巖土工程設計-基坑工程ppt課件

1、第七章第七章 基坑工程基坑工程building foundation pit本章內(nèi)容本章內(nèi)容7.1 7.1 概述概述7.2 7.2 支護構造的受力與破壞方式支護構造的受力與破壞方式 7.3 7.3 支護板樁的設計計算支護板樁的設計計算7.1 概述概述一、基坑工程的概念一、基坑工程的概念 基坑工程是指為挖除主體工程地下構造所在空間的土方而基坑工程是指為挖除主體工程地下構造所在空間的土方而需求的設備和施任務業(yè)，普通情況下包括基坑支護、降水、土需求的設備和施任務業(yè)，普通情況下包括基坑支護、降水、土方開挖和施工監(jiān)測等工程內(nèi)容。方開挖和施工監(jiān)測等工程內(nèi)容。 隨著城市建立的開展，人們對三維立體化空間的需求

2、不斷隨著城市建立的開展，人們對三維立體化空間的需求不斷增長，一方面城市高層建筑成為開展趨勢，建筑基坑越挖越深；增長，一方面城市高層建筑成為開展趨勢，建筑基坑越挖越深；另一方面，地下空間的開發(fā)利用也已成為開展方向之一。地鐵、另一方面，地下空間的開發(fā)利用也已成為開展方向之一。地鐵、地下商城、地下油庫和地下停車場等大型建筑物不斷增多。基地下商城、地下油庫和地下停車場等大型建筑物不斷增多?；庸こ淘?jīng)成為城市巖土工程的主要內(nèi)容之一。已出現(xiàn)了坑工程曾經(jīng)成為城市巖土工程的主要內(nèi)容之一。已出現(xiàn)了3030多多米埋深的地下室，各種深基坑支護的設計計算方法，施工工藝米埋深的地下室，各種深基坑支護的設計計算方法，施

3、工工藝不斷產(chǎn)生。不斷產(chǎn)生。 基坑開挖與城市建立密集、地下管線眾多、建立場地狹小，基坑開挖與城市建立密集、地下管線眾多、建立場地狹小，周圍環(huán)境要求高等不利要素的矛盾突出，提出了許多新的問題。周圍環(huán)境要求高等不利要素的矛盾突出，提出了許多新的問題。7.1 概概述二、基坑工程研討的主要內(nèi)容二、基坑工程研討的主要內(nèi)容 1. 1. 基坑支護方面基坑支護方面 支護構造方式支護構造方式 支護構造設計計算支護構造設計計算 支護構造設計支護構造設計 支護構造的穩(wěn)定性驗算支護構造的穩(wěn)定性驗算 2. 2. 基坑降水方面基坑降水方面 降水方法的選擇降水方法的選擇 降水方法的設計計算降水方法的設計計算 降水設計降水設計

4、 降水方案驗算預測降水方案驗算預測 降水施工降水施工 降水系統(tǒng)的安裝與運轉(zhuǎn)降水系統(tǒng)的安裝與運轉(zhuǎn) 7.1 概概述 3. 3.土方開挖土方開挖 土方開挖方案的制定土方開挖方案的制定 土方開挖機械的選擇土方開挖機械的選擇 土方施工土方施工 4. 4.基坑工程監(jiān)測與控制基坑工程監(jiān)測與控制 監(jiān)測方法的選擇監(jiān)測方法的選擇 監(jiān)測的內(nèi)容監(jiān)測的內(nèi)容 監(jiān)測的儀器及精度要求監(jiān)測的儀器及精度要求 5. 5.基坑工程環(huán)境效應與對策基坑工程環(huán)境效應與對策 地面沉降問題地面沉降問題 建筑物、管線變形破壞問題建筑物、管線變形破壞問題 7.1 概概述三、深基坑支護工程特點三、深基坑支護工程特點 1. 1.與自然地質(zhì)及環(huán)境條件親

5、密相關與自然地質(zhì)及環(huán)境條件親密相關 2. 2.與主體構造地下室的施工親密相關，施工操作性和工與主體構造地下室的施工親密相關，施工操作性和工 期要求較高。期要求較高。 3. 3.技術綜合性強技術綜合性強 巖土工程知識和閱歷；建筑構造和力學知識；施工閱巖土工程知識和閱歷；建筑構造和力學知識；施工閱歷；工程所在地的施工條件。歷；工程所在地的施工條件。 4. 4.設計與施工完全依賴，密不可分。設計與施工完全依賴，密不可分。 7.1 概概述四、支護構造類型四、支護構造類型 1. 1.按構造受力特點劃分按構造受力特點劃分 類別 特點常用方法及優(yōu)缺點被動受力支護結構支護結構依靠自身的結構剛度和強度被動地承受

6、土壓力，限制土體變形，從而保持邊坡的安全穩(wěn)定。常用的方法有多種類型的樁，支撐圍護結構及地下連續(xù)墻等。一般是傳統(tǒng)的支護方法，在工程中采用率較高，但這種方法造價高、工期長、施工難度大，其局限性日漸突出。目前基坑支護主要是采用這種支護類型。主動受力支護結構是通過不同的途徑和方法提高土體的強度，使支護材料與土體形成共同作用體系，從而達到支護安全穩(wěn)定的目的。常用的方法有土釘支護技術，樹根樁技術及黏土地區(qū)的攪拌樁技術等。該支護結構是當前國內(nèi)外較為流行的方法，其最大的特點在于其安全度較高，施工簡單方便，工期較短，造價低，噪聲污染小，彌補了傳統(tǒng)支護方法的許多缺點，因此深受巖土工程界青睞，特別是最近幾年發(fā)展比較

7、快，其中土釘技術是比較廣泛應用的方法之一。組合結構形式據(jù)土體力學性質(zhì)，將前兩類支護方法同時應用于同一個基坑工程中。表現(xiàn)出具有兩種支護方法的優(yōu)點，在許多工程中得到了成功的應用，表現(xiàn)出很大的優(yōu)勢和潛力。7.1 概概述2 2、按按開開挖挖方方式式分分類類挖放坡開挖，部分支護開綜合法開挖：基坑部分加固開挖坑底被動土壓力區(qū)注漿網(wǎng)狀樹根樁護壁開挖噴錨混凝土護壁開挖土釘護壁開挖鋼絲網(wǎng)水泥土護壁開挖幕護壁開挖注漿護壁開挖、化學帷挖坑壁或坑底土體加固開逆作法或半逆作法開挖基坑分段開挖錨定式支護結構開挖內(nèi)撐式支護開挖拱形支護結構開挖鋼架護坡樁重力式擋土墻沉井支護結構加筋水泥土地下連續(xù)墻鋼混地下連續(xù)墻地下連續(xù)墻注漿

8、構線鉆孔灌注樁和壓力組合擋土壁鋼混灌注樁鋼板樁、鋼管樁（有拉錨、無拉錨）懸臂式支護開挖支護開挖井點降水放坡開挖明溝排水放坡開挖無地下水的放坡開挖放坡開挖垂直開挖無支護開挖開挖方式7.1 概概述3 3按按支支護護構構造造分分類類逆作法施工環(huán)梁支護體系斜撐撐）鋼管、型鋼支撐（水平土層錨桿）錨拉支護（錨拉梁、樁自立式（懸臂樁、墻）支撐部分閉合拱圈墻鋼板樁密排間加化學注漿樁泥樁密排樁間加高壓噴射水注樁深層攪拌水泥樁、加灌深層攪拌水泥土樁、墻地下連續(xù)墻止水擋土結構插筋補強支護土釘支護法樁墻合一，地下室逆作連拱式灌注樁雙排樁擋土樁）密排樁（灌注樁、預制抹面疏排灌注樁鋼絲網(wǎng)水泥型鋼、工字鋼樁加插板透水擋土結

9、構擋土部分支護結構.gfedcbagfedcbahgfedcbHa7.1 概概述五、五、 選擇支護構造的根本根據(jù)選擇支護構造的根本根據(jù) 1. 1.基坑的外形、平面尺寸、開挖深度和根底施工要求；基坑的外形、平面尺寸、開挖深度和根底施工要求； 2. 2.基坑構造所接受的各種荷載及變形等參數(shù)要求。側荷載、基坑構造所接受的各種荷載及變形等參數(shù)要求。側荷載、垂直荷載、風、地面超載、塔吊、坡道等；垂直荷載、風、地面超載、塔吊、坡道等； 3. 3.水文地質(zhì)、工程地質(zhì)條件：含水層、隔水層的分布，土水文地質(zhì)、工程地質(zhì)條件：含水層、隔水層的分布，土的建筑性能，如膨脹土、收縮土、崩解土、土的水理性質(zhì)、強的建筑性能，

10、如膨脹土、收縮土、崩解土、土的水理性質(zhì)、強度。滯留水，可打完引出。現(xiàn)要求基坑支護中畫流網(wǎng)圖。目前度。滯留水，可打完引出?，F(xiàn)要求基坑支護中畫流網(wǎng)圖。目前的基坑出現(xiàn)問題不僅是設計上的。如勘察基坑應在的基坑出現(xiàn)問題不僅是設計上的。如勘察基坑應在4545+/2+/2的的范圍內(nèi)，但如今只限制在基坑內(nèi)；范圍內(nèi)，但如今只限制在基坑內(nèi)； 4. 4.基坑一定范圍內(nèi)的環(huán)境問題：上、下水，煤氣、預埋管基坑一定范圍內(nèi)的環(huán)境問題：上、下水，煤氣、預埋管道，原有地下建筑物地道等，附近建筑物的根底類型，交道，原有地下建筑物地道等，附近建筑物的根底類型，交通流量等；通流量等； 5. 5.工期和造價；工期和造價； 6. 6.場

11、地一樣單元上基坑勝利及失敗教訓。場地一樣單元上基坑勝利及失敗教訓。7.1 概概述選擇支護類型方案流程：選擇支護類型方案流程： 目前國內(nèi)基坑支護類目前國內(nèi)基坑支護類型比較多，但常用的支護型比較多，但常用的支護類型方案主要可歸納為五類型方案主要可歸納為五種，如種，如 按其造價，選擇流按其造價，選擇流程如左圖。程如左圖。 7.1 概概述7.2支護構護構造的受力與與破壞方式 7.2.1 7.2.1 支護構造的受力性狀支護構造的受力性狀 1 1懸臂式板樁：插入土體部分視為固定端，上部為自懸臂式板樁：插入土體部分視為固定端，上部為自在端；即看作懸臂梁構造。在端；即看作懸臂梁構造。 2 2淺埋單錨式板樁：插

12、入土體部分視為固定鉸，上部淺埋單錨式板樁：插入土體部分視為固定鉸，上部錨拉作用點為活動鉸；即看作簡支梁構造。錨拉作用點為活動鉸；即看作簡支梁構造。 3 3深埋單錨式板樁：插入土體部分視為固定端，上部深埋單錨式板樁：插入土體部分視為固定端，上部錨拉作用點為活動鉸；即看作靜不定梁構造。錨拉作用點為活動鉸；即看作靜不定梁構造。 4 4多層錨拉式板樁：插入土體部分視為固定端，上部多層錨拉式板樁：插入土體部分視為固定端，上部各個錨拉作用點為活動鉸；即看作延續(xù)梁構造。各個錨拉作用點為活動鉸；即看作延續(xù)梁構造。7.2支護構護構造的受力與與破壞方式7.2.27.2.2支護構造的側向土壓力計算支護構造的側向土壓

13、力計算一、側土壓力的斷定一、側土壓力的斷定 作用在坑底以下支護作用在坑底以下支護BCBC段上的土壓段上的土壓力能否會曾至被動土壓力，取決于墻后力能否會曾至被動土壓力，取決于墻后作用的自動土壓力大小。假設基坑開挖作用的自動土壓力大小。假設基坑開挖較深，而支護入土深度又較小，那么自較深，而支護入土深度又較小，那么自動土壓力較大，為了平衡，墻前土壓力動土壓力較大，為了平衡，墻前土壓力將得以充分發(fā)揚，以致將得以充分發(fā)揚，以致BCBC整段均到達被整段均到達被動土壓力。如基坑開挖較淺而圍護墻入動土壓力。如基坑開挖較淺而圍護墻入土深度又相對較大，那么作用在土深度又相對較大，那么作用在BCBC段的段的墻前土壓

14、力將達不到被動土壓力，或者墻前土壓力將達不到被動土壓力，或者在該段的上半部會到達而下半段那么達在該段的上半部會到達而下半段那么達不到。不到。 7.2支護構護構造的受力與與破壞方式產(chǎn)生自動或被動土壓力所需的墻頂位移表產(chǎn)生自動或被動土壓力所需的墻頂位移表土類應力狀態(tài)位移形式所需位移砂土主動平移或繞基底轉(zhuǎn)動0.001H被動平移0.05H被動繞基底轉(zhuǎn)動0.1H粘土主動平移或繞基底轉(zhuǎn)動0.004H被動墻位移與土壓力的關系圖墻位移與土壓力的關系圖 剛性擋上墻上的土壓力能否到達自動或被動極限平衡剛性擋上墻上的土壓力能否到達自動或被動極限平衡形狀，可參考下表所示的墻頂位移來斷定。形狀，可參考下表所示的墻頂位移

15、來斷定。二、支護構造上的側向土壓力計算二、支護構造上的側向土壓力計算 關于基坑樁墻側向土壓力計算方式很多，主要采用的有關于基坑樁墻側向土壓力計算方式很多，主要采用的有以下兩大類：以下兩大類： 1 1以以RankineRankine、CoulombCoulomb等實際公式計算的土壓力；運等實際公式計算的土壓力；運用時應留意地基土的用時應留意地基土的c c、的取值。計算時還應思索地面荷載、的取值。計算時還應思索地面荷載、地面不規(guī)那么幾何外形等對樁墻側土壓力的影響。地面不規(guī)那么幾何外形等對樁墻側土壓力的影響。 土壓力與水壓力可分開計算，也可合并計算；合并計算土壓力與水壓力可分開計算，也可合并計算；合

16、并計算時地下水以下土的重度取飽和含水重度，降水后土層按稍濕時地下水以下土的重度取飽和含水重度，降水后土層按稍濕形狀思索。對于粘性土，可忽略粘聚力，適當添加內(nèi)摩擦角形狀思索。對于粘性土，可忽略粘聚力，適當添加內(nèi)摩擦角來計算。來計算。 2 2由土壓力計等測定換算的實測值為根底的土壓力分由土壓力計等測定換算的實測值為根底的土壓力分布模型布模型( (圖示法圖示法) )或側壓系數(shù)法，圖示法中采用較多的是或側壓系數(shù)法，圖示法中采用較多的是TerzaTerzaghi-Peckghi-Peck所建議的土壓力分布模型法。所建議的土壓力分布模型法。7.2支護構護構造的受力與與破壞方式7.2支護構護構造的受力與與破

17、壞方式三、規(guī)范方法三、規(guī)范方法一程度荷載的規(guī)范值一程度荷載的規(guī)范值 1. 1.對于碎石土和砂土對于碎石土和砂土 0.65akHHka(0.2 0.4)akH 砂土層 軟-中硬土層 硬黏土層 土壓力計算圖土壓力計算圖Terzaghi-PeckTerzaghi-Peck所建議的模型法所建議的模型法ajke7.2支護構護構造的受力與與破壞方式(1)(1)計算點位于地下水位以上時計算點位于地下水位以上時 (2) (2)計算點位于地下水位以下時計算點位于地下水位以下時 式中：式中： 第第i i層土自動土壓力系數(shù)；層土自動土壓力系數(shù)； 作用于深度作用于深度zjzj處豎向應力規(guī)范值處豎向應力規(guī)范值 kN k

18、N； 計算點深度計算點深度 m m； 計算參數(shù)，當計算參數(shù)，當 ，取，取 ；當；當 ，??；??； 基坑外側水位深度基坑外側水位深度 m m； 計算系數(shù)，當時計算系數(shù)，當時 ，取，取1 1；當；當 時，取時，取0 0； 水的重度水的重度 kN/m3 kN/m3。 2ajkajkaiikaiecajkajkaiikaie =-2cjwajwawaaiwzhmh ajajkjzjmjzhjzjzhhwahwawahhwahhw7.2支護構護構造的受力與與破壞方式 基坑支護程度荷載計算表示圖基坑支護程度荷載計算表示圖7.2支護構護構造的受力與與破壞方式2.2.對于粉土及黏性土對于粉土及黏性土 當按以上規(guī)

19、定計算的基坑開挖面以上程度荷載標淮值當按以上規(guī)定計算的基坑開挖面以上程度荷載標淮值小于零時，應取零。小于零時，應取零。 3.3.基坑外側豎向應力規(guī)范值基坑外側豎向應力規(guī)范值ajkajk計算計算 ajk =rk+0k+1k ajk =rk+0k+1k 1 1計算點深度計算點深度zjzj處自重應力處自重應力rk rk (a) (a)計算點位于基坑開挖面以上時計算點位于基坑開挖面以上時 rk =mjzj rk =mjzj 式中式中 mj mj深度深度zjzj以上土的加權平均重度；以上土的加權平均重度； (b) (b) 位于開挖面以下位于開挖面以下 rk =hmh rk =hmh 式中：式中：hmhm

20、開挖面以上土的加權平均重度開挖面以上土的加權平均重度 2ajkajkaiikaiec 2 2當支護構造外側地面滿布附加荷載當支護構造外側地面滿布附加荷載q0 q0 時時( (見圖見圖) )，基，基坑外側恣意深度附加豎向應力規(guī)范值坑外側恣意深度附加豎向應力規(guī)范值0k0k可按下式確定：可按下式確定： 0k = q0 0k = q0 式中式中 q0 q0地面均布荷載地面均布荷載(kN /m2)(kN /m2)。 3 3當距支護構造當距支護構造b1b1外側，地表作用有寬度外側，地表作用有寬度b0b0的條形附的條形附加荷載加荷載q1q1時，見圖?；油鈧壬疃葧r，見圖?；油鈧壬疃菴DCD范圍內(nèi)的附加豎向

21、應力范圍內(nèi)的附加豎向應力規(guī)范值規(guī)范值1k1k按以下式確定：按以下式確定： 1k= q1 b0 / b0 +2b1 1k= q1 b0 / b0 +2b1 4 4上述基坑外側附加荷載作用于地表以下一定深度時，上述基坑外側附加荷載作用于地表以下一定深度時，將計算點深度相應下移，其豎向應力也可按上述規(guī)定確定。將計算點深度相應下移，其豎向應力也可按上述規(guī)定確定。 7.2支護構護構造的受力與與破壞方式7.2支護構護構造的受力與與破壞方式7.2支護構護構造的受力與與破壞方式二程度抗力規(guī)范值計算：二程度抗力規(guī)范值計算： 參照附圖程度抗力規(guī)范值計算圖參照附圖程度抗力規(guī)范值計算圖 1. 1.對砂土及碎石土，基坑

22、內(nèi)側抗力規(guī)范值：對砂土及碎石土，基坑內(nèi)側抗力規(guī)范值： epjk=pjkKpi+2cikKpi+(zj-hwp)(1-Kpi)w epjk=pjkKpi+2cikKpi+(zj-hwp)(1-Kpi)w 式中式中 pjk pjk作用于基坑底面以下深度作用于基坑底面以下深度zjzj處的豎向處的豎向應力規(guī)范值應力規(guī)范值 (kPa) (kPa)； Kpi Kpi第第i i層土的被動土壓力系數(shù)。層土的被動土壓力系數(shù)。 2. 2.對粉土及粘性土，基坑內(nèi)側程度抗力規(guī)范值：對粉土及粘性土，基坑內(nèi)側程度抗力規(guī)范值： epjk =pjkKpi+2cjkKpi epjk =pjkKpi+2cjkKpi 3. 3.作

23、用于基坑底面以下深度作用于基坑底面以下深度zjzj處的豎向應力規(guī)范值處的豎向應力規(guī)范值 pjk=mjzj pjk=mjzj 式中式中 mj mj深度深度zjzj以上土的加權平均天然重度以上土的加權平均天然重度(k(kN/m3)N/m3)。7.2支護構護構造的受力與與破壞方式7.2.3 7.2.3 支護構造的破壞方式支護構造的破壞方式 1. 1.支護構造的破壞方式：支護構造的破壞方式： (1) (1)支錨構造系統(tǒng)破壞；支錨構造系統(tǒng)破壞；(2)(2)板樁底部向基坑內(nèi)側挪動；板樁底部向基坑內(nèi)側挪動； (3) (3)板樁彎曲破壞；板樁彎曲破壞；(4)(4)整體圓弧滑動；整體圓弧滑動；(5)(5)隆起、

24、管涌。隆起、管涌。 錨 拉 系 統(tǒng) 破 壞底 部 內(nèi) 移板 樁 彎 曲整 體 滑 動管 涌 、 隆 起7.2支護構護構造的受力與與破壞方式2.2.支護構造設計應思索的問題支護構造設計應思索的問題1 1確保錨桿支撐的強度與穩(wěn)定；確保錨桿支撐的強度與穩(wěn)定；2 2支護構造墻的入土深度應滿足要求；支護構造墻的入土深度應滿足要求；3 3支護構造墻截面尺寸、間距、抗彎強度夠用；支護構造墻截面尺寸、間距、抗彎強度夠用；4 4基坑底穩(wěn)定驗算滿足要求?；拥追€(wěn)定驗算滿足要求。 支護板樁或樁排式擋墻是一種柔性構造，因此允許有限支護板樁或樁排式擋墻是一種柔性構造，因此允許有限的變形。自動土壓力在的變形。自動土壓力在

25、0.0010.0010.0040.004倍坑深的微小位移時即倍坑深的微小位移時即能發(fā)生；被動土壓力需很大位移量能發(fā)生；被動土壓力需很大位移量5 5才干產(chǎn)生，往往是才干產(chǎn)生，往往是板樁不允許的，所以被動土壓力不能全部采用。有的只取計板樁不允許的，所以被動土壓力不能全部采用。有的只取計算結果的算結果的3030。7.3.17.3.1懸臂式板樁設計計算懸臂式板樁設計計算 無支撐或錨定，完全依托入土深度堅持穩(wěn)定，適用于深無支撐或錨定，完全依托入土深度堅持穩(wěn)定，適用于深度不大度不大6m6m的基坑支護等暫時工程。懸臂式板樁主要是的基坑支護等暫時工程。懸臂式板樁主要是求算其入土深度和最大彎矩。求算其入土深度和

26、最大彎矩。7.3 支護護板樁樁的設計計設計計算 1. 1.臂式排樁、地下延續(xù)墻嵌固深度計算參照附圖所示。嵌固臂式排樁、地下延續(xù)墻嵌固深度計算參照附圖所示。嵌固深度設計值深度設計值hdhd按以下規(guī)定確定：按以下規(guī)定確定： hpEpj-1.20haEai0 hpEpj-1.20haEai0 式中式中 Epj Epj樁、墻底以上基坑內(nèi)側各土層程度抗力規(guī)樁、墻底以上基坑內(nèi)側各土層程度抗力規(guī)范值范值epjkepjk的的 合力之和；合力之和； hp hp合力合力EpjEpj作用點至樁、墻底的間隔；作用點至樁、墻底的間隔； Eai Eai樁、墻基坑底以上外側各土層程度荷載規(guī)范樁、墻基坑底以上外側各土層程度荷

27、載規(guī)范值值eajkeajk的合的合 力之和；力之和； ha ha合力合力EaiEai作用點至樁、墻底間隔；作用點至樁、墻底間隔； 0 0建筑基坑側壁重要性系數(shù)，按平安等級，一建筑基坑側壁重要性系數(shù)，按平安等級，一級級0=10=1；二；二 級級0=1.00=1.0，三級，三級0=0.90=0.9。7.3 支護護板樁樁的設計計設計計算7.3 支護護板樁樁的設計計設計計算 2. 2.求最大彎矩求最大彎矩MmaxMmax作用作用點點, , 該點處構造內(nèi)剪力為零，該點處構造內(nèi)剪力為零，列方程求解或試算。列方程求解或試算。 3. 3.求最大彎矩求最大彎矩MmaxMmax 4. 4.求板樁截面尺寸求板樁截面

28、尺寸 最大彎矩最大彎矩/ /允許彎曲應力允許彎曲應力截面橫量鋼板樁截面橫量鋼板樁 鋼筋混凝土樁鋼筋混凝土樁( (試算試算) )7.3 支護護板樁樁的設計計設計計算(1)(1)對于鋼板樁或鋼管樁對于鋼板樁或鋼管樁截面橫量截面橫量(2)(2)鋼筋混凝土樁鋼筋混凝土樁( (試算試算) ) GBJ10GBJ108989maxwMWw式中 為鋼材的允許彎曲應力。w-為鋼材的允許彎曲應力332sinsinsin(1)3sin210(2)21.252 ,(0.6250. 3cmys scmystttMf rf A rfAt f A當時， ）（ ）7.3 支護護板樁樁的設計計設計計算式中：式中：M M彎矩設計

29、值，彎矩設計值，NmmNmm； A A樁截面積，樁截面積，mm2mm2； As As縱向鋼筋全截面積，縱向鋼筋全截面積，mm2mm2； r r樁截面圓半徑，樁截面圓半徑，mmmm； rs rs鋼筋分布半徑，鋼筋分布半徑，mmmm； 反映受壓混凝土面積的角，即弓形面積對應圓心角除以反映受壓混凝土面積的角，即弓形面積對應圓心角除以22的的值；值； t t受拉鋼筋面積與縱鋼筋全面積的比值；受拉鋼筋面積與縱鋼筋全面積的比值； fcm fcm混凝土彎曲抗壓強度設計值，查表。樁直徑或邊長混凝土彎曲抗壓強度設計值，查表。樁直徑或邊長300mm300mm時，乘以時，乘以0.80.8折減，折減，N/mm2N/m

30、m2； fy fy鋼筋抗拉強度設計值，鋼筋抗拉強度設計值，N/mm2N/mm2。7.3 支護護板樁樁的設計計設計計算為簡化計算，取為簡化計算，取 那么得那么得計算步驟：計算步驟： 1. 1.假定鉆孔樁直徑及其配筋情況，由假定鉆孔樁直徑及其配筋情況，由4 4和和3 3求出求出與與tt。 2. 2.再由再由1 1式求出鉆孔樁的彎矩設計值，與板樁計算彎矩值相比式求出鉆孔樁的彎矩設計值，與板樁計算彎矩值相比K K1.51.52 2。2sin 21211221 0.751 0.750.50.625ysysyscmcmcmf Af Af AfAfAfA（4）7.3 支護護板樁樁的設計計設計計算P7.3.2

31、 7.3.2 單錨式板樁的計算單錨式板樁的計算一、墻的變形與土壓力分布一、墻的變形與土壓力分布 墻頂部設有橫向支撐式拉錨，受力后有兩種能夠變形：墻頂部設有橫向支撐式拉錨，受力后有兩種能夠變形：(a)“(a)“自在支座情況自在支座情況( (簡支梁簡支梁) (b)“) (b)“固定支座情況固定支座情況( (等值等值梁梁) ) 0AM7.3 支護護板樁樁的設計計設計計算 當板樁插入土中的深度當板樁插入土中的深度t t較小時，其撓曲變形如圖較小時，其撓曲變形如圖a a所示，板樁下不出現(xiàn)反彎點，可將板樁底端視作所示，板樁下不出現(xiàn)反彎點，可將板樁底端視作“自在支座自在支座， ，保證板樁的穩(wěn)定，不產(chǎn)生過大位

32、移。，保證板樁的穩(wěn)定，不產(chǎn)生過大位移。 當當t t較大時，板樁撓曲變形為另一種情況較大時，板樁撓曲變形為另一種情況b b，出現(xiàn)反，出現(xiàn)反彎點彎點0 0，將其視為，將其視為“固定支座，用等值梁法計算。固定支座，用等值梁法計算。二、二、“自在支座情況自在支座情況視為簡支梁思索視為簡支梁思索 求：支撐錨拉力求：支撐錨拉力RARA，入土深度，入土深度t t，最大彎矩，最大彎矩MmaxMmax 1. 1.對對RARA作用點作用點 ，并思索被動土壓力折減，并思索被動土壓力折減 1212,23apEEEE 0AM0.3 0.57.3 支護護板樁樁的設計計設計計算11022033AapapMMMEHtEHt得

33、得代入代入 整理得整理得 可求解三次方程火試算得出可求解三次方程火試算得出t1t1。 2. 2.32231110323papaaaKKKKtKHtH K tH 0P22111122AapapREEHtKt K7.3 支護護板樁樁的設計計設計計算 3. 3.板樁墻上剪力板樁墻上剪力Q Q0 0處為處為MmaxMmax的作用點的作用點 4. 4.求求MmaxMmax 5. 5.求板樁截面尺寸，同前。求板樁截面尺寸，同前。 實踐入土深度：實踐入土深度：t t1.15t11.15t1 實踐實踐RARA： RA RA 1.351.351.41.4 RA RA計算計算2102AaRK h122AaRhK2

34、1max23AahMRhK hmaxMW截 面 模 量允 許 彎 曲 應 力7.3 支護護板樁樁的設計計設計計算三三“固定支座情況靜不定問題固定支座情況靜不定問題a a等值梁等值梁 b b板樁上土壓力分布板樁上土壓力分布 c c板樁彎矩圖板樁彎矩圖 d d等值梁等值梁 采用等值梁法，采用等值梁法，abab為一根梁，一端簡支，另一端固定，其為一根梁，一端簡支，另一端固定，其反彎點在反彎點在c c點。如在點。如在c c點切斷點切斷abab梁，并于梁，并于c c點置一自在支承形點置一自在支承形7.3 支護護板樁樁的設計計設計計算成成acac梁，那么梁，那么acac梁上的彎矩圖將堅持不變，此梁上的彎矩

35、圖將堅持不變，此acac梁即為梁即為abab梁上梁上acac段的等值梁。為簡化計算，不思索的差別，即用土壓力強段的等值梁。為簡化計算，不思索的差別，即用土壓力強度等于零點的位置來替代反彎點的位置。度等于零點的位置來替代反彎點的位置。 設計步驟：設計步驟： 1. 1.計算作用于板樁上土壓力強度，并繪出土壓力分布圖，計算作用于板樁上土壓力強度，并繪出土壓力分布圖，可以思索摩擦作用對土壓力的影響，可以思索摩擦作用對土壓力的影響，t1t1深度以下土壓力可暫不深度以下土壓力可暫不繪出。繪出。 2. 2.求求t0t0，由于，由于d d點主、被動土壓力強度相等，即點主、被動土壓力強度相等，即apKtHKt0

36、0apaKKHKt07.3 支護護板樁樁的設計計設計計算 3. 3.按簡支梁求等值梁的支反力按簡支梁求等值梁的支反力RARA，t0t0處反力處反力P0P0和最大彎矩和最大彎矩MmaMmax x留意圖中留意圖中a a、0 0點能否重合，等或不等：點能否重合，等或不等： Md Md0 0，求，求RARA Ma Ma0 0，求，求P0P0 4.Mmax 4.Mmax求法同前求法同前 5. 5.計算板樁最小入土深度計算板樁最小入土深度t1t1 x x可根據(jù)可根據(jù)P0P0和墻前被動土壓力對板樁底端和墻前被動土壓力對板樁底端e e點力矩相等求得：點力矩相等求得： 000002,2 452coscossin

37、sinpaaaaaapapt KHtKHKt Kat KPtKtgKKK設墻土間的摩擦角為設墻土間的摩擦角為普通墻面平滑、排水不良時，普通墻面平滑、排水不良時，0 01/31/3；墻面粗糙、排水良好時，墻面粗糙、排水良好時，1/31/31/1/2 2。7.3 支護護板樁樁的設計計設計計算 等值梁法計算彎矩過大，實踐運用時可以取閱歷折減等值梁法計算彎矩過大，實踐運用時可以取閱歷折減系數(shù)系數(shù)0.60.60.80.8之間，普通取之間，普通取0.740.74。 6. 6.求板樁截面性狀尺寸，同前。求板樁截面性狀尺寸，同前。 7.Ra=(1.35 7.Ra=(1.35 1.4)RA 1.4)RA計算。計

38、算。00101236,(1 .1 1 .2 )papaxxP xKKxPxttxKKtt7.3 支護護板樁樁的設計計設計計算7.3.3 7.3.3 多錨撐支護設計計算多錨撐支護設計計算 當多層錨當多層錨( (撐撐) )的位置不同時，其土壓力分布和墻板內(nèi)力的位置不同時，其土壓力分布和墻板內(nèi)力各不一樣。各不一樣。 普通說來，假設附近地基不允許發(fā)生位移，那么應對橫普通說來，假設附近地基不允許發(fā)生位移，那么應對橫撐撐( (或錨桿或錨桿) )施加相當于靜止土壓力的預應力，那么作用在地施加相當于靜止土壓力的預應力，那么作用在地下墻板上的土壓力就接近于靜止土壓力，且防止了由墻板撓下墻板上的土壓力就接近于靜止

39、土壓力，且防止了由墻板撓曲而產(chǎn)生的地基變形；曲而產(chǎn)生的地基變形； 假設不對撐假設不對撐( (或錨或錨) )施加預應力，而是在開挖后墻板已產(chǎn)施加預應力，而是在開挖后墻板已產(chǎn)生了位移的倩況下所加設的，那么該土壓力就接近自動土壓生了位移的倩況下所加設的，那么該土壓力就接近自動土壓力。雖然該土壓力變小了，但附近地基的位移卻增大了。力。雖然該土壓力變小了，但附近地基的位移卻增大了。 實踐上，根據(jù)實測，對坑壁墻板支撐實踐上，根據(jù)實測，對坑壁墻板支撐( (或錨或錨) )不施加預應不施加預應力，那么其作用于墻板上的土壓力大體上是在靜止土壓力和力，那么其作用于墻板上的土壓力大體上是在靜止土壓力和自動土壓力之間，

40、附近地基的位移，也大致如此。自動土壓力之間，附近地基的位移，也大致如此。7.3 支護護板樁樁的設計計設計計算多錨撐基坑支護構造多錨撐基坑支護構造內(nèi)力計算方法內(nèi)力計算方法二分之一二分之一分擔法分擔法逐層開挖法逐層開挖法等值梁法等值梁法山肩邦男法山肩邦男法一、錨撐支護構造的層間距布置型式及特點一、錨撐支護構造的層間距布置型式及特點 1 1等彎矩布置：各跨度的最大彎矩相等，可充分利用等彎矩布置：各跨度的最大彎矩相等，可充分利用板樁的抗彎強度；但是較深基坑，下部的支錨層距過小，層板樁的抗彎強度；但是較深基坑，下部的支錨層距過小，層數(shù)多，不經(jīng)濟。數(shù)多，不經(jīng)濟。 2 2等反力布置：各層支錨程度反力根本相等

41、，使錨桿等反力布置：各層支錨程度反力根本相等，使錨桿設計簡化；但當基坑較深時，下部的支錨層距過小，層數(shù)多，設計簡化；但當基坑較深時，下部的支錨層距過小，層數(shù)多，同樣不經(jīng)濟。同樣不經(jīng)濟。 3 3等間距布置：支錨構造的上、下排間距根本一樣，等間距布置：支錨構造的上、下排間距根本一樣，基坑較深時，減少了支錨層數(shù)，較經(jīng)濟；但帶來了較復雜的基坑較深時，減少了支錨層數(shù)，較經(jīng)濟；但帶來了較復雜的計算量。等間距布置在工程實踐中設計最為普遍。計算量。等間距布置在工程實踐中設計最為普遍。7.3 支護護板樁樁的設計計設計計算7.3 支護護板樁樁的設計計設計計算等彎矩布置等彎矩布置 等反力布置等反力布置等間距布置等間

42、距布置 一、二分之一分擔法一、二分之一分擔法 一方法簡介一方法簡介 多支撐延續(xù)梁的一種簡化計算用二分之一分擔法，計算較多支撐延續(xù)梁的一種簡化計算用二分之一分擔法，計算較為簡便。為簡便。TerzaghiTerzaghi和和PeckPeck根據(jù)柏林和芝加哥等地鐵工程基坑擋根據(jù)柏林和芝加哥等地鐵工程基坑擋土構造支撐受力測定，以包絡圖為根底，以二分之一分擔法將土構造支撐受力測定，以包絡圖為根底，以二分之一分擔法將支撐軸力轉(zhuǎn)化為土壓力，提出土壓力分布圖。反之，如土壓力支撐軸力轉(zhuǎn)化為土壓力，提出土壓力分布圖。反之，如土壓力分布圖已確定，那么可以用二分之一分擔法來計算多支撐的受分布圖已確定，那么可以用二分之

43、一分擔法來計算多支撐的受力。力。 1. 1.這種方法不思索樁、墻體支撐變形這種方法不思索樁、墻體支撐變形; ; 2. 2.將支撐接受的壓力土壓力、水壓力、地面超載等將支撐接受的壓力土壓力、水壓力、地面超載等w w為墻后土壓力各支撐接受壓力的一半為墻后土壓力各支撐接受壓力的一半; ;7.3 支護護板樁樁的設計計設計計算7.3 支護護板樁樁的設計計設計計算 二分之一分擔法計算簡圖二分之一分擔法計算簡圖 3. 3.土壓力分布圖已確定。土壓力分布圖已確定。 求支撐受的反力，然后求出正負彎矩、最大彎矩，以求支撐受的反力，然后求出正負彎矩、最大彎矩，以核定土樁的截面及配筋，這種計算較方便。核定土樁的截面及

44、配筋，這種計算較方便。二設計計算二設計計算 1. 1.計算自動土壓力系數(shù)、被動土壓力系數(shù)和計算自動土壓力系數(shù)、被動土壓力系數(shù)和 式中：式中： 土的內(nèi)摩擦角；土的內(nèi)摩擦角； Ka Ka 自動土壓力系數(shù)；自動土壓力系數(shù)； Kp Kp 被動土壓力系數(shù)。被動土壓力系數(shù)。 式中：式中： q q地面荷載；地面荷載； 土的重度；土的重度； H H 地面到基坑底的間隔地面到基坑底的間隔 基坑開挖深度?；娱_挖深度。 7.3 支護護板樁樁的設計計設計計算,qae e2(45)2oaKtg2(45)2opKtg0.25aaeHKqaeK q0.25aaeK qHK()paeyKK2.2.計算各支撐點錨固點的支撐力

45、錨固力計算各支撐點錨固點的支撐力錨固力 式中式中 RBB RBB點的錨固力支撐力；點的錨固力支撐力； RCC RCC點的錨固力支撐力；點的錨固力支撐力； RDD RDD點的錨固力支撐力；點的錨固力支撐力； REE REE點的錨固力支撐力；點的錨固力支撐力； Ro Ro零彎點處的土壓力；零彎點處的土壓力； l1B l1B點距地面高度；點距地面高度； l2B l2B點點C C點間的間隔；點間的間隔； l3C l3C點點D D點間的間隔；點間的間隔； l4D l4D點到點到E E點的高度。點的高度。 l5E l5E點距坑底的高度。點距坑底的高度。 7.3 支護護板樁樁的設計計設計計算210.25()

46、(0.25)22qBH eelRlH e23()2Ce llR342De llR452Ee llR5022elyeR 7.3 支護護板樁樁的設計計設計計算3.3.計算各錨固點支撐點的彎矩計算各錨固點支撐點的彎矩 MC MC、MDMD、MEME略略31211223aBqe lMe lH212122111()2812CaBMe lle HllHR l二、逐層開挖支撐力不變法二、逐層開挖支撐力不變法 多層支護的施工是先施工擋土樁或擋土墻，然后開挖多層支護的施工是先施工擋土樁或擋土墻，然后開挖第一層土，挖到第一層支撐或錨桿以下假設干間隔，進展第一層土，挖到第一層支撐或錨桿以下假設干間隔，進展第第一層支

47、撐或錨桿施工。然后第二次挖第二層土，挖到第二層一層支撐或錨桿施工。然后第二次挖第二層土，挖到第二層支撐支點以下假設干間隔，進展第二層錨桿施工。如此循環(huán)支撐支點以下假設干間隔，進展第二層錨桿施工。如此循環(huán)作業(yè)，直挖到坑底為止。作業(yè)，直挖到坑底為止。 其計算方法是根據(jù)實踐施工，按每層支撐受力后不因下其計算方法是根據(jù)實踐施工，按每層支撐受力后不因下階段支撐及開挖而改動數(shù)值的原理進展的。階段支撐及開挖而改動數(shù)值的原理進展的。一假設條件一假設條件 1. 1.每層支撐受力后不因下階段開挖支撐設置而改動其數(shù)每層支撐受力后不因下階段開挖支撐設置而改動其數(shù)值，鋼支撐加軸力，錨桿加預應力。值，鋼支撐加軸力，錨桿加

48、預應力。 2. 2.第一層支撐后，第二層開挖時其變形甚小，以為不變第一層支撐后，第二層開挖時其變形甚小，以為不變化。第二層開挖支撐后開挖第三層土方，以為第二層變形不化。第二層開挖支撐后開挖第三層土方，以為第二層變形不變化。變化。 3. 3.第一層支撐階段，挖土深度要滿足第二層施工的需求，第一層支撐階段，挖土深度要滿足第二層施工的需求，第二層支撐時挖土深度要滿足第三層施工的需求。第二層支撐時挖土深度要滿足第三層施工的需求。7.3 支護護板樁樁的設計計設計計算7.3 支護護板樁樁的設計計設計計算 4. 4.每層支撐后其支點計算時可按簡支思索。每層支撐后其支點計算時可按簡支思索。 5. 5.逐層開挖支撐時皆須思索坑下零彎點間隔，即近似為逐層開挖支撐時皆須思索坑下零彎點間隔，即近似為零點間隔。零點間隔。二計算方法二計算方法 1. 1.求求RBRB支點程度力，如下圖。支點程度力，如下圖。 基坑開挖到基坑開挖到B B點以下假設干間隔滿足支撐施工的間點以下假設干間隔滿足支撐施工的間隔，在未作隔，在未作B B點支撐或錨桿時必需思索懸臂樁的要求，如點支撐或錨桿時必需思索懸臂樁的要求，