南京中华路一号项目深基坑支护结构方案设计计算书

支护结构方案

设 

计 

计 

算 

书

第一部分：基坑支护方案设计综合说明

1、设计依据：

    1）本工程的《岩土工程勘察报告》；

2）地下室设计有关图纸和基坑周边环境条件；

3）业主的基坑支护招标文件；

4）设计原则：“安全可靠、经济合理、技术可行、施工方便”；

5）有关设计计算规范及规程；

①《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）

②《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）

③《钢结构设计规范》（GB50017-2003）

2、工程概况：

拟建中的“南京龙盛高宏中华路一号项目”位于中华路东侧、内秦淮河南侧。由南京龙盛高宏置业有限公司投资建设，由3幢高层及裙房组成，场地下均设有一层地下室相连通，基坑实际开挖深度约-6.60m（北侧、西侧及南侧）/-5.60m（东侧）。该工程由南京市测绘勘察研究院对场地进行勘察。

3、地质条件：

据拟建场地《岩土工程勘察报告》揭示：场地地形较平坦，地面标高在+9.50～+10.50m之间，属古秦淮河漫滩地貌单元，场区原为居民密集区，现大部已拆除。支护深度影响范围内土层依次分布着：

①-1杂填土：褐灰～杂色，松散，主要由碎石、砖瓦等建筑垃圾组成。层厚1.5～5.6m。

①-2淤泥质填土：灰黑色，软～可塑，局部流塑。层厚0.6～3.0m，埋深2.5～4.7m。

①-3素填土：灰黄～褐灰色，软～可塑，局部流塑，主要由粉质粘土混碎砖瓦填积。层厚1.5～5.6m，埋深0.6～3.5m。

②-1粉土：灰黄～褐灰色，稍密，夹薄层流塑状粉质粘土。层厚0.6～4.1m，埋深3.5～6.7m。

②-2粉砂夹细砂：灰黄～褐灰色，松散，局部夹稍密粉土。层厚1.0～5.0m，埋深5.2～8.8m。

②-3淤泥质粉质粘土～粉土交互层：灰色，淤泥质粉质粘土为流塑状态，粉土为稍密状态。层厚0.7～4.5m，埋深8.5～11.6m。

②-4粉砂、粉土与粉质粘土交互层：灰色，粉砂为松散状态，粉质粘土为流塑状态。层厚0.7～3.7m，埋深8.5～13.0m。

③-1粉质粘土：褐灰～绿灰色，可塑，局部硬塑。层厚1.1～4.3m，埋深11.0～14.8m。

③-2粘土～粉质粘土：灰黄～褐灰色，硬塑。层厚3.0～8.6m，埋深13.5～17.0m。

场地地下水为潜水型，主要赋存于人工填土和新近沉积土层中的孔隙水，人工填土透水性较好，局部厚度较大，含水较丰富；新近沉积②层土中，含水层厚度大，水量丰富。③层土透水性弱，含水量低。地下水主要接受大气降水、地下管道渗漏及内秦淮河水补给，水位受季节性变化影响，年变化幅度约为0.5～1.0m，稳定水位埋深地面下为-1.85～3.00m。

基坑支护设计参数一览表

4、周边环境：

基坑北侧：距离秦淮河道保护线12.0米左右；是本次支护重点和难点；

基坑南侧：距离25层检疫局大楼规划道路红线约3.0～5.0米左右；

基坑东侧：距离王府园小区用地红线约6.0米，是本次支护重点和难点；

基坑西侧：距离中华路道路红线围墙（市区交通要道，路下埋有水、电、气等管线）约3.0～5.0米，另外该处是以后施工车辆、材料进出通道，是本次支护重点和难点。

5、设计思路：

  ①基坑设计以“安全、合理、经济、便于施工”为原则，同时保证施工周期较短，结合本工程地质、环境、挖深等诸多因素；

  ②替基坑土方开挖和地下室施工创造一个安全干燥的施工条件；支护结构稳定、牢固、安全，确保地下室施工安全以及周边建筑物和道路的安全；有效止水，确保周边建筑物和道路不产生沉降；。

  ③支护结构基坑内壁与地下室基础承台边缘应留有足够的施工工作面；基坑周边有良好的围护，确保坑边行人安全；

④基坑支护范围不超过建设用地红线、不影响现有临时办公用房的正常使用；基坑周边排水畅通，地面雨水、污水不流入基坑；

⑤参照南京地区以往深基坑工程成功实践经验；

考虑到邻近坑边有重点保护道路及房子，为确保安全，以“位移变形”控制设计； 

   ⑦考虑到支撑中心标高尽可能下落，以减少支护桩配筋、桩径及桩长，从而大大降低支护结构造价成本；

⑧考虑到本场地地质条件②-1粉土、②-2粉砂透水性大，地下水丰富，为杜绝“侧壁流砂，坑底管涌”等不良现象出现，关键做好基坑止水，降水设计和施工；

⑨考虑到钢管支撑比钢筋砼支撑施工方便，造价适中，工期短，针对本基坑平面不规则长方形形状，布置成“角撑和对撑”，以利于基坑土方开挖和地下室结构施工。

⑩考虑到基坑“长边效应”，长边最大达180.0m,中部变形较大,所以在基坑每边中部支撑适当加密。

6、支护方案：

    ①挡土：基坑四周采用钻孔灌注桩加一层预应力钢管支撑支护方案； 

    ②止水：整个基坑四周外围采用“双排双轴”深层搅拌桩，形成一个全封闭止水帷幕；

③降水：整个基坑采用“降水井”的降水方案，坑顶做好“截水沟”排水系统。

7、计算方法：

严格按照《建筑基坑技术规范》（JGJ120－99）中的有关章节进行。土压力：采用“朗肯”土压力公式“分层”计算，基坑面下主动土压力采用“矩形”分布模式。填土和粘性土采用“水土合算”；砂性土采用“水土分算”，水压力计算采用“三角形”分布模式。

    ①计算模式：采用单支点支护结构“等值梁”法计算，桩顶圈梁兼作围檩；分“各种工况”计算。因该场地土层变化较大，计算断面较多，部分区段采用理正软件计算结果进行支护设计；

    ②计算断面：根据地质条件分布、周边环境及挖深不同采取4种情况进行；

计算复核:最后采用 北京“理正”深基坑支护软件进行电算复核，结果基本一致；

计算结果:具体参见设计图纸。

8、基坑监测方案：

按“二级”基坑要求进行现场位移、沉降监测工作，具体监测方案参见设计图纸。在基坑土方开挖和地下室施工期间比须进行基坑监测工作。基坑监测是指导基坑施工，避免事故发生的重要措施。本支护设计按照《建筑基坑支护技术规程》（JGJ 120-99）中的相关要求，结合本基坑工程支护结构和周围环境的特点确定基坑监测的内容和要求。

1、监测内容：

(1)沿支护结构顶部每隔15.0m左右布设一个水平位移监测点。

(2)周围道路每隔15.0m左右布设一个沉降监测点。

(3)支撑立柱桩的沉/隆监测:在支撑立柱桩上间隔设置沉/隆监测点。

(4)深层水平位移监测:在支护桩外侧土体中设置约8个深层水平位移监测点,孔深同支护桩长。

(5)支撑轴力的监测：每层选择约8个主撑断面进行支撑应力的监测。

(6)支护桩桩身应力监测：选择8根支护桩进行桩身应力监测。

(7)地下水位监测：利用基坑外侧的回灌井兼作地下水位观测孔。

2、监测的控制要求：

(1)支护桩：桩身水平位移速率≤2mm/d，位移总量≤0.5%挖深。

(2)周围道路、支撑立柱及周围建筑的沉降速率≤2mm/d；周围道路沉降总量小于15mm，支撑立柱沉降总量小于10mm，房屋差异沉降不超过1/1000。

(3)支撑轴力实测值≤设计值的80％。

(4)桩身应力实测值≤设计值的80％。

(5)坑外水位累计沉降量不超过2.0米。

 基坑监测单位应根据设计要求编写施工组织方案，在监测期间应及时将观测结果反馈给业主、监理、设计和施工单位。

9、基坑土方开挖技术要求：

当支护结构施工完成并达设计强度后方可进行土方开挖。基坑开挖及地下室施工期间，基坑周围严禁堆土或堆载，挖运土机械必须按指定的路线行驶，严禁乱停乱走。

基坑内土方必须“分层、分块、对称”开挖。土方开挖分2层进行开挖：-3.0m、底板底和垫层。开挖时严格控制标高，严禁超挖，坑底留0.20米由人工挖除。挖到设计标高后，及时铺垫层浇素砼至支护桩边，其中垫层部分必须由土建单位人工进行清理。

土方开挖时挖机不得碰撞钢管立柱，并沿钢管立柱四周均匀下挖，钢管立柱四周土方高差不得大于2.0m。

基坑土方开挖单位施工前应根据设计要求编写详细的施工组织方案，并严格按照施工组织方案施工。开挖期间如遇漏水、流砂以及支护结构变形超过允许值情况，应立即停止挖土，并积极配合抢险工作。

10、基坑开挖过程中的施工措施与应急措施

确定工地现场“出土口”后，应对“出土口”位置支护结构进行适当加强。土方开挖应“分层、分区、分块”进行，严禁一次开挖到底或超挖，挖出的土严禁堆放在支护结构外侧，严禁挖土设备碰撞或停放在支撑杆件上，挖至设计坑底标高后，立即做垫层、砌筑砖模，浇筑砼底板，严禁基坑长时间暴露。开挖时注意保护已施工的工程桩与支护桩。

深搅桩施工前应开挖沟槽，将上部地表障碍物清除，用粘土填实。施工时严格执行设计要求与施工规范，确保桩身垂直度与桩身搭接长度。施工中如遇障碍造成断桩，必须准确在现场与施工图中标明位置，并采取旋喷桩等有效措施进行补强

如坑内明水较多，可在基坑周边开挖明沟及集水井，采取明沟排水措施，以确保土方开挖工作的顺利进行。

在局部深坑处视地下水渗出量，必要时在一些集水井、电梯井深坑处增补“轻型井点”降水设备。在坑外布置回灌井和观测井，以便于控制周边环境沉降。

施工期间加强基坑监测工作，重点对周边道路、管线进行监测，进行信息化施工。

在有严密的监测，且数据可靠的前提下，信息化施工，出现异常情况及时分析，提前拿出监测方案，指导施工，并跟踪管理，当出现下列情况时，应急措施为：

出现漏水、涌水时，应及时土方回填，防止事态扩大，及时采用压密注浆或砌砖墙导孔引水。

支撑系统变形较大时，及时分析原因，在薄弱点加临时支撑钢管(加预应力)或对支撑系统进行加固。

外围出现异常情况时，管线可“提露架空”处理。路面出现下沉或开裂时，可采用压密注浆和裂缝水泥砂浆修补方法处理。

本工程基坑支护方案的设计计算，严格按照《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）中的有关章节进行。同时，我们又采用北京“理正”基坑支护软件进行复核对比，结果一致，经过详细的计算分析后认为：采用本设计的基坑支护方案，不同区段，区别对待，能满足土方开挖，地下室施工及周围环境保护的要求，符合“安全、经济、合理、可行”的设计原则。

现将本基坑工程设计计算书及支护结构图纸报送建设单位，供业主和有关专家审定。不当之处，敬请指正！

第二部分：基坑支护方案设计计算

（一）设计有关参数：

1、地质力学指标参数

2、挖深：建筑结构设计±0.00对应绝对标高为+11.00，自然地面标高东侧底（地面标高平均为+9.50），西侧、南侧及北侧高（地面标高平均为+10.50）

①西侧、南侧及北侧现自然地面标高平均为+10.50，室内外高差为11.00-10.50=0.50m,则基坑实际挖深为：

大面积：h1=-6.20(底板顶)-0.90（地梁、承台、垫层厚）+0.50=-6.60m

②东侧现自然地面标高平均为+9.50，室内外高差为11.00-9.50=1.50m,则基坑实际挖深为：

东侧南段和北段：h2=-6.20(底板顶)-0.90（地梁、承台、垫层厚）+1.50=-5.60m

东侧中部段：h3=-4.20(底板顶)-0.90（地梁、承台、垫层厚）+1.50=-3.60m

3、地面堆载q取值:根据周围环境条件q综合取值q=20.0kpa。

4、计算方法:严格按照《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）中的有关章节进行, 坑底以下主动土压力采用“矩形”分布模式。水压力仍采用“三角形” 分布模式。

5、土压力：采用“朗肯”土压力公式“分层”计算。

6、计算模式：按单支点支护结构“等值梁法深埋式”进行，分“各种工况”计算。

7、本支护设计方案以自然地面标高为+0.00（其对应绝对标高为+10.50/+9.50），以下所涉及的标高均相对于此标高。

8、支撑标高确定：根据地下室-1层剖面（地下负-1层顶板相对标高-6.20，东侧局部地下负-1层顶板相对标高-4.20）、基坑开挖深度及以往类似深基坑工程成功实践经验确定支撑标高如下：

西侧第一层钢筋砼支撑中心标高：-1.35米（自然地面标高为+0.00以下）。

备注：基坑所有第一层钢筋砼支撑标高统一为：-1.85米（建筑结构±0.00以下）。

9、本基坑安全等级按照“二级”基坑设计考虑，基坑侧壁重要性系数取γ0=1.0。

(二) 西侧AB段基坑挖深-6.60m钻孔桩加一层钢筋砼支撑支护结构计算：

地下水位埋深地面下-2.0m。圈梁顶下落地面下-1.0m，支撑中心线位于自然地面下-1.35m。q=20.0kpa

1、土层厚度：

        该段支护范围内各土层厚度：

桩顶下落-1.0m，则q=20.0+17.5×1.0=37.5Kpa。

主动土压力强度

-1层

e上a1=37.5×0.490-2×5.0×0.700=11.4Kpa

e下a1=（37.5+17.5×3.0）×0.490-2×5.0×0.700=37.1Kpa

-2层

e上a2=90.0×0.840-2×5.0×0.916=66.4Kpa

e下a2=（90.0+18.0×0.6）×0.840-2×5.0×0.916=75.5Kpa

②-1层

e上a3=100.8×0.414-2×11.7×0.3=26.7Kpa 

e下a3= e a6.60=（100.8+18.9×2.0）×0.414-2×11.7×0.3=42.3Kpa

②-2层水土分算

e上a4=138.6×0.357-2×8.9×0.597+10×（1-0.357）×（6.6-2.0）=68.4Kpa

e下a4=138.6×0.357-2×8.9×0.597+10×（1-0.357）×（6.6-2.0）+10×（9.6-6.6）=98.4Kpa

②-3层

e上a5=138.6×0.5-2×8.0×0.767=69.4Kpa 

e下a5=138.6×0.5-2×8.0×0.767=69.4Kpa

②-4层

e上a6=138.6×0.455-2×9.0×0.675=50.9Kpa 

e下a6=138.6×0.455-2×9.0×0.675=50.9Kpa

③-1层

e上a7=138.6×0.5-2×30.0×0.767=35.6Kpa 

e下a7=138.6×0.5-2×30.0×0.767=35.6Kpa

被动土压力强度

②-2层水土分算

ep0=2×8.9×1.674=29.8Kpa

ep 1.0=（19.0×1.0）×2.803+2×8.9×1.674=83.1Kpa

ep下4=（19.0+19.0×2.0）×2.803+2×8.9×1.674+10×（1-2.803）×（3.0-1.0）=153.5Kpa

②-3层

ep上5=57.0×1.698+2×8.0×1.303=117.6Kpa

ep下5=（57.0+18.1×2.0）×1.698+2×8.0×1.303=179.1Kpa

②-4层

ep上6=93.2×2.198+2×9.0×1.483=231.5Kpa

ep下6=（93.2+18.7×2.0）×2.198+2×9.0×1.483=313.8Kpa

③-1层

ep上7=130.6×1.698+2×30.0×1.303=299.9Kpa

ep下7=（130.6+20.0×2.0）×1.698+2×30.0×1.303=367.9Kpa

净土压力强度

△ep0=29.8-68.4 =-38.6Kpa

△ep1.0=83.1-78.4 =4.7Kpa，实取0

△ep下4=153.5-98.4=55.1Kpa

△ep上5=117.6-69.4=48.2Kpa

△ep下5=179.1-69.4=109.7Kpa

△ep上6=231.5-50.9=180.6Kpa

△ep下6=313.8-50.9=262.9Kpa

△ep上7=299.9-35.6=2.3Kpa

△ep下7=367.9-35.6=332.3Kpa

3、土压力合力及作用点

Ea1=72.8KN/m        a1=1.24m

Ea2=42.6KN/m        a2=0.28m

Ea3=69.0KN/m        a3=0.92m

Ea4=19.3KN/m        a4=0.67m

Ep1=55.1KN/m        b1=0.67m

Ep2=156.1KN/m       b2=0.87m

4、求支撑反力R：

对基坑面下“净土压力强度零点”取力矩得到：

R×（6.60+1.0-1.35）=72.8×（1.24+3.6）+42.6×（0.28+3.0）+69.0×（0.92+1.0）+19.3×0.67

 R=102.0KN/m

5、求假想支点反力P0:

P0=72.8+42.6+69.0+19.3-102.0=101.7KN/m

6、求桩嵌固深度t：

由“等值梁法”求桩入土深度,设桩端进入②-4层顶面下t处,则由ΣΜ=0得:

1.2×1.0×[72.8×（8.84+t）+42.6×（7.28+t）+69.0×（5.92+t）+250.2×（3.41+t）+138.8×（1.0+t）+ 1/2×50.9t2]=102.0×（10.25+t）+56.5×（4.42+t）+236.6×（2.90+t）+296.7×（0.93+t）+1/2×231.5t2+1/2×（313.8-231.5）/2.0×t3/3

t3+12.4t2+0.5t-82.8=0

试算得到:t=2.40m

    从而桩长L为:L=6.60+5.0+2.40=14.0m

实取L=14.5m。（从自然地坪算起）

7、抗隆起验算：

   Nqp=tg2(45°+28.3°/2)×eπtg28.3=15.2

   Ncp=(15.2-1.0)/tg28.3°=26.4

Ks=(rDNqp+cNcp)/[r(H+D)+q]

=2.32>1.60

8、求桩身Mmax：分“二种工况”考虑

上段M上max: 

由102.0-72.8=66.4y1+1/2×(75.5-66.4)/0.6y12

y12+8.8y1-3.9=0

y1=0.42m

从而M上max=102.0×（4.0+0.42-1.35）-72.8×（1.24+0.42）-1/2×66.4×0.422-1/3×7.58×0.423=186.2 KN·m/m

下段M下max：

由101.7-55.1=48.2y2+1/2×(107.9-48.2)/2.0y22

y22+3.2y2-3.1=0

y2=0.78m

从而M下max=101.7×（2.0+0.78）-55.1×（0.67+0.78）-1/2×48.2×0.782-1/3×14.93×0.783=185.8 KN·m/m

③M拆：当浇筑地下一层底板并在底板和支护桩之间空隙填满素砼顶住支护桩，使支护桩在坑底处形成弹性嵌固，当拆除支撑时，支护桩呈悬臂状态，其有效悬臂长度为6.20-0.50=5.70m，则有：

M拆=72.8×（1.24+1.70）+42.6×（0.28+1.10）+1/2×26.7×1.102+1/6×(42.3-26.7)/2.0×1.103=291.0 KN·m/m

9、配筋计算：

由前计算出支护桩在施工中各种“工况”下最大弯矩值为：Mmax=291.0 KN·m/m

    选择桩径ф700，桩中心距@=900，砼C30，配筋10Φ18（AS=2545.0mm2）Ⅱ级钢筋

    fc=14.3N/mm2,     fy=300N/mm2

    (fyAS)/(fcA)=(300×2545.0)/(14.3×3.14×3502)=0.139

    α=1+0.75×0.139-√(1+0.75×0.139)2-0.5-0.625×0.139=0.309

    αt=1.25-2×0.309=0.632

    sinπα=0.825       sinπαt=0.915

    [M]=2/3×14.3×3503×0.8253+300×300×2545.0×(0.825+0.915)/3.14

=229.5+126.9=356.4≥291.0×1.25×0.9=327.4KN·m

 (三)北侧FA段和南侧BC段基坑挖深-6.60m钻孔桩加一层钢筋砼支撑支护结构计算：

地下水位埋深地面下-2.0m。圈梁顶下落地面下-1.0m，支撑中心线位于自然地面下-1.35m。q=20.0kpa。

1、土层厚度：

        该段支护范围内各土层厚度：

3、由电算出支护桩在施工中各种“工况”下最大弯矩值为：Mmax=292.0KN·m/m。桩端嵌固深度t=7.90米。

    选择桩径ф700，桩中心距@=900，砼C30，配筋10Φ18（AS=2545.0mm2）Ⅱ级钢筋

    fc=14.3N/mm2,     fy=300N/mm2

    (fyAS)/(fcA)=(300×2545.0)/(14.3×3.14×3502)=0.139

    α=1+0.75×0.139-√(1+0.75×0.139)2-0.5-0.625×0.139=0.309

    αt=1.25-2×0.309=0.632

    sinπα=0.825       sinπαt=0.915

    [M]=2/3×14.3×3503×0.8253+300×300×2545.0×(0.825+0.915)/3.14

=229.5+126.9=356.4≥251.0×1.25×0.9=282.4KN·m

(四)东侧CD和EF段基坑挖深-5.60m钻孔桩加一层钢筋砼支撑支护结构计算：

地下水位埋深地面下-2.0m。圈梁顶下落地面下0.00m，支撑中心线位于自然地面下-0.35m。q=20.0kpa。

1、土层厚度：

        该段支护范围内各土层厚度：

3、由电算出支护桩在施工中各种“工况”下最大弯矩值为：Mmax=229.0KN·m/m。桩端嵌固深度t=6.40米。

    选择桩径ф700，桩中心距@=900，砼C30，配筋10Φ18（AS=2545.0mm2）Ⅱ级钢筋

    fc=14.3N/mm2,     fy=300N/mm2

    (fyAS)/(fcA)=(300×2545.0)/(14.3×3.14×3502)=0.139

    α=1+0.75×0.139-√(1+0.75×0.139)2-0.5-0.625×0.139=0.309

    αt=1.25-2×0.309=0.632

    sinπα=0.825       sinπαt=0.915

    [M]=2/3×14.3×3503×0.8253+300×300×2545.0×(0.825+0.915)/3.14

=229.5+126.9=356.4≥229.0×1.25×0.9=257.6KN·m

(五)东侧中部DE段基坑挖深-3.60m钻孔桩加一层钢筋砼支撑支护结构计算：

地下水位埋深地面下-1.5m。圈梁顶下落地面下0.0m，支撑中心线位于自然地面下-0.35m。q=20.0kpa。

1、土层厚度：

        该段支护范围内各土层厚度：

3、由电算出支护桩在施工中各种“工况”下最大弯矩值为：Mmax=67.0KN·m/m。桩端嵌固深度t=5.40米。

    选择桩径ф600，桩中心距@=800，砼C30，配筋6Φ18（AS=1526.0mm2）Ⅱ级钢筋

    fc=14.3N/mm2,     fy=300N/mm2

    (fyAS)/(fcA)=(300×1526.0)/(14.3×3.14×3002)=0.113

    α=1+0.75×0.113-√(1+0.75×0.113)2-0.5-0.625×0.113=0.306

    αt=1.25-2×0.306=0.638

    sinπα=0.820       sinπαt=0.907

    [M]=2/3×14.3×3003×0.8203+300×250×1526.0×(0.820+0.907)/3.14

=141.9+62.9=204.8≥67.0×1.25×0.8=67.0 KN·m

(六)东侧中部DA段基坑挖深-8.10m钻孔桩加一层钢筋砼支撑支护结构计算：

东侧中部DA段基坑开挖底标高为-9.20m，现自然地面标高平均为-1.10m，则东侧中部AB段基坑实际挖深为h=9.20-1.10=8.10m。地下水位埋深地面下-2.0m。圈梁顶下落地面下-0.5m，支撑中心线位于自然地面下-0.90m。地面堆载q=20.0kpa。

1、土层厚度：

        该段支护范围内各土层厚度：

3、由电算出支护桩在施工中各种“工况”下最大弯矩值为：Mmax=566.3KN·m/m。桩端嵌固深度t=8.90米。

    选择桩径ф900，桩中心距@=1100，砼C30，配筋14Φ22（AS=5320.0mm2）Ⅱ级钢筋

    fc=14.3N/mm2,     fy=300N/mm2

    (fyAS)/(fcA)=(300×5320.0)/(14.3×3.14×4502)=0.176

   α=1+0.75×0.176-√(1+0.75×0.176)2-0.5-0.625×0.176=0.313

    αt=1.25-2×0.313=0.624；sinπα=0.832； sinπαt=0.925

    [M]=2/3×14.3×4503×0.8323+300×400×5320.0×(0.832+0.925)/3.14

=500.3+357.3=857.6≥566.3×1.25×1.1=778.7 KN·m

（构造详细说明未标注）

（八）钢管支撑（单管）设计：

本设计采用钢管支撑，支撑间距最大取10.0m（对撑），7.0m（角撑），按最不利荷载计算，由前计

算出单位支撑力最大值为R1=102.0 kN/m，转角处角撑按“等腰三角形”布置。其中对撑端部设八字撑，水平投影长度为1.5m。。

1、支撑间距的确定：

对撑  S1=2000/(1.25×102.0)=15.7m,实取S1=10.0m

角撑  S2=2000/(1.25×102.0×1.414)=11.1m,实取S2=7.0m

2、钢管支撑设计有关参数:

      采用φ610×10钢管,立柱间距最大取12.0m

φ610×10钢管截面特征系数:

A=3.14(3052-2952)=18840mm2

I=π/(D4-d4)=8.48×108mm4

W=I/R=2.78×106mm3

i=√I/A=212.2mm

   λ=L0/i=56.5查表Φ=0.86

   N1=1.25r。RS/Sin45 =1.25×102.0×10.0=1275.0KN

   N2=1.25r。RS/Sin45 =1.25×102.0×7.0×1.414=1262.0KN

3、钢管支撑上作用弯矩M:

   支撑自重产生弯矩

M1=(1/10)×1.60×12.02=23.0KN.m

施工荷载产生弯矩

M2=(1/10)×5.0×122=72.0KN.m

支撑安装偏e0=24mm,产生弯矩

M3=1275.0×0.024=30.6KN/m

则M=1.25×1.0×（23.0+72.0）+30.6=149.4KN.m

4、温度应力计算：取温度变化量为10.0度，则有：

N，=2.06×105×1.2×10-5×10.0×18840.0=465.7 KN

5、稳定性验算：

Nmax=N2+ N’=1275.0+465.7=1740.7KN

σ=N/(ΦA)+[βmM/rW(1-0.8N/NEX)]

  =(1740.7×103)/(0.86×18840)+[1.0×149.4×106]/(1.15×2.78×106)]=154.2Mpa＜215Mpa

6、支撑出平面强度验算：

按轴心受压构件计算，取L0=15米

λ=15/0.212=70.8,查表得Φ=0.75

σ=N/(ΦA)=1740.7×103/（0.75×18840）=123.2＜215Mpa

（各区段主支撑和联系支撑结构计算结果汇总表未填）

（九）圈梁、立柱及立柱桩设计：

    1、圈梁设计：圈梁截面按700×1000计算,砼C30

抗弯计算：按最不利情况荷载取R1=102.0 KN/m。

M=（1/12）×102.0×8.52×1.25=767.7KN.m

α=(767.7×106)/(14.3×700×9652)=0.082

γS=1/2×(1+√1-2×0.082)=0.957

As=As,=(767.7×106)/(300×965×0.957)=2771.0mm2

配筋取6Φ25,As=2940.0mm2

抗剪计算：

V=（1/2）×102.0×8.5×1.25=541.9KN

1.25fcbh0=2415.0 KN＞V

0.7ftbh0=676.2 KN＞V，则构造配箍

选用φ8四肢箍，实取S=200.0mm

2、立柱及立柱桩设计:

a、上段钢立柱采用φ325×8钢管

立柱上所承受竖向力为:

    P=1.25×(1.6+4.0)×12.0+0.1×1740.7=258.0KN

φ325×8钢管特征系数为:A=7963.0mm2,Lo=6.0m,i=112mm，W=0.62×106 mm3

λ=(6.0×103)/112.0=53.6,查表φ=0.85

取基坑挖土可能产生的单向土压力弯矩M=30.0KN．m，按偏心受压构件计算：

σ=(258.0×103)/(0.85×7963.0)+（30.0×106）/（0.62×106）=86.5Mpa＜[σ]=215Mpa

b.下段立柱桩:φ=700,基坑面下桩长为12.0m

P=258.0+3.14×0.352×12.0×25.0=373.4KN

Q=[3.14×0.7×（30.0×3.0+20.0×3.0+45.0×6.0）]/1.67

=434.3＞P=373.4 KN

（十）支撑拆除验算：

     当浇筑地下室底板并在底板和支护桩之间空隙填满素砼顶住支护桩,使支护桩在坑底处形成弹性嵌固,当支撑拆除时,按最不利情况考虑基坑西侧,则其有效悬臂长度为6.20-0.50=5.70m

M底板顶=72.8×（1.24+1.70）+42.6×（0.28+1.10）+1/2×26.7×1.102+1/6×(42.3-26.7)/2.0×1.103=291.0 KN·m/m

M桩=356.4kN.m>291.0×0.90×1.25=327.4 KN·m

悬臂桩顶水平位移估算：

△=（ql4）/（30EI）      L=5.7 m

       q=55.0Kpa  EI=4.8×105KN·m2

则△=（55.0×5.74）/(30×4.8×105)×3

=0.012m=12.0mm＜30mm

从上述验算结果得出,支撑拆除前必须浇筑地下室垫层、底板砼至支护桩边顶住支护桩并达到砼强度80%后才能拆除支撑。

（十一）基坑止水和降水设计：

①基坑止水设计： 整个基坑四周外围采用“双排双轴”深搅桩形成一个全封闭止水帷幕，αw=15%,水灰比0.5,相邻桩搭接200，其抗管涌验算为:

kg=[r,(△h,+2t)]/(rw△h)

a.西侧、南侧及北侧挖深-6.60米抗管涌验算为:

地下水位在地面下-2.0m,水头差△=6.6-2.0+1.0=5.6m,止水桩长为L=12.5m，t’=12.5-6.6-1.0=4.9m,rw=10 KN/m3,  r,=9.0KN/m3则有:

kg=[9.0×(5.6+2×4.9)]/(10.0×5.6)=2.48＞2.0

b.东侧南段和北段挖深-5.60米抗管涌验算为:

地下水位在地面下-2.0m,水头差△=5.60-2.0+1.0=4.60m,止水桩长为L=11.0m，t’=11.0-5.6-1.0=4.4m,rw=10 KN/m3,  r,=9.0KN/m3则有:

kg=[9.0×(4.6+2×4.4)]/(10.0×4.6)=2.62＞2.0

②基坑降水设计：

1)基坑涌水量估算:

Q1=KHSq

   式中:K=1.0m/d    s=500.0m     H=6.6m   q=0.6

   则Q1=1.0×6.6×500.0×0.6=1980.0 M3/d

2)基坑静储量：给水度u取0.15

V=6.6×180.0×50.0×0.15=10.0m3

  按预降水10.0天计算：Q2=10.0/10.0=1.0 m3/d

 从而∑Q=Q1+ Q2=1980.0+1.0=2871.0 m3/d

3)单井出水量估算:采用φ360预制砼管,滤管总长度L=12.0m ，坑底稳定水位以下滤管有效长度L’=4.0m

   q=102DL3√K=102×0.36×4.0×3√1.0=146.9m3/d

4)管井数量为:n=1.5×Q/q=1.5×2871.0/146.9=29.4口

   实取35口深井,平面对称布置15.0～20.0m间距左右。（其中挖深-6.60米处，管井平面布置15.0间距左右；挖深-5.60/-3.60米处，管井平面布置20.0m间距左右）

   5)管井深度计算:

   L=6.6+1.0+0.1×20.0+4.0=13.6m

   实取管井深度L1=16.0m，局部基坑挖深-5.60/-3.60米处部位管井深度增加为L2=12.0m。

（基坑止水和降水结构计算汇总表未填写）

 (十二) 基坑各区段支护结构电算结果附表:

基坑西侧AB段挖深-6.60米钻孔桩加一层钢管支撑电算

                             ********************

                             *   报        表   *

                             ********************

                    原----------始----------数----------据

    支护类型  基坑侧壁重要性系数  混凝土强度等级  桩顶面标高(m)

      排桩          1.00              C30            -1.00

    基坑深度(m)  内侧水位(m)  外侧水位(m)  嵌固长度(m)  桩直径(m)  桩间距(m)

        6.60        -7.60       -2.00        7.90         0.70       0.90

    土层号   厚度    重度    粘聚力  内摩擦角  锚固体与土  水土分算     m

             (m)   (kN/m^3)  (kPa)     (度)    摩阻力(kPa)          (MN/m^4)

       1     4.00   17.50     5.00    20.00       25.00      合算      6.50

       2     0.60   18.00     5.00     5.00       20.00      合算      0.50

       3     2.00   18.90    11.70    24.50       40.00      合算     10.73

       4     3.00   19.00     8.90    28.30       40.00      分算     14.08

       5     2.00   18.10     8.00    15.00       20.00      合算      3.80

       6     2.00   18.70     9.00    22.00       40.00      合算      8.38

       7     4.00   20.00    30.00    15.00       40.00      合算      6.00

    超载序号  超载类型  超载值(kPa)  距坑边距离(m)  作用宽度(m)  距地面深度(m)

       1         1        20.00

    支锚道号  竖向间  水平间  预加力  支锚刚度  相对开挖  入射角度  锚固体直

               距(m)   距(m)   (kN)    (MN/m)    深度(m)    (度)     径(mm)

       1       1.35    1.00    0.00   150.00      0.50      0.00      600

计----------算----------结----------果

    计算方法  土压力模式   坑内侧弯矩 位置    坑外侧弯矩 位置       剪力    位置

                             (kN.m)    (m)      (kN.m)    (m)       (kN)     (m)

     经典法   规程土压力     258.85   4.39      294.66  11.23      140.29   1.35

      m 法     矩形模式      260.15   4.39      280.43   6.60      187.43   6.60

    位移(mm)      桩顶: -31.62     坑底:  -9.75     最大: -31.62  位置(m):  1.00

    抗倾覆安全系数:        1.272

    整体稳定计算方法: 瑞典条分法

    整体稳定安全系数:      1.930

    滑移面圆心座标(m):  x= 1.121  y=-0.515  半径(m): R=14.030

    抗隆起安全系数:      Prandtl  Terzaghi

                           2.239     2.576

        隆起量(mm):            8

    抗管涌安全系数:        2.946

北侧FA段及南侧BC段挖深-6.60米钻孔桩加一层钢管支撑电算

                             ********************

                             *   报        表   *

                             ********************

                    原----------始----------数----------据

    支护类型  基坑侧壁重要性系数  混凝土强度等级  桩顶面标高(m)

      排桩          1.00              C30            -1.00

    基坑深度(m)  内侧水位(m)  外侧水位(m)  嵌固长度(m)  桩直径(m)  桩间距(m)

        6.60        -7.60       -2.00        7.90         0.70       0.90

    土层号   厚度    重度    粘聚力  内摩擦角  锚固体与土  水土分算     m

             (m)   (kN/m^3)  (kPa)     (度)    摩阻力(kPa)          (MN/m^4)

       1     3.50   17.50     5.00    20.00       25.00      合算      6.50

       2     1.00   18.60    15.00    15.00       25.00      合算      0.50

       3     2.50   18.90    11.70    24.50       40.00      合算     10.73

       4     3.00   19.00     8.90    28.30       40.00      分算     14.08

       5     2.00   18.10     8.00    15.00       20.00      合算      3.80

       6     1.50   18.70     9.00    22.00       40.00      合算      8.38

       7     4.00   20.00    30.00    15.00       40.00      合算      6.00

    超载序号  超载类型  超载值(kPa)  距坑边距离(m)  作用宽度(m)  距地面深度(m)

       1         1        20.00

    支锚道号  竖向间  水平间  预加力  支锚刚度  相对开挖  入射角度  锚固体直

               距(m)   距(m)   (kN)    (MN/m)    深度(m)    (度)     径(mm)

       1       1.35    1.00    0.00   150.00      0.50      0.00      600

计----------算----------结----------果

    计算方法  土压力模式   坑内侧弯矩 位置    坑外侧弯矩 位置       剪力    位置

                             (kN.m)    (m)      (kN.m)    (m)       (kN)     (m)

     经典法   规程土压力     1.88   4.11      356.28  10.96      122.17   7.69

      m 法     矩形模式      224.12   4.67      251.45   6.60      167.60   6.60

    位移(mm)      桩顶: -28.38     坑底:  -8.83     最大: -28.38  位置(m):  1.00

    抗倾覆安全系数:        1.279

    整体稳定计算方法: 瑞典条分法

    整体稳定安全系数:      1.916

    滑移面圆心座标(m):  x= 1.382  y=-1.048  半径(m): R=13.523

    抗隆起安全系数:      Prandtl  Terzaghi

                           2.233     2.569

        隆起量(mm):            9

    抗管涌安全系数:        2.977

东侧CD和EF段挖深-5.60米钻孔桩加一层钢管支撑电算

                             ********************

                             *   报        表   *

                             ********************

                    原----------始----------数----------据

    支护类型  基坑侧壁重要性系数  混凝土强度等级  桩顶面标高(m)

      排桩          1.00              C30             0.00

    基坑深度(m)  内侧水位(m)  外侧水位(m)  嵌固长度(m)  桩直径(m)  桩间距(m)

        5.60        -6.60       -2.00        6.40         0.60       0.80

    土层号   厚度    重度    粘聚力  内摩擦角  锚固体与土  水土分算     m

             (m)   (kN/m^3)  (kPa)     (度)    摩阻力(kPa)          (MN/m^4)

       1     4.00   17.50     5.00    20.00       25.00      合算      6.50

       2     1.00   18.60    15.00    15.00       25.00      合算      0.50

       3     2.00   18.90    11.70    24.50       40.00      合算     10.73

       4     3.00   19.00     8.90    28.30       40.00      分算     14.08

       5     2.00   18.10     8.00    15.00       20.00      合算      3.80

       6     1.50   18.70     9.00    22.00       40.00      合算      8.38

       7     4.00   20.00    30.00    15.00       40.00      合算      6.00

    超载序号  超载类型  超载值(kPa)  距坑边距离(m)  作用宽度(m)  距地面深度(m)

       1         1        20.00

    支锚道号  竖向间  水平间  预加力  支锚刚度  相对开挖  入射角度  锚固体直

               距(m)   距(m)   (kN)    (MN/m)    深度(m)    (度)     径(mm)

       1       0.35    1.00    0.00   150.00      0.50      0.00      600

计----------算----------结----------果

    计算方法  土压力模式   坑内侧弯矩 位置    坑外侧弯矩 位置       剪力    位置

                             (kN.m)    (m)      (kN.m)    (m)       (kN)     (m)

     经典法   规程土压力     148.81   3.21      200.03   8.92      110.10   5.84

      m 法     矩形模式      194.03   3.69      159.85   6.83      146.09   5.60

    位移(mm)      桩顶: -29.22     坑底:  -9.13     最大: -29.22  位置(m):  0.00

    抗倾覆安全系数:        1.260

    整体稳定计算方法: 瑞典条分法

    整体稳定安全系数:      1.718

    滑移面圆心座标(m):  x= 0.230  y=-1.1  半径(m): R=10.361

    抗隆起安全系数:      Prandtl  Terzaghi

                           1.447     1.8

        隆起量(mm):           24

    抗管涌安全系数:        3.008

东侧中部DE段挖深-3.60米钻孔桩加一层钢管支撑电算

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                             *   报        表   *

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                    原----------始----------数----------据

    支护类型  基坑侧壁重要性系数  混凝土强度等级  桩顶面标高(m)

      排桩          1.00              C30             0.00

    基坑深度(m)  内侧水位(m)  外侧水位(m)  嵌固长度(m)  桩直径(m)  桩间距(m)

        3.60        -4.60       -2.00        5.40         0.60       0.80

    土层号   厚度    重度    粘聚力  内摩擦角  锚固体与土  水土分算     m

             (m)   (kN/m^3)  (kPa)     (度)    摩阻力(kPa)          (MN/m^4)

       1     4.00   17.50     5.00    20.00       25.00      合算      6.50

       2     1.00   18.00     5.00     5.00       20.00      合算      0.50

       3     4.50   19.00     8.90    28.30       40.00      分算     14.08

       4     2.00   18.10     8.00    15.00       20.00      合算      3.80

       5     4.00   20.00    30.00    15.00       40.00      合算      6.00

    超载序号  超载类型  超载值(kPa)  距坑边距离(m)  作用宽度(m)  距地面深度(m)

       1         1        20.00

    支锚道号  竖向间  水平间  预加力  支锚刚度  相对开挖  入射角度  锚固体直

               距(m)   距(m)   (kN)    (MN/m)    深度(m)    (度)     径(mm)

       1       0.35    1.00    0.00   150.00      0.50      0.00      600

计----------算----------结----------果

    计算方法  土压力模式   坑内侧弯矩 位置    坑外侧弯矩 位置       剪力    位置

                             (kN.m)    (m)      (kN.m)    (m)       (kN)     (m)

     经典法   规程土压力      97.35   2.88       83.36   6.66       93.37   5.04

      m 法     矩形模式      132.24   3.06       67.92   5.94      103.78   5.04

    位移(mm)      桩顶: -14.41     坑底:  -6.92     最大: -14.41  位置(m):  0.00

    抗倾覆安全系数:        1.347

    整体稳定计算方法: 瑞典条分法

    整体稳定安全系数:      2.846

    滑移面圆心座标(m):  x= 4.597  y= 1.291  半径(m): R=11.271

    抗隆起安全系数:      Prandtl  Terzaghi

                           5.990     7.275

        隆起量(mm):            0

    抗管涌安全系数:        5.6