基坑支护设计说明及计算

基坑支护设计方案

工程名称： 华阳市阳光佳苑

设计单位： XXX建筑规划设计研究院有限公司

施工单位： XXX有限公司

编制日期： 二O一三年七月十五

目 录 第一章 基坑支护设计的计算方法-----------------------------------------------4

第一节 概述---------------------------------------------------------------------4

第二节 静力平衡法------------------------------------------------------------4

第三节 等值梁法---------------------------------------------------------------6

第二章 设计任务及要求-----------------------------------------------------------9

第一节 设计原始资料--------------------------------------------------------9

一、工程概况------------------------------------------------------------------9

二、设计条件------------------------------------------------------------------9

第二节 结构设计任务及要求-----------------------------------------------10

一、任务------------------------------------------------------------------------12

二、要求------------------------------------------------------------------------12

第三章 结构方案设计说明--------------------------------------------------------14

第一节 设计依据及规范-----------------------------------------------------14

一、 本项目相关资料--------------------------------------------------------14

二、 设计采用的规范--------------------------------------------------------14

三、 基坑设计环境控制标准-----------------------------------------------14

第二节 支护结构方案--------------------------------------------------------15

一、 方案设计指导思想-----------------------------------------------------15

二、 方案简介-----------------------------------------------------------------15

第四章 基坑支护结构设计计算书-----------------------------------------------17

第一节 土压力计算-----------------------------------------------------------17

一、 土压力系数计算--------------------------------------------------------17

二、 土压力计算--------------------------------------------------------------18

第二节 嵌固长度及水平锚固力计算--------------------------------------24

一、 土压力系数计算---------------------------------------------------------26 二、 锚杆长度计---------------------------------------------------------------26

三、 锚杆杆体材料计算------------------------------------------------------26

四、 桩长计算------------------------------------------------------------------26

第三节 配筋计算--------------------------------------------------------------28

一、 排桩配筋计算------------------------------------------------------------28

第四节 验算------------------------------------------------------------------- 30

一、抗倾覆稳定验算---------------------------------------------------------30

二、抗隆起验算---------------------------------------------------------------30

三、抗管涌验算---------------------------------------------------------------31

第一章 基坑支护设计的计算方法

1．1概述

计算板桩墙的常用方法，主要有自由端支撑法(静力平衡法)、弹性线法、等值梁法，后来又提出1/2分割法，矩形荷载经验法，太沙基法，均适用于基坑围护结构计算。由于本工程拟采用排桩式围护，故主要介绍下面介绍板桩墙设计方法：静力平衡法和等值梁法。

1．2静力平衡法

它假定支护结构是刚性的，随着板(桩)入土深度的不同，作用在不同深度上各点的净土压力的分布不同。当单位宽度板(桩)墙处于稳定，相应的板(桩)入土深度即为板桩保证其稳定性所需要的最小入土深度，可根据静力平衡条件即水平力平衡方程(∑H=0)和对桩底截面的力矩平衡方程(∑M=0)联解求得。图2-1为单撑(锚)支护结构的内力计算简图。整个支护结构是稳定的，故作用在挡土结构上的Ra、Ea、Ep三力必须平衡。图中Ra为支撑(锚)力；Ea为主动土压力；Ep为被动土压力；q。为地面均布荷载。

图 2-1 底部自由支承单撑(锚)支护结构计算

根据力的平衡条件可以得到:

EqEaEpRa

(2-10)

根据对支撑(锚)位置的力矩平衡条件可以得到:

EqHqEaHaEpHp

(2-11)

由以上两个方程可以得到关于入土深度t的三次方程，当主、被动土压力都确定后，入土深度只随撑(锚)位置ho而改变，调整ho可以调整入土深度，关系是：ho增大，t减小；反之增大。从而可以达到调整桩长的目的。同时桩中的最大弯矩也是ho的函数，当ho从小到大增大时，桩中的最大弯矩是先小后增大，它有一个最小值，取此值进行桩径设计可以使桩径最小。

1．3等值梁法

桩入坑底土内有弹性嵌固(铰结)与固定两种，当作一端弹性嵌固另一端简支的梁来研究。挡墙两侧作用着分布荷载，即主动土压力与被动土压力，如图2-1所示。在计算过程中所要求得出的仍是桩的入土深度、支撑反力及跨中最大弯矩。

单支撑挡墙下端为弹性嵌固时，其弯矩如图2-2所示，若在得出此弯矩图前己知弯矩零点位置，并于弯矩零点处将梁(即桩)断开以简支计算，则不难看出所得该段的弯矩图将同整体梁计算时一样，此段梁段即称为整梁该段的等值梁。对于下端为弹性支撑的单支撑挡墙其净土压力零点位置与弯矩零点位置很接近，因此可在压力零点处将板桩划开作为两个相联的简支梁来计算。这种简化计算就称为等值梁法，其计算步骤如下：

1）根据基坑深度、勘察资料等，计算主动土压力与被动压力，求出土压力零点B的位置，按式(2-12)计算B点至坑底的距离u值；

图2-2等值梁法计算简图

2）由等值梁AB根据平衡方程计算支撑反力Ra及B点剪力Qв

)()(0huhauhEaRa

(2-12)

00)(huhhaEaQB

(2-13)

3)由等值梁BG求算板桩的入土深度，取艺Mc=0，则

3)(61xKKrxQapB

(2-14) 由上式求得

)(6apBKKQx

(2-15)

由上式求得x后，桩的最小入土深度可由下式求得

xut0

(2-16)

如土质差时，应乘系数2.1~1.1，即

0)2.1~1.1(tt

(2-17)

4)由等值梁求算最大弯矩maxM值。

第二章 设计任务及要求

2．1设计原始资料

一、 工程概况

（一）一般概况

1．项目名称： 华阳市阳光佳苑

2．项目地点： 东关路农信花园东侧

3．业主：

4．主体设计：

5．岩土勘察：

（二）结构概况

1．本项目位于东关路农信花园东侧，基地面积95555.24平方米，由陆家嘴环路和东园路围合而成。本项目为住宅楼，由主楼（地面28层）及二层地下室组成，总建筑面积为105152.43㎡。

2．基坑面积及开挖深度

本工程建筑±0.00相当于绝对标高+4.25，室外自然地面平均标高取+4.00；基坑开挖面积约2459m2，基坑围护周长约210m，根据结构图纸，底板面标高为-7.55，底板厚为700mm，局部厚为1100mm，垫层厚为100mm。因此基坑开挖深度为8.10米，局部电梯井、集水坑等落深尚未确定。