基礎(chǔ)工程-4基坑工程

1、2 內(nèi)容提要 基坑常用支護形式及其特點基坑常用支護形式及其特點 基坑支護結(jié)構(gòu)水土壓力計算基坑支護結(jié)構(gòu)水土壓力計算 懸臂式樁墻設(shè)計計算懸臂式樁墻設(shè)計計算 單支點與多支點樁墻計算單支點與多支點樁墻計算 基坑整體穩(wěn)定性分析基坑整體穩(wěn)定性分析 地下水控制簡介地下水控制簡介 3 n 基本概念基本概念 建筑基坑建筑基坑 指為進行建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)與地下室施工所開挖的地指為進行建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)與地下室施工所開挖的地面以下空間面以下空間 基坑工程基坑工程 指對基坑進行包括土體、降水和開挖在內(nèi)的一系列勘指對基坑進行包括土體、降水和開挖在內(nèi)的一系列勘察、設(shè)計、施工和檢測等工作察、設(shè)計、施工和檢測等工作5.1.1 5

2、.1.1 基坑工程概念及特點基坑工程概念及特點上海浦東綠洲中環(huán)中心上海浦東綠洲中環(huán)中心 安全等級 破 壞 后 果重要性系數(shù)（不小于）一級支護結(jié)構(gòu)失效、土體過大變形對基坑周邊環(huán)境或主體結(jié)構(gòu)施工安全的影響很嚴(yán)重。1.10二級支護結(jié)構(gòu)失效、土體過大變形對基坑周邊環(huán)境或主體結(jié)構(gòu)施工安全的影響嚴(yán)重。1.00三級支護結(jié)構(gòu)失效、土體過大變形對基坑周邊環(huán)境或主體結(jié)構(gòu)施工安全的影響不嚴(yán)重。0.90建建筑基坑支護技術(shù)規(guī)筑基坑支護技術(shù)規(guī)程程（ JGJ 120-2012 ） 支護結(jié)構(gòu)的安全等級：支護結(jié)構(gòu)的安全等級：5.1.1 5.1.1 基坑工程概念及特點基坑工程概念及特點安全等級基坑環(huán)境、破壞后果、基坑深度、工程地

3、質(zhì)和地下水條件一級周邊環(huán)境條件復(fù)雜；破壞后果嚴(yán)重；基坑深度h12m；工程地質(zhì)條件復(fù)雜；地下水位很高、條件復(fù)雜、對施工影響嚴(yán)重。二級周邊環(huán)境條件較復(fù)雜；破壞后果較嚴(yán)重；基坑深度6mh12m；工程地質(zhì)條件較復(fù)雜；地下水位較高、條件較復(fù)雜、對施工影響較嚴(yán)重。三級周邊環(huán)境條件簡單；破壞后果不嚴(yán)重；基坑深度h6m；工程地質(zhì)條件簡單；地下水位低、條件簡單、對施工影響輕微。注注：從一級開始，有二項或二項以上，最先符合該基坑等級標(biāo)準(zhǔn)者，即可定位該等級高高層建筑巖層建筑巖土工程勘察規(guī)范土工程勘察規(guī)范（JGJ72-2004）基坑工程安全等級劃分基坑工程安全等級劃分等級破壞后果基坑和環(huán)境條件一級支護結(jié)構(gòu)破壞支護結(jié)構(gòu)

4、破壞或過過大變形大變形對基坑周邊環(huán)境和地下結(jié)構(gòu)施工影響很嚴(yán)重很嚴(yán)重。1基坑深度H 14m，且3H范圍內(nèi)范圍內(nèi)有重要建（構(gòu)）筑物、重要管線和道路等市政設(shè)施或在1H范圍內(nèi)范圍內(nèi)有非嵌巖樁基礎(chǔ)埋深小于H的建筑物。2基坑位于地鐵、隧道等大型地下設(shè)施安全保護區(qū)范圍內(nèi)。二級支護結(jié)構(gòu)破壞支護結(jié)構(gòu)破壞或過過大變形大變形對基坑周邊環(huán)境影響一般；對地下結(jié)構(gòu)施工影響嚴(yán)重嚴(yán)重。除一、三級以外的基坑。三級支護結(jié)構(gòu)破壞支護結(jié)構(gòu)破壞或過過大變形大變形對基坑周邊環(huán)境和地下結(jié)構(gòu)施工影響不嚴(yán)重。不嚴(yán)重。H6m，且周圍3H范圍內(nèi)范圍內(nèi)無特殊要求保護的建（構(gòu)）筑物、管線和道路等市政設(shè)施。各地方和行業(yè)規(guī)范各地方和行業(yè)規(guī)范有各自的規(guī)定，

5、可參照使用。例： 廣州地區(qū)廣州地區(qū)建筑基坑支護技術(shù)規(guī)定（GBJ02-98）基坑側(cè)壁安全等級等級重要性一級1）支護結(jié)構(gòu)作為主體結(jié)構(gòu)的一部分；2）基坑深度H 10m；3）2H范圍內(nèi)范圍內(nèi)有歷史文物、近代優(yōu)秀建筑、重要管線等需嚴(yán)加保護。二級除一、三級以外的基坑。三級H7m，且周圍環(huán)境無特殊要求時。環(huán)境無特殊要求時。 上海市上海市基坑工程設(shè)計規(guī)程（DBJ08-61-97）基坑等級9 5.1.1 5.1.1 基坑工程概念及特點基坑工程概念及特點n 基坑工程特點基坑工程特點 一般為臨時性結(jié)構(gòu)，安全儲備相對較小，風(fēng)險性一般為臨時性結(jié)構(gòu)，安全儲備相對較小，風(fēng)險性較大較大 具有很強的區(qū)域性、個案性、綜合性具有很

6、強的區(qū)域性、個案性、綜合性 具有較強的時空效應(yīng)具有較強的時空效應(yīng) 對周邊環(huán)境影響較大對周邊環(huán)境影響較大10 5.1.1 5.1.1 基坑工程概念及特點基坑工程概念及特點n 設(shè)計施工要求設(shè)計施工要求 滿足支護結(jié)構(gòu)本身強度、變形等安全要求的同時，滿足支護結(jié)構(gòu)本身強度、變形等安全要求的同時，確保周圍環(huán)境的安全確保周圍環(huán)境的安全 保證安全可靠的前提下，具有較好的技術(shù)經(jīng)濟效保證安全可靠的前提下，具有較好的技術(shù)經(jīng)濟效益和環(huán)境效應(yīng)益和環(huán)境效應(yīng) 為施工提供最大限度的方便（如提供足夠的施工為施工提供最大限度的方便（如提供足夠的施工空間、地下水位以上施工），并保證施工安全空間、地下水位以上施工），并保證施工安全

7、11 5.1.2 5.1.2 常用形式及適用條件常用形式及適用條件 n 放坡開挖及簡易支護放坡開挖及簡易支護 適合：適合：土質(zhì)好、開挖深度不大、有足夠放坡場所土質(zhì)好、開挖深度不大、有足夠放坡場所圖圖5 5 . . 基坑簡易支護基坑簡易支護 (a) (a) 土袋或塊石堆砌支護；土袋或塊石堆砌支護； (b) (b) 短樁支護短樁支護短樁土袋 邊坡高度與坡度控制邊坡高度與坡度控制巖土類別巖土類別狀態(tài)及風(fēng)化程度狀態(tài)及風(fēng)化程度允許坡高允許坡高允許坡度允許坡度硬質(zhì)巖石硬質(zhì)巖石微風(fēng)化微風(fēng)化中等風(fēng)化中等風(fēng)化強風(fēng)化強風(fēng)化121081：0.101：0.201：0.201：0.351：0.351：0.50軟質(zhì)巖石軟

8、質(zhì)巖石微風(fēng)化微風(fēng)化中等風(fēng)化中等風(fēng)化強風(fēng)化強風(fēng)化8881：0.351：0.501：0.501：0.751：0.751：1.00砂土砂土中密以上中密以上51：1.00基坑頂面無載重基坑頂面無載重1：1.25基坑頂面有靜載基坑頂面有靜載1：1.50基坑頂面有動載基坑頂面有動載粉土粉土稍濕稍濕51：0.75基坑頂面無載重基坑頂面無載重1：1.00基坑頂面有靜載基坑頂面有靜載1：1.25基坑頂面有動載基坑頂面有動載邊坡允許坡度值邊坡允許坡度值巖土類別巖土類別 狀態(tài)及風(fēng)化程度狀態(tài)及風(fēng)化程度 允許坡高允許坡高允許坡度允許坡度粉質(zhì)粘土粉質(zhì)粘土堅硬堅硬硬塑硬塑可塑可塑5541：0.33基坑頂面無載重基坑頂面無載

9、重1：0.50基坑頂面有靜載基坑頂面有靜載1：0.75基坑頂面有動載基坑頂面有動載1：1.001：1.25基坑頂面無載重基坑頂面無載重1：1.251：1.50基坑頂面無載重基坑頂面無載重粘土粘土堅硬堅硬硬塑硬塑可塑可塑5541：0.331：0.751：1.001：1.251：1.251：1.50雜填土雜填土中密、密實的建中密、密實的建筑垃圾土筑垃圾土51：0.751：1.00邊坡允許坡度值（續(xù)）邊坡允許坡度值（續(xù)）14 5.1.2 5.1.2 常用形式及適用條件常用形式及適用條件n 懸臂式支護結(jié)構(gòu)懸臂式支護結(jié)構(gòu) 特點特點 依靠足夠的入土深度和結(jié)構(gòu)依靠足夠的入土深度和結(jié)構(gòu)抗彎能力維持坑壁穩(wěn)定；抗

10、彎能力維持坑壁穩(wěn)定； 水平位移是支護深度的五次水平位移是支護深度的五次方，對開挖深度敏感；方，對開挖深度敏感； 適合適合 土質(zhì)較好、開挖深度較淺土質(zhì)較好、開挖深度較淺樁（墻）圖圖5.5. 懸臂式支護結(jié)構(gòu)懸臂式支護結(jié)構(gòu)16 5.1.2 5.1.2 常用形式及適用條件常用形式及適用條件n 水泥土樁墻支護結(jié)構(gòu)水泥土樁墻支護結(jié)構(gòu) 特點：特點：用深層攪拌機在地基深部將水泥和土體強制用深層攪拌機在地基深部將水泥和土體強制拌和而成；拌和而成； 適合：適合：軟土區(qū)的淺基坑軟土區(qū)的淺基坑(H6.0m)圖圖5.5. 隔柵式水泥土樁墻隔柵式水泥土樁墻18 5.1.2 5.1.2 常用形式及適用條件常用形式及適用條件

11、n 內(nèi)撐式支護結(jié)構(gòu)內(nèi)撐式支護結(jié)構(gòu) 特點特點 包括支護樁或墻和內(nèi)包括支護樁或墻和內(nèi)支撐；支撐； 內(nèi)支撐會占用施工空內(nèi)支撐會占用施工空間。間。 適合適合 各種地基土層各種地基土層。內(nèi)支撐樁或墻圖圖5.5.內(nèi)內(nèi)支撐支護結(jié)構(gòu)支撐支護結(jié)構(gòu)24 5.1.2 5.1.2 常用形式及適用條件常用形式及適用條件n 拉錨式支護結(jié)構(gòu)拉錨式支護結(jié)構(gòu) 特點：特點：包括支護樁或墻和錨桿；包括支護樁或墻和錨桿； 適合：適合：不宜用于軟粘土地層中不宜用于軟粘土地層中圖圖5.5.(a) (a) 地面拉錨地面拉錨 (b) (b) 土層拉錨土層拉錨樁或墻樁或墻地面拉錨錨樁錨桿26 5.1.2 5.1.2 常用形式及適用條件常用形式

12、及適用條件n 土釘墻支護結(jié)構(gòu)土釘墻支護結(jié)構(gòu) 特點特點 由被加固的原位土體、由被加固的原位土體、土釘和砼面板組成；土釘和砼面板組成； 適合適合 地下水位以上的粘性土、地下水位以上的粘性土、砂土和碎石土等，不適合砂土和碎石土等，不適合于淤泥或淤泥質(zhì)土于淤泥或淤泥質(zhì)土面板土體土釘圖圖5.5. 土釘支護結(jié)構(gòu)示意圖土釘支護結(jié)構(gòu)示意圖28 n 其他形式其他形式雙排樁支護結(jié)構(gòu)雙排樁支護結(jié)構(gòu)蓋梁或蓋板后排樁基坑底前排樁連拱式支護結(jié)構(gòu)連拱式支護結(jié)構(gòu)RD水泥攪拌樁鋼筋混凝土樁d逆作拱墻支護結(jié)構(gòu)逆作拱墻支護結(jié)構(gòu)圖圖5.5.其它結(jié)構(gòu)示意圖其它結(jié)構(gòu)示意圖5.1.2 5.1.2 常用形式及適用條件常用形式及適用條件結(jié)構(gòu)形

13、式結(jié)構(gòu)形式適用條件適用條件排樁或地下連續(xù)墻1）適用于1、2、3級基坑；2）懸臂式結(jié)構(gòu)在軟土中不宜大于5m；3級基坑為主；3）地下水位高于坑底時，應(yīng)采用降水、截水、或地下連續(xù)墻；水泥土墻1）基坑等級為2、3級；2）水泥土樁施工范圍內(nèi)軟土地基承載力不宜大于150kPa；3）基坑深度不宜大于6m。土釘墻1）基坑等級為2、3級的非軟土場地（否則用復(fù)合土釘支護）； 2）基坑深度不宜大于12m（實踐中已突破此范圍實踐中已突破此范圍），否則應(yīng)采用復(fù)合否則應(yīng)采用復(fù)合土釘支護（結(jié)合放坡、微型樁、攪拌樁、預(yù)應(yīng)力錨桿等）土釘支護（結(jié)合放坡、微型樁、攪拌樁、預(yù)應(yīng)力錨桿等）。 3）地下水位高于坑底時，應(yīng)采用降水、截水措

14、施。逆作拱墻1）基坑等級為2、3級； 2）淤泥和淤泥質(zhì)土場地不宜；3）拱墻軸線的矢跨比不宜小于1/8；4）基坑深度不宜大于12m；（實踐中已突破此范圍） 5）地下水位高于坑底時，應(yīng)采用降水、截水措施。放坡1）基坑等級為宜為3級； 2）施工場地應(yīng)滿足放坡條件；3）可獨立或與其他支護方法聯(lián)合使用；4）地下水位高于坑底時，應(yīng)采用降水措施?？山M合使用。建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程（建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程（JGJ129-99）等級支護方案說明一級一級基坑基坑1地下連續(xù)墻加錨桿地下連續(xù)墻加錨桿2地下連續(xù)墻加內(nèi)支撐地下連續(xù)墻加內(nèi)支撐3地下連續(xù)墻加逆作法地下連續(xù)墻加逆作法4排樁加錨桿排樁加錨桿5排樁加內(nèi)支撐排樁加內(nèi)支撐

15、6密排樁加逆作法密排樁加逆作法7組合式支護組合式支護1排樁施工工藝有多種，挖空樁、沖、鉆孔樁、排樁施工工藝有多種，挖空樁、沖、鉆孔樁、預(yù)制樁（單預(yù)制樁（單/雙排）、板樁；雙排）、板樁；2排樁應(yīng)該有冠梁和腰梁；排樁應(yīng)該有冠梁和腰梁；3地下連續(xù)墻可兼作永久結(jié)構(gòu)和承重結(jié)構(gòu)地下連續(xù)墻可兼作永久結(jié)構(gòu)和承重結(jié)構(gòu)；4坑底以上有地下水時，應(yīng)止水止水才可用挖空排樁。且坑內(nèi)降水。5采用逆作法逆作法時有可靠施工通風(fēng)、照明等條件。二級二級基坑基坑1地下連續(xù)墻加錨桿地下連續(xù)墻加錨桿2地下連續(xù)墻加內(nèi)支撐地下連續(xù)墻加內(nèi)支撐3地下連續(xù)墻加逆作法地下連續(xù)墻加逆作法4排樁加錨桿排樁加錨桿5排樁加內(nèi)支撐排樁加內(nèi)支撐6密排樁加逆作法

16、密排樁加逆作法7組合式支護組合式支護8懸臂式樁、墻結(jié)構(gòu)9土釘墻，或者土釘墻加預(yù)應(yīng)力錨桿1坑底以上有地下水坑底以上有地下水時， 土釘土釘支護宜進行坑外降水； 排樁支護排樁支護應(yīng)采用帷幕，且坑內(nèi)降水。2對于土釘支護（復(fù)合土釘或超前支護復(fù)合土釘或超前支護） 可采用預(yù)制樁、板樁、微型灌注樁加預(yù)應(yīng)力錨桿來控制位移； 局部土體放坡段應(yīng)噴射混凝土護面或堆壓砂包。三級三級基坑基坑1放坡2土釘墻3深層攪拌水泥土墻4懸臂式排樁，或者單層錨桿鋼板樁單層錨桿鋼板樁1高壓噴射注漿、攪拌樁等水泥土擋土墻可采用格珊或壁式格珊或壁式；2坑底以上有地下水時，宜進行坑內(nèi)、外降水3深度較大，分級放坡分級放坡，分級之間留平臺。支護方

17、案選擇參考支護方案選擇參考H/m地下室層數(shù)地下室層數(shù)土質(zhì)較差土質(zhì)較差土質(zhì)較好土質(zhì)較好821土釘加噴錨網(wǎng)土釘加噴錨網(wǎng)2鋼板樁加支撐鋼板樁加支撐3灌注樁加灌注樁加1層頂部錨桿層頂部錨桿4土坑分土坑分2層開挖；層開挖；1土釘加噴錨網(wǎng)土釘加噴錨網(wǎng)2噴錨網(wǎng)噴錨網(wǎng)915341噴錨網(wǎng)噴錨網(wǎng)2灌注樁加灌注樁加2層錨桿層錨桿3逆作法施工逆作法施工4土坑分土坑分3層開挖；層開挖；1噴錨網(wǎng)噴錨網(wǎng)2逆作法或局部逆作法施工逆作法或局部逆作法施工1622451逆作法施工逆作法施工2臺階形支護用噴錨網(wǎng)臺階形支護用噴錨網(wǎng)3采用噴錨網(wǎng)，局部加支撐采用噴錨網(wǎng)，局部加支撐4基坑邊局部預(yù)留土方基坑邊局部預(yù)留土方1逆作法施工逆作法施工

18、2臺階形支護，底部排樁，臺階形支護，底部排樁，上部可采用噴錨網(wǎng)上部可采用噴錨網(wǎng)3灌注樁加灌注樁加3錨桿錨桿常見基坑支護方案選用經(jīng)驗常見基坑支護方案選用經(jīng)驗設(shè)計荷載設(shè)計荷載土壓力土壓力水壓力水壓力一般一般地面地面超載超載影響區(qū)影響區(qū)內(nèi)建筑內(nèi)建筑（構(gòu)筑）（構(gòu)筑）物荷載物荷載施工施工荷載、荷載、鄰近施鄰近施工影響工影響其他其他n設(shè)計荷載設(shè)計荷載1180qh1134qh1(10 15)qn地面荷載的處理 保護保護要求要求 地面最大沉降地面最大沉降（ ）支護墻最大水平位移支護墻最大水平位移（ ）特別特別0.1%h0.15%h重要重要0.2%h0.3%h一般一般0.5%h0.7%h低低1%h1.5%hn基

19、坑變形控制標(biāo)準(zhǔn)基坑變形控制標(biāo)準(zhǔn)5.1.3設(shè)計原則和設(shè)計內(nèi)容n設(shè)計計算內(nèi)容設(shè)計計算內(nèi)容5.1.3設(shè)計原則和設(shè)計內(nèi)容無支護開挖無支護開挖上部放坡，下部土釘支護上部放坡，下部土釘支護土釘支護土釘支護上部放坡，下部樁支護上部放坡，下部樁支護上部土釘，下部樁支護上部土釘，下部樁支護單、雙排懸臂樁、水泥土墻單、雙排懸臂樁、水泥土墻錨桿加樁、墻錨桿加樁、墻內(nèi)支撐加地下連續(xù)墻（或密排樁）內(nèi)支撐加地下連續(xù)墻（或密排樁）逆作法施工逆作法施工上部放坡，下部樁錨上部放坡，下部樁錨上部土釘，下部樁錨上部土釘，下部樁錨土釘加預(yù)應(yīng)力錨桿土釘加預(yù)應(yīng)力錨桿支護設(shè)計方案優(yōu)選流程支護設(shè)計方案優(yōu)選流程變形控制不嚴(yán)格變形控制不嚴(yán)格變形

20、控制嚴(yán)格變形控制嚴(yán)格37 n 水土壓力特點水土壓力特點 水土壓力隨基坑開挖進程逐水土壓力隨基坑開挖進程逐步動態(tài)形成；步動態(tài)形成； 分布形式主要與支護結(jié)構(gòu)的分布形式主要與支護結(jié)構(gòu)的位移形式與位移量有關(guān)，且不位移形式與位移量有關(guān)，且不完全對應(yīng)靜止或主動狀態(tài)；完全對應(yīng)靜止或主動狀態(tài)； 無支錨時一般呈直線分布；無支錨時一般呈直線分布；有支錨時，土壓力一般呈上下有支錨時，土壓力一般呈上下小、中間大的拋物線或更復(fù)雜小、中間大的拋物線或更復(fù)雜的分布形式；的分布形式； 5.2 5.2 支護結(jié)構(gòu)側(cè)向水土壓力計算支護結(jié)構(gòu)側(cè)向水土壓力計算 圖圖5.5. 理論假設(shè)土壓力與理論假設(shè)土壓力與實測對比圖實測對比圖38 5.

21、2 5.2 支護結(jié)構(gòu)側(cè)向水土壓力計算支護結(jié)構(gòu)側(cè)向水土壓力計算 工程中常采用三角形與經(jīng)驗矩形兩種模式：當(dāng)墻體位移工程中常采用三角形與經(jīng)驗矩形兩種模式：當(dāng)墻體位移較大時一般采用前者，否則采用后者；較大時一般采用前者，否則采用后者； 基坑內(nèi)外有穩(wěn)態(tài)滲流時宜采用流網(wǎng)法或簡化分布圖計算?；觾?nèi)外有穩(wěn)態(tài)滲流時宜采用流網(wǎng)法或簡化分布圖計算。39 5.2 5.2 支護結(jié)構(gòu)側(cè)向水土壓力計算支護結(jié)構(gòu)側(cè)向水土壓力計算 n 水土壓力計算方法水土壓力計算方法 常采常采用朗肯土用朗肯土壓力理論計算，并分以下兩種形式：壓力理論計算，并分以下兩種形式： 水土分算水土分算 分別計算水、土壓力后疊加，其中土壓力取土的分別計算水、

22、土壓力后疊加，其中土壓力取土的g g 、c c 、j j 計算，適用于計算，適用于砂性土和粉土砂性土和粉土。 水土合算水土合算 采用土的采用土的g gsat、c ccu、j jcu計算總的水土壓力，適用于計算總的水土壓力，適用于粘性土粘性土。qp1p2qp3qqp6qp4p5qa1qqa2a3qa4qqa5a6qqa8qa7(1)(1)簡單土力學(xué)土壓力簡單土力學(xué)土壓力 土壓力計算方法土壓力計算方法 qa6a6qqa5a5qqa4a4qqa3a2qqa1qp5p4qp6qqp3qp2p1q(2(2) )建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程 （JGJ1202012JGJ1202012） 5.3

23、 5.3 懸臂式樁墻計算懸臂式樁墻計算n 極限平衡法極限平衡法 土壓力模式：三角形土壓力模式：三角形 (適合砂性土適合砂性土) 入土深入土深t：靜力平衡條件：靜力平衡條件( X0、M0 ) 求求解，計算步驟解，計算步驟（P277） 樁樁墻實際嵌深應(yīng)適當(dāng)放大墻實際嵌深應(yīng)適當(dāng)放大 (10.3) 由剪力為零求出最大彎矩點深度，由剪力為零求出最大彎矩點深度，進而求出最大彎矩，再據(jù)此配筋進而求出最大彎矩，再據(jù)此配筋 (1.11.2)ctut圖圖5.5.極限平衡法極限平衡法ep1-ea1zep3-ea3tuhdDEpEpep2-ea2yEq0ABCOep1-ea1zep3-ea3tuhdDEpEpep2-

24、ea2yEq0ABCO5.3 5.3 懸臂式樁墻計算懸臂式樁墻計算p3a3p2a2p3a3()()()022ztEeeeeeeappaeeukkgapEEp3a3p2a2p3a3()()()()02 32 3z zttty Eeeeeeeep1-ea1zep3-ea3tuhEpEpep2-ea2yEq0DABCOd5.3 5.3 懸臂式樁墻計算懸臂式樁墻計算O O點位置點位置: :最大彎距點位置最大彎距點位置( (剪力等于剪力等于0 0點點):):45 5.3 5.3 懸臂式樁墻計算懸臂式樁墻計算n 布魯姆簡化法布魯姆簡化法 土壓力模式：三角形土壓力模式：三角形 入土深度：入土深度：靜力平衡條

25、件（靜力平衡條件（M c0）求解，計算步驟（）求解，計算步驟（p277） 樁墻實際嵌深應(yīng)適當(dāng)放大樁墻實際嵌深應(yīng)適當(dāng)放大 (6-4) 由剪力為零求出最大彎矩點深度，由剪力為零求出最大彎矩點深度，進而求出最大彎矩，再配筋進而求出最大彎矩，再配筋 (1.1 1.4)ctut圖圖5.5.布魯姆法布魯姆法uha(KP-Ka)thCEpEpOBE4xmtE3E2E1EA(KP-Ka)221()0;2()pammpaEEKKxxKKgg 布魯姆布魯姆法（法（均質(zhì)土均質(zhì)土）圖解法：圖解法：計計算板樁入土深度算板樁入土深度 t 對板樁底對板樁底C點取力矩，點取力矩，由由Mc=0得到：得到：23()03(KK )

26、(KK )2266()0(KK )(KK )pppapapapaxP lxaExExxPP laxxgggg坑底以下土體重度坑底以下土體重度OhtluEp(KK )paxgEpE4E1E2E3PCxxma 在均質(zhì)土條件下，凈土壓力為在均質(zhì)土條件下，凈土壓力為0的的O點深度可根據(jù)墻前點深度可根據(jù)墻前與墻后土壓力強度相等的條件算出（不考慮地下水及頂面與墻后土壓力強度相等的條件算出（不考慮地下水及頂面均布荷載的影響，均布荷載的影響，c = 0，q0=0）：）：代入前式求解方程后可求得未知量代入前式求解方程后可求得未知量x，板樁的入土深度按，板樁的入土深度按下式計算：下式計算：t = u + 1.2x

27、 為便于計算，建立了一套圖表，利用該圖表，可用為便于計算，建立了一套圖表，利用該圖表，可用圖圖解法解法確定未知量確定未知量 x 值，其順序如下：值，其順序如下： u 令中間變量：令中間變量：K()Klhu(KK )apapahukuhu /x l3236(1)(KK )6(KK )papaPla Plggv 再令：再令：w 根據(jù)求出的根據(jù)求出的m、n值，查圖表確定中間變量值，查圖表確定中間變量，從而求得：，從而求得： x= l， t = u + 1.2x236(KK )6(KK )papaPmla Pnlgg3(1)mnOhtluEp(KK )paxgEpE4E1E2E3PCxxma 內(nèi)力計算

28、內(nèi)力計算 最大彎矩發(fā)生在剪力最大彎矩發(fā)生在剪力Q=0處，如圖設(shè)處，如圖設(shè)O點以下點以下xm處的剪處的剪力力Q=0，則有：，則有：最大彎矩：最大彎矩：2(KK )022(KK )pammpaPxPxgg3max()(KK )6mpamMP lxaxgOhtluEp(KK )paxgEpE4E1E2E3PCxxma例題例題1： 某懸臂板樁圍護結(jié)構(gòu)如圖示，試用布魯姆法計算板樁某懸臂板樁圍護結(jié)構(gòu)如圖示，試用布魯姆法計算板樁長度及板樁內(nèi)力。長度及板樁內(nèi)力。6mluE3E1E2Paq=10kN/m2 c=0=34=20kN/m3解：解： 板樁長度板樁長度22apa1aa2apaapa123ktan (45

29、- /2)0.283,ktan (45/2)3.537eqk10 0.2832.83kPae(qh)k(1020 6) 0.28336.79kPauk( hqu)k(hq / )k(6 10/ 20) 0.283u0.57m(k -k )3.5370.283PEEE2.83 60.5 (36.7ggggg 92.83) 60.5 36.79 0.57129.35kN/m 22pa33pa2.83 6 30.5 (36.792.83) 6 2/3 60.5 36.79 0.57 (6 1/3 0.57)a4.08m129.356 P6 129.35m0.28l (kk )20 6.57(3.53

30、70.283)6a P6 4.08 129.35n0.17l (kk )20 6.57(3.5370.283)gg 查表，查表，=0.67，x=l=0.676.57=4.4mt=1.2x+u=1.24.4+0.57=5.85m板樁長板樁長=6+5.85=11.85m，取，取12m。 計算最大彎矩計算最大彎矩mpapa3maxmm32 P2 129.35x1.99m(kk )20 (3.5370.283)(kk )MP(lxa)x620 (3.5370.283)129.35 (6.571.994.08)1.996484kN m / mgg 318 42 198 2119.9/14mkN mg 2

31、0 42 268 3831.214mj 解解 : :按等效加按等效加權(quán)平均求解權(quán)平均求解5.4 5.4 單支點樁墻計算單支點樁墻計算 （構(gòu)造）（構(gòu)造） 5.4 5.4 單支點樁墻計單支點樁墻計算（算（構(gòu)造）構(gòu)造） 5.4 5.4 單支點樁墻計算單支點樁墻計算 （構(gòu)造）（構(gòu)造） 60 頂端支錨處無位移簡化為一簡支點；底端約束則視入土深而定頂端支錨處無位移簡化為一簡支點；底端約束則視入土深而定 n 入土較淺時入土較淺時 支錨點支錨點A鉸支、下端自由；鉸支、下端自由； 由由MA0（極限平衡法（極限平衡法 ）求求有有效嵌效嵌深深 t ：并并按式按式(10.6)適當(dāng)放大適當(dāng)放大002()()03apE

32、hhEhhutuhag(KP-Ka)thCEpOBxmtEA(KP-Ka)Rah0圖圖5.5. 計算簡圖計算簡圖5.4 5.4 單支點樁墻計單支點樁墻計算算61 由由X=0求求支點錨固力支點錨固力Ra： n 由剪力為零求出由剪力為零求出最大彎矩點深度最大彎矩點深度： n n 進而求出進而求出最大彎矩最大彎矩，再據(jù)此，再據(jù)此配筋配筋apREE 2()()ampaERxKKg3max01()()()6amampamME hhuxR hhuxKKxg 5.4 5.4 單支點樁墻計單支點樁墻計算算62 n 入土較深時入土較深時 支錨點支錨點A鉸支、下端嵌固的超靜定梁，按鉸支、下端嵌固的超靜定梁，按 等

33、值梁法等值梁法計算計算 n 一端固支，一端簡支的梁一端固支，一端簡支的梁(圖圖a) n b點為彎矩反彎點點為彎矩反彎點(圖圖b) n 若在若在b點切開為兩段梁，并規(guī)定點切開為兩段梁，并規(guī)定b點為左端梁的簡支點，則點為左端梁的簡支點，則ab段內(nèi)段內(nèi)的彎矩保持不變，的彎矩保持不變，簡支梁簡支梁ab稱之稱之為為ac梁梁ab段的等值梁段的等值梁。aaabbbc(a)(b)(c)c附圖附圖 等值梁法基本原理等值梁法基本原理等值梁概等值梁概念念: :5.4 5.4 單支點樁墻計單支點樁墻計算算63 uhag(KP-Ka)thCEpOBtEARah0ttcOCRah+u-h0EhaQ0Q0EptAO圖圖5.

34、13 5.13 單支點樁墻計算簡圖單支點樁墻計算簡圖1、確定、確定反彎反彎點點 O（近似以凈土壓力零點代替）（近似以凈土壓力零點代替）0000()0:()0:aaaE hhuMRhhuE hhMQhhuOA 2、由等值、由等值梁梁 AO 求求 Ra 和和反彎點剪反彎點剪力力 Q0 3、取下、取下段段 OC 為為隔離隔離體，由體，由Mc0 求求 t ：60()paQtKKg4、由等值、由等值梁梁 AO 求求算算最大彎最大彎矩矩 Mmax 5.4 5.4 單支點樁墻計單支點樁墻計算算0 錨桿設(shè)計錨桿設(shè)計（1 1）錨固段）錨固段 imimKTlD /cosiTT（2 2）自由段：）自由段：()11s

35、in(45)sin(45)22zilHh)()2145sin()2145sin(hHlsijj（3 3）錨頭段長度）錨頭段長度l l0 0一般20-150cm， (4)(4)錨桿總的長度錨桿總的長度 0zimillll(5)(5)錨桿（索）斷面積錨桿（索）斷面積 isiykKTAfT T 為計算錨桿承擔(dān)的總土壓力或者為為計算錨桿承擔(dān)的總土壓力或者為Ra Ra 錨桿設(shè)計錨桿設(shè)計68 5.5 5.5 多支點樁墻計算多支點樁墻計算 n 土質(zhì)較差，基坑較深時采用，支錨層數(shù)及位置根土質(zhì)較差，基坑較深時采用，支錨層數(shù)及位置根據(jù)土層分布與性質(zhì)、基坑深度、支護結(jié)構(gòu)剛度和據(jù)土層分布與性質(zhì)、基坑深度、支護結(jié)構(gòu)剛度

36、和材料強度以及施工要求等因素確定材料強度以及施工要求等因素確定 n 常用分析計算方法常用分析計算方法(略略)： 等值梁法等值梁法 連續(xù)梁法連續(xù)梁法 支撐荷載支撐荷載1/2分擔(dān)法分擔(dān)法 彈性支點法彈性支點法 有限單元法有限單元法 ib0bhdhiqRO b = (0.60.8)h hd = (0.81.2)h構(gòu)造要求構(gòu)造要求 b = (0.60.8)h hd = (0.81.2)h壁式水泥土擋土墻壁式水泥土擋土墻格珊式水泥土擋土墻格珊式水泥土擋土墻 常見水泥土墻截面形式常見水泥土墻截面形式5.6 水泥土墻水泥土墻 包括：抗傾覆、滑動、整體穩(wěn)定、抗?jié)B、墻體應(yīng)力、位移等包括：抗傾覆、滑動、整體穩(wěn)定、

37、抗?jié)B、墻體應(yīng)力、位移等 一、經(jīng)驗數(shù)據(jù)一、經(jīng)驗數(shù)據(jù)： 二、二、JGJ120-99JGJ120-99水泥土墻整體穩(wěn)定性驗算水泥土墻整體穩(wěn)定性驗算, ,確定確定入土深度入土深度h hd d： 圓弧簡單條分法確定入土深度；圓弧簡單條分法確定入土深度； 入土深度同時要滿足抗?jié)B要求。入土深度同時要滿足抗?jié)B要求。 當(dāng)按照整體穩(wěn)定性要求和抗?jié)B要求確定的入土深度小當(dāng)按照整體穩(wěn)定性要求和抗?jié)B要求確定的入土深度小于于0.4h0.4h時，取時，取0.4h0.4h。 b = (0.60.8)h ; hd = (0.81.2)h5.6 水泥土墻水泥土墻 設(shè)計計算設(shè)計計算 1 1、整體穩(wěn)定性要求、整體穩(wěn)定性要求設(shè)計計算設(shè)計

38、計算 設(shè)計計算設(shè)計計算 b)a)biROiW21Tujh0q21ilujTq0h1噴射混凝土面層；2土釘 土釘抗力設(shè)計土釘抗力設(shè)計 。 （a） （b） （c） 側(cè)壓力分布(1)土釘所受的側(cè)壓力 (2)土釘抗拔力計算 (a) 土釘筋材抗拉強度驗算 Fs,dN1.1d2fyk4(b)土釘抗拔出驗算 5.75.7 土釘墻土釘墻 05.0 .20 55.02 05.0 55.0的一般黏性土且不得小于的砂土、粉土HcHHKKcHKHcHKeaaaamgggggg土釘墻支護內(nèi)部穩(wěn)定分析土釘墻支護內(nèi)部穩(wěn)定分析 內(nèi)部穩(wěn)定性分析計算簡圖 (1) 按土釘筋材強度， (2) 按破壞面外土釘體抗拔出能力 (3) 按破

39、壞面內(nèi)土釘體抗拔出能力 5.75.7 土釘墻土釘墻)2sin(2sinsinZHLiiai 非錨固段長度： LaiZiHi5.75.7 土釘墻土釘墻土釘墻支護內(nèi)部穩(wěn)定分析土釘墻支護內(nèi)部穩(wěn)定分析 內(nèi)部穩(wěn)定性安全系數(shù)為： 5.75.7 土釘墻土釘墻土釘墻支護外部穩(wěn)定分析土釘墻支護外部穩(wěn)定分析 (1)(1)抗滑動安全系數(shù)抗滑動安全系數(shù)K Kh h應(yīng)滿足應(yīng)滿足(2)(2)抗傾覆安全系數(shù)抗傾覆安全系數(shù)KqKq應(yīng)滿足應(yīng)滿足5.75.7 土釘墻土釘墻（案例（案例2） 土釘土釘錨桿錨桿加筋土加筋土1成孔下入，打入成孔下入，打入成孔下入成孔下入從底部往上部從底部往上部分層填土，加分層填土，加筋。筋。2不施加或施

40、加較小的預(yù)應(yīng)不施加或施加較小的預(yù)應(yīng)力力施加預(yù)應(yīng)力施加預(yù)應(yīng)力3通長注漿通長注漿一般錨固段注漿一般錨固段注漿4土釘外露部分設(shè)置面層土釘外露部分設(shè)置面層錨桿外露部分設(shè)置錨頭錨桿外露部分設(shè)置錨頭5長度較短，布置較密長度較短，布置較密長度較長，布置較稀疏長度較長，布置較稀疏6內(nèi)力全長分布為棗形內(nèi)力全長分布為棗形自由段內(nèi)力不變自由段內(nèi)力不變7整個支護體系分層開挖分整個支護體系分層開挖分層施工層施工先施工支護結(jié)構(gòu)后，逐土方先施工支護結(jié)構(gòu)后，逐土方開挖施工錨桿開挖施工錨桿 土釘與錨桿、加筋土區(qū)別土釘與錨桿、加筋土區(qū)別92 n 分析目的：分析目的：確定合理的嵌固深度，或驗算所設(shè)計的確定合理的嵌固深度，或驗算所設(shè)

41、計的 支擋結(jié)構(gòu)是否穩(wěn)定和合理支擋結(jié)構(gòu)是否穩(wěn)定和合理 n 分析內(nèi)容分析內(nèi)容 整體穩(wěn)定性整體穩(wěn)定性 踢腳穩(wěn)定性踢腳穩(wěn)定性 坑底抗隆起穩(wěn)定性坑底抗隆起穩(wěn)定性 基坑抗?jié)B流穩(wěn)定性基坑抗?jié)B流穩(wěn)定性 n 分析方法：分析方法：工程地質(zhì)對比法、力學(xué)分析法工程地質(zhì)對比法、力學(xué)分析法 注意：注意：對有軟弱夾層，傾斜基巖面等，宜采用非圓弧滑動面；對有軟弱夾層，傾斜基巖面等，宜采用非圓弧滑動面；當(dāng)嵌固深度下部存在軟弱土層時，尚應(yīng)驗算其整體穩(wěn)定性當(dāng)嵌固深度下部存在軟弱土層時，尚應(yīng)驗算其整體穩(wěn)定性93 n 方法：方法：圓弧滑動面簡單條分法，圓弧滑動面簡單條分法，按總應(yīng)力法計算按總應(yīng)力法計算 ci、j ji i土條底的粘聚力

42、和內(nèi)摩擦角；土條底的粘聚力和內(nèi)摩擦角； Li i土條底面面積；土條底面面積； Wi i土條重量，按飽和容重計算；土條重量，按飽和容重計算； q qi i土條底面傾角。土條底面傾角。圖圖. .4 4 基坑整體穩(wěn)定性分析基坑整體穩(wěn)定性分析hiRBq0bihdii0 iiiiSF0 iii()cos tan1.3()sincLqb WKqb Wqjq94 n 對象：對象：單單( (多多) )支點結(jié)構(gòu)以支點支點結(jié)構(gòu)以支點( (最下層支點最下層支點) )為轉(zhuǎn)動點的失穩(wěn)為轉(zhuǎn)動點的失穩(wěn) Mp內(nèi)側(cè)被動土壓力對內(nèi)側(cè)被動土壓力對B點的力矩；點的力矩； Ma外側(cè)外側(cè)BD段主動土壓力對段主動土壓力對B點的力矩；點的力

43、矩； Ep 基坑內(nèi)側(cè)被動土壓力；基坑內(nèi)側(cè)被動土壓力； ea,b、ea,d基坑外側(cè)基坑外側(cè)B、D點土壓力強度；點土壓力強度； ht 最下層支點離基坑底的距離；最下層支點離基坑底的距離； hd支護結(jié)構(gòu)的嵌固深度。支護結(jié)構(gòu)的嵌固深度。 hhdhtBea,bq0EaEpDeP,dea,d5 . 10 . 1)(3165()32(2dtda,ba,dtpapThheehhEMMK圖圖5.5.5 5 踢腳計算簡圖踢腳計算簡圖n 分析方法：分析方法：考慮墻體極限彎矩的抗隆起分析法、普朗特考慮墻體極限彎矩的抗隆起分析法、普朗特爾（爾（PrandtlPrandtl）與太沙基（）與太沙基（TerzaghiTerz

44、aghi）的抗隆起驗算法）的抗隆起驗算法 考慮墻體極限彎矩的抗隆起分析考慮墻體極限彎矩的抗隆起分析 假定開挖面以下墻體對抗隆起有利，假定開挖面以下墻體對抗隆起有利， 且土體沿墻底按圓弧滑動：滑動力且土體沿墻底按圓弧滑動：滑動力 為土自重為土自重g gh及超載及超載q0；抗滑力為滑；抗滑力為滑 面抗剪強度，要求：面抗剪強度，要求： 基坑底面hdhBCOA地面荷載q0ZEzdzh+q0ddszzzR,LLS,L1.2 1.3MKM圖圖5.5.6 6抗隆起分析示意圖抗隆起分析示意圖 96 滑動力矩：滑動力矩： 抗滑力矩：抗滑力矩： Mh基坑底面處墻體極限抵抗彎矩，可取該處墻體設(shè)計彎矩基坑底面處墻體極

45、限抵抗彎矩，可取該處墻體設(shè)計彎矩 注：注： 采用試算法計算，當(dāng)求得采用試算法計算，當(dāng)求得KL為最小時的入土深即為所求為最小時的入土深即為所求嵌固深度嵌固深度hd，該法較適用于中等強度和較軟弱的粘性土，該法較適用于中等強度和較軟弱的粘性土 由于假定滑動面通過墻底，故由于假定滑動面通過墻底，故hd過小時該假定顯然不合過小時該假定顯然不合理，與實際不符理，與實際不符 2S,L0d1()2Mhq hg12R,Lzdzdzdh000HSSMh dzh dSh dSM97 太沙基和普朗特爾抗隆起分析太沙基和普朗特爾抗隆起分析 墻底平面為極限承載力的求解基準(zhǔn)面，墻底平面為極限承載力的求解基準(zhǔn)面，參照按參照按

46、Prandtl & Terzaghi公式，要求：公式，要求： Prandtl公式公式 ， Terzaghi公式公式 ， 圖圖. .7 7 太沙基和普朗特太沙基和普朗特爾抗隆起算法爾抗隆起算法hdh1(h+hd)+qBq02hd2dqcL1d01.2 1.3()h NcNKhhqgg2tancqq(1)/ tan , tan (45)2NNNejjj23()tan42cqq1(1)/tan , cos(45)22NNNejjjj98 n 坑底抗流砂穩(wěn)定性坑底抗流砂穩(wěn)定性 流砂：當(dāng)基坑底部向上的動水壓力流砂：當(dāng)基坑底部向上的動水壓力(滲透力滲透力) jg g 時產(chǎn)生時產(chǎn)生 近似按緊貼墻體最

47、短路線計算最大近似按緊貼墻體最短路線計算最大滲透力，則抗流砂穩(wěn)定安全系數(shù)應(yīng)滲透力，則抗流砂穩(wěn)定安全系數(shù)應(yīng): hw 墻后地下水位埋深墻后地下水位埋深； g gw 地下水重度，地下水重度，kN/m3。 圖圖. .8 8 基坑抗流砂驗算基坑抗流砂驗算hwhhdwdLSww(2)1.5 2.0()hhhKjhhggg99 n 基坑底土突涌穩(wěn)定性基坑底土突涌穩(wěn)定性 原因：原因：基底不透水層較薄且其基底不透水層較薄且其下有較大水壓的滯水層或承壓水下有較大水壓的滯水層或承壓水層時易發(fā)生層時易發(fā)生 基坑底土突涌穩(wěn)定性應(yīng)滿足基坑底土突涌穩(wěn)定性應(yīng)滿足 l l hs 不透水層厚度；不透水層厚度； H 承壓水高于含水

48、層頂板的高度。承壓水高于含水層頂板的高度。 ， 圖圖. .9 9 基坑底抗突涌基坑底抗突涌穩(wěn)定性驗算穩(wěn)定性驗算Hhs注：注：若坑底土抗突涌穩(wěn)定性不滿足要求，可采用隔水擋若坑底土抗突涌穩(wěn)定性不滿足要求，可采用隔水擋墻隔斷滯水層、加固基坑底部地基等處理措施。墻隔斷滯水層、加固基坑底部地基等處理措施。sTY1.11.3hKHgg100 n 地下水控制方法地下水控制方法 集水明排法集水明排法 降水法：輕型井點法、噴射、管井和深井泵降水法：輕型井點法、噴射、管井和深井泵 截水和回灌技術(shù)：回灌溝、回灌井截水和回灌技術(shù)：回灌溝、回灌井 n 選擇降水方法時應(yīng)注意選擇降水方法時應(yīng)注意 充分調(diào)查含水層的埋藏條件及

49、其水位或水壓、透水充分調(diào)查含水層的埋藏條件及其水位或水壓、透水性及富水性、地下水的排泄能力性及富水性、地下水的排泄能力 場地周圍地下水的利用情況場地周圍地下水的利用情況 場地條件場地條件( (周圍建筑物及道路情況、地下水管線埋設(shè)周圍建筑物及道路情況、地下水管線埋設(shè)情況情況) ) 101 n 常用的處理措施常用的處理措施 一般中粗砂以上粒徑土用水下開挖或堵截法；中砂和細(xì)一般中粗砂以上粒徑土用水下開挖或堵截法；中砂和細(xì)砂土用井點法和管井法；淤泥或粘土用真空法或電滲法砂土用井點法和管井法；淤泥或粘土用真空法或電滲法 當(dāng)降水危及基坑及周邊環(huán)境時，宜采用截水或回灌法。當(dāng)降水危及基坑及周邊環(huán)境時，宜采用截

50、水或回灌法。截水后基坑中的水量或水壓較大時，宜采用坑內(nèi)降水截水后基坑中的水量或水壓較大時，宜采用坑內(nèi)降水 地下含水層滲透性強且厚度大時，可采用地下含水層滲透性強且厚度大時，可采用“懸掛式豎向懸掛式豎向截水坑內(nèi)井點降水截水坑內(nèi)井點降水”或或“懸掛式豎向截水水平封底懸掛式豎向截水水平封底” 止水帷幕通常采用水泥攪拌樁、旋噴樁等，其形式有二：止水帷幕通常采用水泥攪拌樁、旋噴樁等，其形式有二：含水層較薄，穿過含水層插入隔水層或不透水層中；含含水層較薄，穿過含水層插入隔水層或不透水層中；含水層較厚，懸吊在透水層中水層較厚，懸吊在透水層中 102 井點降水與回灌溝回灌井點降水與回灌溝回灌降水井點基坑已有建筑物原有地下水位線無回