地基基礎工程課件5基坑工程

1、第五章第五章 基坑工程基坑工程5.1 概述概述 5.2 支護結構的設計荷載支護結構的設計荷載 5.3 水泥土樁墻支護結構設計計算水泥土樁墻支護結構設計計算 5.4 土釘墻支護結構設計計算土釘墻支護結構設計計算 5.5 樁墻式支護結構的設計計算樁墻式支護結構的設計計算5.6 地下水控制地下水控制 5.1.1 基坑工程概念及現(xiàn)狀基坑工程概念及現(xiàn)狀 5.1.2 基坑工程的特點基坑工程的特點 5.1.3 基坑工程的設計原則基坑工程的設計原則 5.1.4 基坑工程設計內(nèi)容基坑工程設計內(nèi)容 5.1.5 支護結構的類型支護結構的類型 5.1 概述概述基坑基坑是為進行建（構）筑物地下部分的施工由地面向下是為進

2、行建（構）筑物地下部分的施工由地面向下開挖出的空間。開挖出的空間。 5.1.1 基坑工程概念及現(xiàn)狀基坑工程概念及現(xiàn)狀基坑工程基坑工程是為保護基是為保護基坑施工、地下結構的坑施工、地下結構的安全和周邊環(huán)境不受安全和周邊環(huán)境不受損害而采取的支護、損害而采取的支護、基坑土體加固、地下基坑土體加固、地下水控制、開挖等工程水控制、開挖等工程的總稱，包括勘察、的總稱，包括勘察、設計、施工、監(jiān)測、設計、施工、監(jiān)測、試驗等試驗等。 1. 綜合性很強的系統(tǒng)工程綜合性很強的系統(tǒng)工程2. 臨時性、風險性大及靈活性高臨時性、風險性大及靈活性高3. 很強的區(qū)域性和個案性很強的區(qū)域性和個案性 4. 對周邊環(huán)境會產(chǎn)生較大影

3、響對周邊環(huán)境會產(chǎn)生較大影響5. 較強的時空效應較強的時空效應5.1.2 基坑工程的特點基坑工程的特點1.基坑支護應滿足的功能要求基坑支護應滿足的功能要求2.支護結構的安全等級支護結構的安全等級3.支護結構設計時應采用的狀態(tài)支護結構設計時應采用的狀態(tài)n 承載能力極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài) n 正常使用極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài) 5.1.3 基坑工程的設計原則基坑工程的設計原則ddRS0KSRkkCSd1.基坑工程設計基坑工程設計依據(jù)依據(jù)n 巖土工程勘察報告巖土工程勘察報告n 建筑總平面圖、工程用地紅線圖、地下工程的建筑、結構設計圖建筑總平面圖、工程用地紅線圖、地下工程的建筑、結構設計圖n 鄰近建筑物

4、的平面位置，基礎類型及結構圖、埋深及荷載，周圍道路、地鄰近建筑物的平面位置，基礎類型及結構圖、埋深及荷載，周圍道路、地下設施、市政管道及通信工程管線圖、基坑周圍環(huán)境對基坑支護結構系統(tǒng)下設施、市政管道及通信工程管線圖、基坑周圍環(huán)境對基坑支護結構系統(tǒng)的設計要求的設計要求 2.基坑支護結構的設計基坑支護結構的設計內(nèi)容內(nèi)容 n 支護結構體系的選型及地下水控制方式；支護結構體系的選型及地下水控制方式；n 支護結構的承載力、穩(wěn)定和變形計算；支護結構的承載力、穩(wěn)定和變形計算；n 基坑內(nèi)外土體穩(wěn)定性計算；基坑內(nèi)外土體穩(wěn)定性計算； n 基坑降水、止水帷幕設計以及圍護墻的抗?jié)B設計；基坑降水、止水帷幕設計以及圍護墻

5、的抗?jié)B設計；n 基坑開挖與地下水位變化引起的基坑內(nèi)外土體的變形及其對基礎樁、臨近基坑開挖與地下水位變化引起的基坑內(nèi)外土體的變形及其對基礎樁、臨近建筑物和周邊環(huán)境的影響；建筑物和周邊環(huán)境的影響；n 基坑施工監(jiān)測設計及應急措施的制定；基坑施工監(jiān)測設計及應急措施的制定；n 施工期可能出現(xiàn)的不利工況驗算。施工期可能出現(xiàn)的不利工況驗算。5.1.4 基坑工程的設計內(nèi)容基坑工程的設計內(nèi)容1.放坡開挖及簡易支護放坡開挖及簡易支護2.土釘墻支護結構土釘墻支護結構 3.噴（拉）錨式支護結構噴（拉）錨式支護結構4.水泥土樁墻支護結構水泥土樁墻支護結構 5.樁墻式支護結構樁墻式支護結構5.1.5 支護結構的類型支護結

6、構的類型1、放坡開挖及簡易支護、放坡開挖及簡易支護 （a）土袋或塊石堆砌支護；（b）短樁支護2、土釘墻支護結構、土釘墻支護結構 3、噴（拉）錨式支護結構、噴（拉）錨式支護結構 地面拉錨式 土層拉錨式 4、水泥土樁墻支護結構、水泥土樁墻支護結構 攪拌樁攪拌樁5、樁墻式支護結構、樁墻式支護結構 6、其他支護結構、其他支護結構 逆作拱墻逆作拱墻雙排樁雙排樁預應力錨桿土釘鋼砼圈梁鉆孔灌注樁水泥土攪拌樁土釘土釘土層錨桿土層錨桿鉆孔灌注樁鉆孔灌注樁防滲帷幕防滲帷幕組合型支護組合型支護支護結構選型支護結構選型開挖方式開挖方式支護方式支護方式適用條件適用條件放坡開挖放坡開挖無支護無支護基坑安全等級宜為三級；基

7、坑安全等級宜為三級；施工場地應滿足放坡要求；施工場地應滿足放坡要求；當?shù)叵滤桓哂谄履_時，應采用降水措施。當?shù)叵滤桓哂谄履_時，應采用降水措施。支護開挖支護開挖錨式支護錨式支護土釘墻支護土釘墻支護基坑安全等級宜為二、三級的非軟土場地；基坑安全等級宜為二、三級的非軟土場地；基坑深度不宜大于基坑深度不宜大于12m；當?shù)叵滤桓哂诨拥酌鏁r，應采用降水或截水措施。當?shù)叵滤桓哂诨拥酌鏁r，應采用降水或截水措施。擋墻式支護擋墻式支護水泥土墻支護水泥土墻支護基坑安全等級宜為二、三級；基坑安全等級宜為二、三級；基坑深度不宜大于基坑深度不宜大于6m；水泥土樁墻施工范圍地基土承載力不宜大于水泥土樁墻施工范圍地

8、基土承載力不宜大于150kPa。逆作拱墻支護逆作拱墻支護基坑安全等級宜為二、三級；基坑安全等級宜為二、三級；基坑深度不宜大于基坑深度不宜大于12m；淤泥和淤泥質(zhì)土場地不宜采用；淤泥和淤泥質(zhì)土場地不宜采用；拱墻軸線的矢跨比不宜小于拱墻軸線的矢跨比不宜小于1/8；當?shù)叵滤桓哂诨拥酌鏁r，應采用降水或截水措施。當?shù)叵滤桓哂诨拥酌鏁r，應采用降水或截水措施。板樁支護板樁支護基坑安全等級為二、三級；基坑安全等級為二、三級；基坑深度不宜大于基坑深度不宜大于10m；適于軟弱的含水地層，采用榫槽連接。適于軟弱的含水地層，采用榫槽連接。排樁、排樁、地下連續(xù)墻支護地下連續(xù)墻支護內(nèi)支撐內(nèi)支撐基坑安全等級為一、二

9、、三級；基坑安全等級為一、二、三級；懸臂式結構在軟土場地中不宜大于懸臂式結構在軟土場地中不宜大于5m；當?shù)叵滤桓哂诨拥酌鏁r，應采用降水、排樁加截水帷幕或當?shù)叵滤桓哂诨拥酌鏁r，應采用降水、排樁加截水帷幕或地下連續(xù)墻止水。地下連續(xù)墻止水。錨桿錨桿基坑安全等級宜為二、三級的非軟土場地；基坑安全等級宜為二、三級的非軟土場地；基坑深度一般不超過基坑深度一般不超過18m，風化巖層可不受此限制；，風化巖層可不受此限制；適用于地下水位較低或坑外有降水條件。適用于地下水位較低或坑外有降水條件。逆作法（用地下結構的梁、柱、墻作為支逆作法（用地下結構的梁、柱、墻作為支撐）撐）適用于四周建筑物林立、施工場地狹

10、窄的條件。適用于四周建筑物林立、施工場地狹窄的條件。1 土壓力土壓力 2 水壓力（靜水壓力、滲流壓力、承壓水壓力）水壓力（靜水壓力、滲流壓力、承壓水壓力）3 基坑周圍的建筑物荷載、施工荷載、地震荷載以及其基坑周圍的建筑物荷載、施工荷載、地震荷載以及其它附加荷載引起的側(cè)向壓力；它附加荷載引起的側(cè)向壓力； 4 溫度應力；溫度應力； 5 臨水支護結構的波浪作用力和水流退落時的滲透力；臨水支護結構的波浪作用力和水流退落時的滲透力；6 作為永久結構時的相關荷載。作為永久結構時的相關荷載。對一般支護結構而言，其荷載主要是對一般支護結構而言，其荷載主要是土壓力和水壓力土壓力和水壓力。 5.2 支護結構的設計

11、荷載支護結構的設計荷載 1. 對地下水位對地下水位以上以上的各類土，土壓力計算、土的滑動穩(wěn)定性驗算時：的各類土，土壓力計算、土的滑動穩(wěn)定性驗算時： 對粘性土、粘質(zhì)粉土，應采用對粘性土、粘質(zhì)粉土，應采用ccu、cu或或ccq、cq 對砂質(zhì)粉土、砂土、碎石土，應采用對砂質(zhì)粉土、砂土、碎石土，應采用c 、 。2. 對地下水位對地下水位以下以下的粘性土、粘質(zhì)粉土，可采用土壓力、水壓力合算方法的粘性土、粘質(zhì)粉土，可采用土壓力、水壓力合算方法，土壓力計算、土的滑動穩(wěn)定性驗算可采用總應力法；，土壓力計算、土的滑動穩(wěn)定性驗算可采用總應力法； 對正常固結和超固結土，應采用對正常固結和超固結土，應采用ccu、cu

12、或或ccq、cq 對欠固結土，宜采用對欠固結土，宜采用cuu、uu。3. 對地下水位對地下水位以下以下的砂質(zhì)粉土、砂土和碎石土，應采用土壓力、水壓力分的砂質(zhì)粉土、砂土和碎石土，應采用土壓力、水壓力分算方法，土壓力計算、土的滑動穩(wěn)定性驗算應采用有效應力法，應采用算方法，土壓力計算、土的滑動穩(wěn)定性驗算應采用有效應力法，應采用c 、 ， 對砂質(zhì)粉土，缺少有效應力強度指標時，也可采用對砂質(zhì)粉土，缺少有效應力強度指標時，也可采用ccu、cu或或ccq、cq對對砂土和碎石土，有效應力強度指標砂土和碎石土，有效應力強度指標 可根據(jù)標準貫入試驗實測擊數(shù)和水下可根據(jù)標準貫入試驗實測擊數(shù)和水下休止角等物理力學指標

13、取值；休止角等物理力學指標取值； 土壓力、水壓力采用分算方法時，水壓力可按靜水壓力計算；當?shù)叵滤疂B土壓力、水壓力采用分算方法時，水壓力可按靜水壓力計算；當?shù)叵滤疂B流時，宜按滲流理論計算水壓力和土的豎向有效應力；當存在多個含水層流時，宜按滲流理論計算水壓力和土的豎向有效應力；當存在多個含水層時，應分別計算各含水層的水壓力。時，應分別計算各含水層的水壓力。4.有可靠的地方經(jīng)驗時，土的抗剪強度指標尚可根據(jù)室內(nèi)、原位試驗得到有可靠的地方經(jīng)驗時，土的抗剪強度指標尚可根據(jù)室內(nèi)、原位試驗得到的其他物理力學指標，按經(jīng)驗方法確定。的其他物理力學指標，按經(jīng)驗方法確定。5.2.1 土、水壓力的分、合算方法及土的土、

14、水壓力的分、合算方法及土的抗剪強度指標類別選擇規(guī)定抗剪強度指標類別選擇規(guī)定5.2.2 土壓力、水壓力的計算土壓力、水壓力的計算原理原理圖 5.6 土壓力模型圖（Terzaghi-Peck）（a）砂土層；（b）軟中硬粘土層；（c）硬粘土層當墻體位移比較大時，一般采用三角形土壓力模式；否則采用矩形土壓力模式。在用“m”法進行設計計算時，一般應采用矩形土壓力模式。在基坑支護結構中，當結構發(fā)生一定位移時，可按朗肯或庫倫土壓力理論計算主動土壓力和被動土壓力； 水土分算 水土合算當支護結構的位移有嚴格限制時，按靜止土壓力取值；當按變形控制原則設計支護結構時，土壓力可按支護結構與土相互作用原理確定，也可按地

15、區(qū)經(jīng)驗確定。iijjjikKqhe010)(iwaiiaiijjjaikzKcKqhe2)(1iwpiipiijjjpikzKcKqhe2)(1aiiaiijjjaikKcKqhe2)(1piipiijjjpikKcKqhe2)(15.3.1 設計內(nèi)容設計內(nèi)容 5.3.2 構造要求構造要求5.3.3 穩(wěn)定性和強度驗算穩(wěn)定性和強度驗算 5.3 水泥土樁墻支護結構設計計算水泥土樁墻支護結構設計計算 水泥土樁是通過深層攪拌機將水泥固化劑和原狀土就地強制攪拌而成。 水泥土樁墻是由水泥土樁相互搭接形成的壁狀、格柵狀、拱狀等形式的重力式結構，它利用墻體自重和嵌入基坑底面以下的嵌固深度對基坑進行支護。 設計

16、時一般按重力式擋土墻考慮 5.3.1 設計內(nèi)容設計內(nèi)容1.根據(jù)適用條件選擇水泥土樁的類型根據(jù)適用條件選擇水泥土樁的類型水泥土樁的類型有攪拌樁和旋噴樁兩類 2.初步選擇水泥土樁的長度和墻體的厚度初步選擇水泥土樁的長度和墻體的厚度一般墻厚可取開挖深度的0.60.8倍，水泥土樁在坑底以下的插入深度可取開挖深度的0.81.2倍 3.根據(jù)基坑形狀、場地尺寸及地質(zhì)條件布置水泥土樁根據(jù)基坑形狀、場地尺寸及地質(zhì)條件布置水泥土樁墻墻宜采用水泥土攪拌樁相互搭接形成的格柵狀結構形式，也可采用水泥土攪拌樁相互搭接成實體的結構形式。攪拌樁的施工工藝宜采用噴漿攪拌法 5.3.2 水泥土樁墻構造要求水泥土樁墻構造要求1.重

17、力式水泥土墻的嵌固深度重力式水泥土墻的嵌固深度2.水泥土格柵的面積置換率水泥土格柵的面積置換率3.當需要增強墻身的抗拉性能時當需要增強墻身的抗拉性能時,可在水泥土樁內(nèi)插可在水泥土樁內(nèi)插入桿筋。入桿筋。 4.水泥土墻頂面宜設置混凝土連接面板水泥土墻頂面宜設置混凝土連接面板5.水泥土攪拌樁的搭接寬度水泥土攪拌樁的搭接寬度 5.3.3 穩(wěn)定性和強度驗算穩(wěn)定性和強度驗算1.抗傾覆穩(wěn)定性驗算抗傾覆穩(wěn)定性驗算 2.抗滑移穩(wěn)定性驗算抗滑移穩(wěn)定性驗算3.整體滑動穩(wěn)定性驗算整體滑動穩(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.基坑滲流穩(wěn)定性驗算基坑滲流穩(wěn)定性驗算 6. 墻體強度驗算墻體強度驗算0TWZa

18、E abq0E pZphdppqaa2bWz EKz E抗傾覆力矩傾覆力矩1.3 1.抗抗傾覆傾覆穩(wěn)定性驗算穩(wěn)定性驗算2.抗抗滑移滑移穩(wěn)定性驗算穩(wěn)定性驗算00phaWtgc bEKE墻體抗滑力墻體滑動力1.2 3.整體滑動整體滑動穩(wěn)定性驗算穩(wěn)定性驗算jjjj2jdjisjjjjjjjjjjjjjKGbqluGbqlcsin)(tancos)(1.3 4.抗隆起抗隆起穩(wěn)定性驗算穩(wěn)定性驗算6 . 1)(0qthtNc5.基坑滲流基坑滲流穩(wěn)定性驗算穩(wěn)定性驗算1）抗）抗流土（流砂）流土（流砂）穩(wěn)定性驗算穩(wěn)定性驗算2）抗）抗突涌突涌穩(wěn)定性驗算穩(wěn)定性驗算1.1 tywKDhDhwhhdwdLSww(2)1

19、.5 2.0()hhhKjhh6. 墻體強度驗算墻體強度驗算1.墻體墻體正應力正應力驗算驗算 計算截面應包括以下部位：基坑面以下主動、被動土壓力強度相等處；基坑底面處；水泥土墻的截面突變處。（1）當邊緣應力為拉應力時： （2）當邊緣應力為壓應力時：2.墻體墻體剪應力剪應力驗算驗算 cscsifzbM15. 062csicsFfbMz206csipkiiakfbEGE61,5.4.1 土釘墻的組成及設計內(nèi)容土釘墻的組成及設計內(nèi)容 5.4.2 土釘支護結構參數(shù)的確定土釘支護結構參數(shù)的確定5.4.3 土釘?shù)脑O計計算土釘?shù)脑O計計算 5.4.4 土釘墻整體穩(wěn)定性驗算土釘墻整體穩(wěn)定性驗算5.4 土釘墻支護

20、結構設計計算土釘墻支護結構設計計算 土釘是在土中鉆孔、置入變形鋼筋并沿孔全長注漿的方法形成的細長桿件。 土釘墻是用于土體開挖和邊坡穩(wěn)定的一種擋土結構，它以土釘作為主要受力構件，由被加固的原位土體、放置于原位土體中密集的土釘群、附著于坡面上的混凝土面層和必要的防排水系統(tǒng)組成，形成一個類似于重力式擋土墻的支護結構。橫向主筋縱向主筋網(wǎng)筋護頂面層砼泄水孔土釘角鋼倒刺錐形封口出漿口土釘墻一般由土釘墻一般由土釘土釘、面層面層、防排水系統(tǒng)防排水系統(tǒng)等三部分組成。等三部分組成。5.4.1 土釘墻的組成及設計內(nèi)容土釘墻的組成及設計內(nèi)容 橫向主筋縱向主筋網(wǎng)筋護頂面層砼泄水孔土釘角鋼倒刺錐形封口出漿口土釘墻支護設計

21、內(nèi)容（1）確定基坑側(cè)壁的平面和剖面尺寸以及分段施工高度；（2）設計土釘?shù)牟贾梅绞胶烷g距以及直徑、長度、傾角及在空間的方向；（3）設計土釘內(nèi)鋼筋的類型、直徑及構造；（4）注漿配方設計、注漿方式、漿體強度指標；（5）噴射混凝土面層設計；（6）坡頂防護措施；（7）土釘抗拔力驗算及整體穩(wěn)定性驗算；（8）現(xiàn)場監(jiān)測與反饋設計。5.4.2土釘支護結構參數(shù)的確定土釘支護結構參數(shù)的確定1.土釘長度土釘長度 2.土釘間距土釘間距 3.土釘筋材尺寸土釘筋材尺寸 4.土釘傾角土釘傾角 5.注漿材料注漿材料 6.支護面層支護面層 5.4.3 土釘?shù)脑O計計算土釘?shù)脑O計計算1.土釘所受的側(cè)壓力 假定土釘受拉，不考慮其抗彎剛

22、度 mqeee（a）土釘所受荷載；（b）土體自重引起的土壓力；（c）地面均布荷載引起的土壓力ma0.55eKh；對砂土和粉土：對砂土和粉土：對一般粘性土：對一般粘性土： maaa0.2(1 2)0.55hecKh K hK h2.土釘拉力計算vh1cosNeS S 土釘傾角，土釘傾角，；e土釘長度中點所處深度位置上的側(cè)壓力，土釘長度中點所處深度位置上的側(cè)壓力，kPa； Sv土釘垂直間距，土釘垂直間距，m； Sh土釘水平間距，土釘水平間距，m。3.3.土釘土釘筋材筋材抗拉強度驗算抗拉強度驗算NFds,ykfd41 . 12 Fs,d 土釘?shù)木植糠€(wěn)定性安全系數(shù)，取土釘?shù)木植糠€(wěn)定性安全系數(shù)，取1.2

23、1.4，基坑深度較大時取較大值；，基坑深度較大時取較大值； N土釘設計拉力，土釘設計拉力，kN，由式（，由式（5-24）確定；）確定； d土釘鋼筋直徑，土釘鋼筋直徑，m； fyk鋼筋抗拉強度標準值，鋼筋抗拉強度標準值，kN/m2。4.土釘土釘抗拔出抗拔出驗算驗算土 層 種 類/kPa土 層 種 類/kPa素 填 土3060粉 土50100粘性土軟 塑1530砂 土松 散7090可 塑3050稍 密90120硬 塑5070中 密120160堅 硬7090密 實16020045/2破裂線l11s,d0llF Nd界面粘結強度標準值 5.土釘?shù)耐玲數(shù)臉O限抗拉承載力極限抗拉承載力標準值標準值Rk2ky

24、k1.1/4Rd fk0 aRd lk0a1()Rd llR最小值最小值5.4.4土釘墻整體穩(wěn)定性驗算0ayRqSaxEa1()21.3B Wq BE BMKME z2.按傾覆按傾覆穩(wěn)定性驗算穩(wěn)定性驗算HBq0WPnFtOEayEaEax2 . 1axthEFK1.抗滑移抗滑移穩(wěn)定性驗算穩(wěn)定性驗算t0()tanFWq BcBcos)12/11(LB 3.3.整體滑動整體滑動穩(wěn)定性驗算穩(wěn)定性驗算rhiiWiQiikkiiijkjjiikhkhksiii()costan()sintan(/cos)()cos()sin RRWQcSSFWQH6m時，F(xiàn)s1.2；H6m12m，F(xiàn)s1.3；H12m，F(xiàn)

25、s1.4 4.4.抗隆起抗隆起穩(wěn)定性驗算穩(wěn)定性驗算 hecqmKbbbqbqcNDN2122112/安全等級為二級、三級的土釘墻，Khe分別不應小于1.6、1.4 0m22112tan2)245(etgNqtan/ ) 1(qcNNDhqmm2115 . 00212qDhqmm5.噴射混凝土面板驗算u 以連續(xù)板按混凝土結構設計規(guī)范的要求進行板的跨中和支座截面的受彎支座截面的受沖切驗算。u支座分為兩種情況：其一是沿土釘?shù)牟贾迷O置梁（明或暗），此時連續(xù)板以梁為支座；其二未設置梁，此時連續(xù)板以土釘為點支座。無論以梁為支座還是以土釘為點支座，其支座力均為土釘?shù)目估Α?.5 樁墻式支護結構的設計計算5

26、.5.1 概述概述5.5.2 樁墻式支護結構的構造要求樁墻式支護結構的構造要求5.5.3 嵌固深度和樁（墻）內(nèi)力計算嵌固深度和樁（墻）內(nèi)力計算5.5.4 內(nèi)支撐系統(tǒng)設計計算內(nèi)支撐系統(tǒng)設計計算5.5.5 錨桿設計錨桿設計5.5.6 穩(wěn)定性驗算穩(wěn)定性驗算5.5.1 概述概述 排樁地下連續(xù)墻支護方式 懸臂式支護 單層支點支護 多層支點支護 支點 內(nèi)支撐 錨桿 兩者的組合 鋼筋混凝土內(nèi)支撐 鋼管內(nèi)支撐 支撐結構的常用形式 樁、墻式支護結構的設計計算內(nèi)容（1）支護樁（墻）嵌固深度的計算；（2）樁（墻）內(nèi)力與截面承載力計算；（3）內(nèi)支撐體系設計計算；（4）錨桿設計計算；（5）基坑內(nèi)外土體的穩(wěn)定性驗算；（6

27、）基坑降水設計和滲流穩(wěn)定驗算；（7）基坑周圍地面變形的控制措施；（8）施工監(jiān)測設計。5.5.2 樁墻式支護結構的構造要求u1.支護樁支護樁 樁徑 樁身混凝土強度等級 鋼筋配置 混凝土保護層厚度 混凝土冠梁 樁間土防護措施 u2.地下連續(xù)墻 墻體厚度 槽段長度 、槽段接頭 混凝土設計強度等級 鋼筋配置 混凝土保護層厚度 混凝土冠梁 5.5.3 嵌固深度和樁（墻）內(nèi)力計算主要包括結構內(nèi)力（彎矩和剪力）和支點力 只有當支護結構周邊條件完全相同，支撐體系才可簡化為平面問題計算。根據(jù)受力條件分段按平面問題計算時，分段長度可根據(jù)具體結構及土質(zhì)條件確定，一般情況下的水平荷載，對于排樁計算寬度取樁的中心距，地

28、下連續(xù)墻由于其連續(xù)性可取單位寬度。地下連續(xù)墻按照豎向彈性地基梁法計算。 計算常用的方法 極限平衡法 彈性抗力法 較為常用 1.懸臂式支護結構 ep 1- ea 1zep 3- ea 3tuhE pEp ep 2- ea 2y Eq0DABCOdp3a3p2a2p3a3()()()022ztEeeeeeep3a3p2a2p3a3()()()()02 32 3z zttty Eeeeeee(1.11.2)ctut2.單層支點樁、墻計算 入土較淺時 E2E1EE3E4EpEphhautxmABOC(KP-Ka)t(KP-Ka)Rah0a0p02()()03E hhE hhut(1.11.2)ctut

29、apREEampa2()()ERxKK3maxama0mpam1()()()6ME hhuxR hhuxKK x 入土較深時 等值梁法 （a）均布荷載作用下的梁ab；（b）梁ab的彎矩圖；（c）等值梁abRaRaP0adoabcfedhHtot1xapKtHK)(t00apaKKHK0t)(60apKKpxt=（1.11.2）t1 t1= t0+x Me0 3.多層支點支護結構計算方法通常采用等值梁法、連續(xù)梁法、支撐荷載1/2分擔法、彈性支點法以及有限單元法等 （1）圖5.24a，可將擋墻作為一端嵌固在土中的懸臂樁。（2）圖5.24b，擋墻是兩個支點的靜定梁，兩個支點分別是A及凈土壓力為零的一

30、點。（3）圖5.24c，擋墻是具有三個支點的連續(xù)梁，三個支點分別為A、B及凈土壓力零點。（4）圖5.24d，擋墻是具有四個支點的三跨連續(xù)梁。連續(xù)梁法 5.5.4 內(nèi)支撐系統(tǒng)設計計算1.內(nèi)支撐系統(tǒng)的構造要求內(nèi)支撐系統(tǒng)的構造要求2.冠梁和腰梁設計計算冠梁和腰梁設計計算3.支撐設計計算支撐設計計算4.立柱設計計算立柱設計計算1.內(nèi)支撐系統(tǒng)的構造要求內(nèi)支撐系統(tǒng)的構造要求內(nèi)支撐的形式 內(nèi)支撐的平面布置 內(nèi)支撐的豎向布置 混凝土支撐的構造 鋼支撐的構造 立柱的構造 2.冠梁和腰梁設計計算冠梁其設計按構造要求 腰梁的截面承載力計算，一般情況下按以支撐為支座的多跨連續(xù)梁計算，計算跨度可取相鄰支撐點的中心距；現(xiàn)

31、澆混凝土腰梁的支座彎矩，可乘以0.80.9 的調(diào)幅系數(shù)，但跨中彎矩需相應增加。當腰梁與水平支撐斜交，或腰梁作為邊桁架的弦桿時，尚應計算支撐軸力在腰梁長度方向所引起的軸向力，按偏心受壓構件進行驗算，此時腰梁的受壓計算長度可取相鄰支撐點的中心距。鋼結構腰梁宜按簡支梁計算，計算跨度取相鄰支撐中心距；3.支撐設計計算支撐上的豎向荷載包括構件自重及施工荷載。在豎向荷載作用下內(nèi)支撐結構宜按空間框架計算，當作用在內(nèi)支撐結構上的施工荷載較小時，可按多跨連續(xù)梁計算，計算跨度可取相鄰立柱的中心距。支撐上的水平荷載可沿冠梁、腰梁長度方向分段簡化為均布荷載，支撐的軸向壓力可近似取支點力乘以支撐點中心距。內(nèi)支撐結構分析

32、原則 （1）水平對撐、水平斜撐和豎向斜撐，應按偏心受壓構件進行計算；（2）矩形平面形狀的正交支撐，可分解為縱橫兩個方向的結構單元，并分別按偏心受壓構件進行計算；（3）不規(guī)則平面形狀的平面桿系支撐、環(huán)形桿系或環(huán)形板系支撐，可按平面桿系結構采用平面有限元法進行計算；對環(huán)形支撐結構，計算時應考慮基坑不同方向上的荷載不均勻性；當基坑各邊的土壓力相差較大時，在簡化為平面桿系時，尚應考慮基坑各邊土壓力的差異產(chǎn)生的土體被動變形的約束作用，此時，可在水平位移最小的角點設置水平約束支座，在基坑陽角處不宜設置支座；（4）當有可靠經(jīng)驗時，宜采用三維結構分析方法，對支撐、腰梁與冠梁、擋土構件進行整體分析。 內(nèi)支撐結構

33、分析時，應考慮下列作用 （1）當簡化為平面結構計算時，由擋土構件傳至內(nèi)支撐結構的水平荷載；（2）支撐結構自重；當支撐作為施工平臺時，尚應考慮施工荷載；（3）當溫度改變引起的支撐結構內(nèi)力不可忽略不計時，應考慮溫度應力；（4）當支撐立柱下沉或隆起量較大時，應考慮支撐立柱與擋土構件之間差異沉降產(chǎn)生的作用。 支撐構件的受壓計算長度 （1）水平支撐在豎向平面內(nèi)的受壓計算長度，不設置立柱時，取支撐的實際長度；設置立柱時，取相鄰立柱的中心間距；（2）水平支撐在水平平面內(nèi)的受壓計算長度，對無水平支撐桿件交匯的支撐，取支撐的實際長度；對有水平支撐桿件交匯的支撐，取與支撐相交的相鄰水平支撐桿件的中心間距；當水平支

34、撐桿件的交匯點不在同一水平面內(nèi)時，其水平平面內(nèi)的受壓計算長度宜取與支撐相交的相鄰水平支撐桿件中心間距的1.5倍。4.立柱設計計算在豎向荷載作用下：內(nèi)支撐結構按框架計算時，立柱應按偏心受壓構件計算；內(nèi)支撐結構按連續(xù)梁計算時，立柱可按軸心受壓構件計算；開挖面以下立柱的豎向承載力可按單樁豎向和水平承載力驗算。立柱的基礎應滿足抗壓和抗拔的要求。立柱的偏心彎矩包括：豎向荷載對立柱截面形心的偏心距；使水平支撐縱向穩(wěn)定所需的橫向作用力對立柱計算截面的彎矩，此項橫向作用力可取支撐軸向力的150；作用于立柱的單向土壓力對驗算截面的彎矩。 立柱的受壓計算長度 （1）單層支撐的立柱、多層支撐底層立柱的受壓計算長度應

35、取底層支撐至基坑底面的凈高度與立柱直徑或邊長的5倍之和；（2）相鄰兩層水平支撐間的立柱受壓計算長度應取水平支撐的中心間距；5.5.5 錨桿設計利用地層提供給錨桿的錨固力來維護排樁墻支護結構利用地層提供給錨桿的錨固力來維護排樁墻支護結構物的穩(wěn)定，控制住基坑或邊坡巖土體變形的一種支護物的穩(wěn)定，控制住基坑或邊坡巖土體變形的一種支護方法，稱之為方法，稱之為錨桿支護錨桿支護。錨桿是在巖土層中鉆孔，再在孔中安放鋼拉桿，并在拉桿尾部一定長度范圍內(nèi)注漿，形成錨固體，形成抗拔錨桿。 中空注漿錨桿 錨桿施工 1. 錨桿的結構組成錨桿的結構組成由拉桿、錨固體、非錨固段、腰梁、錨桿頭部等組成。由拉桿、錨固體、非錨固段

36、、腰梁、錨桿頭部等組成。 1）拉桿。）拉桿。 作用是將來自錨桿頭部的力傳到錨固體中。作用是將來自錨桿頭部的力傳到錨固體中。 2）錨固體。）錨固體。錨固體是錨桿的有錨固體是錨桿的有效錨固部分，它將將來自拉桿的效錨固部分，它將將來自拉桿的力通過水泥砂漿結石體與巖土體力通過水泥砂漿結石體與巖土體之間的相互作用，以側(cè)阻力或端之間的相互作用，以側(cè)阻力或端阻力（擴大頭受壓面阻力）形式阻力（擴大頭受壓面阻力）形式傳給穩(wěn)固的巖土層中。傳給穩(wěn)固的巖土層中。 3）錨桿頭部。）錨桿頭部。它是工程構筑物它是工程構筑物與拉桿的連接部分，起到將來自與拉桿的連接部分，起到將來自構筑物的力（如側(cè)土壓力）牢固構筑物的力（如側(cè)土

37、壓力）牢固地傳給拉桿的作用；錨桿頭部一地傳給拉桿的作用；錨桿頭部一般由臺座（或稱為錨座）、承壓般由臺座（或稱為錨座）、承壓墊板、緊固器等組成。墊板、緊固器等組成。2錨桿受力分析錨桿受力分析錨固作用安全可靠實現(xiàn)的四個條件是：錨固作用安全可靠實現(xiàn)的四個條件是： 1）拉桿）拉桿抗拉強度抗拉強度足夠，在承受極限荷載時，不產(chǎn)生拉斷足夠，在承受極限荷載時，不產(chǎn)生拉斷或過大屈服變形?；蜻^大屈服變形。 2）錨固體對拉桿筋的）錨固體對拉桿筋的握固力握固力需能承受住錨桿極限拉力的需能承受住錨桿極限拉力的作用。作用。 3）錨固段巖土體的）錨固段巖土體的抗剪強度抗剪強度或所提供給錨固段砂漿結石或所提供給錨固段砂漿結石

38、體的摩阻力足夠。體的摩阻力足夠。 4）錨固的土體在最不利情況下需能保持）錨固的土體在最不利情況下需能保持整體穩(wěn)定性整體穩(wěn)定性。錨桿設計內(nèi)容 （1）調(diào)查研究，掌握設計資料，作出可行性判斷；（2）確定錨桿設計軸向力，錨桿的抗力安全系數(shù)及極限承載力；（3）確定錨桿布置和安設角度；（4）確定錨桿施工工藝并進行錨固體設計（長度、直徑、形狀等），確定錨桿結構和桿件斷面；（5）計算自由段長度和錨固段長度；（6）外錨頭及腰梁設計，確定錨桿鎖定荷載值、張拉荷載值；（7）必要時應進行整體穩(wěn)定性驗算；（8）漿體強度設計并提出施工技術要求；（9）對試驗和監(jiān)測的要求。1.錨桿的可行性錨桿的可行性 錨桿錨固段不宜設置在淤

39、泥、淤泥質(zhì)土、泥炭、泥炭質(zhì)土及松散填土層內(nèi)。2.錨桿的構造要求錨桿的構造要求 成孔直徑、桿體、支架、注漿3.錨桿布置錨桿布置上覆土層的厚度 、水平間距、豎向間距 、傾角 4.錨桿桿件材料及強度驗算錨桿桿件材料及強度驗算普通鋼筋和預應力鋼筋 5.錨桿的極限抗拔承載力驗算錨桿的極限抗拔承載力驗算6.錨桿的長度計算錨桿的長度計算7.錨桿腰梁、冠梁的設計計算錨桿腰梁、冠梁的設計計算ppyAfN 5.錨桿的極限錨桿的極限抗拔承載力抗拔承載力驗算驗算tkkKNR安全等級為一級、二級、三級的支護結構， Kt分別不應小于1.8、1.6、1.4； cosahkbsFN isikklqdR應按抗拔試驗進行驗證 N

40、k錨桿的軸向拉力標準值（kN）；Fh擋土構件計算寬度內(nèi)的彈性支點水平反力（kN）；s錨桿水平間距（m）；ba結構計算寬度（m）；錨桿傾角（） d 錨桿的錨固體直徑（m）；li錨桿的錨固段在第i土層中的長度（m）；錨固段長度（la）為錨桿在理論直線滑動面以外的長度；qsik錨固體與第i土層之間的極限粘結強度標準值（kPa），應根據(jù)工程經(jīng)驗并結合表5-4取值。6.錨桿的長度計算-am5 . 1cos)245sin()245sin()tan(21ddaalmmf自由段長度為 a1a2lfO錨桿桿體的下料長度應為錨桿自由段、錨固段及外露長度之和 7.錨桿腰梁、冠梁的設計計算錨桿腰梁可采用型鋼組合梁或混

41、凝土梁。錨桿腰梁應按連續(xù)梁或簡支梁計算。計算腰梁的內(nèi)力時，腰梁的荷載應取結構分析時得出的支點力設計值。錨桿腰梁應按受彎構件設計。當錨桿錨固在混凝土冠梁上時，冠梁應按受彎構件設計。錨桿的混凝土腰梁、冠梁宜采用斜面與錨桿軸線垂直的梯形截面；腰梁、冠梁的混凝土強度等級不宜低于C25。采用梯形截面時，截面的上邊水平尺寸不宜小于250mm。型鋼組合腰梁可選用雙槽鋼或雙工字鋼，槽鋼之間或工字鋼之間應用綴板焊接為整體構件，焊縫連接應采用貼角焊。雙槽鋼或雙工字鋼之間的凈間距應滿足錨桿桿體平直穿過的要求。采用型鋼組合腰梁時，腰梁應滿足在錨桿集中荷載作用下的局部受壓穩(wěn)定與受扭穩(wěn)定的構造要求。當需要增加局部受壓和受扭穩(wěn)定性時，可在型鋼翼緣端口處配置加勁肋板。 5.5.6 穩(wěn)定性驗算1.抗傾覆、抗滑移穩(wěn)定性驗算抗傾覆、抗滑移穩(wěn)定性驗算樁墻式懸臂支護結構樁墻式懸臂支護結構 aappbEbEKem 抗傾覆驗算 抗滑移驗算 apEE1.2 樁墻式錨撐支護結構 kakiikpkaEaTbEakipkETE1.3 1.2 抗滑移驗算 抗傾覆驗算 2.整體滑動穩(wěn)定性驗算整體滑動穩(wěn)定性驗算懸臂式支護結構的驗算可采用公式（5-16）；錨撐式支護結構無需此驗算。3.抗隆起穩(wěn)定性驗算抗隆起穩(wěn)定性驗算懸臂式支護結構可不進行抗隆起穩(wěn)定性驗算。錨撐式支護結構可采用公式（5-17）。4.基坑滲流穩(wěn)定性驗