基坑支护计算书.docx
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基坑支护计算书
基坑支护设计
计
算
书
1工程概况及工程地质条件
1.1工程概况
该拟建场地位于市区中路南侧，麒磷路与路交汇处，本项目东临金桥搬迁街，西临博大医院，北面为路，南临水城养路总段机料股。
场地地形较平坦，车辆可直通场地，其原始地貌为石芽残丘岩溶地貌。
本区气候属云贵高原气候，夏湿春干气候区，根据市多年气象资料统计，年平均气温12℃，最高气温31.6℃，最低气温-11.7℃，年差气温16.9℃,
日差气温25℃;日降雨量最大为117.1mm（1991年大于此数），年平均降雨量为1231.1mm，年最小降雨量884.8mm；月平均相对湿度为93%，年平均相对湿度为83%；最大风速为40m/s，最大风力5级。
市凯宾斯基大厦总建筑面积为63663.23平方米，，由塔楼及裙楼组成，其中塔楼层数为20层，裙楼为5层，采用框支剪力墙结构；设计±0标高为1795.30m。
拟建物设二层地下停车场（二层地下室高8.9m，-2F地下室底板标高为1786.0m）。
根据《岩土工程勘察规》GB50021-2001（2009版），市凯宾斯基大厦工程重要性等级为一级，地基复杂程度为二级，场地复杂程度为一级，因此，其基坑岩土工程勘察等级为甲级。
1.2场地工程地质条件
（一）场区地形地貌
拟建场地位于水城坡立谷岩溶盆地的东段，地貌形态组合类型属岩溶盆地，其特点是盆地地形平缓，阶地和斜坡不明显，无影响场地稳定性的高陡坡，上覆第四系冲积层，厚薄不均。
（二）地层、地质构造
根据水城盆地区域地质图（1:
50000），场地基岩为石炭系下统摆佐组白云质灰岩，属可溶性碳酸盐岩。
拟建场地岩体破碎、竖向节理裂隙较为发育，岩溶发育规模在纵向和横向上变化较大，形成较复杂的岩溶地基。
岩层呈单斜产出，地层产状：
倾向230度，倾角52度左右。
（三）地层岩土构成
在钻探所揭露的深度围,场地自上而下主要分布有如下地层：
①杂填土（Q4ml）：
杂色，成分不均匀，主要由砂、粘土、建筑垃圾及生活垃圾组成,结构松散,钻进时孔壁易垮塌，厚度0.6m-3.0m，平均厚度2.0m。
②淤泥质粘土（Q4l）：
黑色、褐黑色，饱和，软塑，有臭味，含腐殖质，手捻有滑感，厚度0-3.5m，平均厚度1.8m。
③粉质粘土（Q4al）：
灰色、灰白色,可塑状,局部夹砂石颗粒,底部分布有0-0.3m的角砾及砂，厚度0-3.0m，平均厚度2.5m。
④粘土（Q4el）：
黄色、浅黄色，可塑状，块状结构,底部夹少量的风化碎石、角砾及砂，厚度6.8m-13.0m，平均厚度8.9m。
⑤白云岩：
灰白、灰色，细晶结构，中厚层状。
属较硬岩石，根据岩体的风化及完整性分为以下两层：
⑤1强风化破碎白云质灰岩（C1b、石炭系下统摆佐组）:
灰白、灰色,含白云质灰岩风化残余碎石,岩体破碎,钻进较快,钻具剧烈跳动。
岩芯呈碎块状、短柱状,含较多砾砂状，采取率低，波速值2000～3000m/s，。
⑤2中风化白云质灰岩（C1b、石炭系下统摆佐组）:
灰白、灰色，细晶结构,中厚层状，隐节理发育,被方解石、铁质、钙质胶结。
钻进困难,岩芯呈短柱状、柱状，偶含碎块状。
采取率72～88%，波速值3872～5786m/s，平均值为4291m/s，完整性指数0.55。
（四）岩溶地质现象
根据对拟建场地勘察结果得知，下伏基岩岩溶类型，主要表现为溶沟、溶槽、石芽、悬臂、陡壁等，相邻钻孔间岩面相对高差大于5.00m的地段较多，说明场地岩溶溶蚀作用沿节理裂隙面竖向切割强烈。
根据353个钻探孔勘察结果，其中有95个钻孔见岩溶洞隙121个，见洞隙率为26.9%，本次施工的钻孔中岩石总进尺为8408.30m，洞隙发育的总厚度为212.6m，线岩溶率为2.5%，岩溶发育最深为24.2m（ZK12-1）。
根据《省建筑岩土工程技术规》（DB22/46-2004），结合钻探揭露的洞隙情况，该场地属岩溶强发育地段。
1.3水文地质条件
根据勘察资料，按场地的地下水埋藏条件，场地地下水可分为土层的孔隙水（上层滞水）和基岩中的岩溶洞隙潜水，两者具有一定水力联系，在场地钻孔中反映为地下水具统一混合水水位，水位相对高程为1790.3m（2012年4月测的水位为枯水期，已剔除异常值）。
根据水城地区水文长观资料，丰水期与枯水期水位涨幅相差在2m左右，即丰水期水位为1792.3m。
上层滞水赋存于土层中，该水主要受大气降水下渗补给的影响，并受季节性影响明显。
而岩溶洞隙潜水赋存于岩体岩溶洞隙，并受岩溶发育控制，地下岩溶洞隙是天然储水空间和运动通道。
土层的上层滞水与下伏岩溶洞隙潜水连通性较好，可下渗补给岩溶洞隙水。
抽水试验情况详见“凯宾斯基大厦钻孔抽水试验报告”。
拟建物有二层地下室，整平标高为1795.30米（±0.00）。
由于场地基岩埋深变化大，加之场地基岩部分地段浅表岩溶洞隙较为发育，基础埋深在地下水位以下；而场地地下水又较为丰富；因此，基础施工时，桩基涌水量按基础埋深最大的12-1号桩作桩基涌水量计算，采用大井法公式：
Q=[1.366KS（2H0-S）/lgR-lgr]+4KSr
计算得桩基涌水量为：
2191.97m3/d。
式中：
K—渗透系数（2.260m/d）；
S—水位降深（取24.7m）；
H0—有效含水段长度=2S=2×24.7=49.4m；
R—地下水影响半径=2S（HK）1/2=521.9米；
r—桩基半径（0.70m）。
即每天涌入桩基的水量为2191.97m3。
由于桩径及桩长的改变，涌水量会随桩径及桩长的改变而变化。
在桩基施工过程中如揭穿岩溶管道，涌水量会突发性增大，建议施工单位做好相应的预防措施。
均质含水层潜水非完整井基坑远离河流时，基坑涌水量按下式计算：
Q坑=πk（H²-hm²）/[log（1+R/r）+（hm-l）×log（1+0.2hm/r）/l]计算得基坑涌水量为：
1512.27m³/d。
hm=（H+h）/2
式中：
Q坑—基坑涌水量，m³/d
K—渗透系数（2.26m/d）；
H—潜水含水层厚度，H=22.4
h—降水后基坑水位高度，h=15.5
l—过滤器进水部分长度，l=10
R—地下水影响半径，R=150
r坑—基坑引用半径，r坑=46
即每天涌入基坑的水量为1512.27m³。
根据该场地地下水水样测试报告，其水质分析PH值=7.73，见表<6>：
地下水水质分析表表<6>
化学
成份
含量
Hco3-
Ca++
Co3--
So4--
Cl-
Mg++
NH4+
mg/L
314
100.90
0.00
144
32
11.80
0.25
项目
含量
游离Co2
侵蚀Co2
总酸度（mmoL/L）
总碱度（mmoL/L）
总硬度（mmoL/L）
可溶性固体
mg/L
54
0.00
62
258
286
785
根据岩土工程勘察规腐蚀性评价标准，场地地下水所属环境类别定为Ⅱ类，地下水对砼结构及砼结构中的钢筋具有微腐蚀作用。
1.4边坡特征、安全等级及边坡支护措施
1、AC段边坡
边坡特征：
位于场区拟建物东南侧侧，全长39米，边坡形成后高度约为高8米，为挖方边坡，岩土混合边坡，上层为土，下层为岩石，倾向230度，倾角52度左右。
边坡坡顶有两层的居民楼。
基坑为直立开挖，破坏后果严重，基坑安全等级为二级。
支护措施：
边坡无放坡条件，采用直立开挖，综合考虑场地条件和使用要求及施工可行性，采用抗滑桩进行支护。
2、CD段边坡
边坡特征：
位于场区拟建物南侧，全长82.1米，边坡形成后高度约为8米，为挖方边坡。
岩土混合边坡，上层以土为主，下层为中风化岩体，倾向230度，倾角52度左右。
边坡坡顶为住宅小区。
边坡失稳风险高，破坏后果严重，边坡安全等级为二级。
支护措施：
边坡无放坡条件，只能形成直立边坡，综合考虑场地条件和使用要求及施工可行性，采用抗滑桩及抗滑桩进行支护。
3、DE段边坡
边坡特征：
位于场区拟建物西侧，全长60.2米，边坡形成后高度约为8米，为挖方边坡。
岩土混合边坡，上层以土为主，下层为中风化岩体,倾向230度，倾角52度左右，局部有强风化岩体。
边坡坡顶为住宅小区和博大医院。
边坡失稳风险高，破坏后果严重，边坡安全等级为二级。
支护措施：
边坡无放坡条件，只能形成直立边坡，综合考虑场地条件和使用要求及施工可行性，采用抗滑桩及抗滑桩进行支护。
4、EF段边坡
边坡特征：
位于场区拟建物北侧，全长81米，边坡形成后高度约为8米，为挖方边坡。
岩土混合边坡，上层以土为主，下层为中风化岩体,倾向230度，倾角52度左右，局部有强风化岩体。
边坡坡顶为中路。
边坡失稳风险高，破坏后果严重，边坡安全等级为二级。
支护措施：
采用直立开挖边坡，综合考虑场地条件和使用要求及施工可行性，采用抗滑桩及抗滑桩进行支护。
5、GJ段边坡
边坡特征：
位于场区拟建物北侧，全长24米，边坡形成后高度约为4.7米，为挖方边坡。
由于边坡较浅，主要为土质边坡。
边坡坡顶为中路。
边坡失稳风险不高，破坏后果严重，边坡安全等级为二级。
支护措施：
边坡采用1：
0.3放坡，综合考虑场地条件和使用要求及施工可行性，采用锚杆+混凝土面层进行支护。
6、JK段边坡
边坡特征：
位于场区拟建物东侧，全长22.7米，边坡形成后高度约为2.2~4.7米，为挖方边坡。
由于边坡较浅，主要为土质边坡。
边坡坡顶为金桥搬迁路。
边坡失稳风险不高，破坏后果严重，边坡安全等级为二级。
支护措施：
边坡采用1：
0.3放坡，综合考虑场地条件和使用要求及施工可行性，采用锚杆+混凝土面层进行支护。
7、KA段边坡
边坡特征：
位于场区拟建物东南侧，全长24米，边坡形成后高度约为2.2米，为挖方边坡。
由于边坡较浅，主要为土质边坡。
边坡坡顶为居民楼。
边坡失稳风险不高，破坏后果严重，边坡安全等级为二级。
支护措施：
边坡采用1：
0.3放坡，综合考虑场地条件和使用要求及施工可行性，采用锚杆+混凝土面层进行支护。
1.5设计依据
1、本工程的岩土工程勘察报告；
2、建筑规划平面总图；
3、《岩土工程勘察规》（GB50021-2001）；
4、《建筑抗震设计规》（GB50011-2010）；
5、《建筑边坡工程技术规》（GB50330-2002）；
6、《建筑地基基础设计规》（GB50007-2002）；
7、《混凝土结构设计规》（50010-2002）；
8、《建筑结构荷载规》（GB50009-2001）；
9、《工程岩体分级标准》（GB50218-94）；
10、《建筑桩基技术规》（JGJ94-2008）；
11、《公路路基设计规》（JTGD30-2004）；
12、《滑坡防治工程设计与施工技术规》（DZ/T0219-2006）。
2设计采用的参数
根据本工程岩土工程勘察报告，采用岩土参数如下：
根据本工程岩土工程勘察报告，采用岩土参数如下：
淤泥质粘土：
重度γ=16.4KN/m3，摩擦角标准值φk=7.2°，粘聚力标准值Ck=15.3KPa，Mb=0.12，Md=1.49，Mc=3.05得fa=64.8kPa；
粉质粘土：
重度γ=20.34KN/m3，摩擦角标准值φk=19.5°，粘聚力标准值Ck=23.7KPa，Mb=0.49，Md=2.98，Mc=5.57得fa=192.2kPa；
粘土：
重度γ=17.42KN/m3，摩擦角标准值φk=16°，粘聚力标准值Ck=20.2KPa，Mb=0.36，Md=2.43，Mc=5.00得fa=140.97kPa；
强风化破碎岩体（⑤1）：
岩体基本质量等级Ⅴ，重度γ=22.5KN/m3，摩擦角标准值φk=20°，粘聚力标准值Ck=80KPa;
中风化较完整岩体（⑤2）:
基本质量等级为Ⅲ，重度γ=24KN/m3，摩擦角标准值φk=39°，粘聚力标准值Ck=700KPa;
除岩体外，其他土体水下强度参数全部按0.7倍折减。
3边坡支护设计计算
（一）1-1断面设计计算
经反复计算比较，采用间距为2.0m×2.0m锚杆+面层进行支护，支护结构及岩土条件如上图。
（1）边坡侧压力计算
边坡土质边坡，采用《建筑边坡边坡工程技术规》6.2.3公式进行计算：
式中：
—土体重度（
）；
—边坡高度（m）；
—主动土压力系数。
沿边坡纵向每延米边坡侧压力计算结果如下表：
边坡围的土质为杂填土，为保守取强度参数：
，
。
边坡高度H
4.7
岩土体重度γ
18
粘聚力c
10
摩擦角φ
10
坡顶均布荷载q
15
与支护结构的外摩擦角（实质上是外平衡力与坡面的夹角）δ
-1.7
坡顶地面与水平面的夹角β
0
坡面与坡前水平面的夹角α
106.7
θ
η
0.236407
Kq
1.35461
Ka
0.367009
Eak
72.96508
（2）需要的锚杆计算
采用《建筑边坡工程技术规》7.2.2，可得需要的锚索面积为：
锚杆间距
2
锚杆面积
380.1
永久性边坡锚杆总根数
2.652240302
临时性边坡锚杆总根数
1.989180226
因为该边坡为临时性边坡，所以采用
22（
）的钢筋两根，满足要求。
对于断面2-2、3-3、4-4，它们高度也不高，从2.2米~5.8米，采用1:
0.3的坡率放坡，采用构造支护就可满足要求，其支护方案见施工图纸。
（二）5-5断面设计计算
----------------------------------------------------------------------
[支护方案]
----------------------------------------------------------------------
排桩支护
----------------------------------------------------------------------
[基本信息]
----------------------------------------------------------------------
力计算方法
增量法
规与规程
《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99
基坑等级
一级
基坑侧壁重要性系数γ0
1.00
基坑深度H（m）
8.000
嵌固深度（m）
6.000
桩顶标高（m）
0.000
桩截面类型
圆形
└桩直径（m）
1.500
桩间距（m）
3.000
混凝土强度等级
C30
有无冠梁
无
放坡级数
0
超载个数
1
支护结构上的水平集中力
0
----------------------------------------------------------------------
[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
15.000
---
---
---
---
---
----------------------------------------------------------------------
[附加水平力信息]
----------------------------------------------------------------------
水平力
作用类型
水平力值
作用深度
是否参与
是否参与
序号
（kN）
（m）
倾覆稳定
整体稳定
----------------------------------------------------------------------
[土层信息]
----------------------------------------------------------------------
土层数
3
坑加固土
否
侧降水最终深度（m）
8.000
外侧水位深度（m）
2.500
弹性计算方法按土层指定
√
弹性法计算方法
---
----------------------------------------------------------------------
[土层参数]
----------------------------------------------------------------------
层号
土类名称
层厚
重度
浮重度
粘聚力
摩擦角
（m）
（kN/m3）
（kN/m3）
（kPa）
（度）
1
杂填土
1.64
16.0
---
10.00
10.00
2
粘性土
8.02
17.2
7.2
20.20
16.00
3
中风化岩
30.00
24.0
14.0
---
---
层号
与锚固体摩
粘聚力
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
60.0
---
---
---
m法
3.00
---
2
60.0
16.60
13.60
合算
m法
7.00
---
3
60.0
700.00
39.00
合算
K法
400.00
---
----------------------------------------------------------------------
[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
杂填土
合算
1.000
1.000
1.000
10000.000
2
粘性土
合算
1.000
1.000
1.000
10000.000
3
中风化岩
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
8.000
---
----------------------------------------------------------------------
[设计结果]
----------------------------------------------------------------------
----------------------------------------------------------------------
[结构计算]
----------------------------------------------------------------------
各工况：
力位移包络图：
地表沉降图：
----------------------------------------------------------------------
[截面计算]
----------------------------------------------------------------------
[截面参数]
桩是否均匀配筋
是
混凝土保护层厚度（mm）
20
桩的纵筋级别
HRB400
桩的螺旋箍筋级别
HRB400
桩的螺旋箍筋间距（mm）
150
弯矩折减系数
0.85
剪力折减系数
1.00
荷载分项系数
1.25
配筋分段数
一段
各分段长度（m）
14.00
[力取值]
段
力类型
弹性法
经典法
力
力
号
计算值
计算值
设计值
实用值
基坑侧最大弯矩（kN.m）
0.00
0.00
0.00
0.00
1
基坑外侧最大弯矩（kN.m）
2916.35
2525.06
3098.62
3098.62
最大剪力（kN）
1120.87
678.79
1401.09
1401.09
段
选筋类型
级别
钢筋
实配[计算]面积
号
实配值
（mm2或mm2/m）
1
纵筋
HRB400
34E28
20937[13653]
箍筋
HRB400
E14150
2053[1563]
加强箍筋
HRB335
D142000
154
----------------------------------------------------------------------
[抗倾覆稳定性验算]
----------------------------------------------------------------------
抗倾覆安全系数:
Mp——被动土压力及支点力对桩底的抗倾覆弯矩,对于支撑支点力由支撑抗压力
决定;对于锚杆或锚索，支点力为锚杆或锚索的锚固力和抗拉力的较小值。
Ma——主动土压力对桩底的倾覆弯矩。
注意：
锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。
工况1：
Ks=13.179>=1.200,满足规要求。
----------------------------------------------
----------------------------------------------------------------------
[嵌固深度计算]
----------------------------------------------------------------------
嵌固深度计算参数：
嵌固深度系数
1.200
抗渗嵌固系数
1.200
嵌固深度计算过程：
按《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99悬臂式支护结构计算嵌固深度hd值，规公式如下
hp∑Epj-βγ0ha∑Eai>=0
β=1.2
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