1、目 錄1、計算依據22、工程概況23、地質情況24、設計施工方案概述35、圍護結構計算55.1設計計算參數55.1.1 材料設計指標55.1.2 內支撐支撐剛度55.1.3 內支撐材料抗力55.1.4 設計安全等級65.2 9.91m深大基坑圍護結構設計分析65.2.1 設計荷載計算65.2.2 開挖過程結構分析65.2.2.1 排水開挖單元計算分析結果6工況（一）基坑開至9.91m6工況（二）澆筑封底混凝土拆除第三層臨時支撐215.2.2.2 注水開挖單元計算分析結果23工況（一）基坑開挖至8.5m23工況（二）帶水開挖8.5m9.91m（保持基坑內水位標高+13.06m以上）25工況（三）

2、水下混凝土封底后抽水至基坑底265.2.2.3 C25封底混凝土計算265.2.3 支撐體系設計計算28建立力學受力模型31彎曲應力分析32變形分析33剪應力分析35支撐穩定性驗算361、計算依據1.1 蚌埠至固鎮公路改造工程；1.2 建筑施工計算手冊；1.3 鋼結構設計規范（GB500017-2003）；1.4 理正深基坑軟件說明書；1.5公路橋涵地基與基礎設計規范JTG D63-20071.6建筑基坑支護技術規程（JGJ120-99）1.7建筑基坑工程技術規范（YB9258-97）1.8 理正深基坑6.01軟件，Midas Civil軟件2、工程概況蚌固公路南起G36寧洛高速公路與S101

3、交叉處（蚌埠北互通立交處），下穿京滬鐵路及G36寧洛高速公路后，向北順原S101進行布線，跨北淝河，經曹老集后，在磨盤張北偏離老路改走新線，下穿京滬高鐵后，跨懷洪新河，沿固鎮經濟開發區東布線，在大門東處跨澮河，經固鎮縣城東、宋店，在十二里廟子南下穿京滬高鐵后，經董莊、核樹，終于任橋鎮南，順接上原S101，全長53.0公里。本標段為蚌埠至固鎮公路改造工程路基工程LJ-03標段，起訖樁號K29+000.0K36+600.0，全長7.6公里。澮河大橋為跨澮河而設計，澮河為IV級航道，通航銜接尺寸為底寬90m，頂寬81m，側高5m，十年一遇最高通航水位18.23m，百年一遇設計水位19.4m。 澮河大

4、橋起訖里程K30+607K31+583,全長976米。全橋共7聯：4×30+5×30+（60+100+60）+4×30+4×30+4×30+4×30m；引橋上部結構采用預應力砼小箱梁，先簡支后連續。下部結構采用柱式墩、柱式臺，墩臺采用樁基礎；主橋上部結構采用變截面預應力砼連續梁，下部結構采用圓端形實體墩，承臺群樁基礎。根據現場施工技術調查，橋位處水域寬約230m，主航道水深約5m，連續梁P10、P11主墩分別位于澮河主航道南北兩側。P10墩位處水深1.1m1.4m，承臺邊距主航道約12m；P11墩位處水深2.23.1m；P8、P9墩位

5、處水深0.35m；P7墩位于水岸交接處。南岸水中墩位處河床較平坦，局部有少許淤泥或無淤泥，北岸P11墩位處距主航道較近，河床坡度較大，淤泥深0.8m左右。3、地質情況根據工程地質勘測報告，樁基的地質情況如下表。 土層參數 -層號土類名稱層厚重度浮重度粘聚力內摩擦角 (m)(kN/m3)(kN/m3)(kPa)(度)1素填土3.0518.88.838.0017.402淤泥質土8.0017.87.021.009.103粉砂5.4019.79.7-4粘性土5.7019.79.7-層號與錨固體摩粘聚力內摩擦角水土計算方法m,c,K值抗剪強度 擦阻力(kPa)水下(kPa)水下(度) (kPa)130.

6、033.0014.40分算m法8.12-220.016.206.10分算m法2.85-310.00.0029.60分算m法2.38-475.060.3010.40合算m法4.12-4、設計施工方案概述根據各水中墩的基坑開挖深度及橋位處地質水文情況，水中墩P10-P11墩基坑均采用NSP-w型鋼板樁支護， P10、P11墩圍堰平面尺寸25.3m×13.1m，基坑開挖深度10.4m，采用18mNSP-w鋼板樁及兩層圍囹及內支撐。圍囹采用HW400×400mm型鋼、600×600×16mm箱型梁，對口撐采用600×600×16mm箱型梁、角

7、撐采用609×16mm圓管。鋼板樁圍堰具體尺寸詳見附圖。.第一層圍囹第二層圍囹圖4.1 P10、P11墩鋼板樁圍堰平面示意圖圖4.2 P10、P11墩鋼板樁圍堰斷面示意圖5、圍護結構計算5.1設計計算參數 材料設計指標圍囹及內支撐力學特性指標：鋼材設計強度值（N/mm2）鋼材抗拉、抗壓、抗彎抗剪承壓序號材料名稱1Q235145853252焊接用熱壓延鋼板樁JIS A 5523(SYW295)295說明：設計按容許應力法取值。 內支撐支撐剛度P10、P11墩內支撐體系中，上層圍囹采用HW400×400mm，二層圍囹采用600×600×16mm箱型梁，對口撐

8、采用600×600×16mm箱型梁，斜撐采用609×16mm圓管。計算內支撐剛度取最長自由長度，則第一層內支撐剛度第二層內支撐剛度式中：為支撐結構剛度系數；為支撐松弛系數，取0.81；E為彈性模量(N/mm2) ;A為支撐斷面積(mm2)；L為桿件受壓計算長度（m）。 內支撐材料抗力609×16mm圓管：HW400×400mm型鋼：600×600×16mm箱型梁： T為支撐材料抗力(kN)；A為支撐斷面積(mm2);fy為抗壓強度設計值(N/mm2); 為與長細比有關調整系數；為工程形式有關的調整系數(通常對稱支撐取1.0)

9、。 設計安全等級基坑為二級基坑，安全系數為1.0。5.2 9.91m深大基坑圍護結構設計分析支護結構和支撐體系變形與內力采用理正深基坑支護結構設計軟件整體計算進行分析；支護結構的抗傾覆穩定性、抗隆起、抗管涌、嵌固深度采用理正深基坑支護結構設計軟件單元設計進行分析；利用單元計算的支撐反力作為荷載施加于圍囹上，對支撐體系承載力驗算采用Midas Civil進行分析。 設計荷載計算按安徽省建筑基坑工程技術規程（DB33/T1008-2000）規定，無建筑的基坑周邊地面應考慮20kPa的超載。 開挖過程結構分析采用理正深基坑支護結構設計軟件6.01版進行分析。在進行基坑設計時，如果因地質斷面差異變化大

10、，鋼板樁底部未完全伸入粘土層，未出現出現基底涌水時，排水開挖至坑底；若出現基坑涌水時，將暫停排水開挖，進行基坑注水后采用高壓水槍配合吸泥機進行清淤，取消第三道臨時支撐，水下封底砼。相應地，基坑支護結構按取消第三道臨時支撐、帶水開挖進行驗算，具體步驟如下：（1）在保持18m鋼板樁長度不變的前提下，考慮基坑底砂性土影響，計算出滿足抗滲透穩定條件的鋼板樁嵌固深度，以及對應的基坑無水開挖深度。（2）計算出繼續進行基坑帶水開挖時基坑內的需保持的水面高度，在計算時需考慮以下兩件條件：平衡基底土層抗滲透穩定條件的影響；開挖至基底時，第二層支撐以下鋼板樁的應力要求。（3）封底達到規定強度后抽水，封底砼按基底加

11、固土考慮，再計算此時的基坑受力情況。經試算，如果存在基底涌水，滿足鋼板樁錨固深度的排水開挖深度不大于8.5m。綜合上述因素，分為排水開挖與注水開挖兩種單元分析。排水開挖分兩個工況進行驗算：工況（一）：基坑直接排水開挖至9.91m處。工況（二）：澆筑封底混凝土拆除第三層臨時支撐。注水開挖經試算后分三種工況進行驗算：工況（一）：基坑直接排水開挖至8.5m處。工況（二）：基坑注水至標高+13.06m位置處，水下吸泥開挖至+9.91m（基底標高+5.56m）。工況（三）：等封底混凝土達到設計強度達到75%后，基坑抽水至基坑底。.1 排水開挖單元計算分析結果工況（一）基坑開至9.91m- 支護方案 -連

12、續墻支護- 基本信息 -內力計算方法增量法規范與規程建筑基坑支護技術規程 JGJ 120-99基坑等級二級基坑側壁重要性系數01.00基坑深度H(m)9.910嵌固深度(m)8.090墻頂標高(m)0.000連續墻類型鋼板樁 每延米板樁截面面積A(cm2)225.50 每延米板樁壁慣性矩I(cm4)56700.00 每延米板樁抗彎模量W(cm3)2700.00有無冠梁無放坡級數 0超載個數 2支護結構上的水平集中力0- 超載信息 -超載類型超載值作用深度作用寬度距坑邊距形式長度序號 (kPa,kN/m)(m)(m)(m) (m)120.0000.0005.0000.000-235.0000.0

13、003.0001.000- 附加水平力信息 -水平力作用類型水平力值作用深度是否參與是否參與序號 (kN)(m)傾覆穩定整體穩定- 土層信息 -土層數 4坑內加固土 否內側降水最終深度(m)9.910外側水位深度(m)1.000內側水位是否隨開挖過程變化是內側水位距開挖面距離(m)0.000彈性計算方法按土層指定彈性法計算方法m法- 土層參數 -層號土類名稱層厚重度浮重度粘聚力內摩擦角 (m)(kN/m3)(kN/m3)(kPa)(度)1素填土2.8518.88.838.0017.402淤泥質土8.2017.87.821.009.103粉砂5.4019.79.7-4粘性土5.7019.79.7

14、-層號與錨固體摩粘聚力內摩擦角水土計算方法m,c,K值抗剪強度 擦阻力(kPa)水下(kPa)水下(度) (kPa)130.033.0014.40分算m法8.12-220.016.206.10分算m法2.85-310.00.0029.60分算m法2.38-475.060.3010.40合算m法4.12- 支錨信息 -支錨道數3支錨支錨類型水平間距豎向間距入射角總長錨固段道號 (m)(m)(°)(m)長度(m)1內撐4.5000.500-2內撐4.5004.200-3內撐5.8003.500-支錨預加力支錨剛度錨固體工況錨固力材料抗力材料抗力道號(kN)(MN/m)直徑(mm)號調整系

15、數(kN)調整系數10.001726.00-2-3889.001.0020.001939.00-4-3889.001.0030.001416.00-6-3889.001.00- 土壓力模型及系數調整 -彈性法土壓力模型:經典法土壓力模型:層號土類名稱水土水壓力主動土壓力被動土壓力被動土壓力 調整系數調整系數調整系數最大值(kPa)1素填土分算1.0001.0001.00010000.0002淤泥質土分算1.0001.0001.00010000.0003粉砂分算1.0001.0001.00010000.0004粘性土合算1.0001.0001.00010000.000- 工況信息 -工況工況深度

16、支錨號類型(m)道號1開挖1.000-2加撐-1.內撐3開挖5.200-4加撐-2.內撐5開挖8.700-6加撐-3.內撐7開挖9.910- 設計結果 - 結構計算 -各工況：內力位移包絡圖：地表沉降圖：- 整體穩定驗算 -計算方法：瑞典條分法應力狀態：總應力法條分法中的土條寬度: 0.40m滑裂面數據整體穩定安全系數 Ks = 3.033圓弧半徑(m) R = 18.250圓心坐標X(m) X = -2.638圓心坐標Y(m) Y = 7.139- 抗傾覆穩定性驗算 -抗傾覆安全系數:Mp被動土壓力及支點力對樁底的抗傾覆彎矩, 對于內支撐支點力由內支撐抗壓力 決定;對于錨桿或錨索，支點力為錨

17、桿或錨索的錨固力和抗拉力的較小值。Ma主動土壓力對樁底的傾覆彎矩。注意：錨固力計算依據錨桿實際錨固長度計算。 工況1： 注意：錨固力計算依據錨桿實際錨固長度計算。 序號支錨類型材料抗力(kN/m)錨固力(kN/m) 1 內撐 0.000 - 2 內撐 0.000 - 3 內撐 0.000 - Ks = 3.045 >= 1.200, 滿足規范要求。 工況2： 注意：錨固力計算依據錨桿實際錨固長度計算。 序號支錨類型材料抗力(kN/m)錨固力(kN/m) 1 內撐 864.222 - 2 內撐 0.000 - 3 內撐 0.000 - Ks = 4.771 >= 1.200, 滿足規

18、范要求。 工況3： 注意：錨固力計算依據錨桿實際錨固長度計算。 序號支錨類型材料抗力(kN/m)錨固力(kN/m) 1 內撐 864.222 - 2 內撐 0.000 - 3 內撐 0.000 - Ks = 2.543 >= 1.200, 滿足規范要求。 工況4： 注意：錨固力計算依據錨桿實際錨固長度計算。 序號支錨類型材料抗力(kN/m)錨固力(kN/m) 1 內撐 864.222 - 2 內撐 864.222 - 3 內撐 0.000 - Ks = 3.622 >= 1.200, 滿足規范要求。 工況5： 注意：錨固力計算依據錨桿實際錨固長度計算。 序號支錨類型材料抗力(kN/

19、m)錨固力(kN/m) 1 內撐 864.222 - 2 內撐 864.222 - 3 內撐 0.000 - Ks = 2.722 >= 1.200, 滿足規范要求。 工況6： 注意：錨固力計算依據錨桿實際錨固長度計算。 序號支錨類型材料抗力(kN/m)錨固力(kN/m) 1 內撐 864.222 - 2 內撐 864.222 - 3 內撐 670.517 - Ks = 3.284 >= 1.200, 滿足規范要求。 工況7： 注意：錨固力計算依據錨桿實際錨固長度計算。 序號支錨類型材料抗力(kN/m)錨固力(kN/m) 1 內撐 864.222 - 2 內撐 864.222 -

20、3 內撐 670.517 - Ks = 3.090 >= 1.200, 滿足規范要求。 - 安全系數最小的工況號：工況3。 最小安全Ks = 2.543 >= 1.200, 滿足規范要求。- 抗隆起驗算 -Prandtl(普朗德爾)公式(Ks >= 1.11.2)，注：安全系數取自建筑基坑工程技術規范YB 9258-97(冶金部):Ks = 2.490 >= 1.1, 滿足規范要求。Terzaghi(太沙基)公式(Ks >= 1.151.25)，注：安全系數取自建筑基坑工程技術規范YB 9258-97(冶金部):Ks = 2.806 >= 1.15, 滿足規

21、范要求。 隆起量的計算 注意：按以下公式計算的隆起量，如果為負值，按0處理!式中基坑底面向上位移(mm);n從基坑頂面到基坑底面處的土層層數;ri第i層土的重度(kN/m3)； 地下水位以上取土的天然重度(kN/m3)；地下水位以下取土的飽和重度(kN/m3);hi第i層土的厚度(m);q基坑頂面的地面超載(kPa);D樁(墻)的嵌入長度(m);H基坑的開挖深度(m);c樁(墻)底面處土層的粘聚力(kPa);樁(墻)底面處土層的內摩擦角(度);r樁(墻)頂面到底處各土層的加權平均重度(kN/m3); = 64(mm)- 抗管涌驗算 -抗管涌穩定安全系數(K >= 1.5):式中0側壁重要

22、性系數;'土的有效重度(kN/m3);w地下水重度(kN/m3);h'地下水位至基坑底的距離(m);D樁(墻)入土深度(m);K = 2.656 >= 1.5, 滿足規范要求。- 承壓水驗算 -式中Pcz基坑開挖面以下至承壓水層頂板間覆蓋土的自重壓力(kN/m2); Pwy承壓水層的水頭壓力(kN/m2); Ky抗承壓水頭(突涌)穩定性安全系數，規范要求取大于1.050。Ky = 37.23/30.00 = 1.24 >= 1.05基坑底部土抗承壓水頭穩定!- 嵌固深度計算 -嵌固深度計算參數：抗滲嵌固系數1.200整體穩定分項系數1.300圓弧滑動簡單條分法嵌固系

23、數1.100嵌固深度考慮支撐作用嵌固深度計算過程： 按建筑基坑支護技術規程 JGJ 120-99圓弧滑動簡單條分法計算嵌固深度： 圓心(-4.910，7.187)，半徑=12.217m，對應的安全系數Ks = 1.384 1.300 嵌固深度計算值 h0 = 4.000m 嵌固深度設計值 hd = h0 = 1.100×4.000 = 4.400m 嵌固深度采用值 ld = 8.090m工況（二）澆筑封底混凝土拆除第三層臨時支撐- 支護方案 -連續墻支護 加固土參數 -土類名稱寬度層厚重度浮重度粘聚力內摩擦角 (m)(m)(kN/m3)(kN/m3)(kPa)(度)人工加固土5.01

24、.00022.00012.000650.00040.000土類名稱粘聚力內摩擦角計算方法 m,C,K值抗剪強度 水下(kPa)水下(度) (kPa)人工加固土650.00040.000m法93.00050.00- 支錨信息 -支錨道數2支錨支錨類型水平間距豎向間距入射角總長錨固段道號 (m)(m)(°)(m)長度(m)1內撐4.5000.500-2內撐4.5004.200-支錨預加力支錨剛度錨固體工況錨固力材料抗力材料抗力道號(kN)(MN/m)直徑(mm)號調整系數(kN)調整系數10.001726.00-2-3889.001.0020.001939.00-4-3889.001.0

25、0- 結構計算 -內力位移包絡圖：- 抗傾覆穩定性驗算 -抗傾覆安全系數:Mp被動土壓力及支點力對樁底的抗傾覆彎矩, 對于內支撐支點力由內支撐抗壓力 決定;對于錨桿或錨索，支點力為錨桿或錨索的錨固力和抗拉力的較小值。Ma主動土壓力對樁底的傾覆彎矩。注意：錨固力計算依據錨桿實際錨固長度計算。 工況5： 注意：錨固力計算依據錨桿實際錨固長度計算。 序號支錨類型材料抗力(kN/m)錨固力(kN/m) 1 內撐 864.222 - 2 內撐 864.222 - Ks = 4.755 >= 1.200, 滿足規范要求。.2 注水開挖單元計算分析結果工況（一）基坑開挖至8.5m- 支護方案 -連續墻

26、支護 結構計算 -內力位移包絡圖：- 嵌固深度計算 -嵌固深度計算參數：抗滲嵌固系數1.200整體穩定分項系數1.300圓弧滑動簡單條分法嵌固系數1.100嵌固深度考慮支撐作用嵌固深度計算過程： 按建筑基坑支護技術規程 JGJ 120-99圓弧滑動簡單條分法計算嵌固深度： 圓心(-4.280，5.744)，半徑=10.643m，對應的安全系數Ks = 1.361 1.300 嵌固深度計算值 h0 = 4.000m 嵌固深度設計值 hd = h0 = 1.100×4.000 = 4.400m 嵌固深度采用值 ld = 9.300m4.400m（滿足要求） 滲透穩定條件驗算 依據建筑基坑

27、支護技術規程 JGJ 120-99, 當基坑底為碎石土及砂土、基坑內排水且作用有滲透水壓力時， 側向截水的排樁、地下連續墻嵌固深度設計值尚應滿足抗滲透穩定條件: hd >= K * 0 * (h - hw) (按規范K=1.2，交互值K=1.20)嵌固深度計算值為：9m9.500m（滿足要求）-工況（二）帶水開挖8.5m9.91m（保持基坑內水位標高+13.06m以上）- 設計結果 -在進行基坑8.7m9.91m深度范圍開挖時，由于第一、二層內支撐已施工完，故僅對帶水作業工況下開挖至基底（+5.56m）時的鋼板樁及兩層內支撐體系進行受力分析。- 結構計算 -內力位移包絡圖：- 嵌固深度計

28、算 -嵌固深度計算參數：抗滲嵌固系數1.200整體穩定分項系數1.300圓弧滑動簡單條分法嵌固系數1.100嵌固深度考慮支撐作用嵌固深度計算過程： 按建筑基坑支護技術規程 JGJ 120-99圓弧滑動簡單條分法計算嵌固深度： 圓心(-2.739，7.631)，半徑=10.978m，對應的安全系數Ks = 1.424 1.300 嵌固深度計算值 h0 = 3.000m 嵌固深度設計值 hd = h0 = 1.100×3.000 = 3.300m 嵌固深度采用值 ld = 8.09>3.300(滿足要求) 滲透穩定條件驗算 依據建筑基坑支護技術規程 JGJ 120-99, 當基坑底

29、為碎石土及砂土、基坑內排水且作用有滲透水壓力時， 側向截水的排樁、地下連續墻嵌固深度設計值尚應滿足抗滲透穩定條件: hd >= K * 0 * (h - hw) 本基坑實行注水7.5m開挖折算深度為2.41m (按規范K=1.2，交互值K=1.20)嵌固深度計算值為：1.692m<8.09m（滿足要求）- 工況（三）水下混凝土封底后抽水至基坑底工況同排水開挖澆筑封底混凝土拆除第三道臨時支撐工況。計算書（略）5.2.2.3 C25封底混凝土計算（1）荷載計算水下封底混凝土承受的荷載按施工中最不利的情況考慮，即在圍堰封底以后，圍堰內的水被排干，封底素混凝土將受到可能產生的向上水壓力的作

30、用，現以此荷載（即為水頭高度減去封底混凝土的重量）作為計算值。采用1m厚C25混凝土封底，水面至承臺底的高度 h=14.47-6.062=8.408m，混凝土主要受靜水壓力及自重作用。封底混凝土底面壓強為：P=gh=94.08KN/（2）材料力學性能參數及指標（3）力學模型(4)承載力計算剪應力圖變形量圖有上圖可得：，合格； ,合格。（5）圍堰的抗浮穩定性計算圍堰封底后，整個圍堰受到被排水的向上浮力作用，應驗算其抗浮系數K。采用公式：K=G/F1式中：封底混凝土受力G=混凝土自重+混凝土與圍堰及鋼護筒間的粘結力、F為箱底浮力?；炷磷灾劂@孔樁與封底砼之間的粘聚力根據以往施工經驗一般為0.40.5MPa,出于偏安全考慮，本工程以0.3MPa計, 混凝土與圍堰粘聚力不計。總粘聚力箱底浮力，穩定性滿足要求。 支撐體系設計計算對于鋼結構的圍囹、內支撐和鋼板樁進行承載力驗算，對支撐體系承載力驗算采用Midas Civil進行分析。內支撐體系中，第一層圍囹采用HW400×400MM，第二層圍囹采用600×600×16mm箱型梁，對口撐采用600×600×16mm箱型梁，斜撐采用609×16mm圓管。由單元計算控制工況排水開挖至坑底、封底混凝土封底拆