装锚支护毕业设计

'中国地质大学土木工程专业毕业设计1工程概况1.1概述根据市场经济发展的需要，沃尔德电缆有限公司拟在鹤大公路佳木斯段，即佳木斯市南部沃尔德电缆有限公司生产基地厂区内建设沃尔德电缆有限公司交联立塔，拟建建筑沃尔德电缆有限公司交联立塔呈长方形,有5层地下室，基础型式为筏板基础。设计基坑长为25m，宽为20m，面积500㎡，基坑开挖深度为18m。±0.000=1.32m。1.2周边环境本交联立塔拟建于佳木斯市南部沃尔德电缆有限公司生产基地厂区内，该生产基地是一刚开发的身产基地，正在建设发展当中，厂区面积广大，设计中的建筑还都未建起，所以交联立塔的设计基坑周围没有高大建筑物影响，只有在基坑东部距基坑15m有一座3层尚未拆除的原办公楼，基础为条形基础。场地地面荷载取10kPa。基坑及周边环境简图如图1-1。图1-1基坑及周边环境简图32 中国地质大学土木工程专业毕业设计1.3工程地质条件本区位于三江平原西部，第四系以来新构造运动的特点是始终处于大面积下降为主的间歇性缓慢沉降运动之中，属于第四系小幅度沉降区。场地一带不良地质现象不发育，该地区可视为基本稳定区。根据本次勘察所揭露的地层，自上而下划分为下列各层。现分述如下：①粉质粘土：黄褐色，局部黑灰色。土质均匀，可塑～硬可塑。含铁锰结核。无摇振反应，稍有光泽，干强度中等、韧性中等。为中压塑性土。上部为0.30～0.60m的耕土。底板最大埋深13.80m。此层厚度较大。①-1粉质粘土：黄褐色，土质均匀，软塑，含粉细砂颗粒，无摇振反应，稍有光泽，干强度中、韧性中，为中压缩性土。此层分布在下部和细砂接触部位。埋深11.00～13.70m。②细砂：黄褐色，颗粒较均匀，颗粒级配不良，稍湿～湿，中密，颗粒呈圆状，夹粉质粘土薄层，厚度约2～3cm左右。主要由石英、长石等矿物组成，顶板最小埋深12.60m，底板最大埋深13.90m。③粉质粘土：灰色，土质均匀，硬塑，稍有光泽，无摇振反应，干强度中等、韧性中等，为中压缩性土。此层分布不连续。顶板最小埋深12.80m，底板最大埋深20.50m。③-1粉质粘土：黄灰色，土质均匀，流塑，稍有光泽，无摇振反应，干强度中等、韧性中等，为中压缩性土。此层只在CK4孔见到。埋深24.70～25.50m，厚度0.20m。④细砂：黄褐色，颗粒不均匀，个别地段为中粗砂。级配良好。连续分布，主要矿物成分为石英、长石等。稍密-中密，稍湿-饱和。个别地段缺失。顶板最小埋深19.40m，底板最大埋深24.70m。⑤中砂：黄褐色，颗粒不均匀，个别地段为粗砂。级配良好。连续分布，主要矿物成分为石英、长石等。中密，稍湿-饱和。顶板最小埋深23.10m，底板最大埋深28.50m⑥粉质粘土：灰褐-灰绿色。土质较均匀。含铁质及铁锰结核，局部夹粉土。其下部含砂，并逐渐增多。无摇振反应，稍有光泽，干强度中等，韧性中等。硬塑，局部坚硬。为中压缩性土。顶板最小埋深27.80m，最大埋深35.00m。⑦粉质粘土：灰褐-灰绿色。土质较均匀。含铁质及铁锰结核，局部夹粉土。下部含砂，并逐渐增多。无摇振反应，稍有光泽，干强度中等，坚硬。为中压缩性土。顶板最小埋深33.60m，底板未揭穿场地各土层物理参数如表2-1表2-1各土层物理参数表土层类别平均层厚h(m)压缩模量Es(MPa)泊松比μ容重（kN/m3）粘聚力C(kPa)内摩擦角φ摩阻力qsik（kPa）粉质粘土9.57.00.3218.830.518.060粉质粘土0.74.80.2716.527.121.435细砂1.230.00.2319.9332.065粉质粘土7.313.00.3519.531.920.375粉质粘土:0.24.50.3015.525.327.320细砂4.831.80.2220035.170中砂5.134.30.2320.3034.580粉质粘土7.713.80.3519.349.210.370粉质粘土14.10.3720.155.715.47532 中国地质大学土木工程专业毕业设计1.4水文地质条件场地地基土上部主要由第四系冲积物组成，含水层厚度10m左右，透水性强，含水丰富。勘察期间为丰水期，地下水位埋深23.00m，地下水位标高-23.32m。观测日期为2010年2月18日，地下水补给主要为大气降水。根据勘察单位所掌握的邻近地区地下水资料，该场地地区历史最高水位标高为-22.11m，近3～5年最高水位标高为-22m左右。根据勘察报告对场地地下水腐蚀性综合评价如下，场地地下水呈弱酸性（pH=6.8），对混凝土结构无腐蚀性。场地地下水中的硫酸盐、镁盐、侵蚀性CO2对混凝土结构均无腐蚀性。综合评定地下水对混凝土结构的腐蚀等级为无腐蚀；地下水对钢筋混凝土结构中钢筋的腐蚀性为无腐蚀性，地下水对钢结构腐蚀性为弱腐蚀性。2基坑支护方案的比选2.1设计原则基坑支护作为一个结构体系，应要满足稳定和变形的要求，即通常规范所说的两种极限状态的要求，即承载能力极限状态和正常使用极限状态。所谓承载能力极限状态，对基坑支护来说就是支护结构破坏、倾倒、滑动或周边环境的破坏，出现较大范围的失稳。一般的设计要求是不允许支护结构出现这种极限状态的。而正常使用极限状态则是指支护结构的变形或是由于开挖引起周边土体产生的变形过大，影响正常使用，但未造成结构的失稳。因此，基坑支护设计相对于承载力极限状态要有足够的安全系数，不致使支护产生失稳，而在保证不出现失稳的条件下，还要控制位移量，不致影响周边建筑物的安全使用。因而，作为设计的计算理论，不但要能计算支护结构的稳定问题，还应计算其变形，并根据周边环境条件，控制变形在一定的范围内。一般的支护结构位移控制以水平位移为主，主要是水平位移较直观，易于监测。水平位移控制与周边环境的要求有关，这就是通常规范中所谓的基坑安全等级的划分，对于基坑周边有较重要的构筑物需要保护的，则应控制小变形，此即为通常的一级基坑的位移要求；对于周边空旷，无构筑物需保护的，则位移量可大一些，理论上只要保证稳定即可，此即为通常所说的三级基坑的位移要求；介于一级和三级之间的，则为二级基坑的位移要求。2.2支护方案的选取设计目标是通过对基坑的形状与开挖深度、放坡条件、工程地质条件、周边环境情况、地下管线分布情况等的综合考虑，在满足基坑边坡安全稳定性的条件下，还要顾及工程造价、施工效率等因素对方案的制约，从而找到一个最佳设计方案。基坑支护的主要方法有以下几种：土钉墙支护、桩锚支护、地下连续墙、锚杆支护、以及简单放坡开挖等。土钉墙支护施工快捷，造价低廉，适用于粘土地层；桩锚支护受地形限制较小，刚度大，造价较高；地下连续墙施工噪音小，基坑壁位移小，造价很高；简单放坡开挖，需要较开阔的地形条件，不适用于深度较大的基坑。综合上诉几种方案的优缺点,再根据已有的勘察报告。本设计采取的支护方案为土钉墙支护和锚喷支护结合支护。32 中国地质大学土木工程专业毕业设计2.3支护方案设计内容2.3.1土钉支护结构设计土钉墙支护的主要设计流程是：初拟土钉参数→内部稳定性验算→外部稳定性验算→最终确定参数。本工程基坑的支护高度5m，根据土钉支护设计的要求，确定以1：0.2放坡，土钉的水平间距为1.3m，竖直间距为1.3m，共设3排土钉，土钉与水平面的倾斜角θ为10°，采用梅花形布置，土钉主筋采用HRB335级钢筋，为1Φ18钢筋。每层土钉加一道加强筋选用φ16的Ⅱ级刚筋，钻孔直径d为100mm。面层钢筋网采用φ8@200×200mm，钢筋网距边坡40mm，紧贴土钉钢筋侧面，再将土钉伸出孔口的一端折弯与钢筋网上的加强筋焊上。面层喷射混凝土厚度80mm，混凝土为C20。边坡上沿需外翻1m，100mm厚的钢筋混凝土翻边。注浆水泥采用强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥。2.3.2桩锚支护结构设计桩锚支护的主要设计流程是：计算主动土压力和被动土压力→确定最大弯锯和剪力→设计锚杆固端长度及自由长度→确定支护深度和桩长→配筋→相关稳定性验算。本次下部基坑支护高度为13m,采用桩锚支护，支护桩采用钢筋混凝土灌注桩，凝土强度等级为C25主筋采用HRB335普通钢筋。桩长为18m，埋入深度为5m，桩间距为1.5m。桩间土采取防护措施采用钢筋网的喷射混凝土护面的方法处理，面层钢筋网采用φ8@200×200mm，面层喷射混凝土厚度80mm，混凝土强度等级为C20。桩顶设一道灌梁，宽0.8m，高0.5m。桩锚采用一桩一锚式，同时设置两排锚杆，第一排锚杆设在桩顶位置。距地面高度为5m，第二排锚杆设在距基坑底7m处，两排锚杆间距为6m。锚杆的注浆水泥采用强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥。3土钉支护设计计算3.1设计依据（1）《基坑支护技术规程》（JGJ120-99）；（2）《建筑边坡支护技术规范》（DB50/5018-2001）；（3）《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）；（4）《基坑土钉支护技术规程》（CECS96：97）；（5）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）；（6）《岩土工程勘察报告》黑龙江第六地质勘察院。3.2土钉参数的确定3.2.1土钉拉力设计值计算土钉的土侧压力由土自重引起的侧压力和地表均布荷载引起的侧压力组成。由上述工程地质条件可知，当开挖深度小于5m时，土层各参数分别为：c=35.5kpaγ=18.8kN/m3φ=18.0°因为，应按粘性土计算，32 中国地质大学土木工程专业毕业设计（3-1）——主动土压力系数——土的内摩擦角（°）代入数据得：对于一般的粘性土：（3-2）——自重引起的侧压力峰压（）——基坑深度（）；——土的重力密度（）——主动土压力系数；且粘性土的取值不应小于所以地面超载：土钉中点深处土体侧压力：设置土钉为3排，间距为1.3m，第三排距坑底为1.1m。图3-1土体侧压力分布图32 中国地质大学土木工程专业毕业设计根据侧压力分布图如图3-1，土钉所受拉力：（3-3）——土钉设计内力（）、——土钉的水平竖直间距——土钉中点深处土体侧压力在上部H/5=4/4=1.25m的高度内未布置土钉，第一排土钉距坡顶1.3m。所以各排土钉拉力设计值都相同，第一排土钉拉力设计值：其他两排土钉设计内力为41.32kN3.2.2土钉直径与长度的计算土钉长度应满足：（3-4）——土钉长度（m）——土钉自由段长度（m）——安全系数，取1.2——土钉拉力设计值（）——注浆体直径（mm）——注浆体与土体间粘聚力系数土钉的极限抗拉承载力为：（3-5）——注浆体直径（mm）——注浆体与土体间粘聚力系数基坑垂直深度为4m，放坡1：0.2，坡面角度78.69°坡面长为：滑裂面倾角：土钉长度计算简图如图3-2图中L为自由端长度，线M代表危险滑裂面位置，危险滑裂角为45°+Φ/232 中国地质大学土木工程专业毕业设计图3-2土钉长度计算简图第一排土钉长度实际取3.2m。，实际取4.9m。土钉直径：（3-6）——安全系数，取1.2——土钉拉力设计值（）——土钉主筋的抗拉强度（）代入数据得：，实际取d=16mm。验算土钉抗拔力：32 中国地质大学土木工程专业毕业设计显然符合要求。第二排土钉长度：，实际取3.2m。，实际取4.3m。土钉直径：由（3-6）式得：，实际取d=16mm。同理：验算土钉抗拔力：显然符合要求。第三排土钉长度：，实际取3.2m。，实际取3.8m。土钉直径：，实际取d=16mm。同理：验算土钉抗拔力：32 中国地质大学土木工程专业毕业设计显然符合要求。3.3稳定性验算3.3.1内部整体稳定性验算土钉支护的内部整体稳定性验算是指边坡土体中可能出现的破坏面发生在支护内部并穿过全部或部分土钉。《基坑土钉支护技术规程》（CECS96：97）假定破坏面伤的土钉只承受拉力且达到抗力最大值N，按照圆弧破坏面采用普通条分法分析，安全系数为——作用于i土条的自重和地面、地下荷载（kPa）；——第i条圆弧滑动面切线的水平倾角，（°）；——第i条圆弧滑动面所处第i土层的黏聚力（kPa）、内摩擦角，（°）；——滑动面上第k排土钉的最大抗力，（kN）；——第k排土钉的水平间距，m；作为设计依据的临界破坏面位置应该根据试算确定，见图3-1。与其相对应的稳定性安全系数在各种可能的破坏面中为最小值，并不低于下表中规定的数值。表3-1内部稳定性安全系数表基坑深度（m）≤66～12≥12安全系数最低值1.21.31.4注：1、当支护变形较大时会造成严重的环境安全问题时表中安全系数值应该增加0.1～0.32、表中安全系数不适用于软塑、流塑粘性土。图3-3临界破坏面位置示意图32 中国地质大学土木工程专业毕业设计经理正软件计算内部整体稳定性验算结果见下表：表3-2内部稳定验算结果表工况号安全系数圆心坐标x(m)圆心坐标y(m)半径(m)11.468-3.85013.3507.11821.382-3.6119.9605.30331.428-6.54911.5306.381此次基坑深度为5m，所以安全系数应大于最低值1.2，由上表可知满足条件。3.3.2外部整体稳定性验算土钉支护的外部整体稳定性验算与重力式挡土墙的稳定性分析相同，可将由土钉加固的整个土体视作重力式挡土墙，分别验算抗滑移及抗倾覆稳定性。3.3.2.1抗滑移验算，，（3-7）——抗滑移稳定安全系数，一般不小于1.3；——地面均布荷载（）；——各层土钉的土钉力（）；——土钉支护沿基坑单位长度的自重(kN)；——假设墙底断面产生的抗滑力（kN）；——宽度，取0.4～0.8H——墙底土层的内摩擦角(°)。B取4m，取18°，γ取18.8kN所以：，显然安全。3.3.2.2抗倾覆验算（3-8）32 中国地质大学土木工程专业毕业设计所以：显然安全。3.4土钉支护最终设计参数经过稳定性验算可知，所选各参数均符合要求，土钉的各个设计值，列于表3-3当中。表3-3计算成果表土钉排数深度（m）长度（m）锚固长度（m）倾角（°）直径（mm）钻孔直径（mm）土钉力N（kN）（MPa）11.34.93.2101610050.3830022.64.33.2101610050.3830033.93.83.2101610050.38300土钉布置剖面图如图3-4图3-4土钉布置剖面图4桩锚支护设计计算4.1设计依据（1）《基坑支护技术规程》（JGJ120-99）；（2）《建筑边坡支护技术规范》（DB50/5018-2001）；（3）《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）；（4）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）；（5）《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086-2001）；（6）《土层锚杆设计与施工规范》（CECS22：90）；4.2土压力计算4.2.1等效地面超载32 中国地质大学土木工程专业毕业设计由于基坑上部5m采用土钉墙支护，则对该部分可考虑为下部桩锚支护基坑的地面超载，根据勘察资料，1.32—-3.68m处地层参数见表4-1。表4-1+1.32—-3.68m地层参数土层类别平均层厚h(m)压缩模量Es(MPa)泊松比μ容重（kN/m3）粘聚力C(kPa)内摩擦角φ摩阻力qsik（kPa）粉质粘土57.00.3218.830.518.060则等效地面超载：（4-1）——等效地面荷载（）；——地面荷载（）；——土钉墙高度（）——土的重力密度（）代入数据得：4.2.2土体参数整理由-3.68m至基坑底部采用桩锚支护，由基坑下5m到基坑底部的各土层参数见表4-2。表4-2-5m至基底各土层参数土层类别平均层厚h(m)压缩模量Es(MPa)泊松比μ容重（kN/m3）粘聚力C(kPa)内摩擦角φ摩阻力qsik（kPa）粉质粘土4.57.00.3218.830.518.060粉质粘土0.74.80.2716.527.121.435细砂1.230.00.2319.9332.065粉质粘土7.313.00.3519.531.920.375粉质粘土:0.24.50.3015.525.327.320细砂4.831.80.2220035.170中砂5.134.30.2320.3034.590基坑开挖深度为13m，可得基底以上各土层的平均土层参数：平均重度：平均内摩擦角：平均粘聚力：32 中国地质大学土木工程专业毕业设计由于所设计支护结构为非重力式挡墙，则所需土压力的计算为：考虑墙背与土间摩擦力，被动土压力系数为：（4-2）——被动土压力系数；——土的加权内摩擦角（）；——桩（墙）土间的摩擦角，（）。取用等值内摩擦角计算主动土压力系数，得：（4-3）——主动土压力系数；——土体加权内摩擦角（）；——等值内摩擦角（）。代入数据得：4.2.3土压力计算方法被动土压力计算公式：（4-4）主动土压力计算公式：（4-5）——被动土压力强度（）；——主动土压力强度（）；——基坑深度（）；——土的加权重力密度（）；——土体的加权内摩擦角（）；32 中国地质大学土木工程专业毕业设计——被动土压力系数；——主动土压力系数。4.3挡土桩整体等值梁法计算4.3.1土压力系数考虑计算被动土压力系数时桩已在基底以下，则此时被动土压力内摩擦角取33°则被动土压力系数参数由式（4-2）主动土压力系数由上可知土压力为零点可近似视为零弯点，距基坑底面距离：（4-6）——各土层主动土压力(kPa)；——超载等效主动土压力(kPa)。——土的加权重力密度（）；——土体加权内摩擦角（）；——被动土压力系数；——主动土压力系数；由公式（4-4）、（4-5）代入数据得：所以零弯矩点距基底距离由（4-6）得：32 中国地质大学土木工程专业毕业设计。4.3.2桩身支点内力计算设计围护结构使用两道锚杆，第一道锚杆位于距地面处，即护坡桩桩头处；第二道锚杆位于距地面处。即距基坑底部处。零弯点即土压力为零点经以上计算距离坑底为，由等值梁法原理该点近似地看做弯矩零点。则基坑桩锚支护结构可简化为一连续梁，如图4-1所示，其承受荷载为土压力及等效地面超载。图4-1基坑支护简图4.3.2.1分段计算固端弯矩连续梁AB段弯矩：由于A端为锚杆，则梁AB段可简化为图4-2所示：32 中国地质大学土木工程专业毕业设计图4-2连续梁AB段计算简图A端简支，B端固定结构，A支点荷载由式（3-5）可得：B支点荷载为则B点弯矩计算结果为梁BCD段：图4-3连续梁BD段计算简图B支点荷载由上步计算可知C支点荷载：32 中国地质大学土木工程专业毕业设计梁BCD段如4-7图所示,D点为弯矩零点,取按一端固定一端简支计算公式:4.3.2.2弯矩分配由计算可得固定端B端弯矩不平衡，由弯矩分配法平衡B点弯矩。B点弯矩分配系数：支点弯矩分配见表4-3。表4-3支点弯矩分配表　A　　　　　　　　　　　B　　　　　　　　　　　D　　　　分配系数0.570.43固端弯矩167.1-308.79分配与传递76.560.9最后弯矩245.7245.7通过弯矩分配，得出各支点的弯矩为：4.3.2.3求支点反力32 中国地质大学土木工程专业毕业设计所以：所以：同理D支点反力即：4.3.3最大弯矩计算剪力为零点时为产生最大弯矩的位置，故先求出剪力为零点处。根据受力分布图如图4-4，求得剪力为零处在基坑的9.8m的O处图4-4受力简图对O点上面部分取矩计算：（4-7）32 中国地质大学土木工程专业毕业设计——A点锚杆的水平拉力(kN)；——A点到O点的距离(m)；——B点锚杆的水平拉力(kN)；——B点到O点的距离(m)；——O点以上土体作用合力(kN)；——合力作用点到O点距离（m）。代入数据：得4.3.4桩插入深度的确定由前面已经计算的数据可得出土压力零点在基坑底以下处。且假设的插入深度为。而计算土压力为零点以下桩长所以计算插入深度取安全系数为1.3，桩实际安全入土深度为，而实际插入深度取前面假设的则桩长设计钢筋混凝土桩长即取4.4锚杆参数设计根据施工经验，锚杆拟采用水泥砂浆锚杆。根据上步计算所得的支点反力，即为锚杆所需提供的拉力，当确定锚杆倾角后即可确定锚杆所受轴向拉力进而确定锚杆杆体材料、自由段长度、锚固段长度。4.4.1锚杆拉力的确定A锚杆所需提供拉力B锚杆所需提供拉力根据有关规范及所建建筑物安全等级，取重要性系数由桩心距A锚杆水平拉力设计值：B锚杆水平拉力设计值：32 中国地质大学土木工程专业毕业设计由锚杆承载力计算应符合规定：（4-8）——锚杆水平拉力设计值（）；——锚杆轴向受拉承载力设计值（）；——锚杆与水平面的倾角（）。则锚杆轴向拉力设计值由（4-8）得：A锚杆轴向拉力设计值：B锚杆轴向拉力设计值：4.4.2锚杆截面参数计算根据有关规范，锚杆杆体的截面面积由下式确定（4-9）——锚杆水平拉力设计值（）；——锚杆与水平面的倾角（）；——普通钢筋杆体截面面积（）；——普通钢筋抗拉强度设计值（）。由施工经验取锚杆倾角为15º，锚杆杆体采用钢绞线则A锚杆截面面积B锚杆截面面积则A锚杆杆体数量所以用2束钢绞线B锚杆杆体数量所以用4束钢绞线4.4.3锚杆自由长度计算32 中国地质大学土木工程专业毕业设计锚杆自由段长度有下面公式计算：（4-10）－锚头中点至反弯点的距离（m）；－土层各土体厚度加权内磨擦角标准值（）；－锚杆倾角（）。已知土层各土体厚度加权内磨擦角标准值锚杆倾角A锚杆距反弯点距离：B锚杆距反弯点距离：将以上参数代入（4-10）A锚杆自由段长度：B锚杆自由段长度：根据有关规范，锚杆自由段长度不宜小于则取B锚杆自由段长度为，A锚杆自由段长度为4.4.4锚杆锚固段长度计算锚杆锚固段长度按以下公式求得，并取其中最大值（4-11）——锚杆轴向拉力设计值（）；——锚体直径（m）；　——土与锚固体的粘结值（）；　——安全系数。——单根钢绞线直径（mm）——灌浆体与钢绞线粘结强度设计值，可取0.8倍标准值32 中国地质大学土木工程专业毕业设计——采用2根及以上钢绞线时，粘结强度降低系数，取0.6-0.85，此处取0.7；——钢绞线根数。锚体直径初步设计，土与锚固体的粘结值查表2-1，和锚固体与钢绞线之间的摩擦阻力见下表4-8表4-8锚固体与钢筋、钢绞线的粘结强度标准值粘结类型粘结强度标准值（Mpa）锚固体与螺纹钢筋2.0~3.0锚固体与钢绞线3.0~4.0第一层锚杆取，第二层锚杆取锚固体与钢绞线之间的摩擦阻力取安全系数经查表取锚杆锚固段长度：A锚杆锚固段长度所以，实际取18m。B锚杆锚固段长度同理计算得：实际取28m。则取A锚杆锚固段长度，B锚杆锚固段长度则A锚杆长度B锚杆长度锚杆最终参数见表4-9，锚杆布孔及设计见附图一与附图二。表4-9锚杆参数锚孔直径（mm）锚杆倾角（o）杆体钢绞线数（束）自由段长度（m）锚固段长度（m）锚杆总长（m）锚杆A15015291827锚杆B1501545283332 中国地质大学土木工程专业毕业设计4.5护坡桩设计4.5.1桩插入深度的确定由前面已经计算的数据可得出土压力零点在基坑底以下处。而假设的插入深度为。而计算土压力为零点以下桩长：（4-12）——D点的支点反力（）；——土体的加权重力密度（）；——被动土压力系数；——主动土压力系数。将数据代入（4-12）得：所以桩的计算插入深度：取安全系数为1.3，桩实际安全入土深度为，而实际插入深度取前面假设的则桩长设计钢筋混凝土桩长即取4.5.2配筋设计按周边均匀配置纵向钢筋挡土灌注桩一般按钢筋混凝土正截面受弯构件计算配筋。对于沿周边均匀配置纵向钢筋的圆形截面钢筋混凝土受弯构件，当截面内纵向钢筋数量不少于6根时，其受弯承载力按下式计算[8]；（4-13）（4-14）（4-15）式中：——单桩抗弯承载力（）；——混凝土轴心抗压强度设计值（）；——挡土灌注桩横截面积（）；——圆形截面半径（）；32 中国地质大学土木工程专业毕业设计——系数，当混凝土强度小于C50时，为1；——钢筋抗拉强度设计值（）；——全部纵向钢筋的截面积（）；——纵向钢筋所在圆周的半径（）；——对应于受压区混凝土截面面积的圆心角与的比值；——钢筋保护层的厚度（）；——纵向受拉钢与全部纵向钢筋截面积的比值，当时，取；参数初步选取如表4-7表4-7护坡桩设计参数桩顶标高-6.32混凝土强度C25桩长18.0m桩径0.8m桩间距1.60m嵌固深度5.00m钢筋HRB335保护层厚度40mm主筋14Ф18箍筋Ф6.5@200①设计值纵筋面积，桩截面积；根据K值查表得出，根据上式，得出。，②将值代入式（3-14）求出单桩抗弯承载力Mo：所以配筋合32 中国地质大学土木工程专业毕业设计图4-8桩配筋图4.5.3桩位布置根据基坑开挖尺寸，护坡桩共计54根。支护桩平面布置见附图二。4.6冠梁与腰梁设计4.6.1冠梁与腰梁设计原则由基坑外侧水、土及地面荷载所产生的对竖向围护结构的水平作用力通过冠梁和腰梁传给支撑。同时设置了冠梁和腰梁后可使原来各自独立的竖向围护结构形成一个闭合的连续抵抗水平力的整体，其刚度对维护结构的整体刚度影响很大。因此冠梁与腰梁是内支撑式支护结构的必备构件。冠梁通常采用现浇钢筋混凝土结构，以保证有较好的连续性和整体性。腰梁可采用型钢或钢筋混凝土结构。钢腰梁可以采用H型钢、槽钢或由这类型钢的组合构件。钢腰梁预制分段长度不应小于支撑间距的1/3，拼接点尽量设在支撑点附近并不超过支撑点间距的三分点。拼接节点宜用高强螺栓或焊接。拼接强度不得低于构件本身的截面强度。冠梁和腰梁首先是水平方向受弯的多跨连续梁，所以采用扁宽形截面效果较好。各计算跨度为相邻支撑点之间的中心距离。当冠梁和腰梁成闭合结构时，或与水平支撑斜交、或作为边行架的弦杆、或本身为弧形梁时，还应按偏心受压构件进行验算。它们的轴向力为另一方向梁端传来的压力、或水平支撑轴向力的分力、或行架弦的计算轴向力、或弧形梁的环向压力。当弧形冠梁和腰梁为纯圆环梁且不产生弯矩时则可按中心受压构件验算。冠梁的断面宽度要大于竖向围护结构的横向外包尺寸(每侧外伸至少100㎜)，且可在内侧向下作一反边。冠梁与竖向围护构件的连结必须可靠，不致造成〝脱帽〞。要求混凝土围护桩的主筋锚入冠梁内，锚固长度不小于30d—35d。当竖向围护构件为钢桩时也应采取一定的锚固措施。32 中国地质大学土木工程专业毕业设计当冠梁与支撑构件均为钢筋混凝土结构时最好同时施工。当支撑采用钢结构时，则应在冠梁的支撑节点位置预埋铁件或设必要的混凝土支座，以确保支撑的传力合理正确。腰梁随基坑挖土达到设计标高时施工，它附贴于竖向围护构件的内侧。与冠梁相似，腰梁主要承担水平方向的弯矩和剪力，因此在水平方向的刚度要大一些。腰梁通常搁支在竖向围护构件的牛腿上，牛腿可以做成明的或暗的形式。在竖向维护构件设置牛腿的位置预埋铁件，此预埋铁件与竖向围护构件的钢筋龙固定在一起。预埋铁件要足以承担腰梁传来的竖向剪力和弯矩。这些剪力和弯矩主要有腰梁、支撑等的自重和施工荷载所引起的。腰梁与竖向围护构件之间的缝隙用细石混凝土填实，以保证腰梁与竖向围护构件之间的传力。当腰梁与竖向围护构件均为混凝土结构时，它们的连结关系也可以这样处理：将腰梁一侧嵌入竖向围护构件内50㎜，另一侧用钢筋吊杆来保持腰梁的平衡。4.6.2冠梁的配筋组成冠梁只是起到保持排桩的整体性及承受支撑内力的作用，冠梁截面为800×500mm，纵筋为Φ20钢筋，箍筋为φ8钢筋，冠梁详细配筋见附图三钢支撑在基坑角处要采用斜支撑，所以冠梁在设计时要考虑到斜支撑的支撑点问题。4.6.3腰梁的设计由于国内对于腰梁的设计计算还没有成熟的理论与规范，大多数均采用经验公式或根据经验选取材料，所以本设计的腰梁也是根据经验采用12m长的45号工字钢焊接而成，4.7桩锚结构稳定性验算整体稳定性简图4-10如下：计算方法：瑞典条分法应力状态：总应力法条分法中的土条宽度:0.40m滑裂面数据32 中国地质大学土木工程专业毕业设计整体稳定安全系数Ks=1.521圆弧半径(m)R=14.186圆心坐标X(m)X=-3.644圆心坐标Y(m)Y=8.4724.7.1抗倾覆稳定性验算抗倾覆安全系数:Mp——被动土压力及支点力对桩底的抗倾覆弯矩,对于内支撑支点力由内支撑抗压力决定;对于锚杆或锚索，支点力为锚杆或锚索的锚固力和抗拉力的较小值。Ma——主动土压力对桩底的倾覆弯矩。注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。工况1：注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。序号支锚类型材料抗力(kN/m)锚固力(kN/m)1锚杆0.0000.0002锚杆0.0000.000Ks=20.391>=1.200,满足规范要求。工况2：注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。序号支锚类型材料抗力(kN/m)锚固力(kN/m)1锚杆201.062315.0392锚杆0.0000.000Ks=21.729>=1.200,满足规范要求。工况3：注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。序号支锚类型材料抗力(kN/m)锚固力(kN/m)1锚杆201.062315.0392锚杆0.0000.000Ks=2.570>=1.200,满足规范要求。工况4：注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。32 中国地质大学土木工程专业毕业设计序号支锚类型材料抗力(kN/m)锚固力(kN/m)1锚杆201.062315.0392锚杆942.478602.336Ks=3.409>=1.200,满足规范要求。工况5：注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。序号支锚类型材料抗力(kN/m)锚固力(kN/m)1锚杆201.062315.0392锚杆942.478602.336Ks=1.395>=1.200,满足规范要求!4.7.2抗隆起验算抗隆起验算简图如下图4-11图4-11抗隆起验算简图Terzaghi(太沙基)公式(Ks>=1.15～1.25)，注：安全系数取自《建筑基坑工程技术规范》YB9258-97:代入数据得，Ks=2.673>=1.15,满足规范要求。32 中国地质大学土木工程专业毕业设计结论设计的成果根据规范和考虑多方因素作用，最终设计成果以表格的形式给出如下，见表1、表2、表3、表4。上部土钉墙部分：表1土钉墙施工参数土钉道数3土钉钢筋Ф18坡度1：0.2入射角度10°成孔直径100mm布置形式梅花形垂直间距1.3m水平间距1.3m锚固长度3.3m长度4.9m，4.3m，3.8m水灰比0.5注浆压力0.3～0.4Mpa面层厚度100mm面层钢网钢筋网浆液PO42.5水泥浆混凝土强度C20注：钢筋网网眼尺寸200mm×200mm面层混凝土重量比水泥：砂：石屑=1：2：2下部桩锚部分：表2护坡桩施工参数桩顶标高-4.32混凝土强度C25桩长18.0m桩径800mm桩间距1.60m嵌固深度5.00m钢筋HRB335保护层厚度40mm主筋14Ф18箍筋Ф6.5@20032 中国地质大学土木工程专业毕业设计表3冠梁施工参数连梁宽度0.80m连梁高度0.50m混凝土强度C30配筋10Ф20箍筋Ф6.5箍筋间距200mm表4锚杆施工参数非锚固段长度9m、5m锚固段长度18m、28m锚杆成孔深度27m、33m锚固方式一桩一锚倾角15°直径150mm拉锚材料1860钢绞线锚杆拉筋2-7Ф5、4-7Ф5本文依据国家颁布的行业规范要求进行了各项验算，如土钉的局部抗拉验算，内外部稳定性验算，桩的截面配筋验算等，所得各项验算系数均大于标准判别值，故本设计满足规范要求，可以保证施工的安全，顺利、高效的进行。通过这次基坑支护设计，我到以下几点认识：①.基坑支护方案选择要因地制宜，充分利用场地的各种条件，不仅要满足自己基坑的稳定性要求，还要确保相邻建筑的稳定，还要考虑到施工技术条件和工程造价。例如，在设计桩截面的配筋时，有均匀配筋和不均匀配筋两种方案，前者的优点是施工方便，后者的优点在于可以充分发挥钢筋的强度。本文选择了前者，主要考虑的施工简便，缩短工期，虽然钢筋的强度可能不会充分发挥，但是安全系数有所增加，所以选择前者还是合适的。②.土钉墙适合在无水粘性土层中适用，桩锚支护的优点在于支护结构刚度大，位移小，将两种支护形式联合应用，可以发挥各自的长处，相互弥补不足，土钉墙可以缩短工期，降低成本；桩锚支护结构受场地限制少，稳定性好。③.桩锚结构的计算采用等值梁法与二分之一分担法相比，未考虑到基坑变形问题，其计算的弯矩与实际情况符合不如二分之一分担法。总之，无论何种设计都应在满足规范的要求下，因地制宜，在保证安全性的条件下，缩短了工期，降低了工程造价。经过几个月的辛勤工作，所做的毕业设计终于完成了，尽管可能还存在着些不足，可是看着自己的几个月的劳动成果，有着很大的收获快乐。在做毕设的过程中，我学会了如何检索和查阅文献资料；掌握了如何依据规范将一个现实的工程问题简化成力学模型，然后根据模型求出适合实际需要的解的方法；熟悉了office办公软件、cad绘图软件和理正深基坑软件等岩土辅助设计软件的使用，通过正确地使用软件大大的提高了工作效率。32 中国地质大学土木工程专业毕业设计致谢我要感谢我的指导老师对我的耐心指导和帮助，老师不仅在课程设计上给予我专业知识反面的指导，更要感谢老师是在思想上对我的开导，才让我能真正用心的把这篇毕业设计独立完成。在此也感谢土木教研室其他各位老师对我提供的帮助，而且也要感谢我的同班同学们对我提供的各种帮助，还应该感谢实习时单位的领导和前辈们的帮助。对我做设计提供的大力支持。最后还是要再次感谢老师对我的思想上的开导。才能让我用心的完成这篇毕业设计。参考文献32 中国地质大学土木工程专业毕业设计[1]中华人民共和国国家标准.JGJ120-99.建筑基坑支护技术规程.黑龙江省：中国建筑工业出版社，1999[2]中国工程建设标准化协会标准.CECS96：97.基坑土钉支护技术规程.北京：1997[3]中华人民共和国建设部.中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB50010-2002.混凝土结构设计规范.北京：中国建筑工业出版社，2002[4]中华人民共和国国家标准.GB50007-2002.建筑地基基础设计规范.北京：中国建筑工业出版社，2002[5]中国工程建设标准协会.CECS22:90.土层锚杆设计与施工规范.北京：1990[6]东南大学等合编.土力学.北京：中国建筑工业出版社，2002[7]东南大学等合编.混凝土结构设计原理.北京：中国建筑工业出版社，2002[8]李廉锟主编.结构力学.北京：高等教育出版社，2004[9]黄强.《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99应用指南.北京：中国建筑工业出版社，1999[10]程良奎等合著.岩土锚固.北京：中国建筑工业出版社，200332'