第一章 基坑边坡计算一、工程概况(一)土质分布情况①1杂填土(Q4ml):由粉质粘土混较多的碎砖、碎石子等建筑垃圾及生活垃圾组成层厚0.50～4.80米①2素填土(Q4ml):主要由软～可塑状粉质粘土夹少量小碎石子、碎砖组成层厚0.40～2.90米①3淤泥质填土(Q4ml):主要为原场地塘沟底部的淤泥,后经翻填分布无规律,局部分布层厚0.80～2.30米②1粉质粘土(Q4al):可塑,局部偏软塑,中压缩性,切面稍有光泽,干强度中等,韧性中等,土质不均匀,该层分布不均,局部缺失层顶标高5.00～13.85米,层厚0.50～8.20米②2粉土夹粉砂(Q4al):中压缩性,干强度及韧性低夹薄层粉砂,具水平状沉积层理,单层厚1.0～5.0cm,局部富集该层分布不均匀,局部缺失层顶标高1.30～10.93米,层厚0.80～4.50米②3含淤泥质粉质粘土(Q4al):软～流塑,高压缩性,干强度、韧性中等偏低局部夹少量薄层状粉土及粉砂,层顶标高1.87～10.03米,层厚1.00～13.50米②4粉质粘土(Q4al):饱和,可塑,局部软塑,中压缩性,层顶标高-8.30～7.27米,层厚1.10～14.60米。
③1粉质粘土(Q3al):可～硬塑,中压缩性干强度高,韧性高含少量铁质浸染斑点及较多的铁锰质结核该层顶标高-11.83～13.23米,层厚1.40～14.00米③2粉质粘土(Q3al)可塑,局部软塑,中压缩性该层顶标高-18.83～6.83米,层厚2.20～23.70米④粉质粘土混砂砾石 (Q3al):可塑,局部软塑,中偏低压缩性,干强度中等,韧性中等该层顶标高-26.73～-10.64米,层厚0.50～6.50米二) 支护方案的选择根据本工程现场实际情况,基坑各部位确定采取如下支护措施1、3#楼与4#楼地下室相邻处,地下室间距4.8m,基坑底高差5.0m,土质分布为1、2、1土层,采取土钉墙支护的方式2、2#楼与C型地下坡道相邻处距离为4.5m,但高差较小,约为2.8m,土质分布为1、2、3土层,考虑到土质稍差,也采用土钉墙支护的方式3、1#楼与D地块地下室高差较大,且建筑物间距较小,最小处约2.8m,为安全起见,保留原设计钢板桩支护的方式4、6#、7#高差连通楼梯之间高差较小,其他以上未提及部位地下室间距较大,具备自然放坡条件,可以不采用支护措施二、计算依据: 1、《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012 2、《建筑施工计算手册》江正荣编著 3、《实用土木工程手册》第三版杨文渊编著 4、《施工现场设施安全设计计算手册》谢建民编著 5、《地基与基础》第三版本工程外围有维护桩,基础施工阶段需采取降水措施,边坡计算中不考虑水位影响因素。
由于本工程基础为桩承台基础,基础承载于桩基上,计算中不考虑建筑物荷载,同时也忽略桩对土体稳定的影响三、1~1剖面边坡计算书(3#楼与4#楼相邻处地下室) (一)参数信息: 1、基本参数: 侧壁安全级别:一级 基坑开挖深度h(m):5.000； 土钉墙计算宽度b'(m):15.00； 土体的滑动摩擦系数按照tanφ计算,φ为坡角水平面所在土层内的内摩擦角； 条分块数:10； 不考虑地下水位影响； 2、荷载参数: 序号 类型 面荷载q(kPa) 荷载宽度b0(m) 基坑边线距离b1(m) 1 局布 20.00 10 0.5 3、地质勘探数据如下::序号1土名称粉土土厚度(m)2.8坑壁土的重度γ(kN/m3)19.8坑壁土的内摩擦角φ(°)12.2粘聚力C (kPa)37.4极限摩擦阻力(kPa)50饱和重度(kN/m3)20序号2土名称粉土土厚度(m)2.6坑壁土的重度γ(kN/m3)19.9坑壁土的内摩擦角φ(°)26.9粘聚力C (kPa)6.9极限摩擦阻力(kPa)70饱和重度(kN/m3)22序号3土名称粉土土厚度(m)2.3坑壁土的重度γ(kN/m3)19.7坑壁土的内摩擦角φ(°)12粘聚力C (kPa)34.3极限摩擦阻力(kPa)50饱和重度(kN/m3)21 4、土钉墙布置数据: 放坡参数: 序号 放坡高度(m) 放坡宽度(m) 平台宽度(m) 1 5.00 3.50 10.00 土钉参数: 序号 孔径(mm) 长度(m) 入射角(度) 竖向间距(m) 水平间距(m) 1 100.00 7.00 15.00 1.00 2.00 2 100.00 6.00 15.00 1.50 2.00 (二)土钉(含锚杆)抗拉承载力的计算: 单根土钉受拉承载力计算,根据《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012, R=1.25γ0Tjk 1、其中土钉受拉承载力标准值Tjk按以下公式计算: Tjk=ζeajksxjszj/cosαj 其中 ζ --荷载折减系数 eajk --土钉的水平荷载 sxj、szj --土钉之间的水平与垂直距离 αj --土钉与水平面的夹角 ζ按下式计算: ζ=tan[(β-φk)/2](1/(tan((β+φk)/2))-1/tanβ)/tan2(45°-φ/2) 其中 β--土钉墙坡面与水平面的夹角。
φ--土的内摩擦角 eajk按根据土力学按照下式计算: eajk=∑{[(γi×szj)+q0]×Kai-2c(Kai)1/2} 2、土钉抗拉承载力设计值Tuj按照下式计算 Tuj=(1/γs)πdnj∑qsikli 其中 dnj --土钉的直径 γs --土钉的抗拉力分项系数,取1.3 qsik --土与土钉的摩擦阻力根据JGJ120-99 表6.1.4和表4.4.3选取 li --土钉在直线破裂面外穿越稳定土体内的长度第1号土钉钢筋的直径ds至少应取:12 mm；第2号土钉钢筋的直径ds至少应取:12 mm； (三)土钉墙整体稳定性的计算: 根据《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012要求,土钉墙应根据施工期间不同开挖深度及基坑底面以下可能滑动面采用圆弧滑动简单条分法如下图,按照下式进行整体稳定性验算: 公式中: γk --滑动体分项系数,取1.3； γ0 --基坑侧壁重要系数； ωi --第i条土重； bi --第i分条宽度； cik --第i条滑土裂面处土体固结不排水(快)剪粘聚力标准值； φik--第i条滑土裂面处土体固结不排水(快)剪内摩擦角标准值； θi --第i条土滑裂面处中点切线与平面夹角； αj --土钉与水平面之间的夹角； Li --第i条土滑裂面的弧长； s --计算滑动体单元厚度； Tnj--第j根土钉在圆弧滑裂面外锚固与土体的极限抗拉力,按下式计算。
Tnj=πdnj∑qsiklnj lnj --第j根土钉在圆弧滑裂面外穿越第i层稳定土体内的长度 把各参数代入上面的公式,进行计算 可得到如下结果:计算步数 安全系数 滑裂角(度) 圆心X(m) 圆心Y(m) 半径R(m) 第1步 2.624 30.802 0.106 1.451 1.454 示意图如下: 计算步数 安全系数 滑裂角(度) 圆心X(m) 圆心Y(m) 半径R(m) 第2步 1.758 35.133 -0.009 3.780 3.780 示意图如下: 计算步数 安全系数 滑裂角(度) 圆心X(m) 圆心Y(m) 半径R(m) 第3步 1.370 35.133 -0.019 7.560 7.560 示意图如下: 计算结论如下:第 1 步开挖内部整体稳定性安全系数 γk= 2.624>1.30 满足要求! [标高 -1.000 m]第 2 步开挖内部整体稳定性安全系数 γk= 1.758>1.30 满足要求! [标高 -2.500 m]第 3 步开挖内部整体稳定性安全系数 γk= 1.370>1.30 满足要求! [标高 -5.000 m] (四)抗滑动及抗倾覆稳定性验算 (1)抗滑动稳定性验算 抗滑动安全系数按下式计算: KH=f'/Eah≥1.3 式中,Eah为主动土压力的水平分量(kN)； f'为墙底的抗滑阻力(kN),由下式计算求得: f'=μ(W+qBaSv) μ为土体的滑动摩擦系数； W为所计算土体自重(kN) q为坡顶面荷载(kN/m2)； Ba为荷载长度； Sv为计算墙体的厚度,取土钉的一个水平间距进行计算 1级坡:KH=39.933>1.3,满足要求！ (2)抗倾覆稳定性验算 抗倾覆安全系数按以下公式计算: KQ=MG/MQ 式中,MG--由墙体自重和地面荷载产生的抗倾覆力矩,由下式确定 MG=W×BC×qBa×(B'-B+b×Ba/2) 其中,W为所计算土体自重(kN) 其中,q为坡顶面荷载(kN/m2) Bc为土体重心至o点的水平距离； Ba为荷载在B范围内长度； b为荷载距基坑边线长度； B'为土钉墙计算宽度； Mk--由主动土压力产生的倾覆力矩,由下式确定 Mk=Eah×lh 其中,Eah为主动土压力的水平分量(kN)； lh为主动土压力水平分量的合力点至通过墙趾O水平面的垂直距离。
1级坡:KQ=273.344>1.5,满足要求！四、2~2剖面支护计算书(2#楼与C型坡道相邻处) (一)参数信息: 1、基本参数: 侧壁安全级别:一级 基坑开挖深度h(m):2.800； 土钉墙计算宽度b'(m):10.00； 土体的滑动摩擦系数按照tanφ计算,φ为坡角水平面所在土层内的内摩擦角； 条分块数:10； 不考虑地下水位影响； 2、荷载参数: 序号 。