水闸设计方案

1、双屿黄龙片区北排工程泰力路段水闸基坑设计计算书 浙江省第一水电建设集团股份有限公司 2013年12月目录1、设计说明32 设计概况32.1 基本信息32.2 土层参数52.3 工况信息63、内力计算结果73.1 内力位移包络图73.2 地表沉降图73.3 内力计算值84、验算84.1 钢板桩截面验算84.2 基坑整体稳定验算104.3 抗倾覆稳定性验算104.4 基坑抗隆起验算114.5 流土稳定性验算124.6 抗承压水(突涌)验算134.7 嵌固深度计算144.8 嵌固段基坑内侧土反力验算15水闸基坑支护设计计算书 1、设计说明水闸基坑设计面积为336，基坑开挖深度为5.381m。建筑地基

2、基础工程施工质量验收规范GB 50202-2002的划分方法，基坑深度小于7m，且周边无建筑物及管线，基坑安全性等级为三级基坑。基坑原始地面标高为3.95（地质勘探孔K5）水闸采用放坡+钢板桩支护。钢板桩型号为20a槽钢，中心距为0.7m。2 设计概况2.1 基本信息规范与规程建筑基坑支护技术规程 JGJ 120-2012内力计算方法增量法支护结构安全等级三级支护结构重要性系数01.00基坑深度H(m)5.381嵌固深度(m)6.620桩顶标高(m)-3.000桩材料类型型钢 钢材牌号Q235 截面参数20号a槽钢 抗拉、抗压和抗弯f(Mpa)215 抗剪fv(Mpa)215 截面塑性发展系数

3、1.05桩间距(m)0.700放坡级数 1超载个数 1支护结构上的水平集中力0- 放坡信息 -坡号台宽(m)坡高(m)坡度系数11.5003.0002.000- 超载信息 -超载类型超载值作用深度作用宽度距坑边距形式长度序号 (kPa,kN/m)(m)(m)(m) (m)110.000- 附加水平力信息 -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 无(kN) 0(m) 0倾覆稳定 整体稳定否否- 土层信息 -土层数 3坑内加固土 否内侧降水最终深度(m)5.700外侧水位深度(m)1.000弹性计算方法按土层指定弹性法计算方法m法基坑外侧土压力计算方法主动-2.2 土层参数 土层参数

4、取自地质勘探报告孔号ZK5数据。-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2.9017.57.58.0010.002淤泥质土3.1016.76.713.0011.503粉砂12.6018.38.3-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)120.08.0010.00合算m法1.80-216.013.0011.50合算m法2.80-360.02.0031.00分算m法16.32- 土压力模型及系数调整 -弹性法土压力模型:经典法土压力模型:2.3 工况信息 -工况

5、工况深度支锚号类型(m)道号1开挖5.381-3、内力计算结果3.1 内力位移包络图3.2 地表沉降图3.3 内力计算值段内力类型弹性法经典法内力内力号 计算值计算值设计值实用值基坑内侧最大弯矩(kN.m)3.280.003.483.481基坑外侧最大弯矩(kN.m)9.539.1510.1310.13最大剪力(kN)13.578.0916.9716.974、验算4.1 钢板桩截面验算 20a 槽钢截面参数 （1）基坑内侧抗弯验算(不考虑轴力) nei = Mn/(* Wx) = 3.480/(1.050*178.00*10-6) = 18.579(MPa) < f = 215.000(

6、MPa) 满足 （2）基坑外侧抗弯验算(不考虑轴力) wai = Mw/(* Wx) = 10.128/(1.050*178.00*10-6) = 54.11(MPa) < f = 215.000(MPa) 满足 （3）抗剪验算 = V * Sx / (I * tw ) = 16.968*0.104*10-3/(1780.000*10-8*0.70*10-2) = 14.162(MPa) < fv = 215.000(MPa) 满足 式中: wai基坑外侧最大弯矩处的正应力(Mpa); nei基坑内侧最大弯矩处的正应力(Mpa); Mw 基坑外侧最大弯矩设计值(kN.m); Mn

7、基坑内侧最大弯矩设计值(kN.m); Wx 钢材对x轴的净截面模量(m3); f 钢材的抗弯强度设计值(Mpa); 基坑最大剪力处的剪应力(Mpa) V 基坑最大剪力设计值(kN); Sx 计算剪应力处以上毛截面对中和轴的面积矩(m2); I 毛截面惯性矩 (m4); tw 钢材腹板厚度(m); fv 钢材的抗剪强度设计值(Mpa); 型钢截面塑性发展系数;4.2 基坑整体稳定验算 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 = 2.965圆弧半径(m) R = 13.602圆心坐标X(m) X = 0.672圆心坐标Y(m) Y =

8、 6.973-4.3 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： Ks = 1.366 >= 1.1500, 满足规范要求。 4.4 基坑抗隆起验算 从支护底部开始，逐层验算抗隆起稳定性，结果如下：支护底部，验算抗隆起：Ks = 12.160 1.400，抗隆起稳定性满足。深度118.600处，验算抗隆起：Ks = 19.810 1.400，抗隆起稳定性满足。4.5 流土稳

9、定性验算Kse流土稳定性安全系数；安全等级为一、二、三级的基坑支护，流土稳定性安全系数分别不应小于1.6、1.5、1.4；ld截水帷幕在基坑底面以下的长度(m)；D1潜水水面或承压水含水层顶面至基坑底面的垂直距离(m)；'土的浮重度(kN/m3)；h'基坑内外的水头差(m)；w地下水重度(kN/m3)；K = 2.930 >= 1.4, 满足规范要求。4.6 抗承压水(突涌)验算 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)，承压水隔水顶板标高-35; Pwy承压水层的水头压力(kN/m2)，本次计算取5m; Ky抗承压水头(突涌)稳定性安全系数

10、，规范要求取大于1.100。Ky = 602.91/34.00 = 17.73 >= 1.10基坑底部土抗承压水头稳定!4.7 嵌固深度计算 嵌固深度计算参数：是否考虑坑底隆起稳定性嵌固深度计算过程： 当地层不够时，软件是自动加深最后地层厚度(最多延伸100m)得到的结果。1) 嵌固深度构造要求： 依据建筑基坑支护技术规程 JGJ 120-2012, 嵌固深度对于悬臂式支护结构ld不宜小于0.8h。 嵌固深度构造长度ld：4.305m。2) 嵌固深度满足抗倾覆要求： 按建筑基坑支护技术规程 JGJ 120-2012悬臂式支护结构计算嵌固深度ld值，规范公式如下： 得到ld = 4.650m。3) 嵌固深度满足坑底抗隆起要求： 符合坑底抗隆起的嵌固深度