摘要
邯郸市滏河大厦位于邯郸市邯郸市区南部，光明大街西侧原光明饮料厂内，地上29层，建筑高度87.0m，结构形式拟采用框架结构，地基基础设计等级均为乙级。基坑深度8m。
通过对滏河大厦场地的工程地质条件分析，地下水位较浅且紧邻滏阳河，因此采用挡水措施。由于对基坑深度问题和周围环境的考虑，因此可试着考虑采用较简单的经济的基坑支护措施，以保证基础正常施工和主体地下结构的安全及周围建筑物不受损害，并且达到技术要求。
在本次基坑支护设计过程中，考虑到施工安全、质量、经济等原因，根据场地的土层条件及邯郸市类似基坑工程的经验，为保证基坑质量的同时尽量节省投资，对基坑壁先进行了等级划分，对不同等级的基坑壁拟采用不同的支护方案。先后制定了三种方案：1.单支点支护；2.土钉墙支护；3.水泥土挡墙支护。对于水泥土挡墙方案，让其兼做防水帷幕，可起到挡水的作用。
关键词：水泥土挡墙单支点排桩基坑支护经济
Abstract
Handan furong raw material the handan city building is located at the river south west street, bright light, the ground in the SAN 87.0 29 layer, building height is used structure forms m, frame structure, foundation design level are serie b. Excavation depth 8m.
Through field of furong raw material of the engineering geological river building are analyzed, and close to a shallow underground water level, so the method YangHe cauldron retaining water measures. Because of foundation pit depth and the surrounding environment consideration, so you can try to consider using a relatively simple economic foundation pit supporting measures, to ensure the basic normal construction and main body of underground structures safety and surrounding buildings is not compromised, and achieve technical requirements.
In this Ji the pit protect the design the process, in consideration of construction safety, quality, economy etc. reason, according to condition and the Han Dan City of the soil layer of the place similar the Ji pit experience of the engineering, is assurance Ji pit quality of in the meantime as far as possible economical investment, to Ji pit wall forerunner line grade divide the line, to dissimilarity the Ji pit wall of the grade draw up adoption dissimilarity of protect a project.Successively establishment three kinds of project:1.The list fulcrum protect;2.The soil nail a wall to protect;3.The cement soil block a wall to protect.Block a wall project to the cement soil, let it and do a watertightness purdah, can there is function of block water.
Keyword：The cement soil block the wall list fulcrum row a stake The Ji pit protect economy
摘要 (1)
0 绪论 (3)
1 工程概况 (3)
1.1 工程地质勘察资料 (3)
1.2 基坑工程的主要内容 (4)
1.3 设计方案比较及使用方案 (8)
2 沉降、位移观测布置及方法 (8)
3 单支点方案 (11)
3.1 求支点力 (11)
3.2 嵌固深度计算 (12)
3.3 求最大弯矩 (14)
(2) 配筋计算 (14)
3.4 锚杆设计 (15)
3.5 锚杆防锈设计 (23)
4 北侧基坑支护计算 (24)
4.1 土压力 (24)
4.2 稳定性验算 (27)
4.3 应力计算 (28)
4.4 基底地基承载力验算 (28)
4.5 格仓压力验算 (29)
4.6 挡墙水平位移计算 (29)
5 土钉墙设计计算 (29)
5.1 土钉参数确定 (29)
5.2 整体稳定性验算 (31)
5.3 抗滑移稳定性验算 (32)
5.4 抗倾覆稳定性验算 (33)
6 工程应急预案 (33)
6.1 预案处理权限 (33)
6.2 潜在事故危险性分析 (33)
6.3 应急救援的职责与分工 (34)
6.4 紧急处理措施 (34)
7 各方案经济指标计 (35)
参考文献 (38)
邯郸市滏河大厦基坑支护设计
学生：张亚洲指导老师：原冬霞
河北工程大学科信学院土木工程专业岩土工程方向
0 绪论
毕业设计是大学四年学习的最后一个阶段，本次设计的目的是详细学习和了解与岩土工程相关的知识，巩固以前学习过的（深基坑支护、基础工程、地基处理、土力学、工程地质学等）知识，并按照现行规范，通过对实际情况的分析把它运用到生产实践中去，同时也培养了调查研究、查阅文献、收集资料和整理资料的能力。通过本次设计使自己能够理论联系实际，并为以后的工作和学习打下坚实的基础，因此要达到以下要求：
(1)、学会对资料的收集、整理、分析、评价等基本方法，学会阅读并编写勘察报告。
(2)、通过对基坑支护、基坑降水和设计，施工图的绘制，对岩土工程有更深刻的理解，具备独立分析问题、解决问题的能力。
(3)、通过本次设计,应学会熟练掌握和使用在岩土工程方面的应用广泛的电算技术，以提高设计的效率。
深基坑支护是一门理论性和实践性都很强的技术。它涉及到岩土力学、水文地质学、结构力学、钢筋混凝土结构学等学科，主要研究岩土的强度和变形、支护结构的强度和刚度以及土与支护结构的共同作用问题等问题。由于深基坑工程的临时性、复杂性和随机性，作为一门新学科，无论理论还是实践上，都仍存在许多不成熟和不完善之处。因此尚需通过大量的工程实践，积累丰富的原始测试数据，进而总结出有关动态设计、信息施工、监理、监测等一系列成熟经验。
由于该工程基坑开挖较深，边坡不能自然稳定，必须对其进行支护。经过对几种支护方案的分析计算比较后得出最佳方案。采用土钉墙支护体系。在西南角处用单支点排桩支护体系。
1 工程概况
拟建邯郸市罗城头商住楼邯郸市区南部，光明大街西侧原光明饮料厂内，地上29层，地下1层，建筑高度87.0m，结构形式拟采用剪力墙结构，地基基础设计等级均为乙级。基坑深度8m。
1.1 工程地质勘察资料
据邯郸市金地工程有限责任公司提供的《岩土工程勘察报告》，该场地土自上而下分述如下：
第（1）层：杂填土【Q42ml】，杂色，稍密，稍湿。地表为0.2m厚的混凝土地面，下部
为建筑垃圾以及含白灰的粉质粘土。
本层在场地内广泛分布，层厚0.20～1.20m，层底标高-0.60～0.50m。
第（2）层：粉质粘土【Q42(al+pl)】，褐黄色，软塑～可塑，干强度中等，中等韧性，摇振反应无，稍有光泽。夹少量灰色条纹，局部含锰斑点。
本层在场地内广泛分布，层厚3.70～6.20m，层顶埋深0.20～1.20m，层底标高-5.90～-3.80m。
第（3）层：粉土【Q42(al+pl)】，灰褐色，中密，湿，干强度低，低韧性，摇振反应迅速，无光泽。见铁锈斑。
本层在场地内广泛分布，层厚2.50～5.30m，层顶埋深4.00～6.50m，层底标高-10.00～-7.70m。
第（4）层：粉质粘土【Q42(al+pl)】，灰褐色～灰黑色，可塑，干强度中等，中等韧性，摇振反应无，切面光滑。含少量姜石、铁锈斑。
本层在场地内广泛分布，部分钻孔穿透，揭露层厚 1.50～5.00m，层顶埋深8.00～10.50m，层底标高-12.70～-11.20m。
第（5）层：中砂【Q41(al+pl)】，黄褐色，中密，湿。主要矿物成分为石英、长石，磨圆度一般，级配较差，局部夹粘性土团块。
本层部分钻孔没有穿透，揭露层厚0.50～2.40m，层顶埋深11.80～13.00m，层底标高-13.90～-12.00m。
第（6）层：粉质粘土【Q41(al+pl)】，褐黄色，硬塑，局部坚硬，干强度高，中等韧性，摇振反应无，稍有光泽。含小姜石，含量约30%，局部50%。
本层仅部分钻孔穿透，揭露层厚0.50～7.30m，层顶埋深13.00～14.50m，层底标高-20.30～-14.10m。
第（7）层：粉质粘土【Q41(al+pl)】，灰黄色，硬塑，干强度中等，中等韧性，摇振反应无，稍有光泽。姜石含量较大，见大量灰绿色条带。
本层见于部分钻孔中，揭露层厚 1.20～4.00m，层顶埋深18.00～21.00m，层底标高-23.30～-20.20m。
第（8）层：粉质粘土【Q41(al+pl)】，黄褐色，硬塑，局部坚硬，干强度高，中等韧性，摇振反应无。含灰绿色团块，含少量姜石，局部夹细砂薄层。
本层见于部分钻孔中，揭露层厚 5.80～10.50m，层顶埋深21.00～24.00m，层底标高-32.40～-29.10m。
第（9）层：卵石【Q41(al+pl)】，黄褐色，中密。卵石含量约50%，主要成分为石英砂岩，亚圆形，磨圆度一般，直径3～10cm，大部分3～5cm，充填物为粉质粘土或中砂。
本层见于部分钻孔中，且仅部分钻孔穿透，揭露层厚3.60～16.20m，层顶埋深29.80～33.00m，层底标高-46.40～-33.80m。
第（10）层：粉质粘土【Q41(al+pl)】，棕褐色，坚硬，干强度高，高韧性，摇振反应无，
稍有光泽。含细砂、灰绿色膨胀土团块。
勘察范围稳定水位埋深3.3-3.6m ，为上层滞水。各层土的物理力学性质指标见表1，其它资料详见《岩土工程勘察报告》
1.2 基坑工程的主要内容
建筑基坑工程是岩土工程的一部分，而岩土工程是近50年来在一些发达国家发展起来的一个相对的独立于土木工程专业性领域。在工程实践推动下，岩土工程在学术上亦形成的一门新兴科学。在我国岩土工程技术早已存在，源远流长。但形成一个相对独立的工程技术行业以及新的科学是近30年的事，是执行改革开放政策以来岩土工程体制改革与建设的结果。
1.2.1 基坑工程的主要特点
①基坑工程是与众多因素相关的综合技术 ②基坑工程正向大深度，大面积方向发展
③基坑工程稳定和位移要求严格，如一个环节失败就导致整个工程的失败，包括挡土 支护、防水、降水、挖土等许多紧密联系的环节。
④相邻基坑的施工环节都会相互影响与制约。
⑤基坑工程的造价高，但是临时性的工程，一般不愿投入较多的资金，因此一但出现事故处理非常困难。
⑥基坑工程周期长。 1.2.2 各层土指标
表1—1各层土的参数指标
注：γsat =
w s r e
+1；Ka=tan 2(450-2)；Kp= tan 2(450+2)
图1-1基坑开挖简图
1.2.3 朗肯土压力计算
（1）土压力计算
第n 层土主动土压力计算
1
()2n
an n i i a
i e q rh K
C ==+
-∑ （1-1）
e a1=q Ka 1
=10×0.755=7.55kPa
e a2=(q +γ1h 1) Ka 1
=(10+18×0.5)×0.755=21.14kPa
e a2’=(q +γ1h 1)Ka 2
－2c 2
2
Ka
=28×0.722-2×24.1×0.85=-20.75 kPa
自承高度
(q +γ1h 1+γ2χ)Ka 2=2c 22Ka （1-2）
（28+19.52χ）×0.722=2×24.1×0.85 解得 χ=2.5m
e a3=〔q +γ1h 1+γ2h 2+ γsat2h w2〕Ka 2
-2c 2
2
Ka
=(10+18×1+19.52×2.5+19.75×2.5)×0.722-2×24.1×0.85=50.15kPa e a3‘=〔q +γ1h 1+γ2h 2+ γsat2h w2〕Ka 3
-2c 3
3Ka
=(10+18×1+19.52×2.5+19.7×2.5)×0.613-2×24.7×0.783=38.67kPa
e a4=〔q +γ1h 1+γ2h 2+ γsat2h w2+γsat3h 3〕Ka 3
-2c 3
3Ka
=(10+18×1+19.52×2.5+19.75×2.5+19.47×3)×0.613-2×24.7×0.783=74.48kPa
e a4‘=〔q +γ1h 1+γ2h 2+ γsat2h w2+γsat3h 3〕Ka 4
-2c 4
4Ka
=(10+18×1+19.52×2.5+19.75×2.5+19.47×3)×0.775-2×30.4×0.88=89.57kPa
e a5=〔q +γ1h 1+γ2h 2+γsat2h w2+γsat3h 3+γsat4h 4〕Ka
4
=(10+18×1+19.52×2.5+19.75×2.5+19.47×3+4×20.03)×0.775=151.67kPa
e a5‘=〔q +γ1h 1+γ2h 2+γsat2h w2+γsat3h 3+γsat4h 4〕Ka 5
=(10+18×1+19.52×2.5+19.75×2.5+19.47×3+4×20.03)×0.438=115.95kPa
e a6=〔q +γ1h 1+γ2h 2+γsat2h w2+γsat3h 3+γsat4h 4+γsat5h 5〕Ka 5
-2c 5
5Ka
=(10+18×1+19.52×2.5+19.75×2.5+19.47×3+4×20.03+2×19.5)×0.438-2×0
×0.732=133.03kPa
e a6‘=〔q +γ1h 1+γ2h 1+γsat2h w2+γsat3h 3+γsat5h 5〕Ka 6
-2c 6
6Ka
=(10+18×1+19.52×2.5+19.75×2.5+19.47×3+4×20.03+2×19.5)×0.536-2×
55.5×0.662=89.32kPa
（2）基坑底以下桩前的被动土压力计算： 坑内降水在坑底以下0.5米处
e p 底=2c 3 3Kp =2×24.7×1.277=63.13 kPa
e p1=γ1h 1Kp 1+2c 1 1Kp =20.03×4×1.309+2×24.7×1.277
=168.01 kPa e p1,
=γ1h 1Kp 2+2c 2 2Kp
=20.03×4×2.283=182.91kPa
e p2=(γ1h 1+γ2h 2)Kp 2+2c 2
2Kp
=(20.03×4+19.5×2)×2.283 =271.95 kPa
e p2,= (γ1h 1+γ2h 2)Kp 3+2c 3
3Kp
=(20.03×4+19.5×2)×1.867+2×5.55×1.366 =164.74 kPa
e p3=(γ1h 1+γ2h 2+γ3h 3)Kp 3+2c 3 3Kp =(20.3×4+19.5×2+20.9×
6)×1.867+2×5.55×1.366=393.26kpa
366
.155.52867.1)69.2025.1943.20(2)('4443322113??+??+?+?=+++=Kp c Kp h h h ep λγγ kpa 26.393=
图1-2土压力分布图
1.3 设计方案比较及使用方案
由于该工程基坑开挖较深，边坡不能自然稳定，必须对其进行支护。经过对几种支护方案的分析计算比较后得出最佳方案。采用土钉墙支护体系。在西面处用单支点排桩支护体系，北面采用水泥挡土墙，东南面使用土钉墙支护方案。 （1）单支点排桩方案
由于基坑深度为8米，，因而采用单支点排桩能有效减少桩身的位移和变形，计算出的
锚杆适宜，配筋合适，稳定安全。而悬臂梁方案，由于基坑深度过大，土质的摩擦角较小，经计算最大弯距过大，导致桩径过大配筋过密，不经济，不宜采用。 （2）土钉墙方案
通过勘察报告可以看出该工程土质较好，使用土钉墙方案可以利用土体的整体性，提高土体的稳定性，从而保证基坑的安全。
土钉墙支护方案由于其经济和施工工期短，所以，此方案是比较经济并且简便的方案。 （3）水泥土挡墙方案
通过勘察报告可以看出该工程土质较好，使用土钉墙方案可以利用土体的整体性，提高土体的稳定性，并设在北面有效的起到防水作用，从而保证基坑的安全，所以，此方案是比较理想的方案。
2 沉降、位移观测布置及方法
a 基坑变形监测的必要性
在深基坑施工过程中，对基坑周围的环境状况进行全面、系统的监测与观测，才能对基坑工程的安全性和对周围环境的影响程度有全面的预测，从而确保工程的顺利施工，在出现异常情况时及时反馈到技术部门，并采取必要的准确工程应急措施，甚至调整施工方案或修改设计要求的有关指标，从而保证工程的质量。
b 监测目的和内容
（1）监测目的
认真审核设计所采取的各种假设方案和基本参数的准确性，指导基坑开挖和支护结构的施工。确保基坑支护结构和周围建筑物的安全。积累工程经验，并应用到工程中，为提高基坑工程的设计和施工的整体水平提供必要指导。
（2）监测内容
本工程基坑东南两侧及地质环境比较复杂，因此，本工程东南两侧的基坑侧壁安全等级及重要性均按照一级考虑并采用了单支点支护其余边分别采用土钉墙和水泥土挡墙支护。根据《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99要求，为确保施工安全及周边建(构)筑物和地下管线设施的安全，在基坑开挖和地下结构阶段需进行以下监测：
1）监测要求及准备；
2）支护结构水平位移监测
C 周围建(构)筑物、道路和地下管线等变形监测；
（1）监测要求
基坑监测工作须按照计划进行。从而保证计划性监测数据完整性。
监测数据须是真实可靠的，监测数据真实性要求所有数据须以原始记录为基础，不得更改、删出。
监测数据必须是及时的，监测数据需在现场及时计算处理，计算有问题可及时复测，尽量做到当天报表当天出。因为基坑开挖是一个动态的施工过程，只有保证及时监测，才能有利于及时发现隐患，及时采取防患措施，确保安全施工。
基坑监测应整理完整的监测记录表、数据报表，监测结束后整理出监测报告。
（2）肉眼观察
肉眼凭经验观察获得对判断基坑稳定和环境安全性有用的信息，这是一项十分重要的工作，需在进行其他使用仪器的监测项目前由有一定工程经验的监测人员进行。主要观察围护结构和支撑体系的施工质量、围护体系是否有渗漏水及其渗漏水的位置和多少、施工条件的改变情况、坑边堆载的变化、管道渗漏和施工用水的不适当排放以及降雨等气候条件的变化等对基坑稳定和环境安全性关系密切的信息。同时需密切注意基坑周围的地面裂缝、围护结构和支撑体系的工作失常情况、邻近建筑物和构筑物的裂缝、流土或局部管涌现象等工程隐患，并及时处理，尽量减少工程事故的发生。这项工作每天早晚进行，并将观测到的内容详细地记录在监测日记中，同时记录施工进度与施工工况，重要的信息则需要写在监测报表的备注栏内，发现重要的工程隐患则要专门出监测备忘录从而提高警惕，堵截事故隐患发展。
（3）基坑外半永久性基准点的布置
因为基坑坡顶观测基准点离坑上口一般较近，当基坑发生变形时，观测基准点也会随之变形，因此在距离基坑上口外侧2倍坑深的位置布置半永久性基准点，以便在每次观测时对观测基准点进行校核，观测基准点应采用同测量基准点同样的保护措施。
d 护坡桩顶部水平位移监测
（1）测点位布设：每隔15m布设一个监测点。
（2）监测方法：
监测仪器：经纬仪观测法。
观测点：在护坡桩帽梁浇筑完成后，在冠梁预设的观测点。采用经纬仪进行变形监测。
（3）监测频率：
护坡桩下部土方开挖前测量三次，取其均值作为初始值，基坑开挖时，每开挖一步观测1次；其它时间每天观测1次；全部开挖完后每天观测1次，变形稳定后每3-7天观测一次，并做好记录。遇大雨、基坑受扰动或变形量有突变后应立即观测并加大观测频率。
e 周围重要建筑物及地下管线变形监测
（1）监测内容
基坑土方开挖后，必然对周边的建筑物产生一定的影响。对其进行必要的变形监测，可以了解其变形状况，分析其变形原因，预报其未来变形趋势。对于预防工程事故发生，保证建筑物的正常、安全使用是至关重要的。
本工程影响范围内无建筑物。主要是对地下重要管线（本工程为煤气管）进行变形观测。
（2）监测项目
地下重要管线的水平位移监测、沉降监测
（3）监测方法
采用重复精密水准测量方法，以甲方提供的城市导线点为依据，建立高精度的水准测量控制网，用水准仪进行监测。
在基坑2倍坑深以外的合适位置布置半永久性水准基点（下水井式混凝土标）。在被观测建筑物墙上标记监测水准点，点距15～20m，且不小于3个，离开地面高度约0.5m左右。基坑周边坡顶的沉降观测点与水平位移观测点“合二为一”。
（4）监测仪器: 水准仪
（5）监测频率
基坑开挖前观测2次,得到各监测点初始值；基坑施工过程中每7天观测一次,基坑挖到基底标高后每20天观测一次。
（6）监测技术要求
监测仪器和标尺要按照规范要求进行检查；
已知水准点要联测检查，以便保证沉降监测成果的正确性；
每次沉降监测应使用定机定人。
监测时，全部测点需连续一次测完。
f 监测资料整理及监控报警值
（1）意外原因造成基坑变形过大处理措施
通过监测发现各项监测值大于规范允许或计算值时，应加强观测，必要时应采取加固措施。如加斜钢支撑，补加锚杆加固阻止位移继续扩大，确保基坑及周围建筑物的安全。
（2）资料整理和分析反馈
监控资料按照图表格式进行整理，凡在当天监测得到的数据，必须当天处理完毕。如支护结构的变形量-时间曲线，并将数据和分析结果当天公布。监测人员必须在当天向施工单位技术工程主管人员进行口头提醒，如有必要应向其主管部门进行通报。每周将本周的报表进行处理，做成分析成果表进行周报，上报监理。
（3）其它注意事项
基坑边2m 内，荷载不得大于设计荷载值。 基坑四周作好防、排水工作，严防地下管道渗水。
坑上轴线控制点或水准基点每1个月复核一次，以保证其精度。
（4）变形控制及报警值
根据《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002规定，本工程边坡按一级基坑考虑。
表2-1桩顶变形控制值、报警值
而对基坑南侧、东侧煤气管线监测最大位移报警值为20mm ，最大位移控制值为25mm 。支护结构顶部位移以及墙体最大变形计算值详见计算书。
3 单支点方案
3.1 求支点力
设支点位置在地面以下3米处
(1)基坑底面以下支护结构设定弯矩零点位置至基坑底面的距离1c h
11a k p k e e = （3-1）
［19.97×0.5+20.03×（1c h -0.5）］×1.309+2×30.4×1.149
1c h =1.9 m
1a k e ——水平荷载标准值
1p k e ——水平抗力标准值
(2)支点力1c T 的计算
1ac p1111
E -h a pc
c T c h E T h h =
+∑∑ （3-2）
ac
E
∑——设定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
1a h ——合力ac E ∑作用点至设定弯矩零点的距离
pc
E
∑——设定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
1p h ——合力pc E ∑作用点至设定弯矩零点的距离
1c h ——基坑底面至设定弯矩零点位置的距离
1T h ——支点至基坑底面的距离
各个参数的加权平均值计算数如下
j r =18×1+19.75×2.5+19.52×2.5+19.47×3+20.3×1.9／10.9=19.51
j Q =8×1+9.3×5+13.9×3+7.7×1.9／10.9=10.17° j c =24.1×5+24.7×3+30.4×1.9／10.9=23.15
aj K =0.755+0.722×5+0.613×5+0.613×3+0.755×1.9／10.9=0.704 pj K =1.233+1.386×5+1.632×3+1.309×1.9／10.9=1.43
()
1a j aj e q rz k =+=（10+19.5×10.9）×0.704-2×23.15×0.839=117.9 kN·m
()
2a j aj e q rz k =+=10×0.755=7.55 kN·m
ac
ac E
E =∑=（7.55+117.9）10.9／2=683.7 kN·m
a=（7.55+2×117.9）×10.9／3×（7.55+117.9）=7m
2pc
p E
rzk =+∑
=20.3×1.9×1.43+2×30.4×1.2=127.38 kN·m
1p h =
1
3
×1.9=0.61 1T h =5 m
把以上各个参数代入下式得1c T
1ac p1111
E -h a pc
c T c h E T h h =
+∑∑=7×683.7-0.6×127.38／5+1.9=82.58 kN
3.2 嵌固深度计算
(1) 假设桩的嵌固深度 为7米
02.1)(011≥-++∑∑ai a d T pj p E h h h T E h γ
（3-3） )(11d T pj p h h T E h ++∑
= 63.13×5×（2+5.3）+21
（168.01-63.13）×4×（2+5.3）+182.91×4×3+（271.95-182.91）×4×21×（34+1）+（393.26-271.95.12）×21×3
1
+82.58×（5+7）
=3623.76 ｋN·m
∑ai a E h =7.55×1×（1142+）+（21.14-7.55）×21×1×（1143
+）+8.03×1.1×21
×（113
1.1+）+8.03×2×（922+）+（50.15-8.03）×21×
2.5×（
935
.2+）+38.67×2.5×（2.572+）+（74.48-38.67）×21
×3×8.5+74.48×1.9×（1.952
+）
+82.58×4×3+133.03×1×2
1
=3021.274 kN·m
∑∑-++ai a d T pj p E h h h T E h 0112.1)(γ
=3793.75-1.2×1.1×3021.274=-194.33 KN·m＜0 不满足要求 (2) 现设桩插入第⑥层土中的深度为χ
e px =(γ3h w3+γsat4h 4+γ5h 5+γ6h x )Kp 6+2c 6
6Kp
=(19.36×3+20.03×4+19.5×2+20.47χ)×1.867+2×55.5×1.366 =417.57+38.25χ kPa
根据02.1)(011≥-++∑∑ai a d T pj
p
E h h h T E
h γ γ0取1.1
∑pj p E h =74.87×4×（2+5.3+χ）+21
（168.01-63.13）×4×（2+5.3+χ）+182.91×2×
（3+χ）+（271.95-182.91）×2×21×（32
+1+χ）+（393.26-271.95）×21×（3
1+χ）
+393.26×22χ+38.25χ×χχ3
1
21?
=2751.21+117543.31χ+2/3.21χ2
+7.32χ3
∑ai a E h =7.55×1×（
1142χ++）+（21.14-7.55）×21
×1×（1143
χ++）
+8.03×1.1×21×（1131.1++χ）+8.03×2×（χ++92
2
）+（50.15-8.03）×21×
2×（χ++932
）+38.67×2.5×（2.572
χ++）
+（74.48-38.67）×21×3×（1+7+χ）+74.48×4×（2+5+χ）+82.58×4×（2+1+χ）+133.03.53×1×（2
1
+χ）
+89.32×2
2
χ=3125.15+713.05χ+43.63χ2
)(11d T h h T +=82.53×（5.3+7+χ）=990.36+82.53χ
∑∑-++ai a d T pj p E h h h T E h 0112.1)(γ
=2751.21+117543.31χ
+203.21χ
2
+7.32χ
3
+990.36+82.53χ
-1.2×1.1×
（3125.15+713.05χ+43.63χ2）≥0 整理，得
χ3+30.53χ2+62.03χ-70.73≥0
当χ=1ｍ时解得
∑∑-++ai a d T pj p E h h h T E h 0112.1)(γ=9.35＞0满足要求
即h d =8m
3.3 求最大弯矩
(1) 对剪力零点为O 点取距得： 桩顶到O 点的距离为
y
a
y =
（4-4）
=
=6.1 m
求最大弯距max M
23
max
26
a a a qK y rK y M T y =-- （4-5）
23
90.646 6.119.660.65 6.182.58 6.126
????=?--
= 613.1kN/m
(2) 配筋计算
预选桩径: 1200d mm = 钢筋保护层厚度 : 50a mm = 钢筋笼直径为1100mm 钢筋笼直径:1212002501100d d a mm =-=-?= 选竖向主筋
1.252t αα=-
经计算0.59t α=,
0.33α=
331sin sin 2
sin 3cm y s s
M f r f A r παπαπαπ+=
+ （4-6） 332sin 0.33sin 0.5911600sin 0.333005503s A ππππ+=??+???
max 613.1M kN m ≥=?
得25978s A mm = 选用13φ25,26382s A mm =
3.4 锚杆设计
一般锚杆多采用钻机钻孔，插入钢筋后，灌浆形成锚固体，也可采用直接打入法。根据锚固的形态可以分为三类，扩大圆柱体锚固 圆柱形孔洞锚固 多段扩大圆柱体锚固，此设计采用圆柱形孔洞锚固（图3-1）
图3-1圆柱形钻孔图 1——锚杆孔 2——锚杆
f l ——自由段长度 a l ——锚固段长度
(1)对于锚杆布置应遵守以下规定
①锚杆上下排间距不宜小于2米；小于不宜锚杆水平间距1.5米。 ②锚杆锚固体上覆土厚度不宜小于4米；锚杆锚固段长度不宜小于4米。 ③ 倾斜锚杆的倾角不宜小于13°并不大于45°
④锚杆的自由长度不宜小于5米，并应超过潜在滑裂面1.5米。
(2)参数确定：设置锚杆为一层，间距为1.5ｍ，倾角为θ=25°，锚杆直径为150㎜， N=82.53KN T ｄ=1.25γ。N=1.25×1×146.55=103.16ｋN 3.4.1 锚杆计算
?=?+?+?=
66.109
4
7.739.1323.9k ?
?
?
?
??++???? ??
-?=θ??245sin 2145sin k k t
f l l =6×
??? ???+?+??
?? ???-?25212.1045sin 212.1045sin =8.9ｍ 3.14m t a m k N l d L =
?=283
3.140.1543
???=11.2ｍ
L=f a l l +=11.2+8.9=11.6m 取L=12ｍ
N ｕ=
()[]
22
112d d c l q d l q d k j sjk i sik -++∑∑ο
γπ （3-4） N ｕ=
()[]
22
112d d c l q d l q d k j sjk i sik -++∑∑ο
γπ =3.14÷1.3×0.15×60×8.2=478.26ｋN
u N cos θ=478.26×25cos ο=350>d T =103.16ｋN
3.4.2 锚杆配筋计算
A ｓ=
θ
cos y d
f T （3-5）
A ｓ=θcos y d f T =?
??25cos 3001016.1033=382㎜2
取HRB335 3φ14 A ｓ=461㎜2
3.4.3 腰梁的设计 (1) 计算模型
q=10KN/m
82.53KN
82.53KN 82.53KN 82.53KN 82.53KN
(2) 内力计算
26391.37
-31562.08
51793.32
26391.37
15372.1951793.32
-31562.08
-61895.5
-61895.5
图3-2 弯矩简图
选配2［18ａ I ｘ=1270cm 4 Wx=184.62cm 3
σmax =2
3
6/19.16810184210895.612max mm N Wx M =???=＜ｆｙ=215N/㎜2
满足要求
3.4.4 锚杆稳定性验算（克兰茨法）
图3-3 单层锚杆深层滑移稳定性验算
()()()
()()()()()
()
θφαθφδδθφαθφδδθφαθφδδ----++-=
----++-=-=-??-?+=++-=tan tan 1tan tan tan tan tan tan tan tan tan tan tan tan tan 111111ah h h ah h h ah h h ah h h ah h h ah h E E G E E R R E E G E E R R d E E G d c c
E E R
(1) 设计参数
坑底以上土的加权平均物理指标为
3/69.109
3
3.1953.9118m KN m =?+?+?=
γ
kPa c m 57.219
37.24524=?+?=
069.109
39.1353.918=?+?+?=m φ
E 1h t a n δ
G +E 1h t a n δ-E a h t a n δ
图3-4 锚杆计算参数简图
639.0245tan =??? ?
?
-=m o Ka φ
1 5.342
δθ==
(2) 计算锚杆间距1.5ｍ，倾角0
25=α，地面超载ｑ=10KN/ｍ2
，锚杆水平力
KN T T d dh 49.9325cos 16.103cos 0=?==α,ｃｄ为代替墙，,25,34.500==αδ其他
参数如图(3-2)所示 求整体稳定性系数
①037.69
.63
.69arctan
=-=θ ②围护结构上作用的土压力为 ()a m a m a K c K h q e 2-+=γ 确定自承高度 ｈｚ由0=a e 得 ()a m a z m K c K h q 2=+γ
（10+19.3ｈ1 解得 ｈｚ=2ｍ 坑底处土压力为
()a m a m a K c K h q e 2-+=γ
=（10+19.3×9）×0.639-=78.48kPa
KN h e E a ah 53.2742
48
.7872'=?==
③ｃｄ面土压力为
()a m a m K c K h q e 211-+=γ
=（10+19.3×6.3）×0.639-2×21.57×0.9=45.27kPa
KN h e E a h 36.1372
52
.448.782'11=?==
④()KN G 85.31239.68.933.192
9.693.6=?+???+=
()()
()
θφαθφδδ----++-=
tan tan 1tan tan tan 11ah h h ah h E E G E E R （3-6）
()()
()
θφαθφδδ----++-=
tan tan 1tan tan tan 11ah h h ah h E E G E E R ()()()
kN
92.25237.669.10tan 25tan 137.669.10tan 34.5tan 53.27434.5tan 36.13785.312336.13753.2740000=----++-=
05.249
.9392.252===dh h ms
T R K ＞1.5满足要求。
3.4.5 位移验算
（1）参数计算
α= （3-7） 查表得：42
2.5510/E N mm =?， 4
40.0264
d I m π== 45000/m Kn m =
10.9(1.21) 1.98b m =?+=
0.45α== 桩底置于非岩石中 由于 2.5
5.55h m α
≥=
得0h K =
3
3
0 1.810/C Kn m =? _
0.458 3.6d h z h m αα===?=
坑底处弯矩：
2
086.056782.587613.1223
M kN m ?=-?=-??
坑底处剪力：
086.067
82.5812.012
H kN ?=
-= 所以属于弹性桩。查d h α=3.6表得：
()()34436337
34431127.612
2.6100.343 2.55100.110.011
HH B D B D EI A B A B δα--=
=?=?-??? ()()34436
237
34431117.681 3.24100.343 2.55100.118.201
HM MH B C B C EI A B A B δδα--===?=?-??? ()()34436
7
34431118.201 2.07100.343 2.55100.110.011
MM A C A C EI A B A B δα--=
=?=?-??? ∴坑底处桩的水平位移：
66300012.01 3.24101306.12 3.2410 3.2210HH HM x H M m δδ---=+=??-??=-?
转角位移