深基坑支护课程设计计算书

1、、设计方案综合说明1.1概述111工程概况广州市东濠涌污水处理工程拟设地下水质净化泵房滤池，滤池呈长方形，由西北向东南布置。长约90m,宽约25m，基坑深约6m。建设场地的地貌单元属 珠江三角洲平原，地形起伏小，原为闲置地，经人工平整后地势平坦，钻孔孔口 咼程为8.30m。112基坑周边环境条件北侧为约5m宽的过道，东侧距离坑边为4m有一排旧老民居，基础和结构 差；南侧7m为6层的小学教学楼，西侧为河涌（涌堤距离坑边15m） o113工程水文地质条件根据场地勘察揭示的地质资料，经综合整理，可将场地内岩土自上而下划分 为第四系人工填土层、海陆交互相沉积土层、残积土层及白垩系沉积岩等四大类。 现分

2、述如下：人工填土层（Qml，层号1）顶面高程8.309.55m，厚度3.004.50m； 土性为杂填土，灰褐、灰黄、 褐红等杂色，由粉质粘土、中粗砂、砾砂、碎石、砼块、块石等建筑垃圾组成， 硬质物含量约占2070%稍湿，稍压实。标贯试验2次，实测击数范围值N =6 7击。第四系海陆交互相沉积土层（Qm；层号2）普遍分布，按土性不同可划分为4个亚层。（1）、淤泥、淤泥质土（层号2-1）各钻孔均有分布，顶面高程6.324.40m,顶面埋深3.004.50m，厚度0.503.70mo呈灰黑色，饱和，流塑，粘性好，含有机质、粉砂，局部夹薄层 粉质粘土。标贯试验7次，N =24击。建议该层地基承载力特征

3、值fak=60kP&（2）、粉土（层号 2-2）共10个钻孔有分布，顶面高程4.582.30m,顶面埋深4.906.70m,厚度 0.502.90m。呈灰黄、褐黄、灰白色，饱和，稍密状，局部夹较多砾砂。标贯 试验9次，N =610击。建议该层地基承载力特征值 fak=160kPa（3）、粉质粘土（层号2-3）共7个钻孔有分布，顶面高程4.531.75m，顶面埋深4.507.20m，厚度 0.503.30m。呈灰黄、褐红色，湿，可塑状，粘性好，局部含较多粉砂。标贯 试验4次，N =714击，N $10.5击。建议该层地基承载力特征值fak=180kPa=（4）、中砂、粗砂（层号2-4）共7个钻孔

4、有分布，顶面高程4.001.23m,顶面埋深5.507.80m,厚度 0.503.00m。呈灰黄、褐黄、灰褐色，饱和，稍密状，含粘粒。标贯试验6 次,N =1114击，N庐13.2击。建议该层地基承载力特征值 fak=180kPa。 残积层(Qf，层号3)粉质粘土共8个钻孔有揭露，顶面高程3.600.73m；顶面埋深4.808.30m；层厚0.504.80m。褐红色，为泥质粉砂岩风化残积土，湿，硬塑状，稍具粘性。标 贯试验7次，N =1628击，N *21.7击。建议承载力特征值fak=300kPa 白垩系沉积岩(K,层号4)场地内基岩属白垩系褐红色泥质粉砂岩。受岩性、构造等因素影响，基岩风化

5、不均，局部存在软硬夹层现象，根据钻孔揭露深度，按风化程度划分为全风化 岩带、强风化岩带、中风化岩带、微风化岩带。(1) 、4-1全风化岩带ZK1、3、8、15共4个钻孔有揭露。顶面高程2.32-0.5m ;顶面埋深7.009.50m；层厚2.303.40m。原岩结构可辨，已风化成坚硬状土，遇水易软化。标贯试验4次，N =3235击，N汗33.5击，最小平均值32.8击；N=26.4 27.6击，N=27.0击，最小平均值26.7击。建议承载力特征值fak=500kPa(2) 、4-2强风化岩带除ZK19钻孔缺失外其余20个钻孔均有揭露。顶面高程 2.98-2.80m ;顶面埋 深6.5011.

6、80m；层厚0.707.10m。岩芯呈半岩半土状，手折可断，属极软岩， 遇水易软化，局部岩芯呈短柱状，岩质稍硬，局部夹短柱状中风化岩及中风化岩 块较多；ZK10夹微风化岩。取得2组岩样做天然抗压强度试验，f r=0.40.9MPa, 平均0.7 MPa。标贯试验8次，N =5367击，N尸61.5击，N k=57.1击;N=42.056.6击，N=51.1击，N=46.9击。建议承载力特征值fak=700kPa(3) 、4-3中风化岩带各钻孔均有揭露。顶面高程1.00-4.97m ;顶面埋深8.5014.10m,层厚1.30 8.80m。岩石局部裂隙发育，岩芯短柱状、块状，属极软软岩，锤击声哑

7、。ZK1、2、5、10、13、18、20夹厚0.45.70m的微风化岩，取岩样8组岩样做天然抗 压强度试验，其中3组为微风化岩，f r=12.213.1MPa中风化岩5组，fr=2.7 8.3MPa；平均 5.0MPa,最小平均值 3.9MPa。建议fr=4MPa承载力特征值f ak=1000kP&(4) 、4-4微风化岩带顶面高程-0.30-11.50m ;顶面埋深9.8020.50m,揭露层厚2.5013.20m。 岩芯多呈长短柱状，属软较软岩。取得9组岩样做天然抗压强度试验，fr=11.2 21.9MPa,平均 14.9MPa,标准值 12.8MPa地下水特征场地含水砂层局部发育，含孔隙

8、水，2-2层粉土具弱透水性，2-4层中砂、粗 砂属强透水性，含水量丰富；人工填土层下部存在一定量的上层滞水，基岩含少 量裂隙水，属弱透水层。地下水的补给主要来源于大气降水及含水层侧向补给， 地下水位随季节性变化，雨季水位上升，旱季水位下降。在钻探期间测得钻孔内 水位埋深1.503.10m。抗浮设防水位可取室外地坪标高。ZK7、14各取1件水样分析结果：pH=7.207.30 , SQ2=15.85 17.77mg/L, HCO=7.80 8.75mmol/L , 侵蚀性 CO=5.90 6.80，Cl=104.58 109.90mg/L，矿化度=584.12 645.32 mg/Lo按岩土工程

9、勘察规范(GB50021- 2001，2009年修订)有关腐蚀性评 价方法及标准判定，以场地环境类别为U类，地层渗透性为A,长期浸水为条件，判定场地地下水对混凝土具微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中钢筋具微腐蚀性，对 钢结构具微腐蚀性。114基坑侧壁安全等级及重要性系数基坑安全等级为二级，基坑重要性系数Y= 1.0o1.2设计总说明1.2.1设计依据1、国标 (GB50010-2002)2、广东省 (DBJ 15-31-2003)3、广东省 (DBJ 15-38-2005)4、广东省 (DBJ/T15-20-97)5、地标 (GJB02-98) &省标vv建筑基坑支护技术规程(JGJ120-99)7

10、、国标vv岩土工程勘察规范(GB50021-2003)8、行业标准 9、 广州市东濠涌水质净化工程岩土工程详细勘察报告(广东省地质建设工程 勘察院，2009年12月)10、广州市东濠涌水质净化工程规划图1.2.2支护方案本工程基坑支护设计方案的设计计算，严格按照建筑基坑支护设计规程 (JGJ120-99)、混凝土结构设计规范(GBJ50010-2002)、钢结构设计规范 (GB50017-2003)中的有关要求进行。同时采用了理正软件进行了辅助计算和 验算；经过详细的计算分析后，我们认为：采用本设计的基坑支护方案，能满足 基坑土方开挖、地下室结构施工及周围环境保护对基坑支护结构的要求，符合“安

11、全可靠，经济合理，技术可行，方便施工”的原则。基坑分为东侧、南侧、西侧和北侧四个计算区段，均采用钻孔灌注桩与钢筋混凝土支撑，并采用单排双轴深搅桩止水结构。本基坑工程的特点是基坑西侧为河涌， 地下水位较高。周围环境较复杂，必须确 保周围建筑物、道路、管线的正常安全使用，要求围护结构的稳定性好、沉降位 移小，并能有效地止水。因此，围护结构的设计应满足上述要求。综合考察现场的周边环境、道路及岩土组合等条件，为尽可能避免基坑开挖 对周围建筑物、道路的影响，经过细致分析、计算和方案比较，本工程支护方案 选用下列形式： 整个基坑采用钻孔灌注桩加一层钢筋混凝土支撑作为支护结构。 基坑周边采用单排双轴深搅桩作

12、止水结构。 基坑内采用集水坑排除地下水。123各土层的计算参数根据本工程岩土工程勘察资料，取各土层的设计计算参数，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 i/2)被动土压力系数：Kp=tan2(45 + : i/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表如表2-1所示：表1-1层号土层重度 f (kN/m )粘聚力C(kPa)内摩擦角 ()KaKp1杂填土18.010100.7041.4202-1淤泥、淤泥质土16.5530.9011.1102-2粉土17.815

13、120.6561.5252-3粉质粘土18.034160.5681.7612-4中砂、粗砂18.30300.3333.0003粉质粘土18.938170.5481.8264-1全风化岩19.768220.4552.1984-2强风化岩20.886260.3902.5614-3中风化岩21.4163310.3203.1244-4微风化岩22.0412340.2833.5371.2.4计算区段的划分根据具体环境条件、地下结构及土层分布厚度，将该基坑划分为四个计算区 段，由于南侧的小学教科楼距基坑 7m,对基坑影响不大，因此地面荷载取20kPa, 各区段附加荷载及计算开挖深度如表 2-2：表1-2区

14、段东侧南侧西侧北侧地面荷载（kPa）20202020开挖深度（m）66661.2.5计算方法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， 因为地下水位充裕，就用天然重度代替。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。由于支护结构内力是随工况变化的，设计时按最不利情况考虑。二、北侧断面排桩设计计算以最不利孔ZK17进行计算，结构）.00相当于绝对标高为8.30m,基坑实 际挖深6m,地下水位深度1.29m。该段采用钻孔灌注桩加一道钢筋混泥土内支 撑进行施工，桩顶标高为0.00m，支撑设置在标高0.4m。

15、结构外侧地面附加荷 载 q 取 20kPa。2.1 土层侧向土压力计算表2-1层号土层名称厚度（m）计算方法1杂填土3.8水土分算2-1淤泥、淤泥质土3.7水土合算4-2强风化岩1.5水土分算4-3中风化岩5水土分算2.1.1主动土压力计算eaik=20 0.704 -2 10 . 0.704 =2.70(kPa)ea1k =(20 18 1.29) 0.704-2 10、0.704 =13.65(kPa)ea2k =ea1k = 13.65(kPa)ea2k=(20182.59) 0.704-2 10、0.704 (1.3-1.31 0.704) 10 = 33.97(kPa)ea3k= (

16、20182.59) 0.901-2 50.901 二 50.50(kPa)ea3k = (20 18 2.59 16.5 2.71) 0.901-2 50.901 = 90.77(kPa)ea4k 二 ea3k =90.77(kPa)ea4k = ea3k =90.77( kPa)ea5k =(2018 2.5916.5 2.71) 0.390-2860.390(5-4.011 0.390) 10-29.66(kPa)ea5k =(2018 2.5916.5 2.71) 0.390-2860.390(5.1-4.01 1 0.390) 10=-28.63(kPa)ea6k ea5k 二-28.

17、63(kPa)ea6k =(20182.5916.52.71)0.390-286,0.390(6.5-4.01 10.390)10二-14.66(kPa)ea7k =(20182.5916.52.71)0.320-2163,0320(6.5-4.01 10.320)10-96.64(kPa)ek =(20182.5916.52.71)0.320-2 163、0.320(11.5-4.010.320)10二 _46.64(kPa)2.1.2被动土压力计算ep4k =2 51.110 =10.54(kPa)ep4k =16.50.991.1102 5.1.110 = 28.68(kPa)ep5k

18、-16.50.992.5612 86 . 2.561 =317.09(kPa)ep5k =(16.50.9920.80.1)2.561 2 862.561= 322.42(kPa)ep6k ep5k = 322.42(kPa)ep6k =(16.50.9920.81.5)2.5612 86 ,2.5611.4(1-2.561) 10= 375.14( kPa)ep7k =(16.5 0.9920.81.5) 3.1242 163. 3.1241.4 (1 -3.124) 10= 694.97( kPa)ep7k =(16.5 0.9920.81.5 21.4 5) 3.1242 1633.12

19、4 6.4 (1-3.124)10= 923.04(kPa)2.2确定桩长2.2.1确定弯矩零点位置至基坑底面距离he基坑底面以下支护结构设定弯矩零点位置至坑底面的距离he按 = epk确定，则 hc=0.99m2.2.2设定弯矩零点位置以上各土层土压力合力及作用点距离的计算LD=1.29 2.7/(2.7 13.65)=0.21(m)Eai =(1.29 -0.21) 13.65/2 =7.37(kN / m)ha1 =(1.29 -0.21)/3 5 =5.36(m)Ea2 =1.3 (13.65 33.97)/2 =30.95(kN/m),13.65x1.3x(1.3/2 +3.7)+(

20、33.9713.65)x1.31.3/3+3.7)/2 、ha24.26(m)13.65 1.3 (33.97-13.65) 1.3/2Ea3 =2.71 (50.5090.77)/2 =191.42( kN / m)50.50x2.71 x (2.71/2 +0.99) +(90.77 50.50)x2.71 x (2.71/ 3 +0.99) / 2ha3 二50.50 2.71 (90.77-50.50) 2.71/2Ea4 =0.99 90.77 =89.86(kN/m)二 2.22(m)ha4 =0.99/2 = 0.50( m)主动土压力合力 Eac =7.37 30.95 191

21、.42 89.86 = 319.6(kN/m)作用点距离 ha37 5.36 3.95 4.2691.42 2.22 89.86 5 =2.01(m)319.6Ep4 =0.99 (10.54 28.68)/2 =19.41(kN /m)山卩。J。54。豊。9(号缪于号/仝豎0.99/342(m)10.54 0.99 (28.68-10.54) 0.99/2被动土压力合力 Ep19.41(kN/m)作用点距离hp =0.42(m)2.2.3支撑轴力Tc计算支撑至坑底面的距离hT=5.6mhaEac hp 送 Epc 2.01X319.60.42X19.41Tc =hTHhc二5.6 0.99=

22、 96.24(kN /m)2.2.4桩长H计算设桩端在设定弯矩零点位置以下x米处，则Ep5 =0.1 (317.09322.42) /2 =31.98(kN / m)hd=hc+xh =_317.090.1況0.1/2+(322.42317.09)汇0.1/ 2汇0.1江2/3 _317.09 0.1 (322.42 -317.09) 0.1/2Ep6 =1.4 (322.42 375.14) /2 =488.29( kN / m)u . 322.42F.4*1.4/2+0.1)+(375.14 322.42F1.4(1.40.3h=0.3X 6=1.8(m),满足要求2.3排桩结构设计231

23、支撑点与反弯点间最大弯矩Mmaxl计算设剪力V=0点位于土层层顶面以下x米处9 6. 247. 3730. 9 5x 50( 5% 7750.250)22. 7 1整理得：7.43x250.5X -57.92 =0解得：x=1.00(m)Mmax96.24(1述9 勺.31.000 0.4)7.37(1如0 8 3 3. 915 3 卷4 .2)6)0.992.7 11.000)50.501.000 1.000 / (2. 9(0116). 51 .10.0000/ 21.0 0 0 /3-211. 3kSN m m )232反弯点以下最大弯矩 M max2计算设剪力V=0点位于土层层顶面以下

24、x米处反弯点反力 P0 =319.6 -19.41 -96.24 =203.95(kN / m)2 0 3. 9531. 983 2 2. 42) x2整理得：18.829 x 322.42X-171.97 =0解得：x=0.518(m)Mmax2 =203.95 (0.1 0.518) -31.98 (0.05 0.518)-322.42 0.518 0.518/2 -20.80.518 2.561 0.518 (1 -2.561) 10 0.518/2 0.518/3 =63.75(kN m/m)233配筋计算取桩径0800,两桩之间的距离取1000mm,取混泥土强度C30,fc=14.3

25、N/mm2，主筋 18 20,均匀布置，fy=210N/mm2，保护层厚度 50mm, 12200螺旋箍筋，142000加强箍筋。2As =9 3 1 4.2 2 8 2i7rn8 ()fyAs2 1 0 2827. 8门b20. 0 8 3fcA 1 4. 3 3. 1 4 2400a=1275 冷(1乜.75)2-0.聞.625=19750.071/(什0.750.071卜0.&0.6250.0710.303:t =1 . 2 5 :2二 1 -2 520.3 02s i n= = 0. 8 1 4s i n t 二 0.899 M( fcsif g，fyAsin sin 一 =2 14.

26、3 400 0.8145 210 2827.8(4050) 0.89940.81453n3兀=443.07Nm M =1.251.0 211.391.0=264.24(N m)配筋率Ag = 2827.号=0.56% ；?mm -0.4% ,满足要求A兀汉4002.3.4抗隆起验算Nq=ta n(45?)1 =(Nq -1)- q tan :2 elan =ta n(45 号)2/28 =14.7201= (14.720 -1)25.803tan 28DNq eNc(H D ) q=2.62沢9 14.72 1 58w8331 满足要求1 8.2 7 2( 62.9)202.3.5抗管涌验算1

27、 .5oh： h D )K=3.1351.5 ,满足要求三、其他断面排桩设计计算东侧断面选取孔ZK8进行计算,南侧断面选取孔 ZK15进行计算,西侧断 面选取孔ZK20进行计算。采用“理正深基坑 6.0”对上述三个断面进行电算, 电算结果如附录所示。四、支撑结构设计计算内支撑结构采用钢筋混凝土支撑，四个断面的作用力分别为 96.24kN/m, 102.59kN/m, 99.02kN/m，133.54kN/m，取支撑力 Tc=133.54kN/m，对撑间距取 13m，角撑间距取为6m,立柱桩间距取10m。支撑梁截面为400600，混凝土 等级为C30。4.1支撑轴力NN角=1.25 1.0 13

28、3.54 6 / cos45 H416.4(kN )N对= 1.2 51 . 01 33.5 41 3 k2J1 7取 N=2170.0kN4.2支撑弯矩M计算4.2.1支撑梁自重产生的弯矩q=1.251. 00. 40.6 =2l6N7m5(M 7. 5 120kNi(m)10422支撑梁上施工荷载产生的弯矩取 q=10kN/m1 2M21 0 1 0= 1 kN)(m)10423支撑安装偏心产生的弯矩M3 = N e =2 1 70.0 1 0 0.4% k5N5.1m)则支撑弯矩 M =75 100 65.1 =240.1(kN *m)4.3初始偏心距e计算3e0=M/ N=2 4 0.

29、N310 / 2 1 70.0 rrirh 0.6 ()ea 二 h/ 3 0= 60 0 /30 n2m(则 ei =e0 ea =110.6 20 =130.6(mm)5654.4是否考虑偏心距增大系数I。/h =10/0.6 =16.7 8，故要考虑增大系数n30.5cA 0.51 4.30.403. 60 1_09 12170.0lo/h= 16.71取 ； =1.15-0.01 10 才.15-0.01h血=0.9830.6=10 2 a (匸)1 2 二1C h1400 hho110 2()2 0.791 0.983 =1.667130.60614000.6e =1 . 6 6 7

30、1 3 .6 2m m. 74.5配筋计算取、4 =1.0,-b =0.55 , I.= 0.8Nbbbh0fc =1.0 0.55 0.4 0.565 14.3 103 =1777.5(kN) ： N = 2170.0kN属于小偏心受压，采用对称配筋。h600e= e as =217.735 =482.7(mm)2 s 2rihoN Tfcb严N4卸誠如飒21700001.0 14.3 400 (600-35) 0.550.55 十22170000482.7-0.431.冈4.3405(600,5匚114.3400(6035)(60435)(0.8-0.55)(60035-35)=422.8

31、mnjx422 8NeJcbxGio )2170000482.7-1.0 14.3 400 422.8 (565)300 (565-35)代二代221209mmfy(h)-as)300 (565-35)实配：上下均为4 22(1520mm2)配筋率As15200.63%mm =0.4%，满足要求A 400 汉 600箍筋配置 8200四肢箍。4.6整体稳定性验算稳定性系数：l/b=10/0.4=25，故:=0.625-14.40600二 0.9 05 300724血中N f A 2170000A莎y整体稳定性验算符合要求As4.7联系梁截面尺寸400500,混凝土强度C30,上下均配4 16，

32、 8200四肢箍。五、冠梁设计计算本设计共分为四个区段，混凝土支撑直接作用于冠梁上，四个区段的作用分 别为 96.24kN/m, 102.59kN/m,99.02kN/m, 133.54kN/m,设计冠梁尺寸为 800X900, 混凝土强度C30, ft=1.43N/mm2,伍=1.0，取最不利地段计算，即Tc=133.54kN/m511正截面强度计算1 2Mm ax 1.25 13 3.弓 4 6kN0 0m9()10M、*-s28 fcb%600.9061.0 14.3 800 (900-35)2= 0.070匚=1 J1負=V 汉2 0. 070 V ：2 4 7 3k9 (5 00.8

33、截面尺寸满足要求0.7tbh二 0.7 1.43 8 00 9 0035扌 1 Ck N 6 9/2.7 ( kN 50 0.8 按构造配筋：取 8150四肢箍5.3立柱强度计算5.3.1立柱上所承受的竖向压力PR =1. 25(25 0. 6 0. 41 0)(1 0 / 2927.6)1. 2 5 0) 253 0.8EI7N84532使支撑纵向稳定所需要的水平压力产生的竖向荷载P2 =0. 1 1.25 1 3 3. 5 4= 1 0kN1 6 6. 9533立柱设计试选 Q235钢，232a, A=2 48.7=97.4(cm2)，i12.5cm，i2.50cm验算：y =l0y/iy =1000/12.5 =80 ： =150查得:y =0.688( b 类)3.=N = (827.8 166.9) 10 102(N/mnf) ： yf =0.688 215 = 148(N/mH)，满足要求 A9740假设乃=25,则I = ； -= 8 0 2- 2 5- 7 6：; 0 = 15 0ix =0x/，x=1 000 / 76. 0 cm 2()bs =ix/0.44 =13.2/0.44 =30(cm)，取 b=340mm所选b比bs大得多，估不必验算两肢距离单肢长细比入=25