深基坑支护及降水方案设计(编辑修改稿)

深基坑支护及降水方案设计(编辑修改稿)内容摘要：

护结构有很好的刚度，但各桩之间的联系差必须在桩顶浇注较大截面的钢筋混凝土帽梁加以可靠联接。 为了防止地下水并夹带土体颗粒从桩间孔隙流入（渗入）坑内，应同时在桩间或桩背采用高压注浆，设置深层搅拌桩、旋喷桩等措施，或在桩后专门构筑防水帷幕。 灌注桩施工简便，可用机械钻（冲）孔或人工挖孔， 施工中不需要大型机械，且无打入桩的噪声、振动和挤压周围土体带来的危害，成本较地下连续成都理工大学毕业设计（ 论文） 9 墙低。 排桩支护可分为悬臂式和支锚式，而支锚式又分单点支锚和多点支锚。 大多数情况下，悬臂式柱列桩适用于三级基坑，支锚式柱列桩适合于一、二级基坑工程。 一般来说，当基坑 深 h=8m～ 14m， 周围环境要求不十分严格时，多考虑采用排桩支护。 地下连续墙 地下连续墙具有整体刚度大的特点和良好的止水防渗效果，适用于地下水位以下的软粘土和砂土等多种地层条件和复杂的施工环境，尤其是基坑底面以下有深层软土需将墙体插入很深的情况，因此在国 内外的地下工程中得到广泛的应用。 并且随着技术的发展和施工方法及机械的改进，地下连续墙发展到既是基坑施工时的挡土围护结构，又是拟建主体结构的侧墙，如支撑得当，且配合正确的施工方法和措施，可较好地控制软土地层的变形。 在基坑深（一般 h10m）、周围环境保护要求高的工程中，经技术经济比较后多采用此技术。 但是地下连续墙在坚硬土体中开挖成槽会有较大困难，尤其是遇到岩层需要特殊的成槽机具，施工费用较高。 目前采用的逆作法施工使得两墙合一，即施工时用作围护结构，同时又是地下结构的外墙。 逆作法施工一般用在城市建筑高层时，周围 施工环境比较恶劣，场地四周邻近建筑物、道路和地下管线不能因任何施工原因而遭到破坏，为此在基坑施工时，通过发挥地下结构本身对坑壁产生支护作用的能力，减少支护结构变形，降低造价并缩短工期，是推广应用的新技术之一。 除现场浇筑的地下连续墙外，我国还进行了预制装配式地下连续墙和预应力地下连续墙的研究和试用。 土钉支护 土钉支护是用于土体开挖和边坡稳定的一种新的挡土技术，由于经济、可靠且施工快速简便，已在我国得到迅速推广和应用。 土钉支护的使用要求土体具有临时自稳能力，以便给出一定时间施工土钉墙，因此对土钉墙 适用的地质条件应加以限制。 《建筑基坑支护技术规程（ JGJ12021999）》规定了土钉墙适用于二、三级基坑、非软土场地、基坑深度不宜大于 12m。 土钉墙支护施工速度快、用料省、造价低，与其他桩墙支护相比，工期可缩短 50%以上，节约造价 60%左右；而且土钉支护可以紧贴已有建筑物施工，从而省出桩体或墙体所占用的地面。 但从许多工程经验看，土钉墙的破坏几乎均是由于水的作用，水使土钉墙产生软化，引起整体或局部破坏，因此规定采用土钉墙工程必须做好降水，且其不宜作为挡水结构。 土钉是用来加固现场原位土体的细长杆件。 通常采用钻 孔，放入变形钢筋并沿孔全长注浆的方法做成、它依靠与土体之间的粘结力或摩擦力，在土体发成都理工大学毕业设计（ 论文） 10 生变形时被动承受拉力作用。 它由密集的土钉群、被加固的土体、喷射混凝土面层形成支护体系。 由于随挖随支，能有效地保持土体强度，减少土体的扰动。 20世纪 90 年代以后，土钉墙技术开始应用于东南沿海一带，但该地区地质条件属于以淤泥及淤泥质土为主的软土带，为适应这一特性，发展了复合土钉支护技术。 另外还有锚杆或喷锚支护、拱圈支护和逆作法支护等。 基坑支护方案确定 本工程基坑开挖深度 为 ， 基坑破坏对工程 安全 影响较为严重。 参照《建筑基坑支护技术规程》（ JGJ12099）、《成都市建筑工程深基坑施工安全管理暂行办法》，综合确定本工程基坑侧壁安全等级为 二 级，重要性系数 r0=。 由于 场地东侧 18m 处为一 7层楼的建筑物，该建筑物 为砖混结构 ， 为了减小 基坑开挖时某些不确定因素 引起的周边土体变形 ，该处开挖面（简称 I段）拟采用 能有效控制变形且成本相对低廉的支护形式，综合确定拟采用 排桩 加 单支点支撑相结合 的支护 结构。 由于成都地区地基土较合适做人工挖孔桩且挖孔桩工艺简单，排桩采用人工挖孔桩；基坑宽度较大 ，只能采用外支撑，所以综合确定 该段 采用人工挖孔 加锚杆的 支护 结构 （锚拉桩） 护壁。 其余三段开挖面（简称Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ段）周围场地较为开阔， 且开挖 土体临时自稳能力 较好， 综合考虑场地环境条件 和基坑侧壁安全等级 ， 确定该三段开挖面采用土钉与 喷砼 结合的 支护形式 ，由于土钉支护采用的是 随挖随支 的形式 ，能有效地保持土体强度，减少土体的扰动。 该三段 基坑底面线离征地线水平距离约为 4m， 为了提高护壁土体的稳定性，可做 1： 放坡处理。 各基坑面护壁形式见图 32。 成都理工大学毕业设计（ 论文） 11 图 32 各基坑面支护形式示意图 第 4 章 深基坑支护 设计 基坑支护方案 I段 基坑开挖面 拟采用人工挖孔桩 加锚杆（锚拉桩） 的支护形式；Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ段 基坑开挖面 采用土钉与 喷砼 结合的 支护形式。 设计依据 本设计方案依据下列文件设计 : ⑴ 建筑总平面图； ⑵ 《建筑基坑支护技术规程》 (JGJ 12099)； ⑶ 《建筑桩基技术规范》（ JG9496）； ⑷ 《混凝土结构设计规范》（ GB5001020xx）； ⑸ 《基坑土钉支护土钉技术规程》（ CECS9697）； ⑹ 《混凝土结构工程施工及验收规范》（ GBJ502492）； ⑺ 《岩土工程勘察报告》（四川省地质工程勘察院， 20xx年 4 月 ）。 成都理工大学毕业设计（ 论文） 12 Ⅰ段开挖面 支护 设计 护壁桩设计参数 主要技术参数 见 列表 41： 表 41 地基岩土 体物理 力学指标建议值 岩土 名称 计算 层厚 (m) 天然重度 r(kN/m3) 承载力 特征值fak(kPa) 内聚力c(kPa) 内摩擦 角 φ( 度 ) 土体与锚固体粘结强度特征值 (kPa) 水上 水下 水上 水下 杂 填土 60 / / 10 10 18 细砂 120 / / 20 20 40 松散卵石 180 5 / 29 26 80 稍密卵石 350 5 / 38 35 120 中密卵石 600 5 / 43 38 200 密实卵石 未揭穿 850 5 / 46 40 250 护壁桩设计 本工程基坑侧壁安全 等级为 二 级，重要性系数 r0=。 本次设计，基坑支护后有效安全期为 12 个月。 护壁桩采用人工挖孔桩的形式，设计护壁桩内径 取φ 1000mm，桩间距 取 3m， 中间设置一层 外 支撑 ， 与桩 联合形成单层支点支护结构， 外 支撑 离 地平 面距离为。 该开挖面 东侧 18m 处 的 7层楼建筑 物的地基持力层底下无软弱层 ， 故其荷载扩散 角非常 小， 扩散效应较小， 且 距离相对较远，故其 对支护结构的 荷载效应可以忽略。 设计时考虑此面坑壁上侧 有可能 堆载 轻型工程材料 的 影响，取附加荷载 5KN/㎡，荷载作用宽度为 2m，荷载距离基坑边缘为 1m。 ⑴ 桩 长 计算 设桩嵌固深度为 dh ① 桩以上基坑外侧各土层水 荷载标准值 ajke 和 ajE 计算： ajke 按下式确定（计算简图见图 4－ 1）： 2ajk aj k ai i K aie K C K（计算点位于地下水位以上） （ 41） 2 ( ) ( )a jk a j k a i i K a i j w a j w a w a a i we K C K z h m h k       （计算点位于地下水位以下） （ 42） 式中： jm —— 计算参数，当 jz ＜ h 时，取 jz ； jz ≥ h,取 h； wa —— wah ＜ h,取 1， wah ＞ h,取零； 成都理工大学毕业设计（ 论文） 13 ajk —— 作用于深度 jZ 处的竖向应力标准值； iKC —— 粘聚力 ； aiK —— 主动土压力系数， 2 ( / 4 / 2 )aiK Tan ； ajk 按下式确定： 01ajk r k k k     ； （ 43） rk mj jz （计算点位于基坑开挖面以上时） rk mhh （计算点位于基坑开挖面以下时） 211212kbq bb   （计算简图见图 4－ 2） （ 44） 式中： rk —— 土层自重应力引起的竖向应 力标准值； 1k —— 基坑上条状附加荷载引起的竖向应力标准值 ； 1b —— 基坑上条状附加荷载 距支护结构外侧的距离； 2b —— 基坑上条状附加荷载 的作用宽度 ； 附加荷载影响计算： 011012552 2 2 2 3k bq K p abb       根据图 42 确定附加荷载影响范围为：  1 1 tan 4 5 1shm     2 1 (1 1 2 ) t a n 4 5 5s        附加荷载影响深度范围为地面下 1m～ 5m。 考虑到人工挖孔桩完成后可以 选择 适当 的 降水井使其 暂停工作 提升地下水位，在满足基础施工干作业的情况下，取地下水位 12m （以基坑顶侧为 点）。 根据以上公式和计算简图，各计算点水平荷载 标准值 ajke 见表 42。 hwpZjhwao ohdq1454545b2b1hs1hs1 ～h s2为 附加荷载影响深度范围hhs2 成都理工大学毕业设计（ 论文） 14 图 41 水平荷载标准值计算简图 图 42 附加竖向应力计算简图 表 42 基坑外侧各计算点水平荷载标准值 ajke 计算表 岩土 名称 计算点位置 (m) 厚度 (m) 内聚力c(kPa) 内摩擦角 φ( 度 ) 主动土压力系数 Kaj 计算点处ajke (kPa) 各土层ajE 杂填土 0 / 10 1 1 中砂 1 / 20 松散 卵石 5 29 5 稍密 卵石 5 5 38 中密 卵石 5 43 续表 42 基坑外侧各计算点水平荷载标准值 ajke 计算表 岩土 名称 计算点位置 (m) 厚度 (m) 内聚力c(kPa) 内摩擦角 φ( 度 ) 主动土压力系数 Kaj 计算点处ajke (kPa) 各土 层ajE 密实 卵石 5 46 10 10 12 2 12 / 40 8aE 10+dh dh 2 + 10（ dh 2） 其中：    8 10( 2) 22 dadhEh     ② 桩以上基坑内侧水平抗力 pjke 和 pjE 计算： pjke 按下式确定： 2 ( ) ( 1 )p jk p jk p i i p i j w p p i we K C K Z h k     （ 45） jmjpjk zr piK —— 被动 土压力系数， 2 ( / 4 / 2 )piK Tan ； pjk —— 作用于基坑底面以下深度 jZ 处的竖向应力标准值； 成都理工大学毕业设计（ 论文） 15 m —— 深度 jZ 以上土的加权平均值。 根据以上公式，桩以上基坑内侧各计算点水平抗力 pjke 和 pjE 见 表 43 表 43 基坑内侧各土层水平抗力标准值 pjke 计算表 岩土 名称 累积层厚(m) 厚度 (m) 内聚力c(kPa) 内摩擦角φ( 度 ) 被动土压力系数 Kpj 计算点处()pjke Kpa 各土 的pjE 密实 卵石 0 5 46 0 40 2aE hd hd2 2pke q=5KN/m hd基坑开挖面施工地下水位hd2杂填土中砂松散卵石稍密卵石中密卵石密实卵石密实卵石已有7层建筑物18m2m 2m12Kpa45176。 图 43 桩两侧应力简图 其中：  2 4 6 2 3 ( 2 ) 4 . 5 9 8 1 ( 2 ) 1 0 ( 1 4 . 5 9 8 1 )pke h d h d      。