基坑支护方案及计算书
中国有色金属工业西安勘察设计研究院沧州分院
2015.01.07
一、工程概况
二、地质条件
三、设计依据
四、基坑支护计算
五、基坑降水
六、施工、监测及应急要求
附：支护方案图
一、工程概况
河北渤海煤焦化有限公司备煤车间汽车受煤坑工程位于沧州市渤海新区黄骅港中铁装备制造材料有限公司纵四路以东，纵五路以西原料场中南、北、东侧均为空旷场地，作业空间充足。本工程系二期煤焦化项目配套工程，包括二层地下结构，主体结构为框剪结构，灌注桩基础。
拟建物基坑西侧距纵四路东侧排水沟距离约10m；基坑东侧距纵五路距离约20米m。
二、工程与水文地质条件
2.1场地地层分布及土质特征
根据勘察资料，该场地埋深50.00m深度范围内，地基土按成因年代可分为6层，按力学性质可进一步划分为18个亚层。
具体土层分布详见沧州中铁装备材料制造有限公司煤气发电工程岩土工程勘察报告（河北地矿四水文工程地质勘察有限公司，勘字2008-024）
2.3参数选取
场地地质条件和计算参数见如下表。
其中、c为固结快剪强度指标标准值。
土层分布及参数表 表2.1
| 土层 | 层厚(m) | 重度(kN/m3) | 固结快剪剪强度指标 | |
() | C (kPa) | |||
| 1素填土 | 3 | 19.8 | 10 | 30 |
| 2粉土 | 0.8 | 19.7 | 6.2 | 21.3 |
| 3粉土 | 1.2 | 19.8 | 10.1 | 25.9 |
| 4淤泥质粉质粘土 | 4.1 | 18.6 | 12.1 | 20.4 |
| 5粉土 | 2 | 19.8 | 25.5 | 5.7 |
| 6淤泥质粘土 | 4.6 | 18.7 | 17.0 | 11.9 |
| 7粘土 | 5 | 19.3 | 25.3 | 22 |
| 8粘性土 | 1.6 | 19.1 | 21.5 | 6.0 |
1、《建筑地基基础设计规范》（GB 50007-2002）；
2、《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120－99）；
3、《建筑基坑工程监测技术规范》（GB 50497-2009）；
4、《混凝土结构设计规范》（GB 50010 -2002）；
5、《建筑桩基技术规范》(JGJ94－2008)；
6、《建筑地基处理技术规范》(JGJ79－2002)；
7、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202－2002)；
8、《混凝土工程施工质量验收规范》(GB 50204-2002）；
9、《结构设计图纸》；
10、《岩土工程详细勘察报告》。
四、设计方案及计算
4.1基坑深度分布
基坑1区深度大约12.8m，基坑2区深度约为8.8m。
4.2基坑支护方案
基坑1区深度大约12.8m，西侧即1-1剖面采用重力式水泥土墙支护加排桩支护，北侧、东侧采用1:1放坡处理；基坑2区深度约为8.8m，西侧即2-2剖面采用水泥土墙加排桩支护，南侧、东侧采用1:1放坡处理方案。
4.3 1-1剖面计算
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[ 支护方案 ]
----------------------------------------------------------------------
水泥土墙支护
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[ 基本信息 ]
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| 内力计算方法 | 增量法 |
| 规范与规程 | 《建筑基坑支护技术规程》 JGJ 120-99 |
| 基坑等级 | 二级 |
| 基坑侧壁重要性系数γ0 | 1.00 |
| 基坑深度H(m) | 12.800 |
| 嵌固深度(m) | 16.000 |
| 墙顶标高(m) | -3.000 |
| 截面类型及参数 | 墙+排桩... |
| 放坡级数 | 1 |
| 超载个数 | 1 |
[ 放坡信息 ]
----------------------------------------------------------------------
| 坡号 | 台宽(m) | 坡高(m) | 坡度系数 |
| 1 | 4.500 | 3.000 | 0.000 |
[ 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/m) | (m) | (m) | (m) | (m) | ||
| 1 | 10.000 | 0.000 | 6.000 | 6.500 | --- | --- |
[ 土层信息 ]
----------------------------------------------------------------------
| 土层数 | 8 | 坑内加固土 | 否 |
| 内侧降水最终深度(m) | 13.800 | 外侧水位深度(m) | 13.800 |
| 弹性计算方法按土层指定 | ㄨ | 弹性法计算方法 | 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/m3) | (kN/m3) | (kPa) | (度) | ||
| 1 | 素填土 | 3.00 | 19.8 | --- | 20.00 | 10.00 |
| 2 | 粉土 | 0.80 | 19.7 | --- | 6.20 | 21.30 |
| 3 | 粉土 | 1.20 | 19.8 | --- | 10.10 | 25.90 |
| 4 | 淤泥质土 | 4.10 | 18.6 | --- | 11.70 | 12.10 |
| 5 | 粉土 | 2.00 | 19.8 | --- | 5.70 | 25.50 |
| 6 | 淤泥质土 | 4.60 | 18.7 | 8.0 | 11.90 | 11.90 |
| 7 | 粉土 | 5.00 | 19.3 | 9.3 | --- | --- |
| 8 | 粘性土 | 16.00 | 19.1 | 9.1 | --- | --- |
| 层号 | 与锚固体摩 | 粘聚力 | 内摩擦角 | 水土 | 计算方法 | m,c,K值 | 抗剪强度 |
| 擦阻力(kPa) | 水下(kPa) | 水下(度) | (kPa) | ||||
| 1 | 0.1 | --- | --- | --- | m法 | 3.00 | --- |
| 2 | 0.1 | --- | --- | --- | m法 | 4.50 | --- |
| 3 | 0.1 | --- | --- | --- | m法 | 5.50 | --- |
| 4 | 0.1 | --- | --- | --- | m法 | 2.50 | --- |
| 5 | 0.1 | --- | --- | --- | m法 | 7.00 | --- |
| 6 | 0.1 | 11.90 | 11.90 | 合算 | m法 | 3.50 | --- |
| 7 | 0.1 | 6.00 | 21.50 | 合算 | m法 | 8.00 | --- |
| 8 | 0.1 | 25.00 | 18.90 | 合算 | m法 | 10.00 | --- |
[ 水泥土墙截面参数 ]
----------------------------------------------------------------------
水泥土墙截面示意图
| 水泥土墙厚度b(m) | 6.500 |
| 水泥土弹性模量E(104MPa) | 0.030 |
| 水泥土抗压强度P(MPa) | 1.000 |
| 水泥土抗拉/抗压强度比 | 0.150 |
| 水泥土墙平均重度(kN/m3) | 20.000 |
| 水泥土墙底摩擦系数 | 0.300 |
| 桩直径S(m) | 1.000 |
| 桩形心至坑边距离t1(m) | 0.001 |
| 桩间距t(m) | 0.300 |
| 桩混凝土级别 | C30 |
[ 土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:
| 层号 | 土类名称 | 水土 | 水压力 | 主动土压力 | 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 | 1.000 | 1.000 | 1.000 | 10000.000 |
| 2 | 粉土 | 分算 | 1.000 | 1.000 | 1.000 | 10000.000 |
| 3 | 粉土 | 分算 | 1.000 | 1.000 | 1.000 | 10000.000 |
| 4 | 淤泥质土 | 分算 | 1.000 | 1.000 | 1.000 | 10000.000 |
| 5 | 粉土 | 合算 | 1.000 | 1.000 | 1.000 | 10000.000 |
| 6 | 淤泥质土 | 合算 | 1.000 | 1.000 | 1.000 | 10000.000 |
| 7 | 粉土 | 合算 | 1.000 | 1.000 | 1.000 | 10000.000 |
| 8 | 粘性土 | 合算 | 1.000 | 1.000 | 1.000 | 10000.000 |
[ 工况信息 ]
----------------------------------------------------------------------
| 工况 | 工况 | 深度 | 支锚 |
| 号 | 类型 | (m) | 道号 |
| 1 | 开挖 | 12.800 | --- |
[ 设计结果 ]
----------------------------------------------------------------------
----------------------------------------------------------------------
[ 结构计算 ]
----------------------------------------------------------------------
各工况：
内力位移包络图：
地表沉降图：
----------------------------------------------------------------------
[ 截面计算 ]
----------------------------------------------------------------------
[ 内力取值 ]
| 序 | 内力类型 | 弹性法 | 经典法 |
| 号 | 计算值 | 计算值 | |
| 基坑外侧最大弯矩(kN.m) | 5113.56 | 7602.23 | |
| 1 | 基坑外侧最大弯矩距墙顶(m) | 16.51 | 19.61 |
| 基坑内侧最大弯矩(kN.m) | 0.00 | 0.00 | |
| 基坑内侧最大弯矩距墙顶(m) | 0.00 | 0.00 |
1.水泥土墙截面承载力验算：
***基坑内侧计算结果：***
***计算截面距离墙顶 0.00m, 弯矩设计值 = 1.25×1.00×0.00 = 0.00kN.m
1). 压应力验算:
抗压强度满足!
2). 拉应力验算:
抗拉强度满足!
***基坑外侧计算结果：***
***计算截面距离墙顶 16.51m, 弯矩设计值 = 1.25×1.00×5113.56 = 6391.95kN.m
1). 压应力验算:
抗压强度满足!
2). 拉应力验算:
抗拉强度满足!
----------------------------------------------------------------------
[ 抗倾覆稳定性验算 ]
----------------------------------------------------------------------
抗倾覆稳定性系数 Ks = 1.283 >= 1.2, 满足规范要求。
(Ks >= 1.2)
----------------------------------------------------------------------
[ 抗滑移稳定性验算 ]
----------------------------------------------------------------------
抗滑安全系数(Kh >= 1.2):
Kh = 1.792
----------------------------------------------------------------------
[ 整体稳定验算 ]
----------------------------------------------------------------------
计算方法：瑞典条分法
应力状态：总应力法
条分法中的土条宽度: 1.00m
滑裂面数据
整体稳定安全系数 Ks = 2.095
圆弧半径(m) R = 29.472
圆心坐标X(m) X = 0.028
圆心坐标Y(m) Y = 12.753
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[ 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):
Ks = 3.827 >= 1.1, 满足规范要求。
Terzaghi(太沙基)公式(Ks >= 1.15～1.25)，注：安全系数取自《建筑基坑工程技术规范》YB 9258-97(冶金部):
Ks = 4.441 >= 1.15, 满足规范要求。
[ 隆起量的计算 ]
注意：按以下公式计算的隆起量，如果为负值，按0处理!
式中 δ———基坑底面向上位移(mm);
n———从基坑顶面到基坑底面处的土层层数;
ri———第i层土的重度(kN/m3)；
地下水位以上取土的天然重度(kN/m3)；地下水位以下取土的饱和重度(kN/m3);
hi———第i层土的厚度(m);
q———基坑顶面的地面超载(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);
φ———桩(墙)底面处土层的内摩擦角(度);
r———桩(墙)顶面到底处各土层的加权平均重度(kN/m3);
δ = 0(mm)
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[ 嵌固深度计算 ]
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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 |
| 圆弧滑动简单条分法嵌固系数 | 1.100 |
按《建筑基坑支护技术规程》 JGJ 120-99圆弧滑动简单条分法计算嵌固深度：
圆心(-10.030，11.395)，半径=20.079m，对应的安全系数Ks = 1.302 ≥ 1.300
嵌固深度计算值 h0 = 6.000m
嵌固深度设计值 hd = αγ0h0
= 1.100×1.000×6.000
= 6.600m
嵌固深度采用值 hd = 16.000m
4.3 2-2剖面计算
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[ 支护方案 ]
----------------------------------------------------------------------
水泥土墙支护
----------------------------------------------------------------------
[ 基本信息 ]
----------------------------------------------------------------------
| 内力计算方法 | 增量法 |
| 规范与规程 | 《建筑基坑支护技术规程》 JGJ 120-99 |
| 基坑等级 | 二级 |
| 基坑侧壁重要性系数γ0 | 1.00 |
| 基坑深度H(m) | 8.800 |
| 嵌固深度(m) | 11.200 |
| 墙顶标高(m) | -3.000 |
| 截面类型及参数 | 实心墙... |
| 放坡级数 | 1 |
| 超载个数 | 1 |
[ 放坡信息 ]
----------------------------------------------------------------------
| 坡号 | 台宽(m) | 坡高(m) | 坡度系数 |
| 1 | 4.500 | 3.000 | 0.000 |
[ 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/m) | (m) | (m) | (m) | (m) | ||
| 1 | 10.000 | 0.000 | 6.000 | 6.500 | --- | --- |
[ 土层信息 ]
----------------------------------------------------------------------
| 土层数 | 8 | 坑内加固土 | 否 |
| 内侧降水最终深度(m) | 9.800 | 外侧水位深度(m) | 9.800 |
| 弹性计算方法按土层指定 | ㄨ | 弹性法计算方法 | 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/m3) | (kN/m3) | (kPa) | (度) | ||
| 1 | 素填土 | 3.00 | 19.8 | --- | 20.00 | 10.00 |
| 2 | 粉土 | 0.80 | 19.7 | --- | 6.20 | 21.30 |
| 3 | 粉土 | 1.20 | 19.8 | --- | 10.10 | 25.90 |
| 4 | 淤泥质土 | 4.10 | 18.6 | --- | 11.70 | 12.10 |
| 5 | 粉土 | 2.00 | 19.8 | 8.9 | 5.70 | 25.50 |
| 6 | 淤泥质土 | 4.60 | 18.7 | 8.0 | --- | --- |
| 7 | 粉土 | 5.00 | 19.3 | 9.3 | --- | --- |
| 8 | 粘性土 | 6.00 | 19.1 | 9.1 | --- | --- |
| 层号 | 与锚固体摩 | 粘聚力 | 内摩擦角 | 水土 | 计算方法 | m,c,K值 | 抗剪强度 |
| 擦阻力(kPa) | 水下(kPa) | 水下(度) | (kPa) | ||||
| 1 | 0.1 | --- | --- | --- | m法 | 3.00 | --- |
| 2 | 0.1 | --- | --- | --- | m法 | 4.50 | --- |
| 3 | 0.1 | --- | --- | --- | m法 | 5.50 | --- |
| 4 | 0.1 | --- | --- | --- | m法 | 2.50 | --- |
| 5 | 0.1 | 5.70 | 25.50 | 合算 | m法 | 7.00 | --- |
| 6 | 0.1 | 11.90 | 11.90 | 合算 | m法 | 3.50 | --- |
| 7 | 0.1 | 6.00 | 21.50 | 合算 | m法 | 8.00 | --- |
| 8 | 0.1 | 17.50 | 18.90 | 合算 | m法 | 10.00 | --- |
[ 水泥土墙截面参数 ]
----------------------------------------------------------------------
水泥土墙截面示意图
| 水泥土墙厚度b(m) | 6.500 |
| 水泥土弹性模量E(104MPa) | 0.030 |
| 水泥土抗压强度P(MPa) | 1.000 |
| 水泥土抗拉/抗压强度比 | 0.150 |
| 水泥土墙平均重度(kN/m3) | 20.000 |
| 水泥土墙底摩擦系数 | 0.300 |
[ 土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:
| 层号 | 土类名称 | 水土 | 水压力 | 主动土压力 | 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 | 1.000 | 1.000 | 1.000 | 10000.000 |
| 2 | 粉土 | 分算 | 1.000 | 1.000 | 1.000 | 10000.000 |
| 3 | 粉土 | 分算 | 1.000 | 1.000 | 1.000 | 10000.000 |
| 4 | 淤泥质土 | 分算 | 1.000 | 1.000 | 1.000 | 10000.000 |
| 5 | 粉土 | 合算 | 1.000 | 1.000 | 1.000 | 10000.000 |
| 6 | 淤泥质土 | 合算 | 1.000 | 1.000 | 1.000 | 10000.000 |
| 7 | 粉土 | 合算 | 1.000 | 1.000 | 1.000 | 10000.000 |
| 8 | 粘性土 | 合算 | 1.000 | 1.000 | 1.000 | 10000.000 |
[ 工况信息 ]
----------------------------------------------------------------------
| 工况 | 工况 | 深度 | 支锚 |
| 号 | 类型 | (m) | 道号 |
| 1 | 开挖 | 8.800 | --- |
[ 设计结果 ]
----------------------------------------------------------------------
----------------------------------------------------------------------
[ 结构计算 ]
----------------------------------------------------------------------
各工况：
内力位移包络图：
地表沉降图：
----------------------------------------------------------------------
[ 截面计算 ]
----------------------------------------------------------------------
[ 内力取值 ]
| 序 | 内力类型 | 弹性法 | 经典法 |
| 号 | 计算值 | 计算值 | |
| 基坑外侧最大弯矩(kN.m) | 1479.15 | 1506.58 | |
| 1 | 基坑外侧最大弯矩距墙顶(m) | 15. | 13.60 |
| 基坑内侧最大弯矩(kN.m) | 0.00 | 0.00 | |
| 基坑内侧最大弯矩距墙顶(m) | 0.34 | 0.34 |
一. 采用弹性法计算结果：
1.水泥土墙截面承载力验算：
***基坑内侧计算结果：***
***计算截面距离墙顶 0.34m, 弯矩设计值 = 1.25×1.00×0.00 = 0.00kN.m
1). 压应力验算:
抗压强度满足!
2). 拉应力验算:
抗拉强度满足!
***基坑外侧计算结果：***
***计算截面距离墙顶 15.m, 弯矩设计值 = 1.25×1.00×1479.15 = 1848.94kN.m
1). 压应力验算:
抗压强度满足!
2). 拉应力验算:
抗拉强度满足!
二. 采用经典法计算结果：
1.水泥土墙截面承载力验算：
***基坑内侧计算结果：***
***计算截面距离墙顶 0.34m, 弯矩设计值 = 1.25×1.00×0.00 = 0.00kN.m
1). 压应力验算:
抗压强度满足!
2). 拉应力验算:
抗拉强度满足!
***基坑外侧计算结果：***
***计算截面距离墙顶 13.60m, 弯矩设计值 = 1.25×1.00×1506.58 = 1883.22kN.m
1). 压应力验算:
抗压强度满足!
2). 拉应力验算:
抗拉强度满足!
式中 γcs———水泥土墙平均重度(kN/m3);
z———由墙顶至计算截面的深度(m);
M———单位长度水泥土墙截面弯矩设计值(kN.m);
W———水泥土墙截面模量(m3);
fcs———水泥土抗压强度(MPa);
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