土方工程计算题

【例1-4】基坑土方量计算示例
某基坑底平面尺寸如图 1-74所示，坑深5.5m ,四边均按 1: 0.4的坡度放坡，土的可松性系数 Ks=1.30, Ks ‘ =1.12，坑
深范围内箱形基础的体积为 2000m 3。

试求：基坑开挖的土方
量和需预留回填土的松散体积。

解：
(1) 基坑开挖土方量
由题知，该基坑每侧边坡放坡宽度为：
5.5X 0.4= 2.2m ；
坑底面积为：F 1 = 30X 15 — 10X 5= 400m 2
坑口面积为：F 2=( 30+2 X 2.2)X( 15+2 X 2.2) — ( 10— 2 X 2.2)X 5= 639.4m 2 基坑中截面面积为： F 0=( 30+2 X 1.1)X( 15+2 X 1.1)—( 10— 2.2)X 5 = 514.8m 2 基坑开挖土方量为：
H(R 4F ° F 2) 4.2(400 4 514.8 639.4) ““ 3
V
2840 m
6 6
(2) 需回填夯实土的体积为：
V 3=2840 — 2000=840m 3
(3) 需留回填松土体积为：
【例1-5】轻型井点系统设计示例
某工程地下室，基坑底的平面尺寸为
40m X 16m ，底面标高—7.0m (地面标高为土 0.000)。

已知地下
水位面为 —3m , 土层渗透系数 K=15m/d , — 15m 以下为不透水层，基坑边坡需为 1: 0.5。

拟用射流泵轻
型井点降水，其井管长度为不锈钢垫片
6m ,滤管长度待定，管径为38mm ;总管直径100mm ,每节长4m ,
与井点管接口的间距为 1m 。

试进行降水设计。

解：
1) 井点的布置 ① 平面布置
基坑宽为16m ，且面积较大，采用环形布置。

② 高程(竖向)布置
基坑上口 宽为：16+2 X X).5=23m ; 井管埋深：H=7+0.5+12.5 X 10=8.75m ;
井管长度：H+0.2=8.95(m) > 6m ,不满足要求(如图 1 — 75 )。

若先将基坑开挖至—2.9m ，再埋设井点，如图 1— 76。

此时需井管长度为： 已=0.2+0.1+4.5+(8+4.1 0.5X 1) X 10 =5.905(m) ~6m ，满足。

2) 涌水量计算 ① 判断井型
取滤管长度l=1.4m ，则滤管底可达到的深度为：
2.9+5.8+1.4=10.1 ( m )v 15m ，未达到不透水层，此井为无压非完整井。

1』
1t
5in
图1-74基坑底面布置图
V 3Ks K S
840 1.3 1.12
=975 m 3
10m 10m
10m
lOi n
00②计算抽水有效影响深度
s =60.2—0.1=5.7m ,
00
3) 确定井点管数量及井距 ①单管的极限出水量
井点管的单管的极限出水量为：
1/3
1/3
3
q=65 n dl(K) =65 X nX 0.038 X 1.4X (15) =26.8m /d 。

Q 2204 8
n min ： n min =1.1 1 . 1 82.3 根
q
26.8
③ 最大井距 D max
井点包围面积的周长 L=(46.1+22.1) X 2=136.4m ; 井点管最大间距 D max =L/n min =136.4 — 82.3=1.66 m 。

④ 确定井距及井点数量
按照井距的要求，并考虑总管接口间距为
1m ,则井距确定为1.5m (接2堵1)。

故实际井点数为： n=136.4 -1.5 ~91根。

取长边每侧31根，短边每侧15根；共92根。

4)
井点及不锈钢垫片抽水设备的平面布置
严0.2
J 4
：
S=4.5
竺
1
十"—•・』
0.5
H i
图1 — 75井点高程布置
土 0.00
丄290
' ------------ 11.05 ------------ 、:-15.00
图1 — 76降低埋设面后的井点高程布置
经查表 1 — 11 知：H O =1.85(S 1) + =1.85(5.7+1.4)=13.14 ( m )＞含水层厚
度 H 水=15 — 3=12m ,
故按实际情况取 H 0=H 水=12m 。

③ 计算井点系统的假想半径
井点管包围的面积 F=46.1送2.1=1018.8m 2,且长宽比A 5,所以
1/2 1/2
X o = ( F/ n = (1018.1/ ) =18m 。

④
计算抽水影响半径 R
1/2 1/2
R=1.95s(H o K) =1.95 來5(12 W)
=117.7m 。

Q =1.366K
(2H ° - S )S igR_igX 。

= 1.366 15
(2 12-4.5) 4.5
Ig117.7 -Ig18
=2204.8m 3/d ②需井点管最少数量
s ' /' l + =5.7/(5.7+1.4)=0.8 ,
( -15.00
如图1— 77,图中尺寸单位均为米。

设备2
31根井点管
图1 — 77井点平面布置图
【例1-6】北京东方广场深基坑工程锚杆支护案例
1•工程概况
东方广场位于北京东长安街路北， 占地面积约11万m 2,基坑开挖范围东西长约 480m ，南北宽约190m , 开挖深度在15~23m 不等，土方量176万m 3。

工程业主为东方广场有限公司，设计为香港巴马丹拿公司。

原设计基坑采用 $ 1800、$ 1500mm 人工
挖孔桩，3层锚杆支护。

后经北京市双圆工程咨询有限公司提出修改为 $ 800桩，局部$ 1000mm 桩，机械
施工，锚杆2层（20m ）。

并设计全部深基坑工程，由机械施工公司施工。

根据基坑深度、支护要求的不同，按照安全合理、经济的原则，基坑四周划分为 6个部位、9个类型， 分别用$ 800、$ 1000、H 型钢为挡土桩，锚杆为拉结的支护工程，锚杆基本为
2层，局部为1层或3层。

有的加设土钉支护结合。

共计钢筋混凝土灌注桩 927不锈钢无缝管根，H 型钢不锈钢无缝管28根，预 应力锚杆1428根。

工程平面图如图 1-78所示。

剖面见图1-79。

2 •设计情况
（1）挡土桩 用$ 800,局部$ 1000mm ，土的参 数见表1-24。

土层性能参 数表1-24
土层名称
指标
杂填土
粉质黏土
细砂
卵石
粉质黏土
土的内摩擦角（° 15 25 32 42 20 黏聚力（kPa ） 20 20 0 0 40 重度（kN/m 3）
20
20.5
20
20
20.5
土压力分布按三角形，以等值梁法计算，m 法软件计算机核算。

第1层锚杆轴力相似，只差约3%~5% ; 但第2
1.5
15根井点管
抽水 设备1
1.
.1,1 .1,
II 1 II
.L
II 1 i
1
1
,1
0 fl fl Q Q a 4
a o p o Q a ft
fi
现以广场北面已建工程协和医院附近基坑为例，支护平、
50 44.1
16
40
ia 修.i-i ■_/~ 抽水「、，丨，I ■ I ,丨，I , i\ I I . I, I , I , I , 1, 177. H
26
菲单二条
王
肝
井
单
北
F
；
图1-78东方广场基坑平面示意图
图1-79东方广场局部基坑支护示意图
层锚杆轴力用m法核算时其值约小20%~40%，为此仍用等值梁法数据。

(2 )锚杆设计，见图1-80。

第1层锚杆总长25m，倾角22° ( 4号锚杆)；
第2层锚杆总长29.7m，倾角25°( 1号锚杆)；
3 .试验与监测
锚杆试验、监测按行业《土层锚杆设计与施工规范》CECS22—90进行，施工前进行3组基本试验, 施工过程中每根锚杆做拉力位移记录。

并按5%比例作验收试验。

4 •施工中的技术问题与措施 (1 )桩悬空或无埋深的问题
由于挡土桩是在基坑加深4m及2.5m以前施工的，即有的桩悬空或无埋深，采取基坑支护桩边留土台深3~4m，宽1~4m，保留桩深，在土台上50cm增加锚杆一层，即以该锚杆代替挡土桩的被动土压力作用。

(2)位处协和医院的基坑锚杆三面交叉问题
位处协和医院的基坑，为了加强土体的整体性和土的抗剪强度，采用土钉加固措施。