某智能地下停车库计算书.doc

目录第一部分 基坑支护第一章 设计方案综合说明11.1 设计任务11.2工程概况31.2.1 周边环境概况31.2.2工程地质概况31.2.3水文地质概况41.3基坑设计方案综述51.3.1 本工程特点51.3.2 方案选择51）桩的选型51.钻孔灌注桩法+止水帷幕52.咬合桩63.双排桩64.地下连续墙62）支撑体系比选71.钢支撑82.钢筋混凝土支撑83）下水的处理84）结构围护方案的选定81.4本工程参数说明91.4.1设计荷载91.4.2工程材料91.4.4计算分析软件91.4.5设计技术标准9第二章 支护结构的设计计算12.1 地质计算参数确定12.2 土压力计算12.2.1 土压力计算模型12.2.2其他区段土压力计算(采用水土压力合算方法)21）基坑剖面1-1土压力22）基坑剖面2-2土压力82.3 排桩挡土结构的设计计算132.3.1 桩长计算131）基坑剖面1-1131.土压力计算132.分段计算连续梁各固定端的弯矩163.桩身剪力计算及核算222）基坑剖面2-2221.土压力计算222.分段计算连续梁各固定端的弯矩263.桩身剪力计算及核算302.3.2 桩体材料312.3.3 支护桩稳定性验算311）整体抗滑移稳定性分析312）抗倾覆稳定性分析313）基底抗隆起稳定性分析334）基坑渗流稳定性分析362.3.4 支护桩配筋计算371）基坑剖面1-1截面382）基坑剖面2-2截面40第三章 内支撑体系的设计计算423.1 内支撑体系的布置与构成433.2 钢筋砼内支撑体系的计算433.2.1 内支撑荷载433.2.2 第一道钢筋混凝土支撑结构设计计算453.2.3 第二道钢筋混凝土支撑结构设计计算503.2.4 第三道钢筋混凝土支撑结构设计计算543.2.5 第四道钢筋混凝土支撑结构设计计算593.2.6 第一道腰梁（围檩）设计计算633.2.7 第二道腰梁（围檩）设计计算643.2.8 第三、四道腰梁（围檩）设计计算663.3连梁设计计算67第四章 开挖过程中对地下水的控制674.1 基坑止水帷幕设计684.2 基坑降水结构设计计算68第五章 施工要求及基坑监测方案695.1 基坑施工要求705.2 基坑及周围环境的监测、测试705.3 监测与测试的控制要求715.4 观测频率715.5监测点布置71第二部分 主体结构第六章 工程依据726.1设计遵照的规范、规程及标准726.2设计标准726.2.1结构的安全等级及构件的重要性系数726.2.2结构的抗震设防烈度及抗震等级726.2.3结构环境类别726.2.4结构的抗裂标准726.2.5结构抗浮设防水位及抗浮安全系数，最不利设计水位726.2.6耐火标准73第七章 结构尺寸及材料拟定73 7.1混凝土强度等级73 7.2钢筋等级73 7.3主体结构构件尺寸73 7.4受力主筋混凝土保护层厚度73第八章 智能停车库框架结构计算工况738.1荷载计算与荷载组合748.1.1荷载计算公式748.1.2荷载组合系数表748.1.3荷载组合计算过程741)荷载计算方法742)荷载组合（以主体标准断面为例，单位：kN/m）753)抗拔计算76第九章 结构板墙计算76 9.1结构板墙内力计算76 9.2板竖向荷载计算769.3楼板设计77 9.4楼板荷载导载计算表：96 9.5梁柱设计100第三部分 电算检验第十章 理正电算12710.1截面1-112710.2截面2-2147第一部分 基坑支护第一章 设计方案综合说明1.1 设计任务1、设计题目：某智能地下停车库2、毕业设计目的： 使学生在教师指导下，通过毕业设计独立完成工程项目设计。培养学生综合运用以往所学的基础知识和专业知识，进行分析和解决土建工程设计等实际问题的能力；培养学生建立理论联系实际，勤奋、严谨、求实、创新的科学态度以及土建工程技术人员必备的建筑、结构、施工和经济的全局观点；培养学生调查研究、查阅资料、综合分析的能力。具体要求如下：(1) 熟悉智能地下停车库设计原则和方法，初步掌握其基坑支护结构方案的比选和主体结构方案比选；(2) 掌握基坑支护结构和主体结构计算方法。综合以往所学的土力学、结构力学、钢筋混凝土结构、地下建筑结构、基坑工程、地基处理等基本知识，掌握基坑维护结构和主体结构的计算、内力分析方法；(3) 掌握基坑工程施工组织、监控量测等知识；(4) 绘制部分基坑支护结构和主体结构施工图，训练用工程图表达设计意图的技能。具体的场地条件、设计参数等见工程概况。3、应完成的设计工作量：设计内容：1） 基坑支护结构方案的比选；2） 基坑维护结构设计与计算； 3） 节点设计与计算；4） 基坑施工组织及监控量测设计；5） 框架结构尺寸及材料拟定；6） 框架结构荷载及内力变形计算；7） 混凝土结构构件设计；8） 结构抗浮计算； 应提交的成果：1） 基坑及框架结构设计图纸（不少于12张、其中一张手绘）及其设计说明书一份；2） 有关专题论述内容；注：计算成果及其分析和设计说明以及专题讨论可合写为一份总说明书。4、主要参考资料：（1）、参考书籍1）张庆贺、朱合华主编. 地铁与轻轨M.北京：人民交通出版社.2006；2）朱合华主编. 地下建筑结构M. 北京：中国建筑工业出版社.2005；3）耿永常主编. 地下空间建筑与防护结构M.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社. 2005；4）夏才初、潘国荣主编. 土木工程监测技术M.北京：中国建筑工业出版社.2001；5）刘国彬、王卫东等主编. 基坑工程手册M. 北京：中国建筑工业出版社.2009。（2）、规范1）地铁设计规范（GB50157-2003）；2）地下铁道工程施工及验收规范（GB50299-2003）；3）建筑结构荷载规范（GB50009-2001，2006年版）；4）建筑抗震设计规范（GB50011-2010）；5）混凝土结构设计规范（GB50010-2010）；6）混凝土结构工程施工质量验收规范（GB50204-2002）；7）钢结构设计规范（GBJ50017-2003）；8）铁路隧道设计规范（TB10003-2005）；9）铁路工程抗震设计规范（GB50111-2006，2009年版）；10）铁路桥涵设计基本规范（TB10002.1-2005）；11）铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范5、毕业设计进度计划：序 号设计（论文）各阶段名称时间安排（教学周）1基坑支护结构方案的比选第2周2基坑维护结构设计与计算第35周3节点设计与计算第6周4基坑施工组织及监控量测设计第7周5框架结构尺寸及材料拟定第8周5框架结构荷载及内力变形计算第911周6混凝土结构构件设计第1213周7结构绘图第14周8文整、审核；第15周9答辩1.2工程概况 高林地下智能停车库位于厦门市高林。厦门市位于东经1180404 、北纬242646 ，地处我国东南沿海福建省东南部、九龙江入海处，背靠漳州、泉州平原，濒临台湾海峡，面对金门诸岛，与台湾宝岛和澎湖列岛隔海相望。该项目位于已建成高林社区东北角，西侧为环岛干道。停车场长度约50m，宽度约25m。设有地下智能停车库、监控室、机房等，在北侧留有车辆进出口，地面设有楼梯口连接小区。基坑深约25m，基坑底位于全风化花岗岩、散体状强风化花岗岩。本基坑安全系数为一级。结构设计使用年限为50年；安全等级为一级。1.2.1 周边环境概况车站南侧是居民小区，在施工开挖时需要注意对居民楼进行保护。北侧是公路，东、西侧是公路。基坑周围并没有任何市政管线。1.2.2工程地质概况 主要岩土层设计参数如下：基坑支护设计土层参数表岩土名称重度（kN/m3）粘聚力c（kPa）内摩擦角（）二次注浆土体与锚固体摩阻力标准值qsik(kPa)厚度（m）素填土18.1151720.05粉质黏土18.93617557.6残积砂质黏性土18.43222556全风化花岗岩18.533236511散体状强风化花岗岩18.6342690201.2.3水文地质概况主要地质由浅到深依次为：杂填土、素填土、淤泥质土、可塑状粉质粘土、硬塑状粉质粘土、全风化花岗岩、散体状强风化花岗岩、中等风化花岗岩、中等风化球状风化体（孤石）、全风化辉绿岩、散体强风化辉绿岩、碎裂状强风化辉绿岩等。在地质中，粗砂按标准贯入度实验法判定不液化，并且不考虑软土塌陷对工程的影响。人工填土主要为素填土、黏土质素填土，人工填土密实度低自稳性差，力学性质差，不利于边坡稳定，易引起基础沉降过大，对车站边坡稳定性有一定影响。 高林地下智能停车库范围内，未见地表水。地下是主要有第四系孔隙水、基岩裂缝水。第四系孔隙潜水主要赋存于残积砂质粘性土及砂层中。残积土总体透水性微弱，富水性弱，水量较小，但由于残积土石英含量较高，具有一定的砂土特征加之风化差异，透水性强弱不均。中粗砂层渗透系数大，富水性强，水量较大。总体以孔隙潜水为主，人工填土层中局部存在上层滞水。 基岩裂缝水主要存在于基岩强、中等风化带。基岩的含水性、透水性受到岩体的结构、构造、裂缝发育等的控制。由于岩体的各向异性，加之局部岩体破碎、节理裂缝发育，导致岩体富水程度和渗透性不尽相同。岩体的节理、裂缝发育地带、地下水相对富集透水性也相对较好，反之不然。总体上，基岩裂缝水发育具有不均一性。 建议最高水位按设计室外地面标高以下0.5m考虑。1.3基坑设计方案综述 1.3.1 本工程特点（1）拟建工程平面上为矩形形状，实际开挖深度大，深度达25m。主体基坑开挖宽度2220m，基坑周长约84m，面积约为440。（2）拟建场地周边环境：车站南侧是居民小区，东、西、北侧都是公路。施工场地较狭小，基坑设计方案需确保临近建筑物的安全，控制周边建筑物的沉降。 1.3.2 方案选择 本次设计为智能停车库深基坑设计是一个深基坑工程，智能停车库深基坑围护结构主要有地下连续墙、钻孔灌注桩+止水帷幕、咬合式排桩、双排桩等，每种类型在适用条件、工程经济性等方面各有特点，因此需根据本基坑工程所处的环境、工程地质、水文地质、基坑深度，经计算分析、工程类比、技术经济综合比较选着合适的基坑支护形式。 1）桩的选型 1.钻孔灌注桩法+止水帷幕 该法是应用比较广泛的一种基坑支护型式，比较简单，支护结构是钢筋混凝土桩体，灌注桩外侧应结合工程的地下水位情况设置相应的隔水帷幕。 该方法的优点是：施工的工艺简单，工艺成熟，质量易控制；可根据基坑的变形控制要求灵活设置桩体刚度；因其对各种土层的适当性强、无挤土效应无震害、无噪音、承载力高；排桩围护墙仅作临时围护体时，在在主体地下室结构平面位置、埋深确定后即可设计、实施。 该方法的缺点是：自身没有止水能力，需要通过辅助止水帷幕止水，因此造价较高；且深基坑的止水效果与止水帷幕的施工工艺、土质条件有很大关系。 该方法的适用范围：对于从软粘土到粉砂性土、卵砾石、岩层中的基坑均适用，但软土地层中一般适用于开挖深度不大于20M的深基坑工程。止水帷幕： 最常见的止水帷幕是采用水泥搅拌桩（单轴、双轴或多轴）相互搭接咬合形成一排或多排连续水泥搅拌桩墙，设在排桩围护体背后。该方法相对比较经济，工艺较成熟。但双轴水泥土搅拌桩一般不超过18米，但三轴的施工深度可达35米左右。 当场地狭窄，无法同时设排桩和隔水帷幕时，可在两根桩体之间设置旋喷桩，将两桩间土体加固，形成止水加固体，但常因桩距不一和土层特性变化导致旋喷桩体直径不一而导致漏水。 2.咬合桩 钢筋混力土桩和素混凝土桩切割咬合，桩与桩之间排列构成相互之间相互咬合的桩墙，桩与桩之间可以传递一定程度的剪力，形成具有良好防渗作用的整体连续挡土支护结构。 咬合桩的特点：咬合桩受力结构和隔水结构合一，占用空间小；整体刚度大，防水性能好。施工速度快，造价低；无须排放泥浆，近于干法成孔，机械设备噪音低、无振动，大大减少工程施工时对环境的污染；全套管的跟管钻进及其掘进方法，有效的防止了孔内流沙、涌泥，并可进行嵌岩，保证了成桩质量；咬合桩的成桩对垂直度要求较高，施工难度高。 咬合桩适用范围：一般适用于淤泥、流沙、地下水富集的软土地区，以及邻近建筑物对降水、地面沉降较敏感等环境保护要求较高的基坑工程。 3.双排桩 为增大排桩的整体抗弯刚度和抗侧移能力，可将桩设置成为前后两排，将前后排桩桩顶的冠梁用横向连梁连接，就形成了双排门架式挡土结构，双排桩的前后排桩可以采用等长和非等长布置，也可采用不同的桩顶标高，形成不等高双排形式。 该方法的特点：双排桩抗弯刚度大，施工工艺简单，工艺成熟，质量易保证，造价低，可作为直立式悬臂支护结构，无需设置支撑体系。但维护占用空间大。自身不能隔水，再有隔水要求的工程中需另设隔水帷幕。 该方法适用范围：场地空间充足，开挖深度较深，变形控制要求较高，且无法设置内支撑的工程。 4.地下连续墙 现浇地下连续墙是采用原位连续成槽浇筑形成的钢筋混凝土围护墙，该围护墙具有挡土隔水双重作用。 地下连续墙的优点：施工时振动少、噪声低，对周围环境的影响较小；刚度大、整体性好、变形相对较小，基坑开挖过程中安全性高；抗渗性能好，坑内降水对坑外影响较小；地下连续墙可做主体结构外墙，实现两墙合一，可缩减工期和减少造价。 地下连续墙的缺点：地下连续墙如单独用作围护墙成本较高；地下连续墙存在弃土和废泥浆处理；由于地下连续墙浇筑时槽段存在接缝问题，而接缝处是防水的薄弱环节，需小心处理。 地下连续墙的适用条件：深度较大的基坑工程，一般深度大于10m较经济；临近存在保护要求较高的建筑物，对基坑本身的变形和防水要求较高的工程，围护结构也作为主体结构的一部分，且对防水、抗渗有较严格要求；基地内空间有限，地下室外墙与红线距离极近，采用其他维护形式无法满足留设操作施工空间要求的工程；采用逆作施工法，地上和地下同步施工时，一般采用地下连续墙作为围护墙。 本基坑的特点是车站标准段主体结构宽度为 19.6m，总长为195.25米，顶板覆土 3.7m，底板埋深约 17m，为地下两层三跨钢筋混凝土框架结构基坑开挖的面积较大，场地是狭长长方形。基坑开挖深度范围内的土层的工程性质一般，地下水富集，周围的环境条件复杂，对降水、地面沉降较敏感等环境保护要求较高，因此对基坑的要求较严格。根据本工程的特点，设计时此基坑适宜采用咬合桩支护体系。采用明挖法施工，车站两端区间隧道均采用盾构法施工。 2）支撑体系比选 作用在板式支护结构上的水、土压力可以由内支撑进行平衡，也可以从坑外设置锚杆进行平衡。内支撑刚度大、控制基坑变形能力强，而且不占用周围地下空间，但相对锚杆系统工程造价较高，且支撑的设置对建筑主体结构的回筑施工有一定程度的影响；锚杆系统设置在围护结构外侧，为土方开挖、结构施工提供尽可能大的空间，有利于提高效率和工程质量，且相对内支撑系统的造价较低，但锚杆系统需要较大围护墙外侧地下空间，对将来地下空间的开发利用形成一定的障碍。本工程因地下周围的管网较多，所以本工程选用内支撑系统。 内支撑系统从材料上可以分为钢支撑和钢筋混凝土支撑，内支撑系统应在确保基坑安全可靠地前提下做到经济合理、施工方便。 1.钢支撑 钢支撑体系是在基坑内将钢构件用焊接和螺栓拼接起来的结构体系。 优点：钢支撑架设和拆除的速度快、架设完毕后不需等待强度即可直接开挖下层土壤， 且支撑材料可以重复循环使用，对加快工期具有显著优势。 缺点：造价高，钢支撑节点构造和安装复杂以及目前常用的钢支撑材料截面承载能力较为有限，整体性不高，支撑间距小，存在稳定问题。 适用于开挖深度一般，平面形状规则，狭长型的基坑工程。 2.钢筋混凝土支撑 优点：整体刚度大、截面承载能力高、整体性好、安全可靠；可使围护墙的变形小，有利于保护周围环境；可方便的变化构件的截面和配筋，以适应其内力的变化，灵活的平面布置形式适应基坑工程的各项要求。 缺点：支撑的成型和发挥作用时间长，现场浇筑的时间长，时间效应大。不能重复利用，拆除相对困难。 根据本工程的特点该工程的内支撑体系采用一道钢筋混凝土支撑和两道钢支撑。 3）下水的处理（1）止水帷幕：采用单排单轴直径700mm的水泥搅拌桩隔水、搅拌桩的中心距为500mm，搅拌桩的入土深度初定与钻孔灌注桩同长29m。（2）管井降水：搅拌桩的入土深度根据场地土层的变化确定。由于基坑开挖深度范围的土层均为透水层，且无隔水层(第四系覆盖层)，对基坑降水要求较高。故在坑内外共暂布56口降水井。具体降水井的数量根据抽水试验的结果来确定。并在基坑四周设置排水沟加集水井明排方式处理地下水。（3）坑外布置10口观测井，加强坑外水位观测。本方案提出在基坑开挖时，除须对基坑支护结构本身进行应力、变形监测外，尚应对周边建筑物和道路、管线进行动态监测，以及时掌握基坑工作的信息，指导基坑的开挖和车站的建造 4）结构围护方案的选定 本车站基坑选择采用钻孔灌注桩加止水帷幕围护结构方案，在钻孔灌注桩上加四道钢筋混凝土内支撑。围护结构的欠固深度预估是6m，智能停车库基坑为长条形规则形状，内支撑体系采用钢筋混凝土斜支撑，四道支撑均为1000mm800mm砼支撑，每层还有600mm450mm连梁。并在每一层设有钢筋混凝土腰梁，基坑中部未设临时格构式立柱。1.4本工程参数说明 1.4.1设计荷载 结构自重：钢筋混凝土重度=25kN/m。 覆土荷载：覆土重度=18kN/m. 侧向水土荷载：采用朗肯土压力理论，粘性土按水土合算，砂性土按水土分算。 地面超载:10kN/m2. 1.4.2工程材料 围护桩C40、混凝土支撑C40、冠梁C40，混凝土垫层为C20素混凝土； HRB335级钢筋， HRB400级钢筋。 1.4.3混凝土保护层厚度 钻孔灌注桩：50mm 冠梁：50mm 混凝土支撑：50mm 1.4.4计算分析软件 理正深基坑支护结构设计软件6.0 1.4.5设计技术标准（1）结构设计使用年限要求： 主体构件及内部构件的设计使用年限为100年； 临时结构构件作为永久构件的一部分时，在考虑刚度、强度折减的基础上，其设计使用年限为100年； （2）地下结构中主要构件的安全等级为一级。在按荷载效应基本组合进行承载能力计算时，相应的结构构件重要性系数取1.1，其他构件取1.0。按荷载效应的偶然组合进行承载力计算时，结构重要性系数取1.0。 （3）按荷载效应基本组合进行承载能力计算时，基坑支护结构构件的重要性系数根据是否作为永久结构使用确定。对于作为永久构件使用的支护结构，其重要性系数取1.1，对于作为临时构件使用的支护结构，其重要性系数取可根据建筑基坑支护技术规程（JGJ120-2012）第3.1.3条确定。主体基坑安全等级为1级，变形保护等级为1级，即地面最大沉降量0.15%H，施工阶段围护结构最大水平位移控制在0. 15H 以内（H为基坑深度），且不大于30mm。 附属结构基坑安全等级为2级，变形保护等级为2级。 （4）按荷载效应基本组合进行承载能力计算时，喷锚构筑法隧道的初期支护作为永久结构使用时，其重要性系数取1.1，作为临时构件使用时，其重要性系数取1.0。 （5）地下结构中承重构件的耐火等级为一级，其他构件应满足相应的室内防火规范要求。 （6）厦门市为7度抗震设防区，设计基本地震加速度值为0.15g。本工程结构按7度抗震设防烈度（或针对具体工点的地震安全性评价报告要求的抗震设防烈度）进行抗震验算，按8度采用抗震构造措施，抗震设防分类为乙类，抗震等级为三级。进行抗震设计时，应根据设防要求、场地条件、结构类型和埋深等因素选用能较好反映其地震工作性状的分析方法，并在结构设计时采取相应的构造处理措施，以提高结构的整体抗震能力。当明、盖挖结构与地面建筑物合建时，其抗震等级应与上部建筑的抗震等级一致。 （7）地下车库和机电设备集中区段的防水等级为一级。 （8）结构设计应按最不利地下水位情况进行抗浮稳定验算，计算设计抗浮水位为0.5m，在不考虑侧壁摩阻力时，其抗浮安全系数不得小于1.05，当计及侧壁摩阻力时，其抗浮安全系数不得小于1.15。当结构抗浮不能满足要求时，应采取相应的工程措施。 （10）结构耐久性设计要求 车库顶、底板、侧墙采用高性能防水混凝土，用于抗浮的钻孔灌注桩、顶圈梁等采用防水混凝土，抗渗等级P8，强度指标C40。 顶板、底板与土接触一侧的钢筋净保护层为50mm，钻孔灌注桩钢筋净保护层不小于50mm。 混凝土不允许有贯穿裂缝，钢筋混凝土最大裂缝计算宽度的允许值为迎土面0.2mm，背土面0.3mm。118第二章 支护结构的设计计算基坑支护结构以及支撑体系的计算，严格按照国家建筑基坑支护技术规程（JGJ120-2012）、混凝土结构设计规范（GB50010-2010）以及其它相关规范和规程进行。2.1 地质计算参数确定据岩土工程地质勘察报告，各地层物理力学指标如表1。岩土名称重度（kN/m3）粘聚力c（kPa）内摩擦角（）二次注浆土体与锚固体摩阻力标准值qsik(kPa)厚度（m）素填土18.1151720.05粉质黏土18.93617557.6残积砂质黏性土18.43222556全风化花岗岩18.533236511散体状强风化花岗岩18.634269020注：1. 稳定地下水位为0.5m，各土层水下重度均为饱和重度；2.2 土压力计算 2.2.1 土压力计算模型围护结构按平面问题进行分析，按弹性地基梁法进行内力和位移计算，在开挖面以下的土体采用一系列弹簧模拟，弹簧刚度K=A.K基，A是弹簧所分担的面积；K基地基土的基床系数。内支撑作为具有弹性压缩的杆单元。车站采用明挖顺作法施工，结构分析分施工阶段和使用阶段进行，本设计按“增量法”原理模拟施工开挖、支撑和回筑的全过程进行计算，计入了“先变形、后支撑”对围护结构内力的影响；安装钢支撑时施加预加轴向压力为钢支撑轴向压力标准值的5080。围护结构在施工阶段，按施工过程进行受力计算，开挖期间围护结构作为支挡结构，承受全部的水土压力及地面超载，采用朗肯理论主动土压力砂性土采用水土分算，粘性土采用水土合算，开挖过程每一个阶段荷载为土体开挖后土压力的增量。计入支撑作用时，考虑了支撑设置时墙体已有的位移和支撑的弹性变形。荷载取值及其分项系数按建筑结构荷载规范确定。土体开挖卸载引起的土弹簧的取消以及支撑的拆除均在相对应位置以一个反向集中荷载予以模拟。 2.2.2其他区段土压力计算(采用水土压力合算方法) 1）基坑剖面1-1土压力 土压力的计算公式依据建筑基坑支护技术规程JGJ120-2012支护结构外侧的主动土压力强度标准值和支护结构内侧的被动土压力强度标准值宜按照下列计算公式：1）对于地下水位以上或者合算的土层计算公式： 2） 对于水土分算的土层计算公式： 主动土压力的分层计算 1.第一层素填土层， 地下水以上采用水土合算，地下水以下采用水土分算： 当0.5m以上无地下水时： 0.5m以下有地下水： 注：当时，取。 2.第二层粉质粘性土层，厚7.6m，采用合算法计算： 3.第三层残积砂质粘性土土层，厚6m，采用合算法计算： 4.第四层全风化花岗岩土层，支护构件底部以上厚11m，采用合算法计算： 5.被动土压力的分层计算 6.净土压力（坑底面下）计算： 基坑截面的主动土压力： 7.基坑剖面1-1土层压力合力及作用点位置计算 （1）主动土压力：为每层土的合力， 为合力作用点到地表的距离设临界深度，则有（2）被动土压力： 2）基坑剖面2-2土压力土压力的计算公式放坡的高度为2.5m，坡度系数为0.5，处于安全并简化计算考虑，坡度修改为垂直，将放坡的土压力记作超载。则，主动土压力的分层计算 1.第一层素填土层： 地下水以上采用水土合算，地下水以下采用水土分算： 当0.5m以上无地下水时： 0.5m以下有地下水： 注：当时，取。 2.第二层粉质粘性土层，厚7.6m，采用合算法计算： 3.第三层残积砂质粘性土土层，厚6m，采用合算法计算： 4.第四层全风化花岗岩土层，支护构件底部以上厚11m，采用合算法计算： 5.被动土压力的分层计算 6.净土压力（坑底面下）计算： 基坑截面的主动土压力： 7.基坑剖面2-2土层压力合力及作用点位置计算 主动土压力：被动土压力：2.3 排桩挡土结构的设计计算 2.3.1 桩长计算 1）基坑剖面1-1 1.土压力计算土层勘测信息及参数如下表所示：岩土名称重度（kN/m3）粘聚力c（kPa）内摩擦角（）二次注浆土体与锚固体摩阻力标准值qsik(kPa)厚度（m）素填土18.1151720.05粉质黏土18.93617557.6残积砂质黏性土18.43222556全风化花岗岩18.533236511散体状强风化花岗岩18.634269020表1 1-1断面土层主要物理参数注：全风化花岗岩层在实际勘测时并未探穿，此处取15m做拟算深度。采用朗金土压力计算方法，将土层侧向压力等效成均布荷载作用在桩身上，该断面基坑开挖深度为22.5m。考虑周边环境对基坑的影响，在基坑顶部再作用大小为10kPa的均布荷载。对各土层进行加权平均后得：重度：摩擦角：取=23粘聚力：由于填土面水平，墙背竖直且光滑，故=0、=0及 土压力为零（近似零弯点）距离基坑底面距离的计算绘制基坑支护简图分别隔4.5m、4m、5m、5m设置一道内支撑。基坑顶面：第一道内撑处B点： 第二道内撑处C点： 第三道内撑处D点： 第四道内撑处E点：基坑底面F处：其中，设基坑顶面与C点之间土压力为零处（A点）距基坑顶面x米，则得 2.分段计算连续梁各固定端的弯矩图 1 1-1计算简图AB段AB段为悬臂梁，通过计算得：,（以左侧受拉为正）。图 2 AB段计算简图BC段将B端视为半固定支座，C视为固定支座，计算简图如下，图 2 BC段计算简图可得，。图 3 BC段弯矩内力图图 4 CB段剪力内力图CD段CD段中，C端为固定刚性支座，D端为固定刚性支座，计算简图如下：图 5 CD段计算简图可得， ，。图 6 CD段弯矩内力图DE段DE段中，D端为固定刚性支座，E端为固定刚性支座，计算简图如下：图 7 DE段计算简图可得， ，。图 8 ED段弯矩内力图EF段由于F点为零弯矩点，故EF段中，E端为固定刚性支座，E端为固定铰支座，计算简图如下：图 9 EF段计算简图可得， ，。图 10 EF段弯矩内力图弯矩分配如下表所示：截面ABBABCCBCDDCDEEDEFFE分配系数0.560.440.50.50.660.34固端弯矩05.44-5.4436.48-109.84127.68-199.07216.92-830.62分配与传递0 41.080 -5.520 27.130 3.74 0.5232.28 16.1413.8 27.53-8.28 -4.14-48.45 -96.921.32 10.66-6.67 -13.332.93 1.47-0.92 -1.840.4 27.53 13.8 198.0 395.9-96.9 -48.4516 32.0 -13.33 -6.672.2 4.4-1.84 -0.92 0.61203.9 016.45 02.27 00.31最终弯矩05.44-5.44103.43-103.4367.27-67.27607.59-607.59借助结构力学求解器建模计算，最终桩身弯矩、剪力内力图如下：图 7受力简图图8 断面桩身弯矩内力图图8 断面桩身剪力内力图 3.桩身剪力计算及核算由剪力图可得：土压力及地面荷载共计：误差：嵌固深度计算已知u=3.227m，根据公式计算故最小入土深度：，取嵌固深度6m。 2）基坑剖面2-2 1.土压力计算土层勘测信息及参数如下表所示：岩土名称重度（kN/m3）粘聚力c（kPa）内摩擦角（）二次注浆土体与锚固体摩阻力标准值qsik(kPa)厚度（m）素填土18.1151720.05粉质黏土18.93617557.6残积砂质黏性土18.43222556全风化花岗岩18.533236511散体状强风化花岗岩18.634269020表2 1-1断面土层主要物理参数注：全风化花岗岩层在实际勘测时并未探穿，此处取15m做拟算深度。采用朗金土压力计算方法，将土层侧向压力等效成均布荷载作用在桩身上，该断面基坑开挖深度为25m。考虑周边环境对基坑的影响，在基坑顶部再作用大小为10kPa的均布荷载。对各土层进行加权平均后得：重度：摩擦角：粘聚力：由于填土面水平，墙背竖直且光滑，故=0、=0，及当求被动土压力系数时，全风化花岗岩，最底层为 土压力为零（近似零弯点）距离基坑底面距离的计算绘制基坑支护简图分别隔4.5m、4m、5m、5m设置一道内支撑。基坑顶面：第一道内撑处B点： 第二道内撑处C点： 第三道内撑处D点： 第四道内撑处E点：基坑底面F处：其中，设基坑顶面与C点之间土压力为零处（A点）距基坑顶面x米，则得 2.分段计算连续梁各固定端的弯矩图 11 1-1计算简图AB段AB段为悬臂梁，通过计算得：（以左侧受拉为正）。图 2 AB段计算简图图3 AB段弯矩内力图BC段将B端视为半固定支座，C视为固定支座，计算简图如下，图 12 BC段计算简图可得，。图 13 BC段弯矩内力图CD段CD段中，C端为固定刚性支座，D端为固定刚性支座，计算简图如下：图 14 CD段计算简图可得， ，。图 15 CD段弯矩内力图DE段DE段中，D端为固定刚性支座，E端为固定刚性支座，计算简图如下：图 16 DE段计算简图可得， ，。图 17 ED段弯矩内力图EF段由于F点为零弯矩点，故EF段中，E端为固定刚性支座，E端为固定铰支座，计算简图如下：图 18 EF段计算简图可得， ，。图 19 EF段弯矩内力图弯矩分配如下表所示：截面ABBABCCBCDDCDEEDEFFE分配系数0.560.440.50.50.660.34固端弯矩023.18-23.18296.14-157.65176.19-250.39268.94-976.4分配与传递0 -77.60 -14.640 26.90 3.70 0.52-60.9 -30.4526.15 52.3-11.51 -5.76-48.06 -96.1221.16 10.58-6.61 -13.222.91 1.45-0.92 -1.830.4 52.3 26.15198.0 449.70-96.12 -48.0615.85 31.7 -13.22 -6.612.2 4.36-1.83 -0.92 0.61231.7 016.88 02.25 00.31最终弯矩023.18-23.18234.88-234.8893.23-93.23725.87-725.87借助结构力学求解器建模计算，最终桩身弯矩、剪力内力图如下：图 7受力简图图8 断面桩身弯矩内力图图8 断面桩身剪力内力图 3.桩身剪力计算及核算由剪力图可得：土压力及地面荷载共计：误差：嵌固深度计算已知u=3.227m，根据公式计算故最小入土深度：，取嵌固深度6m。2.3.2 桩体材料灌注桩排桩采用水下混凝土浇注，混凝土强度等级为C40，所用水泥为P.O.42.5级硅酸盐水泥。纵向受力钢筋采用HRB400级螺纹钢筋，螺旋箍筋采用HPB235级圆钢。2.3.3 支护桩稳定性验算 1）整体抗滑移稳定性分析该基坑支护方案有双道支撑的作用，通常不发生整体稳定性破坏，不考虑整体稳定性的验算，除非支撑失效。 2）抗倾覆稳定性分析（2） 对于内支撑或者锚拉支护体系，在水平荷载作用下，基坑主体有可能在支护结构底部因产生踢脚破坏出现不稳定现象。对于多层支点结构则可能绕最下层支点转动而产生踢脚失稳。 所以，支护结构的支护结构踢脚稳定性是验算最下道支撑以下的主动、被动土压力绕最下道支撑点的转动力矩是否平衡。 排桩支护结构的支护结构踢脚稳定性按下式验算： 为支护结构踢脚稳定性安全系数，根据该基坑重要性等级，取；为基坑内侧被动土压力对最下层支点的力矩；为取最下道支撑以下排桩外侧压力对支撑点的力矩；为支护结构最下层支点里基坑的距离；为作用点至基坑底的距离；为支护结构嵌固深度。1-1截面：由分层土压力计算得最下道支撑位置的坑外侧土压力强度为由分层土压力计算得桩底坑外侧桩底主动土压力强度为由分层土压力计算得桩底坑内侧被动土压力强度为可认为稳定2-2截面：由分层土压力计算得最下道支撑位置的坑外侧土压力强度为由分层土压力计算得桩底坑外侧桩底主动土压力强度为由分层土压力计算得桩底坑内侧被动土压力强度为可认为稳定 3）基底抗隆起稳定性分析 基底抗隆起稳定性的验算方法包括太沙基-派克法，同时考虑,的隆起验算法等。本设计采用同时考虑,的隆起验算法。（参见建筑基坑支护技术规范P33）1-1截面：验算简图如图所示。 依据建筑基坑支护技术规程JGJ120-2012，多点支撑式支挡结构的嵌固深度应符合下面规定： 多点支撑式支挡结构的嵌固深度除了满足上式之外，尚不宜小于0.2h。注：H为基坑深度。 嵌固深度为6m，代入上式得： 由于结构安全等级为一，故取抗隆起安全系数不小于1.8。 符合规范要求2-2截面：验算简图如图所示。 嵌固深度为6m，代入上式得：故认为安全 4）基坑渗流稳定性分析 基坑底部土体抗渗流稳定性分析计算简图如图所示。按照土力学与基础工程的计算方法进行抗渗流稳定性验算，1） 坑底抗管涌稳定性验算 地下水由高处向低处渗流，在基坑底部，当向上的动水压力（土的有效重度）时，将会产生流沙的现象。若近似地按紧贴墙体的最短路线计算最大渗流力j，则抗流沙稳定性安全系数应满足：2) 基坑底土突涌稳定性验算如果在基坑底下的不透水层下面存在有较大水压的滞水层或承压水层，当上覆土重不足以抵抗下部水压是，基坑底土体将会发生突涌破坏。因此，在设计基坑底下有承压水的基坑时，应进行突涌稳定性验算：故可判断渗流稳定性满足要求。2.3.4 支护桩配筋计算1 排桩布置与桩身抗弯配筋（1） 排桩布置根据建筑基坑支护技术规程JGJ 120-2012，且桩间距不宜大于2倍桩径，故取水平间距为1.5m，桩径1.2m。（2） 桩身抗弯配筋计算 1）基坑剖面1-1截面 纵筋配筋计算以下公式结果均严格按照混凝土结构设计规范（GB50010-2002）P48中7.2.6和P57中7.3.8中相关规定进行计算。该截面的弯矩由之前的嵌固深度中的结构力学求解器得知，最大的弯矩为：选择钻孔灌注桩f12001500，砼C30，沿圆形截面周边均匀配置纵向钢筋。主筋16F28的HRB400钢筋, 其中：,混凝土抗压设计值，混凝土抗拉设计值，钢筋抗拉设计值,单桩横截面积，上式中表示对应于受压区混凝土截面面积的圆心角（rad）与2的比值。上式中表示纵向受拉钢筋截面面积与全部纵向钢筋截面面积的比值，当时，取实配钢筋为16F28的HRB400钢筋，。验算最小配筋率为，同时，满足。 排桩箍筋配筋 采用“等效矩形截面法”计算：当护坡桩不是采用沿周边均匀配筋，而是将钢筋集中配置在截面的受拉区边缘时，其桩身配筋可按等效矩形截面法计算。即将圆截面按照等效刚度原则换算成等效矩形截面。设桩的直径为d，等效矩形的边长（正方形）为a，则由圆形截面和正方形截面的惯性矩相等：得a=1051.2mm。设，则。 首先验算截面尺寸：，属于厚腹式。因混凝土等级为C30，取，故截面符合要求。再验算是否需要根据计算配置箍筋：故