康西路市政道路及配套工程管槽基坑支护结构计算书

康西路市政道路及配套工程管槽基坑支护结构计算书目录康西路市政道路及配套工程 1管槽基坑支护结构计算书 1目录 I第一部分基坑支护计算 21.1基坑支护设计概况 21.1.1基本设计原则 21.1.2设计依据 21.1.3计算软件 21.1.3最不利情况的确定 31.2钢板桩支护计算 31.2.1长度6m钢板桩验算（基坑深度H≤3.5m） 31.2.2长度9m钢板桩验算（基坑深度H≤5.0m） 151.2.3钢腰梁计算 27第一部分基坑支护计算1.1基坑支护设计概况1.1.1基本设计原则设计原则如下：基坑深度，2.5m＜H≤3.5m时，基坑范围有水时，采用6mⅢ型拉森钢板桩支护。基坑深度，3.5m＜H≤5m时，采用采用9mⅢ型拉森钢板桩支护,设置1道钢管横撑。基坑附近施工车辆荷载，等效荷载为20kPa（参考《公路路基设计规范》JTGD30-2015附录H第11条）。另外，考虑到压路机、起重机等大型机械荷载可能大于施工车辆荷载，且井边可能有临时堆载，因此，车辆等效荷载最终取30kPa进行验算。1.1.2设计依据1.《康西路市政道路及配套工程岩土详细勘察报告》2.《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)3.《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)4.《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)(2015版)5.《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)(2016版)6.《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2012)7.《建筑结构可靠性设计统一标准》(GB50068-2018)8.《建筑基坑工程技术规程》(DBJ/T15-20-2016)9.《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-2012)10.《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2013)11.《工程结构通用规范》(GB55001-2021)12.《建筑与市政工程抗震通用规范》（GB55002-2021)13.《建筑与市政地基基础通用规范》(GB55002-2021)1.1.3计算软件软件名称：深基坑支护结构设计软件；软件版本：F-SPW深基坑7.0；研发单位：北京理正软件股份有限公司。1.1.3最不利情况的确定钢板桩支护，根据沿线地质情况，计算时取最不利情况进行计算。根据设计图纸《管网纵断面图》及《管坑支护参数表》，本项目需要用到了6m、9m钢板桩，最不利的情况是：基坑深度越深，桩长度范围内，土层越厚，则越不利。本次验算选取钢板桩长度范围内土层最厚，基坑相对最深的管段进行验算。1.2钢板桩支护计算1.2.1长度6m钢板桩验算（基坑深度H≤3.5m）1、计算依据及岩土地质情况本次验算选取钢板桩长度范围内土层最厚，基坑相对最深的管段进行验算。根据设计图纸《管网纵断面图》及《管坑支护参数表》，6m长钢板桩的最不利管段钻孔编号为ZK1,岩土地质情况及参数依据地勘报告《康西路市政道路及配套工程岩土详细勘察报告》。本次设计考虑下部人工加固土体。（1）地质钻孔ZK1反应的地质情况如下：1)素填土①1：层厚h=1.4m，承载力基本容许值[fa0]=100kPa，天然重度γ=18.5kN/m3，粘聚力c=18.9kPa，内摩擦角Ф=10.9°，桩侧摩阻力特征值qsa=10kPa。2)淤泥②：层厚h=6.6m，承载力基本容许值[fa0]=55kPa，天然重度γ=15.9kN/m3，粘聚力c=10.1kPa，内摩擦角Ф=8.4°，桩侧摩阻力特征值qsa=8kPa。3)粉质粘土③：层厚h=5.0m，承载力基本容许值[fa0]=110kPa，天然重度γ=18.1kN/m3，粘聚力c=14.8kPa，内摩擦角Ф=9.3°，桩侧摩阻力特征值qsa=25kPa。（2）地基加固土体参数计算：根据道路软基地基处理措施，地基基础采用水泥搅拌桩在现状路基上进行提前加固，再进行开挖/填筑施工，水泥搅拌桩桩径500mm，桩间距1.2m，采用梅花桩布置，路基加固宽度平均为26m，桩长平均为8.0m。明确水泥搅拌桩单桩承载力特征值为130KN,28d桩身无侧限抗压强度达到0.8MPa以上,90d桩身无侧限抗压强度达到1.2MPa以上;加固后的复合地基承载力不小于110kPa。复合层的粘聚力c可以按照下式进行计算cp=0.25qu*Ir,+cs(1-Ir)式中qu为水泥土无侧限抗压强度，Ir为加固深度范围水泥土的置换率，cs为土的粘聚力。淤泥土的粘聚力cs=10.1kPa，内摩擦角φs=8.4°故cp=0.25×800kpa×0.15+10.1kPa×（1-0.15）=38.5kpa取φsp=φs=8.4°加固土体抗剪强度t=故加固土体的抗剪强度t=54.7kpa支锚刚度及材料抗力计算：本次采用Q235b级D203X8焊接钢管作为钢支撑，设置一道撑，距离钢板桩顶部距离为0.5m，钢支撑水平间距为3.0m，本段管道直径为d1650，两侧工作面宽度为650mm，故基坑开挖宽度为2.95m。钢管支撑支锚刚度计算表Kt=[（2×α×E×A）/L]×(Sa/S)各项数值符号数值符号说明钢管直径(m)壁厚(m)数值Kt支撑结构水平刚度系数;547.57α与支撑松弛有关的系数，取0.8~1.0;0.80E支撑构件材料的弹性模量(N/mm2);206000.00A支撑构件断面面积(m2);0.2030.0080.0049009L支撑构件的受压计算长度(m);2.95S支撑水平间距(m);3.00Sa计算宽度(m);3.00钢管内撑材料抗力计算T=φ×ζ×A×fy各项数值符号数值符号说明钢管直径(m)壁厚(m)数值T支撑结构材料抗力;948.32φ轴心受压构件稳定系数0.90ζ与工程有关的调整系数，取11.00A支撑构件断面面积(m2);0.200.0080.0049009fy钢材抗压强度设计值，(kN/m2)215000.002、钢板桩基坑支护计算如下：[支护方案]排桩支护[基本信息]规范与规程《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012内力计算方法增量法基坑等级三级基坑侧壁重要性系数γ00.90基坑深度H(m)3.500嵌固深度(m)2.500桩顶标高(m)0.000桩材料类型钢板桩├每延米截面面积A(cm2)198.00├每延米惯性矩I(cm4)18200.00└每延米抗弯模量W(cm3)1350.00└抗弯f(N/mm2)215有无冠梁无放坡级数0超载个数1支护结构上的水平集中力0[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)130.000[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(kN)(m)倾覆稳定整体稳定[土层信息]土层数3坑内加固土是内侧降水最终深度(m)4.000外侧水位深度(m)0.500内侧水位是否随开挖过程变化是内侧水位距开挖面距离(m)0.500弹性计算方法按土层指定√弹性法计算方法基坑外侧土压力计算方法主动[土层参数]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素填土1.4018.58.518.9010.902淤泥6.6015.95.910.108.403粘性土5.0018.18.1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)110.018.9010.90合算m法3.1828.010.108.40合算m法1.58325.014.809.30合算m法15.94[加固土参数]土类名称宽度层厚重度浮重度粘聚力内摩擦角(m)(m)(kN/m3)(kN/m3)(kPa)(度)人工加固土23.06.00018.0008.00038.5008.400土类名称粘聚力内摩擦角计算方法m,C,K值抗剪强度水下(kPa)水下(度)(kPa)人工加固土38.5008.400m法4.42154.70[支锚信息]支锚道数1支锚支锚类型水平间距竖向间距入射角总长锚固段道号(m)(m)(°)(m)长度(m)1内撑3.0000.500支锚预加力支锚刚度锚固体工况锚固力材料抗力材料抗力道号(kN)(MN/m)直径(mm)号调整系数(kN)调整系数10.00547.572～948.321.00[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: 层号土类水土水压力外侧土压力外侧土压力内侧土压力内侧土压力名称调整系数调整系数1调整系数2调整系数最大值(kPa)1素填土合算1.0001.0001.0001.00010000.0002淤泥合算1.0001.0001.0001.00010000.0003粘性土合算1.0001.0000.0001.00010000.000[工况信息]工况工况深度支锚号类型(m)道号1开挖1.0002加撑1.内撑3开挖3.500[设计结果][结构计算]各工况：内力位移包络图：地表沉降图：[截面计算][截面参数]弯矩折减系数0.85剪力折减系数1.00荷载分项系数1.25[内力取值]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)86.0332.4182.2782.271基坑外侧最大弯矩(kN.m)15.2131.8714.5414.54最大剪力(kN)51.3153.5357.7257.72[截面验算]基坑内侧抗弯验算(不考虑轴力)σnei=M/W=82.267/(1350.000*10-6)=60938.679(kPa)=60.939(MPa)<f=215.000(MPa)满足基坑外侧抗弯验算(不考虑轴力)σwai=M/W=14.543/(1350.000*10-6)=10772.698(kPa)=10.773(MPa)<f=215.000(MPa)满足[整体稳定验算]计算方法：瑞典条分法应力状态：有效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=2.181圆弧半径(m)R=10.247圆心坐标X(m)X=0.402圆心坐标Y(m)Y=5.747[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：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 内撑 0.000 Ks=2.208>=1.150,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 内撑 316.107 Ks=6.009>=1.150,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 内撑 316.107 Ks=4.548>=1.150,满足规范要求。安全系数最小的工况号：工况1。 最小安全Ks=2.208>=1.150,满足规范要求。[抗隆起验算]1)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=2.197≥1.400，抗隆起稳定性满足。 深度13.000处，验算抗隆起。 Ks=2.054≥1.400，抗隆起稳定性满足。[嵌固深度计算]嵌固深度计算参数：嵌固深度计算过程：按《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012单支点结构计算嵌固深度ld：1)ld按公式：得到ld=0.500m，ld采用值为：2.500m当前嵌固深度为：0.500m。依据《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012,单点支护结构嵌固深度ld不宜小于0.3h。嵌固深度取为：1.050m。[嵌固段基坑内侧土反力验算]工况1： Ps=82.019≤Ep=572.911，土反力满足要求。工况2： Ps=82.019≤Ep=572.911，土反力满足要求。工况3： Ps=145.402≤Ep=298.509，土反力满足要求。 式中： Ps为作用在挡土构件嵌固段上的基坑内侧土反力合力（kN）； Ep为作用在挡土构件嵌固段上的被动土压力合力（kN）。

1.2.2长度9m钢板桩验算（基坑深度H≤5.0m）1、计算依据及岩土地质情况本次验算选取钢板桩长度范围内土层最厚，基坑相对最深的管段进行验算。根据设计图纸《管网纵断面图》及《管坑支护参数表》，9m长钢板桩的最不利管段钻孔编号为ZK1,岩土地质情况及参数依据地勘报告《康西路市政道路及配套工程岩土详细勘察报告》。本次设计考虑下部人工加固土体。（1）地质钻孔ZK1反应的地质情况如下：1)素填土①1：层厚h=1.4m，承载力基本容许值[fa0]=100kPa，天然重度γ=18.5kN/m3，粘聚力c=18.9kPa，内摩擦角Ф=10.9°，桩侧摩阻力特征值qsa=10kPa。2)淤泥②：层厚h=6.6m，承载力基本容许值[fa0]=55kPa，天然重度γ=15.9kN/m3，粘聚力c=10.1kPa，内摩擦角Ф=8.4°，桩侧摩阻力特征值qsa=8kPa。3)粉质粘土③：层厚h=5.0m，承载力基本容许值[fa0]=110kPa，天然重度γ=18.1kN/m3，粘聚力c=14.8kPa，内摩擦角Ф=9.3°，桩侧摩阻力特征值qsa=25kPa。（2）地基加固土体参数计算：根据道路软基地基处理措施，地基基础采用水泥搅拌桩在现状路基上进行提前加固，再进行开挖/填筑施工，水泥搅拌桩桩径500mm，桩间距1.2m，采用梅花桩布置，路基加固宽度平均为26m，桩长平均为8.0m。明确水泥搅拌桩单桩承载力特征值为130KN,28d桩身无侧限抗压强度达到0.8MPa以上,90d桩身无侧限抗压强度达到1.2MPa以上;加固后的复合地基承载力不小于110kPa。复合层的粘聚力c可以按照下式进行计算cp=0.25qu*Ir,+cs(1-Ir)式中qu为水泥土无侧限抗压强度，Ir为加固深度范围水泥土的置换率，cs为土的粘聚力。淤泥土的粘聚力cs=10.1kPa，内摩擦角φs=8.4°故cp=0.25×800kpa×0.15+10.1kPa×（1-0.15）=38.5kpa取φsp=φs=8.4°加固土体抗剪强度t=故加固土体的抗剪强度t=54.7kpa（3）支锚刚度及材料抗力计算：本次采用Q235b级D203X8焊接钢管作为钢支撑，设置一道撑，第一道支撑距离钢板桩顶部距离为1m，钢支撑水平间距为3.0m，本段管道直径为d500，两侧工作面宽度为450mm，故基坑开挖宽度为1.40m。钢管支撑支锚刚度计算表Kt=[（2×α×E×A）/L]×(Sa/S)各项数值符号数值符号说明钢管直径(m)壁厚(m)数值Kt支撑结构水平刚度系数;1153.81α与支撑松弛有关的系数，取0.8~1.0;0.80E支撑构件材料的弹性模量(N/mm2);206000.00A支撑构件断面面积(m2);0.2030.0080.0049009L支撑构件的受压计算长度(m);1.40S支撑水平间距(m);3.00Sa计算宽度(m);3.00钢管内撑材料抗力计算T=φ×ζ×A×fy各项数值符号数值符号说明钢管直径(m)壁厚(m)数值T支撑结构材料抗力;948.32φ轴心受压构件稳定系数0.90ζ与工程有关的调整系数，取11.00A支撑构件断面面积(m2);0.200.0080.0049009fy钢材抗压强度设计值，(kN/m2)215000.002、钢板桩基坑支护计算如下：[支护方案]排桩支护[基本信息]规范与规程《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012内力计算方法增量法基坑等级三级基坑侧壁重要性系数γ00.90基坑深度H(m)5.000嵌固深度(m)4.000桩顶标高(m)0.000桩材料类型钢板桩├每延米截面面积A(cm2)198.00├每延米惯性矩I(cm4)18200.00└每延米抗弯模量W(cm3)1350.00└抗弯f(N/mm2)215有无冠梁无放坡级数0超载个数1支护结构上的水平集中力0[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)130.000[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(kN)(m)倾覆稳定整体稳定[土层信息]土层数3坑内加固土是内侧降水最终深度(m)5.500外侧水位深度(m)0.500内侧水位是否随开挖过程变化是内侧水位距开挖面距离(m)0.500弹性计算方法按土层指定√弹性法计算方法基坑外侧土压力计算方法主动[土层参数]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素填土1.4018.58.518.9010.902淤泥6.6015.95.910.108.403粘性土5.0018.18.1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)110.018.9010.90合算m法3.1828.010.108.40合算m法1.58325.014.809.30合算m法15.94[加固土参数]土类名称宽度层厚重度浮重度粘聚力内摩擦角(m)(m)(kN/m3)(kN/m3)(kPa)(度)人工加固土23.05.00018.0008.00038.5008.400土类名称粘聚力内摩擦角计算方法m,C,K值抗剪强度水下(kPa)水下(度)(kPa)人工加固土38.5008.400m法4.42154.70[支锚信息]支锚道数1支锚支锚类型水平间距竖向间距入射角总长锚固段道号(m)(m)(°)(m)长度(m)1内撑3.0001.000支锚预加力支锚刚度锚固体工况锚固力材料抗力材料抗力道号(kN)(MN/m)直径(mm)号调整系数(kN)调整系数10.001153.812～948.321.00[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: 层号土类水土水压力外侧土压力外侧土压力内侧土压力内侧土压力名称调整系数调整系数1调整系数2调整系数最大值(kPa)1素填土合算1.0001.0001.0001.00010000.0002淤泥合算1.0001.0001.0001.00010000.0003粘性土合算1.0001.0000.0001.00010000.000[工况信息]工况工况深度支锚号类型(m)道号1开挖1.5002加撑1.内撑3开挖5.000[设计结果][结构计算]各工况：内力位移包络图：地表沉降图：[截面计算][截面参数]弯矩折减系数0.85剪力折减系数1.00荷载分项系数1.25[内力取值]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)158.7586.34151.81151.811基坑外侧最大弯矩(kN.m)45.06152.9143.0943.09最大剪力(kN)95.67101.78107.63107.63[截面验算]基坑内侧抗弯验算(不考虑轴力)σnei=M/W=151.809/(1350.000*10-6)=112450.951(kPa)=112.451(MPa)<f=215.000(MPa)满足基坑外侧抗弯验算(不考虑轴力)σwai=M/W=43.091/(1350.000*10-6)=31918.999(kPa)=31.919(MPa)<f=215.000(MPa)满足[整体稳定验算]计算方法：瑞典条分法应力状态：有效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=1.409圆弧半径(m)R=15.116圆心坐标X(m)X=-1.585圆心坐标Y(m)Y=6.985[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：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 内撑 0.000 Ks=1.723>=1.150,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 内撑 316.107 Ks=3.328>=1.150,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 内撑 316.107 Ks=2.222>=1.150,满足规范要求。安全系数最小的工况号：工况1。 最小安全Ks=1.723>=1.150,满足规范要求。[抗隆起验算]1)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=1.749≥1.400，抗隆起稳定性满足。[嵌固深度计算]嵌固深度计算参数：嵌固深度计算过程：按《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012单支点结构计算嵌固深度ld：1)ld按公式：得到ld=2.800m，ld采用值为：4.000m[嵌固段基坑内侧土反力验算]工况1： Ps=171.526≤Ep=1061.468，土反力满足要求。工况2： Ps=171.526≤Ep=1061.468，土反力满足要求。工况3： Ps=316.808≤Ep=550.091，土反力满足要求。 式中： Ps为作用在挡土构件嵌固段上的基坑内侧土反力合力（kN）； Ep为作用在挡土构件嵌固段上的被动土压力合力（kN）。

1.2.3钢腰梁计算本次设计采用HW350x350x12x19钢腰梁，通长布置，设置于基坑顶部以下0.5m~1.0m,钢材采用Q235bH型钢。计算模型选取3m单跨钢梁进行验算，最大弯矩及及剪力依据长度6m钢板桩验算、长度9m钢板桩验算中最不利进行验算，经验算最小安全系数为1.9，满足规范要求。1、计算结果跨号:1左中右上部弯矩(kN-m):0.0000