马家湖92#～105#及108#～115#墩深基坑支护设计
1概述
马家湖92#~105#、108#~115#墩位于水中陆地，马家湖填湖筑岛高程为21.5米，本工程先进行放坡开挖，开挖深度为1米，坡比为1：1，再插打钢板桩、安装钢围檩、钢支撑。
布置一道钢围檩、钢支撑。
钢板桩支护示示意图如图1-1所示。
图1-1钢板桩支护示意图
2钢围堰建模
2.1支护方案
本工程深基坑采用钢板桩连续墙支护，支护示意图如图2-1所示。
图2-1钢板桩连续墙支护示意图
2.2基本信息
（1）基坑支护基本信息见表2.2-1所示。
（2）基坑附加水平力信息见表2.2-2所示
（3）土层信息见表2.2-3所示，土层参数见表2.2-4所示。
土层特性如表2.2-5所示。
（4
（
弹性法土压力模型: 经典法土压力模型:
图2.1-2土压力模型
3 钢围堰计算
3.1工况信息
3.2 设计结果
各工况计算结果如下：
内力位移包络图：
地表沉降图：
---------------------------------------------------------------------- 3.3整体稳定验算
钢围堰整体稳定计算简图如图3.3-1所示。
图3.3-1钢围堰整体稳定性计算简图计算方法：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 K s = 1.209
圆弧半径(m) R = 12.894 圆心坐标X(m) X = -1.472 圆心坐标Y(m) Y = 8.257
----------------------------------------------------------------------
3.4抗倾覆稳定性验算
:
p , 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。
M a ——
主动土压力对桩底的倾覆弯矩。
注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。
工况1：
注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。
序号 支锚类型 材料抗力(kN/m) 锚固力(kN/m)
s 满足规范要求。
工况2：
注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。
序号 支锚类型
材料抗力(kN/m) 锚固力(kN/m) s 满足规范要求。
工况3：
注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。
序号 支锚类型 材料抗力(kN/m) 锚固力(kN/m)
s 满足规范要求。
工况4：
注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。
序号 支锚类型 材料抗力(kN/m) 锚固力(kN/m)
s 满足规范要求。
安全系数最小的工况号：工况4。
最小安全K
s
= 6.338 >= 1.200, 满足规范要求。
---------------------------------------------------------------------- 3.5抗隆起验算
抗隆起计算简图如图3.5-1所示。
图3.5-抗隆起计算简图
Prandtl(普朗德尔)公式(K
s >= 1.1～1.2)，注：安全系数取自《建筑基坑工程
冶金部):
s
Terzaghi(太沙基)公式(K
s
>= 1.15～1.25)，注：安全系数取自《建筑基坑工程技术规范》YB 9258-97(冶金部):
s
[ 隆起量的计算 ]
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);
3
----------------------------------------------------------------------
3.6抗管涌验算
抗管涌计算简图如图3.6-1.
图3.6-1抗管涌计算简图
0 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 = 2.141 >= 1.5, 满足规范要求。
----------------------------------------------------------------------
3.7承压水验算
承压水计算简图如图3.7-1所示。
图3.7-1承压水计算简图
式中 cz (kN/m 2
);
P wy ———承压水层的水头压力(kN/m 2
);
K y ———抗承压水头的稳定性安全系数，取1.5。
K y = 35.25/30.00 = 1.17 >= 1.05
基坑底部土抗承压水头稳定!
----------------------------------------------------------------------
3.8嵌固深度计算
嵌固深度计算参数见表3.8-1.
按《建筑基坑支护技术规程》 JGJ 120-99单支点结构计算支点力和嵌固深度设计值h d ：
1) 按e a1k = e p1k 确定出支护结构弯矩零点h c1 = 0.000
T1 T c1 = 30.294 kN
3) h d 按公式：h p ∑E pj + T c1(h T1+h d ) - βγ0h a ∑E ai >=0确定 β = 1.200 ， γ0 = 1.000
h p = 3.488m ，∑E pj = 1316.091 kPa h a = 5.522m ，∑E ai = 757.995 kPa 得到h d = 4m ，h d 采用值为：4.500m
---------------------------------------------------------------------- 3.9钢板桩计算
钢板桩承受的弯矩及剪力如下图所表示。
图3.9-1弯矩云图
图3.9-2剪力云图
根据上图中所表示最大弯矩Mmax=531.9kN*m，最大剪力Qmax=378.4kN。
σ=M max
W =531.9∗10
6
2200∗103
=241.77Mpa＜[σ]=273Mpa。
τ=Q max
A =378.4∗10
3
236∗102
=16Mpa＜156Mpa。
钢板桩强度满足要求。
---------------------------------------------------------------------- 3.10钢围檩计算
钢围檩承受的弯矩及剪力如下图所表示。
图3.10-1钢围檩弯矩示意图
图3.10-2钢围檩剪力示意图
图3.10-3钢围檩轴力示意图
根据图中所表示，钢围檩最大弯矩Mmax=2.43kN*m，最大剪力Qmax=1.63kN，最大轴力Nmax=1.97kN。
σ=M max
W +N max
A
= 2.43∗10
6
3268.07∗103
+ 1.97∗10
3
214.54∗100
=0.832Mpa＜[σ]=215Mpa。
τ=Q max
A = 1.63∗10
3
214.54∗102
=0.076Mpa＜156Mpa。
钢围檩强度满足要求。
---------------------------------------------------------------------- 3.11内支撑计算
内支撑承受的弯矩、剪力及轴力如下图所表示。
3.11-1内支撑弯矩示意图
3.11-2内支撑剪力示意图
3.11-3内支撑轴力示意图
根据图中所表示内支撑最大弯矩Mmax=13.2kN*m，内支撑最大剪力Qmax=8.1kN，最大轴力Nmax=155.2kN。
σ=M max
W +N max
A
=13.2∗10
6
1120.32∗103
+155.2∗10
3
214.54∗100
=19.02Mpa＜[σ]=215Mpa。
τ=Q max
A =8.1∗10
3
214.54∗102
=0.38Mpa＜140Mpa。
钢支撑的强度满足要求。