基坑支护设计计算——土压力.

1、基坑支护设计计算1基坑支护设计的主要内容2设计计算根据地质条件的土层参数如图所示， 根据设计要求，基坑开挖深 度暂定为9m,按规范设定桩长为16.8m，桩直径设定为0.8m，嵌 固深度站定为7.8m,插入全风化岩3.0m。2.1水平荷载的计算按照超载作用下水土压力计算的方法，根据朗肯土压力计算理论 计算土的侧向压力，计算时不考虑支护桩与土体的摩擦作用。地下水以上的土体不考虑水的作用，地下水以下的土层根据土层的性质差异 需考虑地下水的作用。土层水平荷载计算依据建筑基坑支护技术规程JGJ 120-991.计算依据和计算公式主动土压力系数：Kai tan 2(45 -)2被动土压力系数：Kpi ta

2、n 2(45寸)(1) 支护结构水平荷载标准值eajk按下列规定计算：1)对于碎石土及沙土：a) 当计算点深度位于地下水位以上时：eajk ajkKai 2Cik 二 Kaib) 当计算点深度位于地下水位以下时：eajkajkKai 2Cik Kai ( zj hwa) (mj hwa) waKai w式中Kai 第i层土的主动土压力系数;ajk 作用于深度Zj处的竖向应力标准值；Cik三轴实验确定的第i层土固结不排水(快)剪粘聚 力标准值；乙一计算点深度；mj计算参数，当zj h时，取 乙当zj h时，取h ；hwa 基坑外侧水位深度；wa 计算系数，当hwa h时，取1，当hwa h时，取

3、零；w 水的重度。2)对于粉土及粘性土：eajkajkKai 2Cik-JKai(2 )基坑外侧竖向应力标准值ajk按下列规定计算:ajk rk ok(3) 计算点深度Z处自重应力竖向应力rk1 )计算点位于基坑开挖面以上时：rk mjZj式中mj深度乙以上土的加权平均天然重度。2)计算点位于基坑开挖面以上时:rkmhh式中mh 开挖面以上土的加权平均天然重度。(4) 第i层土的主动土压力系数Kai应按下式计算Kai tan2 (45)2式中ik 三轴实验确定的第i层土固结不排水(快)剪摩擦角标准值(5) 第i层土的土压力合力Ea按下式计算Eai(e'aik eaik) hiSh2式中

4、e'aik 第i层土土层顶部的水平荷载标准值； eaik 第i层土土层底部的水平荷载标准值； hi第i层土的厚度；S锚杆的水平间距。2.2各层土的水平荷载计算(1)人工填土层(3.6m)i 19.5KN/m2,G 8KR, 1100,Kai 0.7,心 0.839基坑外侧竖向应力标准值：2'a1krk ok q。 20KN /ma1 krkokq01Aa1k 山 20 19.5 3.6 90.2KN /m2水平荷载标准值：e'a1k aokKa1 2G K a1 20 0.7 2 8 0.839 0.576KN/m2水平合力：1 1Ea1 - (e'a1k ea

5、1k) h - (0.576 57.35) 3.6 104.27KN /m水平荷载作用点离该土层底端的距离：h1 2eaok ea1k3.6 2 0.576 57.35Z1.1.212m3 eaok ea1k30.576 57.35(2)淤泥质土层(0.9m)2 18.0KN /m2,C2 7KPa, 2 50,Ka2 0.84,. Ka2 0.916基坑外侧竖向应力标准值：'a2ka1k 90.2 KN /m水平荷载标准值:e a2ka2k Ka22C2 Ka290.2 0.84 2 7 0.916 62.94KN /m2a2kK a2 2C Ka2106.4 0.84 2 7 0.

6、916 76.55KN/m2水平荷载：1 1 2Ea2（e'a1k ea2k） h2（62.94 76.55） 0.9 69.75KN/m2水平荷载作用点离该土层底端的距离：” h2 2e'a1k ea2k 0.9 2 62.94 76.55 门“厂Z2 .0.435m3 e'a1k ea2k 362.94 76.55(3)粉质粘土层(2.2m)3 19KN /m2,C3 23KPa, 3 15°,©3 0.588,、Q 0.676基坑外侧竖向应力标准值：1a3ka2k 106.4KN /m2a3krk0ka2k3h3 106.4 19 2.2 14

7、8.2KN/m2水平荷载标准值：e'a3k'a3k Ka3 2C3 . Ka3 106.4 0.588 2 23 0.767 27.28KN / m2e.3ka3kKa3 2C3 Ka3 148.2 0.588 2 23 0.767 51.86KN /m2水平荷载：1 1Ea3 -(e'a3k ea3k) g -(27.28 51.86) 2.2 87.05KN/m水平荷载作用点离该土层底端的距离：Z3h3 2e a3k ea3ke a3k ea3k2.2 2 27.28 51.86327.28 51.860.986m（4 ）可塑粉质粘土层残积可塑粉质粘土层（2.8m）

8、分成两部分（开挖面以上 2.3m和开挖面以下0.5m）1）按照规范：基坑开挖位于地下水位对于粉土及粘土:eaik Kai 2Ci. Kaiajkrk qrk mj Z jmj深度乙以上土的加权平均天然重度:2)4 18KM/m2,C4 25KPa, 4 15°,©4 0.588,、©4 0.767基坑外侧竖向应力标准值:Ia4ka3k 148.2KN /m2a4krk 0ka3k4h4 148.2 18 2.3 189.6KN /m2水平荷载标准值：e'a4 k'a4k Ka4 2C4 . Ka4 148.2 0.588 2 25 0.767 48

9、.79KN /m2ea4k a4kKa4 2CKa4 189.6 0.588 2 25 0.76771.01KN / m2水平荷载：1 1Ea4(e'a4k ea4k) h4(48.79 71.01) 2.3 137.77KN /m水平荷载作用点离改土层底端的距离：Zhl 2e'a4k ea4k2.3 2 48.79 71.01 079m3 e'a4k ea4k348.79 71.01水平抗力计算基坑底面以下水平抗力计算的土层为：第4层土(可塑粉质粘土层0.5m）、第五层土（硬塑粉质粘土层 4.3m ）、第6层土（全风化岩层 0.3m）。计算依据和计算公式：土层水平抗力

10、计算依据建筑基坑支护技术规程JGJ120-99（1）基坑内侧水平抗力标准值epjk按下列规定计算：1)对于碎石土及砂土，基坑内侧水平抗力标准值按下列规定计算:epjkpjk Kai2CikKai(zjwp)(1K pi ) w式中pjk作用于基坑底面以下深度乙处的竖向应力标准值Kpi第i层土的被动土压力系数。2)对于粉土及粘性土，基坑内侧水平抗压力标准值按下列规定计算:邨 Kpj 2Gk、Kpj(2 )作用与基坑地面以下深度 乙处的竖向应力标准值ajk按下式计算：Pjk mj Zj式中mj 深度Zj以上土的加权平均天然重度。(3)第i层土的被动土压力系数Kpi应按下式计算Kpi tan2 (

11、450 寸)(4)第i层土的水平抗压力曰为:Epi1 ,2 (e pikepik ) hi Sh式中e' pik第i层土土层顶部的水平抗力标准值;epik 第i层土土层底部的水平抗力标准值;hi第i层土的厚度；Sh 预应力锚索的水平距离各层水平抗力计算(1)可塑粉质粘土层h4k°.5m, 4k18KN/m2,C4k 25KPa,Kp4 1.695,. Kp4 1.302作用于基坑底面以下深度Zj处的竖向应力标准值:2 2pk4 0KN / m , pk44kh4k 18 0.5 9KN /m水平抗力标准值:e'p4k 'p4k Kp4 2C4k . Kp40

12、1.695 2 25 1.302 65.10KN /m2ep4kp4kKp4 2C4k . Kp4 9 1.695 2 25 1.302 80.4KN /m2水平抗力：1 1Ep5(e'p4 ep4)buk(65.10 80.4) 0.5 36.38KN /m水平抗力离该土层底端的距离：Z5kh4k 2e p 4k ep4ke p4k ep4k0.5 2 65.10 80.43 . 65.10 80.40.241m(2) 硬塑粉质粘土层hsk 4.3m, 5k 20KN/m, Csk35KPa, 5k 180, Kp5 1.891, Kp5 1.375作用于基坑底面以下深度Z处的竖向应

13、力标准值:'p5k 18 0.5 9KN/m2, p5k55k 9 20 4.3 95KN / m2水平抗力标准值：e'p5k'p5kKp5 2C5k . Kp5 9 1.891 2 26 1.375 88.52 KN /m2ep5kp5kKp5 2C5k . Kp5 95 1.891 2 26 1.375 251.12KN/m2水平抗力：1 1Ep5(e'p5 ep5)h5k(88.52 251.12) 4.3 730.23KN / m水平抗力离该土层底端的距离：hsk 2e' p5k ep5k 4.3 2 88.52 251.12 , “Z5k一.1

14、.807m3 e'p5k ep5k388.52 251.12(3) 全风化岩层h6k 3m, 6k 20.5KN/m2,C6k 45KPa, 6k 250, Kp6 2.458,、Kp6 1.568作用于基坑底面以下深度z处的竖向应力标准值:1p6k2a5k 95KN / mp6k2a5k6kh6k 95 20.5 3 156.5KN /m水平抗力标准值:e'p6k'p6k Kp6 2C6k Kp6 95 2.458 2 45 1.568 374.63KN /m2i2ep6kp6kKp6 2C6k . Kp6 156.5 2.458 2 45 1.568 525.8KN

15、 /m水平抗力：1 1Ep6(e'p6 ep6)h6k(374.63 525.8) 3.0 1350.65KN /m水平抗力离该土层底端的距离；Z6khsk 2e p6k ep6ke p6k ep6k2 2 374.63 525.83. 374.63 525.80.944m由以上计算步骤可得K12的水平荷载、水平抗力如下图所示支点力计算（1）计算基坑底面以下支护结构设定弯矩零点位置至基坑底面的距离：基坑底面水平荷载标准值：ea 73.38KN /m由ea1k ep1k可得：71.01=65.1+ （ 80.4-65.1）/0.5 禹求得；hc1 0.193m（2）计算支点力Tc1：计算

16、设定弯矩零点以上基坑外侧各土层水平荷载标准值的合力之和Eac :其中，设定弯矩零点位置以上第 4层土的水平荷载Ea4c°.5(e；4c °玄)h0.5(48.79 71.01) 2.3 137.77KN/m其作用点离设定弯矩零点的距离:1.168m2.3 0.193 2 48.79 71.01 ha 4c.348.79 71.01Ea4 71.01 0.19313.7KN合力之和Eac :Eac Ea1Ea2Ea3cEa 4Ea4'4125各土层水平荷载距离设定弯矩零点的距离为:hac1 9.193 h| z 6.805m按 上 述 计 算 方 法 可 得ha2c

17、5.128m,ha3c 3.479m, ha4 1.272, ha5 0.09655m合力Eac作用点至设定弯矩零点的距离：hacEa1 ha1 cEa 2ha2cEa3 ha3cEa4ha4Ea5ha5Eac3.75m 设定弯矩零点位置以上基坑内侧各土层水平抗力标准值的E pc :设定弯矩零点以上的水平抗力包含第四层土。2 2e'p4k 65.10KN /m , ep4c 70.61KN /m水平抗力EpcEpc 13.1KN /m水平抗力Epc作用点离设定弯矩零点的距离hpc 0.095m计算支点力Tci设定锚杆插于离地面3m的位置处，则hti=6m支点力为：426嵌固深度验算24

18、9.61KN验算准则为:hpEp T/hti hd) 1.2 0haEa 0 ,则嵌固深度设计符合基坑的受理要求。基坑外侧水平荷载标准值合力之间之和Eai :Ea Eaq Ea2 Ea3 Ea4 Ea5 Ea6 674.13KN /m各土层水平荷载距离桩底面的距离为：ha1 16.8 h| z,14.412m按上述计算方法可得：ha2 12.735m,ha3 11.086mha4 8.879mh'a4 7.55mha5 5.15mha6 1.5mEa的作用点距离桩底的距离ha；Ea1ha1Ea2ha2Ea6ha68.83m 基坑内侧水平抗力标准值合力之和Epj :Ep Ep4 Ep5

19、Ep6 2117.26KN/m各土层水平荷载距离桩底面的距离为：hp47.8 h4k z4k 7.54m按上述计算方法可得：hp5 4.807m, ha3 0.944mEp的作用点距离桩底面的距离hp：hp Ep4hp4 Ep5hp5 Ep62.39mpEp嵌固深度验算hp Ep Tei(hti hd) 1.2 oha Ea ? 0满足要求灌注桩结构设计灌注桩直径800mm,砼强度C25,受力刚劲采用II级刚劲，综合 安全系数为1.4，桩中一中间距1000mm。根据陈忠汉和程丽萍编著的深基坑工程中的理论，将直径为800mm的圆柱桩转化为宽为 1000mm墙厚为h：h4 D4 h43.14 800412641264h 700.7mm取 h=700mm桩身最大弯矩的计算由表4-1已算出的Eai,&及T=249.61KN可以知道剪力为零的点在 基坑底上部的主动土压力层中，且在第三层土中。所以设剪力为零的点在4.5m以下x米令xm=4.5+x Xm为基坑顶到 剪力为零的点的距离，则有：剪力为零的土压力:eaxm q r(4.5 x)ka3 2Ca3 . ka3 27.28 11.17x此层的土压力Eaxm(2728 咖"F 27.28x 5.585x22因为距基坑顶为xm处的剪力为零，则有：整理得：25.585x +27.28