深基坑支护设计计算
深基坑支护结构的设计计算
深基坑支护结构的设计计算深基坑支护结构设计计算是指在进行深基坑施工时，为了保证基坑的稳定和安全，需要设计合理的支护结构来抵抗土压力和地下水力，并进行相应的计算与分析。
下面将从设计原则、支护结构类型、计算方法和实例分析等方面进行详细介绍。
设计原则：1.充分了解地质环境：通过钻孔、地质勘探等手段对周边地质环境进行充分了解，确定基坑边坡的稳定性和地下水情况等。
2.综合考虑安全和经济性：在满足基坑稳定要求的前提下，尽量优化支护结构的形式和尺寸，使其既能保证施工安全，又能降低成本。
3.遵循现场施工管理规范：根据施工组织方案和现场管理要求，进行支护结构设计，确保施工操作的可行性和安全性。
支护结构类型：常见的深基坑支护结构主要有以下几种类型：1.土方支撑法：包括开挖后土侧临时支护、钢支撑、混凝土支撑、钻孔锚杆支护等。
2.桩承台围护法：采用桩承台、连续墙等结构形式围护基坑。
3.地下连续墙法：采用成排的连续墙围护基坑，形成闭合空间。
4.排浆松土法：通过水平和垂直排浆井人工排除地下水，减小土体侧压力。
5.钢结构支护法：采用钢桩和钢板桩等结构形式围护基坑。
计算方法：1.土体侧压力计算：根据基坑周边土体的物理力学参数和基坑的几何形状，采用经验公式或数值模拟方法计算土体的侧压力。
2.支护结构稳定性计算：根据支护结构的形式和受力状况，进行结构的静力分析和稳定性校核，计算结构内力和变形等。
3.变形计算：根据支护结构的刚度和土体的变形特性，利用有限元分析方法或基于弹性平衡原理的计算方法，对基坑的变形进行计算。
实例分析：以一些深基坑工程为例，具体讲解支护结构设计计算的流程和方法。
1.地质环境调查：通过钻孔和地质勘探，了解地质层位、土壤性质、地下水位等信息。
2.施工组织方案：根据地质环境和工程要求，制定合理的施工组织方案，确定基坑开挖的顺序和方法。
3.土体侧压力计算：根据开挖的深度和基坑周围土体的物理力学参数，计算土体的侧压力，并确定开挖时的土压力分布。
深基坑支护设计计算书(钢板桩)
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[ 基本信息 ]
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规范与规程
工况 类型 开挖 加撑 开挖 加撑
深度 (m) 2.000 --5.500 ---
支锚 道号 --1.内撑 --2.内撑
内摩擦角 水下(度)
13.00 33.00
水土
合算 分算
计算方法 m,c,K 值
m法
4.68
m法
18.48
不排水抗剪 强度(kPa)
-----
----------------------------------------------------------------------
[ 支锚信息 ]
└每延米抗弯模量 W(cm3) └抗弯 f(Mpa) 有无冠梁 防水帷幕 放坡级数 超载个数 支护结构上的水平集中力
2200.00 215 无 无 0 1 0
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支锚道数
2
支锚 道号
1 2
支锚类型
内撑 内撑
水平间距 (m)
0.400 0.400
竖向间距 (m)
1.500 3.500
入射角 (°)
深基坑钢板桩支护计算..
深基坑钢板桩支护计算背景深基坑是指建筑物或其他工程建设需要在地下较深部位开挖出来的坑洞，通常深度在10米以上属于深基坑。
在基坑施工过程中，需要进行支护，以防止坑壁倒塌引发安全事故和工期延误。
其中，钢板桩是较为常用的支护方式之一。
本文将介绍深基坑钢板桩支护的设计计算方法，包括设计原则、计算方法、应力分析等内容。
设计原则安全性原则深基坑钢板桩支护的设计原则首先是安全，确保施工过程中人员和设备的安全，防止工地事故的发生。
稳定性原则支护结构必须保证足够的稳定性，使其在地基基础上承受荷载并保持稳定。
经济性原则在保证安全和稳定性的基础上，采用最小安全施工成本的方案。
设计计算方法先期调查在进行深基坑施工前，需要进行先期调查，包括调查地层、开挖深度、建筑物附近的地下管线及其他障碍物等。
在调查中应注意垂直于坑边的附加荷载，包括地震荷载和突然堵塞排水管道等荷载的影响。
应力分析深基坑钢板桩的应力分析是支护设计的关键。
设计时需要考虑不同地层的强度、受力面积和受力方式。
钢板桩的安装方式和间距、钢板桩的长度、在钢板桩之间加设钢筋网和混凝土墙等因素都对其应力分析产生影响。
在计算时应考虑地基的支持和作用面积的大小、坑深、失稳面及边缘效应等因素。
填土压力分析填土压力是深基坑中最常见的荷载，需要进行填土压力的计算和应对。
填土压力的计算方法可以根据“离散力计算法”和“连续位移计算法”两种方法进行。
两种方法在计算结果上略有不同，具体采用哪种方法需要根据具体情况来确定。
填土压力计算需要考虑多种因素，包括填土高度、填土的松散程度、土壤的压缩性、钢板桩的间距等。
稳定性分析深基坑钢板桩支护的稳定性是该设计的核心问题之一。
稳定性分析的方法主要包括计算和实验两种方法，计算方法主要有弹性计算和塑性计算两种方法，实验方法主要分为物理模型和数值模拟两种方法。
具体采用哪种方法需要根据实际情况和经济效益来决定。
最后总结深基坑的设计计算是建筑施工过程中非常重要的一部分，其中钢板桩的支护是常用的一种施工方式。
第三章基坑支护结构设计计算
第三章基坑支护结构设计计算3.1土压力计算为计算简便，土压力计算采用简化的兰肯主动土压力计算公式，即采用加权平均之后的内摩擦角、粘聚力值进行计算。
3.1.1加权平均值计算各层土的物理指标如下表所示：基坑开挖的深度为16.3m ，即到粉土夹粉砂层为止。
（1）土层加权平均重度为：)/(68.1797.052.111.95.115.105.21997.09.1752.11711.98.175.15.1815.14.1905.230m KN hh iii =+++++⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯==∑∑γγ土层物理参数表土层序号及名称 土层厚度L （m ） 天然含水量W(%)液限指数IL 塑性指数Ip 天然重度粘聚力C(kpa) 内摩擦角φ（°） ①1填土 2.05 0.75 11.8 19.4 16.5 19.6 ①2黏土 1.15 36 0.68 19.5 18.5 20.5 13.1 ②1黏土 1.5 39.9 0.98 18.7 17.8 15.3 11 ②2淤泥质黏土 9.11 52.3 1.55 19.4 17 11.5 8.4 ②3淤泥质粉质黏土1.52 41.6 0.45 14.6 17.913.5 10.2 ③1粉土夹粉砂 3.28 28.9 1.16 9.3 19 11.6 20 ③2粉质黏土夹粉砂10.04 31.8 1.16 11.4 18.812.2 15.2 ④1淤泥质粉质黏土 5.3 38.2 1.28 13.4 18.213.2 12.1 ④2黏土 7.18 36.8 0.99 17.6 18.2 17.2 12.7 ⑥2粉质黏土 6.25 34.2 0.84 14.4 18.6 20.7 14.5 ⑥4粉土 2.04 25.4 0.98 9.6 19.4 12.3 26.6 ⑦1粉质黏土 2.93 27 0.56 13.6 19.6 31.218.3注:表中仅列出本车站有分布布的底层。
深基坑支护结构理论计算方法
深基坑支护结构理论计算方法摘要：本文介绍了常用的深基坑支护结构理论计算方法，将认可度比较高的计算方法进行了归纳，可为相关理论分析提供参考。
关键词：深基坑；基坑支护；理论分析0引言在深基坑支护结构理论计算方法的研究上，目前比较成熟且认可度较高的主要有以下三大类：经典方法、弹性地基梁法、有限元法[1]。
1经典方法经典方法主要有静力平衡法、等值梁法、Terzgahi法、弹性曲线法、等弯矩法及等轴力法[1][2]。
经典方法是基于力的平衡这一基础建立的理论方法。
这种方法主要是选用单位宽度受侧向荷载的梁系作为研究对象，如经典的等值梁法和1/2切割方法等，采用的土压力理论中，既有经典的朗肯土压力理论，也有Terzgahi-Peck表观土压力理论[3]。
该方法将围护结构看作是一条插入土体的竖向梁，假设支撑点固定不动，围护结构即成为一个受土压力的作用的多支承点的梁。
这种方法计算简便，适合手算，可近似的得出围护结构的内力，但计算结果误差较大，且无法同时求出围护结构的位移，无法根据施工情况的变化，求得围护结构确切的内力值。
而在计算机的大范围普及和有限元方法的不断推广情形下，该方法的应用也越来越少。
总之，由于经典方法无法分析不同施工工况下的内力情况，且未考虑土体与围护结构的变形因素，导致该方法逐渐散失了其原有地位。
2弹性地基梁法2.1 弹性地基梁法弹性地基梁法是基于经典法发展起来的一种改进型计算方法，该方法是在经典法的基础上，将土的作用等效成一系列弹簧的弹力作用，同时将支撑与锚杆也用弹簧进行替代，这样可以把整个支护结构看成是一弹性支撑的地基梁。
而计算弹簧刚度的方法有m法、E法、C法等，土压力理论一般采用经典的土压力理论，如库伦土压力理论及朗肯土压力理论。
弹性地基梁的解法主要有结构力学方法、解析法和有限元数值法等。
为方便计算，弹性地基梁法对支撑受力和桩入土段的受力进行了简化：在下一道支撑完成后，假设上一道支撑受力不变；对于入土段的受力情况作了两点假设，一是在土压力达到极限被动土压力时，可通过力的平衡进行求解，二是假定入土段的受力和变形有关[4]。
深基坑支护类型与设计计算
对该截面求矩即得最大弯矩Mmax Mmax=143.35×(5.55／3+4)+51.66×4×4／ 2+4.655× 42×4／3-28.56×4×4／2-19.38×42×4／ 3=709.4kNm 至此计算完毕，接着可按最大弯矩选择适当的桩径、 桩距和配筋。但尚应注意计算所得Mmax是每延米桩排 的弯矩值，应乘以桩距，才是单桩弯矩设计值。
图2-8 单锚精选深pp埋t 算例图
解：1.计算模型如图2-6所示。
沿桩排方向取1m长度计算土压力计算见表2-9,表2-10
2.求反弯点位置
反弯点位置可以桩前后土压力为零点近似确定： 35.489+5.403D1=57.288D1 解出：D1=0.68m
表2-10 被动土压力计算表
计算深
2C·
参数
9.8
14
-4.2
14
14
0
Ka=0.49 C 6.0
114
134
65.66
14
51.66
=0.7 O 6+Dmin 114+19Dmin 134+19min 65.66+9.31min 14 51.66+9.31min
注：A点负值不计，B点的深度Z0根据 (2C K a )=(γ·Z0+q)·Ka求得
精选ppt
图 单锚浅埋支护结构计算图
精选ppt
2、单支撑（锚杆）深埋板桩计算（等值梁 法）
精选ppt
精选ppt
简化计算的力学模型： 单支撑（锚杆）视为绞支，下端为固定端，
中间有一截面的弯矩为零，叫反弯点， 为简化计算，常用土压力强度等于零的 位置代替反弯点位置，示为一绞支。ac 梁即为ab梁上ac 的等值梁。 计算时考虑板桩墙与土的摩擦力，板桩墙 前与墙后的被动土压力分别乘以修正系 数如表，为安全其间对主动动土压力不 折减。
深基坑支护毕业设计计算书
基坑工程计算书(复核\15米)1.内力计算主动土压力系数：Ka=tan 2(45°-ϕi/2) 被动土压力系数：Kp=tan 2(45°+ϕi/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2-1所示：表1-1主动土压力计算：由于分层土体前三层性能相差不大，ϕ、C 值取各层土的，按其厚度加权平均。
1） 现分三层土○1、○2、○3计算 ○1号土层为原土层1、2、3层土；1 1.30.8 1.711.511 1.511.60.8 1.7 1.5ϕ⨯+⨯+⨯==++ 130.88 1.711 1.58.13()0.8 1.7 1.5c kPa ⨯+⨯+⨯==++ ○2土层为原4号层土019.1ϕ=，241.3()c kPa =○3土层为原5号层土028ϕ=，25()c kPa =02111.6tan (45)0.6652ka =-= 020219.1tan (45)0.5072ka =-=02328tan (45)0.3612ka =-= 020111.6tan (45) 1.502kp =+=02219.1tan (45) 1.972kp =+= 020328tan (45) 2.782kp =+=○1号土层顶部1200.66528.130.04()a k e kPa =⨯-⨯=○1号土层底部()11180.8 1.7 1.520247.92()a d e ka c kPa =⨯+++-=⎡⎤⎣⎦○2土层顶部()22180.8 1.7 1.520212.17()a e ka c kPa =⨯+++-=-⎡⎤⎣⎦○2土层水位处()221842019227.1()a s e ka c kPa =⨯++⨯-=○2土层底部()()()222184201922 6.46 6.467.1 1.9729.07()a d w e ka c ka kPa γ=⨯++⨯----⎡⎤⎣⎦=+=○3土层顶部()3318420192190.420.40.40.36146.12()a e ka c kPa =⨯++⨯+⨯-⨯⨯=○3土层基坑底部()3318420192190.4 1.6518248.43()a j e ka c kPa =⨯++⨯+⨯+⨯-=被动土压力计算基坑顶部22516.67()p e c kPa ==⨯=支护桩底部32 6.9518 2.7825364.65()pd p e h kp c kPa γ=+=⨯⨯+⨯='3218 2.26 2.7825129.76()pd p e h kp c kPa γ=+=⨯⨯+⨯=设定弯矩零点以上各土层压力合力及作用点距离的计算18.31ha m = 214117.643ha m=⨯+= 32 1.26 4.31 5.153ha m =⨯+= 41 1.1415 6.4 4.69 4.293ha m =⨯+--= 51 1.65 2.26 3.0852ha m=⨯+= 61 1.65 2.26 2.813ha m =⨯+= 71 2.26 1.132ha m=⨯=814.69 2.3452ha m=⨯= 12 2.26 1.513hp m =⨯= 21 2.26 1.132hp m =⨯= 32 4.69 3.133hp m=⨯=414.69 2.342hp m=⨯= 10.0440.16(/)a E kN m =⨯= 2447.92/295.84(/)a E kN m =⨯= 3 1.2612.17/27.67(/)a E kN m =-⨯=- 4 1.148.92/2 5.08(/)a E kN m =⨯= 5 1.6546.1276.1(/)a E kN m =⨯= 6 1.65 2.31/2 1.91(/)a E kN m =⨯= 748.43 2.26/254.73(/)a E kN m =⨯= 848.43 4.69/2113.57(/)a E kN m =⨯=()1129.7616.67 2.26/2127.79(/)p E kN m =-⨯= 216.67 2.2637.67(/)p E kN m =⨯=()3 4.69364.65129.76550.82(/)2p E kN m =-⨯=4129.76 4.69608.57(/)p E kN m =⨯=本工程设计按施工顺序开挖时：1） 第一层支护开挖至第二层支护标高时： 通过计算得右图按11a k p ke e =计算基坑底面以下支护结构设定弯矩零点位置至坑底面的距离0.65c h m=111a ac p pcc T ch E h E T h h -=+∑∑解得：146.13/c T kN m=所以设计值：'111.25 1.2546.13/57.7/c c T T kN m kN m==⨯=2） 开挖至设计基坑标高时：按11a k p ke e =计算基坑底面以下支护结构设定弯矩零点位置至坑底面的距离1.60c h m=112a ac p pcc T ch E h E T h h -=+∑∑解得：2104.54/c T kN m=所以设计值：'221.25 1.25104.54/130.68/c c T T kN m kN m==⨯=2、整体稳定验算整体稳定采用瑞典分条法计算：1）按比例绘出该支护结构截面图，如图所示，垂直界面方向取1m 计算。
深基坑工程支护结构设计计算分析
深基坑工程支护结构设计计算分析本文以重庆轻轨五号线巴山站基坑工程为例，对该深基坑工程的结构设计进行了研究。
通过该深基坑支护方案的设计计算分析、肋板锚杆挡墙支护方式介绍及对支护结构的内力分析，获得了一些工程经验，为当地的深基坑工程的推广和应用提供参考。
标签：深基坑工程；桩锚支护；设计计算；内力分析深基坑支护问题已经成为建筑界的热点和难点之一，我国的很多城市或地区相继发生多起深基坑事故。
造成基坑事故的原因有很多，其中基坑支护方案的设计就是其中一个重要的原因。
基坑支护设计是一个半理论半经验的设计，如何确保基坑的稳定，满足周边环境的要求，设计经济，并且在设计中考虑到尽可能多的因素，降低不可见因素的影响等等都具有着重要的现实意义。
下面，笔者以重庆轻轨五号线巴山站基坑工程为例，对该深基坑工程的结构设计进行了研究。
1.工程概况巴山站基坑位于金开大道西段，两侧有民用住宅，建筑密度较高，周边场地狭窄。
基坑起讫里程为YAK9+294.350～YAK9+564.350；基坑成矩形分布，南北方向宽23.2m，东西方向长272.0m，开挖面积达7000 ；设计±0.00标高为+307.50m，场地地面标高+306.90m～+307.30m，基坑最深开挖深度为20.24m，属于Ⅰ级基坑。
2.支护工况根据工程特点及场地条件，经过对土体位移变化、基坑稳定性、施工速度、工程造价等方面综合考虑，决定该工程采用排桩（截面：1.5m×1.8m、间距：4.0m）进行支护，加五道锚索（分别距基坑顶2.5m、5.5.0m、8.5m、11.5m、14.5m）。
肋板锚杆挡墙支护形式在本地区应用比较广泛且技术成熟，其特点是施工速度较快，支护效果好，对其他工序的干扰较少，比较经济。
其工况图如图1所示。
图1 支护工况图3.基坑支护结构计算分析3.1 土压力计算模型及系数调整土压力计算采用朗肯土压力理论，“规程”分布模式，除砂土层采用水土分算外，其余土层均采用水土合算，计算所得土压力系数表如表1所示：表1 土压力系数表土层素填土 0.552 0.743 ——粉质粘土0.507 0.712 1.973 1.404砂岩0.832 0.937 2.572 1.603粉质泥岩0.725 0.862 2.035 1.4453.2 支护结构嵌固深度及桩长的确定支护结构的嵌固深度，目前常采用极限平衡法计算确定。
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一、排桩支护
----------------------------------------------------------------------[ 基本信息 ]
[ 超载信息 ]
[ 土层信息 ]
[ 土层参数 ]
[ 土压力模型及系数调整 ]
----------------------------------------------------------------------弹性法土压力模型: 经典法土压力模型:
[ 设计结果 ]
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------[ 结构计算 ]
----------------------------------------------------------------------各工况：
内力位移包络图：
地表沉降图：
---------------------------------------------------------------------- [ 冠梁选筋结果 ]
----------------------------------------------------------------------
[ 截面计算 ]
----------------------------------------------------------------------
二、整体稳定验算
----------------------------------------------------------------------
计算方法：瑞典条分法
应力状态：总应力法
条分法中的土条宽度: 0.40m
滑裂面数据
整体稳定安全系数 Ks = 4.022
圆弧半径(m) R = 12.550
圆心坐标X(m) X = -2.417
圆心坐标Y(m) Y = 5.630
----------------------------------------------------------------------[ 抗倾覆稳定性验算 ]
----------------------------------------------------------------------:
, 对于内支撑支点力由内支撑抗压力决定;对于锚杆或锚索，支点力为锚杆或锚索的锚固力和抗拉力的较小值。
Ma;
Ks = 1.374 >= 1.200, 满足规范要求。
----------------------------------------------------------------------[ 抗隆起验算 ]
----------------------------------------------------------------------
>= 1.1～1.2)，注：安全系数取自《建筑基坑工程技术Prandtl(普朗德尔)公式(K
s
D
(H
(tan)e tan
(N
tan
50.000
2
tan
s
>= 1.15～1.25)，注：安全系数取自《建筑基坑工程技Terzaghi(太沙基)公式(K
s
D
(H
1
2[)-342tan)45o tan
s
[ 隆起量的计算 ]
=i h 6.37c tan
式中δ———基坑底面向上位移(mm);
n———从基坑顶面到基坑底面处的土层层数;
ri———第i层土的重度(kN/m3)；
地下水位以上取土的天然重度(kN/m3)；地下水位以下取土的饱和重度(kN/m3);
hi———第i层土的厚度(m);
q———基坑顶面的地面超载(kPa);
D———桩(墙)的嵌入长度(m);
H———基坑的开挖深度(m);
c———桩(墙)底面处土层的粘聚力(kPa);
φ———桩(墙)底面处土层的内摩擦角(度);
r———桩(墙)顶面到底处各土层的加权平均重度(kN/m3);
=
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