系 别：土木工程学院 专 业：勘查技术与工程 专业方向：岩土工程方向 班 级：勘查1002 学 生： 学 号： 指导老师：詹素华
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《基坑支护》课程设计
目录
1 概 述 1.1工程概况
1.2 基坑周边环境条件 1.3 工程地质条件 1.4 水文地质条件 2 设计说明 2.1 支护结构方案 2.2 计算参数确定 2.3典型剖面选取
X1区段、X2区段、X2区段 3 基坑支护结构计算 3.1 X1区段支护结构计算 3.1.1抗力与荷载计算 3.1.2桩长确定 3.1.3稳定性分析
3.1.4截面承载力计算及配筋 3.2 X2和X3区段支护结构计算
同3.1… 3.3 支撑构件计算
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3.3.1荷载计算 3.3.2截面承载力计算 4施工与检测 5 地下水控制 5.1 地下水控制方案 5.2 地下水控制设计 6基坑监测 6.1 基坑监测项目 6.2 监测预警值 6.3 基坑监测点布置
7参考文献 福建工程学院土木工程学院勘查技术与工程
永南佳园17#楼基坑支护设计
一、 概述 1.1工程概况
拟建场地位于福州市仓山区福峡路东侧，永南路南侧，场地现状为空地，现经人工堆填粗略整平，交通便利。本次勘察为17#楼，拟建物主要参数详见表1：
拟建物设计的参数表 表1
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1.2基坑周边环境
本场地位于福州仓山区城门镇，场地北侧永南路，西侧为在建1#楼（17F,框架结构，桩基础，距离地下室边界最近约14.0米），场地南侧为在建4#楼（18F,框架结构，桩基础，距离地下室边界最近约30.0米），东侧为规划河道（景观河，拟砌毛石挡墙支护，，勘察期间距离地下室边界约7.5米处有一幢拟拆除的3层砖混房屋），场地内局部分布碎块石、条石、旧基础地梁，现状为空地，场地现状地面罗零高程约为6.40～7.00m，地貌类型属于近海相冲淤积平原地貌。
1.3工程地质
场地上部为人工回填的①杂填土（Qml）、冲洪积的粉质粘土（Q4al+pl），淤积的淤泥和淤泥质土（Q4 al+m），下伏基岩为燕山晚期花岗岩（γ
3π5
）、花岗斑岩及
其风化层，除拟建场地外围存在地下管线外，勘察中未见、活动性断裂、滑坡、泥石流、崩塌、地面沉降等不良地质现象，未见有对本工程不利的埋藏物，如河滨、洞穴、孤石等。
根据野外钻探取芯肉眼鉴别，结合原位测试及室内土工试验成果分析，场地岩土层按其成因及力学强度不同可分为8层，现将各岩土层的特征自上而下分述如下：
①杂填土：人工堆填（Qml），灰黑、土黄～灰褐等杂色，稍湿～饱和，松散～稍密状，上部主要由人工回填土，主要由粘性土，生活、建筑垃圾及碎石、碎砖构成，局部为原建筑地基，为条基或条石，该层全场地均有分布，均匀性较差，上部杂填土为前期拆迁堆填，下部堆填的粘土、瓦、砾等堆积年代大于10年。该层全场均有分布，该层分布厚度约2.60～3.80m，平均厚度3.01m。
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②淤泥夹砂：冲、淤积成因(Q4cal+m)，灰黑色，很湿～饱和，流塑状，稍具臭味，含有少量机质及腐植质，粘性较强，切面光滑，有光泽，干强度、韧性中等，无摇震反应，局部夹少量粉细砂，含量约15%左右。该层局部相变为淤泥质土。该层场地均有分布，厚度变化大，层厚12.00～17.60m，平均厚度为13.30m。
③粉质粘土：冲洪积成因(Q4cal+pl)，灰黄色、灰色，饱和，可塑，局部呈硬塑。含有铁锰质氧化物，以粉质粘性土为主，局部含较多的粉细砂。粘性较强，切面光滑，干强度、韧性高，无摇震反应。该层场地均有分布，厚度变化大，层厚8.30～11.90m，平均厚度为10.05m。
④淤泥质土：冲、淤积成因(Q4cal+m)，灰黑色，饱和，流塑～软塑，含腐植质，稍有臭味，稍有光泽，无摇震反应，干强度中等，韧性中等，切面光滑，局部含薄层（片）粉细砂。该层场地均有分布，厚度变化大，层厚2.90～8.20m，平均厚度为5.45m。
⑤粉质粘土：冲积成因(Q4cal+pl)，浅红色、深黄色、灰色，很湿～饱和，可塑，局部呈硬塑。含有铁锰质氧化物，以粉质粘性土为主，局部含较多的砂粒。粘性较强，切面较光滑，干强度、韧性高，无摇震反应。该层仅在场地中均有分布，厚度为4.00～10.00m，平均厚度6.32m。
⑥砂土状强风化花岗岩：燕山晚期侵入岩（γ
3(2)5
），灰黄色、褐黄、灰
白色，风化强烈，岩芯呈砂土状。岩芯采取率为71%，为散体状～碎裂状结构，岩体完整程度为极破碎～破碎，岩石坚硬程度等级为极软岩～软岩，岩体基本质量等级为Ⅴ级。该层场地中均有分布，厚度为3.40～10.50m，平均厚度6.96m。
⑦碎块状强风化花岗岩：燕山晚期侵入岩（γ
3(2)5
），灰黄色、褐黄、灰
白色，上部风化强烈，岩芯呈砂土状，下部风化较弱，岩芯多呈碎块状。岩芯采取率为67%，为散体状～碎裂状结构，岩体完整程度为极破碎～破碎，岩石
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坚硬程度等级为极软岩～软岩，岩体基本质量等级为Ⅴ级。该层场地中均有分布，厚度为1.70～9.70m，平均厚度5.60m。 ⑧中风化花岗岩：燕山晚期侵入岩（γ
3(2)5
），浅砖红色、灰白色，中等风化，
块状构造，含石英、长石、云母等矿物，钻进较困难，节理、裂隙少量发育，多呈闭合高倾角，岩芯多呈长柱状，少数短柱状。岩芯采取率为85-95%，RQD=50-75%，为块状结构，岩体完整程度为较完整，岩石坚硬程度等级为较硬岩～坚硬岩，岩体基本质量等级为Ⅳ级。该层场地均有分布，普遍揭示，揭示层厚4.60～9.60m，平均揭示厚度为7.12m，均未揭穿，各岩土层分布情况详见工程地质剖面图。
岩土层的物理力学性质指标建议值
根据现场进行原位测试，按国标《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009年版）、国标《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）、《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）等规定的方法，计算各种测试手段所得的各岩土
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层承载力特征值，并结合地区经验提供各岩土层的主要设计计算参数，具体详见表七。
各岩土层设计计算参数表
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据勘察施工期间钻孔内水位观测及各岩土层性状分析，场地地下水主要为赋存于:
上覆①杂填土层孔隙中的潜水，主要受大气降水、生活废水和地表水的补给，以地面蒸发及渗漏方式排泄，其动态受季节影响变化较大。场地上部土层②淤泥夹砂局部夹少量粉细砂，属弱透水层，③粉质粘土、④淤泥质土及⑤粉质粘土的透水性差，且局部厚度较大，隔水性能较好，可视为相对隔水层，上层滞水与下部弱承压水的联系差。
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花岗岩各风化层（⑥、⑦及⑧层）孔隙-裂隙中的孔隙-裂隙型弱承压水，主要受地下含水层垂向、侧向补给，水位受季节影响变化较小，由于强风化岩体风化强烈，孔隙、裂隙多为粘性土充填，中风化岩体裂隙多呈闭合。各风化基岩的透水性及富水性均较弱，其渗透系数经验值在1～4m/d之间，属透水层，本次勘察未测得其水位。
本次勘察期间测得场地地下水混合稳定水位埋深为0.90～1.20m，标高为5.34～5.49m，受季节性变化影响本场地常年水位变幅约为2.00m。近期内年最高水位约为7.00米（罗零标高）。
二、设计说明 2.1支护结构方案
17#楼工程重要性等级为一级，场地复杂程度为二级，地基复杂程度为二级，岩土工程勘察等级为甲级，地基基础设计等级为甲级，建筑抗震设防类别为标准设防类（丙类），建筑桩基设计等级为甲级。
地下室建筑物工程重要性等级为二级，场地复杂程度为二级，地基复杂程度为二级，岩土工程勘察等级为乙级，地基基础设计等级为乙级，建筑抗震设防类别为标准设防类（丙类），基坑工程安全等级为一级。
拟建场地建筑抗震设防烈度为7度区。
本地下室设计坑底标高为3.00m，现有地面标高约6.20～7.00m（勘察期间场地正在回填整平），整平标高7.50m，基坑开挖深度约为4.50m（自整平地面算起），坑内分布软土层，场地水文地质条件较简单，基坑安全等级为一级。
综上选用混凝土灌注桩和内撑的支护形式。
2.2计算参数确定
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地下室开挖边界西侧为在建1#楼（17F,框架结构，桩基础，距离拟建物最近约14.0米），场地南侧为在建4#楼（18F,框架结构，桩基础，距离地下室边界最近约30.0米），地下室开挖范围内侧壁与底板土质为主要为①杂填土、②淤泥夹砂层；①杂填土层人工回填，松散状态，②淤泥呈软塑-流塑状，该地段土层在水的浸泡下，开挖范围内基坑侧壁土层稳定性极差，基础开挖过程中，在地下水渗透力的作用下会产生流沙、流泥、涌土等现象，地下室开挖侧壁易失稳、坍塌，危及周边相邻建筑物安全，必须进行支护，建议采用钢板桩加内支撑支护或冲钻孔灌注排桩加内支撑进行支护，确保基坑、坑内施工人员及四周构筑物的安全，钢板桩或冲钻孔灌注桩的设计计算参数可参考表各岩土层设计计算参数表中提供的预制桩或冲钻孔灌注桩的参数。
基坑开挖施工中应注意防止扰动基底土，避免浸水、暴晒，施工开挖结束后应及时封底。此外，应避免基坑边坡上侧堆土及加荷，以保证坑壁的稳定。施工中应加强对基坑开挖施工、周边环境及坑壁土体位移、变形和支护系统等的动态监测，确保施工安全和质量，基坑开挖支护设计计算参数，可参照下表选用。
基坑开挖设计计算参数
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注：*为经验值
2.3典型剖面选取
勘探点平面布置图
如上勘探点平面布置图可选取8-8,9-9,10-10剖面作为典型的计算剖面。
'
'
'
三、基坑支护结构计算
3.1 8-8'JK3剖面支护结构计算
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3.1.1抗力与荷载计算
︒10
Ka1=tan(45︒-)=tan(45︒-)=0.704,=0.839
22
︒
φ14.3
Ka2=tan(45︒-)=tan(45︒-)==0.777
22
φ14.3︒︒︒
Kp2=tan(45+)=tan(45+)=1.66,=1.29
22
φ
临界深度：Z0=主动土压力：
2⨯5.0
==0.7m
17⨯0.839
ea1=-2c=-2⨯5.0⨯0.839=-8.39Kpa
ea2上=γ1h1Ka1-2c=1.8⨯17⨯0.704-2⨯5.0⨯0.839=13.15Kpa
ea2下=γ1h1Ka2-2c=1.8⨯17⨯0.604-2⨯13.05⨯0.777=-1.72Kpa,取ea2下=0ea3上=(γ1h1+γ2h2,）Ka2-2c=（1.8⨯17+1.2⨯16）⨯0.604-2⨯13.05⨯0.777=9.8Kpa
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ea3下=(γ1h1+γ2h2，+q）Ka2-2c=（1.8⨯17+1.2⨯16+54）⨯0.604-2⨯13.05⨯0.777=42.42Kpa
ea4=(γ1h1+γ2h2+q）Ka2-2c=（1.8⨯17+3⨯16+54）⨯0.604-2⨯13.05⨯0.777=59.81Kpaea4=ea5=59.81Kpa
被动土压力：
ep1=2c=2⨯13.05⨯1.29=33.67Kpa
ep2=γ2hdKp2+2c=16⨯hd⨯1.66+2⨯13.05⨯1.29 =26.56hd+33.67
开挖一下土压力为零的位置：x=
ea4-ep4
γ=59.81-33.67
2Kp2
16⨯
1.66
=0.98m
ea0=ea4-2c=59.81-2⨯13.05⨯1.29=
26.14Kpa
取1m宽，对零点位置弯矩有：
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T⨯(4.8+0.98)=E1h1+E2h2+E3h3+E4h4
1111
=(⨯13.15⨯1.1)⨯(1.1⨯+3.98)+(9.8⨯1.2⨯)⨯(1.2⨯+2.78)2323
11
+[(59.81-42.42)⨯1.8⨯]⨯(1.8⨯+0.98)+[42.42⨯1.8⨯(0.98+0.9)]
23
12
+0.98⨯26.14⨯⨯⨯0.98
23
T=39.24KN
取水平支撑间距为3m,则单根支撑轴力：N=3T=3⨯39.24=117.72KN 根据抗倾覆稳定性条件，并令抗倾覆稳定安全系数为1.2，考虑基坑重要性系数γ0，且基坑安全等级为一级，则γ0
=1.1。嵌固深度hd应满足：
hp∑Epi+Tcl(hT1+hd)-1.2γ0ha∑Eai≥0
计算：
11
Ea1=13.15⨯1.1⨯=7.2325KN/m,ha1=hd+3.0+1.1⨯=3.37+hd
2311
Ea2=9.8⨯1.2⨯=5.88KN/m,ha2=hd+1.8+1.2⨯=2.2+hd
23
1
Ea3=42.42⨯1.8=76.356KN/m,ha3=hd+1.8⨯=0.9+hd
2
11
Ea4=(59.81-42.42)⨯1.8⨯=15.651KN/m,ha4=hd+1.8⨯=0.6+hd
23
hd
Ea5=59.81⨯hd=59.81hd,ha5==0.5hd
2
hd
Ep1=33.67hd,hp1==0.5hd
2
h1
Ep2=(26.56hd+33.67-33.67)⨯hd⨯=13.28hd2,hp2=d=0.33hd
23
所以：
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33.67hd⨯0.5hd+13.28hd2⨯0.33hd+39.24⨯(4.8+hd)-1.2⨯1.1⨯[7.2325⨯(3.37+hd)+5.88⨯(2.2+hd)+76.356⨯(0.9+hd)+15.651⨯(0.6+hd)+59.81hd⨯0.5hd]≥04.4hd-19.1hd-87hd+50.2≥0hd≥6.75m
取：hd
3
2
=6.75m
故桩长为：
l=4.8+6.75=11.55m
3.1.2桩长确定为
l=4.8+6.75=11.55m
3.1.3稳定性分析
1）抗渗流稳定性验算:
在地下水位较高地区基坑开挖以后，地下水形成水头差hw，使地下水由高处向低处渗流。当渗流力较大时，就有可能造成基坑底部的潘流或管涌稳定性破坏。为防止此类破坏，便可通过提高挡水帐幕入土深度，增长地下水渗流路线，从而减小渗流水力坡度，达到防止渗流或管涌失稳破坏的目的。
如图所示，可通过下式验算基坑底部稳定性： ks=式中：
ic—坑底土体临界水力坡度，根据坑底土的特性计算：
ic
i
i—坑底土体渗流水力坡度；i=
hw
； L
hw—基坑内外土体的渗流水头(m)，取坑内外地下水位差；取为
5.8m；
L—最短渗径流线总长度(m)，L=∑Lh+m∑LV；
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∑Lh—渗径水平段总长度(m)；∑Lh=0m；
∑LV—渗径垂直段总长度(m)∑Lv=1.5⨯(4.7+6.75+5.75)=25.7m
hd,=hd-1.1=5.75；
hd,—基坑底部下地下水位距离桩底部距离（m）；
hd—基坑底部距离桩底部距离（m）；为6.75m；
m—路径垂直段换算成水平段的换算系数，单排挡小帷幕墙取时，m＝1.50 ；多排帷幕墙取m=2.0；
KS—抗渗流或抗管涌稳定性安全系数，取1.5—2.0。基坑底土为砂
性土、砂质粉土或粘性土与粉性土中有明显薄层粉砂夹层时取大值。
地下水降到基坑底以下1.1m
w H h
hd,
hd
'
坑底土体渗透计算简图
hw5.8
i===0.226
L25.7
(17-10)⨯(1.8-0.1)+(16-10)⨯(3+6.75),
γ==6.15kN/m3
6.75+4.7
γ,6.15 icr===0.615γw10icr0.615ks===2.7>2.0
i0.226
所以抗渗流满足要求 2）踢脚稳定性验算：
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踢脚安全系数验算公式：KT=
MpMa
>1.0
Mp---基坑内侧被动土压力对取矩点的力矩
Ma----基坑外侧主动土压力对取矩点的力矩 由以上计算知：
12121
Ma=13.15⨯1.1⨯⨯(0.7+1.1⨯)+9.8⨯1.2⨯⨯(1.8+1.2⨯)+42.42⨯1.8⨯(3.0+1.8⨯)
23232
121
+(59.84-42.42)⨯1.8⨯⨯(3.0+1.8⨯)+59.81⨯6.75⨯(4.8+6.75⨯)
232
=3682.27kN.m
112
Mp=33.67⨯6.75⨯(4.8+6.75⨯)+(212.95-33.67)⨯6.75⨯⨯(4.8+6.75⨯)
223
=7485.1kN.m
所以：KT=
MpMa
=
7485.1
=2.03>1.0 满足要求
3682.27
3.1.4截面承载力计算及配筋
求Mmax
1）由剪力零点位置xc及最大正弯矩：
7.2325+5.88+[(17⨯1.8+16⨯1.2+16x1+54)⨯0.604-2⨯13.05⨯0.777-42.42]⨯0.5x1+42.42x1=39.24x1=0.5m
所以：xc
=0.7+1.1+1.2+0.5=3.5m
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eac=γ2x1Ka2-2cq
=[17⨯1.8+16⨯(1.2+0.5)+54]⨯0.604-2⨯13.05⨯0.777=47.25Kpa
11
Mmax=3.5⨯39.24-7.2325⨯(⨯1.1+1.7)-5.88⨯(⨯1.2+0.5)
33
111
-42.42⨯0.5⨯0.5⨯-(47.25-42.42)⨯0.5⨯⨯0.5⨯
223
=111KN.m
,
2）由剪力零点位置xc及最大负弯矩：
7.2325+5.88+42.421.8+15.651+76.356+59.81x2=1
39.24+33.67x2+(16x2⨯1.66)⨯⨯x2
2
x2=3.4
xc=0.7+1.1+1.2+1.8+3.4=8.2meac=59.81Kpa
epc=γ2x2Kp2+2c=16⨯3.4⨯1.66+2⨯13.05⨯1.29=123.97Kpa111
Mmax,,=8.2⨯39.24+33.67⨯3.4⨯3.4⨯+(123.97-33.67)⨯3.4⨯⨯3.4⨯
223
111
-7.2325⨯(1.1⨯+6.4)-5.88⨯(1.2⨯+5.2)-42.42⨯1.8⨯(1.8⨯+3.4)
332
111
-(59.81-42.42)⨯1.8⨯⨯(1.8⨯+3.4)-59.81⨯3.4⨯3.4⨯
232
=-122.49KN.m
所以取; Mmax=122.49KN.m 桩的配筋计算：
沿周边均匀配置纵向钢筋的圆形截面钢筋混凝土状，截面内纵向钢筋的数量不少于6根。桩身混凝土强度等级为C30，fc=14.3Mpa,ft=1.43Mpa，钢筋采
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用HRB335，fy=300Mpa，桩直径1000mm，混凝土保护层厚度取50mm，纵筋级别为HPB235，fy=210Mpa 等小矩形截面配筋 ：
bd3πD4
12=064
且b=d=0.876D0，D0=1000mm,d0=d-0.05=0.826mm 弯矩设计值：M=1.25Mmax=1.25⨯122.49=153.11KN.m
A=14πd2=1
4
⨯3.14⨯0.876=0.785m2且b=d=0.876
查《混凝土规范》知：混凝土强度等级小于C50时，α1=1.0 取：γ
=0.5,γs=0.45
AM122.49⨯106s==300⨯826=549mm2
0.9fyd00.9⨯ρAsmin=
A=5490.785⨯10
6=0.07%
所以选取配置8根直径为16mm的钢筋
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sin2πα
αα1fcA(1-)+(α-αt)fyAs=0且αt=1.25-2α
2πα
sin2πα3
α⨯14.3⨯10⨯0.785⨯(1-)+(3α-1.25)⨯300⨯103⨯1.608⨯10-3=0
2πα
取α=0.18
sinπα+παt2sin3πα
Mu=α1fcAr+fsAsγs
3ππ
3︒
2sin(180︒⨯0.18)+sin(180︒⨯89)6sin(180⨯0.18)=⨯1.0⨯14.3⨯0.785⨯10⨯+300⨯1608⨯450⨯33.143.14=224.6KN.m>M=1.25Mmax=1.25⨯122.49=153.11KN.m
满足要求
承载力设计值：V=1.25⨯39.24=49.05KN
且：
b=1.76γ=880mm,h0=1.6γ=800mm0.7ftbh0=0.7⨯880⨯800=704.7KN>49.05KN
所以不需要配置箍筋，只需配置构造钢筋
3.2 9-9'JK5剖面支护结构计算（考虑集水坑） 3.2.1抗力与荷载计算
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︒10
Ka1=tan(45︒-)=tan(45︒-)=0.704,=0.839
22
︒
φ14.3
Ka2=tan(45︒-)=tan(45︒-)==0.777
22
φ14.3︒︒︒
Kp2=tan(45+)=tan(45+)=1.66,=1.29
22
φ
临界深度：Z0=主动土压力：
2⨯5.0
==0.7m
17⨯0.839
ea1=-2c=-2⨯5.0⨯0.839=-8.39Kpa
ea2上=γ1h1Ka1-2c=2.16⨯17⨯0.704-2⨯5.0⨯0.839=17.46Kpaea2下=γ1h1Ka2-2c=2.16⨯17⨯0.604-2⨯13.05⨯0.777=1.9Kpaea3上=(γ1h1+γ2h2）Ka2-2c=（2.16⨯17+0.84⨯16）⨯0.604-2⨯13.05⨯0.777=
10.02Kpa
ea3下=(γ1h1+γ2h2，+q）Ka2-2c=（2.16⨯17+0.84⨯16+54）⨯0.604-2⨯13.05⨯0.777=42.63Kpa
ea4=(γ1h1+γ2h2+q）Ka2-2c=（2.16⨯17+3.84⨯16+54）⨯0.604-2⨯13.05⨯0.777=71.62Kpaea4=ea5=71.62Kpa
被动土压力：
,
ep1=2c=2⨯13.05⨯1.29=33.67Kpa
ep2=γ2hdKp2+2c=16⨯hd⨯1.66+2⨯13.05⨯1.29 =26.56hd+33.67
开挖一下土压力为零的位置：x=
ea4-ep4
γ2Kp2
=
71.62-33.67
=1.43m
16⨯1.66
福建工程学院土木工程学院勘查技术与工程
ea0=ea4-2c=71.62-2⨯13.05⨯1.29=
37.95Kpa
取1m宽，对零点位置弯矩有：
T⨯(6.0+1.43)=E1h1+E2h2+E3h3+E4h4
111
=(⨯17.46⨯1.46)⨯(1.46⨯+5.27)+1.9⨯0.84⨯(0.84⨯+4.43)232
111
+(10.02-1.9)⨯0.84⨯⨯(⨯0.84+4.43)+42.63⨯3.0⨯(⨯3+1.43)
232
1112
+[(71.62-42.63)⨯3.0⨯]⨯(3.0⨯+1.43)+37.95⨯1.43⨯⨯⨯1.43
2323
T=81.2KN
取水平支撑间距为3m,则单根支撑轴力：N=3T=3⨯81.2=243.6KN 根据抗倾覆稳定性条件，并令抗倾覆稳定安全系数为1.2，考虑基坑重要性系数γ0，且基坑安全等级为一级，则γ0=1.1。嵌固深度hd应满足：
hp∑Epi+Tcl(hT1+hd)-1.2γ0ha∑Eai≥0
福建工程学院土木工程学院勘查技术与工程
33.67hd⨯0.5hd+13.28hd2⨯0.33hd+81.2⨯(6.0+hd)-1.2⨯1.1⨯[12.53⨯(4.3+hd)+1.6⨯(3.42+hd)+3.41⨯(3.28+hd)+127.89⨯(1.5+hd)+43.49⨯(1+hd)+72.62hd⨯0.5hd]≥0
4.38h3
2
d-19.47hd-107.72hd+181.34≥0hd≥6.81m
取：hd
=6.81m
故桩长为：
l=6.0+6.81=12.81m
3.2.2桩长确定为
l=6.0+6.81=12.81m
3.2.3稳定性分析
1）抗渗流稳定性验算:
w
h H
h,
dhd
'
坑底土体渗透计算简图
地下水降到基坑底以下1.1m
hw=6.0-0.2+1.1=6.9m
L=∑Lh+m∑LV=1.5(6.0-0.2+6.81-1.1+6.81)=27.48m
福建工程学院土木工程学院勘查技术与工程
hw6.9i===0.25
L27.48
(17-10)⨯(2.16-0.2)+(16-10)⨯(3.84+6.81),
γ==6.26kN/m3
6.81+5.8
γ,6.26
icr===0.626
γw10icr0.626ks===2.5>2.0
i0.25
所以抗渗流满足要求 2）踢脚稳定性验算：
121
Ma=17.46⨯1.46⨯⨯(0.7+1.46⨯)+1.9⨯0.84⨯(⨯0.84+2.16)+(10.02-1.9)⨯
232
121
0.84⨯⨯(⨯0.84+2.16)+42.63⨯3.0⨯(⨯3+3)+(71.62-42.63)⨯3
232121⨯⨯(3.0+3.0⨯)+71.62⨯6.81⨯(6.0+6.81⨯)
232
=5415.3kN.m
112
Mp=33.67⨯6.81⨯(6.0+6.81⨯)+(214.54-33.67)⨯6.81⨯⨯(6.0+6.81⨯)
223
=8647.69kN.m
所以：KT=
MpMa
=
8647.69
=1.6>1.0 满足要求
5415.3
3.2.4截面承载力计算及配筋
求Mmax
1）由剪力零点位置xc及最大正弯矩：
12.53+1.6+3.41+[(17⨯2.6+16⨯0.84+16x3+54)⨯0.604-2⨯13.05⨯0.777-42.63]⨯0.5x3+42.63x3=81.2x3=1.3m
福建工程学院土木工程学院勘查技术与工程
所以：xc
=0.7+1.46+0.84+1.3=
4.3m
eac=γ2x3Ka2-2cq
=[17⨯2.16+16⨯(0.84+1.3)+54]⨯0.604-2⨯13.05⨯0.777=55.2Kpa
11
Mmax,=4.3⨯81.2-12.53⨯(⨯1.46+2.14)-1.6⨯(⨯0.84+1.3)
32
1111
-3.41⨯(⨯0.84+1.3)-42.63⨯1.3⨯1.3⨯-(55.2-42.63)⨯1.3⨯⨯1.3⨯
3223
=271.65KN.m
2）由剪力零点位置xc及最大负弯矩：
12.53+1.6+3.41+43.49+127.89+71.62x4=1
8.2+33.67x4+(16x4⨯1.66)⨯⨯x4
2
x4=4.7mxc=6.0+4.7=10.7meac=71.62Kpa
epc=γ2x4Kp2+2c=16⨯4.7⨯1.66+2⨯13.05⨯1.29=158.5Kpa
111
Mmax=10.7⨯81.2+33.67⨯4.7⨯4.7⨯+(158.5-33.67)⨯4.7⨯⨯4.7⨯
223
1111
-12.53⨯(1.46⨯+8.54)-1.6⨯(0.84⨯+7.7)-3.41⨯(0.84⨯+7.7)-127.89⨯(3.0⨯+4.3)
323211
-43.49⨯(3.0⨯+4.7)-71.62⨯4.7⨯4.7⨯
32
=-253.62KN.m
,,
所以取; Mmax
=271.65KN.m
桩的配筋计算：
沿周边均匀配置纵向钢筋的圆形截面钢筋混凝土状，截面内纵向钢筋的数量不少于6根。桩身混凝土强度等级为C30，fc=14.3Mpa,ft=1.43Mpa，钢筋采
福建工程学院土木工程学院勘查技术与工程
用HRB335，fy=300Mpa，桩直径1000mm，混凝土保护层厚度取50mm，纵筋级别为HPB235，fy=210Mpa 等小矩形截面配筋 ：
bd3πD4
12=064
且b=d=0.876D0，D0=1000mm,d0=d-0.05=0.826mm 弯矩设计值：M=1.25Mmax=1.25⨯122.49=153.11KN.m
A=14πd2=1
4
⨯3.14⨯0.876=0.785m2且b=d=0.876
查《混凝土规范》知：混凝土强度等级小于C50时，α1=1.0 取：γ
=0.5,γs=0.45
AM271.65⨯106s==300⨯826=1218mm2
0.9fyd00.9⨯ρAs1218min=A=0.785⨯10
6=0.16%
所以选取配置8根直径为16mm的钢筋
福建工程学院土木工程学院勘查技术与工程
sin2πα
αα1fcA(1-)+(α-αt)fyAs=0且αt=1.25-2α
2πα
sin2πα
α⨯14.3⨯103⨯0.785⨯(1-)+(3α-1.25)⨯300⨯103⨯1.608⨯10-3=0
2πα
取α=0.18
sinπα+παt2sin3πα
Mu=α1fcAr+fsAsγs
3ππ
3︒
2sin(180︒⨯0.18)+sin(180︒⨯89)6sin(180⨯0.18)=⨯1.0⨯14.3⨯0.785⨯10⨯+300⨯1608⨯450⨯33.143.14=224.6KN.m
不满足要求
所以要增大α和钢筋截面积，方可满足 承载力设计值：V=1.25⨯81.2=101.5KN
且：
b=1.76γ=880mm,h0=1.6γ=800mm0.7ftbh0=0.7⨯880⨯800=704.7KN>101.5KN
所以不需要配置箍筋，只需配置构造钢筋
3.3 10-10'JK4剖面支护结构计算（考虑浅基础的影响） 3.3.1抗力与荷载计算
福建工程学院土木工程学院勘查技术与工程
︒10
Ka1=tan(45︒-)=tan(45︒-)=0.704,=0.839
22
︒
φ14.3
Ka2=tan(45︒-)=tan(45︒-)==0.777
22
φ14.3︒︒︒
Kp2=tan(45+)=tan(45+)=1.66,=1.29
22
φ
临界深度：Z0=主动土压力：
2⨯5.0
==0.7m
17⨯0.839
ea1=-2c=-2⨯5.0⨯0.839=-8.39Kpa
ea2上=γ1h1Ka1-2c=1.86⨯17⨯0.704-2⨯5.0⨯0.839=13.87Kpaea2下=γ1h1Ka2-2c=1.86⨯17⨯0.604-2⨯13.05⨯0.777=-1.2Kpa取0ea3上=(γ1h1+γ2h2,）Ka2-2c=（1.86⨯17+1.14⨯16）⨯0.604-2⨯13.05⨯0.777=
9.84Kpa
ea3下=(γ1h1+γ2h2，+q1）Ka2-2c=（1.86⨯17+1.14⨯16+54）⨯0.604-2⨯13.05⨯0.777=42.45Kpa
ea4=(γ1h1+γ2h2+q1）Ka2-2c=（1.86⨯17+2.94⨯16+54）⨯0.604-2⨯13.05⨯0.777=59.85Kpa
7.5m处：
ea5=(γ1h1+γ2h2+q1+q2）Ka2-2c=（1.86⨯17+2.94⨯16+54+20）⨯0.604-2⨯13.05⨯0.777=98Kpa
桩底：ea5=ea6=71.62Kpa 被动土压力：
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ep1=2c=2⨯13.05⨯1.29=33.67Kpa
ep2=γ2h2Kp2+2c=16⨯2.7⨯1.66+2⨯13.05⨯1.29=105.38Kpaep3=γ2hdKp2+2c=16⨯hd⨯1.66+2⨯13.05⨯1.29=26.56hd+33.67
开挖一下土压力为零的位置：x=
ea4-ep4
γ=59.85-33.672Kp16⨯
1.66
=1m
2
ea0=ea4-2c=59.85-2⨯13.05⨯1.29=
26.18Kpa
取1m宽，对零点位置弯矩有：
T⨯(6.0+1.43)=E1h1+E2h2+E3h3+E4h4
=(1111
2⨯13.87⨯1.16)⨯(1.16⨯3+3.94)+9.84⨯1.14⨯2⨯(1.14⨯3
+2.8)+42.45⨯1.8⨯(111
2⨯1.8+1)+(59.85-42.45)⨯1.8⨯2⨯(3
⨯1.8+1)
+26.18⨯1⨯12⨯2
3
⨯1
T=37.36KN
取水平支撑间距为3m,则单根支撑轴力：N=3T=3⨯37.36=112.08KN
福建工程学院土木工程学院勘查技术与工程
根据抗倾覆稳定性条件，并令抗倾覆稳定安全系数为1.2，考虑基坑重要性系数γ0，且基坑安全等级为一级，则γ0=1.1。嵌固深度hd应满足：
hp∑Epi+Tcl(hT1+hd)-1.2γ0ha∑Eai≥0
计算：
11
Ea1=13.87⨯1.16⨯=8.04KN/m,ha1=hd+2.94+1.16⨯=3.33+hd
2311
Ea2=9.84⨯1.14⨯=5.6KN/m,ha2=hd,+1.8+1.14⨯=1.52+hd
22
1
Ea3=42.45⨯1.8=76.41KN/m,ha3=hd+1.8⨯=0.9+hd
2
11
Ea3，=(59.85-42.45)⨯1.8⨯=15.66KN/m,ha3,=hd+1.8⨯=0.6+hd
23
1
Ea5=59.85⨯2.7=161.6KN/m,ha5=hd-2.7+2.7⨯=hd-1.35 2
1
Ea6=98.01⨯(hd-2.7)=98.01hd-264.63,ha6=(hd-2.7)⨯=0.5hd-1.35
2
h
Ep1=33.67hd,hp1=d=0.5hd
2
h1
Ep2=(26.56hd+33.67-33.67)⨯hd⨯=13.28hd2,hp2=d=0.33hd
23
所以：
33.67hd⨯0.5hd+13.28hd2⨯0.33hd+37.36⨯(4.8+hd)-1.2⨯1.1⨯[8.04⨯(3.33+hd)+5.61⨯(1.52+hd)+76.41⨯(0.9+hd)+
15.66⨯(0.6+hd)+161.6⨯(hd-1.35)+(98.01hd-264.63)⨯(0.5hd-1.35)]≥04.38hd3-41.97hd2+34.13hd-123.06≥0hd≥9.46m
取：hd=9.46m
故桩长为：
l=4.8+9.46=14.26m
福建工程学院土木工程学院勘查技术与工程
3.3.2桩长确定为
l=4.8+9.46=14.26m
3.2.3稳定性分析
1）抗渗流稳定性验算:
w
h H
h,
dhd
'
坑底土体渗透计算简图
地下水降到基坑底以下1.1m
hw=4.8-0.1+1.1=5.8m
L=∑Lh+m∑LV=1.5(4.8-0.1+9.46-1.1+9.46)=33.78mi=hw5.8
L=33.78
=0.172
γ,
=(17-10)⨯(1.86-0.1)+(16-10)⨯(2.94+9.46)=6.12kN/m3
9.46+4.7i=γ,6.12crγ==0.612
w10ks=
icri=0.6120.172
=3.6>2.0所以抗渗流满足要求 2）踢脚稳定性验算：
福建工程学院土木工程学院勘查技术与工程
1212
Ma=13.87⨯1.16⨯⨯(0.7+1.16⨯)+9.84⨯1.14⨯⨯(⨯1.14+1.86)
2323112
+42.45⨯1.8⨯(⨯1.8+3.0)+(59.85-42.45)⨯1.8⨯⨯(3.0+1.8⨯)
223
11
+59.85⨯2.7⨯(4.8+2.7⨯)+98.01⨯(9.46-2.7)⨯(⨯6.76+7.5)
22
=8592.6kN.m
112
Mp=33.67⨯9.46⨯(4.8+9.46⨯)+(284.93-33.67)⨯9.46⨯⨯(4.8+9.46⨯)
223
=16235.31kN.m
所以：KT=
MpMa
=
16235.31
=1.9>1.0 满足要求
8592.6
3.3.4截面承载力计算及配筋
求Mmax
1）由剪力零点位置xc及最大正弯矩：
8.04+5.62+3.41+[(17⨯1.86+16⨯1.14+16x5+54)⨯0.604-2⨯13.05⨯0.777-42.63]⨯0.5x5+42.45x5=37.36x5=0.4m
所以：xc=0.7+1.16+1.14+0.4=
3.4m
eac=(γ2x5+q)Ka2-2c=[17⨯1.86+16⨯(0.4+1.14)+54]⨯0.604-2⨯13.05⨯0.777=46.32Kpa
11
Mmax=3.4⨯37.36-8.04⨯(⨯1.16+1.54)-5.61⨯(⨯1.14+0.4)
33
111
-42.45⨯0.4⨯0.4⨯-(46.32-42.45)⨯0.4⨯⨯0.4⨯
223
=103.65KN.m
,
2）由剪力零点位置xc及最大负弯矩：
福建工程学院土木工程学院勘查技术与工程
eac=98.01Kpa
epc=γ2x6Kp2+2c=16⨯6.5⨯1.66+2⨯13.05⨯1.29=278.02Kpa
1
Mmax,,=14⨯37.36+33.67⨯(2.7+6.5)⨯(2.7+6.5)⨯+(278.02-33.67)⨯(2.7+6.5)
2
11111
⨯⨯(2.7+6.5)⨯-8.04⨯(1.16⨯+12.14)-5.61⨯(1.14⨯+11)-76.41⨯(1.8⨯+9.2)23332
111
-15.66⨯(1.8⨯+9.2)-161.6⨯(2.7⨯+6.5)-98.01⨯6.5⨯6.5⨯
332
=-142.5KN.m
=142.5KN.m
所以取; Mmax
桩的配筋计算：
沿周边均匀配置纵向钢筋的圆形截面钢筋混凝土状，截面内纵向钢筋的数量不少于6根。桩身混凝土强度等级为C30，fc=14.3Mpa,ft=1.43Mpa，钢筋采用HRB335，fy=300Mpa，桩直径1000mm，混凝土保护层厚度取50mm，纵筋级别为HPB235，fy=210Mpa 等小矩形截面配筋 ：
bd3πD04
=且b=d=0.876D0，D0=1000mm,d0=d-0.05=0.826mm 1264
弯矩设计值：M=1.25Mmax=1.25⨯122.49=153.11KN.m
11
A=πd2=⨯3.14⨯0.876=0.785m2且b=d=0.876
44
查《混凝土规范》知：混凝土强度等级小于C50时，α1=1.0 取：γ
=0.5,γs=0.45
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M142.5⨯106
As===639mm2
0.9fyd00.9⨯300⨯826As639ρmin===0.08%
则：取As=0.2%，A=1570mm2
所以选取配置8根直径为16mm的钢筋
sin2πα
)+(α-αt)fyAs=0且αt=1.25-2α2πα
sin2πα
α⨯14.3⨯103⨯0.785⨯(1-)+(3α-1.25)⨯300⨯103⨯1.608⨯10-3=0
2πα
取α=0.18
αα1fcA(1-
sinπα+παt2sin3πα
Mu=α1fcAr+fsAsγs
3ππ
3︒
2sin(180︒⨯0.18)+sin(180︒⨯89)6sin(180⨯0.18)=⨯1.0⨯14.3⨯0.785⨯10⨯+300⨯1608⨯450⨯33.143.14=224.6KN.m>M=1.25Mmax=1.25⨯142.5=178.13KN.m
满足要求
承载力设计值：V=1.25⨯37.36=46.7KN
且：
b=1.76γ=880mm,h0=1.6γ=800mm0.7ftbh0=0.7⨯880⨯800=704.7KN>46.7KN
所以不需要配置箍筋，只需配置构造钢筋
3.4支撑构件计算
内支撑计算结构图：
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1)冠梁配筋计算
如图：此截面冠梁均布荷载为T=81.2kN/m，取最大受力冠梁进行计算 截面梁高度为跨度1/10，梁宽为梁高1/3.采用纵筋HRB400，C30混凝土,箍筋采用HPB235。参数：
fc=14.3Mpa,ft=1.43Mpa,fy=360Mpa,fyv=210Mpa
混凝土保护层厚度取35mm，查《混凝土规范》知：
l=10.1m,h=
11
l=1.01m,b=h=
0.34m 103
福建工程学院土木工程学院勘查技术与工程
h0=h-as=1010-35=975mm
M=112ql2=81.2⨯10.1⨯10.1⨯1
12
=690.28kN⋅m
M690.28⨯106A=α=⨯360⨯975=1966.6mm
2
s1fyh01.0 >0.2%⨯340⨯1010=686.8mm2
所以纵筋采用8φ18的三级钢筋，且2036mm2>1966.6mm，满足要求 验算最小截面条件
V=81.2⨯10.1⨯
1
2=410.06kN
0.25βcfcbh0=0.25⨯1⨯14.3⨯340⨯975=1185.11kN>V=410.06kN(满足)
验算是否需要配箍筋
V=0.7ftbh0+fyvρsvbh0且
ρV-0.7f3tbh0410.06⨯10-0.7⨯1.43⨯340⨯975sv=f==0.11%>0yvbh0210⨯340⨯975
所以按最小配筋ρsv,min
=0.24⨯1.43
360
=0.095%
取双肢箍，直径为8mm，Asv=101mm2
间距s=
Asv
ρb
=311mm 0.7ftbh0=0.7⨯1.43⨯340⨯975=331.8kN
查混凝土规范知：当0.7ftbh0
综上：需要配置箍筋。钢筋和箍筋的分布如图：
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2）腰梁配筋计算
取最大受力的腰梁进行计算
.tanθ=
8.5
10
=0.85,l==13.2m 取截面梁高度为跨度1/10，梁宽为梁高1/3，则
h=110l=1.32m,b=1
3
h=0.44m，
且cosθ=10
8.513.2
=0.76, sinθ=13.2=0.644 轴力为：
1ql81.2⨯(10+5.05)⨯
1
N11=cosθ=
0.76
=803.99kN 福建工程学院土木工程学院勘查技术与工程
11q1l239.24⨯(4.25+2.075)⨯
=192.7kN N2==
sinθ0.644所以轴力取：N=803.99kN
l13.2
=30及《混凝土规范》知：钢筋混凝土构件稳定系数ϕ=0.52 由=
b0.44
即轴心受压构件的承载力：Nu
=0.9ϕ(fcA+fy,As,)
As,=
1N(-fcA),
fy0.9ϕ
1803.99⨯103=⨯(-1.43⨯440⨯1320) 3600.9⨯0.52=2465mm2
如果选用8φ20的三级钢筋，且
As,=2465mm2
,A2513,s
==0.43%
A440⨯1320
所以上述A的计算中不减去As是正确的，由混凝土规范知钢筋混凝土结构构件中纵向受力钢筋的最小配筋百分率ρmin
,
,
=0.6%，故
ρmin,=0.6%>ρ,=0.43%，不可以
,
截面每一侧配筋率：ρ=
0.5⨯2513
=0.22%>0.2%，可以
440⨯1320
,
故受压钢筋满足一侧的最小配筋率的要求（ρmin=0.2%）。所以增大钢筋截
面积，当As
,
=3436mm2时，受压纵筋最小配筋率满足要求。
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所以选用7φ25的三级钢筋。 验算最小截面条件
1
V=39.24⨯13.2⨯+10=269kN
2
0.25βcfcbh0=0.25⨯1⨯14.3⨯440⨯1320=2076.36kN>V(满足)
验算是否需要配箍筋 由V
=0.7ftbh0+fyvρsvbh0知：
V-0.7ftbh0269⨯103-0.7⨯1.43⨯440⨯1320ρsv==
fyvbh0210⨯440⨯1320
所以不配箍筋也是满足要求的 纵筋的配置如图：
四、施工与检测
4.1基坑开挖应根据支护结构设计， 降排水要求， 确定开挖方案。 4.2基坑边界周围地面应设排水沟， 且应避免漏水 ，渗水进入坑内 ，放坡开挖时 ，应对坡顶、 坡面、 坡脚采取降排水措施。 4.3基坑周边严禁超堆荷载。
4.4软土基坑必须分层均衡开挖， 层高不宜超1m。
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4.5基坑开挖过程中， 应采取措施防止碰撞支护结构， 工程桩或扰动基底原状土。
4.6发生异常情况时 ，应立即停止挖土， 并应立即查清原因和采取措施 ，方能继续挖土。
4.7开挖至坑底标高后坑底应及时满封闭并进行基础工程施工。 4.8地下结构工程施工过程中应及时进行夯实回填土施工.
4.8支护结构施工及使用的原材料及半成品应遵照有关施工验收标准进行检验。
4.9对基坑侧壁安全等级为一级或对构件质量有怀疑的安全等级为二级和三级的支护结构应进行质量检测。
4.10检测工作结束后应提交包括下列内容的质量检测报告：: 1）检测点分布图
2）检测方法与仪器设备型号 3）资料整理及分析方法 4）工程建设标准全文信息系统 5）结论及处理意见
五、地下水控制 5.1地下水控制方案
此基坑工程地下水位控制方法选用隔离地下水的方法，即防渗帷幕。将桩打入粉质粘土。运用混凝土灌注桩相互交错形成紧密的止水体系。
5.2地下水控制设计
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基坑隔水就是采取隔离地下水的措施，阻止地下水向基坑内流动。主要措施有地下连续墙、连续排列的排柱墙、隔水帷幕、坑底水平封底隔水等采用隔水应因地制宜，必须查清场区及邻近场地的地层结构、水文地质特征，了解地下水渗流规律、基坑出水量、隔水帷幕及封底底板设计应经过计算分析或结合已有工程经验进行，必要时应通过现在试验，确定设计方案、施工参数，并采取保证质量的措施。采用地下连续墙或隔水帷幕隔离地下水，宜将其插入含水层底板以下2至3M，隔水帷幕渗透系统宜小于1.0×10-7cm/s。
六、基坑监测 6.1基坑监测项目
6.1.1基坑开挖前应作出系统的开挖监控方案 监控方案应包括监控目的,监测项目，监控报警值，监测方法及精度要求 监测点的布置，监测周期，工序管理和记录制度以及信息反馈系统等
6.1.2监测点的布置应满足监控要求，从基坑边缘以外1-2倍，开挖深度范围内的需要保护物体均应作为监控对象。
安全等级为一级建筑深基坑工程监测项目及内容对照表
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6.1.4监测项目在基坑开挖前应测得初始值 且不应少于两次。
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6.1.5基坑监测项目的监控报警值应根据监测对象的有关规范及支护结构设计要求确定。
6.1.6各项监测的时间间隔可根据施工进程确定， 当变形超过有关标准或监测结果变化速率较大时， 应加密观测次数 当有事故征兆时 应连续监测。65.1.7基坑开挖监测过程中， 应根据设计要求提交阶段性监测结果报告。工程结束时应提交完整的监测报告 报告内容应包括： 1）工程概况
2）监测项目和各测点的平面和立面布置图 3）采用仪器设备和监测方法
4）监测数据处理方法和监测结果过程曲线 5）监测结果评价
6.2监测预警值
基坑监测中，每一个监测项目均应根据实际情况和设计要求，事先确定监测项目和项目预警值，以判断位移和受力状况是否会超过允许范围，判断施工是否安全可靠，是否需要调整施工工艺或优化原设计方案。一般情况下，每个预警值有两部分组成，分别是总允许变化量和单位时间内允许变化量。实际工程中，预警值必须满足小于设计计算值。当监测值达到预警值时，应提出书面报告。
6.3监测点布置
一般情况下，基坑每边设1-3点，监测点的布置应满足支护结构本身的监控要求外，从基坑边缘以外1-2倍开挖范围内的需要保护物体均应作为监控对象。
围护桩弯矩测点应选择基坑每侧中心处布置，深度方向测点间距一般为15.-2.0m为宜，支撑结构轴力测点需设置在主撑跨中部位，每层支撑都应选择几个具有代表性的截面进行测量。对测轴力的重要支撑，宜配套测其支点处的弯矩以及两端点和中部的沉降和位移。地板反力测点按地板结构形状在最大正弯矩和负弯矩处布置测点。
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七、参考文献
1）《混凝土结构设计规范》 （GB 50010-2010） 2)《建筑基坑支护》熊智彪主编 2008
3）国标《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）； 4）行标《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）； 5）行标《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）； 6）福建省《岩土工程勘察规范》（DBJ13-84-2006）； 7）福建省《建筑地基基础技术规范》（DBJ13-07-2006）；
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系 别：土木工程学院 专 业：勘查技术与工程 专业方向：岩土工程方向 班 级：勘查1002 学 生： 学 号： 指导老师：詹素华
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《基坑支护》课程设计
目录
1 概 述 1.1工程概况
1.2 基坑周边环境条件 1.3 工程地质条件 1.4 水文地质条件 2 设计说明 2.1 支护结构方案 2.2 计算参数确定 2.3典型剖面选取
X1区段、X2区段、X2区段 3 基坑支护结构计算 3.1 X1区段支护结构计算 3.1.1抗力与荷载计算 3.1.2桩长确定 3.1.3稳定性分析
3.1.4截面承载力计算及配筋 3.2 X2和X3区段支护结构计算
同3.1… 3.3 支撑构件计算
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3.3.1荷载计算 3.3.2截面承载力计算 4施工与检测 5 地下水控制 5.1 地下水控制方案 5.2 地下水控制设计 6基坑监测 6.1 基坑监测项目 6.2 监测预警值 6.3 基坑监测点布置
7参考文献 福建工程学院土木工程学院勘查技术与工程
永南佳园17#楼基坑支护设计
一、 概述 1.1工程概况
拟建场地位于福州市仓山区福峡路东侧，永南路南侧，场地现状为空地，现经人工堆填粗略整平，交通便利。本次勘察为17#楼，拟建物主要参数详见表1：
拟建物设计的参数表 表1
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1.2基坑周边环境
本场地位于福州仓山区城门镇，场地北侧永南路，西侧为在建1#楼（17F,框架结构，桩基础，距离地下室边界最近约14.0米），场地南侧为在建4#楼（18F,框架结构，桩基础，距离地下室边界最近约30.0米），东侧为规划河道（景观河，拟砌毛石挡墙支护，，勘察期间距离地下室边界约7.5米处有一幢拟拆除的3层砖混房屋），场地内局部分布碎块石、条石、旧基础地梁，现状为空地，场地现状地面罗零高程约为6.40～7.00m，地貌类型属于近海相冲淤积平原地貌。
1.3工程地质
场地上部为人工回填的①杂填土（Qml）、冲洪积的粉质粘土（Q4al+pl），淤积的淤泥和淤泥质土（Q4 al+m），下伏基岩为燕山晚期花岗岩（γ
3π5
）、花岗斑岩及
其风化层，除拟建场地外围存在地下管线外，勘察中未见、活动性断裂、滑坡、泥石流、崩塌、地面沉降等不良地质现象，未见有对本工程不利的埋藏物，如河滨、洞穴、孤石等。
根据野外钻探取芯肉眼鉴别，结合原位测试及室内土工试验成果分析，场地岩土层按其成因及力学强度不同可分为8层，现将各岩土层的特征自上而下分述如下：
①杂填土：人工堆填（Qml），灰黑、土黄～灰褐等杂色，稍湿～饱和，松散～稍密状，上部主要由人工回填土，主要由粘性土，生活、建筑垃圾及碎石、碎砖构成，局部为原建筑地基，为条基或条石，该层全场地均有分布，均匀性较差，上部杂填土为前期拆迁堆填，下部堆填的粘土、瓦、砾等堆积年代大于10年。该层全场均有分布，该层分布厚度约2.60～3.80m，平均厚度3.01m。
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②淤泥夹砂：冲、淤积成因(Q4cal+m)，灰黑色，很湿～饱和，流塑状，稍具臭味，含有少量机质及腐植质，粘性较强，切面光滑，有光泽，干强度、韧性中等，无摇震反应，局部夹少量粉细砂，含量约15%左右。该层局部相变为淤泥质土。该层场地均有分布，厚度变化大，层厚12.00～17.60m，平均厚度为13.30m。
③粉质粘土：冲洪积成因(Q4cal+pl)，灰黄色、灰色，饱和，可塑，局部呈硬塑。含有铁锰质氧化物，以粉质粘性土为主，局部含较多的粉细砂。粘性较强，切面光滑，干强度、韧性高，无摇震反应。该层场地均有分布，厚度变化大，层厚8.30～11.90m，平均厚度为10.05m。
④淤泥质土：冲、淤积成因(Q4cal+m)，灰黑色，饱和，流塑～软塑，含腐植质，稍有臭味，稍有光泽，无摇震反应，干强度中等，韧性中等，切面光滑，局部含薄层（片）粉细砂。该层场地均有分布，厚度变化大，层厚2.90～8.20m，平均厚度为5.45m。
⑤粉质粘土：冲积成因(Q4cal+pl)，浅红色、深黄色、灰色，很湿～饱和，可塑，局部呈硬塑。含有铁锰质氧化物，以粉质粘性土为主，局部含较多的砂粒。粘性较强，切面较光滑，干强度、韧性高，无摇震反应。该层仅在场地中均有分布，厚度为4.00～10.00m，平均厚度6.32m。
⑥砂土状强风化花岗岩：燕山晚期侵入岩（γ
3(2)5
），灰黄色、褐黄、灰
白色，风化强烈，岩芯呈砂土状。岩芯采取率为71%，为散体状～碎裂状结构，岩体完整程度为极破碎～破碎，岩石坚硬程度等级为极软岩～软岩，岩体基本质量等级为Ⅴ级。该层场地中均有分布，厚度为3.40～10.50m，平均厚度6.96m。
⑦碎块状强风化花岗岩：燕山晚期侵入岩（γ
3(2)5
），灰黄色、褐黄、灰
白色，上部风化强烈，岩芯呈砂土状，下部风化较弱，岩芯多呈碎块状。岩芯采取率为67%，为散体状～碎裂状结构，岩体完整程度为极破碎～破碎，岩石
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坚硬程度等级为极软岩～软岩，岩体基本质量等级为Ⅴ级。该层场地中均有分布，厚度为1.70～9.70m，平均厚度5.60m。 ⑧中风化花岗岩：燕山晚期侵入岩（γ
3(2)5
），浅砖红色、灰白色，中等风化，
块状构造，含石英、长石、云母等矿物，钻进较困难，节理、裂隙少量发育，多呈闭合高倾角，岩芯多呈长柱状，少数短柱状。岩芯采取率为85-95%，RQD=50-75%，为块状结构，岩体完整程度为较完整，岩石坚硬程度等级为较硬岩～坚硬岩，岩体基本质量等级为Ⅳ级。该层场地均有分布，普遍揭示，揭示层厚4.60～9.60m，平均揭示厚度为7.12m，均未揭穿，各岩土层分布情况详见工程地质剖面图。
岩土层的物理力学性质指标建议值
根据现场进行原位测试，按国标《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009年版）、国标《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）、《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）等规定的方法，计算各种测试手段所得的各岩土
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层承载力特征值，并结合地区经验提供各岩土层的主要设计计算参数，具体详见表七。
各岩土层设计计算参数表
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据勘察施工期间钻孔内水位观测及各岩土层性状分析，场地地下水主要为赋存于:
上覆①杂填土层孔隙中的潜水，主要受大气降水、生活废水和地表水的补给，以地面蒸发及渗漏方式排泄，其动态受季节影响变化较大。场地上部土层②淤泥夹砂局部夹少量粉细砂，属弱透水层，③粉质粘土、④淤泥质土及⑤粉质粘土的透水性差，且局部厚度较大，隔水性能较好，可视为相对隔水层，上层滞水与下部弱承压水的联系差。
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花岗岩各风化层（⑥、⑦及⑧层）孔隙-裂隙中的孔隙-裂隙型弱承压水，主要受地下含水层垂向、侧向补给，水位受季节影响变化较小，由于强风化岩体风化强烈，孔隙、裂隙多为粘性土充填，中风化岩体裂隙多呈闭合。各风化基岩的透水性及富水性均较弱，其渗透系数经验值在1～4m/d之间，属透水层，本次勘察未测得其水位。
本次勘察期间测得场地地下水混合稳定水位埋深为0.90～1.20m，标高为5.34～5.49m，受季节性变化影响本场地常年水位变幅约为2.00m。近期内年最高水位约为7.00米（罗零标高）。
二、设计说明 2.1支护结构方案
17#楼工程重要性等级为一级，场地复杂程度为二级，地基复杂程度为二级，岩土工程勘察等级为甲级，地基基础设计等级为甲级，建筑抗震设防类别为标准设防类（丙类），建筑桩基设计等级为甲级。
地下室建筑物工程重要性等级为二级，场地复杂程度为二级，地基复杂程度为二级，岩土工程勘察等级为乙级，地基基础设计等级为乙级，建筑抗震设防类别为标准设防类（丙类），基坑工程安全等级为一级。
拟建场地建筑抗震设防烈度为7度区。
本地下室设计坑底标高为3.00m，现有地面标高约6.20～7.00m（勘察期间场地正在回填整平），整平标高7.50m，基坑开挖深度约为4.50m（自整平地面算起），坑内分布软土层，场地水文地质条件较简单，基坑安全等级为一级。
综上选用混凝土灌注桩和内撑的支护形式。
2.2计算参数确定
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地下室开挖边界西侧为在建1#楼（17F,框架结构，桩基础，距离拟建物最近约14.0米），场地南侧为在建4#楼（18F,框架结构，桩基础，距离地下室边界最近约30.0米），地下室开挖范围内侧壁与底板土质为主要为①杂填土、②淤泥夹砂层；①杂填土层人工回填，松散状态，②淤泥呈软塑-流塑状，该地段土层在水的浸泡下，开挖范围内基坑侧壁土层稳定性极差，基础开挖过程中，在地下水渗透力的作用下会产生流沙、流泥、涌土等现象，地下室开挖侧壁易失稳、坍塌，危及周边相邻建筑物安全，必须进行支护，建议采用钢板桩加内支撑支护或冲钻孔灌注排桩加内支撑进行支护，确保基坑、坑内施工人员及四周构筑物的安全，钢板桩或冲钻孔灌注桩的设计计算参数可参考表各岩土层设计计算参数表中提供的预制桩或冲钻孔灌注桩的参数。
基坑开挖施工中应注意防止扰动基底土，避免浸水、暴晒，施工开挖结束后应及时封底。此外，应避免基坑边坡上侧堆土及加荷，以保证坑壁的稳定。施工中应加强对基坑开挖施工、周边环境及坑壁土体位移、变形和支护系统等的动态监测，确保施工安全和质量，基坑开挖支护设计计算参数，可参照下表选用。
基坑开挖设计计算参数
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注：*为经验值
2.3典型剖面选取
勘探点平面布置图
如上勘探点平面布置图可选取8-8,9-9,10-10剖面作为典型的计算剖面。
'
'
'
三、基坑支护结构计算
3.1 8-8'JK3剖面支护结构计算
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3.1.1抗力与荷载计算
︒10
Ka1=tan(45︒-)=tan(45︒-)=0.704,=0.839
22
︒
φ14.3
Ka2=tan(45︒-)=tan(45︒-)==0.777
22
φ14.3︒︒︒
Kp2=tan(45+)=tan(45+)=1.66,=1.29
22
φ
临界深度：Z0=主动土压力：
2⨯5.0
==0.7m
17⨯0.839
ea1=-2c=-2⨯5.0⨯0.839=-8.39Kpa
ea2上=γ1h1Ka1-2c=1.8⨯17⨯0.704-2⨯5.0⨯0.839=13.15Kpa
ea2下=γ1h1Ka2-2c=1.8⨯17⨯0.604-2⨯13.05⨯0.777=-1.72Kpa,取ea2下=0ea3上=(γ1h1+γ2h2,）Ka2-2c=（1.8⨯17+1.2⨯16）⨯0.604-2⨯13.05⨯0.777=9.8Kpa
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ea3下=(γ1h1+γ2h2，+q）Ka2-2c=（1.8⨯17+1.2⨯16+54）⨯0.604-2⨯13.05⨯0.777=42.42Kpa
ea4=(γ1h1+γ2h2+q）Ka2-2c=（1.8⨯17+3⨯16+54）⨯0.604-2⨯13.05⨯0.777=59.81Kpaea4=ea5=59.81Kpa
被动土压力：
ep1=2c=2⨯13.05⨯1.29=33.67Kpa
ep2=γ2hdKp2+2c=16⨯hd⨯1.66+2⨯13.05⨯1.29 =26.56hd+33.67
开挖一下土压力为零的位置：x=
ea4-ep4
γ=59.81-33.67
2Kp2
16⨯
1.66
=0.98m
ea0=ea4-2c=59.81-2⨯13.05⨯1.29=
26.14Kpa
取1m宽，对零点位置弯矩有：
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T⨯(4.8+0.98)=E1h1+E2h2+E3h3+E4h4
1111
=(⨯13.15⨯1.1)⨯(1.1⨯+3.98)+(9.8⨯1.2⨯)⨯(1.2⨯+2.78)2323
11
+[(59.81-42.42)⨯1.8⨯]⨯(1.8⨯+0.98)+[42.42⨯1.8⨯(0.98+0.9)]
23
12
+0.98⨯26.14⨯⨯⨯0.98
23
T=39.24KN
取水平支撑间距为3m,则单根支撑轴力：N=3T=3⨯39.24=117.72KN 根据抗倾覆稳定性条件，并令抗倾覆稳定安全系数为1.2，考虑基坑重要性系数γ0，且基坑安全等级为一级，则γ0
=1.1。嵌固深度hd应满足：
hp∑Epi+Tcl(hT1+hd)-1.2γ0ha∑Eai≥0
计算：
11
Ea1=13.15⨯1.1⨯=7.2325KN/m,ha1=hd+3.0+1.1⨯=3.37+hd
2311
Ea2=9.8⨯1.2⨯=5.88KN/m,ha2=hd+1.8+1.2⨯=2.2+hd
23
1
Ea3=42.42⨯1.8=76.356KN/m,ha3=hd+1.8⨯=0.9+hd
2
11
Ea4=(59.81-42.42)⨯1.8⨯=15.651KN/m,ha4=hd+1.8⨯=0.6+hd
23
hd
Ea5=59.81⨯hd=59.81hd,ha5==0.5hd
2
hd
Ep1=33.67hd,hp1==0.5hd
2
h1
Ep2=(26.56hd+33.67-33.67)⨯hd⨯=13.28hd2,hp2=d=0.33hd
23
所以：
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33.67hd⨯0.5hd+13.28hd2⨯0.33hd+39.24⨯(4.8+hd)-1.2⨯1.1⨯[7.2325⨯(3.37+hd)+5.88⨯(2.2+hd)+76.356⨯(0.9+hd)+15.651⨯(0.6+hd)+59.81hd⨯0.5hd]≥04.4hd-19.1hd-87hd+50.2≥0hd≥6.75m
取：hd
3
2
=6.75m
故桩长为：
l=4.8+6.75=11.55m
3.1.2桩长确定为
l=4.8+6.75=11.55m
3.1.3稳定性分析
1）抗渗流稳定性验算:
在地下水位较高地区基坑开挖以后，地下水形成水头差hw，使地下水由高处向低处渗流。当渗流力较大时，就有可能造成基坑底部的潘流或管涌稳定性破坏。为防止此类破坏，便可通过提高挡水帐幕入土深度，增长地下水渗流路线，从而减小渗流水力坡度，达到防止渗流或管涌失稳破坏的目的。
如图所示，可通过下式验算基坑底部稳定性： ks=式中：
ic—坑底土体临界水力坡度，根据坑底土的特性计算：
ic
i
i—坑底土体渗流水力坡度；i=
hw
； L
hw—基坑内外土体的渗流水头(m)，取坑内外地下水位差；取为
5.8m；
L—最短渗径流线总长度(m)，L=∑Lh+m∑LV；
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∑Lh—渗径水平段总长度(m)；∑Lh=0m；
∑LV—渗径垂直段总长度(m)∑Lv=1.5⨯(4.7+6.75+5.75)=25.7m
hd,=hd-1.1=5.75；
hd,—基坑底部下地下水位距离桩底部距离（m）；
hd—基坑底部距离桩底部距离（m）；为6.75m；
m—路径垂直段换算成水平段的换算系数，单排挡小帷幕墙取时，m＝1.50 ；多排帷幕墙取m=2.0；
KS—抗渗流或抗管涌稳定性安全系数，取1.5—2.0。基坑底土为砂
性土、砂质粉土或粘性土与粉性土中有明显薄层粉砂夹层时取大值。
地下水降到基坑底以下1.1m
w H h
hd,
hd
'
坑底土体渗透计算简图
hw5.8
i===0.226
L25.7
(17-10)⨯(1.8-0.1)+(16-10)⨯(3+6.75),
γ==6.15kN/m3
6.75+4.7
γ,6.15 icr===0.615γw10icr0.615ks===2.7>2.0
i0.226
所以抗渗流满足要求 2）踢脚稳定性验算：
福建工程学院土木工程学院勘查技术与工程
踢脚安全系数验算公式：KT=
MpMa
>1.0
Mp---基坑内侧被动土压力对取矩点的力矩
Ma----基坑外侧主动土压力对取矩点的力矩 由以上计算知：
12121
Ma=13.15⨯1.1⨯⨯(0.7+1.1⨯)+9.8⨯1.2⨯⨯(1.8+1.2⨯)+42.42⨯1.8⨯(3.0+1.8⨯)
23232
121
+(59.84-42.42)⨯1.8⨯⨯(3.0+1.8⨯)+59.81⨯6.75⨯(4.8+6.75⨯)
232
=3682.27kN.m
112
Mp=33.67⨯6.75⨯(4.8+6.75⨯)+(212.95-33.67)⨯6.75⨯⨯(4.8+6.75⨯)
223
=7485.1kN.m
所以：KT=
MpMa
=
7485.1
=2.03>1.0 满足要求
3682.27
3.1.4截面承载力计算及配筋
求Mmax
1）由剪力零点位置xc及最大正弯矩：
7.2325+5.88+[(17⨯1.8+16⨯1.2+16x1+54)⨯0.604-2⨯13.05⨯0.777-42.42]⨯0.5x1+42.42x1=39.24x1=0.5m
所以：xc
=0.7+1.1+1.2+0.5=3.5m
福建工程学院土木工程学院勘查技术与工程
eac=γ2x1Ka2-2cq
=[17⨯1.8+16⨯(1.2+0.5)+54]⨯0.604-2⨯13.05⨯0.777=47.25Kpa
11
Mmax=3.5⨯39.24-7.2325⨯(⨯1.1+1.7)-5.88⨯(⨯1.2+0.5)
33
111
-42.42⨯0.5⨯0.5⨯-(47.25-42.42)⨯0.5⨯⨯0.5⨯
223
=111KN.m
,
2）由剪力零点位置xc及最大负弯矩：
7.2325+5.88+42.421.8+15.651+76.356+59.81x2=1
39.24+33.67x2+(16x2⨯1.66)⨯⨯x2
2
x2=3.4
xc=0.7+1.1+1.2+1.8+3.4=8.2meac=59.81Kpa
epc=γ2x2Kp2+2c=16⨯3.4⨯1.66+2⨯13.05⨯1.29=123.97Kpa111
Mmax,,=8.2⨯39.24+33.67⨯3.4⨯3.4⨯+(123.97-33.67)⨯3.4⨯⨯3.4⨯
223
111
-7.2325⨯(1.1⨯+6.4)-5.88⨯(1.2⨯+5.2)-42.42⨯1.8⨯(1.8⨯+3.4)
332
111
-(59.81-42.42)⨯1.8⨯⨯(1.8⨯+3.4)-59.81⨯3.4⨯3.4⨯
232
=-122.49KN.m
所以取; Mmax=122.49KN.m 桩的配筋计算：
沿周边均匀配置纵向钢筋的圆形截面钢筋混凝土状，截面内纵向钢筋的数量不少于6根。桩身混凝土强度等级为C30，fc=14.3Mpa,ft=1.43Mpa，钢筋采
福建工程学院土木工程学院勘查技术与工程
用HRB335，fy=300Mpa，桩直径1000mm，混凝土保护层厚度取50mm，纵筋级别为HPB235，fy=210Mpa 等小矩形截面配筋 ：
bd3πD4
12=064
且b=d=0.876D0，D0=1000mm,d0=d-0.05=0.826mm 弯矩设计值：M=1.25Mmax=1.25⨯122.49=153.11KN.m
A=14πd2=1
4
⨯3.14⨯0.876=0.785m2且b=d=0.876
查《混凝土规范》知：混凝土强度等级小于C50时，α1=1.0 取：γ
=0.5,γs=0.45
AM122.49⨯106s==300⨯826=549mm2
0.9fyd00.9⨯ρAsmin=
A=5490.785⨯10
6=0.07%
所以选取配置8根直径为16mm的钢筋
福建工程学院土木工程学院勘查技术与工程
sin2πα
αα1fcA(1-)+(α-αt)fyAs=0且αt=1.25-2α
2πα
sin2πα3
α⨯14.3⨯10⨯0.785⨯(1-)+(3α-1.25)⨯300⨯103⨯1.608⨯10-3=0
2πα
取α=0.18
sinπα+παt2sin3πα
Mu=α1fcAr+fsAsγs
3ππ
3︒
2sin(180︒⨯0.18)+sin(180︒⨯89)6sin(180⨯0.18)=⨯1.0⨯14.3⨯0.785⨯10⨯+300⨯1608⨯450⨯33.143.14=224.6KN.m>M=1.25Mmax=1.25⨯122.49=153.11KN.m
满足要求
承载力设计值：V=1.25⨯39.24=49.05KN
且：
b=1.76γ=880mm,h0=1.6γ=800mm0.7ftbh0=0.7⨯880⨯800=704.7KN>49.05KN
所以不需要配置箍筋，只需配置构造钢筋
3.2 9-9'JK5剖面支护结构计算（考虑集水坑） 3.2.1抗力与荷载计算
福建工程学院土木工程学院勘查技术与工程
︒10
Ka1=tan(45︒-)=tan(45︒-)=0.704,=0.839
22
︒
φ14.3
Ka2=tan(45︒-)=tan(45︒-)==0.777
22
φ14.3︒︒︒
Kp2=tan(45+)=tan(45+)=1.66,=1.29
22
φ
临界深度：Z0=主动土压力：
2⨯5.0
==0.7m
17⨯0.839
ea1=-2c=-2⨯5.0⨯0.839=-8.39Kpa
ea2上=γ1h1Ka1-2c=2.16⨯17⨯0.704-2⨯5.0⨯0.839=17.46Kpaea2下=γ1h1Ka2-2c=2.16⨯17⨯0.604-2⨯13.05⨯0.777=1.9Kpaea3上=(γ1h1+γ2h2）Ka2-2c=（2.16⨯17+0.84⨯16）⨯0.604-2⨯13.05⨯0.777=
10.02Kpa
ea3下=(γ1h1+γ2h2，+q）Ka2-2c=（2.16⨯17+0.84⨯16+54）⨯0.604-2⨯13.05⨯0.777=42.63Kpa
ea4=(γ1h1+γ2h2+q）Ka2-2c=（2.16⨯17+3.84⨯16+54）⨯0.604-2⨯13.05⨯0.777=71.62Kpaea4=ea5=71.62Kpa
被动土压力：
,
ep1=2c=2⨯13.05⨯1.29=33.67Kpa
ep2=γ2hdKp2+2c=16⨯hd⨯1.66+2⨯13.05⨯1.29 =26.56hd+33.67
开挖一下土压力为零的位置：x=
ea4-ep4
γ2Kp2
=
71.62-33.67
=1.43m
16⨯1.66
福建工程学院土木工程学院勘查技术与工程
ea0=ea4-2c=71.62-2⨯13.05⨯1.29=
37.95Kpa
取1m宽，对零点位置弯矩有：
T⨯(6.0+1.43)=E1h1+E2h2+E3h3+E4h4
111
=(⨯17.46⨯1.46)⨯(1.46⨯+5.27)+1.9⨯0.84⨯(0.84⨯+4.43)232
111
+(10.02-1.9)⨯0.84⨯⨯(⨯0.84+4.43)+42.63⨯3.0⨯(⨯3+1.43)
232
1112
+[(71.62-42.63)⨯3.0⨯]⨯(3.0⨯+1.43)+37.95⨯1.43⨯⨯⨯1.43
2323
T=81.2KN
取水平支撑间距为3m,则单根支撑轴力：N=3T=3⨯81.2=243.6KN 根据抗倾覆稳定性条件，并令抗倾覆稳定安全系数为1.2，考虑基坑重要性系数γ0，且基坑安全等级为一级，则γ0=1.1。嵌固深度hd应满足：
hp∑Epi+Tcl(hT1+hd)-1.2γ0ha∑Eai≥0
福建工程学院土木工程学院勘查技术与工程
33.67hd⨯0.5hd+13.28hd2⨯0.33hd+81.2⨯(6.0+hd)-1.2⨯1.1⨯[12.53⨯(4.3+hd)+1.6⨯(3.42+hd)+3.41⨯(3.28+hd)+127.89⨯(1.5+hd)+43.49⨯(1+hd)+72.62hd⨯0.5hd]≥0
4.38h3
2
d-19.47hd-107.72hd+181.34≥0hd≥6.81m
取：hd
=6.81m
故桩长为：
l=6.0+6.81=12.81m
3.2.2桩长确定为
l=6.0+6.81=12.81m
3.2.3稳定性分析
1）抗渗流稳定性验算:
w
h H
h,
dhd
'
坑底土体渗透计算简图
地下水降到基坑底以下1.1m
hw=6.0-0.2+1.1=6.9m
L=∑Lh+m∑LV=1.5(6.0-0.2+6.81-1.1+6.81)=27.48m
福建工程学院土木工程学院勘查技术与工程
hw6.9i===0.25
L27.48
(17-10)⨯(2.16-0.2)+(16-10)⨯(3.84+6.81),
γ==6.26kN/m3
6.81+5.8
γ,6.26
icr===0.626
γw10icr0.626ks===2.5>2.0
i0.25
所以抗渗流满足要求 2）踢脚稳定性验算：
121
Ma=17.46⨯1.46⨯⨯(0.7+1.46⨯)+1.9⨯0.84⨯(⨯0.84+2.16)+(10.02-1.9)⨯
232
121
0.84⨯⨯(⨯0.84+2.16)+42.63⨯3.0⨯(⨯3+3)+(71.62-42.63)⨯3
232121⨯⨯(3.0+3.0⨯)+71.62⨯6.81⨯(6.0+6.81⨯)
232
=5415.3kN.m
112
Mp=33.67⨯6.81⨯(6.0+6.81⨯)+(214.54-33.67)⨯6.81⨯⨯(6.0+6.81⨯)
223
=8647.69kN.m
所以：KT=
MpMa
=
8647.69
=1.6>1.0 满足要求
5415.3
3.2.4截面承载力计算及配筋
求Mmax
1）由剪力零点位置xc及最大正弯矩：
12.53+1.6+3.41+[(17⨯2.6+16⨯0.84+16x3+54)⨯0.604-2⨯13.05⨯0.777-42.63]⨯0.5x3+42.63x3=81.2x3=1.3m
福建工程学院土木工程学院勘查技术与工程
所以：xc
=0.7+1.46+0.84+1.3=
4.3m
eac=γ2x3Ka2-2cq
=[17⨯2.16+16⨯(0.84+1.3)+54]⨯0.604-2⨯13.05⨯0.777=55.2Kpa
11
Mmax,=4.3⨯81.2-12.53⨯(⨯1.46+2.14)-1.6⨯(⨯0.84+1.3)
32
1111
-3.41⨯(⨯0.84+1.3)-42.63⨯1.3⨯1.3⨯-(55.2-42.63)⨯1.3⨯⨯1.3⨯
3223
=271.65KN.m
2）由剪力零点位置xc及最大负弯矩：
12.53+1.6+3.41+43.49+127.89+71.62x4=1
8.2+33.67x4+(16x4⨯1.66)⨯⨯x4
2
x4=4.7mxc=6.0+4.7=10.7meac=71.62Kpa
epc=γ2x4Kp2+2c=16⨯4.7⨯1.66+2⨯13.05⨯1.29=158.5Kpa
111
Mmax=10.7⨯81.2+33.67⨯4.7⨯4.7⨯+(158.5-33.67)⨯4.7⨯⨯4.7⨯
223
1111
-12.53⨯(1.46⨯+8.54)-1.6⨯(0.84⨯+7.7)-3.41⨯(0.84⨯+7.7)-127.89⨯(3.0⨯+4.3)
323211
-43.49⨯(3.0⨯+4.7)-71.62⨯4.7⨯4.7⨯
32
=-253.62KN.m
,,
所以取; Mmax
=271.65KN.m
桩的配筋计算：
沿周边均匀配置纵向钢筋的圆形截面钢筋混凝土状，截面内纵向钢筋的数量不少于6根。桩身混凝土强度等级为C30，fc=14.3Mpa,ft=1.43Mpa，钢筋采
福建工程学院土木工程学院勘查技术与工程
用HRB335，fy=300Mpa，桩直径1000mm，混凝土保护层厚度取50mm，纵筋级别为HPB235，fy=210Mpa 等小矩形截面配筋 ：
bd3πD4
12=064
且b=d=0.876D0，D0=1000mm,d0=d-0.05=0.826mm 弯矩设计值：M=1.25Mmax=1.25⨯122.49=153.11KN.m
A=14πd2=1
4
⨯3.14⨯0.876=0.785m2且b=d=0.876
查《混凝土规范》知：混凝土强度等级小于C50时，α1=1.0 取：γ
=0.5,γs=0.45
AM271.65⨯106s==300⨯826=1218mm2
0.9fyd00.9⨯ρAs1218min=A=0.785⨯10
6=0.16%
所以选取配置8根直径为16mm的钢筋
福建工程学院土木工程学院勘查技术与工程
sin2πα
αα1fcA(1-)+(α-αt)fyAs=0且αt=1.25-2α
2πα
sin2πα
α⨯14.3⨯103⨯0.785⨯(1-)+(3α-1.25)⨯300⨯103⨯1.608⨯10-3=0
2πα
取α=0.18
sinπα+παt2sin3πα
Mu=α1fcAr+fsAsγs
3ππ
3︒
2sin(180︒⨯0.18)+sin(180︒⨯89)6sin(180⨯0.18)=⨯1.0⨯14.3⨯0.785⨯10⨯+300⨯1608⨯450⨯33.143.14=224.6KN.m
不满足要求
所以要增大α和钢筋截面积，方可满足 承载力设计值：V=1.25⨯81.2=101.5KN
且：
b=1.76γ=880mm,h0=1.6γ=800mm0.7ftbh0=0.7⨯880⨯800=704.7KN>101.5KN
所以不需要配置箍筋，只需配置构造钢筋
3.3 10-10'JK4剖面支护结构计算（考虑浅基础的影响） 3.3.1抗力与荷载计算
福建工程学院土木工程学院勘查技术与工程
︒10
Ka1=tan(45︒-)=tan(45︒-)=0.704,=0.839
22
︒
φ14.3
Ka2=tan(45︒-)=tan(45︒-)==0.777
22
φ14.3︒︒︒
Kp2=tan(45+)=tan(45+)=1.66,=1.29
22
φ
临界深度：Z0=主动土压力：
2⨯5.0
==0.7m
17⨯0.839
ea1=-2c=-2⨯5.0⨯0.839=-8.39Kpa
ea2上=γ1h1Ka1-2c=1.86⨯17⨯0.704-2⨯5.0⨯0.839=13.87Kpaea2下=γ1h1Ka2-2c=1.86⨯17⨯0.604-2⨯13.05⨯0.777=-1.2Kpa取0ea3上=(γ1h1+γ2h2,）Ka2-2c=（1.86⨯17+1.14⨯16）⨯0.604-2⨯13.05⨯0.777=
9.84Kpa
ea3下=(γ1h1+γ2h2，+q1）Ka2-2c=（1.86⨯17+1.14⨯16+54）⨯0.604-2⨯13.05⨯0.777=42.45Kpa
ea4=(γ1h1+γ2h2+q1）Ka2-2c=（1.86⨯17+2.94⨯16+54）⨯0.604-2⨯13.05⨯0.777=59.85Kpa
7.5m处：
ea5=(γ1h1+γ2h2+q1+q2）Ka2-2c=（1.86⨯17+2.94⨯16+54+20）⨯0.604-2⨯13.05⨯0.777=98Kpa
桩底：ea5=ea6=71.62Kpa 被动土压力：
福建工程学院土木工程学院勘查技术与工程
ep1=2c=2⨯13.05⨯1.29=33.67Kpa
ep2=γ2h2Kp2+2c=16⨯2.7⨯1.66+2⨯13.05⨯1.29=105.38Kpaep3=γ2hdKp2+2c=16⨯hd⨯1.66+2⨯13.05⨯1.29=26.56hd+33.67
开挖一下土压力为零的位置：x=
ea4-ep4
γ=59.85-33.672Kp16⨯
1.66
=1m
2
ea0=ea4-2c=59.85-2⨯13.05⨯1.29=
26.18Kpa
取1m宽，对零点位置弯矩有：
T⨯(6.0+1.43)=E1h1+E2h2+E3h3+E4h4
=(1111
2⨯13.87⨯1.16)⨯(1.16⨯3+3.94)+9.84⨯1.14⨯2⨯(1.14⨯3
+2.8)+42.45⨯1.8⨯(111
2⨯1.8+1)+(59.85-42.45)⨯1.8⨯2⨯(3
⨯1.8+1)
+26.18⨯1⨯12⨯2
3
⨯1
T=37.36KN
取水平支撑间距为3m,则单根支撑轴力：N=3T=3⨯37.36=112.08KN
福建工程学院土木工程学院勘查技术与工程
根据抗倾覆稳定性条件，并令抗倾覆稳定安全系数为1.2，考虑基坑重要性系数γ0，且基坑安全等级为一级，则γ0=1.1。嵌固深度hd应满足：
hp∑Epi+Tcl(hT1+hd)-1.2γ0ha∑Eai≥0
计算：
11
Ea1=13.87⨯1.16⨯=8.04KN/m,ha1=hd+2.94+1.16⨯=3.33+hd
2311
Ea2=9.84⨯1.14⨯=5.6KN/m,ha2=hd,+1.8+1.14⨯=1.52+hd
22
1
Ea3=42.45⨯1.8=76.41KN/m,ha3=hd+1.8⨯=0.9+hd
2
11
Ea3，=(59.85-42.45)⨯1.8⨯=15.66KN/m,ha3,=hd+1.8⨯=0.6+hd
23
1
Ea5=59.85⨯2.7=161.6KN/m,ha5=hd-2.7+2.7⨯=hd-1.35 2
1
Ea6=98.01⨯(hd-2.7)=98.01hd-264.63,ha6=(hd-2.7)⨯=0.5hd-1.35
2
h
Ep1=33.67hd,hp1=d=0.5hd
2
h1
Ep2=(26.56hd+33.67-33.67)⨯hd⨯=13.28hd2,hp2=d=0.33hd
23
所以：
33.67hd⨯0.5hd+13.28hd2⨯0.33hd+37.36⨯(4.8+hd)-1.2⨯1.1⨯[8.04⨯(3.33+hd)+5.61⨯(1.52+hd)+76.41⨯(0.9+hd)+
15.66⨯(0.6+hd)+161.6⨯(hd-1.35)+(98.01hd-264.63)⨯(0.5hd-1.35)]≥04.38hd3-41.97hd2+34.13hd-123.06≥0hd≥9.46m
取：hd=9.46m
故桩长为：
l=4.8+9.46=14.26m
福建工程学院土木工程学院勘查技术与工程
3.3.2桩长确定为
l=4.8+9.46=14.26m
3.2.3稳定性分析
1）抗渗流稳定性验算:
w
h H
h,
dhd
'
坑底土体渗透计算简图
地下水降到基坑底以下1.1m
hw=4.8-0.1+1.1=5.8m
L=∑Lh+m∑LV=1.5(4.8-0.1+9.46-1.1+9.46)=33.78mi=hw5.8
L=33.78
=0.172
γ,
=(17-10)⨯(1.86-0.1)+(16-10)⨯(2.94+9.46)=6.12kN/m3
9.46+4.7i=γ,6.12crγ==0.612
w10ks=
icri=0.6120.172
=3.6>2.0所以抗渗流满足要求 2）踢脚稳定性验算：
福建工程学院土木工程学院勘查技术与工程
1212
Ma=13.87⨯1.16⨯⨯(0.7+1.16⨯)+9.84⨯1.14⨯⨯(⨯1.14+1.86)
2323112
+42.45⨯1.8⨯(⨯1.8+3.0)+(59.85-42.45)⨯1.8⨯⨯(3.0+1.8⨯)
223
11
+59.85⨯2.7⨯(4.8+2.7⨯)+98.01⨯(9.46-2.7)⨯(⨯6.76+7.5)
22
=8592.6kN.m
112
Mp=33.67⨯9.46⨯(4.8+9.46⨯)+(284.93-33.67)⨯9.46⨯⨯(4.8+9.46⨯)
223
=16235.31kN.m
所以：KT=
MpMa
=
16235.31
=1.9>1.0 满足要求
8592.6
3.3.4截面承载力计算及配筋
求Mmax
1）由剪力零点位置xc及最大正弯矩：
8.04+5.62+3.41+[(17⨯1.86+16⨯1.14+16x5+54)⨯0.604-2⨯13.05⨯0.777-42.63]⨯0.5x5+42.45x5=37.36x5=0.4m
所以：xc=0.7+1.16+1.14+0.4=
3.4m
eac=(γ2x5+q)Ka2-2c=[17⨯1.86+16⨯(0.4+1.14)+54]⨯0.604-2⨯13.05⨯0.777=46.32Kpa
11
Mmax=3.4⨯37.36-8.04⨯(⨯1.16+1.54)-5.61⨯(⨯1.14+0.4)
33
111
-42.45⨯0.4⨯0.4⨯-(46.32-42.45)⨯0.4⨯⨯0.4⨯
223
=103.65KN.m
,
2）由剪力零点位置xc及最大负弯矩：
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eac=98.01Kpa
epc=γ2x6Kp2+2c=16⨯6.5⨯1.66+2⨯13.05⨯1.29=278.02Kpa
1
Mmax,,=14⨯37.36+33.67⨯(2.7+6.5)⨯(2.7+6.5)⨯+(278.02-33.67)⨯(2.7+6.5)
2
11111
⨯⨯(2.7+6.5)⨯-8.04⨯(1.16⨯+12.14)-5.61⨯(1.14⨯+11)-76.41⨯(1.8⨯+9.2)23332
111
-15.66⨯(1.8⨯+9.2)-161.6⨯(2.7⨯+6.5)-98.01⨯6.5⨯6.5⨯
332
=-142.5KN.m
=142.5KN.m
所以取; Mmax
桩的配筋计算：
沿周边均匀配置纵向钢筋的圆形截面钢筋混凝土状，截面内纵向钢筋的数量不少于6根。桩身混凝土强度等级为C30，fc=14.3Mpa,ft=1.43Mpa，钢筋采用HRB335，fy=300Mpa，桩直径1000mm，混凝土保护层厚度取50mm，纵筋级别为HPB235，fy=210Mpa 等小矩形截面配筋 ：
bd3πD04
=且b=d=0.876D0，D0=1000mm,d0=d-0.05=0.826mm 1264
弯矩设计值：M=1.25Mmax=1.25⨯122.49=153.11KN.m
11
A=πd2=⨯3.14⨯0.876=0.785m2且b=d=0.876
44
查《混凝土规范》知：混凝土强度等级小于C50时，α1=1.0 取：γ
=0.5,γs=0.45
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M142.5⨯106
As===639mm2
0.9fyd00.9⨯300⨯826As639ρmin===0.08%
则：取As=0.2%，A=1570mm2
所以选取配置8根直径为16mm的钢筋
sin2πα
)+(α-αt)fyAs=0且αt=1.25-2α2πα
sin2πα
α⨯14.3⨯103⨯0.785⨯(1-)+(3α-1.25)⨯300⨯103⨯1.608⨯10-3=0
2πα
取α=0.18
αα1fcA(1-
sinπα+παt2sin3πα
Mu=α1fcAr+fsAsγs
3ππ
3︒
2sin(180︒⨯0.18)+sin(180︒⨯89)6sin(180⨯0.18)=⨯1.0⨯14.3⨯0.785⨯10⨯+300⨯1608⨯450⨯33.143.14=224.6KN.m>M=1.25Mmax=1.25⨯142.5=178.13KN.m
满足要求
承载力设计值：V=1.25⨯37.36=46.7KN
且：
b=1.76γ=880mm,h0=1.6γ=800mm0.7ftbh0=0.7⨯880⨯800=704.7KN>46.7KN
所以不需要配置箍筋，只需配置构造钢筋
3.4支撑构件计算
内支撑计算结构图：
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1)冠梁配筋计算
如图：此截面冠梁均布荷载为T=81.2kN/m，取最大受力冠梁进行计算 截面梁高度为跨度1/10，梁宽为梁高1/3.采用纵筋HRB400，C30混凝土,箍筋采用HPB235。参数：
fc=14.3Mpa,ft=1.43Mpa,fy=360Mpa,fyv=210Mpa
混凝土保护层厚度取35mm，查《混凝土规范》知：
l=10.1m,h=
11
l=1.01m,b=h=
0.34m 103
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h0=h-as=1010-35=975mm
M=112ql2=81.2⨯10.1⨯10.1⨯1
12
=690.28kN⋅m
M690.28⨯106A=α=⨯360⨯975=1966.6mm
2
s1fyh01.0 >0.2%⨯340⨯1010=686.8mm2
所以纵筋采用8φ18的三级钢筋，且2036mm2>1966.6mm，满足要求 验算最小截面条件
V=81.2⨯10.1⨯
1
2=410.06kN
0.25βcfcbh0=0.25⨯1⨯14.3⨯340⨯975=1185.11kN>V=410.06kN(满足)
验算是否需要配箍筋
V=0.7ftbh0+fyvρsvbh0且
ρV-0.7f3tbh0410.06⨯10-0.7⨯1.43⨯340⨯975sv=f==0.11%>0yvbh0210⨯340⨯975
所以按最小配筋ρsv,min
=0.24⨯1.43
360
=0.095%
取双肢箍，直径为8mm，Asv=101mm2
间距s=
Asv
ρb
=311mm 0.7ftbh0=0.7⨯1.43⨯340⨯975=331.8kN
查混凝土规范知：当0.7ftbh0
综上：需要配置箍筋。钢筋和箍筋的分布如图：
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2）腰梁配筋计算
取最大受力的腰梁进行计算
.tanθ=
8.5
10
=0.85,l==13.2m 取截面梁高度为跨度1/10，梁宽为梁高1/3，则
h=110l=1.32m,b=1
3
h=0.44m，
且cosθ=10
8.513.2
=0.76, sinθ=13.2=0.644 轴力为：
1ql81.2⨯(10+5.05)⨯
1
N11=cosθ=
0.76
=803.99kN 福建工程学院土木工程学院勘查技术与工程
11q1l239.24⨯(4.25+2.075)⨯
=192.7kN N2==
sinθ0.644所以轴力取：N=803.99kN
l13.2
=30及《混凝土规范》知：钢筋混凝土构件稳定系数ϕ=0.52 由=
b0.44
即轴心受压构件的承载力：Nu
=0.9ϕ(fcA+fy,As,)
As,=
1N(-fcA),
fy0.9ϕ
1803.99⨯103=⨯(-1.43⨯440⨯1320) 3600.9⨯0.52=2465mm2
如果选用8φ20的三级钢筋，且
As,=2465mm2
,A2513,s
==0.43%
A440⨯1320
所以上述A的计算中不减去As是正确的，由混凝土规范知钢筋混凝土结构构件中纵向受力钢筋的最小配筋百分率ρmin
,
,
=0.6%，故
ρmin,=0.6%>ρ,=0.43%，不可以
,
截面每一侧配筋率：ρ=
0.5⨯2513
=0.22%>0.2%，可以
440⨯1320
,
故受压钢筋满足一侧的最小配筋率的要求（ρmin=0.2%）。所以增大钢筋截
面积，当As
,
=3436mm2时，受压纵筋最小配筋率满足要求。
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所以选用7φ25的三级钢筋。 验算最小截面条件
1
V=39.24⨯13.2⨯+10=269kN
2
0.25βcfcbh0=0.25⨯1⨯14.3⨯440⨯1320=2076.36kN>V(满足)
验算是否需要配箍筋 由V
=0.7ftbh0+fyvρsvbh0知：
V-0.7ftbh0269⨯103-0.7⨯1.43⨯440⨯1320ρsv==
fyvbh0210⨯440⨯1320
所以不配箍筋也是满足要求的 纵筋的配置如图：
四、施工与检测
4.1基坑开挖应根据支护结构设计， 降排水要求， 确定开挖方案。 4.2基坑边界周围地面应设排水沟， 且应避免漏水 ，渗水进入坑内 ，放坡开挖时 ，应对坡顶、 坡面、 坡脚采取降排水措施。 4.3基坑周边严禁超堆荷载。
4.4软土基坑必须分层均衡开挖， 层高不宜超1m。
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4.5基坑开挖过程中， 应采取措施防止碰撞支护结构， 工程桩或扰动基底原状土。
4.6发生异常情况时 ，应立即停止挖土， 并应立即查清原因和采取措施 ，方能继续挖土。
4.7开挖至坑底标高后坑底应及时满封闭并进行基础工程施工。 4.8地下结构工程施工过程中应及时进行夯实回填土施工.
4.8支护结构施工及使用的原材料及半成品应遵照有关施工验收标准进行检验。
4.9对基坑侧壁安全等级为一级或对构件质量有怀疑的安全等级为二级和三级的支护结构应进行质量检测。
4.10检测工作结束后应提交包括下列内容的质量检测报告：: 1）检测点分布图
2）检测方法与仪器设备型号 3）资料整理及分析方法 4）工程建设标准全文信息系统 5）结论及处理意见
五、地下水控制 5.1地下水控制方案
此基坑工程地下水位控制方法选用隔离地下水的方法，即防渗帷幕。将桩打入粉质粘土。运用混凝土灌注桩相互交错形成紧密的止水体系。
5.2地下水控制设计
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基坑隔水就是采取隔离地下水的措施，阻止地下水向基坑内流动。主要措施有地下连续墙、连续排列的排柱墙、隔水帷幕、坑底水平封底隔水等采用隔水应因地制宜，必须查清场区及邻近场地的地层结构、水文地质特征，了解地下水渗流规律、基坑出水量、隔水帷幕及封底底板设计应经过计算分析或结合已有工程经验进行，必要时应通过现在试验，确定设计方案、施工参数，并采取保证质量的措施。采用地下连续墙或隔水帷幕隔离地下水，宜将其插入含水层底板以下2至3M，隔水帷幕渗透系统宜小于1.0×10-7cm/s。
六、基坑监测 6.1基坑监测项目
6.1.1基坑开挖前应作出系统的开挖监控方案 监控方案应包括监控目的,监测项目，监控报警值，监测方法及精度要求 监测点的布置，监测周期，工序管理和记录制度以及信息反馈系统等
6.1.2监测点的布置应满足监控要求，从基坑边缘以外1-2倍，开挖深度范围内的需要保护物体均应作为监控对象。
安全等级为一级建筑深基坑工程监测项目及内容对照表
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6.1.4监测项目在基坑开挖前应测得初始值 且不应少于两次。
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6.1.5基坑监测项目的监控报警值应根据监测对象的有关规范及支护结构设计要求确定。
6.1.6各项监测的时间间隔可根据施工进程确定， 当变形超过有关标准或监测结果变化速率较大时， 应加密观测次数 当有事故征兆时 应连续监测。65.1.7基坑开挖监测过程中， 应根据设计要求提交阶段性监测结果报告。工程结束时应提交完整的监测报告 报告内容应包括： 1）工程概况
2）监测项目和各测点的平面和立面布置图 3）采用仪器设备和监测方法
4）监测数据处理方法和监测结果过程曲线 5）监测结果评价
6.2监测预警值
基坑监测中，每一个监测项目均应根据实际情况和设计要求，事先确定监测项目和项目预警值，以判断位移和受力状况是否会超过允许范围，判断施工是否安全可靠，是否需要调整施工工艺或优化原设计方案。一般情况下，每个预警值有两部分组成，分别是总允许变化量和单位时间内允许变化量。实际工程中，预警值必须满足小于设计计算值。当监测值达到预警值时，应提出书面报告。
6.3监测点布置
一般情况下，基坑每边设1-3点，监测点的布置应满足支护结构本身的监控要求外，从基坑边缘以外1-2倍开挖范围内的需要保护物体均应作为监控对象。
围护桩弯矩测点应选择基坑每侧中心处布置，深度方向测点间距一般为15.-2.0m为宜，支撑结构轴力测点需设置在主撑跨中部位，每层支撑都应选择几个具有代表性的截面进行测量。对测轴力的重要支撑，宜配套测其支点处的弯矩以及两端点和中部的沉降和位移。地板反力测点按地板结构形状在最大正弯矩和负弯矩处布置测点。
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七、参考文献
1）《混凝土结构设计规范》 （GB 50010-2010） 2)《建筑基坑支护》熊智彪主编 2008
3）国标《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）； 4）行标《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）； 5）行标《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）； 6）福建省《岩土工程勘察规范》（DBJ13-84-2006）； 7）福建省《建筑地基基础技术规范》（DBJ13-07-2006）；
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