常州市某深基坑支护设计Word下载.docx

1、1.2 工程地质及水文地质概况钻孔揭示的本基坑工程场地内的地层条件自上而下依次为杂填土、淤泥质粉质黏土、粉土、粉砂及风化岩。场地内的地下水主要为第四系孔隙水，水位埋深5.8m，对基坑工程影响较小。基坑开挖深度影响范围内，各土层的物理力学指标如表1-1所示。表1-1 场地土层主要力学参数层序名称状态层厚（m）重度（kN/m3）固结快剪c（ kPa）（）1杂填土松散1.6818.921.03.52淤泥质粉质黏土硬塑2.618.514.616.13粉土可塑2.2619.6455.84粉砂中密3.1218.82829.81.3 基坑支护结构形式本基坑工程开挖深度约为4.5m，基坑开挖深度影响范围内的主

2、要土层为杂填土、淤泥质粉质黏土、粉土等，基坑周边环境较为复杂，基坑安全等级为二级。本基坑工程可以优先考虑使用土钉支护结构，土钉支护结构具有工程造价低、施工周期短等优点，在开挖深度不大的基坑工程中得到了广泛使用。在距离坑外建筑物既有围墙较近的部分，因对变形要求较为严格，不能采用土钉支护结构，结合当地工程经验来看，该支护段可以采用排桩+锚杆支护结构形式。本工程所在场地地层变化较小，各土层近似呈水平状分布，钻孔揭示的各土层厚度如表1-2所示。表2-1 各支护段典型地质断面对应土层厚度土层厚度h（m）1杂填土2淤泥质粉质黏土2.603粉土4粉砂5风化岩/第2章 土钉支护结构设计2.1 概况土钉支护段典

3、型的地质及支护断面图如图2-1所示。基坑采用放坡开挖，破率为1:0.5，基坑外侧无临近建筑物，但是施工期间，可能有工程车辆由此通过，为此，拟定坑顶超载为20kPa。初步拟定土钉的水平及竖直方向上的间距为1.5m，土钉的倾角为15。各层土钉锚端距离基坑顶面的距离分别问0.75m、2.25m、3.75m。图2-1 工况1基坑支护结构立面图2.2 土钉轴力计算本支护段采用土钉支护结构，土钉的水平及竖直方向距离均为1.5m，各层土钉锚端距离坑顶的深度依次为0.75m、2.25m、3.75m、5.25m，土钉的倾角为15，单根土钉的轴力标准值计算式如下：式中： Nk，j第j层土钉的轴向拉力标准值（kN）

4、；j第j层土钉的倾角（）；墙面倾斜时的主动土压力折减系数，可按本规程第5.2.3条确定。j第j层土钉轴向拉力调整系数，可按公式（5.2.4-1）计算；pak，j第j层土钉处的主动土压力强度标准值（kPa），应按本规程第3.4.2条确定；sxj土钉的水平间距（m）；szj土钉的垂直间距（m）。由上述计算原理可见，在计算各层土钉的轴向拉力标准值之前，应首先计算对应深度的主动土压力、墙面倾斜的主动土压力调整系数及各层土钉的拉力调整系数。为此，下文将对各项系数进行计算。1. 主动土压力在施工期间，坑顶可能有车辆、施工机械及堆载等作用，本基坑工程拟定坑顶超载为20kPa，基坑开挖深度范围内，各土层的物理

5、力学指标如表1-1所示，按照建筑基坑支护技术规程（JGJ 120-2102）第3.4节的原则，计算各层土钉对应开挖深度处的主动土压力。其中，杂填土层的主动土压力系数ka=0.88，淤泥质粉质黏土层的主动土压力系数ka=0.57，粉土层主动土压力系数ka=0.82。由上述计算结果可见，土钉2、土钉3端部对应的基坑开挖深度范围内，主动土压力为正值，土钉1端部对应的基坑开挖深度土压力为负值，负值表示土体自身能够保持稳定，不需要采取支护措施，计算土钉的轴力标准值时，负值对应的部分取值为0。表2-1 土压力计算结果编号pak（kPa）Eaj（kN）土钉1（-9.3）土钉213.530.4土钉329.36

6、5.92. 坡面倾斜时的主动土压力折减系数（）可按下式计算：主动土压力折减系数；土钉墙坡面与水平面的夹角（m基坑底面以上各土层按土层厚度加权的内摩擦角平均值（）。本支护段，土钉支护结构的坡面放坡比例为1:0.5，对应的坡面倾角为63.4基坑开挖底面以上的土层摩擦角加权平均值计算如下：开挖底面以上土层摩擦角的加权平均值为11.0，坡面的倾角为63.4，带入数据，计算主动土压力折减系数如下：3. 土钉轴向拉力调整系数（j）可按下列公式计算：j土钉轴向拉力调整系数；zj第j层土钉至基坑顶面的垂直距离（m）；h基坑深度（m）；Eaj作用在以sxj、szj为边长的面积内的主动土压力标准值（kN）；a计算

7、系数；b经验系数，可取0.61.0；n土钉层数。本基坑工程，地层条件变化较小，经验系数b取值为1.0，带入数据，计算得：土钉轴力的标准值可以不进行调整。综合以上计算结果，将各数据带入到土钉轴向拉力标准值的计算公式中，得到计算结果如表2-2所示。表2-2 各层土钉轴力标准值轴向拉力标准值（kN）17.938.92.3 土钉长度计算土钉支护结构中，土钉的长度由三部分组成，分别为潜在滑动面外锚固段的长度、潜在滑动面内连接段的长度及土钉锚固端部的工作长度，为便于叙述，下面将这三部分长度分别简称为长度1、长度2及长度3。土钉支护结构的计算简图如2-2所示。图2-2 土钉支护结构计算简图2.3.1 锚固段

8、长度计算土钉的锚固段长度应该满足抗拔承载能力要求。单根土钉的极限抗拔承载力标准值可按下式估算：Rk，j第j层土钉的极限抗拔承载力标准值（kN）；dj第j层土钉的锚固体直径（m）；对成孔注浆土钉，按成孔直径计算，对打入钢管土钉，按钢管直径计算；qsik第j层土钉在第i层土的极限粘结强度标准值（kPa）；应由土钉抗拔试验确定，无试验数据时，可根据工程经验并结合表5.2.5取值；li第j层土钉在滑动面外第i土层中的长度（m）；计算单根土钉极限抗拔承载力时，取图2-2所示的直线滑动面，直线滑动面与水平面的夹角取本基坑工程拟定采用钻孔注浆型土钉，钻孔直径为130mm，各土层与土钉锚固体的极限粘结强度根据

9、建筑基坑支护技术规程（JGJ 120-2102）建议值取值，具体取值如表2-3所示。表2-3 土钉的极限粘结强度标准值qsi,k（kPa）255065各层土钉与土层的相对位置关系如图2-3所示。由图可见，土钉1在潜在滑动面以外锚固段的长度中，前部分有1.28m在杂填土中，其余部分置于淤泥质粉质黏土层中，土钉2在滑动面外的锚固段长度主要在淤泥质粉质黏土层中，土钉3滑动面外的长度，前部分有1.58m在淤泥质粉质黏土层中，其余部分置于粉土层中。图2-3 土钉与土层的位置关系图单根土钉的抗拔承载力应符合下式规定：Kt土钉抗拔安全系数；安全等级为二级、三级的土钉墙，Kt分别不应小于1.6、1.4；Nk，

10、j第j层土钉的轴向拉力标准值（kN），应按本规程第5.2.2条的规定确定；Rk，j第j层土钉的极限抗拔承载力标准值（kN），应按本规程第5.2.5条的规定确定。本基坑工程的安全等级为二级，对应的土钉抗拔安全系数为1.6，按照上式计算各层土钉的极限抗拔承载力。计算结果如表2-4所示。表2-4 土钉极限抗拔承载力极限抗拔承载力 （kN）28.662.21. 土钉1锚固段长度计算土钉1上的轴向拉力为0，表示该层土钉仅按照一般的构造措施即可满足要求，为此，本基坑支护段拟定土钉1的长度为6.0m。2. 土钉2锚固段长度计算由图2-3可见，土钉2的主要置于淤泥质粉质黏土层中，土钉的极限抗拔承载能力为25k

11、Pa，带入数据，计算土钉锚固段的长度如下：3. 土钉3锚固段长度计算土钉3的锚固段长度可以分为两部分，分别为置于淤泥质粉质黏土层及粉土层中的部分，有即可关系可见，土钉3置于淤泥质粉质黏土层中的长度为1.58m，带入数据，计算土钉3的锚固段长度如下：2.3.2 土钉总长土钉在潜在滑动面以外的长度可以采用AutoCAD程序作图直接量取，该方法能够省去反繁琐的几何关系代换，为此，本基坑工程中，滑动面以外的土钉长度直接列于下表。表2-5 各层土钉长度锚固长度连接长度工作长度总长62.801.400.504.703.844.84由上表的计算结果可见，本基坑支护段内，土钉2及土钉2的理论计算长度分别为4.

12、70m及4.84m。考虑到施工过程中，土钉长度种类过多不便于工人操作，易造成上下各层土钉长度混淆等，本基坑工程拟定将三排土钉的长度均按6.0m长度进行设计。2.4 土钉杆体材料强度验算由表2-4可见，土钉3的极限抗拔承载力为62.2kN，本基坑拟定采用HRB335级钢筋作为土钉的杆体材料，土钉杆体的受拉承载力应符合下列规定：Nj第j层土钉的轴向拉力设计值（kN），按本规程第3.1.7的规定计算；土钉杆体的抗拉强度设计值（kPa），HRB335级钢筋取值300MPa；As土钉杆体的截面面积（m2）。带入数据，计算杆体材料的横截面积最小值如下：参照混凝土结构设计规范（GB 50010-2010）附录A，本基坑工程土钉可以选择 18mm的HRB335级钢筋作为杆体材料。第3章 桩锚支护结构设计在基坑距离既有建筑物围墙较近的部分，不适合采用土钉支护结构，经过比选，确定该段支护结构形式为排桩+锚索。结合第2章中，基坑侧壁的土压力计算结果可见，本基坑土层条件较好，对应的坑外主动土压力值不大，为此，本基坑支护段的围护桩的桩长可以按照建筑基坑支护技术规程（JGJ 120-2102）给定的最低标准