某综合楼深基坑支护设计一、工程概况1.环境条件概况某综合楼是集购物、商住、办公于一体的综合性建筑，建筑面积70000m2。

工程占地面积144×40m2。

上部结构由三幢19~20层的塔楼组成，最大高度达81.5m，其中1号、2号楼带三层裙楼，三幢楼的裙房连在一起。

塔楼群房采用框架剪力墙结构，钻孔灌注桩箱形基础，设两层地下室，挖深为8.9m，电梯井局部挖深达11.6m。

该建筑物西侧剧长宁街仅5m，且在路面下埋有电缆线、煤气管道、自来水管道及污水管道等市政公用设施。

南边是新华联施工现场，其围墙局开挖最小距离为4m，青春小区土方开挖时，新华联施工现场正处于打钻孔灌注桩阶段。

东侧大部分为一片已完成拆迁的空地，其中有一幢友谊服装厂的四层厂房，间距约13m，北侧距长庆街约12m。

该场地为原住宅及厂房等拆除后整平，场地基本平坦。

根据地质勘测勘料，地下水位埋藏较浅，平均深度为1.15m，其中上部土层透水性较好。

该场地30m深范围内土层的主要物理力学指标如下：二、降水设计根据本地的工程地质水文条件以及周围环境，设计采用喷射井点降水系统。

由于上部透水性较好，采用环圈形式布置井点，并配抽水设备。

方案为潜水完整井。

1．井点系统布置井点管呈长方形布置，总管距沉井边缘1.5m。

沉井平面尺寸为144×40m2，水力坡度取1/10。

1)井点系统总长度[（144+1.50*2）+(40+1.50*2)]*2=380m2)喷射井点管埋深H=11.6+IL1=11.6+1/10*43/2=13.75m取喷射井点管长度为14m3)虑水管长度取L=1.5m ,φ38mm4)在埋设喷射井点时冲孔直径为600mm，冲孔深度比滤水管深1米.即：14.50+1.50+1.00=17.00m井点管与滤水管和孔壁间用粗砂填实作为砂滤层，距地表1.00m处用粘土封实以防漏气。

2. 基坑排水量计算2) 渗透系数k 的确定土的渗透系数用第二层和第三层的加权平均值 k =1.725.5*1.34*44.5+*10-4=5.36*10-4cm/s =0.46m/d 2)含水层厚度H w H w =3.9+3.8+3.5+3.5+3+1-1.15=17.55m2) 基坑要求降低水位深度S ′S ′=11.6-1.15+0.5=10.95m2) 地下水位以及井管长度，即井管内水位下降深度SS= S ′+i L 1=10.95+1/10*43/2=13.1m 2) 影响半径RR=10s k =10*13.1*46.0=88.8m 2) 引用半径rr=14.3/F =14.3/43*147=44.87m2) 基坑总排水量Q Q=rR s s H k ln 'ln ')'2(14.3--=87.44ln )8.448.88ln(95.10)95.1075.13*2(46.0*14.3-+-=239.8m 3/d3. 单根井点管的出水量q =65πdl 3k=65*3.14*0.038*1.5*346.0=8.98m 3/d4. 单根井点管数及间距N=1.1Q/q=1.1*239.8/8.98=29.4 实际用30根井点管D=(147+43)*2/30=12.67m 实际间距取12米注意：在井点系统抽水期间应加强地面沉降的观测，防止由于地面沉降而引起的环境问题。

按此喷射井点设计方案降水在沉井施工过程中降水效果好，满足设计要求。

三、土层压力计算因墙背竖直、光滑，填土面基本水平，符合郎金条件计算时假定附加荷载q=10kp个填土层物理力学性质该书中已给，不再赘述。

计算过程如下：K a1 =tan2(45。

-10。

/2)=0.7kσa0 =qK a1-2c11a=10*0.7-2*5*7.0=-1.37kpσa1 =(10+18.1*1.15)*0.7-2*57.0=13.2kpσa2 =(10+18.1*1.15+8.1*3.35)*0.7-2*57.0=32.2kpK a3 =tan2(45。

-35。

/2)=0.27.0σa2’=(10+18.1*1.15+8.1*3.35)*0.27-2*1027=5.25kp.0σa3=(10+18.1*1.15+8.1*3.35+8.9*4)*0.27-2*1027=14.86kpK a4= tan2(45。

-35.15。

/2)=0.27.0σa3’ =(10+18.1*1.15+8.1*3.35+8.9*4)*0.27-2*6.527=18.5kp.0σa4 =(10+18.1*1.15+8.1*3.35+8.9*4+8.7*3.5)*0.27-2*6.527=26.7kpK a5 = tan2(45。

-11.2。

/2)=0.67.0σa4’ =(10+18.1*1.15+8.1*3.35+8.9*4+8.7*3.5)*0.67-2*15.667 =57.5kp.0σa5 =(10+18.1*1.15+8.1*3.35+8.9*4+8.7*3.5+8.4*3.5)*0.67-2*15.667 =77.2kpK a6 = tan2(45。

-17.3。

/2)=0.54.0σa5’ =(10+18.1*1.15+8.1*3.35+8.9*4+8.7*3.5+8.4*3.5)*0.54-2*4354 =19.6kp.0σa6 =(10+18.1*1.15+8.1*3.35+8.9*4+8.7*3.5+8.4*3.5+8.9*3.5)*0.54-2*4354 =36.5kp被动：K p4= tan2(45。

+35.12。

/2)=3.7σp4 =8.7*0.4*3.7+2*6.57.3=37.9kpK p5= tan2(45。

+11.2。

/2)=1.48.1σp4’ =8.7*0.4*1.48+2*15.648=43.1kp.1σp5 =(8.7*0.4+8.4*3.5)*1.48+2*15.648=86.6kpK p6 = tan2(45。

+17.3。

/2)=1.85.1σp5’ =(8.7*0.4+8.4*3.5)*1.85+2*4385=177.8kp.1σp5’ =(8.7*0.4+8.4*3.5+8.9*3.5)*1.85+2*4385 =235.4kp土层水的压力：σW=γW H W10*（11.6-1.15）=104.5kp不考虑渗流的影响土层水土压力图四、基坑护围及支护方案设计1.方案选定1)东侧和北侧采用放坡另加适当的土钉墙；基坑开挖深度为9米，采用1:0.577即坡角60度放坡开挖，中间设1.5米平台。

2)南侧采用人工挖孔桩配合对拉锚杆支护结构。

3)西侧由于对基坑侧壁变形稳定性要求较高，宜采用土钉墙支护。

2.方案设计及计算1)东侧和北侧放坡段板面：C20喷射混凝土，厚度100mm钢筋网：φ6@200mm*200mm土钉：共设4排土钉，水平间距与垂直间距为2米土钉规格：φ28L8000mm@2000mm分布见图纸①内部稳定分析为方便计算土层力学性质采用加权平均值。

附加荷载为10kp，临界破坏面为楔性破坏面，破坏面倾角为：45○+φ/2计算时可用下式：K= [CL+（W+Q）Sin(45。

+φ/2)tanφ+Tsin(45。

+φ/2+Θ)tanφ+ Tcos(45。

+φ/2+Θ)]/(W+Q) cos(45。

-φ/2)公式说明：φ为土层平均内摩擦角取φ=9.815.35*4.035*410*5.4++=22.4。

c为土层平均粘聚力取c =9.85.6 * 4.010*45*5.4++=7.3kpγ为土层平均重度取γ=9.87.18*4.09.18*41.18*5.4++=18.5kN/m3w为土层自重取w=0.5γH2tan(45-φ/2)-0.5γ*H2cot60=0.5*18.5*8.92tan33.8-0.5*18.5*8.9*8.9*0.58 =65.5kn/mH为井深8.9mL为楔形滑移面长度L =H/cos(45-11.2)=8.9/cos33.8。

=10.7mQ为地面载荷Q =10*8.9tan(45-11.2)=59.6kn/mT为土钉的支撑力T =∑Lb*20/1.5=32*20/15=426.7kN/mΘ为土钉与水平面的夹角10度将以上数据带入公式中 K=︒+︒+︒︒+︒︒++8.33cos )5.656.59(2.66cos 7.4264.22tan 2.66sin 7.4264.22tan 8.33sin )5.656.59(7.10*3.7 =4.2② 抗滑稳定计算 安全系数K H =F T /E ax 公式说明：K H 为抗滑安全系数;F T 为墙底断面上产生的抗滑力; E ax 为墙后主动土压力。

E ax =（0.5γH+q ）Htan 2(45-φ/2)-2cH tan(45-φ/2)+2c 2/γ=(0.5*18.5*8.9+10)*8.9tan 233.8-2*7.3*8.9tan33.8+2*7.32/18.5 =287kN/mF T =(W+qB)tan φB=11/12*8cos10=7.2mF T =(18.5*8.9*7.2+10*7.2)tan35.15○=885.4kN/m ∴ K H =885.4/287=3.1 满足稳定要求③ 抗倾覆稳定计算 安全系数：K Q =M W /M M W =(W+qB)*0.5B=(18.5*8.9*7.2+10*7.2)*0.5*7.2=4526.9kN/m M=E ax *1/3H=287*1/3*8.9=851.4kN/m K Q =4526.9/851.4=5.3 满足稳定要求2) 西侧土钉墙支护设计板面：C20喷射混凝土，厚度100mm 钢筋网：φ6@200mm*200mm土钉：共设8排土钉，水平间距为2米, 垂直间距为1米。

土钉规格：前三排：φ28L4000mm@1000mm 下五排：φ28L10000mm@1000mm 内部稳定分析为方便计算，土层力学指标采用加权平均值，临界破坏面为楔形划移面 破坏面倾角为（45+2ϕ） 楔形划移面长度⎪⎭⎫ ⎝⎛-=2263.2445cos H L =⎪⎭⎫⎝⎛-2263.2445cos 9.8=10.6 m土层平均加权内摩擦角φ=9.815.35*3.135*75.310*9.3++=24.263土层平均加权粘聚力cc=9.85.6*3.110*75.35*9.3++=7.354a kp0263.24=ϕ354.7=c 87.18=γ土层自重WW=21γH[tg(45-φ/2)-2.38] =0.5*18.87*8.9*⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⎪⎭⎫⎝⎛-38.22263.2445tg =283.05 kN/m 地面附加载荷QQ=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⎪⎭⎫⎝⎛-38.22263.2445Htg q =20*8.9tan(45-2263.24)=67.41 kN/m⎪⎭⎫ ⎝⎛-=2263.2445cos H L =⎪⎭⎫ ⎝⎛-2263.2445cos 9.8=10.6 m土钉与水平面的夹角 θ= 10土钉锚固力TT =∑Lb *20/1.5= 29.6*20/15= 493.3kN/m土钉内部稳定系数K()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+++⎪⎭⎫ ⎝⎛+++⎪⎭⎫ ⎝⎛-++=245cos 245cos tan 245sin 245sin ϕθϕϕθϕϕϕQ W T T tg W Q Cl K=2.06抗滑稳定计算 K H =axTE F K H ————抗滑安全系数F T ————墙底断面上产生的抗滑力 E ax ————墙后主动土压力γϕϕγ222245224521C CHtg Htg q H E ax+⎪⎭⎫ ⎝⎛--⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛+= =(0.5*18.87*8.9+20)*8.9tan233.8-2*7.354*8.9tan33.8+2*7.3542/18.87=307.5 kN/m F T =(W+q) Btg ϕ B=1211*8815127+++cos10=4.74 F T =(18.87*8.9*4.74+10*4.74)tan24.263= 401.5kN/m∴ K H =401.5/307.5=1.31满足稳定要求抗倾覆稳定计算 K Q =M M wM W =(W+q) B*0.5B=(18.87*8.9*+10)4.74*0.5*4.74=2111.3kN/m M=H E ax31= 307.5*1/3*8.9=912.5kN/m K Q =2111.3/912.5= 2.31 满足稳定要求 3）南侧段基坑下土压力零点： 设土压力零点距基坑下x 米:3333333324.0*5.35.187.265.182a a p p K c xK K c xK -+-+=+γγ∴x= 0.51m9.8*1051.0*4.19)]4.195.18(4.0)86.1425.5(*4)15.15.4(*)2.132.32()11.015.1(*2.13[21++++++-++-=∑P =229.6 KN/m 计算合力点：6.2299.8*103251.0*4.19214.0)5.184.19(32214.05.18214)25.586.14(3221425.521)15.15.4)(2.132.32(3221)15.15.4(*2.13*2132*)11.015.1(*2.1321222222222++-⨯+⨯+-⨯+⨯+--⨯+-+-=a=4.8 mm K K l P a n m K K l P m mx h l K K m KN h h hh a p a p p a i ii i i i 24.0)45.023.2(41.95.186.2298.46)(643.0)45.023.2(41.95.186.2296)(641.951.09.823.2)245(tan 45.0)245(tan /5.189.84.07.1849.185.41.184.229.84.015.3540.355.40.10332202020000=-⨯⨯⨯⨯=-==-⨯⨯⨯=-==+=+==+==-==⨯+⨯+⨯===⨯+⨯+⨯==∑∑∑∑∑∑γγϕϕγγϕϕ 由布鲁姆理论的计算曲线可查得：84.0=ξmx x t m l x 99.99.72.151.0'2.19.741.984.0'=⨯+=+==⨯=⨯=ξ 桩总长 8.9+9.99=18.89 m求最大弯距最大弯距位置：在剪力Q=0处，设从地面往下m x 处Q=0，则有：m K K Px x K K P a p m m a p 73.3)45.023.2(5.186.2292)(20)(22=-⨯⨯=-==--∑∑γγ 最大弯距 6)()(3max m a p m x K K a x l P M ---+=∑γ673.3)45.023.2(5.18)8.473.341.9(6.2293⨯-⨯--+⨯= m KN ⋅=1.1630截面配筋选 32 204.8cm Ag = 2/38cm KN Rg =钢筋总抗弯能力 )21(4][121m m y y y y AgRg M ++++=-Λ )245.042.036.025.014.0(3804.84++++⨯⨯⨯= m KN ⋅=76.1704桩间距 m b 09.11.163.142776.1704=⨯= 取b=1.0 m 为了减少竖向钢筋的用量，可考虑受压区（靠基坑一侧的半圆截面）砼的抗压作用，砼用C20 2/34.1cm KN R w =KN n aR d N w a 34.1892034.159014.3221=⨯⨯⨯⨯==π 受压区每根钢筋截面积为206.33834.1893804.8''cm Rg Na AgRg Ag =-⨯=-= 按构造选配 25 291.4'cm Ag =为进一步减少钢筋用量，宜在桩身上部减半配筋。