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基坑支护课程设计

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2020年4月19日
文档仅供参考

市政深基坑工程

课

程

设

计

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学号：
班级：
指导老师：

一、设计题目
酒店基坑支护结构设计
二、工程概况
拟建某酒店工程位于居民住宅以南，其东临津东商场，西侧为广电大场，南侧为幸福路。拟建建筑物地面以上7层，地下2层，总建筑面积2864 m2，建筑±0.00相当于绝对标高35.95 m，整平后地面标高为36.00 m，其它标高均以此为准，地下室负二层底板顶标高为27.50 m，基坑开挖深度为9.0 m，地下室采用框架结构。
三、基坑周边环境条件：
基坑背面为住宅，最近距离为2.5 m，无下设的通讯电缆、煤气管线等设施。南侧为幸福路，，其最近距离为12 m，东侧为津东商场，最近距离为15 m。楼高10层。西侧为广电大楼，其最近距离为10 m。
四、主要参考资料
[1]《建筑基坑支护技术规程》(JGJ 120- ).北京：中国建筑工业出版社， .
[2]《建筑地基处理技术规范》(JGJ79- ).北京：中国建筑工业出版社， .
[3]《建筑结构荷载规范》(GB50009- ) .北京：中国建筑工业出版社， .
[4]《建筑桩基技术规范》(JGJ94- ).北京：中国建筑工业出版社， .
[5]《混凝土结构设计规范》(GB50010- ).北京：中国建筑工业出版社， .
[6]《岩土工程勘察规范》(GB 50021- ).北京：中国建筑工业出版社， .
[7]《建筑边坡工程技术规范》(GB50330- ).北京：中国建筑工业出版社， .

[8]《深基坑工程》，高大钊主编.机械工业出版社， .
[9]《基坑工程手册（第二版）》，刘建航、侯学渊主编.中国建筑工业出版社， .
[10]《深基坑工程》陈忠汉，程丽萍.北京：机械工业出版社，1999.
[11]《岩土锚固》程良奎,范景伦，韩军等.北京：中国建筑工业出版社， .
[12]《岩土锚固技术手册》闫莫明，徐祯祥，苏自约.北京：人民交通出版社， .
[13]《岩土工程手册》，岩土工程手册编写委员会.北京：中国建筑工业出版社，1994.
附件
拟建场区地貌单元为阶地，地形较平坦，本次基坑设计场地主要可能涉及以下5种土层。
①号层杂填土：灰色，稍密，主要由碎石、碎砖、建筑垃圾组成，硬质含量30-60%,填龄大于5年。
②号层粉质黏土：灰色，可塑，切面光滑，无摇震反应，干强度和韧性中等。
⑤号层粉土：黄灰色，饱和，稍密～中密，含云母碎片，颗粒级配一般。
场区有一层地下水，属孔隙潜水类型，地下水位深度在2 m处。主要接受降雨、地表水、地下径流的补给。

六、土压力计算
七、支护结构计算
八、基坑稳定性验算

场地土体情况一览表
序号
类别
（名称）
重度
γ(kN/m3)
土粒重度
γs(kN/m3)
含水率
ω(%)
液限
ωL
塑限
ωP
渗透系数
k(m3/d)
内摩擦角
φk(°)
黏聚力
ck(kPa)
压缩模量
Es(MPa)
1
杂填土
18.5
28.5
20.7
28.9
17.7
0.005
10
8.0
-
2
粉质黏土
19.0
29
23.0
29.0
18.2
0.08
21
25
5.50
5
粉土
22
32.5
35
52.5
28.0
1.5
29
35
9.0
该场地地下水类型为孔隙潜水，初见水位为3 m,场地地下水对混凝土无腐蚀性影响。1号2 m 、2号4 m、5号12 m。
六、 设计方案比选
根据基坑开挖深度，地层条件及基坑与道路的间距，采用放坡开挖或排桩支护，依据稳定需要坡面喷砼防护，具体分段如下：
A-B段：基坑开挖边坡剩余空间2.0m，采用排桩支护，钻孔桩设在开挖底线外侧，桩径1.0m，桩心距2.0m，桩长11.7m，桩口低于地面0.8m，用人工结合机械成孔，灌注C25砼，各桩采用冠梁联接成一体，冠梁宽度1.0m，高度0.8m。
B-C-D-A段：基坑边有较大空间，基坑开挖深度大，采取分级放坡开挖，顶部一级高4.00m，开挖坡率1:1.0，中间一级高3.50m，开挖坡率1:1.0。二级之间设1.50m宽马道，共2道，下一道马道外倾2-4°，以便坡面流水能够顺利流入基坑排水沟。坡面均采用C20钢筋网喷砼（厚10cm）护面。钢筋网钢筋间距20×20cm，Φ6mm，钢筋网用2×2m间距的锚钉固定。由于基岩面稍有起伏，底部开挖施工可根据实际基岩面调节。

a
七、 土压力计算

①epjk=δpjkkpi-2ck√kpi +
(zj-hwp)（1-kpi）γw
②kpi=tan2(45。+φk 2）
③对于粉土及粘性土，基坑内侧水平
抗压力标准值：
epjk=δpjkkpi+2ck√kpi
因此有：对于b点
eb上=18.5*2*1.42-2*8*1.19=33.5kPa
eb下=18.5*2*1.42+2*8*1.19=69.73kPa
b. 2m
1号杂填土

▽

Ra
x
u
A
γ1
q
γ1√Ka1
2c1
Ea4
Ea3
Ea2
Ea1
2号粉质粘土

5号粉土

1号杂填土

3m
4m
q=15kPa
2m
G
B
QB
计算简图2
坑底
对于c点
ec=19.0*4*5.04+2*25*2.25+eb上-10*2=509.04kPa
对于d点
ed=22*3*5.55+2*28*2.36+ec=1007.5kPa
八、 支护结构计算
（1）土压力的计算
Ka=tan2（45。-ϕ/2）
临界深度：z0= - =0.22m
第一层主动土压力强度
Pb上=（q+γ1h1）Ka1-2c1√Ka1=23.19kPa
Pb下=Pb上-γwh1=23.19-10*2=3.19kPa
基坑土质分布图1
d. 9m
c. 6m
5号粉土
2号粉质粘土

主动土压力Ea1=1/2*Pb上（h1-z0）=20.64kN/m
Ea1距坑底的距离为：b1=1+（2-0.22）/3=1.593m
Ka2=0.4724，Pc下=(15+18.5*2+19*4)*0.4724-2*25*0.69=25.97kPa
Ea2=[（pb1下+Pc下）/2]*4=[（3.19+25.97）/2]*4=58.32kN/m
Ea2距坑底的距离为：b2=[3.19*4*1+0.5*(25.97-3.19)*4*2*1/3]/58.32=0.740
Ka3=0.4550, Pd下 =(15+18.5*2+19*4+22*3)*0.455-2*35*0.6745=41.06kPa
Ea3=(25.97+41.06)*3/2=100.545KN/m
Ea3距坑底的距离为: b3=[25.97*3*1+0.5*(41.06-25.97)*3*2*1/3]/100.545=0.925
Kp2=tan2（45。+29。/2）=2.8821， pp1，=2*35*1.6977=118.839
Pp1=22*u*2.8821+118.839=63.4062u+118.839
Pa4=22*u*Ka3+Pd下=22*u*0.455+41.06=9.79u+41.06
Pa4-Pp1=-53.6162u-77.779
令上式等于零。u=1.4507m，
呈三角形分布的土压力强度的最大差值为：ea1=118.39-41.06=77.33kPa
土压力Ea4=0.5*ea1*u=56.09kN/m
Ea4距坑底的距离为:b4=u/3=0.484m
（2） 上段等值梁计算
将B点视为等值梁的零弯矩点，B点将板桩分为两段：AB等值梁和BG等值梁。对等值梁B点求矩可得：
Ra=[Ea1(b1+u)+Ea2(b2+u)+Ea3（b3+u）+Ea4（b4+u）]/(7+ u)=63.66kN/m
QB=[Ea1（7-b1)+Ea2(7-b2)+Ea3(7-b3)+Ea4(7-b4)]/(7+U)=171.45KN/m

4
I=1
（3）下段等值梁计算
对下段等值梁BG梁的B点求矩，得:
X=√6QB/[γd（Kp2-Ka3）] =4.3892m
t0=u+x=5.8399m
桩的最小入土深度t=1.2t0=7.0079m
桩长L=9+7.0079=16.0079m
（4） 计算最大弯矩
先求Q=0的位置，再求该点的弯矩。设该点在B点下深度为z，则：
0.5*γdz2Kp2-0.5γdz2Ka3+Ra=∑Ea=235.595 z=2.97m
Ra至零剪应力的距离为：7+1.4507+2.97=11.4207
Ea1至零剪应力的距离为：1.593+1.4507+2.97=6.0137
Ea2至零剪应力的距离为：0.740+1.4507+2.97=5.1607
Ea3至零剪应力的距离为：0.925+1.4507+2.97=5.3457
Ea4至零剪应力的距离为：0.484+1.4507+2.97=4.9047
Mmax=6.0137*20.64+5.1607*58.32+5.3457*100.543+4.9047*56.09-11.4207*63.66
=510.63KN·m
九、 基坑稳定性验算
（1）抗倾覆稳定验算：
抗倾覆安全系数:
Mp———被动土压力及锚杆力对桩底的弯矩, 其中锚杆力由等值梁法求得;
Ma———主动土压力对桩底的弯矩;

Mp=6.0137*20.64+5.1607*58.32+5.3457*100.543+4.9047*56.09=1237.67
Ma=6.0137*20.64+5.1607*58.32+5.3457*100.543+4.9047*56.09-11.4207*63.66
=510.63KN·m
Ks=1237.67/510.63=2.423>1.200，满足要求
（2）抗隆起验算：
Prandtl(普朗德尔)公式(Ks ＞= 1.1～1.2)，注：安全系数取自《建筑基坑工程技术规范》YB 9258-97(冶金部):

=（3.264-1）×1/tan13°
=9.806

=
=2.019
Ks = 2.019 ＞1.1, 满足规范要求。

剖面图
立面图
坑底
坑底
6m
9m
6m
9m
（3）抗管涌验算：
抗管涌稳定安全系数(K ＞= 1.5):

式中γ0 ———侧壁重要性系数;
γ′———土的有效重度(kN/m3);
γw ———地下水重度(kN/m3);
h′———地下水位至基坑底的距离(m);
D ———桩(墙)入土深度(m);
K = 2.547 ＞= 1.5, 满足规范要求。