深基坑开挖及支护施工方案

宿城区镇村生活污水治理PPP项目

污水处理站

基

坑

开

挖

及

支

护

施

工

方

案

编制：

审核：

批准：

北京久安建设投资集团有限公司

2018年4月24日

目录

第一章编制依据 (3)

第二章工程概况 (3)

第三章基坑支护结构设计 (3)

第四章基坑支护结构的主要技术参数及技术要求 (5)

4.1 机械计划 (5)

4.1 钢板桩 (5)

第五章钢板桩支护施工 (6)

5.1 钢板桩支护施工流程 (6)

5.2 钢板桩的吊运及堆放 (7)

5.3 钢板桩的打设 (7)

5.4 基坑土方开挖 (8)

5.5 基坑排水降水措施 (9)

5.6 拔桩 (9)

第六章基坑监测 (9)

6.1 本基坑监测项目 (9)

6.2 监测点的位置及数量 (9)

6.3 监测与测试的控制指标 (9)

6.4 监测要求 (10)

6.5 监测周期 (10)

第七章基坑验收 (10)

第八章施工注意事项及要求 (10)

第九章深基坑施工安全措施 (10)

第十章基坑工程钢板桩支护计算书 (12)

10.1 参数信息 (12)

10.2 主动土压力计算 (13)

10.3 基坑下的被动土压力计算 (16)

10.4 验算嵌固深度是否满足要求 (19)

10.5 结构计算 (19)

10.6 截面承载力计算 (22)

第十一章应急救援预案 (22)

11.1 成立基坑应急安全小组 (23)

11.2 基坑使用和维护要求 (23)

11.3 应急措施 (23)

11.5 注意基坑的时空效应 (24)

第一章编制依据

行业标准《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2014)；

行业标准《建筑基坑支护技术规程》(JGJ 120－2016)；

国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2015）；

施工图纸。

第二章工程概况

本项目为地下构筑物，处理站顶板面标高19.65m，底板面标高14.715m，由总图可知现场自然土面标高约为21.272，则开挖深度为6.557m；开挖平面尺寸在处理站结构尺寸的基础上每边加2m，即基坑长度11.2m，基坑宽度9.00m。因施工现场在农田里，无法采用大开挖的方式进行，该工程采用止水钢板加支撑体系进行土方开挖施工；周边采用管井降水控制地下水位；基坑底部采用直径50cm水泥含量15%的深层搅拌桩进行加固。

第三章基坑支护结构设计

由于基坑较深，结合现场实际情况和地质勘查报告不可采用自然放坡开挖，且考虑到开挖土体量较大，基坑必须采取支护措施，先支护、后开挖。拟采用拉森钢板桩作为基坑围护体系，H40型钢作为加固支撑体系，在长边方向的中心加入一根H40的型钢。本工程的拉森桩长15米，嵌入基坑底土体11.2m。基坑顶部采用管井降水和地表截水相结合，首先在基坑顶部适当位置用砌块砌筑排水沟，用以拦截地表水，并排出场外，外侧采用管井降水，设置在距离钢板1.5米处，每侧在中安放。基坑底部沿支护桩侧用真空排水系统，用以排除基坑内积水，第四章基坑支护结构的主要技术参数及技术要求

4.1 钢板桩

(1) 材料要求

钢板桩选用15M拉森钢板桩，截面抵抗矩W=4460cm3；进场钢板桩需进行外观检验及桩身缺陷矫正。

(2) 打桩作业要求

宜选择对周围影响较小的振动锤施打；为保证板桩的垂直度，选用屏风式打入法；为保证转角处闭合可通过轴线或板桩块数来调整。

(3) 拔桩作业要求

宜选用振动锤进行拔桩；为防止拔桩后地面沉降及对其它构筑物的影响，应及时回填。

第五章钢板桩支护施工

5.1 钢板桩支护施工流程

钢板桩的打设虽然在基坑开挖前已完成，但整个板桩支护结构需要等地下结构施工和回填完成后，在许可的条件下将板桩拔除才算完全结束。因此，对于钢板桩的施工应考虑打设、挖土、地下结构施工、回填、板桩的拔除。

施工顺序：测量放线→打钢板桩、支撑结构→土方开挖至基坑底设计标高→钢筋砼底板与导墙施工→外壁防水层施工、回填土方→拉森钢板桩拔除，如下示意图：

5.2 钢板桩吊运及堆放

装卸钢板桩宜采用两点吊。吊运时，每次起吊的钢板桩根数不宜过多，注意保护端头免受损伤。钢板桩应堆放在平坦而坚固的场地上，必要时对场地地基土进行压实处理。在堆放时要注意：

(1) 堆放的顺序、位置、方向和平面布置等应考虑到以后的施工方便；

(2) 钢板桩要按型号（40A）、规格、长度（15m)、施工部位分别堆放，并在堆放处设置标牌说明；

(3) 钢板桩应分别堆放，每层堆放数量一般不超过15根，各层间要垫枕木，垫木间距一般为3～4m，且上、下层垫木应在同一垂直线上，堆放的总高度不宜超过2m。

5.3 钢板桩的打设

机械计划：施工机械采用1台SH350挖掘机，配合1台3500HP振动锤施工。GPS 定位仪 1台，水准仪一台。

(2) 钢板桩打设

单桩打入法以一块或两块钢板为一组，从一角开始逐块插打，直至工程结束，这种打入方法施工简便，可不停顿地打，桩机行走路线短，速度快。但单块打入易向一边倾斜，误差积累不易纠正，墙面平直度难控制。

① 先用挖掘机将钢板桩吊至插点处进行插桩，插桩时注意钢板桩之间的间隙，人工配合扶正，再轻轻加以锤击；

② 在打桩过程中，为保证钢板桩的垂直度，用两台经纬仪在两个方向加以控制；

③ 开始打设的一、二块钢板桩的位置和方向应确保精度，以便起到样板导向作用，故每打入1m应测量一次。

(3) 钢板桩的转角和封闭合拢。由于板桩墙的设计长度有时不是钢板桩标准宽度的整数倍，或板桩墙的轴线较复杂，或钢板桩打入时倾斜，这些都会给板桩墙

的最终封闭合拢带来困难，采用轴线修整法解决。轴线修整法通过对板桩墙闭合轴线设计长度和位置的调整，实现封闭合拢，封闭合拢处最好选在短边的角部。具体作法如下：

① 沿长边方向打至离转角桩约沿有8块钢板桩时暂时停止，量出至转角桩的总长度和增加的长度；

② 在短边方向也照上述办法进行；

③ 根据修正后的轴线沿短边方向继续向前插打，最后一块封闭合拢的钢板桩，设在短边方向从端部算起的第三块板桩的位置处。

5.4 基坑土方开挖

土方开挖选用2台斗容量1m3的挖机于基坑顶作业，较深部位的掘土换用1台长臂挖机施工；基槽开挖至坑底，并预留人工清理土层厚度约15cm。土方开挖完成后，应立即排除积水，平整填实后及时浇筑砼垫层进行固化保护。

5.5 基坑排水降水措施

根据地勘资料，本场地地下水位较浅，现场局部开挖施工过程中可见有地下水涌出，因此基坑开挖前与开挖过程中，需采取相应排水降水措施，以确保基坑施工的安全。在基坑开挖前，沿开挖边线外布置轻型井点降水。

在基坑顶部适当位置用砌块砌筑排水沟，用以拦截地表水，并排出场外；基坑底部沿支护桩侧用砌块砌筑临时排水沟，基坑底部各拐角点设置集水井，用以排除基坑内积水。基坑顶与基坑内的排水沟和集水井的布置以不影响基坑钢板桩支护及后续施工布置。

5.6 拔桩

5.6.1 拔桩顺序

对于封闭式钢板桩墙，拔桩的开始点离开桩角5根以上，必要时还可间隔拔除。拔桩要点：

(1) 拢桩时，可先用振动锤将板桩锁口振活以减小土的阻力，然后边振边拢。对

较难拔出的板桩可先用柴油锤将桩振打下100～300mm，再与振动锤交替振打、振拔。为及时回填拔桩后的土孔，在把板桩拔至此基础底板略高时（如500mm）暂停引拔，用振动锤振动几分钟，尽量让土孔填实一部分；

(2) 挖掘机应控制振动锤的起动而逐渐加荷，起吊力一般略小于减振器弹簧的压缩极限；

(3) 对引拔阻力较大的钢板桩，采用间歇振动的方法，每次振动15min，振动锤连续工作不超过1.5h。

5.6.2 桩孔处理

钢板桩拔除后留下的土孔应及时回填处理，特别是周围有建筑物、构筑物或地下管线的场合，尤其应注意及时回填，否则往往会引起周围土体位移及沉降，并由此造成临近建筑物等的破坏。

第六章基坑监测

6.1 本基坑监测项目

包括支护结构的水平位移、周围地下管线的变形、地下水位、桩内力、支撑轴力、土体分层位移等。

6.2 监测点的位置及数量

(1) 在基坑顶部各转角处应设置沉降、倾斜及水平位移观测点；

(2) 地下水位的观测宜在基坑四周设四个观测井。

(4) 基坑底部回弹及隆起观测视现场情况确定。

6.3 监测与测试的控制指标

(1) 支护桩顶水平位移累计不大于30mm，位移速率不大于3mm/d。

(2) 桩身、立柱的应力值不大于设计值的80%；

(3) 周围道路及管线水平位移总量不大于30mm；

(4) 地下水位应低于设计指标。

6.4 监测要求

(1) 在支护结构施工完后精确测定初始值。

(2) 施工中应加强对测试点及测试设备的保护，防止损坏；

(3) 应采取有效措施保证测试基准点的可靠性及测试设备的完好，以确保测试数据的准确性。

(4) 应及时向设计人员提供监测数据及最终测试评价成果，以便进行分析及采取相应的防范措施。

6.5 监测周期

从基坑土方开挖至基坑回填土。在围护施工时，正常情况下，临近监测对象每2天观测1次，当日变化量或累计变化量超警戒值时，监测频率适当加密，每天观测1次。特殊情况如监测数据有异常或突变，变化速率偏大等，适当加密监测频率，直至跟踪监测。在地下结构施工阶段，各监测项目观测频率为2～3次/周，支撑拆除阶段1次/天。

第七章基坑验收

基坑验收应采取分步验收法进行。每道工序完成经检查验收合格后方可进行下道工序的施工。验收应符合《建筑基坑支护技术规程》(JGJ 120－99)及相关验收规范的规定。

第八章施工注意事项及要求

8.1 基坑土方开挖应遵循分层、平衡、适时的原则。采用机械开挖时，坑底设计标高以上15cm由人工清除，不得超挖。开挖到位后，应及时施工垫层及底板混凝土，严禁基坑暴露时间过长。

8.2 做好基坑内的排水工作，雨季施工必须准备足够的抽排水设备。

8.3 支护板桩施工应采取有效措施控制好桩位、垂直度及保证转角处的闭合。

8.4 土方开挖期间，应采取有效的管理手段及可靠的保证措施防止挖土机械碰撞支护结构，基坑四周严禁堆土或堆载，地面施工荷载不超过15Kpa。

8.5 应作好可能发生事故的预防和抢险准备工作。施工时发现地质情况与钻

探资料相差较远，应立即会同业主、设计、监理等单位商量研究解决。

8.6 加强基坑监测，监测数据应及时通知有关人员。

第九章基坑施工安全措施

9.1 基坑施工过程中及时作好基坑口的临边围护，禁止高空抛物、严防坠落。

9.2 进入工地一定要戴硬质反光安全帽，操作工必须手戴防护手套，电工戴电工专用绝缘手套。

9.3 用机械开挖时，应设专人盯测，以防坑底和坑侧超挖。坑底的控制标高应比设计标高提高15－30厘米，坑壁的控制线应比设计标线提高10－15厘米或先打桩后挖土，机械挖完后，再用人工清坑。

9.4 基坑开挖到设计标高后，一定要将支护桩根部的淤泥清挖，否则会造成支护桩倒塌。

9.5 基坑底面不能暴露时间过长。基坑开挖中间间歇间过长，变形会随着时间不断增加。这种情况下，应考虑增加支护结构的强度。

9.6 遇有粉、细砂层时，要采用恰当的排水方式，以防产生流砂造成基坑坍塌。

9.7 如果基坑开挖后，不能立即进行下一道工序施工时，可在基坑设计标高之上，预留0.15-0.3m厚的一层土不挖，待下一工序开始前，再用人工开挖至槽底的设计标高。否则在下雨时，基坑会浸水，土质变软。

9.8 验收合格方可进行作业，未经验收或验收不合格不准作下一道工序作业。

9.10 打拔钢板桩安全操作规程

(1) 挖掘机或震锤工作时发现异常，应立即停车检查。

(2) 挖掘机作业点地面应平坦，地面不平应垫平，防止翻车事故。若地面松软，支承脚底部应铺垫板。

(3) 吊桩时要用专用的钢丝绳和锁扣扣紧桩身，并轻起轻放。打拔桩前要检查震锤是否夹紧，防止应震锤未夹紧损坏钢板装或造成事故。

(4) 不得在架空输电线下面打拔桩。在高压线附近工作，挖掘机臂端应离开高压

线2ｍ以上。

(5) 作业范围内严禁站人，以防各种突发事件造成事故。

(6) 打拔桩严禁超负荷作业，不准超力矩，仰角也不得超过限度，以防“翻

车”“折臂”事故。

(7) 不得在风力超过6级及大雨、雪、雾等恶劣天气下作业；台风来临，现场挖

掘机应收臂停放，材料及其它设施采取遮盖、压紧等措施。

(8) 严禁非司机作业。回转操作要平稳地接触回转离合器，尽量减少钢板装的摆

动，起吊时应先鸣笛示警，要稳妥操作。

(9) 要统一信号，专人指挥，夜间作业，必须有良好的照明。

第十章基坑工程钢板桩支护计算书：（悬臂支护结构设计计算书）

计算依据：

1、《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012

2、《建筑施工计算手册》江正荣编著

3、《实用土木工程手册》第三版杨文渊编著

4、《施工现场设施安全设计计算手册》谢建民编著

5、《土力学与地基基础》

一、参数信息

1、基本参数

支护桩材料钢桩支护桩间距b a(m) 0.001

支护桩嵌入土深度l d(m) 10.5 基坑开挖深度h(m) 4.5

基坑外侧水位深度h a(m) 11 基坑内侧水位深度h p(m) 3.5

3.5

支护桩在坑底处的水平位移量υ(mm)12 承压水含水层顶面至坑底的土层厚度

D(m)

4

承压水含水层顶面的压力水头高度

h w(m)

2、土层参数

土层类型土厚度h(m) 土重度γ(kN/m3) 粘聚力c(kPa) 内摩擦角φ(°)

饱和土重度

γsat(kN/m3)

水土分算填土 2.5 19 10 12 20 否

粉土 1.5 18 18 18 22 是

粉土 4 19 18 22 22 是

粘性土 5 19 22 22 23

粉土 5 19 18 18 22

淤泥质二 5 16 11 11 20

3、荷载参数

类型荷载q(kpa)

距支护边缘的水平

距离a(m) 垂直基坑边的分布

宽度b(m)

平行基坑边的分布

长度l(m)

作用深度d(m)

满布荷载 2 / / / / 条形局部荷载 2.5 4 4 / 0 矩形局部荷载 3 5 5 6 2

4、计算系数

结构重要性系数γ0 1 综合分项系数γF 1.25 嵌固稳定安全系数K e 1.2 圆弧滑动稳定安全系数K s 1.3 突涌稳定安全系数K h 1.1

二、土压力计算

土压力分布示意图

附加荷载布置图1、主动土压力计算

1）主动土压力系数

K a1=tan2(45°- φ1/2）= tan2(45-12/2)=0.656；K a2=tan2(45°- φ2/2）= tan2(45-18/2)=0.528；K a3=tan2(45°- φ3/2）= tan2(45-22/2)=0.455；

K a4=tan2(45°- φ4/2）= tan2(45-22/2)=0.455；

K a5=tan2(45°- φ5/2）= tan2(45-22/2)=0.455；

K a6=tan2(45°- φ6/2）= tan2(45-22/2)=0.455；

K a7=tan2(45°- φ7/2）= tan2(45-18/2)=0.528；

2）土压力、地下水产生的水平荷载

第1层土：0-2.5m

H1'=[∑γ0h0+∑q1]/γi=[0+2]/19=0.105m

P ak1上=γ1H1'K a1-2c1K a10.5=19×0.105×0.656-2×10×0.6560.5=-14.89kN/m2

P ak1下=γ1(h1+H1')K a1-2c1K a10.5=19×(2.5+0.105)×0.656-2×10×0.6560.5=16.27kN/m2 第2层土：2.5-4m

H2'=[∑γ1h1+∑q1]/γi=[47.5+2]/18=2.75m

P ak2上=γ2H2'K a2-2c2K a20.5=18×2.75×0.528-2×18×0.5280.5=-0.023kN/m2

P ak2下=γ2(h2+H2')K a2-2c2K a20.5=18×(1.5+2.75)×0.528-2×18×0.5280.5=14.233kN/m2 第3层土：4-7m

H3'=[∑γ2h2+∑q1+∑q1b1/(b1+2a1)]/γi=[74.5+2+0.833]/19=4.07m

P ak3上=γ3H3'K a3-2c3K a30.5=19×4.07×0.455-2×18×0.4550.5=10.902kN/m2

P ak3下=γ3(h3+H3')K a3-2c3K a30.5=19×(3+4.07)×0.455-2×18×0.4550.5=36.837kN/m2 第4层土：7-8m

H4'=[∑γ3h3+∑q1+∑q1b1/(b1+2a1)+∑q1b1l1/((b1+2a1)(l1+2a1)]/γi=[131.5+2+0.833+0.37 5]/19=7.09m

P ak4上=γ4H4'K a4-2c4K a40.5=19×7.09×0.455-2×18×0.4550.5=37.01kN/m2

P ak4下=γ4(h4+H4')K a4-2c4K a40.5=19×(1+7.09)×0.455-2×18×0.4550.5=45.655kN/m2 第5层土：8-11m

H5'=[∑γ4h4+∑q1+∑q1b1/(b1+2a1)+∑q1b1l1/((b1+2a1)(l1+2a1)]/γi=[150.5+2+0.833+0.37

5]/19=8.09m

P ak5上=γ5H5'K a5-2c5K a50.5=19×8.09×0.455-2×22×0.4550.5=40.258kN/m2

P ak5下=γ5(h5+H5')K a5-2c5K a50.5=19×(3+8.09)×0.455-2×22×0.4550.5=66.193kN/m2 第6层土：11-13m

H6'=[∑γ5h5+∑q1+∑q1b1/(b1+2a1)+∑q1b1l1/((b1+2a1)(l1+2a1)]/γsati=[207.5+2+0.833+0.3 75]/23=9.161m

P ak6上=[γsat6H6'-γw(∑h5-h a)]K a6-2c6K a60.5+γw(∑h5-h a)=[23×9.161-10×(11-11)]×0.455-2×22×0.4550.5+10×(11-11)=66.19kN/m2

P ak6下=[γsat6(H6'+h6)-γw(∑h5-h a)]K a6-2c6K a60.5+γw(∑h5-h a)=[23×(9.161+2)-10×(13-11)]×0.45 5-2×22×0.4550.5+10×(13-11)=98.02kN/m2

第7层土：13-15m

H7'=[∑γ6h6+∑q1+∑q1b1/(b1+2a1)+∑q1b1l1/((b1+2a1)(l1+2a1)]/γsati=[253.5+2+0.833+0.3 75]/22=11.669m

P ak7上=[γsat7H7'-γw(∑h6-h a)]K a7-2c7K a70.5+γw(∑h6-h a)=[22×11.669-10×(13-11)]×0.528-2×18×0.5280.5+10×(13-11)=118.828kN/m2

P ak7下=[γsat7(H7'+h7)-γw(∑h6-h a)]K a7-2c7K a70.5+γw(∑h6-h a)=[22×(11.669+2)-10×(15-11)]×0.5 28-2×18×0.5280.5+10×(15-11)=151.5kN/m2

3）水平荷载

临界深度：Z0=P ak1下h1/(P ak1上+ P ak1下)=16.27×2.5/(14.89+16.27)=1.305m；

第1层土

E ak1=0.5P ak1下Z0b a=0.5×16.27×1.305×0.001=0.011kN；

a a1=Z0/3+∑h2=1.305/3+12.5=12.935m；

第2层土

E ak2=h2(P a2上+P a2下)b a/2=1.5×(-0.023+14.233)×0.001/2=0.011kN；

a a2=h2(2P a2上+P a2下)/(3P a2上+3P a2 )+∑h3=1.5×(2×-0.023+14.233)/(3×-0.023+3×14.233)+11=11.499m；

下

第3层土

E ak3=h3(P a3上+P a3下)b a/2=3×(10.902+36.837)×0.001/2=0.072kN；

a a3=h3(2P a3上+P a3下)/(3P a3上+3P a3

)+∑h4=3×(2×10.902+36.837)/(3×10.902+3×36.837)+8=9.228m；

下

第4层土

E ak4=h4(P a4上+P a4下)b a/2=1×(37.01+45.655)×0.001/2=0.041kN；

a a4=h4(2P a4上+P a4下)/(3P a4上+3P a4

)+∑h5=1×(2×37.01+45.655)/(3×37.01+3×45.655)+7=7.483m；

下

第5层土

E ak5=h5(P a5上+P a5下)b a/2=3×(40.258+66.193)×0.001/2=0.16kN；

a a5=h5(2P a5上+P a5下)/(3P a5上+3P a5

)+∑h6=3×(2×40.258+66.193)/(3×40.258+3×66.193)+4=5.378m；

下

第6层土

E ak6=h6(P a6上+P a6下)b a/2=2×(66.19+98.02)×0.001/2=0.164kN；

a a6=h6(2P a6上+P a6下)/(3P a6上+3P a6

)+∑h7=2×(2×66.19+98.02)/(3×66.19+3×98.02)+2=2.935m；

下

第7层土

E ak7=h7(P a7上+P a7下)b a/2=2×(118.828+151.5)×0.001/2=0.27kN；

a a7=h7(2P a7上+P a7下)/(3P a7上+3P a7

)=2×(2×118.828+151.5)/(3×118.828+3×151.5)=0.96m；

下

土压力合力：

E ak=ΣE aki=0.011+0.011+0.072+0.041+0.16+0.164+0.27=0.729kN；

合力作用点：

a a=

Σ(a ai E aki)/E ak=(12.935×0.011+11.499×0.011+9.228×0.072+7.483×0.041+5.378×0.16+

2.935×0.164+0.96×0.27)/0.729=

3.897m；

2、被动土压力计算

1）被动土压力系数

K p1=tan2(45°+ φ1/2）= tan2(45+22/2)=2.198；

K p2=tan2(45°+ φ2/2）= tan2(45+22/2)=2.198；

K p3=tan2(45°+ φ3/2）= tan2(45+18/2)=1.894；

2）土压力、地下水产生的水平荷载

第1层土：4.5-8m

H1'=[∑γ0h0]/γi=[0]/19=0m

P pk1上=γ1H1'K p1+2c1K p10.5=19×0×2.198+2×18×2.1980.5=53.372kN/m2

P pk1下=γ1(h1+H1')K p1+2c1K p10.5=19×(3.5+0)×2.198+2×18×2.1980.5=199.539kN/m2 第2层土：8-13m

H2'=[∑γ1h1]/γsati=[66.5]/23=2.891m

P pk2上=[γsat2H2'-γw(∑h1-h p)]K p2+2c2K p20.5+γw(∑h1-h p)=[23×2.891-10×(3.5-3.5)]×2.198+2×2 2×2.1980.5+10×(3.5-3.5)=211.384kN/m2

P pk2下=[γsat2(H2'+h2)-γw(∑h1-h p)]K p2+2c2K p20.5+γw(∑h1-h p)=[23×(2.891+5)-10×(8.5-3.5)]×2. 198+2×22×2.1980.5+10×(8.5-3.5)=404.254kN/m2

第3层土：13-15m

H3'=[∑γ2h2]/γsati=[181.5]/22=8.25m

P pk3上=[γsat3H3'-γw(∑h2-h p)]K p3+2c3K p30.5+γw(∑h2-h p)=[22×8.25-10×(8.5-3.5)]×1.894+2×18×1.8940.5+10×(8.5-3.5)=348.605kN/m2

P pk3下=[γsat3(H3'+h3)-γw(∑h2-h p)]K p3+2c3K p30.5+γw(∑h2-h p)=[22×(8.25+2)-10×(10.5-3.5)]×1. 894+2×18×1.8940.5+10×(10.5-3.5)=414.061kN/m2

3）水平荷载

第1层土

E pk1=b a h1(P p1上+P p1下)/2=0.001×3.5×(53.372+199.539)/2=0.443kN；

a p1=h1(2P p1上+P p1下)/(3P p1上+3P p1 )+∑h2=3.5×(2×53.372+199.539)/(3×53.372+3×199.539)+7=8.413m；

下

第2层土

E pk2=b a h2(P p2上+P p2下)/2=0.001×5×(211.384+404.254)/2=1.539kN；

a p2=h2(2P p2上+P p2下)/(3P p2上+3P p2

)+∑h3=5×(2×211.384+404.254)/(3×211.384+3×404.254)+2=4.239m；

下

第3层土

E pk3=b a h3(P p3上+P p3下)/2=0.001×2×(348.605+414.061)/2=0.763kN；

a p3=h3(2P p3上+P p3下)/(3P p3上+3P p3

)=2×(2×348.605+414.061)/(3×348.605+3×414.061)=0.971m；

下

土压力合力：

E pk=ΣE pki=0.443+1.539+0.763=2.745kN；

合力作用点：

a p= Σ(a pi E pki)/E pk=(8.413×0.443+4.239×1.539+0.971×0.763)/2.745=4.004m；

3、基坑内侧土反力计算

1）主动土压力系数

K a1=tan2(45°-φ1/2）= tan2(45-22/2)=0.455；

K a2=tan2(45°-φ2/2）= tan2(45-22/2)=0.455；

K a3=tan2(45°-φ3/2）= tan2(45-18/2)=0.528；

2）土压力、地下水产生的水平荷载

第1层土：4.5-8m

H1'=[∑γ0h0]/γi=[0]/19=0m

P sk1上=(0.2φ12-φ1+c1)∑h0(1-∑h0/l d)υ/υb+γ1H1'K a1=(0.2×222-22+18)×0×(1-0/10.5)×0.012/0.0 12+19×0×0.455=0kN/m2

P sk1下=(0.2φ12-φ1+c1)∑h1(1-∑h1/l d)υ/υb+γ1(h1+H1')K a1=(0.2×222-22+18)×3.5×(1-3.5/10.5)×0.012/0.012+19×(0+3.5)×0.455=246.791kN/m2

第2层土：8-13m

H2'=[∑γ1h1]/γsati=[66.5]/23=2.891m

P sk2上=(0.2φ22-φ2+c2)∑h1(1-∑h1/l d)υ/υb+[γsat2H2'-γw(∑h1-h p)]K p2+γw(∑h1-h p)=(0.2×222-22+ 22)×3.5×(1-3.5/10.5)×12/12+[23×2.891-10×(3.5-3.5)]×0.455+10×(3.5-3.5)=256.121k N/m2

P sk2下=(0.2φ22-φ2+c2)∑h2(1-∑h2/l d)υ/υb+[γsat2(H2'+h2)-γw(∑h2-h p)]K p2+γw(∑h2-h p)=(0.2×222 -22+22)×8.5×(1-8.5/10.5)×12/12+[23×(2.891+5)-10×(8.5-3.5)]×0.455+10×(8.5-3.5)= 266.553kN/m2

第3层土：13-15m

H3'=[∑γ2h2]/γsati=[181.5]/22=8.25m

P sk3上=(0.2φ32-φ3+c3)∑h2(1-∑h2/l d)υ/υb+[γsat3H3'-γw(∑h2-h p)]K p3+γw(∑h2-h p)=(0.2×182-18+ 18)×8.5×(1-8.5/10.5)×12/12+[22×8.25-10×(8.5-3.5)]×0.528+10×(8.5-3.5)=224.346k N/m2

P sk3下=(0.2φ32-φ3+c3)∑h3(1-∑h3/l d)υ/υb+[γsat3(H3'+h3)-γw(∑h3-h p)]K p3+γw(∑h3-h p)=(0.2×182 -18+18)×10.5×(1-10.5/10.5)×12/12+[22×(8.25+2)-10×(10.5-3.5)]×0.528+10×(10.5-3.

5)=152.104kN/m2

3）水平荷载

第1层土

P sk1=b0h1(P s1上+P s1下)/2=0.001×3.5×(0+246.791)/2=0.432kN；

a s1=h1(2P s1上+P s1下)/(3P s1上+3P s1 )+∑h2=3.5×(2×0+246.791)/(3×0+3×246.791)+7=8.167m；

下

第2层土

P sk2=b0h2(P s2上+P s2下)/2=0.001×5×(256.121+266.553)/2=1.307kN；

a s2=h2(2P s2上+P s2下)/(3P s2上+3P s2

)+∑h3=5×(2×256.121+266.553)/(3×256.121+3×266.553)+2=4.483m；

下

第3层土

P sk3=b0h3(P s3上+P s3下)/2=0.001×2×(224.346+152.104)/2=0.376kN；

a s3=h3(2P s3上+P s3下)/(3P s3上+3P s3 )=2×(2×224.346+152.104)/(3×224.346+3×152.104)=1.064m；

下

土压力合力：

P pk=ΣP pki=0.432+1.307+0.376=2.115kN；

合力作用点：

a s= Σ(a si P ski)/P pk=(8.167×0.432+4.483×1.307+1.064×0.376)/2.115=4.628m；

P sk=2.115kN≤E p=2.745kN

满足要求！

三、稳定性验算

1、嵌固稳定性验算

E pk a pl/(E ak a al)=2.745×4.004/(0.729×3.897)=3.869≥K e=1.2

满足要求！

2、整体滑动稳定性验算

圆弧滑动条分法示意图

K si=∑{c j l j+[(q j b j+ΔG j)cosθj-μj l j]tanφj}/∑(q j b j+ΔG j)sinθ

c j、φj──第j土条滑弧面处土的粘聚力(kPa)、内摩擦角(°)；