悬臂支护结构计算书分解

1、工程概况-1-二工程地质条件-1-三支护方案选型-2-四地下连续墙结构设计-3-1参数信息错误！未定义书签。2土压力计算错误！未定义书签。3稳定性验算错误！未定义书签。4结构计算错误！未定义书签。取水泵房支护结构设计一工程概况新化县城安全饮水第二水厂工程-取水泵站拟建于冷水江市禾青镇球溪，输水管道由球溪沿K45K46线冷水江段、过新化县小云村、冷水江市南宫村、麦元村、坝塘村，沿S312新化段抵达新化县桑梓镇齐麻岭二水厂，并在齐麻岭处分支管继续沿S312线至新化县城市规划区边界新化县平安驾校处。本工程由三部分组成，即取水泵房、自流管线、与取水头部组成。本次设计主要为取水泵房的深基坑支护工程，取水

2、泵房采用集水井与泵房井合建形式，为内直径20m的圆形钢筋混凝土井筒结构，井筒壁厚1.6m1.0m,其内底标高169.500m,顶面设计标高189.050m,则井筒净深19.55m；室外地面设计标高178.000m,上部屋顶结构高为205.160m,屋面为圆形坡屋面。二工程地质条件1) 地形、地貌：取水水源位于资江西岸，取水头处河床底标高167.5m。拟建场地内未发现埋藏的河道、古墓穴、防空洞等其它对工程不利的埋藏物。场地交通便利，场地平整后适合施工机械进场施工。由于场地临资江，东西面与南面为居民区，基础施工对周围环境有一定影响，因注意防止施工噪音、粉尘、污水、油污、尾气、固体废弃物等对周边环境

3、及资江河产生不良影响。2) 工程地质特征：根据招标文件，场地内地基土自上而下的分布情况描述如下：(1) 人工堆积素填土-1:该层土主要分布于工程区西部临公路边，结构松散，不可作为基础持力层，需挖除。(2) 耕植土-2:该层土广泛分布于场地内，厚度0.62.0m,稍湿，软塑可塑状态，具较低的强度及高压缩性，工程性能较差，为软弱土，不可作为基础持力层，场地平整前需全部挖出换填。(3) 河床冲积堆积砂卵砾石：该层主要分布于资江河床内，层厚2.69.7m，动探击数1537击，中密状态，渗透系数K=8.0E-3cm/s，可作为取水头部管线部分的基础持力层。（4）粘土-1:该层土广泛分布于场地内，厚度0.

4、63.2m，稍湿，可塑硬塑状态，具中等的强度及中等压缩性，标贯击数813击，渗透系数K=2.85E-5cm/s，孔隙比为0.921，塑性指数为22.3，液性指数为0.33，工程性能较好，为良好的地基土，可作为输水管线的基础持力层。（5）含砾粘土-2:该层土广泛分布于场地内，厚度0.35.1m，稍湿，可塑硬塑状态，具中等的强度及中等压缩性，标贯击数1217击，渗透系数K=5.21E-5cm/s，孔隙比为0.844，塑性指数为18.2，液性指数为0.38，工程性能较好，为良好的地基土，可作为输水管线的基础持力层。（6）砂卵砾石层-3:该层主要分布于工程区中部及西部，厚度6.07.2m，动探击数15

5、37击，中密状态，强度较高，渗透系数K=4.2E-3cm/s可作为输水管线的基础持力层。（7）灰岩：构成场地内稳定基岩，强度高，变形小，工程性能好，可作为取水泵房的基础持力层和桩端持力层。3）水位地质特征：按地下水形成条件和赋存特征，场地内地下水类型属第四系松散堆积中的孔隙水，含水层位为粘性土层中，地下水位埋深0.55.2mo与河水互补性较强，枯水季节孔隙水补给河水，汛期丰水季节河水通过下部砂卵砾石层补给地下水，砂卵砾石层渗透系数K=8.0E-3cm/s。取江中段的各种土的力学参数表名称h(m)叱）C(kPa)Y(kN/m3)粘土-15.419.631.421含砾粘土-212226.1419.

6、6砂卵砾石层-3:2.63029.7819.5n灰岩5.304238.922.55三支护方案选型取水泵站东面临资江，东西面距离3层楼民房约43m南面距离6层楼民房-8-约40m场地地层从上而下为耕植土、粘土、含砾粘土与中风化灰岩。根据工程特点结合场地岩土层，综合确定拟建工程基坑侧壁安全等级为一级。拟建基坑场地分为岸上和水上两部分，岸上部分长28m宽18m水上部分长26m宽12m考虑该工程开挖深度11米，按其深度已为一级基坑，要保持深基坑支护结构万无一失，应此支护结构及围幕止水要求进入灰岩。综上所述，最佳支护方案是选择冲孔灌注桩悬臂支护结构；因其约一半工程量在水中，先行采用粘土对江中部分进行场地

7、平整回填，回填标高为178.00m,高出常水位约1m；为便于机械作业回填范围为顶口宽于支护结构外3米。冲孔灌注桩悬臂支护结构工艺具有如下优点：1）墙体刚度大、整体性好，因而结构和地基变形都较小，在本工程中可以起到功能三合一，既超深围基坑护结构、其次起到止水帷幕作用，第三可代替现有设计的浆砌片石挡土墙，起到永久围护结构作用；2）试用各种地质条件。对砂卵石地层或要求进入灰岩层时，钢板桩及其他工艺就难以施工，但却可采用合适的成槽机械及冲孔灌注桩施工的地下连续墙结构；3）可减少工程施工时对环境的影响。施工时振动少，噪声低；对周围相邻的工程结构和地下管线的影响较低，对沉降及变位较易控制；4）可进行逆筑法

8、施工，有利于加快施工进度，降低造价。四悬壁支护结构设计计算依据：1、建筑基坑支护技术规程JGJ120-20122、建筑施工计算手册江正荣编著3、实用土木工程手册第三版杨文渊编著4、施工现场设施安全设计计算手册谢建民编著5、土力学与地基基础4.1、参数信息1、基本参数支护桩材料钢筋混凝土桩支护桩间距ba（m）1支护桩嵌入土深度ld(m)4.1基坑开挖深度h(m)10基坑外侧水位深度ha(m)7.5基坑内侧水位深度hp(m)4.1支护桩在坑底处的水平位移量u(mm)12承压水含水层顶面至坑底的土层厚度D(m)4.3承压水含水层顶面的压力水头高度hw(m)62、土层参数土层类型土厚度h(m)土重度y

9、(kN/n?)粘聚力c(kPa)内摩擦角©(°)饱和土重度Ya(k3N/m)水土分算粘土-15.42131.419.622是含砾粘土-2119.626.142222是砂卵砾石层-32.619.529.783022灰岩10.322.5538.942233、何载参数类型荷载q(kpa)距支护边缘的水平距离a(m)垂直基坑边的分布宽度b(m)平行基坑边的分布长度l(m)作用深度d(m)满布荷载3/条形局部荷载3.544/0矩形局部荷载455624、计算系数结构重要性系数Y1综合分项系数YF1.25嵌固稳定安全系数Ke1.2圆弧滑动稳定安全系数Ks1.3突涌稳定安全系数Kh1.14

10、.2、土压力计算CC土压力分布示意图附加荷载布置图2=tan（45-19.6/2）=0.498;2=tan（45-19.6/2）=0.498;2=tan（45-22/2）=0.455;=tan2（45-30/2）=0.333;=tan2（45-30/2）=0.333;1、主动土压力计算1）主动土压力系数2Kai=tan（45-血/2）2Ka2=tan（45-核2）2Ka3=tan（45-慎/2）2Ka4=tan（45-切2）2Ka5=tan（45-底/2）Ka6=tan2(45-啊2)=tan2(45-30/2)=0.333;Ka7=tan2(45-叔/2)=tan2(45-42/2)=0.1

11、98;2) 土压力、地下水产生的水平荷载第1层土：0-4mHi'=ZiY+Xqi/i=0+3/2仁0.143m05052Paki上=YHi'Kai-2ciKai=21>0.143498-231.4&498=-42.822kN/m2Paki下05052=Y(hi+Hi')Kai-2ciKai=21>4+0.143)0498-21.4>.498=-0.99kN/m2第2层土：4-5.4mH2'=刀Yi+Xqi+Xqibi/(bi+2ai)/iY84+3+1.167/21=4.198m05052Pak2上=YH2'Ka2-2c2Ka2

12、0.5=21>4.1981.498-2>.4>.498=-0.415kN/m2Pak2下05052=Y(h2+H2')Ka2-2c2Ka20.5=21>1.4+4.198)0.198-21.41.498=14.226kN/m2第3层土：5.4-6.4mH3'=2Y+"qi+Xqibi/(bi+2ai)/iY113.4+3+1.167/19.6=5.998mPak3上=YH3'Ka3-2c3Ka30.5=19.65.9980.455-226.140.455°.5=18.225kN/m2Pak3下05052=Y(h3+H3'

13、;)Ka®2c3Ka3.=19.6(1+5.998)055-226.140.455.=27.143kN/m第4层土：6.4-7mH4'=EY+"qi+Xqibi/(bi+2ai)/iY133+3+1.167/19.5=7.034m05052Pak4上=YH4'Ka4-2c4Ka4=19.57.0340.333-229.780.333=11.305kN/m2Pak4下05052=Y(h4+H4')Ka4-2c4Ka4=19.5Q.6+7.034)0.333-229.780.333=15.202kN/m2第5层土：7-7.5mH5'=EY4+Xq

14、+Xqibi/(bi+2ai)+E(ibili/(bi+2ai)(li+2ai)/i=144.7+3+1.167+0.5/19.5=7.66m05052Pak5上=YH5'Ka5-2c5Ka5.=19.57.660.333-229.780.333.=15.37kN/mPak5下05052=Y(h5+H5')Ka&2c5Ka5=19.5Q.5+7.66)0.333-229.780.333=18.617kN/m2第6层土：7.5-9m取水泵房支护结构设计H6'=Z5Y5+Xq+Xqibi/(bi+2ai)+Xqbili/(bi+2ai)(li+2ai)/sYi=15

15、4.45+3+1.167+0.5 /22=7.233mPak6上05=sat6H6'-yw(X5-ha)Ka6-2c6Ka6+Yw(Eh-ha)=22系233-10仔.5-7.5)0.333-229.05278X).333+1037.5-7.5)=18.619kN/m2Pak6下05=$at6(H6'+h6)-yw(E5-ha)Ka6-2c6Ka60'5+泌Xh-ha)=22(7.233+1.5)-10(9-3.5)030.5233-239.783.333+10(9-7.5)=39.613kN/m第7层土：9-14.1mH7'=Zsh6+Ecq+Eq1b1/(b

16、1+2a1)+Xqb1l1/(b1+2a1)(l1+2a1)/sati=187.45+3+1.167+0.5/23=8.353mPak7上05=$at7H7'-yw(Z6-ha)Ka7-2c7Ka7+>(Zh-ha)=233.353-10(3-7.5)0.398-238.9052X0.198+1039-7.5)=15.451kN/m2Pak7下05=sat7(H7'+h7)-yw(Z6-ha)Ka7-2c7Ka7.+泌Zh-ha)=23(8.353+5.1)-10(131-7.5)0520.198-238.93.198.+10314.1-7.5)=79.578kN/m3)

17、 水平荷载临界深度：Z0=Pak2下h2/(Pak2上+Pak2下)=14.22634/(0.415+14.226)=1.36m；第1层土Eak1=0kN；第2层土Eak2=0.5Pak2下Z°ba=0.534.2263363=9.674kN;aa2=Z0/3+Zh=1.36/3+8.7=9.153m；第3层土Eak3=h3(Pa3上+Pa3下)ba/2=1318.225+27.143)13=22.684kN;aa3=h3(2Pa3上+Pa3下)/(3Pa3上+3Pa3下)+Zh=1x(238.225+27.143)/(318.325+337.143)+7.7=8.167m；-10-

18、取水泵房支护结构设计第4层土Eak4=h4(Pa4上+Pa4下)ba/2=0.601.305+15.202)1/2=7.952kN;aa4=h4(2Pa4上+Pa4下)/(3Pa4上+3Pa4下)+Eh=0.6花X1.305+15.202)/(311.305+315.202)+7.1=7.385m；第5层土Eak5=h5(Pa5上+Pa5下)ba/2=0.5(15.37+18.617)1/2=8.497kN;aa5=h5(2Pa5上+Pa5下)/(3Pa5上+3Pa5下)+Eh=0.5)(25.37+18.617)/(315狗7+318.617)+6.6=6.842m；第6层土Eak6=h6(

19、Pa6上+Pa6下)ba/2=1.5(18.619+39.613)1/2=43.674kN;aa6=h6(2Pa6上+Pa6下)/(3Pa6上+3Pa6下)+Eh=1.5花X8.619+39.613)/(318.619+339.613)+5.1=5.76m；第7层土Eak7=h7(Pa7上+Pa7下)ba/2=5.1(15.451+79.578)1/2=242.324kN;aa7=h7(2Pa7上+Pa7下)/(3Pa7上+3Pa7下)=5.1(2>15.451+79.578)/(315.451+379.578)=1.976m；土压力合力：Eak=Eki=0+9.674+22.684+7

20、.952+8.497+43.674+242.324=334.805kN合力作用点：aa=艺Eaki)/Eak=(0>0+9.1539.674+8.16722.684+7.3857952+6.8428497+5.7643.674+1.976242.324)/334.805=3.348m2、被动土压力计算1) 被动土压力系数22Kp1=tan(45°+1/0)=tan(45+42/2)=5.045；2) 土压力、地下水产生的水平荷载第1层土：10-14.1mHi'=Z0Y/i=0/22.55=0mPpk1上=tHi'-泌Xh-hp)Kpi+2ciKpi0.5+泌Xh

21、-hp)=22.550-10g.1)5.845+238.9X0525.045+10X；0-4.1)=340.592kN/m2Ppk1下05=Y(Hi'+hi)-Y(Xh-hp)Kpi+2ciKpi+YEh-hp)=22.55(0+4.1)-10(4.1-4.1)5.305245+2X38.9X.045+10X4.1-4.1)=641.183kN/m23)水平荷载第1层土Epki=bahi(Ppi上+Ppi下)/2=14；1&40.592+641.183)/2=2012.639kN;api=hi(2Ppi上+Ppi下)/(3Ppi上+3Ppi下)=4.1(2-340.592+64

22、1.183)/(3340.592+3641.183)=1.841m；土压力合力：Epk=Eki=2012.639=2012.639kN;合力作用点：ap=艺(aEpki)/Epk=(1.8412012.639)/2012.639=1.841m3、基坑内侧土反力计算1) 主动土压力系数Kai=tan2(45-0/2)=tan2(45-42/2)=0.198;2) 土压力、地下水产生的水平荷载第1层土：10-14.1mHi'=Z0Y/i=0/22.55=0mPski上=(0.20-0+ci)Xh(1-Xh/ld)ub+UtHi'->(Xh-hp)Kpi+Y(E0-hp)=(0

23、.2422-42+382.9)XX1-0/4.1)1312+22.550X0-0-4.1)0X98+10(0-4.1)=-32.882kN/m2Pski下=(0.20-0i+ci)Eh(1-Ehi/ld)ub+Ui(Hi'+hi)-y(Xh-hp)Kpi+y(Eh-hp)=(0.2422-42+38.9)XiX1-4.1/4.1)12/12+22.55(0+4.1)-10(X1-4.1)0.198+10(4.1-4.1)=128.306kN/m23）水平荷载第1层土Pski=bohi(Psi上+Psi下)/2=1來1糸32.882+18.306)/2=-29.881kN;asi=hi(

24、2Psi上+Psi下)/(3Psi上+3Psi下)=4.1(2>32.882+18.306)/(3-32882+318.306)=4.45m；土压力合力：Ppk=Pki=-29.881=-29.881kN;合力作用点：as=工仲ski)/Ppk=(4.45邈9.881)/-29.881=4.45m；Psk=-29.881kN<E=2012.639kN满足要求！4.3、稳定性验算1、嵌固稳定性验算Epkapl/(Eakaal)=2012.639X1.841/(334.805X3.348)=3.3062>K满足要求！2、整体滑动稳定性验算oi°圆弧滑动条分法示意图Ksi

25、=Ecjlj+(qjbj+AGj)cosj-讪tan审刀(qpj+AGj)sin9j4j土条滑弧面处土的粘聚力(kPa)、内摩擦角(°bj第j土条的宽度(m)；-14-取水泵房支护结构设计0第j土条滑弧面中点处的法线与垂直面的夹角（°lj第j土条的滑弧段长度（m），取I尸bj/cosj；qj用在第j土条上的附加分布荷载标准值（kPa）;AGjj土条的自重（kN），按天然重度计算；U第j土条在滑弧面上的孔隙水压力（kPa），采用落底式截水帷幕时，对地下水位以下的砂土、碎石土、粉土，在基坑外侧，可取Uj=YWhwaj，在基坑内侧，可取Uj=Yhwpj；滑弧面在地下水位以上或对地

26、下水位以下的粘性土，取Uj=0；3Y下水重度（kN/m）；hwaj坑外侧第j土条滑弧面中点的压力水头（m）；hwpj坑内侧第j土条滑弧面中点的压力水头（m）；minKsi，Ks2，Ksi，=2.591>K=1.3满足要求！3、渗透稳定性验算渗透稳定性简图-11-取水泵房支护结构设计承压水作用下的坑底突涌稳定性验算：D丫/(hY)=Xh/(hwy)=(5.322.55)/(610)=1.992D丫他訥)=1.992务=1.1满足要求！4.4、结构计算1、材料参数桩截面类型圆形圆形截面直径D(mm)1000桩混凝土强度等级C30桩混凝土保护层厚度5(mm)50配筋形式沿受拉、压区周边均匀配置受拉区竖向钢筋根数16直径(mm)22等级HRB400受压区竖向