基坑支护设计计算——土压力

1、基坑支护设计计算一一土压力作者:日期:基坑支护设计计算1基坑支护设计的主要内容2设计计算根据地质条件的土层参数如图所示，根据设计要求，基坑开挖深度暂定为9 m,按规范设定桩长为16.8m,桩直径设定为0.8 m, 嵌固深度站定为7.8m,插入全风化岩3.0m。2. 1水平荷载的计算按照超载作用下水土压力计算的方法，根据朗肯土压力计算理论计算土的侧向压力，计算时不考虑支护桩与土体的摩擦作用。地下水以上的土体不考虑水的作用，地下水以下的土层根据土层的性质差异 需考虑地下水的作用。土层水平荷载计算依据建筑基坑支护技术规程JGJ 12 0-9 91.计算依据和计算公式主动土压力系数：Kai tan2(

2、45 )2被动土压力系数：Kpi tan2(45 1)(1)支护结构水平荷载标准值e a jk按下列规定计算：1)对于碎石土及沙土 :a)当计算点深度位于地下水位以上时:eajkajkKai 2Cik ' Kaib)当计算点深度位于地下水位以下时:eajkajkKai 2Cik Kai ( Zj hwa) (mj hwa) waKai w式中Kai第i层土的主动土压力系数咻一作用于深度Z J处的竖向应力标准值；Ck三轴实验确定的第i层土固结不排水（快）剪粘聚力标准值；z一计算点深度；m j 一计算参数，当zj h时，取Zj,当z h时，取h;h wa一基坑外侧水位深度；wa计算系数，当

3、hwa h时，取1,当hwa h时,取零；w一水的重度。2）对于粉土及粘性土 ：eajkajkKai 2C ik-'< Kai（2）基坑外侧竖向应力标准值ajk按下列规定计算：ajk rk ok（3）计算点深度Zj处自重应力竖向应力rk1）计算点位于基坑开挖面以上时：rkmjZ式中mj 深度Zj以上土的加权平均天然重度。2）计算点位于基坑开挖面以上时：rk mhh式中mh一开挖面以上土的加权平均天然重度。（4）第i层土的主动土压力系数 G应按下式计算Kai tan2 （45）2式中ik 三轴实验确定的第1层土固结不排水（快）剪摩擦角标准值。(5)第i层土的土压力合力Ea按下式计算

4、1 .Eai( e aikeaik)hiSh2式中e'aik第i层土土层顶部的水平荷载标准值;eaik 第1层土土层底部的水平荷载标准值;hi第i层土的厚度;s锚杆的水平间距。2 .2各层土的水平荷载计算(1)人工填土层(3.6m)1 19.5KN/m2,C1 8KPa, 1 100, Ka1 0.7, Ka1 0.839基坑外侧竖向应力标准值：2al k rk ok q020 KN /ma1k rk okq01h1a1k 1 hl2019.5 3.6 90.2KN /m2水平荷载标准值:e'a1k aokKa126,九120 0.7 2 80.839 0.576KN/m2水平

5、合力:L 1,1.八,Ea1- (e'a1k ea1k) R - (0.576 57.35) 3.6 104.27KN/m水平荷载作用点离该土层底端的距离：h1 2eaok ea1k3.6 2 0.576 57.35乙 7kan -. 1.212m3 eaokealk30.576 57.35(2)淤泥质土层(0 . 9m)2 18.0KN /m2,C2 7KPa, 2 50, Ka2 0.84, Ka2 0.916基坑外侧竖向应力标准值：2a2k a1k 90.2KN /ma2k rk ok a1kq090.218.00.9 106.4KN /m2水平荷载标准值:e'a2k&#

6、39;a2kKa22c2Ka290.20.8422 7 0.916 62.94KN/m2ea2ka2kKa2 2C2.Ka2106.40.842 7 0.916 76.55KN /m2水平荷载：112Ea2 -(e'a1k ea2k) h2 -(62.94 76.55) 0.9 69.75KN / m2水平荷载作用点离该土层底端的距离：h2 2e'a1k ea2k 0.9 2 62.94 76.55Z2 .0.435m3 e'a1k ea2k 362.94 76.55(3)粉质粘土层(2.2m)3 19KN /m2,C3 23KPa, 3 150,Ka3 0.588,

7、Ka3 0.676基坑外侧竖向应力标准值:a3k a2k 106.4KN /m2a3 ka 2 k_ 一一 一 一-2a3krk 0k a2k 3h3106.4192.2148.2KN/m水平荷载标准值:e'a3k'a3k Ka3 2C3, Ka3 106.4 0.588 2 23 0.767 27.28KN / m2a3ka3k a3 3 . a。43ka3kKa3 2c3 .Ka3 148.2 0.588 2 23 0.767 51.86KN/m2水平荷载：L 1.1 _Ea3 -(e'a3k ea3k)卜3 -(27.28 51.86) 2.2 87.05KN /

8、 m水平荷载作用点离该土层底端的距离:Z3h3 2e'a3k ea3k3 e a3 k ea3k2.2 2 27.28 51.86327.28 51.860.986m(4)可塑粉质粘土层残积可塑粉质粘土层（2.8m）分成两部分（开挖面以上2 .3m和开挖面以下0.5 m）1）按照规范：基坑开挖位于地下水位eaikKai2Cik., Kai对于粉土及粘土 :ajkrkrk q mjZjmj深度Z以上土的加权平均天然重度:0.7672) 4 18KM/m2,C4 25KPa, 4 150,Ka4 0.588,，豆基坑外侧竖向应力标准值：a4ka3k 148.2KN/m222.3 189.6

9、KN/m2a4 ka 3 ka4k rk 0ka3k4卜4148.2 18水平荷载标准值：e'a4 k'a4k Ka4 2C4 Ka4 148.2 0.588 2 25 0.767 48.79KN /m2ea4ka4kKa42c4.,Ka4 189.6 0.588 2250.767 71.01KN/m2水平荷载：L1.1Ea4- (e'a4kQ,k)1%-(48.79 71.01)2.3137.77KN /m水平荷载作用点离改土层底端的距离：1.079m)h4 2e'a4k ea4k2.3 2 48.79 71.01Z 4.3 e'a4k ea4k348

10、.79 71.014. 2 .3水平抗力计算基坑底面以下水平抗力计算的土层为：第4层土（可塑粉质粘土 层0.5 m）、第五层土（硬塑粉质粘土层4. 3项、第6层土（全风化岩 层 0.3m）。计算依据和计算公式：土层水平抗力计算依据建筑基坑支护技术规程JGJ 1 2 0- 9 9(1)基坑内侧水平抗力标准值epjk按下列规定计算：1)对于碎石土及砂土，基坑内侧水平抗力标准值按下列规定计算:epjkpjkKai2Cik.Kai (Zjhwp)(1Kpi) w式中pjk 作用于基坑底面以下深度Z j处的竖向应力标准值Kpi第i层土的被动土压力系数。2)对于粉土及粘性土，基坑内侧水平抗压力标准值按下列

11、规定计算:epjk pjk Kpi 2Cik, Kpi(2)作用与基坑地面以下深度乙处的竖向应力标准值ajk按下式计算:pjkmjzj式中mj深度Z j以上土的加权平均天然重度。(3)第1层土的被动土压力系数 Kp 1应按下式计算K pi tan2 (450 寸)(4)第i层土的水平抗压力日为:Epi1 .一2 ( e pikepik )hi sh式中e'冰一一第i层土土层顶部的水平抗力标准值e pik第i层土土层底部的水平抗力标准值；第i层土的厚度；预应力锚索的水平距离。4.2.4各层水平抗力计算(1)可塑粉质粘土层2h4k 0.5m, 4k 18KN/m,C4k25KPa,Kp4

12、1.695, Kp4 1.302作用于基坑底面以下深度z j处的竖向应力标准值'pk4 0KN/m2, pk44kh4k 18 0.5 9KN/m2水平抗力标准值：2e'p4k'p4kKp4 2c4k Kp4 0 1.695 2 25 1.302 65.10KN /mep4kp4kKp4 2c4k Kp4 9 1.695 2 25 1.302 80.4KN /m2水平抗力：L1,1.八,Ep5 -(e'p4 ep4)h4k -(65.10 80.4) 0.5 36.38KN /m水平抗力离该土层底端的距离：rh4k 2e'p4k ep4k0.5 2 65

13、.10 80.4Z5k竺.0.241m3 e'p4k ep4k365.10 80.4(2)硬塑粉质粘土层h5k 4.3m, 5k20KN/m,C5k35KPa,5k180,Kp5 1.891, Kp51.375作用于基坑底面以下深度zj处的竖向应力标准值：'p5k 18 0.59KN/m2, p5k 5kh5k920 4.3 95KN /m2pp水平抗力标准值：1.375 88.52 KN /m1.375 251.12KN / m2730.23KN /m1.807me'p5k'p5kKp5 2C5k Kp5 9 1.891 2 26ep5kp5kKp5 2c5k

14、Kp595 1.891 2 26水平抗力：L1 , ,、，1 八Ep5 2(e'p5 ep5)h5k - (88.52 251.12) 4.3水平抗力离该土层底端的距离：h5k 2e'p5k ep5k4.3 2 88.52 251.12Z5 k.3 e'p5k ep5k388.52 251.12(3)全风化岩层h6k 3m, 6k 20.5KN/m2,C6k45KPa, 6k 250,Kp6 2.458, K p6 1.568作用于基坑底面以下深度Zj处的竖向应力标准值：2p6ka5k 95KN / m2p6ka5k6kh6k 95 20.5 3 156.5KN / m

15、水平抗力标准值：. 一_ _ _. 2e'p6k'p6k Kp62c6k . Kp695 2.458 2 45 1.568374.63KN /mep6kp6kKp62c6k jKp；156.5 2.458 2 45 1.568525.8KN /m2水平抗力：L1 , ,、.1 Ep6 -(e'p6 ep6)h6k -(374.63 525.8) 3.0 1350.65KN /mh6k 2e p6k ep6k .3 e p6k ep6k水平抗力离该土层底端的距离；0.944m2 2 374.63 525.8 .3 374.63 525.8由以上计算步骤可得KI 2的水平荷

16、载、水平抗力如下图所示4 . 2.5支点力计算(1)计算基坑底面以下支护结构设定弯矩零点位置至基坑底面的距离：基坑底面水平荷载标准值：ea 73.38KN /m由ea1k ep1 k可得：7 1.01=65.1+(80.4-65 . 1)/0 . 5 %i求得；hc1 0.193m(2)计算支点力Tci：计算设定弯矩零点以上基坑外侧各土层水平荷载标准值的合力之和Eac:其中,设定弯矩零点位置以上第4层土的水平荷载Ea4c0.5(e'a4c ea) h0.5(48.79 71.01) 2.3 137.77KN/m其作用点离设定弯矩零点的距离2.3 0.193 2 48.79 71.01

17、/ ha4c.1.168m348.79 71.01Ea4 71.01 0.193 13.7 KN合力之和Eac :acEacEa1Ea2Ea3cE,4E,4'4125各土层水平荷载距离设定弯矩零点的距离为:hac1 9.193 hi Zi 6.805m按 上 述 计 算 方 法 可得：ha2c 5.128m, ha3c 3.479m,ha4 1.272,ha5 0.09655m合力 Eac作用点至设定弯矩零点的距离：hacacEa1ha1cEa2ha2cEa3ha3cEa'ha4Ea5ha5Eac3.75m 设定弯矩零点位置以上基坑内侧各土层水平抗力标准值的E - pc 设定弯

18、矩零点以上的水平抗力包含第四层土22e'p4k 65.10KN /m2,ep4c 70.61KN /m2 Pp*T c水平抗力EpcEpc 13.1KN /m pc水平抗力 Epc作用点离设定弯矩零点的距离h“ 0.095m pc计算支点力T c1设定锚杆插于离地面3m的位置处，则ht i=6m支点力为:hacEacHpc Epc 249.61KN42 6嵌固深度验算验算准则为:hpEp Tc1（ht1hd） 1.2 0haEa0 ,则嵌固深度设计符合基坑的受理要求。基坑外侧水平荷载标准值合力之间之和EaiEa Eaq Ea2 Ea3 Ea4 Ea5 Ea6 674.13KN/m各土层

19、水平荷载距离桩底面的距离为：ha1 16.8 % z1 14.412m按上述计算方法可得:ha2 12.735m,ha3 11.086mha4 8.879mh'a4 7.55mha5 5.15mha6 1.5mEa的作用点距离桩底的距离h a；, Ea1ha1Ea2ha2ha fa 基坑内侧水平抗力标准值合力之和Epj :Ep Ep4 Ep5 Ep6 2117.26KN/m各土层水平荷载距离桩底面的距离为：hp4 7.8 h4k z4k 7.54m按上述计算方法可得：hD5 4.807m,ha3 0.944mp 5a3Ep的作用点距离桩底面的距离hp ：hEp4hp4 Ep5hp5 E

20、p6h6 2.39mpEp嵌固深度验算hpEp Tei(hti hd) 1.2 0ha Ea ? 0满足要求4.2. 7灌注桩结构设计灌注桩直径8 0 0mli,硅强度C25,受力刚劲采用II级刚劲，综合安全系数为1. 4,桩中一中间距100Omn。根据陈忠汉和程丽萍编著的深基坑工程中的理论，将直径为8 00mm的圆柱桩转化为宽为 1000mn墙厚为h :4_ 44 一 一 4h D h 3.14 80012641264h 700.7mm取 h=700mm4. 2 .8桩身最大弯矩的计算由表4 1已算出的E,Epi及T= 24 9 .61KN可以知道剪力为零的 点在基坑底上部的主动土压力层中，且在第三层土中。所以设剪力为零的点在4. 5 m以下x米令xm=4.5+ xx m为基坑顶到剪力为零的点的距离，则有：剪力为零的土压力：eaxm q r(4.5 x)ka3 2Ca3; ka3 27.28 11.17x此层的土压力(27.28 27.28 11.17x)x2Eaxm 27.28x 5.585xaxm 2因为距基坑顶为X m处的剪力为零，则有：T Eai Ea2 Eaxm 0整理得:5.585x 2+2 7 . 28x=