基坑计算书

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普陀至开化公路舟山朱家尖段公路工程

人行地道

深基坑支护计算书

上海伍旺建设发展有限公司

2017年3月

0

1 计算依据

《钢结构设计规范》（GB 50017-2003） 《建筑桩基技术规范》（JGJ 094-2008） 《建筑基坑支护技术规程》（JGJ 120-2012） 《浙江省基坑工程技术规程》（DB33/T 1096-2014） 《基坑工程手册》（第二版）

2 结构设计

2.1 结构概况

梯道基坑开挖深度1～5.6m，主通道基坑开挖深度5.3～5.6m，电梯井位置开挖深度约6m，集水坑位置开挖深度约7.3m，根据周边环境对基坑变形的敏感程度和基坑工程对周围环境可能造成的危害程度，基坑安全等级定位二级（梯道局部为三级。）

基坑支护采用“放坡+拉森钢板桩”支护形式，首先基坑顶部按照1:1.5放坡开挖至标高0.0m，然后采用SP-Ⅳ型拉森钢板桩支护（加围檩支撑），并根据不同的基坑深度，采用不同的桩长：

梯道基坑深度1～4.5m：采用9m桩长，不设支撑；梯道基坑深度4.5～5.6m：采用12m桩长，设一道支撑，水平间距4m；主通道基坑深度5.3～5.6m：采用12m桩长，设一道支撑，水平间距5m；电梯井基坑深度6m：采用15m桩长，设一道支撑，水平间距5m；集水坑基坑深度7.3m：采用18m桩进行局部加强，设一道支撑，水平间距5m

支撑均设于标高-1.0m处（即桩顶以下1m处），围檩采用单拼型钢HW400，支撑采用Ф609*16钢管。

基坑支护结构详见附图。

2.2 基本参数

2.2.1 钢板桩及型钢参数

SP-IV 型拉森钢板桩参数如下：

表 2-2.1 钢板桩截面特性参数表

1

截面尺寸 宽 侧厚 壁厚 型号 B mm SP-Ⅳ H mm t mm 截面积 A cm 2单根钢板桩 重量 G kg/m 惯性矩 Ix cm 4每延米钢板桩 抵抗矩 Wx cm 3截面积 A 2重量 G 惯性矩 I 抵抗矩 W 3cm/m kg/m cm4/m cm/m 190 38600 2270 400 170 15.5 96.99 76.1 4670 362 242.5 H型钢400×400×13×21截面参数：

截面积A=21950mm2，截面模量W=3345000mm3，惯性矩I=669000000mm4 面积矩S=1842993mm3，腹板厚度t=13mm，回转半径i=101mm 钢管609×16截面参数：

截面积A=29807mm2，截面模量W=4305986mm3，惯性矩I=1311173005mm4 面积矩S=2813874mm3，壁厚t=16mm，回转半径i=209.7mm 2.2.2 地质参数

基坑土层参数见下表： 编号 土层名称 层厚 重度 粘聚力 内摩擦角 （m） (kN/m3) (kPa) (度) ①1 粉质黏土 2 19.0 27.00 16.30 ②2 淤泥质黏土 3.4 17.3 12.60 8.70 ③2 淤泥质黏土 10 17.3 12.80 8.70 ③3 粉质黏土 3 19.8 39.50 16.00 ④1 粉质黏土 3 19.0 26.20 13.60 ④2 粉质黏土 3 19.7 40.10 16.30

2

3 结构计算

3.1 深度小于4.5m基坑支护

基坑深度小于4.5m时，采用9m长拉森钢板桩悬臂支护。 计算简图如下：

---------------------------------------------------------------------- [ 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 ├每延米板桩截面面积A(cm2) ├每延米板桩壁惯性矩I(cm4) └每延米板桩抗弯模量W(cm3) └抗弯f(Mpa) 有无冠梁 防水帷幕 放坡级数 超载个数 支护结构上的水平集中力

3

《建筑基坑支护技术规程》 JGJ 120-2012 增量法 三级 0.90 4.500 5.700 -1.200 钢板桩 242.50 38600.00 2270.00 215 无 无 1 1 0 ---------------------------------------------------------------------- [ 放坡信息 ]

---------------------------------------------------------------------- 坡号 1 台宽(m) 3.000 坡高(m) 1.200 坡度系数 1.500

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

---------------------------------------------------------------------- 超载 类型 序号 1 超载值 (kPa,kN/m) 作用深度 (m) 0.000 作用宽度 (m) 5.000 距坑边距 (m) 5.000 形式 条形 长度 (m) --- 20.000

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

---------------------------------------------------------------------- 水平力 序号 作用类型 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) 弹性计算方法按土层指定 内力计算时坑外土压力计算方法 6 5.000 ㄨ 主动 坑内加固土 外侧水位深度(m) 弹性法计算方法 是 0.400 m法

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

---------------------------------------------------------------------- 层号 土类名称 1 2 3 4 5 6 层号 黏聚力 水下(kPa) 1 27.00 内摩擦角 水下(度) 16.30 水土 合算 计算方法 m法 m,c,K值 6.38 不排水抗剪 强度(kPa) --- 4

粉质粘土 层厚 (m) 2.00 重度 3(kN/m) 19.0 17.3 17.3 19.8 19.0 19.7 浮重度 3(kN/m) 9.0 7.3 7.3 9.8 9.0 9.7 黏聚力 (kPa) 27.00 12.60 --- --- --- --- 内摩擦角 与锚固体摩 (度) 擦阻力(kPa) 16.30 8.70 --- --- --- --- 30.0 30.0 30.0 30.0 30.0 30.0 淤泥质粘土 3.40 淤泥质黏土 10.00 粉质粘土 粉质粘土 粉质粘土 3.00 3.00 3.00

2 3 4 5 6 12.60 12.80 39.50 26.20 40.10 8.70 8.70 16.00 13.60 16.30 合算 合算 合算 合算 合算 m法 m法 m法 m法 m法 1.90 1.92 7.47 4.96 7.69 --- --- --- --- ---

---------------------------------------------------------------------- [ 加固土参数 ]

---------------------------------------------------------------------- 土类名称 人工加固土 土类名称 人工加固土 黏聚力 水下(kPa) 30.000 内摩擦角 水下(度) 30.000 计算方法 m,C,K值 m法 18.000 抗剪强度 (kPa) 50.00 宽度 (m) 6.0 层厚 (m) 3.000 重度 (kN/m3) 18.500 浮重度 (kN/m3) 8.500 黏聚力 (kPa) 40.000 内摩擦角 (度) 40.000

---------------------------------------------------------------------- [ 土压力模型及系数调整 ]

---------------------------------------------------------------------- 弹性法土压力模型:

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 1.000 1.000 1.000 10000.000 10000.000 10000.000 10000.000 10000.000 10000.000 层号 土类 名称 1 2 3 4 5 6 粉质粘土 水土 水压力 调整系数 合算 --- 淤泥质粘土 合算 --- 淤泥质黏土 合算 --- 粉质粘土 粉质粘土 粉质粘土 合算 --- 合算 --- 合算 ---

---------------------------------------------------------------------- [ 工况信息 ]

---------------------------------------------------------------------- 工况 号

工况 类型 深度 (m) 支锚 道号 5

1 开挖 4.500 ---

---------------------------------------------------------------------- [ 设计参数 ]

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

整体稳定计算方法 稳定计算采用应力状态 条分法中的土条宽度(m) 刚度折减系数K 瑞典条分法 总应力法 0.40 0.850

---------------------------------------------------------------------- [ 设计结果 ]

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

---------------------------------------------------------------------- [ 结构计算 ]

---------------------------------------------------------------------- 各工况：

内力位移包络图：

6

地表沉降图：

---------------------------------------------------------------------- [ 截面计算 ]

---------------------------------------------------------------------- [ 截面参数 ] 弯矩折减系数 剪力折减系数 荷载分项系数

[ 内力取值 ] 段 内力类型 号

0.85 1.00 1.25 弹性法 计算值 经典法 计算值 内力 设计值 内力 实用值 7

1 基坑内侧最大弯矩(kN.m) 基坑外侧最大弯矩(kN.m) 最大剪力(kN) 0.00 66.17 40.54 0.00 13.42 25.65 0.00 63.28 45.60 0.00 63.28 45.60

[ 截面验算 ]

基坑内侧抗弯验算(不考虑轴力) σnei = Mn / Wx

-6

= 0.000/(2270.000*10)

= 0.000(MPa) < f = 215.000(MPa) 满足

基坑外侧抗弯验算(不考虑轴力) σwai = Mw / Wx

-6

= 63.279/(2270.000*10)

= 27.876(MPa) < f = 215.000(MPa) 满足

式中:

σwai———基坑外侧最大弯矩处的正应力(Mpa); σnei———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 ———基坑内侧最大弯矩设计值(kN.m);

3

Wx ———钢材对x轴的净截面模量(m); f ———钢材的抗弯强度设计值(Mpa);

---------------------------------------------------------------------- [ 整体稳定验算 ]

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

8

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

圆弧半径(m) R = 9.760 圆心坐标X(m) X = -0.349 圆心坐标Y(m) Y = 4.031

整体稳定安全系数 Ks = 1.467 > 1.25, 满足规范要求。

---------------------------------------------------------------------- [ 抗倾覆稳定性验算 ]

---------------------------------------------------------------------- 抗倾覆(对支护底取矩)稳定性验算:

Kov?MpMa 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。

工况1：

Kov = 2.290 >= 1.150, 满足规范要求。 ----------------------------------------------

---------------------------------------------------------------------- [ 抗隆起验算 ]

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

2897.723Kov?1265.565 9

1) 从支护底部开始，逐层验算抗隆起稳定性，结果如下：

K

s??m2ldNq?cNc?m1?h?ldo??q0??Kb 2

??Nq?tan 45?2??e?tan? tan?

支护底部，验算抗隆起：

Ks=(17.932×5.700×2.194+12.800×7.801)/(17.451×(3.300+5.700)+23.908)=1.791 Ks = 1.791 ≥ 1.400，抗隆起稳定性满足。 深度15.400处，验算抗隆起：

Ks=(17.630×10.900×4.335+39.500×11.631)/(17.396×(3.300+10.900)+23.908)=4.771

Ks = 4.771 ≥ 1.400，抗隆起稳定性满足。 深度18.400处，验算抗隆起。

Ks = 3.434 ≥ 1.400，抗隆起稳定性满足。

10

Nc??Nq?1?1 深度21.400处，验算抗隆起。

Ks = 4.780 ≥ 1.400，抗隆起稳定性满足。

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

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

K??2ld?0.8D1??'?h?w

其中:

K———流土稳定性计算安全系数；

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 安全系数分别取值1.60、1.50、1.40； 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*5.70 + 0.80*4.10)*8.68/4.60*10.00 K = 2.769 >= 1.40, 满足规范要求。

---------------------------------------------------------------------- [ 嵌固深度构造验算 ]

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

11

?Kf 根据公式: 嵌固构造深度=嵌固构造深度系数×基坑深度 =0.800×4.500=3.600m 嵌固深度采用值5.700m >= 3.600m,满足构造要求。

3.2 深度4.5～5.6m基坑支护

基坑深度4.5～5.6m时，采用12m拉森钢板桩支护，设一道支撑。 计算简图如下：

---------------------------------------------------------------------- [ 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 ├每延米板桩截面面积A(cm2) ├每延米板桩壁惯性矩I(cm4) └每延米板桩抗弯模量W(cm3) └抗弯f(Mpa) 有无冠梁 防水帷幕

《建筑基坑支护技术规程》 JGJ 120-2012 增量法 二级 1.00 5.600 7.600 -1.200 钢板桩 242.50 38600.00 2270.00 215 无 无 12

放坡级数 超载个数 支护结构上的水平集中力 1 1 0

---------------------------------------------------------------------- [ 放坡信息 ]

---------------------------------------------------------------------- 坡号 1 台宽(m) 3.000 坡高(m) 1.200 坡度系数 1.500

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

---------------------------------------------------------------------- 超载 类型 序号 1 超载值 (kPa,kN/m) 作用深度 (m) 0.000 作用宽度 (m) 5.000 距坑边距 (m) 5.000 形式 条形 长度 (m) --- 20.000

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

---------------------------------------------------------------------- 水平力 序号 作用类型 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 内力计算时坑外土压力计算方法 6 6.100 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 是 0.400 0.500 m法

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

---------------------------------------------------------------------- 层号 土类名称 1 2 3 4 5 粉质粘土 层厚 (m) 2.00 重度 3(kN/m) 19.0 17.3 17.3 19.8 19.0 浮重度 3(kN/m) 9.0 7.3 7.3 9.8 9.0 黏聚力 (kPa) 27.00 12.60 12.80 --- --- 内摩擦角 与锚固体摩 (度) 擦阻力(kPa) 16.30 8.70 8.70 --- --- 30.0 30.0 30.0 30.0 30.0 13

淤泥质粘土 3.40 淤泥质粘土 10.00 粉质粘土 粉质粘土 3.00 3.00 6 粉质粘土 3.00 19.7 9.7 水土 合算 合算 合算 合算 合算 合算 --- 计算方法 m法 m法 m法 m法 m法 m法 --- m,c,K值 6.38 1.90 1.92 7.47 4.96 7.69 30.0 不排水抗剪 强度(kPa) --- --- --- --- --- --- 层号 黏聚力 水下(kPa) 1 2 3 4 5 6 27.00 12.60 12.80 39.50 26.20 40.10 内摩擦角 水下(度) 16.30 8.70 8.70 16.00 13.60 16.30

---------------------------------------------------------------------- [ 加固土参数 ]

---------------------------------------------------------------------- 土类名称 人工加固土

土类名称 人工加固土 黏聚力 水下(kPa) 30.000 内摩擦角 水下(度) 30.000 计算方法 m,C,K值 m法 18.000 抗剪强度 (kPa) 50.00 宽度 (m) 6.0 层厚 (m) 3.000 重度 (kN/m3) 18.500 浮重度 (kN/m3) 8.500 黏聚力 (kPa) 40.000 内摩擦角 (度) 40.000

---------------------------------------------------------------------- [ 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) 910.25 锚固体 直径(mm) --- 工况 号 2～ 锚固力 调整系数 --- 材料抗力 (kN) 6408.59 材料抗力 调整系数 0.84 支锚类型 内撑 水平间距 (m) 3.000 竖向间距 (m) 2.200 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:

14

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 1.000 1.000 1.000 10000.000 10000.000 10000.000 10000.000 10000.000 10000.000 层号 土类 名称 1 2 3 4 5 6 粉质粘土 水土 水压力 调整系数 合算 --- 淤泥质粘土 合算 --- 淤泥质粘土 合算 --- 粉质粘土 粉质粘土 粉质粘土 合算 --- 合算 --- 合算 ---

---------------------------------------------------------------------- [ 工况信息 ]

---------------------------------------------------------------------- 工况 号 1 2 3 工况 类型 开挖 加撑 开挖 深度 (m) 2.700 --- 5.600 支锚 道号 --- 1.内撑 ---

---------------------------------------------------------------------- [ 设计参数 ]

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

整体稳定计算方法 稳定计算采用应力状态 稳定计算是否考虑内支撑 条分法中的土条宽度(m) 刚度折减系数K 考虑圆弧滑动模式的抗隆起稳定 对支护底取矩倾覆稳定 以最下道支锚为轴心的倾覆稳定 瑞典条分法 总应力法 √ 0.40 0.850 √ √ √

---------------------------------------------------------------------- [ 设计结果 ]

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

15

---------------------------------------------------------------------- [ 结构计算 ]

---------------------------------------------------------------------- 各工况：

16

内力位移包络图：

地表沉降图：

17

---------------------------------------------------------------------- [ 截面计算 ]

---------------------------------------------------------------------- [ 截面参数 ] 弯矩折减系数 剪力折减系数 荷载分项系数

[ 内力取值 ] 段 内力类型 号 1 基坑内侧最大弯矩(kN.m) 基坑外侧最大弯矩(kN.m) 最大剪力(kN) 弹性法 计算值 74.11 58.12 65.31 经典法 计算值 36.19 15.91 63.20 内力 设计值 78.74 61.75 81.64 内力 实用值 78.74 61.75 81.64 0.85 1.00 1.25

[ 截面验算 ]

基坑内侧抗弯验算(不考虑轴力) σnei = Mn / Wx

-6

= 78.742/(2270.000*10)

= 34.688(MPa) < f = 215.000(MPa) 满足

基坑外侧抗弯验算(不考虑轴力) σwai = Mw / Wx

-6

= 61.755/(2270.000*10)

= 27.205(MPa) < f = 215.000(MPa) 满足

式中:

18

σwai———基坑外侧最大弯矩处的正应力(Mpa); σnei———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 ———基坑内侧最大弯矩设计值(kN.m);

3

Wx ———钢材对x轴的净截面模量(m); f ———钢材的抗弯强度设计值(Mpa);

[ 围檩、支撑验算 ]

围檩采用H型钢400×400×21×13，型钢截面参数：

截面积A=21950mm，截面模量W=3345000mm，惯性矩I=669000000mm， 面积矩S=1842993mm，腹板厚度t=13mm，回转半径i=101mm 回弹模量E=2.15×10MPa

532

3

4

钢管609×16截面参数：

截面积A=29807mm2，截面模量W=4305986mm3，惯性矩I=1311173005mm4 面积矩S=2813874mm3，壁厚t=16mm，回转半径i=209.7mm

支撑计算长度L=11000mm,长细比λ=L/i=52.45，查《钢结构设计规范》得轴心受压稳定系数Φ=0.8445

由以上内力包络图可知，支反力为109.83KN，则： 支反力设计值为N=1.25×109.83=137.29KN

支撑水平间距为a=3.0m。则单根围檩上受到的水平荷载为 q=N/a=137.29/3=45.76KN/m 支撑稳定性验算：

σ= N /ΦA

=137.29*10/(0.8445×29807)

3

=5.45(MPa) < f = 215.000(MPa) 满足

围檩强度验算,按两跨连续梁简化计算，内力计算如下： 弯应力σw =0.125×ql/W

=0.125×45.76×3000/3345000

=15.39(MPa) < [σ] = 215.000(MPa) 满足

剪应力τ =0.625×qlS/（It）

=0.625×45.76×3000×1842993/(669000000×13) =18.18(MPa)< [τ] = 125.000(MPa) 满足

19

2

2

挠度f=0.521×ql/（100EI）

=0.521×45.76×3000/(100*215000×669000000) =0.13（mm）< l/250 = 12(mm) 满足

---------------------------------------------------------------------- [ 整体稳定验算 ]

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

4

4

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

圆弧半径(m) R = 10.014 圆心坐标X(m) X = -0.037 圆心坐标Y(m) Y = 0.205

整体稳定安全系数 Ks = 2.640 > 1.30, 满足规范要求。

---------------------------------------------------------------------- [ 抗倾覆稳定性验算 ]

---------------------------------------------------------------------- 抗倾覆(对支护底取矩)稳定性验算:

20

Kov?MpMa 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。

工况1：

序号 支锚类型 材料抗力(kN/m) 锚固力(kN/m) 1 内撑 0.000 ---

Kov?9883.658

3284.898 Kov = 3.009 >= 1.200, 满足规范要求。 工况2：

序号 支锚类型 材料抗力(kN/m) 锚固力(kN/m) 1 内撑 1804.018 ---

Kov?9883.658

3284.898 Kov = 9.050 >= 1.200, 满足规范要求。 工况3：

序号 支锚类型 材料抗力(kN/m) 锚固力(kN/m) 1 内撑 1804.018 ---

Kov?5068.447

3284.898 Kov = 7.584 >= 1.200, 满足规范要求。 ---------------------------------------------- 安全系数最小的工况号：工况1。

最小安全Kov = 3.009 >= 1.200, 满足规范要求。

抗倾覆(踢脚破坏)稳定性验算:

绕最下道支撑或锚拉点的抗倾覆稳定性验算,

多支点参考《建筑地基基础设计规范GB50007-2011》附录V

单支点参考《建筑基坑支护技术规程》 JGJ 120-2012 4.2.2节

K?MEpt? ?MEa ∑MEp——被动区抗倾覆作用力矩总和(kN.m/m); ∑MEa——主动区倾覆作用力矩总和(kN.m/m);

Kt——带支撑桩、墙式支护抗倾覆稳定安全系数，取Kt≥1.200。

21

工况1：

此工况不进行抗倾覆稳定性验算!

工况2：

Kt = 2.292 >= 1.200, 满足规范要求。 工况3：

Kt = 1.485 >= 1.200, 满足规范要求。 ---------------------------------------------- 安全系数最小的工况号：工况3。

最小安全Kt = 1.485 >= 1.200, 满足规范要求。

---------------------------------------------------------------------- [ 抗隆起验算 ]

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

9569.893Kt?6446.477 14774.996Kt?6446.477

22

1) 从支护底部开始，逐层验算抗隆起稳定性，结果如下：

K

s??m2ldNq?cNc?m1?h?ldo??q0??Kb 2

??Nq?tan 45?2??e?tan? tan?

支护底部，验算抗隆起：

Ks=(17.774×7.600×2.194+12.800×7.801)/(17.413×(4.400+7.600)+23.908)=1.701 Ks = 1.701 ≥ 1.600，抗隆起稳定性满足。 深度15.400处，验算抗隆起：

Ks=(17.667×9.800×4.335+39.500×11.631)/(17.396×(4.400+9.800)+23.908)=4.466

Ks = 4.466 ≥ 1.600，抗隆起稳定性满足。 深度18.400处，验算抗隆起。

Ks = 3.235 ≥ 1.600，抗隆起稳定性满足。 深度21.400处，验算抗隆起。

Ks = 4.561 ≥ 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：

23

Nc??Nq?1?1i Ks = 1.911 >= 1.900，满足规范要求。

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

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

??cili??qibi??Gi?cos???qibi??Gi?sin? itan?i??Kr

K??2ld?0.8D1??'?h?w

其中:

K———流土稳定性计算安全系数；

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 安全系数分别取值1.60、1.50、1.40； 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)；

24

?Kf

K = (2.00*7.60 + 0.80*5.20)*8.31/5.70*10.00 K = 2.822 >= 1.50, 满足规范要求。

---------------------------------------------------------------------- [ 嵌固深度构造验算 ]

---------------------------------------------------------------------- 根据公式: 嵌固构造深度=嵌固构造深度系数×基坑深度 =1.300×5.600=7.280m 嵌固深度采用值7.600m >= 7.280m,满足构造要求。

3.3 深度6m基坑支护

电梯井处基坑深度6m，采用15m拉森钢板桩支护，设一道支撑。 计算简图如下：

---------------------------------------------------------------------- [ 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)

《建筑基坑支护技术规程》 JGJ 120-2012 增量法 二级 1.00 6.000 25

嵌固深度(m) 墙顶标高(m) 连续墙类型 ├每延米板桩截面面积A(cm2) ├每延米板桩壁惯性矩I(cm4) └每延米板桩抗弯模量W(cm3) └抗弯f(Mpa) 有无冠梁 防水帷幕 放坡级数 超载个数 支护结构上的水平集中力 10.200 -1.200 钢板桩 242.50 38600.00 2270.00 215 无 无 1 1 0

---------------------------------------------------------------------- [ 放坡信息 ]

---------------------------------------------------------------------- 坡号 1 台宽(m) 3.000 坡高(m) 1.200 坡度系数 1.500

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

---------------------------------------------------------------------- 超载 类型 序号 1 超载值 (kPa,kN/m) 作用深度 (m) 0.000 作用宽度 (m) 5.000 距坑边距 (m) 5.000 形式 条形 长度 (m) --- 20.000

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

---------------------------------------------------------------------- 水平力 序号 作用类型 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 内力计算时坑外土压力计算方法 6 6.500 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 是 0.400 0.500 m法

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

26

---------------------------------------------------------------------- 层号 土类名称 1 2 3 4 5 6

层号 黏聚力 水下(kPa) 1 2 3 4 5 6 27.00 12.60 12.80 39.50 26.20 40.10 内摩擦角 水下(度) 16.30 8.70 8.70 16.00 13.60 16.30 水土 合算 合算 合算 合算 合算 合算 计算方法 m法 m法 m法 m法 m法 m法 m,c,K值 6.38 1.90 1.92 7.47 4.96 7.69 不排水抗剪 强度(kPa) --- --- --- --- --- --- 粉质粘土 层厚 (m) 2.00 重度 3(kN/m) 19.0 17.3 17.3 19.8 19.0 19.7 浮重度 3(kN/m) 9.0 7.3 7.3 9.8 9.0 9.7 黏聚力 (kPa) 27.00 12.60 12.80 --- --- --- 内摩擦角 与锚固体摩 (度) 擦阻力(kPa) 16.30 8.70 8.70 --- --- --- 30.0 30.0 30.0 30.0 30.0 30.0 淤泥质粘土 3.40 淤泥质粘土 10.00 粉质粘土 粉质粘土 粉质粘土 3.00 3.00 3.00

---------------------------------------------------------------------- [ 加固土参数 ]

---------------------------------------------------------------------- 土类名称 人工加固土

土类名称 人工加固土 黏聚力 水下(kPa) 30.000 内摩擦角 水下(度) 30.000 计算方法 m,C,K值 m法 18.000 抗剪强度 (kPa) 50.00 宽度 (m) 6.0 层厚 (m) 3.000 重度 (kN/m3) 18.500 浮重度 (kN/m3) 8.500 黏聚力 (kPa) 40.000 内摩擦角 (度) 40.000

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

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

支锚 预加力 道号 (kN) 1

1 水平间距 (m) 3.000 支锚刚度 (MN/m) 910.25 竖向间距 (m) 2.200 锚固体 直径(mm) --- 工况 号 2～ 入射角 (°) --- 总长 (m) --- 锚固力 调整系数 --- 材料抗力 (kN) 6408.59 锚固段 长度(m) --- 材料抗力 调整系数 0.84 27

支锚类型 内撑 0.00

---------------------------------------------------------------------- [ 土压力模型及系数调整 ]

---------------------------------------------------------------------- 弹性法土压力模型:

水土 合算

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 1.000 1.000 1.000 10000.000 10000.000 10000.000 10000.000 10000.000 10000.000 层号 土类 名称 1 2 3 4 5 6 粉质粘土 水压力 调整系数 --- --- --- --- --- --- 淤泥质粘土 合算 淤泥质粘土 合算 粉质粘土 粉质粘土 粉质粘土 合算 合算 合算

---------------------------------------------------------------------- [ 工况信息 ]

---------------------------------------------------------------------- 工况 号 1 2 3 工况 类型 开挖 加撑 开挖 深度 (m) 2.700 --- 6.000 支锚 道号 --- 1.内撑 ---

---------------------------------------------------------------------- [ 设计参数 ]

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

整体稳定计算方法 稳定计算采用应力状态 稳定计算是否考虑内支撑 条分法中的土条宽度(m) 刚度折减系数K 考虑圆弧滑动模式的抗隆起稳定 对支护底取矩倾覆稳定 以最下道支锚为轴心的倾覆稳定

瑞典条分法 总应力法 √ 0.40 0.850 √ √ √ 28

---------------------------------------------------------------------- [ 设计结果 ]

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

---------------------------------------------------------------------- [ 结构计算 ]

---------------------------------------------------------------------- 各工况：

29

内力位移包络图：

地表沉降图：

30

---------------------------------------------------------------------- [ 截面计算 ]

---------------------------------------------------------------------- [ 截面参数 ] 弯矩折减系数 剪力折减系数 荷载分项系数

[ 内力取值 ] 段 内力类型 号 1 基坑内侧最大弯矩(kN.m) 基坑外侧最大弯矩(kN.m) 最大剪力(kN) 弹性法 计算值 94.20 75.42 82.63 经典法 计算值 54.22 25.77 79.47 内力 设计值 100.08 80.13 103.28 内力 实用值 100.08 80.13 103.28 0.85 1.00 1.25

[ 截面验算 ]

基坑内侧抗弯验算(不考虑轴力) σnei = Mn / Wx

-6

= 100.085/(2270.000*10)

= 44.090(MPa) < f = 215.000(MPa) 满足

基坑外侧抗弯验算(不考虑轴力) σwai = Mw / Wx

-6

= 80.131/(2270.000*10)

= 35.300(MPa) < f = 215.000(MPa) 满足

式中:

31

σwai———基坑外侧最大弯矩处的正应力(Mpa); σnei———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 ———基坑内侧最大弯矩设计值(kN.m);

3

Wx ———钢材对x轴的净截面模量(m); f ———钢材的抗弯强度设计值(Mpa);

[ 围檩、支撑验算 ]

围檩采用H型钢400×400×21×13，型钢截面参数：

截面积A=21950mm，截面模量W=3345000mm，惯性矩I=669000000mm， 面积矩S=1842993mm，腹板厚度t=13mm，回转半径i=101mm 回弹模量E=2.15×10MPa

532

3

4

钢管609×16截面参数：

截面积A=29807mm2，截面模量W=4305986mm3，惯性矩I=1311173005mm4 面积矩S=2813874mm3，壁厚t=16mm，回转半径i=209.7mm

支撑计算长度L=11000mm,长细比λ=L/i=52.45，查《钢结构设计规范》得轴心受压稳定系数Φ=0.8445

由以上内力包络图可知，支反力为133.00KN，则： 支反力设计值为N=1.25×133.0=166.25KN

支撑水平间距为a=3.0m。则单根围檩上受到的水平荷载为 q=N/a=166.25/3=55.42KN/m 支撑稳定性验算：

σ= N /ΦA

=166.25*10/(0.8445×29807)

3

=6.60(MPa) < f = 215.000(MPa) 满足

围檩强度验算,按两跨连续梁简化计算，内力计算如下： 弯应力σw =0.125×ql/W

=0.125×55.42×3000/3345000

=18.64(MPa) < [σ] = 215.000(MPa) 满足

剪应力τ =0.625×qlS/（It）

=0.625×55.42×3000×1842993/(669000000×13) =22.02(MPa)< [τ] = 125.000(MPa) 满足

32

2

2

挠度f=0.521×ql/（100EI）

=0.521×55.42×3000/(100×215000×669000000) =0.16（mm）< l/250 = 12(mm) 满足

---------------------------------------------------------------------- [ 整体稳定验算 ]

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

4

4

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

圆弧半径(m) R = 11.039 圆心坐标X(m) X = -0.345 圆心坐标Y(m) Y = 0.814

整体稳定安全系数 Ks = 3.151 > 1.30, 满足规范要求。

---------------------------------------------------------------------- [ 抗倾覆稳定性验算 ]

---------------------------------------------------------------------- 抗倾覆(对支护底取矩)稳定性验算:

33

Kov?MpMa 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。

工况1：

序号 支锚类型 材料抗力(kN/m) 锚固力(kN/m) 1 内撑 0.000 ---

Kov?18070.020

6661.243 Kov = 2.713 >= 1.200, 满足规范要求。 工况2：

序号 支锚类型 材料抗力(kN/m) 锚固力(kN/m) 1 内撑 1804.018 ---

Kov?18070.020

6661.243 Kov = 6.504 >= 1.200, 满足规范要求。 工况3：

序号 支锚类型 材料抗力(kN/m) 锚固力(kN/m) 1 内撑 1804.018 ---

Kov?9363.745

6661.243 Kov = 5.197 >= 1.200, 满足规范要求。 ---------------------------------------------- 安全系数最小的工况号：工况1。

最小安全Kov = 2.713 >= 1.200, 满足规范要求。

抗倾覆(踢脚破坏)稳定性验算:

绕最下道支撑或锚拉点的抗倾覆稳定性验算,

多支点参考《建筑地基基础设计规范GB50007-2011》附录V

单支点参考《建筑基坑支护技术规程》 JGJ 120-2012 4.2.2节

MKt??Ep ?MEa ∑MEp——被动区抗倾覆作用力矩总和(kN.m/m); ∑MEa——主动区倾覆作用力矩总和(kN.m/m);

Kt——带支撑桩、墙式支护抗倾覆稳定安全系数，取Kt≥1.200。

34

工况1：

此工况不进行抗倾覆稳定性验算!

工况2：

Kt = 2.406 >= 1.200, 满足规范要求。 工况3：

Kt = 1.643 >= 1.200, 满足规范要求。 ---------------------------------------------- 安全系数最小的工况号：工况3。

最小安全Kt = 1.643 >= 1.200, 满足规范要求。

---------------------------------------------------------------------- [ 抗隆起验算 ]

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

19776.627Kt?12035.133 28951.724Kt?12035.133

35

1) 从支护底部开始，逐层验算抗隆起稳定性，结果如下：

K

s??m2ldNq?cNc?m1?h?ldo??q0??Kb 2

??Nq?tan 45?2??e?tan? tan?

支护底部，验算抗隆起：

Ks=(17.849×10.200×4.335+39.500×11.631)/(17.524×(4.800+10.200)+23.908)=4.354

Ks = 4.354 ≥ 1.600，抗隆起稳定性满足。 深度18.400处，验算抗隆起：

Ks=(18.195×12.400×3.453+26.200×10.140)/(17.815×(4.800+12.400)+23.908)=3.163

Ks = 3.163 ≥ 1.600，抗隆起稳定性满足。 深度21.400处，验算抗隆起。

Ks = 4.481 ≥ 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：

Nc??Nq?1?136

i Ks = 2.005 ≥ 1.900，坑底抗隆起稳定性满足。

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

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

??cili??qibi??Gi?cos???qibi??Gi?sin? itan?i??Kr

K??2ld?0.8D1??'?h?w?Kf

其中:

K———流土稳定性计算安全系数；

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 安全系数分别取值1.60、1.50、1.40；

37

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*10.20 + 0.80*5.60)*8.25/6.10*10.00 K = 3.363 >= 1.50, 满足规范要求。

---------------------------------------------------------------------- [ 嵌固深度构造验算 ]

---------------------------------------------------------------------- 根据公式: 嵌固构造深度=嵌固构造深度系数×基坑深度 =1.300×6.000=7.800m 嵌固深度采用值10.200m >= 7.800m,满足构造要求。

3.4 深度7.3m基坑支护

集水坑处深度7.3m，局部采用18m拉森钢板桩支护，设一道支撑。 计算简图如下：

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

38

[ 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 ├每延米板桩截面面积A(cm2) ├每延米板桩壁惯性矩I(cm4) └每延米板桩抗弯模量W(cm3) └抗弯f(Mpa) 有无冠梁 防水帷幕 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 7.300 11.900 -1.200 钢板桩 242.50 38600.00 2270.00 215 无 无 1 1 0

---------------------------------------------------------------------- [ 放坡信息 ]

---------------------------------------------------------------------- 坡号 1 台宽(m) 3.000 坡高(m) 1.200 坡度系数 1.500

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

---------------------------------------------------------------------- 超载 类型 序号 1 超载值 (kPa,kN/m) 作用深度 (m) 0.000 作用宽度 (m) 5.000 距坑边距 (m) 5.000 形式 条形 长度 (m) --- 20.000

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

---------------------------------------------------------------------- 水平力 序号 作用类型 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 ]

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

39

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/ik6g.html