1、基坑支护设计计算1 基坑支护设计的主要内容2 设计计算根据地质条件的土层参数如图所示，根据设计要求，基坑开挖深度暂定为 9m,按规范设定桩长为 16.8m，桩直径设定为0.8m，嵌固深度站定为 7.8m,插入全风化岩 3.0m。2.1 水平荷载的计算按照超载作用下水土压力计算的方法，根据朗肯土压力计算理论计算土的侧向压力，计算时不考虑支护桩与土体的摩擦作用。地下水以上的土体不考虑水的作用，地下水以下的土层根据土层的性质差异需考虑地下水的作用。土层水平荷载计算依据建筑基坑支护技术规程JGJ 120-991.计算依据和计算公式主动土压力系数： )245(tan2iiK被动土压力系数： ipi(1)
2、支护结构水平荷载标准值 eajk按下列规定计算：1）对于碎石土及沙土：a)当计算点深度位于地下水位以上时：aiikaijkaj KCe2b)当计算点深度位于地下水位以下时：waijwajaiikaijkaj Khmze )()(式中 第 i 层土的主动土压力系数；iK作用于深度 zj处的竖向应力标准值；ajkCik三轴实验确定的第 i 层土固结不排水（快）剪粘聚 力标准值；zj计算点深度；mj计算参数,当 时，取 zj,当 时，取 h；hzjjhwa基坑外侧水位深度；计算系数，当 时，取 1，当 时，取零；wawawa水的重度。2）对于粉土及粘性土：aiikaijkaj KCe2（2）基坑外侧
3、竖向应力标准值 按下列规定计算：jkokrajk（3）计算点深度 zj处自重应力竖向应力 rk1）计算点位于基坑开挖面以上时：jmrkz式中 深度 zj以上土的加权平均天然重度。j2）计算点位于基坑开挖面以上时：hmrk式中 开挖面以上土的加权平均天然重度。（4）第 i 层土的主动土压力系数 Kai应按下式计算)245(tan2ikiK式中 三轴实验确定的第 i 层土固结不排水（快）剪摩ik擦角标准值。（5）第 i 层土的土压力合力 Ea 按下式计算hiakiai SeE)(21式中 第 i 层土土层顶部的水平荷载标准值；ike第 i 层土土层底部的水平荷载标准值；aihi第 i 层土的厚度；
4、Sh锚杆的水平间距。 2.2 各层土的水平荷载计算（1）人工填土层（3.6m）839.0,7.,10,8,/5.9 112 aaaKKPCmN基坑外侧竖向应力标准值：201 / qokrka2/.906.351011 mKNhkar 水平荷载标准值：2111 /7.8.27.02 KCeaaoka 水平合力：mKNheEkaa /2.1046.3)5.6.(2)(2111 水平荷载作用点离该土层底端的距离：ehZkao 21.35.76.03.311 (2)淤泥质土层（0.9m） 916.0,84.,7,/0.18 22222 aaaKKPCmN基坑外侧竖向应力标准值：212/.90 mKNk
5、a 201 /4.1069.8.9mKNqkaork 水平荷载标准值： 2222 /972. KCeaakka 561084106mKN水平荷载： 2212 /7.9.)5.79.()(heEkaa 水平荷载作用点离该土层底端的距离： mkeahZ 435.0.7694.23.021.3 （3）粉质粘土层（2.2m）67.,8.,15,/9 330332 aaa KKPCmN基坑外侧竖向应力标准值：223/4.106ka232 /.1482.94.106mKNhkark 水平荷载标准值：2333 /.76.035. KCeaakka 28512802142 mKN水平荷载：hekEaa /0.
6、7.)6.5.7(2)(21333 水平荷载作用点离该土层底端的距离：mehZka 986.0.5128.73.3（4）可塑粉质粘土层残积可塑粉质粘土层（2.8m）分成两部分（开挖面以上 2.3m 和开挖面以下 0.5m）1）按照规范：基坑开挖位于地下水位对于粉土及粘土： jmrkqrajaiikikZKCe2深度 Zj以上土的加权平均天然重度：mj2） 76.0,58.0,1,25,/18 4404442 aaKKPCM基坑外侧竖向应力标准值：2430423 /6.1893.2.18/. mNhmNkarka 水平荷载标准值：2444 /01.76.258.06192 94 KKCeaakk
7、a 水平荷载：mNheEkaa /.13.).7.(2)(21444 水平荷载作用点离改土层底端的距离：ehZka 079.1.79.483.344 4.2.3 水平抗力计算基坑底面以下水平抗力计算的土层为：第 4 层土（可塑粉质粘土层 0.5m） 、第五层土（硬塑粉质粘土层 4.3m） 、第 6 层土（全风化岩层 0.3m） 。计算依据和计算公式：土层水平抗力计算依据建筑基坑支护技术规程JGJ120-99（1）基坑内侧水平抗力标准值 按下列规定计算：pjke1）对于碎石土及砂土，基坑内侧水平抗力标准值按下列规定计算： wpiwpjaiikaipjkj KhzKCe )1(2式中 作用于基坑底
8、面以下深度 Zj处的竖向应力标准值jKpi第 i 层 土的被动土压力系数。2）对于粉土及粘性土，基坑内侧水平抗压力标准值按下列规定计算：piikpijkpj KCe2（2）作用与基坑地面以下深度 Zj处的竖向应力标准值 按下ajk式计算： jmpjkz式中 深度 Zj以上土的加权平均天然重度。j（3）第 i 层土的被动土压力系数 Kpi 应按下式计算)245(tan02ikpiK（4）第 i 层土的水平抗压力 Ep为：hipkipi seE)(1式中 epik第 i 层土土层顶部的水平抗力标准值；epik 第 i 层土土层底部的水平抗力标准值；hi 第 i 层土的厚度；Sh 预应力锚索的水平距
9、离。4.2.4 各层水平抗力计算（1）可塑粉质粘土层302.1,695.1,25,/18,5.0 444244 ppakkk KKPCmNh作用于基坑底面以下深度 zj处的竖向应力标准值：2424 /.018,/ mNhKkpkpk 水平抗力标准值：2444 /4.8032.1569.12 65 KCe mNpkpkkp 水平抗力：heEkpp /0)8.5(2)(2145水平抗力离该土层底端的距离：meZkpk 241.0.81.653.0.3445 （2）硬塑粉质粘土层 375.1,89.1,0,/0,.4 555555 ppkakkk KKPCmNh作用于基坑底面以下深度 zj处的竖向应
10、力标准值： 25525 /3.429,/9.18 mNhkkpkp 水平抗力标准值： 2555 /1.2537.62891.28 KKCepkpkkp 水平抗力： mNheEkpp /.0.4)(21)(2155水平抗力离该土层底端的距离： eZkpk 807.12.5.83.4.355 （3）全风化岩层 568.1,48.2,5,4,/5.20, 6066266 ppkakkk KKPCmNh 作用于基坑底面以下深度 zj处的竖向应力标准值： 26562/5.163.095/ mNhKkkap 水平抗力标准值： 2666 /8.56.14258.12 37 mKNKCepkpkkp 水平抗力
11、： heEkpp /.30.)3.74(2)(2166水平抗力离该土层底端的距离； meZkpk 94.08.5263.74.366 由以上计算步骤可得 K12 的水平荷载、水平抗力如下图所示4.2.5 支点力计算（1）计算基坑底面以下支护结构设定弯矩零点位置至基坑底面的距离：基坑底面水平荷载标准值： mKNea/38.7由 可得：kpae171.01=65.1+（80.4-65.1）/0.5 1ch求得； mhc93.01（2）计算支点力 Tc1：计算设定弯矩零点以上基坑外侧各土层水平荷载标准值的合力之和：Eac其中，设定弯矩零点位置以上第 4 层土的水平荷载mKNheEacca /7.13
12、.2)0.79.48(50其作用点离设定弯矩零点的距离： KNEhac 7.139.071168.0.48.3241 合力之和 ：acE5.4124321 aac各土层水平荷载距离设定弯矩零点的距离为： mzhhac 805.69.11按上述计算方法可得： mhaacaca 0965.,27.1,479.3,2.554合力 作用点至设定弯矩零点的距离：EEhhacaacacaac 75.354321 2 设定弯矩零点位置以上基坑内侧各土层水平抗力标准值的：pcE设定弯矩零点以上的水平抗力包含第四层土。 2424 /61.70,/10.65 mKNemKNecpkp 水平抗力 cEpc/.3水平
13、抗力 作用点离设定弯矩零点的距离pcmhpc095.3 计算支点力 Tc1设定锚杆插于离地面 3m 的位置处，则ht1=6m支点力为： KNhEHTcTpcac 61.24911 4.2.6 嵌固深度验算验算准则为：，则嵌固深度设计符合基坑的02.1)(1adtcp EhhTEh受理要求。1 基坑外侧水平荷载标准值合力之间之和 ：aiE mKNEEEaaaqa /13.6745432各土层水平荷载距离桩底面的距离为： mzha1.8.16按上述计算方法可得： mhaaa5.1.789086.,35.264的作用点距离桩底的距离 ha；EmEhaaaa 836212 基坑内侧水平抗力标准值合力之
14、和 ：pjEmKNEEpp /26.17654各土层水平荷载距离桩底面的距离为： zhkp4.8.744按上述计算方法可得： map9.0,.35的作用点距离桩底面的距离 hp：EhEhppp 39.26543 嵌固深度验算 0?2.1)(01 adtep EhhTEh满足要求4.2.7 灌注桩结构设计灌注桩直径 800mm,砼强度 C25，受力刚劲采用 II 级刚劲，综合安全系数为 1.4，桩中中间距 1000mm。根据陈忠汉和程丽萍编著的深基坑工程中的理论，将直径为800mm 的圆柱桩转化为宽为 1000mm 墙厚为 h：mhD7.064801.3264124取 h=700mm4.2.8
15、桩身最大弯矩的计算由表 4-1 已算出的 Eai,Epi及 T=249.61KN 可以知道剪力为零的点在基坑底上部的主动土压力层中，且在第三层土中。所以设剪力为零的点在 4.5m 以下 x 米令 xm=4.5+x xm为基坑顶到剪力为零的点的距离，则有：剪力为零的土压力： xkCxrqeaaaxm 17.28.2)5.4( 33此层的土压力 2572)1.8.7.( xxEaxm因为距基坑顶为 xm处的剪力为零，则有：021aaT整理得：5.585x 2+27.28x=75.59解得：x=1.974m由于最大弯矩点就是剪力为零的点，即 xm,所以xm=4.5+1.974=6.474最大弯矩可表
16、示为： 3max21max yEyTMa将数据代入解得：Mmax=373.67KN/m4.2.9 桩身的配筋计算则此桩的配筋可转化为截面为 bh=1000mm700mm 的矩形截面梁进行配筋。所以有:环境类别为二级，砼强度 C25，钢筋采用HRB335 的 II 级钢筋。由于环境类别为二级，砼强度 C25 此梁的最小保护层厚度为50mm 则有：h0=700-50=650mm有砼及钢筋的等级查表可得， 5.0,8.,0.1 /27.1,/3/9 222btyc mKNfmKNfmKNf混凝土轴心抗压强度设计值cf钢筋强度设计值y混凝土轴心抗拉强度设计值tf受压区混凝土矩形应力图的应力值与混凝土轴心抗压强度1设计值的比值矩形应力图受压区高度与中和轴高度的比值1统称为等效矩形应力图系数相对界限受压区高度b求计算系数： 962.0215.74.201ss bcsbhfM故 mhfAsys所以选用 6 22 As=2281mm2(2)桩身箍筋配筋按构造要求取：梁中箍筋最大间距 Smax=250mm。直径 8mm 螺旋箍。在坑底、两道锚杆处上下各 500mm 范围内加密，箍筋间距150mm。验算适应条件：1. ,满足。b2. ，同时 ，故可以。%19.045.%325.0minytf2.0
