排桩加双层锚杆支护结构设计
2.1工程概况
某工程，主楼为14层，高度为46m;裙楼为6层，均采用框架结构，建筑面积36000m。主楼地下2层，裙楼地下1层，筏板基础。基坑最大开挖深度为8m。该工程南侧距道路12m，西侧紧邻某5层住宅楼，基坑距建筑物外墙最远处为19m，最近处为14m;距建筑物外侧围墙最远处为12m，且该住宅楼北侧有一平房距基坑仅为8m(图1)。基坑开挖深度为8m。基坑安全等级按二级考虑，基坑周围地表均布荷载按25kPa考虑。距支护桩外侧距离为
2a?1m,b1?1m。
2.2 设计依据
（1）《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012） （2）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2012） （3）《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2012） （4）《建筑桩基技术规范》（JGJ 94-2008）
2.3 工程地质及水文地质条件分析
2.3.1工程地质
该场地地层自上而下依次为:①杂填土:成分为粉质粘土、灰渣及碎砖、瓦片等，结构松散;②粉质粘土:灰黑色，软塑~流塑，饱和;③粘土:棕红~褐色，可塑~硬塑;④残积土:灰绿色，可塑~硬塑，中密，很湿，为闪长岩风化。
2.3.2 土层物理性质指标
表1 土层主要物理力学指标
土层 ① ② ② ① 土层名称 填土 粉质粘土 粘土 残积土 h?m? 2 2+0.1*8= 2.8 2+0.1*10=3 10 ?(kN/m3) 18.0 17.4 18.8 17.3 Es(MPa) c?kPa? ??o? 12 8.0 9.5 7.4 9.2 1.3 9.7 5.7 7 30 21.4 2.3.3 地下水
地下水位高:地下水位距天然地坪仅为1. 4m，且基坑要经过整个雨季后才能回填。
2.4 方案选择
根据场地的工程地质和水文地质条件，最后决定采用深层搅拌桩作为帷幕隔水．基坑支护结构的类型应根据基坑周边环境、开挖深度、工程地质条件与水文地质、施工作业设备和施工季节等条件综合考虑。桩锚支护课用于不同深度的基坑边坡，支护体系不占用基坑边坡范围内的空间。考虑到本工程周边场地较为广阔，土质也较好，土层锚杆抗拔力较大，具有应有土层锚杆的条件，采用桩锚支护。支护桩桩顶在自然地面以下1m，第一排锚杆设在地面下3m，第二排锚杆设在地面下6m，水平距离为1.5m，两排锚杆上下错开。
2.5 支护结构设计计算过程
（1）支护结构受力计算（采用等值梁法逐层计算，包括锚固力、桩的嵌固深度、桩长、最大弯矩值及其作用点位置）；
（2）锚杆设计计算（包括：确定锚杆的层数、间距、倾角、计算锚杆的轴力、以及锚杆长度和端面尺寸等）。 （3）桩身配筋计算；
按照超载作用下水土压力计算的方法，根据朗肯土压力计算理论计算土的侧向
压力，计算时不考虑支护桩与土体的摩擦作用。地下水以上的土体不考虑水的作用， 地下水以下的土层根据土层的性质差异需考虑地下水的作用。 土层水平荷载计算依据《建筑基坑支护技术规程》JGJ 120-2012 主动土压力计算
1）对于地下水位以上或水土合算的土层
pak??akKa,i?2ciKa,i （3.4.2-1）
Ka,i?tan2(45???i2) (3.4.2-2)
ppk??pkKp,i?2ciKp,i （3.4.2-3）
(3.4.2-4) 式中： pak──支护结构外侧，第i层土中计算点的主动土压力强度标准值
(kPa)；当 pak<0时，应取pak＝0；
σak、σpk──Kp,i?tan2(45???i2)分别为支护结构外侧、内侧计算点的
土中竖向应力标准值(kPa)，按本规程第3.4.5条的规定计算；
Ka，i、Kp，i──分别为第i层土的主动土压力系数、被动土压力系数；
ci、?i──第i层土的粘聚力(kPa)、内摩擦角(°)；按本规程第3.1.14
条的规定取值；
ppk──支护结构内侧，第i层土中计算点的被动土压力强度标准值
(kPa)。
主动及被动土压力系数表
土厚度层 （m） 1 2 3 4 2 2.8 3 10 ?iKai?tan(45?)2 2?Kai 0.87 0.85 0.88 0.85 Kpi?tan(45?1.32 1.40 1.30 1.38 2??i2 1.15 1.18 1.14 1.17 )Kpi ??o? 0.76 0.72 0.77 0.72 8.0 9.5 7.4 9.2 注：此设计的土层厚度由工程地质剖面图得到
（1） 人工填土层（2m）
?1?18KN/m2,C1?12KPa,?1?80,Ka1?0.76,Ka1?0.87
基坑外侧竖向应力标准值：
?1k??rk??ok?q0?25KN/m2 ?a?1k??1h1?25?18?2?61KN/m2水平荷载?a1k??rk??ok?q0??1h1??a标准值：
?1k??a0kKa1?2C1Ka1?25?0.76?2?12?0.87??1.88KN/m2 ea?1k计算结果小于0，取ea?1k=0 eaea1k??a1kKa1?2C1Ka1?133?0.76?2?12?0.87?80.2KN/m2
水平合力：
Ea1?11?1k?ea1k)?h1?(0?80.2)?2?80.2KN/m (ea22水平荷载作用点离该土层底端的距离：
Z1?h1?0.7m 3（2） 淤泥质粉质粘土土层（2.8m）
?2?17.4KN/m2,C2?7KPa,?2?9.50,Ka2?0.72,Ka2?0.85
基坑外侧竖向应力标准值：
?2k??a1k?133KN/m2?a?a2k??rk??0k??a1k?q0?133?17.4?2.8?181.72KN/m2
水平荷载标准值：
?2k??a?2kKa2?2C2Ka2?133?0.72?2?7?0.85?83.86KN/m2ea
ea2k??a2kKa2?2C2Ka2?181.72?0.72?2?7?0.85?118.94KN/m2 水平荷载：
Ea2?11?1k?ea2k)?h2?(83.86?118.94)?1?110.4KN/m (ea22水平荷载作用点离该土层底端的距离：
Z2???eh22ea2.82?83.86?118.94.2ka2k?.?114.20m ?3ea2k?ea2k383.86?118.94(3)粘土层(3m)
粘土层(3m)分成两部分（开挖面以上2m和开挖面下1m）
1)按照规范：基坑开挖位于地下水位
对于粉土及粘土：eajk??ajkKai?2CikKai
?ajk??rk??q ?rk??mjZj
?mj深度Zj以上土的加权平均天然重度；
求得?mj?18.1KN/m2?ajk?187.9KN/M 开挖面以下（１ｍ）
Ea3?11?3k?ea3k)?h3?(91.96?91.96)?1?91.96KN/m (ea22开挖面以上（２ｍ）
?3?18.8KN/m2,C3?30KPa,?3?7.40,Ka3?0.77,Ka3?0.88
基坑外侧竖向应力标准值：
?3k??a2k?150.4KN/m2?a?a3k??rk??0k??a2k??3h3?150.4?18.8?2?188KN/m2
水平荷载标准值：