基坑支护毕业设计计算书

1、摘要该工程位于中部平原地区，地势相对较为平坦，除上层杂填土外，下层为成层粉土、淤泥质土及粘性土，周边有城市道路和已建居民楼和综合性办公楼。地下水较为丰富，其中粉土层和淤泥质土层透水性较好，所以必须采取竖向止水。结合周边环境并参考以往施工案例，本设计采用了两种支护结构形式，首先是基坑南北两侧距离用地红线较远，故采用桩锚支护，即单排桩+单层锚钉支护；东西两侧由于场地的局限性，采用双排桩支护。止水帷幕采用深层搅拌水泥土法，深层搅拌水泥土桩在相邻两支护桩的中间，与支护桩相互衔接200mm形成密封止水桩墙，既起到止水的作用，又增强支护桩的支护能力。本设计基坑重要性等级根据基坑开挖深度和重要性定为二级，各

2、段基坑支护设计都本着安全、经济、合理的原则严格按照相关规范的要求进行。本设计对基坑支护做了详细的计算和说明，主要内容包括：工程概况的描述、基坑支护方案的对比与确定、基坑降水方式的确定、基坑涌水量计算、基坑降水平面图设计、止水帷幕的设计与计算、基坑支护结构设计与计算（包括支护桩长的计算、桩身最大弯矩的计算、锚钉支锚力的计算、锚钉长度的计算以及支护桩配筋计算）、基坑稳定性验算、基坑施工监测等。其中大部分计算过程通过手算完成，基坑稳定性验算部分借助理正深基坑软件完成。关键词：深基坑；桩锚支护；基坑稳定性；止水帷幕；基坑降水69AbstractThe project is located in the

3、 middle of plains areas. The terrain is relatively flat. Except for the upper miscellaneous fill, the lower mostly layered silt, silty soil and clay soil. The foundation pit surrounded by urban roads and buildings that have been built. The area is rich in groundwater and the water permeability of si

4、lt and mucky soil is better. So it is necessary to use the vertical waterproof curtain. The design uses two forms of support structure combined with the surrounding environment and with reference to other construction cases. The north and south sides of the foundation pit is far away from the red li

5、ne. So the Pile - anchor Support is used that is single row pile single tag anchor support; Due to the limitations of space, double row piles support is used on east and west sides. Eement deep mixing method is used to develop waterproof curtain. It plays a role in waterstop, but also enhance the su

6、pport capability of support piles when the deep mixing cement piles link in the middle of two adjacent soldier piles 200mm which forming a sealed seal waterstop.According to excavation pit depth and importance the level of importance of the designis a secondary. Each segment of the excavation design

7、 are strict accordance with the requirements of the relevant norms develop in a safe, economical and reasonable principle. The design made a detailed calculation and explanation about the foundation pit, the main contents include: a description of the project overview , scheme comparison and se

8、lection of the Foundation Pit Support , determining of Foundation Pit Dewatering Methods, calculation of foundation inflow, the design of Foundation Pit precipitation plan view , design and calculation of waterproof curtain, the design and calculations of Foundation Pit support structure (including

9、the longth calculation of supporting piles, the calculation of maximum bending moment, the calculation tag anchor tension and calculation of the length of tag anchor and the reinforcement calculation For supporting piles), the checking for foundation stability, Foundation Pit construction monitoring

10、.Keyword：Deep Foundation ；Pile - anchor Support；stability of Foundation Pit；Waterstop Curtain；foundation pit dewatering 目 录摘要IAbstractII第1章 绪论1第2章 基坑支护方案设计22.1工程概况及设计条件22.1.1工程概况22.1.2设计条件22.2基坑支护方案的确定42.2.1支护结构的常见形式42.2.2支护方案的确定6第3章 基坑降水计算83.1降水的作用、方法和适用范围83.1.1基坑降水的作用83.1.2基坑降水的方法和适用范围83.2基坑涌水量计算9

11、3.3单井出水量计算113.4管井数量计算123.5管井的平面布置123.6井管长度计算13第4章 止水帷幕设计154.1止水帷幕的设置原则154.2止水帷幕的做法154.2.1止水帷幕的一般做法及适用条件154.2.2止水帷幕施工方法的确定154.3止水帷幕桩长的计算16第5章 基坑支护结构设计175.1基坑北侧支护结构设计175.1.1土层信息175.1.2土压力系数计算175.1.3道路荷载对基坑北侧土层的附加应力185.1.4主动土压力强度计算185.1.5坑底被动土压力强度计算205.1.6考虑道路荷载影响的主动土压力强度计算215.1.7坑底以下净土压力强度计算225.1.8支护桩

12、的嵌入深度、水平支锚力和最大弯矩的计算225.1.9锚杆长度计算265.1.10围护桩的配筋计算285.1.11基坑稳定性验算295.2基坑南侧支护结构设计385.2.1土层信息385.2.2土压力系数计算385.2.3已有建筑物荷载对基坑南侧桩后土体的附加应力395.2.4主动土压力强度计算395.2.5坑底被动土压力强度计算415.2.6考虑建筑物荷载影响的主动土压力强度计算425.2.7坑底以下净土压力强度计算425.2.8支护桩的嵌入深度、水平支锚力和最大弯矩的计算435.2.9锚杆长度计算455.2.10围护桩的配筋计算465.2.11基坑稳定性验算465.3基坑东侧支护结构设计51

13、5.3.1双排桩支护的简化计算模型515.3.2土层信息535.3.3主动土压力强度计算535.3.4桩身最大弯矩计算535.3.5前后排桩配筋计算545.3.6基坑稳定性验算565.4基坑西侧支护结构设计605.4.1土层信息605.4.2主动土压力强度计算605.4.3桩身最大弯矩计算615.4.4前后排桩配筋计算625.4.5基坑稳定性验算63第6章 基坑监测686.1概述686.2基坑监测的目的686.3基坑监测的原则696.4基坑监测项目696.4.1一般规定696.4.2监测方法706.4.3主要监测项目70第7章 结论74参考文献75致谢76沈阳工业大学本科生毕业设计第1章 绪论

14、自20世纪中叶以来，随着我国经济的不断发展和城市化进程的不断加快，高层建筑的发展和地下空间的利用也得到了前所未有的提升，相应的基坑工程也从原来的浅而小向深而广演变。此外，各类用途的地下空间和设施也得到了空前发展，例如深层地下室、地下停车场、地下商业街、以及地铁、隧道等用于生活和交通的各种形式。建造这些地下建筑，必须进行大规模的深基坑开挖，这样，对于基坑工程的要求越来越高，而出现的问题也越来越多，这就为基坑工程的合理设计与施工提出了许多迫切而重要的研究课题。基坑工程既是一个综合性的岩土工程问题，又是涉及土层与支护结构共同作用的复杂性问题。它具有较强的实践性、地域性、综合性和风险性。由于深基坑工程

15、设计理论的欠缺以及施工过程中各因素的不确定性，直接导致目前深基坑支护设计与施工处于“半理论半经验”状态。据有关资料统计，深基坑工程的事故率约占基坑工程总数的20%，由于地域及其他原因，一些城市甚至占到30%。事故发生的原因一般是由于支护结构受到破坏，甚至是失效。而这样的工程有很多都处于城市的中心或边缘，事故一旦发生，轻则造成基坑的大面积坍塌从而导致财力物力的大量损失，另外对城市生活也造成严重影响；重则造成惨重的人员伤亡和经济损失。这就要求我们更深入的了解各种形式的基坑支护结构的受力特性以及变行特征，进一步改进和完善深基坑支护设计理论，提高基坑工程的设计和施工水平，开拓新的研究领域以确保基坑工程

16、的安全、经济与合理。目前的基坑工程设计，主要采取理论计算、数据监测以及工程经验相结合的方法。第2章 基坑支护方案设计2.1工程概况及设计条件2.1.1工程概况1）工程简介本工程位于郑州市东二环某繁华步行街，郑开大道与中原路交汇东南角处，占地面积为3500平方米。本项目为服务性综合办公楼，框架结构，钻孔灌注桩基础，主楼由地面9层及二层地下室组成，总建筑面积约为18654.5。开挖范围内无地下管线铺设。2）基坑面积及开挖深度该工程建筑标高±0.00相当于绝对标高+4.25，室外自然地面平均标高取+4.00；基坑开挖面积约2098，基坑围护周长约210m，呈矩形分布，东西长55m，南北宽4

17、5m，根据结构图纸，底板面标高为-7.55，底板厚为700mm，局部厚为1100mm，垫层厚为100mm。因此基坑开挖深度为8.10米，局部电梯井、集水坑等落深1m，故局部开挖达9.1m。2.1.2设计条件1）周边条件本工程位于郑州市东二环某地块，周边环境情况较为复杂：东侧：基坑开挖面与红线间距离为6.4956.508米，红线外为中原大厦。该建筑物地上38层、地下2层，采用桩基础，与基坑开挖面最小距离为19.125米。南侧：基坑开挖面与红线间距离为18.99718.636米，红线外为一栋居民楼。该建筑物主楼50层，裙房5层，地下3层，采用桩基础，与基坑开挖面最小距离为17.989米。西侧：基坑

18、开挖面与红线间距离为6.5596.857米，红线外为中原路，与基坑开挖面最小距离为5.4m。北侧：基坑开挖面与红线间距离为17.69618.053米，红线外为郑开大道，与基坑开挖面最小距离为18.5m。基坑平面详细布置图如图2-1所示图2-1基坑平面布置图2）工程水文地质条件根据郑州市地块项目岩土工程勘察报告，本工程基坑开挖影响范围内岩土工程地质有以下特点：拟建场地现为停车场，场地地形基本平坦，实测各勘探点的孔口地面标高在3.844.36米之间，一般地面标高在4.00左右。场地内层杂填土较厚，在2.22.5m之间，上部0.3米为碎石、砖块、建筑垃圾等，下部为灰黄灰色粘性土、粉性土，土质不均。基

19、坑开挖深度范围内分布有第层粉土，富水性好，透水性强，在水头差的作用下易产生流砂等不良地质现象。拟建场地浅部地下水属潜水类型，其水位动态变化主要受控于大气降水和地面蒸发，勘察期间实测取土孔内地下水位静止水位埋深在0.901.20m，设计计算时地下水位取0.5m。承压水头在311m，其中层顶最浅埋深约为32米。经计算，按承压水头为自然地面以下3米考虑，当基坑开挖深度小于15.0米时，可不考虑承压水对基坑突涌的影响。场地内土层分布情况及基坑围护设计参数如下表2-1所示：表2-1土层分布情况及基坑围护设计参数土层名厚度（m）(kN/m3)(度)C(kPa)渗透系数（cm/s）杂填土2.22.517.6

20、18.020267.98.4粉土2.63.018.118.626308.5101.1E-03淤泥质土5.56.117.218.4212515171.1E-03粘土6.17.217.617.9131716194.0E-06粘土7.88.018.018.29.51218208.0E-063） 基坑侧壁安全等级及重要性系数支护结构等级按下表取用表2-2基坑侧壁安全等级及重要性系数安全等级破坏后果重要性系数一级支护结构破坏、土体失稳对基坑周边环境及地下结构影响很严重1.10二级支护结构破坏、土体失稳对基坑周边环境及地下结构影响很一般1.00三级支护结构破坏、土体失稳对基坑周边环境及地下结构影响很不重0

21、.90根据本工程的开挖深度、地质情况及周边环境情况，勘察报告显示基坑安全等级为二级，基坑重要性系数。2.2基坑支护方案的确定2.2.1支护结构的常见形式表2-3常见支护结构形式结构形式适用条件优缺点方坡开挖1.侧壁安全等级为三级2.施工场地满足放坡条件3.可独立与其他形式结合使用4.地下水位高于坡脚时，采取降水措施优点：施工简便，工期短，造价低缺点：对土质要求较高、适用基坑深度较小，占用较大的场地土钉墙1.侧壁安全等级为二、三级非软土场地2.基坑深度不大于12m3.地下水位高于基坑底面时应采取降水措施优点：工期短，设备简单，操作方便，工程量小造价低缺点：稳定性和变形依赖于锚的效果钢板桩1.侧壁

22、安全等级为二、三级的软土场地，主要用于淤泥质土及粘性土地区2.地下水位高于基坑底面时应采取降水措施优点：取材方便，施工便捷，可重复利用缺点：对环境影响大，刚度小，截面抗弯能力弱排桩1.适用于基坑侧壁安全等级为一、二、三级2.悬臂式结构在软土场地不宜大于5m3.地下水位高于基坑底面时，宜采用降水、排桩加止水帷幕或地下连续墙优点：易于扩孔，多桩同时施工，加快进度缺点：人工成孔劳动强度高，施工条件，如遇流沙有危险地下连续墙1.侧壁安全等级为一、二、三级2.适用各种地层，可用于市区，开挖深度大优点：整体性好，相对变形小；振动少，噪声低，对临近工程结构影响小造价低缺点：单独作围护墙成本高，对泥浆处理不当

23、会污染环境或槽壁坍塌SMW工法桩1.侧壁安全等级宜为二、三级2.不用设置止水帷幕3.适用于以粘土和粉细砂为主的松软地层优点：施工无噪音，对环境影响小，结构强度可靠，防渗性好造价低缺点：单独使用时基坑挖深不宜太大工程中常用的基坑支护结构有方坡开挖、土钉墙、水泥土墙、地下连续墙、排桩、逆作拱墙、以及采用以上多种形式相结合。各支护形式的适用条件及优缺点如上表，设计时应根据每种支护形式的特点进行选用。2.2.2支护方案的确定结合本设计工程的场地要求、环境特点及安全等级，拟采用以下两种支护形式：1）双排桩悬臂式支护结构由于基坑东西两侧场地较小，用其他支护形式难以满足场地要求，故采用双排桩悬臂式支护结构。

24、结构特点：双排桩相当于一个插入土体的刚架，能够靠基坑一下桩前土的被动土压力和刚架插入土中部分的前桩抗压、后桩抗拔所形成的力偶来共同抵抗倾覆力矩。双排桩支护具有较大的侧向刚度，可有效地限制基坑的变形。双排桩支护结构作为空间超静定结构，整体性能优越，使围护结构纵向和横向的整体性都大大提高，从而使基坑的侧向变形和位明显减小。双排桩悬臂支护结构剖面图如下所示图2-2双排桩支护结构图2）桩锚支护结构基坑南北两侧有充裕的场地，从经济和施工难以程度上考虑可以采用单排桩加单层锚钉支护。支护特点：采用锚杆取代基坑支护内支撑，增强了支护结构的整体性，给支护排桩提供锚拉力，以减小支护排桩的位移与内力，并将基坑的变形

25、控制在允许的范围内。此外还为基坑内部施工提供足够的空间，便于施工。桩锚支护结构的剖面图如下图2-3锚钉支护结构图第3章 基坑降水计算3.1降水的作用、方法和适用范围3.1.1基坑降水的作用基坑开挖过程中，如果地下水位过高，如不及时降低水位，不但会使施工条件恶化，造成土壁塌方，亦会影响地基承载力。为避免流砂、管涌、坑底突涌等危害现象的产生，防止坑底土体的坍塌，保证施工安全以及减少基坑开挖对周围环境的影响，当基坑开挖深度内存在饱和软土层和含水层及坑底以下存在承压水时，需要选择合适的方法进行基坑降水和排水。降排水的主要作用有以下几点：1）防止基坑底面与坡面渗水，保证坑底干燥，便于施工。2）增加边坡和

26、坑底稳定性，防止边坡或坑底土层颗粒流失，杜绝流砂现象的发生。3）消除或减少作用在边坡或坑壁围护结构上的静水压力与渗透压力，提高边坡和支护结构的稳定性4）减少开挖土体的含水量，便于机械挖土、土方外运，从而缩短工期，降低成本。5）有效提高土体的抗剪强度和基坑稳定性。对于放坡开挖，可以提高边坡稳定性，而对于支护开挖，可增加被动区土压力，减少主动区土体侧压力，从而提高支护体系的整体稳定性和强度保证，减少支护体系的变形和位移。6）减少承压水头对基坑底板的顶托力，防止坑底突涌危害的产生。但在降水前，应考虑在降水影响范围内的已有建筑物和构筑物可能产生的附加沉降和位移，从而可能引起的建筑物和构筑物开裂、倾斜和

27、倒塌，或引起地面塌陷，道路坍塌，必要时应事先采取有效的防护措施，以避免不必要的生命财产安全损失。3.1.2基坑降水的方法和适用范围根据深基坑维护设计与实例解析（徐长节 尹振宇编著）常用降水方法及适用条件见表3-1 表3-1常用降水方法及适用条件方法土类渗透系数（m/d）降水深度（m）水文地质特征集水明排填土、粉土、粘性土、砂土7.020.05上层滞水或水量不大的潜水降水真空井点0.120.0单级6多级20喷射井点0.120.020管井粉土、砂土、碎石土、可溶岩、破碎带1.0200.05含水丰富的潜水、承压水截水粘性土、粉土、砂土、岩溶岩不限不限回灌填土、粉土、砂土、碎石土0.1200.0不限3

28、.2基坑涌水量计算本设计按潜水完整井进行降水计算，降水深度达到基坑下一米，平均降深，基坑平均潜水含水层厚度，粉土层和淤泥质土层的渗透系数k=1.0m/d。由建筑基坑支护技术规范，日涌水量计算公式（3-1）如下： （3-1）Q基坑降水日涌水量（m/d）；k坑底土层的渗透系数（m/d）；H0潜水含水层厚度（m）；s0基坑水位降深（m）；=8.6m；R基坑降水影响半径（m）；按经验公式 （3-2）计算；沿基坑周边均匀布置的降水井群所围面积的等效圆半径（m）；可按公式（3-3）计算 （3-3）式中a，b为矩形基坑的长和宽，为系数，按表3-1确定。 表3-1 值b/a0.050.10.20.30.40.

29、50.6-1.01.051.081.121.141.161.171.18将以上数据代入公式求得=319.9 m/d由深基坑工程设计施工手册，日涌水量计算公式（3-4）如下： （3-4）井点抽水影响半径（m）；由公式 （3-5）计算确定；t时间，自抽水时间算起（25昼夜），d；本设计取5d；同式（3-1）；m土的给水度，按表3-2确定；表3-2土的给水度土类砾卵石粗砂中砂粉砂粉质粘土粘土泥炭m0.30-0.350.25-0.300.20-0.250.10-0.150.10-0.150.04-0.070.02-0.05将以上参数代入式（3-4）得：3.3单井出水量计算 根据基坑底土层的渗透系数及参

30、考本地区基坑降水处理方式，本设计采用管井降水方式，机械成孔，成孔直径300mm。由土木工程施工（宁宝宽主编）基坑工程和基坑排水工程章节，单井日出水量计算公式（3-6）如下： （3-6）q单井日出水能力（m/d）；d虑管直径（m）；此次取d=0.30m；k坑底土层的渗透系数（m/d）；l过滤器进水部分长度（m）；此次取；将以上参数代入公式（3-6）得： m/d由深基坑围护设计与实例解析，单井日出水量计算公式（3-7）如下： （3-7）q，l，k同式（3-6）；r虑管半径（m）；此次取r=0.15m；代入公式（3-7）求得： m/d3.4管井数量计算管井的数量由系统的日涌水量和单根管的日出水量确定

31、，基坑的日涌水量和单管的日出水量已由3.1、3.2小节计算得出，从安全的角度考虑，管井数量的计算采用较保守的数据，即日涌水量取较大值（855.91 m/d），单井出水量采用较小值（97.67 m/d）。这样，可根据式（3-8）来进行计算。 （3-8） 1.1安全扩大系数；将Q，q代入式（3-8）得：根 取n=10根3.5管井的平面布置本次基坑围护设计平面图为45×55的矩形形式，管井的间距为1050米。井管间距的计算公式（3-9）如下 （3-9）D井管间距（m）；L总管长度（m）；L=2×（55+65）m；n管井数量（根）；n=10根；经计算m管井的平面布置如图3-1所示图

32、3-1井管平面布置图3.6井管长度计算井管的长度计算按公式（3-10）进行计算 （3-10）式中H基坑的开挖深度，H=8.1；h井管露出地面高度，一般取0.20.3m，此次；降水后地下水位至基坑地面的安全距离，一半为0.5-1.0m，此次取=1m；i降水漏斗曲线水力坡度；环形布置i=1/10；h1井点管至基坑顶面边缘距离，一般取0.71.2m，；r0基坑中心至基坑顶面边缘距离，矩形基坑一般取基坑宽度的一半，则r0=22.5m；l滤管长度,一般取1.01.7m，此次 l=1.2m则L=8.1+0.2+1+1/10（1+22.5）+1.2=12.85m。第4章 止水帷幕设计4.1止水帷幕的设置原则

33、1.设置竖向止水帷幕的目的是为了防止地下水从基坑侧面渗入基坑内从而降低基坑土体的稳定性，进而影响工程工期并伴随严重的生命财产安全；2.在满足基坑施工作业的前提下，止水帷幕可以允许少量地下水渗流进入基坑，或在止水帷幕内侧预留泄露管道减少基坑侧向水压，用明排疏干渗入地下水，这样设置止水帷幕符合经济节约的原则，在加强监控和合理的施工控制下，能达到安全经济的目的；3.对于桩锚支护，在支护桩间布置竖向帷幕桩以填补支护桩间的空间，既可以阻止地下水的渗流，又可以抵挡部分土压力。4.2止水帷幕的做法4.2.1止水帷幕的一般做法及适用条件1）深层搅拌法水泥土止水帷幕 深层搅拌法水泥土止水帷幕视土层条件可采用一排

34、、两排、或数排水泥搅拌桩相互叠合形成。相邻水泥搅拌桩可搭接100mm左右。深层搅拌法水泥土止水帷幕适用于粘土、淤泥质土和粉土等地基，当采用单排桩时，搭接宽度不应小于桩长的1.2%1.5%。2）高压喷射注浆法水泥土止水帷幕 一般有两种形式：单独形成止水帷幕，采用单排旋喷桩相互搭接形成，或采用摆喷法形成；与排桩共同形成止水帷幕。高压喷射注浆法水泥土止水帷幕适用于粘土、淤泥质土、粉土、砂土及碎石土等地基。3）素混凝土地下连续墙止水帷幕 常采用冲水成槽，素混凝土地下连续墙壁厚常为200300mm，素混凝土地下连续墙止水帷幕适用于粘土、粉土以及淤泥质土等。4.2.2止水帷幕施工方法的确定止水帷幕的施工方

35、法有很多，但是每一种方法都具有它的适用性和局限性，根据中部平原地区的地层信息情况以及施工经验，并结合本工程基坑特点，本工程采用高压旋喷桩作为防渗止水的形式，布置方式一般为在支护桩施工后，在每两个支护桩之间设置一根搅喷桩即高压旋喷桩，高压旋喷桩与支护桩互相咬合（咬合部分长度为200mm），形成组合防渗围护墙。4.3止水帷幕桩长的计算本工程要求基坑的抗管涌验算设计值大于等于1.5，所以可以根据抗管涌验算公式（4-1）来计算止水桩长。 （4-1）抗管涌验算设计值；本工程 1.5；：土的有效重度（KN/m³）；此处=9.0 KN/m³；降水水头差（m）；=8.1-0.5+1.0=8

36、.6m；桩端到坑底水头的垂直距离（m）；=L-8.1-1.0；0基坑壁重要性系数；本工程=1.0；w水的重度（KN/m³）；=10 KN/m³代入上式求得1.5L12.47m 取L=12.5m止水帷幕桩进入下卧不透水层1.5m，满足落底式帷幕进入下卧不透水层的最小深度要求，即（4-2）式： （4-2）l帷幕进入隔水层的深度（m）；基坑内外水头差（m）；b帷幕厚度（m）；代入上式l=1.5m0.2×8.6-0.5×0.8=1.32m第5章 基坑支护结构设计5.1基坑北侧支护结构设计5.1.1土层信息表5-1基坑北侧土层信息表土名厚度（m）天然重度（KN/m

37、³）粘聚力（kPa）内摩擦角（度）杂填土2.517.6825粉土3.018.21030淤泥质土5.518.015.622粘土6.117.51615.6粘土8.018.116.212注：c、均为勘察报告所提供的基坑支护设计参数（直剪固结峰值）；5.1.2土压力系数计算朗金土压力理论是通过研究弹性半空间体的应力状态，根据土的极限平衡条件而得出的土压力计算方法。主、被动土压力系数计算公式如下 （5-1） （5-2）各土层主、被动土压力强度系数计算如下：杂填土层 粉土层 淤泥质土层 黏土层 5.1.3道路荷载对基坑北侧土层的附加应力道路按一级公路均布荷载取值，即，道路宽度14m，距离基坑边沿

38、1315m，根据土力学与基础工程第三版（赵明华主编），用角点法通过查表查得均布矩形荷载角点下的竖向附加应力系数，然后代入公式（5-3）计算出对各层土体的附加应力。 （5-3） 5.1.4主动土压力强度计算根据朗金主动土压力强度计算公式（5-4）计算各层土控制深度处的主动土压力强度。其中第，层土采用水土分算，用有效重度代替相应的天然重度。； （5-4）第i层土的天然重度KN/m³第i层土的厚度（m）杂填土层z=0m z=2.5m 第层土下的水压力强度为粉土层z =2.5m z =5.5m 第层土下的水压力强度为淤泥质土层z =5.5m z =8.1m z =11m 粘土层z =11m

39、z =14.9m 5.1.5坑底被动土压力强度计算淤泥质土层z =8.1m z =11m 粘土层z =11m z =14.9m 5.1.6考虑道路荷载影响的主动土压力强度计算道路荷载对各层土的主动土压力强度按公式（5-5）进行计算 （5-5）考虑道路荷载和水压力强度后的主动土压力强度（kPa）；第i层土下的水压力强度（kPa）；不考虑道路荷载时的第i层土的主动土压力强度（kPa）；道路荷载对第i层土的附加应力（kPa）；z=0m z=2.5m z=5.5m z=8.1m z=11m z=14.9m 5.1.7坑底以下净土压力强度计算净土压力强度即为被动土压力强度和主动土压力强度的差值。z=8.

40、1m z=11m z=14.9m 净土压力强度分布图如下图5-1基坑北侧净土压力强度分布图5.1.8支护桩的嵌入深度、水平支锚力和最大弯矩的计算工程上一般采用等值梁法来计算单支点桩支护结构，等值梁法的基本原理如图4-2所示。一根一端固定另一端简支的梁图5-2（a），弯矩的反弯点在b点，该点弯矩为零图5-2（b）。如果在b点切开，并规定b点位左端梁的简支点，这样在ab段内的弯矩保持不变，由此，简支梁ab段称之为图a中ac梁ab段的等值梁。图5-2等值梁法基本原理图等值梁法应用于单支点桩计算，计算简图如图5-3所示，计算步骤如下：确定正负弯矩反弯点的位置。实测结果表明净土压力为零点的位置与弯矩零点

41、位置很接近，因此，可假定反弯点就在净土压力为零点处，即为图5-3中的O点。它距基坑底面的距离u根据作用于墙前后侧土压力为零点的条件求出。由等值梁AO根据平衡方程计算支点反力和O点剪力： （5-6） （5-7）取桩下段OC为隔离体，取，可求出有效嵌固深度t （5-8）而桩在基坑底以下的最小插入深度按式（5-9）确定。 （5-9）图5-3等值梁法简化计算4由等值梁法求算最大弯矩。由于作用在桩上的力均已求得，所以很方便求出。计算支护深度范围内土层的加权平均重度，粘聚力及内摩擦角主动土压力系数：被动土压力系数：从净土压力强度分布图可以看出，桩后基坑底面处主动土压力强度净土压力零点离基坑底距离桩后净土压

42、力净土压力作用点离地面的距离 =5.94m支点水平锚固拉力式中为锚固点离地面距离（m）；土压力零点（即弯矩为零点）剪力桩的有效嵌固深度式中为支点水平间距（m）；支护桩的最小长度求剪力为零点离地面距离，由得 最大弯矩 5.1.9锚杆长度计算根据建筑基坑支护技术规程JGJ 1201999，支点水平锚固拉力计算值按以下公式转化成设计值 （5-10）Ta支点水平锚固力的设计值；0建筑基坑侧壁重要性系数，本基坑按二级取值为1.0；Ra支点水平锚固力计算值，见上节；计算求得锚杆轴向受拉承载力设计值由上述规程可知，锚固段的长度可由公式（5-11）计算出： （5-11）式中Nu锚杆轴向受拉承载力设计值；锚杆（

43、索）轴向受拉抗力分项系数，可取1.3；第i层土中直孔部分锚固段长度；d锚固体直径，本设计 d为200mm；土体与锚固体的摩阻力标准值，应根据当地经验取值；当无经验时可按表中查得。本设计锚索的锚固段应在粉土和淤泥质土中，所以查表得在40kPa60kPa之间，本设计取45kPa；经计算，锚固段长度为11.0m。自由段的长度可由下面公式算出： （5-12）式中lf自由段长度；lt锚杆锚头中点至基坑底面以下基坑外侧荷载标准值与基坑内侧抗力标准值相等处的距离，本设计取8.0m；k土体各土层厚度加权内摩擦角标准值，经计算为15.2°；k锚杆倾角，本设计为15°经计算，自由段长度为5.2

44、6m，由规范规定，取自由端长度为5.5m。由此可知，锚杆长度为5.5+11.0=16.5m5.1.10围护桩的配筋计算按照混凝土结构设计规范(GB50010-2011)进行圆截面灌注桩配筋计算。支护桩所能承受的最大弯矩按公式（5-13）计算。 （5-13）M支护桩能承受的最大弯矩（KN/m）；混凝土抗压强度设计值（KN）；r支护桩圆截面半径（m）；钢筋强度设计值（）；As全部纵向钢筋截面面积（mm²）；rs纵向钢筋重心所在圆周半径（m）；对应于受压区混凝土截面面积圆心角与2的比值；其计算公式为；t纵向受拉钢筋截面面积与全部纵向钢筋截面面积的比值；其中，当0.625时，=0；否则；（注

45、：本公式不适用于截面内纵向钢筋小于6根的情况）；本工段支护桩采用800钻孔灌注桩，桩心距1200mm，混凝土强度等级C30（抗压强度设计值=14.3N/mm²），保护层厚度50mm，纵筋采用1220HRB335级钢筋（强度设计值=300 N/mm²），螺旋箍筋采用12200 HRB335级钢筋，并在桩顶4m范围内加密至150，此外，另设置162000的加强箍筋。 1.25荷载分项系数；1.0基坑重要性系数；0.85弯矩折减系数；故满足承载力要求。截面配筋率故满足最小配筋率要求地基基础规范（2012）规定灌注桩的最小配筋率不小于0.2%0.65%。5.1.11基坑稳定性验算在

46、基坑开挖过程中，地基的应力场和形变场发生变化，这可能导致基坑的失稳。为避免工程事故的发生，在进行基坑支护设计时，需要验算基坑稳定性，目的是对于给定的支护结构形式设计出合理的嵌固深度，或判断已拟定支护结构的设计是否稳定和合理。在施工过程中，必要时及时采取适当的加强防范措施，使基坑的安全度具有一定的保证。对有支护的基坑全面地进行基坑稳定性分析和验算，是基坑工程设计的重要环节之一。目前，对基坑稳定性验算的内容主要包括验算支护结构整体稳定性、抗倾覆稳定性、踢脚稳定性、坑底抗隆起稳定性和基坑抗渗流稳定性。1）整体稳定性验算基坑支护体系整体稳定性验算的目的就是要防止支护结构与周围土体整体滑动失稳破坏，其计

47、算方法是采用圆弧滑动面简单条分发，按总应力法计算。取单位宽度分析，支护结构整体稳定性安全系数应满足式（5-14）； （5-14）式中Ks圆弧滑动整体稳定性安全系数，安全等级为一级、二级、三级的锚拉式支挡结构，Ks分别不应小于1.35、1.30、1.25；本基坑等级为二级，故Ks不应小于1.30；ci第i土条底面上的粘聚力（kPa）；i第i土条底面上的内摩擦角（°）；Li第i土条底面面积（）；bi第i土条的宽度（m）；Wi第i土条重力，按上覆土层的饱和容积密度计算；i第i土条底面倾角（°）；上式中安全系数应通过若干滑动面试算后取最小值。用理正深基坑软件模拟计算，计算简图如5-

48、4，,条分法中的土条宽度为0.40m。当有软弱土夹层、倾斜基岩面等情况时，宜用非圆弧滑动面进行计算。滑裂面数据如下：圆弧半径(m)R=16.756圆心坐标X(m)X=-0.862圆心坐标Y(m)Y=9.873计算出整体稳定安全系数Ks=1.7631.30故本段设计的支护结构满足整体稳定性要求。图5-4整体稳定性验算简图2）抗倾覆稳定性验算根据简明深基坑工程设计施工手册，对于内支撑或锚拉支护体系，在水平荷载作用下，基坑土体有可能在支护结构底部因产生踢脚破坏而出现不稳定现象。对于单支点结构 ，踢脚破坏产生于以支点处为转动点的失稳，多层支点结构则可能绕最下支点转动而产生踢脚失稳。计算模型如图5-5所

49、示。抗倾覆稳定性可按式（5-15）进行验算 （5-15）式中：抗倾覆稳定性安全系数，根据基坑重要性等级，一级基坑取1.5，二级基坑取1.2，三级基坑取1.0；本基坑等级为二级，故应不小于1.2；Mp基坑内侧被动土压力对最下层支点处的力矩（KN·m）；Ma最下层支点以下外侧压力对最下层支点点的力矩（KN·m）；图5-5踢脚计算简图施工过程中，各工况验算结果如下工况1：序号 支锚类型 材料抗力(kN/m) 锚固力(kN/m)1 锚杆 0.000 0.000Ks=7.541>1.2,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 锚杆 254.469 236.160Ks= 9.117>1.2，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 锚杆 254.469 236.160Ks=1.498>1.2,满足规范要求。安全系数最小的工况号：工况3；最小安全Ks=1.498>1.2,满足规范要求。由以上验算过程，本段支护结