基坑稳定验算书

基坑稳定验算书

一、基坑稳定分析验算

主要考虑基坑的失稳类型：a、支撑强度不够，刚度不够；b、整体滑动失稳；c、踢脚引起隆起失稳；d、砂地层管涌失稳；e、低鼓失稳（本工程地下无承压水）。本次论证主要是关于钢板桩及支撑结构的稳定问题，其中以支撑强度不够或刚度不够、整体滑动失稳和踢脚引起隆起失稳为主要验算对象。

（一）、W47钢板桩挡土结构的内力简化模型与分析计算

1、W47工作井参数的选用

地层情况，见表1，地下水位地面以下6米，接收坑开挖深度为6.58米，基坑宽×长为B×L=3.5×7.5m。

地层可分为粘性土层和砂层（如图1），并将粘性土层和砂层的γ、c、ϕ值各自算得加权平均值。

（1）、粘性土层：

31

18 1.918.7 1.718.1 1.9

18.3/5.5

i i

h KN m h γγ⨯+⨯+⨯==

=∑

1

16 1.914 1.719 1.9

16.45.5

i i

a c h c KP h ⨯+⨯+⨯==

=∑

1

1.90.287 1.70.394 1.90.133

tan tan 0.267

5.5

i i

h h ϕϕ⨯+⨯+⨯==

=∑

tan

0.1312

ϕ

=

（2）、砂层：

则有加权浮重度''

'

32

9.8/i

i

h

KN m h γγ=

=∑，'

tan 0.732ϕ=，'

tan

0.3272

ϕ=。

2、内力的计算

（1）、钢板桩外侧主动土压力（采用粘性土层和砂层分开计算主动土压力的方法其中将

水头压力看作为主动土压力的一部分）

2001tan (45)2tan(45)22

a P h c ϕϕ

γ=---

'

'

'

2

2tan (45)2

a

P h ϕγ=-

其中 20

tan (45)0.5902

a K ϕ

=-

=

'

'20

tan (45)0.2572

a

K ϕ=-

=

式中：a P —粘土层主动土压力； '

a P —砂土层主动土压力； a K —粘土层主动土压力系数；

'a K —砂土层主动土压力系数。

则粘性土的主动土压力合力为：

2

2122

12221216.418.3 5.50.59216.4218.354.13a a c E h K ch KN

γγ

=-⨯=⨯⨯⨯-⨯⨯= 式中：1h 为粘土层厚度。

则砂土的主动土压力合力为

'''

12121()21

(218.3 5.59.87.66)7.660.2572

272.03a a

E h h h h K KN

γγγ=++⨯=⨯⨯⨯+⨯⨯⨯= 式中：2h 为砂土层顶端至工字钢底端的距离。

水头压力可记为0.58m ，则水压力合力E 为：

2

1 1.682

E h KN γ==水差

式中：γ水—水的重度；

h 差—为水头高度。

主动土压力的合力F 为：

'

327.84a a F E E E KN =++=

（2）、钢板桩内即坑内侧被动土压力p P

'

'

20

13

tan (45)2

p P h ϕγ=+

其中 '

20

tan (45) 3.8882

p K ϕ=+

=

则被动土压力的合力为：

'2'13122

p p E h K ch γ=+0c =）

式中：'

1γ—为砂层的浮重度；

3h —为基坑开挖面至钢板桩桩底的距离。

即'2'21311

9.8 6.58 3.888824.8422

p p E h K KN γ=

=⨯⨯⨯=

（二）、W47基坑稳定性分析

1、工字钢强度以及整体倾覆失稳验算

有前面内力计算得知，p E F >，由此可以看出基坑不会发生严重的倾覆现象，是稳定

的。

以钢板桩底端为支点转动： 可由被动土压力提供力矩为p M ：

311

6.58824.841809.1533

p p M h E KN m =⨯⨯=⨯⨯=

主动土压力提供的力矩由粘土、砂土和水共同提供分别为M 粘土、M 砂土和M 水：

11

(7.66)455.233a M h E KN m =⨯+⨯=粘土

2''2'

212211947.55223

a a h M h K h K h KN m γγ=⨯⨯+⨯⨯=砂土

31[11.392h M h h KN m γ=⨯差2

差水水+]=3

主动土压力合力矩：1414.17a M M M M KN m =++=粘土砂土水 根据力矩平衡原理，则支撑提供的力矩M 支有：

1548.411809.15394.99a p M M M KN m =-=-=-支

支撑基本不需要提供水平向支撑力。该工字钢支撑系统的强度足够抗拒基坑的倾覆力

矩。

综合上述两方面的验算，不会出现工字钢支撑强度问题和整体倾覆失稳现象。 2、踢脚引起基坑底部隆起失稳性验算

根据前面所算出的坑壁和坑底的内力a E 、'

a E 、E 和p E ，以支撑点为支点计算主动和

被动力矩。

2

21122254.13a a c E h K ch KN

γγ=-= '''

12121()2

272.03a a

E h h h h K KN

γγγ=++=