基坑课程设计.docx
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基坑课程设计
1.1工程地质条件
1素填土：
黄灰色、可塑、松、稍湿，不均匀，以素土为主，夹碎石，据调查堆积时间
十年以上。
全场分布。
厚度0.5米。
2粉质粘土：
黄色、软-可塑、湿，无摇振反应，刀切面光滑，干强度中等，韧性中等。
al
见铁锰质氧化物。
成因年代Q。
全场分布。
厚度3.0米。
3粉质粘土夹粉土：
灰色、可塑，湿，刀切面稍光滑，无摇振反应，干强度中等，韧性
中等。
夹粉土，薄层状，厚度20-30cm。
成因年代Q4al。
全场分布。
厚度5.0米。
4细砂：
灰色，稍密，饱和，颗粒圆形，质地较纯，级配良好，主由长石、云母、石英等组成，粒组含量＞0.075mm为87.9-91.8%。
成因年代QQal。
平面上尖灭。
厚度6.0米。
5圆砾：
杂色、稍密、饱和，圆形为主，母岩成份主要为石英岩、石英砂岩、硅质岩、
火成岩等，粒组含量〉2mm为52.6-90.1%。
充填物为细砂，充填充分。
成因年代Qal。
全场
分布。
厚度8.0米。
6卵石：
杂色、中密、饱和，园形为主，母岩成份主要为石英岩、石英砂岩、硅质岩、
火成岩等，粒组含量〉20mm为52.2-80.7%。
充填物为细砂，充填充分。
成因年代Qal。
全场
分布。
未揭穿。
1.2水文地质条件第①层为弱透水层，第②、③层为相对隔水层，第④、⑤、⑥层为透水层。
场地地下水按含水介质划分属第四纪冲积物中的孔隙水，地下水按埋藏条件有两种类型：
上部为上层滞水无统一地下水位，勘察时通过各钻孔的观测上层滞水埋深0.3-1.1米，赋存
于素填土中，受大气降水补给，以蒸发排泄为主；下部承压水勘察时稳定水位埋深约3.0-4.0
米，承压水赋存于砂、卵石层中，具有弱承压性，受区域同层侧向补给径流排泄。
地下水年变化幅度根据湖北省水文地质工程地质大队编制的《环境水文地质工程地质综
合勘察报告》资料为1.0-3.0米，在丰水期由长江侧向补给，在枯水期地下水侧向补给长江。
1.3环境条件
场地平坦，无地下管线，距围护结构一定距离之外有已建房屋。
2.1基坑支护设计主要参数
土层编号
土名
天然重度
3
r（kN/m）
C（kPa）
①度
备注
①
素填土
17.0
10
8
各指标为复核值。
②
粉质黏土
19.0
17
10
③
粉质粘土夹粉土
19.1
19
11
④
细砂
20.0
0
25
⑤
圆砾
18.0
0
36
2.2开挖深度及地面荷载
基坑开挖深度为自然地面下6.0米，地面荷载与坑边距离为1.0米，荷载大小为30Kpa,作用宽度为10.0米。
2.3基坑工程重要性等级
由于本工程基坑开挖深度为6.0米，开挖深度一般；又由于场地平坦，无地下管线；工
程地质及水文地质条件较复杂。
综合各方面因素，确定该基坑工程重要性等级为二级。
3.1设计依据
（1）《地下结构》课程设计指导书
（2）郑刚主编。
《地下工程》，机械工业出版社，2011
（3）东南大学等合编。
《土力学》（第二版），中国建筑工业出版社，2005
（4）《建筑基坑支护技术规范》（JGJ120-99），中国建筑工业出版社，1999
（5）湖北省地方标准《基坑工程技术规程》（DB42/159-2004）
（6）《混凝土结构设计规范》（GB50010一2010），中国建筑工业出版社2010
（7）《建筑结构荷载规范》（GB50009—2001），中国建筑工业出版社，2002
4.1地下连续墙支护断面结构设计主要内容与要求
（1）确定在施工过程中作用于连续墙上的土压力、水压力以及上部传来的荷载；
（2）确定地下连续墙所需要的入土深度，以满足抗管涌、抗隆起、防止基坑整体失稳破坏以及满足地基承载力的需要；
（3）地下连续墙结构的内力计算与变形验算；
（4）地下连续墙结构的截面设计，包括墙体和支撑的配筋设计或者截面强度验算，节点、接头的连接强度和构造处理；
（5）估算基坑施工对周围环境的影响，包括连续墙的墙顶位移和墙后地面沉降值的大小和范围；
（6）绘制结构配筋图。
4.2设计计算
4.2.1地面附加荷载传至
1.0m-11.0m的荷载应加上
由规范公式计算q=
b+2a
n层土底面的竖向荷载qn计算
q.
——Xq0=
10
X30=25
1021.0
KPa
4.2.2各层土压力计算
各土层的土压力系数：
Ka仁0.756错误！
未找到引用源。
Ka3=0.679错误！
未找到引用源。
=0.869Ka2=0.705
=0.824Ka4=0.406
错误！
未找到引用源。
=0.839
错误！
未找到引用源。
=0.637
地下水位埋深取0.3m-1.1m承压水取水位埋深为3.0m
主动土压力计算:
0—0.5m
匚①上=0-2c1.Ka1=0-2X10X0.869V0
下
匚①=丫ihiKai-2ci.、Kai错误！
未找到引用源。
=17X0.5X0.756-2X10X0.869V0
（2）粉质粘土
（0.5m-1.0m）
丫2=19KN/MC2=17Kpa$2=10°
c②上=汁*圧-2。
2..Ka2=17.0X0.5X0.704-2X17X0.839V0
又由于从1.0m开始受地面附加荷载的影响，此处存在地下水，而此土层为粘性土，故水土合算。
（1.0m-3.5m）
er②°=（q+y1h计丫2h'）Ka2-2c2.Ka?
=（25+17.0X0.5+19X0.5）X0.704-2X17X
0.839=1.746Kpa
下i
e②下=（q+Y1h1+Y2h2）Ka2-2c2..Ka2=（25+17X0.5+19X0.5+19X2.5）X0.704-2X17X0.839=35.186Kpa
（3）粉质粘土夹粉土
粉质粘土夹粉土层分为两层计算（存在开挖面的影响）
上
e③=（q+y1h1+y2h2）Ka3-2c3、.Ka3=（25+17.0X0.5+19X3.0）X0.680-2X19X
0.824=30.228Kpa
e③=（q+yh+Y2h2+y3h3）Ka?
-2c3"JKa3=（25+17.0X0.5+19X3.0+19.1X2.5）X0.680-2X19X0.824=62.698Kpa
根据规范，基坑开挖面以下的土压力可按以下方法计算:
（6.0m-8.5m）
ea3=62.698Kpa
（4）细砂（8.5m-14.5m）
3
=18.875KN/m
_170.5193.019.12.5
丫m
6.0
ea4=（q+ymh）Ka4=（25+18.875X6.0）X0.406=56.13Kpa
被动土压力计算
（3）粉质粘土夹粉土
0.5m算起,
被动土压力在基坑开挖面以下正位，故地下水的计算就按照开挖面以下但是由于是粘性土，做合算，故
e③6.0=y3HKP1+2C3..Kp3=0+2X19X1.213=46.09Kpa
e③=y3HKP1+2C3Kp3
=19.1X2.5X1.472+2X19X1.213=117.656Kpa
第四层土层为砂性土，故水土分算
e④上=3H1Kp2+2c4..Kp4=19.1X2.5X2.464+2X0=117.656Kpa
e④下=（y3H+y4H）Kp2+2C4十'Kp4
=（19.1X2.5+10X6）X2.464+10X6=325.496Kpa
土压力计算图
4.2.3嵌固深度hd的计算
假设支撑点设在距离地面2.0m处，水平荷载与抗力相等的点即弯矩为零的地方，设此
点距离坑底hc,hc=0.591m
ha送Eac-hpi£Epc
支点力Tc=----
ha+hc
1125
haiEa=3（35.1862.5）（§2.52.50.591）2.530.228（0.591）+
111
2.532.47（2.50.591）62.6980.5910.591=380.486kN/m
111
hpi送Epc=46096X0591X—X0.591+—X16.616X0.591X_X0.591=9.07kN/m
223
把数据代入上式中得Tc=80.912kN.
假设嵌固点在距离基坑开挖面底部xm处，
代入公式hp'Epc+Tc（hT1+hd）-1.2丫0ha'Ea。
>0中得方程：
32
5.773x-18.147x+74.332x-183.694>0
得，x=3.5m,即嵌固深度hd=3.5m
4.2.4地下连续墙配筋计算
（1）最大弯矩的计算，弯矩最大有两个点，一个在坑底上方，一个在坑底下方
假设在上方的点在距离第二层土底ym处，弯矩最大在剪力为零的地方，故：
32.47
2.5
11
80.912=1.746X2.5+X2.5X33.44+30.228y+X
22
解得，y取正值，y=0.955m
2511
故Mhx=1.746X2.5X（0.955+）+—X2.5X33.44X（一X2.5+0.955）+30.228X0.955
223
111
X_X0.955+X12.4X0.955XX0.955-80.912X2.455=-98.59kN/m
223
假设第二个点在坑底处，首先当在第三层土里时，不满足，主动方向上土的剪力大于被
动主方向上土的剪力，大约位置在第四层土层里，设离第四层土顶ym
故计算式如下：
1-1-2
80.912+X（46.094+116.382）X2.5+117.656y+X34.64y
22
11
=X（1.746+35.186）X2.5+X（30.228+62.698）X2.5+62.698X2.5+56.130y
22
解得，y'=0.2m
2511
M=1.7462.5（2.52.7）33.442.5（2.52.52.7）30.228
251125
2.5（2.7）?
32.472.5（§2.52.7）62.6982.5（2.7）56.13
2512
0.20.1-80.921（42.7）-46.0942.5（2.7）--70.2282.5（2.7--
11
2.5）-117.6560.20.16.9280.2—0.2=148.656
23
最大弯矩Mmax=M2=148.27kN/m
取连续墙单位宽度b=1.0m为计算模型，h取500mm混凝土的强度等级取C25,按照所取截面尺寸配筋，采取双筋布置：
先计算As
2‘‘/
MWMu=asa1fcbh0+fyAs（h0-as）
‘22
fy=fy,fc=11.9N/mm,ft=1.27N/mm,h°=500-70=470mm
亓0.5h/
取E===0.53-0.518
h0
故取E=Eb=0.518，由（E-1）2=1-2as
as=0.384
2
As=（Mu-asafcbh0）/[fy（h0-as）]V0
混凝土的抗压过大，按构造配筋
按规范规定，应选择I级钢，直径不宜小于$16,保护层厚度不宜小于70mm间距在
200-300mm之间，故选择双筋截面，受拉面采用$22@20Q保护层厚度取70mm受压面取$16@300
配筋图如下：
地下连续墙的配筋團
（2）锚杆计算
锚杆配筋：
Tc=80.912kN
锚杆的倾斜度B规范规定在15°-25°，所以取0=15
Tc2
1022,As=379.94mm
As=NU=83.76X103=279.2mm查表取fy300
计算锚杆的长度
込15X10+11X5平
）,
6.5
lt=4.591,：
==10.77。
（加权平均j,:
=15°（锚杆的倾斜角度）。
sin（45出—一）
把上述的数据代入公式lf=It.2=2.15m
sin（45-：
）
③锚杆混凝土浇注长度（即锚固长度）计算
兀L
规范公式为Nu=—（d-qsikli）
s为安全系数，取1.3,li锚杆的锚固长度，d取0.15m,粉质粘土qsik取64,粉质粘
土夹粉土qsik取60,锚杆取9m长。
314承载力验算Nu=（0.15643.650.15603.2^154.42kN>83.76kN
1.3
满足要求。
5•连续墙验算
5.1地基承载力验算
P1=丫a（H+D+q=17X0.5+19X3+19.1X5+20X1+30=211Kap
P2=ybD=19.1X2.5+20X仁67.75Kap
R=丫bDN+cNc=67.75X6.4+10.41X15.44=594.33Kap
R59433承载力安全系数K=—==2.81>1.25满足要求。
R211
P1—墙背在维护强的平面上的垂直荷载
P2—墙前在维护强的平面上的垂直荷载
——墙前极限承载力
NqN=—地基承载力系数
5.2抗隆起验算
普朗德尔公式（K>1.A1.2）
170.519319.15256
丫=—
14.5
:
h211.
—二D（一qh）-D2qf（L--1sinLeos：
'-sincos：
'）_-D2（cos3J
223
-cos；：
1）=1821.42
1211r—322
—2D2qf[m（sin2：
：
2-sin2：
[）]D3[sinS'cos：
、一sinSlcos：
]
223
2（cos；-cosj]=2389.5
—5=hD（2-：
】）D2=29.17
12
Msi（h'・q）D=421.155
2
MR|二RKatan©R2tan©R3C=1311.79
K=M-rl=3.11>1.25
Msi
满足抗隆起要求。
5.3抗管涌稳定安全系数（心＞1.5）:
cOjO）
（18.^（讪（Q.0>
0=0.0
1.5h'w（「2D）'
式中丫o侧壁重要性系数；
丫'土的有效重度（kN/m3）;
丫w地下水重度（kN/m3）;
h'地下水位至基坑底的距离（m）;
桩（墙）入土深度（m）;
K=2.852>=1.5,满足规范要求。
5.4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：
1.00m滑裂面数据
整体稳定安全系数Ks=1.689
圆弧半径（m）R=12.230
圆心坐标X（m）X=-3.080
圆心坐标Y（m）Y=3.098
5.5理正深基坑软件计算位移图:
开挖2.5m时加支撑时开挖9.5m时
5.6地表沉降图:
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