基坑支護是為保證地下結構施工及基坑周邊環境的安全，對基坑側壁及周邊環境採用的支擋、加固與保護措施。是理論上尚待發展的綜合技術學科。
基坑支護開題報告
學 院： 建築工程學院 專業班級： 學生姓名： 指導教師：
2015年3月31日
一、設計的目的和意義
1.目的
畢業設計是培養學生綜合能力的重要環節，根據土木工程專業的培養目標要求及畢業生的主要服務去向，通過畢業設計，使每個學生把所學的專業知識綜合應用於實際工程設計中，使理論與生產實踐相結合以提高工程設計能力，能獨立進行基坑支護結構設計。通過該服務性辦公樓地基支護結構設計，使學生在應用現行規範、標準、技術指標與經濟指標等方面得到基本訓練，達到對所學專業知識進行鞏固、綜合掌握和靈活運用的目的，提高畢業生分析解決問題的能力。 2.意義
本項畢業設計題目為鄭州市某綜合型服務性辦公樓基坑支護結構設計，為詳細學習和了解與基坑支護工程相關的知識，鞏固之前學習過的土力學與地基基礎、土木工程施工、結構力學、工程地質、水力學等專業課程，並按照現行規範，通過對實際情況的分析把它運用到生產實踐中去，同時也培養了畢業生調查研究、查閱文獻、收集和整理資料的能力。通過本次設計使自己能夠理論聯絡實際，併為以後的工作和學習打下堅實的基礎。
二、工程概況及設計條件
1.工程概況 (1)工程簡介
本專案位於鄭州市東二環某繁華步行街，基地面積為3500平方米。本專案為服務性辦公樓，由主樓(地面三層)及二層地下室組成，總建築面積為6458.3㎡。 (2)基坑面積及開挖深度
該工程建築±0.00相當於絕對標高+4.25，室外自然地面平均標高取+4.00;基坑開挖面積約2123㎡，基坑圍護周長約210m，根據結構圖紙，底板面標高為-7.55，底板厚為700mm，區域性厚為1100mm，墊層厚為100mm。因此基坑開挖深度為8.10米，區域性電梯井、集水坑等落深尚未確定。 2.設計條件 (1)周邊條件
本工程位於鄭州市西二環某地塊，周邊環境情況較為複雜： 東側：基坑開挖面與紅線間距離為5.495～5.528米，紅線外為中原大廈。該建築物地上33層、地下4層，採用樁基礎，與基坑開挖面最小距離為19.125米。
南側：基坑開挖面與紅線間距離為10.997～16.636米，紅線外為一棟居民樓。該建築物主樓46層，裙房5層，地下3層，採用樁基礎，與基坑開挖面最小距離為17.479米。
西側：基坑開挖面與紅線間距離為4.259～4.357米，紅線外為中原路。
北側：基坑開挖面與紅線間距離為8.696～12.053米，紅線外為鄭開大道。
基坑平面詳細布置圖如圖1所示
中原路
圖1 基坑平面佈置圖
(2)工程水文地質條件
根據《鄭州市地塊專案岩土工程勘察報告》，本工程基坑開挖影響範圍內岩土工程地質有以下特點：
擬建場地現為停車場，場地地形基本平坦，實測各勘探點的孔口
地面標高在3.84～4.36米之間，一般地面標高在4.00左右。
場地內①層填土較厚，在1.80～3.10m之間，上部1.0米為碎石、磚塊、建築垃圾等，下部為灰黃～灰色粘性土、粉性土，土質不均。 基坑開挖深度範圍內分佈有第②層粉土，富水性好，透水性強，在水頭差的作用下易產生流砂等不良地質現象。
擬建場地淺部地下水屬潛水型別，其水位動態變化主要受控於大氣降水和地面蒸發，勘察期間實測取土孔內地下水位靜止水位埋深在0.90～1.20m，設計計算時地下水位取0.5m。
場區內第⑦層為承壓含水層，承壓水頭在3～11m，其中⑦1層頂最淺埋深約為32米。經計算，按承壓水頭為自然地面以下3米考慮，當基坑開挖深度小於15.0米時，可不考慮承壓水對基坑突湧的影響。由於本工程底板處開挖深度為8.1米，預計區域性電梯井、集水坑處開挖深度不會大於15米，因此可不考慮承壓水對基坑的影響。 場地內土層分佈情況及基坑圍護設計引數如下表(一)所示：
表1 土層分佈情況及基坑圍護設計引數
土層名 ①雜填土 ②粉土 ③淤泥質土 ④粘土① ⑤粘土②
厚度(m) 2.2～2.5 2.6～3.0 5.5～6.1 6.1～7.2 7.8～8.0
γ(kN/m3) 17.6～18.0 18.1～18.6 17.2～18.4 17.6～17.9 18.0～18.2
φ(度) 20～26 26～30 21～25 13～17 9.5～12
C(kPa) 7.9～8.4 8.5～10 15～17 16～19 18～20
滲透係數(cm/s)
1.1E-03 1.1E-03 4.0E-06 8.0E-06
注：C、φ均為勘察報告所提供的基坑支護設計引數(直剪固結峰值); (3)基坑側壁安全等級及重要性係數
根據本工程的開挖深度、地質情況及周邊環境情況，基坑安全等級為二級，基坑重要性係數γ0 = 1.0。
三、結構設計任務及要求
1.任務
該工程是對基坑圍護做排樁結合錨杆的.設計。運用了所學的土力學及基坑圍護設計等專業知識，結合畢業實習的現場實習經驗，通過對勘察資料的分析，結合場地環境及工程實際並運用計算機應用軟體進行設計計算。其主要內容包括：圍護結構設計方案的確定、基坑降排水方案的選擇、止水帷幕的設計計算、圍護結構的設計計算、主被動土壓力計算、圍護樁的配筋計算、施工方案的選擇、基坑整體穩定驗算、坑底抗隆起驗算、抗傾覆穩定性驗算、抗管湧穩定性驗算、施工圖紙的繪製等。 2.要求
目的：根據勘探報告資料和相關規範並結合專業知識設計合理的設計方案以達到實際工程設計要求標準。 主要指標：
(1)保證開挖面積達2459㎡; (2)保證基坑深度達8.1m;
(3)抗傾覆穩定性驗算Ks≥1.200; (4)抗隆起驗算Ks≥1.1; (5)抗管湧驗算K≥1.5。
四、支護方案比選
方案一：樁錨支護結構
特點：排樁包括單排裝和雙排樁，雙排樁相當於一個插入土體的剛架，能夠靠基坑一下樁前土的被動土壓力和剛架插入土中部分的前樁抗壓、後樁抗拔所形成的力偶來共同抵抗傾覆力矩。雙排樁支護具有較大的側向剛度，可有效地限制基坑的變形。雙排樁支護結構作為空間超靜定結構，整體效能優越，使圍護結構縱向和橫向的整體性都大大提高，從而使基坑的側向變形和位明顯減小。但雙排樁支護對樁間土的要求比較高，所以在軟土地區必須考慮加固問題。
當場地條件允許時，為節約成本，也可使用單排樁支護，單排樁剛度較大，也可以有效的抵抗傾覆力矩，從而控制變形。預應力錨杆的主要特點是通過施加預應力來約束基坑壁的變形，採用排樁與錨杆組合式支護技術，可以有效地控制基坑變形，大大提高基坑邊坡的穩定性，特別是在基坑比較深，地質條件及周圍環境比較複雜，而對基坑變形又有嚴格要求時這種聯合支護型式更顯示出它的優點。預應力錨杆增加了邊坡的穩定性，減小了基坑的邊線，在佈置上也比較靈活。
當對坡頂的位移要求嚴格時，在上部佈置預應力錨杆，當深度較深時，預應力錨杆均勻佈置，因錨杆造價較高，為節約成本，錨杆與土釘可間隔佈置，效果更好。這種複合的支護形式在邊坡支護工程中應用廣泛。
樁錨支護結構平縱剖面圖如下所示：
圖2 樁錨支護橫向剖面圖