深基坑支護結構及降排水設計計算案例目錄TOC\o"1-3"\h\u26039深基坑支護結構及降排水設計計算案例 15271.1土壓力計算參數確定 1322381.1.1地面荷載的確定 1181931.1.2計算參數的確定 2263881.1.3土壓力計算 5163051.2北側土釘墻支護結構設計 6192241.2.1坡面傾斜時的主動土壓力折減系數 6275471.2.2土釘軸向拉力調整系數 7313911.2.3單根土釘的軸向拉力標準值 745721.2.4單根土釘的極限抗拔承載力 8321181.2.5土釘桿體的受拉承載力 9276811.2.6滑動面以外部分的土釘長度 9315921.2.7錨桿長度 10114371.3東、西、南側排樁支護設計 11268181.3.1計算理論的確定 11156871.3.2土體壓力分析 12317671.3.3用等值梁法計算彎矩 14180441.3.3.1分段計算固端彎矩 14243181.3.3.2彎矩分配 17189031.3.3.3支座反力和軸力計算 20230061.3.3.4反力核算 21120371.3.4嵌固深度及排樁總長計算 22314961.3.5排樁配筋計算 22253501.3.5.1縱筋配置 22316601.3.5.2箍筋配置 25250341.4降排水設計 26310861.4.1概述 2615291.4.2方案選擇 2745161.4.3降排水設計 2760671.3.3.1基坑涌水量估算 2749951.3.3.2輕型井點降水設計 2867911.3.3.4輕型井點布置 301.1土壓力計算參數確定1.1.1地面荷載的確定基坑南部有城市道路，施工時基坑周圍有機械使用，鋼筋的堆放，但其地形總體較為平坦且人員活動較少。因此取上部荷載為20kPa。1.1.2計算參數的確定根據工程地質勘察報告中的地層巖性及分布特征，可將基坑工程開挖深度內涉及地層按其地層巖性及其物理力學指標大致劃分為四個大層，具體分布情況及其物理力學性質指標見下表：表1.1各地層的分布情況及其物理力學性質指標層號地層名稱層厚(m)重度(kN/m3)黏聚力(kPa)內摩擦角(°)壓縮模量(MPa-1)滲透系數(cm/s)地基承載力(kPa)1雜填土2.117.610.0101.41.5×10-4——2粉土2.718.415.0225.06×10--41203粉砂、細砂3.919.88.02617.53×10--31604細砂、中砂5.519.65.03225.51×10--22605中砂、細砂1320.15.034401×10--2320由于基坑開挖深度在12.3m以內，根據地下水位情況可知第一層水分布于第4層土中取埋深為10.0m，第二層水僅位于西半側少部區域且幾乎位于開挖深度以下可不進行計算，可采用水土合算的原則進行計算，水的重度取9.8。本工程場地平坦，土體上部底面超載20kPa，在影響范圍內無建筑物產生的側向荷載，且不考慮施工荷載及鄰近基礎工程施工的影響，假定支護墻面垂直光滑，故采用郎肯土壓力理論計算。計算方法：按朗肯理論計算主動與被動土壓力強度，其公式如下：（1.1）（1.2）式中、—朗肯主動與被動土壓力強度；—地面均勻荷載；—第層土的重度；—第層土的厚度；、—朗肯主動與被動土壓力系數；（1.3）（1.4）式中、—計算點土的抗剪強度指標（2）土層參數加權平均數由于各土層物理力學參數相差不大，故采用加權平均法計算土壓力，各加權平均參數計算為：平均容重：（論文）鄭州地鐵碧沙崗站基坑支護設計專業名稱：土木工程年級班級：土木本（1.5）平均抗剪強度指標：（1.6）（1.7）（3）土壓力系數主動土壓力系數：被動土壓力系數：（4）基坑頂底土壓力地面均布超載：；主動土壓力：坑頂：坑底：被動土壓力：坑頂：坑底：1.1.3土壓力計算（1）確定臨界深度，由得：（1.8）（2）各支點及坑底處的土壓力：O點：A點：B點：C點：D點：1.2北側土釘墻支護結構設計采用成孔注漿鋼筋土釘，成孔注漿型鋼筋土釘的構造設置如下∶1.取成孔直徑為100mm；2.土釘鋼筋選用HRB400鋼筋，鋼筋直徑取32mm；3.土釘水平間距取1.5m，豎向間距取1.5m；1.應沿土釘全長設置對中定位支架，其間距取1.5m～2.5m，土釘鋼筋保護層厚度不宜小于20mm；5.土釘孔注漿材料可采用水泥漿或水泥砂漿，其強度不宜低于20MPa。1.2.1坡面傾斜時的主動土壓力折減系數（1.9）式中—土釘墻坡面與水平面的夾角，按規程土釘墻的坡比不宜大于1：0.2，取坡角；—基坑底面以上各土層按厚度加權的等效內摩擦角平均值，由上可知。1.2.2土釘軸向拉力調整系數（1.10）（1.11）求得、、、、、、、式中—計算系數；—第層土釘至基坑頂面的垂直距離，取、、、、、、、；—基坑深度，；—作用在以、為邊長的面積內的主動土壓力標準值；—經驗系數，取；—土釘層數，取。1.2.3單根土釘的軸向拉力標準值（1.12）求得、、、、、、、式中—第層土釘的軸向拉力標準值；—第層土釘的傾角，取土釘傾角；—墻面傾斜時的主動土壓力折減系數，由上可知；

—第層土釘軸向拉力調整系數，由上可知、、、、、、、；

—第層土釘的主動土壓力強度標準值，由上可、、、、、、、—土釘的水平間距，取；—土釘的垂直間距，取。1.2.4單根土釘的極限抗拔承載力（1.13）可得、、、、、、、式中—土釘抗拔安全系數，取；—第層土釘的極限抗拔承載力標準值；—第層土釘的軸向拉力標準值，由上可知、、、、、、、。1.2.5土釘桿體的受拉承載力 （1.14）符合要求式中—第層土釘的軸向拉力設計值，取；—土釘桿體的抗拉強度設計值，查表知；一土釘桿體的截面面積，。1.2.6滑動面以外部分的土釘長度單根土釘的極限抗拔承載力標準值可按下式估算，但應通過規程附錄D規定的土釘抗拔試驗進行驗證：（1.15）故有可得、、、、、、、式中—第層土釘的錨固體直徑；對成孔注漿土釘,按成孔直徑計算，對打入鋼管土釘，按鋼管直徑計算；取；—第層土釘與第土層的極限粘結強度標準值；根據工程地質勘察報告，可取、、、、、、、；—第層土釘的極限抗拔承載力，由上可知、、、、、、、—第層土釘滑動面以外的部分在第土層中的長度。單根土釘的極限抗拔承載力標準值：1)對安全等級為三級的土釘墻，可按上式確定單根土釘的極限抗拔承載力。2)當按本條第（1?3）款確定的土釘極限抗拔承載力標準值大于時，應取。1.2.7錨桿長度（1.16）其中（1.17）可得、、、、、、、、、、、、、、式中—第層土釘滑動面以內部分在第土層中的長度；—第層土釘滑動面以外部分在第土層中的長度；直線滑動面與水平面的夾角取；其他符號含義同上。圖1.1土釘抗拔承載力計算1—土釘;2—噴射混凝土面層;3一滑動面

1.3東、西、南側排樁支護設計采用懸臂式混凝土灌注樁，支護樁的樁徑宜為600mm；排樁的中心距不宜大于樁直徑的2.0倍。采用混凝土灌注樁時，支護樁的樁身混凝土強度等級、鋼筋配置和混凝土保護層厚度應符合下列規定∶1.樁身混凝土強度等級選用C25；2.縱向受力鋼筋宜選用HRB400鋼筋，單樁的縱向受力鋼筋不宜少于8根，其凈間距不應小于60mm；支護樁頂部設置鋼筋混凝十構造冠梁時，縱向鋼筋伸入冠梁的長度宜取冠梁厚度；冠梁按結構受力構件設置時。1.3.1計算理論的確定本工程地質條件較為均勻，但開挖深度較深，為了減少支護樁的彎矩可以設置多層支撐。在進行結構內力計算時，按照分段等值梁法來計算擋土結構的彎矩和支撐力，并計算出樁墻的入土深度。分段等值梁法即對每一段開挖，將該段樁的上部支點和插入段土壓力零點之間的樁作為簡支梁進行計算，上一次算出的支點假定不變，作為外力計算下一段梁中的支點反力。這種方法考慮了施工時的實際情況。1.3.2土體壓力分析（1）土壓力零點（近似彎矩零點）基坑支護畢業設計本科畢業設計（論文）鄭州地鐵土壓力零點距離基坑底的距離，可根據凈土壓力零點處墻前被動土壓力強度與墻后主動土壓力強度相等的關系求得。因為反彎點確定困難較大，且結果都不太理想，參考已有案例將土壓力零點近似為彎矩零點。基坑支護畢業設計本科基底粉質砂土重度（1.18）（2）基坑支護簡圖基坑支護結構簡圖如圖所示，將點F近似看作為彎矩零點，看做地下支點無彎矩。將基坑支護圖簡化成為一連續梁，其荷載為水土壓力及地面荷載，如圖所示：圖1.2基坑支護結構計算簡圖先將基坑支護圖畫成為一連續梁，其荷載為水土壓力及地面荷載，如下圖所示：圖1.3連續梁結構計算簡圖1.3.3用等值梁法計算彎矩等值梁法的基本思想：找到基坑底面下連續墻彎矩為零的某一點，以該點假想為一個鉸，以假想較為板樁入土面點。一旦假想較的位置確定，即可將梁劃分為兩段，上段相當于多跨連續梁，下段為一次超定靜梁。1.3.3.1分段計算固端彎矩（1）連續梁OA段懸臂部分彎矩，計算簡圖如下圖所示：（1.19）圖1.4OA段計算簡圖（2）連續梁AB段彎矩，計算簡圖如下圖所示：（1.20）圖1.5AB段計算簡圖（3）連續梁BC段彎矩，計算簡圖如下圖所示：（1.21）（1.22）圖1.6BC段計算簡圖（4）連續梁CDE段彎矩，計算簡圖如下圖所示，其中E點為零彎矩點,從《建筑結構靜力計算手冊》可以查得：（1.23）（1.24）圖1.7CDE段計算簡圖1.3.3.2彎矩分配計算固端彎矩不平衡，需用彎矩分配法平衡支點彎矩。支護畢業設計本在等截面桿件的情況下，各桿的轉動剛度和傳遞系數如下：基坑支護畢業設計吳遠端為固定支座時：基坑支護畢業設計本科畢業設計（論文）鄭州地鐵碧沙崗站基坑支護設計專業名荊鋒晴疇S=4i，C=1/2=0.5基坑支護畢業設計本科遠端為鉸支座時：基坑支護畢業設計本科畢業設計（論文）鄭州地鐵碧沙崗站基坑支護設計專業名稱：吳賃昆凌攪S=3i，C=0基坑支護畢業設計本科畢業其中，稱為桿件的線剛度。基坑支護畢業設計本科畢業設計（論文）在前面的分段計算中得到的固定端C、D的彎矩不能相互平衡，需要繼續用剛剛介紹的彎矩分配法來平衡支點C、D的彎矩。基坑支護畢業設計本科畢業設州分配系數計算固端彎矩不平衡，需用彎矩分配法平衡支點B、C彎矩。分配系數A點：B點：C點：由于C點的不平衡力矩基B點的不平衡力矩基坑賃韭（1）顯然應當首先對C支點進行彎矩分配：由于B點是固支，將會對其產生傳遞彎矩：而E點是簡支，不會對其產生傳遞彎矩。（2）在對B支點進行彎矩分配與其相對應的分配彎矩和傳遞彎矩分別為：此時，B點達到了基本平衡，C點又有了新的不平衡彎矩，不過已經小于原先的不平衡彎矩。按照完全相同的步驟，繼續依次在結點B和C消去不平衡彎矩，則不平衡彎矩將會越來越小。經過若干次同樣的計算后，到傳遞彎矩小到可以忽略不計時，便可停止進行。此時，土墻已非常接近其真實平衡狀態。上述各次計算結果可以用下表清晰表達：表1.2彎矩分配表ABC分配系數0.590.410.480.52固端彎矩9.63-9.6319.56-62.1769.98-317.97C點一次分配傳遞59.52←119.04128.95B點一次分配傳遞-9.98-6.93→-3.47220C點二次分配傳遞0.84←1.671.80B點二次分配傳遞-0.50-0.34→-0.17C點三次分配0.080.09最后近似桿端彎矩9.63-9.639.08-9.08187.13-187.13通過力矩分配，得到各支點的彎矩為：圖1.8彎矩圖1.3.3.3支座反力和軸力計算根據《基坑工程》有：（1）OA段梁：（2）AB段梁：（3）BC段梁：（4）CE段梁(E點彎矩為零)：綜上有：1.3.3.4反力核算土壓力及地面荷載總計：基坑支護畢業設計本科畢業設計（論文）鄭州地鐵碧專支點反力：基坑支護畢業設計本科畢業設計（論文）鄭州地鐵碧沙崗站基坑支護設計專業名稱（1.25）誤差：基坑1.3.4嵌固深度及排樁總長計算根據《建筑基坑支護技術規程》JGJ120-2012，對于均質粘性土，及地下水位以上的粉土或砂類土，嵌固深度可按下式來計算：基坑支護（1.26）式中為嵌固深度系數，整體穩定分項系數，當無經驗時，取1.3，可根據三軸試驗，（當有可靠經驗時，可采取直接剪切試驗）確定土層固結不排水快剪內摩擦角及粘聚力系數查表A.0.2；粘聚力系數可按本規程A.0.3（確定。基坑支護凌攪地嚨恤箭渙韭哎廂荊鋒晴疇根據通州區，，

則，基坑支護畢業設計本科畢業設計（論文）查表A.0.2得基坑支護畢業設計本科畢業設計（論文）鄭州地鐵碧沙崗可得嵌固深度：基坑支護畢業設計本科畢業設計（論文）鄭州地鐵碧沙崗站基坑根據規程A.0.4，嵌固深度設計值按下式確定基坑支護畢業設計本科畢業設計則排樁總長1.3.5排樁配筋計算1.3.5.1縱筋配置采用懸臂式混凝土灌注樁，支護樁的樁徑宜大于或等于600mm，初擬支護樁樁徑；以為單元長度進行配筋。同時根據《深基坑工程設計施工手冊》本基坑支護墻體作為永久性支護結構，所以采用混凝土（不低于），保護層厚（），基坑安全等級為一級，主筋采用HRB400，基坑安全等級系數。基坑支護畢業設計本科渝復券駭蝦腥疇譜靶芋域盼查表得：基坑支護畢業設計本科畢業設計（論文）鄭州地鐵碧沙崗站基坑支護設，基坑支護畢業設計本科畢業設計（論因為混凝土等級為，所以受壓區等效矩形應力圖形系數基坑支護畢鋼筋，，，）賃昆凌攪地嚨恤箭渙韭哎廂荊（1.27）（1.28）有效高度：（1.29）基坑支護畢餐吳賃昆凌攪地嚨恤（1）背土側：（1.30）截面抵抗矩系數：蝦腥（1.31）疇譜基坑支護畢業設計本科畢業設計（論文）鄭州截面相對受壓區高度：基坑支護畢業設計本科畢業設計（論文）鄭州地鐵碧沙崗（1.32）所以滿足適筋要求，基坑支護畢業設計本科畢業設計（論文）鄭州地鐵碧沙崗站坑（1.33）支譜靶芋域盼潤餐吳賃昆凌（1.34）所以選配筋：422基坑支護畢業設計本科畢業設計（論文）鄭州哎（2）迎土側：基坑支護畢業設計本科畢業設計（論文）鄭州地鐵碧沙崗站基坑（1.30）截面抵抗矩系數：基坑支護畢業設（1.31）計本科畢業設計（論沙崗站基坑支護畢業設計本科畢業設計（論文）鄭州截面相對受壓區高度：基坑支護畢業設計本科畢業設計（論文）鄭州地鐵碧沙崗（1.32）所以滿足適筋要求坑（1.33）支地（1.34）所以選配筋：322坑1.3.5.2箍筋配置根據《建筑基坑支護技術規范》箍筋可采用螺旋式箍筋;箍筋直徑不應小于縱向受力鋼筋最大直徑的1/4，且不應小于6mm;箍筋間距宜取100mm～200mm，且不應大于400mm及樁的直徑。本工程鋼筋籠采用整幅起吊入槽，考慮到起吊時鋼筋籠的剛度和強度，應對鋼筋籠進行加固。沿樁身配置的加強箍筋應滿足鋼筋籠起吊安裝要求，宜選用HPB300、HRB400鋼筋，其間距宜取1000mm～2000mm。每幅鋼筋籠設置縱向桁架4榀，橫向桁架沿豎向每4m設置一榀。1.4降排水設計1.1.1概述基坑施工中,為避免產生流砂、管涌、坑底突涌,防止坑壁土體的坍塌，保證施工安全和減小基坑開挖對周圍環境的影響,當基坑開挖深度內存在飽和軟土層和含水層及坑底以下存在承壓含水層時,需要選擇合適的方法進行基坑降水與排水。降排水的主要作用為:(1)防止基坑底面與坡面滲水,保證坑底干燥,便于施工。(2)增加邊坡和坑底的穩定性,防止邊坡或坑底的土層顆粒流失,防止流砂產生。(3）減小被開挖土體含水量，便于機械挖土、土方外運、坑內施工作業。(4）有效提高土體的抗剪強度與基坑穩定性。對于放坡開挖而言,可提高邊坡穩定性。對于支護開挖,可增加被動區土抗力,減小主動區土體側壓力,從而提高支護體系穩定性和強度保證,減小的支護體系的變形。(5)減小承壓水頭對基坑底板的頂托力,防止坑底突涌。目前，常用的降排水方法和適用條件如下表所示。表1.3常用的降排水方法和適用條件降水方法降水深度（m）滲透系數（cm/s）適用地層集水明排＜51×10-7?-2×10--4含薄層粉砂的粉質黏土，黏質粉土，砂質粉土，粉細砂輕型井點＜6多型輕型井點6-10噴射井點8-20砂（礫）滲井按下臥導水層性質確定＞2×10--4電滲井點根據選定的井點確定＞2×10--4黏土，淤泥質黏土，粉質黏土管井（深井）＞6＞2×10--4含薄層粉砂的粉質黏土，砂質粉土，各類砂土，礫砂，卵石1.1.2方案選擇因本工程基坑圍護結構采用土釘墻加排樁的支護體系，為保證支護開發過程安全，降水設計時須將基坑降水和支護體系的施工降水作統一考慮，務必保證使地下水位降到排樁樁底0.5m以下，且基坑中心線處要求降深S應低于開挖基底不少于0.5m。現擬定降水后水位埋深為11.5m,又第一層潛水埋深為10.0m位，綜合考慮最大降深為1.5m。考慮到第二層水僅存在于西半部分且絕大部分位于坑底以下，故不單獨進行降水計算可在西半部采用加密降水井的措施。根據基坑實際工程地質條件及地下水埋深，其降排水類型為敞開式疏干降水；結合工程場地的工程地質條件與水文地質條件以及基坑工程特點，降排水設計可采用疏干排水中的多級輕型井點降水。疏干降水除有效降低開挖深度范圍內的地下水位外,還有效降低被開挖土體的含水量,達到提高邊坡穩定性、增加坑內土體的固結強度、便于機械挖土以及提供坑內作業施工條件等諸多目的。疏干降水的對象一般包括基坑開挖深度范圍內上層滯水、潛水。1.1.3降排水設計1.3.3.1基坑涌水量估算對于半封閉型或敝開型疏干降水,基坑涌水量可按下述大井法進行估算。潛水含水層:（1.35）式中—基坑涌水量；—假想半徑，與其坊形狀及開控面積有關；矩形基坑：（1.36）—基坑面積，；—基坑長度，；—基坑寬度，；—基坑形狀修正系數,可按表1.4取值，由上知故取；—含水層滲透系數，取；—基坑開挖至設計