某基坑支护设计方案

1、某基坑支护设计摘要：3ABSTRACT4绪论6第一章基坑支护概述12第一节基坑支护的设计要求计算理论 12第二节支护设计及施工要点 15第三节基坑支护设计原则15第四节侧壁安全等级及重要性系数 15第五节支护结构选型15第六节基坑支护结构内支撑体系 15第二章基坑支护设计的计算方法 12第一节概述15第二节静力平衡法15第三节等值梁法15第四节M法15第三章设计任务及要求17第一节设计原始资料17一、工程概况17二、设计条件17第二节结构设计任务及要求18一、任务18二、要求18第四章结构方案设计说明21第一节设计依据及规范21一、 本项目相关资料21二、设计采用的22三、基坑设计环境控制标准

2、 22第二节支护结构方案25一、 方案设计指导思想25二、方案简介25第五章基坑支护结构设计计算书 21第一节土压力计算21一、土压力系数计算21二、土压力计算22第二节嵌固长度及水平锚固力计算 25一、土压力系数计算21二、锚杆长度计22三、锚杆杆体材料计算21四、桩长计算22第三节配筋计算21一、排桩配筋计算21第四节验算26一、整体稳定验算26二、抗倾覆稳定验算 28三、抗隆起验算29第六章电算结果42参考文献59致谢61第二章基坑支护设计的计算方法2. 1概述计算板桩墙的常用方法，主要有自由端支撑法（静力平衡法）、弹 性线法、等值梁法，后来又提出1/2分割法，矩形荷载经验法，太沙 基法

3、，均适用于基坑围护结构计算。由于本工程拟采用排桩式围护， 故主要介绍下面介绍板桩墙设计方法：静力平衡法和等值梁法。2. 2静力平衡法它假定支护结构是刚性的，随着板（桩）入土深度的不同，作用在 不同深度上各点的净土压力的分布不同。当单位宽度板（桩）墙处于稳 定，相应的板（桩）入土深度即为板桩保证其稳定性所需要的最小入土 深度，可根据静力平衡条件即水平力平衡方程（E H=0）和对桩底截面的 力矩平衡方程（汇附0）联解求得。图2-1为单撑（锚）支护结构的内力计 算简图。整个支护结构是稳定的，故作用在挡土结构上的R& Ea、Ep三力必须平衡。图中Ra为支撑（锚）力；Ea为主动土压力；Ep为被动 土压力

4、；q。为地面均布荷载。图2-1底部自由支承单撑（锚）支护结构计算根据力的平衡条件可以得到：Ra Ep = Ea Eq（2-10）根据对支撑（锚）位置的力矩平衡条件可以得到：EpHp = EaHa EqHq（2-11）由以上两个方程可以得到关于入土深度t的三次方程，当主、被动土压力都确定后，入土深度只随撑（锚）位置ho而改变，调整ho可以调整入土深度，关系是：ho增大，t减小；反之增大。从而可以达 到调整桩长的目的。同时桩中的最大弯矩也是ho的函数，当ho从小到大增大时，桩中的最大弯矩是先小后增大，它有一个最小值，取此 值进行桩径设计可以使桩径最小。2. 3等值梁法桩入坑底土内有弹性嵌固（镀结）

5、与固定两种，当作一端弹性嵌固另一端简 支的梁来研究。挡墙两侧作用着分布荷载，即主动土压力与被动土压力，如图 2-1所示。在计算过程中所要求得出的仍是桩的入土深度、支撑反力及跨中最 大弯矩。单支撑挡墙下端为弹性嵌固时， 其弯矩如图2-2所示，若在得出 此弯矩图前己知弯矩零点位置，并于弯矩零点处将梁（即桩）断开以简 支计算，则不难看出所得该段的弯矩图将同整体梁计算时一样，此段 梁段即称为整梁该段的等值梁。对于下端为弹性支撑的单支撑挡墙具 净土压力零点位置与弯矩零点位置很接近，因此可在压力零点处将板 桩划开作为两个相联的简支梁来计算。这种简化计算就称为等值梁 法，其计算步骤如下：1）根据基坑深度、勘

6、察资料等，计算主动土压力与被动压力， 求出土压力零点B的位置，按式（2-12）计算B点至坑底的距离u值；图2-2等值梁法计算简图2）由等值梁AB根据平衡方程计算支撑反力 Ra及B点剪力QbRa _ Ea(h u -a)(h u - ho)(2-12)QBBEa(a - ho)h u -ho(2-13)3）由等值梁BG求算板桩的入土深度，取艺 Mc=0,13QbX = - r(K p - Ka )x6(2-14)由上式求得6Qb.(Kp -Ka)(2-15)由上式求得x后，桩的最小入土深度可由下式求得t0 = u x(2-16)如土质差时，应乘系数1.11.2,即t =(1.11.2)t0(2-

7、17)4)由等值梁求算最大弯矩M max值。第三章设计任务及要求3. 1设计原始资料一、工程概况（一）一般概况1 .项目名称陆家嘴中心区B2-1地块项目2 .项目地点浦东新区陆家嘴中心区B2-1地块3 .业主上海陆家嘴金融贸易区开发股份有限公司4 .主体设计上海中福建筑设计院有限公司5 .岩土勘察上海市岩土地质研究院有限公司（二）结构概况1 .本项目位于陆家嘴中心区B2-1地块，基地面积4428.1平方 米，由陆家嘴环路和东园路围合而成。本项目为服务性办公楼，由 主楼（地面三层）及二层地下室组成，总建筑面积为9318.2裙。未来将由电信及其它服务性办公进驻本大厦。2 .基坑面积及开挖深度本工程

8、建筑土 0.00相当于绝对标高+4.25,室外自然地面平均标 高取+4.00;基坑开挖面积约2459m2,基坑围护周长约210m,根据 结构图纸，底板面标高为-7.55,底板厚为700mm，局部厚为1100mm, 垫层厚为100mm。因此基坑开挖深度为8.10米，局部电梯井、集水 坑等落深尚未确定。二、设计条件（一）周边条件本工程位于陆家嘴中心区B2-1地块，周边环境情况较为复杂：东侧：基坑开挖面与红线间距离为 5.4955.528米，红线外为 汇亚大厦。该建筑物地上33层、地下4层，采用桩基础，与基坑开 挖面最小距离为19.125米。南侧：基坑开挖面与红线间距离为10.99716.636米，

9、红线外 为上海银行大厦。该建筑物主楼46层，裙房5层，地下3层，采用桩 基础，与基坑开挖面最小距离为17.479米。西侧：基坑开挖面与红线间距离为4.2594.357米，红线外为 东园路。北侧：基坑开挖面与红线间距离为8.69612.053米，红线外为 陆家嘴环路。（二）工程水文地质条件根据陆家嘴中心区B2-1地块项目岩土工程勘察报告，本工 程基坑开挖影响范围内岩土工程地质有以下特点：1、拟建场地现为停车场，场地地形基本平坦，实测各勘探点 的孔口地面标高在3.844.36米之间，一般地面标高在4.00左右。2、场地内层填土较厚，在1.803.10m之间，上部1.0米为碎 石、砖块、建筑垃圾等，

10、下部为灰黄灰色粘性土、粉性土，土质 不均。3、基坑开挖深度范围内分布有第3层粉土，富水性好，透水 性强，在水头差的作用下易产生流砂等不良地质现象。4、拟建场地浅部地下水属潜水类型，其水位动态变化主要受 控于大气降水和地面蒸发，勘察期间实测取土孔内地下水位静止水 位埋深在0.901.20m,设计计算时地下水位取0.5m。5、场区内第层为承压含水层，承压水头在311m,其中1 层顶最浅埋深约为32米。经计算，按承压水头为自然地面以下3米考 虑，当基坑开挖深度小于15.0米时，可不考虑承压水对基坑突涌的影 响。由于本工程底板处开挖深度为8.1米，预计局部电梯井、集水坑 处开挖深度不会大于15米，因此

11、可不考虑承压水对基坑的影响。6、场地内土层分布情况及基坑围护设计参数如下表（一）所 示。表3-1 土层分布情况及设计参数表土层名层厚(M)丫(kN/ m3)(度)C(kPa)含水量(%)压缩模量(MPa)渗透系数建议值(cm/s)填土1.803.10172503粘质粉土夹粉质粘土7.709.5018.328732.08.292.0E-04淤泥质粘土4.205.1016.79.51351.42.054.0E-061-1粘土5.606.5017.5131641.13.404.0E-061-2粉质粘土夹粘质粉土8.5015.0018.1191434.05.168.0E-06注：C、小均为勘察报告所提

12、供的基坑支护设计参数(直剪固 结峰值)；(三)基坑侧壁安全等级及重要性系数根据本工程的开挖深度、地质情况及周边环境情况，基坑安全 等级为二级，基坑重要性系数丫 0 = 1.0。3. 2结构设计任务及要求一、任务该工程是对基坑围护做排桩结合锚杆的设计。运用了所学的土力学及基坑围护设计等专业知识结合毕业实习的现场实习经验，通过对勘察资料的分析，结合场地环境及工程实际并运用计算机应用 软件，设计计算。主要内容：围护结构的设计、施工方案的选择、 整体稳定验算、坑底隆起验算、主被动土压力计算等。二、要求目的：根据勘探报告资料和相关规范结合专业知识设计合理的设计 方案以达到实际工程设计要求标准。主要指标：

13、(1)保证开挖面积达2459m2;(2)保证基坑深度达8.1m；(3)抗倾覆稳定性验算Ks 1.200;(4)抗隆起验算Ks1.1;(5)抗管涌验算K1.5o第四章 结构方案设计说明4. 1设计依据及规范一、本项目相关资料1、陆家嘴中心区B2-1地块项目建筑总平面图、扩初方案资料;2、地下综合管线图；3、陆家嘴中心区B2-1地块项目岩土工程勘察报告；二、设计采用的规范1、国家标准混凝土结构设计规范(GB50010-2002);2、国家标准地基基础设计规范(GB 50007-2002)；3、国家标准建筑结构荷载规范(GB 50009-2001)；4、国家标准建筑地基基础工程施工质量验收规范(GB

14、50202-2002)5、中华人民共和国行业标准建筑基坑支护技术规程(JGJ120-99三、基坑设计环境控制标准本工程基坑施工对周边环境影响的控制指标如下：1、邻近建筑物沉降不大于20mm,附加倾斜不大于1.0%;2、管线相邻两监测点(不大于20米)沉降差10mm,水平位 移差10mm,并满足相关管线单位的要求；4. 2支护结构方案一、方案设计指导思想基坑围护方案的选定必须综合考虑工程本身的特点及周围环 境的要求，在满足地下室结构土建施工及确保周围环境安全可靠的 前提下，尽量达到既经济合理，又方便施工及提高工效的标准。本工程基坑开挖深度较深，达8.10米，基坑开挖面积约2459平 方米；项目位

15、于陆家嘴中心区，开挖面与红线距离仅约4.2612.05 米，与相邻建筑物距离约17.4819.13米，西、北两侧紧邻道路， 环境保护要求比较高，必须采取可靠围护措施。根据本工程的开挖深度、地质情况及周边环境情况，基坑围护 可按二级基坑工程进行设计。二、方案简介基坑工程具有较强的环境效应，基坑工程的开挖，必将引起周 围地基中地下水位变化和应力场的改变，导致周围地基土体的变 形，对相邻建筑物、构筑物及市政地下管网产生影响。影响严重的 将危及相邻建筑物、构筑物及市政地下管网的安全与正常使用。本工程周围的环境复杂，对环境的要求比较苛刻，既要保证整个维护 结构的施工过程的安全，又要控制围护结构及其周围土

16、体的变形， 以保证周围建筑和地下管线的安全。 在安全前提下设计合理，节约 造价，方便施工，缩短工期。故采用排桩与锚杆组合的基坑护壁体 系。利用排桩与锚杆组合的基坑护壁体系是深基坑施工支护结构 的一种方法，即采用钻孔压浆桩和锚杆配合体系进行护壁。开挖基 坑周围钻孔，浇筑钢筋混凝土灌注桩，每隔一定距离向桩背面斜下 方用锚杆钻机打孔，在孔内放钢筋锚杆，用水泥压力灌浆，达到强 度后，拉紧固定，在桩中间进行挖土直至设计深度。该方法既防止 侧壁土体产生坍塌下滑，保护相邻建筑物安全，又有施工方便，节 省施工场地，施工进度快，护壁效果好，安全可靠，便于机械开挖 的特点，适用于邻近有高层建筑，不允许支护有较大变

17、形。第五章基坑支护结构设计计算书5. 1 土压力计算一、土压力系数计算土压力系数如表5-1所示。土压力系数表表5-1土 层七苫填土0.40590.63713粘质粉土夹粉质粘土0.35400.59502.82521.6808淤泥质粘土0.71670.84661.39531.18121-1粘土0.63270.79541.58051.25721-2粉质粘土夹粘质粉土0.50880.71331.96551.4019二、土压力计算（一）土层分布土压如表5-2所示土层分布表5-2层号岩土名称厚度（m填土2.503粘质粉土夹粉质粘土8.00淤泥质粘土4.501-1粘土6.00(二)土层侧向土压力计算(1)主

18、动土压力计算(T aA=(20+17X 0) X 0.4059-2 x 0X 0.6371=8.118(kPa)(raB上=(20+17X2.5) X 0.4059-2 X 0X 0.6371=25.369(kPa)(raBT =(20+17X2.5) X 0.3540-2 X 7X 0.5950=13.795(kPa)(raC=(20+17X 2.5+18.3 X 5.6) X 0.3540-2 X 7X0.5950=50.073(kPa)2 aD=Ea(2 3)=50.073(kPa)2 aD下=(20+17X2.5+18.3 X 5.6) X 0.717-2 X 13X0.847 =96

19、.269(kPa)2 aE=Ea(3 1)=96.269(kPa)2 aE下=(20+17X2.5+18.3 X 5.6) X 0.6327-2 X 16X 0.7954 =78.93(kPa)(T aF=78.93(kPa)(2)被动土压力计算(T pC=0X 2.8252+2 X 7 X 1.6808=23.531(kPa)(rpD 上=(0+18.3 X2.4) X 2.8252+2 X 7X 1.6808=147.614(kPa)(rpD下=(0+18.3 X2.4) X 1.3953+2 X 13X1.1812=91.993(kPa)(rpE上=(0+18.3 X 2.4+16.7

20、X 4.5) X 1.3953+2 X 13X 1.1812 =196.850(kPa)2 pE下=(0+18.3 X 2.4+16.7 X 4.5) X 1.5805+2 X 16 X 1.2572 =228.420(kPa)(rpF=(0+18.3 X 2.4+16.7 X4.5+17.5 X 6)X1.5805+2 X16X1.2572=394.373(kPa)=-B2C-X/ 1%55C图5-1 土压力分布图(3)净土压力计算(坑地面以下)(T pC=23.5312-50.073=-26.542(kPa)(T pD上=147.614-50.073=97.541(kPa)(T pD下=9

21、1.993-96.269=-4.276(kPa)(T pE 上=196.850-96.269=100.581(kPa)6 pE下=228.421-78.93=149.491(kPa)(T pF=394.373-78.93=315.443(kPa)得开挖面以下图土压力零点X/2.4-X=26.542/97.541X=0.513(m)土压力零点在基坑底面以下 0.513m处(如图5-2所示)图5-2净土压力分布图(三)土压力合力及作用点的计算：EaAB=2.5X (8.118+25.369)/2=41.858(KN/m)HaAB=2.5/3X (8.118 X 2+25.369)/(8.118+2

22、5.369)=1.035(m)EaBC=(13.795+50.073) 乂 5.6/2=178.83(KN/m)HaBC=5.6/3X (13.795 X 2+50.073)/( 13.795+50.073)=2.27(m)EaCD=50.0730整理得：4.61x3+66.85x2+38.74x-726 0解之得：x2.786m嵌固长度 hd=2.4+4.5+2.786=9.686m 取 10m桩长 H=8.1+10=18.1m5. 3配筋计算一、排桩配筋计算(一)最大弯矩计算：(1)被动土压力弯矩分段函数：1.5 x8.1M=112.36 X(x-1.5)=112.36x-168.548.

23、1 x10.5 M=112.36 X (x-1.5)+23.53(x-8.1)2/2+1/2 乂(147.6-23.53)(x-8.1)3 /(2.4 X 3)=112.36x-168.54+11.765(x-8.1)2+8.62(x-8.1)10.5 x0 15 M=112.36(x-1.5)+205.4(0.9+x-10.5)+91.99( x-10.5) 2/2+1/2 X (196.9-91.99)(x-10.5)3/(4.5X3)=317.741x-2138.087+46.0(x-10.5)2+3.884(x-10.5) 315 x0 18.1 M=112.36(x-1.5)+ 205.4(0.9+x-10.5)+649.895(1.5+ x-15)+ 228.421(x-15)2/2+1/2 X (394.373-228.421)(x-15) 3/(6 X 3)=967.64x-10911.67+114.21(x-15) 2+4.61(x-15)(2)主动土压力弯矩分段函数：0 x2.5 M=8.12x 2/2+1/2 X (25.37-8.12)x 3/9 =4.06x2+1.15x32.5 x8.1 M=41.86(1.04+x-2.5)+13.795(x-2.5)2/2+1/2 X(50.073-13.795)(x-2.5)/(5.6 X 3