基坑支护设计计算——土压力.

基坑支护设计计算1基坑支护设计的主要内容 2设计计算根据地质条件的土层参数如图所示，根据设计要求，基坑开挖深度暂定为9m,按规范设定桩长为16.8m ，桩直径设定为0.8m ，嵌固深度站定为7.8m,插入全风化岩3.0m 。

2.1水平荷载的计算按照超载作用下水土压力计算的方法，根据朗肯土压力计算理论计算土的侧向压力，计算时不考虑支护桩与土体的摩擦作用。

地下水以上的土体不考虑水的作用，地下水以下的土层根据土层的性质差异需考虑地下水的作用。

土层水平荷载计算依据《建筑基坑支护技术规程》JGJ 120-99 1.计算依据和计算公式主动土压力系数：)245(tan 2iai K ϕ-=ο 被动土压力系数：)245(tan 2ipi K ϕ+︒=(1)支护结构水平荷载标准值e ajk 按下列规定计算：1）对于碎石土及沙土：a)当计算点深度位于地下水位以上时： ai ik ai ajk ajk K C K e 2-=σ b)当计算点深度位于地下水位以下时：w ai wa wa j wa j ai ik ai ajk ajk K h m h z K C K e γησ])()[(2---+-= 式中ai K —第i 层土的主动土压力系数；ajk σ—作用于深度z j 处的竖向应力标准值；C ik —三轴实验确定的第i 层土固结不排水（快）剪粘聚 力标准值；z j —计算点深度；m j —计算参数,当h z j π时，取z j ,当h z j ≥时，取h ； h wa —基坑外侧水位深度；wa η—计算系数，当h h wa ≤时，取1，当h h wa φ时，取零； w γ—水的重度。

2）对于粉土及粘性土： ai ik ai ajk ajk K C K e 2-=σ（2）基坑外侧竖向应力标准值ajk σ按下列规定计算： ok rk ajk σσσ+=（3）计算点深度z j 处自重应力竖向应力rk σ 1）计算点位于基坑开挖面以上时： j mj rk z γσ=式中mj γ—深度z j 以上土的加权平均天然重度。

2）计算点位于基坑开挖面以上时： h mh rk γσ=式中mh γ—开挖面以上土的加权平均天然重度。

（4）第i 层土的主动土压力系数K ai 应按下式计算 )245(tan 2ikai K ϕ-=ο式中ik ϕ—三轴实验确定的第i 层土固结不排水（快）剪摩擦角标准值。

（5）第i 层土的土压力合力Ea 按下式计算 h i aik aik ai S h e e E )'(21+=式中aik e '—第i 层土土层顶部的水平荷载标准值； aik e —第i 层土土层底部的水平荷载标准值； h i —第i 层土的厚度； S h —锚杆的水平间距。

2.2各层土的水平荷载计算（1）人工填土层（3.6m ）839.0,7.0,100,8,/5.19111121=====a a a K K KP C m KN ϕγ 基坑外侧竖向应力标准值： 201/20'm KN q ok rk k a ==+=σσσ2/2.906.35.1920'1111101m KN h h q k a ok rk k a =⨯+=+=+=+=γσγσσσ水平荷载标准值：21111/576.0839.0827.0202'm KN K C K e a a aok k a =⨯⨯-⨯=-=σ水平合力：m KN h e e E k a k a a /27.1046.3)35.57576.0(21)'(211111=⨯+=⨯+= 水平荷载作用点离该土层底端的距离： m e e e e h Z k a aok k a aok 212.135.57576.035.57576.02.36.32.31111=++⨯=++=(2)淤泥质土层（0.9m ）916.0,84.0,50,7,/0.18222222=====a a a K K KP C m KN ϕγ基坑外侧竖向应力标准值：212/2.90'm KN k a k a ==σσ2012/4.1069.00.182.90m KN q k a ok rk k a =⨯+=+=+=σσσσ水平荷载标准值：222222/94.62916.07284.02.902''m KN K C K e a a k a k a =⨯⨯-⨯=-=σ 222222/55.76916.07284.04.1062m KN K C K e a a k a k a =⨯⨯-⨯=-=σ水平荷载：22212/75.699.0)55.7694.62(21)'(21m KN h e e E k a k a a =⨯+=⨯+=水平荷载作用点离该土层底端的距离：m k ea k a e k ea k a e h Z 435.055.7694.6255.7694.62239.021'21'2.322=++⨯⨯=++=（3）粉质粘土层（2.2m ）676.0,588.0,15,23,/193303323=====a a a K K KP C m KN ϕγ 基坑外侧竖向应力标准值： 223/4.106'm KN k a k a ==σσ233203/2.1482.2194.106m KN h k a k rk k a =⨯+=+=+=γσσσσ 水平荷载标准值：233333/28.27767.0232588.04.1062''m KN K C K e a a k a k a =⨯⨯-⨯=-=σ 2/86.51767.0232588.02.148233333m KN K C K e a a k a k a =⨯⨯-⨯=-=σ水平荷载：m KN h e k e E k a a a /05.872.2)86.5128.27(21)'(213333=⨯+=⨯+= 水平荷载作用点离该土层底端的距离： m e e e e h Z k a k a k a k a 986.086.5128.2786.5128.27232.2''23333333=++⨯⋅=++⋅=（4）可塑粉质粘土层残积可塑粉质粘土层（2.8m ）分成两部分（开挖面以上2.3m 和开挖面以下0.5m ）1）按照规范：基坑开挖位于地下水位对于粉土及粘土：jmj rk qrk ajk aiik ai aik Z K C K e γσσσσ=+=-2mj γ深度Z j 以上土的加权平均天然重度：2）767.0,588.0,15,25,/184404442=====a a K K KPa C m KM ϕγ基坑外侧竖向应力标准值：244304234/6.1893.2182.148/2.148'mKN h m KN k a k rk k a k a k a =⨯+=+=+===γσσσσσσ水平荷载标准值：244444244444/01.71767.0252588.06.1892/79.48767.0252588.02.1482''mKN K C K e m KN K C K k e a a k a k a a a k a a =⨯⨯-⨯=-==⨯⨯-⨯=-=σσ水平荷载：m KN h e e E k a k a a /77.1373.2)01.7179.48(21)'(214444=⨯+=⨯+= 水平荷载作用点离改土层底端的距离： m e e e e h Z k a k a k a k a 079.101.7179.4801.7179.482.33.2''2.3444444=++⨯=++=4.2.3 水平抗力计算基坑底面以下水平抗力计算的土层为：第4层土（可塑粉质粘土层0.5m ）、第五层土（硬塑粉质粘土层4.3m ）、第6层土（全风化岩层0.3m ）。

计算依据和计算公式：土层水平抗力计算依据《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99 （1）基坑内侧水平抗力标准值pjk e 按下列规定计算：1）对于碎石土及砂土，基坑内侧水平抗力标准值按下列规定计算：w pi wp j ai ik ai pjk pjk K h z K C K e γσ)1)((2--++=式中pjk σ——作用于基坑底面以下深度Z j 处的竖向应力标准值 K pi ——第i 层 土的被动土压力系数。

2）对于粉土及粘性土，基坑内侧水平抗压力标准值按下列规定计算：pi ik pi pjk pjk K C K e 2-=σ（2）作用与基坑地面以下深度Z j 处的竖向应力标准值ajk σ按下式计算：j mj pjk z γσ=式中mj γ——深度Z j 以上土的加权平均天然重度。

（3）第i 层土的被动土压力系数Kpi 应按下式计算 )245(tan 02ikpi K ϕ+=（4）第i 层土的水平抗压力E p 为： h i pik pik pi s h e e E )'(21+=式中e ’pik ——第i 层土土层顶部的水平抗力标准值； e pik ——第i 层土土层底部的水平抗力标准值；h i ——第i 层土的厚度； S h ——预应力锚索的水平距离。

4.2.4 各层水平抗力计算 （1）可塑粉质粘土层302.1,695.1,25,/18,5.0444244=====p p a k k k K K KP C m KN m h γ 作用于基坑底面以下深度z j 处的竖向应力标准值： 244424/95.018,/0'm KN h m KN k k pk pk =⨯===γσσ 水平抗力标准值：244444244444/4.80302.1252695.192/10.65302.1252695.102''mKN K C K e m KN K C K e p k p k p k p p k p k p k p =⨯⨯+⨯=+==⨯⨯+⨯=+=σσ水平抗力：m KN h e e E k p p p /38.365.0)4.8010.65(21)'(214445=⨯+=+= 水平抗力离该土层底端的距离：m e e e e h Z k p k p k p k p k k 241.04.8010.654.8010.652.35.0''2.3444445=++⨯=++=（2）硬塑粉质粘土层375.1,891.1,180,35,/20,3.4555555======p p k a k k k K K KP C m KN m h ϕγ作用于基坑底面以下深度z j 处的竖向应力标准值：255525/953.4209,/95.018'm KN h m KN k k k p k p =⨯+===⨯=γσσ水平抗力标准值：255555255555/12.251375.1262891.1952/52.88375.1262891.192''mKN K C K e m KN K C K e p k p k p k p p k p k p k p =⨯⨯+⨯=+==⨯⨯+⨯=+=σσ水平抗力：m KN h e e E k p p p /23.7303.4)12.25152.88(21)'(215555=⨯+=+=水平抗力离该土层底端的距离：m e e e e h Z k p k p k p k p k k 807.112.25152.8812.25152.882.33.4''2.3555555=++⨯=++=（3）全风化岩层568.1,458.2,25,45,/5.20,366066266======p p k a k k k K K KP C m KN m h ϕγ作用于基坑底面以下深度z j 处的竖向应力标准值：26656256/5.15635.2095/95'mKN h m KN k k k a k p k a k p =⨯+=+===γσσσσ水平抗力标准值：266666266666/8.525568.1452458.25.1562/63.374568.1452458.2952''mKN K C K e m KN K C K e p k p k p k p p k p k p k p =⨯⨯+⨯=+==⨯⨯+⨯=+=σσ水平抗力：m KN h e e E k p p p /65.13500.3)8.52563.374(21)'(216666=⨯+=+=水平抗力离该土层底端的距离；m e e e e h Z k p k p k p k p k k944.08.52563.3748.52563.3742.32''2.3666666=++⨯=++= 由以上计算步骤可得K12的水平荷载、水平抗力如下图所示 4.2.5支点力计算（1）计算基坑底面以下支护结构设定弯矩零点位置至基坑底面的距离：基坑底面水平荷载标准值：m KN e a /38.73= 由k p k a e e 11=可得：71.01=65.1+（80.4-65.1）/0.51c h ⨯ 求得；m h c 193.01= （2）计算支点力T c1：计算设定弯矩零点以上基坑外侧各土层水平荷载标准值的合力之和∑Eac ：其中，设定弯矩零点位置以上第4层土的水平荷载mKN he e E a c a c a /77.1373.2)01.7179.48(5.0)'(5.044=⨯+=⨯+=其作用点离设定弯矩零点的距离：KNE mh a c a 7.13193.001.71168.101.7179.4801.7179.482.3193.03.244=⨯==++⨯+=① 合力之和∑ac E ：5.412'44321=++++=∑a a c a a a acE E E E E E各土层水平荷载距离设定弯矩零点的距离为：m z h h ac 805.6193.9111=+-=按上述计算方法可得：m h h m h m h a a c a c a 09655.0,272.1,479.3,128.55432====合力∑ac E 作用点至设定弯矩零点的距离：m E h E h E h E h E h E h aca a a a c a a c a a c a a ac 75.35544332211=++++=∑② 设定弯矩零点位置以上基坑内侧各土层水平抗力标准值的∑pcE：设定弯矩零点以上的水平抗力包含第四层土。