本科生毕业论文（设计）
题目 ：广场XX段基坑支护设计
姓 名：院 （系）：
指导教师：评 阅 人：
学号： XX 土木工程学院 专业： 工 程 力 学 职称： 职称： 二0一三 年 六 月 XX
摘 要
随着城市化过程中不断涌现的中高层和超高层建筑，以及对地下空间的开发，就产生了大量的深基坑。在基坑开挖过程中必然会涉及到基坑的支护，而基坑支护不仅会影响工程的进度，也会影响到工程安全，本论文主要对XXXX广场XX段基坑支护结构进行设计及稳定性验算。
广场基坑分为A、B基坑两块，呈“吕”字型分布，总占地面积约57000，基坑开挖深度都在10m左右，属于深基坑，XX段基坑处地层主要有杂填土,粘土,淤泥质粉质粘土,粉土夹粉砂,粉砂,粉细砂，地下水类型主要为上层滞水和第四系空隙承压水，基坑支护主要采用钻孔灌注工艺的支护桩进行支护，同时在基坑上部减载放坡，坑壁设置粉喷桩止水帷幕。
在进行支护桩设计计算时，土压力计算采用郎肯土压力理论，水土合算，被动土压力折减系数取1.0，支护桩的长度和入土深度采用极限土压力平衡理论和等值梁法计算确定，支护桩桩长为14.5m，求取支护桩的最大弯矩后可以按《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）中有关公式求支护桩的配筋，此段基坑支护桩配筋为32，在通过配筋验算后还要对此段基坑的稳定性进行验算，采用里正软件分析基坑的整体稳定性,基坑底的隆起和基坑的管涌及冲溃，通过验算可知XX段基坑支护设计满足基坑的稳定性要求。
关键词： 深基坑 深基坑维护 支护设计 稳定性
ABSTRACT
With the urbanization process ,high-rise buildings and supertall buildings are continuously emerging, and underground space development project become more and more. As a result, it generated a lot of deep excavation projects. In the process of excavation ,it inevitably involves the support of excavation pit. And the excavation will not only affect the progress of the project ,it will also affect engineering safety. This paper mainly studys the design of supporting structure and stability computations of the XX section in Wanda Plaza pit, Wuhan.
Wanda Plaza Foundation pit is divided into A, B sections. On the plane, its distribution likes the figure of "吕" type. The total area of Wanda Plaza Foundation pit is about 57000m , excavation depth is about 10m, belonging to deep foundation pit. The XX Section of Foundation pit is mainly fill with clay, silty clay, silty soil clip silty sand, silt and fine sand; groundwater types are mainly perched water and Quaternary confined pore water; pit support mainly take bored piles supporting technology, load shedding on the upper foundation, pit wall set DJM waterproof curtain.
During the design calculations of supporting piles, earth pressure calculated using the theory of King, soil and water cost-effective and passive earth pressure reduction factor of 1.0.The length and embedded depth of pile are designed with limit equilibrium theory and the earth pressure equivalent beam method. Through calculation, pile length is 14.5m, solving the pile maximum moment can see the code "design of concrete structures" (GB50010-2002).In the section of pit , the pile reinforcement use 32Φ28. Finally, the stability of pit, uplift of the pit bottom , the piping are checked by the software of LiZheng. Through the checking known, the supporting design of XX Section meet the foundation's stability.
Key words: deep foundation maintenance of deep foundation supporting design stability 2
目录
摘要
ABSTRACT
绪 论 ............................................................................................................................................. 1
第一节 工程概况 ................................................................................................................... 6
第二节 工程地质与水文地质条件 ....................................................................................... 7
第二章 基坑支护方案比选 ......................................................................................................... 11
第一节 设计依据 ................................................................................................................. 11
第二节 设计参数 ................................................................................................................. 11
第三节 基坑特点分析 ......................................................................................................... 12
第四节 深基坑围护方案的选择 ......................................................................................... 12
第三章 XX段基坑支护结构设计 ................................................................................................ 15
第一节 XX段基坑支护方案选择 ........................................................................................ 15
第二节 XX段基坑减载放坡设计 ........................................................................................ 15
第三节 坑壁粉喷桩设计 ..................................................................................................... 16
第四章 支护桩设计 ..................................................................................................................... 17
第一节 土压力计算 ............................................................................................................. 17
第二节 支护桩入土深度计算 ............................................................................................. 22
第三节 支护桩上最大弯矩计算 ......................................................................................... 23
第四节 支护桩配筋计算 ..................................................................................................... 23
第五节 配筋验算 ................................................................................................................. 25
第六节 冠梁设计 ................................................................................................................. 25
第五章 XX段基坑支护结构稳定验算 ........................................................................................ 25
第六章 结束语 ............................................................................................................................. 30
致 谢 ............................................................................................................................................. 31
参考文献 ....................................................................................................................................... 32 附图1 H-M段基坑周边地层展开图
附图2 桩大样图及结构配筋图
绪 论
随着城市化过程中不断涌现的中高层和超高层建筑，以及大量地下空间的开发，这就产生了大量的深基坑工程。在深基坑工程中，基坑支护对工程的影响是巨大的，不合要求的基坑支护会严重影响施工和正常使用，甚至会造成事故，所以基坑的开挖与支护应该引起人们足够的重视。
一、深基坑工程的主要内容
（1）岩土工程勘察与工程调查。确定岩土参数与地下水参数；测定邻近建筑物、周围地下埋设物（管道、电缆、光缆等）、城市道路等工程设施的工作现状，并对其随地层位移的限值作出分析。
（2）支护结构设计。包括挡土墙围护结构（如连续墙、柱列式灌注桩挡墙）、支承体系（如内支撑、锚杆）以及土体加固等。支护结构的设计必须与基坑工程的施工方案紧密结合，需要考虑的主要依据有：当地经验，土体和地下水状况，四周环境安全所允许的地层变形限值，可提供的施工设施与施工场地，工期与造价等。
（3）基坑开挖与支护的施工。包括土方工程、工程降水和工程的施工组织设计与实施。
（4）地层位移预测与周边工程保护。地层位移既取决于土体和支护结构的性能与地下水的变化，也取决于施工工序和施工过程。如预测的变形超过允许值，应修改支护结构设计与施工方案，必要时对周边的重要工程设施采取专门的保护或加固措施。
（5）施工现场量测与监控。根据监测的数据和信息，必要时进行反馈设计，用信息化来指导下一步的施工。
二、深基坑支护的类型
各种建筑物与地下管线都要开挖基坑，一些基坑可直接开挖或放坡开挖，但当基坑深度较深，周围场地又不宽时，一般都采用基坑支护，过去支护比较简单，也就是钢板桩加
绪 论
随着城市化过程中不断涌现的中高层和超高层建筑，以及大量地下空间的开发，这就产生了大量的深基坑工程。在深基坑工程中，基坑支护对工程的影响是巨大的，不合要求的基坑支护会严重影响施工和正常使用，甚至会造成事故，所以基坑的开挖与支护应该引起人们足够的重视。
一、深基坑工程的主要内容
（1）岩土工程勘察与工程调查。确定岩土参数与地下水参数；测定邻近建筑物、周围地下埋设物（管道、电缆、光缆等）、城市道路等工程设施的工作现状，并对其随地层位移的限值作出分析。
（2）支护结构设计。包括挡土墙围护结构（如连续墙、柱列式灌注桩挡墙）、支承体系（如内支撑、锚杆）以及土体加固等。支护结构的设计必须与基坑工程的施工方案紧密结合，需要考虑的主要依据有：当地经验，土体和地下水状况，四周环境安全所允许的地层变形限值，可提供的施工设施与施工场地，工期与造价等。
（3）基坑开挖与支护的施工。包括土方工程、工程降水和工程的施工组织设计与实施。
（4）地层位移预测与周边工程保护。地层位移既取决于土体和支护结构的性能与地下水的变化，也取决于施工工序和施工过程。如预测的变形超过允许值，应修改支护结构设计与施工方案，必要时对周边的重要工程设施采取专门的保护或加固措施。
（5）施工现场量测与监控。根据监测的数据和信息，必要时进行反馈设计，用信息化来指导下一步的施工。
二、深基坑支护的类型
各种建筑物与地下管线都要开挖基坑，一些基坑可直接开挖或放坡开挖，但当基坑深度较深，周围场地又不宽时，一般都采用基坑支护，过去支护比较简单，也就是钢板桩加
井点降水，一般能满足基坑安全施工，而对于深基坑已不能满足要求，近几年来随着基坑深度和体量的增大，支护技术也有了较大进展，按功能分常用的有以下一些：
（1）挡土系统：常用的有钢板桩、钢筋混凝土板桩、深层水泥搅拌桩、钻孔灌注桩、地下连续墙。其功能是形成支护排桩或支护挡土墙阻挡坑外土压力。
（2）挡水系统：常用的有深层水泥搅拌桩、旋喷桩、压密注浆、地下连续墙、锁口钢板桩。其功能是阻挡抗外渗水。
（3）支撑系统：常用的有钢管与型钢内支撑、钢筋混凝土内支撑、钢与钢筋混凝土组合支撑。其功能是支承围护结构侧力与限制围护结构位移。 [2]
三、存在的常见问题
深基坑工程支护技术虽已在全国不同地区、不同的地质条件下取得了不少成功的经验，甚至在一些达到国际水平，但仍存在一些问题需进一步研究或提高，以适应现代化经济建设的需要。深基坑工程支护施工过程中常常存在的问题主要有以下几种：
（1）土层开挖和边坡支护不配套
常见支护施工滞后于土方施工很长一段时间，而不得不采取二次回填或搭设架子来完成支护施工一般来说，土方开挖技术含量相对较低，工序简单，组织管理容易。而挡土支护的技术含量高，工序较多且复杂，施工组织和管理都较土方开挖复杂。所以在施工过程中，大型工程均是由专业施工队来分别完成土方和挡土支付工作，而且绝大部分都是两个平行的合同。这样在施工过程中协调管理的难度大，土方施工单位抢进度，拖工期，开挖顺序较乱，特别是雨期施工，甚至不顾挡土支护施工所需工作面，留给支护施工的操作面几乎是无法操作，时间上也无法完成支护工作，以致使支护施工滞后于土方施工，因支护施工无操作平台完成钻孔、注浆、布网和喷射砼等工作，而不得不用土方回填或搭设架子来设置操作平台来完成施工。这样不但难于保证进度，也难于保证工程质量，甚至发生安全事故，留下质量隐患。
（2）边坡修理达不到设计、规范要求
常存在超挖和欠挖现象一般深基础在开挖时均使用机械开挖、人工简单修坡后即开始挡土支护的砼初喷工序。而在实际开挖时，由于施工管理人员不到位，技术交底不充分，分层分段开挖高度不一，挖机械操作手的操作水平等因素的影响，使机械开挖后的边坡表面平整度，顺直度极不规则，而人工修理时不可能深度挖掘，只能就机挖表面作平整度修整，在没有严格检查验收就开始初喷，故出现挡土支付后出现超挖和欠挖现象。
（3）成孔注浆不到位、土钉或锚杆受力达不到设计要求
深基坑支护所用土钉或锚杆钻孔直般为100~150的钻杆成孔，孔深少则五、六米，深则十几米，甚至二十多米，钻孔所穿过的土层质量也各不相同，钻孔如果不认真研究土体情况，往往造成出渣不尽，残渣沉积而影响注浆，有的甚至成孔困难、孔洞坍塌，无法插筋和注浆。再者注浆时配料随意性大、注浆管不插到位、注浆压力不够等而造成注浆长度不足、充盈度不够，而使土钉或锚杆的抗拔力达不到设计要求，影响工程质量，甚至要做再次处理。
（4）喷射砼厚度不够、强度达不到设计要求
目前建筑工程基坑支护喷射砼常用的是干拌法喷射砼设备，其主要特点是设备简单、体积小，输送距离长，速凝剂可在进入喷射机前加入，操作方便，可连续喷射施工。虽然干喷法设备操作简单方便，但由于操作手的水平不同，操作方法和检
查控制等手段不全，混凝土回弹严重，再加上原材料质量控制不严、配料不准、养护不到位等因素，往往造成喷后砼的厚度不够、砼强度达不到设计要求。
（5）施工过程与设计的差异太大
深层搅拌桩的水泥掺量常常不足，影响水泥土的支护强度。我们发现在同样做法的支护，发生水泥土裂缝，有时不是在受力最大的地段，检查下来，往往是强度不足，地面施工堆载在局部位置往往要大大高于设计允许荷载。施工质量与偷工减料的现象也并不少见。基坑挖土是支护受力与变形显著增加的过程，设计中常常对挖土程序有所要求来减少支护变形，并进行图纸交底，而实际施工中土方老板往往不管这些框框，抢进度，图局部效益。
（6）设计与实际情况差异较大 [4]
深基坑支护由于其土压力与传统理论的挡土墙土压力有所不同，在目前没有完善的土压力理论指导下，通常仍沿用传统理论计算，因此有误差是正常的，许多学者对此进行了许多研究，在传统理论土压力计算的基础上结合必要的经验修正可以达到实用要求。问题是对这样一个极为复杂的课题，脱离实际工程情况，往往会造成过量变形的后果。如某些设计、不考虑地质条件、地面荷载的差异，照搬照套相同坑深的支护设计。必须根据实际地面可能发生的荷载，包括建筑堆载、载重汽车、临时设施和附近住宅建筑等的影响，比较正确地估计支护结构上的侧压力。
（7）工程监理不到位
按规定高层建筑、重大市政等的深基坑是必须实行工程监理的，大多数事故工程都没有按规定实施工程监理，或者虽有监理而工作不到位，只管场内工程，不管场外影响，实行包括设计在内的全过程监理的就更少。客观地说深基坑工程监理要求监理人员具有较高业务水平，在我国现阶段主要就只是监控支护结构工程质量、工期、进度，而对于设计监理与对住宅及周边环境的监控尚有一定差距，巫待完善与提高。
（8）施工监测不重视
主要是建设单位为省钱不要求施工监测，或者虽设置一些测点，数据不足，忽视坑边住宅的检测，或者不重视监测数据，形同虚设。支护设计中没有监测方案，结果发生情况不能及时警报，事故发生后也不易分析原因，不利于事故的早期处理，省了小钱化大钱。
为了减少支护事故，有待精心设计、精心施工、强化监理，保护坑边住宅与环境，提高深基坑支护技术和管理水平。
四、深基坑技术的发展趋势
（1）基坑向着大深度、大面积方向发展，周边环境更加复杂，深基坑开挖与支护的难度愈来愈大。因此，从工期和造价的角度看两墙合一的逆作法将是今后发展的主要方向。但逆作法施工受桩承载力的限制很大，采用逆作法时不能采用一柱一桩，而是一柱多桩，增加了成本和施工难度。如何提高单桩承载力，降低沉降，减少中柱桩（中间支承柱），
达到一柱一桩，使上部结构施工速度可以放开限制，从而加快进度，缩短总工期，这将成为今后的研究方向。
（2）土钉支护方案的大量实施，使得喷射混凝土技术得以充分运用和发展。为减少喷射混凝土的回弹量以及保护环境的需要，湿式喷射混凝土将逐步取代干式喷射混凝土。
（3）目前，在有支护的深基坑工程中，基坑开挖大多以人工挖土为主，效率不高，今后必须大力研究开发小型、灵活、专用的地下挖土机械，以提高工效，加快施工进度，减少时间效应的影响。
（4）为了减少基坑变形，通过施加预应力的方法控制变形将逐步被推广，另外采用深层搅拌或注浆技术对基坑底部或被动区土体进行加固，也将成为控制变形的有效手段被推广。
（5）为减小基坑工程带来的环境效应（如因降水引起的地面附加沉降），或出于保护地下水资源的需要，有时基坑采用帷幕型式进行支护。除地下连续墙外，一般采用旋喷桩或深层搅拌桩等工法构筑成止水帷幕。目前，有将水利工程中防渗墙的工法引入到基坑工程中的趋势。
（6）在软土地区，为避免基坑底部隆起，造成支护结构水平位移加大和邻近建（构）筑物下沉，可采用深层搅拌桩或注浆技术对基坑底部土体进行加固，即提高支护结构被动区土体的强度的方法。
本论文主要以XXXX广场基坑中的XX段支护结构设计为例，并对其进行稳定性验算。
第一章 工程概况及工程地质条件
第一节 工程概况
XXXX广场投资有限公司拟在XXXX路附近兴建XXXX路XX广场工程。场地位于XX市XX区，地块范围东临XX路，西邻XX路，南侧为规划道路、XX新闻出版局，北侧为XX公寓、XX项目。
本项目的施工图设计由XX市建筑设计院承担，场地岩土工程详细勘察工作由XX市勘察设计院承担。受业主招标委托，我单位承担本项目深基坑支护设计工作。
根据业主提供资料，本场地基坑分为A、B基坑两块，总占地面积约57000m2。A基坑为大商业部分，其地下二层主楼的承台底标高-12.6m（电梯井-15.0m），商业部分底标高-12.4m(电梯井-13.5m)；B基坑为住宅部分，其主楼承台底标高-11.25m，分布于基坑四周。大商业部分（A基坑）的地下室层高：地下一层5.5米，地下二层4.8米；住宅部分（B基坑）地下室层高：地下一层与地下二层均为3.8米。
本项目设计±0.00=22.00m，地下室分为A区、B区。A、B基坑呈“吕”字型分布，在中间部分设连通地道2处，场地地面标高依据勘察报告中钻孔标高，坑底标高按地下室结构图纸基础承台或基础梁底标高取值，垫层厚按100mm考虑。各段设计开挖深度详见表1-1、表1-2。
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第二节 工程地质与水文地质条件
1.2.1 场区地层概况及工程性质
根据勘察单位提供的场地岩土工程详细勘察报告，场地岩土层自上而下主要由五个单元层组成，从成因上看，（1）单元层为新近填土和淤泥层；（2）单元层属第四系全新统冲积（Q4）一般粘性土、淤泥质粉质粘土、粉质粘土夹粉土层；（3）单元层为第四系全新统冲积（Q4）粉土夹粉砂、粉质粘土层；（4）单元层属第四系全新统冲积（Q4）砂土、砂、砾胶结层；（5）、（6）单元为白垩—下第三系的强～中风化泥质粉砂岩或粉砂质泥岩、砂砾岩。
根据各岩土（砂）层力学性质上的差异，可将场区地基岩土进一步细划为若干亚层。与基坑支护工程有关的上部主要地层见表1-3：
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由上述对场地各岩土层的岩性描述及物理力学性质指标统计结果可以看出，拟建场区填土层以下地层为XX地区典型的XX冲积一级阶地二元结构地层，颗粒粒径从上至下由细变粗，力学性质亦随深度增加而变好。从工程性质来看，浅部的填土层及（2）单元层力学强度均不高，不能满足拟建高层建筑物荷载要求；下部（4-2）、（4-3）层细砂层密实度好、强度高，是拟建多层裙楼、商铺、地下室、售楼部较理想的桩基持力层；基岩中风化埋深稳定，宜作为26～33层高层建筑桩基持力层使用。 1.2.2 场区区域地质构造
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XX位于扬子地台北部，秦岭地槽东端之南，属淮阳山字形构造南弧西翼。虽有多期造山运动复合影响的痕迹，但主要受控于燕山期构造运动，表现为一系列走向近东西到北西西的线性褶皱，以及北西、北西西和近东西的正逆断层及逆掩断层。在南北向的应力支配下，还发育有其它次一级的构造带，即北北东及北西西两组张扭性断裂。
根据区域地质构造资料，XX地区的地质构造均属古老的地质构造，无全新世活动迹象，本次勘察钻探未发现断层破碎带。因此，场区地质构造、地壳稳定性良好。 1.2.3 场区地形地貌
拟建场地位于XXXX路，场地平面大致呈不规则矩形，东北侧为XX公寓，西北侧为XX小区和XX，西南侧为XX路，南侧为规划道路。原始地貌属XX冲积一级阶地，原为XX批发市场、XX厂、居民居住区，现场地基本已拆迁整平，地势平缓，地面标高在19.84～22.31m之间变化。
1.2.4 场区气象水文及水文地质条件
XX市属亚热带大陆性季风气候，具有四季分明、气候温和、雨量充沛的气候特征。冬夏温差大，历年7月份气温最高，平均气温为28.8℃～31.4℃，极端最高气温41.3℃(1934.8.10)，历年最低气温为1月，平均为2.6℃～4.6℃，极端最低气温-18.1℃（1977年11月30日）。每年7、8、9月为高温期，12月至翌年2月为低温期，并有霜冻和降雪发生。多年平均降雨量1204.5mm，最大年降雨量2107.1mm，最大月降雨量为820.1mm（1987.6），最大日降雨量317.4mm（1959.6.9），最小年降雨量575.9mm，降雨一般集中在6～8月，约占全年降雨量的40%。年平均蒸发量为1447.9mm。多年平均雾日数32.9天。年平均绝对湿度为16.4毫巴，年平均相对湿度为75.7%。
XX地区4～7月份以东南季风为主，其余时间以北风或西北风为主，最大风力八级，最大风速27.9m/s（1956年3月17日）。基本风压按30年一遇、10秒平均最大风速（m/s）为标准，XX地区为2.5MPa。
XX地区原属XX东南角沼泽地带，由于地壳沧桑变迁，水流夹带大量泥沙落淤，江湖分离，水流归槽，形成了河流的雏形。通过水流与河床的相互作用，汊道合并，洲滩与河岸反复分合，逐渐形成今日的双汊形态。市区内河网湖泊水系发达，其中水域总面积约191km，约占主城区总面积的14%。主要发育有XX、XX两个水系且在市区内交汇。
XX关水位：历年最高水位29.73m（1954.8.18，吴淞高程），历年最低水位8.7m（1965.2.4，吴淞高程），多年平均水位18.97m（吴淞高程）。
场区内地下水类型主要为上层滞水和第四系孔隙承压水。
上层滞水主要赋存于第（1）层杂填土中，受地表水源、大气降水和生活用水补给，无
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统一的自由水面，水位及水量受地表水源、大气降水和生活用水排放量的影响而波动。
第四系孔隙承压水主要赋存于下部砂性土层中，主要接受侧向补给，与XX存在较密切水力联系，呈互补关系。根据场地勘察报告，含水层综合渗透系数K平均值18.0m/d，影响半径460m（设计时取250m）。孔隙承压水位年变幅为3~4米，在丰水期承压水位标高约为20.0m。
本基坑开挖深度介于9.0~13.0m之间，局部电梯井开挖深度达15.0m，已揭露（3）层粉土夹粉砂、粉质粘土或（4-1）层粉砂含水层，因此本基坑必需进行降水设计。 1.2.5 场区地震效应
根据XX省建设厅《关于确定我省主要城镇抗震设防烈度、设计基本地震加速度值和设计地震分组的通知》（XX建文[2001]357号）的规定，XX地区地震基本烈度为6度，新建工程必须进行抗震设防。XX市抗震分组均为第一组，拟建项目可按6度地震烈度进行设防，地震设计加速度为0.05g，并且可不考虑饱和粉土、砂土的液化问题。
为判定场地土类型及建筑场地类别，在K1、K32、K134号钻孔内及附近区域进行了剪切波速测试及地面脉动测试，根据剪切波速测试结果，场区地表下20.0m深度范围地基土的等效剪切波速Vse=144.8～152.3m/s，按《建筑抗震设计规范》GB50011-2001第4.1.3条判定，本场地属中软场地土。本次勘察资料显示，拟建场区基岩埋深在41.5～51.5m左右，根据《建筑抗震设计规范》GB50011-2001第4.1.6条判定，基岩埋深在3~50m之间属Ⅱ类建筑场地，基岩埋深>50m属Ⅲ类建筑场地。本场地仅4#楼30#、31#、32#孔地段属Ⅲ类建筑场地，其余地段均属Ⅱ类建筑场地。拟建场区设计基本地震加速度值0.05g，设计地震分组第一组。结合场区地基土成因、岩性及分布条件等综合判定，本场区属可进行建设的一般场地。
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第二章 基坑支护方案比选
第一节 设计依据
⑴XXXX路XX广场总平面图——XX商业规划研究院
⑵XXXX路XX广场地下一层、二层平面图——XX商业规划研究院 ⑶“XXXX路XX广场岩土工程勘察报告”—— XX市勘察设计院 ⑷《XX省深基坑工程技术规程》（DB 42/159-2004） ⑸《建筑基坑支护技术规程》（JGJ 120-99） ⑹《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2002） ⑺《钢结构设计规范》（GB50017-2003） ⑻《土层锚杆（索）设计与施工规范》（CECS22：2005） ⑼《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008） ⑽ 供水水文地质勘察规范》（GB 50027-2001） ⑾《建筑与市政降水工程技术规范》（JGJ/T11-98） ⑿《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002） ⒀《地基基础处理规范》（JGJ 79-2002） ⒁ 《建筑基坑工程监测技术规范》（GB 50497-2009） ⒂ 业主提供的周边环境、结构施工图等相关资料设计参数
第二节 设计参数
根据岩土工程详细勘察报告和《XX省深基坑工程技术规程》（DB42/159-2004）中的附表2-1，结合相关工程实践经验，基坑支护设计有关参数取值见表2-1。根据业主提供的地质勘察资料，B区基坑周边地层概化为8种不同情况进行计算，A区基坑周边地层概化为14种不同情况进行计算。
第三节 基坑特点分析
2.3.1 开挖范围广、深度大
基坑周边拟开挖深度为9.0m～13.0m，面积达56900㎡，呈不规则“吕”字形，基坑周长达1700m，属超深、超大极不规则基坑。 2.3.2 周边环境
周边环境一般地段较为宽松，一般地段基坑距红线距离在12m之外，距施工围墙均在20m以外，场地周边均具有开阔的放坡卸载空间。 2.3.3 场地地层条件差
地表土层主要为松散的杂填土，其下有以软塑状态为主的②-2淤泥质粘土为主，主要存在于坑壁及坡脚，层厚介于5.8～17.2m，该层土强度低，属高压缩性土或中等偏高压缩性土，在开挖过程中，易产生流动，对基坑坑壁稳定性非常不利，且坡脚稳定性差。 2.3.4 场地水文地质条件
基坑开挖后揭露的地下水有浅部填土中的上层滞水和下部砂性土层中的承压水，由于开挖造成的水力坡降，上层滞水从坑壁杂填土层中排出，使部分土体固结压缩，或承压水向基坑排泄，造成坑壁下段粉土、粉砂颗粒流失。
在基坑开挖过程中，电梯井部位含承压水地层已揭露，如不采取一定的防水、降水措施，会产生漏水、涌砂、坑底突涌现象。 2.3.5 基坑工程重要性等级
根据《规程》（DB421/59-2004），结合该基坑工程的实际情况，可综合判断该基坑工程重要性等级为一级。
第四节 深基坑围护方案的选择
2.4.1本围护设计目标
（1）如上所述，本深基坑工程位于XX闹市区，基坑开挖深度大、地层条件复杂。毫无疑问，首先必须确保支护结构万无一失，确保支护结构能够承受开挖后最大限度的主动区土体和周边一切动、静载荷所产生的土压力。
（2）支护设计必须严格控制支护结构的水平变位，控制降水等地下水治理措施对周边环境造成的固结沉降或地层损失所引起的地面变形，基坑支护必须保证周边建（构）筑物的安全。
（3）满足XX市建委对基坑设计、施工有关规定，使支护结构体系控制在红线范围之内。
（4）在满足安全可靠、技术可行的前提下，充分利用一切有利条件，优化支护设计方案，努力做到施工便捷、经济合理。 2.4.2 可供选择的支护方案
近年来，XX市房地产开发的力度不断加大，高层建筑越来越多。伴随着房地产业的飞速发展，深基坑支护技术也取得了长足进步。基坑支护方式趋向多样化，多种支护方式并
用的联合支护被采用的越来越多，基坑支护造价也趋向于更经济合理。
根据本基坑工程的开挖深度、周边环境、地层性质，结合XX市的地区经验，本工程可供选择的支护方式及其优劣性分析见表2-2。
通过比较不难发现，上述支护方案各有优缺点。从技术上讲除部分方案本工程不宜采用外，可以采用的支护方案不止一种。只有同时综合考虑安全、造价、工期等多方面因素，才能使支护方案最终做到既经济又合理。
本场地大部分地段地面下15m范围内均为软土，最深处达18m，而基坑开挖深度达10m-11m，坑内被动区土层强度低，不能为支护体系提供有效的被动土压力。为保证支护体系的有效性，减少软土层对基坑支护体系的影响，对被动区土体采用搅拌桩改良加固处理是必要的。
2.4.3 支护方案比选的原则
首先根据地层、开挖深度、周边环境的不同详细对基坑支护分段，然后对每一段按由简单到复杂、由低价到高价的先后顺序进行试算、比较，同时兼顾工期及其它工程条件，最后选择最佳的方案。
2.4.4 支护方案选择的总体思路
本基坑开挖面积大，平面不规则，开挖深度大，周边环境条件差异大，且地层条件差，
本支护设计方案针对各部位因地制宜的采用相应支护结构。
综合考虑本基坑工程的各项条件，经过充分的比较、论证、试算后，确定本基坑工程支护方案的总体思路如下：以排桩（A-JK、B-CD地段采用双排桩）、角撑与对顶撑相结合的内支撑等多种联合支护手段，结合坡顶大面积卸土减载、坑内被动区加固等手段，确保支护体系的完善并保证施工的顺利、方便实施。
第三章 XX段基坑支护结构设计
第一节 XX段基坑支护方案选择
因XX段基坑上部开阔，而基坑开挖深度大且由以淤泥质土为主，故通过比较主要采用坡顶减载放坡与桩撑支护相结合来进行支护，考虑到场地地下水埋深浅，同时在坑壁设置粉喷桩止水帷幕。具体支护结构剖面图见图3-1。
图3-1 XX段基坑支护剖面图
第二节 XX段基坑减载放坡设计
利用XX段基坑周边开阔的环境条件，对其上部3.0m～4.6m深度、宽度5.0m~18.0m范围内采用放坡卸载，以减少主动区土压力，坡中设置放坡平台（局部地段分二级放坡并设两级平台），坡面采用喷锚网保护。具体设计见表3-1
喷锚网支护段喷面采用喷射砼，砼设计强度为C20，厚度6cm-8cm，配比为水泥：砂：石子＝1：2：1.5，水灰比为0.4
～0.5，采用标号不低于32.5MPa的普通硅酸盐水泥、粒径不大于2.5mm的中细砂和粒径小于5mm的瓜米石。钢筋网规格为Φ6.5＠200×200， 加强筋为Φ16圆钢。将各排锚杆、加强筋焊成网络, 以增加面层刚度。上下段钢筋网搭接长度应大于300mm。锚杆长度为3.0m~4.5m，间距1200mm×1200mm，角度15度。当土层松散、孔内塌孔严重时，用一次性锚管代替锚杆，锚管规格为：Φ48×2.8（锚管需采用帮焊角钢的方法加强处理）。
第三节 坑壁粉喷桩设计
XX段基坑坑壁采用搅拌桩工艺，搅拌桩采用干喷工艺，桩径为500mm，桩间距为400mm，沿支护桩外侧设置二排。水泥采用P.O 32.5，水泥用量不小于50kg/m。详细参数见表3-2
第四章 支护桩设计
本段基坑采用大直径钻孔灌注桩作为支护主体，支护桩桩径为1m，间距1.4m，桩身强度为C30。本基坑支撑布置原则是力求支撑体系受力堆成，受力特征明确，充分发挥各杆件的作用，并能在稳定性和控制变形方面满足对周围环境控制的要求，同时最大限度地方便土体开挖和主题结构的快速施工以及材料回收利用，本段基坑支撑主要采用对撑形式，尽量减少支撑杆件数量，方便土方的挖运。
通过勘查报告可知XX段基坑地层及底层厚度，具体参数和各地层厚度见表4-1：
第一节 土压力计算
4.1.1 主动土压力计算
为计算简便，此处把地面设为0标准面，地下水水位处于-4m深度处，XX段基坑剖面图见图5-2。因减载放坡第二台阶作为施工道路，可以把道路荷载简化为均部荷载，大小为q=15KPa，此处如不实施减载放坡，则可以把上部开挖掉的两层地层转化为道路面的均部荷载，大小为1718
(此处取上部杂填土和粘土的重度为
是因为表5-2所给重度为土的饱和重度，故此处根据经验应取重度小于)，在此把p替代q作为支护桩上部的均部荷载，则支护桩上的外荷载即为。现可以画出计算简图，见图4-1。
图4-1 XX段基坑计算简图
现对各层地层的主动土压力分别进行计算，具体计算如下： (1) 车道平面上主动土压力
(2) 地下水水位面处主动土压力
(3) 淤泥质粉质粘土与粉土夹粉砂接触面上表面主动土压力
(4) 淤泥质粉质粘土与粉土夹粉砂接触面下表面主动土压力
(5) 粉土夹粉砂与粉砂接触面上表面主动土压力
(6) 粉土夹粉砂与粉砂接触面下表面主动土压力
(7) 粉砂与粉细沙接触面主动土压力
4.1.2 被动土压力计算
基坑开挖深度为10.7m，被动土压力从基坑底部开始计算，具体计算如下： (1) 基坑底部被动土压力
(2) 淤泥质粉质粘土与粉土夹粉砂接触面上表面被动土压力
(3) 淤泥质粉质粘土与粉土夹粉砂接触面下表面被动土压力
(4) 粉土夹粉砂与粉砂接触面上表面被动土压力
(5) 粉土夹粉砂与粉砂接触面下表面被动土压力
(6) 粉砂与细砂接触面被动土压力
4.1.3 主动土压力和被动土压力合力计算
图4-3 XX段基坑主动和被动土压力计算简图
如图所示，将各层土压力图形分成一个矩形和一个三角形，通过计算每个部分的合土压力和土压力作用点，可以计算出各层对桩顶的弯矩。具体计算如下：
现设支护桩进入粉砂层的深度为x，则各段的合土压力和作用点离支护桩顶的距离为： (1) 矩形部分
作用点距桩顶
0.5m
作用点距桩顶
作用点距桩顶
作用点距桩顶
作用点距桩顶
作用点距桩顶
作用点距桩顶
(2) 三角形部分
作用点距桩顶
作
用
点
距
桩
顶
作用点距桩顶
作
用
点
距
桩
顶
作
用
点
距
桩
顶
作
用
点
距
桩
顶
作
用
点
距
桩
顶
第二节 支护桩入土深度计算
各部分对桩顶求矩有
:
化简有
化简有
支护桩处于稳定状态则有即
化简有
求解有x=0.91m 在这里取x=1m
可以知道桩的长度为11.5+2.7+1=15.2m
第三节 支护桩上最大弯矩计算
求取x后可以知道主动土压力和被动土压力合力为
桩的内聚力
弯矩最大处为桩的0剪力处，显然支护桩上剪力为0的点有两个，分两种情况来分别计算出最大弯矩后再比较得最大弯矩，具体计算如下：
设最大弯矩处距桩顶为y（假设最大弯矩处在桩伸入淤泥质粉质粘土层内且在坑底平面上部）则
求得y=5.36m 此处
最大弯矩
为
第四节 支护桩配筋计算
支护桩截面弯矩设计值
式中：
临时支护结构调整系数
实际支护桩截面弯矩设计值为
（1.4m为支护桩间距）
支护桩配筋计算
当桩的截面弯矩设计值确定后，就可以按《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）中的如下公式进行配筋计算。
（4-1）
式中：-对应于受压区混凝土截面面积的圆心角与 -混凝土抗压强度设计值； A-支护桩截面面积
-纵向受拉钢筋截面面积与全部纵向钢筋截面面积的比值，即
=0；
=1.25-2,当
的比值；
0.625时，取
钢筋抗拉强度设计值；
-全部纵向钢筋的截面面积。
设：
=b （4-2）
（4-3）
（4-4）
，
,采
用
钢筋
，
则上式可改写成：=
式中：r—圆形桩截面的半径；
本段支护桩桩径1m，桩身强度
为
，钢筋保护层厚度为50mm
由Excel求解得
设纵向钢筋根数为n,取用直径为32mm钢筋，则
故主筋采用22 定位筋 箍筋
第五节 配筋验算
验算纵向圆形截面钢筋保护层是否满足间距要求： 设钢筋笼圆周长为则纵向钢筋之间距为
，根据钢筋混凝土规范纵筋之间的间距满足要
求。
验算是否满足最小配筋率：根据《钢筋混凝土结构设计规范》规定，受弯构件、偏心受拉、轴心受拉构件，其一侧纵向受拉钢筋应不小于0.002和① 最小配筋率至少大于截面面积的千分之二
则：②
箍筋应该满足构造要求
，满足要求。
中的较大者。
第六节 冠梁设计
支护桩顶端应该设置冠梁连接，设计冠梁截面尺寸为1200
500mm，采用C30混凝
土，配主筋为2×4Φ22+2×3Φ22，箍筋为φ8@200，因整个基坑体积较大的特点，水平支撑采用框架梁的形式对顶撑于两边冠梁上，框架梁之间设置连系梁连接。因基坑宽度很大，在基坑中采用立柱对支撑进行稳固。同时内支撑可以兼用作车行道，为施工提供方便。
第五章 XX段基坑支护结构稳定验算
以下验算都是通过理正软件进行的，具体验算过程如下：
第一节 整体稳定性验算
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
整体稳定安全系数 Ks = 1.400
圆弧半径(m) R = 21.354
圆心坐标X(m) X = -0.314
圆心坐标Y(m) Y = 11.814
第二节 抗隆起验算
Prandtl(普朗德尔)公式(Ks >= 1.1～1.2)，注：安全系数取自《建筑基坑工程技术规范》YB 9258-97(冶金部):
Ks = 1.321 >= 1.1, 满足规范要求。
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》YB 9258-97(冶金部):
Ks = 1.455 >= 1.15, 满足规范要求。
第三节 抗管涌验算
抗管涌稳定安全系数(K >= 1.5): 1.5'
0hwh'2D'
式中_γ0———侧壁重要性系数;
γ'———土的有效重度(kN/m3);
γw———地下水重度(kN/m3);
h'———地下水位至基坑底的距离(m);
D———桩(墙)入土深度(m);
K = 2.895 >= 1.5, 满足规范要求。
第六章 结束语
本论文以XXXX广场XX段基坑的支护设计为例，主要对支护桩进行了设计，设计支护桩的桩长为15.2m，采用C30混凝土，桩径1m。冠梁截面尺寸为1200500mm，采用C30混凝土，配主筋为2×4Φ22+2×3Φ22，箍筋为φ8@200。通过里正软件验算基坑的整体稳定得出此基坑是稳定的。
通过本次毕业设计，使我了解到了基坑支护结构设计的原理和方法，认识到了基坑支护设计的重要性，基坑作为建筑工程的基础，直接影响着工程的进度，而基坑支护又直接影响着基坑开挖的进度，所以在基坑支护设计上一定要严谨，要反复演算，同时我也学会了一些有关基坑支护设计软件的应用，极大的充沛了我的知识面。
因为知识有限，所以在本次毕业设计上只是对基坑支护中的支护桩设计做了重点的研究，在对支护桩进行设计计算时，让我明白了实际情况往往与理论公式不相符的，这时我们要灵活的变通，将实际情况转化为理论公式里的数据，这也是一种能力，在这里就要感谢中煤国际工程集团XX设计研究院中汉沿途工程分公司提供的勘察报告和建议，没有这些宝贵的勘察报告和建议，我将对这次的毕业设计无从下手。
致 谢
这次毕业论文能够得以顺利完成，并非我一人之功劳，是所有指导过我的老师，帮助过我的同学对我的教诲、帮助和鼓励的结果。我要在这里对他们表示深深的谢意！
感谢我的指导老师—XX老师，没有您的悉心指导就没有这篇论文的顺利完成，是你的和蔼可亲的笑脸给了我写好这篇论文的动力。
感谢评阅老师—xxx老师，
感谢XX，XX，XX同学对我无私的帮助，没有你们的帮助，我是无法完成论文的。 感谢所有教授过我知识的老师，是你们深切教诲与热情鼓励给我打好了这篇论文的基础。
感谢身边的所有同学和朋友，谢谢你们的关心和宽容，与你们一起走过的这四年是我这一生最珍贵的回忆。
深深感谢我的家人，在我论文出现问题而烦恼时，是你们鼓励我开导我，为了我你们辛苦了20多年，惟有以永无止境的奋斗，期待将来辉煌的事业来报答你们。
最后，向所有关心我的亲人，师长和朋友们表示深深的谢意，祝你们的事业蒸蒸日上，一生平安。
参考文献
本科生毕业论文（设计）
题目 ：广场XX段基坑支护设计
姓 名：院 （系）：
指导教师：评 阅 人：
学号： XX 土木工程学院 专业： 工 程 力 学 职称： 职称： 二0一三 年 六 月 XX
摘 要
随着城市化过程中不断涌现的中高层和超高层建筑，以及对地下空间的开发，就产生了大量的深基坑。在基坑开挖过程中必然会涉及到基坑的支护，而基坑支护不仅会影响工程的进度，也会影响到工程安全，本论文主要对XXXX广场XX段基坑支护结构进行设计及稳定性验算。
广场基坑分为A、B基坑两块，呈“吕”字型分布，总占地面积约57000，基坑开挖深度都在10m左右，属于深基坑，XX段基坑处地层主要有杂填土,粘土,淤泥质粉质粘土,粉土夹粉砂,粉砂,粉细砂，地下水类型主要为上层滞水和第四系空隙承压水，基坑支护主要采用钻孔灌注工艺的支护桩进行支护，同时在基坑上部减载放坡，坑壁设置粉喷桩止水帷幕。
在进行支护桩设计计算时，土压力计算采用郎肯土压力理论，水土合算，被动土压力折减系数取1.0，支护桩的长度和入土深度采用极限土压力平衡理论和等值梁法计算确定，支护桩桩长为14.5m，求取支护桩的最大弯矩后可以按《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）中有关公式求支护桩的配筋，此段基坑支护桩配筋为32，在通过配筋验算后还要对此段基坑的稳定性进行验算，采用里正软件分析基坑的整体稳定性,基坑底的隆起和基坑的管涌及冲溃，通过验算可知XX段基坑支护设计满足基坑的稳定性要求。
关键词： 深基坑 深基坑维护 支护设计 稳定性
ABSTRACT
With the urbanization process ,high-rise buildings and supertall buildings are continuously emerging, and underground space development project become more and more. As a result, it generated a lot of deep excavation projects. In the process of excavation ,it inevitably involves the support of excavation pit. And the excavation will not only affect the progress of the project ,it will also affect engineering safety. This paper mainly studys the design of supporting structure and stability computations of the XX section in Wanda Plaza pit, Wuhan.
Wanda Plaza Foundation pit is divided into A, B sections. On the plane, its distribution likes the figure of "吕" type. The total area of Wanda Plaza Foundation pit is about 57000m , excavation depth is about 10m, belonging to deep foundation pit. The XX Section of Foundation pit is mainly fill with clay, silty clay, silty soil clip silty sand, silt and fine sand; groundwater types are mainly perched water and Quaternary confined pore water; pit support mainly take bored piles supporting technology, load shedding on the upper foundation, pit wall set DJM waterproof curtain.
During the design calculations of supporting piles, earth pressure calculated using the theory of King, soil and water cost-effective and passive earth pressure reduction factor of 1.0.The length and embedded depth of pile are designed with limit equilibrium theory and the earth pressure equivalent beam method. Through calculation, pile length is 14.5m, solving the pile maximum moment can see the code "design of concrete structures" (GB50010-2002).In the section of pit , the pile reinforcement use 32Φ28. Finally, the stability of pit, uplift of the pit bottom , the piping are checked by the software of LiZheng. Through the checking known, the supporting design of XX Section meet the foundation's stability.
Key words: deep foundation maintenance of deep foundation supporting design stability 2
目录
摘要
ABSTRACT
绪 论 ............................................................................................................................................. 1
第一节 工程概况 ................................................................................................................... 6
第二节 工程地质与水文地质条件 ....................................................................................... 7
第二章 基坑支护方案比选 ......................................................................................................... 11
第一节 设计依据 ................................................................................................................. 11
第二节 设计参数 ................................................................................................................. 11
第三节 基坑特点分析 ......................................................................................................... 12
第四节 深基坑围护方案的选择 ......................................................................................... 12
第三章 XX段基坑支护结构设计 ................................................................................................ 15
第一节 XX段基坑支护方案选择 ........................................................................................ 15
第二节 XX段基坑减载放坡设计 ........................................................................................ 15
第三节 坑壁粉喷桩设计 ..................................................................................................... 16
第四章 支护桩设计 ..................................................................................................................... 17
第一节 土压力计算 ............................................................................................................. 17
第二节 支护桩入土深度计算 ............................................................................................. 22
第三节 支护桩上最大弯矩计算 ......................................................................................... 23
第四节 支护桩配筋计算 ..................................................................................................... 23
第五节 配筋验算 ................................................................................................................. 25
第六节 冠梁设计 ................................................................................................................. 25
第五章 XX段基坑支护结构稳定验算 ........................................................................................ 25
第六章 结束语 ............................................................................................................................. 30
致 谢 ............................................................................................................................................. 31
参考文献 ....................................................................................................................................... 32 附图1 H-M段基坑周边地层展开图
附图2 桩大样图及结构配筋图
绪 论
随着城市化过程中不断涌现的中高层和超高层建筑，以及大量地下空间的开发，这就产生了大量的深基坑工程。在深基坑工程中，基坑支护对工程的影响是巨大的，不合要求的基坑支护会严重影响施工和正常使用，甚至会造成事故，所以基坑的开挖与支护应该引起人们足够的重视。
一、深基坑工程的主要内容
（1）岩土工程勘察与工程调查。确定岩土参数与地下水参数；测定邻近建筑物、周围地下埋设物（管道、电缆、光缆等）、城市道路等工程设施的工作现状，并对其随地层位移的限值作出分析。
（2）支护结构设计。包括挡土墙围护结构（如连续墙、柱列式灌注桩挡墙）、支承体系（如内支撑、锚杆）以及土体加固等。支护结构的设计必须与基坑工程的施工方案紧密结合，需要考虑的主要依据有：当地经验，土体和地下水状况，四周环境安全所允许的地层变形限值，可提供的施工设施与施工场地，工期与造价等。
（3）基坑开挖与支护的施工。包括土方工程、工程降水和工程的施工组织设计与实施。
（4）地层位移预测与周边工程保护。地层位移既取决于土体和支护结构的性能与地下水的变化，也取决于施工工序和施工过程。如预测的变形超过允许值，应修改支护结构设计与施工方案，必要时对周边的重要工程设施采取专门的保护或加固措施。
（5）施工现场量测与监控。根据监测的数据和信息，必要时进行反馈设计，用信息化来指导下一步的施工。
二、深基坑支护的类型
各种建筑物与地下管线都要开挖基坑，一些基坑可直接开挖或放坡开挖，但当基坑深度较深，周围场地又不宽时，一般都采用基坑支护，过去支护比较简单，也就是钢板桩加
绪 论
随着城市化过程中不断涌现的中高层和超高层建筑，以及大量地下空间的开发，这就产生了大量的深基坑工程。在深基坑工程中，基坑支护对工程的影响是巨大的，不合要求的基坑支护会严重影响施工和正常使用，甚至会造成事故，所以基坑的开挖与支护应该引起人们足够的重视。
一、深基坑工程的主要内容
（1）岩土工程勘察与工程调查。确定岩土参数与地下水参数；测定邻近建筑物、周围地下埋设物（管道、电缆、光缆等）、城市道路等工程设施的工作现状，并对其随地层位移的限值作出分析。
（2）支护结构设计。包括挡土墙围护结构（如连续墙、柱列式灌注桩挡墙）、支承体系（如内支撑、锚杆）以及土体加固等。支护结构的设计必须与基坑工程的施工方案紧密结合，需要考虑的主要依据有：当地经验，土体和地下水状况，四周环境安全所允许的地层变形限值，可提供的施工设施与施工场地，工期与造价等。
（3）基坑开挖与支护的施工。包括土方工程、工程降水和工程的施工组织设计与实施。
（4）地层位移预测与周边工程保护。地层位移既取决于土体和支护结构的性能与地下水的变化，也取决于施工工序和施工过程。如预测的变形超过允许值，应修改支护结构设计与施工方案，必要时对周边的重要工程设施采取专门的保护或加固措施。
（5）施工现场量测与监控。根据监测的数据和信息，必要时进行反馈设计，用信息化来指导下一步的施工。
二、深基坑支护的类型
各种建筑物与地下管线都要开挖基坑，一些基坑可直接开挖或放坡开挖，但当基坑深度较深，周围场地又不宽时，一般都采用基坑支护，过去支护比较简单，也就是钢板桩加
井点降水，一般能满足基坑安全施工，而对于深基坑已不能满足要求，近几年来随着基坑深度和体量的增大，支护技术也有了较大进展，按功能分常用的有以下一些：
（1）挡土系统：常用的有钢板桩、钢筋混凝土板桩、深层水泥搅拌桩、钻孔灌注桩、地下连续墙。其功能是形成支护排桩或支护挡土墙阻挡坑外土压力。
（2）挡水系统：常用的有深层水泥搅拌桩、旋喷桩、压密注浆、地下连续墙、锁口钢板桩。其功能是阻挡抗外渗水。
（3）支撑系统：常用的有钢管与型钢内支撑、钢筋混凝土内支撑、钢与钢筋混凝土组合支撑。其功能是支承围护结构侧力与限制围护结构位移。 [2]
三、存在的常见问题
深基坑工程支护技术虽已在全国不同地区、不同的地质条件下取得了不少成功的经验，甚至在一些达到国际水平，但仍存在一些问题需进一步研究或提高，以适应现代化经济建设的需要。深基坑工程支护施工过程中常常存在的问题主要有以下几种：
（1）土层开挖和边坡支护不配套
常见支护施工滞后于土方施工很长一段时间，而不得不采取二次回填或搭设架子来完成支护施工一般来说，土方开挖技术含量相对较低，工序简单，组织管理容易。而挡土支护的技术含量高，工序较多且复杂，施工组织和管理都较土方开挖复杂。所以在施工过程中，大型工程均是由专业施工队来分别完成土方和挡土支付工作，而且绝大部分都是两个平行的合同。这样在施工过程中协调管理的难度大，土方施工单位抢进度，拖工期，开挖顺序较乱，特别是雨期施工，甚至不顾挡土支护施工所需工作面，留给支护施工的操作面几乎是无法操作，时间上也无法完成支护工作，以致使支护施工滞后于土方施工，因支护施工无操作平台完成钻孔、注浆、布网和喷射砼等工作，而不得不用土方回填或搭设架子来设置操作平台来完成施工。这样不但难于保证进度，也难于保证工程质量，甚至发生安全事故，留下质量隐患。
（2）边坡修理达不到设计、规范要求
常存在超挖和欠挖现象一般深基础在开挖时均使用机械开挖、人工简单修坡后即开始挡土支护的砼初喷工序。而在实际开挖时，由于施工管理人员不到位，技术交底不充分，分层分段开挖高度不一，挖机械操作手的操作水平等因素的影响，使机械开挖后的边坡表面平整度，顺直度极不规则，而人工修理时不可能深度挖掘，只能就机挖表面作平整度修整，在没有严格检查验收就开始初喷，故出现挡土支付后出现超挖和欠挖现象。
（3）成孔注浆不到位、土钉或锚杆受力达不到设计要求
深基坑支护所用土钉或锚杆钻孔直般为100~150的钻杆成孔，孔深少则五、六米，深则十几米，甚至二十多米，钻孔所穿过的土层质量也各不相同，钻孔如果不认真研究土体情况，往往造成出渣不尽，残渣沉积而影响注浆，有的甚至成孔困难、孔洞坍塌，无法插筋和注浆。再者注浆时配料随意性大、注浆管不插到位、注浆压力不够等而造成注浆长度不足、充盈度不够，而使土钉或锚杆的抗拔力达不到设计要求，影响工程质量，甚至要做再次处理。
（4）喷射砼厚度不够、强度达不到设计要求
目前建筑工程基坑支护喷射砼常用的是干拌法喷射砼设备，其主要特点是设备简单、体积小，输送距离长，速凝剂可在进入喷射机前加入，操作方便，可连续喷射施工。虽然干喷法设备操作简单方便，但由于操作手的水平不同，操作方法和检
查控制等手段不全，混凝土回弹严重，再加上原材料质量控制不严、配料不准、养护不到位等因素，往往造成喷后砼的厚度不够、砼强度达不到设计要求。
（5）施工过程与设计的差异太大
深层搅拌桩的水泥掺量常常不足，影响水泥土的支护强度。我们发现在同样做法的支护，发生水泥土裂缝，有时不是在受力最大的地段，检查下来，往往是强度不足，地面施工堆载在局部位置往往要大大高于设计允许荷载。施工质量与偷工减料的现象也并不少见。基坑挖土是支护受力与变形显著增加的过程，设计中常常对挖土程序有所要求来减少支护变形，并进行图纸交底，而实际施工中土方老板往往不管这些框框，抢进度，图局部效益。
（6）设计与实际情况差异较大 [4]
深基坑支护由于其土压力与传统理论的挡土墙土压力有所不同，在目前没有完善的土压力理论指导下，通常仍沿用传统理论计算，因此有误差是正常的，许多学者对此进行了许多研究，在传统理论土压力计算的基础上结合必要的经验修正可以达到实用要求。问题是对这样一个极为复杂的课题，脱离实际工程情况，往往会造成过量变形的后果。如某些设计、不考虑地质条件、地面荷载的差异，照搬照套相同坑深的支护设计。必须根据实际地面可能发生的荷载，包括建筑堆载、载重汽车、临时设施和附近住宅建筑等的影响，比较正确地估计支护结构上的侧压力。
（7）工程监理不到位
按规定高层建筑、重大市政等的深基坑是必须实行工程监理的，大多数事故工程都没有按规定实施工程监理，或者虽有监理而工作不到位，只管场内工程，不管场外影响，实行包括设计在内的全过程监理的就更少。客观地说深基坑工程监理要求监理人员具有较高业务水平，在我国现阶段主要就只是监控支护结构工程质量、工期、进度，而对于设计监理与对住宅及周边环境的监控尚有一定差距，巫待完善与提高。
（8）施工监测不重视
主要是建设单位为省钱不要求施工监测，或者虽设置一些测点，数据不足，忽视坑边住宅的检测，或者不重视监测数据，形同虚设。支护设计中没有监测方案，结果发生情况不能及时警报，事故发生后也不易分析原因，不利于事故的早期处理，省了小钱化大钱。
为了减少支护事故，有待精心设计、精心施工、强化监理，保护坑边住宅与环境，提高深基坑支护技术和管理水平。
四、深基坑技术的发展趋势
（1）基坑向着大深度、大面积方向发展，周边环境更加复杂，深基坑开挖与支护的难度愈来愈大。因此，从工期和造价的角度看两墙合一的逆作法将是今后发展的主要方向。但逆作法施工受桩承载力的限制很大，采用逆作法时不能采用一柱一桩，而是一柱多桩，增加了成本和施工难度。如何提高单桩承载力，降低沉降，减少中柱桩（中间支承柱），
达到一柱一桩，使上部结构施工速度可以放开限制，从而加快进度，缩短总工期，这将成为今后的研究方向。
（2）土钉支护方案的大量实施，使得喷射混凝土技术得以充分运用和发展。为减少喷射混凝土的回弹量以及保护环境的需要，湿式喷射混凝土将逐步取代干式喷射混凝土。
（3）目前，在有支护的深基坑工程中，基坑开挖大多以人工挖土为主，效率不高，今后必须大力研究开发小型、灵活、专用的地下挖土机械，以提高工效，加快施工进度，减少时间效应的影响。
（4）为了减少基坑变形，通过施加预应力的方法控制变形将逐步被推广，另外采用深层搅拌或注浆技术对基坑底部或被动区土体进行加固，也将成为控制变形的有效手段被推广。
（5）为减小基坑工程带来的环境效应（如因降水引起的地面附加沉降），或出于保护地下水资源的需要，有时基坑采用帷幕型式进行支护。除地下连续墙外，一般采用旋喷桩或深层搅拌桩等工法构筑成止水帷幕。目前，有将水利工程中防渗墙的工法引入到基坑工程中的趋势。
（6）在软土地区，为避免基坑底部隆起，造成支护结构水平位移加大和邻近建（构）筑物下沉，可采用深层搅拌桩或注浆技术对基坑底部土体进行加固，即提高支护结构被动区土体的强度的方法。
本论文主要以XXXX广场基坑中的XX段支护结构设计为例，并对其进行稳定性验算。
第一章 工程概况及工程地质条件
第一节 工程概况
XXXX广场投资有限公司拟在XXXX路附近兴建XXXX路XX广场工程。场地位于XX市XX区，地块范围东临XX路，西邻XX路，南侧为规划道路、XX新闻出版局，北侧为XX公寓、XX项目。
本项目的施工图设计由XX市建筑设计院承担，场地岩土工程详细勘察工作由XX市勘察设计院承担。受业主招标委托，我单位承担本项目深基坑支护设计工作。
根据业主提供资料，本场地基坑分为A、B基坑两块，总占地面积约57000m2。A基坑为大商业部分，其地下二层主楼的承台底标高-12.6m（电梯井-15.0m），商业部分底标高-12.4m(电梯井-13.5m)；B基坑为住宅部分，其主楼承台底标高-11.25m，分布于基坑四周。大商业部分（A基坑）的地下室层高：地下一层5.5米，地下二层4.8米；住宅部分（B基坑）地下室层高：地下一层与地下二层均为3.8米。
本项目设计±0.00=22.00m，地下室分为A区、B区。A、B基坑呈“吕”字型分布，在中间部分设连通地道2处，场地地面标高依据勘察报告中钻孔标高，坑底标高按地下室结构图纸基础承台或基础梁底标高取值，垫层厚按100mm考虑。各段设计开挖深度详见表1-1、表1-2。
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第二节 工程地质与水文地质条件
1.2.1 场区地层概况及工程性质
根据勘察单位提供的场地岩土工程详细勘察报告，场地岩土层自上而下主要由五个单元层组成，从成因上看，（1）单元层为新近填土和淤泥层；（2）单元层属第四系全新统冲积（Q4）一般粘性土、淤泥质粉质粘土、粉质粘土夹粉土层；（3）单元层为第四系全新统冲积（Q4）粉土夹粉砂、粉质粘土层；（4）单元层属第四系全新统冲积（Q4）砂土、砂、砾胶结层；（5）、（6）单元为白垩—下第三系的强～中风化泥质粉砂岩或粉砂质泥岩、砂砾岩。
根据各岩土（砂）层力学性质上的差异，可将场区地基岩土进一步细划为若干亚层。与基坑支护工程有关的上部主要地层见表1-3：
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al
al
7
由上述对场地各岩土层的岩性描述及物理力学性质指标统计结果可以看出，拟建场区填土层以下地层为XX地区典型的XX冲积一级阶地二元结构地层，颗粒粒径从上至下由细变粗，力学性质亦随深度增加而变好。从工程性质来看，浅部的填土层及（2）单元层力学强度均不高，不能满足拟建高层建筑物荷载要求；下部（4-2）、（4-3）层细砂层密实度好、强度高，是拟建多层裙楼、商铺、地下室、售楼部较理想的桩基持力层；基岩中风化埋深稳定，宜作为26～33层高层建筑桩基持力层使用。 1.2.2 场区区域地质构造
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XX位于扬子地台北部，秦岭地槽东端之南，属淮阳山字形构造南弧西翼。虽有多期造山运动复合影响的痕迹，但主要受控于燕山期构造运动，表现为一系列走向近东西到北西西的线性褶皱，以及北西、北西西和近东西的正逆断层及逆掩断层。在南北向的应力支配下，还发育有其它次一级的构造带，即北北东及北西西两组张扭性断裂。
根据区域地质构造资料，XX地区的地质构造均属古老的地质构造，无全新世活动迹象，本次勘察钻探未发现断层破碎带。因此，场区地质构造、地壳稳定性良好。 1.2.3 场区地形地貌
拟建场地位于XXXX路，场地平面大致呈不规则矩形，东北侧为XX公寓，西北侧为XX小区和XX，西南侧为XX路，南侧为规划道路。原始地貌属XX冲积一级阶地，原为XX批发市场、XX厂、居民居住区，现场地基本已拆迁整平，地势平缓，地面标高在19.84～22.31m之间变化。
1.2.4 场区气象水文及水文地质条件
XX市属亚热带大陆性季风气候，具有四季分明、气候温和、雨量充沛的气候特征。冬夏温差大，历年7月份气温最高，平均气温为28.8℃～31.4℃，极端最高气温41.3℃(1934.8.10)，历年最低气温为1月，平均为2.6℃～4.6℃，极端最低气温-18.1℃（1977年11月30日）。每年7、8、9月为高温期，12月至翌年2月为低温期，并有霜冻和降雪发生。多年平均降雨量1204.5mm，最大年降雨量2107.1mm，最大月降雨量为820.1mm（1987.6），最大日降雨量317.4mm（1959.6.9），最小年降雨量575.9mm，降雨一般集中在6～8月，约占全年降雨量的40%。年平均蒸发量为1447.9mm。多年平均雾日数32.9天。年平均绝对湿度为16.4毫巴，年平均相对湿度为75.7%。
XX地区4～7月份以东南季风为主，其余时间以北风或西北风为主，最大风力八级，最大风速27.9m/s（1956年3月17日）。基本风压按30年一遇、10秒平均最大风速（m/s）为标准，XX地区为2.5MPa。
XX地区原属XX东南角沼泽地带，由于地壳沧桑变迁，水流夹带大量泥沙落淤，江湖分离，水流归槽，形成了河流的雏形。通过水流与河床的相互作用，汊道合并，洲滩与河岸反复分合，逐渐形成今日的双汊形态。市区内河网湖泊水系发达，其中水域总面积约191km，约占主城区总面积的14%。主要发育有XX、XX两个水系且在市区内交汇。
XX关水位：历年最高水位29.73m（1954.8.18，吴淞高程），历年最低水位8.7m（1965.2.4，吴淞高程），多年平均水位18.97m（吴淞高程）。
场区内地下水类型主要为上层滞水和第四系孔隙承压水。
上层滞水主要赋存于第（1）层杂填土中，受地表水源、大气降水和生活用水补给，无
9
2
统一的自由水面，水位及水量受地表水源、大气降水和生活用水排放量的影响而波动。
第四系孔隙承压水主要赋存于下部砂性土层中，主要接受侧向补给，与XX存在较密切水力联系，呈互补关系。根据场地勘察报告，含水层综合渗透系数K平均值18.0m/d，影响半径460m（设计时取250m）。孔隙承压水位年变幅为3~4米，在丰水期承压水位标高约为20.0m。
本基坑开挖深度介于9.0~13.0m之间，局部电梯井开挖深度达15.0m，已揭露（3）层粉土夹粉砂、粉质粘土或（4-1）层粉砂含水层，因此本基坑必需进行降水设计。 1.2.5 场区地震效应
根据XX省建设厅《关于确定我省主要城镇抗震设防烈度、设计基本地震加速度值和设计地震分组的通知》（XX建文[2001]357号）的规定，XX地区地震基本烈度为6度，新建工程必须进行抗震设防。XX市抗震分组均为第一组，拟建项目可按6度地震烈度进行设防，地震设计加速度为0.05g，并且可不考虑饱和粉土、砂土的液化问题。
为判定场地土类型及建筑场地类别，在K1、K32、K134号钻孔内及附近区域进行了剪切波速测试及地面脉动测试，根据剪切波速测试结果，场区地表下20.0m深度范围地基土的等效剪切波速Vse=144.8～152.3m/s，按《建筑抗震设计规范》GB50011-2001第4.1.3条判定，本场地属中软场地土。本次勘察资料显示，拟建场区基岩埋深在41.5～51.5m左右，根据《建筑抗震设计规范》GB50011-2001第4.1.6条判定，基岩埋深在3~50m之间属Ⅱ类建筑场地，基岩埋深>50m属Ⅲ类建筑场地。本场地仅4#楼30#、31#、32#孔地段属Ⅲ类建筑场地，其余地段均属Ⅱ类建筑场地。拟建场区设计基本地震加速度值0.05g，设计地震分组第一组。结合场区地基土成因、岩性及分布条件等综合判定，本场区属可进行建设的一般场地。
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第二章 基坑支护方案比选
第一节 设计依据
⑴XXXX路XX广场总平面图——XX商业规划研究院
⑵XXXX路XX广场地下一层、二层平面图——XX商业规划研究院 ⑶“XXXX路XX广场岩土工程勘察报告”—— XX市勘察设计院 ⑷《XX省深基坑工程技术规程》（DB 42/159-2004） ⑸《建筑基坑支护技术规程》（JGJ 120-99） ⑹《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2002） ⑺《钢结构设计规范》（GB50017-2003） ⑻《土层锚杆（索）设计与施工规范》（CECS22：2005） ⑼《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008） ⑽ 供水水文地质勘察规范》（GB 50027-2001） ⑾《建筑与市政降水工程技术规范》（JGJ/T11-98） ⑿《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002） ⒀《地基基础处理规范》（JGJ 79-2002） ⒁ 《建筑基坑工程监测技术规范》（GB 50497-2009） ⒂ 业主提供的周边环境、结构施工图等相关资料设计参数
第二节 设计参数
根据岩土工程详细勘察报告和《XX省深基坑工程技术规程》（DB42/159-2004）中的附表2-1，结合相关工程实践经验，基坑支护设计有关参数取值见表2-1。根据业主提供的地质勘察资料，B区基坑周边地层概化为8种不同情况进行计算，A区基坑周边地层概化为14种不同情况进行计算。
第三节 基坑特点分析
2.3.1 开挖范围广、深度大
基坑周边拟开挖深度为9.0m～13.0m，面积达56900㎡，呈不规则“吕”字形，基坑周长达1700m，属超深、超大极不规则基坑。 2.3.2 周边环境
周边环境一般地段较为宽松，一般地段基坑距红线距离在12m之外，距施工围墙均在20m以外，场地周边均具有开阔的放坡卸载空间。 2.3.3 场地地层条件差
地表土层主要为松散的杂填土，其下有以软塑状态为主的②-2淤泥质粘土为主，主要存在于坑壁及坡脚，层厚介于5.8～17.2m，该层土强度低，属高压缩性土或中等偏高压缩性土，在开挖过程中，易产生流动，对基坑坑壁稳定性非常不利，且坡脚稳定性差。 2.3.4 场地水文地质条件
基坑开挖后揭露的地下水有浅部填土中的上层滞水和下部砂性土层中的承压水，由于开挖造成的水力坡降，上层滞水从坑壁杂填土层中排出，使部分土体固结压缩，或承压水向基坑排泄，造成坑壁下段粉土、粉砂颗粒流失。
在基坑开挖过程中，电梯井部位含承压水地层已揭露，如不采取一定的防水、降水措施，会产生漏水、涌砂、坑底突涌现象。 2.3.5 基坑工程重要性等级
根据《规程》（DB421/59-2004），结合该基坑工程的实际情况，可综合判断该基坑工程重要性等级为一级。
第四节 深基坑围护方案的选择
2.4.1本围护设计目标
（1）如上所述，本深基坑工程位于XX闹市区，基坑开挖深度大、地层条件复杂。毫无疑问，首先必须确保支护结构万无一失，确保支护结构能够承受开挖后最大限度的主动区土体和周边一切动、静载荷所产生的土压力。
（2）支护设计必须严格控制支护结构的水平变位，控制降水等地下水治理措施对周边环境造成的固结沉降或地层损失所引起的地面变形，基坑支护必须保证周边建（构）筑物的安全。
（3）满足XX市建委对基坑设计、施工有关规定，使支护结构体系控制在红线范围之内。
（4）在满足安全可靠、技术可行的前提下，充分利用一切有利条件，优化支护设计方案，努力做到施工便捷、经济合理。 2.4.2 可供选择的支护方案
近年来，XX市房地产开发的力度不断加大，高层建筑越来越多。伴随着房地产业的飞速发展，深基坑支护技术也取得了长足进步。基坑支护方式趋向多样化，多种支护方式并
用的联合支护被采用的越来越多，基坑支护造价也趋向于更经济合理。
根据本基坑工程的开挖深度、周边环境、地层性质，结合XX市的地区经验，本工程可供选择的支护方式及其优劣性分析见表2-2。
通过比较不难发现，上述支护方案各有优缺点。从技术上讲除部分方案本工程不宜采用外，可以采用的支护方案不止一种。只有同时综合考虑安全、造价、工期等多方面因素，才能使支护方案最终做到既经济又合理。
本场地大部分地段地面下15m范围内均为软土，最深处达18m，而基坑开挖深度达10m-11m，坑内被动区土层强度低，不能为支护体系提供有效的被动土压力。为保证支护体系的有效性，减少软土层对基坑支护体系的影响，对被动区土体采用搅拌桩改良加固处理是必要的。
2.4.3 支护方案比选的原则
首先根据地层、开挖深度、周边环境的不同详细对基坑支护分段，然后对每一段按由简单到复杂、由低价到高价的先后顺序进行试算、比较，同时兼顾工期及其它工程条件，最后选择最佳的方案。
2.4.4 支护方案选择的总体思路
本基坑开挖面积大，平面不规则，开挖深度大，周边环境条件差异大，且地层条件差，
本支护设计方案针对各部位因地制宜的采用相应支护结构。
综合考虑本基坑工程的各项条件，经过充分的比较、论证、试算后，确定本基坑工程支护方案的总体思路如下：以排桩（A-JK、B-CD地段采用双排桩）、角撑与对顶撑相结合的内支撑等多种联合支护手段，结合坡顶大面积卸土减载、坑内被动区加固等手段，确保支护体系的完善并保证施工的顺利、方便实施。
第三章 XX段基坑支护结构设计
第一节 XX段基坑支护方案选择
因XX段基坑上部开阔，而基坑开挖深度大且由以淤泥质土为主，故通过比较主要采用坡顶减载放坡与桩撑支护相结合来进行支护，考虑到场地地下水埋深浅，同时在坑壁设置粉喷桩止水帷幕。具体支护结构剖面图见图3-1。
图3-1 XX段基坑支护剖面图
第二节 XX段基坑减载放坡设计
利用XX段基坑周边开阔的环境条件，对其上部3.0m～4.6m深度、宽度5.0m~18.0m范围内采用放坡卸载，以减少主动区土压力，坡中设置放坡平台（局部地段分二级放坡并设两级平台），坡面采用喷锚网保护。具体设计见表3-1
喷锚网支护段喷面采用喷射砼，砼设计强度为C20，厚度6cm-8cm，配比为水泥：砂：石子＝1：2：1.5，水灰比为0.4
～0.5，采用标号不低于32.5MPa的普通硅酸盐水泥、粒径不大于2.5mm的中细砂和粒径小于5mm的瓜米石。钢筋网规格为Φ6.5＠200×200， 加强筋为Φ16圆钢。将各排锚杆、加强筋焊成网络, 以增加面层刚度。上下段钢筋网搭接长度应大于300mm。锚杆长度为3.0m~4.5m，间距1200mm×1200mm，角度15度。当土层松散、孔内塌孔严重时，用一次性锚管代替锚杆，锚管规格为：Φ48×2.8（锚管需采用帮焊角钢的方法加强处理）。
第三节 坑壁粉喷桩设计
XX段基坑坑壁采用搅拌桩工艺，搅拌桩采用干喷工艺，桩径为500mm，桩间距为400mm，沿支护桩外侧设置二排。水泥采用P.O 32.5，水泥用量不小于50kg/m。详细参数见表3-2
第四章 支护桩设计
本段基坑采用大直径钻孔灌注桩作为支护主体，支护桩桩径为1m，间距1.4m，桩身强度为C30。本基坑支撑布置原则是力求支撑体系受力堆成，受力特征明确，充分发挥各杆件的作用，并能在稳定性和控制变形方面满足对周围环境控制的要求，同时最大限度地方便土体开挖和主题结构的快速施工以及材料回收利用，本段基坑支撑主要采用对撑形式，尽量减少支撑杆件数量，方便土方的挖运。
通过勘查报告可知XX段基坑地层及底层厚度，具体参数和各地层厚度见表4-1：
第一节 土压力计算
4.1.1 主动土压力计算
为计算简便，此处把地面设为0标准面，地下水水位处于-4m深度处，XX段基坑剖面图见图5-2。因减载放坡第二台阶作为施工道路，可以把道路荷载简化为均部荷载，大小为q=15KPa，此处如不实施减载放坡，则可以把上部开挖掉的两层地层转化为道路面的均部荷载，大小为1718
(此处取上部杂填土和粘土的重度为
是因为表5-2所给重度为土的饱和重度，故此处根据经验应取重度小于)，在此把p替代q作为支护桩上部的均部荷载，则支护桩上的外荷载即为。现可以画出计算简图，见图4-1。
图4-1 XX段基坑计算简图
现对各层地层的主动土压力分别进行计算，具体计算如下： (1) 车道平面上主动土压力
(2) 地下水水位面处主动土压力
(3) 淤泥质粉质粘土与粉土夹粉砂接触面上表面主动土压力
(4) 淤泥质粉质粘土与粉土夹粉砂接触面下表面主动土压力
(5) 粉土夹粉砂与粉砂接触面上表面主动土压力
(6) 粉土夹粉砂与粉砂接触面下表面主动土压力
(7) 粉砂与粉细沙接触面主动土压力
4.1.2 被动土压力计算
基坑开挖深度为10.7m，被动土压力从基坑底部开始计算，具体计算如下： (1) 基坑底部被动土压力
(2) 淤泥质粉质粘土与粉土夹粉砂接触面上表面被动土压力
(3) 淤泥质粉质粘土与粉土夹粉砂接触面下表面被动土压力
(4) 粉土夹粉砂与粉砂接触面上表面被动土压力
(5) 粉土夹粉砂与粉砂接触面下表面被动土压力
(6) 粉砂与细砂接触面被动土压力
4.1.3 主动土压力和被动土压力合力计算
图4-3 XX段基坑主动和被动土压力计算简图
如图所示，将各层土压力图形分成一个矩形和一个三角形，通过计算每个部分的合土压力和土压力作用点，可以计算出各层对桩顶的弯矩。具体计算如下：
现设支护桩进入粉砂层的深度为x，则各段的合土压力和作用点离支护桩顶的距离为： (1) 矩形部分
作用点距桩顶
0.5m
作用点距桩顶
作用点距桩顶
作用点距桩顶
作用点距桩顶
作用点距桩顶
作用点距桩顶
(2) 三角形部分
作用点距桩顶
作
用
点
距
桩
顶
作用点距桩顶
作
用
点
距
桩
顶
作
用
点
距
桩
顶
作
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点
距
桩
顶
作
用
点
距
桩
顶
第二节 支护桩入土深度计算
各部分对桩顶求矩有
:
化简有
化简有
支护桩处于稳定状态则有即
化简有
求解有x=0.91m 在这里取x=1m
可以知道桩的长度为11.5+2.7+1=15.2m
第三节 支护桩上最大弯矩计算
求取x后可以知道主动土压力和被动土压力合力为
桩的内聚力
弯矩最大处为桩的0剪力处，显然支护桩上剪力为0的点有两个，分两种情况来分别计算出最大弯矩后再比较得最大弯矩，具体计算如下：
设最大弯矩处距桩顶为y（假设最大弯矩处在桩伸入淤泥质粉质粘土层内且在坑底平面上部）则
求得y=5.36m 此处
最大弯矩
为
第四节 支护桩配筋计算
支护桩截面弯矩设计值
式中：
临时支护结构调整系数
实际支护桩截面弯矩设计值为
（1.4m为支护桩间距）
支护桩配筋计算
当桩的截面弯矩设计值确定后，就可以按《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）中的如下公式进行配筋计算。
（4-1）
式中：-对应于受压区混凝土截面面积的圆心角与 -混凝土抗压强度设计值； A-支护桩截面面积
-纵向受拉钢筋截面面积与全部纵向钢筋截面面积的比值，即
=0；
=1.25-2,当
的比值；
0.625时，取
钢筋抗拉强度设计值；
-全部纵向钢筋的截面面积。
设：
=b （4-2）
（4-3）
（4-4）
，
,采
用
钢筋
，
则上式可改写成：=
式中：r—圆形桩截面的半径；
本段支护桩桩径1m，桩身强度
为
，钢筋保护层厚度为50mm
由Excel求解得
设纵向钢筋根数为n,取用直径为32mm钢筋，则
故主筋采用22 定位筋 箍筋
第五节 配筋验算
验算纵向圆形截面钢筋保护层是否满足间距要求： 设钢筋笼圆周长为则纵向钢筋之间距为
，根据钢筋混凝土规范纵筋之间的间距满足要
求。
验算是否满足最小配筋率：根据《钢筋混凝土结构设计规范》规定，受弯构件、偏心受拉、轴心受拉构件，其一侧纵向受拉钢筋应不小于0.002和① 最小配筋率至少大于截面面积的千分之二
则：②
箍筋应该满足构造要求
，满足要求。
中的较大者。
第六节 冠梁设计
支护桩顶端应该设置冠梁连接，设计冠梁截面尺寸为1200
500mm，采用C30混凝
土，配主筋为2×4Φ22+2×3Φ22，箍筋为φ8@200，因整个基坑体积较大的特点，水平支撑采用框架梁的形式对顶撑于两边冠梁上，框架梁之间设置连系梁连接。因基坑宽度很大，在基坑中采用立柱对支撑进行稳固。同时内支撑可以兼用作车行道，为施工提供方便。
第五章 XX段基坑支护结构稳定验算
以下验算都是通过理正软件进行的，具体验算过程如下：
第一节 整体稳定性验算
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
整体稳定安全系数 Ks = 1.400
圆弧半径(m) R = 21.354
圆心坐标X(m) X = -0.314
圆心坐标Y(m) Y = 11.814
第二节 抗隆起验算
Prandtl(普朗德尔)公式(Ks >= 1.1～1.2)，注：安全系数取自《建筑基坑工程技术规范》YB 9258-97(冶金部):
Ks = 1.321 >= 1.1, 满足规范要求。
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》YB 9258-97(冶金部):
Ks = 1.455 >= 1.15, 满足规范要求。
第三节 抗管涌验算
抗管涌稳定安全系数(K >= 1.5): 1.5'
0hwh'2D'
式中_γ0———侧壁重要性系数;
γ'———土的有效重度(kN/m3);
γw———地下水重度(kN/m3);
h'———地下水位至基坑底的距离(m);
D———桩(墙)入土深度(m);
K = 2.895 >= 1.5, 满足规范要求。
第六章 结束语
本论文以XXXX广场XX段基坑的支护设计为例，主要对支护桩进行了设计，设计支护桩的桩长为15.2m，采用C30混凝土，桩径1m。冠梁截面尺寸为1200500mm，采用C30混凝土，配主筋为2×4Φ22+2×3Φ22，箍筋为φ8@200。通过里正软件验算基坑的整体稳定得出此基坑是稳定的。
通过本次毕业设计，使我了解到了基坑支护结构设计的原理和方法，认识到了基坑支护设计的重要性，基坑作为建筑工程的基础，直接影响着工程的进度，而基坑支护又直接影响着基坑开挖的进度，所以在基坑支护设计上一定要严谨，要反复演算，同时我也学会了一些有关基坑支护设计软件的应用，极大的充沛了我的知识面。
因为知识有限，所以在本次毕业设计上只是对基坑支护中的支护桩设计做了重点的研究，在对支护桩进行设计计算时，让我明白了实际情况往往与理论公式不相符的，这时我们要灵活的变通，将实际情况转化为理论公式里的数据，这也是一种能力，在这里就要感谢中煤国际工程集团XX设计研究院中汉沿途工程分公司提供的勘察报告和建议，没有这些宝贵的勘察报告和建议，我将对这次的毕业设计无从下手。
致 谢
这次毕业论文能够得以顺利完成，并非我一人之功劳，是所有指导过我的老师，帮助过我的同学对我的教诲、帮助和鼓励的结果。我要在这里对他们表示深深的谢意！
感谢我的指导老师—XX老师，没有您的悉心指导就没有这篇论文的顺利完成，是你的和蔼可亲的笑脸给了我写好这篇论文的动力。
感谢评阅老师—xxx老师，
感谢XX，XX，XX同学对我无私的帮助，没有你们的帮助，我是无法完成论文的。 感谢所有教授过我知识的老师，是你们深切教诲与热情鼓励给我打好了这篇论文的基础。
感谢身边的所有同学和朋友，谢谢你们的关心和宽容，与你们一起走过的这四年是我这一生最珍贵的回忆。
深深感谢我的家人，在我论文出现问题而烦恼时，是你们鼓励我开导我，为了我你们辛苦了20多年，惟有以永无止境的奋斗，期待将来辉煌的事业来报答你们。
最后，向所有关心我的亲人，师长和朋友们表示深深的谢意，祝你们的事业蒸蒸日上，一生平安。
参考文献