基坑圍護(hù)-畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書
本文關(guān)鍵詞：基坑，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
摘要
該工程位于中部平原地區(qū)，地勢相對較為平坦，除上層雜填土外，下層為成層粉土、淤泥質(zhì)土及粘性土，周邊有城市道路和已建居民樓和綜合性辦公樓。地下水較為豐富，其中粉土層和淤泥質(zhì)土層透水性較好，所以必須采取豎向止水。結(jié)合周邊環(huán)境并參考以往施工案例，本設(shè)計(jì)采用了兩種支護(hù)結(jié)構(gòu)形式，首先是基坑南北兩側(cè)距離用地紅線較遠(yuǎn)，故采用樁錨支護(hù)，即單排樁+單層錨釘支護(hù)；東西兩側(cè)由于場地的局限性，采用雙排樁支護(hù)。止水帷幕采用深層攪拌水泥土法，深層攪拌水泥土樁在相鄰兩支護(hù)樁的中間，與支護(hù)樁相互銜接200mm形成密封止水樁墻，既起到止水的作用，又增強(qiáng)支護(hù)樁的支護(hù)能力。
本設(shè)計(jì)基坑重要性等級根據(jù)基坑開挖深度和重要性定為二級，各段基坑支護(hù)設(shè)計(jì)都本著安全、經(jīng)濟(jì)、合理的原則嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范的要求進(jìn)行。本設(shè)計(jì)對基坑支護(hù)做了詳細(xì)的計(jì)算和說明，主要內(nèi)容包括：工程概況的描述、基坑支護(hù)方案的對比與確定、基坑降水方式的確定、基坑涌水量計(jì)算、基坑降水平面圖設(shè)計(jì)、止水帷幕的設(shè)計(jì)與計(jì)算、基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算（包括支護(hù)樁長的計(jì)算、樁身最大彎矩的計(jì)算、錨釘支錨力的計(jì)算、錨釘長度的計(jì)算以及支護(hù)樁配筋計(jì)算）、基坑穩(wěn)定性驗(yàn)算、基坑施工監(jiān)測等。其中大部分計(jì)算過程通過手算完成，基坑穩(wěn)定性驗(yàn)算部分借助理正深基坑軟件完成。
關(guān)鍵詞：深基坑；樁錨支護(hù)；基坑穩(wěn)定性；止水帷幕；基坑降水
I
Abstract
The project is located in the middle of plains areas. The terrain is relatively flat. Except for the upper miscellaneous fill, the lower mostly layered silt, silty soil and clay soil. The foundation pit surrounded by urban roads and buildings that have been built. The area is rich in groundwater and the water permeability of silt and mucky soil is better. So it is necessary to use the vertical waterproof curtain. The design uses two forms of support structure combined with the surrounding environment and with reference to other construction cases. The north and south sides of the foundation pit is far away from the red line. So the Pile - anchor Support is used that is single row pile single tag anchor support; Due to the limitations of space, double row piles support is used on east and west sides. Eement deep mixing method is used to develop waterproof curtain. It plays a role in waterstop, but also enhance the support capability of support piles when the deep mixing cement piles link in the middle of two adjacent soldier piles 200mm which forming a sealed seal waterstop.
According to excavation pit depth and importance the level of importance of the designis a secondary. Each segment of the excavation design are strict accordance with the requirements of the relevant norms develop in a safe, economical and reasonable principle. The design made a detailed calculation and explanation about the foundation pit, the main contents include: a description of the project overview , scheme comparison and selection of the Foundation Pit Support , determining of Foundation Pit Dewatering Methods, calculation of foundation inflow, the design of Foundation Pit precipitation plan view , design and calculation of waterproof curtain, the design and calculations of Foundation Pit support structure (including the longth calculation of supporting piles, the calculation of maximum bending moment, the calculation tag anchor tension and calculation of the length of tag anchor and the reinforcement calculation For supporting piles), the checking for foundation stability, Foundation Pit construction monitoring.
Keyword：Deep Foundation ；Pile - anchor Support；stability of Foundation Pit；Waterstop Curtain；foundation pit dewatering
II
目 錄
摘要 ............................................................................................................................... I Abstract ......................................................................................................................... II
第1章 緒論 ................................................................................................................. 1
第2章 基坑支護(hù)方案設(shè)計(jì) ......................................................................................... 2
2.1工程概況及設(shè)計(jì)條件 .......................................................................................... 2
2.1.1工程概況 ....................................................................................................... 2
2.1.2設(shè)計(jì)條件 ....................................................................................................... 2
2.2基坑支護(hù)方案的確定 .......................................................................................... 4
2.2.1支護(hù)結(jié)構(gòu)的常見形式 ................................................................................... 4
2.2.2支護(hù)方案的確定 ........................................................................................... 6
第3章 基坑降水計(jì)算 ................................................................................................. 8
3.1降水的作用、方法和適用范圍 .......................................................................... 8
3.1.1基坑降水的作用 ........................................................................................... 8
3.1.2基坑降水的方法和適用范圍 ....................................................................... 8
3.2基坑涌水量計(jì)算 .................................................................................................. 9
3.3單井出水量計(jì)算 ................................................................................................ 11
3.4管井?dāng)?shù)量計(jì)算 .................................................................................................... 12
3.5管井的平面布置 ................................................................................................ 12
3.6井管長度計(jì)算 .................................................................................................... 13
第4章 止水帷幕設(shè)計(jì) ............................................................................................... 15
4.1止水帷幕的設(shè)置原則 ........................................................................................ 15
4.2止水帷幕的做法 ................................................................................................ 15
4.2.1止水帷幕的一般做法及適用條件 ............................................................. 15
4.2.2止水帷幕施工方法的確定 ......................................................................... 15
4.3止水帷幕樁長的計(jì)算 ........................................................................................ 16
第5章 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ....................................................................................... 17
5.1基坑北側(cè)支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .................................................................................... 17
5.1.1土層信息 ..................................................................................................... 17
5.1.2土壓力系數(shù)計(jì)算 ......................................................................................... 17
5.1.3道路荷載對基坑北側(cè)土層的附加應(yīng)力 ..................................................... 18
III
5.1.4主動土壓力強(qiáng)度計(jì)算 ................................................................................. 18
5.1.5坑底被動土壓力強(qiáng)度計(jì)算 ......................................................................... 20
5.1.6考慮道路荷載影響的主動土壓力強(qiáng)度計(jì)算 ............................................. 21
5.1.7坑底以下凈土壓力強(qiáng)度計(jì)算 ..................................................................... 22
5.1.8支護(hù)樁的嵌入深度、水平支錨力和最大彎矩的計(jì)算 ............................. 22
5.1.9錨桿長度計(jì)算 ............................................................................................. 26
5.1.10圍護(hù)樁的配筋計(jì)算 ................................................................................... 28
5.1.11基坑穩(wěn)定性驗(yàn)算 ....................................................................................... 29
5.2基坑南側(cè)支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .................................................................................... 38
5.2.1土層信息 ..................................................................................................... 38
5.2.2土壓力系數(shù)計(jì)算 ......................................................................................... 38
5.2.3已有建筑物荷載對基坑南側(cè)樁后土體的附加應(yīng)力 ................................. 39
5.2.4主動土壓力強(qiáng)度計(jì)算 ................................................................................. 39
5.2.5坑底被動土壓力強(qiáng)度計(jì)算 ......................................................................... 41
5.2.6考慮建筑物荷載影響的主動土壓力強(qiáng)度計(jì)算 ......................................... 42
5.2.7坑底以下凈土壓力強(qiáng)度計(jì)算 ..................................................................... 42
5.2.8支護(hù)樁的嵌入深度、水平支錨力和最大彎矩的計(jì)算 ............................. 43
5.2.9錨桿長度計(jì)算 ............................................................................................. 45
5.2.10圍護(hù)樁的配筋計(jì)算 ................................................................................... 46
5.2.11基坑穩(wěn)定性驗(yàn)算 ....................................................................................... 46
5.3基坑東側(cè)支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .................................................................................... 51
5.3.1雙排樁支護(hù)的簡化計(jì)算模型 ..................................................................... 51
5.3.2土層信息 ..................................................................................................... 53
5.3.3主動土壓力強(qiáng)度計(jì)算 ................................................................................. 53
5.3.4樁身最大彎矩計(jì)算 ..................................................................................... 53
5.3.5前后排樁配筋計(jì)算 ..................................................................................... 54
5.3.6基坑穩(wěn)定性驗(yàn)算 ......................................................................................... 56
5.4基坑西側(cè)支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .................................................................................... 60
5.4.1土層信息 ..................................................................................................... 60
5.4.2主動土壓力強(qiáng)度計(jì)算 ................................................................................. 60
5.4.3樁身最大彎矩計(jì)算 ..................................................................................... 61
IV
5.4.4前后排樁配筋計(jì)算 ..................................................................................... 62
5.4.5基坑穩(wěn)定性驗(yàn)算 ......................................................................................... 63
第6章 基坑監(jiān)測 ....................................................................................................... 68
6.1概述 .................................................................................................................... 68
6.2基坑監(jiān)測的目的 ................................................................................................ 68
6.3基坑監(jiān)測的原則 ................................................................................................ 69
6.4基坑監(jiān)測項(xiàng)目 .................................................................................................... 69
6.4.1一般規(guī)定 ..................................................................................................... 69
6.4.2監(jiān)測方法 ..................................................................................................... 70
6.4.3主要監(jiān)測項(xiàng)目 ............................................................................................. 70
第7章 結(jié)論 ............................................................................................................... 74
參考文獻(xiàn) ..................................................................................................................... 75
致謝 ............................................................................................................................. 76
V
沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
第1章 緒論
自20世紀(jì)中葉以來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和城市化進(jìn)程的不斷加快，高層建筑的發(fā)展和地下空間的利用也得到了前所未有的提升，相應(yīng)的基坑工程也從原來的淺而小向深而廣演變。此外，各類用途的地下空間和設(shè)施也得到了空前發(fā)展，例如深層地下室、地下停車場、地下商業(yè)街、以及地鐵、隧道等用于生活和交通的各種形式。建造這些地下建筑，必須進(jìn)行大規(guī)模的深基坑開挖，這樣，對于基坑工程的要求越來越高，而出現(xiàn)的問題也越來越多，這就為基坑工程的合理設(shè)計(jì)與施工提出了許多迫切而重要的研究課題。
基坑工程既是一個(gè)綜合性的巖土工程問題，又是涉及土層與支護(hù)結(jié)構(gòu)共同作用的復(fù)雜性問題。它具有較強(qiáng)的實(shí)踐性、地域性、綜合性和風(fēng)險(xiǎn)性。由于深基坑工程設(shè)計(jì)理論的欠缺以及施工過程中各因素的不確定性，直接導(dǎo)致目前深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)與施工處于“半理論半經(jīng)驗(yàn)”狀態(tài)。
據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，深基坑工程的事故率約占基坑工程總數(shù)的20%，由于地域及其他原因，一些城市甚至占到30%。事故發(fā)生的原因一般是由于支護(hù)結(jié)構(gòu)受到破壞，甚至是失效。而這樣的工程有很多都處于城市的中心或邊緣，事故一旦發(fā)生，輕則造成基坑的大面積坍塌從而導(dǎo)致財(cái)力物力的大量損失，另外對城市生活也造成嚴(yán)重影響；重則造成慘重的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。這就要求我們更深入的了解各種形式的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力特性以及變行特征，進(jìn)一步改進(jìn)和完善深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)理論，提高基坑工程的設(shè)計(jì)和施工水平，開拓新的研究領(lǐng)域以確保基坑工程的安全、經(jīng)濟(jì)與合理。目前的基坑工程設(shè)計(jì)，主要采取理論計(jì)算、數(shù)據(jù)監(jiān)測以及工程經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合的方法。
1
沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
第2章 基坑支護(hù)方案設(shè)計(jì)
2.1工程概況及設(shè)計(jì)條件
2.1.1工程概況
1）工程簡介
本工程位于鄭州市東二環(huán)某繁華步行街，鄭開大道與中原路交匯東南角處，占地面積為3500平方米。本項(xiàng)目為服務(wù)性綜合辦公樓，框架結(jié)構(gòu)，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，主樓由地面9層及二層地下室組成，總建筑面積約為18654.5㎡。開挖范圍內(nèi)無地下管線鋪設(shè)。
2）基坑面積及開挖深度
該工程建筑標(biāo)高±0.00相當(dāng)于絕對標(biāo)高+4.25，室外自然地面平均標(biāo)高取+4.00；基坑開挖面積約2098㎡，基坑圍護(hù)周長約210m，呈矩形分布，東西長55m，南北寬45m，根據(jù)結(jié)構(gòu)圖紙，底板面標(biāo)高為-7.55，底板厚為700mm，局部厚為1100mm，墊層厚為100mm。因此基坑開挖深度為8.10米，局部電梯井、集水坑等落深1m，故局部開挖達(dá)9.1m。
2.1.2設(shè)計(jì)條件
1）周邊條件
本工程位于鄭州市東二環(huán)某地塊，周邊環(huán)境情況較為復(fù)雜：
東側(cè)：基坑開挖面與紅線間距離為6.495～6.508米，紅線外為中原大廈。該建筑物地上38層、地下2層，采用樁基礎(chǔ)，與基坑開挖面最小距離為19.125米。
南側(cè)：基坑開挖面與紅線間距離為18.997～18.636米，紅線外為一棟居民樓。該建筑物主樓50層，裙房5層，地下3層，采用樁基礎(chǔ)，與基坑開挖面最小距離為17.989米。
西側(cè)：基坑開挖面與紅線間距離為6.559～6.857米，紅線外為中原路，與基坑開挖面最小距離為5.4m。
北側(cè)：基坑開挖面與紅線間距離為17.696～18.053米，紅線外為鄭開大道，與基坑開挖面最小距離為18.5m。
基坑平面詳細(xì)布置圖如圖2-1所示
2
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鄭開大道
中
原
路擬建建
筑基坑中原大廈 38層
居民樓
50層
圖2-1基坑平面布置圖
2）工程水文地質(zhì)條件
根據(jù)《鄭州市地塊項(xiàng)目巖土工程勘察報(bào)告》，本工程基坑開挖影響范圍內(nèi)巖土工程地質(zhì)有以下特點(diǎn)：
擬建場地現(xiàn)為停車場，場地地形基本平坦，實(shí)測各勘探點(diǎn)的孔口地面標(biāo)高在3.84～4.36米之間，一般地面標(biāo)高在4.00左右。
場地內(nèi)①層雜填土較厚，在2.2～2.5m之間，上部0.3米為碎石、磚塊、建筑垃圾等，下部為灰黃～灰色粘性土、粉性土，土質(zhì)不均。
基坑開挖深度范圍內(nèi)分布有第②層粉土，富水性好，透水性強(qiáng)，在水頭差的作用下易產(chǎn)生流砂等不良地質(zhì)現(xiàn)象。
擬建場地淺部地下水屬潛水類型，其水位動態(tài)變化主要受控于大氣降水和地面蒸發(fā)，勘察期間實(shí)測取土孔內(nèi)地下水位靜止水位埋深在0.90～1.20m，設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)地下水位取0.5m。
承壓水頭在3～11m，其中⑦層頂最淺埋深約為32米。經(jīng)計(jì)算，按承壓水頭為自然地面以下3米考慮，當(dāng)基坑開挖深度小于15.0米時(shí)，可不考慮承壓水對基坑突涌的影響。
場地內(nèi)土層分布情況及基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)如下表2-1所示：
3
沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
表2-1土層分布情況及基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)
土層名 ①雜填土 ②粉土 ③淤泥質(zhì)土 ④粘土① ⑤粘土②
3） 基坑側(cè)壁安全等級及重要性系數(shù) 支護(hù)結(jié)構(gòu)等級按下表取用
表2-2基坑側(cè)壁安全等級及重要性系數(shù)?2?
安全等級 一級 二級 三級
破壞后果
支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞、土體失穩(wěn)對基坑周邊環(huán)境及地下結(jié)
構(gòu)影響很嚴(yán)重
支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞、土體失穩(wěn)對基坑周邊環(huán)境及地下結(jié)
構(gòu)影響很一般
支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞、土體失穩(wěn)對基坑周邊環(huán)境及地下結(jié)
構(gòu)影響很不重
重要性系數(shù)?0
1.10 1.00 0.90
3厚度（m） γ(kN/m)
φ(度) 20～26 26～30 21～25 13～17 9.5～12
C(kPa) 7.9～8.4 8.5～10 15～17 16～19 18～20
滲透系數(shù)（cm/s）
1.1E-03 1.1E-03 4.0E-06 8.0E-06
2.2～2.5 2.6～3.0 5.5～6.1 6.1～7.2 7.8～8.0
17.6～18.0 18.1～18.6 17.2～18.4 17.6～17.9 18.0～18.2
根據(jù)本工程的開挖深度、地質(zhì)情況及周邊環(huán)境情況，勘察報(bào)告顯示基坑安全等級為二級，基坑重要性系數(shù)?0?1.0。
2.2基坑支護(hù)方案的確定
2.2.1支護(hù)結(jié)構(gòu)的常見形式
4
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表2-3常見支護(hù)結(jié)構(gòu)形式?5?
結(jié)構(gòu)形式 適用條件
1.側(cè)壁安全等級為三級2.施工場地滿
方坡開挖 足放坡條件3.可獨(dú)立與其他形式結(jié)合
使用4.地下水位高于坡腳時(shí)，采取降
水措施
1.側(cè)壁安全等級為二、三級非軟土場
土釘墻 地2.基坑深度不大于12m3.地下水位
高于基坑底面時(shí)應(yīng)采取降水措施
1.側(cè)壁安全等級為二、三級的軟土場
鋼板樁 地，主要用于淤泥質(zhì)土及粘性土地區(qū)
2.地下水位高于基坑底面時(shí)應(yīng)采取降
水措施
1.適用于基坑側(cè)壁安全等級為一、二、
三級2.懸臂式結(jié)構(gòu)在軟土場地不宜大
排樁 于5m3.地下水位高于基坑底面時(shí)，宜
采用降水、排樁加止水帷幕或地下連
續(xù)墻
優(yōu)點(diǎn)：整體性好，相對變形
��；振動少，噪聲低，對臨1.側(cè)壁安全等級為一、二、三級2.適近工程結(jié)構(gòu)影響小造價(jià)低 用各種地層，可用于市區(qū)，開挖深度缺點(diǎn)：單獨(dú)作圍護(hù)墻成本高，大 對泥漿處理不當(dāng)會污染環(huán)境
或槽壁坍塌
優(yōu)點(diǎn)：施工無噪音，對環(huán)境
SMW工法
樁 1.側(cè)壁安全等級宜為二、三級2.不用設(shè)置止水帷幕3.適用于以粘土和粉細(xì)
砂為主的松軟地層 影響小，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度可靠，防滲性好造價(jià)低 缺點(diǎn)：單獨(dú)使用時(shí)基坑挖深
不宜太大 優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：施工簡便，工期短，造價(jià)低 缺點(diǎn)：對土質(zhì)要求較高、適用基坑深度較小，占用較大的場地 優(yōu)點(diǎn)：工期短，設(shè)備簡單，操作方便，工程量小造價(jià)低 缺點(diǎn)：穩(wěn)定性和變形依賴于錨的效果 優(yōu)點(diǎn)：取材方便，施工便捷，可重復(fù)利用 缺點(diǎn)：對環(huán)境影響大，剛度小，截面抗彎能力弱 優(yōu)點(diǎn)：易于擴(kuò)孔，多樁同時(shí)施工，加快進(jìn)度 缺點(diǎn)：人工成孔勞動強(qiáng)度高，施工條件，如遇流沙有危險(xiǎn) 地下連續(xù)墻
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工程中常用的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)有方坡開挖、土釘墻、水泥土墻、地下連續(xù)墻、排樁、逆作拱墻、以及采用以上多種形式相結(jié)合。各支護(hù)形式的適用條件及優(yōu)缺點(diǎn)如上表，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)每種支護(hù)形式的特點(diǎn)進(jìn)行選用。
2.2.2支護(hù)方案的確定
結(jié)合本設(shè)計(jì)工程的場地要求、環(huán)境特點(diǎn)及安全等級，擬采用以下兩種支護(hù)形式：
1）雙排樁懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)
由于基坑?xùn)|西兩側(cè)場地較小，用其他支護(hù)形式難以滿足場地要求，故采用雙排樁懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：雙排樁相當(dāng)于一個(gè)插入土體的剛架，能夠靠基坑一下樁前土的被動土壓力和剛架插入土中部分的前樁抗壓、后樁抗拔所形成的力偶來共同抵抗傾覆力矩。雙排樁支護(hù)具有較大的側(cè)向剛度，可有效地限制基坑的變形。雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)作為空間超靜定結(jié)構(gòu)，整體性能優(yōu)越，使圍護(hù)結(jié)構(gòu)縱向和橫向的整體性都大大提高，從而使基坑的側(cè)向變形和位明顯減小。
雙排樁懸臂支護(hù)結(jié)構(gòu)剖面圖如下所示
冠梁連梁
圖2-2雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)圖
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2）樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)
基坑南北兩側(cè)有充裕的場地，從經(jīng)濟(jì)和施工難以程度上考慮可以采用單排樁加單層錨釘支護(hù)。支護(hù)特點(diǎn)：采用錨桿取代基坑支護(hù)內(nèi)支撐，增強(qiáng)了支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體性，給支護(hù)排樁提供錨拉力，以減小支護(hù)排樁的位移與內(nèi)力，并將基坑的變形控制在允許的范圍內(nèi)。此外還為基坑內(nèi)部施工提供足夠的空間，便于施工。
樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)的剖面圖如下
冠梁圖2-3錨釘支護(hù)結(jié)構(gòu)圖
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第3章 基坑降水計(jì)算
3.1降水的作用、方法和適用范圍
3.1.1基坑降水的作用
基坑開挖過程中，如果地下水位過高，如不及時(shí)降低水位，不但會使施工條件惡化，造成土壁塌方，亦會影響地基承載力。為避免流砂、管涌、坑底突涌等危害現(xiàn)象的產(chǎn)生，防止坑底土體的坍塌，保證施工安全以及減少基坑開挖對周圍環(huán)境的影響，當(dāng)基坑開挖深度內(nèi)存在飽和軟土層和含水層及坑底以下存在承壓水時(shí)，需要選擇合適的方法進(jìn)行基坑降水和排水。降排水的主要作用有以下幾點(diǎn)：
1）防止基坑底面與坡面滲水，保證坑底干燥，便于施工。
2）增加邊坡和坑底穩(wěn)定性，防止邊坡或坑底土層顆粒流失，杜絕流砂現(xiàn)象的發(fā)生。
3）消除或減少作用在邊坡或坑壁圍護(hù)結(jié)構(gòu)上的靜水壓力與滲透壓力，提高邊坡和支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
4）減少開挖土體的含水量，便于機(jī)械挖土、土方外運(yùn)，從而縮短工期，降低成本。
5）有效提高土體的抗剪強(qiáng)度和基坑穩(wěn)定性。對于放坡開挖，可以提高邊坡穩(wěn)定性，而對于支護(hù)開挖，可增加被動區(qū)土壓力，減少主動區(qū)土體側(cè)壓力，從而提高支護(hù)體系的整體穩(wěn)定性和強(qiáng)度保證，減少支護(hù)體系的變形和位移。
6）減少承壓水頭對基坑底板的頂托力，防止坑底突涌危害的產(chǎn)生。
但在降水前，應(yīng)考慮在降水影響范圍內(nèi)的已有建筑物和構(gòu)筑物可能產(chǎn)生的附加沉降和位移，從而可能引起的建筑物和構(gòu)筑物開裂、傾斜和倒塌，或引起地面塌陷，，道路坍塌，必要時(shí)應(yīng)事先采取有效的防護(hù)措施，以避免不必要的生命財(cái)產(chǎn)安全損失。
3.1.2基坑降水的方法和適用范圍
根據(jù)《深基坑維護(hù)設(shè)計(jì)與實(shí)例解析》（徐長節(jié) 尹振宇編著）常用降水方法及適用條件見表3-1
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表3-1常用降水方法及適用條件?8?
滲透系數(shù)降水深度方法 土類 （m/d） （m）
集水明排 7.0～20.0 ＜5
填土、粉土、粘性單級＜6 真空井點(diǎn) 0.1～20.0 土、砂土 多級＜20 降噴射井點(diǎn) 0.1～20.0 ＜20 水 粉土、砂土、碎石土、管井 1.0～200.0 ＞5 可溶巖、破碎帶
粘性土、粉土、砂截水 不限 不限 土、巖溶巖
填土、粉土、砂土、回灌 0.1～200.0 不限 碎石土 水文地質(zhì)特征 上層滯水或水量不大的潛水 含水豐富的潛水、承壓水
3.2基坑涌水量計(jì)算
本設(shè)計(jì)按潛水完整井進(jìn)行降水計(jì)算，降水深度達(dá)到基坑下一米，平均降深s0?8.6m，基坑平均潛水含水層厚度H0?10.6m，粉土層和淤泥質(zhì)土層的滲透系數(shù)k=1.0m/d。
由《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)范》，日涌水量計(jì)算公式（3-1）如下：
（2H0?s0）?s0Q??k （3-1） ln（1?R/r0）
Q—基坑降水日涌水量（m/d）；
k—坑底土層的滲透系數(shù)（m/d）；
H0—潛水含水層厚度（m）；H0?10.6m；
s0—基坑水位降深（m）；s0=8.6m；
R—基坑降水影響半徑（m）；按經(jīng)驗(yàn)公式 3
R?2s0?H0?k （3-2）
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計(jì)算；
r0—沿基坑周邊均勻布置的降水井群所圍面積的等效圓半徑（m）；可按公式（3-3）計(jì)算
r0??a?b （3-3） 4
式中a，b為矩形基坑的長和寬，?為系數(shù)，按表3-1確定。
表3-1 ?值?1?
b/a 0.05
1.05 0.1 1.08 0.2 1.12 0.3 1.14 0.4 1.16 0.5 1.17 0.6-1.0 1.18 ?
將以上數(shù)據(jù)代入公式求得
（2?10.6?8.6）?8.6Q?3.14?1.0?=319.9 m3/d ln（1?56.0/29.5）
由《深基坑工程設(shè)計(jì)施工手冊》，日涌水量計(jì)算公式（3-4）如下：
（2H0?s0）?s0 （3-4） Q?1.366klgR0?lgr0
R0—井點(diǎn)抽水影響半徑（m）；由公式
R0?2r0?2ktH0
m （3-5）
計(jì)算確定；
t—時(shí)間，自抽水時(shí)間算起（2～5晝夜），d；本設(shè)計(jì)取5d； r0同式（3-1）；
m—土的給水度，按表3-2確定；
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表3-2土的給水度?2?
土類
m 礫卵石 0.30-0.35 粗砂 0.25-0.30 中砂 0.20-0.25 粉砂 0.10-0.15 粉質(zhì)粘土 0.10-0.15 粘土 0.04-0.07 泥炭 0.02-0.05
將以上參數(shù)代入式（3-4）得：
（2?10.6?8.6）?8.6Q?1.366?1.0??855.91m3/d lg43.93?lg29.5
3.3單井出水量計(jì)算
根據(jù)基坑底土層的滲透系數(shù)及參考本地區(qū)基坑降水處理方式，本設(shè)計(jì)采用
管井降水方式，機(jī)械成孔，成孔直徑300mm。
由《土木工程施工》（寧寶寬主編）基坑工程和基坑排水工程章節(jié)，單井
日出水量計(jì)算公式（3-6）如下：
q?65?dl3k （3-6）
q—單井日出水能力（m/d）；
d—慮管直徑（m）；此次取d=0.30m；
k—坑底土層的滲透系數(shù)（m/d）；
l—過濾器進(jìn)水部分長度（m）；此次取l?1.2m；
將以上參數(shù)代入公式（3-6）得： 3
q?65?3.14?0.3?1.23?.0?105.81 m3/d
由《深基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)與實(shí)例解析》，單井日出水量計(jì)算公式（3-7）如下：
q?120?rsl3k （3-7）
q，l，k同式（3-6）；
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rs—慮管半徑（m）；此次取rs=0.15m；
代入公式（3-7）求得：
q?120?3.14?0.15?1.23?.0?97.67 m3/d
3.4管井?dāng)?shù)量計(jì)算
管井的數(shù)量由系統(tǒng)的日涌水量和單根管的日出水量確定，基坑的日涌水量和單管的日出水量已由3.1、3.2小節(jié)計(jì)算得出，從安全的角度考慮，管井?dāng)?shù)量的計(jì)算采用較保守的數(shù)據(jù)，即日涌水量取較大值（855.91 m/d），單井出水量采用較小值（97.67 m/d）。這樣，可根據(jù)式（3-8）來進(jìn)行計(jì)算。
n?1.1?Q （3-8） q33
1.1—安全擴(kuò)大系數(shù)；
將Q，q代入式（3-8）得：
855.91n??9.64根 取n=10根 97.67
3.5管井的平面布置
本次基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)平面圖為45×55的矩形形式，管井的間距為10～50米。井管間距的計(jì)算公式（3-9）如下
D?L （3-9） n
D—井管間距（m）；
L—總管長度（m）；L=2×（55+65）m；
n—管井?dāng)?shù)量（根）；n=10根；
經(jīng)計(jì)算
D?2?（55?65）?24m 10
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管井的平面布置如圖3-1所示
待建基坑
圖3-1井管平面布置圖
3.6井管長度計(jì)算
井管的長度計(jì)算按公式（3-10）進(jìn)行計(jì)算
L?H?h??h?i?h1?r0??l （3-10）
式中H—基坑的開挖深度，H=8.1；
h—井管露出地面高度，一般取0.2～0.3m，此次h?0.2m； ?h—降水后地下水位至基坑地面的安全距離，一半為0.5-1.0m，此次取?h=1m；
i—降水漏斗曲線水力坡度；環(huán)形布置i=1/10；
h1—井點(diǎn)管至基坑頂面邊緣距離，一般取0.7～1.2m，h1?1.0m； r0—基坑中心至基坑頂面邊緣距離，矩形基坑一般取基坑寬度的一半，則r0=22.5m；
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l—濾管長度,一般取1.0～1.7m，此次 l=1.2m 則L=8.1+0.2+1+1/10（1+22.5）+1.2=12.85m。
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第4章 止水帷幕設(shè)計(jì)
4.1止水帷幕的設(shè)置原則
1.設(shè)置豎向止水帷幕的目的是為了防止地下水從基坑側(cè)面滲入基坑內(nèi)從而降低基坑土體的穩(wěn)定性，進(jìn)而影響工程工期并伴隨嚴(yán)重的生命財(cái)產(chǎn)安全；
2.在滿足基坑施工作業(yè)的前提下，止水帷幕可以允許少量地下水滲流進(jìn)入基坑，或在止水帷幕內(nèi)側(cè)預(yù)留泄露管道減少基坑側(cè)向水壓，用明排疏干滲入地下水，這樣設(shè)置止水帷幕符合經(jīng)濟(jì)節(jié)約的原則，在加強(qiáng)監(jiān)控和合理的施工控制下，能達(dá)到安全經(jīng)濟(jì)的目的；
3.對于樁錨支護(hù)，在支護(hù)樁間布置豎向帷幕樁以填補(bǔ)支護(hù)樁間的空間，既可以阻止地下水的滲流，又可以抵擋部分土壓力。
4.2止水帷幕的做法
4.2.1止水帷幕的一般做法及適用條件
1）深層攪拌法水泥土止水帷幕 深層攪拌法水泥土止水帷幕視土層條件可采用一排、兩排、或數(shù)排水泥攪拌樁相互疊合形成。相鄰水泥攪拌樁可搭接
100mm左右。深層攪拌法水泥土止水帷幕適用于粘土、淤泥質(zhì)土和粉土等地基，當(dāng)采用單排樁時(shí)，搭接寬度不應(yīng)小于樁長的1.2%～1.5%。
2）高壓噴射注漿法水泥土止水帷幕 一般有兩種形式：單獨(dú)形成止水帷幕，采用單排旋噴樁相互搭接形成，或采用擺噴法形成；與排樁共同形成止水帷幕。高壓噴射注漿法水泥土止水帷幕適用于粘土、淤泥質(zhì)土、粉土、砂土及碎石土等地基。
3）素混凝土地下連續(xù)墻止水帷幕 常采用沖水成槽，素混凝土地下連續(xù)墻壁厚常為200～300mm，素混凝土地下連續(xù)墻止水帷幕適用于粘土、粉土以及淤泥質(zhì)土等。
4.2.2止水帷幕施工方法的確定
止水帷幕的施工方法有很多，但是每一種方法都具有它的適用性和局限性，根據(jù)中部平原地區(qū)的地層信息情況以及施工經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合本工程基坑特點(diǎn)，本工程采用高壓旋噴樁作為防滲止水的形式，布置方式一般為在支護(hù)樁施工后，
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在每兩個(gè)支護(hù)樁之間設(shè)置一根攪噴樁即高壓旋噴樁，高壓旋噴樁與支護(hù)樁互相咬合（咬合部分長度為200mm），形成組合防滲圍護(hù)墻。
4.3止水帷幕樁長的計(jì)算
本工程要求基坑的抗管涌驗(yàn)算設(shè)計(jì)值大于等于1.5，所以可以根據(jù)抗管涌驗(yàn)算公式（4-1）來計(jì)算止水樁長。
kg?
????h??2t?? （4-1） ?0??w??h?
kg—抗管涌驗(yàn)算設(shè)計(jì)值；本工程 kg≥1.5；
γ：—土的有效重度（KN/m3）；此處??=9.0 KN/m3；
?h?—降水水頭差（m）；?h?=8.1-0.5+1.0=8.6m；
t?—樁端到坑底水頭的垂直距離（m）；t?=L-8.1-1.0；
γ0—基坑壁重要性系數(shù)；本工程?0=1.0；
γw—水的重度（KN/m3）；?w=10 KN/m3;
代入上式求得
kg?9.0??8.6?2??L?8.1?1.0??≥1.5 1.0?10?8.6
L≥12.47m 取L=12.5m
止水帷幕樁進(jìn)入下臥不透水層1.5m，滿足落底式帷幕進(jìn)入下臥不透水層的最小深度要求，即（4-2）式：
l?0.2?h??0.5 （4-2）
l—帷幕進(jìn)入隔水層的深度（m）；
?h?—基坑內(nèi)外水頭差（m）；
b—帷幕厚度（m）；
代入上式
l=1.5m≥0.2×8.6-0.5×0.8=1.32m
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第5章 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
5.1基坑北側(cè)支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
5.1.1土層信息
表5-1基坑北側(cè)土層信息表
土名 雜填土 粉土 淤泥質(zhì)土 粘土① 粘土②
厚度（m） 天然重度γ（KN/m3） 粘聚力（kPa） 內(nèi)摩擦角（度）
2.5 3.0 5.5 6.1 8.0
17.6 18.2 18.0 17.5 18.1
8 10 15.6 16 16.2
25 30 22 15.6 12
注：c、φ均為勘察報(bào)告所提供的基坑支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)（直剪固結(jié)峰值）；
5.1.2土壓力系數(shù)計(jì)算
朗金土壓力理論是通過研究彈性半空間體的應(yīng)力狀態(tài)，根據(jù)土的極限平衡條件而得出的土壓力計(jì)算方法。主、被動土壓力系數(shù)計(jì)算公式如下
2
Ka?tan（45??） （5-1）
22
Kp?tan（45??） （5-2）
2
?
?
各土層主、被動土壓力強(qiáng)度系數(shù)計(jì)算如下： ①雜填土層
2
Ka1?tan（45??
25?25?2
）?0.41 Kp1?tan（45??）?2.46 22
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②粉土層
2Ka2?tan（45??30?30?2)?0.33 Kp2?tan（45??）?3.0 22
22?22?2）?0.47 Kp3?tan（45??）?2.12 22
15.6?15.6?2）?0.58 Kp4?tan（45??）?1.74 22③淤泥質(zhì)土層 2Ka3?tan（45??④黏土層① 2Ka4?tan（45??
5.1.3道路荷載對基坑北側(cè)土層的附加應(yīng)力
道路按一級公路均布荷載取值，即q0?10.5KN/m，道路寬度14m，距離基坑邊沿13～15m，根據(jù)《土力學(xué)與基礎(chǔ)工程》第三版（趙明華主編），用角點(diǎn)法通過查表查得均布矩形荷載角點(diǎn)下的豎向附加應(yīng)力系數(shù)?，然后代入公式（5-3）計(jì)算出對各層土體的附加應(yīng)力。
???q0 （5-3）
z1?0m ?1?0.250 ?1?0.250?10.5?2.625kPa z2?2.5m ?2?0.249 ?2?0.249?10.5?2.615kPa z3?5.5m ?3?0.244 ?3?0.244?10.5?2.56k2Pa z4?8.1m ?4?0.238 ?4?0.238?10.5?2.499kPa z5?11m ?5?0.22 1 ?5?0.221?10.5?2.321kPa
8Pa z6?14.9m ?6?0.196 ?6?0.196?10.5?2.05k
5.1.4主動土壓力強(qiáng)度計(jì)算
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根據(jù)朗金主動土壓力強(qiáng)度計(jì)算公式（5-4）計(jì)算各層土控制深度處的主動土壓力強(qiáng)度。其中第①，②層土采用水土分算，用有效重度??代替相應(yīng)的天然重度。?????10；
?a?Ka??ihi?2cKa （5-4）
?i—第i層土的天然重度KN/m3
hi—第i層土的厚度（m）
①雜填土層
?h0Ka1?2c1Ka1??2?8?0.41??10.245kPa z=0m ?a01??1
1?h1Ka1?2c1Ka1 z=2.5m ?a1??1
?（17.6?0.5?7.6?2）?0.41?2?8?0.41
??0.405kPa
第①層土下的水壓力強(qiáng)度?w1為
?w1??w?h?10.0?2.0?20kPa
②粉土層
1?h1Ka2?2c2Ka2 z =2.5m ?a2??1
?（17.6?0.5?7.6?2)?0.33?2?10?0.33
??3.569kPa
2?h1??2?h2）Ka2?2c2Ka2 z =5.5m ?a2?（?1
?（17.6?0.5?7.6?2?8.2?3）?0.33?2?10?0.33
?4.594kPa
第②層土下的水壓力強(qiáng)度?w2為
?w2??w?h??10.0?5?50kPa
③淤泥質(zhì)土層
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1?h1??2?h2）Ka3?2c3Ka3 z =5.5m ?a3?（?1
?（17.6?0.5?7.6?2?8.2?3）?0.47?2?15.6?.47
?1.452kPa
2?h1??2?h2??3h）Ka3?2c3Ka3 z =8.1m ?a3?（?1
?（17.6?0.5?7.6?2?8.2?3?18?2.6）?0.47?2?15.6?0.47
?23.44k8Pa 3?h1??2?h2??3h3）Ka3?2c3Ka3 z =11m ?a3?（?1
?（17.6?0.5?7.6?2?8.2?3?18?5.5）?0.47?2?15.6?.47
kPa ?47.982
④粘土層①
1?h1??2?h2??3h3）Ka4?2c4Ka4 z =11m ?a4?（?1
?(17.6?0.5?7.6?2?8.2?3??18?5.5）?0.58?2?16?0.58
?61.238kPa
2?h1??2?h2??3h3??4h）Ka4?2c4Ka4 z =14.9m ?a4?（?1
?(17.6?0.5?7.6?2?8.2?3?18?5.5?17.5?3.9)?0.58?2?16?.58?100.823kPa
5.1.5坑底被動土壓力強(qiáng)度計(jì)算
③淤泥質(zhì)土層
2z =8.1m ?p3?2c3Kp3?2?15.6?2.12?45.428kPa
2??3hKp3?2c3Kp3 z =11m ?p3
?18?2.9?2.12?2?15.6?2.12
.092kPa ?156
④粘土層①
1??3hKp4?2c4Kp4 z =11m ?p4
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?18?2.9?1.74?2?16?.74
?133.039kPa
z =14.9m ?2
p4?（?3h??4h?）Kp4?2c4Kp4
?（18?2.9?17.5?3.9）?1.74?2?16?.74 ?251.179kPa
5.1.6考慮道路荷載影響的主動土壓力強(qiáng)度計(jì)算
道路荷載對各層土的主動土壓力強(qiáng)度按公式（5-5）進(jìn)行計(jì)算
?a??ai??wi??iKai
?a—考慮道路荷載和水壓力強(qiáng)度后的主動土壓力強(qiáng)度（kPa）；?wi—第i層土下的水壓力強(qiáng)度（kPa）；
?ai—不考慮道路荷載時(shí)的第i層土的主動土壓力強(qiáng)度（kPa）；?i—道路荷載對第i層土的附加應(yīng)力（kPa）；
z=0m ?0
a1??10.245?2.625?0.41??9.16k9P a
z=2.5m ?1
a1??0.405?20?2.615?0.41?20.667kPa
?1
a2??3.569?20?2.615?0.33?17.29k4P a
z=5.5m ?2
a2?4.549?50?2.562?0.33?55.394kP a
?1
a3?1.452?50?2.562?0.47?52.656kPa
z=8.1m ?2
a3?23.448?50?2.499?0.47?74.62k3P a
z=11m ?3
a3?47.982?50?2.321?0.47?99.073kPa
?1
a4?61.238?50?2.321?0.58?112.584kPa
z=14.9m ?2
a4?100.823?50?2.058?0.58?15.201k7P a
21 5-5） （
沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
5.1.7坑底以下凈土壓力強(qiáng)度計(jì)算
凈土壓力強(qiáng)度即為被動土壓力強(qiáng)度和主動土壓力強(qiáng)度的差值。
z=8.1m ???45.428?74.623??29.195kPa
z=11m ??1?156.092?99.073?57.019kPa
??2?133.039?112.584?20.45k5P a
z=14.9m ???251.179?152.017?99.162kPa
凈土壓力強(qiáng)度分布圖如下
9.169kPa
2.5m20.667kPa
17.294kPa
55.394kPa
52.656kPa
74.623kPa
29.195kPa
11m5.5m8.1m57.019kPa
20.455kPa
99.162kPa14.9m
圖5-1基坑北側(cè)凈土壓力強(qiáng)度分布圖
5.1.8支護(hù)樁的嵌入深度、水平支錨力和最大彎矩的計(jì)算
工程上一般采用等值梁法來計(jì)算單支點(diǎn)樁支護(hù)結(jié)構(gòu)，等值梁法的基本原理如圖4-2所示。一根一端固定另一端簡支的梁［圖5-2（a）］，彎矩的反彎點(diǎn)在b點(diǎn)，該點(diǎn)彎矩為零［圖5-2（b）］。如果在b點(diǎn)切開，并規(guī)定b點(diǎn)位左端梁的
22
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簡支點(diǎn)，這樣在ab段內(nèi)的彎矩保持不變，由此，簡支梁ab段稱之為圖a中ac梁ab段的等值梁。
(a)c(b)b（c b 圖5-2等值梁法基本原理圖?4?
等值梁法應(yīng)用于單支點(diǎn)樁計(jì)算，計(jì)算簡圖如圖5-3所示，計(jì)算步驟如下： ①確定正負(fù)彎矩反彎點(diǎn)的位置。實(shí)測結(jié)果表明凈土壓力為零點(diǎn)的位置與彎矩零點(diǎn)位置很接近，因此，可假定反彎點(diǎn)就在凈土壓力為零點(diǎn)處，即為圖5-3中的O點(diǎn)。它距基坑底面的距離u根據(jù)作用于墻前后側(cè)土壓力為零點(diǎn)的條件求出。
②由等值梁AO根據(jù)平衡方程計(jì)算支點(diǎn)反力Ra和O點(diǎn)剪力Q0：
RaE（h?u?h）? （5-6） ?a
h?u?h0
aQ0??E（h?h0） （5-7） h?u?h0
23
沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
③取樁下段OC為隔離體，取?Mc?0，可求出有效嵌固深度t
t?
6Q0
（5-8）
?（mKp?Ka)Sh
而樁在基坑底以下的最小插入深度tc按式（5-9）確定。
tc?u?1.2t （5-9）
Q0
(a)
圖5-3等值梁法簡化計(jì)算［4］
(b)
④由等值梁法求算最大彎矩Mmax。由于作用在樁上的力均已求得，所以很方便求出。
計(jì)算支護(hù)深度范圍內(nèi)土層的加權(quán)平均重度?m，粘聚力cm及內(nèi)摩擦角?m
?m?
rh
hi
ii
?
2.5?17.6?3?18.2?5.5?18?3.9?17.5
?17.84kNm3
14.9
24
沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) cmch??hiii?2.5?8.0?3?10.0?5.5?15.6?3.9?16.0?13.30kPa 14.9
2.5?25??3?30??5.5?22??3.9?15.6??22.44? 14.9
2?m?h?hiii?22.44?
)?0.45 主動土壓力系數(shù)：Ka?tan(45??)?tan(45?22?2
?22.44?2245??）?tan（45??）?2.23 被動土壓力系數(shù)：Kp?tan（22
從凈土壓力強(qiáng)度分布圖可以看出，樁后基坑底面處主動土壓力強(qiáng)度
?a3?74.623kPa
凈土壓力零點(diǎn)離基坑底距離
u?74.623??2.35m ?（（2.23?0.45）mKp?Ka）17.84??a3
樁后凈土壓力
111E??1.73?20.667??（17.294?55.394）?3??（52.656?74.623）?2.6?222
1??2.35?29.195?326.676KN 2
凈土壓力作用點(diǎn)離地面的距離
121?20.667?1.73?（?1.73?0.77）?17.294?3.0?（1.5?2.5）??232
21（55.394?17.294）?3.0?（?3?2.5）?52.656?2.6?（1.3?5.5）??32
211（74.623?52.656）?2.6?（?2.6?5.5）??29.195?2.35?（?2.35?8.1）ha?326.676
=5.94m
支點(diǎn)水平錨固拉力
RaE（h?u?h）326.676?（8.1?2.35?5.94）????185.32KN a
h?u?h08.1?2.35?2.5
25
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式中h0為錨固點(diǎn)離地面距離（m）；
土壓力零點(diǎn)（即彎矩為零點(diǎn)）剪力
Q0E（h???h0）326.676?（5.94?2.5）??141.35KN h?u?h08.1?2.35?2.5a
樁的有效嵌固深度
t?6Q06?141.35??4.09m ?（K?K)S17.84?(2.23?0.45)?1.6mpah
式中Sh為支點(diǎn)水平間距（m）；
支護(hù)樁的最小長度
l?h?u?1.2t?8.1?2.35?1.2?4.09?15.36m
求剪力為零點(diǎn)離地面距離hq，由
12Ra??hqKaSh?q0KahqSh?0 2
得
hq?1
?m??q02?q0?2?mRa（/KaSh） ?
1?2?17.84?185.32（/0.45?1.6） 17.84
?5.37m
最大彎矩 ?
Mmax?R（?ahq?h0）112?mh3KS?q0hqKaSh qah62
1?185.32?（5.37?2.5）??17.84?5.373?0.45?1.6 6
?200.5KN?m
5.1.9錨桿長度計(jì)算
根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程JGJ 120－1999》，支點(diǎn)水平錨固拉力計(jì)算值按以下公式轉(zhuǎn)化成設(shè)計(jì)值
Ta?1.25?0Ra （5-10）
26
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Ta—支點(diǎn)水平錨固力的設(shè)計(jì)值；
γ0—建筑基坑側(cè)壁重要性系數(shù)，本基坑按二級取值為1.0；
Ra—支點(diǎn)水平錨固力計(jì)算值，見上節(jié)；
計(jì)算求得
Ta?1.25?1.0?185.32?231.65KN
錨桿軸向受拉承載力設(shè)計(jì)值
T231.65Nu?a??239.82KN cos?cos15?
由上述規(guī)程可知，錨固段的長度可由公式（5-11）計(jì)算出：
Nu?
??d??qsili （5-11） ?s
式中Nu—錨桿軸向受拉承載力設(shè)計(jì)值；
?s—錨桿（索）軸向受拉抗力分項(xiàng)系數(shù)，可取1.3；
li—第i層土中直孔部分錨固段長度；
d—錨固體直徑，本設(shè)計(jì) d為200mm；
qsik—土體與錨固體的摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)取值；當(dāng)無經(jīng)驗(yàn)時(shí)可按表中查得。本設(shè)計(jì)錨索的錨固段應(yīng)在粉土和淤泥質(zhì)土中，所以查表得qsik在40kPa～60kPa之間，本設(shè)計(jì)取45kPa；
經(jīng)計(jì)算，錨固段長度為11.0m。
自由段的長度可由下面公式算出：
?1????lf?lt?sin?45???k?/sin?45??k??? （5-12） 2?2???
式中l(wèi)f—自由段長度；
lt—錨桿錨頭中點(diǎn)至基坑底面以下基坑外側(cè)荷載標(biāo)準(zhǔn)值與基坑內(nèi)側(cè)抗力標(biāo)準(zhǔn)值相等處的距離，本設(shè)計(jì)取8.0m；
27
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φk—土體各土層厚度加權(quán)內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值，經(jīng)計(jì)算為15.2°；
θk—錨桿傾角，本設(shè)計(jì)為15°
經(jīng)計(jì)算，自由段長度為5.26m，由規(guī)范規(guī)定，取自由端長度為5.5m。 由此可知，錨桿長度為5.5+11.0=16.5m
5.1.10圍護(hù)樁的配筋計(jì)算
按照《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50010-2011)進(jìn)行圓截面灌注樁配筋計(jì)算。支護(hù)樁所能承受的最大彎矩按公式（5-13）計(jì)算。
M?sin??t?sin??233fcrsin???fyAsrs （5-13） 3?
M—支護(hù)樁能承受的最大彎矩（KN/m）；
fc—混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（KN）；
r—支護(hù)樁圓截面半徑（m）；
fy—鋼筋強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（N/mm2）；
As—全部縱向鋼筋截面面積（mm2）；
rs—縱向鋼筋重心所在圓周半徑（m）；
α—對應(yīng)于受壓區(qū)混凝土截面面積圓心角與2π的比值；其計(jì)算公式為 ??1?0.75b?(1?0.75b)2?0.5?0.625b；
； b?fyAs（/fcA）
αt—縱向受拉鋼筋截面面積與全部縱向鋼筋截面面積的比值；其中，當(dāng)α＞0.625時(shí)，?t=0；否則?t?1.25?2?；
（注：本公式不適用于截面內(nèi)縱向鋼筋小于6根的情況）；
本工段支護(hù)樁采用φ800鉆孔灌注樁，樁心距1200mm，混凝土強(qiáng)度等級C30（抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fc=14.3N/mm2），保護(hù)層厚度50mm，縱筋采用12φ20HRB335級鋼筋（強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fy=300 N/mm2），螺旋箍筋采用φ12@200 HRB335級鋼筋，并在樁頂4m范圍內(nèi)加密至@150，此外，另設(shè)置φ16@2000的加強(qiáng)箍筋。
As?12?314.2?3770.4mm2
b?300?3770.4?0.157214.3?（3.14?400)
28
沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) ??1?0.75?0.157?(1?0.75?0.157)2?0.5?0.625?0.157?0.311＜0.625 ?t?1.25?2?0.311?0.628
sin???0.828
sin??t?0.920
M?20.828?0.9203?14.3?（400?0.828）?300?350?3770.4??567.38KN?m33.14
＞1.25?1.0?0.85?Mmax?1.25?1.0?0.85?200.5?213.04KN?m
1.25—荷載分項(xiàng)系數(shù)；
1.0—基坑重要性系數(shù)；
0.85—彎矩折減系數(shù)；
故滿足承載力要求。
截面配筋率
A3770.4??s?100%??100%?0.8%＞?min?0.4% 2A3.14?400
故滿足最小配筋率要求
《地基基礎(chǔ)規(guī)范》（2012）規(guī)定灌注樁的最小配筋率不小于0.2%～0.65%。
5.1.11基坑穩(wěn)定性驗(yàn)算
在基坑開挖過程中，地基的應(yīng)力場和形變場發(fā)生變化，這可能導(dǎo)致基坑的失穩(wěn)。為避免工程事故的發(fā)生，在進(jìn)行基坑支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，需要驗(yàn)算基坑穩(wěn)定性，目的是對于給定的支護(hù)結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)出合理的嵌固深度，或判斷已擬定支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是否穩(wěn)定和合理。在施工過程中，必要時(shí)及時(shí)采取適當(dāng)?shù)募訌?qiáng)防范措施，使基坑的安全度具有一定的保證。
對有支護(hù)的基坑全面地進(jìn)行基坑穩(wěn)定性分析和驗(yàn)算，是基坑工程設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)之一。目前，對基坑穩(wěn)定性驗(yàn)算的內(nèi)容主要包括驗(yàn)算支護(hù)結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性、抗傾覆穩(wěn)定性、踢腳穩(wěn)定性、坑底抗隆起穩(wěn)定性和基坑抗?jié)B流穩(wěn)定性。
1）整體穩(wěn)定性驗(yàn)算
基坑支護(hù)體系整體穩(wěn)定性驗(yàn)算的目的就是要防止支護(hù)結(jié)構(gòu)與周圍土體整體滑動失穩(wěn)破壞，其計(jì)算方法是采用圓弧滑動面簡單條分發(fā)，按總應(yīng)力法計(jì)算。
29
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取單位寬度分析，支護(hù)結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性安全系數(shù)應(yīng)滿足式（5-14）；
Ks?
（qb?W）cos?tan?cL?（qb?W）sin?ii0iii0iiii （5-14）
式中Ks—圓弧滑動整體穩(wěn)定性安全系數(shù)，安全等級為一級、二級、三級的錨拉式支擋結(jié)構(gòu)，Ks分別不應(yīng)小于1.35、1.30、1.25；本基坑等級為二級，故Ks不應(yīng)小于1.30；
ci—第i土條底面上的粘聚力（kPa）；
φi—第i土條底面上的內(nèi)摩擦角（°）；
Li—第i土條底面面積（m2）；
bi—第i土條的寬度（m）；
Wi—第i土條重力，按上覆土層的飽和容積密度計(jì)算；
θi—第i土條底面傾角（°）；
上式中安全系數(shù)Ks應(yīng)通過若干滑動面試算后取最小值。用理正深基坑軟件模擬計(jì)算，計(jì)算簡圖如5-4，,條分法中的土條寬度為0.40m。當(dāng)有軟弱土夾層、傾斜基巖面等情況時(shí)，宜用非圓弧滑動面進(jìn)行計(jì)算。
滑裂面數(shù)據(jù)如下：
圓弧半徑(m)R=16.756
圓心坐標(biāo)X(m)X=-0.862
圓心坐標(biāo)Y(m)Y=9.873
計(jì)算出整體穩(wěn)定安全系數(shù)Ks=1.763＞1.30
故本段設(shè)計(jì)的支護(hù)結(jié)構(gòu)滿足整體穩(wěn)定性要求。
30
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圖5-4整體穩(wěn)定性驗(yàn)算簡圖
2）抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算
根據(jù)《簡明深基坑工程設(shè)計(jì)施工手冊》，對于內(nèi)支撐或錨拉支護(hù)體系，在水平荷載作用下，基坑土體有可能在支護(hù)結(jié)構(gòu)底部因產(chǎn)生踢腳破壞而出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象。對于單支點(diǎn)結(jié)構(gòu) ，踢腳破壞產(chǎn)生于以支點(diǎn)處為轉(zhuǎn)動點(diǎn)的失穩(wěn)，多層支點(diǎn)結(jié)構(gòu)則可能繞最下支點(diǎn)轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生踢腳失穩(wěn)。計(jì)算模型如圖5-5所示。
抗傾覆穩(wěn)定性可按式（5-15）進(jìn)行驗(yàn)算
KT?
MpMa （5-15）
式中：KT—抗傾覆穩(wěn)定性安全系數(shù)，根據(jù)基坑重要性等級，一級基坑取1.5，二級基坑取1.2，三級基坑取1.0；本基坑等級為二級，故KT應(yīng)不小于1.2；
Mp—基坑內(nèi)側(cè)被動土壓力對最下層支點(diǎn)處的力矩（KN·m）；
Ma—最下層支點(diǎn)以下外側(cè)壓力對最下層支點(diǎn)點(diǎn)的力矩（KN·m）；
31
沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
q0最下層支點(diǎn)
Ea
Ep
圖5-5踢腳計(jì)算簡圖?7?
施工過程中，各工況驗(yàn)算結(jié)果如下
工況1：
序號 支錨類型 材料抗力(kN/m) 錨固力(kN/m)
1 錨桿 0.000
Ks=7.541>1.2,滿足規(guī)范要求。
工況2：
注意：錨固力計(jì)算依據(jù)錨桿實(shí)際錨固長度計(jì)算。 序號 支錨類型 材料抗力(kN/m) 錨固力(kN/m) 1 錨桿
254.469 236.160 Ks= 9.117>1.2，滿足規(guī)范要求。
32 0.000
沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
工況3：
注意：錨固力計(jì)算依據(jù)錨桿實(shí)際錨固長度計(jì)算。
序號 支錨類型 材料抗力(kN/m) 錨固力(kN/m)
1 錨桿 254.469 236.160
Ks=1.498>1.2,滿足規(guī)范要求。
安全系數(shù)最小的工況號：工況3；
最小安全Ks=1.498>1.2,滿足規(guī)范要求。
由以上驗(yàn)算過程，本段支護(hù)結(jié)構(gòu)滿足抗傾覆穩(wěn)定性要求。
圖5-6普朗特爾和太沙基隆起滑動線形圖
3）抗隆起驗(yàn)算
將墻底面的平面作為求極限平衡的基準(zhǔn)面，參照普朗特爾和太沙基的地基承載力公式，其滑動線形狀如圖5-6所示。
33
沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
《建筑基坑工程技術(shù)規(guī)范》YB 9258-97(冶金部)采用下式進(jìn)行抗隆起安全系數(shù)驗(yàn)算
KL?
?DNq?cNc?（H?D）?q （5-16）
式中γ—土的重度（KN/m3）；
c—土的粘聚力（kPa）；
q—地面荷載（KN/m）；
Nq、Nc—地基承載力系數(shù)；
采用普朗特爾（Prandtl）公式時(shí)，Nq、Nc按下式計(jì)算，此時(shí)要求KL?1.1～
1.2.
2Nq?tan（45???
2）?e?tan? （5-17a）
Nc?（Nq?1）?1 （5-17b） tan?
計(jì)算結(jié)果為
11.537?）?e3.141?tan11.537??2.8482
1Nc?（2.848?1）??9.055tan11.537?
17.713?6.800?2.848?42.80?9.055KL??2.701＞1.1 17.713?（8.100?6.800）?5.2502Nq?tan（45??
滿足規(guī)范要求。
采用太沙基（Terzaghi）公式時(shí)，安全系數(shù)取自《建筑基坑工程技術(shù)規(guī)范》YB 9258-97(冶金部)，此時(shí)要求KL?1.15～1.25。
安全系數(shù)計(jì)算公式如式（5-16）；NC、Nq計(jì)算公式如下
34
沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2?3???tan???1?e42Nq?? （5-18a） ?2??cos（45??）2??
Nc?（Nq?1）?1 （5-18b） tan?
計(jì)算結(jié)果如下
2?3?3.142?11.537?tan11.537??2?1?e4Nq????3.139 11.537?2?cos（45???）2??
1?10.480 tan11.537?
17.713?6.800?3.139?42.80?10.480KL??3.056＞1.15 17.713?（8.100?6.800）?5.250Nc?（3.139?1）?
滿足規(guī)范要求。
4）隆起量的計(jì)算
基坑的隆起量按下式進(jìn)行計(jì)算，如果結(jié)果為負(fù)值，按0處理。
?8751nD?0.5?0.54 （5-19） ?????ihi?q）?125（）?6.73?c?0.04（tan?）36i?1H
式中δ—基坑底面向上位移(mm)；
N—從基坑頂面到基坑底面處的土層層數(shù)；
γi—第i層土的重度，地下水位以上取土的天然重度，地下水位以下取土的飽和重度(kN/m3)；
hi—第i層土的厚度(m)；
q—基坑頂面的地面超載(kPa)；
D—樁(墻)的嵌入長度(m)；
H—基坑的開挖深度(m)；
35
沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
c—樁(墻)底面處土層的粘聚力(kPa)；
φ—樁(墻)底面處土層的內(nèi)摩擦角(度)；
r—樁(墻)頂面到底處各土層的加權(quán)平均重度(kN/m3)；
計(jì)算得
?87516.8?0.5?0.54?
???（145.4?5.3）?125?（）?6.73?17.8?32?0.04（tan12.4?）?38mm368.1
圖5-7基坑抗管涌驗(yàn)算簡圖
5）抗管涌驗(yàn)算
由于基坑內(nèi)外存在水位差，容易導(dǎo)致基坑外的地下水繞過止水帷幕下端向基坑內(nèi)滲流，這種滲流產(chǎn)生的動水壓力在墻背后向下作用，而在墻前則向上作
36
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用，當(dāng)動水壓力大于土的水下重度時(shí)，土顆粒就會隨水流向上噴涌。在軟粘土地基中滲流力往往使地基產(chǎn)生突發(fā)性的泥流涌出，從而出現(xiàn)管涌現(xiàn)象。
根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（JGJ 120-99），抗管涌驗(yàn)算公式為
KG?(h??2D）?? （5-20） ?0h??w
式中KG—抗管涌安全性系數(shù)；規(guī)范要求不小于1.5；
h?—基坑外側(cè)地下水位至基坑底的距離（m）；
D—支護(hù)結(jié)構(gòu)嵌入深度（m）；
γ—如圖5-7所示，基坑內(nèi)側(cè)D范圍內(nèi)土的加權(quán)平均重度（kN/m），水位以上取自然重度，水位以下取有效重度；
γ0—工程重要性系數(shù)，本基坑取1.0；
γw—地下水的重度（kN/m）；
計(jì)算結(jié)果為 3：3
KG?2.562＞1.5故滿足規(guī)范要求。
6）嵌固穩(wěn)定性驗(yàn)算
表5-2嵌固深度計(jì)算參數(shù)
嵌固深度系數(shù)
1.2
按《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》JGJ 120-99，單支點(diǎn)結(jié)構(gòu)計(jì)算支點(diǎn)力和嵌固深度設(shè)計(jì)值hd
（1）按ea1k=ep1k，確定出支護(hù)結(jié)構(gòu)彎矩零點(diǎn)hc1=0.318
（2）支點(diǎn)力Tc1可按下式計(jì)算： 抗?jié)B嵌固系數(shù) 1.2
Tcl?
hal?Eac?hpl?EpchTl?hcl （5-21）
37
沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
hT1 =5.600m 計(jì)算得
Tc1 =139.491kN 按公式（5-22）計(jì)算hd
hp?Epj?Tc1（hT1?hd）???0ha?Eai?0 （5-22）
其中β=1.200 ，γ0=1.000
hp =2.570m，∑Epj =1080.901kPa ha =6.245m，∑Eai =599.823kPa
得到hd?6.768m，采用值為6.800m，滿足穩(wěn)定性要求。
5.2基坑南側(cè)支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
5.2.1土層信息
表5-3基坑南側(cè)土層信息表
土名 雜填土 粉土 淤泥質(zhì)土 粘土① 粘土②
厚度（m） 天然重度γ（KN/m3） 粘聚力（kPa） 內(nèi)摩擦角（度）
2.4 2.8 5.8 5.6 7.8
17.8 18.1 17.2 17.6 18.0
7.6 8.5 15 17 18
26 30 21 15.4 16
注：c、φ均為勘察報(bào)告所提供的基坑支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)（直剪固結(jié)峰值）；
5.2.2土壓力系數(shù)計(jì)算
各土層主、被動土壓力系數(shù)計(jì)算如下
38
沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
①雜填土層
2Ka1?tan（45??26?26?2）?0.39 Kp1?tan（45??）?2.56 22
30?30?2)?0.33 Kp2?tan（45??）?3.0 22
21?21?2）?0.47 Kp3?tan（45??）?2.12 22
15.6?15.6?2）?0.58 Kp4?tan（45??）?1.74 22②粉土層 2Ka2?tan（45??③淤泥質(zhì)土層 2Ka3?tan（45??④黏土層① 2Ka4?tan（45??
5.2.3已有建筑物荷載對基坑南側(cè)樁后土體的附加應(yīng)力
樓房等建筑物局部超載取值為15~20kPa每層，具體取值可根據(jù)建筑物的密集程度和建筑物功能具體分析。由于本基坑周邊建筑密集程度偏低，建筑為住宅樓，因此本工程超載標(biāo)準(zhǔn)值可按15kPa每層計(jì)算。
則q0?15?50?750KN/m，距離基坑邊沿18m，根據(jù)《土力學(xué)與基礎(chǔ)工程》第三版（趙明華主編），用角點(diǎn)法通過查表查得均布矩形荷載角點(diǎn)下的豎向附加應(yīng)力系數(shù)?，然后根據(jù)公式（5-3）計(jì)算出對各層土體的附加應(yīng)力。
z1?0m ?1?0kPa
z2?2.4m ?2?0.3kPa
z3?5.2m ?3?3.75kPa
z4?8.1m ??6.68kPa 4
z5?11m ??13.5kPa 5
z6?15.1m ?6?28.5kPa
5.2.4主動土壓力強(qiáng)度計(jì)算
根據(jù)公式（5-4）進(jìn)行計(jì)算
39
沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
①雜填土層
?h0Ka1?2c1Ka1??2?7.6?0.39??9.492kPa z=0m ?a01??1
1?h1Ka1?2c1Ka1 z=2.4m ?a1??1
?（17.8?0.5?7.?1.9）?0.39?2?7.6?0.39
1Pa ??0.24k
第①層土下的水壓力強(qiáng)度?w1為
?w1??w?h?10.0?1.9?19kPa
②粉土層
1?h1Ka2?2c2Ka2 z =2.4m ?a2??1
?（17.8?0.5?7.8?1.9)?0.33?2?8.5?0.33 ??1.938kPa
2?h1??2?h2）Ka2?2c2Ka2 z =5.2m ?a2?（?1
?（17.8?0.5?7.8?1.9?8.1?2.8）?0.33?2?8.5?0.33 ?5.546kPa
第②層土下的水壓力強(qiáng)度?w2為
?w2??w?h??10.0?4.7?47kPa
③淤泥質(zhì)土層
1?h1??2?h2）Ka3?2c3Ka3 z =5.2m ?a3?（?1
?（17.8?0.5?7.?1.9?8.1?2.8）?0.47?2?15?0.47
1Pa ?1.24k
2?h1??2?h2??3h）Ka3?2c3Ka3 z =8.1m ?a3?（?1
?（17.8?0.5?7.8?1.9?8.1?2.8?17.2?2.9）?0.47?2?15?.47
kPa ?24.685
40
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3?h1??2?h2??3h3）Ka3?2c3Ka3 z =11m ?a3 ?（?1
（17.8?0.5?7.8?1.9?8.1?2.8?17.2?5.8）?0.47?2?15?0.47 ? ?48.12k8Pa
④粘土層①
1?h1??2?h2??3h3）Ka4?2c4Ka4 z =11m ?a4?（?1
?(17.8?0.5?7.8?1.9?8.1?2.8??17.2?5.8）?0.58?2?17?0.58 ?58.879kPa
z =15.1m
2?h1??2?h2??3h3??4h）Ka4?2c4Ka4?a4?（?1
?(17.8?0.5?7.8?1.9?8.1?2.8?17.2?5.8?17.6?4.1)?0.58?2?17?0.58?100.732kPa
5.2.5坑底被動土壓力強(qiáng)度計(jì)算
③淤泥質(zhì)土層
2z =8.1m ?p3?2c3Kp3?2?15?2.12?43.681kPa
2??3hKp3?2c3Kp3 z =11m ?p3
?17.2?2.9?2.12?2?15?2.12
?149.427kPa
④粘土層①
1??3hKp4?2c4Kp4 z =11m ?p4
?17.2?2.9?1.74?2?18?.74
.278kPa ?134
2?（?3h??4h?）Kp4?2c4Kp4 z =15.1m ?p4
?（17.2?2.9?17.6?4.1）?1.74?2?18?.74
41
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?259.837kPa
5.2.6考慮建筑物荷載影響的主動土壓力強(qiáng)度計(jì)算
建筑物荷載對各層土的主動土壓力強(qiáng)度仍按公式（5-5）進(jìn)行計(jì)算，僅把道路和在改為建筑物荷載。
0z=0m ?a1 ??9.492?0?-9.492kPa
1z=2.4m ?a1??0.241?19?0.3?0.39?18.876kPa
1 ?a2??1.938?19?0.3?0.33?17.161kP a
2z=5.2m ?a2?5.546?47?3.75?0.33?53.784kPa
1 ?a3 ?1.241?47?3.75?0.47?50.004kPa
2z=8.1m ?a3?24.685?47?6.68?0.47?74.825kPa
3z=11m ?a3 ?48.128?47?13.5?0.47?101.473Pa
1 ?a4?58.879?47?13.5?0.58?11.370k9P a
2z=15.1m ?a4?100.732?47?28.5?0.58?164.262kPa
5.2.7坑底以下凈土壓力強(qiáng)度計(jì)算 9.492kPa
18.876kPa 2.4m17.161kPaz=8.1m ???43.681?74.825??31.144kPa 53.784kPa5.2m50.004kPa
74.825kPa
31.144kPa8.1mz=11m ??1?149.427?101.473?47.954kPa
20.569kPa ??2?134.278?113.709?20.z=15.1m ???259.837?164.262凈土壓力強(qiáng)度分布圖如下
95.575kPa11m15.1m
42
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9.492kPa
2.4m18.876kPa
17.161kPa
53.784kPa
50.004kPa
74.825kPa
31.144kPa
11m5.2m8.1m47.954kPa
20.569kPa
95.575kPa15.1m
圖5-8基坑南側(cè)凈土壓力強(qiáng)度分布圖
5.2.8支護(hù)樁的嵌入深度、水平支錨力和最大彎矩的計(jì)算
同樣用等值梁法進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算公式見（5-6）～（5-9）。 計(jì)算支護(hù)深度范圍內(nèi)土層的加權(quán)平均重度?m，粘聚力cm及內(nèi)摩擦角?m ?m??rhii
hi
ii?2.4?17.8?2.8?18.1?5.8?17.2?4.1?17.6?17.57kNm3 15.12.4?7.6?2.8?8.5?5.8?15?4.1?17.0?13.16kPa15.1
2.4?26??2.8?30??5.8?21??4.1?15.4??21.94? 15.12cmch??hi??m?h??iihi?21.94?
)?0.46 主動土壓力系數(shù)：Ka?tan(45??)?tan(45?22?2
245??被動土壓力系數(shù)：Kp?tan（?
22）?tan（45??21.94?）?2.19 2
43
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從凈土壓力強(qiáng)度分布圖可以看出，樁后基坑底面處主動土壓力強(qiáng)度
?a3?74.825kPa
凈土壓力零點(diǎn)離基坑底距離
u?74.825??2.46m?（（2.19?0.46）mKp?Ka）17.57??a3
樁后凈土壓力
111（17.161?53.784）?2.8??（50.004?74.825）?2.9?E?2?1.6?18.876?2?2
1??2.46?31.144?333.733KN 2
凈土壓力作用點(diǎn)離地面的距離
121?18.876?1.6?（?1.6?0.8）?17.161?2.8?（1.4?2.4）??（53.784?17.161）232
21?2.8?（?2.8?2.4）?50.004?2.9?（1.45?5.2）??（74.825?50.004）?2.9?32
211（?2.9?5.2）??31.144?2.46?（?2.46?8.1）ha?333.733
=5.97m
支點(diǎn)水平錨固拉力
Ra?（8.1?2.46?5.97）?E（h?u?h）?333.733??190.054KN a
h?u?h08.1?2.46?2.5
式中h0為錨固點(diǎn)離地面距離（m）；
土壓力零點(diǎn)（即彎矩為零點(diǎn)）剪力
Q0E（h???h0）333.733?（5.97?2.5）??143.679KNh?u?h08.1?2.46?2.5 a
樁的有效嵌固深度
t?6Q06?143.679??4.21m ?（17.57?(2.19?0.46)?1.6mKp?Ka)Sh
式中Sh為支點(diǎn)水平間距（m）；
44
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支護(hù)樁的最小長度
l?h?u?1.2t?8.1?2.46?1.2?4.21?15.61m
求剪力為零點(diǎn)離地面距離hq，由
12Ra??hqKaSh?q0KahqSh?0 2
得
hq?1
?m??q02?q0?2?mRa（/KaSh） ?
1?2?17.57?190.054（/0.46?1.6） 17.57
?5.42m
最大彎矩 ?
Mmax?R（?ahq?h0）112?mh3KS?q0hqKaSh qah62
1?190.054?（5.42?2.5）??17.57?5.423?0.46?1.6 6
?211.8KN?m
5.2.9錨桿長度計(jì)算
根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程JGJ 120－1999》，支點(diǎn)水平錨固拉力計(jì)算值按以下公式轉(zhuǎn)化成設(shè)計(jì)值
Ta?1.25?1.0?190.054?237.57KN
錨桿軸向受拉承載力設(shè)計(jì)值
T237.57Nu?a??245.95KN cos?cos15?
由上述規(guī)程可知，錨固段的長度可由公式5-11計(jì)算出：
Nu?
li???d??qsili ?s245.95?1.3?11.3m 3.14?0.2?45
自由段的長度按公式5-12計(jì)算得：
45
沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 119.6?????lf?8.0?sin?45???19.6??/sin?45???15???4.9m22????
經(jīng)計(jì)算，自由段長度為4.91m，由規(guī)范規(guī)定，取自由端長度為5.0m。 由此可知，錨桿長度為5.0+11.3=16.3m
5.2.10圍護(hù)樁的配筋計(jì)算
按照《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50010-2011) 進(jìn)行圓截面灌注樁配筋計(jì)算。支護(hù)樁所能承受的最大彎矩按公式5-13計(jì)算。
本工段支護(hù)樁采用φ800鉆孔灌注樁，樁心距1200mm，混凝土強(qiáng)度等級C30（抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fc=14.3N/mm2）保護(hù)層厚度50mm，縱筋采用12φ20HRB335級鋼筋（強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fy=300 N/mm2），螺旋箍筋采用φ12@200 HRB335級鋼筋，并在樁頂4m范圍內(nèi)加密至@150.，此外，另設(shè)置φ16@2000的加強(qiáng)箍筋。
As?12?314.2?3770.4mm2
b?300?3770.4?0.15714.3?（3.14?4002)
??1?0.75?0.157?(1?0.75?0.157)2?0.5?0.625?0.157?0.311＜0.625 ?t?1.25?2?0.311?0.628
sin???0.828 sin??t?0.920
M?20.828?0.9203?14.3?（400?0.828）?300?350?3770.4??567.38KN?m33.14
＞1.25?1.2?0.85?Mmax?1.25?1.0?0.85?211.8?180.03KN?m
故滿足承載力要求。
截面配筋率
A3770.4??s?100%??100%?0.8%＞?min?0.4% 2A3.14?400
故滿足最小配筋率要求
5.2.11基坑穩(wěn)定性驗(yàn)算
46
沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
1）整體穩(wěn)定性驗(yàn)算
基坑支護(hù)體系整體穩(wěn)定性驗(yàn)算按式（5-14） 滑裂面數(shù)據(jù)
圓弧半徑(m)R=20.887
圓心坐標(biāo)X(m)X=9.296
圓心坐標(biāo)Y(m)Y=12.081
計(jì)算出整體穩(wěn)定安全系數(shù)Ks=1.611＞1.30
故本段設(shè)計(jì)的支護(hù)結(jié)構(gòu)滿足整體穩(wěn)定性要求。
圖5-9整體穩(wěn)定性驗(yàn)算簡圖
2）抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算
抗傾覆穩(wěn)定性可按式（5-15）進(jìn)行驗(yàn)算 施工過程中，各工況驗(yàn)算結(jié)果如下
工況1：
序號 支錨類型 材料抗力(kN/m) 錨固力(kN/m) 1 錨桿 0.000 0.000
47
沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
Ks = 7.150 >1.2, 滿足規(guī)范要求。
工況2：
注意：錨固力計(jì)算依據(jù)錨桿實(shí)際錨固長度計(jì)算。
序號 支錨類型 材料抗力(kN/m) 錨固力(kN/m)
1 錨桿 254.469 235.714
Ks = 8.687 >1.2, 滿足規(guī)范要求。
工況3：
序號 支錨類型 材料抗力(kN/m) 錨固力(kN/m)
1 錨桿 254.469 235.714
Ks =1.465>1.2,滿足規(guī)范要求。
安全系數(shù)最小的工況號：工況3；
最小安全Ks = 1.465 >1.2, 滿足規(guī)范要求。
由以上驗(yàn)算過程，本段支護(hù)結(jié)構(gòu)滿足抗傾覆穩(wěn)定性要求。
3）抗隆起驗(yàn)算
將墻底面的平面作為求極限平衡的基準(zhǔn)面，參照普朗特爾和太沙基的地基承載力公式，其滑動線形狀如圖5-10所示。
普朗特爾公式計(jì)算
17.434?7.000?2.843?43.258?9.045KL??1.298＞1.1 17.571?（8.100?7.000）?302.980
滿足規(guī)范要求。
太沙基公式計(jì)算
17.434?7.000?3.132?43.258?10.467KL??1.469＞1.15 17.571?（8.100?7.000）?302.980
滿足規(guī)范要求。
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圖5-10普朗特爾和太沙基隆起滑動線形圖
4）隆起量的計(jì)算
基坑的隆起量按式（5-19）進(jìn)行計(jì)算，如果結(jié)果為負(fù)值，按0處理。
計(jì)算得
?87517.0?0.5?0.54????（143.3?303.0）?125?（）?6.37?17.6?32?0.04（tan12.4?）?0mm368.1
5）抗管涌驗(yàn)算
根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（JGJ 120-99），按公式（5-20）進(jìn)行抗管涌驗(yàn)算。
計(jì)算結(jié)果為
KG?2.519＞1.5
故滿足規(guī)范要求。
計(jì)算簡圖如5-11
49
沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
圖5-11基坑抗管涌驗(yàn)算簡圖
6）嵌固穩(wěn)定性驗(yàn)算
表5-5 嵌固深度計(jì)算參數(shù)
嵌固深度系數(shù)
1.2
按《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》 JGJ 120-99，單支點(diǎn)結(jié)構(gòu)計(jì)算支點(diǎn)力和嵌固深度設(shè)計(jì)值hd
（1）按ea1k=ep1k確定出支護(hù)結(jié)構(gòu)彎矩零點(diǎn)hc1=0.468
（2）支點(diǎn)力Tc1可按式（5-21）計(jì)算：
hT1 =5.600m 抗?jié)B嵌固系數(shù) 1.2
50
沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
計(jì)算得
Tc1 =145.024kN
按公式（5-22）計(jì)算hd
其中β=1.200，γ0=1.000
hp =2.625m，∑Epj =1116.258kPa
ha =6.460m，∑Eai=612.422 kPa
得到hd?7.018m，采用值為7.000m，滿足穩(wěn)定性要求。
5.3基坑東側(cè)支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
5.3.1雙排樁支護(hù)的簡化計(jì)算模型
1）滑動土體重量比例系數(shù)的計(jì)算
其基本原理是將破裂面內(nèi)的土體面積按處于雙排樁內(nèi)外分成兩部分S1、S2，將這兩部分土體分別分配到前后樁上。設(shè)分配系數(shù)為?，則
??
S1 （5-23） S1?S2
圖5-12土體重量分配原理圖?9?
51
沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
原理圖如5-12所示。
由上圖可知
L0?H?tan（45???/2）
2）假設(shè)樁長為Z，則對應(yīng)的坑底土壓力強(qiáng)度q1為
q1?eak?h （5-24） Z
eak—坑底處主動土壓力強(qiáng)度(kPa)；
h—基坑挖深（m）；
Z—樁嵌固點(diǎn)所在深度（m）；
φ—挖深范圍內(nèi)土的加權(quán)平均內(nèi)摩擦角（°）；
然后根據(jù)樁心距將坑底土壓力強(qiáng)度q1轉(zhuǎn)化為線荷載q2，按之前計(jì)算出的分配比例系數(shù)?將線荷載q2分配給前后樁，這樣，基本結(jié)構(gòu)就變成兩個(gè)懸臂梁，考慮橫梁的剛度很大，只有橫向的水平位移，根據(jù)前后樁位移相等的條件可得出樁頂部的多余未知力Q、M
Q前?3Zq前?q后） （5-25a） 40
3ZQ前??q前?q后） （5-25b） 40
M前?q前?Z2243Z2?q前?q后） （5-26a） 80
M前?q前?Z2243Z2?q前?q后） （5-26b） 80
52
沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
5.3.2土層信息
表5-6基坑東側(cè)土層信息表
土名
雜填土
粉土
淤泥質(zhì)土
粘土①
粘土②
5.3.3主動土壓力強(qiáng)度計(jì)算
基坑挖深8.1m，支護(hù)樁樁徑800mm，樁排距4m，樁心距1.5m。開挖深度范圍內(nèi)土體的加權(quán)平均重度γ、粘聚力c、內(nèi)摩擦角φ
2.3?18.0?2.6?18.6?3.2?18.0???18.2KN/m3 8.1
2.3?8.4?2.6?10?3.2?16.5c??12.1kPa 8.1
2.3?20?2.6?28?3.2?24???24.2? 8.1
主動土壓力強(qiáng)度系數(shù)
24.2?2Ka?tan（45??）?0.422
已建建筑物對東側(cè)支護(hù)樁后土體附加應(yīng)力的計(jì)算，利用角點(diǎn)法參照公式5-3 z?8.1m ??0.009 eak?570?0.009?5.13kPa 厚度（m） 天然重度γ（KN/m3） 粘聚力（kPa） 內(nèi)摩擦角（度） 2.3 2.6 6.1 6.9 7.8 18.0 18.6 18.0 17.9 18.0 8.4 10 16.5 18 19 20 28 24 16 17.8
坑底8.1m處主動土壓力強(qiáng)度計(jì)算
eak?（5.13?18.2?8.1）?0.42?2?12.1?0.42?48.39kPa
5.3.4樁身最大彎矩計(jì)算
53
沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
計(jì)算土壓力分配系數(shù)α
24.2?L0?8.1?tan（45??）?5.24m2
2?1.51.52???（）?0.495.245.24
假設(shè)Z=14.5m，則坑底土壓力強(qiáng)度q1為
e?h48.39?8.1q1?ak??27.03kPa Z14.5
樁排距為4m，對應(yīng)的線荷載
q2?27.03?4.0?108.12KN/m
分配給前后排樁
q前?0.49?108.12?52.98KN/m
q后?0.51?108.12?55.14KN/m
q前?q后?52.98?55.14??2.16KN/m
將以上參數(shù)分別代入公式（5-25a）、（5-25b）、（5-26a）、（5-26b），求得其余未知力如下
3?14.5Q前??（?2.16）??2.35KN 40
3?14.5Q前??-2.16）?2.35KN 40
M前52.98?14.523?14.52???（-2.16）?481.16KN?m 2480
55.14?14.523?14.52
???（-2.16）?447.10KN?m 2480M前
5.3.5前后排樁配筋計(jì)算
1）前樁
前樁支護(hù)樁采用φ800鉆孔灌注樁，樁心距1500mm，混凝土強(qiáng)度等級C30（抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fc=14.3N/mm2），保護(hù)層厚度50mm，縱筋采用16φ20HRB335
54
沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
級鋼筋（強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fy=300 N/mm2），螺旋箍筋采用φ12@200 HRB335級鋼筋，并在樁頂4m范圍內(nèi)加密至@150，此外，另設(shè)置φ16@2000的加強(qiáng)箍筋。
As?16?314.2?5027.2mm2
b?300?5027.2?0.210 214.3?（3.14?400)
??1?0.75?0.21?(1?0.75?0.21)2?0.5?0.625?0.21?0.316＜0.625 ?t?1.25?2?0.316?0.619
sin???0.837 sin??t?0.931
M?20.837?0.9313?14.3?（400?0.837）?300?350?5027.2??655.16KN?m33.14
＞1.25?1.0?0.85?Mmax?1.25?1.0?0.85?481.16?511.23KN?m
故滿足承載力要求。
截面配筋率
A5027.2??s?100%??100%?1.0%＞?min?0.4% 2A3.14?400
故滿足最小配筋率要求
2）后樁
后樁支護(hù)樁采用φ800鉆孔灌注樁，樁心距1500mm，混凝土強(qiáng)度等級C30（抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fc=14.3N/mm2），保護(hù)層厚度50mm，縱筋采用12φ20HRB335級鋼筋（強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fy=300 N/mm2），螺旋箍筋采用φ12@200 HRB335級鋼筋，并在樁頂4m范圍內(nèi)加密至@150，此外，另設(shè)置φ16@2000的加強(qiáng)箍筋。
As?12?314.2?3770.4mm2
b?300?3770.4?0.157214.3?（3.14?400)
??1?0.75?0.157?(1?0.75?0.157)2?0.5?0.625?0.157?0.311＜0.625 ?t?1.25?2?0.311?0.619
55
沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
sin???0.828 sin??t?0.920
M?20.828?0.9203?14.3?（400?0.828）?300?350?3770.4??567.38KN?m33.14
＞1.25?1.0?0.85?Mmax?1.25?1.0?0.85?447.10?475.05KN?m
故滿足承載力要求。
截面配筋率
A3770.4??s?100%??100%?0.8%＞?min?0.4% 2A3.14?400
故滿足最小配筋率要求
5.3.6基坑穩(wěn)定性驗(yàn)算
圖5-13整體穩(wěn)定性驗(yàn)算簡圖
1）整體穩(wěn)定性驗(yàn)算
計(jì)算方法：瑞典條分法
應(yīng)力狀態(tài)：總應(yīng)力法
56
沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
條分法中的土條寬度:1.00m
基坑支護(hù)體系整體穩(wěn)定性驗(yàn)算按式（5-14），
滑裂面數(shù)據(jù)
圓弧半徑(m)R=14.885
圓心坐標(biāo)X(m)X=-0.079
圓心坐標(biāo)Y(m)Y=7.663
計(jì)算出整體穩(wěn)定安全系數(shù)Ks=1.822＞1.30
故本段設(shè)計(jì)的支護(hù)結(jié)構(gòu)滿足整體穩(wěn)定性要求。
2）抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算
抗傾覆穩(wěn)定性可按式（5-27）進(jìn)行驗(yàn)算
KQ?
Mp?MGMa （5-27）
Mp—被動土壓力及支點(diǎn)力對樁底的抗傾覆彎矩, 對于內(nèi)支撐支點(diǎn)力由內(nèi)支撐抗壓力決定，對于錨桿或錨索，支點(diǎn)力為錨桿或錨索的錨固力和抗拉力的較小值。
MG—雙排樁自重對樁底的抗傾覆彎矩。
Ma—主動土壓力對樁底的傾覆彎矩。
施工過程中，驗(yàn)算結(jié)果如下：
2524.578?0.000?1407.859KQ??1.232?0.20 3190.628
滿足規(guī)范要求，本段支護(hù)結(jié)構(gòu)滿足抗傾覆穩(wěn)定性要求。
3）抗隆起驗(yàn)算
將墻底面的平面作為求極限平衡的基準(zhǔn)面，參照普朗特爾和太沙基的地基承載力公式，其滑動線形狀如圖5-14所示。
普朗特爾公式計(jì)算
17.945?6.400?2.874?41.750?9.102KL??2.708＞1.1 18.083?（8.100?6.400）?0
滿足規(guī)范要求。
太沙基公式計(jì)算
57
沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) KL?17.945?6.400?3.170?41.750?10.538?3.066＞1.15 18.083?（8.100?6.400）?0
滿足規(guī)范要求。
圖5-14普朗特爾和太沙基隆起滑動線形圖
4）隆起量的計(jì)算
基坑的隆起量按式（5-19）進(jìn)行計(jì)算，如果結(jié)果為負(fù)值，按0處理。
計(jì)算得
?87517.0?0.5?0.54????（147.4?0）?125?（）?6.37?18..1?32?0.04（tan12.4?）?52mm368.1
5）抗管涌驗(yàn)算
根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（JGJ 120-99），按公式（5-20）進(jìn)行抗管涌驗(yàn)算。
計(jì)算結(jié)果為
KG?2.552＞1.5
58
沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
故滿足規(guī)范要求。
計(jì)算簡圖如5-15
圖5-15基坑抗管涌驗(yàn)算簡圖
6）嵌固穩(wěn)定性驗(yàn)算
表5-7嵌固深度計(jì)算參數(shù)?1?
抗?jié)B嵌固系數(shù)
1.2
雙排樁參考《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》JGJ 120-99圓弧滑動簡單條分法計(jì)算嵌固深度：圓心(-6.226，7.626)，半徑=10.237m，對應(yīng)的安全系數(shù)Kq=1.322≥1.300
嵌固深度計(jì)算值h0=0.500m
59 整體穩(wěn)定分項(xiàng)系數(shù) 1.3 圓弧滑動簡單條分法嵌固系數(shù) 1.1
沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
嵌固深度設(shè)計(jì)值hd =αγ0h0
=1.100×1.000×0.500
=0.550m
嵌固深度采用值 hd =6.400m，滿足穩(wěn)定性要求。
（參考《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》JGJ 120-99,當(dāng)雙排樁嵌固深度設(shè)計(jì)值小于0.2h時(shí)，宜取hd=0.2h=1.620m。）
5.4基坑西側(cè)支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
5.4.1土層信息
表5-8基坑西側(cè)土層信息表
土名
雜填土
粉土
淤泥質(zhì)土
粘土①
粘土②
5.4.2主動土壓力強(qiáng)度計(jì)算
基坑挖深8.1m，支護(hù)樁樁徑800mm，樁排距4m，樁心距1.5m。開挖深度范圍內(nèi)土體的加權(quán)平均重度γ、粘聚力c、內(nèi)摩擦角φ
2.2?17.9?2.8?18.6?3.1?18.4???18.3KN/m3 8.1
2.2?7.9?2.8?8.6?3.1?15.8c??11.2kPa 8.1
2.2?18?2.8?26?3.1?23???22.6? 8.1
主動土壓力強(qiáng)度系數(shù)
60 厚度（m） 天然重度γ（KN/m3） 粘聚力（kPa） 內(nèi)摩擦角（度） 2.2 2.8 6.0 7.2 8.0 17.9 18.6 18.4 17.9 18.2 7.9 8.6 15.8 17.8 18.6 18 26 23 16 17.8
沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2Ka?tan（45??22.6?）?0.442
將道路荷載取城市一級公路荷載10.5KN/m，出于安全考慮，將道路荷載作為超載處理，則坑底8.1m處主動土壓力強(qiáng)度計(jì)算
eak?（10.5?18.3?8.1）?0.44?2?11.2?0.44?54.98kPa
5.4.3樁身最大彎矩計(jì)算
計(jì)算土壓力分配系數(shù)α
L??22.6?
0?8.1?tan（452）?5.40m
??2?1.51.52
5.4?（5.4）?0.48
假設(shè)Z=15.5m，則坑底土壓力強(qiáng)度q1為
qeak?h
Z?54.98?8.1
1?15.5?28.73kPa
樁排距為4m，對應(yīng)的線荷載
q2?28.73?4.0?114.92KN/m
分配給前后排樁
q前?0.48?114.92?55.16KN/m
q后?0.52?114.92?59.76KN/m
q前?q后?55.16?59.76??4.6KN/m
將以上參數(shù)分別代入公式（5-16a）、（5-16b）、（5-17a）、（
Q3?15.5
前?40?（?4.6）??5.35KN
Q??3?15.5
前40-4.6）?5.35KN
M前?55.16?15.5224?3?15.52
80?（-4.6）?593.62KN?m
59.76?15.523?15.52
M前?24?80?（-4.6）?556.78KN?m
61 5-17b）
沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
5.4.4前后排樁配筋計(jì)算
1）前樁
前樁支護(hù)樁采用φ800鉆孔灌注樁，樁心距1500mm，混凝土強(qiáng)度等級C30（抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fc=14.3N/mm2），保護(hù)層厚度50mm，縱筋采用φ20HRB335級鋼筋（強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fy=300 N/mm2），螺旋箍筋采用φ12@200 HRB335級鋼筋，并在樁頂4m范圍內(nèi)加密至@150，此外，另設(shè)置φ16@2000的加強(qiáng)箍筋。
As?18?314.2?5655.6mm2
b?300?5655.6?0.236 214.3?（3.14?400)
??1?0.75?0.236?(1?0.75?0.236)2?0.5?0.625?0.236?0.318＜0.625 ?t?1.25?2?0.318?0.614
sin???0.841 sin??t?0.937
M?20.841?0.9373?14.3?（400?0.841）?300?350?5655.6??699.14KN?m33.14
＞1.25?1.0?0.85?Mmax?1.25?1.0?0.85?593.62?630.73KN?m
故滿足承載力要求。
截面配筋率
A5655.6??s?100%??100%?1.1%＞?min?0.4% 2A3.14?400
故滿足最小配筋率要求
2）后樁
后樁支護(hù)樁采用φ800鉆孔灌注樁，樁心距1500mm，混凝土強(qiáng)度等級C30（抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fc=14.3N/mm2），保護(hù)層厚度50mm，縱筋采用14φ20HRB335級鋼筋（強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fy=300 N/mm2），螺旋箍筋采用φ12@200 HRB335級鋼筋，并在樁頂4m范圍內(nèi)加密至@150，此外，另設(shè)置φ16@2000的加強(qiáng)箍筋。
As?14?314.2?4398.8mm2
62
沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) b?300?4398.8?0.184 14.3?（3.14?4002)
??1?0.75?0.184?(1?0.75?0.184)2?0.5?0.625?0.184?0.313＜0.625 ?t?1.25?2?0.313?0.623
sin???0.833 sin??t?0.926
M?20.833?0.9263?14.3?（400?0.833）?300?350?4398.8??611.24KN?m33.14
＞1.25?1.0?0.85?Mmax?1.25?1.0?0.85?556.78?591.58KN?m
故滿足承載力要求。
截面配筋率
A4398.8??s?100%??100%?0.9%＞?min?0.4% 2A3.14?400
故滿足最小配筋率要求
5.4.5基坑穩(wěn)定性驗(yàn)算
1）整體穩(wěn)定性驗(yàn)算
計(jì)算方法：瑞典條分法
應(yīng)力狀態(tài)：總應(yīng)力法
條分法中的土條寬度：1.00m
基坑支護(hù)體系整體穩(wěn)定性驗(yàn)算按式（5-14），
滑裂面數(shù)據(jù)
圓弧半徑(m)R=17.090
圓心坐標(biāo)X(m)X=-0.270
圓心坐標(biāo)Y(m)Y=8.920
計(jì)算出整體穩(wěn)定安全系數(shù)Ks=1.767＞1.30
故本段設(shè)計(jì)的支護(hù)結(jié)構(gòu)滿足整體穩(wěn)定性要求。
63
沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
圖5-16整體穩(wěn)定性驗(yàn)算簡圖
2）抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算
抗傾覆穩(wěn)定性可按式（5-27）進(jìn)行驗(yàn)算
施工過程中，驗(yàn)算結(jié)果如下
3618.515?0.000?1525.363KQ??1.234?0.20 4165.314
滿足規(guī)范要求，本段支護(hù)結(jié)構(gòu)滿足抗傾覆穩(wěn)定性要求。
3）抗隆起驗(yàn)算
將墻底面的平面作為求極限平衡的基準(zhǔn)面，參照普朗特爾和太沙基的地基承載力公式，其滑動線形狀如圖5-17所示。
普朗特爾公式計(jì)算
18.096?7.400?2.774?42.467?8.918KL??2.587＞1.1 18.220?（8.100?7.400）?7.500
滿足規(guī)范要求。
太沙基公式計(jì)算
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沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) KL?18.096?7.400?3.051?42.467?10.310?2.919＞1.15 18.220?（8.100?7.400）?7.5
滿足規(guī)范要求。
圖5-17普朗特爾和太沙基隆起滑動線形圖
4）隆起量的計(jì)算
基坑的隆起量按式（5-19）進(jìn)行計(jì)算，如果結(jié)果為負(fù)值，按0處理。
計(jì)算得
?87517.4?0.5?0.54????（148.5?7.5）?125?（）?6.37?18..2?32?0.04（tan12.0?）?46mm368.1
5）抗管涌驗(yàn)算
根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（JGJ 120-99），按公式（5-20）進(jìn)行抗管涌驗(yàn)算。
計(jì)算結(jié)果為
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沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
KG?2.784＞1.5
故滿足規(guī)范要求。
計(jì)算簡圖如5-18
圖5-18基坑抗管涌驗(yàn)算簡圖
6）嵌固穩(wěn)定性驗(yàn)算
表5-9嵌固深度計(jì)算參數(shù)?1?
抗?jié)B嵌固系數(shù)
1.2
整體穩(wěn)定分項(xiàng)系數(shù) 1.3 圓弧滑動簡單條分法嵌固系數(shù) 1.1
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沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
雙排樁參考《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》 JGJ 120-99圓弧滑動簡單條分法計(jì)算嵌固深度：圓心(-6.226，7.626)，半徑=10.237m，對應(yīng)的安全系數(shù)Kq=1.317≥1.300
嵌固深度計(jì)算值h0=1.500m
嵌固深度設(shè)計(jì)值hd=αγ0h0
=1.100×1.000×1.500
=1.650m
嵌固深度采用值hd=7.400m，滿足穩(wěn)定性要求。
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沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
第6章 基坑監(jiān)測
6.1概述
基坑工程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，由于由于巖土體性質(zhì)的復(fù)雜多變性及各種計(jì)算模型的局限性，很多基坑的理論計(jì)算與實(shí)測數(shù)據(jù)往往有較大差異。鑒于上述情況，在工程設(shè)計(jì)階段就準(zhǔn)確無誤地預(yù)測基坑支護(hù)和周圍土體在施工過程中的變化是不現(xiàn)實(shí)的，施工過程中如果出現(xiàn)異常情況，且這種情況又沒有被及時(shí)的發(fā)現(xiàn)并采取補(bǔ)救措施而任其發(fā)展，后果是不堪設(shè)想的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，近年來多起國內(nèi)外重大基坑事故在發(fā)生前監(jiān)測數(shù)據(jù)都有不同程度的異常反映，但均未得到充分重視而導(dǎo)致了嚴(yán)重的后果。
在深基坑開挖的施工過程中，基坑內(nèi)外的土體將由原來的靜止土壓力狀態(tài)向被動和主動土壓力狀態(tài)轉(zhuǎn)變，應(yīng)力狀態(tài)的改變引起土體的變形，即使采取一定的支護(hù)措施，一定數(shù)量的變形總是難以避免的。因此，在深基坑施工過程中，只有對基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)、基坑周圍的土體和相鄰建（構(gòu)）筑物進(jìn)行綜合、系統(tǒng)的監(jiān)測，才能讀工程情況有全面的的了解，確保工程的順利進(jìn)行。近年來，基坑工程信息化施工受到了越來越廣泛的關(guān)注。為保證工程安全順利進(jìn)行，在基坑開挖及結(jié)構(gòu)構(gòu)筑起見開展嚴(yán)密的施工監(jiān)測是很有必要的，施工監(jiān)測也可以說是一次巖土工程原型試驗(yàn)，所得數(shù)據(jù)是基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)和周圍地層在施工過程中的真實(shí)反映。
基坑現(xiàn)場監(jiān)測的目的是及時(shí)掌握基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)和相鄰環(huán)境的變形和受力特征，并預(yù)測下一步發(fā)展趨勢。同時(shí)，除了作為確保實(shí)際施工安全可靠的有效手段外，對于驗(yàn)證原設(shè)計(jì)方案或局部調(diào)整施工參數(shù)、積累數(shù)據(jù)、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、改進(jìn)和提高原設(shè)計(jì)水平具有相當(dāng)?shù)膶?shí)際指導(dǎo)意義。
6.2基坑監(jiān)測的目的
對于開挖深度超過5m、或開挖深度雖未超過5m但現(xiàn)場地質(zhì)情況和周圍環(huán)境較復(fù)雜的基坑工程均應(yīng)實(shí)施基坑工程監(jiān)測。
對深基坑施工過程進(jìn)行綜合檢測的目的主要有：
（1）使參建各方能夠完全客觀真實(shí)地把握工程質(zhì)量，掌握工程各部分的關(guān)鍵性指標(biāo)，以確保工程質(zhì)量安全。
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