水闸设计方案资料

双屿黄龙片区北排工程泰力路段
水
闸
基
坑
设
计
计
算
书
浙江省第一水电建设集团股份有限公司
2013年12月
目录
1、设计说明 (3)
2 设计概况 (3)
2.1 基本信息 (3)
2.2 土层参数 (5)
2.3 工况信息 (6)
3、内力计算结果 (7)
3.1 内力位移包络图 (7)
3.2 地表沉降图 (7)
3.3 内力计算值 (8)
4、验算 (8)
4.1 钢板桩截面验算 (8)
4.2 基坑整体稳定验算 (10)
4.3 抗倾覆稳定性验算 (10)
4.4 基坑抗隆起验算 (11)
4.5 流土稳定性验算 (12)
4.6 抗承压水(突涌)验算 (13)
4.7 嵌固深度计算 (14)
4.8 嵌固段基坑内侧土反力验算 (15)
水闸基坑支护设计计算书
1、设计说明
水闸基坑设计面积为336㎡，基坑开挖深度为5.381m。

《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB 50202-2002的划分方法，基坑深度小于7m，且周边无建筑物及管线，基坑安全性等级为三级基坑。

基坑原始地面标高为3.95（地质勘探孔K5）水闸采用放坡+钢板桩支护。

钢板桩型号为20a槽钢，中心距为0.7m。

2 设计概况
2.1 基本信息
---------------------------------------------------------------------- [ 放坡信息 ]
----------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------- [ 超载信息 ]
----------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------- [ 附加水平力信息 ]
----------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------- [ 土层信息 ]
----------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------- 2.2 土层参数
土层参数取自地质勘探报告孔号ZK5数据。

----------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------- [ 土压力模型及系数调整 ]
---------------------------------------------------------------------- 弹性法土压力模型: 经典法土压力模型:
2.3 工况信息
----------------------------------------------------------------------
3.1 内力位移包络图
3.2 地表沉降图
4、验算
4.1 钢板桩截面验算
20a 槽钢截面参数（1）基坑内侧抗弯验算(不考虑轴力)
σnei = Mn/(γ* Wx)
= 3.480/(1.050*178.00*10-6)
= 18.579(MPa) < f = 215.000(MPa) 满足
（2）基坑外侧抗弯验算(不考虑轴力)
σwai = Mw/(γ* Wx)
= 10.128/(1.050*178.00*10-6)
= 54.11(MPa) < f = 215.000(MPa) 满足
（3）抗剪验算
τ = V * Sx / (I * tw )
= 16.968*0.104*10-3/(1780.000*10-8*0.70*10-2)
= 14.162(MPa) < fv = 215.000(MPa) 满足
式中:
σwai———基坑外侧最大弯矩处的正应力(Mpa);
σnei———基坑内侧最大弯矩处的正应力(Mpa);
Mw ———基坑外侧最大弯矩设计值(kN.m);
Mn ———基坑内侧最大弯矩设计值(kN.m);
Wx ———钢材对x轴的净截面模量(m3);
f ———钢材的抗弯强度设计值(Mpa);
τ———基坑最大剪力处的剪应力(Mpa)
V ———基坑最大剪力设计值(kN);
Sx ———计算剪应力处以上毛截面对中和轴的面积矩(m2);
I ———毛截面惯性矩 (m4);
tw ———钢材腹板厚度(m);
fv ———钢材的抗剪强度设计值(Mpa);
γ———型钢截面塑性发展系数;
4.2 基坑整体稳定验算
计算方法：瑞典条分法
应力状态：总应力法
条分法中的土条宽度: 0.40m
滑裂面数据
= 2.965
整体稳定安全系数 K
s
圆弧半径(m) R = 13.602
圆心坐标X(m) X = 0.672
圆心坐标Y(m) Y = 6.973
---------------------------------------------------------------------- 4.3 抗倾覆稳定性验算
抗倾覆安全系数:
M p ——被动土压力及支点力对桩底的抗倾覆弯矩, 对于内支撑支点力由内支撑
抗压力
决定;对于锚杆或锚索，支点力为锚杆或锚索的锚固力和抗拉力的较小值。

M a ——主动土压力对桩底的倾覆弯矩。

注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。

工况1：
K s = 1.366 >= 1.1500, 满足规范要求。

4.4 基坑抗隆起验算
从支护底部开始，逐层验算抗隆起稳定性，结果如下：
支护底部，验算抗隆起：
Ks = 12.160 ≥ 1.400，抗隆起稳定性满足。

深度118.600处，验算抗隆起：
Ks = 19.810 ≥ 1.400，抗隆起稳定性满足。

4.5 流土稳定性验算
m2m1
tan
)e
tan
=N c )
1
tan
K se ———流土稳定性安全系数；安全等级为一、二、三级的基坑支护，流土稳定
性
安全系数分别不应小于1.6、1.5
、1.4；
l d ———截水帷幕在基坑底面以下的长度(m)；
D 1———潜水水面或承压水含水层顶面至基坑底面的垂直距离(m)； γ'———土的浮重度(kN/m 3)； Δh'———基坑内外的水头差(m)； γw ———地下水重度(kN/m 3)；
K = 2.930 >= 1.4, 满足规范要求。

4.6 抗承压水(突涌)验算
式中
P cz ———基坑开挖面以下至承压水层顶板间覆盖土的自重压力(kN/m 2)
)
'
h w
，承压水隔水顶板标高-35;
P
———承压水层的水头压力(kN/m2)，本次计算取5m;
wy
———抗承压水头(突涌)稳定性安全系数，规范要求取大于1.100。

K
y
= 602.91/34.00 = 17.73 >= 1.10
K
y
基坑底部土抗承压水头稳定!
4.7 嵌固深度计算
嵌固深度计算参数：
嵌固深度计算过程：
当地层不够时，软件是自动加深最后地层厚度(最多延伸100m)得到的结果。

1) 嵌固深度构造要求：
依据《建筑基坑支护技术规程》 JGJ 120-2012,
嵌固深度对于悬臂式支护结构l
不宜小于0.8h。

d
嵌固深度构造长度ld：4.305m。

2) 嵌固深度满足抗倾覆要求：
按《建筑基坑支护技术规程》 JGJ 120-2012悬臂式支护结构计算嵌固深度l
d 值，规范公式如下：
= 4.650m。

得到l
d
3) 嵌固深度满足坑底抗隆起要求：
符合坑底抗隆起的嵌固深度l
= 0.300m
d
满足以上要求的嵌固深度l
d 计算值=4.650m，l
d
采用值=6.620m。

4.8 嵌固段基坑内侧土反力验算
Ps = 245.789 ≤ Ep = 469.951，土反力满足要求。

式中：
Ps为作用在挡土构件嵌固段上的基坑内侧土反力合力（kN）；
Ep为作用在挡土构件嵌固段上的被动土压力合力（kN）。