基坑支护结构设计(全套图纸CAD)

第一章设计方案综合说明

1.1 概述

1.1.1 工程概况

拟建南京新城科技园 B 地块深基坑位于河西香山路和嘉陵江东街交会处

东南隅，北侧为规四路（隔马路为A地块基坑），东侧为青石路。B地块±0. 00m 相当于绝对标高+7.40m。基坑挖深为 6.1 ～8.0m。拟建场地属Ⅱ级复杂场地。

2，包括 3 幢地上建筑和一层地下室。建筑物采用

该基坑用地面积约20000 m

框架结构，最大单柱荷载标准值为23000KN，拟采用钻孔灌注桩基础设计方案。

有关拟建物层数、结构型式、柱网和室内外地坪设计标高具体见表 1.1 。

表1.1

栋号建筑物层数

结构型

式

室内地坪

设计标高

（m）

室外地坪

设计标高

（m）

01 办公楼19 框架结

构

7.3 7.0-7.2

02 国家实验

室

1、10、11

框架结

构

7.3 7.0-7.2

03

会议楼、

商务楼

2、18

框架结

构

7.5 7.2

南、北地下

室

-1

框架~抗

震墙结

构

04 1.9 7.0-7.2

注：表 1.1 内建筑物室内外地坪设计标高系吴淞高程。

本工程重要性等级为二级，抗震设防类别为丙类。根据该工程重要性等级、场地复杂程度和地基复杂程度，按《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）3.1 节，划分该工程岩土工程勘察等级为乙级。

1.1.2 基坑周边环境条件

基坑四面均为马路，下设通讯电缆、煤气管线等设施。北侧隔马路为基坑（A地块）

第一章设计方案综合说明

1.1.3 工程水文地质条件

拟建场地地形总体较为平坦，地面高程在 4.87~8.78m（吴淞高程系）之间。对照场地地形图看，场内原有沟塘已被填埋整平。场地地貌单元属长江

漫滩。

在基坑支护影响范围内，自上而下有下列土层：

①~1 杂填土：杂色，松散，由粉质粘土混碎砖、碎石和砼块等建筑垃圾

填积，其中2.7~4.5m 填料为粉细砂，填龄不足 2 年。层厚0.3~4.9m；

①~2 素填土：黄灰~灰色，可~软塑，由粉质粘土、粘土混少量碎砖石填积，含少量腐植物，填龄在10 年以上。埋深0.8~5.3m，层厚0.2~2.6m；

①~2a 淤泥、淤泥质填土：黑灰色，流塑，含腐植物，分布于暗塘底部，

填龄不足10年。埋深0.2~2.9m，层厚0.6~4.0m；

②~1 粉质粘土、粘土：灰黄色~灰色，软~可塑，切面有光泽，韧性、干

强度较高。埋深0.3~4.7m，层厚0.3~2.1m；

②~2 淤泥质粉质粘土：灰色，流塑，含腐植物，夹薄层粉土，切面稍有

光泽，韧性、干强度中等。埋深 1.1~6.2m，层厚11.2~12.4m；

②~2a 粉质粘土与粉土互层：灰色，粉质粘土为流塑，粉土呈稍密，局

部为流塑淤泥质粉质粘土，具水平层理。切面光泽反应弱，摇震反应中等，

韧性、干强度低。埋深 1.6~5.7m，层厚0.4~3.3m；

②~3粉质粘土、淤泥质粉质粘土：灰色，流塑，夹薄层（局部为层状）

粉土、粉砂，具水平层理。切面稍有光泽，有轻微摇震出水反应，韧性、干

强度中等偏低。埋深10.5~15.6m，层厚1.2~7.7m；

②~4粉质粘土、淤泥质粉质粘土夹粉土、粉砂：灰色，粉质粘土、淤泥

质粉质粘土为流塑，粉土、粉砂为稍~中密，局部为互层状，具水平层理。光泽反应弱，摇震反应中等，韧性、干强度较低。埋深14.2~21.5m，层厚1.2~8.8m；

②~5 粉细砂：青灰~灰色，中密，砂颗粒成分以石英质为主，含少量腐

植物及云母碎片。埋深20.0~25.6m，层厚10.3~12.3m；

②~5a 粉质粘土、淤泥质粉质粘土：灰色，流塑，切面稍有光泽，韧性、

干强度中等。呈透镜体状分布于②~5 层中。埋深23.6~25.0m，层厚0.4~0.5m；

②~6细砂：青灰色，密实，局部为粉砂，砂颗粒成分以石英质为主，含

云母碎片。层底部局部地段含少量卵砾石。埋深29.2~33.5m，层厚14.2~22.1m；

②~6a淤泥质粉质粘土、粉质粘土，灰色，流~ 软塑，切面稍有光泽，韧性、干强度中等。呈透镜体状分布于②~6 层中。埋深35.9~45.5m，层厚

0.3~1.4m。

⑤~1 强风化泥岩、泥质粉砂岩：棕红~棕褐色，风化强烈，呈土状，遇水极易软化，属极软岩，岩体基质本量等级分类属Ⅴ级。埋深47.0~52.3m，层厚0.6~5.8m。

⑤~2 中风化粉砂质泥岩、泥质粉砂岩：紫红~棕褐色，泥质胶结，夹层状泥岩，属极软岩~软岩，岩体较为完整，有少量裂隙发育，充填有石膏，遇水易软化，岩体基本质量等级分类属Ⅴ级。埋深48.0~57.9m，未钻穿。

⑤~2a 中风化泥质粉砂岩、细砂岩：紫红~棕褐色，泥质胶结，属软岩~ 较软岩，岩体较为完整，有少量裂隙发育，基本质量等级分类属Ⅳ级。该层

呈透镜体状分布于⑤~2 层中。埋深52.5~59.5m，层厚0.3~0.4m。

2

根据钻探揭示的地层结构，场地地下水可分为浅层潜水及弱承压水。

（1）浅层潜水含水层组由覆盖层上部的①层人工填土层、②~1、②~2、②~3 层粘性土，以及②~2a粘性土与粉性土的交互层和②~4 层粘性土夹砂层

构成。

（2）弱承压含水层组由覆盖层下部的②~5 层粉细砂和②~6 层细砂构成，隔水底板为下伏基岩，其含水丰富，给水性和透水性好，属透水地层。地下

水位随季节不同有升降变化，其年变幅较潜水小，约为0.5m左右。根据该孔

-3 （cm/s）。水

位恢复试验计算结果，该含水层组综合渗透系数k=1.27×10

1.1.4 基坑侧壁安全等级及重要性系数

南京新城科技园 B 地块深基坑安全等级为二级，基坑重要性系数γ0 = 1.0 。

1.2 设计总说明

1.2.1 设计依据

（1）南京新城科技园B地块场地地形图、管网图、建筑基础图、地下室平面布置图、桩位图；

（2）《南京新城科技园B地块岩土工程勘察报告》(K2005-59) ；

（3）《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99) ；

（4）《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)；

（5）《钢结构设计规范》（GB50017-2003）；

（6）《建筑桩基础技术规范》(JGJ94-94) ；

（7）《岩土工程勘察规范》(GB50021-2002)。

（8）《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)；

（9）《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)；

（10）其他相关规范及规程。

1.2.2 支护结构方案

本工程基坑支护设计方案的设计计算，严格按照《建筑基坑支护设计规程》（JGJ120—99）、《混凝土结构设计规范》（GBJ50010—2002）、《钢结构设

计规范》（GB50017-2003）中的有关要求进行。同时采用了理正软件进行了

辅助计算和验算；经过详细的计算分析后，我们认为：采用本设计的基坑支护方案，能满足基坑土方开挖、地下室结构施工及周围环境保护对基坑支护

第一章设计方案综合说明

结构的要求，符合“安全可靠，经济合理，技术可行，方便施工”的原则。

图1.1 基坑平面图

根据周围环境和土层情况将基坑分为AB，BC，CD，DA四个个计算区段，如图1.1 所示，均采用钻孔灌注桩与钢筋混凝土支撑，并采用单排双轴深搅桩止水结构。

本基坑工程的特点是基坑开挖面积较大，地基土层以粉质粘土为主。周围环境较复杂，必须确保周围建筑物、道路、管线的正常安全使用，要求围护结构的稳定性好、沉降位移小，并能有效地止水。因此，围护结构的设计应满足上述要求。

综合考察现场的周边环境、道路及岩土组合等条件，为尽可能避免基坑开挖对周围建筑物、道路的影响，经过细致分析、计算和方案比较，本工程支护方案选用下列形式：

①整个基坑采用钻孔灌注桩加一层钢筋混凝土支撑作为支护结构。

②基坑周边采用单排双轴深搅桩作止水结构。

③基坑内采用集水坑排除地下水。

1.3 基坑监测

基坑监测是指导正确施工、避免事故发生的必要措施，本设计制定了详细的沉降、位移监测方案，施工过程中将严格按照设计要求做好监测、监控工作。

4

第二章基坑支护结构设计计算书

2.1 设计计算

2.1.1 地质计算参数

根据本工程岩土工程勘察资料，各土层的设计计算参数如表 2.1 ：

表2.1 土层设计计算参数

层号

重度

3）

（KN/m

内摩擦角﹠

粘聚力C

渗透指标

垂

水平

(kPa) ( )°

直

k

10

h

6

①-1 17~20

15-18（15）15-19（15）

k

(cm / s) （18）

①-2 17.9 16.8 11.9

10

①-2a 17.2 15-18（16）（11.5）

(cm / s) ②-1 18.4 16.2 11.3 0.0

3 ②-2 17.5 13.0 18.

4 1.4

7 ②-2a 18.5 11.3 23.7 8.5 0.04 4.97 37.1

8

②-3 18.0 13.1 21.9 4.8

38.6

9

②-4 18.0 11.2 23.7 14.

45.8 2

②-5 18.8 233 375

②-5a 18.1 2.2

70

7

②-6 18.9 280 374

②-6a 18.6

2.1.2 计算区段划分

根据具体环境条件、地下结构及土层分布厚度，将该基坑划分为四个计算区段，其附加荷载及计算开挖深度如表 2.2 ：

表2.2 计算区段的划分

区段西北东南

段位号AB BC CD DA 地面荷载（kPa）20 20 20 20

开挖深度（m）7 7.5 6.6 7

2.1.3 计算方法

按照《建筑基坑支护技术规范》（JGJ 120-99）的要求，土压力计算采用朗肯土压力理论，矩形分布模式，所有土层采用水土合算。求支撑轴力是用等值梁法，对净土压力零点求力矩平衡而得。桩长是根据桩端力矩求出，并应满足抗隆起及整体稳定性要求，各段的抗隆起、整体稳定性验算、位移计算详见

第二章基坑支护结构设计计算书

点电算结果。

为了对比分析，除用解析法计算外，还用理正软件电算。由于支护结构内力是随工况变化的，设计时按最不利情况考虑。

2.1.4 土压力系数计算

按照朗肯土压力计算理论作为土侧向压力设计的计算依据，即：

2(45°-

主动土压力系数：K ai =tg i /2)

2(45°+

被动土压力系数：K pi =tg i /2)

计算时，不考虑支护桩体与土体的摩擦作用，且不对主、被动土压力系数进行调整，仅作为安全储备处理。计算所得土压力系数表如表 2.3 所示：

表2.3 土压力系数表

土层Kai 2C Kai Kpi 2C Kpi

①-1 杂填土0.589 23.020 1.698 39.100

①-2 素填土0.658 27.250 1.520 41.429

①-2a 淤泥、淤泥质填土0.668 26.145 1.498 39.166

②-1 粉质粘土、粘土0.672 26.568 1.487 39.528

②-2 淤泥质粉质粘土0.520 18.746 1.922 36.062

②-2a 粉质粘土与粉土

0.427 14.758 2.344 34.601

互层

②-3 粉质粘土、淤泥质

0.457 17.685 2.190 38.776

粉质粘土

②-4 粉质粘土、淤泥质

0.427 14.627 2.344 32.294

粉质粘土夹粉土、粉砂

②粉细砂-5

②-5a 粉质粘土、淤泥质

粉质粘土

②-6 细砂

②-6a 淤泥质粉质粘土、

粉质粘土

2.2 AB 段支护结构设计计算

该段为基坑西侧，建筑±0.00 相当于绝对标高+7.40m，该断面标高为+7.00m，实际挖深7.0m。支撑设在+5.00m 处。实际桩顶标高为 4.65m，嵌入圈

梁5cm。圈梁顶上部至地面砌砖。结构外侧地面附加荷载q 取20kPa，计算时以

6

J58 孔为例。

2.2.1 土层分布（如表 2.4 所示）

表2.4 AB 段土层分布

层号岩土名称厚度（m）

①-1 杂填土 3.20

①-2a 淤泥、淤泥质填土 1.30

②-2 淤泥质粉质粘土9.10

②-3 粉质粘土、淤泥质粉质粘土 5.70

②-4 粉质粘土、淤泥质粉质粘土夹粉土、

粉砂

5.40

2.2.2 土层侧向土压力计算

2.2.2.1 主动土压力计算

p a(1 1)=20 ×0.589-23.020=-11.24(kPa)

p a(1 2)=(20+18 ×3.2) ×0.589-23.020=22.69(kPa)

p a(2 1)=(20+18 ×3.2) ×0.668-26.145=25.69(kPa)

p a(2 2)= (20+18 × 3.2+17.2 ×1.3) ×0.668-26.145=40.63(kPa)

p a(3 1)= (20+18 × 3.2+17.2 ×1.3) ×0.520-18.746=33.23 (kPa)

p a(3 2)= (20+18 × 3.2+17.2 ×1.3+17.5 ×2.5) ×0.520-18.746=55.98 (kPa) p a(4 1)= p a (4 2)= p a (3 2)= 55.98 (kPa)

p a(5 1)= p a (5 2) = （143.71）×0.457-17.685=47.99(kPa)

p a(6 1)= p a (6 2) = （143.71）×0.427-14.627=46.74(kPa)

2.2.2.2 被动土压力计算

p p(4 1)=0 ×1.922+36.062=36.06 (kPa)

p p(4 2)=(0+17.5 ×6.6) × 1.922+36.062=258.05(kPa)

p p(5 1)=(0+17.5 ×6.6) × 2.190+38.776=291.72(kPa)

p p(5 2)=(0+17.5 ×6.6+18×5.7) ×2.190+38.776=516.42(kPa)

p p(6 1)=( 0+17.5 × 6.6+18× 5.7) × 2.344+32.294=543.52(kPa)

p p(6 2)=( 0+17.5 × 6.6+18× 5.7+18×5.4) × 2.344+32.294=771.36(kPa) 2.2.2.3 净土压力计算（基坑地面以下）

p o(4 1)=36.06-55.98=-19.92(kPa)

p o(4 2)=258.05-55.98=202.07(kPa)

p o(5 1)=291.72-47.99=243.73 (kPa)

p o(5 2)=516.42-47.99=468.43 (kPa)

第二章基坑支护结构设计计算书

p o(6 1)=543.52-46.74=496.78 (kPa)

p o(6 2)=771.36-46.74=724.62 (kPa)

2.2.3 土压力强度零点位置计算

假设近似零弯点距基坑地面距离为hcl ，根据关系式列出方程得

17.5 ×hcl ×1.922+36.06=55.98

解之得hcl=0.59m

2.2.4 土压力对弯矩零点的总力矩

基坑开挖深度为7.0m时，基坑侧壁受到的土压力如示意图 2.2 所示：

图2.2 AB 段土压力分布图

参照图2.2 土压力计算示意图，求得土压力对弯矩零点的总力矩为：

Ma=-11.24/2 ×(0.59+2.5+1.3+2.2+2/3 ）+22.69 × 2.2/2 ×

(0.59+2.5+1.3+2.2/3 ）+25.69 × 1.3 ×(0.59+2.5+1.3/2)+(40.63-25.69) ×

1.3/2 ×(0.59+

2.5+1.3/3)+3

3.23 × 2.5 ×(0.59+2.5/2)+(55.98-33.23) ×

2.5/2 ×(0.59+2.5/3)+19.92 ×0.59/2 ×0.59 ×2/3=-40.78+127.87+

124.90+34.22+152.86+40.78+2.31 = 442.16 kN m/m

8

2.2.5 支撑轴力计算：

主动土压力对零点弯矩经计算为：

∑M

a=442.16( kN m/m)

由∑M D=0 得：

R=442.16/(7+0.59-2)=79.10(kN/m)

2.2.6 桩长计算：

设桩端进入②-3 层顶面以下x 米处，由∑M=0 得：

1.2 ×［-11.24/2 ×(6.6+x+6+2/3)+2

2.69 ×2.2/2 ×(6.6+x+

3.8+2.2/3)+

25.69 × 1.3 ×(6.6+x+2.5+1.3/2)+(40.63-25.69) × 1.3/2 ×(6.6+x+2.5+1.3/3)+33.23 ×2.5 ×(6.6+x+2.5/2)+(55.98-33.23) ×2.5/2 ×

(6.6+x+2.5/3) ］=79.10 ×(5+6.6+x)+202.07 ×6.01/2 ×(6.01/3+x)+243.73

×x×(x/2)+(468.43-243.73) ×(x/5.7) ×(x/2) ×(x/3) -19.92 ×0.59/2

×(0.59 ×2/3+6.01+x)

整理得：

6.571x 3+121.87x2+363.86x-1133.234=0

盛金公式A=b^2－3ac=7680.62；

B=bc－9ad=111351.74；

C=c^2－3bd=546715.78，

总判别式：

Δ=B^2－4AC<0, X1=( －b －2A^(1/2)cos( θ/3))/(3a), 其中θ=arccosT ，T= (2Ab－3aB)/(2A^(3/2))=-0.23968 ，(A>0，－1

解之得：x=1.852m

取桩长H=7.0+6.6+1.9=15.5m，施工后实际桩长14.45m（因施工需要上部截去处理）。经电算验算，满足要求。

2.2.7 最大弯矩计算：

2.2.7.1 R-P 0 间最大弯矩，M max1计算：

设剪力Q=0点位于第②-2 层顶面以下x 米处，此点处主动土压力为p a= (20+18 ×3.2+17.2 ×1.3+17.5 ×X)×0.520-18.746 (kPa)

则有：

E合1=-11.24/2+2.2/2 ×22.69+（25.69+40.63 ）×1.3/2=62.447 kN/m

第二章基坑支护结构设计计算书

E合2=( p a +33.23) ×X/2 kN/m

E合1 + E 合2 =79.10 kN/m 即

79.10=62.447+( E A +33.23) ×X/2

整理得：

4.55x 2+33.23x-16.653=0

解得：x=0.47m

X=0.47 m（深4.63m）处主动土压力为：

P a=(20+18×3.2+17.2 × 1.3+17.5 ×0.47) ×0.520-18.746=37.51(kPa)

最大弯矩:

M max1=79.10 ×(1.2+1.3+0.47)+11.24/2 ×(2/3+2.2+1.3+0.47)-22.69 ×

2.2/2 ×(2.2/3+1.3+0.47)-25.69 ×1.3 ×(1.3/2+0.47)-(40.63-25.69) ×

1.3/2 ×(1.3/3+0.47)-33.23 ×0.47 ×0.47/2-(37.51-33.23) ×0.47/2 ×

0.47/3=142.82 (KN ?m/m)

2.2.7.2 P 0 以下最大弯矩，M max2计算：

E 合1=-11.24/2+2.2/2 ×22.69+(25.69+40.63) × 1.3/2+(33.23+55.98) ×

2.5/2=17

3.96 kN/m

设剪力Q=0点位于土压力强度零点以下x 米处，此处净土压力：

P o=X/6.01 ×202.07 kPa

则有: 173.96=79.10+ (X/6.01 ×202.07) ×X/2-19.92 ×0.59/2

整理得：

16.81x 2-100.74=0

解得：x=2.45m

M max2=79.1 ×(5+0.59+2.45)+11.24/2(2/3+6+0.59+2.45)+2.45/6.01 ×202.07 × 2.45/2 ×

2.45/3-22.69 × 2.2/2 ×(2.2/3+

3.8+0.59+2.45)-25.69 × 1.3 ×

(1.3/2+2.5+0.59+2.45)-(40.63-25.69) × 1.3/2 ×(1.3/3+2.5+0.59+2.45)-33.23 ×

2.5 ×(2.5/2+0.59+2.45)-(55.98-3

3.23) × 2.5/2 ×(2.5/3+0.59+2.45)-19.92 ×

0.59/2 ×(0.59 ×2/3+2.45)=-164.092(KN ?m/m)

10

2.2.8 拆撑计算

本工程拟建一层地下室，混凝土垫层200mm，地下室负 1 层底板中心线位于地面下 6.6m处，底板厚400mm，负1 层顶板中心线位于建筑±0.00 处，厚500mm。拆撑时，支护桩悬臂位于位于地面下 6.4m处。

M=-11.24/2 ×（1.9+1.3+2.2+2/3 ）+22.69 × 2.2/2 ×(1.9+1.3+2.2/3 ）+25.69

× 1.3 ×(1.9+1.3/2)+(40.63-25.69) × 1.3/2 ×(1.9+1.3/3)+ 33.23 × 1.9 ×

1.9/2+17.29 × 1.9/2 ×1.9/3=24

2.28 (KN ?m/m)

2.2.9 配筋计算

按《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)第4.1.11 条

2

3 sin

3

M f cm r f y A s r s

3

S in t Sin

1 2

0.7 5b (1 0.75b )0.5 0.625b

b f y A / f A

1 .25

s cm t

2

2，主筋12Φ22 钢筋取桩径Φ700，桩心距900，取砼强度C30，f c=14.3N/mm

2，保护层厚度35mm。

（HRB23）5，均匀布置，f y=210N/mm

2

As=12 380.1=4561mm

b= f A

y s

f A

c

2)=0.174

=210 4561/(14.3 3.14 350

=1+0.75 0.174-[(1+0.75 0.174) 2-0.5-0.625 0.174] 1/2=0.312 t=1.25-2 =0.626

sin =0.8306

sin t =0.9227

3+210 315 4561 (0.9227+0.8306)/ [M]=2/3 14.3 (350 0.8306)

=387.69 kN ·m >1.25 1.0 0.9 242.28=333.135 满足要求！

2 )=11.9 ‰>

配筋率=A s/A=4561/(350 min=4‰，满足设计要求！2.2.10 抗隆起验算

K s D N q c N c

H D q

2

o tan

N q tan45

e

2

1 N c N q 1

tan

第二章 基坑支护结构设计计算书

2

22.111

3.142tan 22.111

N q

tan

45

e 7.910

2

N c

7.910 1

1

tan 22.111

17.007

K s

19.300 6.402 7.910 12.772 17.007

19.057

7.000 6.402

20.000

K s = 4.337 >= 1.1,

满足规范要求。

2.2.11 抗管涌验算

抗管涌稳定安全系数 (K >= 1.5):

1.5 0 h

'

w

h

'

2D

'

式中 γ0--- 侧壁重要性系数 ; γ'--- 土的有效重度 (kN/m 3); γw --- 地下水重度 (kN/m 3);

h'--- 地下水位至基坑底的距离 (m); D--- 桩( 墙) 入土深度(m);

K = 2.965 >= 1.5,

满足规范要求 。

2.3 BC 段支护结构设计计算

该段为基坑北侧，建筑±

0.00 相当于绝对标高 +7.25m ，该断面标高为

+7.00m ，实际挖深 7.5m 。自然地面绝对标高 +6.73～+7.48 米，支撑设在 +5.00m 处。实际桩顶标高为 4.65m ，嵌入圈梁 5cm 。圈梁顶上部至地面砌砖。结构外侧 地面附加荷载 q 取 20kPa ，计算时以 J68 孔为例。 2.3.1 土层分布（如表 2.5 所示）

表 2.5 BC 段土层分布

层号 岩土名称

厚度（m ） ①-1 杂填土

1.90 ①-2a 淤泥、淤泥质填土

2.10 ②-2 淤泥质粉质粘土

9.70 ②-3

粉质粘土、淤泥质粉质粘土

4.30

②-4

粉质粘土、淤泥质粉质粘土夹粉土、

粉砂

3.10

2.3.2 土层侧向土压力计算 2.3.2.1 主动土压力计算 p a (1 1)=20 × 0.589-23.020=-11.24(kPa)

12

p a(1 2)=(20+18 ×1.9) ×0.589-23.020=8.90(kPa)

p a(2 1)=(20+18 ×1.9) ×0.668-26.145=10.06(kPa)

p a(2 2)= (20+18 × 1.9+17.2 ×2.1) ×0.668-26.145=34.19(kPa)

p a(3 1)= (20+18 × 1.9+17.2 ×2.1) ×0.520-18.746=28.22(kPa)

p a(3 2)= (20+18 × 1.9+17.2 ×2.1+17.5 ×3.5) ×0.520-18.746=60.07 (kPa)

p a(4 1)= p a (4 2)= p a (3 2)= 60.07(kPa)

p a(5 1)= p a (5 2) = （151.57）×0.457-17.685=51.58 (kPa)

p a(6 1)= p a (6 2) = （151.57）×0.427-14.627=50.09(kPa)

2.3.2.2 被动土压力计算

p p(4 1)=0 ×1.922+36.062=36.06 (kPa)

p p(4 2)=(0+17.5 ×6.2) × 1.922+36.062=244.60(kPa)

p p(5 1)=(0+17.5 ×6.2) × 2.190+38.776=276.39(kPa)

p p(5 2)=(0+17.5 ×6.2+18×4.3) ×2.190+38.776=445.90(kPa)

p p(6 1)=( 0+17.5 × 6.2+18× 4.3) × 2.344+32.294=468.04(kPa)

p p(6 2)=( 0+17.5 × 6.2+18× 4.3+18×3.1) × 2.344+32.294=598.84(kPa)

2.3.2.3 净土压力计算（基坑地面以下）

p o(4 1)=36.06-60.07=-24.01(kPa)

p o(4 2)=244.60-60.07=184.53(kPa)

p o(5 1)=276.39-51.58=224.86(kPa)

p o(5 2)=445.90-51.58=394.32(kPa)

p o(6 1)=468.04-50.09=417.95 (kPa)

p o(6 2)=598.84-50.09=548.75 (kPa)

2.3.3 土压力强度零点位置计算

假设近似零弯点距基坑地面距离为hcl ，根据关系式列出方程得

17.5 ×hcl ×1.922+36.06=60.07

解之得hcl=0.71m

2.3.4 土压力对弯矩零点的总力矩

基坑开挖深度为7.5m时，基坑侧壁受到的土压力如示意图 2.3 所示：

第二章基坑支护结构设计计算书

图2.3 BC 段土压力分布图

参照图2.3 土压力计算示意图，求得土压力对弯矩零点的总力矩为：Ma= -11.24/2 ×1.06(0.71+3.5+2.1+0.84+2/3 ×1.06 ）+8.9 ×0.84/2 ×(0.71+3.5+2.1+0.84/3 ）+10.06 ×2.1 ×(0.71+3.5+2.1/2)+(34.19-10.06) ×

2.1/2 ×(0.71+

3.5+2.1/3)+28.22 ×3.5 ×(0.71+3.5/2)+(60.07-28.22) ×3.5/2

×(0.71+3.5/3)+24.01 ×0.71/2 ×0.71 ×2/3=-46.80+24.63+ 111.12+

47.55+242.97+137.11+4.03=520.61 kN m/m

2.3.5 支撑轴力计算：

主动土压力对零点弯矩经计算为：

∑M

a=520.61( kN m/m)

由∑M D=0 得：

R=520.61/(7.5+0.71-2.0)=91.18(kN/m)

2.3.6 桩长计算：

设桩端进入②-3 层顶面以下x 米处，由∑M=0 得：

1.2 ×［-11.24/2 ×1.06 (9.7+x+

2.1+0.84+2/3 ×1.06)+8.9 ×0.84/2 ×(9.7+x+2.1+0.84/3)+10.06 ×2.1 ×(9.7+x+2.1/2)+(34.19-10.06) ×2.1/2 ×

14

(9.7+x+2.1/3)+28.22 × 3.5 ×(6.2+x+3.5/2)+(60.07-28.22) × 3.5/2 ×

(6.2+x+3.5/3) ］=91.18 ×(5+6.2+x) + 184.53 × 5.49/2 ×(5.49/3+x)+224.86

×x×(x/2)+(394.32-224.86) ×(x/4.3) ×(x/2) ×(x/3) -24.01 ×0.71/2 ×

(0.71 ×2/3+5.49+x)

整理得：

6.568x 3+112.43x2+208.08x-1829.67=0

盛金公式A=b^2－3ac；

B=bc－9ad；

C=c^2－3bd，

总判别式：

Δ=B^2－4AC<0, X1=( －b －2A^(1/2)cos( θ/3))/(3a), 其中θ

=arccosT ，T= (2Ab－3aB)/(2A^(3/2)) ，(A>0，－1

解之得：x=3.018m

取桩长H=7.5+6.2+3=16.7m，施工后实际桩长15.65m。经电算验算，满足要求。

2.3.7 最大弯矩计算：

2.2.7.1 R-P 0 间最大弯矩，M max1计算：

设剪力Q=0点位于第②-2 层顶面以下x 米处，此点处主动土压力为

p a = (20+18 ×1.9+17.2 ×2.1+17.5 ×X)×0.520-18.746 (kPa)

则有：

E合1=-11.24/2 ×1.06+0.84/2 ×8.9+（10.06+34.19 ）× 2.1/2=44.24 kN/m

E合2=( p a +28.22) ×X/2 kN/m

E合1 + E 合2 =91.18kN/m 即

91.18=44.24+( E A +28.22) ×X/2

整理得：

4.55x 2+28.22x-46.94=0

解得：x=1.36m

X=1.36 m（深5.36m）处主动土压力为：

p a=(20+18× 1.9+17.2 ×2.1+17.5 × 1.36) ×0.520-18.746=40.60(kPa)

最大弯矩:

第二章基坑支护结构设计计算书

M max1=91.18 ×(1.5+1.36)+11.24/2 ×1.06 ×(2/3 × 1.06+0.84+2.1+1.36)-8.9

×0.84/2 ×(0.84/3+2.1+1.36)-10.06 × 2.1 ×(2.1/2+1.36)-(34.19-10.06)

× 2.1/2 ×(2.1/3+1.36)-28.22 × 1.36 × 1.36/2-(40.60-28.22) × 1.36/2 ×

1.36/3=151.45(KN ?m/m)

2.3.7.2 P 0 以下最大弯矩，M max2计算：

E合1=-11.24/2 ×1.06+0.84/2 ×8.9+（10.06+34.19 ）×2.1/2+（28.22+60.07 ）

× 3.5/2=198.75 kN/m

设剪力Q=0点位于土压力强度零点以下x 米处，此处净土压力：

P o=X/5.49 ×184.53 kPa

则有: 198.75=91.18+ (X/5.49 ×184.53) ×X/2-24.01 ×0.71/2

整理得：

16.806x 2-116.094=0

解得：x=2.63m

M max2=91.18 ×(5+0.71+2.63)+11.24/2 × 1.06(2/3 × 1.06+6.44+0.71+2.63)+2.63/5.49

×184.53× 2.63/2 × 2.63/3-8.9 ×0.84/2 ×(0.84/3+2.1+3.5+0.71+2.63)-10.06 × 2.1 ×

(2.1/2+3.5+0.71+2.63)-(34.19-10.06) × 2.1/2 ×(2.1/3+3.5+0.71+2.63)-28.22 × 3.5

×(3.5/2+0.71+2.63)-(60.07-28.22) × 3.5/2 ×(3.5/3+0.71+2.63)-24.01 ×0.71/2 ×

(0.71 ×2/3+2.63)=-247.73(KN ?m/m)

2.3.8 拆撑计算

本工程拟建一层地下室，混凝土垫层200mm，地下室负 1 层底板中心线位于地面下7.1m处，底板厚400mm，负1 层顶板中心线位于建筑±0.00 处，厚500mm。

拆撑时，支护桩悬臂位于位于地面下 6.9m处。

M=-11.24/2 × 1.06 （ 2.9+2.1+0.84+2/3 × 1.06 ）+8.9 ×0.84/2 ×

(2.9+2.1+0.84/3 ）+10.06 × 2.1 ×(2.9+2.1/2)+(34.19-10.06) × 2.1/2 ×

(2.9+2.1/3)+ 28.22 ×2.9 × 2.9/2+26.39 ×2.9/2 × 2.9/3=311.05 (KN ?m/m)

2.3.9 配筋计算

按《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)第4.1.11 条

2

S in t Sin

3 sin3

M f cm r f y A s r s

3

1 2

0.7 5b (1 0.75b )0.5 0.625b

b f y A / f A

2

1 .25

s cm t

2，主筋14Φ22钢筋，取桩径Φ700，桩心距900，取砼强度C30，f c=14.3N/mm

16

2

均匀布置， f y =210N/mm ，保护层厚度 35mm 。

2

As=14 380.1=5321mm

b= f A y s

f A

c

2

)=0.203

=210 5321/(14.3 3.14 350

=1+0.75 0.203-[(1+0.75 0.203)

2-0.5-0.625

0.203] 1/2=0.315

t=1.25-2 =0.620

sin

=0.8358

sin

t

=0.9298

3

+210 315 5321 (0.9298+0.8358)/

[M]=2/3 14.3 (350 0.8358)

=436.57 kN · m >1.25 1.0 0.9 311.05=427.69

满足要求！

2

)=13.8 ‰ >

配筋率 =A s /A=5321/(350 min =4‰ ，满足设计要求！

2.3.10 抗隆起验算

注：安全系数取自《建筑基坑工程技术规范》 YB 9258-97( 冶金部 ):

K s

D N q

c N c H

D

q

2

o tan

N q

tan 45

e

2

N c N q

1

1

tan

2

22.912

3.142tan 22.912

N q

tan

45

e

8.583

2

N c

8.583 1

1

tan 22.912

17.942

K s

18.997 8.086 8.583 12.032 17.942

18.701

7.500 8.086

20.000

K s = 4.926 >= 1.1,

满足规范要求。

2.3.11 抗管涌验算

抗管涌稳定安全系数 (K >= 1.5):

1.5 0 h

'

w

h

'

2D

'

式中 γ0——— 侧壁重要性系数 ;

γ' ——— 土的有效重度 (kN/m 3 ); γw ——— 地下水重度 (kN/m 3);

第二章基坑支护结构设计计算书

h' ———地下水位至基坑底的距离(m);

D———桩(墙) 入土深度(m);

K = 3.083 >= 1.5, 满足规范要求。

2.4 CD 段支护结构设计计算

该段为基坑东侧，建筑±0.00 相当于绝对标高+7.00m，该断面标高为+6.60m，实际挖深 6.6m。自然地面绝对标高+5.99～+6.72 米，支撑设在+5.00m 处。实际桩顶标高为 4.65m，嵌入圈梁5cm。圈梁顶上部至地面砌砖。结构外侧地面附加荷载q取20kPa，计算时以J64 孔为例。

2.4.1 土层分布（如表 2.6 所示）

表2.6 ABC 段土层分布

层号岩土名称厚度（m）

①-1 杂填土0.60

②-1 粉质粘土、粘土0.70

②-2 淤泥质粉质粘土 2.80

②-2a 粉质粘土与粉土互层0.90

②-2 淤泥质粉质粘土8.30

②-3 粉质粘土、淤泥质粉质粘土 6.40

2.4.2 土层侧向土压力计算

2.4.2.1 主动土压力计算

p a(1 1)=20 ×0.589-23.020=-11.24(kPa)

p a(1 2)=(20+18 ×0.6) ×0.589-23.020=-4.88(kPa)

p a(2 1)=(20+18 ×0.6) ×0.672-26.568=-5.87(kPa)

p a(2 2)=(20+18 ×0.6+18.4 ×0.7) ×0.672-26.568=2.78 (kPa)

p a(3 1)=(20+18 ×0.6+18.4 ×0.7) ×0.520-18.746=3.97(kPa)

p a(3 2)=(20+18 ×0.6+18.4 ×0.7+17.5 ×2.8) ×0.520-18.746=29.45(kPa)

p a(4 1)=(20+18 ×0.6+18.4 ×0.7+17.5 ×2.8) ×0.427-14.758=24.82(kPa)

p a(4 2)=(92.68+18.5 ×0.9) ×0.427-14.758=31.93(kPa)

p a(5 1)=(92.68+18.5 ×0.9) ×0.520-18.746=38.11(kPa)

p a(5 2)=(92.68+18.5 ×0.9+17.5 ×1.6) ×0.520-18.746=52.67(kPa)

p a(6 1)=p a(6 2)=p a(5 2)= 52.67(kPa)

p a(7 1)=p a(7 2)=(137.33) ×0.457-17.685=45.07(kPa)

2.4.2.2 被动土压力计算

18