基坑支護工程講座(二)

1、基坑支護工程講座（二）排樁支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計排樁支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計 1、穩(wěn)定性計算穩(wěn)定性計算 2、結(jié)構(gòu)計算結(jié)構(gòu)計算(內(nèi)力、變形內(nèi)力、變形) 3、截面承載力截面承載力 4、錨桿計算錨桿計算 5、土釘墻與樁錨組合支護結(jié)構(gòu)的土壓力計土釘墻與樁錨組合支護結(jié)構(gòu)的土壓力計算問題算問題穩(wěn)定性驗算穩(wěn)定性驗算 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（GB50007-2002） 第9.2.2條 基坑開挖與支護應(yīng)進行穩(wěn)定性驗算?；臃€(wěn)定安全系數(shù)取值，當有地區(qū)工程經(jīng)驗時應(yīng)以地區(qū)經(jīng)驗為準。各項穩(wěn)定驗算要求如下： 樁式、墻式支護結(jié)構(gòu)的抗傾覆穩(wěn)定和抗水平推移穩(wěn)定，可按本規(guī)范附錄T和附錄U驗算；整體抗滑穩(wěn)定可按本規(guī)范第5.4.1條驗算；坑底抗隆起穩(wěn)定

2、可按本規(guī)范附錄V驗算；坑底抗?jié)B穩(wěn)定可按本規(guī)范附錄W驗算。 第9.2.3條 樁式、墻式支護結(jié)構(gòu)可根據(jù)靜力平衡條件初步選定墻體的入土深度，在進行整體穩(wěn)定性和墻體變形驗算后綜合確定墻體的入土深度。當坑底為飽和土時，應(yīng)進行坑底抗隆起驗算，有滲流時尚應(yīng)進行抗?jié)B流穩(wěn)定的驗算。 1、整體穩(wěn)定驗算整體穩(wěn)定驗算 2、抗傾覆穩(wěn)定性驗算抗傾覆穩(wěn)定性驗算 3、抗滑移穩(wěn)定性驗算抗滑移穩(wěn)定性驗算 4、抗隆起穩(wěn)定性驗算抗隆起穩(wěn)定性驗算 5、滲流穩(wěn)定性驗算滲流穩(wěn)定性驗算整體穩(wěn)定性驗算整體穩(wěn)定性驗算計算分析方法圓弧滑動法平面滑動法折線滑動法數(shù)值分析法 1.土質(zhì)邊坡和較大規(guī)模的碎裂結(jié)構(gòu)巖質(zhì)邊坡宜采用圓弧滑動法計算； 2.對可能產(chǎn)

3、生平面滑動的邊坡宜采用平面滑動法進行計算； 3.對可能產(chǎn)生折線滑動的邊坡宜采用折線滑動法進行計算； 4.當邊坡破壞機制復(fù)雜時，宜結(jié)合數(shù)值分析法進行分析。整體穩(wěn)定性驗算整體穩(wěn)定性驗算抗傾覆、滑移穩(wěn)定性驗算抗傾覆、滑移穩(wěn)定性驗算抗傾覆、滑移穩(wěn)定性驗算抗傾覆、滑移穩(wěn)定性驗算抗隆起穩(wěn)定性驗算抗隆起穩(wěn)定性驗算抗隆起穩(wěn)定性驗算抗隆起穩(wěn)定性驗算滲流穩(wěn)定性驗算滲流穩(wěn)定性驗算滲流穩(wěn)定性驗算滲流穩(wěn)定性驗算基坑各項穩(wěn)定性與嵌固深度的關(guān)系基坑各項穩(wěn)定性與嵌固深度的關(guān)系受力型式(支點數(shù)量)控制條件嵌固深度計算方法嵌固深度最小限值懸臂式(無支點)結(jié)構(gòu)支護結(jié)構(gòu)抗傾覆穩(wěn)定性極限平衡法0.3h單支點結(jié)構(gòu)支護結(jié)構(gòu)抗傾覆穩(wěn)定性等值

4、梁法0.3h多支點結(jié)構(gòu)支護結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性圓弧滑動法0.2h水泥土墻整體穩(wěn)定性圓弧滑動法0.4h嵌固深度最小限值受力型式計算內(nèi)容計算方法懸臂式結(jié)構(gòu)彎矩、剪力、位移彈性支點法、極限平衡法(不能計算位移)單支點結(jié)構(gòu)彎矩、剪力、支點力、位移彈性支點法、等值梁法(不能計算位移)多支點結(jié)構(gòu)彎矩、剪力、支點力、位移彈性支點法排樁、地下連續(xù)墻支護結(jié)構(gòu)排樁、地下連續(xù)墻支護結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)計算內(nèi)容結(jié)構(gòu)計算內(nèi)容靜力平衡法、等值梁法適用范圍及計算假定靜力平衡法、等值梁法適用范圍及計算假定靜力平衡法計算要點靜力平衡法計算要點等值梁法計算要點等值梁法計算要點支擋結(jié)構(gòu)彈性支點土壓力水壓力荷載 分析對象 荷載 約束 分析方法彈性支點

5、法計算要點彈性支點法計算要點 kT = 3AEsEcAc3lfEcAc+EsAla cos2 ssLEAka2T 錨桿內(nèi)支撐錨桿或支撐的水平剛度系數(shù)錨桿或支撐的水平剛度系數(shù)K=mZb0 式中： K土的水平向單元彈簧剛度； m基床系數(shù)的m值； Z計算點到開挖面的距離； L計算點處擋土結(jié)構(gòu)單元劃分長度； b0擋土結(jié)構(gòu)水平抗力計算寬度。 被動區(qū)水平抗力被動區(qū)水平抗力Tj=kTj(yjy0j)T0j式中 kTj第j層支點水平剛度系數(shù)；yj第j層支點水平位移值；y0j在支點設(shè)置前該處的水平位移值；T0j第j層支點預(yù)加力；彈性支點設(shè)置過程示意圖彈性支點設(shè)置過程示意圖排樁結(jié)構(gòu)荷載計算寬度：取樁中心距 排樁結(jié)

6、構(gòu)抗力計算寬度宜按下列規(guī)定計算： 1 圓形樁按下式計算： bd00 9150 5.( . ) 式中 d樁身直徑。 2 方形樁按下式計算： bb0150 5. 式中 b方樁邊長。 3 按上式確定的抗力計算寬度大于排樁間距時應(yīng)取排樁間距。 荷載、抗力計算寬度荷載、抗力計算寬度1 正截面受彎及斜截面受剪承載力計算以及縱向鋼筋、箍筋的構(gòu)造要求，應(yīng)符合現(xiàn)行國家標準混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范的有關(guān)規(guī)定；2 圓形截面正截面受彎承載力應(yīng)按本規(guī)程附錄D的規(guī)定計算。 截面計算截面計算錨桿受拉承載力計算經(jīng)驗公式錨桿自由段長度計算簡圖 )245sin(/ )2145sin(kktfllisiksulqdN錨桿計算錨桿計算自由

7、段長度的計算錨桿：由設(shè)置于鉆孔內(nèi)、端部伸入穩(wěn)定土層中的鋼筋或鋼絞線與孔內(nèi)注漿體組成的受拉桿件。y2y1433.7216.8108.454.25.0m2-75錨桿自由段彈性伸長量與軸力增量的關(guān)系10mm216.820mm40mm80mm108.4216.854.2216.8108.4433.754.2108.42.5m鋼絞線數(shù)量5mm1-7513.627.110.0m27.154.25.0m108.4216.82.5m162.6325.3650.5650.5433.7216.8108.4325.3650.5433.7867.4867.4216.8433.7867.481.340.710.0m3-

8、75325.3162.62.5m54.227.110.0m162.681.35.0m4-75216.8108.45.0m433.7216.82.5m108.454.210.0mLfLfLmLm錨桿自由段的作用錨桿自由段的作用錨桿承載力的確定錨桿承載力的確定 4.4.3 錨桿軸向受拉承載力設(shè)計值應(yīng)按下列規(guī)定確定： 1 安全等級為一級及缺乏地區(qū)經(jīng)驗的二級基坑側(cè)壁，應(yīng)按本規(guī)程附錄E進行錨桿的基本試驗，錨桿軸向受拉承載力設(shè)計值可取基本試驗確定的極限承載力除以受拉抗力分項系數(shù)rs,受拉抗力分項系數(shù)可取1.3。 2 基坑側(cè)壁安全等級為二級且有鄰近工程經(jīng)驗時，可按下式計算錨桿軸向受拉承載力設(shè)計值，并應(yīng)按本規(guī)

9、程附錄E要求進行錨桿驗收試驗。 3 對于塑性指數(shù)大于17的粘性土層中的錨桿應(yīng)進行蠕變試驗。錨桿蠕變試驗可按附錄E規(guī)定進行。 4 基坑側(cè)壁安全等級為三級時，可按本規(guī)程式（4.4.3）確定錨桿軸向受拉承載力設(shè)計值。錨桿承載力的影響因素錨桿承載力的影響因素 土層 注漿工藝 施工工藝注漿工藝對錨桿承載力影響的試驗曲線對比注漿工藝對錨桿承載力影響的試驗曲線對比荷載Q(kN)錨頭位移S(mm)10020030040001020304060705025#3#1#4#錨桿長度：15m；3束75鋼絞線Q(kN)S(mm)1#錨桿Q(kN)4#錨桿S(mm)Q(kN)3#錨桿S(mm)Q(kN)25#錨桿S(mm

10、)70.40.0105.69.4150.018.7193.229.0231.538.4271.649.5311.958.270.4271.6251.6231.5193.2150.0105.650.059.216.538.728.28.70.065.2271.6127.015.0127.032.13.070.4105.688.08.25.552.835.00.50.0127.042.616.5175.0175.041.4175.032.12.9105.035.00.0土釘墻與樁錨組合支護結(jié)構(gòu)土釘墻與樁錨組合支護結(jié)構(gòu)的土壓力計算問題的土壓力計算問題 土釘墻與樁錨組合支護結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于深基坑支護工程

11、。當基坑深度較大時，單純用土釘墻支護難以滿足安全要求（建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程（JGJ 120-99）建議采用土釘墻支護的基坑深度不宜大于12m），用支護樁加錨桿支護造價高于土釘墻結(jié)構(gòu)，使用土釘墻與樁錨組合支護結(jié)構(gòu)可以做得既安全又經(jīng)濟，即基坑上部一定深度范圍采用土釘墻支護，土釘墻下面的基坑采用支護樁加錨桿的支護方式。分析土壓力時應(yīng)將土釘與樁錨結(jié)構(gòu)看作一個整體進行分析。 h1h2h3Hph2h1h3h4pa1pa2pa0pa3土釘墻與樁錨組合支護結(jié)構(gòu)及主動土壓力圖土釘墻與樁錨組合支護結(jié)構(gòu)及主動土壓力圖 p+h1h3h2h3h2pa2pa1ph1pa1h1pa0h4pa3常規(guī)設(shè)計模型及可能存在的問題常

12、規(guī)設(shè)計模型及可能存在的問題 h3h2Hh1p極限滑弧WFPa常規(guī)設(shè)計方法的改進 一是增加土釘?shù)拈L度，使其超過潛在滑弧，且超過潛在滑弧的部分足以抵抗深度h1范圍內(nèi)的主動土壓力，支護樁加錨桿就可以按照圖所示的計算模型進行設(shè)計； 二是土釘墻仍按照深度h1進行設(shè)計，但是在支護樁加錨桿的設(shè)計中應(yīng)按照實際情況修正主動土壓力。NQWEa土壓力Ze深度土壓力e深度ZEa設(shè)計文件的編制要求 設(shè)計文件中應(yīng)包括的主要內(nèi)容設(shè)計文件中應(yīng)包括的主要內(nèi)容 設(shè)計文件的層次關(guān)系設(shè)計文件的層次關(guān)系 設(shè)計說明應(yīng)表達的內(nèi)容設(shè)計說明應(yīng)表達的內(nèi)容20-11.0-16.011 xf zxCross section of combined

13、retaining structure 封面封面圖紙目錄圖紙目錄設(shè)計說明設(shè)計說明總平面圖總平面圖支護結(jié)構(gòu)平面圖、立面圖支護結(jié)構(gòu)平面圖、立面圖監(jiān)測點平面圖監(jiān)測點平面圖剖面圖、斷面圖剖面圖、斷面圖配筋圖配筋圖大樣圖大樣圖計算書計算書設(shè)計文件應(yīng)包括的內(nèi)容設(shè)計文件應(yīng)包括的內(nèi)容設(shè)計依據(jù)共性要求圖紙上難以表達的內(nèi)容支護結(jié)構(gòu)的整體輪廓支護結(jié)構(gòu)與紅線的關(guān)系支護結(jié)構(gòu)與擬建建筑物基礎(chǔ)的關(guān)系支護結(jié)構(gòu)周邊建筑物、地下管線、道路等的關(guān)系支護結(jié)構(gòu)平面輪廓、平面尺寸支護結(jié)構(gòu)的平面定位支護結(jié)構(gòu)剖面分區(qū)范圍劃分支護結(jié)構(gòu)與剖面圖的關(guān)系地面標高、坑底標高支護結(jié)構(gòu)剖面輪廓、剖面尺寸、標高支護結(jié)構(gòu)與周邊建筑物和地下管線的水平和豎向關(guān)系

14、地層分層柱狀圖支護結(jié)構(gòu)與擬建建筑物、地下管線的尺寸關(guān)系配筋圖支護結(jié)構(gòu)與大樣圖和其它剖面圖的關(guān)系剖面圖無法表示的細部構(gòu)造、尺寸、作法等立 面 圖剖 面 圖大 樣 圖剖 面 圖大 樣 圖設(shè) 計 說 明 平 面 圖總 平 面 圖設(shè)計文件的層次關(guān)系設(shè)計文件的層次關(guān)系施工圖設(shè)計說明應(yīng)包括以下內(nèi)容：施工圖設(shè)計說明應(yīng)包括以下內(nèi)容： 設(shè)計依據(jù)設(shè)計依據(jù) 環(huán)境條件環(huán)境條件 工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件 設(shè)計原則設(shè)計原則 設(shè)計方案總體描述設(shè)計方案總體描述 設(shè)計要求設(shè)計要求 施工技術(shù)要求施工技術(shù)要求 檢測要求檢測要求 監(jiān)測要求監(jiān)測要求 其它說明其它說明設(shè)計說明設(shè)計說明線線 寬寬 組組（mm） 線 寬 比 線寬組 b 2.0 1.4 1.0 0.7 0.5 0.35 0.5b 1.0 0.7 0.5 0.35 0.25 0.18 0.25b 0.5 0.35 0.25 0.18 - - 注：同一張圖紙內(nèi)，各不同線寬中的細線，可統(tǒng)一采用較細的線寬組的細線。 圖圖 線線 名稱 線型 線寬 一般用途 粗 b 主鋼筋線、平面圖中的單線結(jié)構(gòu)構(gòu)件線、圖名下橫線、剖切線 中 0.5b 平面圖及剖面圖的輪廓線、箍筋線 實線 細 0.25b 可見的鋼筋混凝土的輪廓線、尺寸線、標注引出線、標高符號、索引符號 粗 b 不可見鋼筋線、平面圖中不可見的單線結(jié)構(gòu)構(gòu)件線 中 0.5b 平面圖中不可見的輪廓線 虛線 細