毕业设计（论文）-御园三期项目基坑支护设计(38页).docx

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1、-毕业设计（论文）-御园三期项目基坑支护设计-第 34 页御园三期项目基坑支护设计摘 要二五年三月，受新疆君豪乌五同城房地产有限公司的委托，某设计院对其拟建的新疆君豪青湖板块西10地块项目进行岩土工程勘察。拟建场地位于五家渠南部，南距安宁渠4.8km，西邻乌五公路，现101团3连 耕地及部分居民地内。拟建建筑包括：高层建筑15幢l#15# (地上均为34层，预计埋深-5.0m，带一层地下室，框剪结构，筏形基础）；商业建筑16幢S1#S16# (地上2层，预计基础埋深-2.0m,不带地下室，拟采用框架结构，独立柱基础）； 幼儿园1幢16# (地上3层，预计基础埋深-2.0m,不带地下室，拟采用框

2、架结构， 独立柱基础地下车库部分（预计基础埋深-6. 5m，框架结构，独立柱基础）总建筑面积约38万m2。根据工程的特点和场地条件，本次勘察主要釆用机械钻探的方式，并结合少量人工探井的方式施工。勘探点沿拟建建筑呈网格状布设，配合相关室内试验等手段，查明场地的岩土工程条件。本基坑工程重要性等级为一级，场地复杂程度等级为二级。地基复杂程度等级重要性等级根据基坑深度和重要性为二级，为确保土方开挖、周边建筑物和市政设施的安全，需釆取临时性支护。基坑支护釆用的两种不同的支护方式，主要为土钉墙内支撑，也设置了钢板桩支撑，不同地段设置了不同道数的支撑。钢板桩在基坑支护中具有墙身强度高、刚度大，材料可以回收利

3、用，施工速度快等优点，因此在基坑支护中得到了广泛应用。在基坑工程实践中周边围护结构形成了多种成熟的类型，每种类型在适用条件、工程经济性和工期等方面各有侧重，且周边围护结构形式的选用直接关系到工程的安全性、工期和造价，而对于每个基坑而言，其工程规模、周边环境、工程水文地质条件以及业主要求等也各不相同，因此在基坑周边围护结构设计中需根据每个工程特性和每种围护结构的特点，综合考虑各种因素，合理选用周边围护结构类型。本设计详细对基坑支护进行了说明和计算，内容包括工程概况描述、基坑支护方案的选择、支护结构设计与计算、基坑稳定性验算、基坑止水降水设计、施工组织设计、基坑施工监测。关键词： 新疆御园三期项目

4、，基坑支护设计，钢板桩加内支撑，土钉墙支撑 Design of Foundation Pit Support for Yuyuan Phase Project ABSTRACTMarch 2015, proposed by Xinjiang Jun Hao Wu Wu City Real Estate Co., Ltd., we started a geotechnical investigation of Xinjiang Junhao the West 10 Green Lake section project.The proposed site is located in the sou

5、th of the Wujia canal, 4.8 kilometers south of the Anning cannal, west of Wu Wu road, is now 101 group 3 with arable land and some residential areas. The proposed buildings include: 15 high-rise buildings l# 15 # (34 floors above ground, projected Foundation buried depth is -5.0m, with a layer of ba

6、sement, frame shear structure, raft foundation); commercial buildings 16 S1 # S16 # (2 floors above ground, projected Foundation buried depth is -2.0m, without basement, frame structure, independent pillar foundation); 1 kindergarten 16# (3 floors above the ground, projected Foundation buried depth

7、is -2.0m, without basement, frame structure, independent column base underground garage part (projected Foundation buried depth is -6.5m, frame structure, independent column foundation) with a total construction area of about 380,000 m2.According to the characteristics of the project and site condit

8、ions, this survey mainly uses mechanical drilling, combined with a small amount of manual drilling. The exploration site along the proposed building was grid-like layout, with the relevant indoor test and other means to identify the geotechnical conditions of the site.The importance level of the fou

9、ndation pit is level 1; complex is level 2. According to the depth and importance of the foundation pit, the classification level of the foundation complexity is level 2. For the safety of earth excavation, surrounding buildings and municipal facilities, temporary pit support is needed. The two kind

10、s of support methods of the foundation pit support are mainly supported by the soil nailing wall, and the support of the steel sheet pile is also set. The support of the different road number is set in different sections, and the width of the pit is 17.8m , The general section of the foundation pit

11、support width of 11.8 meters. Stopping the use of cement mixing pile to make water curtain. The steel sheet pile has the advantages of high strength, high rigidity, material recovery and construction speed in foundation pit support, so it is widely used in foundation pit support.The design of the fo

12、undation is described and calculated in detail, including the description of the project, the selection of the foundation pit support scheme, the design and calculation of the supporting structure, the stability of the foundation pit, the design of the foundation water stop and the design of the wat

13、er Construction monitoring of foundation pit.Keywords: Xinjiang Yuyuan Park three phases project, Foundation pit support design, steel plate piles plus internal support, soil nailing walls目 录1 工程地质资料11.1 工程概况11.2 设计依据11.3 工程地质及水文地质11.3.1 气象特征21.3.2 地层分布及描述21.3.3 场地水文地质条件32 支护体系方案选择42.1基坑设计要求42.2基坑工程

14、设计原则与安全等级52.3支护方案的比较和确定82.3.1基坑特点82.3.2 支护方案的确定93基坑围护结构的设计与计算113.1 土压力计算简述113.1.1 郎肯理论适用条件：113.2 北区土钉墙支护设计123.2.1 土压力计算123.2.2 土钉参数设计133.2.3 土钉墙稳定性计算173.3 南区土钉墙支护计算203.3.1 南区土压力计算203.3.2 土钉参数设计213.3.3 土钉墙稳定性计算254 抗渗流计算285 降水设计306 施工组织设计316.1 降水、排水316.1.1降水的必要性316.1.2降水方案选择326.1.3井点降水施工326.2施工前准备336.

15、2.1土方开挖质量要求336.2.2成品保护336.2.3土方开挖注意事项336.2.4基坑开挖安全、文明施工措施346.3土钉墙支护工艺356.4施工监测376.4.1地下水位观测376.4.2 支护结构的监测376.4.3 周边建筑物监测386.5质量保证体系及措施386.5.1质量管理制度与措施386.5.2施工安全措施406.5.3环境保护及文明施工措施411 工程地质资料1.1 工程概况二五年三月，受新疆君豪乌五同城房地产有限公司的委托，某设计院对其拟建的新疆君豪青湖板块西10地块项目进行岩土工程勘察。拟建场地位于五家渠南部，南距安宁渠4.8km，西邻乌五公路，现101团3连 耕地及

16、部分居民地内。拟建建筑包括：高层建筑15幢l#15# (地上均为34层，预计埋深-5.0m，带一层地下室，框剪结构，筏形基础）；商业建筑16幢S1#S16# (地上2层，预计基础埋深-2.0m,不带地下室，拟采用框架结构，独立柱基础）； 幼儿园1幢16# (地上3层，预计基础埋深-2.0m,不带地下室，拟采用框架结构， 独立柱基础地下车库部分（预计基础埋深-6. 5m，框架结构，独立柱基础）总建筑面积约38万m2。本次勘察外业于2015年3月9日进场，3月22日结束，内业资料于2015年3 月28日完成。1.2 设计依据本次基坑支护工程设计遵循下列技术标准和依据：岩土工程勘察规范（GB5002

17、1-2001) (2009年版）；高层建筑岩土工程勘察规范（JGJ72-2004)；湿陷性黄土地区建筑规范（GB50025-2004)；建筑基坑支护技术规程（JGJ120-2012)；建筑粧基技术规范（JGJ94-2008)；土工试验方法标准（GB/T50123-1999)；建筑抗震设计规范（GB50011-2010)；建筑地基基础设计规范（GB50007-2011)；建筑地基处理技术规范（JGJ79-2012)；工程地质手册（第四版）；建筑工程地质钻探技术标准（JGJ89-92)；新疆实施国家20012004(岩土土程)系列规范细则（XJJ035 2006)；该地区的地质，地貌数据与资料；临

18、近建筑物的岩土工程勘察报告；1.3 工程地质及水文地质五家渠属于乌鲁木齐山前拗陷带和准噶尔台地之间的一部分，东、东南、南依次以八一东干排洪沟、八一水库浸没线、八一分支外排沟接南大渠、老龙河、猛进 水库东坝保护带、猛进水库浸没线、场界沟为界，与米泉市接壤;南端突出部分东以场界沟、南以和平渠东一支渠、西以和平渠为界，与乌鲁木齐市为邻;西南、西、北依次以乌五公路路南、师直引水渠、头屯河、二屯枯沟、邓家大沟、望杆子至北沙窝到白家海子南端、沿青草岭至黄家梁到老龙河的昌吉与米东区的界点为界，与昌吉市相连。拟建场区地面水主要来源为头屯河水，乌鲁木齐河及东山水系。本区地下水以水平径流补给，侧向补给为主，各含水

19、层组的岩性结构，径流条件，控制了不同补给途径量的大小。由南而来的乌鲁木齐河、头屯河及受古牧地隆起而折向西北的东山水系在该地区相汇渗入补给地下水，所以该地区地下水储量比较丰富。1.3.1 气象特征五家渠地处欧亚大陆中心，沙漠边缘，属典型的大陆性气候。其特点是：降水稀少，蒸发强烈，气候干旱；光照充足，热量丰富；冬季严寒，夏季炎热；气温的年较差、日较差大。据该区气象站提供的20年气象资料，该地区多年年平均气温5.7C，年平均最高气温7.7C，最低气温-4. 3C;年极端最高气温43.8C,极 端最低气温_42. 2C。历年平均降水131.2mm, 最高年降水量190.6mm，最低年降水 70.8mm

20、。全年蒸发量2262.4mm，相对湿度5060%。历年积雪厚度17cm，年最大降雪量为27cm。标准冻土深度1. 5m。1.3.2 地层分布及描述勘察区分布的地层主要为：耕土、粉土、粉土、-1粉质粘土、粉土、 -1粉细砂、圆砾、-1中粗砂、-2粉土。现描述如下：第层耕土：黄褐色灰黑色，厚度0.51.1m,场地均有分布，可见大量植物根系、塑料薄膜等，局部地段可见薄层人工填土。 稍湿松散第层粉土：土黄色黄褐色，该层层顶埋深0.51.1m，层厚3.95.1m,场 地均有分布，刀切面较粗糙，孔隙发育。,捻摸感觉有细颗粒，有轻微粘滞感，干强 度低，韧性低，无光泽反应，摇振反应中等。该层偶夹有粉细砂透镜体

21、，厚度在 0.30.5m。稍湿-湿稍密-中密第层粉土：土黄色黄褐色灰黑色，该层顶埋深5.06.0m，层厚8.08.8m，场地均有分布，刀切面较粗糙，捻摸感觉有细颗粒，有轻微粘滞感，干强度 低，韧性低，无光泽反应，摇振反应中等。局部夹粉质粘土、粉细砂夹层或透镜体。湿-饱和稍密第-1层粉质粘土：黄褐色灰黑色，该层层顶埋深5. 410. 0m，层厚0.52.1m，局部缺失，湿土粘手，干燥后较|剥落，能搓成小于2mm的土条，刀切面稍光滑，切面规则，干强度中等，韧性中等。钻探过程中该层出现钻杆自沉现象。湿-饱和软塑-可塑第层粉土：土黄色灰褐色，该层顶埋深13.214.0m,层厚6.212.7m, 场地均

22、有分布，刀切面较粗糙，捻摸感觉有细颗粒，有轻微粘滞感，干强度低，韧性低，无光泽反应，摇振反应中等。局部夹粉质粘土、粉细砂。湿-饱和中密-冲密第-1层粉细砂：青灰色，该层层顶埋深14.722.5m，层厚0.94.7m，该层 在场地内局部出现，级配不良，颗粒大小均匀，矿物成分以石英、长石、云母等为 主。饱和中密-密实第层圆砾：青灰色，该层顶埋深18.825.7m，此层未揭穿，最大可见厚度 为15.5m，该层在场地内均有分布。骨架颗粒交错排列，大部分连续接触；颗粒磨度一般，呈亚圆形、圆形；母岩成分以硬质沉积岩、变质岩为主；骨架颗粒风化 程度为微风化；一般粒径525mm，最大粒径4050mm，级配良好

23、，骨架颗粒占 60%左右，充填物以中粗砂、粉细砂为主。局部夹有中粗砂或粉土透镜体。饱和中密密实第-1层中粗砂：青灰色，该层顶埋深21.529.8m,层厚0.83.2m，该层在 场地内呈不连续分布，局部缺失，级配一般，颗粒大小不均匀，主要成份以石英、 长石为主，含少量砾石。饱和中密第-2粉土：土黄色黄褐色，该层层顶埋深19.029.8m，层厚0.83.2m, 在场地内呈不连续分布，局部缺失，刀切面较粗糙，捻摸感觉有细颗粒，有轻微粘 滞感，干强度低，韧性低，无光泽反应，摇振反应中等。饱和中密-密实1.3.3 场地水文地质条件本次现场勘察最大勘探深度35.0m范围内，可见地下水出露，根据现有资料，地

24、下水有两层。第一层为上层滞水，埋深在-5.4m-6.0m,补给源主要以周围农田灌概，大气降水及周围农用灌溉渠为主，水位变幅在1.52.0m;第二层为第四系孔隙潜水，水位埋深在-9.2-11.5m,含水层赋水丰富，涌水量较大，补给源主要 为上游侧向径流补给和临近猛进水库渗透补给，次为大气降水和灌溉渗透补给，以地下潜流方式向下游排泄，水位变幅在0.51.0m。地下水位流向：由南向北流动。根据临近金科亚中机电城及新疆西域国际农产品交易中心和金科五家渠项目 5#、6#地块勘察资料：金科亚中机电城及新疆西域国际农产品交易中心场地测得 2014年地下水位埋深在-2.6-3.8m,地下水位变幅在0.51.0

25、m;金科五家渠项目 5#、6#地块场地测得2013年第一层地下水位埋深在-1.0m-2.2m，并发现第二层地 下水埋深在-19.0m-24.2m，地下水位变幅在0.51.0m。地下水位受气候、季节及周边地区农田灌溉影响。分析地下水位近两年的下降：原因一是由于拟建场地由南向北灌溉农用渠停止使用，减少渠道下渗的水源补给；二是由于拟建场地周边有多个基坑工程实施降水措施。2 支护体系方案选择2.1基坑设计要求在开展基坑工程的总体方案设计吋，应首先对基坑工程在安全性、周边环境保护以及技术经济方面的要求进行充分研究，基坑支护结构方案设计也应利于节约资源、符合可持续发展的要求，实现综合的经济和社会效益。基坑

26、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

27、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。一般较刚性的支护结构，如钢板桩、挡土桩、连续墙加内支撑体系，其位移较小，可控制在30mm之内，对于土钉支护，地质条件较好，且釆用超前支护、预应力锚杆等加强措施后可控制较小位移外，一般会大于30mm基坑支护是一种特殊的结构方式，具有很多的功能。1安全性要求深基坑工程涉及到岩土工程、结构力学、工程结构、工程地质和施工技术等专业知识，是一项综合性很强的学科。由于影响基坑工程的不确定性因素众多，基坑工程

28、又是一项风险性很大的工程，稍有不慎就能酿成巨大的工程事故。因此，确保基坑工程的安个是总体方案设计的首要目标。应结合工程当地的施工经验与技术能力进行具体分析，选取成熟、可靠的总体设计方案；设计时确保满足规范与工程对支护结构的承载能力、稳定性与变形计算(验算）的要求；并对施工工艺、挖土、降水等各环节进行充分的研究和论证，选择工程当地成熟、可靠的施工方案，降低基坑工程的风险。2环境保护要求我国大型基坑工程主要集中于沿海、沿江经济发达地区，工程场地周边一般都分布有建 (构）筑物、地下管线、市政道路等环境保护对象。当基坑邻近轨道交通设施、保护建筑、共同管沟等敏感而重要的保护对象时，环境保护要求更为严格。

29、当基坑周边存在环境保护对 象时，要在充分了解环境保护对象的保护要求与变形控制要求的基础上，使基坑的变形能满足环境保护对象的变形控制要求，必要时在基坑内、外采取适当的加固与加强措施，减小坑内支护结构的变形。 3. 技术经济性要求基坑工程多采用临时性的支护结构，在确保基坑工程安个性与变形控制要求的前提下， 尽可能地降低基坑工程造价，是设计人员必须关注的重要问题。不同的基坑工程总体方案对工程工期会有较大的影响，对项目开发所产生的经济性差异也不容忽视。对于某些项目，不 同设计方案引起工期变化对于项目开发的经济性影响甚至会超过方案的直接工程量差异。基坑支护应满足下列功能基本要求：1 保证基坑周边建（构）

30、筑物、地下管线、道路的安全和正常使用；2 保证主体地下结构的施工空间。支挡式结构的构件应按各设计工况内力和支点力的最大值进行承载力计算。替换锚杆或支撑的主体地下结构构件应满足各工况下的承载力、变形及稳定性要求。对采用水平内支撑的支撑式结构，当不同基坑侧壁的支护结构水平荷载、基坑开挖深度等不对称时，应分别按相应的荷载及开挖状态进行支护结构计算分析。2.2基坑工程设计原则与安全等级基坑工程总体方案设计应采取合理、有效的支护结构型式与技术措施以控制工程造价和 实现工期目标，必要时，对于技术上均可行的多个设计方案，应从工程量、工期、对主体建筑的影响等各角度进行定性、定量的分析和对比，以确定最适合的方案

31、。在工程量方面，一般应综合比较支护结构的工程费用、土方开挖、降水与监测等工程费用以及施工技术措施费；在工期方面，应比较工期的长短及由其带来的经济性差异；基坑设计方案对主体建筑的影响方而，主要考虑不同基坑围护结构占地要求而影响主体结构建筑面积，以及对主体结构的防水、承载能力等方面的影响。基坑周边的围护结构直接承受基坑施工阶段侧向土压力和水压力，并将此扭力传递到支撑体系。在需采取隔水措施的基坑工程中，当周边围护结构不具备自防水作用时，需在支护结构外侧另行设置隔水帷幕。周边围护结构和隔水帷幕共同形成基坑周边支护体系。在基坑工程实践中周边围护结构形成了多种成熟的类型，每种类型在适用条件、工程经济性和工

32、期等方面各有侧重，且周边围护结构形式的选用直接关系到工程的安全性、工期和造价，而对于每个基坑而言，其工程规模、周边环境、工程水文地质条件以及业主要求等也各不相同，因此在基坑周边围护结构设计中需根据每个工程特性和每种围护结构的特点，综合考虑各种因素，合理选用周边围护结构类型。常用基坑周边围护结构类型：土钉墙；水泥土重力式围护墙；地下连续墙；灌注桩排桩围护墙；型钢水泥土搅拌墙；钢板桩围护墙。表2.1 侧壁安全等级及重要性系数安全等级破坏后果重要性系数一级支护结构破坏、土体失稳对基坑周边环境及地下结构影响很严重1.10二级支护结构破坏、土体失稳对基坑周边环境及地下结构影响很一般1.00三级支护结构破

33、坏、土体失稳对基坑周边环境及地下结构影响很不重0.90根据勘察报告，本基坑安全等级属于一级基坑表2.2 围护墙体的类型及其特点围护类型适用性优缺点水泥土搅拌桩围护墙各种成因的饱和软粘土，包括淤 泥，淤泥质土，粘土和粉质粘土基坑开挖深度 7m，坡顶有道路、建筑物重要管线等变形控制要求较严。1、噪声和振动小，就地浇制施工，对周围环境 影响小；2、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、旋喷桩等方法中选用 适当方法解决防水问题；3、整体刚度较差，不适合兼作主体结构；基坑支护体系由两部分组成，一是围护墙，还有就是内支撑或土层锚杆。作用在 挡墙上的水、土压力可以由内支撑有效的传递

34、和平衡，也可以由坑外设置的土锚维持其平衡，它们还能减少支护结构的位移。内支撑可以直接平衡两端围护墙上的所受的侧压力，受力合理、安全可靠、易于控 制围墙的变形，虽然内支撑的设置给基坑内挖土带来不便，但是可以通过换撑加以解决 用土锚拉结围护墙，坑内施工无任何阻挡，有利于提高施工效率，但是在软土地区 土锚的变形难以控制。在土质较好的地区，应发展土锚。在软土地区，以及建筑物密集 的城市中，为了便于控制围护墙的变形，应以内支撑为主。支撑系统按其材料可以分为钢管支撑、型钢支撑、钢筋混凝土支撑。一般情况 下应该优先选择钢结构支撑。表2.3 支护结构的类型及其特点材料优点缺点钢结构自重小，安装拆除方便；可重复

35、利用可以做到随挖随撑，并可施加预紧力，有 利于控制变形。整体刚度差，安装节点多，容易造成节点 变形与钢结构支撑变形，进而造成基坑过大水 平位移。现浇钢筋混凝土刚度大，变形小；施工方便，整体性好；适用于各种复杂平面形状的基坑，灵活多变；节点可靠。自重大，材料不能重复利用，安装养护和 拆除需要较长工期，爆破拆除产生噪声，振动， 碎块飞出等危险。2.3支护方案的比较和确定2.3.1基坑特点依据现场工程地质条件、临近地面地下环境、基坑开挖深度等得出基坑具有以下特点1.基坑开挖深度范围内土层条件较好；2.场地地下水位较高，设计时取静止水位地面下m计算。根据本工程的特点，设计时此基坑有可能釆用的几种围护形

36、式：复合土钉墙+止水帷幕优点：不占独立工期，施工快捷；设备简单，操作方便，材料用量和工程量小，经济效果好。缺点：稳定性和变形依赖于锚的效果。(2)釆用排桩围护中的钢板桩支护形式作为挡土结构优点：钢板桩施工容易、造价较低，当作为围护墙时强度刚度大、抗弯能力强、变 形相对较小。钢板桩可以回收利用，适用于短期支护，施工有利于组织、方便、工期短，目前此种技术比较成熟。另设深层水泥搅拌桩为止水帷幕时有好的防水效果，同时也起到了挡土的作用，比较经济。缺点：不能有效地形成止水帷幕，此基坑含水丰富，如果不能止水在部分地段容易形成流沙现象。2.3.2 支护方案的确定拟建建筑中高层建筑15幢l#15# (地上均为

37、34层，预计埋深-5.0m，带一层地下室，框剪结构，筏形基础）；可采用土钉墙复合支护结构。复合土钉墙主要有土钉墙+预应力锚杆（索）、土钉墙+隔水帷幕和土钉墙+微型粧三种常用形式。由于复合土钉墙是土钉墙基本形式与其它围护结构的组合，因此土钉墙基本形式的特点和适用条件同样适用于复合土钉墙。从地勘报告来看，本区地下水以水平径流补给，侧向补给为主，各含水层组的岩性结构，径流条件，控制了不同补给途径量的大小。由南而来的乌鲁木齐河、头屯河及受古牧地隆起而折向西北的东山水系在该地区相汇渗入补给地下水，所以该地区地下水储量比较丰富。本例中适用复合土钉墙+隔水帷幕。土钉墙+隔水帷幕的围护形式在基坑周边设置封闭的

38、隔水帷幕，可防止坑内降水对坑外环境产生影响。同时隔水帷幕对坑壁土体具有预加固作用，有利于坑壁的稳定和控制基坑变形。该围护形式适用于地下水位丰富，周边环境对降水敏感的工程，以及土质较差，基坑开挖较浅的工程。土钉墙特点：(1)合理利用土体的自稳能力，将土体作为支护结构不可分割的部分，结构合理；(2)结构轻型，柔性大，有良好的抗震性和延性，破坏前有变形发展过程。(3)密封性好，完全将土坡表面覆盖，没有裸露土方，阻止或限制了地下水从边坡表面渗出，防止了水土流失及雨水、地下水对边坡的冲刷侵蚀；(4)土钉数量众多靠群体作用，即便个别土钉有质量问题或失效对整体影响不大。有研究表明：当某条土钉失效时，其周边土

39、钉中，上排及同排的土钉分担了较大的荷载；(5)施工所需场地小，移动灵活，支护结构基本不单独占用空间，能贴近已有建筑物开挖，这是桩、墙等支护难以做到的，故在施工场地狭小、建筑距离近、大型护坡施工设备没有足够工作面等情况下，显示出独特的优越性；(6)施工速度快。土钉墙随土方开挖施工，分层分段进行，与土方开挖基本能同步，不需养护或单独占用施工工期，故多数情况下施工速度较其它支护结构快；(7)施工设备及工艺简单，不需要复杂的技术和大型机具，施工对周围环境干扰小；(8)由于孔径小，与桩等施工方法相比，穿透卵石、漂石及填石层的能力更强一些；且施工方便灵活，开挖面形状不规则、坡面倾斜等情况下施工不受影响；(

40、9)边开挖边支护便于信息化施工，能够根据现场监测数据及开挖暴露的地质条件及时调整土钉参数，一旦发现异常或实际地质条件与原勘察报告不符时能及时相应调整设计参数，避免出现大的事故，从而提高了工程的安全可靠性；(10)材料用量及工程量较少，工程造价较低。据国内外资料分析，土钉墙工程造价比其它类型支挡结构一般低1/31/5。图2.1 基坑开挖示意图3基坑围护结构的设计与计算3.1 土压力计算简述土压力是指土体作用在围护墙上的侧向土压力，在基坑工程问题中是一个重要的设计参数。通常是由土的自重和地面荷载产生的。土压力的大小与土的密度、土的抗剪强度、支护结构侧向变形的条件以及墙与土界面上的摩擦力等因素有关。

41、根据桩墙的变位情况，作用在围护墙墙背上的土压力可分为静止土压力、主动土压力、被动土压力。其定义分别为：静止土压力：指墙体未产生变位前作用在墙背上的土压力。其相应的土压力系数称为静止土压力系数。静止土压力可以根据直线变形体无侧向变形理论 或近似方法求得，土体内相应的应力状态称为弹性平衡状态。主动土压力：指围护墙产生离开土体方向的位移时作用在墙背上的土压力。其相应的土压力系数称为主动土压力系数。表示。此时土体内相应的应力状态称为主动极限平衡状态。被动土压力：指围护墙产生向着土体方向的位移时作用在墙背上的土压力。其相应的土压力系数称为被动土压力系数，表示。此时土体内相应的应力状态称为 被动极限平衡状

42、态。目前关于基坑支护体系主动区土压力计算方法很多，可分为刚性支护结构土压力和柔性支护结构土压力计算两类。常用的计算方法如下：（1）极限平衡理论为基础的土压力理论。有代表性的是早期建立的利用滑楔理论推导出的库仑理论（Coulomb，1773）和由极限平衡理论推导出的朗肯理论（Rankine 1857）（2）建立在实测和模型试验基础上的土压力计算方法。研究表明，土压力是位移、时间、土体强度指标的函数。（3）数值计算分析方法。它是随着计算机技术的发展而发展起来的土压力计算方法。3.1.1 郎肯理论适用条件： 1.挡土墙的墙背竖直光滑；2.挡土墙后填土表面水平。（1）各种土的主动土压力计算公式合算：

43、（3.1）分算： （3.2）备注： 主动土压力系数， ；主动土压力； 墙后填土的重度，；计算点离填土表面的深度，；粘性土的粘聚力，。（2）各种土的被动土压力计算公式合算 （3.3）分算 （3.4）备注： 被动土压力系数，；被动土压力；墙后填土的重度，；计算点离填土表面的深度，；粘性土的粘聚力，。3.2 北区土钉墙支护设计3.2.1 土压力计算表3.1 土层设计计算参数土层 （重度） （层厚）摩擦角 （。）粘聚力 （kPa） 耕土181.11050.708.381.4211.91粉土19.844.320.820.50.4828.272.1059.37粉土21.422.217.516.50.5424.181.8644.96粉质粘土20.011.617.820.50.5329.881.8856.17由勘察资料可知，根据基坑开挖深度、坑底以下土体渗透性系数及水位可知，第1-3层土采用水土合算来计算水土压力，第4层土选用水土分算计算水土压力，选择计算至第4层土下表面，基坑深度6.1m，q=20kpa，根据勘察资料，出于安全考虑，地下水位取地表以下5.4m处。（1） 主动土压力计算 （3.5） （3.6）