XII基坑排樁支護設計計算案例目錄TOC\o"1-3"\h\u10076基坑排樁支護設計計算案例 -1-274541.1支護參數設計計算參數與方法 -1-49341.2排樁支護計算內容原理 -2-6611.3排樁支護結構設計計算 -5-1.1支護參數設計計算參數與方法1.1.1巖土計算參數根據本工程巖土工程勘察資料，各土層的設計計算參數如表5-1表5-1各土層物理參數指標地層承載力特征值壓縮模量天然重度黏聚力標準值內摩擦角標準值天然單軸抗壓強度標準值耕表土①層40(3.0)(18.0)(8)(5)素填土②層50(3.0)(18.5)(10)(10)全風化泥質粉砂巖③-1層26010.5519.737.5(快剪)21.43(快剪)33.3（三軸UU）11.68（三軸UU）全風化泥巖④-1層24011.119.956.9(快剪)19.2(快剪)41.4（三軸UU）16.3（三軸UU）強風化泥質粉砂巖③-2層32011.820.031.4(快剪)21.89(快剪)強風化泥巖④-2層30011.8820.152.5(快剪)20.27(快剪)34.6（三軸UU）16.81（三軸UU）中風化泥巖④-3層700（20*）（20.8）（55）（25）1.481.1.2計算方法支護結構設計計算采用理正深基坑7.0軟件，按照《建筑基坑支護技術規程》（JGJ120-2012）[9]、《建筑邊坡工程技術規范》[10]（GB50330-2013）中的有關規定，土壓力計算采用朗肯土壓力理論，土壓力計算模型計算擬采用彈性地基梁m法，支護結構內力計算采用增量法，對雜填土、黏土、粉土采用水土合算、圓礫采用水土分算。以下是這幾種方法的原理：朗肯土壓力理論：假設擋土墻墻背垂直光滑，土體是一個半無限體且可以延伸至無窮，土體均勻且各向同性。墻后的土體處于塑性極限平衡狀態，這時的抗剪強度參數c為0，根據極限平衡條件，計算土體內的主動土壓力和被動土壓力。彈性地基梁m法：彈性地基梁m法：彈性地基梁法將樁看作彈性地基上的地基梁，根據文克爾提出的假設地基表面任一點的沉降與該點單位面積上所受的壓力成正比求解樁身內力的方法，此法可以考慮到樁與土的變形協調以及平衡條件。m法即是地基反力系數沿深度按線性規律增大的計算方法。增量法：是一種考慮開挖過程，貼近邊開挖邊施工支撐的實際施工方法的支護結構內力計算方法。1.2排樁支護計算內容原理根據《建筑基坑支護技術規程》[9]（JGJ120-2012），排樁支護設計通過上述計算方法建立彈性地基模型，再采用朗肯土壓力理論計算出排樁的土壓力，然后運用結構力學、材料力學知識對支護結構進行受力分析，過程中對支護結構進行抗傾覆穩定性驗算、整體穩定性驗算、嵌固深度構造驗算、突涌穩定性計算等，具體計算內容詳見下文敘述。1.2.1土壓力計算（1）水平荷載求作用在排樁支護上的水平荷載可根據《建筑基坑支護技術規程》[9]第3.4.2條所給公式計算所得，即：地下水位以上以及水土合算的情況土壓力計算：(5-1)(5-2)（2）豎向荷載根據《建筑基坑支護技術規程》第3.4.5條的有關規定，土中豎向應力標準值計算如下：1.2.2地下水計算靜止地下水的水壓力計算可通過《建筑基坑支護技術規程》[9]第3.4.4條所給公式計算所得，即：1.2.3嵌固深度驗算懸臂式支擋結構的嵌固深度應滿足《建筑基坑支護技術規程》[9]第4.2.1條、第4.2.3條的有關規定，具體條件如下：抗傾覆穩定性驗算(5-3)上述公式還有以下形式：(5-4)本設計中的抗傾覆穩定性計算內容采用式5-4的公式進行計算。整體滑動穩定性驗算；(5-5)1.2.4內力計算排樁支護結構的內力計算可采用全量法和增量法兩種計算方法，全量法考慮一次加載，可能會忽略加載過程中結構的內力和變形變化，更適用于一次施工的工程，本工程采用分段施工，分序施工，宜采用增量法進行內力計算。增量法考慮開挖過程，貼近邊開挖邊施工支撐的施工方法。采用增量法計算時，外荷載為從上一階段施工到現階段時所產生的荷載增量，所求得的支護結構的位移與內力相當于前一階段施工完成后的增量，當剛度不發生變化時，與前一施工階段完成后的內力及位移進行疊加，可以計算出當前施工階段完成后支護結構的實際總內力與總位移，重復操作即可得到最終結構的總內力及位移。1.2.5配筋計算根據《基坑支護規程》中附錄B有關內容，擬采用的圓形截面排樁配筋計算應符合以下規定。（1）沿周邊均勻配置縱向鋼筋的支護樁(5-6)(5-7)(5-8)圖5-1沿周邊均勻配置縱向鋼筋的支護樁計算示意圖1—混凝土受壓區（2）沿受拉區和受壓區周邊局部均勻配置縱向鋼筋的支護樁(5-9)(5-10)(5-11)(5-12)根據《混凝土結構設計規范》[11]（GB50010-2010）第6.2.6條、第6.2.10條有關規定，應滿足以下條件：圖5-2沿受拉區和受壓區周邊局部均勻配置縱向鋼筋的支護樁計算示意圖1——構造鋼筋2——混凝土受壓區1.3排樁支護結構設計計算1.3.1計算圖示按照場地的地質狀況、周邊環境安全的重要程度等確定基坑支護等級為二級，選取4-4剖面中的ZK33分析，基坑深度為10.4m，采用排樁支護形式，樁直徑1.5m，樁間距2.0m，計算圖示如下圖5-3所示。圖5-3排樁支護示意圖1.3.2計算信息計算基本信息如下表5-2所示：表5-2計算基本信息規范與規程《建筑基坑支護技術規程》JGJ120-2012內力計算方法增量法支護結構安全等級二級支護結構重要性系數γ01.00基坑深度H(m)10.400嵌固深度(m)8.600樁頂標高(m)-2.000樁材料類型鋼筋混凝土混凝土強度等級C30樁截面類型圓形樁直徑(m)1.500樁間距(m)2.000有無冠梁有冠梁寬度(m)1.700冠梁高度(m)1.400水平側向剛度(MN/m)0.100放坡級數1超載信息超載類型超載值作用深度作用寬度距坑邊距形式長度序號(kPa,kN/m)(m)(m)(m)(m)111.000土層分布層號土類名稱層厚重度浮重度粘聚力內摩擦角(m)(kN/m3)(kN/m3)(kPa)(度)1素填土1.8018.510.0010.002粘性土2.6019.940.0011.003粘性土6.6019.730.0011.004強風化巖1.0020.150.0020.005中風化巖50.0020.810.851.0021.001.3.3ZK33計算結果根據以上計算信息，結合土層信息采用理正軟件計算，可得到內力圖如5-4所示：圖5-4內力位移圖采用彈性法進行內力計算，計算結果如下：基坑內側：；基坑外側：；支護結構：，。具體包絡圖如5-5所示圖5-5內力位移包絡圖地表沉降選擇最不利的條件下，算出的地表最大沉降量為46mm<50mm（基坑等級為二級），滿足設計規范要求。圖5-6地表沉降圖1.3.4配筋計算結果表5-3配筋計算信息表樁是否均勻配筋是混凝土保護層厚度(mm)50樁的縱筋級別HRB400樁的螺旋箍筋級別HPB300樁的螺旋箍筋間距(mm)150彎矩折減系數0.85剪力折減系數1.00荷載分項系數1.25配筋分段數一段各分段長度(m)17.001、內力計算表5-4內力計算表內力類型彈性法計算值經典法計算值內力設計值內力實用值基坑內側最大彎矩(kN.m)8.240.008.768.76基坑外側最大彎矩(kN.m)2417.222203.612568.302568.30最大剪力(kN)629.82572.56787.28787.282、配筋結果表5-5配筋計算表選筋類型級別鋼筋實配值實配(計算)面積(mm2或mm2/m)縱筋HRB40030D2211404(11395)箍筋HPB300A12@1301740(1678)加強箍筋HRB400D18@20002541.3.5嵌固深度驗算（1）抗傾覆穩定性驗算抗傾覆（對支護底取矩）穩定性驗算：(5-13)（2）整體穩定性驗算圖5-7整體穩定驗算圖計算方法：瑞典條分法；應力狀態：有效應力法；’條分法中的土條寬度:1.00m；滑裂面數據整體穩定安全系數Ks=2.765，滿足要求圓弧半徑(m)R=20.670；圓心坐標X(m)X=-1.115；圓心坐標Y(m)Y=11.904；整體穩定性安全系數，滿足規范要求。（3）抗隆起驗算圖5-8抗隆起計算簡圖1)從支護底部開始，逐層驗算抗隆起穩定性，結果如下：(5-14)(5-15)(5-16)支護底部，驗算抗隆起： ，滿足抗隆起穩定性要求。嵌固深度計算過程：1)嵌固深度構造要求：由