基坑围护设计计算书.docx
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基坑围护设计计算书
水口镇沿江路截污管网及道路修复工程
提升泵站基坑围护设计
设计：
校对：
审核：
江门规划勘察设计研究院
2015年09月01日
第一部分基坑围护设计说明
一、设计依据
二、工程概况
三、设计原则
四、工程地质条件
五、基坑围护方案
六、基坑排水和防渗措施
七、基坑施工及开挖要求
八、基坑监测
九、应急措施
第二部分基坑围护结构计算
一、计算内容
二、围护布置及计算参数取值说明
三、围护结构受力及稳定性计算
四、相关地质报告复印件
第三部分基坑围护设计图纸
第一部分基坑围护设计说明
一、设计依据
1.江门市勘测院有限公司提供的2015年08月《水口镇沿江路截污管网及
道路工程岩土工程勘察报告》；
2.《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）；
3.《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）；
4.《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）；
5.《钢结构设计规范》（GB50017-2003）；
6.《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）；
7.《建筑基坑工程技术规程》（JGJ120-2012）；
8.《基坑工程手册》；
9.《水口镇沿江路截污管网及道路工程-提升泵站设计图纸》；
10.场地原始地形、地质条件、相关规范、以及实际工程经验等；
二、工程概况
本次围护仅对泵房、进水井、出水井进行围护设计其工程用地面积为
124.05m2左右，工程桩采用静压预应力混凝土管桩和天然基础。
1、地理位置及周边环境：
拟建工程位于开平市水口镇沿江路，
南侧为河流，其余为各侧为空地，
管线情况：
周边无重要管线。
2、基坑概况：
本工程±0.000相当于黄海高程3.350m，现场地平均黄海高程
约为2.600m，标高为-0.750m。
围护共约72延长米，底板面标高为-7.200m，
承台垫层底标高为-8.100m，挖深度为7.350m，垫层已考虑100mm厚C15素混凝土垫层。
三、设计原则
1.保证围护结构及土体在施工期间的整体稳定性；
2.在基坑开挖和施工过程中，确保周围建筑物、地下管线、道路等正常使用；
3.方便施工、工程造价经济合理；
四、工程地质条件
依据江门市勘测院有限公司提供的2015年08月《水口镇沿江路截污管网及
道路工程岩土工程勘察报告》，知在场地所研究的深度内有性质如下的地层分布：
①杂填土（Q4ml）:
杂色，稍湿，松散，大孔隙，主要成分为黏性土、建筑
废砖、碎石、中粗砂等，其中0～0.2m为水泥路面。
此层全线均有分布，层厚
2.80~6.00m，平均厚度4.26m，土、石等级为Ⅰ。
②淤泥质粉质黏土（Q4al）:
黑色，流塑，主要由粉粒、黏粒组成，含腐植质
和少量砂粒，有腐臭味，局部及淤泥交替互层出现，有机质含量2.395%。
此层全
线大部分分布，仅钻孔ZK13、ZK14缺失，层厚1.10~3.90m，平均
厚度2.41m，土、石等级为Ⅰ。
③粉质黏土（Q4al）:
灰白-红棕色，可塑-硬塑，主要由粉粒、黏粒组成，
切面稍有光泽，干强度中等、韧性中等，无摇振反应，此层全线大部分分布，层厚
3.90~11.25m，平均厚度6.50m，土、石等级为Ⅱ。
⑤2强风化泥岩（ε）:
棕红-灰白色，泥质结构，层状构造，主要矿物成分以泥质
为主，少许云母碎片，岩石已风化成半岩半土状，干钻不易钻进，节理很发育，岩芯破
碎，手折易断，岩石质量指标RQD极差。
坚硬程度属于极软岩，岩体完整程度属于极破
碎。
此层全线均有分布，但部分钻孔未揭露，层厚3.25~9.70m，平均厚度5.21m，
土、石等级为Ⅳ。
⑤3中风化泥岩（ε）:
棕红色，泥质结构，层状构造，主要矿物成分以泥质为主，
少许云母碎片，风吹日晒易干裂，岩芯呈短柱状，干钻困难，岩芯较破碎，岩石质量
指标RQD差。
坚硬程度属软岩，此层全线均有分布，本次勘察未揭露此层深度，土、石
等级为Ⅴ
对以上各层土的厚度h、天然重度γ、固结快剪试验的内聚力C及内摩擦角φ
进行了处理、归类、统计，各层土的物理力学性质见表一。
五、基坑围护方案
1、基坑特点
综合分析场地地理位置、土质条件、基坑开挖深度和形状，本工程基坑具
有以下特点：
⑴、西侧、北侧高位桩需重点保护，基坑四周有一定放坡条件；
⑵、基坑围护范围内1层杂填土及2层淤泥质粉质黏土，土性较差；3层粉质
粘土，土性较好，坑底落在3层上；1层杂填土，土性差，埋深较浅；
基坑开挖范围内1层杂填土渗透性较好。
⑶、基坑计算开挖深度7.350m，形状比较规则，开挖面积很小。
根据全国《建筑基坑工程技术规程》，本基坑属一级基坑工程，重要性
系数γ0=1.1。
2、围护方案比较及确定
根据本工程基坑特点，在“安全、经济、方便施工”的原则下，对多种围
护结构方案进行比较：
⑴、钻孔桩+旋喷桩
钻孔桩+旋喷桩方案在广东地区有较成熟的施工经验，挖土施工方便，
止水性能好，施工速度慢，当采用钻孔桩施工时容易漏浆、跑浆对成桩不利；
高压旋喷桩，费用较高。
⑵、预应力砼管桩+钢筋混凝土支撑
预应力砼管桩施工对工程桩会产生一定的影响，且外侧需设置止水帷幕，对整体工
期影响较大。
⑶、钢板桩＋钢支撑方案
拉森钢板桩不需要养护，在支撑体系形成后马上可以挖土，因此其工期较
短，拉森Ⅳ型钢板桩止水性能也比较好。
综合以上分析，考虑到本工程计算挖深为7.350m，形状规则且面积很小，采
用钢板桩＋钢支撑的围护形式是最经济、合理的方案。
具体方案如下：
⑴、考虑到粉土的渗透系数较大，围护桩采用12m拉森Ⅳ型钢板桩，围护
桩穿越粉土层进入强风化泥岩0.7米左右，进入中风化泥岩0.3米左右；
⑵、支撑体系采用角撑的围护形式，围檩采用400×400x20x20H型钢；
支撑采用∅610x11圆管
⑶、钢板桩桩顶标高为2.100m，两道支撑。
⑷、在北侧设置一个出土口，出土口按设计要求进行加固。
六、基坑排水和防渗措施
场地地下水较浅，赋存于素填土和土层中。
素填土结构松散，性质不均，易形成地下水流入基坑的通道；另外坑内积水会泡软土体，危及基坑安全，应做好相应的排水措施。
1.地表排水：
在基坑外侧地面设置400×400排水沟，并在坑外设置若干个
1000×1000×1000集水井，防止地表水流入坑内；
2.坑内排水：
在坑内设置有组织排水，并在相应位置设置集水井，以便及时用水泵把坑内积水排出坑外
七、基坑施工及开挖要求
由施工单位提出基坑围护施工和挖土施工组织方案，基本要求如下：
1.施工程序：
开槽、打设钢板桩→按设计要求卸土、放坡→送桩到设计标高→
设置地表排水系统→设置钢围檩和钢支撑→基坑分层开挖到底板垫层底标高、
打设垫层→承台→打设垫层→钢筋绑扎，浇筑基础混凝土→拆除钢支撑→侧板和
顶板施工→回填土至地面→拔除钢板桩→空隙灌浆→→向上施工。
2.钢板桩＋钢支撑施工要求
⑴、钢板桩施工应注意垂直度及施打板桩墙墙面的平整度，在钢板桩打入
时应设置打桩围檩支架，钢板桩垂直度≯1%，轴线偏差±10cm；
⑵、为方便钢板桩拔出，钢板桩表面宜涂抹隔离剂，钢板桩必须在基础出
地面，且回填土至设计标高后方可拔除，拔桩顺序宜及打桩顺序相反；
⑶、钢板桩及钢围檩之间的空隙打入木条或钢条；
⑷、焊接采用角焊接，角焊缝的焊角尺寸hf不得小于1.5√t（t为最厚的
板厚度）；
⑸、基坑挖到设计标高后及时打设垫层，垫层应延伸到钢板桩边；
⑹、围檩转角的角点上下各用一块厚2cm钢板焊接。
3.挖土施工要求
⑴、待支撑体系形成后方可开始挖土。
土方开挖前，挖土单位应制定详细
的挖土施工方案，并经设计、建设单位和监理共同会审后执行；
⑵、土方开挖的顺序、方法必须及设计工况相一致，并遵循“开槽支撑，
先撑后挖，分层开挖，严禁超挖”的原则；
⑶、挖土工作应分层进行，每层开挖深度不超过1.5米，停挖后留坡的角
度不宜大于1:
2.5；
⑷、基坑开挖先浅后深，应分层挖到底板垫层底标高。
⑸、挖土结束，及时做垫层和砖胎模挡土，垫层应满铺到基坑边，基坑暴
露时间不得超过6h，且须当天完成；
⑹、挖土机械不得碰撞或损伤围护结构，严禁挖土机械、车辆在已挖出的
基坑边行驶；
⑺、挖出的土方应及时运出，不得堆置在坑边，基坑四周堆载不得超过设
计工况要求；
⑻、土体开挖不得放坡过陡，以防止土体滑移使工程桩发生偏位；
⑼、挖土机械不得直接在支撑上行走，应在支撑两侧先填土高出支撑面
500mm，并在其上铺设路基箱后方可通行机械车辆；
⑽、出土口按设计要求进行加固处理。
4.回填：
回填前应先选好合格土源，并将坑底的建筑垃圾清理干净，槽底
如有积水，应先排除，严禁带水回填；回填料应分层夯实。
八、基坑监测
在施工过程中，应密切监测围护结构、土体的变形，根据这些变形的发展
情况及时调整施工工艺，实行信息化施工。
本次基坑围护及开挖施工应进行以
下项目的监测：
1.钢围檩顶水平位移监测：
在钢围檩顶设置水平位移监测点，共8个，并
用全站仪进行监测；
2.报警值：
钢围檩顶水平位移累计大于30mm。
3.监测频率：
根据挖土的进展速度及基坑的变形情况来定；基坑挖到设计
标高前每两天监测一次；挖到设计标高后增加到每天一次；当监测值超过警戒
值时，增加监测次数至每天二～三次；垫层和砖模形成后连续三天稳定可减少
到每两～四天一次，拆撑期间应加密监测频率。
九、应急措施
根据现场监测结果，采取如下应急措施：
1.钢支撑明显起拱或围檩明显变形，速率较快，则在该部位加设钢管撑或
斜撑；
2.坑外加大卸土范围，坑底回填土、草包叠袋或在围护桩及底板胎模之间
打设砼板带；
3.放坡坡面出现滑移或沉陷现象，用松木桩加固坡脚或用土钉加固坡面或
改为钢筋砼面层；
4.基坑渗水部位用坑外截流或高压注浆止渗；
施工现场应准备一定数量的钢管、土钉、松木桩和草包等应急材料。
第二部分基坑围护结构计算
一、计算内容
根据《建筑基坑支护技术规程》和《宁波市软土深基坑支护设计及施工暂
行技术规定》，排桩结构必须进行以下计算：
1、桩长计算（抗倾覆稳定性验算）
2、最大弯矩、最大剪力和支撑力计算
3、整体稳定性验算
4、结构计算
二、围护布置及计算参数取值说明
1、地面荷载取值：
荷载按20KPa考虑；出土口荷载按30KPa考虑
2、本工程计算所需的各地质层物理力学性质见表一；
3、计算区域土层厚度按ZK18、ZK19孔（最不利孔位）取值。
主要岩土参数建议值表表1
岩土名称
承载力容许值fa0
（kPa）
重度
γ
（kN/m3）
孔隙比
e
液性
指数
IL
压缩
系数
a0.1-0.2
（MPa-1）
压缩
模量
Es0.1-0.2
（MPa）
快剪
固结快剪
黏聚力C
（kPa）
内摩
擦角
φ
（º）
黏聚力C
（kPa）
内摩
擦角
φ
（º）
①杂填土
—
18.5
—
—
—
—
10
15
—
—
②淤泥质粉质黏土土
60
17.0
1.41
2.14
1.184
2.21
5.0
2.3
12.8
8.6
③粉质黏土
200
19.5
0.746
0.37
0.405
4.92
28.7
16.6
37.9
22.9
⑤2强风化泥
岩
500
20.3
0.592
-0.34
0.284
5.35
32.3
20.5
40.9
24.3
⑤3中风化泥岩
800
——
三、围护结构受力及稳定性计算
1-1区段深基坑支护设计
----------------------------------------------------------------------
[支护方案]
----------------------------------------------------------------------
连续墙支护
----------------------------------------------------------------------
[基本信息]
----------------------------------------------------------------------
规范及规程
《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012
内力计算方法
增量法
支护结构安全等级
一级
支护结构重要性系数γ0
1.10
基坑深度H（m）
7.350
嵌固深度（m）
5.150
墙顶标高（m）
-0.500
连续墙类型
钢板桩
├每延米板桩截面面积A（cm2）
267.60
├每延米板桩壁惯性矩I（cm4）
63000.00
└每延米板桩抗弯模量W（cm3）
2037.00
└抗弯f（Mpa）
215
有无冠梁
无
放坡级数
1
超载个数
1
支护结构上的水平集中力
0
----------------------------------------------------------------------
[放坡信息]
----------------------------------------------------------------------
坡号
台宽（m）
坡高（m）
坡度系数
1
1.000
0.500
1.000
----------------------------------------------------------------------
[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
30.000
0.000
2.000
1.500
条形
---
----------------------------------------------------------------------
[附加水平力信息]
----------------------------------------------------------------------
水平力
作用类型
水平力值
作用深度
是否参及
是否参及
序号
（kN）
（m）
倾覆稳定
整体稳定
----------------------------------------------------------------------
[土层信息]
----------------------------------------------------------------------
土层数
4
坑内加固土
是
内侧降水最终深度（m）
8.000
外侧水位深度（m）
1.000
内侧水位是否随开挖过程变化
是
内侧水位距开挖面距离（m）
1.000
弹性计算方法按土层指定
√
弹性法计算方法
---
基坑外侧土压力计算方法
主动
----------------------------------------------------------------------
[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
3.42
18.5
8.0
8.00
12.00
2
淤泥
2.60
17.0
8.0
5.00
2.30
3
粘性土
6.20
19.5
8.0
28.70
16.60
4
中风化岩
6.30
19.9
8.0
---
---
层号
及锚固体摩
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
8.00
12.00
合算
m法
0.15
---
2
120.0
5.00
2.30
合算
m法
0.06
---
3
120.0
28.70
16.60
合算
m法
0.75
---
4
120.0
32.30
20.50
合算
m法
1.47
---
----------------------------------------------------------------------
[加固土参数]
----------------------------------------------------------------------
土类名称
宽度
层厚
重度
浮重度
粘聚力
内摩擦角
（m）
（m）
（kN/m3）
（kN/m3）
（kPa）
（度）
人工加固土
0.0
2.000
18.000
8.000
20.000
30.000
土类名称
粘聚力
内摩擦角
计算方法
m,C,K值
抗剪强度
水下（kPa）
水下（度）
（kPa）
人工加固土
15.000
15.000
m法
10.000
50.00
----------------------------------------------------------------------
[支锚信息]
----------------------------------------------------------------------
支锚道数
2
支锚
支锚类型
水平间距
竖向间距
入射角
总长
锚固段
道号
（m）
（m）
（°）
（m）
长度（m）
1
内撑
4.000
1.000
---
---
---
2
内撑
4.000
3.150
---
---
---
支锚
预加力
支锚刚度
锚固体
工况
锚固力
材料抗力
材料抗力
道号
（kN）
（MN/m）
直径（mm）
号
调整系数
（kN）
调整系数
1
0.00
593.28
---
2～
---
3900.00
0.85
2
0.00
593.28
---
4～
---
3900.00
0.85
----------------------------------------------------------------------
[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
水土
水压力
外侧土压力
外侧土压力
内侧土压力
内侧土压力
名称
调整系数
调整系数1
调整系数2
调整系数
最大值（kPa）
1
素填土
合算
1.000
1.000
1.000
1.000
10000.000
2
淤泥
合算
1.000
1.000
1.000
1.000
10000.000
3
粘性土
合算
1.000
1.000
1.000
1.000
10000.000
4
中风化岩
合算
1.000
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
1.500
---
2
加撑
---
1.内撑
3
开挖
4.650
---
4
加撑
---
2.内撑
5
开挖
7.350
---
----------------------------------------------------------------------
[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]
----------------------------------------------------------------------
[截面参数]
弯矩折减系数
0.85
剪力折减系数
1.00
荷载分项系数
1.25
[内力取值]
段
内力类型
弹性法
经典法
内力
内力
号
计算值
计算值
设计值
实用值
1
基坑内侧最大弯矩（kN.m）
163.09
187.62
190.61
190.61
基坑外侧最大弯矩（kN.m）
246.03
180.15
287.55
287.55
最大剪力（kN）
160.05
146.39
200.06
220.06
[截面验算]
基坑内侧抗弯验算（不考虑轴力）
σnei
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