基坑设计技术手册

目录

1、计算根据...........................................错误味定义书签。

2、工程概况...........................................错误味定义书签。

3、地质状况...........................................错误味定义书签。

4、设计施工方案概述..................................错误味定义书签。

5、围护构造计算......................................错误味定义书签。

5.1设计计算参数.................................................错误!未定义书签。

5.1.1材料设计指标..............................................错误!未定义书签。

5.1.2内支撑支撑刚度............................................错误!未定义书签。

5.1.3内支撑材料抗力............................................错误!未定义书签。

5.1.4设计安全等级..............................................错误!未定义书签。

5.29.91m深大基坑围护构造设计分析...............................错误!未定义书签。

5.2.1设计荷载计算..............................................错误!未定义书签。

5.2.2开挖过程构造分析..........................................错误!未定义书签。

5.2.2.1排水开挖单元计算分析成果...............................错误!未定义书签。

工况（一）基坑开至9.91m...........................................................................错误!未定义书签。

工况（二）浇筑封底混凝土拆除第三层临时支撑...................错误!未定义书签。

5.222注水开挖单元计算分析成果...............................错误!未定义书签。

工况（一）基坑开挖至8.5m.........................................................................错误!未定义书签。

工况（二）带水开挖8.5m〜9.91m（保持基坑内水位标高T3.06m以上）..错误!未定义书

签。

_E况(二)水下混凝土封底后抽水至基坑底.......................错误!未定义书签。

5.2.2.3C25封底混凝土计算.....................................错误!未定义书签。

5.2.3支撑体系设计计算..........................................错误!未定义书签。

建立力学受力模型.............................................错误!未定义书签。

弯曲应力分析..................................................错误!未定义书签。

变形分析......................................................错误!未定义书签。

剪应力分析....................................................错误!未定义书签。

支撑稳定性验算................................................错误!未定义书签。

1、计算根据

1.1《蚌埠至固镇公路改造工程》：

1.2《建筑施工计算手册》：

1.3《钢构造设计规范》(GB500017-2023)：

1.4理正深基坑软件阐明书；

1.54公路桥涵地基与基础设计规范》JTGD63-2023

1.6《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99)

1.7《建筑基坑工程技术规范》(YB9258-97)

1.8理正深基坑6.01软件，MidasCivil软件

2、工程概况

蚌固公路南起G36宁洛高速公路与S10I交叉处(蚌埠北互通立交处)，下穿京沪铁路及G36宁洛高速

公路后，向北顺原SIOI进行布线，同北湖河，经曾老集后，在磨盘张北偏离老路改走新线，卜穿京沪高铁

后，跨怀洪新河，沿固镇经济开发区东布线，在大门东处靖法河，经同镇县城东、宋店，在I•二里庙子南

下穿京沪高铁后，经董庄、核树，终于任桥镇南，顺接上原S101,全长53.0公里。

本标段为蚌埠至固镇公路改造工程路基工程LJ-03标段，起讫桩号K29MXX).O〜K36+600.0,全长7.6

公里。泠河大桥为跨汾河而设计，洽河为IV级航道，通航衔接尺寸为底宽90m,顶宽81m,侧高5m,十

年一遇最高通航水位18.23m,仃年一遇设计水位19.4m。

汾河大桥起讫里程K30+607〜K31+583,全长976米。全桥共7联：4X30+5X30+(60+100+60)+4X

30+4X30+4X30+4X30m；引桥上部构造采用预应力碎小箱梁，先简支后持续。下部构造采用柱式墩、柱

式台，墩台采用桩基础：主桥上部构造采用变截面预应力碎持续梁，下部构造采用圆端形实体墩，承台群

桩基础。

根据现场施工技术调查，桥位处水域宽约230m,主航道水深约5m,持续梁PIO、PII主墩分别位于洽

河主航道南北两侧。P10墩位处水深1.1m〜1.4m,承台边距主航道约12m；P11墩位处水深2.2〜3.1m：P8、

P9墩位处水深0.35m；P7墩位丁水岸交接处。南岸水中墩位处河床较平坦，局部有少许淤泥或无淤泥，北

岸PI1墩位处距主航道较近，河床坡度较大，淤泥深0.8m左右。

3、地质状况

根据工程地质勘测汇报，桩基的地质状况如下表。

［土层参数］

层号土类名称层厚重度浮重度粘聚力内摩擦角

(m)(kN/m：t)(kN/m1)(kPa)(度)

1素填土3.0518.88.838.0017.40

2淤泥质土8.0017.87.021.009.1()

3粉砂5.4019.79.7——

4粘性土5.7019.79.7——

层号与锚固体摩粘聚力内摩擦角水土计算措施m.c,K值抗的强度

擦阻力(kPa)水下(kPa)水下彼)(kPa)

130.033.0014.40分算m法8.12—

220.016.206.10分算m法2.85—

310.00.0029.60分算m法2.38—

475.060.3010.40合算m法4.12—

4、设计施工方案概述

根据各水中墩的基坑开挖深度及桥位处地质水文状况，水中墩P10-P11地基坑均采用NSP-IVw型钢板

桩支护,PIO、P11墩围堰平面尺寸25.3mX13.lm,基坑开挖深度10.4m,采用18mNSP-Ww钢板柱及两

层围囹及内支撑。围囹采用HW400X400mm型钢、600X600X16mm箱型梁，对口撑采用600X600X16mm

角撑采用小609X16mm圆管。钢板桩围堰详细尺寸详见附图。

ROOX600XI6mm箱型梁对口撑一25.3m_^HW400X400型mm钢围囹

-4.93m3.Im：4.6输'4.63m/3.Im4.93m

6609XI6mm钢管角支撑

.第一层闱囹

600x600x16mm箱型梁对口撑25.3m600x600x16mm箱型梁阚囹

第二层围囹

图4.1PIO、P11墩钢板桩围堰平面示意图

25.3iii

■JLIJI就土.

□□□□□□

「—"b.

图4.2P10、PU墩钢板桩围堰断面示意图

5、围护构造计算

5.1设计计算参数

材料设计指标

围囹及内支撑力学特性指标:

钢材设计强度值(N/mnF)

钢材

抗拉、抗压、抗弯抗剪承压

序号材料名称

1Q23514585325

2焊接用热压延钢板柜JISA5523(SYW295)295

阐明：设计按容许应力法取值。

内支撑支撑刚度

PIO、P11墩

内支撑体系中，上层围囹采用HW400X400n】m,二层围囹采用6OJX600X]6mm箱型梁，对口撑米用

600X600X16mm箱型梁，斜撑采用小609X16mm圆管。

计算内支撑刚度取最长自由长度，则

第一层内支撑刚度

巫=2皿9>2.069。129807元0--26MN/m

L6.4

第二层内支撑刚度

5

02dEA2x0.9x2.06xJOx29807in_6.....

K=---------=---------------------------------------------x10=1939MN/m

T九7L5.7

式中：切।为支撑构造刚度系数：〃为支撑松池系数，取0.8~1；E为弹性模量(N/mm2);A为支撑断面

积(mm2)；L为杆件受压计算长度(m)。

内支撑材料抗力

-3

巾609X16mm圆管：7；=^fv=1x0.9x29807x!45xl0=3889&V

HW400X400mm型钢：7；==1x().9x21454x145x1O-3=2799/GV

3

600X600X16mm箱型梁：T、=f(^4fy=1x0.9x37376x145x10-=4877

T为支捺材料抗力(kN)；A为支撑断面枳(mnf)：fy为抗压强度设计值(N/mnf)；。为与长细比有关调整

系数；g为工程形式有关的调整系数(一般对称支撑取1.0)。

设计安全等级

基坑为二级基坑，安全系数为1.0。

5.29.91m深大基坑围护构造设计分析

支护构造和支撑体系变形与内力采用理正深基坑支护构造设计软件整体计算进行分析：支护构造的抗

倾覆稳定性、抗降起、抗管涌、嵌固深度采用理正深基坑支护构造设计软件单元设计进行分析；运用单元

计算的支撑反力作为荷载施加于围囹上，对支撑体系承载力验算采用MidasCivil进行分析。

设计荷载计算

按安徽省《建筑基坑工程技术规程》（DB33/T1008-2023）规定，无建筑的基坑周围地面应考虑20kPa

的超教。

开挖过程构造分析

采用理正深基坑支护构造设计软件6.01版进行分析。

在进行基坑设计时，假如因地质断面差异变化大，钢板桩底部未完全伸入粘土层，未出

现出现基底涌水时，排水开挖至坑底；若出现基坑涌水时，将暂停排水开挖，进行基坑注水

后采用高压水枪配合吸泥机进行清淤，取消第三道临时支撑，水下封底碎。对应地，基坑支

护构造按取消第三道临时支撑、带水开挖进行验算，详细环节如下：

（1）在保持18m钢板桩长度不变的前提下，考虑基坑底砂性土影响，计算出满足抗渗透

稳定条件的钢板桩嵌固深度，以及对应的基坑无水开挖深度。（2）计算出继续进行基坑带水

开挖时基坑内的需保持的水面高度，在计算时需考虑如下两件条件：①平衡基底土层抗渗透

稳定条件的影响；②开挖至基底时，第二层支撑如下钢板桩时应力规定。（3）封底到达规定

强度后抽水，封底碎按基底加固土考虑，再计算此时的基坑受力状况。

经试算，假如存在基底涌水，满足钢板桩锚固深度的排水开挖深度不不小于8.5m。

综合上述原因，分为排水开挖与注水开挖两种单元分析。

排水开挖分两个工况进行验算：

工况（一）：基坑直接排水开挖至9.91m处。

工况（二）：浇筑封底混凝土拆除第三层临时支撑。

注水开挖经试算后分三种工况进行验算：

工况（一）：基坑直接排水开挖至8.5m处。

工况（二）：基坑注水至标高+13.U6m位置处，水下吸泥开挖至+9・91m（基底标高+5.56m）。

工况（三）：等封底混凝土到达设计强度到达75%后，基坑抽水至基坑底。

.1排水开挖单元计算分析成果

工况（一）基坑开至9.91m

［支护方案］

持续墙支护

I

r-186(1881

cI390G3fl>2

—|74“44)

§

r-l?8fl7s

=

r:197

c-uo

d&H

r-197

c，eo3

9-104

［基本信息］

内力计算措施增量法

规范与规程《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99

基坑等级二级

基坑侧壁重要性系数丫01.00

基坑深度H(m)9.910

嵌固深度(m)8.090

墙顶标高(m)0.000

持续墙类型钢板桩

卜每延米板桩截面面枳225.50

A(cm2)

卜每延米板桩壁惯性矩56700.C0

I(cm4)

L每延米板桩抗弯模量2700.0C

W(cm3)

有无冠梁无

放坡级数0

超载个数2

支护构造上的水平集中力0

［超载信息］

超载类型超载值作用深度作用宽度距坑边距形式长度

序号(kPa,kN/in)(m)(.1.)(in)(.»)

120.0000.0005.0000.000——

235.0000.0003.0001.000——

［附加水平力信息］

水平作用类型水平力值作用深度与否参与与否参与

力

序号(kN)(m)倾覆稳定整体稳定

［土层信息］

土层数4坑内加固土否

内供1降水最终深度(m)9.910外侧水位深度(m)1.000

内恻水位与否随开挖过程变化是内侧水位距开挖面距离(m)0.00()

弹性计算措施按上层指定乂弹性法计算措施m法

［土层参数］

层号土类名称层厚重度浮重度粘聚力内摩擦角

(m)(kN/m:,)(kN/m!)(kPa)(度)

1素填土2.8518.88.838.0017.40

2淤泥质土8.2017.87.821.009.10

3粉砂5.4019.79.7——

4粘性土5.7019.79.7——

层号与锚固体摩粘聚力内摩擦角水土计算措施m,c,K值抗剪强度

擦阻力(kPa)水下(kPa)水下(度)(kPa)

130.033.0014.40分算m法8.12—

220.016.206.10分算m法2.85—

310.00.0029.60分算m法2.38—

475.060.3010.40合算m法4.12—

［支锚信息］

支锚道数31

支锚支锚类型水平间距竖向间距入射角总长锚固段

道号(m)(m)(°)(m)长度(m)

1内撑4.5000.500———

2内撑4.5004.200———

3内撑5.8003.500———

支锚预加力支锚刚度锚固体工况锚固力材料抗力材料抗力

道号(kN)(MN/m)直径(mm)号调整系数(kN)调整系数

10.001726.00—2〜—3889.()01.0()

20.001939.00—4〜—3889.001.00

30.001416.00—6〜—3889.001.00

［上压力模型及系数调整］

弹性法土压力模型:经典法土压力模型:

矩形分布“矩形”

层号土类名称水土水压力积极土压力被动土压力被动土压力

调整系数调整系数调整系数最大值(kPa)

1素填土分算1.0001.0001.00010000.000

2淤泥质土分算1.0001.0001.00010000.000

3粉砂分算1.0001.0001.00010000.000

4粘性土合算1.0001.0001.00010000.000

［工况信息］

工况工况深度支锚

号类型(m)道号

1开挖1.000—

2加撑—1.内撑

3开挖5.200—

4加撑—2.内撑

5开挖8.700—

6加撑—3.内撑

7开挖9.910—

［设计成果］

［构造计算］

各工况:

工况1一不接(l.OOn)

iS^KN/n)位税mm)WKN-n)寺景KN)

(-12.08)—(J3.90)(-0.99)—(0.03)(-13.92)—(0.82)C-13.10)—(12.72)

ss5

43T

:;

i

注

葛

2(二

5

(2

40。

.35.

70

0

3)3

))

Ms:当(8.7?)

sTi3(8203)

7;*一二993)

内力位移包络图:

工比7—开行（9.91门）包络因

地表沉降图:

［整体稳定验算］

邨;

计算措施：瑞典条分法

应力状态：总应力法

条分法中的土条宽度：0.40m

滑裂面数据

整体稳定安全系数(=3.033

圆弧半径(m)R=18.250

圆心坐标X(m)X=-2.638

圆心坐标Y(m)Y=7.139

［抗倾覆稳定性验算］

抗倾覆安全系数:

Mp

K=——

M1，—被动土压力及支点力对桩底H勺抗倾覆弯矩，对于内支撑支点力由内支撑抗压力

决定;对于锚杆或锚索，支点力为锚杆或锚索的锚固力和抗拉力口勺较小值。

M——枳极上压力对桩底口勺倾覆弯矩。

注意：锚固力计算根据锚杆实际锚固长度计算。

工况1：

注意：锚固力计算根据锚杆实际锚固长度计算。

序号支锚类型材料抗力(kN/m)锚固力(kN/m)

1内撑0.000

2内撑0.000

3内掾0.000

26680.157+0.000

Ks=

s8761.290

K.=3.045>=1.200,满足规范规定。

工况2：

注意：锚固力计算根据锚杆实际锚固长度计算。

序号支锚类型材料抗力(kN/m)锚固力(kN/m)

1内撑864.222

2内撑0.000

3内撑0.000

26680.157+15123.889

K=

s8761.290

K.=4.771>=1.200,满足规范规定。

工况3：

注意：锚固力计算根据锚杆实际锚固长度计算。

序号支锚类型材料抗力(kN/m)锚固力(kN/m)

1内撑864,222

2内撑0.000

3内撑0.000

11952.537+15123.889

K=

$10647.204

K,=2.543>=1.200,满足规范规定。

工况4：

注意：锚固力计算根据锚杆实际锚固长度计算。

序号支铺类型材料抗力(kN/m)锚固力(kN/m)

1内撑864.222

2内撑864.222

3内撑0.000

11952.537+26618.045

1()647.204

K.=3.622>=1.200,满足规范规定。

工况5：

注意：锚固力计算根据锚杆实际锚固长度计算。

序号支锚类型材料抗力(kN/m)锚固力(kN/m)

1内撑864.222

2内撑864.222

3内掾0.000

5224.221+266I8.M5

K=

s11695.343

Ks=2.722>=1.200,满足规范规定。

工况6：

注意：锚固力计算根据锚杆实际锚固长度计算。

序号支锚类型材料抗力(kN/m)锚固力(kN/m)

1内撑864.222

2内撑864.222

3内撑670.517

5224.221+33189.114

K§=

511695.343

.=3.284>=1,200,满足规范规定。

工况7：

注意：锚固力计算根据锚杆实际锚固长度计算。

序号支锚类型材料抗力(kN/m)锚同力(kN/m)

1内撑864.222—

2内掾864.222—

3内撑670.517—

3564.485+33189.114

11891.221

K«=3.090>=1.200,满足规范规定。

安全系数最小的工况号：工况3。

最小安全降=2.543>=1.290,满足规范规定。

［抗隆起验算］

单位n

搬出验算能1

Prandtl（普朗德尔）公式（K，〉=1.1〜1.2）,注：安全系数取自《建筑基坑工程技术规范》YB9258-97（冶金

部）：

,DN+cNc

K_______

L)(H+D)+q

,CO9\\tan

3(45+2))e

“=(3一J

23.l42tan10.400

/10.400

3tanI45+e=2.564

V2n

N=(2.564-I=8.522

c'tan10.400

19.432x8.090x2.564+60.300x8.522

18.692x(9.910+8.090)+31.675

Ks=2.490>=1.1,满足规范规定。

Terzaghi(太沙基)公式(a>=1.15〜1.25),注：安全系数取自《建筑基坑工程技术规范》YB9258-971冶

金部）:

+cNc

K=

?(H+D)+q

N=(2.803-I=9.823

ctan10.400

19.432x8.090x2.803+60.300x9.823

18.692x(9.910+8.090)+31.675

Ks=2.806>=1.15,满足规范规定。

［隆起量的计算］

注意：按如卜公式计算的隆起量，假如为负值，按0处理!

-

8751/\IO\o-0.04/x-0.54

«'=3-6IZ小i+q1+125^“j+6.37”(tan4)

式中8----------基坑底面向上位移(mm);

n----------从基坑顶面到基坑底而处的土层层数；

ri---------第i层土的重度(kN/m3):

地下水位以上取土的天然重度(kN/m、)：地下水位如下取土的饱和重度(kN/n?);

hi---------第i层上口勺厚度(m);

q----------基坑顶面的地面超我(kPa);

D----------桩(墙)的嵌入长度(m);

H----------基坑的开挖深度(m);

c----------桩(墙)底面处土层的粘聚力(kPa);

山-----桩(墙)底面处土层的内摩擦角(度)；

r----------桩(墙)顶面究竟处各土层的加权平均重度(kN/nO;

—8751/8.1\_0Q4

，=-x(179.2+31.7)+125xlI+6.37x18.7x60.3x(tan10.40)

6=64(mm)

r抗管涌验算1

蚓n

H11「JIJI

同乩见〃见冬。2

-inn

I

Ui®

o

OJ

co

r=17.8（178）

c*21,0M2》

»=9.1<6.P

g3o

r=19.7

C=0.01

。-29.6

抗管翻算简图r:19.7

c-60.3

。：10.4

抗管涌稳定安全系数(K>=1.5):

L5/o〃.卬4

h+2D}r

式中Yc----------侧壁羽要性系数；

Y'------土的有效重度(kN/ms);

Y---------地下水重度(kN/如)；

h'----------地下水位至基坑底的距离(m);

D桩(墙)入土深度(m);

K=2.656>=1.5,满足规范规定。

［承压水崎算］

式中Pcz--------基坑开挖面如下至承压水层顶板间覆盖土的自重压力(kN/m");

2

P.y---------承压水层的水头压力(kN/m);

K>--------抗承压水头(突涌)稳定性安全系数，规范规定取不小于1.050。

%=37.23/30.00=1.24>=1.05

基坑底部土抗承压水头稳定!

［嵌固深度计算］

嵌固深度计算参数:

抗渗嵌固系数1.200

整体稳定分项系数1.300

圆弧滑动简朴条分法嵌固系数1.100

嵌固深度考虑支撑作用X

嵌固深度计算过程：

按《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99圆弧滑动简朴条分法计算嵌固深度:

圆心(-4.910,7.187),半径=12.217m,对应的安全系数。=1.384>1.300

嵌固深度计算值ho=4.000m

嵌固深度设计值hd=ah0

=1.100X4.000

=4.400m

嵌固深度采用值L=8.090m

工况(二)浇筑封底混凝土拆除第三层临时支撑

［支护方案］

持续堵i支护

$iin

［加固土参数］

土类名称宽度层厚重度浮重度粘聚力内摩擦角

(m)(m)(kN/m3)(kN/m3)(kPa)(度)

人工加固土5.01.00922.00012.000650.00040.000

土类名称粘聚力内摩擦角计算措施m,C,K值抗剪强度

水下(kPa)水下(度)(kPa)

人工加固土650.00040.000m法93.00050.00

［支锚信息］

支锚道数2

|支锚|支锚类型平间距|竖向间距|入射角［JK投苗固段

道号(m)(m)(°)(m)长度(m)

1内撑4.5000.500———

2内撑4.5004.200———

支锚预加力支锚刚度锚司体工况锚固力材料抗力材料抗力

道号(kN)(MN/m)直径(mm)号调整系数(kN)调整系数

10.001726.00—2-—3889.001.00

20.001939.00—4、—3889.()01.0()

［枸造计算］

内力位移包络图:

包络图

(-19.86)—(222)(-281.44)-(254.68)(-234.65)—(162.49)

〔抗倾覆稳定性验算〕

抗倾覆安全系数：

〃‘仁

MP一被动土压力及支点力对桩底的抗倾覆弯矩，对于内支撑支点力由内支撑抗压力

决定；对于锚杆或锚索，支点力为锚杆或锚索的锚固力和抗拉力的较小值。

M.—积极土压力对桩底的倾覆穹矩。

注意：锚固力计完根据锚杆实际储固长度计兜。

工况5：

注意：锚固力计算根据锚杆实际锚固长度计算。

序号支锚类型材料抗力(kN/m)锚固力(kN/m)

1内撑864.222

2内撑864.222

29165.839+26618.045

K=

411731.494

K,=4.755>=1.200,满足规范规定。

.2注水开挖单元计算分析成果

工况(一)基坑开挖至8.5m

［支护方案］

持续墙支护

幸住n

［构造计算］

内力位移包络图:

包络图

［嵌固深度计算］

嵌固深度计算参数:

抗渗嵌固系数1.200

整体稳定分项系数