基坑支護(hù)計(jì)算書

PAGE46基坑支護(hù)計(jì)算書工程概況該基坑設(shè)計(jì)總深6.0m（自然地面下7m），按二級(jí)基坑、選用《國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)—建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程(JGJ120-2012)》進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，計(jì)算斷面編號(hào)：1。土層參數(shù)序號(hào)土層名稱厚度

(m)γ

(kN/m3)c

(kPa)φ

(°)c'

(kPa)φ'

(°)m

(MN/m4)Kmax

(MN/m3)qs

(kPa)分算

/合算1回填土3.0018.35.005.005.005.001.00.00.0分算2粉質(zhì)粘土1.5019.329.0011.0029.0011.008.40.00.0分算3粉質(zhì)粘土1.5019.011.007.6011.007.603.00.00.0分算4粉砂2.0018.00.0020.000.0020.0012.00.00.0分算5粉質(zhì)粘土10.0019.011.007.6011.007.603.00.00.0分算地下水位埋深：7.00m。基坑周邊荷載地面超載：20.0kPa開挖與支護(hù)設(shè)計(jì)

太平國(guó)際機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建基坑工程基坑支護(hù)方案圖擋墻設(shè)計(jì)序號(hào)參數(shù)具體信息1擋墻類型鋼板樁2嵌入深度6.000m3露出長(zhǎng)度0.500m4型鋼型號(hào)350×175×12×7；5樁間距600mm放坡設(shè)計(jì)1級(jí)放坡設(shè)計(jì)坡面尺寸：坡高0.50m；坡寬1.00m；臺(tái)寬0.60m。放坡影響方式為：一。支撐(錨)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本方案設(shè)置1道支撐(錨)，各層數(shù)據(jù)如下：第1道支撐(錨)為錨桿，距墻頂深度2.000m，工作面超過(guò)深度0.300m，預(yù)加軸力50.00kN/m。該道錨桿具體數(shù)據(jù)如下：（1）長(zhǎng)度：17.000m；（2）自由段長(zhǎng)度：5.000m；（3）水平間距：1.200m；（4）水平傾角：10.000°；（5）孔徑：150mm；（6）筋體類型：ΦS15.2-1320；（7）筋體數(shù)量：1根；計(jì)算點(diǎn)位置系數(shù)：0.000。工況順序該基坑的施工工況順序如下圖所示：計(jì)算原理描述圍護(hù)墻主動(dòng)側(cè)土壓力計(jì)算朗肯主動(dòng)土壓力深度z處第i層土的主動(dòng)土壓力強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值eak,i按下列公式計(jì)算：采用水土合算或計(jì)算點(diǎn)在水位以上時(shí)：（小于0取0）采用水土分算且計(jì)算點(diǎn)在水位以下時(shí)：（小于0取0）對(duì)于矩形土壓力模式，自重部分須扣除坑內(nèi)土的自重（對(duì)水位以下的分算土層，扣除有效自重；坑內(nèi)水位取坑底位置，天然水位在坑底以下就取天然水位）。式中：γj─第j層土的天然重度；γw─水的重度，取10kN/m3；Δhj─第j層土的厚度；hwa,i─地下水位；ci、ci'─第i層土的內(nèi)聚力、有效內(nèi)聚力；φi、φi'─第i層土的內(nèi)摩擦角、有效內(nèi)摩擦角；q─超載。放坡的影響將放坡模擬成等效荷載，荷載的大小為坡的土體自重，按照假定的方式將這部分土重增加到圍護(hù)墻體范圍內(nèi)土體的自重中。如下圖是兩種增加土體自重的方式，陰影部分即為增加的土重，直線部分的大小為坡的土重。方式一方式二如果考慮坡腳相應(yīng)豎向附加應(yīng)力，那么作用在擋土墻的初始側(cè)向附加應(yīng)力為：式中，za—支護(hù)結(jié)構(gòu)頂面至計(jì)算點(diǎn)的豎向距離；a—支護(hù)結(jié)構(gòu)外邊緣至坡腳的水平距離；b1—坡寬；θ—附加荷載擴(kuò)散角，宜取45°；h1—地面至支護(hù)結(jié)構(gòu)頂面的距離；γ—基礎(chǔ)底面以上土的平均天然重度；c—支護(hù)結(jié)構(gòu)頂面以上的土的粘聚力；Ka—支護(hù)結(jié)構(gòu)頂面以上土的主動(dòng)土壓力系數(shù)；Eak1—支護(hù)結(jié)構(gòu)頂面以上土單位寬度主動(dòng)土壓力標(biāo)準(zhǔn)值。水壓力計(jì)算靜止水壓力γ-水的重度10KN/m3圍護(hù)墻內(nèi)力變形計(jì)算

計(jì)算簡(jiǎn)圖圍護(hù)墻的基本方程：內(nèi)力變形關(guān)系：平衡方程：支撐處邊界條件：樁端處邊界條件：式中：M―樁身彎矩；EI―圍護(hù)墻抗彎剛度，E為墻體材料的彈性模量，I截面慣性矩；ρ―曲率；x―水平位移；z―深度；Q―樁身剪力；eak―主動(dòng)側(cè)水土壓力；ka―基底以上土的水平向基床系數(shù)，見“土體水平向基床系數(shù)計(jì)算”。當(dāng)位移為正是取0；kp―基底以下土的水平向基床系數(shù)，見“土體水平向基床系數(shù)計(jì)算”。

可考慮坑底土的塑性性質(zhì)，當(dāng)kpx>epk時(shí)，取kp=epk/x，epk為坑底極限被動(dòng)土壓力，

見“圍護(hù)墻被動(dòng)側(cè)土壓力計(jì)算”；bs―主動(dòng)側(cè)水土壓力計(jì)算寬度，對(duì)板樁、連續(xù)墻、攪拌樁取每延米，對(duì)排樁、SMW工法樁取樁中心距;b0―土體抗力計(jì)算寬度。墻式圍護(hù)取每延米；

對(duì)圓形排樁圍護(hù)：b0=0.9(1.5d+0.5)，d為樁徑；

對(duì)方形排樁圍護(hù)：b0=1.5b+0.5，b為邊長(zhǎng)；

計(jì)算值超過(guò)樁間距時(shí)b0取樁間距；zsi―第i道支撐的深度。Ksi―第i道支撐每延米的水平剛度。見“支撐/錨的水平剛度計(jì)算”；第i道支撐處的墻體剪力。第i道支撐處第m工況的水平位移。T0i―第i道支撐每延米的水平向預(yù)加軸力。zL―墻底端的深度。墻底端的墻體彎矩Kθ―墻底端旋轉(zhuǎn)約束剛度，模擬墻底土對(duì)墻底的約束作用，對(duì)于較厚的攪

拌樁，可考慮這種作用，對(duì)于其他厚度較薄的圍護(hù)墻，可忽略這種作用。

Kθ=1×b3×kp(D)/12，D為嵌入深度。上述微分方程可用有限單元法求解，解得水平位移后，可求出樁身內(nèi)力。土體水平向基床系數(shù)的計(jì)算kp=mz，m為土層的水平向基床系數(shù)隨深度增長(zhǎng)的比例系數(shù)，z為計(jì)算點(diǎn)距離開挖面的深度（對(duì)于主動(dòng)側(cè)就是距樁頂?shù)木嚯x）；支撐/錨水平剛度計(jì)算錨桿式中：Ks―錨桿水平剛度；α―水平傾角；Es―錨桿桿體的彈性模量；Ec―錨桿的復(fù)合彈性模量；Em―錨桿固結(jié)體的彈性模量；L―錨桿的總長(zhǎng)度；s―錨桿水平間距；Lf―錨桿的自由段長(zhǎng)度；Ap―錨桿桿體的截面積；A―錨桿固結(jié)體的截面積；整體穩(wěn)定計(jì)算對(duì)于單個(gè)圓弧滑面的整體穩(wěn)定安全系數(shù)計(jì)算方法如下。瑞典條分法-替代容重法上列式中：式中：Ks─整體穩(wěn)定安全系數(shù)；Nj─土釘、錨桿、微型樁、排樁在滑弧上產(chǎn)生的抗滑力標(biāo)準(zhǔn)值；ci─第i分條滑裂面處土體(或水泥土，乘折減系數(shù)后的c)的粘聚力；φi─第i分條滑裂面處土體(或水泥土，tgφ乘折減系數(shù)后的φ)的內(nèi)摩擦角；Ka─主動(dòng)土壓力系數(shù)；Li─第i分條滑動(dòng)面弧長(zhǎng)；Gi─第i分條土條(包括水泥土)重量；Wi─第i分條土條受到的水浮力；Wi'─第i分條土條受到坑內(nèi)水位以下那部分水的水浮力（當(dāng)?shù)叵滤桓哂陂_挖面時(shí)，坑內(nèi)水位取開挖面，否則取地下水位）；ui─第i分條土條底部中心處的孔隙隙水壓力，即為該點(diǎn)處的靜水壓力；若考慮土性，則對(duì)水土合算的土層取0；靜水壓力與浸潤(rùn)線有關(guān)，當(dāng)?shù)叵滤陀陂_挖面時(shí)，浸潤(rùn)線就是地下水位線；當(dāng)?shù)叵滤哂陂_挖面時(shí)，浸潤(rùn)線如下：Qi─超載和鄰近荷載在第i分條上分布的總力；TNj─第j道土釘/錨桿在滑裂面外的部分的抗拔力標(biāo)準(zhǔn)值和桿體抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值中的小值，見“公式”；Sj─第j道土釘/錨桿的水平間距；θi─第i分條滑動(dòng)面切線與水平面之間的夾角；αj─第j道土釘/錨桿與水平面之間的夾角。ζ、ξ─土釘或錨桿切向力折減系數(shù)、法向力折減系數(shù)。Np─滑弧切過(guò)排樁或連續(xù)墻時(shí)樁墻的抗滑力；θp─滑弧切樁點(diǎn)切線與水平面的夾角；Mc─樁墻抗彎承載力設(shè)計(jì)值；hp─切樁點(diǎn)到坡面的深度；γp─hp范圍內(nèi)土的平均重度；Sp─排樁間距，連續(xù)墻取1m。鋼板樁強(qiáng)度驗(yàn)算式中：σ—最大彎矩截面邊緣處應(yīng)力；Mdmax―樁分擔(dān)范圍內(nèi)的最大設(shè)計(jì)彎矩，Mdmax=γMmax，Mmax為最大計(jì)算彎矩，從內(nèi)力變形結(jié)果中求出；γ為設(shè)計(jì)彎矩系數(shù)；[σ]―型鋼鋼材的抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，從型鋼材料表查出；W—型鋼沿彎矩作用方向的截面模量。內(nèi)力變形計(jì)算計(jì)算參數(shù)水土計(jì)算（分算/合算）方法：按土層分/合算；水壓力計(jì)算方法：靜止水壓力，修正系數(shù)：1.0；主動(dòng)側(cè)土壓力計(jì)算方法：朗肯主動(dòng)土壓力，分布模式：矩形，調(diào)整系數(shù)：1.0，負(fù)位移不考慮土壓力增加；被動(dòng)側(cè)基床系數(shù)計(jì)算方法："m"法，土體抗力不考慮極限土壓力限值；墻體抗彎剛度折減系數(shù)：1.0。計(jì)算結(jié)果內(nèi)力變形結(jié)果每根樁抗彎剛度EI=84630kN.m2。以下內(nèi)力和土體抗力的計(jì)算結(jié)果是每根樁的；支撐反力是每延米的。支(換)撐反力范圍表抗力相對(duì)樁頂深度(m)最小值(kN/m)最大值(kN/m)支撐第1道支撐2.0050.0119.0坑內(nèi)側(cè)土體抗力安全系數(shù)：0.58～4.52。整體穩(wěn)定計(jì)算計(jì)算參數(shù)整體穩(wěn)定計(jì)算方法：瑞典條分法；應(yīng)力狀態(tài)計(jì)算方法：有效應(yīng)力法，孔壓考慮土性；土釘法向力折減系數(shù)：ξ=0.5；土釘切向力折減系數(shù)：ξ=1.0；錨桿法向力折減系數(shù)：ξ=0.5；錨桿切向力折減系數(shù)：ξ=1.0；樁墻抗滑考慮方式：滑面繞樁；浸潤(rùn)線不考慮止水帷幕；滑弧搜索不考慮局部失穩(wěn)；考慮開挖工況；搜索范圍：坡頂：全范圍；坡底：全范圍；搜索方法：遺傳算法。計(jì)算結(jié)果開挖至-0.50m(深0.50m)滑?。簣A心(0.26m,-0.62m)，半徑：1.34m，起點(diǎn)(-0.94m,0.00m)，終點(diǎn)(1.00m,0.50m)，拱高比0.447；下滑力：13.13kN/m；土體(若有則包括攪拌樁和坑底加固土)抗滑力：13.87kN/m；土釘/錨桿抗滑力：0.00kN/m；樁墻的抗滑力：0.00kN/m；安全系數(shù)：1.36，要求安全系數(shù)：1.3。開挖至-6.00m(深6.00m)滑?。簣A心(3.14m,-0.00m)，半徑：12.15m，起點(diǎn)(-9.01m,0.00m)，終點(diǎn)(13.70m,6.00m)，拱高比0.770；下滑力：726.75kN/m；土體(若有則包括攪拌樁和坑底加固土)