對采用放坡和土釘墻相結(jié)合的深基坑支護(hù)設(shè)計的簡單計算

1、基坑支護(hù)方案的設(shè)計1.1考慮局部基坑斷面為素填土為最不利基坑開挖工況，進(jìn)行土釘墻支護(hù)方案設(shè)計，支護(hù)深度7m。依據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（JGJ120-2012）第3.1.3條，基坑四周空曠、無建筑物。支護(hù)結(jié)構(gòu)失效，對基坑周邊環(huán)境或主體結(jié)構(gòu)施工安全的影響不嚴(yán)重，確定該支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全等級為三級。1.2本工程為臨時性工程，設(shè)計使用期限為3個月，自支護(hù)結(jié)構(gòu)施工結(jié)束起算，為保證基坑四壁的安全穩(wěn)定性，考慮基坑較深，局部為素填土、性質(zhì)不均勻，四周具備放坡條件，基坑四周采用放坡和土釘墻結(jié)合的處理方案，按1：1.4進(jìn)行放坡，配合設(shè)置土釘墻進(jìn)行基坑四壁的加強(qiáng)處理。沿坑壁均勻設(shè)置三排土釘，土釘?shù)拇怪遍g距2m，自自然地坪算起每2m設(shè)置一排土釘，水平間距2m，均勻放置，采用自鉆式錨桿（土釘）(型號為HRB300，2?16)，錯桿成孔直徑130mm，與水平向夾角為15°，錨桿鉆進(jìn)過程中可以使用水泥作為眼進(jìn)漿液一起鉆進(jìn)，嚴(yán)格控制塌孔、流土現(xiàn)象。采用壓力注漿注純水泥漿，注漿壓力為0.2～3MPa，水灰比為0.4～0.5，必要時可加入一定量的外加劑。1.3單根土釘?shù)妮S向拉力標(biāo)準(zhǔn)值計算Nkj=(5.2.2)式中：Nkj——第j層土釘?shù)妮S向拉力標(biāo)準(zhǔn)值（KN）aj——第j層釘傾角（15°）——墻面傾斜時的主動土壓力折減系數(shù)，可按本規(guī)程第5.2.3條確定——第j層土釘軸向拉力調(diào)整系數(shù)，可按本規(guī)程公式5.2.4-1計算——第j層土釘處的主動土壓力強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（KPa），應(yīng)按本規(guī)程第3.4.2條確定Sx,j——土釘?shù)乃介g距（m）Sx,j=2mSz,j——土釘?shù)拇怪遍g距（m）Sz,j=2m1.3.1坡面傾斜時的土壓力折減系數(shù)式（5.2.3）式中：β-土釘墻坡面與水平面的夾角β=35°—基坑底面以上各土層按厚度加權(quán)的等效內(nèi)摩擦角平均值（10°）=10°計算得：=0.311.3.2±釘軸向拉力調(diào)整系數(shù)（5.2.4-1）(5.2.4-2)式中Zj——第j層土釘至基坑頂面的垂直距離（m）h—基坑深度（m）h=7m△Eaj—作用在以sx,j、sz,j為邊長的面積內(nèi)的主動土壓力標(biāo)準(zhǔn)值（KN）計算系數(shù)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，取0.6n—土釘層數(shù)計算得：1.3.3單根土釘各層的軸向拉力標(biāo)準(zhǔn)值計算得：1.4單根土釘?shù)臉O限抗拔承載力計算(5.2.1)式中Kt一一土釘抗拔安全系數(shù);安全等級為三級的土釘墻，Kt不應(yīng)小于1.4;Nk,j---第j層土釘?shù)妮S向拉力標(biāo)準(zhǔn)值(kN)，應(yīng)按本規(guī)程第5.2.2條的規(guī)定計算;Rk,j——第j層土釘?shù)臉O限抗拔承載力標(biāo)準(zhǔn)值(kN)，應(yīng)按本規(guī)程第5.2.5條的規(guī)定確定。計算得：RK1=41.5KNRK2=65.5KNRK3=88.9KN1.5土釘取HRB300，2?16，fyk=300Mpa,土釘桿體的受拉承受力符合NJ≤fyKAs(5.2.6)式中:Nj—第j層土釘?shù)妮S向拉力設(shè)計值，按本規(guī)程第3.1.7的規(guī)定計算，N3=r0rFNK=71.KN＜fyKAs=120.5KN1.6對安全等級為三級的土釘墻，按公式（5.2.5）確定土釘?shù)恼辰Y(jié)段長度RKJ=πdj∑qskjli(5.2.5)式中：dj——土釘?shù)腻^固體直徑d1=d2=d3=0.13mqsk,i——第j層土釘與第i土層中的極限粘結(jié)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（KPa）,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合表5.2.5取值,素填土，成孔注漿釘取qsk,i=25KPali——第j層土釘滑滑動面以外的部分在i土層中的長度（m），直線滑面與水平向的夾角取土釘2-噴射混凝土面層3-滑動面1.6.1土釘?shù)恼辰Y(jié)段長度計算得：L1=4.0mL2=6.4mL3=8.7m1.6.2土釘在滑動面以內(nèi)部分的非錨固段長度計算得：Lf1=3.1mLf2=1.8mLf3=0.6m1.6.3土釘?shù)挠嬎愣伍L度分別為：L1+LF1=7.1mL2+LF2=8.2mL3+LF3=9.3m統(tǒng)一取土釘總長度10m1.7驗(yàn)算基坑壓挖的各工況的整體滑動穩(wěn)定性，因基坑安全等級為三級，采用簡易的平面滑動法計算(5.1.1-2)式中：Ks——圓弧滑動穩(wěn)定安全系數(shù);安全等級為三級的土釘墻，Ks不應(yīng)小于1.25;Cj、?j——分別為第j土條滑弧面處土的黏聚力(kPa)、內(nèi)摩擦角(°)，按本規(guī)程第3.1.14條的規(guī)定取值;Cj=5KPa、?j=10。Bj——第j土條的寬度(m)θj——第j土條滑弧面中點(diǎn)處的法線與垂直面的夾角(°)θj=35。lj——第j條的K滑弧長度(m)，取lj=bj/cosθjqj——第j土條上的附加分布荷載標(biāo)準(zhǔn)值(kPa)qj=0△Gj——第j條的自重(kN)，按天然重度計算R’k,k——第k層土釘或錨桿在滑動面以外的錨固段的極限抗拔承載力標(biāo)準(zhǔn)值與桿體受拉承載力標(biāo)準(zhǔn)值(fAs或fptkAp)的較小值(kN);錨固段的極限抗拔承載力應(yīng)按本規(guī)程第5.2.5條和第4.7.4條的規(guī)定計算，但錨固段應(yīng)取圓弧滑動面以外的長度。計算得：RK1=41.5KNRK2=65.5KNRK3=88.9KNak——第k層土釘或錨桿的傾角(°)aK=15°θk——滑弧面在第k層土釘或錨桿處的法線與垂直面的夾角(°)θK=35。Sx,k一第k層土釘或錨桿的水平間距(m);Sx,k=2mV——計算系數(shù);可取Ψv＝0.5sin(θk+ak)tanΨ計算得：?v=0.55?——第k層土釘或備桿與滑弧交點(diǎn)處土的內(nèi)摩擦角(°)Ks——滑動三級土釘墻ks＞1.25計算得：Ks=1.54＞1.25基坑四壁的穩(wěn)定性符合要求1.8基坑為保證基坑的安全穩(wěn)定性，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益與技術(shù)方案比較擬采用坑內(nèi)集水坑與明溝排水相結(jié)合的排水方案。1.8.1坡底排水溝與集水井:沿基坑周圍設(shè)置排水溝，其尺寸為400mX300m距槽邊50cm，內(nèi)填碎石，沿基坑四周每30米設(shè)置一集水井并與排水溝相連，北側(cè)設(shè)基水坑3個，南側(cè)設(shè)基水坑2個，水流向?yàn)橛杀毕蚰?，南?cè)安裝水泵3.5kw一臺。1.8.2坡體排水:基坑側(cè)壁按照水平和豎向間距3m設(shè)置泄水孔，泄水孔主體采用直徑75m的PWC管。地面防排水措施:基坑坡頂設(shè)置擋水墻，擋水墻高為300mm，寬為240m，磚砌，外抹1:2.5水泥砂米，并沿?fù)跛畨ν鈧?cè)設(shè)置防護(hù)欄桿。坡頂場地應(yīng)全面進(jìn)行混凝土硬化封閉，防止地表水滲透、流入基坑。1.9噴射混凝土面層設(shè)計要求1.9.1面層掛單層鋼筋網(wǎng)?6.5@250×250，面層厚80mm:面層鋼筋網(wǎng)固定時，將?14(L＝400m)短鋼筋擊入土層，外部與面層鋼筋網(wǎng)連接，短鋼筋間距為2000m×2000m1.9.2細(xì)骨料宜選用中粗砂，含泥量應(yīng)小于3％:粗骨料宜選用粒徑不大于20mm的級配礫石;1.9.3水泥與砂石的重量比宜取1:4～1:4.5，砂率宜取45％～55％，水灰比宜取0.4～0.451.9.4使用速凝劑等外摻劑時，應(yīng)做外加劑與水泥的相容性試驗(yàn)及水泥凈漿凝結(jié)試驗(yàn)，并應(yīng)通過試驗(yàn)確定外摻劑量及入方法;1.9.5鋼筋網(wǎng)可采用綁扎固定;鋼筋連接宜采用搭接焊，焊縫長度不應(yīng)小于鋼筋直徑的10倍。1.9.6基坑坡項(xiàng)面平整應(yīng)結(jié)合士建工要求進(jìn)行硬化，并設(shè)置擋水墻?截水溝和防護(hù)欄1.20m，以防止基坑外地表水流入基坑，同時防止施工人員與雜物誤落入基坑內(nèi)。2、施工注事項(xiàng)2.1基坑開挖與支護(hù)的施工必須符合規(guī)行有關(guān)規(guī)范、規(guī)程的規(guī)定，并滿足本設(shè)計說明及施工圖的要求，本工程分三-四層開挖，基坑土方與支護(hù)持施正式施工前必須編制詳細(xì)的施工組織設(shè)計與設(shè)計方案相結(jié)合，并經(jīng)有關(guān)部門確認(rèn)后方可施工。本設(shè)計方案對場地附加荷載要求嚴(yán)格，建設(shè)單位、總承包単位應(yīng)監(jiān)督、協(xié)調(diào)各施工單位，根據(jù)場地況做好材料堆放區(qū)的布局，預(yù)先嚴(yán)拉堵塞設(shè)置好地表水的排放通道，在北側(cè)設(shè)置檢測點(diǎn)兩處，南側(cè)塔機(jī)處設(shè)置檢測點(diǎn)1處，以觀察支護(hù)水平位移及垂直變形數(shù)據(jù)，安排專人做好書面記錄。2.2應(yīng)急人員配備,坑周邊有專人巡視，責(zé)任到人，發(fā)現(xiàn)沉陷斷裂異常及時匯報;做好變形監(jiān)測工作，對監(jiān)測資料及時分所，并向施工項(xiàng)目經(jīng)理及時匯報，到信息化施工。2.3應(yīng)急材料、設(shè)備準(zhǔn)備,開挖前準(zhǔn)備鋼管，以備護(hù)坡腳或行臨時內(nèi)支撐:50m范圍內(nèi)存放30m3袋:施工現(xiàn)場24小時配備相關(guān)機(jī)械設(shè)備，做到隨叫隨到:準(zhǔn)備必要的抽水泵，隨時應(yīng)急突發(fā)事件。2.4應(yīng)急預(yù)案與措施,當(dāng)基坑軟巖士邊坡變形過大、過快，周邊構(gòu)筑物出現(xiàn)沉降等險情時應(yīng)暫停工根據(jù)驗(yàn)情因和現(xiàn)場允許條件近用如下應(yīng)急措施：2.4.1基坑開挖過程中若位移出現(xiàn)異常，應(yīng)及時坡斟被動區(qū)進(jìn)行臨時土體回填或臨時鋼支撐加固，待位移穩(wěn)定加固方可續(xù)施工。2.4.2坡