悬臂支护结构计算书分解

1、目录一 工程概况 - 1 -二 工程地质条件 - 1 -三 支护方案选型 - 2 -四 地下连续墙结构设计 - 3 -1 参数信息错误！未定义书签。2 土压力计算错误！未定义书签。3 稳定性验算错误！未定义书签。4 结构计算错误！未定义书签。一 工程概况新化县城安全饮水第二水厂工程 - 取水泵站拟建于冷水江市禾青镇球溪， 输 水管道由球溪沿 K45、K46 线冷水江段、过新化县小云村、冷水江市南宫村、麦 元村、坝塘村，沿 S312 新化段抵达新化县桑梓镇齐麻岭二水厂，并在齐麻岭处 分支管继续沿 S312线至新化县城市规划区边界新化县平安驾校处。本工程由三部分组成，即取水泵房、自流管线、与取水头

2、部组成。本次设计 主要为取水泵房的深基坑支护工程， 取水泵房采用集水井与泵房井合建形式， 为 内直径 20m 的圆形钢筋混凝土井筒结构，井筒壁厚 1.6m1.0m，其内底标高 169.500m，顶面设计标高 189.050m，则井筒净深 19.55m；室外地面设计标高 178.000m，上部屋顶结构高为 205.160m，屋面为圆形坡屋面。二 工程地质条件1）地形、地貌：取水水源位于资江西岸，取水头处河床底标高167.5m。拟建场地内未发现埋藏的河道、古墓穴、 防空洞等其它对工程不利的埋藏物。 场 地交通便利，场地平整后适合施工机械进场施工。由于场地临资江， 东西面与南 面为居民区，基础施工对

3、周围环境有一定影响，因注意防止施工噪音、粉尘、污 水、油污、尾气、固体废弃物等对周边环境及资江河产生不良影响。2）工程地质特征： 根据招标文件，场地内地基土自上而下的分布情况描述如下：（1）人工堆积素填土 -1 ：该层土主要分布于工程区西部临公路边， 结构松散， 不可作为基础持力层， 需挖除。（2）耕植土 -2 ：该层土广泛分布于场地内，厚度 0.62.0m ，稍湿，软塑 可塑状态，具较 低的强度及高压缩性，工程性能较差，为软弱土，不可作为基础持力层，场地平 整前需全部挖出换填。（3）河床冲积堆积砂卵砾石：该层主要分布于资江河床内，层厚 2.69.7m，动探击数 1537 击，中密状 态，渗透

4、系数 K=8.0E-3cm/s ，可作为取水头部管线部分的基础持力层。（4）粘土 -1 ：该层土广泛分布于场地内，厚度 0.63.2m，稍湿，可塑 硬塑状态，具中 等的强度及中等压缩性，标贯击数 813 击，渗透系数 K=2.85E-5cm/s ，孔隙比 为 0.921 ，塑性指数为 22.3 ，液性指数为 0.33 ，工程性能较好，为良好的地基 土，可作为输水管线的基础持力层。（5）含砾粘土 -2 ：该层土广泛分布于场地内，厚度 0.35.1m，稍湿，可塑 硬塑状态，具中 等的强度及中等压缩性，标贯击数 1217 击，渗透系数 K=5.21E-5cm/s ，孔隙比 为 0.844 ，塑性指数

5、为 18.2 ，液性指数为 0.38 ，工程性能较好，为良好的地基 土，可作为输水管线的基础持力层。（6）砂卵砾石层 -3 ：该层主要分布于工程区中部及西部，厚度 6.07.2m，动探击数 1537 击， 中密状态，强度较高，渗透系数 K=4.2E-3cm/s 可作为输水管线的基础持力层。（7）灰岩： 构成场地内稳定基岩，强度高，变形小，工程性能好，可作为取水泵房的 基础持力层和桩端持力层。3）水位地质特征： 按地下水形成条件和赋存特征， 场地内地下水类型属第 四系松散堆积中的孔隙水，含水层位为粘性土层中，地下水位埋深0.55.2m。与河水互补性较强， 枯水季节孔隙水补给河水， 汛期丰水季节河

6、水通过下部砂卵 砾石层补给地下水，砂卵砾石层渗透系数 K=8.0E-3cm/s 。取江中段的各种土的力学参数表名称h(m)(0)C(kPa)(kN /m3)粘土 -15.419.631.421含砾粘土 -212226.1419.6砂卵砾石层 -32.63029.7819.5灰岩5.304238.922.55三 支护方案选型取水泵站东面临资江，东西面距离 3层楼民房约 43m，南面距离 6 层楼民房约 40m。场地地层从上而下为耕植土、粘土、含砾粘土与中风化灰岩。根据工程 特点结合场地岩土层，综合确定拟建工程基坑侧壁安全等级为一级。拟建基坑场地分为岸上和水上两部分，岸上部分长28m，宽 18m，

7、水上部分长 26m，宽 12m。考虑该工程开挖深度 11 米，按其深度已为一级基坑，要保持深 基坑支护结构万无一失，应此支护结构及围幕止水要求进入灰岩。综上所述，最佳支护方案是选择冲孔灌注桩悬臂支护结构；因其约一半工 程量在水中， 先行采用粘土对江中部分进行场地平整回填， 回填标高为 178.00m， 高出常水位约 1m；为便于机械作业回填范围为顶口宽于支护结构外 3 米。冲孔灌注桩悬臂支护结构工艺具有如下优点：1）墙体刚度大、整体性好，因而结构和地基变形都较小，在本工程中可以 起到功能三合一，既超深围基坑护结构、其次起到止水帷幕作用，第三可代替 现有设计的浆砌片石挡土墙，起到永久围护结构作用

8、；2）试用各种地质条件。对砂卵石地层或要求进入灰岩层时，钢板桩及其他 工艺就难以施工，但却可采用合适的成槽机械及冲孔灌注桩施工的地下连续墙 结构；3）可减少工程施工时对环境的影响。施工时振动少，噪声低；对周围相邻 的工程结构和地下管线的影响较低，对沉降及变位较易控制；4）可进行逆筑法施工，有利于加快施工进度，降低造价。四 悬壁支护结构设计计算依据：1、建筑基坑支护技术规程 JGJ120-20122、建筑施工计算手册江正荣编著3、实用土木工程手册第三版杨文渊编著4、施工现场设施安全设计计算手册谢建民编著5、土力学与地基基础4.1、参数信息1、基本参数支护桩材料钢筋混凝土桩支护桩间距 ba（m）1

9、支护桩嵌入土深度 ld(m)4.1基坑开挖深度 h(m)10基坑外侧水位深度 ha(m)7.5基坑内侧水位深度 hp(m)4.1支护桩在坑底处的水平位移量 (mm)12承压水含水层顶面至坑底的土层厚度D(m)4.3承压水含水层顶面的压力水头高度 hw(m)62、土层参数土层类型土厚度 h(m)土重度 (kN/m3)粘聚力 c(kPa)内摩擦角 ( °)饱和土重度 sat(k3N/m )水土分算粘土 -15.42131.419.622是含砾粘土 -2119.626.142222是砂卵砾石层 -32.619.529.783022灰岩10.322.5538.942233、荷载参数类型荷载

10、q(kpa)距支护边缘的水平距离 a(m)垂直基坑边的分布宽度 b(m)平行基坑边的分布 长度 l(m)作用深度 d(m)满布荷载3/条形局部荷载3.544/0矩形局部荷载455624、计算系数结构重要性系数 01综合分项系数 F1.25嵌固稳定安全系数 Ke1.2圆弧滑动稳定安全系数 Ks1.3突涌稳定安全系数 Kh1.14.2、土压力计算土压力分布示意图附加荷载布置图1、主动土压力计算1) 主动土压力系数2Ka1=tan2(45 °- 1/2)2Ka2=tan2(45 °- 2/2)2K a3=tan (45°- 3/2)2Ka4=tan2(45 °

11、- 4/2)2Ka5=tan2(45 °- 5/2)2= tan2(45-19.6/2)=0.498；2= tan2(45-19.6/2)=0.498；2= tan (45-22/2)=0.455；2= tan2(45-30/2)=0.333；2= tan2(45-30/2)=0.333；Ka6=tan2(45 °- 6/2)= tan2(45-30/2)=0.333；Ka7=tan2(45 °- 7/2)= tan2(45-42/2)=0.198；2) 土压力、地下水产生的水平荷载第1层土： 0-4mH1'= 0h0+q1/ i=0+3/21=0.143

12、m0.5 0.5 2 Pak1上 =1H1'Ka1-2c1Ka10.5=21×0.143 ×0.498-2 3×1.4 ×0.4980.5=-42.822kN/m2Pak1下0.5 0.5 2 =1(h1+H1')Ka1-2c1Ka10.5=21×(4+0.143) 0×.498-2 3×1.4 ×0.4980.5=-0.99kN/m2第2层土： 4-5.4mH2'= 1h1+q1+q1b1/(b1+2a1)/ i=84+3+1.167/21=4.198m0.5 0.5 2 Pak2上 =2

13、H2'Ka2-2c2Ka20.5=21×4.198 ×0.498-2 3×1.4 ×0.4980.5=-0.415kN/m2Pak2下0.5 0.5 2 =2(h2+H2')Ka2-2c2Ka20.5=21×(1.4+4.198) 0.×498-2 3×1.4 ×0.4980.5=14.226kN/m2第 3层土： 5.4-6.4mH3'= 2h2+q1+q1b1/(b1+2a1)/ i=113.4+3+1.167/19.6=5.998mPak3上 =3H3'Ka3-2c3Ka30.

14、5=19.6×5.998×0.455-2 2×6.14 ×0.4550.5=18.225kN/m2Pak3下0.5 0.5 2 =3(h3+H3')Ka3-2c3Ka30.5=19.6 ×(1+5.998) 0×.455-2 2×6.14 ×0.4550.5=27.143kN/m2第4层土： 6.4-7mH4'= 3h3+q1+q1b1/(b1+2a1)/ i=133+3+1.167/19.5=7.034m0.5 0.5 2Pak4上 =4H4'Ka4-2c4Ka40.5=19.5×

15、;7.034×0.333-2 2×9.78 ×0.3330.5=11.305kN/m2Pak4下0.5 0.5 2 =4(h4+H4')Ka4-2c4Ka40.5=19.5 ×(0.6+7.034) 0.×333-2 2×9.78 ×0.3330.5=15.202kN/m2第5层土： 7-7.5mH5'= 4h4+q1+q1b1/(b1+2a1)+ q1b1l1/(b1+2a1)(l1+2a1)/ i=144.7+3+1.167+0.5/19.5=7.66m0.5 0.5 2Pak5上 =5H5'Ka

16、5-2c5Ka50.5=19.5×7.66 ×0.333-2 2×9.78 ×0.3330.5=15.37kN/m2Pak5下0.5 0.5 2=5(h5+H5')Ka5-2c5Ka50.5=19.5 ×(0.5+7.66) 0×.333-2 2×9.78 ×0.3330.5=18.617kN/m2第 6层土： 7.5-9mH6'= 5h5+q1+q1b1/(b1+2a1)+ q1b1l1/(b1+2a1)(l1+2a1)/ sati=154.45+3+1.167+0.5 /22=7.233mPak

17、6上0.5= sat6H6'-w( h5-ha)K a6-2c6K a60.5+w( h5-ha)=22 ×7.233-10 (×7.5-7.5) 0.3×33-2 2×9. 0.5 278×0.3330.5+10×(7.5-7.5)=18.619kN/m2Pak6下0.5= sat6(H6'+h6)-w( h5-ha)K a6-2c6Ka60.5+w( h5-ha)=22 ×(7.233+1.5)-10 (9×-7.5) 0.×30.5 233-2 ×29.78 ×0

18、.3330.5+10×(9-7.5)=39.613kN/m2第7层土： 9-14.1mH7'= 6h6+q1+q1b1/(b1+2a1)+ q1b1l1/(b1+2a1)(l1+2a1)/ sati=187.45+3+1.167+0.5/23=8.353mPak7上0.5= sat7H7'-w( h6-ha)K a7-2c7K a70.5+w( h6-ha)=23 ×8.353-10 (×9-7.5) 0.×198-2 3×8.90.5 2×0.1980.5+10×(9-7.5)=15.451kN/m2Pak

19、7下0.5= sat7(H7'+h7)-w( h6-ha)K a7-2c7Ka70.5+w( h6-ha)=23 ×(8.353+5.1)-10 (1×4.1-7.5)0.5 20.198-2 3×8.9 ×0.1980.5+10×(14.1-7.5)=79.578kN/m23) 水平荷载临界深度： Z0=Pak2下h2/(Pak2上+ Pak2下)=14.226 ×1.4/(0.415+14.226)=1.36m； 第1层土Eak1=0kN；第2层土Eak2=0.5Pak2下Z0ba=0.5×14.226 

20、5;1.36 ×1=9.674kN；aa2=Z0/3+ 3h=1.36/3+8.7=9.153m；第3层土Eak3=h3(Pa3上+Pa3下)ba/2=1 ×(18.225+27.143) 1/×2=22.684kN； aa3=h3(2Pa3上+Pa3下)/(3Pa3上+3Pa3下)+h4=1×(2×18.225+27.143)/(3 18×.225+3 ×27.143)+7.7=8.167m；第4层土Eak4=h4(Pa4上+Pa4下)ba/2=0.6 (×11.305+15.202) 1/×2=7.9

21、52kN；aa4=h4(2Pa4上+Pa4下)/(3Pa4上+3Pa4下)+h5=0.6×(2×11.305+15.202)/(3 11×.305+3 ×15.20 2)+7.1=7.385m；第5层土Eak5=h5(Pa5上+Pa5下)ba/2=0.5 (×15.37+18.617) 1/×2=8.497kN；aa5=h5(2Pa5上+Pa5下)/(3Pa5上+3Pa5下)+h6=0.5×(2×15.37+18.617)/(3 15×.37+3 ×18.617) +6.6=6.842m；第6层

22、土Eak6=h6(Pa6上+Pa6下)ba/2=1.5 (×18.619+39.613) 1/×2=43.674kN；aa6=h6(2Pa6上+Pa6下)/(3Pa6上+3Pa6下)+h7=1.5×(2×18.619+39.613)/(3 18×.619+3 ×39.6 13)+5.1=5.76m；第7层土Eak7=h7(Pa7上+Pa7下)ba/2=5.1 (×15.451+79.578) 1/×2=242.324kN；aa7=h7(2Pa7上+Pa7下)/(3Pa7上+3Pa7下)=5.1 ×(2 &

23、#215;15.451+79.578)/(3 15×.451+3 ×79.578)=1 .976m；土压力合力：Eak=Eaki=0+9.674+22.684+7.952+8.497+43.674+242.324=334.805kN； 合力作用点：aa=(aiEaki)/Eak=(0 ×0+9.153 ×9.674+8.167 2×2.684+7.385 7×.952+6.842 8×.497+5.76 4×3.674+1.976 2×42.324)/334.805=3.348m；2、被动土压力计算1)

24、被动土压力系数22K p1=tan (45 ° +1 /2)= tan (45+42/2)=5.045；2) 土压力、地下水产生的水平荷载第1层土： 10-14.1mH1'= 0h0/ i=0/22.55=0mPpk1上=1H1'-w(h0-hp)Kp1+2c1Kp10.5+w(h0-hp)=22.55 0×-10 ×(0-4.1) 5.×045+2 ×38.9 ×0.5 2 5.0450.5+10×(0-4.1)=340.592kN/m2Ppk1下0.5= 1(H1'+h1)-w( h0-hp)Kp

25、1+2c1Kp10.5+w( h0-hp)=22.55 (×0+4.1)-10 (4×.1-4.1) 5.0×0.5 245+2×38.9 ×5.0450.5+10×(4.1-4.1)=641.183kN/m23)水平荷载第1层土Epk1=bah1(Pp1上+Pp1下)/2=1 ×4.1 ×(340.592+641.183)/2=2012.639kN；ap1=h1(2Pp1上+Pp1下)/(3Pp1上+3Pp1下)=4.1 ×(2 ×340.592+641.183)/(3 34×0.5

26、92+3 ×641.183)=1.841m；土压力合力：Epk=Epki=2012.639=2012.639kN；合力作用点：ap= (paiEpki)/Epk=(1.841 ×2012.639)/2012.639=1.841m；3、基坑内侧土反力计算1) 主动土压力系数Ka1=tan2(45 °-1/2)= tan2(45-42/2)=0.198；2) 土压力、地下水产生的水平荷载第1层土： 10-14.1mH1'= 0h0/ i=0/22.55=0mPsk1上=(0.2 12-1+c1) h0(1-h0/ld) /b+ 1H1'-w(h0-hp

27、)Kp1+w(h0-hp)=(0.2 4×22-42+382.9) ×0×(1-0/4.1) 12×/12+22.55 0×-10 ×(0-4.1) 0.×198+10 ×(0-4.1)=-32.882kN/m2Psk1下=(0.2 12-1+c1) h1(1-h1/ld) /b+ 1(H1'+h1)-w(h1-hp)Kp1+w(h1-hp)=(0.2 4×22-42+38.9) ×4.1 ×(1-4.1/4.1) 12×/12+22.55 (0×+4.1)

28、-10 (4×.1-4.1) 0.1×98+10 ×(4.1-4.1)=128.306kN/m23）水平荷载第1层土Psk1=b0h1(Ps1上+Ps1下)/2=1 ×4.1 ×(-32.882+18.306)/2=-29.881kN；as1=h1(2Ps1上+Ps1下)/(3Ps1上+3Ps1下)=4.1 ×(2 ×-32.882+18.306)/(3 -32×.882+3 1×8.306)= 4.45m；土压力合力：Ppk=Ppki=-29.881=-29.881kN；合力作用点：as= (saiPs

29、ki)/Ppk=(4.45 ×-29.881)/-29.881=4.45m；Psk=-29.881kN pE=2012.639kN 满足要求！4.3、稳定性验算1、嵌固稳定性验算Epkapl/(Eakaal)=2012.639 × 1.841/(334.805 × 3.348)=3.e3=016.2 K 满足要求！2、整体滑动稳定性验算圆弧滑动条分法示意图Ksi =cjlj+(qjbj+Gj)cos j-jljtan j/ (jqbj+Gj)sin cj、j 第j土条滑弧面处土的粘聚力 (kPa)、内摩擦角 ( °)； bj第 j土条的宽度 (m)；j第

30、j土条滑弧面中点处的法线与垂直面的夹角 ( °)； lj第j土条的滑弧段长度 (m)，取 ljbj/cos j； qj作用在第 j土条上的附加分布荷载标准值 (kPa) ； Gj第 j土条的自重 (kN) ，按天然重度计算；uj第j 土条在滑弧面上的孔隙水压力 (kPa)，采用落底式截水帷幕时，对地下水 位以下的砂土、碎石土、粉土，在基坑外侧，可取 uj whwaj，在基坑内侧，可 取uj whwpj；滑弧面在地下水位以上或对地下水位以下的粘性土，取uj 0；3w地下水重度 (kN/m3)；hwaj基坑外侧第 j土条滑弧面中点的压力水头 (m)；hwpj 基坑内侧第 j土条滑弧面中点的压力水头 (m)；min K s1，Ks2，Ksi，=2.591 Ks=1.3满足要求！3、渗透稳定性验算渗透稳定性简图- 11 -承压水作用下的坑底突涌稳定性验算：D /(whw) = ihi /(hww)=(5.3 2×2.55)/(6 1×0)=1.992D /(whw) =1.992 h=K1.1满足要求！4.4、结构计算1、材料参数桩截面类型圆形圆形截面直径 D(mm)1000桩混凝土强度等级C30桩混凝土保护层厚度 (mm)50配筋形式沿受拉、压区周边均匀配置受拉区竖向钢筋根数16直径 (mm)22等级