地下结构课程设计新规范 - 图文

重庆交通大学

《地下建筑结构》

课程设计

题 目: 地下连续墙结构设计 专 业: 土木工程（隧道与城市轨道交通工程） 班 级: 11级轨道01班 姓 名: 学 号: 指导教师: 黄锋

重庆交通大学 2014年5月

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1.1 工程地质条件

①素填土：黄灰色、可塑、松、稍湿，不均匀，以素土为主，夹碎石，据调查堆积时间十年以上。全场分布。厚度0.5米。

②粉质粘土: 黄色、软-可塑、湿，无摇振反应，刀切面光滑，干强度中等，韧性中等。见铁锰质氧化物。成因年代Q4al 。全场分布。厚度3.0米。

③粉质粘土夹粉土：灰色、可塑，湿，刀切面稍光滑，无摇振反应，干强度中等，韧性中等。夹粉土，薄层状，厚度20-30cm。成因年代Q4al。全场分布。厚度5.0米。

④细砂：灰色，稍密，饱和，颗粒圆形，质地较纯，级配良好，主由长石、云母、石英等组成,粒组含量>0.075mm为87.9-91.8%。成因年代Q4al。平面上尖灭。厚度6.0米。

⑤圆砾：杂色、稍密、饱和，圆形为主，母岩成份主要为石英岩、石英砂岩、硅质岩、火成岩等，粒组含量＞2mm为52.6-90.1%。充填物为细砂，充填充分。成因年代Q3al。全场分布。厚度8.0米。

⑥卵石：杂色、中密、饱和，园形为主，母岩成份主要为石英岩、石英砂岩、硅质岩、火成岩等，粒组含量＞20mm为52.2-80.7%。充填物为细砂，充填充分。成因年代Q3al。全场分布。未揭穿。

1.2 水文地质条件

第①层为弱透水层，第②、③层为相对隔水层，第④、⑤、⑥层

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为透水层。

场地地下水按含水介质划分属第四纪冲积物中的孔隙水，地下水按埋藏条件有两种类型：上部为上层滞水无统一地下水位，勘察时通过各钻孔的观测上层滞水埋深0.3-1.1米，赋存于素填土中，受大气降水补给，以蒸发排泄为主；下部承压水勘察时稳定水位埋深约3.0-4.0米，承压水赋存于砂、卵石层中，具有弱承压性，受区域同层侧向补给径流排泄。

地下水年变化幅度根据湖北省水文地质工程地质大队编制的《环境水文地质工程地质综合勘察报告》资料为1.0-3.0米，在丰水期由长江侧向补给，在枯水期地下水侧向补给长江。

1.3 环境条件

场地平坦,无地下管线,距围护结构一定距离之外有已建房屋。

2.1基坑支护设计主要参数

天然重度土层编号 17 ② ③ ④

土 名 r(kN/m3) 素填土 粉质黏土 粉质粘土夹粉土 细砂 17.0 19.0 19.1 20.0 3

C(kPa) 10 17 19 0 Φ度 8 10 11 25 备注 各指标为复核值。

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圆砾 18.0 0 36 2.2开挖深度及地面荷载

基坑开挖深度为自然地面下6.0米，荷载大小为30Kpa，作用宽度为10.0米。

2.3 基坑工程重要性等级

由于本工程基坑开挖深度为6.0米，开挖深度一般；又由于场地平坦，无地下管线；工程地质及水文地质条件较复杂。综合各方面因素，确定该基坑工程重要性等级为二级。

2.4基坑围护方案

基坑围护结构采用地下连续墙方案，设置一道内支撑，位于地面以下2m处。

3．设计依据

（1）《地下结构》课程设计指导书

（2）郑刚主编。《地下工程》，机械工业出版社，2011

（3）东南大学等合编。《土力学》（第二版），中国建筑工业出版社，2005

（4）《建筑基坑支护技术规范》(JGJ120-99)，中国建筑工业出版社，1999

（5）《上海市基坑工程设计规程》（DBJ08-61-97）

（6）《混凝土结构设计规范》(GB 50010一2010)，中国建筑工业

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出版社2010

（7）《建筑结构荷载规范》(GB 50009—2001)，中国建筑工业出版社，2002

4.1地下连续墙支护断面结构设计主要内容与要求

（1）方案比选。（因为已给出支护方案，改为论述不同基坑围护方案的优缺点）；

（2）确定在施工过程中作用于连续墙上的土压力、水压力以及上部传来的荷载；

（3）确定地下连续墙所需要的入土深度，以满足抗管涌、抗隆起、防止基坑整体失稳破坏以及满足地基承载力的需要； （4）地下连续墙结构的内力计算与变形验算；

（5）地下连续墙结构的截面设计，包括墙体和支撑的配筋设计或者截面强度验算，节点、接头的连接强度和构造处理（参考教材上的相关内容）；

（7）内支撑的选型（如型钢、钢管等）截面设计及稳定性验算（外支撑：锚杆也可以）；

（8）估算基坑施工对周围环境的影响，包括连续墙的墙顶位移和墙后地面沉降值的大小和范围（在网上查找相关资料）； （9）绘制结构配筋图。

4.2基坑围护方案设计

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4.2.1基坑围护方案

1）柱列式钻孔灌注桩

它是利用钻孔机械按设计位置钻孔，然后向孔里浇灌混凝土，并下放预制钢筋笼，最后形成并列的桩位，组成围护墙体来达到维护止水的目的。由于施工简单，墙体刚度较大，造价比较低，并且具有可以和深层水泥搅拌桩、压力注浆、高喷和旋喷桩相结合，组成防水的挡土结构等特点，因此在工程中用的较多。就挡土而言，钻孔灌注桩围护墙可用于开挖深度较大的基坑，但在地下水位较高地区往往由于隔水措施失效而导致基坑事故的例子时有发生。因此当开挖深度较大而又缺乏有把握的隔水手段时，不宜采用钻孔灌注桩作为围护墙。在地下水位较高地区采用钻孔灌注桩围护墙壁时，必须在墙后设置隔水帷幕。

柱列式钻孔灌注桩的特点：

（1）噪声和振动小，刚度较大，就地浇制施工，对周围环境影响小；

（2）适合软弱地层使用，接头防水性差，要根据地质条件从注浆、搅拌桩、旋喷桩等方法中选用适当方法解决防水问题；

（3）在砂砾层和碎石中施工慎用； （4）整体刚度较差，不适合兼作主体结构；

（5）桩质量取决于施工工艺及施工技术水平，施工时需作排污处理。

2）冻结排桩支护

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它是结合冻结法和钻孔灌注桩两种工法而发展起来的，冻结孔与排桩（钻孔灌注桩）采用插花布置。通过冻结，在排桩一侧形成封闭的冻土帷幕，使得防水性能得到大大的提高，从而弥补了排桩的不足。该工法安全系数高，防水性好，但工程造价相对较高，并且施工比较复杂，此法适合用于含水地层的超大型深基坑，以及防护等级较高的基坑。

3）SMW工法

它是先用螺旋钻机按设计位置钻孔疏松泥土，且孔与孔之间有一定的搭接长度，之后向疏松泥土中注入水泥浆液，然后按设计间距打入H 型钢形成劲性水泥土，最后形成一排挡土止水帷幕。

其特点：

（1）施工低噪声，对周围环境影响小；

（2）结构止水性好，结构强度可靠，适合于疏松土层，配以多道支撑，可用于深基坑；

（3）此施工方法在一定条件下可取代作为围护的地下连续墙，具有较大发展前景；

（4）此工法施工产生的变形量较大。 4）钢板桩支护

它是用打桩机直接将钢板按一定搭接方式打入土体来承受基坑开挖卸荷所产生的水土压力的一种施工临时支挡结构。

其特点：

（1）钢板桩系工厂成品、强度、品质、接缝精度等质量保证、

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可靠性高；

（2）具在耐久性，可回拔修正再行使用；

（3）与多道钢支撑结合，适合软土地区的较深基坑； （4）施工方便、工期短；

（5）施工中须注意接头防水，以防止桩缝水土流失所引起的地层塌陷及失稳问题；

（6）钢板桩刚度比排桩和地下连续墙小，开挖后挠度变形较大； （7）打拔桩振动噪声大、容易引起土体移动，导致周围地基较大沉陷。

5）高压旋喷桩挡墙

它是用带有喷头的钻机将其钻入到预定深度后，再利用地面高压水泵将配制好的水泥浆液注入土体，同时匀速地将旋转的喷头缓缓地向上拔，使得水泥浆和土体能够形成柱状的均匀固结体，依次咬合施工从而形成高压旋喷桩挡墙。 其特点：

（1）适合于软土地区环境要求不很高的基坑挖深≤7m 的基 （2）施工低噪声、低振动，对周围环境影响小，止水性好； （3）施工需作排污处理，工艺复杂，造价高；

（4）作为围护结构的止水加固措施、旋喷桩深度可达30m。 6）地下连续墙

它以专用的挖槽设备开挖沟槽，并采用触变泥浆护壁，在槽内设置钢筋笼，采用导管法浇筑混凝土，形成一个单元槽段的混凝土墙体。

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依此继续挖槽、浇筑施工，连接成一道连续的地下钢筋混凝土墙或帷幕，以作为防渗、挡土、承重的地下墙体结构。

地下连续墙的优点：

（1）施工时振动小，噪音低，非常适于在城市施工； （2）墙体刚度大，目前国内地下连续墙的厚度可达0.6~1.3m，用于基坑开挖时，可承受很大的土压力，极少发生地基沉降或塌方事故，已经成为深基坑支护工程中必不可少的挡土结构；

（3）防渗性能好。由于墙体接头形式和施工方法的改进，使地下连续墙几乎不透水。如果把墙底伸入到隔水层中，那么由它围成的基坑内的降水费用就可大大减少，对周边建构筑物的影响也很小；

（4）可以贴近施工；

（5）可用于逆做法施工。地下连续墙刚度大，易于设置埋件，很适合于逆做法施工；

（6）适用于多种地基条件；

（7）可用作刚性基础。目前地墙不再单纯作为防渗防水、深基坑围护墙，而越来越多地代替桩基础、沉井或沉箱基础，承受更大荷载；

（8）安全经济，占地少，可以充分利用建筑红线以内有限的地面和空间，充分

发挥投资效益，工效高，工期短，质量可靠。

地下连续墙的缺点：

（1）在一些特殊的地质条件下（如很软的淤泥质土，含漂石的冲

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积层和超硬岩石等），施工难度很大；

（2）如果施工方法不当或地质条件特殊，可能出现相邻墙段不能对齐和漏水的问题；

（3）地下连续墙如果用作临时的挡土结构，比其它方法所用的费用要高些；

（4）在城市施工时，废泥浆的处理比较麻烦。

4.2.2 基坑围护方案比选

根据底层稳定性和强度等参数，由于本工程基坑开挖深度为6.0米，开挖深度一般；又由于场地平坦,无地下管线,距围护结构一定距离之外有已建房屋工程以及地质及水文地质条件较复杂。综合各方面因素，确定该基坑围护结构拟采用地下连续墙方案。

5. 设计计算

5.1.1

地面附加荷载传至n层土底面的竖向荷载qn计算

根据地面均布荷载分布形式:荷载大小为30Kpa，作用宽度为10.0米。可以得出

地面附加荷载：

qn?qo?30KN/m

图1.1基坑外侧附加竖向应力计算简图

5.1.2各层土压力计算

各土层的土压力系数：

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主动土压力系数：

8o Ka1?tan(45?)?tan(45?)?0.756

222o?12oKa1?0.869

Ka210o?tan(45?)?tan(45?)?0.704

222o?22oKa2?0.839

11o)?0.680 Ka3?tan(45?)?tan(45?222o?32oKa3?0.824

Ka425o?tan(45?)?tan(45?)?0.406 Ka4?0.637

222o?42o36o Ka5?tan(45?)?tan(45?)?0.260 Ka4?0.510

222o?52o

被动土压力系数：

Kp311o?tan(45?)?tan(45?)?1.472

222o?32oKp3?1.213

Kp425o?tan(45?)?tan(45?)?2.464 Kp4?1.570

222o?42o Kp536o?tan(45?)?tan(45?)?3.852

222o?52oKp5?1.963

地下水位埋深取0.5m 承压水取水位埋深为3.0m 主动土压力计算： （0-0.5m）：

上pa1=（qo??1h1)Ka1?2c1Ka1?(30?17.1?0)?0.756?2?10?0.869?5.300（Kpa）

下pa30+17?0.5）?0.756-2?10?0.8691=（qo??1h1)Ka1?2c1Ka1=（=11.726 (Kpa)（0.5-3.5m）：

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此层土开始有地下水，且为粘性土层，根据JGJ 120-2012建筑基坑支护技术规程，此时计算土压力时考虑水土合算：

上pa）?0.704-2=（qo??1h1??2h2)Ka2?2c2Ka2?(17?0.5?30?19?0

2?17?0.839=-1.422<0

0.606pa=（qo??1h1??2h2)Ka2?2c2Ka2?(30?17?0.5?19?0.106)?20.704-2?17?0.839=0 (Kpa)

下pa2=（qo??1h1??2h2)Ka2?2c2Ka2?(30?17?0.5?19?3)?0.704-2?17?0.839=38.706（Kpa)

（3.5-6m）：此时此层土为粘性土层计算土压力时仍考虑水土合算：

上pa3=（qo??1h1??2h2+?3h3)Ka3?2c3Ka3?(30?17?0.5?19?3?19.1?0)?0.680-2?19?0.824=33.628 (Kpa)

6.0pa3=（qo??1h1??2h2+?3h3)Ka3?2c3Ka3?(30?17?0.5?19?3?19.1?2.5)?0.680-2?19?0.824=66.098 (Kpa)根据JGJ 120-2012建筑基坑支护技术规程，基坑开挖面以下的土压力可按以下方法计算:

（6-8.5m）：此层土为粘性土层,计算土压力时仍考虑水土合算:

8.5pa3?(qo??1h1??2h2+?3h3)Ka3?2c3Ka3?(30?17?0.5?19?3?19.1?5.0)?0.680-2?19?0.824=98.568Kpa

（8.5-14.5m）：此层土为细砂土，透水，根据规范，计算土压力时考虑水和基坑开挖的影响(水土分算)：

上pah?hh)4=（qo??1h1??2h+2?33?4??4??aaK?4???ah?(30?17?0.5?19

?3?19.1?5.?02?0?0?10?8)0.?406?1?0K8pa125.006

14.5pa4=（qo??1h1??2h2+?3h3??4h4???h?a)Ka4???h?a?(30?17?0.5?19?3?19.1?5.0?20?6?10?14)?0.406?10?14=209.426Kpa

其中：

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h?a?基坑外侧地下水位至主动土压力强度计算点的垂直距离。 （14.5-22.5m）：此层土为圆砾，透水，根据规范，计算土压力

时考虑水和基坑开挖的影响(水土分算)：

上pa5=（qo??1h1??2h2+?3h3??4h4+?5h5???h?a)Ka4???h?a?(30?17?0.5?19?3?19.1?5.0?20?6+18?0?10?14)?0.260?10?14=184.460Kpa上pa5=（qo??1h1??2h2+?3h3??4h4+?5h5???h?a)Ka4???h?a?(30?17?0.5

?19?3?19.1?5.0?20?6+18?8?10?22)?0.260?10?22?281.100Kpa

被动土压力计算：此时假设地下水距基坑开挖面为

2.5m

（6-8.5m）：此时此层土为粘性土层计算土压力时考虑水土合算：

p6.0p3??3h3Kp3?2c3Kp3?19.1?0?1.472+2?19?1.213=46.094（Kpa）

p8.5p3??3h3Kp3?2c3Kp3?19.1?2.5?1.472+2?19?1.213=116.382(Kpa)（8.5-14.5m）：此层土为细砂，透水，根据规范计算土压力时考虑水的影响：

上 p4=?3h3Kp4?0?19.1?2.5?2.464?0?117.656(Kpa)

下p4=(?3h3??4h4-??h?p)Kp4???h?p?(19.1?2.5?20?

6?10?6)?2.464?0?6?10?325.496(Kpa)

（8.5-14.5m）：此层土为圆砾，透水，根据规范计算土压力时考虑水的影响（水土分算）：

上p5=(?3h3??4h4-10h?p)Kp5???h?p?(19.1?2.5?20?6?10?6)?3.852?6?10?475.053(Kpa)

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p22.5p5=(?3h3??4h4??5h5???h?p)Kp5???h?p?(19.1?2.5?20?6?18?8?10?14)?3.852?14?10?801.581(Kpa)

土压力计算图示：

开挖面图1.2土压力计算示意图(单位：Kpa)5.2 嵌固深度hd的计算

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（1）本设计地下连续墙为单层支撑围护结构，根据JGJ 120-2012建筑基坑支护技术规程中规定的单层支点支护结构支点力及嵌固深度设计值嵌固深度hd应符合下列嵌固稳定性的要求（图1.3）：

Tc1

h

Epkzp2Eakza2Ea1

?Kem

hT1

Ea2

式中：

Kem──嵌固稳定安系数；安

hc1 ?E hd hep1k ea1k pcEa3

ha1

?Eac

p1全等级为一级、二级、三级的锚拉式支挡结构和支撑式支挡结构，

1.3 单层支点支护结构支点力计算简图

Kem分别不应小于1.25、1.2、1.15；

Eak、Epk──基坑外侧主动土压力、基坑内侧被动土压力合力的标准

值(KN)；

za2、zp2──基坑外侧主动土压力、基坑内侧被动土压力合力作用点至支点的距离(m)。

（2）通过建立地下连续墙计算模型，运用理正深基坑7.0PB1进行设计与数据处理可得：

嵌固深度计算过程： 1) 嵌固深度构造要求：

依据《建筑基坑支护技术规程》 JGJ 120-2012, 嵌固深度对于单支点支护结构ld不宜小于0.3h。 嵌固深度构造长度ld：1.800m。 2) 嵌固深度满足抗倾覆要求：

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按《建筑基坑支护技术规程》 JGJ 120-2012单支点结构计算嵌固深度ld： K?K?Epkap2Eakaa2?Kem

1200.230?8.647?1.200?Kem?1.20

1175.322?7.358 得到ld = 7.417m。

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ld = 2.500m

4) 嵌固深度满足以最下层支点为轴心的圆弧滑动稳定性要求： 符合以最下层支点为轴心的圆弧滑动稳定的嵌固深度ld = 6.000m。

满足以上要求的嵌固深度ld计算值=7.417m,取嵌固深度为7.5m。

5.3 地下连续墙配筋计算

通过建立地下连续墙计算模型，运用理正深基坑7.0PB1进行设计与数据处理可得（按经典法计算）：

[ 内力取值 ] 表1-1 段 内力类型 号 弹性法 计算值 经典法 计算值 143.00 250.97 97.85 内力 设计值 178.75 313.72 122.32 内力 实用值 178.75 313.72 122.32 1 基坑内侧最大弯矩(kN.m) 287.48 基坑外侧最大弯矩(kN.m) 79.01 最大剪力(kN) 142.80 16

（1）最大弯矩的计算

由表格1-1，可以得到地下连续墙段承受最大弯矩为250.97 kN.m （２）最大剪力的计算

由表格1-1，可以得到地下连续墙段承受最大剪力为97.85 kN （３）配筋计算

取连续墙单位宽度b=1.0m为计算模型，h取500mm，混凝土的强度等级取C25，按照所取截面尺寸配筋，由于连续墙内力存在反向弯矩，因此采取双筋布置（规范规定，应选择II级钢，直径不宜小于φ20mm，构造钢筋宜采用I级钢筋,直径不宜小于φ16mm,保护层厚度不宜小于70mm,构造筋间距在200-300mm之间）。

已知连续墙取单宽截面，宽度b?1000mm，高度h?500mm，C25混

'凝土强度fcd?11.Mpa，钢筋强度fsd5?fsd?280Mpa，弯矩计算值

M?1.25?0Md?1.25?250.97?313.713KN?m，截面相对高度?b?0.56，求

。如图１.4所示： As及As'（采取双筋布置）

图1.4双筋截面计算简图

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计算过程如下所示：（取保护层厚度为C?70mm，as'?as?85mm，

h0?h?as?415mm，并取x??bh0?0.56?415?232mm）

x ?0Md?fcdbx(h0?)''(fbx?fA'cdsds)2 As?, A?s''fsdf(h?a)sd0s

将已知数据代入第一式，求得As'?0（混凝土的抗压过大，按构造配筋）。则根据（令As'?0）

?0Mdx'''?fcdbx(h0?)?fsdAs(h0?as)2解得：x1?758mm，大于墙厚即h，舍去；x2?72mm??bh0?232mm 于是可求得：As?fcdbx11.5?1000?72??2957.1mm2，则取12根φfsd28020mm(As?3768mm2)，满足题意要求。

受拉面和受压面采用φ20mm，混凝土保护层厚度取70mm,构造钢筋取φ16＠300mm。（配筋截面箍筋采用封闭箍筋，并取直径双肢箍为8mm，间距S?300mm）规范对封闭箍筋的要求如下：

1) 必须采用封闭箍筋；

2)间距：不大于受压钢筋直径的15倍，且不应大于400mm；

'3)直径：不小于8mm或d/4。

图1.5箍筋局部构造图

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配筋图如下: φ16@300 图1.6地下连续墙的局部配筋图φ20@80

12φ20 0φ805 =h

12φ20 b=1000

图1.7地下连续墙单宽截面钢筋布置图

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注：1.φ20为受力主筋; 2.φ16@300为构造钢筋; 3.尺寸单位标注为mm.注:1.φ20为受力主钢筋; 2.φ8为双肢箍箍筋; 3.尺寸单位标注为mm.

(4) 地下连续墙内支撑计算

内支撑采用钢管混凝土结构：钢材为Q235，外径为200mm，壁厚为10mm，fs?195N/mm2；混凝土采用C30，fc?13.8N/mm2。

则钢管混凝土承载力为：

Nu???Af?K1fcAc? ?ss 其中：

?--受压杆件系数，取??0.900

?--偏心受压增大系数，取??1.8

As--钢管截面面积（mm2） fs--钢材抗压强度设计值，

fs?195N/mm2

K1--核心混凝土轴心抗压强度提高系数，取K1?1.0

Ac--钢管内核心混凝土截面面积（mm）

fc--混凝土轴心抗压强度设计值，取fc?13.8N/mm2

2将相应数值代入上式，则可得：

?0.900(Asfs?K1fcAc)??(5966?195?1.0?13.8?25434)?10?3?1.8 ?757.180KN?1.25?oNd?1.25?1.0?156.42?195.525KNNu?满足承载力要求。

(5)地下连续墙节点、接头的连接强度和构造处理

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此地下连续墙节点、接头采用钢筋搭接接头（刚性连接），如图1.8所示。且接头处连接刚度和抗剪能力要满足要求。

图1.8地下连续墙刚性接头构造

6. 连续墙验算

6.1地基承载力验算

（1）[ 抗倾覆稳定性验算 ] 抗倾覆安全系数:

Ks?MpMa Mp——被动土压力及支点力对桩底的弯矩, 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

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拉力的较小值。

Ma——主动土压力对桩底的弯矩;

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 1229.620 --- Ks?3424.952 ?14140.6304867.918 Ks = 3.608 >= 1.200, 满足规范要求。 （2）地基稳定性验算：

地下连续墙可以看成是挡土墙，根据《建筑地基基础设计规范》（GB 50007-2002），采用圆弧法滑动面验算。本基坑为深基坑支护，则根据经验，若满足抗倾覆的安全系数，一般都能满足地基稳定性安全系数1.2。

承载力安全系数K??1.25，满足要求。

6.2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：

Ks?m2ldNq?cNc

h?ldm1???q0?1?Khe Nq???tan45o2?? 2etanNc??Nq?1?tan 支护底部，验算抗隆起：

Ks = 5.414 ≥ 1.600，抗隆起稳定性满足。

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深度14.500处，验算抗隆起：

Ks = 17.960 ≥ 1.600，抗隆起稳定性满足。

2) 坑底抗隆起按以最下层支点为转动轴心的圆弧条分法计算，结果如下：

??cili??qibi?GiGi?cos?sinitanii?

??qibi??KRL Ks = 2.137 ≥ 1.900，坑底抗隆起稳定性满足。

图1.9基坑抗隆起验算（图一）

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图1.9基坑抗隆起验算（图二）

6.3 抗管涌稳定安全系数(Ks ≥ 1.5): 1）流土稳定性验算

----------------------------------------------------------- [ 流土稳定性验算]

-----------------------------------------------------------

K??2ld?0.8D1?hw' 其中:

?Kf K———流土稳定性计算安全系数；

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Kf———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)；

γ'———土的浮重度(kN/m3)； Δh———基坑内外的水头差(m)； γw———地下水重度(kN/m3)；

K = (2.00*8.30 + 0.80*5.50)*10.00/8.00*10.00 K = 2.625 >= 1.5, 满足规范要求。

图1.10流土稳定性验算示意图

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(2)承压水验算

----------------------------------------------------------- [抗承压水(突涌)验算 ]

-----------------------------------------------------------

Ky?PczPwy 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);

Pwy———承压水层的水头压力(kN/m2);

Ky———抗承压水头(突涌)稳定性安全系数，规范要求取大于1.100。

Ky = 47.75/30.00 = 1.59 >= 1.10 基坑底部土抗承压水头稳定!

图1.11承压水验算示意图

6.4 整体稳定验算

计算方法：根据规范和土层参数情况地下连续墙整体稳定验算采

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用瑞典条分法，计算过程采用北京理正深基坑7.0PB1软件，计算结果如下图所示。

---------------------------------------------------------------------- [ 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 = 1.763 圆弧半径(m) R = 8.377 圆心坐标X(m) X = -1.349 圆心坐标Y(m) Y = 0.004

图1.12整体稳定验算示意图

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6.5嵌固段基坑内侧土反力验算

----------------------------------------------------------- [ 嵌固段基坑内侧土反力验算 ]

----------------------------------------------------------- 工况1：

Ps = 866.421 ≤ Ep = 2225.508，土反力满足要求。 工况2：

Ps = 866.421 ≤ Ep = 2225.508，土反力满足要求。 工况3：

Ps = 910.004 ≤ Ep = 1099.329，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）。

6.6地表沉降估计

随着城市建设发展，地上建筑和地下设施密布，基坑设计的强度

和稳定性仅是必要条件，很多场合主要条件是变形。基坑变形的控制要求要严格按照《建筑基坑工程监测技术规范》（GB 50497-2009）中的规定。

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深基坑开挖不仅要保证基坑本身的安全与稳定，而且要有效控制

基坑周围地层移动以保护周围环境。在地层较好的地区(如可塑、硬塑粘土地区，中等密实以上的砂土地区，软岩地区等)，基坑开挖所引起的周围地层变形较小，如适当控制，不致于影响周围的市政环境，但在软土地区(如天津、上海、福州等沿海地区)，特别是在软土地区的城市建设中，由于地层的软弱复杂，进行基坑开挖往往会产生较大的变形，严重影响紧靠深基坑周围的建筑物、地下管线、交通干道和其它市政设施，因而是一项很复杂而带风险性的工程。

为此，目前在城市基坑工程设计中，基坑变形控制要求越来越严格，此前以强度控制设计为主的方式逐渐被以变形控制设计为主的方式所取代，因而基坑的变形分析成为基坑工程设计中的一个极重要的组成部分，这一点在软土地区尤为重要。

基坑的变形计算理论能否较好地反映实际情况受很多因素的制约，除围护体系本身及周围土体特性外，较多地受施工因素的影响，计算参数难以准确确定，每一个计算理论都有其适用范围，故计算中必须充分考虑到这一点。

通过查找相关质料，在此地下连续墙施工过程中和基坑开挖过程在实际工程中，主要考虑墙体水平向、竖向位移和墙体处地表沉降。墙体竖向变位量测往往被忽视，事实上由于基坑开挖土体自重应力的释放，致使墙体有所上升。墙体的上升移动给基坑的稳定、地表沉降以及墙体自身的稳定性均带来极大的危害。特别是对于饱和的极为软弱的地层中的基坑工程，更是如此。当围护墙底下因清孔不净有沉渣

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时，围护墙在开挖中会下沉，地面也下沉。

运用理正深基坑7.0PB1软件数据处理的计算结果大致可以得出以下关于基坑开挖变形的结果：

（1）此基坑采用实用公式法不同的沉降曲线，估算出围护结构引起的地表沉降，大致如下图所示：

从图中，可以看出按指数法计算时，基坑周围最大沉降量为40mm。 （2）基坑开挖过程中墙体位移估算如下图所示： 1）开挖（2.0m）

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2）开挖—加支撑1（2.0m）

3）开挖（6.0m）

从以上图中，可以得出基坑在开挖过程中及完成时的最大水平位移为15.61mm<50mm,满足一般规定要求。

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附录：理正深基坑7.0PB1软件模型建立相关参数如下所示：

---------------------------------------------------------------------- [ 支护方案 ]

---------------------------------------------------------------------- 连续墙支护

[ 基本信息 ] 规范与规程 内力计算方法 支护结构安全等级 支护结构重要性系数γ0 基坑深度H(m) 嵌固深度(m) 墙顶标高(m) 连续墙类型 ├墙厚(m) └混凝土强度等级 有无冠梁 放坡级数 超载个数 支护结构上的水平集中力 《建筑基坑支护技术规程》 JGJ 120-2012 增量法 二级 1.00 6.000 7.500 0.000 钢筋混凝土墙 0.500 C25 无 0 1 0 32

---------------------------------------------------------------------- [ 超载信息 ]

---------------------------------------------------------------------- 超载 类型 序号 1 超载值 (kPa,kN/m) 作用深度 (m) --- 作用宽度 (m) --- 距坑边距 (m) --- 形式 --- 长度 (m) --- 30.000

---------------------------------------------------------------------- [ 附加水平力信息 ]

---------------------------------------------------------------------- 水平力 作用类型 序号 水平力值 (kN) 作用深度 (m) 是否参与 倾覆稳定 是否参与 整体稳定

---------------------------------------------------------------------- [ 土层信息 ]

---------------------------------------------------------------------- 土层数 内侧降水最终深度(m) 内侧水位是否随开挖过程变化 弹性计算方法按土层指定 基坑外侧土压力计算方法 5 8.500 是 ㄨ 主动 坑内加固土 外侧水位深度(m) 内侧水位距开挖面距离(m) 弹性法计算方法 否 0.500 2.500 m法

---------------------------------------------------------------------- [ 土层参数 ]

---------------------------------------------------------------------- 层号 1 2 3 4 5

层号 与锚固体摩 擦阻力(kPa) 1 2 3 4 5

30.0 40.0 40.0 60.0 120.0 粘聚力 水下(kPa) 10.00 17.00 19.00 0.00 0.00 内摩擦角 水下(度) 8.00 10.00 11.00 25.00 36.00 水土 合算 合算 合算 分算 分算 计算方法 m,c,K值 m法 m法 m法 m法 m法 10.00 2.82 2.38 4.12 10.00 抗剪强度 (kPa) --- --- --- --- --- 土类名称 素填土 粘性土 粘性土 细砂 圆砾 层厚 (m) 0.50 3.00 5.00 6.00 8.00 重度 3(kN/m) 17.0 19.0 19.1 20.0 18.0 浮重度 3(kN/m) 7.0 9.0 9.1 10.0 8.0 粘聚力 (kPa) 10.00 17.00 19.00 --- --- 内摩擦角 (度) 8.00 10.00 11.00 --- --- 33

---------------------------------------------------------------------- [ 支锚信息 ]

---------------------------------------------------------------------- 支锚道数 支锚 道号 1

支锚 预加力 道号 (kN) 1 0.00 支锚刚度 (MN/m) 221.33 锚固体 直径(mm) --- 工况 号 2～ 锚固力 调整系数 --- 材料抗力 (kN) 1229.62 材料抗力 调整系数 1.00 支锚类型 内撑 水平间距 (m) 1.000 竖向间距 (m) 2.000 入射角 (°) --- 总长 (m) --- 锚固段 长度(m) --- 1

---------------------------------------------------------------------- [ 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:

水土 合算 合算 合算 分算 分算 水压力 调整系数 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000

外侧土压力 外侧土压力 内侧土压力 内侧土压力 调整系数1 调整系数2 调整系数 最大值(kPa) 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 10000.000 10000.000 10000.000 10000.000 10000.000 层号 土类 名称 1 2 3 4 5 素填土 粘性土 粘性土 细砂 圆砾

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/0oxo.html