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黄家崴子道路工程第三标段
排水管线 沟槽支护施工方案
哈尔滨市第二市政工程公司
黄家崴子道路工程项目第三标段项目经理部2014年9月
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一、工程概况：
黄家崴子道路工程北起天恒大街，南至长江南路。本方案为第三标段雨水、污水干线及雨水、污水过街预留管线。雨水管线采用2.8m×2.0m、2.6m×2.0m、2.4m×2.0m方渠及直径2.6m、1.8m、1.6m、1.4m、1.0m、0.8m钢筋混凝土管；污水管线采用直径1.4m、1.2m、1.0m、0.6m钢筋混凝土管。
雨水管线沟槽开挖深度为0-5.3m，污水管线沟槽开挖深度为2.7-6.6m，检查井开挖深度最深约为7.6m。排水管线沿线为空旷地。雨水管线沟槽最大开挖宽度约4.8m，污水管线沟槽最大开挖宽度约2.4m，检查井最大开挖宽度约5.2m。
二、工程地质概述
拟建场区所处地貌单元为阿什河漫滩，其成因为第四纪冲、淤积作用下形成的黏性土和砂类土，底部为白垩纪泥岩。
勘察场区地下水类型为第四纪松散层孔隙潜水，地下水主要贮存于下部的砂层中，含水层分布较稳定。勘察期间初见水位埋深2.0-5.5m，静止水位埋深0.00-4.5m。
拟建工程地质情况如下
——————————————————————————————————————————— 序号 h(m)
(kN/m3) C(kPa)
(°) m(kN/m4) 计算方法 土类型
1 0.50 17.00 5.00 5.00 500 水土合算 填土 2 1.00 17.50 5.00 5.00 500 水土合算 填土 3 4.30 18.50 12.00 5.10 1210 水土合算 粘性土 4 2.70 19.00 0.00 36.00 22320 水土分算 中砂
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5 1.90 20.50 0.00 38.00 25080 水土分算 粗砂 6 6.60 20.20 30.00 15.00 6000 水土合算 风化岩 ———————————————————————————————————————————
三、设计依据
1、黄家崴子道路工程岩土工程勘察报告； 2、建设单位提供的建筑基坑周边环境条件； 3、执行规范
⑴、《建筑基坑支护技术规范》JGJ120—2012 ⑵、《混凝土结构设计规范》GB50010—2010
⑶、《建筑地基基础施工质量验收规范》GB50202—2010 ⑷、《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204—2011 ⑸、《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300—2001 ⑹、《钢筋焊接及验收规程》JGJ18—2012 ⑺、《建筑工程安全检查标准》JGJ59—2011
四、设计方案 ㈠、设计原则
1、根据不同的环境利用不同的设计方法，力求基坑安全； 2、在保证基坑安全的前提下，选用经济适用的支护方案；
3、在保证安全经济的前提下充分考虑现场实际情况，尽量缩短工期。 ㈡、方案选择
根据场地的地质和基坑周边的实际情况，结合我公司多年的施工经验，拟采用如下支护形式进行支护
1、开挖深度3.5-5.5m：
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采用悬臂桩进行支护，围护桩采用H型钢400×200，桩长9m，桩顶标高为自然地面下1.0m（桩嵌固深度大于4.5m）
3、开挖深度5.5-6.6m：
采用桩+支撑的结构进行支护，桩采用H型钢350×175，桩长9m，桩顶标高为自然地面下1.6m（桩嵌固深度大于4.0m），桩间距0.5m。在-3m位置一道水平支撑，支撑采用I50a，沟槽两边对支，水平间距4.0m。
4、检查井工作坑（开挖深度6.6-7.6m）
采用钢板桩+角支撑进行支护，钢板桩采用300×175，桩长9m，桩顶标高为自然地面下2.1m，桩间距0.4m；分别在-3.5m处设置一道角支撑，腰梁及支撑采用I50a。
5、高于桩顶上部的土方应采取1:1放坡，向沟槽一面的坡面上堆砌土袋子（装土的编制袋），袋子上面覆盖一层五彩布防雨水冲刷；
6、钢板桩间插25mm厚木板挡土。 ㈢、基坑稳定边界条件： 1、地质参数如实反映地质情况； 2、建筑物周边环境提供必须真实可靠；
3、建筑物基坑周边2m内严禁堆载，其他范围附加荷载不能超过设计值； 4、支护结构在工作有效期内不能破坏，如遇结构需要占用时应请有关专家进行技术论证。
5、本方案未考虑地下管网、暗沟跑水、漏水等意外现象，施工过程如发生其设计参数及支护类型需调整变更。
6、本方案是按地下水位降至作业面以下0.5m考虑的 。
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施工方案
一、H型钢桩施工方法 1、定位放线：
把上部路面或障碍处理到能施工桩时为准，在按施工图首先确定基坑开挖边线，用白灰撒线确定基坑范围，然后在白灰线上按间距400mm确定钢桩位置，并标定白灰点。
2、H型钢桩运输堆放：
施工前，按事先确定好的施工顺序将成品桩运输至指定位置，应以打拔桩机以最短时间完成一次打桩确定最佳堆放位置，以堆放中心到支护位置距离10~20m为宜。
3、打桩：
用当功率的液压振动打桩机将钢桩自行吊起按施放好的桩位进行振动压入，压入桩的垂直度控制在1%L范围内，且保持桩上表面在同一标高内，并与地面平齐。
打桩时，严格控制支护桩打入的垂直度，将支护桩垂直度控制在L%。钢桩就位后，调整垂直度，控制方向为前后、左右，支护桩控制首先司机应服从随机人员手势调整支护桩的垂直度也可借助经纬仪确定支护桩垂直度；确定垂直后首先慢慢将支护桩压入，待压入一段后再次调整垂直度，待进入自然地面下4～5米后可进行加快打如速度。
4、拔桩：
工程达到±0、且结构满足设计强度70%以上、达到拔桩条件时进行拔桩，边拔桩边回填，拔桩采用间隔式拔法，以避免大面积破坏原状土，如没有条件就直接回填不拔钢桩。 二、支撑施工方案
1、土方开挖到钢支撑底标高下1m后开始安装钢支撑。
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2、钢支撑安装前一定要检查钢管的垂直度，若不垂直必须进行矫正，然后将钢支撑安装在牛腿（钢支架）上，焊接牢固。
3、施工时事先在护壁上标出支撑位置，提前进行支撑位置处的整平工作，使支撑顶端及墙面受力均匀，避免支撑偏心受压。
4、在标出的支撑位置处，焊接支座底板，支座底板焊接牢固，防止支撑因围护结构变形或施工撞击而脱落。
5、钢支撑架设时，利用汽车吊将支撑吊运坑下，并扶支撑便于坑下工人安装。
6、钢支撑架设后，在土方开挖和结构施工时，做好监测工作，根据监测结果，发现异常及时补加预应力。同时，监管好支撑的安全，不允许在钢支撑上堆放荷载，挖土时决不允许碰撞钢支撑。
三、质量保证措施 ㈠、质量保证体系
为确保工程质量目标的实现，设立科学合理的项目管理机构，充分发挥各个部门职能。我们将成立项目经理负总责的创优领导小组和以项目总工程师负责的技术管理体系，按照ISO9001 进行标准化管理，科学严格地制定工序质量控制措施，实施标准化作业。
㈡、工程质量保证措施
1、编制作业指导书及技术交底制度
每项工程开工前，主管工程师根据设计及技术要求编写作业指导书，并向全体施工人员进行技术交底，讲清该项工程的设计要求、技术标准、功能作用及与其它工程的关系，施工方法和注意事项等，使全体人员在彻底了解施工对象和掌握施工方法的情况下投入施工。
2、“三检”、“三不交接”和“五不施工”制度
“三检”即：施工中进行自检、互检、交接检。工序交接检即：每道工序完
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成后，必须进行合格检验，并经监理签证，做到上道工序不合格，不准进入下道工序。确保各道工序的工程质量。
工序交接制度坚持做到：“五不施工”即：未进行技术交底不施工；图纸及技术要求不清楚不施工；测量桩橛和资料未经换手复核不施工；材料无合格证或试验不合格者不施工；上道工序不经检查签证不施工。
“三不交接”即：无自检记录不交接；未经专业技术人员验收合格不交接；施工记录不全不交接。
3、隐蔽工程检查签证制度和施工过程中的质量检验制度
凡属隐蔽工程项目，首先由班、队、项目部逐级进行自检，自检合格后填写检验申请报告，连同有关资料，呈报检验签证，未经监理工程师签字，不得进行下道工序施工。
隐蔽工程不经签证，不能进行隐蔽。
施工过程的质量检测按三级进行，即：“跟踪检测”、“复测”、“抽检”三级。施工队试验员负责跟踪检测，项目经理部负责复核和配合监理进行抽检，对关键项目的施工过程质量检测要做到及时，以便了解工程质量状态，解决存在问题，使项目质量一次达标。
4、测量资料换手复核制度
外业测量及资料由专业人员进行，复核后交项目总工程师审核，并报监理工程师验证。现场有关测量桩橛标记必需定期复核检测，确保测量控制到位。
5、建立原材料半成品、成品采购及验收制度
原材料采购需制定合理的采购计划，根据施工合同规定的质量、标准及工程招标技术规范要求精心选择合格供应商，同时严格执行质量鉴定和检查方法，并按规定进行复试、检验，确认达标后方可接纳使用。所有采购的原材料、半成品、成品进场必须由专业人员进行进场验收，核实质量证明文件及资料，对于不合格或证明资料不齐全的材料，不许验收进场，所有进场材料必须
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标识，确保不误用、混用工程材料。
6、仪器设备的标定制度
各种仪器、仪表如全站仪、经纬仪、水平仪、钢尺、油压表、千斤顶、天平、磅秤等均按照计量法的规定进行定期或不定期的标定。工地设专人负责计量工作，设立帐卡档案，监督和检查。仪器由工地试验室和相关部门指定专人管理。
7、施工资料管理制度
设立专业资料员，及时收集、整理原始施工资料(含照片、录像带)分类归档，数据记录真实可靠。文件记录和整理工作由工程项目(单位工程)负责人填写整理，工程结束时装订成册。质检工程师将全部工程质量保证文件和记录汇编成册，施工资料编撰做到与工程施工同步，工程竣工时竣工文件同时移交业主，作为工程移交不可缺少的组成部分。同时保留一份完整的文件记录，按规定进行内部存档。
8、质量保证奖惩制度
项目经理部制订质量奖罚措施，从总价中提出相应的费用建立项目质量基金，实行内部优质优价制度，优质按103%计价，合格按98%计价，不合格项目不计价，返工合格后按96%计价，同时实行质量风险金制度，项目经理部各级人员均按其所负责质量责任，在项目上场时，交付质量风险金，作为个人质量担保之费用，充分发挥经济杠杆的调节作用。
9、坚持持证上岗制度
主要工序、工种如钢筋工、电气焊工、电工、混凝土工、各种司机、试验员、材料员、核算员、工程技术人员、项目经理等均要经考核，合格者持证上岗，保证工序、工种的操作和管理质量。
10、坚持质量一票否决制
项目施工全过程实行质量一票否决制。派具有资质和施工经验的技术人员
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担任各级质检工程师，负责内部质检工作，并赋予质量工程师一票否决权力。凡进入工地的所有材料、半成品、成品，质检工程师同意后才能用于工程。对工程验工，必须经过质检工程师的签认，一切需经监理签认的项目，必须经质检工程师检验合格后方上报，质检工程师还拥有对工程施工中的违章操作，不合格工程纠正和临时停工及相应处罚权。
11、测量及试验、计量的控制
用全站仪进行全线的控制测量，并与相邻标段进行校核，结构物的测量、放样除换手测量外，每次的测量记录必须经两个以上人员复核后方可交给施工单位。
项目经理部设专职计量员，计量员严格计量工作制度，除了做好量具的检验与注册，未经计量员认可的计量器具不允许用于工程检测。
12、技术、质量交底制度
技术、质量的交底，交底必须采用书面签证确认形式，具体可分如下几个方面：
(1)当项目部接到设计图纸后，项目经理必须组织项目部全体人员对图纸进行认真学习，并督促建设单位组织设计交底会。
(2)施工组织设计编制完毕并送审确认后，由项目经理牵头，项目工程师组织全体人员认真学习施工方案，并进行技术、质量、安全书面交底，列出监控部位及监控要点。
(3)本着谁负责施工谁负责质量、安全工作的原则，各分管工种负责人在安排施工任务的同时，必须对施工班组进行书面技术质量安全交底，必须做到交底不明确不上岗，不签证不上岗。
15、工程质量奖罚制度
项目部遵循“谁施工、谁负责”的原则，对施工队进行全面质量管理和追踪管理。凡各施工队在施工过程中违反操作规程，不按图施工，屡教不改或发生
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了质量问题，项目部对操作班组进行处罚，处罚形式为整改停工、罚款直至逐出本工地。
凡施工作业队在施工过程中，按图施工，质量优良且达到优质，项目部对施工队进行奖励，奖励形式为表扬、表彰、奖金。
项目部在实施奖罚时，以平常检查、抽查、每月一次大检查、抽查、评定质量等形式作为依据。
㈢、保证质量技术措施
1、对每根桩、每一道工序的质量都要按设计要求和规范认真进行检查，凡发现不符合要求的及时采取补救措施。
2、建立施工现场的各级质量管理机构，健全各项质量标准和规章制度。 3、严格按施工方案，技术措施进行组织并指导施工，施工前有技术交底，并认真熟悉图纸，地质水文资料。
4、基坑开挖应严格遵守“分层开挖”的原则，支撑架设与土方开挖密切配合，开挖时采用中心挖槽法开挖钢支撑附近土方，以防止机械碰撞支撑；采用人工配合小型机具开挖围护桩附近土方，严禁机械开挖碰撞钢支撑和钻孔灌注桩,土方挖到设计标高后及时架设钢支撑并施加预应力，减少无支撑暴露时间。
5、钢支撑的稳定性是控制整个基坑稳定的重要因素之一，其架设必须准确到位，并严格按设计要求施加预应力，尤其注意斜撑的稳定性，另外，从基坑钢支撑架设至拆除的整个施工过程中，须对钢支撑严格监测，确保其稳定性。
6、钢支撑安装前一定要检查是否垂直，不垂直的要进行矫正；然后将钢支撑安装在支座上，并且焊接好。
四、安全保证措施、文明施工措施
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㈠、安全保证措施
１、建立健全安全管理机构，项目经理部安全领导小组按其职能对本工程实行安全管理。
２、进入施工现场的各种人员，必须进行安全教育、安全交底方可操作 ３、严格执行本单位本工种的安全管理制度，对违反者要严格按制度办理，严重者停止工作。
４、施工现场用电一律采用三相五线制，两级保护，一机一闸，电闸上锁，挂牌作业。非本工种人员、无证人员严禁作业。
５、机械工、电工、电焊工持证上岗，并熟悉掌握触电紧急救护知识。 6、施工过程中始终坚持“安全第一”的安全思想，有任何安全隐患的施工都必须禁止。
7、安全员每天必须多次检查边坡稳定情况，并向领导汇报。如发现异常情况马上停止施工，待事情处理安全可靠后方可施工。
8、建立组织机构，制订应急措施，建立一套完备的施工现场安全汇报体系，每次施工中都详细记录各种不安全隐患，及时整改有效控制事态。
9、积极配合建设单位作好施工安全管理工作。 ㈡、文明施工措施
1、提高全员的整体素质，严格遵守各项国家、地方、法规及制度，文明施工。
2、现场内设立文明施工宣传教育标牌及各种警示标志、标语，保证施工所需标记齐全。
3、施工时临时便道要经常洒水防止扬尘。 4、材料堆放合理有序，不阻碍交通。
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5、施工场地保持平整、整洁、注意环境保护，及时清理现场。 6、净化生活环境，反对污言秽语、酗酒滋事杜绝一些不良行为的发生。 五、施工进度计划保证措施
1、为确保工期，我单位将把该工程作为重点工程，在技术、人员、机具、资金上重点保证，并根据工程需要，随时增足施工力量。
2、组织强有力的项目管理班子。强化项目管理，实行项目法施工，实行项目经理负责制。项目经理对施工全过程统一组织、协调和负责，确保进度计划的实施。
3、加快施工准备工作，搞好临设、物资、机具进场、定位放线、技术交底与复核、方案编制等各项准备工作，为保证工程按时开工创造条件。
4、采用分段流水作业和分班次倒班24小时作业的方法进行施工，以缩短工期。
5、利用进度控制表，强调生产调度的作用，组织协调各工种之间的交叉作业，保证各工序和各工种的工作始终处于受控状态。
6、充分发挥我单位的技术装备优势，提高机械化施工程度，减轻劳动强度，提高功效，缩短工期。
7、采用先进合理的施工工艺和施工技术，发挥本企业的技术优势，利用科学的施工手段，提高劳动生产率，加快施工速度。
8、加强同建设单位、设计单位和监理单位等单位的协调协作，高效协调各工序的生产关系，确保施工的顺利进行。
9、建立和执行例会、报表和行政管理制度，促进、监督和保证工期目标的实现。
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10、按照总进度要求，确定工序控制点，分解工程施工过程，通过调整与优化，使得目标实现。
六、劳动力计划
按工程施工阶段投入劳动力情况 工 种 技工 钢筋工 焊 工 电 工 力工 其他 10 10 8 1 20 2 七、主要材料计划表
序 名称 号 1 2 3 4 钢板桩 钢板桩 工字钢 工字钢 H350×175 H400×200 I20a I50a 规格 单位 根 根 吨 吨 数量 9M 9M 需用量 备注 八、主要施工机械设备计划
序号 1 2 3 设备名称/品牌 液压振动打拔机 汽车吊 经纬仪 规格/型号 350 16t J6 数量 1台 1台 1台 主要目的、用途 钢板桩施工 支撑安装 测量 . 专业word可编辑 .
. . . . . 4 水准仪 1台 测量 九、基坑监测 1、基坑观测目的
施工阶段必须对基坑支护系统和周边环境进行监测。由于岩土工程的复杂性，基坑支护系统受到许多难以确定因素的影响，因此，在施工过程中加强水平位移监测，及时掌握支护系统及周围环境动态变化，应用监测所得的信息指导施工，是施工过程科学化、信息化，确保支护系统和周围环境安全的重要措施。
2、监测标准与依据
《建筑边坡工程技术规范》（GB 50330-2013 ) 《建筑变形测量规范》（JGJ/T-8 -97 ） 《工程测量规范》（GB50026-93）
《国家一、二等水准测量规范》（GB12897-91) 《建筑变形测量规程》（JGJ/T-8-97 ） 3、测点的布置
根据有关规程规范及设计要求，结合本工程的具体情况，本监测工程布设监测点.基坑支护体系水平位移：根据《建筑变形测量规程》的要求，在支护结构坡顶埋设位移观测点，间距：20m。
4、测基本方法 ⑴、监测内容
基坑防护结构侧向位移。 ⑵、水平位移量测
采用视准线法，在基坑顶钢桩处设置几条视准线，在视准线两端设置基准
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点，在线上设位移观测点。基准点设在稳定地点，观测点设在支护结构上，测量时用经纬仪测各位移观测点相对视准线的偏离值，即测点水平位移值。
⑶、观测点布置。
沿基坑顶布置，间距20m布置一个，在受力最不利部位布置测点，测点用水泥砂浆将觇标（带刻划的读数尺子）固定在钢桩上，方便观测。由于基坑施工条件复杂，测点容易受到破坏，所有测点必须做得牢固，配醒目标志，并与施工方密切配合，确保其安全。
5、观测
位移观测从基坑挖土开始，基坑开挖期间，每天、每挖一步土观测一次，当位移变化较大或有突变时，加密观测次数，剪力墙全部浇筑后可减少为每周一次。每次测量应对基准点和测点进行检查，保证测量数据稳定可靠。测量员及时将现场实测数据处理后反馈给现场管理人员，及时进行险情预报。
由有经验的技术员进场进行施工现场肉眼巡视，检查基坑防护结构施工质量，基坑堆载，管道渗漏水，地面细微裂缝，周围建筑和管线裂缝（用钢尺测量），一旦出现问题及时处理。
6、基坑监测与应急预案要求
结合工作经验，根据施工现场周围环境条件，基坑护坡桩桩顶水平位移预警值不超过30mm、垂直位移不超过20mm作为预警值。当超过该值时应分析原因，确定是否采取措施并做好紧急预案。
施工组织方案中应编制详细的监测方案，制定边坡变形抢险预案，尤其是暴雨天气的紧急预案，如发现边坡变形异常，应及时停止基坑内作业，分析原因，采取还土、坡顶卸载等加固措施，从而确保边坡安全。
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基坑开挖深度3.5-5.5m
M法计算书
土压力计算依据《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-2012)。
1.地质勘探数据如下：
————————————————————————————————————— 序号 h(m)
(kN/m3) C(kPa)
(°) M值 计算方法
1 0.50 17.00 5.00 5.00 500.0 水土合算 2 1.00 17.50 5.00 5.00 500.0 水土合算 3 4.30 18.50 12.00 5.10 1210.0 水土合算 4 2.70 19.00 0.00 36.00 22320.0 水土分算 5 1.90 20.50 0.00 38.00 25080.0 水土分算 6 6.60 20.20 30.00 15.00 6000.0 水土合算 ————————————————————————————————————— 表中：h为土层厚度(m),
2.基底标高为-5.50m，
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为土重度(kN/m3),C为内聚力(kPa),为内摩擦角(℃)
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支撑分别设置在标高 计算标高分别为-5.50m处，
3.地面超载：
————————————————————————————————————— 序号 布置方式 作用标高m 荷载值kPa 距基坑边线m 作用宽度m 1 均布荷载 0.00 20.00 -- -- —————————————————————————————————————
基坑侧壁重要性系数为0.90,为三级基坑 采用H形截面钢桩
截面面积A=0.0100m2，截面惯性矩I=0.00022965m4，截面弹性模量E=206000.00N/mm2
抗隆起、抗倾覆验算结果 按地基承载力验算抗隆起
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基坑外侧支护结构底部至地面之间土层的加权重度1=18.76(kN/m3) 基坑内侧支护结构底部至坑底之间土体的加权重度2=19.47(kN/m3)
支护结构嵌入深度D=4.50(m) 基坑开挖深度h=5.50(m) 基坑地表附加荷载q=20.00(kPa) 坑底被动区附加荷载qpa=0.00(kPa)
支护结构底部滑裂面上地基土的粘聚力c=0.00(kPa) 支护结构底部滑裂面上地基土的内摩擦角=38.00° Nq=48.93 Nc=61.35
计算的抗隆起安全系数为Kwz=[0.00×61.35+(19.47×4.50+0.00)×48.93]/[18.76×(5.50+4.50)+20.00]=20.65
达到规范规定安全系数1.80,合格!
按滑弧稳定验算抗隆起
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围护墙底以上地基土各土层天然重度的加权平均值 围护墙在基坑开挖面以下的入土深度D=4.50(m) 主动土压力系数Ka=tg2(45o-23.49o/2)=0.43 滑裂面上地基土的粘聚力加权平均值c=4.32(kPa) 滑裂面上地基土的内摩擦角加权平均值=0.41(弧度) 基坑开挖深度h0=5.50(m)
最下一道支撑距地面的深度h0'=5.50(m)
最下一道支撑面与基坑开挖面间的水平夹角a1=0.00(弧度) 以最下一道支撑点为圆心的滑裂面圆心角a2=3.14(弧度) 坑外地面荷载q=20.00(kPa)
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=18.98(kN/m3)
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qf=18.98×5.50+20.00=124.39(kPa)
MSL=0.5×(18.98×5.50+20.00)×4.502=1259.41(kN.m/m) R3=5.50×4.50+(3.14-0.00)×4.502=88.37(m2)
R2=0.5×4.502×124.39+{3.14-0.00-0.5×[sin(2×3.14)-sin(2×0.00)]} -1/3×18.98×4.503×
{sin2(3.14)×cos(3.14)-sin2(0.00)×cos(0.00)+2×[cos(3.14)-cos(0.00)]} =3568.54(kN.m/m)
R1=4.50×(18.98×5.502/2+20.00×5.50)+0.5×4.502×124.39× [3.14-0.00+sin(3.14)×cos(3.14)-
sin(0.00)×cos(0.00)]-1/3×18.98×4.503×[cos3(3.14)-cos3(0.00)] =6896.33(kN.m/m)
MRL=6896.33×0.43×tg(0.41)+3568.54×tg(0.41)+88.37×4.32 =3214.41(kN.m/m) 计算的抗隆起安全系数为: KL=2.55=3214.41/1259.41=2.55 达到规范规定安全系数1.80,合格!
按经验公式计算基坑隆起量：
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基坑开挖深度H=5.50(m) 地表超载q=20.00(kPa)
支护结构底部处土的粘聚力c=0.00(kPa) 支护结构底部处土的内摩擦角=38.00(°) 基坑外侧支护结构底部至地面之间土层的加权重度 基坑外侧坑底至地面之间土的加权重度 支护结构入土深度D=4.50(m) 基坑底最大隆起量
验算抗倾覆稳定
=-291.67-20.00+138.19+164.16=0.01(mm)
1=18.76(kN/m3)
2=18.18(kN/m3)
最下一道支撑(若无支撑,则为桩顶)以下的主动土压力合力为Ea=425.44(kN/m)，合力标高为Elva=-6.06(m) 被动土压力合力为Ep=543.47(kN/m)，合力标高为Elvp=-8.45(m)
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最下一道支撑(若无支撑,则为桩顶)的标高为Elvs=-1.00(m)
主动土压力对最下一道支撑产生的力矩为Moc=Ea×(Elvs-Elva)=425.44×(6.06-1.00)=2151.35(kN.m/m) 被动土压力对最下一道支撑产生的力矩为Mrc=Ep×(Elvs-Elvp)=543.47×(8.45-1.00)=4046.69(kN.m/m) 计算的抗倾覆安全系数为:1.88 达到规范规定安全系数1.03,合格!
内力及位移计算 采用m法计算
计算采用位移法有限元，单元最大长度为0.1m。因为计算中有大量矩阵运算，故不提供计算过程。 共层支点，支点计算数据如下：
————————————————————————————————————— 序号 水平间距(m) 倾角(度) 刚度(kN/m) 预加力(kN) ————————————————————————————————————— 共计算1个工况,各支点在各个工况中的支点力如下(单位为kN)：
————————————————————————————————————— ————————————————————————————————————— 全部工况下各支点的最大轴力如下(单位为kN)：
各工况的最大内力位移如下：
————————————————————————————————————— 工况号 桩顶位移 最大位移 最大正弯矩 最大负弯矩 最大正剪力 最大负剪力 (mm) (mm) (kN-m) (kN-m) (kN) (kN) 1 18.34 18.34 0.0 -269.1 130.5 -108.6
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—————————————————————————————————————
全部工况下的最大内力位移如下： 最大桩(墙)顶部位移为： 18.34 mm 最大桩(墙)位移为： 18.34 mm 最大正弯矩为： 0.00 kN-m 最大负弯矩为： -234.10 kN-m 最大正剪力为： 130.50 kN 最大负剪力为： -108.60 kN
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钢板桩截面强度验算书
钢板桩最大弯矩为 234.1 kN.m 钢板桩最大剪力为 130.5 kN 钢板桩面积为 8192 mm2
钢板桩截面抵抗矩为 1148243 mm3 钢板桩抗弯强度fy= 215 N/mm2 钢板桩抗剪强度fv= 125 N/mm2
钢板桩弯曲应力 Sigma=M/W=234.1*100000/1148243 =203.9< fy=215 抗弯强度合格!
抗剪强度一般不需验算!
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开挖深度在5.5-6.6m段
钢板桩规范计算书
本计算依据《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-2012)。
1.地质勘探数据如下：
——————————————————————————————————————————— 序号 h(m)
(kN/m3) C(kPa)
(°) m(kN/m4) 计算方法 土类型
1 0.50 17.00 5.00 5.00 500 水土合算 填土 2 1.00 17.50 5.00 5.00 500 水土合算 填土 3 4.30 18.50 12.00 5.10 1210 水土合算 粘性土 4 2.70 19.00 0.00 36.00 22320 水土分算 中砂 5 1.90 20.50 0.00 38.00 25080 水土分算 粗砂 6 6.60 20.20 30.00 15.00 6000 水土合算 风化岩 ——————————————————————————————————————————— 表中：h为土层厚度(m),
为土重度(kN/m3),C为内聚力(kPa),为内摩擦角(°)。
基坑外侧水标高-7.10m，基坑内侧水标高-7.10m。
2.基本计算参数：
地面标高0.00m，基坑坑底标高-6.60m， 支撑分别设置在标高-3.00m处， 计算标高分别为-3.50m、-6.60m处。
侧壁重要性系数0.90。
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桩墙顶标高-1.60m， 桩墙嵌入深度4.00m， 桩墙计算宽度0.50m。
桩墙顶标高以上放坡级数为1级坡。
—————————————————————————— 序号 坡高m 坡宽m 坡角° 平台宽m 1 1.60 1.60 45.00 0.00 ——————————————————————————
3.地面超载：
————————————————————————————————————————— 序号 布置方式 作用区域 标高m 荷载值kPa 距基坑边线m 作用宽度m 1 均布荷载 基坑外侧 0.00 20.00 -- -- ————————————————————————————————————————— 将桩顶标高以上的土压力转换为均布荷载，根据放坡高度坡度为梯形局部荷载： Q=17.00×0.50+17.50×1.00+18.50×0.10=27.85kN/m2
一、第一阶段,挖土深3.50m，挡土桩(墙)呈悬臂状,计算过程如下：
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18.090.47 3 30.47 47.49 21.26-1.600.00-2.40-3.50 29.59-5.80
第1阶段主动、被动水土压力合力图
1.作用在桩(墙)的主动土压力分布： 第1层土上部标高-1.60m，下部标高-2.40m
Ea1上 = (18.50×0.00+47.85)×tg2(45-5.10/2)-2×12.00×tg(45-5.10/2) = 18.09kN/m2
Ea1下 = (18.50×0.80+47.85)×tg2(45-5.10/2)-2×12.00×tg(45-5.10/2) = 30.47kN/m2
第2层土上部标高-2.40m，下部标高-3.50m
Ea2上 = (18.50×0.80+18.50×0.00+47.85)×tg2(45-5.10/2)-2×12.00×tg(45-5.10/2) = 30.47kN/m2
Ea2下 = (18.50×0.80+18.50×1.10+47.85)×tg2(45-5.10/2)-2×12.00×tg(45-5.10/2) = 47.49kN/m2
第3层土上部标高-3.50m，下部标高-5.80m
Ea3上 = (18.50×0.80+18.50×1.10+47.85)×tg2(45-5.10/2)-2×12.00×tg(45-5.10/2) = 47.49kN/m2
Ea3下 = (18.50×0.80+18.50×1.10+47.85)×tg2(45-5.10/2)-2×12.00×tg(45-5.10/2) = 47.49kN/m2
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2.作用在桩(墙)的被动土压力分布： 第3层土上部标高-3.50m，下部标高-5.80m
Ep3上 = (18.50×0.00)×tg2(45+5.10/2)+2×12.00×tg(45+5.10/2) = 26.24kN/m2
Ep3下 = (18.50×2.30)×tg2(45+5.10/2)+2×12.00×tg(45+5.10/2) = 77.09kN/m2
3.土压力为零点距离坑底距离d的计算： 桩的被动、主动土压力差值系数为：
B = ((77.09-26.24)-(47.49-47.49))/2.30=22.11kN/m3 d = (47.49-26.24)/22.11 = 0.96m
土压力为0点指定调整为坑底以下d = 0.96m。
4.D点以上土压力对D点的力矩与合力计算： D点以上土压力对桩(墙)土压力的合力： Ea = (18.09+30.47)×0.80/2.0+ (30.47+47.49)×1.10/2.0+ (47.49-26.24)×0.96/2.0 = 72.52kN/m
D点以上土压力对D点的力矩(梯形转为矩形与三角形计算)：
Ma = 18.09×0.80×(2.06+0.80/2.0)+(30.47-18.09)×0.80/2.0×(2.06+0.80/3.0)+
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30.47×1.10×(0.96+1.10/2.0)+(47.49-30.47)×1.10/2.0×(0.96+1.10/3.0)+ (47.49-26.24)×0.96/2.0×(-1.34+2.30-0.96/3.0) = 116.78kN.m/m
5.悬臂桩嵌入D点以下距离t的计算： 合力Ea到D点的距离：
y = 116.78/72.52 = 1.61m
根据规范4.1.1条得到桩(墙)需要的总长度为5.82m
6.最大弯矩的计算：
而经过积分运算得到
最大正弯矩Mumax= 0.00kN.m/m，发生在标高0.00m处； 最大负弯矩Mdmax= -214.21kN.m/m，发生在标高-6.12m处。
考虑到桩(墙)的计算宽度为0.50m
最大正弯矩Mumax=0.50×0.00=0.00kN.m，发生在标高0.00m处； 最大负弯矩Mdmax=0.50×-214.21=-107.11kN.m，发生在标高-6.12m处；
二、第二阶段,挖土深6.60m，支撑分别设置在标高-3.00m处，计算过程如下：
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1 38.0970.4E1 -3.00 30.47-1.600.00-2.40 83.10 3 32.66.504 0.04 36.53-5.80-6.60-7.10
第2阶段主动、被动水土压力合力图
1.作用在桩(墙)的主动土压力分布： 第1层土上部标高-1.60m，下部标高-2.40m
Ea1上 = (18.50×0.00+47.85)×tg2(45-5.10/2)-2×12.00×tg(45-5.10/2) = 18.09kN/m2
Ea1下 = (18.50×0.80+47.85)×tg2(45-5.10/2)-2×12.00×tg(45-5.10/2) = 30.47kN/m2
第2层土上部标高-2.40m，下部标高-5.80m
Ea2上 = (18.50×0.80+18.50×0.00+47.85)×tg2(45-5.10/2)-2×12.00×tg(45-5.10/2) = 30.47kN/m2
Ea2下 = (18.50×0.80+18.50×3.40+47.85)×tg2(45-5.10/2)-2×12.00×tg(45-5.10/2) = 83.10kN/m2
第3层土上部标高-5.80m，下部标高-6.60m
Ea3上 = (18.50×0.80+18.50×3.40+19.00×0.00+47.85)×tg2(45-36.00/2)-2×0.00×tg(45-36.00/2) = 32.60kN/m2
Ea3下 = (18.50×0.80+18.50×3.40+19.00×0.80+47.85)×tg2(45-36.00/2)-2×0.00×tg(45-36.00/2)
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= 36.54kN/m2
第4层土上部标高-6.60m，下部标高-7.10m
Ea4上 = (18.50×0.80+18.50×3.40+19.00×0.80+47.85)×tg2(45-36.00/2)-2×0.00×tg(45-36.00/2) = 36.54kN/m2
Ea4下 = (18.50×0.80+18.50×3.40+19.00×0.80+47.85)×tg2(45-36.00/2)-2×0.00×tg(45-36.00/2) = 36.54kN/m2
2.作用在桩(墙)的被动土压力分布： 第4层土上部标高-6.60m，下部标高-7.10m
Ep4上 = (19.00×0.00)×tg2(45+36.00/2)+2×0.00×tg(45+36.00/2) = 0.01kN/m2
Ep4下 = (19.00×0.50)×tg2(45+36.00/2)+2×0.00×tg(45+36.00/2) = 36.59kN/m2
3.土压力为零点距离坑底距离d的计算： 桩的被动、主动土压力差值系数为：
B = ((36.59-0.01)-(36.54-36.54))/0.50=73.16kN/m3 d = (36.54-0.01)/73.16 = 0.50m
土压力为0点指定调整为坑底以下d = 0.50m。
4.D点以上土压力对D点的力矩与合力计算： D点以上土压力对桩(墙)土压力的合力： Ea = (18.09+30.47)×0.80/2.0+
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(30.47+83.10)×3.40/2.0+ (32.60+36.54)×0.80/2.0+ (36.54-0.01)×0.50/2.0 = 249.26kN/m
D点以上土压力对D点的力矩(梯形转为矩形与三角形计算)：
Ma = 18.09×0.80×(4.70+0.80/2.0)+(30.47-18.09)×0.80/2.0×(4.70+0.80/3.0)+ 30.47×3.40×(1.30+3.40/2.0)+(83.10-30.47)×3.40/2.0×(1.30+3.40/3.0)+ 32.60×0.80×(0.50+0.80/2.0)+(36.54-32.60)×0.80/2.0×(0.50+0.80/3.0)+ (36.54-0.01)×0.50/2.0×(0.00+0.50-0.50/3.0) = 654.59kN.m/m
5.桩(墙)嵌入D点以下距离t的计算： 第1层支撑到D点距离： a1 = 4.10m 第1层支撑反力：
E1 = 654.59/4.10 = 159.66kN/m 假设支座D点的支撑反力：
ED = 249.26-159.66 = 89.60kN/m
根据规范4.1.1条得到桩(墙)需要的总长度为9.00m
考虑到桩(墙)的计算宽度为0.50m E1=0.50×159.66=79.83kN
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ED=0.50×89.60=44.80kN
6.最大弯矩的计算：
而经过积分运算得到
最大正弯矩Mumax= 113.91kN.m/m，发生在标高-5.12m处； 最大负弯矩Mdmax= -134.37kN.m/m，发生在标高-9.26m处。
考虑到桩(墙)的计算宽度为0.50m
最大正弯矩Mumax=0.50×113.91=56.96kN.m，发生在标高-5.12m处； 最大负弯矩Mdmax=0.50×-134.37=-67.19kN.m，发生在标高-9.26m处；
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M法计算书
土压力计算依据《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-2012)。
1.地质勘探数据如下：
————————————————————————————————————— 序号 h(m)
(kN/m3) C(kPa)
(°) M值 计算方法
1 0.50 17.00 5.00 5.00 500.0 水土合算 2 1.00 17.50 5.00 5.00 500.0 水土合算 3 4.30 18.50 12.00 5.10 1210.0 水土合算 4 2.70 19.00 0.00 36.00 22320.0 水土分算 5 1.90 20.50 0.00 38.00 25080.0 水土分算 6 6.60 20.20 30.00 15.00 6000.0 水土合算 ————————————————————————————————————— 表中：h为土层厚度(m),
2.基底标高为-6.60m，
支撑分别设置在标高-3.00m处， 计算标高分别为-3.50m、-6.60m处，
3.地面超载：
————————————————————————————————————— 序号 布置方式 作用标高m 荷载值kPa 距基坑边线m 作用宽度m
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为土重度(kN/m3),C为内聚力(kPa),为内摩擦角(℃)
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1 均布荷载 0.00 20.00 -- -- —————————————————————————————————————
基坑侧壁重要性系数为0.90,为三级基坑 采用H形截面钢桩
截面面积A=0.0100m2，截面惯性矩I=0.00013123m4，截面弹性模量E=206000.00N/mm2
抗隆起、抗倾覆验算结果 按地基承载力验算抗隆起
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基坑外侧支护结构底部至地面之间土层的加权重度 基坑内侧支护结构底部至坑底之间土体的加权重度 支护结构嵌入深度D=4.00(m) 基坑开挖深度h=6.60(m) 基坑地表附加荷载q=20.00(kPa) 坑底被动区附加荷载qpa=0.00(kPa)
1=18.85(kN/m3) 2=19.77(kN/m3)
支护结构底部滑裂面上地基土的粘聚力c=30.00(kPa) 支护结构底部滑裂面上地基土的内摩擦角=15.00° Nq=3.94 Nc=10.98
计算的抗隆起安全系数为Kwz=[30.00×10.98+(19.77×4.00+0.00)×3.94]/[18.85×(6.60+4.00)+20.00]=2.92 达到规范规定安全系数1.80,合格!
按滑弧稳定验算抗隆起
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围护墙底以上地基土各土层天然重度的加权平均值
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=19.10(kN/m3)
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围护墙在基坑开挖面以下的入土深度D=4.00(m) 主动土压力系数Ka=tg2(45o-23.49o/2)=0.43 滑裂面上地基土的粘聚力加权平均值c=4.87(kPa) 滑裂面上地基土的内摩擦角加权平均值=0.41(弧度) 基坑开挖深度h0=6.60(m)
最下一道支撑距地面的深度h0'=3.00(m)
最下一道支撑面与基坑开挖面间的水平夹角a1=0.49(弧度) 以最下一道支撑点为圆心的滑裂面圆心角a2=2.15(弧度) 坑外地面荷载q=20.00(kPa) qf=19.10×3.00+20.00=77.31(kPa)
MSL=0.5×(19.10×3.00+20.00)×4.002=618.52(kN.m/m) R3=6.60×4.00+(2.15-0.49)×4.002=52.98(m2)
R2=0.5×4.002×77.31+{2.15-0.49-0.5×[sin(2×2.15)-sin(2×0.49)]} -1/3×19.10×4.003×
{sin2(2.15)×cos(2.15)-sin2(0.49)×cos(0.49)+2×[cos(2.15)-cos(0.49)]} =2025.22(kN.m/m)
R1=4.00×(19.10×6.602/2+20.00×6.60)+0.5×4.002×77.31× [2.15-0.49+sin(2.15)×cos(2.15)-
sin(0.49)×cos(0.49)]-1/3×19.10×4.003×[cos3(2.15)-cos3(0.49)] =3024.05(kN.m/m)
MRL=3024.05×0.43×tg(0.41)+2025.22×tg(0.41)+52.98×4.87 =1711.37(kN.m/m) 计算的抗隆起安全系数为:
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KL=2.77=1711.37/618.52=2.77 达到规范规定安全系数1.80,合格!
按经验公式计算基坑隆起量：
基坑开挖深度H=6.60(m) 地表超载q=20.00(kPa)
支护结构底部处土的粘聚力c=30.00(kPa) 支护结构底部处土的内摩擦角=15.00(°) 基坑外侧支护结构底部至地面之间土层的加权重度 基坑外侧坑底至地面之间土的加权重度 支护结构入土深度D=4.00(m) 基坑底最大隆起量
验算抗倾覆稳定
=-291.67-23.46+160.57+213.44=58.88(mm)
1=18.85(kN/m3)
2=18.30(kN/m3)
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最下一道支撑(若无支撑,则为桩顶)以下的主动土压力合力为Ea=393.70(kN/m)，合力标高为Elva=-6.76(m) 被动土压力合力为Ep=446.81(kN/m)，合力标高为Elvp=-9.24(m) 最下一道支撑(若无支撑,则为桩顶)的标高为Elvs=-3.00(m)
主动土压力对最下一道支撑产生的力矩为Moc=Ea×(Elvs-Elva)=393.70×(6.76-3.00)=1482.22(kN.m/m) 被动土压力对最下一道支撑产生的力矩为Mrc=Ep×(Elvs-Elvp)=446.81×(9.24-3.00)=2787.21(kN.m/m) 计算的抗倾覆安全系数为:1.88 达到规范规定安全系数1.03,合格!
内力及位移计算 采用m法计算
计算采用位移法有限元，单元最大长度为0.1m。因为计算中有大量矩阵运算，故不提供计算过程。 共1层支点，支点计算数据如下：
————————————————————————————————————— 序号 水平间距(m) 倾角(度) 刚度(kN/m) 预加力(kN) 1 4.00 0.00 13125.0 200.0 ————————————————————————————————————— 共计算2个工况,各支点在各个工况中的支点力如下(单位为kN)：
————————————————————————————————————— 1 0.00 358.58
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————————————————————————————————————— 全部工况下各支点的最大轴力如下(单位为kN)： 1 358.58
各工况的最大内力位移如下：
————————————————————————————————————— 工况号 桩顶位移 最大位移 最大正弯矩 最大负弯矩 最大正剪力 最大负剪力 (mm) (mm) (kN-m) (kN-m) (kN) (kN) 1 13.26 13.26 0.1 -111.6 49.2 -40.1 2 17.20 17.20 20.8 -113.2 61.2 -65.3
—————————————————————————————————————
全部工况下的最大内力位移如下： 最大桩(墙)顶部位移为： 17.20 mm 最大桩(墙)位移为： 17.20 mm 最大正弯矩为： 20.80 kN-m 最大负弯矩为： -113.20 kN-m 最大正剪力为： 61.20 kN 最大负剪力为： -65.30 kN
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RichTextBox1
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钢梁截面强度验算书
钢梁最大弯矩为 43.2 kN.m 钢梁最大剪力为 312.3 kN 钢梁面积为 3550 mm2
钢梁截面抵抗矩为 237000 mm3 钢梁抗弯强度fy= 215 N/mm2 钢梁抗剪强度fv= 125 N/mm2
钢梁弯曲应力 Sigma=M/W=43.2*100000/237000 =182.1< fy=215 抗弯强度合格!
抗剪强度一般不需验算!
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钢板桩截面强度验算书
钢板桩最大弯矩为 113.2 kN.m 钢板桩最大剪力为 65.3 kN 钢板桩面积为 6146 mm2
钢板桩截面抵抗矩为 749913 mm3 钢板桩抗弯强度fy= 215 N/mm2 钢板桩抗剪强度fv= 125 N/mm2
钢板桩弯曲应力 Sigma=M/W=113.2*100000/749913
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=151.0< fy=215 抗弯强度合格!
抗剪强度一般不需验算!
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检查井（开挖深度在6.6-7.6m）
钢板桩规范计算书
本计算依据《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-2012)。
1.地质勘探数据如下：
——————————————————————————————————————————— 序号 h(m)
(kN/m3) C(kPa)
(°) m(kN/m4) 计算方法 土类型
1 0.50 17.00 5.00 5.00 500 水土合算 填土 2 1.00 17.50 5.00 5.00 500 水土合算 填土 3 4.30 18.50 12.00 5.10 1210 水土合算 粘性土 4 2.70 19.00 0.00 36.00 22320 水土分算 中砂 5 1.90 20.50 0.00 38.00 25080 水土分算 粗砂 6 6.60 20.20 30.00 15.00 6000 水土合算 风化岩 ——————————————————————————————————————————— 表中：h为土层厚度(m),
为土重度(kN/m3),C为内聚力(kPa),为内摩擦角(°)。
基坑外侧水标高-8.10m，基坑内侧水标高-8.10m。
2.基本计算参数：
地面标高0.00m，基坑坑底标高-7.60m， 支撑分别设置在标高-3.00m处， 计算标高分别为-3.50m、-7.60m处。
侧壁重要性系数1.00。
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桩墙顶标高-2.10m， 桩墙嵌入深度3.50m， 桩墙计算宽度0.50m。
桩墙顶标高以上放坡级数为1级坡。
—————————————————————————— 序号 坡高m 坡宽m 坡角° 平台宽m 1 2.10 2.10 45.00 0.00 ——————————————————————————
3.地面超载：
————————————————————————————————————————— 序号 布置方式 作用区域 标高m 荷载值kPa 距基坑边线m 作用宽度m 1 均布荷载 基坑外侧 0.00 20.00 -- -- ————————————————————————————————————————— 将桩顶标高以上的土压力转换为均布荷载，根据放坡高度坡度为梯形局部荷载： Q=17.00×0.50+17.50×1.00+18.50×0.60=37.10kN/m2
一、第一阶段,挖土深3.50m，挡土桩(墙)呈悬臂状,计算过程如下：
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25.83 42.08 47.49 42.08 21.26-2.100.00-3.15-3.50 29.59-5.80
第1阶段主动、被动水土压力合力图
1.作用在桩(墙)的主动土压力分布： 第1层土上部标高-2.10m，下部标高-3.15m
Ea1上 = (18.50×0.00+57.10)×tg2(45-5.10/2)-2×12.00×tg(45-5.10/2) = 25.83kN/m2
Ea1下 = (18.50×1.05+57.10)×tg2(45-5.10/2)-2×12.00×tg(45-5.10/2) = 42.08kN/m2
第2层土上部标高-3.15m，下部标高-3.50m
Ea2上 = (18.50×1.05+18.50×0.00+57.10)×tg2(45-5.10/2)-2×12.00×tg(45-5.10/2) = 42.08kN/m2
Ea2下 = (18.50×1.05+18.50×0.35+57.10)×tg2(45-5.10/2)-2×12.00×tg(45-5.10/2) = 47.49kN/m2
第3层土上部标高-3.50m，下部标高-5.80m
Ea3上 = (18.50×1.05+18.50×0.35+57.10)×tg2(45-5.10/2)-2×12.00×tg(45-5.10/2) = 47.49kN/m2
Ea3下 = (18.50×1.05+18.50×0.35+57.10)×tg2(45-5.10/2)-2×12.00×tg(45-5.10/2) = 47.49kN/m2
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2.作用在桩(墙)的被动土压力分布： 第3层土上部标高-3.50m，下部标高-5.80m
Ep3上 = (18.50×0.00)×tg2(45+5.10/2)+2×12.00×tg(45+5.10/2) = 26.24kN/m2
Ep3下 = (18.50×2.30)×tg2(45+5.10/2)+2×12.00×tg(45+5.10/2) = 77.09kN/m2
3.土压力为零点距离坑底距离d的计算： 桩的被动、主动土压力差值系数为：
B = ((77.09-26.24)-(47.49-47.49))/2.30=22.11kN/m3 d = (47.49-26.24)/22.11 = 0.96m
土压力为0点指定调整为坑底以下d = 0.96m。
4.D点以上土压力对D点的力矩与合力计算： D点以上土压力对桩(墙)土压力的合力： Ea = (25.83+42.08)×1.05/2.0+ (42.08+47.49)×0.35/2.0+ (47.49-26.24)×0.96/2.0 = 61.54kN/m
D点以上土压力对D点的力矩(梯形转为矩形与三角形计算)：
Ma = 25.83×1.05×(1.31+1.05/2.0)+(42.08-25.83)×1.05/2.0×(1.31+1.05/3.0)+
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42.08×0.35×(0.96+0.35/2.0)+(47.49-42.08)×0.35/2.0×(0.96+0.35/3.0)+ (47.49-26.24)×0.96/2.0×(-1.34+2.30-0.96/3.0) = 88.28kN.m/m
5.悬臂桩嵌入D点以下距离t的计算： 合力Ea到D点的距离： y = 88.28/61.54 = 1.43m
根据规范4.1.1条得到桩(墙)需要的总长度为5.32m
6.最大弯矩的计算：
而经过积分运算得到
最大正弯矩Mumax= 0.00kN.m/m，发生在标高-5.47m处； 最大负弯矩Mdmax= -167.66kN.m/m，发生在标高-6.07m处。
考虑到桩(墙)的计算宽度为0.50m
最大正弯矩Mumax=0.50×0.00=0.00kN.m，发生在标高-5.47m处； 最大负弯矩Mdmax=0.50×-167.66=-83.83kN.m，发生在标高-6.07m处；
二、第二阶段,挖土深7.60m，支撑分别设置在标高-3.00m处，计算过程如下：
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E1 -3.00 25.83 42.08 42.08-2.100.00-3.15 83.10 32.60 41.47 4.89 7.68 6.18 41.47-5.80-7.60-8.10-8.50
第2阶段主动、被动水土压力合力图
1.作用在桩(墙)的主动土压力分布： 第1层土上部标高-2.10m，下部标高-3.15m
Ea1上 = (18.50×0.00+57.10)×tg2(45-5.10/2)-2×12.00×tg(45-5.10/2) = 25.83kN/m2
Ea1下 = (18.50×1.05+57.10)×tg2(45-5.10/2)-2×12.00×tg(45-5.10/2) = 42.08kN/m2
第2层土上部标高-3.15m，下部标高-5.80m
Ea2上 = (18.50×1.05+18.50×0.00+57.10)×tg2(45-5.10/2)-2×12.00×tg(45-5.10/2) = 42.08kN/m2
Ea2下 = (18.50×1.05+18.50×2.65+57.10)×tg2(45-5.10/2)-2×12.00×tg(45-5.10/2) = 83.10kN/m2
第3层土上部标高-5.80m，下部标高-7.60m
Ea3上 = (18.50×1.05+18.50×2.65+19.00×0.00+57.10)×tg2(45-36.00/2)-2×0.00×tg(45-36.00/2) = 32.60kN/m2
Ea3下 = (18.50×1.05+18.50×2.65+19.00×1.80+57.10)×tg2(45-36.00/2)-2×0.00×tg(45-36.00/2)
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= 41.47kN/m2
第4层土上部标高-7.60m，下部标高-8.10m
Ea4上 = (18.50×1.05+18.50×2.65+19.00×1.80+57.10)×tg2(45-36.00/2)-2×0.00×tg(45-36.00/2) = 41.47kN/m2
Ea4下 = (18.50×1.05+18.50×2.65+19.00×1.80+57.10)×tg2(45-36.00/2)-2×0.00×tg(45-36.00/2) = 41.47kN/m2
第5层土上部标高-8.10m，下部标高-8.50m
Ea5上 = (18.50×1.05+18.50×2.65+19.00×1.80+57.10)×tg2(45-36.00/2)-2×0.00×tg(45-36.00/2) = 42.77kN/m2
Ea5下 = (18.50×1.05+18.50×2.65+19.00×1.80+57.10)×tg2(45-36.00/2)-2×0.00×tg(45-36.00/2)+1.00×0.40×10.0-1.00×-0.50×10.0×tg2(45-36.00/2) = 46.77kN/m2
2.作用在桩(墙)的被动土压力分布： 第4层土上部标高-7.60m，下部标高-8.10m
Ep4上 = (19.00×0.00)×tg2(45+36.00/2)+2×0.00×tg(45+36.00/2) = 0.01kN/m2
Ep4下 = (19.00×0.50)×tg2(45+36.00/2)+2×0.00×tg(45+36.00/2) = 36.59kN/m2
第5层土上部标高-8.10m，下部标高-8.50m
Ep5上 = (19.00×0.50+19.00×0.00)×tg2(45+36.00/2)+2×0.00×tg(45+36.00/2) = 36.60kN/m2
Ep5下 = (19.00×0.50+19.00×0.40-1.00×0.40×10.0)×tg2(45+36.00/2)+2×0.00×tg(45+36.00/2)+1.00
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×0.40×10.0
= 54.45kN/m2
3.土压力为零点距离坑底距离d的计算： 桩的被动、主动土压力差值系数为：
B = ((54.45-36.60)-(46.77-42.77))/0.40=34.65kN/m3 d = 0.50+(42.77-36.60)/34.65 = 0.68m 土压力为0点指定调整为坑底以下d = 0.68m。
4.D点以上土压力对D点的力矩与合力计算： D点以上土压力对桩(墙)土压力的合力： Ea = (25.83+42.08)×1.05/2.0+ (42.08+83.10)×2.65/2.0+ (32.60+41.47)×1.80/2.0+
(41.47-0.01+41.47-36.59)×0.50/2.0+ (42.77-36.60)×0.18/2.0 = 280.30kN/m
D点以上土压力对D点的力矩(梯形转为矩形与三角形计算)：
Ma = 25.83×1.05×(5.13+1.05/2.0)+(42.08-25.83)×1.05/2.0×(5.13+1.05/3.0)+ 42.08×2.65×(2.48+2.65/2.0)+(83.10-42.08)×2.65/2.0×(2.48+2.65/3.0)+ 32.60×1.80×(0.68+1.80/2.0)+(41.47-32.60)×1.80/2.0×(0.68+1.80/3.0)+
(41.47-0.01)×0.50×(0.18+0.50/2.0)+(41.47-36.59-41.47+0.01)×0.50/2.0×(0.18+0.50/3.0)+
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(42.77-36.60)×0.18/2.0×(-0.22+0.40-0.18/3.0) = 915.42kN.m/m
5.桩(墙)嵌入D点以下距离t的计算： 第1层支撑到D点距离： a1 = 5.28m 第1层支撑反力：
E1 = 915.42/5.28 = 173.43kN/m 假设支座D点的支撑反力：
ED = 280.30-173.43 = 106.87kN/m 根据规范4.1.1条得到桩(墙)需要的总长度为9.16m
考虑到桩(墙)的计算宽度为0.50m E1=0.50×173.43=86.72kN ED=0.50×106.87=53.44kN
6.最大弯矩的计算：
而经过积分运算得到
最大正弯矩Mumax= 183.00kN.m/m，发生在标高-5.47m处； 最大负弯矩Mdmax= -146.02kN.m/m，发生在标高-10.35m处。
考虑到桩(墙)的计算宽度为0.50m
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最大正弯矩Mumax=0.50×183.00=91.50kN.m，发生在标高-5.47m处； 最大负弯矩Mdmax=0.50×-146.02=-73.01kN.m，发生在标高-10.35m处；
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M法计算书
土压力计算依据《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-2012)。
1.地质勘探数据如下：
————————————————————————————————————— 序号 h(m)
(kN/m3) C(kPa)
(°) M值 计算方法
1 0.50 17.00 5.00 5.00 500.0 水土合算 2 1.00 17.50 5.00 5.00 500.0 水土合算 3 4.30 18.50 12.00 5.10 1210.0 水土合算 4 2.70 19.00 0.00 36.00 22320.0 水土分算 5 1.90 20.50 0.00 38.00 25080.0 水土分算 6 6.60 20.20 30.00 15.00 6000.0 水土合算 ————————————————————————————————————— 表中：h为土层厚度(m),
2.基底标高为-7.60m，
支撑分别设置在标高-3.00m处， 计算标高分别为-3.50m、-7.60m处，
3.地面超载：
————————————————————————————————————— 序号 布置方式 作用标高m 荷载值kPa 距基坑边线m 作用宽度m
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为土重度(kN/m3),C为内聚力(kPa),为内摩擦角(℃)
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1 均布荷载 0.00 20.00 -- -- —————————————————————————————————————
基坑侧壁重要性系数为1.00,为二级基坑 采用H形截面钢桩
截面面积A=0.0100m2，截面惯性矩I=0.00013123m4，截面弹性模量E=206000.00N/mm2
抗隆起、抗倾覆验算结果 按地基承载力验算抗隆起
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基坑外侧支护结构底部至地面之间土层的加权重度 基坑内侧支护结构底部至坑底之间土体的加权重度 支护结构嵌入深度D=3.50(m) 基坑开挖深度h=7.60(m) 基坑地表附加荷载q=20.00(kPa) 坑底被动区附加荷载qpa=0.00(kPa)
1=18.91(kN/m3) 2=20.05(kN/m3)
支护结构底部滑裂面上地基土的粘聚力c=30.00(kPa) 支护结构底部滑裂面上地基土的内摩擦角=15.00° Nq=3.94 Nc=10.98
计算的抗隆起安全系数为Kwz=[30.00×10.98+(20.05×3.50+0.00)×3.94]/[18.91×(7.60+3.50)+20.00]=2.64 达到规范规定安全系数2.00,合格!
按滑弧稳定验算抗隆起
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围护墙底以上地基土各土层天然重度的加权平均值
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=19.19(kN/m3)
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围护墙在基坑开挖面以下的入土深度D=3.50(m) 主动土压力系数Ka=tg2(45o-22.35o/2)=0.45 滑裂面上地基土的粘聚力加权平均值c=6.92(kPa) 滑裂面上地基土的内摩擦角加权平均值=0.39(弧度) 基坑开挖深度h0=7.60(m)
最下一道支撑距地面的深度h0'=3.00(m)
最下一道支撑面与基坑开挖面间的水平夹角a1=0.60(弧度) 以最下一道支撑点为圆心的滑裂面圆心角a2=1.93(弧度) 坑外地面荷载q=20.00(kPa) qf=19.19×3.00+20.00=77.56(kPa)
MSL=0.5×(19.19×3.00+20.00)×3.502=475.06(kN.m/m) R3=7.60×3.50+(1.93-0.60)×3.502=42.89(m2)
R2=0.5×3.502×77.56+{1.93-0.60-0.5×[sin(2×1.93)-sin(2×0.60)]} -1/3×19.19×3.503×
{sin2(1.93)×cos(1.93)-sin2(0.60)×cos(0.60)+2×[cos(1.93)-cos(0.60)]} =1281.14(kN.m/m)
R1=3.50×(19.19×7.602/2+20.00×7.60)+0.5×3.502×77.56× [1.93-0.60+sin(1.93)×cos(1.93)-
sin(0.60)×cos(0.60)]-1/3×19.19×3.503×[cos3(1.93)-cos3(0.60)] =2888.59(kN.m/m)
MRL=2888.59×0.45×tg(0.39)+1281.14×tg(0.39)+42.89×6.92 =1352.80(kN.m/m) 计算的抗隆起安全系数为:
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KL=2.85=1352.80/475.06=2.85 达到规范规定安全系数2.00,合格!
按经验公式计算基坑隆起量：
基坑开挖深度H=7.60(m) 地表超载q=20.00(kPa)
支护结构底部处土的粘聚力c=30.00(kPa) 支护结构底部处土的内摩擦角=15.00(°) 基坑外侧支护结构底部至地面之间土层的加权重度 基坑外侧坑底至地面之间土的加权重度 支护结构入土深度D=3.50(m) 基坑底最大隆起量
验算抗倾覆稳定
=-291.67-26.62+184.20+214.13=80.04(mm)
1=18.91(kN/m3)
2=18.39(kN/m3)
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最下一道支撑(若无支撑,则为桩顶)以下的主动土压力合力为Ea=394.87(kN/m)，合力标高为Elva=-7.06(m) 被动土压力合力为Ep=367.09(kN/m)，合力标高为Elvp=-9.90(m) 最下一道支撑(若无支撑,则为桩顶)的标高为Elvs=-3.00(m)
主动土压力对最下一道支撑产生的力矩为Moc=Ea×(Elvs-Elva)=394.87×(7.06-3.00)=1601.59(kN.m/m) 被动土压力对最下一道支撑产生的力矩为Mrc=Ep×(Elvs-Elvp)=367.09×(9.90-3.00)=2533.78(kN.m/m) 计算的抗倾覆安全系数为:1.58 达到规范规定安全系数1.15,合格!
内力及位移计算 采用m法计算
计算采用位移法有限元，单元最大长度为0.1m。因为计算中有大量矩阵运算，故不提供计算过程。 共1层支点，支点计算数据如下：
————————————————————————————————————— 序号 水平间距(m) 倾角(度) 刚度(kN/m) 预加力(kN) 1 1.50 0.00 13125.0 200.0 ————————————————————————————————————— 共计算2个工况,各支点在各个工况中的支点力如下(单位为kN)：
————————————————————————————————————— 1 0.00 174.38
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————————————————————————————————————— 全部工况下各支点的最大轴力如下(单位为kN)： 1 174.38
各工况的最大内力位移如下：
————————————————————————————————————— 工况号 桩顶位移 最大位移 最大正弯矩 最大负弯矩 最大正剪力 最大负剪力 (mm) (mm) (kN-m) (kN-m) (kN) (kN) 1 16.20 16.20 0.3 -82.3 36.7 -34.9 2 12.83 12.83 68.2 -67.1 54.3 -58.7
—————————————————————————————————————
全部工况下的最大内力位移如下： 最大桩(墙)顶部位移为： 16.20 mm 最大桩(墙)位移为： 16.20 mm 最大正弯矩为： 68.20 kN-m 最大负弯矩为： -82.30 kN-m 最大正剪力为： 54.30 kN 最大负剪力为： -58.70 kN
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钢板桩截面强度验算书
钢板桩最大弯矩为 82.3 kN.m 钢板桩最大剪力为 58.7 kN 钢板桩面积为 6146 mm2
钢板桩截面抵抗矩为 749913 mm3 钢板桩抗弯强度fy= 215 N/mm2 钢板桩抗剪强度fv= 125 N/mm2
钢板桩弯曲应力 Sigma=M/W=82.3*100000/749913 =109.8< fy=215 抗弯强度合格!
抗剪强度一般不需验算!
支撑轴力验算
支撑材料选用工字钢I50a，支撑与钢板桩焊接连接，支撑长4.8m，水平间距4.0m，求其临界力Pij
Pij= (π2EI)/(L2) I50a的E=2.1×105 I50a的I=112.2×105
1、支撑与钢板桩焊接连接，按两端固定考虑时， L=0.5×4.8
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Pij= (π2EI)/(L2)
=403.3KN＞375KN（支撑所受的最大轴向力），满足设计要求 所以I50a作为支撑杆件能够满足设计要求。
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