某業(yè)務(wù)大樓基坑分段的支護(hù)設(shè)計(jì)案例目錄TOC\o"1-3"\h\u28526某業(yè)務(wù)大樓基坑分段的支護(hù)設(shè)計(jì)案例 171651.1分段土層參數(shù) 2279041.2基坑分段支護(hù) 2238301.3支護(hù)計(jì)算 3281321.3.1西面ABC段 3145861.3.2北面CDE段 12156591.3.3東面EF段 2098371.3.4東南面FGHI段 26221691.3.5西南面IJA段 34可以從三個(gè)方面來(lái)進(jìn)行分析：①技術(shù)上的可行性、②工程上的可靠性、③經(jīng)濟(jì)上的合理性，有以下設(shè)計(jì)思路：基坑西南側(cè)IJA：基坑開(kāi)挖深度較淺約3.1m，有著很大放坡空間?；颖眰?cè)CD也有很大的放坡空間，基坑開(kāi)挖深度約為4.9m。所以選擇坡面保護(hù)＋自然放坡的支護(hù)形式對(duì)IJA和CD段進(jìn)行保護(hù)?；覣BC和CDE以及FGHI段沒(méi)有太大的放坡空間，選擇使用型鋼水泥土攪拌樁+錨桿進(jìn)行支護(hù)是比較合適的。北圖3-1基坑分段支護(hù)1.1分段土層參數(shù)由工程勘測(cè)REF_Ref10337\w\h[10]和工程地質(zhì)圖可得各分段土層參數(shù)，如下表3-3：表3-3各分段土層參數(shù)表土層編號(hào)土層名稱CkPaΦ°γKN/㎡土層厚度（m）ABC段CDE段EF段FGHI段IJA段①雜填土02216.911.31.11.11.31.2②粘土夾粉質(zhì)粘土22917.626.16.86.96.35.9③粉質(zhì)粘土夾粉砂251318.047.47.57.87.36.3④淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土14918.2312.611.511.611.712.0⑤粉質(zhì)夾粉砂粘土01821.320015.000注：沒(méi)有考慮降水對(duì)土層、C值的提高作用。1.2基坑分段支護(hù)按照工程內(nèi)平面布置和周?chē)h(huán)境的施工條件，地面的超載狀況可以分為5段，每個(gè)分段長(zhǎng)度和超載情況見(jiàn)下表3-4：表3-4各段超載取值表分段號(hào)超載p(KN/m3)分段長(zhǎng)度(m)ABC1825.92CDE1845.33EF1814.21FGHI1839.92IJA1820.85由于思考到工程內(nèi)的平面布置，以及工程內(nèi)施工條件狀況，工程內(nèi)地面施工超載可以按18kPa計(jì)算。1.3支護(hù)計(jì)算基坑將進(jìn)行分段支護(hù)并對(duì)各段支護(hù)設(shè)計(jì)進(jìn)行計(jì)算。土壓力選用朗肯土壓力計(jì)算，=1.1。在樁錨支護(hù)的計(jì)算中，被動(dòng)區(qū)的土壓力降低系數(shù)為1.0，用固定端等效梁法確定樁在土壤中的深度，通過(guò)有限元方法計(jì)算樁體的內(nèi)力。1.3.1西面ABC段ABC段開(kāi)挖深度為4.9m，距離舊建筑物很遠(yuǎn)，也沒(méi)有分級(jí)放坡空間。因此，本段采用鋼筋水泥土攪拌樁和錨桿組合支護(hù)。1.3.1.1求嵌固深度選擇650尺寸的水泥土攪拌樁，水泥攪拌樁搭接0.1m，H型鋼間距為1m。該樁的埋入深度計(jì)算選擇等效梁法來(lái)計(jì)算：計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖3-2圖3-2等效梁法計(jì)算圖①計(jì)算出c、φ、在12.6m范圍內(nèi)加權(quán)平均值并算出主動(dòng)土壓力解得：臨界深度的計(jì)算m②計(jì)算出應(yīng)力在水平方向的零點(diǎn)位置③支座反力Ra和QB錨固段位置在h0=2.5m④插入土壤的深度t整理之后得：所以使用7m的土樁⑤最大彎矩Mmax計(jì)算剪力為零時(shí)的彎矩，并將剪力的零點(diǎn)到應(yīng)力零點(diǎn)的距離設(shè)置為為x01.3.1.2求配筋按照規(guī)范使用的型鋼為Q235B，型鋼規(guī)格為500×160×14×20，插入間距為1m。彎矩設(shè)計(jì)值對(duì)抗彎強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)算對(duì)抗剪強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)算1.3.1.3土層錨桿計(jì)算①參數(shù)選?。哄^桿距離地面d=2.3m處，斜錨與地面夾角，a=0.37m，,Fa=47.1kN②錨桿自由長(zhǎng)度的計(jì)算：根據(jù)三角關(guān)系計(jì)算：（3-1）代入數(shù)據(jù)解得：（3-2）③錨桿錨固段長(zhǎng)度的計(jì)算：（3-3）（3-4）式中Fa表示為單錨的能夠承受的拉拔阻力（KN）；K表示為安全系數(shù)，由錨桿破壞以后的會(huì)帶來(lái)的危險(xiǎn)程度決定，長(zhǎng)久使用的錨桿K取值1.8至2.2，臨時(shí)使用的錨桿K取值1.4至1.5；li表示為通過(guò)地i層土壤厚度；fi表示為第i層土壤的極限摩擦阻力（Kpa），沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)時(shí)可以從表中得出；n表示為錨桿穿透的土壤層數(shù)；D表示為錨固段直徑。錨桿直徑dg選取需要滿足下式條件：（3-5）式中表示為錨桿直徑；表示為錨桿拉力；表示為錨桿容許拉應(yīng)力；表示為錨桿年銹蝕量，按經(jīng)驗(yàn)取0.04至0.05毫米每年；T表示為錨桿可以使用的時(shí)間。取，，。由得錨桿長(zhǎng)度為,錨桿長(zhǎng)度取7m。1.3.1.4水平位移的驗(yàn)算整個(gè)樁可以當(dāng)做兩個(gè)部分：基坑上面部分可以看成懸臂梁，基坑下面部分可以看成彈性地基梁。圖3-3m法計(jì)算圖式樁由于彎矩M和水平力H還有分布荷載,的作用，將會(huì)彎曲變形?；A(chǔ)土產(chǎn)生彈性阻力，并且整個(gè)樁圍繞著地下某點(diǎn)O而轉(zhuǎn)動(dòng)，在O點(diǎn)的上方還有下方，基礎(chǔ)土的彈性阻力的方向是相反的?；酉旅鏁?huì)發(fā)生位移x0和轉(zhuǎn)角，根據(jù)m法計(jì)算可得。基坑底面以上也會(huì)發(fā)生相對(duì)的移動(dòng)，通過(guò)懸臂梁在荷載作用下產(chǎn)生位移疊加可以得到m法在計(jì)算時(shí)，通過(guò)固定端法這種模式來(lái)計(jì)算，安全性更強(qiáng)。樁頂部水平位移（3-6）m法計(jì)算經(jīng)過(guò)如下：=1\*GB3①確定參數(shù)：m取5000KN/m4（可塑～硬塑粘土）；型鋼水泥土攪拌樁由型鋼的E、I來(lái)確定剛度，由此可知水泥土對(duì)型鋼的剛度有一定的增強(qiáng)。選用的型鋼型號(hào)為Q235B，，。樁所使用的寬度b1＝1m。樁所使用的形變系數(shù)。=2\*GB3②使用固定端法時(shí)：基坑下部所受到單位力H＝1時(shí)，樁在基坑下部受到的水平位移和轉(zhuǎn)角為：＝===基坑下部受到單位力矩M＝1時(shí)樁在基坑下部的水平位移和轉(zhuǎn)角為：===3\*GB3③基坑下部之上的土壓力計(jì)算：圖3-4基坑下部之上土壓力計(jì)算簡(jiǎn)圖基底合力基坑下部所發(fā)生的彎矩=4\*GB3④計(jì)算產(chǎn)生的位移：基坑下部在水平力H和彎矩M的共同作用下所發(fā)生的位移為＝H+M基坑下部在水平力H和彎矩M的共同作用下發(fā)生的轉(zhuǎn)角為+ML＝對(duì)于基坑底面上部樁所發(fā)生的位移可以用懸臂梁受矩形和三角形均布荷載產(chǎn)生最大撓度和所得；△R＝-△E＝樁頂部水平位移（滿足規(guī)范要求）1.3.1.5基坑抗隆起驗(yàn)算下式由參考文獻(xiàn)REF_Ref8374\w\h[11]可以得出（3-7）（3-8）（3-9）對(duì)于以上公式：表示為坑外加權(quán)平均重度（取值17.84kN/m3）；表示為坑下加權(quán)平均重度（取值17.84kN/m3）；D表示為樁體入土深度（取值7.0m）；H表示為基坑開(kāi)挖深度（取值4.9m）；表示為1.26m土層范圍內(nèi)的加權(quán)平均值（取值11。）；c表示為1.26m土層范圍內(nèi)的加權(quán)平均值（取值16.35kPa）各個(gè)參數(shù)的作用如下圖3-5所示：圖3-5抗隆起驗(yàn)算圖解得：，（滿足要求）1.3.2北面CDE段CDE段與紅線相隔很大一段距離，有足夠的的放坡空間，所以本分段選擇使用二級(jí)放坡開(kāi)挖。坡高5.1m，坡面采用短土釘網(wǎng)防護(hù)。開(kāi)挖時(shí)，加強(qiáng)保護(hù)分布在上層土層中的管線。土釘網(wǎng)選用規(guī)格：面層鋼筋網(wǎng)采用。噴射混凝土厚度大于等于50mm，使用混凝土強(qiáng)度C20，石子：砂：水泥施工配比2：2：1。先把放坡比設(shè)為1:1。放坡比的設(shè)計(jì)需要用到的驗(yàn)算方法是：整體穩(wěn)定性驗(yàn)算，再求最小滑動(dòng)系數(shù)用遺傳法思想，即最危險(xiǎn)滑動(dòng)面。則A、通過(guò)收集到的信息得到弧形滑動(dòng)面圓心處于距地面的地方，其剖面計(jì)算圖如圖3-6；圖3-6圓心時(shí)穩(wěn)定性計(jì)算簡(jiǎn)圖（1）按土層和基坑開(kāi)挖深度使用二級(jí)放坡，第一級(jí)放坡2.1m，第二級(jí)放坡3m?；优赃厸](méi)有超載。（2）按照土層和放坡面劃分土條（3）穩(wěn)定安全系數(shù)為K：（3-10）每個(gè)土條面積還有土條坡底面的傾角都是在CAD上操作得到的；本土體內(nèi)有兩個(gè)土層，因?yàn)殡s填土只有1m，底部主要是粘土層，它們的重度和內(nèi)摩擦角都十分接近，所以把它們當(dāng)作一個(gè)土層計(jì)算；每一條土條的計(jì)算參數(shù)見(jiàn)下表3-5：表3-5滑動(dòng)土條的安全系數(shù)計(jì)算表土條土條重度（kN/m3）土條底面傾角（°）弧長(zhǎng)等效高度（m）土條寬度（kN）cli（kN）（kN）lihibi-216.4-183.081.942.9517.4665.88-35.05-116.4-30.983.990.9613.5521.86-5.46116.461.893.011.8919.3240.6413.51216.4181.074.141.0614.0323.6326.88316.4261.014.780.9413.9623.1335.44416.4392.564.141.9621.0854.8699.46516.4592.692.081.374.8457.9547.36618730.960.470.250.1002.35說(shuō)明：=1\*GB3①、li、hi、bi由使用CAD得到；=2\*GB3②和是由調(diào)查信息表得到；由上表可得:，由公式可得：B、取圓心和在同一高度往左偏移1m,再往上偏移1m的地方，計(jì)算方法與圓心一樣,計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖3-7：圖3-7圓心時(shí)穩(wěn)定性計(jì)算簡(jiǎn)圖每一條土條的計(jì)算參數(shù)見(jiàn)下表3-6：表3-6滑動(dòng)土條O2的安全系數(shù)計(jì)算表土條土條重度（kN/m3）土條底面傾角（°）弧長(zhǎng)等效高度（m）土條寬度（kN）cli（kN）（kN）lihibi-216.4-102.971.742.9516.8563.48-17.99-116.4-10.033.490.950.490.98-0.03116.410.893.471.9010.5419.873.05216.4131.953.241.0520.4843.1328.10316.4241.173.290.9510.7525.3628.22416.4311.113.761.9510.2624.8837.95516.4483.822.431.3812.5581.1985.99616640.990.480.250.2203.37由上表可得:由公式可得：C、取圓心O3和在同一高度往左偏移1m,再往下偏移1m的地方，計(jì)算方法與圓心一樣,計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖3-8：圖3-8圓心O3時(shí)穩(wěn)定性計(jì)算簡(jiǎn)圖每一條土條的計(jì)算參數(shù)見(jiàn)下表3-7：表3-7滑動(dòng)土條O3的安全系數(shù)計(jì)算表土條土條重度（kN/m3）土條底面傾角（°）弧長(zhǎng)等效高度（m）土條寬度（kN）cli（kN）（kN）lihibi-216.4-153.221.962.9518.0663.48-26.04-116.4-10.113.880.950.720.98-0.12116.451.033.811.9011.5619.874.63216.4192.163.481.0520.9743.1338.44316.4331.383.330.959.9828.4235.02416.4451.573.551.958.2429.3144.66516.4642.862.331.224.3658.4647.32616801.110.610.180.1501.84由上表可得:由公式可得：D、取圓心O4和在同一高度往右偏移1m,再往上偏移1m的地方，計(jì)算方法與圓心一樣,計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖3-9：圖3-9圓心O4時(shí)穩(wěn)定性計(jì)算簡(jiǎn)圖每一條土條的計(jì)算參數(shù)見(jiàn)下表3-8：表3-8滑動(dòng)土條O4的安全系數(shù)計(jì)算表土條土條重度（kN/m3）土條底面傾角（°）弧長(zhǎng)等效高度（m）土條寬度（kN）cli（kN）（kN）lihibi-216.4-243.412.212.9520.1768.55-46.11-116.4-72.154.431.6529.6643.54-17.54116.441.024.581.2014.8620.064.32216.481.295.031.3517.4823.5415.66316.4171.245.840.6517.9622.0329.21416.4292.965.531.4539.0260.12116.94516.4534.832.961.7217.43101.64124.68616691.120.640.180.3403.22由上表可得:由公式可得：E、取圓心O5和在同一高度往右偏移1m,再往下偏移1m的地方，計(jì)算方法和圓心一樣,計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖3-10：圖3-10圓心O5時(shí)穩(wěn)定性計(jì)算簡(jiǎn)圖每一條土條的計(jì)算參數(shù)見(jiàn)下表3-9：表3-9滑動(dòng)土條O5的安全系數(shù)計(jì)算表土條土條重度（kN/m3）土條底面傾角（°）弧長(zhǎng)等效高度（m）土條寬度（kN）cli（kN）（kN）lihibi-216.4-293.592.422.8720.1471.78-60.12-116.4-92.194.891.7632.1843.58-25.23116.451.034.951.1215.6320.026.13216.4121.235.360.9618.7823.8420.59316.4201.116.131.2118.9622.3536.75416.4332.415.842.1232.4151.12112.32516.4584.843.162.4312.63101.46118.31616801.120.610.180.1201.53由上表可得:由公式可得：根據(jù)以上五種計(jì)算結(jié)果可知最危險(xiǎn)滑動(dòng)面的圓心是O2。且K2=2.02大于1.2。所以剖面2-2（CDE段）按1：1放坡可以滿足要求。1.3.3東面EF段EF段是小型高層開(kāi)挖段，基坑開(kāi)挖深度大約為5.4m，周?chē)┕こd用18Kpa。用SMW法施工。1.3.3.1求嵌固深度選擇650尺寸的水泥土攪拌樁，水泥攪拌樁搭接0.1m，H型鋼間距為1m。此樁的埋入深度按照下圖3-11來(lái)進(jìn)行計(jì)算：圖3-11計(jì)算簡(jiǎn)圖①計(jì)算出c、φ、在15.0m范圍內(nèi)加權(quán)平均值并算出主動(dòng)土壓力解得求臨界深度②計(jì)算出應(yīng)力在水平方向的零點(diǎn)位置③計(jì)算QB④插入土壤的深度t=33.78=32.56t+33.78代入數(shù)字可得：t=9.8m所以使用10m的土樁⑤最大彎矩Mmax計(jì)算u=0.75處的彎矩1.3.3.2求配筋按照規(guī)范使用的型鋼為Q235B，型鋼規(guī)格為700×300×13×24，插入間距為1m。彎矩設(shè)計(jì)值抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算1.3.3.3水平位移的驗(yàn)算整個(gè)樁可以當(dāng)做兩個(gè)部分：基坑上面部分可以看成懸臂梁，基坑下面部分可以看成彈性地基梁。圖3-12m法計(jì)算圖式樁由于彎矩M和水平力H還有分布荷載,的作用，將會(huì)彎曲變形?；A(chǔ)土產(chǎn)生彈性阻力，并且整個(gè)樁圍繞著地下某點(diǎn)O而轉(zhuǎn)動(dòng)，在O點(diǎn)的上方還有下方，基礎(chǔ)土的彈性阻力的方向是相反的。基坑下面會(huì)發(fā)生位移x0和轉(zhuǎn)角，根據(jù)m法計(jì)算可得。基坑底面以上也會(huì)發(fā)生相對(duì)的移動(dòng)，通過(guò)懸臂梁在荷載作用下產(chǎn)生位移疊加可以得到m法在計(jì)算時(shí)，通過(guò)固定端法這種模式來(lái)計(jì)算，安全性更強(qiáng)。樁頂部水平位移（3-10）m法計(jì)算經(jīng)過(guò)如下：=1\*GB3①確定參數(shù)：m取5000KN/m4（可塑～硬塑粘土）；型鋼水泥土攪拌樁由型鋼的E、I來(lái)確定剛度，由此可知水泥土對(duì)型鋼的剛度有一定的增強(qiáng)。選用的型鋼型號(hào)為Q235B，型鋼規(guī)格為700×300×13×24，,。樁的計(jì)算寬度＝2m。樁的變形系數(shù)=2\*GB3②采用固定端法時(shí)：基坑下部所受到單位力H＝1時(shí)，樁在基坑下部受到的水平位移和轉(zhuǎn)角為：＝===基坑下部受到單位力矩M＝1時(shí)樁在基坑下部的水平位移和轉(zhuǎn)角為：===3\*GB3③基坑下部之上的土壓力計(jì)算：圖3-13基坑底面以上土壓力計(jì)算簡(jiǎn)圖基底合力基坑底面所產(chǎn)生的彎矩=4\*GB3④計(jì)算產(chǎn)生的位移：基坑下部在水平力H和彎矩M的共同作用下所發(fā)生的位移為＝H+M基坑下部在水平力H和彎矩M的共同作用下發(fā)生的轉(zhuǎn)角為+M對(duì)于基坑底面上部樁所發(fā)生的位移可以用懸臂梁受矩形和三角形均布荷載產(chǎn)生最大撓度和所得；△R＝-△E＝=△＝△R+△E＝0.0061m則由樁頂部水平（滿足水平位移規(guī)范要求）1.3.3.4基坑抗隆起驗(yàn)算對(duì)于以上公式：取值為18.4，取值為18.4，D取值為9.8，H取值為5.4，取值為12。，c取值為13.55。式中參數(shù)意義如下圖所示：圖3-12抗隆起驗(yàn)算圖解得：=11.7，=（滿足要求）1.3.4東南面FGHI段FGHI段開(kāi)挖深度為4.9m，距離舊建筑物很遠(yuǎn)，也沒(méi)有分級(jí)放坡空間。因此，本段采用鋼筋水泥土攪拌樁和錨桿組合支護(hù)。1.3.4.1求嵌固深度選擇650尺寸的水泥土攪拌樁，水泥攪拌樁搭接0.1m，H型鋼間距為1m。該樁的埋入深度計(jì)算選擇等效梁法來(lái)計(jì)算：計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖3-14圖3-14計(jì)算簡(jiǎn)圖①計(jì)算出c、φ、在12.6m范圍內(nèi)加權(quán)平均值并算出主動(dòng)土壓力得臨界深度的計(jì)算m②樁身水平方向應(yīng)力零點(diǎn)位置③支座反力Ra和QB取錨固位置為h0=2.3mm④板樁的入土深度t代入數(shù)字可得：x=4mt=(4.0+0.24)×(1.1～1.2)=4.66～5.01m所以使用7m的土樁⑤最大彎矩Mmax計(jì)算剪力為零時(shí)的彎矩，并將剪力的零點(diǎn)到應(yīng)力零點(diǎn)的距離設(shè)置為為x01.3.4.2求配筋按照規(guī)范使用的型鋼為Q235B，型鋼規(guī)格為500×160×14×20，插入間距為1m。彎矩設(shè)計(jì)值抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算Q=1.25Ea=1.25×79.88=99.85kN抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算1.3.4.3土層錨桿計(jì)算①參數(shù)確定：錨桿離地面的高度d=2.3m，斜錨與地面成夾角，a=0.24m，,Fa=43.57KN②斜土錨的自由長(zhǎng)計(jì)算：由三角關(guān)系可得：整理得：=2.05m③錨桿錨固段長(zhǎng)度確定：錨桿直徑dg應(yīng)符合下式要求：取，，。由得錨桿長(zhǎng)度的計(jì)算值,錨桿長(zhǎng)度取6m。1.3.4.4水平位移的驗(yàn)算整個(gè)樁可以當(dāng)做兩個(gè)部分：基坑上面部分可以看成懸臂梁，基坑下面部分可以看成彈性地基梁。圖3-15m法計(jì)算圖式樁由于彎矩M和水平力H還有分布荷載,的作用，將會(huì)彎曲變形。基礎(chǔ)土產(chǎn)生彈性阻力，并且整個(gè)樁圍繞著地下某點(diǎn)O而轉(zhuǎn)動(dòng)，在O點(diǎn)的上方還有下方，基礎(chǔ)土的彈性阻力的方向是相反的?；酉旅鏁?huì)發(fā)生位移x0和轉(zhuǎn)角，根據(jù)m法計(jì)算可得?；拥酌嬉陨弦矔?huì)發(fā)生相對(duì)的移動(dòng)，通過(guò)懸臂梁在荷載作用下產(chǎn)生位移疊加可以得到m法在計(jì)算時(shí)，通過(guò)固定端法這種模式來(lái)計(jì)算，安全性更強(qiáng)。樁頂部水平位移m法計(jì)算經(jīng)過(guò)如下：=1\*GB3①參數(shù)的確定：m取5000KN/m4（可塑～硬塑粘土）；型鋼水泥土攪拌樁由型鋼的E、I來(lái)確定剛度，由此可知水泥土對(duì)型鋼的剛度有一定的增強(qiáng)。選用的型鋼型號(hào)為Q235B，，。樁所使用的寬度b1＝1m。樁所使用的形變系數(shù)。=2\*GB3②使用固定端法時(shí)：基坑下部所受到單位力H＝1時(shí)，樁在基坑下部受到的水平位移和轉(zhuǎn)角為：＝===基坑下部受到單位力矩M＝1時(shí)樁在基坑下部的水平位移和轉(zhuǎn)角為：===3\*GB3③基坑下部之上的土壓力計(jì)算：圖3-16基坑底面以上土壓力基底合力基坑下部所發(fā)生的彎矩=4\*GB3④位移計(jì)算：基坑底面在水平力H和彎矩M的作用下產(chǎn)生的位移為＝H+