深基坑支护设计计算书.docx
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深基坑支护设计计算书
中铁电化局天津新港北铁路集装箱中心站工程
跨津山铁路特大桥基坑支护计算书
计算：
校核：
2013年5月18
基坑支护计算书
1.计算说明
为了保证计算结果的可靠性，计算采用理正深基坑计算，Midas有限元程序进行复核验算，计算结果两个程序均需满足受力要求。
2.支护方案说明
方案采用钢板桩加两道内支撑形式，钢围檩采用两根36c工字钢并放焊接平置，横撑采用φ=400mm，δ=14mm的钢管，横撑水平间距5.0米，共设2道，竖向间距2.06m，设置两层；角撑四角全设，采用两根36c工字钢并放焊接平置，角度45度，如图所示：
平面布置
立面布置
3.支护方案
连续墙支护计算简图
4.基本信息
内力计算方法
增量法
基坑等级
一级
基坑侧壁重要性系数γ0
1.10
基坑深度H（m）
6.500
嵌固深度（m）
5.500
墙顶标高（m）
0.000
连续墙类型
钢板桩拉森III
有无冠梁
有
├冠梁宽度（m）
0.360
├冠梁高度（m）
0.280
└水平侧向刚度（MN/m）
0.020
超载个数
1
5.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
---
---
---
---
---
6.土层信息
土层数
7
坑内加固土
否
内侧降水最终深度（m）
6.500
外侧水位深度（m）
0.500
内侧水位是否随开挖过程变化
否
内侧水位距开挖面距离（m）
---
弹性计算方法按土层指定
ㄨ
弹性法计算方法
m法
7.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
淤泥质土
2.60
17.0
9.0
9.00
6.00
2
淤泥
2.30
17.0
9.0
9.00
15.00
3
粉土
5.70
18.0
9.0
49.00
30.00
4
淤泥质土
2.30
18.0
9.0
---
---
5
粉土
3.10
18.0
8.0
---
---
6
粘性土
7.50
18.0
8.0
---
---
7
粘性土
2.30
18.0
8.0
---
---
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
40.0
9.00
6.00
合算
m法
1.02
---
2
25.0
9.00
15.00
合算
m法
3.90
---
3
35.0
49.00
30.00
分算
m法
19.90
---
4
60.0
9.00
6.00
合算
m法
1.02
---
5
60.0
49.00
28.00
分算
m法
17.78
---
6
60.0
40.00
28.00
合算
m法
16.88
---
7
60.0
40.00
28.00
合算
m法
16.88
---
8.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
2.95
0.640
---
---
---
2
内撑
2.95
2.060
---
---
---
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
20.00
---
2～
---
2000.00
1.00
2
0.00
20.00
---
4～
---
2000.00
1.00
9.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
淤泥质土
合算
1.000
1.000
1.000
10000.000
2
淤泥
合算
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
合算
1.000
1.000
1.000
10000.000
5
粉土
分算
1.000
1.000
1.000
10000.000
6
粘性土
合算
1.000
1.000
1.000
10000.000
7
粘性土
合算
1.000
1.000
1.000
10000.000
10.工况信息
工况
工况
深度
支锚
号
类型
（m）
道号
1
开挖
1.140
---
2
加撑
---
1.内撑
3
开挖
3.200
---
4
加撑
---
2.内撑
5
开挖
6.500
---
11.钢板桩设计结果
各工况：
内力位移包络图：
地表沉降图：
12.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:
0.50m
滑裂面数据
整体稳定安全系数Ks=1.871
圆弧半径（m）R=9.378
圆心坐标X（m）X=-1.345
圆心坐标Y（m）Y=3.114
13.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,对于内支撑支点力由内支撑抗压力
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：
注意：
锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。
序号支锚类型材料抗力（kN/m）锚固力（kN/m）
1内撑0.000---
2内撑0.000---
Ks=8.442>=1.200,满足规范要求。
工况2：
注意：
锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。
序号支锚类型材料抗力（kN/m）锚固力（kN/m）
1内撑400.000---
2内撑0.000---
Ks=11.259>=1.200,满足规范要求。
工况3：
注意：
锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。
序号支锚类型材料抗力（kN/m）锚固力（kN/m）
1内撑400.000---
2内撑0.000---
Ks=6.224>=1.200,满足规范要求。
工况4：
注意：
锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。
序号支锚类型材料抗力（kN/m）锚固力（kN/m）
1内撑400.000---
2内撑400.000---
Ks=7.896>=1.200,满足规范要求。
工况5：
注意：
锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。
序号支锚类型材料抗力（kN/m）锚固力（kN/m）
1内撑400.000---
2内撑400.000---
Ks=4.758>=1.200,满足规范要求。
安全系数最小的工况号：
工况5。
最小安全Ks=4.758>=1.200,满足规范要求。
14.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》YB9258-97（冶金部）:
Ks=8.073>=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》YB9258-97（冶金部）:
Ks=9.693>=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=195（mm）
15.抗管涌验算
抗管涌稳定安全系数（K>=1.5）:
式中γ0———侧壁重要性系数;
γ'———土的有效重度（kN/m3）;
γw———地下水重度（kN/m3）;
h'———地下水位至基坑底的距离（m）;
D———桩（墙）入土深度（m）;
K=2.318>=1.5,满足规范要求。
16.嵌固深度计算
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
嵌固深度考虑支撑作用
ㄨ
嵌固深度计算过程：
按《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99圆弧滑动简单条分法计算嵌固深度：
圆心（-1.343，6.723），半径=7.346m，对应的安全系数Ks=2.340≥1.300
嵌固深度采用值hd=5.500m
17.一级承台回填后工况验算
工况信息
工况号
工况类型
深度（m）
支锚道号
1
回填至一级承台顶标高
3.9
---
2
拆撑
---
2.内撑
内力位移包络图：
工况2回填素填土至一级承台顶后拆第2道撑
嵌固深度计算过程：
按《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99单支点结构计算支点力和嵌固深度设计值hd：
1）按ea1k=ep1k确定出支护结构弯矩零点hc1=0.706
2）支点力Tc1可按下式计算：
hT1=3.060m
Tc1=56.351kN
3）hd按公式：
hp∑Epj+Tc1（hT1+hd）-βγ0ha∑Eai>=0确定
β=1.200，γ0=1.100
hp=1.829m，∑Epj=755.339kPa
ha=3.256m，∑Eai=425.298kPa
得到hd=5.006m，hd实际采用值为：
5.5+3.5=9.0m,满足要求.
18.材料截面选取
综上，钢板桩受力最不利工况为回填至一级承台顶后拆第2道撑时，此时最大弯矩为132.9KN·m。
钢板桩选取：
最大弯矩M=132.9KN·m（经典法）
森Ⅲ型钢板桩的截面抗弯系数w=1340cm3。
σ=1.2*M/w=119Mpa<[σ],
满足规范要求。
内撑选取：
最大应力171.2Mpa<[σ]，
满足规范要求。
19.Midas验算结果
在midas中钢板桩通过板单元模拟,内撑采用梁单元模拟。
结构计算模型如下图所示：
开挖至基底时，钢板桩应力:
`
最大应力为152.5Mpa<[σ]，强度满足要求。
内撑应力包络图：
内撑最大应力为108.6Mpa<[σ]，强度满足要求。
其它项目均能满足受力要求。
因此，支护方案能够满足设计要求。
20.主要结论
1）以上结论均以施工单位提供的资料为依据。
2）基坑开挖过程需要严密监测，发现异常立即停止。
3）根据验算结果表明，采用12m长的钢板桩，设2道内撑，各工况能满足支护受力要求。
4）施工中基底不得超挖。
一级承台侧模拆除后，素土分层回填并夯实至承台顶后，方可拆第二道钢支撑。
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