马家湖92#～105#及108#～115#墩深基坑支护设计

马家湖92#105#及108#115#墩深基坑支护设计1概述马家湖92#105#、108#115#墩位于水中陆地，马家湖填湖筑岛高程为21.5米，本工程先进行放坡开挖，开挖深度为1米，坡比为1：1，再插打钢板桩、安装钢围檩、钢支撑。布置一道钢围檩、钢支撑。钢板桩支护示示意图如图1-1所示。图1-1钢板桩支护示意图 2钢围堰建模2.1支护方案 本工程深基坑采用钢板桩连续墙支护，支护示意图如图2-1所示。图2-1钢板桩连续墙支护示意图2.2基本信息 （1）基坑支护基本信息见表2.2-1所示。表2.2-1 基坑支护基本信息内力计算方法增量法规范与规程建筑基坑支护技术规程 JGJ 120-99基坑等级一级基坑侧壁重要性系数01.00基坑深度H(m)7.500嵌固深度(m)4.500墙顶标高(m)0.000连续墙类型钢板桩每延米板桩截面面积A(cm2)236.00每延米板桩壁惯性矩I(cm4)39600.00每延米板桩抗弯模量W(cm3)2200.00有无冠梁无放坡级数0超载个数0支护结构上的水平集中力0 （2）基坑附加水平力信息见表2.2-2所示表2.2-2 附加水平信息水平力作用类型水平力值作用深度是否参与是否参与序号 (kN)(m)倾覆稳定整体稳定（3）土层信息见表2.2-3所示，土层参数见表2.2-4所示。土层特性如表2.2-5所示。表2.2-3 土层信息土层数3坑内加固土否内侧降水最终深度(m)8.000外侧水位深度(m)1.700内侧水位是否随开挖过程变化是内侧水位距开挖面距离(m)0.000弹性计算方法按土层指定弹性法计算方法m法表2.2-4 土层参数层号土类名称层厚重度浮重度粘聚力内摩擦角(m)(kN/m3)(kN/m3)(kPa)(度)1杂填土5.0018.08.010.008.002淤泥质土2.0017.07.08.004.003粘性土20.0019.57.015.1945.00表2.2-5 土层特性层号与锚固体摩粘聚力内摩擦角水土计算方法m,c,K值抗剪强度擦阻力(kPa)水下(kPa)水下(度)(kPa)122.027.0014.60合算m法10.00-214.015.0011.00合算m法2.82-356.015.009.60合算m法2.38-（4）支锚信息如表2.2-6所示，支锚特性见表2.2-7所示。表2.2-6 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2.4001.700-表2.2-8 支锚特性支锚预加力支锚刚度锚固体工况锚固力材料抗力材料抗力道号(kN)(MN/m)直径(mm)号调整系数(kN)调整系数10.0014.33-2-2000.001.00 （5）土压力模型及系数调整如图2.2-2.调整系数见表2.2-9.弹性法土压力模型:经典法土压力模型:图2.1-2土压力模型表2.2-9 土压力调整系数层号土类名称水土水压力主动土压力被动土压力被动土压力调整系数调整系数调整系数最大值(kPa)1杂填土合算1.0001.0001.00010000.0002淤泥质土合算1.0001.0001.00010000.0003粘性土合算1.0001.0001.00010000.0003 钢围堰计算3.1工况信息 表3.1-1 荷载计算工况工况工况深度支锚号类型(m)道号1开挖2.200-2加撑-1.内撑3开挖7.500-4刚性铰7.500-3.2 设计结果各工况计算结果如下：内力位移包络图：地表沉降图：-3.3整体稳定验算 钢围堰整体稳定计算简图如图3.3-1所示。图3.3-1钢围堰整体稳定性计算简图计算方法：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 = 1.209圆弧半径(m) R = 12.894圆心坐标X(m) X = -1.472圆心坐标Y(m) Y = 8.257-3.4抗倾覆稳定性验算 抗倾覆安全系数: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 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。Ma主动土压力对桩底的倾覆弯矩。注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。 工况1： 注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。 序号支锚类型材料抗力(kN/m)锚固力(kN/m) 1 内撑 0.000 Ks = 86.597 = 1.200, 满足规范要求。 工况2： 注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。 序号支锚类型材料抗力(kN/m)锚固力(kN/m) 1 内撑 833.333 Ks = 199.086 = 1.200, 满足规范要求。 工况3： 注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。 序号支锚类型材料抗力(kN/m)锚固力(kN/m) 1 内撑 833.333 Ks = 6.338 = 1.200, 满足规范要求。 工况4： 注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。 序号支锚类型材料抗力(kN/m)锚固力(kN/m) 1 内撑 833.333 Ks = 6.338 = 1.200, 满足规范要求。 安全系数最小的工况号：工况4。 最小安全Ks = 6.338 = 1.200, 满足规范要求。-3.5抗隆起验算 抗隆起计算简图如图3.5-1所示。图3.5-抗隆起计算简图Prandtl(普朗德尔)公式(Ks = 1.11.2)，注：安全系数取自建筑基坑工程技术规范YB 9258-97(冶金部):Ks = 1.472 = 1.1, 满足规范要求。Terzaghi(太沙基)公式(Ks = 1.151.25)，注：安全系数取自建筑基坑工程技术规范YB 9258-97(冶金部):Ks = 1.637 = 1.15, 满足规范要求。 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!式中基坑底面向上位移(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(kN/m3);hi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);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); = 108(mm)-3.6抗管涌验算抗管涌计算简图如图3.6-1.图3.6-1抗管涌计算简图抗管涌稳定安全系数(K = 1.5):式中0侧壁重要性系数;土的有效重度(kN/m3);w地下水重度(kN/m3);h地下水位至基坑底的距离(m);D桩(墙)入土深度(m);K = 2.141 = 1.5, 满足规范要求。-3.7承压水验算承压水计算简图如图3.7-1所示。图3.7-1承压水计算简图式中Pcz基坑开挖面以下至承压水层顶板间覆盖土的自重压力(kN/m2); Pwy承压水层的水头压力(kN/m2); Ky抗承压水头的稳定性安全系数，取1.5。Ky = 35.25/30.00 = 1.17 = 1.05基坑底部土抗承压水头稳定!-3.8嵌固深度计算 嵌固深度计算参数见表3.8-1.表3.8-1 嵌固深度计算参数嵌固深度系数1.200抗渗嵌固系数1.200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 = 0.000 2) 支点力Tc1可按下式计算： hT1 = 5.800m Tc1 = 30.294 kN 3) hd按公式：hpEpj + Tc1(hT1+hd) - 0haEai=0确定 = 1.200 ， 0 = 1.000 hp = 3.488m，Epj = 1316.091 kPa ha = 5.522m，Eai = 757.995 kPa 得到hd = 4m，hd采用值为：4.500m-3.9钢板桩计算钢板桩承受的弯矩及剪力如下图所表示。图3.9-1弯矩云图图3.9-2剪力云图根据上图中所表示最大弯矩Mmax=531.9kN*m，最大剪力Qmax=378.4kN。=MmaxW=531.9*1062200*103=241.77Mpa=273Mpa。=QmaxA=378.4*103236*102=16Mpa156Mpa。钢板桩强度满足要求。-3.10钢围檩计算 钢围檩承受的弯矩及剪力如下图所表示。图3.10-1钢围檩弯矩示意图图3.10-2钢围檩剪力示意图图3.10-3钢围檩轴力示意图根据图中所表示，钢围檩最大弯矩Mmax=2.43kN*m，最大剪力Qmax=1.63kN，最大轴力Nmax=1.97kN。=MmaxW+NmaxA=2.43*1063268.07*103+1.97*103214.54*100=0.832Mpa=215Mpa。=QmaxA=1.63*103214.54*102=0.076Mpa156Mpa。钢围檩强度满足要求。-3.11内支撑计算 内支撑承受的弯矩、剪力及轴力如下图所表示。3.11-1内支撑弯矩示意图3.11-2内支撑剪