基坑工程课程设计概述.docx

淮阴工学院

课 程 设 计

课程名称：
基坑工程
姓 名：
XXX
班 级：
土木
学 号：
XXX
指导老师：
刘

目 录
某水池基坑工程设计 - 1 -
一、基本资料 - 1 -
二、设计计算 - 1 -
2.1 深基坑支护设计 - 1 -
2.2 深基坑支护设计 - 14 -
2.3 深基坑支护设计 - 27 -
三、设计图纸 - 41 -
附录1：设计平面图 - 41 -
附录2；支护结构大样图 - 41 -

某水池基坑工程设计

一、基本资料
水池尺寸长：17.3米，宽11.1米，周长约64米，基坑的面积约240平方米。呈长方形。
周边环境：水池东面外墙距在建2-G楼（2F）9.0米，西侧距在建2-K（2F）9.1米，北侧距用地红线6.5～7.1米，红线外侧为已建（砖混结构，浅基础）民房。
土层信息：
地层
层度(m)
C(kPa)
ψ(度)
γ(kN/m3)
素填土
1.5
5
15
18.5
粉土
3
10
35
19
粘性土
5
30
25
19.2
粘性土
10
35
30
19.4

地下水：-2米
开挖深度：6米

二、设计计算
2.1 深基坑支护设计

设计单位：X X X 设 计 院

设 计 人：X X X

设计时间：2017-12-22 14:37:17

----------------------------------------------------------------------
[ 支护方案 ]
----------------------------------------------------------------------
排桩支护

----------------------------------------------------------------------
[ 基本信息 ]
----------------------------------------------------------------------
内力计算方法
增量法
规范与规程
《建筑基坑支护技术规程》 JGJ 120-99
基坑等级
二级
基坑侧壁重要性系数γ0
1.00
基坑深度H(m)
6.000
嵌固深度(m)
4.000
桩顶标高(m)
-1.000
桩截面类型
圆形
└桩直径(m)
1.000
桩间距(m)
1.400
混凝土强度等级
C30
有无冠梁

有
├冠梁宽度(m)
1.000
├冠梁高度(m)
0.800
└水平侧向刚度(MN/m)
1.923
放坡级数
1
超载个数
2
支护结构上的水平集中力
0

----------------------------------------------------------------------
[ 放坡信息 ]
----------------------------------------------------------------------
坡号
台宽(m)
坡高(m)
坡度系数
1
1.000
1.000
1.000

----------------------------------------------------------------------
[ 超载信息 ]
----------------------------------------------------------------------
超载
类型
超载值
作用深度
作用宽度
距坑边距
形式
长度
序号

(kPa,kN/m)
(m)
(m)
(m)

(m)
1

30.000
0.000
15.000
8.530
---
---
2

10.000
---
---
---
---
---

----------------------------------------------------------------------
[ 附加水平力信息 ]
----------------------------------------------------------------------
水平力
作用类型
水平力值
作用深度
是否参与
是否参与
序号

(kN)
(m)
倾覆稳定
整体稳定

----------------------------------------------------------------------
[ 土层信息 ]
----------------------------------------------------------------------
土层数
4
坑内加固土
否
内侧降水最终深度(m)
7.000
外侧水位深度(m)
2.000
内侧水位是否随开挖过程变化
否
内侧水位距开挖面距离(m)
---
弹性计算方法按土层指定
ㄨ
弹性法计算方法
m法

----------------------------------------------------------------------
[ 土层参数 ]
----------------------------------------------------------------------
层号
土类名称
层厚
重度
浮重度
粘聚力
内摩擦角

(m)
(kN/m3)
(kN/m3)
(kPa)
(度)
1
素填土
1.50
18.5
---
5.00
15.00
2
粉土
3.00
19.0
10.0
10.00
35.00
3
粘性土
5.00
19.2
9.3
30.00
25.00
4
粘性土
10.00
19.4
8.0
---
---

层号
与锚固体摩
粘聚力
内摩擦角
水土
计算方法
m,c,K值
抗剪强度

擦阻力(kPa)
水下(kPa)
水下(度)

(kPa)
1
60.0
---
---
---
m法
4.68
---
2
60.0
0.00
33.00
分算
m法
18.48
---
3
60.0
45.00
15.00
合算
m法
7.50
---
4
120.0
10.00
10.00
分算
m法
10.00
---

----------------------------------------------------------------------
[ 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:

层号
土类名称
水土
水压力
主动土压力
被动土压力
被动土压力

调整系数
调整系数
调整系数
最大值(kPa)
1
素填土
合算
1.000
1.000
1.000
10000.000
2
粉土
分算
1.000
1.000
1.000
10000.000
3
粘性土
合算
1.000
1.000
1.000
10000.000
4
粘性土
分算
1.000
1.000
1.000
10000.000

----------------------------------------------------------------------
[ 工况信息 ]
----------------------------------------------------------------------

工况
工况
深度
支锚
号
类型
(m)
道号
1
开挖
2.000
---
2
开挖
4.000
---
3
开挖
6.000
---

----------------------------------------------------------------------
[ 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 ]
----------------------------------------------------------------------

钢筋级别
选筋
As1
HRB335
2D16
As2
HRB335
2D16
As3
HRB335
D16@2

----------------------------------------------------------------------
[ 截面计算 ]
----------------------------------------------------------------------
[ 截面参数 ]
桩是否均匀配筋
是
混凝土保护层厚度(mm)
20
桩的纵筋级别
HRB335
桩的螺旋箍筋级别
HRB335
桩的螺旋箍筋间距(mm)
150
弯矩折减系数
0.85
剪力折减系数
1.00
荷载分项系数
1.25
配筋分段数
一段
各分段长度(m)
9.00

[ 内力取值 ]
段
内力类型
弹性法
经典法
内力
内力
号

计算值
计算值
设计值
实用值

基坑内侧最大弯矩(kN.m)
69.73
0.00
74.09
74.09
1
基坑外侧最大弯矩(kN.m)
150.86
294.99
160.28
160.28

最大剪力(kN)
84.45
104.20
105.57
105.57

段
选筋类型
级别
钢筋
实配[计算]面积
号

实配值
(mm2或mm2/m)
1
纵筋
HRB335
24D16
4825[4712]

箍筋
HRB335
D12@150
1508[1064]

加强箍筋
HRB335
D14@2000
154

----------------------------------------------------------------------
[ 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 = 1.451
圆弧半径(m) R = 16.793
圆心坐标X(m) X = 0.439
圆心坐标Y(m) Y = 8.783

----------------------------------------------------------------------
[ 抗倾覆稳定性验算 ]
----------------------------------------------------------------------
抗倾覆安全系数:

Mp——被动土压力及支点力对桩底的抗倾覆弯矩, 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——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：

Ks = 14.589 >= 1.200, 满足规范要求。
工况2：

Ks = 6.330 >= 1.200, 满足规范要求。
工况3：

Ks = 2.230 >= 1.200, 满足规范要求。
----------------------------------------------
安全系数最小的工况号：工况3。
最小安全Ks = 2.230 >= 1.200, 满足规范要求。

----------------------------------------------------------------------
[ 抗隆起验算 ]
----------------------------------------------------------------------

Prandtl(普朗德尔)公式(Ks >= 1.1～1.2)，注：安全系数取自《建筑基坑工程技术规范》YB 9258-97(冶金部):

Ks = 1.255 >= 1.1, 满足规范要求。

Terzaghi(太沙基)公式(Ks >= 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):

Ks = 1.391 >= 1.15, 满足规范要求。

[ 隆起量的计算 ]
注意：按以下公式计算的隆起量，如果为负值，按0处理!

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);

δ = 122(mm)

----------------------------------------------------------------------
[ 抗管涌验算 ]
----------------------------------------------------------------------

抗管涌稳定安全系数(K >= 1.5):

式中 γ0———侧壁重要性系数;
γ'———土的有效重度(kN/m3);
γw———地下水重度(kN/m3);
h'———地下水位至基坑底的距离(m);
D———桩(墙)入土深度(m);

K = 3.484 >= 1.5, 满足规范要求。

----------------------------------------------------------------------
[ 承压水验算 ]
----------------------------------------------------------------------

式中 Pcz———基坑开挖面以下至承压水层顶板间覆盖土的自重压力(kN/m2);
Pwy———承压水层的水头压力(kN/m2);
Ky———抗承压水头的稳定性安全系数，取1.5。

Ky = 38.50/30.00 = 1.28 >= 1.05
基坑底部土抗承压水头稳定!

----------------------------------------------------------------------
[ 嵌固深度计算 ]
----------------------------------------------------------------------
嵌固深度计算参数：
嵌固深度系数
1.200
抗渗嵌固系数
1.200

嵌固深度计算过程：
按《建筑基坑支护技术规程》 JGJ 120-99悬臂式支护结构计算嵌固深度hd值，规范公式如下
hp∑Epj - βγ0ha∑Eai>=0
β = 1.200 ， γ0 = 1.000
hp = 1.187m，∑Epj = 420.030 kPa
ha = 4.489m，∑Eai = 90.509 kPa
得到hd = 2.700m，hd采用值为：4.000m

2.2 深基坑支护设计

设计单位：X X X 设 计 院

设 计 人：X X X

设计时间：2017-12-23 17:32:07

----------------------------------------------------------------------
[ 支护方案 ]
----------------------------------------------------------------------
排桩支护

----------------------------------------------------------------------
[ 基本信息 ]
----------------------------------------------------------------------
内力计算方法
增量法
规范与规程
《建筑基坑支护技术规程》 JGJ 120-99
基坑等级
二级
基坑侧壁重要性系数γ0
1.00
基坑深度H(m)
6.000
嵌固深度(m)
4.000
桩顶标高(m)
-1.000
桩截面类型
圆形
└桩直径(m)
1.000
桩间距(m)
1.400
混凝土强度等级
C30
有无冠梁

有
├冠梁宽度(m)
1.000
├冠梁高度(m)
0.800
└水平侧向刚度(MN/m)
1.923
放坡级数
1
超载个数
2
支护结构上的水平集中力
0

----------------------------------------------------------------------
[ 放坡信息 ]
----------------------------------------------------------------------
坡号
台宽(m)
坡高(m)
坡度系数
1
1.000
1.000
1.000

----------------------------------------------------------------------
[ 超载信息 ]
----------------------------------------------------------------------
超载
类型
超载值
作用深度
作用宽度
距坑边距
形式
长度
序号

(kPa,kN/m)
(m)
(m)
(m)

(m)
1

30.000
0.000
21.000
8.622
---
---
2

10.000
---
---
---
---
---

----------------------------------------------------------------------
[ 附加水平力信息 ]
----------------------------------------------------------------------
水平力
作用类型
水平力值
作用深度
是否参与
是否参与
序号

(kN)
(m)
倾覆稳定
整体稳定

----------------------------------------------------------------------
[ 土层信息 ]
----------------------------------------------------------------------
土层数
4
坑内加固土
否
内侧降水最终深度(m)
7.000
外侧水位深度(m)
2.000
内侧水位是否随开挖过程变化
否
内侧水位距开挖面距离(m)
---
弹性计算方法按土层指定
ㄨ
弹性法计算方法
m法

----------------------------------------------------------------------
[ 土层参数 ]
----------------------------------------------------------------------
层号
土类名称
层厚
重度
浮重度
粘聚力
内摩擦角

(m)
(kN/m3)
(kN/m3)
(kPa)
(度)
1
素填土
1.50
18.5
---
5.00
15.00
2
红粘土
3.00
19.0
10.0
10.00
35.00
3
粘性土
5.00
19.2
9.3
30.00
25.00
4
粘性土
10.00
19.4
8.0
---
---

层号
与锚固体摩
粘聚力
内摩擦角
水土
计算方法
m,c,K值
抗剪强度

擦阻力(kPa)
水下(kPa)
水下(度)

(kPa)
1
60.0
---
---
---
m法
4.68
---
2
60.0
0.00
33.00
分算
m法
18.48
---
3
60.0
45.00
15.00
合算
m法
7.50
---
4
120.0
10.00
10.00
分算
m法
10.00
---

----------------------------------------------------------------------
[ 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:

层号
土类名称
水土
水压力
主动土压力
被动土压力
被动土压力

调整系数
调整系数
调整系数
最大值(kPa)
1
素填土
合算
1.000
1.000
1.000
10000.000
2
红粘土
分算
1.000
1.000
1.000
10000.000
3
粘性土
合算
1.000
1.000
1.000
10000.000
4
粘性土
分算
1.000
1.000
1.000
10000.000

----------------------------------------------------------------------
[ 工况信息 ]
----------------------------------------------------------------------

工况
工况
深度
支锚
号
类型
(m)
道号
1
开挖
2.000
---
2
开挖
4.000
---
3
开挖
6.000
---

----------------------------------------------------------------------
[ 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 ]
----------------------------------------------------------------------

钢筋级别
选筋
As1
HRB335
2D16
As2
HRB335
2D16
As3
HRB335
D16@2

----------------------------------------------------------------------
[ 截面计算 ]
----------------------------------------------------------------------
[ 截面参数 ]
桩是否均匀配筋
是
混凝土保护层厚度(mm)
20
桩的纵筋级别
HRB335
桩的螺旋箍筋级别
HRB335
桩的螺旋箍筋间距(mm)
150
弯矩折减系数
0.85
剪力折减系数
1.00
荷载分项系数
1.25
配筋分段数
一段
各分段长度(m)
9.00

[ 内力取值 ]
段
内力类型
弹性法
经典法
内力
内力
号

计算值
计算值
设计值
实用值

基坑内侧最大弯矩(kN.m)
69.49
0.00
73.84
73.84
1
基坑外侧最大弯矩(kN.m)
151.17
294.99
160.62
160.62

最大剪力(kN)
85.00
104.20
106.25
106.25

段
选筋类型
级别
钢筋
实配[计算]面积
号

实配值
(mm2或mm2/m)
1
纵筋
HRB335
24D16
4825[4712]

箍筋
HRB335
D12@150
1508[1064]

加强箍筋
HRB335
D14@2000
154

----------------------------------------------------------------------
[ 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 = 1.453
圆弧半径(m) R = 16.793
圆心坐标X(m) X = 0.439
圆心坐标Y(m) Y = 8.783

----------------------------------------------------------------------
[ 抗倾覆稳定性验算 ]
----------------------------------------------------------------------
抗倾覆安全系数:

Mp——被动土压力及支点力对桩底的抗倾覆弯矩, 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——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：

Ks = 14.583 >= 1.200, 满足规范要求。
工况2：

Ks = 6.328 >= 1.200, 满足规范要求。
工况3：

Ks = 2.230 >= 1.200, 满足规范要求。
----------------------------------------------
安全系数最小的工况号：工况3。
最小安全Ks = 2.230 >= 1.200, 满足规范要求。

----------------------------------------------------------------------
[ 抗隆起验算 ]
----------------------------------------------------------------------

Prandtl(普朗德尔)公式(Ks >= 1.1～1.2)，注：安全系数取自《建筑基坑工程技术规范》YB 9258-97(冶金部):

Ks = 1.256 >= 1.1, 满足规范要求。

Terzaghi(太沙基)公式(Ks >= 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):

Ks = 1.392 >= 1.15, 满足规范要求。

[ 隆起量的计算 ]
注意：按以下公式计算的隆起量，如果为负值，按0处理!

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);

δ = 122(mm)

----------------------------------------------------------------------
[ 抗管涌验算 ]
----------------------------------------------------------------------

抗管涌稳定安全系数(K >= 1.5):

式中 γ0———侧壁重要性系数;
γ'———土的有效重度(kN/m3);
γw———地下水重度(kN/m3);
h'———地下水位至基坑底的距离(m);
D———桩(墙)入土深度(m);

K = 3.484 >= 1.5, 满足规范要求。

----------------------------------------------------------------------
[ 承压水验算 ]
----------------------------------------------------------------------

式中 Pcz———基坑开挖面以下至承压水层顶板间覆盖土的自重压力(kN/m2);
Pwy———承压水层的水头压力(kN/m2);
Ky———抗承压水头的稳定性安全系数，取1.5。

Ky = 38.50/30.00 = 1.28 >= 1.05
基坑底部土抗承压水头稳定!

----------------------------------------------------------------------
[ 嵌固深度计算 ]
----------------------------------------------------------------------
嵌固深度计算参数：
嵌固深度系数
1.200
抗渗嵌固系数
1.200

嵌固深度计算过程：
按《建筑基坑支护技术规程》 JGJ 120-99悬臂式支护结构计算嵌固深度hd值，规范公式如下
hp∑Epj - βγ0ha∑Eai>=0
β = 1.200 ， γ0 = 1.000
hp = 1.176m，∑Epj = 421.035 kPa
ha = 4.621m，∑Eai = 88.844 kPa
得到hd = 2.600m，hd采用值为：4.000m

2.3 深基坑支护设计

设计单位：X X X 设 计 院

设 计 人：X X X

设计时间：2017-12-24 15:27:30

----------------------------------------------------------------------
[ 支护方案 ]
----