基坑支护结构设计

基坑土层力学参数

层号 土层名称 层厚(m) 重度(kN/m 3) 浮重度(kN/m 3) 粘聚力(kPa) 内摩擦角(°) m 值 1 杂填土 3.0 15.0 —— 15.00 12.00 3.18 2 粉质黏土 2.0 19.6 —— 46.60 18.70 9.78 3 粉质黏土 3.5 19.2 —— 37.70 25.80 14.50 4 粉质黏土 3.0 19.2 —— 51.90 20.70 11.69 5 粉质黏土 5.0 19.6 —— 39.60 20.10 10.03 6 粉质黏土 3.0 19.4 9.4 38.60 26.80 15.54 7 粉质黏土 3.5 19.4 9.4 44.30 23.00 12.71 8 中砂 2.0 19.5 9.5 —— 38.00 25.08 9 粗砂 7.0 21.0 11.0 —— 39.00 26.52 10 砾砂 4.0 21.5 11.5 —— 35.00 21.60 11 粗砂

7.0

20.0

10.0

——

40.00

28.00

基坑存在的超载表

超载位置 类型 超载值(kPa) 作用深度(m) 作用宽度(m) 距坑边距(m) 形式 长度(m) A-A’

局部荷载

105.0

2.0

12.0

4.0

条形

——

此深基坑工程需要基坑支护结构来保证基坑的安全稳定，各种支护结构设计均

遵循《建筑基坑支护技术规程》(JGJ 120-2012)，《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)，《钢结构设计规范》(GB 50017-2017)。因此，本文将设计3种支护结构，分别为锚杆支护体系+护坡桩、地下连续墙、地下连续墙+锚杆支护体系。 由规程知，设计支护形式需考虑作用在结构上的水平荷载，影响基坑支护的水平荷载有土体、基坑周围的建筑、车辆、施工材料及设备、温度及水等因素。确定荷载需要确定基坑内外土压力，土体在重力作用下会对支护结构产生侧压力，基坑外侧土体作用在支护结构上的力为主动土压力，主动土压力使支护结构变形挤压基坑内侧土体，此时基坑内侧土体土体对支护结构作用的力为被动土压力。土压力计算方法为朗金土压力计算方法，即分别按下式计算：

2,tan 452i

a i K ϕ⎛

⎫

=︒- ⎪⎝

⎭

（3-1）

,2ak ak a i p K c σ=- （3-2）

2,tan 452i

p i K ϕ⎛

⎫

=︒+ ⎪⎝

⎭

（3-3）

,2pk pk p i p K c σ=+ （3-4）

式中：,a i K 、,p i K ——分别表示第i 层土的主动土压力系数与被动土压力系数；

i ϕ、i c ——分别表示第i 层土的内摩擦角（°

）与黏聚力（kPa ）； ak σ、pk σ——分别表示支护结构外侧、内侧计算点的土中竖向应力标准

值；

ak p ——表示在第i 层土中计算点位于支护结构外侧的主动土压力

强度标准值（kPa ），若该值小于0，应取0；

pk p ——表示在第i 层土中计算点位于支护结构内侧的被动土压力

强度标准值（kPa ）。

则该基坑的主动土压力系数及被动土压力系数如表3-1所示。

表3-1 土层主动土压力系数及被动土压力系数

土层 内摩擦角（º）

主动土压力系数

被动土压力系数

1

12

0.656 1.525 2 18.7 0.514 1.944 3 25.8 0.394 2.541 4 20.7 0.478 2.093 5 20.1 0.488 2.047 6 26.8 0.378 2.642 7 23 0.438 2.283 8 38 0.238 4.204 9

39

0.228

4.395

据勘测报告的描述可知，土体表面存在局部荷载，可近似认为其土压力分布范

围通过平行于破裂面传递至墙背，即沿与水平方向成(45)2

ϕ

︒+角向墙背方向传递。

若超出平行线范围，可认为不受该局部荷载影响。局部荷载作用范围内的主动土

压力，仍可按照,a q a E qK =计算。如图3-1所示，其中452

ϕ

θ=︒+，其影响范围

是从D 点到E 点，tan(45)2AD OA l l ϕ=︒+，'tan(45),2

AE DE AE AD O A l l l l l ϕ

=︒+=-，l 表

示两点之间的距离。

图3-1 局部荷载作用下土压力分布图

则该基坑的局部荷载影响范围应由上述公式得出，但各土层内摩擦角不同，需将不同土层内摩擦角等效为同一内摩擦角。需按下式计算：

11

n

i i

i n

i

i d

d

ϕϕ===

∑∑ （3-5）

式中：i ——表示各土层编号；

i ϕ——表示第i 层土的内摩擦角（°）； i d ——表示第i 层土的厚度（m ）

。 距基坑西侧4m 有7层住宅楼，基坑土体变形较大或者基坑支护结构失效，将

对主体结构施工安全造成威胁，使周围建筑物受到影响，所以该基坑的安全等级为一级，根据规程第3.1.6条所述，本设计结构重要性系数0 1.1γ=，作用基本组合分项系数 1.25F γ=。根据规程表3.3.2所述，为使结构能够满足安全等级要求，本设计分别采用锚杆支护体系+护坡桩，地下连续墙，锚杆支护体系+地下连续墙。以下将对各设计结构分别进行叙述。