基坑结构分析计算

第二部分 基坑结构分析计算说明 一、计算内容 1. 钻孔灌注桩在不同工况下的内力及变形计算 2. 坑底土体抗隆起稳定验算 3. 基坑整体稳定验算 4. 坑内支撑系统的内力变形及稳定计算 二、围护布置及计算参数取值说明 根据基岩深度及具体布置不同，将整个基坑分为两个区域(具体见围护桩平面图)，坑 底标高分别为-10.350 和-12.250，采用混凝土支撑，围护桩采用 8001000 及 9001050 的钻孔灌注桩，桩后采用 600450 双排水泥搅拌桩止水止土。 影响基坑开挖土体分别为 1-1 杂填土、1-2 有机质填土、 2 粘质粉土、3-1 淤泥质粉质 粘土、3-2 层状粉质粘土、3-3 淤泥质粘土。考虑地表超载 15KPa。围护桩内力及变形采用 较为广泛的 m 法进行计算。根据地质勘测资料，并结合已有经验，决定采用土体强度参数 指标如表三，计算时超载采用 15kPa。 表三 计算采用各土层物理力学指标 层号 土层 天然密度 (kN/m 3) 粘聚力 c (kPa) 内摩擦角 ( 0) m 值 (kN/m4) 1-1 杂填土 19.3 0 15 1500 1-2 有机质填土 16.8 0 10 1500 2 粘质粉土 18.7 12 21 4500 3-1 淤泥质粉质粘土 17.3 12 8 1500 3-2 层状粉质粘土 18.3 20 15 3500 3-3 淤泥质粘土 16.9 15 10 1500 一、 基坑围护结构受力及稳定性分析 采用了应用较为广泛的 m 法进行计算，采用水土分算。考虑地表超载 20kPa，坑外地 下水位为 6.000m。 计算共分五种工况： 工况一：土体开挖到第一道支撑底部； 工况二：第一道支撑砼强度达到 70%后，土体开挖到第二道支撑底部； 工况三：第二道支撑做好，土体开挖到基坑底部； 工况四：基础底板施工完毕，底板周围与围护桩之间毛石砼强度达到 70%后，第二道 支撑拆除； 工况五：箱涵顶板施工完毕，侧板周围与围护桩之间土方回填至第一道支撑底部后， 第一道支撑拆除。 1、区域： 为坑底标高为-7.410 所在区域。 A、围护结构内力及变形计算 计算时采用钻孔 ZK20，ZK23 作为典型地质剖面，计算结果如下表所示： 计算结果 工况一 工况二 工况三 工况四 工况五 最大弯距 （kN m / m） -167.157 534.333 564.080 542.798 525.986 最大弯距距桩顶 (m) 5.30 4.50 7.00 7.50 4.50 支撑 1 轴力 （ kN / m） -231.950 -213.287 -229.898 支撑 2 轴力 （ kN / m） -228.456 ZK20 最大位移(mm ) 14.554 22.269 26.111 26.470 26.448 最大弯距 （kN m / m） -166.362 540.580 603.612 593.534 593.779 最大弯距距桩顶 (m) 5.30 4.50 7.50 7.50 7.50 支撑 1 轴力 （ kN / m） -233.162 -208.733 -227.451 支撑 2 轴力 （ kN / m） -265.162 ZK23 最大位移(mm ) 14.002 22.761 27.850 28.089 28.079 B、抗隆起验算 抗隆起安全系 k 数公式为： 21()qcsDNKH 其中 20exptan(45)q co)(c 式中 D桩体入土深度； H基坑开挖深度， m； 、 墙体外侧及坑底土体天然重度，kN/m 3；12 q 地面超载，kN/m 3； Nc、N q地基承载力系数。 注：上式中的 c、 均为桩底土的 c、 值 桩底土为粉质粘土，计算时取 c = 35kPa， =150， 得 Nq = 18.4， Nc = 30.1 代入计算可得到: 钻孔号 ZK20 ZK23 安全系数 9.10 9.11 满足要求。 C、抗管涌稳定性验算 坑底土体抗渗流或管涌稳定性可按下式计算： ieGiKsws1 式中 Gs 土的颗粒密度； e 土的孔隙比； i 坑底土的水力坡度； Ks抗渗流或管涌稳定性系数。 通过计算可得： 钻孔号 ZK20 ZK23 安全系数 1.940 1.942 满足要求。 D、整体滑动验算 采用 Bishop 圆弧法验算围护结构整体稳定性，经计算可得： 钻孔号 ZK20 ZK23 安全系数 1.45 1.42 满足要求。 2、区域： 二、 施工监测及应急措施 为利于基坑施工，应做好纵横向明沟及集水坑排水措施；坑周围严禁大量堆载，荷载 应控制在 15KN/m2 以内；为确保围护结构的安全施工，必须对整个基坑施工过程和内部结 构回筑过程进行施工监测，监测内容包括： 围护结构压顶梁位移，最大侧向位移警戒值为 4cm，单天最大侧向位移不超过 3mm/天，变化速率为 3mm/天； 房屋、道路及管线的垂直和水平位移； 砼支撑内力； 支撑竖向位移； 热力管、煤气管专门监测 若在基坑开挖过程中上述指标超过设计和施工要求，必须立即采用以下措施，以确保 围护结构的安全： 如发生支撑内力过大，则必须予以加固或增设钢管支撑或斜撑； 有条件进行坑外卸土； 被动区地基加固。