1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

文 献 综 述

随着城市的建设基坑支护技术也不断发展，而对于不同的工程环境及条件，采用何种支护形式显得至关重要，同时把是否能保证基坑及周围环境的安全及工程造价作为判断一个支护设计方案是否合理的标准。如果支护结构型式选择合理，就可以做到整个基坑以及整个建筑物的安全可靠，还可以带来可观的经济与社会效益。基坑为房屋建筑、市政工程或地下建筑物在施工时需开挖的地坑。为保证基坑施工、主体地下结构的安全和周围环境不受损害而采取的支护结构、降水和土方开挖与回填，包括勘察、设计、施工和监测等，称为基坑工程。它是地下基础施工中内容丰富而富于变化的领域，是一项风险工程，是一门古老而具有划时代特点的综合性的新型学科，它涉及到工程地质、土力学、基础工程、结构力学、原位测试技术等多学科问题。基坑工程采用的围护墙、支撑（或土层锚杆）、围檩、防渗帷幕等结构体系总称为支护结构。基坑支护工程包含挡土、支护、降水、挖土等许多紧密联系的环节，如其中某一环节失效，将会导致整个工程的失败。

本课题是一个实际工程支护问题，设计中，不仅要认真学习现有规范和工程中常用及心形的各种施工工艺和施工技术，而且应结合当地工程经验和方法，将这些经验方法与自身所学的科学文化知识相结合。根据勘查技术与工程的培养目标要求及毕业生的主要服务去向，通过毕业设计，把所学过的专业知识综合应用于实际工程设计中，使理论与生产实践相结合提高工程设计能力，能独立进行基坑支护设计。

1.1基坑支护的原则与依据：

基坑支护的原则：安全可靠；经济合理；技术可行；方便施工。

基坑支护的依据：国家及地区的有关规范及规程；场地岩土工程地质勘察资料；周围环境资料；主体结构的设计资料；施工条件。

1.2 基坑主要支挡方法、技术类型

基坑工程中采用的围护墙、支撑（或土层锚杆）、围檩、防渗帷幕等结构体系总称为支护结构。支护结构的传统方法是钢板桩加支撑系统或钢板桩锚拉系统，其优点是材料可以回收，但拔出板桩时会引起土体的变形。目前经常采用的主要基坑支挡类型有：

（1）深层搅拌水泥土挡墙（以下简称搅拌桩）：将土和水泥强制搅和成水泥土桩，结硬后成为具有一定强度的整体壁状挡墙，一般用于开挖深度不超过7m的基坑，适合于软土地区，环境保护要求不高，施工低噪声、低振动，结构止水性较好，造价经济，但围护较宽，一般取基坑开挖深度的0.7～0.8倍。

国内外试验研究和工程实践表明，搅拌桩适宜于加固淤泥、淤泥质土和含水量较高而地基承载力小于120kPa的粘土、粉质粘土、粉土等软土地基。当土中含高龄石、蒙脱石等矿物时，加固效果较好，土中含伊利石、氯化物等矿物时，加固效果较差，土的原始抗剪强度小于20～30kPa时，加固效果也较差。搅拌桩用于泥炭土或土中有机质含量较高，酸碱度较低（lt;7）及地下水有侵蚀性时，宜通过试验确定其适用性。当地表杂填土层为厚度大于100mm的石块时，一般不宜使用搅拌桩。

搅拌桩的平面布置可视地质条件和基坑围护要求，结合施工设备条件，分别选用桩式、块式、壁式、格栅式或拱式，它在深度方向可采取长短结合形式。

（2）高压喷射注浆桩：以高压喷射流直接冲击破坏土体，注浆与土以半置换或全置换凝固土体，从而提高了加固土体的强度。实践证明，高压喷射注浆桩适用于处理淤泥、淤泥质土或软塑黏性土、粉土、黄土、砂土、人工填土和碎石土地基。地基土经高压喷射注浆后，由原来的松散软弱状态变成各种形状的固结体，并具有较高的强度、良好的止水抗渗性能和耐久性。

按注浆管类型，高压喷射注浆桩可分为：单管法注浆桩、双管法注浆桩、三管法注浆桩。加固形状可分为柱状、壁桩、条状和块状。

（3）钢板桩：用槽钢正反扣搭接而组成，或用U型、H型和Z型截面的锁口钢板桩。用打入法打入土中，相互连接形成钢板桩墙，既用于挡土又用于挡水，用于开挖深度3～10m的基坑。钢板桩具有较高的可靠性和耐久性，在完成支挡任务后，可以回收重复利用；于多道钢支撑结合，可适合软土地区的较深基坑，施工方便，工期短。但钢板桩刚度比排桩和地下连续墙小，开挖后绕度变形较大，打拔桩振动噪声大，容易引起土体移动，导致周围地基较大沉陷。

钢板桩支护结构，有永久性结构和临时性结构两类。永久性结构在海港码头中应用较多，如：码头岸墙，护墙等；临时性结构多用于高层建筑的深基础。

（4）钻孔灌注桩挡墙：直径φ600～φ1000mm，桩长15～30m，组成排桩式挡墙，顶部浇筑钢筋混凝土圈粱，用于开挖深度为6m～13m的基坑。具有噪声和振动小，刚度大，就地浇制施工，对周围环境影响小等优点。适合软弱地层使用，接头防水性差，要根据地质条件从注浆、搅拌桩等方法中选用适当方法解决防水问题，整体刚度较差，不适合兼作主体结构。桩身质量取决于施工工艺及施工技术水平，施工时需作排污处理。

（5）地下连续墙：在地下成槽后，浇筑混凝土，建造具有较高强度的钢筋混凝土挡墙，用于开挖深度达10m以上的基坑或施工条件较困难的情况。具有施工噪声低，振动小，就地浇制、墙接头止水效果较好，整体刚度大，对周围环境影响小等优点。适合于软弱土层和建筑设施密集城市市区的深基坑，高质量的刚性接头的地下连续墙可作永久性结构，并可采用逆筑法施工。

地下连续墙按成桩（成槽）形式的不同，划分为桩排式连续墙和壁式连续墙两大类，

前一类主要用各种类型的桩，相互连接或搭接以及交错的单桩连锁组成的直线、圆弧、圆形等形式的排桩组合，具有一定的入土深度，墙顶用压顶粱连在一起，形成地下连续墙的墙体。壁式地下连续墙具有多种功能，有着广泛的应用前景。最主要用于深基坑工程的围护，特别适合于软土地区深基坑的开挖。

（6）SMW工法（劲性水泥土搅拌桩）：劲性水泥土搅拌桩以及水泥土搅拌桩法为基础，凡是适合应用水泥土搅拌桩的场合都可以使用劲性桩。特别是适合于以粘土和粉细砂为主的松软地层，对于含砂卵石的地层要经过适当处理后方可采用。

劲性桩适宜的基坑深度与施工机械有关，国内目前一般以基坑开挖深度6～10m，国外尤其是日本由于施工钻孔机械先进，基坑深度达到20m以上时也采用SMW工法，劲性桩法可取得较好的环境和经济效果。

劲性桩是在水泥土搅拌桩中插入受拉材料构成的，常插入H型钢。

（7）土锚：用拉杆锚固支护基坑的开挖或用作抗拔桩抵抗浮托力等的应用已日益普遍。拉锚最大的优点是在基坑内部施工时，开挖土方与支撑互不干扰，尤其是在不规则的复杂施工场所，以锚杆代替挡土横撑，便于施工。这是人们乐于大量使用的主要原因。随着对锚固法的不断改进和使用可靠性的监测手段，使拉锚支护的范围更加广泛。

拉锚是将一种新型受拉杆件的一端（锚固段）固定在开挖基坑的稳定地层中，另一端与工程构筑物相联结（钢板桩、挖孔桩、灌注桩以及地下连续墙等），用以承受由于土压力等施加于构筑物的推力，从而利用地层的锚固力以维持构筑物（或土层）的稳定。

锚杆支护体系由挡土构筑物，腰粱及托架、锚杆三个部分所组成，以保证施工期间边坡的稳定与安全。

（8）土钉墙：土钉墙支护是通过沿土钉通长与周围土体接触形成复合体。在土体发生变形的条件下，通过土钉与土体的接触界面上的粘结力或摩擦力，使土钉被动受拉，通过受拉工作面给土体约束加固，提高整体稳定性和承载能力，增强土体变形的延性。

土钉墙适用于地下水位以上或人工降水后的粘性土、粉土、杂填土及非松散砂土和卵石土等。对于淤泥质土、饱和软土，应采用复合型土钉墙支护。

1.3 基坑主要支撑方法、技术类型

深基坑的支护体系由两部分组成，一是围护壁，二是基坑内的支撑系统。为施工需要而构筑的深基坑各类支撑系统，既要轻巧又需有足够的强度、刚度和稳定性，以保证施工的安全、经济和方便，因此支撑结构的设计是目前施工方案设计的一项十分重要的内容。

在深基坑的支护结构中，常用的支撑系统按其材料分可以有钢管支撑、型钢支撑，钢筋混凝土支撑，钢和钢筋混凝土组合支撑等种类；按其受力形式分可以有单跨压杆式支撑，多跨压杆式支撑，双向多跨压杆支撑，水平桁架相结合的支撑，斜撑等类型。

这些支撑系统在实践中有各自的特点和不足之处，以其材料种类分析，钢支撑便于安装和拆除，材料消耗量小，可以施加预紧力以合理控制基坑变形，钢支撑架设速度较快，有利于缩短工期。但是钢支撑系统的整体刚度较弱，由于要在两个方向上施加预紧力，所以纵横杆之间的联结始终处于铰接状态。

钢筋混凝土支撑结构的整体刚度好，变形小，安全可靠，施工制作时间长于钢支撑，但拆除工作比较繁重，材料回收利用率低，钢筋混凝土支撑因其现场浇筑的可行性和高可靠度而在目前国内被广泛的使用。

现在大城市的高层建筑基坑具有深、大的特点，挖深一般在15~20m之间，宽度与长度达100m以上。基坑临近多有建筑物、道路和管线，施工场地拥挤，在环境安全上又有很高的要求，所以过去对基坑支护结构的选型比较单一，基本上均采用柱列式灌注桩挡墙或地下连续墙作为围护结构，当用明挖法施工照例采用多道支撑（多道内支撑或多道背拉锚杆）。其他的支护型式如国内外广为应用的钢板桩挡墙或桩板（分离式工字钢加衬板）挡墙由于刚度较弱、易透水以及打桩振动和挤土效应对城市环境的危害，已很少用于建筑深基坑中。但是近年来兴起的土钉支护尤其是复合土钉支护，在合适的地质条件下以成为建筑深基坑的选型，而且逆作法施工在国内也已日趋成熟。

1.4基坑主要止（降）水方法、技术类型

工程降水是基坑工程的一个难点。由于土质和地下水位的条件不同，基坑开挖的施工方法大不相同。在地下水位以下开挖基坑时，采用降水的作用是：

（1）截住基坑边坡面及基底的渗水；

（2）增加边坡的稳定性，并防止基坑从边坡或基底的土粒流失；

（3）减少板桩和支撑的压力，减少隧道内的空气压力；

（4）改善基坑和填土的砂土特性；

（5）防止基底的隆起和破坏。

一个场地的地质条件和土质条件，将决定降水或排水的形式。

在选择和设计基坑降水前，必须由甲方提供工程地质勘察资料，建筑物平面图和立面图，建筑物场地附近房屋平面图等，对于重大工程，设计人员除掌握相应资料外，必须在设计前到工程现场亲自了解，最好能目测各土层的土样，对将来降水工程的布置及其与邻近建筑物的影响。

降低地下水位的常用方法可分为明沟降水和井点降水两类。明沟降水由于其制约条件较多，尚不能得到广泛的应用，而井点降水的适用条件较广，并经过二十多年来的应用、发展和改进，已形成了多种井点降水的方法。目前常用的井点降水方法有：轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井点，辐射井点等。这些有效的降水方法现已被广泛用于各种降水工程中，但由于降低地下水位以后，可能带来一些不良影响，如地面沉降，邻近已有建筑物或构筑物的安全稳定及残留滞水的处理等。

明沟降水是在基坑内设置排水明沟或渗渠和集水井，使进入基坑内的地下水沿排水沟渠流入井中，然后用水泵将水抽出基坑外的降水方法。明沟降水一般适用于土层较密实，坑壁较稳定，基坑较浅，降水深度不大，坑底不会产生流砂和管涌等的降水工程。

在地下水位以下施工基坑工程时，通常采用井点（垂直和水平井点）降水法来降低地下水位。垂直井点常沿基坑四周外围布设，水平井点则可穿越基坑四周和底部，井点深度大于要求的降水深度，通过井点抽水或引渗来降低地下水位，实现基坑外的暗降，保证基坑工程的施工。经井点降水后，能有效地截住地下渗流，降低地下水位，克服基坑的流砂和管涌现象，防止边坡和基坑底面的破坏；减少侧土压力，增加挖掘边坡的稳定性，有利于边坡的支护和施工；防止基底隆起和破坏，加速地基土的固结作用；有利于提高工程质量，加快施工进度及保证施工安全。

在城市中由于深基坑降水，总会引起地面产生一定的沉降，影响邻近建筑物和管线。最好的办法是采用止水帷幕，将坑外地下水位保持原状，仅在坑内降水。目前，采用钻孔压浆成桩法、地下连续墙、板桩、深层搅拌桩墙等止水结构形式，效果均较好。其入土深度，取决于土层的透水性，要防止出现管涌、流砂等问题。

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2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

２．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：

2.1 工程概况 拟建场地位于基坑开挖面积约3100m2，周边延长约240m。根据勘察报告，场地自然地面标高4.90m ～5.20m计，地势较平坦。主楼区坑底标高－8.73m（相对标高）；裙楼区坑底标高－7.63m（相对标高）。集水坑局部落深1.0m，电梯井局部落深2.1m。基坑安全等级二级，安全性系数1.0。 2.2 基坑周边环境 基坑北侧为港城中路，其道路中心线距基坑边约47m，距周围用地、道路红线距离较远。基坑西侧为泰州市高港区文化中心，5层建筑，桩基础，其距基坑边线约10m。基坑东侧为交警支队二支队和广播电视局高港分局。交警支队二支队为5～8层建筑，桩基础，其距基坑边线约16m；广播电视局无桩基。 2.3 工程、水文地质条件 2.3.1 工程地质条件 地形、地貌: 拟建场地地形平坦，地面高程在5.00m左右。 岩土层分布: 拟建场地在勘探深度内为第四纪长江中下游冲积层，根据勘察报告，基坑开挖范围内具体岩土层分布、状态描述如下： 1层表土：灰～灰褐色，主要由素填土及堆放部分建筑碎石等，松散，含有机质及植物根等，由粉土、粉砂等组成。层底标高：1.57～4.64m，平均3.81m；层底埋深0.4～3.40m，平均1.25m。 2粉土：灰黄～灰色，含钙质结核，很湿，中密，摇震反应中等，无光泽反应，低干强度，低韧性；下部多夹粉砂。场区普遍分布，层厚1.30～3.80m ，平均2.69m；层底标高：0.46～1.95m，平均1.20m；层底埋深3.20～4.40m，平均3.87m。 3-1层粉细砂：灰色，组成矿物成分主要为石英、长石等，具云母碎屑，颗粒级配不良，次圆状，粘粒含量低，饱和，中密。场区普遍分布，厚度：2.40～4.80m ，平均3.68m；层底标高：－3.64～－1.46m，平均－2.47m；层底埋深6.50～8.50m，平均7.53m。 3-2层粉砂：灰色，组成矿物成分主要为石英、长石等，具云母碎屑，颗粒级配不良，次圆状，粘粒含量低，饱和，稍密为主，局部中密。场区普遍分布，厚度：1.30～5.00m ，平均2.43m；层底标高：－7.44～－3.24m，平均－4.89m；层底埋深8.10～12.70m，平均9.96m。 3-3层粉细砂：灰色，组成矿物成分主要为石英、长石等，具云母碎屑，颗粒级配不良，次圆状，粘粒含量低，饱和，中密。场区普遍分布，厚度：1.90～6.00m ，平均4.22m；层底标高：－12.24～－8.26m，平均－9.21m；层底埋深13.40～17.50m，平均14.27m。 4层粉细砂：灰色，组成矿物成分主要为石英、长石等，具云母碎屑，颗粒级配不良，次圆状，粘粒含量低，饱和，中密为主，局部密实。场区普遍分布，厚度：3.60～7.30m，平均5.70m；层底标高：－15.84～－14.19m，平均－15.14m；层底埋深39.40～41.10m，平均40.27m。 2.3.2 水文地质条件 根据勘探揭示的地层结构，地下水属潜水，主要通过大气降补给，以蒸汽方式排泄，并随大气降水、季节变化和刘西河长江水系的涨落有所升降，埋藏于1层表土基下部土层中，在勘探期间测得地下水初见水位埋深1.68～1.79m，标高为3.18～3.42m；稳定水位埋深为1.51～1.63m，标高为3.35～3.58m。地下水位年变化幅度在0.50～2.00m之间。 2.3.3 基坑设计参数 根据本工程的岩土勘查报告，选取各土层的固块指标作为基坑支护设计的计算参数，并按照郎肯土压力计算理论作为土侧向压力设计的计算依据。 土层物理力学参数一览表 注：1、表中参数均由勘查报告提出 岩土层 名称 重度 直剪 固快剪标准值 渗透系数K (10－5cm/s) γ（KN/） C(kPa) Φ（度） C(kPa) Φ（度） KH KV 1 素填土 18.0 （10） （5） -- -- 4 3.50 2 粉土 18.6 -- -- 6.0 27.2 47.2 43.6 3-1 粉细砂 18.5 -- -- 7.0 27.7 245 239 3-2 粉砂 18.4 -- -- 7.0 27.9 473 466 3-3 粉细砂 18.3 2.8 28.0 -- -- -- -- 4 粉细砂 18.5 4.1 28.1 -- -- -- -- 2、表中括号中参数数值为经验值 2.4 本基坑支护类型 基坑开挖范围内自上而下为1m左右的①层填土层及下层3m左右的②层粉土、3m左右的③～1粉细砂层、2m左右的③～2粉砂层、4m左右的③～3粉细砂层，以及下方的④层粉细砂层。填土层土质松散，工程性质差；下方的粉土、粉砂层厚度较大，含水量较高，透水性强，基坑侧壁土压力大；基坑坑底处于该层，因此保证基坑的稳定及在地下室施工时基坑保持干燥，便于施工，基坑止降水、排水是关键。基坑周围在建建筑距基坑较近，需重点保护，严格控制基坑侧壁移。 根据上述资料，该基坑支护方案可选用钻孔灌注桩加3道支撑，加止水帷幕进行支护,坑内采用管井降水。 2.4.1 计算步骤 1）土压力 水土分算（无粘性土） 主动土压力：pa=γ'Htan2(45#176;-')-2c'#183;tan(45#176;-') γw H

被动土压力：p_a=γ'Htan²(45#176; ') 2c'#183;tan(45#176; ^') γw H

注：γ'#8212;#8212;土的有效重度；γw #8212;#8212;水的重度

水土合算（粘性土）

主动土压力：p_a=γ_sat Htan²(45#176;-)-2c#183;tan(45#176;-)

被动土压力：p_a=γ_sat Htan²(45#176; ) 2c#183;tan(45#176; )

注： γsat #8212;#8212;土的饱和重度

（2）桩的嵌固深度、桩身最大弯矩

1 单支点支护结构

用等值梁法确定计算支点力的大小，然后根据倾覆稳定条件计算嵌固深度设计值。根据《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99 4.1 条计算。

首先，根据等值梁法计算弯矩为零点的位置，令坑底面以下支护结构设定弯矩零点位置至坑底距离为hc1，hc1 按下式确定： e_a1k=e_p1k

图2-1 单支点支护结构支点力计算简图 图2-2 单支点支护结构嵌固深度计算简图

根据静力平衡，支点力按下式确定：

式中：ea1k#8212;#8212;水平荷载标准值；

ep1k#8212;#8212;水平抗力标准值；

#8212;#8212;弯矩零点位置以上基坑外侧各土层水平荷载标准值的合力之和；

#8212;#8212;合力 作用点至设定弯矩零点的距离；

#8212;#8212;弯矩零点位置以上基坑内侧各土层水平抗力标准值的合力之和；

#8212;#8212;合力作用点至设定弯矩零点的距离；

#8212;#8212;支点至基坑底面的距离；

#8212;#8212;基坑底面至设定弯矩零点位置的距离。

根据抗倾覆稳定条件，并令抗倾覆稳定安全系数为1.2，考虑基坑重要性系数γo，嵌固深度设计值hd 应满足下式：

根据静力平衡计算截面弯矩与剪力，图2.1，设结构上某截面满足以下条件：

则该截面上的剪力即为最大剪力，其值为：

同样假设结构上某截面hc1 满足以下条件：

则该截面上的弯矩即最大弯矩，其值为:

在计算得到截面最大弯矩 和最大剪力的计算值后，按下列公式计算支

点力设计值、弯矩设计值M 和剪力设计值V：

由设计值即可进行截面承载力计算。

2 多支点支护结构

对于多层支点支护结构，嵌固深度计算值h0 宜按整体稳定条件采用圆弧滑

动简单条分法确定：

式中：、#8212;#8212;最危险滑动面上第i 土条滑动面上土的固结不排水（快）剪 粘聚力、内摩擦角标准值；

#8212;#8212;第i 土条的弧长；

#8212;#8212;第i 土条的宽度；

#8212;#8212;整体稳定分项系数，应根据经验确定，当无经验时可取1.3；

#8212;#8212;作用于滑裂面上第i 土条的重量，按上覆土层的天然重度计算；

#8212;#8212;第i 土条弧线中点切线与水平线夹角。

当嵌固深度下部存在软弱土层时，尚应继续验算下卧层整体稳定性。

对于均质粘性土及地下水位以上的粉土或砂类土，嵌固深度h0 按下式确定：

式中：n0#8212;#8212;嵌固深度系数，当 取1.3 时，可根据三轴试验（当有可靠经验 时，可采用直剪试验）确定的土层固结不排水（快）剪内摩擦角及粘聚力系数δ查表（《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99 表A.0.2）；

粘聚力系数δ按下式计算。

粘聚力系数δ应按下式确定：

式中：γ#8212;.土的天然重度。

嵌固深度设计值可按下式确定：

当按上述方法确定的悬臂式及单支点支护结构嵌固深度设计值得hdlt;0.3h

时，宜取hd=0.3h；多支点支护结构嵌固深度设计值小于0.2h 时，宜取hd=0.2h。

当基坑底为碎石土及砂土、基坑内排水且作用有渗透水压力时，侧向截水的

排桩、地下连续墙除应满足上述规定外，嵌固深度尚应满足公式：

式中：#8212;#8212;坑外地下水位。

（3）桩的配筋计算

根据计算得到的支点力设计值、弯矩设计值M 和剪力设计值V,可以计算

截面承载力，进行桩的配筋计算。

（1）圈梁、围檩配筋计算

圈梁钢筋长度

主筋总长＝（圈梁长 T形接头锚固长度*T形接头数）*主筋根数；

箍筋总长＝（圈梁长/箍筋间距 内墙的道数）*每根箍筋长；

钢围檩的抗弯计算

抗弯计算的公式为：

其中：为最不利弯矩；

为钢围檩的抗弯模量（截面系数）；

为钢材的抗弯强度设计值；

取1.05。

钢围檩的抗剪计算

抗剪计算公式为：

其中：为支撑处钢围檩的计算剪力；

为中性轴任一边的半个截面面积对这中性轴的静矩；

为钢围檩的截面惯性矩；

为腹板厚度；

为钢材的抗剪强度设计值。

钢围檩的抗压计算

抗压计算公式为：

其中：钢围檩的抗压轴力取斜撑的分力值N；

A为钢围檩的截面面积；

为轴心受压构件的稳定系数；

取值同上。

钢围檩受力计算应同时满足抗弯、抗剪和轴向抗压的要求，选用钢围檩安全系数应按附件计算，并不小于1.1。在满足安全前提下，钢围檩的型号宜依据经济合理的原则，根据施工实际情况确定。

钢围檩不宜选择单根型钢，钢围檩应选用优选热轧H型钢。

节点验算

1 钢围檩支承小牛腿节点验算 钢围檩支承钢板小牛腿应对焊缝抗拉、抗剪强度进行计算。

1）小牛腿根部焊缝抗拉强度计算

其中：为作用于小牛腿根部的弯矩；

为小牛腿根部的抗弯模量；

焊缝强度设计值；

取值同上。

2）小牛腿根部焊缝抗剪强度计算

其中：为钢支撑和钢围檩换算至单个牛腿上的重力；

为小牛腿根部的截面积；

取值同上。

2 支撑位置加劲板数量计算

在安装支撑处，钢围檩型钢的腹板抗压计算必须满足要求。增加加劲板数量可通过以下公式计算来确定。

其中： 为钢围檩中型钢腹板的厚度；

为钢支撑作用于钢围檩上的宽度（取350mm）；

B为钢围檩中型钢翼板的宽度；

t为加劲板的厚度（取20mm）；

n为所求值。支撑作用位置围檩上、下需要增加的加劲板总数；

，N取值同上。

（2）整体稳定性验算

边坡稳定

无粘性土的土坡稳定

1) 对坡面压力：

2) 沿坡滑动力：

3) 抗滑力：

4）抗滑安全系数：

粘性土土坡稳定

1）下滑力：

2）抗滑力：

3）安全系数：

倾覆稳定

滑移稳定

（6）抗隆起、倾覆、管涌验算

1 抗隆起验算

在软粘土地区，如挖土深度大，可能由于挖土处卸载过多，在墙后土重及地面荷载作用下引起坑底隆起。为此，需要进行抗坑底隆起验算。坑底隆起稳定性验算可按下式（太沙基公式）进行：

K_s=≥1.2

2 抗倾覆验算

水泥土挡墙如截面、重量不够大，在墙后推力作用下，会绕某一点产生整体

倾覆失稳。为此，需要进行抗倾覆验算。倾覆稳定性验算可按下式进行：=≥1.3

3 抗管涌验算

在砂性土地区，当地下水位较高、坑深很大时，挖土后在水头差产生的动水

压力作用下，地下水会绕过支护墙连同砂土一同涌入基坑。为此，需要进行抗管涌验算（见图2.3）。管涌稳定性验算可按下式进行：

式中：#8212;#8212;侧壁重要性系数；

#8212;#8212;土的有效重度；

#8212;#8212;水的重度；

#8212;#8212;地下水位至基坑底的距离:

#8212;#8212;桩（墙）入土深度。 图2-3 管涌验算简图

（7）止水帷幕的桩型、桩长设计和抗渗验算

1 止水帷幕桩型和桩长

止水帷幕的厚度应该满足基坑的防渗要求，且止水帷幕的渗透系数宜小于

1.0#215;10-6cm/s。

落底式竖向止水帷幕应插入下卧不透水层，其插入深度可以按下式计算：

式中：#8212;#8212;帷幕插入不透水层的深度；

#8212;#8212;作用水头；

#8212;#8212;帷幕宽度。

当止水帷幕未插入不透水层，其嵌固深度应满足抗渗透稳定条件，其嵌固深度可以按下式计算：

式中：#8212;#8212;坑外地下水位；

#8212;#8212;基坑深度。

则桩长L 可以按下式计算：

L=l x 或者L=h hd

式中：x#8212;#8212;不透水层层顶深度。

当地下水含水层渗透性较强，厚度较大时，可采用悬挂式竖向止水与坑内

井点降水相结合或采用悬挂式竖向止水与水平封底相结合的方案。

止水帷幕的施工方法、工艺和机具的选择应根据现场工程地质、水文地质及施工条件等综合确定。施工质量应满足《建筑地基处理规范》JGJ79-2002 的有关规定。

2 抗渗验算

当止水帷幕未插入不透水层时，还应进行抗渗验算，可以按基坑抗管涌验算

进行。

（8）混凝土支撑和立柱桩的设计

支撑轴力计算公式如下：

其中：N #8212;#8212; 支撑轴力（KN）

、#8212;#8212; 支撑截面面积和钢筋截面面积（轴力）；

、#8212;#8212; 混凝土、钢筋弹性模量（kPa）；

#8212;#8212; 钢筋计的标定系数（KN／HZ²）

#8212;#8212; 本次频率值(HZ)

#8212;#8212; 初始频率值(HZ)

#8212;#8212; 钢筋计的温度修正系数（）

#8212;#8212; 钢筋计的本次测试温度值（）

#8212;#8212; 钢筋计的初始测试温度值（）

（9）降水设计

1 基坑涌水量计算

1）均质含水层潜水完整井

a.基坑远离边界时

式中：

Q为基坑涌水量(/d)；

k为渗透系数(m/d)；

H为潜水含水层厚度(m)；

S为水位降深(m)；

R为引用影响半径(m)；

为基坑半径(m)。

b.岸边降水时

（b lt; 0.5R）

式中：

Q为基坑涌水量(/d)；

k为渗透系数(m/d)；

H为潜水含水层厚度(m)；

S为水位降深(m)；

b为基坑中心距岸边的距离(m)；

为基坑半径(m)。

c.当基坑位于两个地表水之间或位于补给区与排泄区之间时

式中：

Q为基坑涌水量(/d)；

k为渗透系数(m/d)；

H为潜水含水层厚度(m)；

S为水位降深(m)；

为基坑中心距A河岸边的距离(m)；

为基坑中心距B河岸边的距离(m)；

= ；

为基坑半径(m)。

d.当基坑靠近隔水边界

（lt; 0.5R）

式中：

Q为基坑涌水量(/d)；

k为渗透系数(m/d)；

H为潜水含水层厚度(m)；

S为水位降深(m)；

R为引用影响半径(m)；

为基坑半径(m)；

为基坑中心至隔水边界的距离。

2）均质含水层潜水非完整井基坑涌水量计算

a.基坑远离边界时

式中：

Q为基坑涌水量(/d)；

k为渗透系数(m/d)；

H为潜水含水层厚度(m)；

R为引用影响半径(m)；

为基坑半径(m)；

l为过滤器有效工作长度(m)；

h为基坑动水位至含水层底板深度(m)；

为潜水层厚与动水位以下的含水层厚度的平均值(m)。

b.近河基坑降水，含水层厚度不大时（bgt; m/2 ）

式中：

Q为基坑涌水量(/d)；

k为渗透系数(m/d)；

为基坑半径(m)；

S为水位降深(m)；

l为过滤器有效工作长度(m)；

b为基坑中心距岸边的距离(m)；

m为含水层底板到过滤器有效工作部分中点的长度。

c.近河基坑降水，含水层厚度很大时

(1)、bgt;l

(2)、b

式中：

Q为基坑涌水量(/d)；

k为渗透系数(m/d)；

为基坑半径(m)；

S为水位降深(m)；

l为过滤器有效工作长度(m)；

b为基坑中心距岸边的距离(m)。

3）均质含水层承压水完整井涌水量

a.当基坑远离边界时

式中：

Q为基坑涌水量(/d)；

k为渗透系数(m/d)；

M为承压水含水层厚度(m)；

S为水位降深(m)；

R为引用影响半径(m)；

为基坑半径(m)。

b.当基坑位于河岸边时

(blt;0.5R)

式中：

Q为基坑涌水量(/d)；

k为渗透系数(m/d)；

M为承压水含水层厚度(m)；

S为水位降深(m)；

b为基坑中心距岸边的距离(m)；

为基坑半径(m)。

c.当基坑位于两个地表水之间或位于补给区与排泄区之间时

式中：

Q为基坑涌水量(/d)；

k为渗透系数(m/d)；

M为承压水含水层厚度(m)；

S为水位降深(m)；

为基坑中心距A河岸边的距离(m)；

为基坑中心距B河岸边的距离(m)；

= ；

为基坑半径(m)。

4）均质含水层承压水非完整井基坑涌水量计算

式中：

Q为基坑涌水量(/d)；

k为渗透系数(m/d)；

M为承压水含水层厚度(m)；

R为引用影响半径(m)；

为基坑半径(m)；

l为过滤器有效工作长度(m)；

a.均质含水层承压~潜水非完整井基坑涌水量计算

式中：

Q为基坑涌水量(/d)；

k为渗透系数(m/d)；

M为承压水含水层厚度(m)；

S为水位降深(m)；

R为引用影响半径(m)；

为基坑半径(m)；

h为含水层底板到动水位距离(m)。

2 等效半径

当基坑为圆形时，基坑等效半径应取为圆半径，当基坑为非圆形时，等效半径可按下列规定计算：

1）矩形基坑等效半径

式中a、b#8212;#8212;分别为基坑的长、短边。

2）不规则块状基坑等效半径

式中A#8212;#8212;基坑面积。

3 降水影响半径

降水井影响半径宜通过试验或根据当地经验确定，当基坑侧壁安全等级为

二、三级时。

潜水含水层：

承压含水层：

式中R#8212;#8212;降水影响半径（m）；

S#8212;#8212;基坑水位降深（m）；

k#8212;#8212;渗透系数（m/d）；

H#8212;#8212;含水层厚度（m）。

4 降水

降水井宜在基坑外缘采用封闭式布置，井间距应大于15 倍井管直径，在地下室补给方向应适当加密；当基坑面积较大、开挖较深时，也可在基坑内设置降水井。

降水井的深度应根据设计降水深度、含水层的埋藏分布和降水井的出水能力确定。设计降水深度在基坑范围内不宜小于基坑地面以下0.5m。

降水井的数量n 可按下式计算：

n =1.1Q/q

式中Q#8212;#8212;基坑涌水量

q#8212;#8212;设计单井出水量

设计单井出水量可按下列规定确定：

1）井点出水能力可按36~60msup3;/d 确定；

2）真空喷射井点出水量可按下表确定

表2-2 喷射井点设计出水量

3）管井的出水量q（m³/d）按下述经验公式确定：

式中

r_s#8212;#8212;过滤器半径（m）；

l#8212;#8212;过滤器进水部分长度（m）；

k#8212;#8212;含水层的渗透系数（m/d）。

过滤器长度宜按下列规定确定：

1.真空井点和喷射井点的过滤器长度不宜小于含水层厚度的1/3；

2.管井过滤器产度宜与含水层厚度一致。

群井抽水时，各井点单井过滤器进水部分长度，可按下式验算：

y0 gt; l

单井井管进水长度yo，可按下列规定计算：

1）潜水完整井：

R0＝r0＋R

式中r0#8212;#8212;基坑等效半径；

#8212;#8212;管井半径；

H#8212;#8212;潜水含水层厚度；

R0#8212;#8212;基坑等效半径与降水影响半径之和

R#8212;#8212;降水井影响半径。

（2）承压完整井

式中H'#8212;#8212;承压水位至该承压含水层底板的距离；

M#8212;#8212;承压含水层厚度。

当滤管工作部分长度小于2/3含水层厚度时，应采用非完整井公式计算。若不满足上式条件，应调整井点数量和井点间距，再进行验算。当井距足够小仍不能满足要求时，应考虑基坑内布井。

（3）基坑中心点水位降低深度计算

1）块状基坑降水深度计算

①潜水完整井稳定流时：

②承压完整井稳定流时：

式中S#8212;#8212;基坑中心处地下水位降低深度；

#8212;#8212;各井距基坑中心或井点中心处的距离。

2）对非完整井或非稳定流，应根据具体情况采用相应的计算方法。

3）计算出的降深不能满足降水设计要求时，应重新调整井数、布井方式。

在降水漏斗范围内因降水引起的计算沉降量可按分层总和法计算

2.4.2 出图

1.计算断面土压力分布图（两个断面，两张）

毕 业 设 计（论文）开 题 报 告

指导教师意见：

1．对”文献综述”的评语： 2．对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测： 指导教师： 年 月 日

所在专业审查意见： 负责人： 年 月 日