深基坑计算

为保证工程安全顺利地进行，在基坑开挖及结构构筑期间开 展严密的施工监测是很有必要的。从种意义上施工监测也可以说 是一一次1：l的岩土工程原型试验，所取得的数据是基坑支护结 构和刷剧地在施工过程中的真实反映，是各种复杂因素影响下的 综合体现。深基坑工程监测是在深基坑"挖过程全过程、动态地对 基坑的围护结构、支撑体系、坑内外水土情况进行实时监测，以 指导后续基坑开挖，因此通常被称为信息化施工。信息化施工指 在对深基坑支护工程进行认真监测并获得准确的数据之后，对所 得数据进行定量的分析与评价，及时进行险情预报，提出合理化 措施与建议，并进一步检验加固处理后的效果，直至问题解决。 因此监测工作的重要性是不言而喻的，建设单位要通过一定的措 施和手段对工程监测进行控制和管理。
8~1 0
4~5
15~ 20
8~1 0
监
序 号
测 项 目
支护结构类型
4 立柱竖向位移
5 基坑周边地表竖向位移
6 坑底隆起(回弹) 7 土压力 8 孔隙水压力 9 围护墙内力 10 立柱内力 11 锚杆内力
一级
累计值
绝对值 /mm
相对基坑深 度(h)控制
值
基坑类别
二级
变化 速率 /mm· d-1
累计值/mm
2~3
40~5 0.5%~0. 4~
0
7%
6
60~ 0.6%~0.
70
8%
3~5
50~6 0.6%~0. 5~
0
8%
8
70~ 0.8%~1.
80
0%
2~3
25~3 0.3%~0. 3~
0
5%
4
35~ 0.5%~0.
40
6%
5~10
50~6 0
0.6%~0. 8%
10 ~1 5
70~ 80
0.8%~1. 0%
r0NRi=0.9AcsLrsinθi +0.6пdlaqsk = 0.9×3.14×0.152/4×L×25×sin15o +0.6×3.14×0.15×(L5)×60
= 17.1L – 84.78 L = 22.35米 经计算取：L = 22米 设计拉力值为300KN 3、加筋材料的截面积： 每根7丝钢绞线拉力为26.8吨 选择两根7-Φ5钢绞线，满足要求。
深基坑计算书实例
哈西万达广场工程围护结构计算书
工程概况：哈西万达广场工程基 坑开挖深度为13m，采用H型钢 （H350*175*7*11㎜）板桩作围 护结构，桩长为15m，桩顶标高 为-2.5m，桩水平间距0.7m。
共设3道支撑，见下表。
中心标高（m） -4 -7 -10
刚度（MN/m2） 22.5 22.5 22.5
深基坑监测目的
1.将监测获取的数据与理论计算值相比较以 判断原施工参数取值是否合理，以便调整下一 步有关施工参数，做好信息化施工；
2.将监测结果信息反馈优化设计，使之更符 合实际，使支护结构设计更加经济、安全；
3.积累基坑工程施工、设计优化的实际资料， 用以指导今后设计、施工。
深基坑监测项目
基坑监测项目主要包括支护结构和土体变形监测、 支护结构应力、应变、地下水的动态等三方面，具体 监测项目的选定视工程地质水文地质条件，周围建筑 物及地下管线、施工进度、基坑工程安全等级情况综 合考虑选择。工程结束时应提交完整的监测报告，报 告内容包括：
深基坑监测点布置
设置在围护结构里的测斜管，按对基坑工程控制变形的要求，一 般情况下，基坑每边设1～3点；测斜管深度与结构入土深度一样。 围护桩（墙）顶的水平位移、垂直位移测点应沿基坑周边每隔10～ 20m设一点，并在远离基坑（大于5倍的基坑开挖深度）的地方设 基准点，对此基准点要按其稳定程度定时测量其位移和沉降。
绝对 值
/mm
相对基坑深 度(h)控制
值
三级
变化 速率 /mm· d-1
累计值/mm
绝对 值
/mm
相对基坑 深度(h)控
制值
25~35
2~3
35~4 5
4~6
55~6 5
变化 速率 /mm ·d-1
8~10
25~35
灌注桩
地下连续墙
一级 累计值
绝对值 /mm
相对基坑深 度(h)控制值
30~3 0.3%~0.4
5
%
25~3 0
20~4 0
10~2 0
0.2%~0.3 %
0.3%~0.4 %
0.1%~0.2 %
30~3 0.3%~0.4
5
%
50~6 0
50~5 5
45~5 5
0.6%~0.7 %
0.5%~0.6 %
0.5%~0.6 %
40~50 0.4%~0.5%
变化 速率 /mm· d-1
基坑类别 二级
累计值/mm
绝对值 /mm
相对基坑 深度(h)控
制值
变化 速率 /m m·d-
1
三级 累计值/mm
绝对 值
/mm
相对基坑 深度(h)控
制值
5~10
50~6 0
0.6%~0. 8%
10 ~1 5
70~ 80
0.8%~1. 0%
环境监测应包括基坑开挖深度3倍以内的范围。房屋沉降量测点则 应布置在墙角、柱身（特别是代表独立基础及条形基础差异沉降的 柱身）、门边等外形突出部位，测点间距要能充分反映建筑物各部 分的不均匀沉降为宜。
立柱桩沉降测点直接布置在立柱桩上方的支撑面上。每根立柱 桩的隆沉量、位移量均需测量，特别对基坑中多个支撑交汇受力复 杂处的立柱应作为重点测点。对此重点，变形与应力量测应配套进 行。
杂填土
-1.5
1.5
粉质粘土
-3.5
2
粉质粘土
-7.5
4
粉质粘土
-10.5
3
粉质粘土
-18
7.5
Hale Waihona Puke Baidu
粉质粘土
-24
6
重度 (kN/m3)
18 19.5 19.5 19.4 19.1 19.2
()
20 21.6 12.3 22.7 15.2 21.7
c(kPa)
0 47 32.7 45 36 48.3
三、工况
二级
应测 应测 应测 应测 可测 宜测 宜测 宜测 可测 可测 可测 可测 应测 可测 应测 应测 宜测 可测 应测 应测
三级
应测 应测 宜测 宜测 可测 可测 可测 可测 可测 可测 可测 可测 宜测 可测 宜测 应测 可测 可测 应测 应测
注：基坑类别的划分按照国家标准《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002执行。
（1）监测项目和各测点的平面和立面布置图； （2）采有仪器的型号、规格和标定资料； （3）测试资料整理的计算方法； （4）监测值全部过程变化曲线； （5）监测最终结果评述。
建筑基坑工程仪器监测项目表(GB50497-2009 )
监测项目 基坑类别
（坡）顶水平位移
墙（坡）顶竖向位移
围护墙深层水平位移
（2）对于土压力的分析和计算采用朗肯理论和库仑 理论。朗肯土压力理论是根据土的应力状态和极限平衡 建立的，分析时假设①墙后填土面水平；②墙背光滑。
各类软件计算依据的规范为《建筑基坑支护技术规 程》 （JGJ120-99）。
深基坑计算书实例
哈西万达广场工程围护结构计算书
工程概况： 哈西万达广场工程基坑开挖深度为8m，采用H 型钢（H350*175*7*11㎜）板桩作围护结构，桩长为12m， 桩顶标高为-0.5m，桩水平间距0.7m。
基坑及支护结构监测报警值
序 号
监测 项目
支护结构类型
围护 放坡、土钉墙、喷
墙(边 锚支护、水泥土墙
1
坡)顶 部水 平位
移
钢板桩、灌注桩、 型钢水泥土墙、地 下连续墙
围护 放坡、土钉墙、喷
墙(边 锚支护、水泥土墙
2
坡)顶 部竖
钢板桩、灌注桩、
向位 型钢水泥土墙、地
移 下连续墙
水泥土墙
钢板桩 深层 3 水平 位移 型钢水泥土墙
深基坑计算及安全技术
深基坑支护结构设计计算
深基坑支护计算有传统的手工计算和计算机专 业软件计算。目前较为常用的深基坑支护计算软件 有理正深基坑、同济启明星（FRWS系列） 和PKPM 等深基坑计算软件。其计算理论如下：
（1）对于粘性土边坡稳定性分析采用瑞典条分 法，该方法由瑞典工程师费兰纽斯1922年提出来的， 其基本原理为假定土坡沿着圆弧面滑动，将圆弧滑 动体分成若干竖直的土条，计算各土条力系对圆弧 圆心的抗滑动力矩与滑动力矩，由抗滑力矩与滑动 力矩之比（稳定安全系数）来判别土坡的稳定性。
预加轴力（kN/m） 50 170
深基坑计算书实例
哈西万达广场工程围护结构计算书 基坑附近有附加荷载如下表和下图所示。
h
2.5
x
1
s
45
编号
P(kPa或
a(m)
b(m)
c
kN/m)
1
20
3.5
10
0
二、地质条件 场地地质条件和计算参数见下表。地下水位标高为-20m。
土层 层底标高(m) 层厚(m)
在实际工程中，应根据工程施工引起的应力场、位移场分布情 况分清重点与一般，抓住关键部位，做到重点量测项目配套，强调 量测数据与施工工况的具体施工参数配套，以形成有效的整个监测 系统。使工程设计和施工设计紧密结合，以达到保证工程和周围环 境安全和及时调整优化设计及施工的目的。
监测项目安全警戒值
在工程监测中，每一测试项目都应根据实际情况的客观环 境和设计计算书，事先确定相应的安全警戒值，以判断位移或 受力状况是否会超过允许的范围，判断工程施工是否安全可靠， 是否需调整施工步骤或优化原设计方案。因此，测试项目的安 全警戒值的确定至关重要。一般情况下，每个警戒值应由两部 分控制，即总允许变化量和单位时间内允许变化量。
三、三道支撑设在 –10.0米处，采用采用Φ150锚杆，做锚拉支撑； 1、水平间距： 每延米水平拉力为181.6KN/M ；水平间距1.4米 则 rNRi = 1.25×181.6×1.4= 317.8KN 2、计算水泥土桩锚固体长度：
r0NRi=0.9AcsLrsinθi +0.6пdlaqsk = 0.9×3.14×0.152/4×L×25×sin15o +0.6×3.14×0.15×(L5)×60
= 17.1L – 84.78 L = 23.54米 经计算取：L = 22米 设计拉力值为300KN 3、加筋材料的截面积： 每根7丝钢绞线拉力为26.8吨 选择两根7-Φ5钢绞线，满足要求。
深基坑监测的意义
由于设计理论和计算方法还不够完善，勘察、施工中不确定 因素多，管理不到位，近年来深基坑工程安全事故频发，已成为 建设工程危险性较大的分部分项工程之一。
1、水平间距： 每延米水平拉力为59KN/M ；水平间距2.1米 则 rNRi = 1.25×59×2.1 = 154.875KN 2、计算水泥土桩锚固体长度：
r0NRi=0.9AcsLrsinθi +0.6пdlaqsk = 0.9×3.14×0.152/4×L×25×sin15o +0.6×3.14×0.15×(L7)×55
土体深层水平位移
墙（桩）体内力
支撑内力
立柱竖向位移
锚杆、土钉拉力
坑底隆起
软土地区 其他地区
土压力
孔隙水压力
地下水位
土层分层竖向位移
墙后地表竖向位移
竖向位移
周围建（构） 筑物变形
倾斜 水平位移
裂缝
周围地下管线变形
一级
应测 应测 应测 应测 宜测 应测 应测 应测 宜测 可测 宜测 宜测 应测 宜测 应测 应测 应测 宜测 应测 应测
安全警戒值确定的原则如下：
1.满足设计计算的要求，不可超出设计值； 2.满足测试对象的安全要求，达到保护目的； 3.对于相同的保护对象，应针对不同的环境和不同的施工因 素而确定；
4.满足各保护对象的主管部门提出的要求； 5.满足现行的相关规范、规程的要求； 6.在保证安全的前提下，综合考虑工程质量和经济等因素， 减少不必要的资金投入。
工况编号
1 2 3 4 5 6 7
工况类型
开挖 加撑 开挖 加撑 开挖 加撑 开挖
深度(m)
4.5 4 7.5 7 10.5 10 13
支撑刚度 (MN/m2)
支撑编号
预加轴力 (kN/m)
22.5
1
50
22.5
2
170
22.5
3
四、计算
锚杆计算： 一、一道支撑设在 –4.0米处，采用Φ150锚杆，做锚拉支撑；
80~8 0.7%~0.
5
8%
90~ 0.9%~1.
100
0%
75~8 0.7%~0.
80~ 0.9%~1.
2~3
0
8%
4~
70~7 0.6%~0. 6
90
0%
70~ 0.8%~0.
5
7%
80
9%
70~75
0.7%~0.8 %
80~9 0.9%~1.0
0
%
变化 速率 /mm ·d-1
15~ 20
8~1 0
= 15.8L – 109.5 L = 16.73米 经计算取：L = 20米 设计拉力值为160KN 3、加筋材料的截面积： 每根7丝钢绞线拉力为26.8吨 选择两根7-Φ5钢绞线，满足要求。
二、二道支撑设在 –7.0米处，采用采用Φ150锚杆，做锚拉支撑； 1、水平间距： 每延米水平拉力为170KN/M ；水平间距1.4米 则 rNRi = 1.25×170×1.4= 297.5KN 2、计算水泥土桩锚固体长度：