基坑支护设计(毕业论文)

摘要

近年来随着经济的发展，社会的进步，城市化进程的加快，高层建筑和市政工程大量涌现。高层建筑的建造、大型市政设施的施工及大量地下空间的开发，必然会有大量的深基坑工程产生。建筑物高度越高，其埋置深度也越深，相应的对基坑工程的要求也就越高。深基坑支护结构的设计、施工、监测等是近年来经常遇到的技术难题。深基坑支护不仅要求确保边坡的稳定，而且要满足变形控制要求，保证基坑内正常作业安全，而且要防止基坑及坑外土体移动，保证基坑附近建筑物、道路、管线的正常运行。为了满足如今建筑物的支护，基坑工程也在朝更大、更深的要求迈进。本设计主要是对某科技楼工程基坑支护结构进行设计，首先要确保周围建筑物、道路、管线等的正常安全使用，同时要求围护结构的稳定性好，沉降位移小。设计主要采用的支护方式是钻孔灌注桩和土钉墙两种，同时，钻孔灌注桩采用的内支撑形成支护体系。基坑降水主要在基坑周围设置降水井，采用集水明排法降水方案。设计最后针对支护和降水方案，对基坑施工工艺及基坑监测进行了大致说明。

关键词：深基坑；钻孔灌注桩；土钉墙；降水；施工；监测

基坑支护设计(毕业论文)

Abstract

In recent years, with economic development , social progress , urbanization , and high-rise buildings and public works in large numbers . Construction , construction of large municipal facilities to develop high-rise buildings and a large underground space , there must be a lot of deep excavation produced . The higher the building height , the depth of its buried deeper , corresponding to the requirements of the higher excavation . Deep excavation structural design, construction , monitoring and other technical problems are often encountered in recent years . Deep excavation requires not only ensure the stability of the slope, but also to meet the requirements of distortion control , to ensure the normal operation of the pit safety , but also to prevent the soil pit and pit outside move to ensure pit near buildings, roads, pipelines normal operation. In order to meet today shoring, excavation of the building is also moving in a larger , deeper demands forward. This design is a science and technology building project excavation structure design, first make sure that the surrounding buildings , roads, pipelines and other normally safe to use , while retaining structure requires good stability , a small settlement displacement . Supporting manner designed primarily uses two bored and soil nail wall , while using the support form Bored supporting system . The main setting precipitation pit dewatering wells around the pit , using the method of precipitation scheme catchment next row . Finally, supporting the design and precipitation scheme of excavation pit monitor the construction process and were generally described.

Keywords : deep excavation ; bored ; soil nail wall ; precipitation ; construction ;

monitoring

基坑支护设计(毕业论文)

第1章前言 ........................................................................................................................... 3

1.1 基本技术要求 ......................................................................................................... 4

1.1.1设计的基本技术要求 .................................................................................... 4 1.1.2 施工的基本技术要求 ................................................................................... 5 1.2基坑工程设计 .......................................................................................................... 5

1.2.1设计依据 ...................................................................................................... 5 1.2.2设计内容 ...................................................................................................... 5 1.2.3计算理论 ....................................................................................................... 6 1.3 本设计内容 ............................................................................................................ 6 第2章设计方案的综合说明 ................................................................................................. 7

2.1概述 ........................................................................................................................ 7

2.1.1工程概况 ...................................................................................................... 7 2.1.2环境条件概况 ............................................................................................... 7 2.1.3工程地质条件 ............................................................................................... 7 2.1.4地下水情况 .................................................................................................. 8 2.1.5基坑侧壁支护结构安全等级及重要性系数 .................................................... 8 2.2 基坑支护方案 ......................................................................................................... 8

2.2.1基坑支护方案选择的依据............................................................................. 8 2.2.2基坑支护方案选择 ........................................................................................ 9 2.2.3 基坑支护方案说明 ...................................................................................... 10 2.3 地下水控制方案 .................................................................................................... 12 第3章基坑支护结构设计计算书 ........................................................................................ 13

3.1地质设计参数 ........................................................................................................ 13

3.1.2 计算区段划分 ............................................................................................. 13 3.1.3计算方法 ..................................................................................................... 14 3.1.4土压力系数计算 .......................................................................................... 14 3.2 ABCD段支护结构设计 ........................................................................................... 14

3.2.1土层分布 .................................................................................................... 14 3.2.2 土层侧向土压力计算主动土压力 ............................................................... 15 3.2.3土压力合力及作用点 .................................................................................. 16 3.2.4嵌固深度的确定 ......................................................................................... 17

............................................................................................. 18

3.2.5最大弯矩计算

3.2.6稳定性验算 ................................................................................................ 20 3.2.7配筋计算 .................................................................................................... 21 3.2.8支撑结构设计计算 ..................................................................................... 23 3.3 BCFE段支护结构设计 ........................................................................................... 26

3.3.1土钉设计 .................................................................................................... 26 3.3.2稳定性验算 ................................................................................................ 32 3.3.3面层设计 ..................................................................................................... 34

第4章地下水控制方案 ....................................................................................................... 34

4.1 基坑降排水作用及方法 ........................................................................................ 34 4.2降水方法的依据 .................................................................................................... 34 4.3降水设计 ............................................................................................................... 35

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4.4基坑突涌稳定性验算 ............................................................................................. 37 第5章 施工 ....................................................................................................................... 39

5.1基坑土方施工工艺及要求 ...................................................................................... 39 5.2钻孔灌注桩的施工工艺.......................................................................................... 40 5.3冠梁施工工艺 ........................................................................................................ 42 5.4内支撑施工工艺 .................................................................................................... 43 5.5土钉墙施工工艺 .................................................................................................... 45 第6章基坑施工监测 .......................................................................................................... 48

6.1监测目的 ............................................................................................................... 48 6.2监测要求 ............................................................................................................... 49 6.3监测原则 ............................................................................................................... 49 6.4基坑监测项目选择依据及监测内容 ....................................................................... 49 6.5监测实施 ............................................................................................................... 50

6.5.1周围环境的监测 .......................................................................................... 50 6.5.2支护桩位移与沉降监测 ............................................................................... 50 6.5.3测量精度 .................................................................................................... 52 6.5.4仪器设备 .................................................................................................... 53 6.5.5测量周期 .................................................................................................... 53 6.5.6预警报告 .................................................................................................... 53 6.5.7信息反馈 ........................................................................................................... 54 第7章 电算 ....................................................................................................................... 55

7.1 AB段内支撑电算 .................................................................................................. 55

7.1.1 支护方案 ................................................................................................... 55 7.1.2 支护信息 ................................................................................................... 55 7.1.3设计结果 .................................................................................................... 58 7.1.4稳定性验算 ................................................................................................ 62 7.1.5 隆起量的计算 ............................................................................................ 65 7.1.6嵌固深度计算 ............................................................................................. 66 7.2土钉墙电算 ........................................................................................................... 67

7.2.1设计项目: .................................................................................................. 67 7.2.2 设计结果 ................................................................................................... 69 7.2.3 喷射混凝土面层计算 ................................................................................. 71

第8章 翻译 ....................................................................................................................... 73

Reinforced Concrete................................................................................................... 73 2.2 Earthwork ............................................................................................................... 75 2.3 Safety of Structures .................................................................................................. 77 8.1钢筋混凝土 ........................................................................................................... 80 8.2土方工程 ............................................................................................................... 81 8.3结构的安全度 ........................................................................................................ 82 致谢 .................................................................................................................................... 85 参考文献 ............................................................................................................................. 86

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第1章前言

随着经济的发展，人们生活水平的提高，人类对生活环境的要求越来越高，尤其在中国这样人口大国，人口基数比较大，增长的比较快。我们国家的土地面积是有限的，我们要生存必须要留出大部分的土地种植农作物，以供应我们日常生活的需要，所以我们的住宅地的面积是相当的少。为了解决我们的住房问题和一些其他的问题，我们必须要建大量的高层建筑和市政工程。高层建筑的建造、大型市政设施的施工及大量地下空间的开发，必然会有大量的深基坑工程产生。基坑工程的最基本作用是为了给地下工程的顺利施工创造条件。 深基坑工程的特点

(1) 基坑支护体系是临时结构，安全储备较小，具有较大的风险性。基坑工程施工过程中应进行监测，并应有应急措施。在施工过程中一旦出现险情，需要及时抢救。 在开挖深基坑时候注意加强排水防灌措施，风险较大应该提前做好应急预案。

(2) 基坑工程具有很强的区域性。如软粘土地基、黄土地基等工程地质，水文地质条件不同的地基中基坑工程差异性很大。同一城市不同区域也有差异。基坑工程的支护体系设计与施工和土方开挖都要因地制宜，根据本地情况进行，外地的经验可以借鉴，但不能简单搬用。

(3) 基坑工程具有很强的个性。基坑工程的支护体系设计与施工和土方开挖不仅与工程地质水文地质条件有关，还与基坑相邻建（构）筑物和地下管线的位置、抵御变形的能力、重要性，以及周围场地条件等有关。有时保护相邻建（构）筑物和市政设施的安全是基坑工程设计与施工的关键。这就决定了基坑工程具有很强的个性。因此，对基坑工程进行分类、对支护结构允许变形规定统一标准都是比较困难的。

(4) 基坑工程综合性强。基坑工程不仅需要岩土工程知识，也需要结构工程知识，需要土力学理论、测试技术、计算技术及施工机械、施工技术的综合。

(5) 基坑工程具有较强的时空效应。基坑的深度和平面形状对基坑支护体系的稳定性和变形有较大影响。在基坑支护体系设计中要注意基坑工程的空间效应。土体，特别是软粘土，具有较强的蠕变性，作用在支护结构上的土压力随时

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间变化。蠕变将使土体强度降低，土坡稳定性变小。所以对基坑工程的时间效应也必须给予充分的重视。

(6) 基坑工程是系统工程。基坑工程主要包括支护体系设计和土方开挖两部分。土方开挖的施工组织是否合理将对支护体系是否成功具有重要作用。不合理的土方开挖、步骤和速度可能导致主体结构桩基变位、支护结构过大的变形，甚至引起支护体系失稳而导致破坏。同时在施工过程中，应加强监测，力求实行信息化施工。

(7) 基坑工程具有环境效应。基坑开挖势必引起周围地基地下水位的变化和应力场的改变，导致周围地基土体的变形，对周围建（构）筑物和地下管线产生影响，严重的将危及其正常使用或安全。大量土方外运也将对交通和弃土点环境产生影响。

1.1 基本技术要求

1.1.1设计的基本技术要求 1.安全可靠

基坑工程的作用是为地下工程的敞开开挖施工创造条件，首先必须确保基坑工程本体的安全，为地下结构的施工提供安全的施工空间；其次，基坑施工必然会产生变形，可能会影响周边的建筑物、地下构筑物和管线的正常使用，甚至会危及周边环境的安全，所以基坑工程施工必须要确保周围环境的安全。 2.经济合理

基坑支护体系主要作为一种临时性结构，在底下结构施工完成后即完成使命，因此在确保基坑本体安全和周边环境安全的前提条件下，尽可能降低工程费用，要从工期、材料、设备、人工以及环境保护等多方面综合研究经济合理性。 3.技术可行

基坑支护结构设计不仅要符合基本的力学原理，而且要考虑到经济，以及施工技术的限制，以便于工程的顺利施工。 4.施工便利

基坑的作用既然是为地下结构的施工提供空间，就必须在安全可靠、经济合理的原则下，最大限度地满足施工便利的要求，尽可能采用合理的支护方案减少对施工的影响，以及施工过程中对周边的建筑物、地下构筑物和管线，以保证施

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工工期。

1.1.2 施工的基本技术要求 1.环境保护

基坑开挖卸载必然会带来带来地层的沉降和水平位移，这会给周围建筑物、构筑物、道路、管线及地下设施带来严重影响。因此，在基坑围护结构支撑及开挖施工过程中，必须对周围环境进行周密调查，采取措施尽量将基坑施工对周围环境的影响，一定要把这种影响控制在规范所要求的范围内 2.风险管理

在底下结构施工的过程中，均存在着各种风险，必须在施工前进行风险界定、风险辨识、风险分析、风险评价，对各种等级的风险分别采取风险消除、风险降低、风险转移和风险自留的处置方式解决。在整个施工过程中我们还要不断的进行风险动态评估、动态跟踪、动态处理，将风险隐患消灭在萌芽状态是风险事故发生的概率降到最低。 3.安全控制

在施工过程中，我们要做好安全动态测量和人工巡视监察工作，建立起安全管理体系和应急处理措施，确保基坑工程的安全施工环境，避免工程事故的发生。 4.工期保证

施工人员进场后必须对施工组织方案进行认真的研读分析，确定合理的施工工序和交叉作业的排列顺序，以便提高施工效率，安施工合同期保质保量的按时完成任务。

1.2基坑工程设计

1.2.1设计依据

设计依据包括工程所处地质条件、周围环境、施工条件、设计规范、主体建筑地下结构的设计图纸、各种相关的规划文件、批复文件等，设计前期应全面掌握。

基坑支护设计必须依据国家及地区现行有关的设计、施工技术规范、规程。 另外，调研当地相似基坑工程的成功与失败的原因并吸取其经验和教训。在基坑工程设计中应以此为重要设计依据。 1.2.2设计内容

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1基于安全、可靠、经济的原则，选择合理的基坑围护体系（宜根据需要采用两种或以上支护方式），完成方案设计并提交基坑围护方案论证文本；

2完成基坑围护体系的分析计算（包括围护体系的强度、稳定性、变形等计算）以及基坑内外土体的稳定性验算（关键支护构件尚应进行承载力验算）、基坑降水（或止水帷幕）的分析计算以及围护体系的抗渗验算。

3在围护体系（方案）分析计算的基础上，绘制围护工程施工图纸（包括设计说明、基坑平面图纸图、配筋图、基坑监测点位图纸、节点大样等详图），明确施工施工要求等。

4对基坑开挖过程及地下水变化引起的基坑内外土体的变形及其对基础桩邻近建筑物和周边环境的影响进行分析，论证基坑开挖施工方法的可行性，并在设计成果中系统地提出基坑监测要求以及施工注意事项等； 1.2.3计算理论

目前在工程实践中采用理论导向、量测定量和经验判断的三者相结合的方法，对基坑施工及周围环境保护问题作出较合理的技术决策和现场的应变决定。在理论上，经典力学已经不能满足基坑工程的要求，考虑应力路径的作用、土的各向异性、土的流变性、土的扰动、土与支护结构的共同作用等的计算理论以及有限元法和系统工程等学科的研究日益被重视。

1.3 本设计内容

本设计内容主要有九章，第1章是引言部分，主要阐述基坑支护中设计与施工的总体方向；

第二章是设计综述，主要是对场地工程、地质和周围环境等勘查结果进行说明，以及针对勘查结果进行支护方案和降水方案选择；

第三章是支护结构设计计算书，对基坑支护结构进行计算设计； 第四章是基坑降水方案设计，对基坑降水进行计算设计；

第五章是基坑施工工艺说明，对基坑支护结构和降水方案施工工艺进行详细说明；

第六章是基坑监测说明，对基坑监测的目的、内容、仪器、频率等进行说明； 第七章是电算即采用工程软件对基坑支护结构进行设计计算； 第八章是一篇中英文互译； 第九章是设计总结。

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毕业设计后面是参考文献、致谢，并附有基坑设计图。

第2章设计方案的综合说明

2.1概述

2.1.1工程概况

某科技大楼工程建筑高度为85米，层数为21层，为框架结构，设两层地下

室。该基坑工程平面长90米，宽45米，基坑开挖面积约3300平方米，开挖深度一部分为7.4m，一部分为5.4m。

基坑北侧靠一中学自行车棚及交通道路，最近距离为10m。南侧紧邻一排一层住宅，距坑边仅20m。东侧有砖混结构的居民区最近距离为25m。.地面荷载为20kpa

图2-1基坑开挖图

2.1.2环境条件概况

基坑北侧靠一中学自行车棚及交通道路，最近距离为10m。南侧紧邻一排一层住宅，距坑边仅20m。东侧有砖混结构的居民区最近距离为25m。.地面荷载为20kpa

2.1.3工程地质条件

该场地地貌单长江南岸冲积层一级阶地，场地地势平坦。底层有明显的二元结构特征。

场地主要地层分布如下

(1) 杂填土，层厚1.2-1.6m，结构松散，成分不均。 (2)粉质粘土，层厚3.6-4m，可塑状态。 (3)淤泥质粉质粘土，层厚2.3-3.4,m，软塑-流塑状态

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(4)粉质粘土夹粉土粉砂，层厚2.9-4.5m，粉质粘土成软塑状态，粉土粉砂呈松散状态

(5)粉砂夹粉质粘土，层厚2.5-3.9m粉砂呈松散-稍密状态，粉质粘土呈可塑软塑状态

(6)以下土层为细沙及含砾中砾层。 2.1.4地下水情况

场区内地下水要为1层杂填土中的上层滞水和赋存于6层以下底层中的承压水。 上层滞水接受大气降水和周边生活用水的补给，水量比较少。承压水主要赋存于6层以下土层中，渗透系数为12m/d，承压水头距地面3m，水量丰富，与长江水体有一定的补给关系。

基坑开挖后，构成边坡的事1,2,3层，坑底一下则为4,5层。 2.1.5基坑侧壁支护结构安全等级及重要性系数

此基坑支护结构安全等级为二级，基坑结构重要性系数γ0=1.0。

2.2 基坑支护方案

2.2.1基坑支护方案选择的依据

1的适用范围及条件各支护方式的 结构类型 支 挡 式 结 构 锚拉式结构 支撑式结构 悬臂式结构 双排桩 支护结构与主体结构结合的逆作法 适用条件 安全等级 基坑深度、环境条件、土类和地下水条件 适用于较深基1 排桩适用于可采用降水或 坑 截水帷幕的基坑 2 地下连续墙宜同时用作主适用于较深基 体地下连续墙，可同时用作截坑 水 适用于较浅基 3 锚杆不宜用在软土层和高坑 一级 水位的碎石土、砂土层中 挡锚拉式，支撑二级 式，和悬臂式结4 当邻近基坑有建筑物地下三级 构不适用时，可室、地下构筑物等，锚杆的有考虑采用双排效锚固长度不足时，不应采用锚杆 桩 5 当锚杆施工会造成基坑周适用于基坑周边环境条件很边建筑物的损坏或违反城市地复杂的深基坑 下空间规划等规定时，不宜采用锚杆

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土钉墙 单一土钉墙 预应力锚杆复合土钉墙 水泥土桩复合土钉墙 二级 三级 微型桩复合土钉墙 重力式水泥土墙 放坡 二级 三级 三级 适用于地下水位以上或降水 的非软土基坑，且基坑深度不 宜大于12m 适用于地下水位以上或降水 的非软土基坑，且基坑深度不当基坑潜在滑动宜大于15m 用于非软土基坑，基坑深度不面内有建筑物，重要地下管线宜大于12m；用于淤泥质土基坑时，基坑的深度不宜大于时，不宜采用土钉墙 6m；不宜用于高水位的碎石土、砂土层中 适用于地下水位以上或降水的基坑，用于非软土基坑时，基坑深度不宜大于6m 适用于淤泥质土、淤泥基坑，且基坑深度不宜大于7m 1 施工场地满足放坡条件 2 放坡与上述支护结构形式结合 注

(1)当基坑不同部分的周边环境条件、土层性状、基坑深度等不同时，可在不 同部位采用不同的支护形式

(2)支护结构可采用上、下部以不同结构类型组合的形式 2.2.2基坑支护方案选择

本工程基坑开挖深度7.40m，局部5.40m。本基坑工程的特点是基坑开挖面积小，地基土层以粉质粘土为主。周围环境复杂，必须确保周围建筑物、道路、等的正常安全使用。要求围护结构的稳定性好，沉降位移小。因此，围护结构的设计应满足上述要求。

综合考虑安全、经济、施工及对周围环境影响等因素，本工程采用两种支护方式。将基坑分为ABCD、BCEF两个个计算区段如图2-2。ABCD预采用钻孔灌注桩与混凝土内支撑支护结构，BCEF段预用土钉墙支护结构。因设计需要，基坑开挖深度不一，有7.40m和5.40m两个开挖区域。

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图2-2基坑计算区段

2.2.3 基坑支护方案说明

根据本工程的条件及各支护方式的适用条件，本工程采用排桩内支撑支护、桩锚支护和土钉墙支护

1钻孔灌注桩与混凝土内支撑支护结构

钻孔灌注桩是灌注桩的一种，具有以下特点：

（1）与沉入桩中的锤击法相比，施工噪声和震动要小的多； （2）能建造比预制桩的直径大的多的桩； （3）在各种地基上均可使用；

（4）施工质量的好坏对桩的承载力影响很大；

（5）因混凝土是在泥水中灌注的，因此混凝土质量较难控制。

适用条件：适用于基坑侧壁安全等级为1、2、3级，结合锚拉式与支撑式结构时适用于较深基坑，悬臂式结构时适用于较浅基坑。

钢筋混凝土支撑具有刚度大、整体性好的特点，而且可采取灵活的平面布置形式适应基坑工程的各项要求。布置形式目前常用的有正交支撑、圆环支撑或对撑、角撑结合边桁架布置形式。其中对撑、角撑结合边桁架支撑体系近年来在深基坑工程中得到了广泛的使用。其特点：

（1）各块支撑受力相对独立，可实现支撑的分块施工和土方的分块开挖的流水线施工，一定程度上可缩短支撑施工的绝对工期；

（2）采用对撑、角撑结合边桁架支撑布置形式，其无支撑面积大，出土空间大，通过在对撑及角撑局部区域设置施工栈桥，还可大大加快土方的出土速度。

支撑式结构适合较深基坑。

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2土钉墙支护结构

土钉墙是用于土体开挖时保持基坑侧壁或边坡稳定的一种挡土结构，主要由密布于原位土体中的细长杆件——土钉、粘附于土体表面的钢筋混凝土面层及土钉之间的被加固土体组成，是具有自稳能力的原位挡土墙，可抵抗水土压力及地面附加荷载等作用力，从而保持开挖面稳定。

土钉墙作用原理：土体的抗剪强度低，抗拉强度几乎可以忽略，但土体具有一定的结构强度及整体性，土坡有保持自然稳定的能力，能够以较小的高度即临界高度保持直立，当超过临界高度或者有地面超载等因素作用时，将产生突发性整体失稳破坏。土钉墙通过在土体内设置一定长度和密度的土钉，与土共同工作，形成以增强边坡稳定能力为主要目的的复合土体，是一种主动制约机制，土钉的抗拉及抗弯剪强度远远高于土体，故复合土体的整体刚度、抗拉及抗剪强度较原状土均大幅度提高。

土钉墙特点如下：

（1）能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，没有裸露上方，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；

（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。

（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；

（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影响；

（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

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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）材料用量及工程量少，工程造价较低。

土钉墙适用于地下水位以上或降水的非软土基坑，且基坑深度不宜大于12m。当基坑潜在滑动面内有建筑物、重要地下管线时，不宜采用土钉墙。

2.3 地下水控制方案

本工程基坑采用集水明排法

（1）在基坑底或开挖面，沿基坑边一侧、二侧、四周或中央设排水明沟，在基坑四角或坑边设臵集水井，使地下水沿排水沟流入集水井中，然后用抽水设备抽出基坑外。

（2）排水沟和集水井应设臵在基础范围以外，地下水流向的上游。排水沟边缘离开基坑坡脚应不少于0.3m，排水沟底宽不宜少于0.3m，纵向坡度宜为0.1～0.2%，沟底面应比基坑底或开挖面低0.3～0.5m。集水井在基坑四角设臵外，还应沿基坑边每隔30～40m设臵一个，集水井底应比相连的排水沟低0.5～1m或深于抽水泵进水阀的高度以上，集水井直径（或边长）宜为0.7～1.0m。

（3）排水沟可挖成是土沟，也可用砖砌；集水井壁可砌干砖，或用木板、竹片、混凝土管支撑加固；当基坑挖至设计标高时，集水井底宜铺约0.3m厚的碎石滤层。

（4）排水设备宜采用潜水泵、离心泵或污水泵，水泵的选型可根据排水量大小及基坑深度选用。

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第3章基坑支护结构设计计算书

3.1地质设计参数

根据本工程岩土勘察资料，各土层的设计计算参数如表3-1 土层编号 1 2 3 4 5 6 层名 层厚（m） 重度粘聚力内摩擦角（KN/m) （kpa） （。） 1.2-1.6 18 12 16 杂填土 3.6-4 18.5 18 10 粉质粘土 18 12 7 淤泥质分质2.3-2.4 粘土 18.2 15 16 粉质粘土夹2.9-4.5 粉土粉砂 18.3 12 20 粉砂夹粉质2,5-3.9 粘土 18 0 30 粉细砂 表3-1主要地层及基坑设计有关的力学参数 3.1.2 计算区段划分

根据具体环境条件、地下结构及土层分布厚度，将该基坑划分为三个计算区段，其附加荷载及计算开挖深度如表3-2：

表3-2 计算区段划分

段位号 ABCD BCEF 地面荷载（kPa） 20 20 开挖深度(m) 7.4 5.4 结构外侧地面附加荷载取20kPa。

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3.1.3计算方法

按照《建筑基坑支护技术规范》（JGJ 120-2012）的要求，土压力计算采用朗肯土压力理论，矩形分布模式，所有土层采用水土合算。求支撑轴力是用等值梁法，对净土压力零点求力矩平衡而得。桩长是根据桩端力矩求出，并应满足抗隆起及整体稳定性要求，各段的抗隆起、整体稳定性验算、位移计算详见点电算结果。

全文除用解析法计算外，还用理正软件电算。由于支护结构内力是随工况变化的，设计时按最不利情况即最大工况考虑。 3.1.4土压力系数计算

按照朗肯土压力计算理论作为土侧向压力设计的计算依据即： 主动土压力系数：katan2(45)

2被动土压力系数： kptan2(45)错误!未指定书签。

2计算时，不考虑支护桩体与土体的摩擦作用，且不对主、被动土压力系数进行调整，仅作为安全储备处理。计算所得土压力系数如表3-2： 土层 Ka KaKp Kp1杂填土 0.5678 2粉质粘土 3淤泥质粉4粉质粘土5粉砂夹粉质粘土 夹粉土粉砂 质粘土 0.704 0.7827 0.5678 0.4902 0.839 1.4202 1.1917 0.8847 1.2775 1.1303 0.7353 1.7610 1.327 0.7 2.0396 1.4281 0.7353 1.7610 1.327 表3-2土压力系数表 3.2 ABCD段支护结构设计

场地平坦，实际最大挖深7.4m，采用钻孔灌注桩，桩顶标高0.00m，混凝土支撑设在-1.4m处，结构外侧地面附加荷载q取20kPa。

3.2.1土层分布 ABCD段土层分布如表 土层 1杂填土

2粉质粘土 3淤泥质粉4粉质粘土5粉砂夹粉 基坑支护设计(毕业论文)

厚度 1.4 3.6 质粘土 2.4 夹粉土粉砂 质粘土 4 3

3.2.2 土层侧向土压力计算主动土压力

1主动土压力计算

第一层土的压力零点

a(qx)ka2cka0x0.65m

所以，地表以下0.65m处土压力为正

上p120*0.5678-2*12*0.755-6.728kpa

下p1（18*1.420）*0.5678-2*12*0.73537.58kpa 上p2（18*1.420）*0.704-2*18*0.8391.62kpa

下p2（2018*1.418.5*3.6）*0.70418*2*0.83958.5kpa

上p3111.8*0.7827-24*0.884766.3kpa 下p3155*0.5678-30*0.7535100.1kpa 上p4155*0.5678-30*0.735365.4kpa

下p4227.8*0.5678-30*0.7535106.7kpa

上p5227.8*0.4902-24*0.794.86kpa 下p5282.7*0.4902-24*0.7121.77kpa

2被动土压力

上q42*15*1.32739.81kpa

下q418.2*4*1.7612*15*1.327168kpa

上q518.2*4*2.03962*12*1.4281182.75kpa 下q5（18.2*418.3*3）*2.03962*12*1.4281259.95kpa

基坑支护设计(毕业论文)

土压力强度分布图

3净土压力计算

p上439.8165.425.59kpa

p下4168-106.761.3kpa

p上5182.75-94.8687.89kpa p下5295.95121.77174.18kpa

3.2.3土压力合力及作用点

土压力E1a12*7.58*(1.40.65)2.8425KN/m

作用点h113(1.40.65)0.25m

E1a22(1.6258.5)*3.6108.21KN/m

h2*1.6258.53.6258.51.62*31.2324m

E1a32(66.3100)*2.4199.56KN/m

h12*66.310033*2.4*66.31001.118m

具体的位置见图

基坑支护设计(毕业论文)

土压力合力及作用点

3.2.4嵌固深度的确定 1求零弯矩点

求弯矩零点即土的主动土压力等于被动土压力的点

(201H12H23H34X)Ka42cka44Xkp2ckp

X1.6m

所以瓦弯矩零点到坑底的距离为1.6m 2.求支点力Tc1、Pd

在距坑底6m处设置一个支撑Tc1、Pd

Tc1ha1Eachp1EpchT1hc1

式中：

E之和；

ac——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

ha1——水平荷载合力作用点至设定弯矩零点的距离；

错误!未指定书签。Epc——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和；

hp1错误!未指定书签。——水平抗力合力作用点至设定弯矩零点的距离；

hT1——支点至基坑底面的距离；

hc1------基坑底面至设定弯矩零点位置的距离。 零弯矩点主动土压力与被动土压力大小：

基坑支护设计(毕业论文)

paqp71kpa

1Ea4(65.4106.7)*1.6137.68KN/m

212*65.4106.7h4**1.60.736m

365.4106.7Eac2.8425108.21199.56137.68448.29KN/m

由图可知，Ea1,Ea2,Ea3,Ea4，距零弯矩点的位置分别为7.85m，5.234m，2.718m，0.736m。

弯矩相等得Eac*ha1Ea1*h1Ea2h2Ea3h3Ea4h4

448.29ha12.8425*7.85108.21*5.324199.56*2.718137.68*0.736 ha12.76m

EpcEpc39.8118.2*1.6*1.7612*15*1327*1.652.3KN/m

212*39.891.09hp1*1.6*0.695m

339.891.09hT16m，hc11.6m

所以Tc1ha1Eachp1EpchT1hc12.76*448.290.695*52.3162.28KN/m

61.4

1Ea5*1.6(65.439.81)20.1KN/m

2 由

Fx0有

Tc1PdEaia1a5

在Tc1作用下，嵌入段土压力分布接近于简单分布形式即在a点以上，对a点取矩，令a点至6点的距离为X,则有

Pd306.16211x174.1887.89xxpd(x1.4)61.3**1.4*(*1.4x)87.89*x**x**

232423x2.5m

则装的嵌固深度为；hd42.56.5m 桩长H6.57.413.9m 桩长取14m

基坑支护设计(毕业论文)

3.2.5最大弯矩计算 1基坑上部的最大弯矩 由前面的计算知道

Tc1162.28

Ea12.8425KN/m Ea2108.21KN/m Ea3199.56KN/m 知Ea1Tc1Ea1Ea2

所以剪力为零的点应该在第二层土中。 假设剪力为零的点距第二层土顶面的距离为X

162.282.8425108.2166.3*XX0.713m

100.666.3X*X*

2.42Mmax162.28*(3.40.713)2.8425*(0.252.40.713)1108.21*(1.23240.71366.3*0.713**0.7132100.666.30.7130.713*0.713**329.592.4232基坑下部嵌固段最大弯矩Mmax的计算 有前面计算可知

Pd306.12KN/m

Ep1Ep261.3*1.442.91KN/m 287.89174.18*3393.105KN/m

2有Ep1PdEp1Ep2

所以剪力为零的点位于粉质粘土夹粉土粉砂 设剪力为零的点位于粉质粘土夹粉土粉砂顶面Ym处

306.1242.9187.89*YY0.62m

174.1887.891*Y**Y

42 基坑支护设计(毕业论文)

1Mmax306.12*(1.40.62)42.91*(*1.40.62)87.89*0.62*3

1174.1887.8911*0.62*0.62**0.62**0.62300.1324233.2.6稳定性验算

钻孔灌注桩下无软土层，只需进行嵌固稳定性验算和坑底隆起稳定性验算，无需进行圆弧滑动稳定性验算。 1嵌固稳定性验算

验算公式： 式中：

Ke——嵌固稳定安全等级，安全等级取二级，则Ke取1.2；

Epkap2Ke

Eakaa2Eak、Epk——分别为基坑外侧主动土压力、基坑内侧被动土压力标准值

（KN）；

基坑内侧被动土压力合力作用点至支撑aa2、ap2——基坑外侧主动土压力、

点的距离（m）。

Eak704.914kN/m,aa26.98(m)

Epk1181.397kN/m,ap29.933(m)Epkap21181.3979.9332.381.2Eakaa2704.9146.98 满足嵌固稳定性要求2坑底隆起稳定性验算

验算公式：

m2ldNqcNcKb

m1hldq0其中：Nqtan2(45)etan

2 Nc(Nq1)/tan

式中：



基坑支护设计(毕业论文)

Kb——抗隆起安全系数，安全等级取二级，Kb取1.6；

m1、m2——分别为基坑外、基坑内挡土构件底面以上土的天然重度

(kN/m3)，对多层土取加权平均重度；

； ld——挡土构件的嵌固深度（m）； h——基坑深度（m）

； q0——地面均布荷载（kPa）

Nc、Nq——承载力系数；

，内摩擦角（°）。 c、——分别为挡土构件底面以下土的黏聚力（kPa）则：m1m218*1.418.5*3.618*2.418.2*418*318.7

1418.3*418*318.17

7ld6m , h7.4m , q20kpa Nqtan2(45。16)*etan164.678 2NcNq1tan1612.82

18.17*6*4.68718*12.282.71.6

18.7(67.4)20m2*ld*Nqc*Ncm1(hld)q所以满足坑底稳定性要求。 3.2.7配筋计算 1桩体配筋

钻孔灌注桩为圆形桩，用等效处理，将圆形截面等效为矩形见图

基坑支护设计(毕业论文)

圆形与矩形等效示意图

等效条件为两者的截面和极惯性模量相等，即：

bhD2/4, 12bh3D 1264解得：h3D0.866D,bD0.907D 223设钻孔灌注桩直径为600mm,桩间距为800mm,砼强度C25，受力钢筋采用HRB400。

则：h0.866D433mm，取h=440mm；

b0.907D453.5mm，取b=460mm。 环境类别为二级，保护层厚度取40mm，则有：

h044040400mm

由砼及钢筋等级查表可得

fc11.9N/mm2ft1.27N/mm2fyfy'360N/mm2

11，10.8，b0.518

由桩间距为800mm，则弯矩(取最大弯矩)设计值为：

M0*F*MK1*1.25*429.59*0.8=329.59

sM329.590.376 22fc*b*h011.9*460*400112s112*0.3760.497b0.518

s0.5(112s)0.5*(112*0.376)0.748

AsM329.593059mm2

fy*s*h0360*0.748*400所以受拉区取5C28的钢筋，As3079mm2 2冠梁配筋

基坑支护设计(毕业论文)

冠梁宽度取650㎜，高度取400㎜，冠梁配筋按构造配筋，采用HRB335，构造面积Aq取0.6-0.8倍As，选用12B20，箍筋A10@200

3.2.8支撑结构设计计算

1 ABCD段支撑设计

内支撑结构采用混凝土水平单支撑，已知支撑力R=162。28kN/m相邻水平对撑的水平间距取9m，设7根支撑，支撑立柱间距取12m。支撑梁混凝土等级取C30，纵向钢筋选用HRB335。

由规范，支撑构件的截面高度不宜小于其竖向平面内计算长度的

1，腰梁20截面高度（水平尺寸）不宜小于其水平方向计算跨度的

1，截面宽度（竖向尺10寸）不宜小于支撑的截面高度。则截面取600600mm，腰梁取900800mm。

单根支撑轴向压力设计值:

NF*0*R*S1.25*1*162.281825.65kN

自重弯矩设计值：

M111.01.25250.62122162(kNm) 10荷载弯矩设计值：

M211.01.25200.62122129.6(kNm) 10则支撑弯矩设计值：

MM1M2291.6(kNm)

保护层厚度取asas40mm，则有：h060040560mm

由砼及钢筋等级查表可得：fc14.3N/mm2，fy300N/mm2，11.0，

b0.55

（1）判别大小偏心

N1420.504103x165.56mm2as80mm 1fcb1.014.3600

基坑支护设计(毕业论文)

x165.560.296b0.550 h0560属于大偏心。

（2）求偏心距增大系数

M291.6*106e0159.72mm

N1825.65eah60020mm，且ea20mm 3030则取ea20mm

eie0ea179.72㎜

0.5fcA0.514.3600211.812

N1420.504103而11.0，取11.0

lo120002015 h60021.150.011.150.01200.95

loh21.0，取20.95 111400*eih0l*(0)2*1*21.845 h*ei1.845*179.72331.72mm

（3）求受压及受拉钢筋面积As和As

h600e*eias331.7240637.28mm

22、AsAsNe1*fc*b*x*(h00.5x)1357.47mm ''fy*(h0as)'取AsAs1387mm

采用对称配筋914+9c14，箍筋A10@200

基坑支护设计(毕业论文)

2.支撑连系梁设计

腰梁按以支座的多跨连续梁计算，按最大工况计算。 弯矩设计值为：

1*1*1.25*162.28*921643.085kN/m 10h=900mm, b=800mm砼强度C25，受力钢筋采用HRB335,保护层厚度取40mm，则有： Mh090040860mm。

由砼及钢筋等级查表可得：fc11.9N/mm2，ft1.27N/mm2，

fy300N/mm2，

11.0，10.8，b0.550

sM1643.0850.233 22fc*b*h011.9*800*860112s112*0.2330.27b0.55 s0.5(112s)0.5(112*0.233)0.865

M1643.085*106As5728.6mm2

fy*s*h0360*0.865*8602A6106mms受拉区取6B36的钢筋，

验算使用条件： ①.b，满足

Asf61070.00848min*t0.0016 b*h800*900fy同时，0.2%,故可以。

钢筋沿灌注桩受拉侧均匀配置，保护层取40mm，另一侧配构造筋5B32,箍筋采用A10@200。

基坑支护设计(毕业论文)

3.3 BCFE段支护结构设计

计算开挖深度为5.4m，地表附加合作q=20kpa，按无限平面计算。基坑侧

壁安全等级为二级，基坑重要性系数为1.0.采用土钉墙支护结构。

3.3.1土钉设计

每层土钉倾角均为15，土钉水平与竖向间距均为1m，即SvSh1.0m，基坑壁面取80即坡比为1：0.176，机械成孔，取孔径100mm 1.确定最危险潜在滑动面土钉力计算 设计所用到的参数 土层 杂填土 1.6 厚度（m） 18 重度r（kn/3） m粉质粘土 3.8 18.5 淤泥质粉质粘土 1.6 18 粘聚力c（kpa） 内摩擦角（。） 12 16 18 10 12 7 计算基坑底面以上各层土地按厚度加权平均的等效内摩擦角m

1.6*16。3.8*10m11.77

5.4m28011.7745.88

2最危险的与水平面的夹角为45.88，如图所示

基坑支护设计(毕业论文)

土钉简化示意图

2土钉力计算 土钉所受压力的计算 层土

Ka0.5678，Ka0.7535

P1ka.q2cka20*0.56782*12*0.75356.7

p2(1.6*1820)*0.56782*12*0.75359.6

拉应力深度：

(2018*Z)*0.56782*12*0.75350

X0.658m所以拉应力区深度为地表以下0.658m 所以Ea1层土

Ka0.704，

9.6*(1.60.568)4.95kN/m

2Ka0.839

P1(201.6*18)*0.7042*18*0.8394.15

p2(201.6*183.8*18.5)*0.7042*18*0.839053.64

所以Ea24.1553.64*3.8109.8kN/m、 2

基坑支护设计(毕业论文)

EaEa1Ea24.95109.8114.75kN/m

根据土钉力简化计算方法计算土钉力

p(12*14*5.424*5.4)114.75 p24.28kN/m2则有：NP*Sv*Shkjcos24.28*1*1cos1525.136kN

每层土钉力大小为25.136kN，在顶部H4=1.35处有一道土钉，Nk125.136*11.3518.169kN，距顶层1m

简化计算方法计算土钉示意图

3土钉受拉承载力设计值计算

已知的土钉力为土钉受拉荷载标准值为18.169kN、25.136kN。 土钉受拉承载力设计值计算公式：

Nj1.250Nkj

式中：

Nj——第j根土钉受拉承载力设计值（kN）

； 0——基坑侧壁重要性系数，取1.0；

Nkj——第j根土钉受拉承载力标准值（kN）。

N11.25*1*18.16922.71KN

受力为

基坑支护设计(毕业论文)

N21.25*1*25.13631.42KN N31.25*1*25.13631.42KN

N41.25*1*25.13631.42KN N51.25*1*25.13631.42KN

4土钉长度设计

（1）滑动区土钉长度计算

由正玄定理得：

2lfi

ksinsin2Hhsink式中：

； lfi——第i排土钉自由段长度（m）

H——基坑深度（m）；

h——土钉间距（m）；

——土钉与水平面倾角，取15°;

——土钉墙坡面与水平面的夹角，取80°

k——不同土层的内摩擦角，①层土取16.6°，②层土取17.9° 则有：

80162 lf12.656m 8016sin80*sin(15)28016(5.42)sin2 lf22.052m 8016sin80*sin(15)28010(5.43)sin2 lf31.406m 8010sin80*sin(15)2(5.41)sin

基坑支护设计(毕业论文)

(5.44)sin8010 lf4sin80*sin(15802100.8204m 2)(5.45)sin8010 lf52sin80*sin(1580100.2344m 2)（2）稳定区土钉长度计算

土钉长度宜在0.8H～1.5H之间，即4.328.1m 取l1=7.5m，l2 =8m, l3=6.5m ,l4=6m ,l5=5.5m

则lm1=4.844m, lm2=5.948m , lm3=5.094m , lm4=5.1796m , 具体的如图所示

土钉布置如图所示

单根土钉极限抗拔承载力应符合下式规定：

RkjNKt kj式中：

Kt——土钉抗拔安全系数，取二级，取1.6； Rkj——第j层土钉的极限抗拔承载力标准值（kN）； Nkj——第j层土钉的轴向拉力标准值（kN）。

lm5=5.2656m 基坑支护设计(毕业论文)

Rkjdjqsk,ilmi

式中：

，即0.1m； dj——第j层土钉锚固体直径（m）

，杂填土层取qsk,i——第j层土钉与第i层土的极限粘结强度标准值（kPa）

20 kPa，粉质粘土层取30 kPa；砂土取30kpa,具体的如表格

lmi——第j层土钉滑动面以外的部分在第i土层中的长度（m）

qsk(kpa) 土的名称 土的状态 成孔注浆土钉 打入钢管土钉 素填土 15-30 20-35 淤泥质土 10-20 15-25 0.75IL1 20-30 20-40 0.25IL0.75 30-45 40-55 粘性土 0IL0.25 45-60 55-70 IL0 60-70 70-80 粉土 40-80 50-90 松散 35-50 50-65 砂土 稍密 50-65 65-80 中密 65-80 80-100 密实 80-100 100-120 土钉极限粘结强度标准值 则有：Rk13.14*0.1*20*4.84430.42kN Rk23.14*0.1*30*4.84456kN Rk33.14*0.1*30*5.09448kN Rk43.14*0.1*30*5.179648.79kN Rk53.14*0.1*30*5.2649.6kN

30.42Rk11.6331.6 满足 Nk118.169

基坑支护设计(毕业论文)

Rk2562.21.6 满足 Nk225.136Rk3481.91.6 满足 Nk325.136Rk448.791.9161.6 满足 Nk425.136Rk549.61.971.6 满足 Nk525.1365杆体直径计算

土钉杆体受拉承载力应符合下式：

NjfyAs

式中：

； Nj——第j层土钉轴拉力设计值（kN）； fy——土钉杆体的抗拉强度设计值（kPa）

As——土钉杆体的截面面积（m2）。

钢筋采用HRB400，则fy360N/mm2。

AsNj fyNj取最大土钉力设计值，即25.136kN。 25.136*103则：As69.8mm2取70mm2

fy360选取HRB400钢筋，1C16，As201.1mm2。 3.3.2稳定性验算 1.抗滑稳定性验算

验算公式：

NjKhFi Eax

基坑支护设计(毕业论文)

作用在墙后滑移合力为主动土压力Eax：

EaxEaSxSy106.1161.01.0106.116kN

作用在墙底断面的抗滑合力Fi：

FiWqBSxtan

式中：

W——墙体自重（kN）； B——土钉墙宽度（m）。

18*1.618.5*3.818.35

5.47.886.565.5l6.7m

51111Blcos*6.7*cos155.932

1212WB*H*5.932*5.4*18.35544.261

所以Fi(544.26120*5.932)*1*tan16190.08

190.081.651.2

114.75所以满足抗滑稳定性要求。

所以Kh2.抗倾覆稳定性验算

验算公式：

KqB 2Mw M0抗倾覆力矩Mw：MwWqBSx倾覆力矩M0：M0EaxH 35.9321966.164 2Mw(544.26120*5.932)*1*M0114.75*所以Kp5.4206.55 3Mw1966.1649.511.3 M0206.55

基坑支护设计(毕业论文)

所以满足抗倾覆稳定性要求 3.3.3面层设计

土钉墙面层喷射混凝土等级取C25，厚度取90mm，钢筋采用HPB300级钢筋，钢筋直径取6mm，筋间距取200mm，钢筋网间搭接长度取400mm，加强钢筋采用HRB335直径取15mm。

第4章地下水控制方案

4.1 基坑降排水作用及方法

在基坑和基础施工时，往往要在地下水位以下开挖，尤其是高层建筑，基础埋深大，地下室层数多。由于下雨或其他原因当开挖施工的开挖面低于地下水位时，土体的含水层被切断，地下水将不断地从坑外或坑底渗入基坑内，另外由于下雨或其他原因，可能在基坑内造成滞留水。在基坑开挖期间施工时若地下水渗入造成基坑浸水，使地基土的强度降低，压缩性增大，建筑物就会产生过大的沉降，或是增加土的自重应力，造成基础的附加沉降，就直接影响建筑物的安全。因此，在基槽施工时，必须采取有效的降水和排水措施，使基坑在干燥的状态下施工。

1在基坑开挖施工中采取降低地下水位的作用：

（1） 防止基坑坡面和基底的渗水，保持坑底干燥，便于顺利施工； （2） 增加边坡和坡底的稳定性，防止边坡上或基底的土层颗粒流失； （3） 减少土体的含水量，有效的提高土体物理力学指标； （4） 提高土体的固结度，增加地基刚剪强度 （5) 防止基坑的隆起和破坏。

4.2降水方法的依据

目前采用的降低水位的方法分为两类：一类是表面排水，一是井点降水。降水方法的名称及适用条件如表格所示

基坑支护设计(毕业论文)

名称 适用条件 表面排水 碎石土，粗砾砂，渗流量不大的土 轻型井点 粉砂，粘质粉土渗透系数为0.1-5m/d,地下水位较高，一级井点降水深度3--6m，二级井点降水深度为6--9m，多级至12m 喷射井点 渗透系数为0.1--50m/d的砂土，基坑开挖深度大于6m，喷射井点降水深度可达20m以上 管井井点 含水层颗粒较粗的粗砂软石层，渗透系数较大，降水深度在3--15m 深井井点 渗透系数较大，地下水丰富的土层 渗水井点 地层上部有上层上层滞水或潜水含水层，其下部有不含税的透水层，或比较稳定的潜水或承压水含水层 电渗井点 饱和粘土，特别是淤泥河淤泥质土，渗透系数很小，小于0.1m/d 4.3降水设计

本工程第一层土含上层滞水，由适用条件可知使用表面排水即集水明排法比较合适。所以本工程采用集水明排法。

流水基坑内的渗水量可由大井法估计，即将矩形基坑假设为一直径为2r0的大井，计算涌水量，再求水泵功率

1半径的确定 r0CB 4式中C---矩形基坑边宽 B--矩形基坑边长 --系数。如表格 B/C  0.2 0.3 1.1 1.12 CB90451.18*39.825 r0442涌水量的确定

0 1 0.1 1 0.4 1.14 0.6 1.16 0.8 1.18 1 1.18 1.36kH2涌水量Q

log(Rr0)logr0

基坑支护设计(毕业论文)

式中k---渗透系数（m/d) R---影响半径

H---稳定水位至设计基坑底的深度（m）

1.36kH21.36*20*1.62Q355.44

log(Rr0)logr0log1.573水泵功率的确定 水泵功率N 按下式计算 Na---安全系数，一般取2

aQH

0.75121---水泵功率，取0.4-0.5

2---动力机械功率0.75-0.85

NaQH2*355.44*1.650

0.75120.75*0.4*0.75在基坑边缘1m处设置排水沟，排水沟断面为400×400㎜，沿横向每隔40m设置一个集水井，集水井直径为0,7m，集水井底部低于排水沟边沟1m井壁用竹片、砌干砖、水泥管、挡土板等作临时简易加固。井底反滤层铺0.3m厚左右的碎石。

明沟排水

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基坑土体稳性示意图

1---基底 2---隔水层 3---承压含水层 4---承压水测管水位

4.4基坑突涌稳定性验算

当持力层下埋藏有承压含水层时，为防止坑底土被承压水冲破，要求坑底的总覆盖压力大于承压含水层顶部的静水压力即

hwhw

式中：——图的重度，对潜水位以下的土取土的饱和重度 w——水的重度

h——基坑底面至承压含水层顶面的距离 hw——承压水层

h1h12h218.3*418.2*3127.8 whw10*11.4114 127.8>114即hwhw 所以坑底不会被承压水冲破

坑底以下有水头高于坑底的承压含水层，且未用截水帷幕隔断及基坑内外的水力联系，承压水作用下的基坑突涌稳定性验算应符合下式规定

DKh hww式中：Kh——突涌稳定安全系数；不应小于1.1 D——承压含水层顶面至坑底的土层厚度（m)

——承压含水层顶面至坑底土层的天然重度（KN/m）；对多层土，取按土层厚度加权平均值天然重度；

hw——承压含水层顶面的压力水头高度（m） w——水的重度(KN/m) 由已知条件知D437m

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18.3*418.2*318.257KN/m

7 hw1.4m

D7*18.2571.121Kh1.1 hww11.4*10所以承压水作用下基坑突涌稳定性是符合规定的

坑底土体的突涌稳定性验算

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第5章 施工

5.1基坑土方施工工艺及要求

1.施工机械

基坑土方工程包括场地平整、基坑开挖、土方装运、土方回填压实等工作。 常用施工机械主要可分为前期场地平整压实机械、土方挖掘机械、土方装运机械、土方回填压实机械四类。场地平整压实机械主要有推土机、压路机等；土方挖掘机械主要有反铲挖掘机、抓铲挖掘机等；土方装运机械主要有自卸式运输车等；土方回填压实机械主要有推土机、压路机和夯实机等。 2.开挖要求

(1)基坑开挖前应根据工程地质与水文地质资料、结构和支护设计文件、环境保护要求、施工场地条件、基坑平面形状、基坑开挖深度等，遵循“分层、分段、分块、对称、平衡、限时”和“先撑后挖、限时支撑、严禁超挖”的原则编制土方开挖施工方案。土方开挖施工方案应履行审批手续，并按照有关规定进行专家评审论证；

(2)基坑工程中坑内栈桥道路和栈桥平台应根据施工要求及荷载情况进行专项设计，施工过程中应严格按照设计要求对施工栈桥的荷载进行控制。

(3)挖土机械的停放和行走路线布置、挖土顺序、土方驳运、材料堆放等应避免引起对工程桩、支护结构、降水设施、监测设施和周围环境的不利影响，施工时应按照设计要求控制基坑周边区域的堆载。

(4)基坑开挖过程中，支护结构应达到设计要求的强度，挖土施工工况应满足设计要求。采用钢筋混凝土支撑或水平结构代替内支撑时，混凝土达到设计要求的强度后，才能进行下层土方的开挖。采用钢支撑时，钢支撑施工完毕并施加预应力后，才能进行下层土方的开挖。

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(5)基坑开挖应采用分层开挖或台阶式开挖的方式，软土地区分层厚度一般不大于4m，分层坡度不应大于1:1.5。基坑挖土机械及土方运输车辆直接进入坑内进行施工作业时，应采取措施保证坡道稳定。坡道宽度应保证车辆正常行驶，软土地区坡道坡度不应大于1:8。

(6)机械挖土过程中应有防止工程桩侧向受力的措施，坑底以上工程桩应根据分层挖土过程分段凿除。基坑开挖至设计标高应及时进行垫层施工。电梯井、集水井等局部深坑的开挖，应根据深坑现场实际情况合理确定开挖顺序和方法。

(7)基坑开挖应对支护结构和周边环境进行动态监测，实施信息化施工。

5.2钻孔灌注桩的施工工艺

钻孔灌注桩施工采用的是泥浆护壁施工法。该施工法的过程是：平整场地→泥浆制备→埋设护筒→铺设工作平台→安装钻机并定位→钻进成孔→清孔并检查成孔质量→下放钢筋笼和导管→灌注水下混凝土→拔出导管、拔出护筒→检查质量。 1施工准备

施工准备包括：选择钻机、钻具、场地布置等。

钻机是钻孔灌注桩施工的主要设备，可根据地质情况和各种钻孔机的应用条件来选择。

2钻孔机的安装与定位

安装钻孔机的基础如果不稳定，施工中易产生钻孔机倾斜、桩倾斜和桩偏心等不良影响，因此要求安装地基稳固。对地层较软和有坡度的地基，可用推土机推平，再垫上钢板或枕木加固。

为防止桩位不准，施工中很重要的是定好中心位置和正确的安装钻孔机，对有钻塔的钻孔机，先利用钻机的动力与附近的地笼配合，将钻杆移动大致定位，再用千斤顶将机架顶起，准确定位，使起重滑轮、钻头或固定钻杆的卡孔与护筒中心在一垂线上，以保证钻机的垂直度。钻机位置的偏差不大于2cm。对准桩位后，用枕木垫平钻机横梁，并在塔顶对称于钻机轴线上拉上缆风绳。 3埋设护筒

钻孔成败的关键是防止孔壁坍塌。当钻孔较深时，在地下水位以下的孔壁土

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在静水压力下会向孔内坍塌、甚至发生流砂现象。钻孔内若能保持比地下水位高的水头，增加孔内静水压力，能为孔壁、防止坍孔。护筒除起到这个作用外，同时好有隔离地表水、保护孔口地面、固定桩孔位置和钻头导向作用等。 制作护筒的材料有木、钢、钢筋混凝土三种。护筒要求坚固耐用，不漏水，其内径应比钻孔直径大（旋转钻约大20cm，潜水钻、冲击或冲抓锥约大40cm），每节长度约2~3m。一般常用钢护筒。 4泥浆制备

钻孔泥浆由水、粘土(膨润土)和添加剂组成。具有浮悬钻渣、冷却钻头、润滑钻具，增大静水压力，并在孔壁形成泥皮，隔断孔内外渗流，防止坍孔的作用。调制的钻孔泥浆及经过循环净化的泥浆，应根据钻孔方法和地层情况来确定泥浆稠度，泥浆稠度应视地层变化或操作要求机动掌握，泥浆太稀，排渣能力小、护壁效果差；泥浆太稠会削弱钻头冲击功能，降低钻进速度。 (55钻孔

钻孔是一道关键工序，在施工中必须严格按照操作要求进行，才能保证成孔质量，首先要注意开孔质量，为此必须对好中线及垂直度，并压好护筒。在施工中要注意不断添加泥浆和抽渣(冲击式用)，还要随时检查成孔是否有偏斜现象。采用冲击式或冲抓式钻机施工时，附近土层因受到震动而影响邻孔的稳固。所以钻好的孔应及时清孔，下放钢筋笼和灌注水下混凝土。钻孔的顺序也应该事先规划好，既要保证下一个桩孔的施工不影响上一个桩孔，又要使钻机的移动距离不要过远和相互干扰。 6清孔

钻孔的深度、直径、位置和孔形直接关系到成桩质量与桩身曲直。为此，除了钻孔过程中密切观测监督外，在钻孔达到设计要求深度后，应对孔深、孔位、孔形、孔径等进行检查。在终孔检查完全符合设计要求时，应立即进行孔底清理，避免隔时过长以致泥浆沉淀，引起钻孔坍塌。对于摩擦桩当孔壁容易坍塌时，要求在灌注水下混凝土前沉渣厚度不大于30cm；当孔壁不易坍塌时，不大于20cm。对于柱桩，要求在射水或射风前，沉渣厚度不大于5cm。清孔方法是使用的钻机不同而灵活应用。通常可采用正循环旋转钻机、反循环旋转机真空吸泥机以及抽渣筒等清孔。其中用吸泥机清孔，所需设备不多，操作方便，清孔也较彻底，但

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在不稳定土层中应慎重使用。其原理就是用压缩机产生的高压空气吹入吸泥机管道内将泥渣吹出。 7灌注水下混凝土

清完孔之后，就可将预制的钢筋笼垂直吊放到孔内，定位后要加以固定，然后用导管灌注混凝土，灌注时混凝土不要中断，否则易出现断桩现象。

5.3冠梁施工工艺

1、凿平桩头：采用风炮机进行桩头的破除工作，一次破除高度不超过50cm,并注意破除时不能损坏桩顶部钢筋，不能对桩顶钢筋扭扯，碾压；风炮机破除桩顶砼至底部150cm左右时，应由人工清理打凿，避免破坏冠梁底部桩砼面，造成下部桩体受损；

2、桩头冲洗干净，调直桩顶钢筋：人工打凿至冠梁设计底面时，应对上部露出钢筋进行校正，保证钢筋位置正确，对于有损坏的钢筋应加筋或补强；桩顶用高压水枪冲洗干净，保证桩体与冠梁的砼连接性能。

3、测量放线：应由测量员按基坑支护图纸的要求做好场地高程和定位的测放工作，保证冠梁标高和定位准确。

4、钢筋加工、绑扎：钢筋制作时，应严格按照图纸和规范、标准图集下料，保证钢筋的规格、锚固长度、箍筋尺寸、间距等符合要求；钢筋绑扎时，先划好钢筋位置线，以确保钢筋位置准确，钢筋绑扎应全数绑扎，不得跳扎、漏扎，钢筋绑扎连接长度符合规范及图约要求，对于采用双面搭接焊的，应在钢筋工程施工前进行工艺检测，并按每一施工阶段不同类型钢筋进行送检，焊接时应保证焊綘饱满，不损害钢筋筋体，双面搭接长度不小于5d；钢筋绑扎完成后应在主筋两侧绑好混凝土垫块，沿箍筋间距方向每4跨绑扎1块，竖向绑2块，以确保保护层厚度及钢筋位置。

5、模板安装及拆除：图纸冠梁高度为20cm所以侧模采用20号槽钢安装，用钢筋支撑加固。待梁砼强度达到50％，且在24小时后方可进行侧模的拆除，模板拆除时应小心不要破坏梁表面混凝土。

6、浇筑砼：待钢筋工程、模板工程验收通过后，由监理方签字后，方可进行混凝土浇筑工作，混凝土浇筑时，应振捣密实，但不得过振。在冠梁施工缝处，新旧混凝土交界面处应做好钢筋的预留，保证钢筋搭接长度，在后续混凝土

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浇筑时，应清除交界处混凝土浮浆、松动的石子，以确保混凝土的连接。

7、浇水保养：混凝土浇筑完成后12小时内浇水保养，保证砼面湿润，养护时间不少于7天。

5.4内支撑施工工艺

深基坑支撑结构有钢结构支撑和钢筋混凝土支撑两类。本设计选用钢筋混凝土支撑，故只说明钢筋混凝土施工工艺。

支撑施工时遵循“先撑后挖、限时支撑、严禁超挖”原则，支撑拆除时需遵循“先换撑、后拆除”原则。因

钢筋混凝土支撑应首先进行施工分区和流程的划分，支撑的分区一般结合土方开挖方案，按照盆式开挖、“分区、分块、对撑”的原则确定，随着土方开挖的进度及时跟进支撑的施工，尽可能减少围护体侧开挖段无支撑暴露的时间，以控制基坑工程的变形和稳定性。

钢筋混凝土支撑的施工有多项分部工程组成，根据施工的先后顺序，为施工测量→钢筋工程→模板工程→混凝土工程。 1.施工测量

施工测量的工作主要有平面坐标系内轴线控制网的布设和场区高程控制网的布设。

平面坐标系内轴线控制网应按照“先整体、后局部”、“高精度控制低精度”的原则进行布置。根据城市规划部门提供的坐标控制点，经复核检查后，利用全站仪进行平面轴线的布设。在不受施工干扰且通视良好的位置设置轴线的控制点，同时做好显著标记。在施工全过程中，对控制点妥善保护。根据施工需要，依据主轴线进行轴线加密和细部放线，形成平面控制网。施工过程中定期复查控制网的轴线，确保测量精度。支撑的水平轴线偏差控制在30mm之内。

场区高程控制网方面应根据城市规划部门提供的高程控制点，用精密水准仪进行闭合检查，布设一套高程控制网。场区内至少引测三个水准点，并根据实际需要另外增加，以此测设出建筑物高程控制网。支撑系统中心标高误差控制在30mm之内。

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2．钢筋工程

钢筋工程的重点是粗钢筋的定位和连接以及钢筋的下料、绑扎，确保钢筋工程质量满足相关规范要求。

(1)钢筋的进场及检验

钢筋进场必须附有出厂证明（实验报告）、钢筋标志，并根据相应检验规范分批进行见证取样和检验。

(2)钢筋加工制作

钢筋的加工制作方面，受力钢筋加工应平直，无弯曲，否则应进行调查。各种钢筋弯钩部分弯曲直径、弯折角度、平直段长度应符合设计和规范要求。

(3)钢筋的连接

支撑及围檩内纵向钢筋接长根据设计及规范要求，可以采用直螺纹套筒连接、焊接连接或者绑扎连接，钢筋的连接接头应设置在受力较小的位置，一般为跨度的1/3处，位于同一连接区段内纵向受拉钢筋接头数量不大于50%。

(4)钢筋的质量检查

钢筋绑扎、安装完毕后，应进行自检，包括以下几个方面： 1)根据设计图纸检查钢筋的型号、直径、根数、间距是否正确； 2)检查钢筋接头的位置及搭接长度是否符合规范规定； 3)检查混凝土保护层厚度是否符合设计要求； 4)钢筋绑扎是否牢固，有无松动变形现象； 5)钢筋表面不允许有油渍、漆污； 6)钢筋位置的允许偏差见表5—1；

7)临时支撑钢筋的保护层厚度为30mm，梁底钢筋保护层采用20mm厚水泥砂浆垫层。

表5—1钢筋位置的允许偏差

项次 1 网眼尺寸 骨架的宽度、高2 度 ±5 尺寸检查 项目 绑扎 允许偏差 ±20 其最大值 检验方法 尺量连续三档取

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3 4 骨架的长度 箍筋、构造筋间 绑扎 ±10 尺量连续三档取±20 其最大值 ±10 ±5 20 ±5 ±3 尺量检查 尺量两端中间各一点取其最大值 距 间距 5 6 7 受力钢筋 排距 钢筋起弯点位移 受力钢筋保护层 板 梁

3.模板工程

模板工程的目标为支撑混凝土表面颜色基本一致，无蜂窝麻面、露筋、夹渣、锈斑和明显气泡存在。结构阳角部位无缺棱掉角，梁柱、墙梁的接头平滑方正，模板拼缝基本无明显痕迹。表面平整，线条顺直，几何尺寸准确，外观尺寸允许偏差在规范允许范围内。

钢筋混凝土支撑底模一般采用土模法施工，即在挖好的原状土面上浇捣10cm左右素混凝土垫层。垫层施工应紧跟挖土进行，及时分段铺设，其宽度为支撑宽度两边各加200mm。为避免支撑钢筋混凝土与垫层粘在一起，造成施工时清楚困难，在垫层面上用油毛毡做隔离层。隔离层采用一层油毛毡，宽度与支撑等同。油毛毡铺设尽量减少接缝，接缝处应用胶带纸满贴紧，以防止漏浆。

模板主要有压顶圈梁模板，围檩模板，支撑模板，栈桥区域梁板模板。 4.混凝土工程

混凝土工程施工目标为确保混凝土质量优良，确保混凝土的设计强度，特别是控制混凝土有害裂缝的发生。确保混凝土密实、表面平整，线条顺直，几何尺寸准确，色泽一致，无明显气泡，模板拼缝痕迹整齐且有规律性，结构阴阳角方正顺直。

内容有混凝土输送管布置、混凝土浇筑、施工缝处理和混凝土养护。

5.5土钉墙施工工艺

1分层、分段施工流程：

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沿基坑内侧周边分层、分段均衡挖土，并进行土钉墙支护施工。 2施工工艺流程

（1）.土钉施工工艺流程是：挖土、修坡、喷射第一层砼、土钉埋设、注浆、挂网、焊接骨架钢筋及焊接土钉连接件、喷射第二层砼、养护。

（2）.基坑开挖边线定位。基坑底线满足地下室施工承台、底板的需要。 3土方开挖

土方开挖应严格按设计图纸开挖线及设计坡角进行。土方开挖顺序为沿基坑内侧周边，分层分段开挖，每层挖至土钉标高下0.3m左右，分段开挖长度第一层每段不得超过15cm，第二层每段不得超过8cm，挖到淤泥层时每段开挖长度不得超过6cm，并采用跳槽开挖，开挖作业面后，应立即进行土钉墙支护，进入下一层开挖时必须等到上道土钉的抗拉强度达到设计值80 %方可进行，间隔时间宜为7d，最少为5d。最后一层土钉墙施工完成应立即施工地下室垫层及底板。土方开挖过程中，防止土方开挖设备碰撞支护结构，避免扰动基底原状土。 4土钉墙施工

（1）.按设计要求每一层土钉施工工作面的高度，预降水至每层工作面以下0.5m。 （2）.开挖土钉施工工作面，边壁宜采用小型机具或铁锹进行切削清坡，以保证边

（3）.在修整好的坡壁上埋设喷射混凝土厚度的控制标志。

（4）.清除坡面虚土，喷射第一层面层混凝土护坡，喷射时，应自下而上，喷头与受喷面应保持垂直距离宜为0.6-1.0m，喷射厚度不小于40mm。

（5）.喷射混凝土终凝2小时后，应喷水养护，养护时间根据气温确定，宜为3-7天。

（6）.待面层混凝土终凝后，开始设置土钉。 （7）.按要求定出土钉孔并作出标记和编号。

（8）.钢筋应先作除油污，除锈处理，如有设计要求，可在钢筋外加环状塑料保护层或涂多层防腐涂料。

（9）.按照土钉打入的设计斜度制作一只操作平台，紧靠土钉墙墙面安放。 （10）.将螺旋钻机垂直于操作平台上开始钻孔，成孔后钻杆退出孔洞。 （11）.用压缩空气将孔内残留及扰动的废土清除干净，将钢筋放入孔中，钢筋

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上每隔2-3m焊置一个定位架。

（12）.在孔口处设置止浆塞及排气管，旋紧止浆塞使其与孔壁紧密贴合。 （13）.通过止浆塞上将注浆管插入注浆口，深入到孔底250-500mm处，注浆管连接注浆泵，边注浆边向孔口方向拔管，直至注满或排气管停止排气为止。放松止浆塞，将注浆管、排气管与止浆塞拔出，用粘性土或水泥浆充填孔口。 （14）.施工过程应作好相应的施工记录。

（15）.铺设、绑扎面层钢筋网，在土钉端部两侧沿土钉长度方向焊上短段钢筋，并与面层内连接相邻土钉端部的通长加强筋互相焊接。 （16）.喷射第二层面层混凝土。

(17).待上层土钉注浆体及喷射混凝土面层达到设计强度的70％后，再开挖下层土方及进行的土钉施工。 5泄水管

视支护面上排出水量大小，在支护面上设置适量的泄水管（泄水管长度0.5~1.0m，PVC管壁上开适量孔，外包双层纱网，并用铁丝绑扎）将支护壁附近的地下水排出，以减小对支护壁的压力，且不影响喷锚网面层的施工。

6在需设置密排木桩部分应在挖至淤泥层顶面时设置，且木桩应一根紧挨一根压入，尽量靠近

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第6章基坑施工监测

6.1监测目的

随着经济的发展，科技的进步，人们对生活的水平要求越来越高。建筑物越来越高，要求建筑基础也越来越严格。随着这一趋势基坑也向着大深度，大面积的方向发展，支护体系的规模也越来越大，基坑工程施工周期长，从开挖到完成基坑工程施工周期长，从开挖到完成地面以下的全部隐蔽工程，常需要经历多次降雨、周边堆载、振动、施工不当等许多不利条件，其安全度的随机性较大，事故的发生往往具有突发性。

1、及时发现不稳定因素，减少损失

由于土体成分和结构的不均匀性、各向异性及不连续性决定了土体力学性质的复杂性，加上自然环境因素的不可控制影响，人们在认识上尚有一定的局限性，必须借助监测手段进行必要的补充，以便及时采取补救措施，确保基坑稳定安全，减少和避免不必要的损失；

2 、验证支护结构设计，指导基坑开挖和支护结的施工

客观地说，目前基坑工程的设计尚处于半理论半经验的状态，通过监测可以了解周边土体的实际变形和应力分布，用于验证设计与实际符合程度，通过监测掌握周边建筑物和管线的变化趋势，并根据基坑变形和应力分布情况为施工步骤的实施、施工工艺的采用提供有价值的指导性意见； 3、保证基坑支护结构和相邻建（构）筑物的安全

在深基坑开挖与支护工程中，为满足支护结构及被支护土体的稳定性，首先要防止破坏或极限状态发生。破坏或极限状态主要表现为静力平衡的丧失，或支护结构的构造性破坏。在破坏前，往往会在基坑侧向的不同部位上出现较大的变形，或变形速率明显增大。支护结构和被支护土体的过大位移，将引起邻近建筑物的倾斜或开裂，邻近管道的渗漏，有时会引发一连串灾难性的后果。如有周密的监

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测控制，则可根据监测数据及时发现异常信息，及时采取应急措施，在很大程度上可以避免或减轻破坏的后果

6.2监测要求

本工程监测工作极其重要，必须严格按有关管理部门、设计等有关变形控制要求进行设计和实施，同时对马路、住房区及基坑本体作重点监测。

在基坑桩基施工期间，须周期性对周边环境进行观测，及时发现隐患，并根据监测成果相应地及时调整施工速率及采取相应的措施，确保道路、市政管线及建(构)筑物的正常使用。

6.3监测原则

基坑开挖是基坑卸荷过程。由于卸荷而引起坑底土体产生以向上为主的位移，同时也引起围护墙在两侧压力差的作用下而产生的水平方向位移和因此产生的墙外侧土体的位移，基坑变形包括维护墙的变形坑底隆起及基坑周围地层位移等，加强基坑在开挖期间的监测工作可以保证基坑及周围附属设施的安全，并可合理地利用土体自身在基坑开挖过程中控制土体位移的潜力而达到保护环境的目的，根据本工程自身特点和现场施工的具体情况，监测方案按以下原则进行。

1、设置的监测内容及监测点必须满足本工程设计要求及各有关规范要求，并能客观全面反映工程施工过程中周围环境及基坑维护体系的变化情况。

2、监测过程中采用的方法、设备、频率，均应符合设计要求和有关规范要求，能及时、准确地提供监测数据，满足现代化、信息化施工要求。

3、检测对象应为本基坑在开挖期间所影响到的范围。

6.4基坑监测项目选择依据及监测内容

检测项目 支护结构的安全等级 一级 支护结构顶部水平位移 应测 二级 应测 应测 三级 应测 应测 基坑周边建筑物，地下管应测

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线，道路沉降 坑边顶面沉降 支护结构深部水平位移 锚杆拉力 支撑轴力 挡土构件内力 支撑力柱沉降 应测 应测 应测 应测 应测 应测 应测 应测 应测 应测 宜测 宜测 宜测 应测 选测 选测 宜测 选测 选测 选测 选测 选测 选测 选测 选测 选测 挡土构件，水泥土墙沉降 应测 地下水位 土压力 孔隙水压力 应测 宜测 宜测 本工程依据表格和周边的环境以及建筑物、地下管道的存在情况。我们的监测内容为 序号 1 2 3 4

内容 周边建筑物道路管线的位移与沉降监测 基坑支护桩的位移与沉降监测 深层水平位移观测 支撑轴力的监测 6.5监测实施

6.5.1周围环境的监测

沿基坑周边每20米左右、沿道路每15米左右布设一个沉降观测点。监测采用精密水准测量，其基本方法为在施工影响区域外布设3个基准点，基准点必须牢固稳定，且构成一个基准网，通过对基准网监测，确定基准点高程，通过精密水准测量，将基准点的高程引测到各监测点上，从而得到各监测点的高程，根据监测点两次所监测高程之差即可得知监测点在这两次期间的沉降量。 6.5.2支护桩位移与沉降监测

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1支护桩顶部的水平位移监测

在支护桩顶部每隔10米布设一个水平位移监测点，水平位移监测采用坐标法。在远离基坑影响区域外设立3个一级基准点，构成平面三角网。对三角网采用高精度全站仪进行观测。并对观测数据采用平差软件进行严密平差处理，得到基准点的高精度坐标。在上述监测点附近布二级监测工作基点，每次监测时，将全站仪架设在基准点上，测量出工作基点平面坐标，再根据工地通视情况将仪器架设在其中的任一个工作基点上，测得各监测点的平面直角坐标，通过两次观测所测得各监测点坐标之差即可得知这两次期间监测点的水平位移量。

2深层水平位移观测

深层水平位移监测是观测支护结构各深度的水平位移量，用以监测支护桩或土体的变形。当测出支护结构在没有外界荷载作用下位移急剧增大则表示土体临近破坏。其测量方法如下：

①、在预定位置钻孔埋设测斜管，管周用砂浆填充，测斜管内壁有两组互成90°的纵向导槽控制测试方位。埋设时，应保证让一组导槽垂直于基坑边，另一组平行于基坑。

②、测试时测斜仪探头沿垂直于基坑边的一组导槽缓缓沉放到测斜孔底部，停留10分钟左右让测斜仪探头的温度与测斜孔中的水温一致，然后从测斜管底部自下而上每0.5米测读一次直至管口。为提高测量精度，消除测量设备的系统误差，逐段正、反方向各测读一次，计算得到相对于铅垂位置的水平偏移量沿深度的分布。并用全站仪测量孔口位移来校核测斜仪的测量值。

3支撑轴力监测

为掌握混凝土支撑的设计轴力与实际受力情况的差异，防止围护体的失稳破坏，须对支撑结构中受力较大的断面、应力变幅较大的断面进行监测。支撑钢筋制作过程中，在被测断面的左右两侧埋设钢筋应力计，支撑受到外力作用后产生微应变。其应变量通过振弦式频率计来测定，测试时，按预先标定的率定曲线，根据应力计频率推算出混凝土支撑钢筋所受的力。计算公式：

FgK(fi2f02) ⑴

然后根据支撑中砼与钢筋应变协调的假定，可得计算公式：

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FAcEcAEgg ⑵ A•FAsgg式中：F为混凝土支撑受力(kN) (计算结果精确至1 kN)

Fg为钢筋计受力(kN) (计算结果精确至1 kN) As为钢筋截面积(m2) Ag为钢筋计截面积(m2) Ac为支撑混凝土截面积(m2) fi为钢筋计的本次频率(Hz) f0为钢筋计的初始频率(Hz) K为钢筋计的标定系数(kN/Hz2)

采用ZXY—Ⅱ型振弦式频率读数仪作为二次读数仪，将由公式⑵解得的F作为混凝土支撑轴力。 6.5.3测量精度

1、本次测量精度按二级变形测量等级要求执行，其精度指标要求如下表： 变形测 量级别 二级

2、水准观测主要技术要求如下： 等级 视线长前后视累计视线高基辅分基辅分度（m） 距差（m） 视距差 （m） 二 ≤50 ≤2.0 ≤3.0 ≥0.3 0.5 度（m） 划读数划高差差（mm） 之差闭合差（mm） 沉降观测 观测点测站高差中误差（mm） ±0.5 位移观测 观测点坐标中误差（mm） ±3.0 （mm） 0.7 ≤1.0n 3、导线测量技术要求如下： 附合导线长等 级 度 (公里) 每边测距中误差（毫米） 平均边长 测角中误差 (米) (\") 测距相对误中差

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二 2.4 ±15 250 ±8 1/14000 6.5.4仪器设备

精密水准测量使用日本索佳PL1或DS05精密水准仪，精度均可达±0.4mm/km，精确读数至0.1mm，估读至0.01mm。标尺使用2.0m木质铟钢尺。全站仪使用DNA1型，测角精度2″，测距精度2+2PPM。深层水平位移观测使用精度为±10mm/50m的测斜仪，所有使用仪器均经质量技术监督站检定合格。 6.5.5测量周期

基坑围护结构与周边道路及管线监测频率，预估如下： 序号 时段项目 开挖前 坑开挖期间 底板浇筑期间 1 2 3 4 周边环境 基坑支护桩位移/沉降监测 深度水平位移观测 支撑轴力 2次 2次 2次 2次 1-2天一次 1-2天一次 1-2天一次 1-2天一次 2-3天一次 2-3天一次 2-3天一次 2-3天一次 上述测量频率为正常状况下的监测频率。现场监测时需根据施工情况和监测数据变化速率及时调整监测频率。超过警戒值时应根据具体情况及时调整监测时间间隔，以确保施工安全。 6.5.6预警报告

1、周围建筑物的变形：累计沉降不得超过建筑物宽度的1‰，连续三日沉降速率不得超过2㎜/d,建筑物差异沉降不得超过11000

2周围地面与道路的变形：累计沉降不得超过开挖深度的5‰，且不大于15㎜，连续三日沉降速率不得超过2㎜/d

3支护结构水平位移：累计水平位移、深层位移量不得超过开挖深度的5‰，连续三日沉降速率不得超过2㎜/d

4支撑轴力：不得超过设计值得80% 达到预警值80%，应立即口头报告甲方监测人员，并在中间报告上作预警记

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号，达到预警100%时，除口头报告甲方、监理方外，还应写出书面报告和建议，当日面交甲方和监理方，并建议研究应急措施。

6.5.7信息反馈

每次监测工作结束后，均需提供监测资料、简报及处理意见。监测资料处理应及时，以便在发现数据有误时，可以及时改正和补测，当发现测值有明显异常时，应迅速通知施工主管和监理单位，以便采取相应措施。 原始数据经过审核、消除错误和取舍之后，就可以计算分析。根据计算结果，绘出各观测项目观测值与施工工序、施工进度及开挖过程的关系曲线。提交资料包括各观测值成果表、观测值与施工进度、时间的关系曲线、对各观测资料的综合分析，以及说明围护结构和建筑物等在观测期间的工作状态与其变化规律和发展趋势，判断其工作状态是否正常或找出原因，并提出处理措施和建议，供研究解决问题的参考。监测工作全部结束后，编写基坑监测技术总结报告。

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第7章电算

7.1 AB段内支撑电算

7.1.1 支护方案

排桩支护

7.1.2 支护信息 1.基本信息 内力计算方法

增量法 基坑支护设计(毕业论文)

规范与规程 基坑等级 基坑侧壁重要性系数γ0 基坑深度H(m) 嵌固深度(m) 桩顶标高(m) 桩截面类型 └桩直径(m) 桩间距(m) 混凝土强度等级 有无冠梁 ├冠梁宽度(m) ├冠梁高度(m) └水平侧向刚度(MN/m) 放坡级数 超载个数 支护结构上的水平集中力 2 超载信息

《建筑基坑支护技术规程》 JGJ 120-99 二级 1.00 7.400 6.500 0.000 圆形 0.600 0.800 C25 有 0.600 0.600 15.000 0 1 0 超载 类型 超载值 作用深度 序号 (kPa,kN/m) (m) 1 20.000 0.000 3 附加水平力信息 水作用类水平力作用深是否参平型 值 度 与 力 序 (kN) (m) 倾覆稳号 定

作用宽度 距坑边距 形式 (m) (m) 30.000 4.000 --- 长度 (m) --- 是否参与 整体稳定 4 土层信息 土层数 内侧降水最终深度(m) 内侧水位是否随开挖过程变化 弹性计算方法按土层指定 5 土层参数

5 10.000 否 ㄨ 坑内加固土 外侧水位深度(m) 内侧水位距开挖面距离(m) 弹性法计算方法 否 10.000 --- m法 基坑支护设计(毕业论文)

层号 土类名称 层厚 重度 浮重度 粘聚力 内摩擦角 33 (m) (kN/m) (kN/m) (kPa) (度) 1 杂填土 1.40 18.0 --- 12.00 20.00 2 粘性土 3.60 18.5 --- 18.00 30.00 3 粘性土 2.40 18.0 --- 12.00 30.00 4 粉砂 4.00 18.2 8.0 15.00 30.00 5 粘性土 3.00 18.3 8.0 --- --- 层与锚固体粘聚力 内摩擦角 水土 计算方m,c,K抗剪强度 号 摩 法 值 擦阻力水下水下(度) (kPa) (kPa) (kPa) 1 60.0 --- --- --- m法 4.68 --- 2 60.0 --- --- --- m法 18.48 --- 3 60.0 --- --- --- m法 7.50 --- 4 120.0 10.00 10.00 合算 m法 10.00 --- 5 120.0 10.00 10.00 合算 m法 10.00 ---

6支锚信息 支锚道数 1 支锚 支锚类型 水平间距 竖向间距 入射角 总长 锚固段 道号 (m) (m) (°) (m) 长度(m) 1 内撑 9.000 2.000 --- --- --- 支预加力 支锚刚度 锚固体 工况 锚固力 材料抗力 材料抗力 锚 道(kN) (MN/m) 直径(mm) 号 调整系数 (kN) 调整系数 号 1 126.28 15.00 --- 2～ --- 0.00 1.00

7 土压力模型及系数调整

弹性法土压力模型: 经典法土压力模型:

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层土类名水土 号 称 1 杂填土 合算 2 粘性土 分算 3 粘性土 合算 4 粉砂 合算 5 粘性土 合算

8工况信息 工况 工况 号 类型 1 开挖 2 加撑 3 开挖

7.1.3设计结果

1结构计算 各工况：

水压力 调整系数 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 主动土压力 调整系数 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 被动土压力 被动土压力 调整系数 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 最大值(kPa) 10000.000 10000.000 10000.000 10000.000 10000.000 深度 (m) 2.500 --- 7.400 支锚 道号 --- 1.内撑 ---

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内力位移包络图：

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地表沉降图：

2 冠梁选筋结果

钢筋级别 选筋 基坑支护设计(毕业论文)

As1 As2 As3 3环梁选筋结果

HRB335 HRB335 HRB335 2D16 2D16 D16@2

钢筋级别 选筋 As1 HPB235 1d12 As2 HPB235 1d12 As3 HPB235 d12@1

4 截面计算

（1）截面参数 桩是否均匀配筋 是 混凝土保护层厚度(mm) 20 桩的纵筋级别 HRB335 桩的螺旋箍筋级别 HRB335 桩的螺旋箍筋间距(mm) 150 弯矩折减系数 0.85 剪力折减系数 1.00 荷载分项系数 1.25 配筋分段数 一段 各分段长度(m) 13.90 （2） 内力取值 段 内力类型 弹性法 经典法 内力 内力 号 计算值 计算值 设计值 实用值 基坑内侧最大弯矩(kN.m) 90.10 48.84 95.73 95.73 1 基坑外侧最大弯矩(kN.m) 33.51 34.74 35.61 35.61 最大剪力(kN) 54.28 49.25 67.85 67.85 段 选筋类型 级别 钢筋 实配[计算]面积 号 实配值 (mm2或mm2/m) 1 纵筋 HRB335 16D12 1810[1696] 箍筋 HRB335 D12@150 1508[667]

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加强箍筋 7.1.4稳定性验算 1 整体稳定验算

HRB335 D14@2000 154

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 = 1.169 圆弧半径(m) R = 12.631 圆心坐标X(m) X = -0.957 圆心坐标Y(m) Y = 6.035

2 抗倾覆稳定性验算

抗倾覆安全系数:

KsMpMa

Mp——被动土压力及支点力对桩底的抗倾覆弯矩, 对于内支撑支点力由内支

撑抗压力

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决定;对于锚杆或锚索，支点力为锚杆或锚索的锚固力和抗拉力的较

小值。

注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。 Ma——主动土压力对桩底的倾覆弯矩。

工况1：

注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。 序号 1

364.869 Ks = 4.725 >= 1.200, 满足规范要求。

Ks14859.536 0.000支锚类型 材料抗力(kN/m) 锚固力(kN/m)

内撑 0.000 ---

工况2：

注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。 序号 1

364.869 Ks = 4.725 >= 1.200, 满足规范要求。

Ks14859.536 0.000支锚类型 材料抗力(kN/m) 锚固力(kN/m)

内撑 0.000 ---

工况3：

注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。 序号 1

1781.622 Ks = 1.408 >= 1.200, 满足规范要求。

Ks2509.522 0.000支锚类型 材料抗力(kN/m) 锚固力(kN/m)

内撑 0.000 ---

安全系数最小的工况号：工况3。

最小安全Ks = 1.408 >= 1.200, 满足规范要求。

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3 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DNqcNc

HDq o

Nqtan4512 2etan NcNq1tan

Nqtan4510.000212e3.142tan10.0002.471 Nc2.4711Ks8.345tan10.000 18.0806.5002.47110.0008.34518.1677.4006.50017.122 Ks = 1.386 >= 1.1, 满足规范要求。 基坑支护设计(毕业论文)

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DNqcNc

HDq 34Nq12

e2otancos34452210.0002 NcNq11tan 10.0002tan10.000Nq12e3.142

cos45DH22.694 Nc2.694117.122 Ks = 1.530 >= 1.15, 满足规范要求。

KS9.605tan10.000 18.0806.5002.69410.0009.605118.1677.4006.5007.1.5 隆起量的计算

注意：按以下公式计算的隆起量，如果为负值，按0处理!

875316 式中

ni1ihiq1250.56.37c0.04tan0.54 δ———基坑底面向上位移(mm);

n———从基坑顶面到基坑底面处的土层层数; ri———第i层土的重度(kN/m3)；

地下水位以上取土的天然重度(kN/m3)；地下水位以下取土的饱和重度

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(kN/m3);

875316135.017.1hi———第i层土的厚度(m); q———基坑顶面的地面超载(kPa); D———桩(墙)的嵌入长度(m); H———基坑的开挖深度(m);

c———桩(墙)底面处土层的粘聚力(kPa); φ———桩(墙)底面处土层的内摩擦角(度);

r———桩(墙)顶面到底处各土层的加权平均重度(kN/m3);

1256.57.40.56.3718.210.00.04tan10.000.54

δ = 86(mm)

7.1.6嵌固深度计算 嵌固深度计算参数： 嵌固深度系数 抗渗嵌固系数

嵌固深度计算过程：

按《建筑基坑支护技术规程》 JGJ 120-99单支点结构计算支点力和嵌固深度设计值hd：

1) 按ea1k = ep1k 确定出支护结构弯矩零点hc1 = 0.008 2) 支点力Tc1可按下式计算：

Tc1ha1Eachp1EpchT1hc11.200 1.200 hT1 = 5.400m Tc1 = 21.515 kN

3) hd按公式：hp∑Epj + Tc1(hT1+hd) - βγ0ha∑Eai>=0确定

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β = 1.200 ， γ0 = 1.000 hp = 1.190m，∑Epj = 338.779 kPa ha = 2.563m，∑Eai = 187.458 kPa 得到hd = 6.308m，hd采用值为：6.500m

7.2土钉墙电算

7.2.1设计项目:

1 设计简图

2 设计条件

（1） 基本参数

所依据的规程或方法：《建筑基坑支护技术规程》JGJ 120-99 基坑深度： 5.500(m) 基坑内地下水深度： 11.400(m) 基坑外地下水深度： 11.400(m) 基坑侧壁重要性系数： 1.000

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土钉荷载分项系数： 1.250 土钉抗拉抗力分项系数： 1.300 整体滑动分项系数： 1.300

（2） 坡线参数

坡线段数 1

序号 水平投影(m) 竖向投影(m) 倾角(°) 1 0.970 5.500 80.0

3土层参数 土层层数 3

序号 土类型 土层厚 容重 饱和容重 粘聚力 内摩擦角 钉土摩阻力 锚杆土摩阻力 水土

(m) (kN/m^3) (kN/m^3) (kPa) (度) (kPa) (kPa)

1 杂填土 1.600 18.0 20.0 12.0 16.0 60.0 120.0 合算

2 粘性土 3.800 18.5 18.0 18.0 10.0 80.0 120.0 分算

3 粘性土 2.850 18.0 18.0 12.0 7.0 80.0 120.0 分算

4 超载参数

超载数 1

序号 超载类型 超载值(kN/m) 作用深度(m) 作用宽度(m) 距坑边线距离(m) 形式 长度(m)

1 满布均布 10.000

5 土钉参数

土钉道数 5

序号 水平间距(m) 垂直间距(m) 入射角度(度) 钻孔直径(mm) 1 1.000 1.000 15.0 100 2 1.000 1.000 15.0 100 3 1.000 1.000 15.0 100 4 1.000 1.000 15.0 100 5 1.000 1.000 15.0 100

6 花管参数

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基坑内侧花管排数 0 基坑内侧花管排数 0

7 锚杆参数

锚杆道数 0

8坑内土不加固 8

施工过程中局部抗拉满足系数: 1.000 施工过程中内部稳定满足系数: 1.000

9 内部稳定设计条件

考虑地下水作用的计算方法：总应力法

土钉拉力在滑面上产生的阻力的折减系数： 0.500 圆弧滑动坡底截止深度(m)： 0.000(m) 圆弧滑动坡底滑面步长(m)： 1.000(m)

7.2.2 设计结果

1局部抗拉设计结果

工况 开挖深度 破裂角 土钉号 设计长度 最大长度(工况) 拉力标准值 拉力设计值

(m) (度) (m) (m) Tjk(kN) Tj(kN)

1 1.500 48.0 0

2 2.500 46.9 1 1.212 1.212( 2) 3.1 3.9

3 3.500 46.4 1 1.632 1.632( 3) 0.3 0.4

2 1.142 1.142( 3) 2.8 3.5

4 4.500 46.1 1 2.297 2.297( 4) 0.4 0.4

2 1.800 1.800( 4) 2.8

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3.5

3 1.805 1.805( 4) 12.9 16.1

5 5.500 45.8 1 2.960 2.960( 5) 0.4 0.4

2 2.466 2.466( 5) 2.8 3.5

3 2.467 2.467( 5) 12.9 16.1

4 2.523 2.523( 5) 23.9 29.9

6 5.500 45.8 1 2.960 2.960( 5) 0.4 0.4

2 2.466 2.466( 5) 2.8 3.5

3 2.467 2.467( 5) 12.9 16.1

4 2.523 2.523( 5) 23.9 29.9

5 2.675 2.675( 6) 36.3 45.4

2 内部稳定设计结果

工况号 安全系数 圆心坐标x(m) 圆心坐标y(m) 半径(m) 土钉号 土钉长度 1 1.580 -3.095 11.150 8.097 2 1.657 -1.172 8.091 5.368

1 2.960 3 1.354 -1.735 10.304 8.562

1 2.960 2 2.966 4 1.300 -0.424 8.050 7.075

1 3.960 2 3.966 3 3.967 5 1.317 2.590 7.131 7.587

1 6.460 2 6.466 3 6.467 4 6.023 6 1.317 2.590 7.131 7.587

1 6.460 2 6.466 3 6.467

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4 6.023 5 2.675

3 土钉选筋计算结果

土钉号 土钉拉力(抗拉) 土钉拉力(稳定) 计算钢筋面积 配筋 配筋面积 1 3.9 33.1 157.6 1d16 201.1 2 3.5 62.0 295.1 1d20 314.2 3 16.1 90.7 432.0 1d25 490.9 4 29.9 16.2 142.2 1d14 153.9 5 45.4 52.9 251.8 1d18 254.5

7.2.3 喷射混凝土面层计算

1 计算参数

厚度： 100(mm) 混凝土强度等级: C30 配筋计算as: 15(mm) 水平配筋: d8@150 竖向配筋: d8@150 配筋计算as: 15 荷载分项系数: 1.200

2 计算结果

编号 深度范围 荷载值(kPa) 轴向 M(kN.m) As(mm^2) 实配As(mm^2)

1 0.00~ 1.00 0.0 x 0.000 306.4(构造) 335.1 y 0.000 306.4(构造) 335.1 2 1.00~ 2.00 1.2 x 0.043 306.4(构造) 335.1 y 0.043 306.4(构造) 335.1 3 2.00~ 3.00 10.6 x 0.390 306.4(构造) 335.1 y 0.390 306.4(构造) 335.1 4 3.00~ 4.00 26.2 x 0.965 306.4(构造) 335.1 y 0.965 306.4(构造) 335.1 5 4.00~ 5.00 41.9 x 1.541 306.4(构造) 335.1 y 1.541 306.4(构造) 335.1 6 5.00~ 5.50 57.8 x 0.971 306.4(构造) 335.1

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y 0.261 306.4(构造) 335.1

3 外部稳定计算参数

所依据的规程： 《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002 土钉墙计算宽度: 10.000(m) 墙后地面的倾角: 0.0(度) 墙背倾角: 90.0(土与墙背的摩擦角: 10.0(土与墙底的摩擦系数: 0.300 墙趾距坡脚的距离: 0.000(m) 墙底地基承载力: 400.0(kPa) 抗水平滑动安全系数： 1.300 抗倾覆安全系数： 1.600

4 外部稳定计算结果

重力: 960.3(kN) 重心坐标: ( 5.237, 2.689超载: 90.3(kN) 超载作用点x坐标: 5.485(m) 土压力: 67.5(kN) 土压力作用点y坐标: 1.870(m)

基底平均压力设计值 106.2(kPa) < 400.0 基底边缘最大压力设计值 118.6(kPa) < 1.2*400.0 抗滑安全系数: 4.793 > 1.300 抗倾覆安全系数: 4.374 > 1.600

度) 度) ） 基坑支护设计(毕业论文)

第8章 翻译

Reinforced Concrete

Plain concrete is formed from a hardened mixture of cement ,water ,fine aggregate, coarse aggregate (crushed stone or gravel),air, and often other admixtures. The plastic mix is placed and consolidated in the formwork, then cured to facilitate the acceleration of the chemical hydration reaction lf the cement/water mix, resulting in hardened concrete. The finished product has high compressive strength, and low resistance to tension, such that its tensile strength is approximately one tenth lf its compressive strength. Consequently, tensile and shear reinforcement in the tensile regions of sections has to be provided to compensate for the weak tension regions in the reinforced concrete element.

It is this deviation in the composition of a reinforces concrete section from the homogeneity of standard wood or steel sections that requires a modified approach to the basic principles of structural design. The two components of the heterogeneous reinforced concrete section are to be so arranged and proportioned that optimal use is made of the materials involved. This is possible because concrete can easily be given any desired shape by placing and compacting the wet mixture of the constituent ingredients are properly proportioned, the finished product becomes strong, durable, and, in combination with the reinforcing bars, adaptable for use as main members of any structural system.

The techniques necessary for placing concrete depend on the type of member to be cast: that is, whether it is a column, a bean, a wall, a slab, a foundation. a mass columns, or an extension of previously placed and hardened concrete. For beams, columns, and walls, the forms should be well oiled after cleaning them, and the reinforcement should be cleared of rust and other harmful materials. In foundations, the earth should be compacted and thoroughly moistened to about 6 in. in depth to

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avoid absorption of the moisture present in the wet concrete. Concrete should always be placed in horizontal layers which are compacted by means of high frequency power-driven vibrators of either the immersion or external type, as the case requires, unless it is placed by pumping. It must be kept in mind, however, that over vibration can be harmful since it could cause segregation of the aggregate and bleeding of the concrete.

Hydration of the cement takes place in the presence of moisture at temperatures above 50°F. It is necessary to maintain such a condition in order that the chemical hydration reaction can take place. If drying is too rapid, surface cracking takes place. This would result in reduction of concrete strength due to cracking as well as the failure to attain full chemical hydration.

It is clear that a large number of parameters have to be dealt with in proportioning a reinforced concrete element, such as geometrical width, depth, area of reinforcement, steel strain, concrete strain, steel stress, and so on. Consequently, trial and adjustment is necessary in the choice of concrete sections, with assumptions based on conditions at site, availability of the constituent materials, particular demands of the owners, architectural and headroom requirements, the applicable codes, and environmental reinforced concrete is often a site-constructed composite, in contrast to the standard mill-fabricated beam and column sections in steel structures.

A trial section has to be chosen for each critical location in a structural system. The trial section has to be analyzed to determine if its nominal resisting strength is adequate to carry the applied factored load. Since more than one trial is often necessary to arrive at the required section, the first design input step generates into a series of trial-and-adjustment analyses.

The trial-and –adjustment procedures for the choice of a concrete section lead to the convergence of analysis and design. Hence every design is an analysis once a trial section is chosen. The availability of handbooks, charts, and personal computers and programs supports this approach as a more efficient, compact, and speedy instructional method compared with the traditional approach of treating the analysis of reinforced concrete separately from pure design.

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2.2 Earthwork

Because earthmoving methods and costs change more quickly than those in any other branch of civil engineering, this is a field where there are real opportunities for the enthusiast. In 1935 most of the methods now in use for carrying and excavating earth with rubber-tyred equipment did not exist. Most earth was moved by narrow rail track, now relatively rare, and the main methods of excavation, with face shovel, backacter, or dragline or grab, though they are still widely used are only a few of the many current methods. To keep his knowledge of earthmoving equipment up to date an engineer must therefore spend tine studying modern machines. Generally the only reliable up-to-date information on excavators, loaders and transport is obtainable from the makers.

Earthworks or earthmoving means cutting into ground where its surface is too high ( cuts ), and dumping the earth in other places where the surface is too low ( fills). Toreduce earthwork costs, the volume of the fills should be equal to the volume of the cuts and wherever possible the cuts should be placednear to fills of equal volume so as to reduce transport and double handlingof the fill. This work of earthwork design falls on the engineer who lays out the road since it is the layout of the earthwork more than anything else which decides its cheapness. From the available maps ahd levels, the engineering must try to reach as many decisions as possible in the drawing office by drawing cross sections of the earthwork. On the site when further information becomes available he can make changes in jis sections and layout,but the drawing lffice work will not have been lost. It will have helped him to reach the best solution in the shortest time.

The cheapest way of moving earth is to take it directly out of the cut and drop it as fill with the same machine. This is not always possible, but when it canbe done it is ideal, being both quick and cheap. Draglines, bulldozers and face shovels an do this. The largest radius is obtained with the dragline,and the largest tonnage of earth is moved by the bulldozer, though only over short distances.The disadvantages of the dragline are that it must dig below itself, it cannot dig with force into compacted material, it cannot dig on steep slopws, and its dumping and digging are not accurate.

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Face shovels are between bulldozers and draglines, having a larger radius of action than bulldozers but less than draglines. They are anle to dig into a vertical cliff face in a way which would be dangerous tor a bulldozer operator and impossible for a dragline. Each piece of equipment should be level of their tracks and for deep digs in compact material a backacter is most useful, but its dumping radius is considerably less than that of the same escavator fitted with a face shovel.

Rubber-tyred bowl scrapers are indispensable for fairly level digging where the distance of transport is too much tor a dragline or face shovel. They can dig the material deeply ( but only below themselves ) to a fairly flat surface, carry it hundreds of meters if need be, then drop it and level it roughly during the dumping. For hard digging it is often found economical to keep a pusher tractor ( wheeled or tracked ) on the digging site, to push each scraper as it returns to dig. As soon as the scraper is full,the pusher tractor returns to the beginning of the dig to heop to help the nest scraper.

Bowl scrapers are often extremely powerful machines;many makers build scrapers of 8 cubic meters struck capacity, which carry 10 m ³ heaped. The largest self-propelled scrapers are of 19 m ³ struck capacity ( 25 m ³ heaped )and they are driven by a tractor engine of 430 horse-powers.

Dumpers are probably the commonest rubber-tyred transport since they can also conveniently be used for carrying concrete or other building materials. Dumpers have the earth container over the front axle on large rubber-tyred wheels, and the container tips forwards on most types, though in articulated dumpers the direction of tip can be widely varied. The smallest dumpers have a capacity of about 0.5 m ³, and the largest standard types are of about 4.5 m ³. Special types include the self-loading dumper of up to 4 m ³ and the articulated type of about 0.5 m ³. The distinction between dumpers and dump trucks must be remembered .dumpers tip forwards and the driver sits behind the load. Dump trucks are heavy, strengthened tipping lorries, the driver travels in front lf the load and the load is dumped behind him, so they are sometimes called rear-dump trucks.

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2.3 Safety of Structures

The principal scope of specifications is to provide general principles and computational methods in order to verify safety of structures. The “ safety factor ”, which according to modern trends is independent of the nature and combination of the materials used, can usually be defined as the ratio between the conditions. This ratio is also proportional to the inverse of the probability ( risk ) of failure of the structure.

Failure has to be considered not only as overall collapse of the structure but also as unserviceability or, according to a more precise. Common definition. As the reaching of a “ limit state ” which causes the construction not to accomplish the task it was designed for. There are two categories of limit state :

(1)Ultimate limit sate, which corresponds to the highest value of the load-bearing capacity. Examples include local buckling or global instability of the structure; failure of some sections and subsequent transformation of the structure into a mechanism; failure by fatigue; elastic or plastic deformation or creep that cause a substantial change of the geometry of the structure; and sensitivity of the structure to alternating loads, to fire and to explosions.

(2)Service limit states, which are functions of the use and durability of the structure. Examples include excessive deformations and displacements without instability; early or excessive cracks; large vibrations; and corrosion.

Computational methods used to verify structures with respect to the different safety conditions can be separated into:

(1)Deterministic methods, in which the main parameters are considered as nonrandom parameters.

(2)Probabilistic methods, in which the main parameters are considered as random parameters.

Alternatively, with respect to the different use of factors of safety, computational methods can be separated into:

(1)Allowable stress method, in which the stresses computed under maximum loads are compared with the strength of the material reduced by given safety factors. (2)Limit states method, in which the structure may be proportioned on the basis

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of its maximum strength. This strength, as determined by rational analysis, shall not be less than that required to support a factored load equal to the sum of the factored live load and dead load ( ultimate state ).

The stresses corresponding to working ( service ) conditions with unfactored live and dead loads are compared with prescribed values ( service limit state ) . From the four possible combinations of the first two and second two methods, we can obtain some useful computational methods. Generally, two combinations prevail:

(1)deterministic methods, which make use of allowable stresses. (2)Probabilistic methods, which make use of limit states.

The main advantage of probabilistic approaches is that, at least in theory, it is possible to scientifically take into account all random factors of safety, which are then combined to define the safety factor. probabilistic approaches depend upon :

(1) Random distribution of strength of materials with respect to the conditions of fabrication and erection ( scatter of the values of mechanical properties through out the structure );

(2) Uncertainty of the geometry of the cross-section sand of the structure ( faults and imperfections due to fabrication and erection of the structure );

(3) Uncertainty of the predicted live loads and dead loads acting on the structure; (4)Uncertainty related to the approximation of the computational method used ( deviation of the actual stresses from computed stresses ).

Furthermore, probabilistic theories mean that the allowable risk can be based on several factors, such as :

(1) Importance of the construction and gravity of the damage by its failure; (2)Number of human lives which can be threatened by this failure; (3)Possibility and/or likelihood of repairing the structure; (4) Predicted life of the structure.

All these factors are related to economic and social considerations such as： (1) Initial cost of the construction;

(2) Amortization funds for the duration of the construction;

(3) Cost of physical and material damage due to the failure of the construction;

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(4) Adverse impact on society; (5) Moral and psychological views.

The definition of all these parameters, for a given safety factor, allows construction at the optimum cost. However, the difficulty of carrying out a complete probabilistic analysis has to be taken into account. For such an analysis the laws of the distribution of the live load and its induced stresses, of the scatter of mechanical properties of materials, and of the geometry of the cross-sections and the structure have to be known. Furthermore, it is difficult to interpret the interaction between the law of distribution of strength and that of stresses because both depend upon the nature of the material, on the cross-sections and upon the load acting on the structure. These practical difficulties can be overcome in two ways. The first is to apply different safety factors to the material and to the loads, without necessarily adopting the probabilistic criterion. The second is an approximate probabilistic method which introduces some simplifying assumptions ( semi-probabilistic methods ) .

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8.1钢筋混凝土

素混凝土是由水泥、水、细骨料、粗骨料（碎石或；卵石）、空气，通常还有其他外加剂等经过凝固硬化而成。将可塑的混凝土拌合物注入到模板内，并将其捣实，然后进行养护，以加速水泥与水的水化反应，最后获得硬化的混凝土。其最终制成品具有较高的抗压强度和较低的抗拉强度。其抗拉强度约为抗压强度的十分之一。因此，截面的受拉区必须配置抗拉钢筋和抗剪钢筋以增加钢筋混凝土构件中较弱的受拉区的强度。

由于钢筋混凝土截面在均质性上与标准的木材或钢的截面存在着差异，因此，需要对结构设计的基本原理进行修改。将钢筋混凝土这种非均质截面的两种组成部分按一定比例适当布置，可以最好的利用这两种材料。这一要求是可以达到的。因混凝土由配料搅拌成湿拌合物，经过振捣并凝固硬化，可以做成任何一种需要的形状。如果拌制混凝土的各种材料配合比恰当，则混凝土制成品的强度较高，经久耐用，配置钢筋后，可以作为任何结构体系的主要构件。

浇筑混凝土所需要的技术取决于即将浇筑的构件类型，诸如：柱、梁、墙、板、基础，大体积混凝土水坝或者继续延长已浇筑完毕并且已经凝固的混凝土等。对于梁、柱、墙等构件，当模板清理干净后应该在其上涂油，钢筋表面的锈及其他有害物质也应该被清除干净。浇筑基础前，应将坑底土夯实并用水浸湿6英寸，以免土壤从新浇的混凝土中吸收水分。一般情况下，除使用混凝土泵浇筑外，混凝土都应在水平方向分层浇筑，并使用插入式或表面式高频电动振捣器捣实。必须记住，过分的振捣将导致骨料离析和混凝土泌浆等现象，因而是有害的。

水泥的水化作用发生在有水分存在，而且气温在50°F以上的条件下。为了保证水泥的水化作用得以进行，必须具备上述条件。如果干燥过快则会出现表面裂缝，这将有损与混凝土的强度，同时也会影响到水泥水化作用的充分进行。

设计钢筋混凝土构件时显然需要处理大量的参数，诸如宽度、高度等几何尺寸，配筋的面积，钢筋的应变和混凝土的应变，钢筋的应力等等。因此，在选择混凝土截面时需要进行试算并作调整，根据施工现场条件、混凝土原材料的供应

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情况、业主提出的特殊要求、对建筑和净空高度的要求、所用的设计规范以及建筑物周围环境条件等最后确定截面。钢筋混凝土通常是现场浇注的合成材料，它与在工厂中制造的标准的钢结构梁、柱等不同，因此对于上面所提到的一系列因素必须予以考虑。

对结构体系的各个部位均需选定试算截面并进行验算，以确定该截面的名义强度是否足以承受所作用的计算荷载。由于经常需要进行多次试算，才能求出所需的截面，因此设计时第一次采用的数值将导致一系列的试算与调整工作。

选择混凝土截面时，采用试算与调整过程可以使复核与设计结合在一起。因此，当试算截面选定后，每次设计都是对截面进行复核。手册、图表和微型计算机以及专用程序的使用，使这种设计方法更为简捷有效，而传统的方法则是把钢筋混凝土的复核与单纯的设计分别进行处理。 8.2土方工程

由于和土木工程中任何其他工种的施工方法与费用相比较，土方挖运的施工方法与费用的变化都要快得多，因此对于有事业心的人来说，土方工程是一个可以大有作为的领域。在1935年，目前采用的利用轮胎式机械设备进行土方挖运的方法大多数还没有出现。那是大部分土方是采用窄轨铁路运输，在这目前来说是很少采用的。当时主要的开挖方式是使用正铲、反铲、拉铲或抓斗等挖土机，尽管这些机械目前仍然在广泛应用，但是它们只不过是目前所采用的许多方法中的一小部分。因此，一个工程师为了使自己在土方挖运设备方面的知识跟得上时代的发展，他应当花费一些时间去研究现代的机械。一般说来，有关挖土机、装载机和运输机械的唯一可靠而又最新的资料可以从制造厂商处获得。

土方工程或土方挖运工程指的是把地表面过高处的土壤挖去（挖方），并把它倾卸到地表面过低的其他地方（填方）。为了降低土方工程费用，填方量应该等于挖方量，而且挖方地点应该尽可能靠近土方量相等的填方地点，以减少运输量和填方的二次搬运。土方设计这项工作落到了从事道路设计的工程师的身上，因为土方工程的设计比其他任何工作更能决定工程造价是否低廉。根据现有的地图和标高，道路工程师应在设计绘图室中的工作也并不是徒劳的。它将帮助他在最短的时间内获得最好的方案。

费用最低的运土方法是用同一台机械直接挖方取土并且卸土作为填方。这并

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不是经常可以做到的，但是如果能够做到则是很理想的，因为这样做既快捷又省钱。拉铲挖土机。推土机和正铲挖土机都能做到这点。拉铲挖土机的工作半径最大。推土机所推运的图的数量最多，只是运输距离很短。拉铲挖土机的缺点是只能挖比它本身低的土，不能施加压力挖入压实的土壤内，不能在陡坡上挖土，而且挖。卸都不准确。

正铲挖土机介于推土机和拉铲挖土机的之间，其作用半径大于推土机，但小于拉铲挖土机。正铲挖土机能挖取竖直陡峭的工作面，这种方式对推土机司机来说是危险的，而对拉铲挖土机则是不可能的。每种机械设备应该进行最适合它的性能的作业。正铲挖土机不能挖比其停机平面低很多的土，而深挖坚实的土壤时，反铲挖土机最适用，但其卸料半径比起装有正铲的同一挖土机的卸料半径则要小很多。

在比较平坦的场地开挖，如果用拉铲或正铲挖土机运输距离太远时，则装有轮胎式的斗式铲运机就是比不可少的。它能在比较平的地面上挖较深的土（但只能挖机械本身下面的土），需要时可以将土运至几百米远，然后卸土并在卸土的过程中把土大致铲平。在挖掘硬土时，人们发现在开挖场地经常用一辆助推拖拉机（轮式或履带式），对返回挖土的铲运机进行助推这种施工方法是经济的。一旦铲运机装满，助推拖拉机就回到开挖的地点去帮助下一台铲运机。

斗式铲运机通常是功率非常大的机械，许多厂家制造的铲运机铲斗容量为8 m³，满载时可达10 m³。最大的自行式铲运机铲斗容量为19立方米（满载时为25 m³），由430马力的牵引发动机驱动。

翻斗机可能是使用最为普遍的轮胎式运输设备，因为它们还可以被用来送混凝土或者其他建筑材料。翻斗车的车斗位于大橡胶轮胎车轮前轴的上方，尽管铰接式翻斗车的卸料方向有很多种，但大多数车斗是向前翻转的。最小的翻斗车的容量大约为0.5立方米，而最大的标准型翻斗车的容量大约为4.5m³。特殊型式的翻斗车包括容量为4 m³的自装式翻斗车，和容量约为0.5 m³的铰接式翻斗车。必须记住翻斗车与自卸卡车之间的区别。翻斗车车斗向前倾翻而司机坐在后方卸载，因此有时被称为后卸卡车。 8.3结构的安全度

规范的主要目的是提供一般性的设计原理和计算方法，以便验算结构的安全

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度。就目前的趋势而言，安全系数与所使用的材料性质及其组织情况无关，通常把它定义为发生破坏的条件与结构可预料的最不利的工作条件之比值。这个比值还与结构的破坏概率（危险率）成反比。

破坏不仅仅指结构的整体破坏，而且还指结构不能正常的使用，或者，用更为确切的话来说，把破坏看成是结构已经达到不能继续承担其设计荷载的“极限状态”。通常有两种类型的极限状态，即：

（1）强度极限状态，它相当于结构能够达到的最大承载能力。其例子包括结构的局部屈曲和整体不稳定性；某此界面失效，随后结构转变为机构；疲劳破坏；引起结构几何形状显著变化的弹性变形或塑性变形或徐变；结构对交变荷载、火灾和爆炸的敏感性。

（2）使用极限状态，它对应着结构的使用功能和耐久性。器例子包括结构失稳之前的过大变形和位移；早期开裂或过大的裂缝；较大的振动和腐蚀。

根据不同的安全度条件，可以把结构验算所采用的计算方法分成： （1）确定性的方法，在这种方法中，把主要参数看作非随机参数。 （2）概率方法，在这种方法中，主要参数被认为是随机参数。 此外，根据安全系数的不同用途，可以把结构的计算方法分为：

（1）容许应力法，在这种方法中，把结构承受最大荷载时计算得到的应力与经过按规定的安全系数进行折减后的材料强度作比较。

（2）极限状态法，在这种方法中，结构的工作状态是以其最大强度为依据来衡量的。由理论分析确定的这一最大强度应不小于结构承受计算荷载所算得的强度（极限状态）。计算荷载等于分别乘以荷载系数的活载与恒载之和。

把对应于不乘以荷载系数的活载和恒载的工作（使用）条件的应力与规定值（使用极限状态）相比较。根据前两种方法和后两种方法的四种可能组合，我们可以得到一些实用的计算方法。通常采用下面两种计算方法：

确定性的方法，这种方法采用容许应力。 概率方法，这种方法采用极限状态。

至少在理论上，概率法的主要优点是可以科学的考虑所有随机安全系数，然后将这些随机安全系数组合成确定的安全系数。概率法取决于：

（1）制作和安装过程中材料强度的随机分布（整个结构的力学性能数值的

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分散性）；

（2）截面和结构几何尺寸的不确定性（由结构制作和安装造成的误差和缺陷而引起的）；

对作用在结构上的活载和恒载的预测的不确定性；

所采用的近似计算方法有关的不精确性（实际应力与计算应力的偏差）。 此外，概率理论意味着可以基于下面几个因素来确定允许的危险率，例如： 建筑物的重要性和建筑物破坏造成的危害性； （2）由于建筑物破坏使生活受到威胁的人数； （3）修复建筑的可能性； （4）建筑物的预期寿命。

所有这些因素均与经济和社会条件有关，例如： （1）建筑物的初始建设费； （2）建筑物使用期限内的折旧费；

（3）由于建筑物破坏而造成的物质和材料损失费； （4）在社会上造成的不良影响； （5）精神和心理上的考虑。

就给定的安全系数而论，所有这些参数的确定都是以建筑物的最佳成本为依据的。但是，应该考虑到进行全概率分析的困难。对于这种分析来说，应该了解活载及其所引起的盈利的分布规律、材料的力学性能的分散性和截面的结构几何尺寸的分散性。此外，由于强度的分布规律和应力的分布规律之间的相互关系是困难的。这些实际困难可以采用两种方法来克服。第一种方法对材料和荷载采用不同的安全系数，而不需要采用概率准则；第二种方法是引入一些而简化假设的近似概率方法（半概率方法）。

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致谢

毕业论文暂告收尾，这也意味着我在安徽建筑大学大学的四年的学习生活即将结束。回首以往，自己一生最宝贵的时光能在这样的校园之中度过四年，能在众多学富五车、才华横溢的老师们的熏陶下度过，实是荣幸之至。在这四年的时间里，我在学习上和思想上都受益非浅，不仅增加了我的知识面，更拓宽了我的意识与眼光，这是没读过大学的人无法体会到的。这除了自身努力外，与各位老师、同学和朋友的关心、支持和鼓励是分不开的

大学四年，学过了不少课程同时我还要感谢岩土系的老师和带过我课的外系的老师，是你们让我了解了岩土工作是什么样东西，让我学会了以后生存的本领。四年来我表现中规中矩，没什么突出的优点，平平淡淡的度过了我大学四年生活，即将像大部分的毕业生一样投入到工作中去，未来的路还要靠自己走。但是不论走到哪里我都不会忘记我是安徽建筑大学毕业的学生

大四的下学期的主要任务是写毕业论文。论文的写作是枯燥艰辛而又富有挑战的。老师的谆谆诱导、同学的出谋划策及家长的支持鼓励，是我坚持完成论文的动力源泉。在此，我特别要感谢我的指导老师彭曙光老师。从论文的选题、文献的采集、框架的设计、结构的布局到最终的论文定稿，从内容到格式，从标题到标点，他都费尽心血。没有彭曙光老师的辛勤栽培、孜孜教诲，就没有我论文的顺利完成。

写毕业论文总结报告是一次再系统学习的过程，毕业论文答辩自述的完成，同样也意味着新的学习生活的开始。我将铭记我曾是一名安徽建筑大学学子，在今后的工作中把安徽建筑大学的优良传统发扬光大

基坑支护设计(毕业论文)

参考文献

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[7]龚晓楠主编《基坑工程实例1》[M]北京中国建筑工业出版社2006

[8]余程志，施文华主编《深基坑支护设计与施工》[M]北京中国建筑工业出版社

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[14]龚晓南, 高有潮. 深基坑工程设计施工手册[M]. 北京: 中国建筑工业出版社, 1998 [15] 黄强. 深基坑支护工程设计技术[M]. 北京: 中国建材工业出版社, 1995

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