系數(shù)很小，約等于1.3，破裂面是小于1.3，處于不穩(wěn)定狀態(tài)，所以需要對其進行加固。 4.2土壓力計算計算地下水位以下的水、土壓力，一般采用“水土分算”（即水、土壓力分別計算，再相加）和“水土合算”兩種方法。對砂性土和粉土，可按水土分算原則進行；對黏性土可根據(jù)現(xiàn)場情況和過程經(jīng)驗，按水土分算和水土合算進行。水土壓力合算法是采用土的飽和重度計算總的水、土壓力，只是國內(nèi)目前較流行的方法，特別對黏性土積累了一定的經(jīng)驗，采用的公式為 （44）式中：土的飽和重度，在地下水位以下

46、可近似采用天然重度。因此，以下式中的均取得近似為天然重度，4.2.1第一支護單元： 表43 基坑第一支護單元（北側(cè)）土層參數(shù)表層號計算厚度（m）重度Kn/m粘聚力kpa摩擦角（度）土釘錨固體與土體阻力值（kpa）1素填土1.8318.55.020.020.04粉質(zhì)粘土2.6419.520.019.540.015全風(fēng)化花崗巖3.1019.510.035.070.016強風(fēng)化花崗巖4.4519.515.040.0180.0按朗肯土壓力公式（44）計算，如下： 第一層：9.79-7=2.79KPaKP第二層： 26.39-28=-1.62KPa令=0，則Z=2.93m，如圖所示。23.63KPa第三

47、層：18.07-8.28=9.79KPa28.44-8.28=20.16KPa28.44-8.28=20.16KPa第四層：36.04-13.99=22.05KPa54.9-13.99=40.92KPa土壓力分布圖如下圖所示：圖44根據(jù)幾何關(guān)系，計算得每層土釘處的水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值，計算結(jié)果如下：，。4.2.2第二支護單元：表44 基坑第二支護單元（南側(cè)）土層參數(shù)表層號計算厚度（m）重度Kn/m粘聚力kpa摩擦角（度）土釘錨固體與土體阻力值（kpa）1素填土1.8318.55.020.020.04粉質(zhì)粘土2.6419.520.019.540.015全風(fēng)化花崗巖3.1019.510.035.070.

48、016強風(fēng)化花崗巖4.4519.515.040.0180.0按朗肯土壓力公式（44）計算，如下：第一層： 26.67-7=19.67KPa第二層：18.14-9=9.14KPa31.14-9=22.14KPa第三層：25.31-10.41=14.9KPa41.9-10.41=31.49KPa第四層:33.62-13.99=19.63KPa52.24-13.99=38.25KPa土壓力分布如下圖所示： 圖45根據(jù)幾何關(guān)系，計算得每層土釘處的水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值，計算結(jié)果如下：，。4.3土釘墻布置：土釘布置為豎向間距為1.7米，水平間距為1.5米。土釘與水平面的夾角為10度。共四排，第一排與地面的距離為

49、2.5米。土釘用HRB335的鋼筋，第一支護單元第一二排為25的，第三四排和第二支護單元均為32的。4.4土釘長度計算及其局部驗算：4.4.1第一支護單元：(1)局部穩(wěn)定驗算，即必須滿足 （45）式中：第j根土釘受拉荷載標(biāo)準(zhǔn)值，按計算。 式中：第j個土釘位置處的基坑水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值； 第j個土釘與相鄰?fù)玲數(shù)钠骄?、垂直間距; 第j個土釘與水平面的夾角； 荷載折減系數(shù)。 （46） 式中：土釘墻坡面與水平面的夾角。 第j根土釘抗拉承載力設(shè)計值，按 （46） 計算。 式中：第j根土釘在破裂面外錨固體與土體摩擦強度確定的抗拉承載力設(shè)計值（KN）； （47） 第j根土釘鋼筋在破裂面外鋼筋與錨固體砂漿粘結(jié)

50、強度確定的抗拉承載力設(shè)計值（KN）。 （48） 第j根土釘鋼筋抗拉強度確定的抗拉承載力設(shè)計值（KN）。 （49）式 適合于土釘豎向間距相等、第一道土釘?shù)降孛娴木嚯x與最后一道土釘?shù)交椎木嚯x均為土釘豎向間距的一半，并且土壓力的零點高度為0的情況，且已考慮了放坡對土壓力的修正。否則應(yīng)該調(diào)整計算式，應(yīng)對每根土釘承受的土壓力按范圍求和，得到每根土釘?shù)氖芾奢d標(biāo)準(zhǔn)值及土釘受拉荷載設(shè)計值。本設(shè)計按范圍求和方法計算。經(jīng)計算，=1。對于第一道土釘承受的土壓力，為地面到第1道土釘與第2道土釘間距一半的位置之間的土壓力之和。對于第2道土釘承受的土壓力，為第1道土釘與第2道土釘間距一半的位置處到到第2道土釘與第3道

51、土釘間距一半的位置處之間的土壓力之和。其他依次類推，最后一道土釘承受的土壓力下方位置應(yīng)計算至基底。將土釘受拉荷載標(biāo)準(zhǔn)值計算轉(zhuǎn)化成下式： （410） =1.52 。 （411）表45 具體計算結(jié)果見下表：土釘序號（m）(KPa)(m)1.25002.7913.3553.8953.351.5219.824.7525.0521131.71.5233.64236.7525.723.351.71.5260.375.37548.822.1823.942.051.5274.693.25(2) 計算土釘長度a) 土釘錨固長度由 （412）b) 土釘自由鍛長度，根據(jù)幾何關(guān)系可得：=2.82m=1.69m=1.34m=0.53mc) 綜上所述，所得結(jié)果見下表：表46 土釘長度土釘序號（m）(m)L(m)11.972.824.7921.91.693.5933.431.344.7741.650.532.18(3) 驗算土釘局部穩(wěn)定：因為。經(jīng)計算，是最小的。因此，只要，就能滿足要求。第一排：要使24.75。則=11m.第二排:要使42，則=10m.第三排：要使75.375，則=15m.第四排：要使93.25，則=8m。(4) 綜上所述，經(jīng)修正后，第一單元土釘如下表：表47 土釘分布表序號標(biāo)高（m）水平間距(m)入射角度直徑（mm）1-2.51.5010