深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解

第2章

深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系

2.1

深基坑支護(hù)工程概述

2.2

支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)荷載

2.3懸臂式樁排支護(hù)結(jié)構(gòu)2.4

單層樁錨式支護(hù)結(jié)構(gòu)2.5多層錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)2.6

內(nèi)撐式支護(hù)結(jié)構(gòu)體系2.7

土層錨桿支護(hù)體系2.8土釘支護(hù)設(shè)計(jì)深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁(yè)!2.1

深基坑支護(hù)工程概述基坑開(kāi)挖是基礎(chǔ)和高層地下室施工中的一個(gè)老的問(wèn)題，同時(shí)又是一個(gè)綜合性的工程難題，涉及到土力學(xué)中許多問(wèn)題，涉及到土與支護(hù)結(jié)構(gòu)的共同作用，涉及到周邊環(huán)境的問(wèn)題，還涉及到施工方法、施工技術(shù)、施工作業(yè)的程序、安排等。隨著高層基礎(chǔ)埋置深度加大，支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題越來(lái)越顯得重要。2.1.1基坑含義

深基坑的“深”本難以明確的界定，是一個(gè)“模糊”的概念，相對(duì)于一定的地質(zhì)，水文條件，一定的施工技術(shù)水平，形成一定的施工難度，大家對(duì)于達(dá)到一定施工難度的，地面以下一定尺寸的基坑謂之“深”，反之為“淺”。在目前的水平上，較為工程界大多數(shù)人所接受深基坑概念是指深度5～7m以上的基坑。深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁(yè)!如武漢市出于武漢特有的地質(zhì)情況和管理操作方便，在《武漢地區(qū)深基坑工程技術(shù)指南》WBJ1-7-95中規(guī)定：“當(dāng)基坑開(kāi)挖深度≥6m，或有地下室時(shí)，應(yīng)視為深基坑”。

有地下室沒(méi)有達(dá)到6m也視為深基坑，正是從施工難度增加考慮的。

2.1.2基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)可分為下列兩類：1.承載能力極限狀態(tài)：對(duì)應(yīng)于支護(hù)結(jié)構(gòu)達(dá)到最大承載能力或基坑底失穩(wěn)、管涌導(dǎo)致土體或支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞，內(nèi)支撐壓屈失穩(wěn)，支護(hù)樁墻錨桿抗拔失效等；

2.正常使用極限狀態(tài)：對(duì)應(yīng)于支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形已破壞基坑周邊環(huán)境的平衡狀態(tài)并產(chǎn)生了不良影響，如引起周邊相鄰的建筑物傾斜、開(kāi)裂；道路沉降、開(kāi)裂；周邊的地下管線沉降變形開(kāi)裂等。深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁(yè)!根據(jù)承載能力極限限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的要求，基坑支護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)包括下列內(nèi)容：

（1）支護(hù)體系的方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較和選型；（2）支護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，穩(wěn)定和變形計(jì)算；（3）基坑內(nèi)外土體的穩(wěn)定性驗(yàn)算；（4）基坑降水或止水帷幕設(shè)計(jì)以及圍護(hù)墻的抗?jié)B設(shè)計(jì)；

（5）基坑開(kāi)挖與地下水變化引起的基坑內(nèi)外土體的變形及其對(duì)基礎(chǔ)樁、鄰近建筑物和周邊環(huán)境的影響；（6）基坑開(kāi)挖施工方法的可行性及基坑施工過(guò)程中的監(jiān)測(cè)要求。2.1.3支護(hù)結(jié)構(gòu)安全等級(jí)建設(shè)部《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》中對(duì)基坑側(cè)壁安全等級(jí)規(guī)定見(jiàn)表2-1。深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁(yè)!表2-2

深基坑工程的安全等級(jí)

注：H—坑深

a—主干道、生命線工程及鄰近重要建(構(gòu))筑物基礎(chǔ)邊緣離坑壁的距離，符合上表右項(xiàng)條件之一即可判定。

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1.場(chǎng)地水文地質(zhì)條件，水文地質(zhì)勘察應(yīng)達(dá)到以下要求：（1）查明開(kāi)挖范圍及鄰近場(chǎng)地地下水特征，各含水層(包括上層滯水、潛水、承壓水)及隔水層的層位、埋深和分布條件；

（2）測(cè)量各含水層的水位及其變幅；（3）查明各地層的滲透系數(shù)及水壓、流速、流向、補(bǔ)給來(lái)源和排泄方向；（4）查明施工過(guò)程中水位變化及支護(hù)結(jié)構(gòu)和基坑周邊環(huán)境的影響，提出應(yīng)采取的措施。2.基坑周邊環(huán)境勘察應(yīng)包括以下內(nèi)容：

（1）查明基坑周圍影響范圍內(nèi)的建(構(gòu))筑物的結(jié)構(gòu)類型、層數(shù)、基礎(chǔ)類型與埋深及結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀；深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁(yè)!

4.提出支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所需的基坑工程巖土工程測(cè)試參數(shù)。宜包含下列內(nèi)容：（1）含水量及密度試驗(yàn)，測(cè)試含水量w及重力密度γ；

（2）直接剪切試驗(yàn)，測(cè)試固結(jié)快剪強(qiáng)度峰值指標(biāo)c,φ；

（3）三軸固結(jié)不排水試驗(yàn)，測(cè)試三軸不排水強(qiáng)度峰值指標(biāo)Ccu、φcu；

（4）室內(nèi)或原位試驗(yàn)，測(cè)試滲透系數(shù)k；

（5）測(cè)試水平與垂直

變位計(jì)算所需的參數(shù)。

2.1.5深基坑支護(hù)分類與選型深基坑邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)可根據(jù)周邊環(huán)境條件，基坑開(kāi)挖深度、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件、施工季節(jié)、施工設(shè)備等條件，按表2-3選用。

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支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)荷載

作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載主要有：土壓力、地下水水壓力，坑口地面堆載，相鄰房屋淺基基底傳來(lái)的壓力等。

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1.靜止土壓力E0當(dāng)擋土結(jié)構(gòu)在土壓力作用下，不可能產(chǎn)生側(cè)向位移時(shí)，則作用于結(jié)構(gòu)上的土壓力稱為靜止土壓力。如建筑物地下室的外墻，由于橫墻與樓板的支撐作用，墻體變形很小，可以認(rèn)為是靜止土壓力。對(duì)于有內(nèi)支撐的支護(hù)結(jié)構(gòu)的角撐附近，地下連續(xù)墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)的四角的土壓力也是大于主動(dòng)土壓力而接近靜止土壓力的。從理論上講，土的靜止側(cè)壓力系數(shù)，為土的泊松比。土的靜止側(cè)壓力系數(shù)宜通過(guò)原位試驗(yàn)測(cè)定，無(wú)條件實(shí)測(cè)時(shí)，可按下式估算：正常固結(jié)土：超固結(jié)土：

—土的有效內(nèi)摩擦角。

深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁(yè)!通常用Ea表示。進(jìn)入主動(dòng)土壓力狀態(tài)的位移量一般是比較小的，表2-5列出了位移的參考值。3.被動(dòng)土壓力Ep

擋土結(jié)構(gòu)在外荷作用下(如支承于其上的拱結(jié)構(gòu)的推力等)，將向填土方向移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)。隨著位移的增加，土體阻止其變位的抗力將增加，應(yīng)力水平隨之提高，使作用于結(jié)構(gòu)上的土壓力逐漸增加，當(dāng)位移達(dá)到一定量值時(shí)，則土體中亦將形成一個(gè)滑裂面，應(yīng)力到達(dá)極限平衡，這時(shí)土壓力處于最大值，稱為被動(dòng)土壓力，通常用Ep表示。進(jìn)入被動(dòng)土壓力狀態(tài)的位移量比主動(dòng)狀態(tài)要大得多。表2-5給出了砂土進(jìn)入被動(dòng)狀態(tài)時(shí)位移的參考值。深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁(yè)!對(duì)于基坑支護(hù)上的土壓力，根據(jù)結(jié)構(gòu)與土體情況、變位的狀態(tài)一般是處于其間的某一狀態(tài)。當(dāng)結(jié)構(gòu)允許產(chǎn)生較大的位移時(shí)，可按主動(dòng)土壓力來(lái)考慮。2.2.2土壓力計(jì)算基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)承受的側(cè)向壓力包括土壓力、水壓力、基坑周圍的建筑物及施工荷載引起的側(cè)向壓力。土壓力應(yīng)根據(jù)土體經(jīng)受的側(cè)向變形條件來(lái)確定。包括靜止土壓力、主動(dòng)土壓力、被動(dòng)土壓力。作用于支護(hù)結(jié)構(gòu)的土壓力可采用朗肯理論公式分層計(jì)算。1.靜止土壓力強(qiáng)度，可接下式計(jì)算：(2-1)深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁(yè)!q—地面均布荷載，一般取10~20kPa；ri—第i層土的重度，KN/m3；hi—第i層土的厚度，m；ka、kp—朗肯主動(dòng)與被動(dòng)土壓力系數(shù)；

C、—計(jì)算點(diǎn)土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，kPa（°）。

3.土壓力系數(shù)的調(diào)整當(dāng)支護(hù)結(jié)構(gòu)經(jīng)受的側(cè)向變形條件不符合主動(dòng)，被動(dòng)極限平衡狀態(tài)條件時(shí)，ka、kp可調(diào)整為Kma、Kmp,按下式確定：深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁(yè)!（2）對(duì)于粉土及粘性土：當(dāng)存在地下水時(shí)，可采用水壓力與土壓力合并計(jì)算的原則計(jì)算，水土合并的土壓力按土的飽和重度（γm）及總應(yīng)力固結(jié)不排水抗剪強(qiáng)度指標(biāo)（Ccu、）計(jì)算。2.3懸臂式樁排支護(hù)結(jié)構(gòu)懸臂式樁排支護(hù)結(jié)構(gòu)可由多種樁型組成，本節(jié)只涉及相間或密排插入基坑底面以下一定深度的鋼筋混凝土樁，樁頂設(shè)置鋼筋混凝土鎖口梁，樁體承受水平推力，鎖口梁調(diào)節(jié)各樁受力和水平位移的支護(hù)結(jié)構(gòu)體系。擋土深度視地質(zhì)條件和樁徑而異，一般不宜超過(guò)6m。

懸臂樁支護(hù)結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算主要目的有二個(gè)：

(1)懸臂樁樁身插入基底面以下的最小入土深度Dmin；(2)樁身最大彎矩及所在位置，以計(jì)算樁身的截面和配筋。深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁(yè)!(2-6)式中MEa1,MEa2——分別為基底以上及以下主動(dòng)土壓力之合力對(duì)C點(diǎn)的力矩(kN.m)；EEP——被動(dòng)土壓力對(duì)C點(diǎn)的力矩(kN.m)。樁的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度應(yīng)按下式確定：

D=H+·Dmin

(2-7)式中H——基坑開(kāi)挖深度(m)；

——增大系數(shù)，基坑底以下土質(zhì)較好時(shí)取1.2；反之取1.4。深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁(yè)!2.3.3算例某工程基坑支護(hù)擬采用懸臂樁結(jié)構(gòu)，主要參數(shù)如圖2-3(a)所示。試計(jì)算樁的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度，樁身最大彎矩及所在位置。圖2-3

懸臂式樁排支護(hù)算例圖深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁(yè)!表2-7

被動(dòng)土壓力計(jì)算表

2.力矩平衡計(jì)算

計(jì)算各力對(duì)0點(diǎn)的力矩深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁(yè)!根據(jù)平衡條件可得：4.91Dmin3-11.55Dmin2-143.35Dmin-265.2=0解之，得:Dmin=7.33m

樁的設(shè)計(jì)嵌入深度取:1.2Dmin=8.8m≈9m樁的總長(zhǎng)為:6+9=15m3.求最大彎矩設(shè)剪力零點(diǎn)位于基底以下x處，該點(diǎn)以上主動(dòng)土壓力合力為：(51.66×5.55)／2+51.66x+0.5(γ·x·Ka)x=4.655x2+51.66x+143.35該點(diǎn)以上被動(dòng)土壓力合力為：28.56x+0.5(γ·x·Kp)x=19.38x2+28.56x

令兩者相等，得：14.725x2-23.1x-143.35=0

解得

x=4.0m

深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁(yè)!2.鋼筋混凝土鎖口梁厚度一般可為400～500mm，平面上外包樁體并突出50～100mm，沿基坑周邊形成封閉結(jié)構(gòu)。鎖口梁按水平面內(nèi)作用有正負(fù)彎矩的受彎構(gòu)件配筋，每側(cè)不宜少于3φ16，梁截面的總配筋率不小于0.4%，角撐可按構(gòu)造設(shè)計(jì)為鋼構(gòu)件或鋼筋混凝土構(gòu)件。

3.支護(hù)的鋼筋混凝土樁采用疏排布置時(shí)，在各樁中間的空隙部位或樁背后適當(dāng)布置止水樁，防止?jié)B水和土體從樁間流失。也可在基坑開(kāi)挖過(guò)程中逐步砌筑磚拱防滲。無(wú)論采用何種方式，其強(qiáng)度和構(gòu)造應(yīng)保證能可靠地將土水壓力傳遞給樁身。

深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁(yè)!2.4.2荷載作用于樁錨支護(hù)體系的主、被動(dòng)壓力，可按太沙基佩克包絡(luò)圖分布或朗肯公式中偏于安全的使用。2.4.3計(jì)算模型單層錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)又分為二種假定：①入土部分為自由端、上部鉸結(jié)，適用于土質(zhì)較好時(shí)，又稱單錨淺埋板樁；

②上部鉸結(jié)，下端入土部分為彈性嵌固，稱單錨深埋板樁，適用于土質(zhì)較差時(shí)。

因上部錨固，板樁可繞錨固點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，下部入土深度太淺時(shí)，被動(dòng)土壓力不足以抵抗主動(dòng)土壓力作用，達(dá)到一定深度時(shí)，繞上錨固點(diǎn)的力矩平衡時(shí)，可穩(wěn)定(但從安全計(jì)被動(dòng)土壓力系數(shù)取)，此時(shí)的情況相當(dāng)于上述種情況。若板樁在不太好的土層中，淺埋易受其它因素干擾失穩(wěn)，下端應(yīng)按照彈性嵌固假定計(jì)算，此時(shí)板樁入土深度要加大，相當(dāng)于第二種情況。深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁(yè)!圖2-4

單錨淺埋支護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算圖

深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁(yè)!D2=

(2-11)Dmin=D1+D2式中D1——K點(diǎn)距基坑底的深度(m)；eaH——坑底深度處的主動(dòng)土壓力強(qiáng)度(kPa)；γ——所考慮深度范圍土的重度(kN／m3)；B——邊坡單位長(zhǎng)度，取1m；D2——KN段長(zhǎng)度(m)；ka,kp——所考慮深度范圍土的主、被動(dòng)土壓力系數(shù)；E1,E2——AK之間坑底上、下凈土壓力合力(kN)；ME1,ME2——AK之間坑底上、下凈土壓力合力對(duì)A點(diǎn)的力矩(kN.m)；H，H0——基坑開(kāi)挖深度及錨桿設(shè)置深度(m)其余符號(hào)意義同前。深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁(yè)!解：1.計(jì)算模型如圖2-6所示。沿樁排方向取1m長(zhǎng)度計(jì)算土壓力計(jì)算見(jiàn)表2-9,表2-102.求反彎點(diǎn)位置反彎點(diǎn)位置可以樁前后土壓力為零點(diǎn)近似確定：

35.489+5.403D1=57.288D1

解出：D1=0.68m表2-10

被動(dòng)土壓力計(jì)算表

深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁(yè)!3.求Dmin

在圖2-6中

E1=(3.07+35.489)×6/2=115.677KN

E2=35.489×0.68=12.066KN

對(duì)B點(diǎn)取矩

ME1=3.07×6×(-1.5)+×(35.489-3.07)×6×(×6-1.5)=270.77KNME2=12.066×(6-1.5+×0.68)=57.03KN于是

深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁(yè)!×(3.07+35.489+5.403x)(6+x)；

被動(dòng)土壓力為：×57.288x2；錨桿水平拉力為：T=64.46KN令樁排左右兩邊水平力相等并化簡(jiǎn)得方程：

25.944x2-35.489x-51.217=0

解之可得，x=2.2m

對(duì)該截面取矩即可得最大彎矩Mmax

由前面的表格，可求得在x=2.2m處，

主動(dòng)土壓力為：

35.489+5.403×2.2=47.38Kpa

被動(dòng)土壓力為：

57.288×2.2=126Kpa

對(duì)V點(diǎn)取矩(圖2-7)有：Mmax=×3.07×(6+2.2)2+×(6+2.2)2××(47.38-3.07)-×126×2.22×-64.46×(6+2.2-1.5)=66.258(KN·m)深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁(yè)!2.5多層錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)2.5.1計(jì)算假設(shè)當(dāng)基坑深度較大時(shí)，單層錨桿尚不能完全保證樁墻的穩(wěn)定，需要設(shè)置多層錨桿。多層錨桿的設(shè)置是隨著開(kāi)挖不同工況逐層向下開(kāi)挖而分次設(shè)置的，見(jiàn)圖2-8。

根據(jù)實(shí)測(cè)資料這樣設(shè)置的多層錨桿有如下一些現(xiàn)象：1.下道錨桿設(shè)置之后，上道錨桿的軸向力只有微小的變化，錨桿所在點(diǎn)可以看作是不動(dòng)點(diǎn)；2.下道錨桿支點(diǎn)以上的墻體變位，大部分是在下道橫撐設(shè)置前產(chǎn)生的。

深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁(yè)!2.5.2計(jì)算模型如圖2-9所示，對(duì)于第i層錨桿計(jì)算如下：對(duì)Ⅰ點(diǎn)取矩，令ΣMI=0，則有：MEa2i±MEa1i+=0

(2-12)

Ti=Ea1i+Ea2i-Epi-

(2-13)式中及圖中：Hi——設(shè)置第i+1層錨桿時(shí)的開(kāi)挖深度(m)Di——所計(jì)算階段滿足力矩平衡的計(jì)算入土深度(m)Ea1i,Ea2i——分別為Hi深度下的開(kāi)挖底面上下主動(dòng)土壓力合力(KN)Epi——Di深度范圍內(nèi)的被動(dòng)土壓力合力(KN)深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁(yè)!MEa1i,MEa2i,MEpi——各項(xiàng)土壓力對(duì)Ⅰ點(diǎn)的力矩(KN.m)——第Ⅰ至第i-1層錨固力對(duì)Ⅰ點(diǎn)的力矩(KN.m)在上式(2-12)中，含有Di，解出后從(2-13)式中可算出第i層錨固力Ti(KN)。對(duì)最下一層錨標(biāo)計(jì)算得出的Di值可作為樁的最小入土深度Dmin。支護(hù)樁的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度D按下式確定：D=H+Kd·Dmin

(土質(zhì)好時(shí)Kd=1.2,反之Kd=1.4)

按此設(shè)計(jì)的入土深度，尚應(yīng)滿足整體穩(wěn)定性驗(yàn)算要求。深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁(yè)!1.計(jì)算主動(dòng)土壓力對(duì)多層錨桿要分工況計(jì)算，不同工況被動(dòng)區(qū)深度不同，故只能先算出主動(dòng)側(cè)的土壓力，被動(dòng)區(qū)的土壓力則分工況計(jì)算。2.工況1之計(jì)算工況1：層錨桿已設(shè)，錨固力待求，開(kāi)挖至7.0m，第二層錨桿尚未設(shè)置。如圖2-11所示。

力矩平衡計(jì)算：以T1作用點(diǎn)為力矩中心，設(shè)力矩逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)樨?fù)，被動(dòng)土壓力除以1.5折減。

根據(jù)力矩平衡條件可得

5.54Dx3+48.24Dx2-16.2Dx-524.43=0

解之，得

Dx=2.97m。將

Dx之值代入各塊合力算式，利用水平向力的平衡條件，可得：

T1=575.25-413.8=161.45kN深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁(yè)!深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁(yè)!表2-13工況1計(jì)算表

深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第31頁(yè)!

3.工況2之計(jì)算工況2：兩層錨桿均已設(shè)，開(kāi)挖至10.0m，層錨桿力已確定為161kN，如圖2-12所示。

被動(dòng)土壓力計(jì)算：見(jiàn)下表

力矩平衡計(jì)算：以T2作用點(diǎn)為力矩中心，設(shè)力矩逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)樨?fù)，被動(dòng)土壓力除以1.5折減。注意除土壓力之外，尚應(yīng)包括上層錨桿力的力矩。根據(jù)力矩平衡條件可得

9.75Dx3+123.1Dx2+216Dx-1411.35=0

解之，得

Dx=2.45m。Dmin=3.5+2.45=5.95(m)

將

Dx之值代入各塊合力算式，利用水平向力的平衡條件，可得：

T2=990-161-634=195kN（具體計(jì)算表格在下圖）深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第32頁(yè)!圖2-12工況2計(jì)算圖

深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第33頁(yè)!4.求工況2的最大彎矩最大彎矩所在截面為剪力為零處。一般在最下一層錨桿以下。

根據(jù)土壓力分布圖可算得9.0m深度處的剪力為35.7kN，13.5m深度處的剪力為-157.62kN，剪力零點(diǎn)在此之間。利用第④層土的土壓力隨深度變化關(guān)系，可列出方程，求出剪力零點(diǎn)的準(zhǔn)確位置在9.48m處。計(jì)算9.48m深度截面以上所有土壓力、錨固力對(duì)該截面的力矩，得到Mmax=645.5kN·m。5.支護(hù)樁設(shè)計(jì)長(zhǎng)度D=H+Kd.Dmin=10+1.2×5.95=17.14(m)

深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第34頁(yè)!2.6

內(nèi)撐式支護(hù)結(jié)構(gòu)體系當(dāng)采用懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)，其穩(wěn)定性、位移值不能滿足要求時(shí)，可采用內(nèi)撐式支護(hù)結(jié)構(gòu)。內(nèi)撐式支護(hù)結(jié)構(gòu)體系由兩部分組成，一是圍護(hù)壁結(jié)構(gòu)，二是基坑內(nèi)的支撐系統(tǒng)。圍護(hù)壁可以是鋼板樁，鋼筋混凝土地下連續(xù)墻，鋼筋混凝土樁排等。支撐系統(tǒng)按材料分可分為鋼管支撐、型鋼支撐、鋼筋混凝土支撐，鋼和鋼筋混凝土的組合支撐等。按其受力形式可分為單跨壓桿式支撐、多跨壓桿式支撐、水平框架式支撐、水平桁架式支撐、斜支撐、角支撐等。2.6.1內(nèi)撐式支護(hù)結(jié)構(gòu)形式深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第35頁(yè)!圖2-13

內(nèi)支撐布置的基本形式圖1.斜支撐

2.角撐

3.鎖口梁

4.圍檁

5.橫向水平支撐6.縱向水平支撐

7.支撐立柱

8.立柱基礎(chǔ)深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第36頁(yè)!

鋼結(jié)構(gòu)支撐的平面布置宜優(yōu)先采用相互正交，均勻布置的平面對(duì)撐體系或?qū)ΨQ桁架體系。對(duì)于長(zhǎng)條形的基坑可采用單向布置的對(duì)撐體系，在基坑四角設(shè)置水平角撐(如圖2-14c)。支撐體系是為施工而構(gòu)筑的臨時(shí)結(jié)構(gòu)，對(duì)它的要求就是既方便施工，又安全可靠，如果沿用縱橫交叉的井格梁系作水平封閉框架，則施工空間受到分隔，不利于基坑挖土和地下結(jié)構(gòu)施工。以方便施工為目標(biāo)的結(jié)構(gòu)幾何布置優(yōu)化就是要使支撐結(jié)構(gòu)給施工創(chuàng)造盡量大的工作空間，封閉框架的幾何布置要根據(jù)基坑形狀的不同，盡可能采用一些受力性能良好的桿件形式，如圓環(huán)形桿件、弓形桁架桿件、折線形桿件等，在框架平面中心區(qū)域形成寬敞的施工空間，如基坑是接近正方形的矩形，可以采用圓環(huán)結(jié)構(gòu)，是長(zhǎng)方形的我們則可以選兩個(gè)半圓加一些集束形支撐，如是不規(guī)則多邊形，可以在其內(nèi)做一個(gè)內(nèi)切圓，也可以在其周邊做深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第37頁(yè)!在豎向平面內(nèi)，內(nèi)支撐設(shè)置的層數(shù)，間距應(yīng)經(jīng)計(jì)算確定。布置支撐結(jié)構(gòu)應(yīng)避開(kāi)建筑物柱位和地下結(jié)構(gòu)的其它重要部位，還應(yīng)考慮方便后續(xù)施工和拆除。與內(nèi)支撐配套的支護(hù)體系必須具有相應(yīng)的強(qiáng)度和剛度。支柱應(yīng)有一定的埋置深度和抗壓、抗拔承載能力。

2.6.2內(nèi)撐式支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算就內(nèi)撐式支護(hù)結(jié)構(gòu)體系而言，圍護(hù)樁墻擋土結(jié)構(gòu)和內(nèi)支撐體系共同組成了一空間結(jié)構(gòu)體系，共同承受土體荷載作用，理應(yīng)按照空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算。但實(shí)際上，施工過(guò)程中墻體結(jié)構(gòu)、支撐結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形與墻體的剛度、支撐的剛度和效果、土體的狀態(tài)、施工開(kāi)挖的方式、開(kāi)挖的速度、圍護(hù)墻體暴露的時(shí)間等因素都有關(guān)，在計(jì)算中這些因素難以全部加以考慮，按空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算的實(shí)施方法還有待于進(jìn)一步研究。深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第38頁(yè)!重和施工荷載的作用，是一種壓彎桿件，是力學(xué)上的非線性問(wèn)題，施工實(shí)踐中常簡(jiǎn)化為線性問(wèn)題來(lái)計(jì)算。在基坑平面尺寸較大時(shí)，在各受壓支撐桿件增設(shè)三向束節(jié)點(diǎn)構(gòu)造，以減短壓彎支撐桿件的計(jì)算長(zhǎng)度，或?qū)⒅螚U設(shè)計(jì)成支撐桁架，以加強(qiáng)支撐桿件的剛度和穩(wěn)定性，當(dāng)設(shè)計(jì)成桁架時(shí)，腹桿應(yīng)該按其受力情況合理的選擇斷面的尺寸。支撐桿和支撐桁架還需要設(shè)置立柱來(lái)支撐。立柱通常采用鋼管砼柱、H型鋼和鋼格構(gòu)柱。立柱下面還要有立柱樁支承，立柱樁可以借用工程柱，也可以單獨(dú)設(shè)計(jì)支承樁。下面介紹在工程實(shí)用中對(duì)支撐結(jié)構(gòu)的一些常用計(jì)算方法和原則。1.平面形狀復(fù)雜的支撐體系、格構(gòu)式、桁架式、環(huán)梁式支撐的內(nèi)力宜按有限元方法計(jì)算。深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第39頁(yè)!(1)垂直面上的斜撐一般采用鋼支撐，垂直面(繞X-X軸)內(nèi)為偏心受壓構(gòu)件，其內(nèi)力為：

N=RAT/cosα+g·(L/2)·sinα

M=(1/8)·g·(L·cosα)2

(2)水平角撐可用鋼支撐、亦可用鋼筋混凝土支撐。垂直面(繞X-X)為偏心受壓構(gòu)件，其內(nèi)力為：N=RAT/sinα(或N=RBT/cosα)M=(1/8)·gL2

(3)斜撐和水平角撐應(yīng)按中心受壓驗(yàn)算平面內(nèi)、外的穩(wěn)定性。(4)應(yīng)驗(yàn)算斜撐、水平角撐的支撐面及斜撐下支點(diǎn)的抗滑移強(qiáng)度、承壓強(qiáng)度。

深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第40頁(yè)!圖2-16

角撐計(jì)算圖RA=RB=RAT/sinα=RBT/cosα

RAV=RAT/tgα

RBV=RBT·tgα

深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第41頁(yè)!5.支撐中間的立柱按中心受壓柱計(jì)算

(1)立柱軸力Nz=Nz1±

Nz2

(2-16)

式中

Nz1——水平支撐及柱自重產(chǎn)生的軸力(kN)；

Nz2——附加軸力(kN)；

Ni——第i層支撐交匯于本立柱的所有受力桿件的軸力(kN)，負(fù)值為上拔力；

n——支撐層數(shù)。

(2)當(dāng)支撐與立柱的連接強(qiáng)度大于0.1Ni時(shí)，以支撐的豎向間距為柱計(jì)算長(zhǎng)度，否則應(yīng)以柱的全高為計(jì)算長(zhǎng)度。深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第42頁(yè)!圖2-17

錨桿支護(hù)體系組成示意圖深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第43頁(yè)!2.錨桿的軸向抗拔力設(shè)計(jì)值尚應(yīng)滿足下式：(2-18)式中：

Ra——單根錨桿軸向抗拔力設(shè)計(jì)值(KN)；

Li——錨桿的有效錨固段在第i層土內(nèi)的長(zhǎng)度(m)；

D——錨固體的直徑(m)；

fi——第i層土與錨固體的極限粘結(jié)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值(kpa)；

n——有效錨固段穿越土的層數(shù)；

rs——錨桿抗拔力分項(xiàng)系數(shù)，可取1.3。

極限抗拔摩阻力fi可按表2-16參考取值。深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第44頁(yè)!3.錨桿的傾角及布置

為有效的抵抗擋土構(gòu)筑物的土壓力，傾角α宜?。坏珡腻^桿灌漿要求傾角不應(yīng)小于13°左右；此外為使有效錨固段能進(jìn)入較好土層，需選擇適當(dāng)?shù)膬A角，綜合這幾方面的要求一般錨桿的傾角在15°～35°左右，且不應(yīng)大于45°。

錨桿的上、下排垂直間距不宜小于2.0m，水平間距不宜小于1.5m，否則要考慮錨桿的相互影響，單根錨桿的承載力要降低。

錨桿錨固段的上覆土層厚度不宜小于4m。

4.錨桿的材料與直徑錨桿材料可以選用鋼筋，鋼絞線，精軋螺紋鋼筋等，當(dāng)錨桿極限承載力小于500KN時(shí)，一般可采用Ⅱ級(jí)或Ⅲ級(jí)鋼筋。錨桿的直徑可按下式確定：深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第45頁(yè)!為提高錨固力，在相同的土層中，一是增長(zhǎng)錨桿有效錨固段的長(zhǎng)度，二是增大錨固體的直徑，增大摩阻接觸面積。二者相比較，一般首選前者，較為簡(jiǎn)單，但不要超出常規(guī)機(jī)械打孔的長(zhǎng)度。選擇增加錨固體直徑，需要適當(dāng)擴(kuò)大錨固段的孔徑或增大灌漿壓力難度大些。2.7.3錨桿試驗(yàn)1.極限抗拔力試驗(yàn)為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)的錨固長(zhǎng)度是否足夠安全，需測(cè)定錨固體與地基之間的極限抗拔力，求出引起錨桿周圍地基破壞，周邊摩擦力消失或使錨桿拉出所需施加的荷載，用以檢驗(yàn)所采用的土質(zhì)參數(shù)是否合理。試驗(yàn)應(yīng)于施工前的工地(相同地質(zhì)條件)進(jìn)行。

深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第46頁(yè)!2.張拉試驗(yàn)

張拉試驗(yàn)也稱性能試驗(yàn)。試驗(yàn)方法與抗拔試驗(yàn)相同，但張拉試驗(yàn)只做到1.0～1.2倍設(shè)計(jì)荷載。這樣做是為了取得錨桿變位性狀的數(shù)據(jù)，進(jìn)一步核定錨桿是否已達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)定的承載能力。3.驗(yàn)收試驗(yàn)驗(yàn)收試驗(yàn)是以張拉試驗(yàn)所獲得的變位特性為依據(jù)，取錨桿總數(shù)的5%進(jìn)行張拉試驗(yàn)，并與張拉試驗(yàn)資料比較，確認(rèn)設(shè)計(jì)荷載的安全性，這種試驗(yàn)也稱確認(rèn)試驗(yàn)，一般以0.8～1.0倍設(shè)計(jì)荷載為張拉力一次加荷，如果在所定的荷載時(shí)間內(nèi)變位不見(jiàn)增加，而且塑性變化與張拉試驗(yàn)時(shí)大體相同或更小即認(rèn)為合格。深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第47頁(yè)!2.施工順序一般情況下土層錨桿應(yīng)按以下順序施工：

錨桿的加工與組裝，鉆孔→錨桿的插入→灌漿→養(yǎng)護(hù)→錨桿確認(rèn)試驗(yàn)→張拉固定。(1)鉆孔

①鉆孔機(jī)械與方法的選擇

為了保證土層錨桿質(zhì)量和降低成本，必須正確選擇鉆孔和鉆孔工藝。1）鉆孔機(jī)械

土層錨桿鉆孔機(jī)械按工作原理分為旋轉(zhuǎn)式鉆孔機(jī)、沖擊式鉆孔機(jī)和旋轉(zhuǎn)沖擊式鉆孔機(jī)三類，其選用應(yīng)根據(jù)土質(zhì)條件，鉆孔深度和地下水情況而定。

2）鉆孔方法

鉆孔方法有：螺旋鉆孔干作業(yè)法、回旋式旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)成孔法、潛水鉆機(jī)成孔法、旋轉(zhuǎn)沖擊機(jī)成孔法。深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第48頁(yè)!(2)擴(kuò)孔

在需要增大錨固段錨固力時(shí)，可采用錨固段擴(kuò)孔措施。一般有以下四種方法：

①機(jī)械擴(kuò)孔

利用專門(mén)的機(jī)械擴(kuò)孔裝置，在錨固段形成幾倍于鉆孔直徑的擴(kuò)大頭。

②爆炸擴(kuò)孔

將計(jì)算好的炸藥置于鉆孔內(nèi)引爆而將土體向四周擠壓形成球形擴(kuò)大頭。

③水力擴(kuò)孔

鉆孔鉆到錨固段時(shí)換上水力擴(kuò)孔鉆頭，利用射水壓力擴(kuò)展孔徑。

④壓漿擴(kuò)孔

在第二次灌漿時(shí)增大灌漿壓力并保持一段時(shí)間，使?jié){液向四周土體滲透并擠壓土體從而擴(kuò)大孔徑。深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第49頁(yè)!(4)壓力灌漿

①灌漿材料及配合比

灌漿材料應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定。灌注的漿液為水泥砂漿(細(xì)砂)或水泥漿。水泥漿水灰比常用0.4～0.5；水泥砂漿常用灰砂比1：1～1：2，水灰比為0.3～0.45；灌漿體的設(shè)計(jì)強(qiáng)度不應(yīng)低于20MPa。砂漿需經(jīng)過(guò)濾網(wǎng)倒入壓漿泵。

②灌漿方法

灌漿是土層錨桿施工的關(guān)鍵，一般分一次灌漿和兩次灌漿兩種。

1）一次灌漿

采用一根灌漿管(鋼管或膠皮管)作導(dǎo)管，管端距孔底應(yīng)預(yù)留0.2～0.5m的空隙。開(kāi)動(dòng)壓漿泵將漿液注入鉆孔底部，自孔底向外灌注，等漿液流出孔口時(shí)，用水泥袋紙等搗塞入孔口，并用濕粘土封堵孔口，嚴(yán)密搗實(shí)，再進(jìn)入補(bǔ)灌，穩(wěn)壓數(shù)分鐘灌漿方告結(jié)束。

深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第50頁(yè)!(5)張拉和錨固錨桿灌漿養(yǎng)護(hù)7～8天后，錨固體強(qiáng)度達(dá)到70～80%設(shè)計(jì)強(qiáng)度，在承載力確認(rèn)以后，在支護(hù)結(jié)構(gòu)上安裝圍囹，用油壓千斤頂張拉固定。張拉力按設(shè)計(jì)規(guī)定取值。張拉錨固的方法有：

①如為鋼筋錨桿在其端部焊一螺絲端桿，用螺母錨固；

②如為鋼絲束錨桿用千斤頂張拉，用鐓頭錨具錨固；③如為鋼絞線錨桿利用QM、XM系列錨具和其配套的千斤頂進(jìn)行張拉錨固。

深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第51頁(yè)!圖2-18

北京某賓館地下工程墻體構(gòu)造剖面圖

深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第52頁(yè)!表2-17

各層土錨技術(shù)參數(shù)表

注：Φ12.7mm鋼索，單索破壞力為18.7kN.

深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第53頁(yè)!所謂“土釘”（SoilNails,源自法文ClouagedeSol），就是置入于現(xiàn)場(chǎng)原位土體中以較密間距排列的細(xì)長(zhǎng)桿件，如鋼筋或鋼管等，通常還外裹水泥砂漿或水泥凈漿漿體，土釘?shù)奶攸c(diǎn)是沿通長(zhǎng)與周圍土體接觸，以群體起作用，與周圍土體形成一個(gè)組合體。在土體發(fā)生微小變形的條件下，通過(guò)與土體接觸界面上的粘結(jié)力或磨擦力，使土釘被動(dòng)受拉變形，并主要通過(guò)受拉工作給土體以約束加固或使其穩(wěn)定。土釘支護(hù)不僅可以用于臨時(shí)筑物，而且也可以用于永久性構(gòu)筑物。當(dāng)用于永久性構(gòu)筑物時(shí)，宜增加噴射混凝土層厚度或敷設(shè)預(yù)制板，并有必要考慮外表的美觀。目前土釘墻的應(yīng)用領(lǐng)域主要有：（1）基坑或豎井的支擋；（2）斜坡面的擋土墻；（3）斜坡面的穩(wěn)定；

（4）與錨桿相結(jié)合的斜坡面防護(hù)；（5）永久性坡面（路軌）的支擋。

深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第54頁(yè)!土釘墻適用于地下水位以上或經(jīng)人工降水后的人工填土、粘性土和弱膠砂土的基坑支護(hù)或邊坡加固。土釘墻宜用于深度不大于15m的基坑支護(hù)或邊坡維護(hù)，當(dāng)土釘墻與有限放坡、預(yù)應(yīng)力錨桿聯(lián)合使用時(shí)，深度可增加。土釘墻不宜用于含水豐富的粉細(xì)砂層、砂礫卵石層和淤泥質(zhì)土，不能用于沒(méi)有自穩(wěn)能力的淤泥和飽和軟弱土層。2.8.2土釘墻整體穩(wěn)定性分析土釘墻的整體穩(wěn)定分析分為內(nèi)部整體穩(wěn)定分析和外部整體穩(wěn)定分析。前者發(fā)生失穩(wěn)的破裂面穿過(guò)土釘墻支護(hù)體的內(nèi)部，后者發(fā)生失穩(wěn)的破壞面則是在土釘加固體的外部。深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第55頁(yè)!取單位長(zhǎng)度支護(hù)進(jìn)行計(jì)算，按下式算出內(nèi)部整體穩(wěn)定性安全系數(shù)為：

(2-20)式中，Wi、Qi——作用于土條i的自重和地面、地下荷載；——土條i圓弧破壞面切線與水平面的夾角；Δi——土條i的寬度；——土條i圓弧破壞面所處第j層土的內(nèi)磨擦角；Cj——土條i圓弧破壞面所處第j層土的粘聚力；Rk——破壞面上第k排土釘?shù)淖畲罂沽?——第k排土釘軸線與該處破壞面切線之間的夾角；Shk——第k排土釘?shù)乃介g距。深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第56頁(yè)!2．外部整體穩(wěn)定分析

土釘支護(hù)的外部整體穩(wěn)定性分析與重力式擋土墻的穩(wěn)定分析相同（圖2-21），可將由土釘加固的整個(gè)土體視作重力式擋土墻，分別驗(yàn)算：圖2-21支護(hù)外部穩(wěn)定性分析

（1）整個(gè)支護(hù)沿底面水平滑動(dòng)；（2）整個(gè)支護(hù)繞基坑底角傾覆，并驗(yàn)算此時(shí)支護(hù)底面的地基承載力；

深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第57頁(yè)!2.8.3土釘設(shè)計(jì)計(jì)算在土體自重和地表均勻荷載作用下，每一土釘中所受的最大拉力或設(shè)計(jì)內(nèi)力N，可按圖2-23所示的側(cè)壓力分布圖形用下式求出：(2-21)式中

θ——土釘?shù)膬A角；

p——土釘長(zhǎng)度中點(diǎn)所處深度位置上的側(cè)壓力； ——土釘豎向各排間距； ——土釘水平間距；

p1

——

土釘長(zhǎng)度中點(diǎn)所處深度位置上由支護(hù)土體自重引起的側(cè)壓力，據(jù)圖2-23壓力分布圖求出；

pq——地表均布荷載引起的側(cè)壓力。

深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第58頁(yè)!對(duì)于的一般粘性土：粘性土pm的取值應(yīng)不小于0.2γH。圖中地表均布荷載引起的側(cè)壓力取為以上各式中的γ為土的重度，H為基坑深度，ka用下式計(jì)算：

對(duì)性質(zhì)相差不遠(yuǎn)的分層土體，上式中的、c及γ值可取各層土的參數(shù)j、cj及γj按其厚度hj加權(quán)的平均值求出。深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第59頁(yè)!各層土釘?shù)拈L(zhǎng)度尚宜滿足下列條件：

(2-23)式中

l1——土釘軸線與圖2-24所示傾角等于（45

°+/2）斜線的交點(diǎn)至土釘外端點(diǎn)的距離；對(duì)于分層土體，值根據(jù)各層土的tanj值按其層厚加權(quán)的平均值算出；

d0——土釘孔徑；

τ——土釘與土體之間的界面粘結(jié)強(qiáng)度。

圖2-24土釘長(zhǎng)度的確定深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第60頁(yè)!對(duì)于靠近支護(hù)底部的土釘，尚應(yīng)考慮破壞面外側(cè)土體和噴混凝土面層脫離土釘滑出的可能，其最大抗力尚應(yīng)滿足下列條件：(2-26)式中R1為土釘端部與面層連接處的極限抗拔力，一般由試驗(yàn)求得。

2.8.4噴混凝土面層設(shè)計(jì)在土體自重及地表均布荷載q作用下，噴混凝土面層所受的側(cè)向土壓力p0可按下式估算：(2-27)深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第61頁(yè)!2.8.5土釘支護(hù)設(shè)計(jì)1．土釘支護(hù)的設(shè)計(jì)應(yīng)包括下列內(nèi)容：

（1）根據(jù)工程類比和工程經(jīng)驗(yàn)，初選支護(hù)各部件的尺寸和材料參數(shù)；（2）進(jìn)行計(jì)算分析，主要有

①支護(hù)的內(nèi)部整體穩(wěn)定性分析與外部整體穩(wěn)定性分析；②土釘?shù)脑O(shè)計(jì)計(jì)算；③

噴混凝土面層的設(shè)計(jì)計(jì)算，以及土釘與面層的連接計(jì)算。通過(guò)上述計(jì)算對(duì)各部件的初選參數(shù)作出修改和調(diào)整，給出施工圖；對(duì)重要的工程，宜采用有限元法對(duì)支護(hù)的內(nèi)力與變形進(jìn)行分析；（3）根據(jù)施工過(guò)程中獲得的量測(cè)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，進(jìn)行反饋設(shè)計(jì)。深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第62頁(yè)!（5）噴混凝土面層的厚度在50~150mm之間，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不低于C20,3天不低于10MPa。噴混凝土面層內(nèi)應(yīng)設(shè)置鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)的鋼筋直徑6~8mm，網(wǎng)格尺寸150~300mm。當(dāng)面層厚度大于120mm時(shí)，宜設(shè)置二層鋼筋網(wǎng)。

土釘鉆孔的向下傾角宜在0~20°的范圍內(nèi)，當(dāng)利用重力向孔中注漿時(shí)，傾角不宜小于15°，當(dāng)用壓力注漿且有可靠排氣措施時(shí)傾角宜接近水平。當(dāng)上層土軟弱時(shí)，可適當(dāng)加大下傾角，使土釘插入強(qiáng)度較高的下層土中。當(dāng)遇有局部障礙物時(shí)，允許調(diào)整鉆孔位置和方向。3．土釘鋼筋與噴混凝土面層的連接可在土釘端部?jī)蓚?cè)沿土釘長(zhǎng)度方向焊上短段鋼筋，并與面層內(nèi)連接相鄰?fù)玲敹瞬康耐ㄩL(zhǎng)加強(qiáng)筋互相焊接。對(duì)于重要的工程或支護(hù)面層受有較大側(cè)壓時(shí)，宜將土釘做成深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第63頁(yè)!圖2-25超前設(shè)置微型樁的土釘支護(hù)2．8．6土釘支護(hù)施工土釘支護(hù)每步施工的一般流程如下：

1．開(kāi)挖工作面，修整邊坡；

深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第64頁(yè)!在支護(hù)面層背部應(yīng)插入長(zhǎng)度為400~600mm、直徑不小于40mm的水平排水管，其外端伸出支護(hù)面層，間距可為1.5~2m，以便將噴混凝土面層后的積水排出（圖2-26）。2-26面層背部排水深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第65頁(yè)!表2-1

建筑基坑側(cè)壁安全等級(jí)及重要性系數(shù)注：有特殊要求的建筑基坑側(cè)壁安全等級(jí)可根據(jù)具體情況另行確定。

《武漢地區(qū)深基坑工程技術(shù)指南》WBJ1-7-95對(duì)基坑安全等級(jí)規(guī)定更為

詳盡一些，見(jiàn)表2-2。深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第66頁(yè)!

對(duì)于安全等級(jí)為一級(jí)、二級(jí)的建筑基坑側(cè)壁，尚應(yīng)進(jìn)行基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移計(jì)算。

如武漢地區(qū)深基坑技術(shù)指南中，對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的最大水平位移δ要求如下：

對(duì)于安全等級(jí)一級(jí)的支護(hù)，應(yīng)滿足δ≤40mm，

對(duì)于安全等級(jí)二級(jí)的支護(hù)，應(yīng)滿足δ≤100mm，

對(duì)于安全等級(jí)三級(jí)的支護(hù)，應(yīng)滿足δ≤200mm。2.1.4支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)勘察工作的要求應(yīng)根據(jù)基坑的開(kāi)挖深度及場(chǎng)地巖土工程條件合理地確定勘察范圍、勘探點(diǎn)的位置及數(shù)量，地層變化較大時(shí)，應(yīng)增加勘探點(diǎn)，查明分布規(guī)律，為支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供可靠的資料。主要要求如下：深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第67頁(yè)!（2）查明基坑周邊的各類地下設(shè)施(包括上、下水管線、電纜、煤氣、管道、熱力管道、地下箱分布和性狀；

（3）查明場(chǎng)地周圍和鄰近地區(qū)地表和地下水體的分布，水位標(biāo)高，距基坑距離及補(bǔ)給、排泄關(guān)系，對(duì)基坑開(kāi)挖的影響程度；

（4）查明基坑四周道路、車流量及載重情況。

3.在取得勘察資料的基礎(chǔ)上，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，針對(duì)基坑特點(diǎn)，應(yīng)提出解決下列問(wèn)題的建議：

（1）分析場(chǎng)地的地層結(jié)構(gòu)和巖土的物理力學(xué)性質(zhì)，提出對(duì)計(jì)算參數(shù)取值及支護(hù)方式的建議；

（2）提出地下水的控制方法及計(jì)算參數(shù)的建議；

（3）提出施工中應(yīng)進(jìn)行的具體現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目建議；

（4）提出基坑開(kāi)挖過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題及其防治措施的建議。深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第68頁(yè)!表2-3

深基坑邊坡支護(hù)分類及適用條件

深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第69頁(yè)!深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第70頁(yè)!2.2.1土壓力的極限狀態(tài)土壓力的大小是土與擋土結(jié)構(gòu)之間相互作用的結(jié)果，它與結(jié)構(gòu)的變位有著密切的關(guān)系。根據(jù)擋土結(jié)構(gòu)變位方向與大小將存在有三種不同極限狀態(tài)的土壓力，如圖2-1所示。

圖2-1

三種不同極限狀態(tài)的土壓力深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第71頁(yè)!土的靜止側(cè)壓力系數(shù)取植還可參考表2-4取值。

表2-4

靜止土壓力系數(shù)Ko參考值

2.主動(dòng)土壓力Ea擋土結(jié)構(gòu)在土壓力的作用下，將向基坑內(nèi)移動(dòng)或繞前趾向基坑內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。隨著位移的增加，土體中的應(yīng)力差將隨之加大，則作用于擋土結(jié)構(gòu)的土壓力就逐漸減小。當(dāng)位移達(dá)到一定量值時(shí)，則其后土體開(kāi)始形成滑裂面，應(yīng)力到達(dá)極限平衡狀態(tài)，這時(shí)土壓力處于最小值，稱為主動(dòng)土壓力，

深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第72頁(yè)!表2-5

產(chǎn)生主動(dòng)和被動(dòng)土壓力所需的位移量

注：表中h為墻高。上述三種土壓力是隨位移變化的三種極限情況。由圖3-1可見(jiàn)，其間有如下關(guān)系：

EP＞E0＞Ea深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第73頁(yè)!式中，p0—靜止土壓力強(qiáng)度，kPari—第i層土的重度，KN/m3;hi—第i層土的厚度,m；K0—靜止土壓力系數(shù)。

2.主動(dòng)與被動(dòng)土壓力按朗肯理論計(jì)算主動(dòng)與被動(dòng)土壓力強(qiáng)度時(shí)，按下式計(jì)算：(2-2)(2-3)式中pa，pp—朗肯主動(dòng)與被動(dòng)土壓力強(qiáng)度，kPa；深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第74頁(yè)!(2-4)對(duì)于一、二、三級(jí)安全等級(jí)的基坑m值分別取1.5、1.3、1.1。

(2-5)4．地下水對(duì)土壓力的影響（1）對(duì)于碎石土及砂土：當(dāng)存在地下水時(shí)，宜按水壓力與土壓力分算的原則計(jì)算，作用于支護(hù)結(jié)構(gòu)上的側(cè)壓力為有效土壓力與水壓力之和。有效土壓力按土的浮重度（）及有效抗剪強(qiáng)度指標(biāo)（C′，）計(jì)算。深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第75頁(yè)!2.3.1結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算模型鋼筋混凝土樁插入基底面以下的深度可以根據(jù)靜力平衡條件確定：如圖2-2所示，通過(guò)主被動(dòng)兩側(cè)土壓力對(duì)C點(diǎn)的力矩平衡，解式(2-6)，即可得最小入土深度Dmin。

圖2-2懸臂式樁排計(jì)算圖

深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第76頁(yè)!2.3.2計(jì)算步驟①土壓力計(jì)算包括主動(dòng)和被動(dòng)壓力和超載影響的計(jì)算。樁的入土深度為未知，可設(shè)為Dmin，這部分的土壓力暫以包含Dmin的式子表示。

②力矩平衡計(jì)算

分別計(jì)算主、被動(dòng)土壓力對(duì)C點(diǎn)的力矩，再按照力矩平衡條件，列出平衡方程，一般為Dmin的三次方程。

③解方程，得出Dmin。

④求剪力為零點(diǎn)深度，對(duì)該深度截面計(jì)算彎矩，即為最大彎矩Mmax。

⑤根據(jù)Dmin確定樁的設(shè)計(jì)入土深度，根據(jù)Mmax確定適當(dāng)?shù)臉稄?、樁距和樁的配筋?/p>

深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第77頁(yè)!1.土壓力計(jì)算

表2-6

主動(dòng)土壓力計(jì)算表

注：A點(diǎn)負(fù)值不計(jì)，B點(diǎn)的深度Z0根據(jù)

(2C)=(γ·Z0+q)·Ka求得。

深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第78頁(yè)!表2-8

主動(dòng)區(qū)力矩合計(jì)：1.55Dmin3+25.83Dmin2+143.35Dmin+265.2被動(dòng)區(qū)力矩合計(jì)：

6.46Dmin3+14.28Dmin2

深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第79頁(yè)!對(duì)該截面求矩即得最大彎矩MmaxMmax=143.35×(5.55／3+4)+51.66×4×4／2+4.655×42×4／3-28.56×4×4／2-19.38×42×4／3=709.4kNm

至此計(jì)算完畢，接著可按最大彎矩選擇適當(dāng)?shù)臉稄?、樁距和配筋。但尚?yīng)注意計(jì)算所得Mmax是每延米樁排的彎矩值，應(yīng)乘以樁距，并乘以荷載分項(xiàng)系數(shù)1.25之后，才是單樁彎矩設(shè)計(jì)值。2.3.4鋼筋混凝土懸臂樁排結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求1.懸臂鋼筋混凝土樁的配筋應(yīng)按鋼筋混凝土受彎構(gòu)件計(jì)算和配筋，并應(yīng)按規(guī)定采取構(gòu)造措施。園形截面樁宜均勻配筋，在土質(zhì)較好或采用人工挖孔樁確有施工保證可采用不均勻配筋，將抗彎鋼筋集中布置在受拉邊的彎矩作用平面左右各45°范圍內(nèi)，以增大抵抗力矩。深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第80頁(yè)!2.4

單層樁錨式支護(hù)結(jié)構(gòu)

樁錨式支護(hù)由支護(hù)排樁，錨桿及圍檁等組成，用以支擋坑壁土壓力并限制坑壁的側(cè)向位移。錨桿平面位置應(yīng)在兩個(gè)樁之間空隙穿過(guò)。錨桿由錨頭，拉桿和錨固體組成，根據(jù)支護(hù)深度和土質(zhì)條件錨桿可設(shè)置一層或多層，其錨固段應(yīng)置于較好的粘性土或粉土、粉細(xì)砂層中。條件允許時(shí)，可在其坑邊緣以外(超過(guò)潛在滑動(dòng)面)設(shè)置錨定板，錨塊或錨樁，用拉桿與樁排聯(lián)結(jié)成頂層拉錨。2.4.1構(gòu)造

深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第81頁(yè)!1.單錨淺埋支護(hù)結(jié)構(gòu)沿樁排方向取單位長(zhǎng)度1m研究，參見(jiàn)圖2-4。對(duì)A點(diǎn)取矩，令ΣMA=0，Σx=0有：

MEa1+MEa2-MEp=0(2-8)T=Ea1+Ea2-Ep

(2-9)MEa1,MEa2——基坑底上、下主動(dòng)土壓力合力對(duì)A的力矩(KN·m)；MEp——被動(dòng)土壓力合力時(shí)A點(diǎn)的力矩(KN·m)；Ea1，Ea2——基底上、下主動(dòng)土壓力(KN)；Ep——被動(dòng)土壓力合力(KN)；Dmin——最小入土深度。以上兩方程中（2-8）式中含有Dmin可解出Dmin，(2-9)式可計(jì)算T錨固力值。深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第82頁(yè)!2.單錨深埋支護(hù)結(jié)構(gòu)沿樁排方向取單位長(zhǎng)度1m來(lái)研究。樁排入土深度相對(duì)較深，變形曲線下部出現(xiàn)反彎點(diǎn)，如圖中虛線所示，反彎點(diǎn)的位置，由實(shí)驗(yàn)知近似簡(jiǎn)化為前后主、被動(dòng)土壓力為零處。如圖2-5所示，設(shè)支護(hù)樁由AK和KN兩段簡(jiǎn)支梁組成，K點(diǎn)為一固定鉸。首先由AK梁的平衡求出錨固力T和K點(diǎn)剪刀Vk，然后按Vk值計(jì)算KN段長(zhǎng)度。由基坑底至K點(diǎn)的深度D1按主、被動(dòng)土壓力強(qiáng)度相等的條件求得。D1=(eah－2c)／［γ·(kp-ka)］

(2-10)Vk=(ME1+ME2)/(H－H0+D1)

T=E1+E2－Vk深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第83頁(yè)!2.4.4算例

某基坑深6m，擬采用單錨式鋼筋砼樁排護(hù)壁，從樁頂往下1.5m處設(shè)置錨桿，錨桿間距2m，土質(zhì)為砂性土φ=32°，γ=17.6KN／m3，基坑邊施工前為q=10Kpa。試按單錨深埋法計(jì)算錨桿的水平拉力，樁的入土深度，樁身最大彎短及所在位置。圖2-8單錨深埋算例圖深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第84頁(yè)!表2-9

主動(dòng)土壓力計(jì)算表

深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第85頁(yè)!水平拉力：T=E1+E2-VK=115.677+12.066-63.28=64.46KN入土深度：Dmin=D1+D2=0.68+2.71=3.39

取為3.4m4.樁長(zhǎng)設(shè)計(jì)值：

D=H+Kd·Dmin，

Kd取1.4=6+1.4×3.39=10.75m取D=11米

5.求樁身最大彎矩及其位置設(shè)剪力零點(diǎn)(即最大彎矩點(diǎn))位于基底以下x處。該點(diǎn)以上主動(dòng)土壓力合力為：深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第86頁(yè)!圖2-7

樁身最大彎矩計(jì)算圖深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第87頁(yè)!多層錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)是超靜定問(wèn)題，根據(jù)實(shí)際支護(hù)中的實(shí)測(cè)資料可按下列假定將超靜定問(wèn)題簡(jiǎn)化為靜定問(wèn)題進(jìn)行計(jì)算：（1）各層錨桿所在點(diǎn)均為不動(dòng)支點(diǎn)；（2）支護(hù)樁的下端按簡(jiǎn)支端考慮；

（3）在自上至下逐層計(jì)算過(guò)程中，某一層錨固力一旦確定，在后續(xù)的計(jì)算中保持不變。

圖2-8

多層錨桿支護(hù)工況圖

深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第88頁(yè)!圖2-9多層錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算圖

深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第89頁(yè)!2.5.3算例某工程基坑深10m，土層分布及參數(shù)見(jiàn)圖2-10所示，坑口地面堆載平均以q=10kpa計(jì)算。擬采用二層錨桿錨固鋼筋混凝土灌注樁排支護(hù)結(jié)構(gòu)，、二層錨桿設(shè)在坑口下3m,6m處。基坑安全等級(jí)按一級(jí)考慮。試求支護(hù)樁樁長(zhǎng)，最大彎矩及所在位置。右圖2-10

土層分布圖

深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第90頁(yè)!表2-11

主動(dòng)土壓力計(jì)算表

注：

q=10kPaea(x)為土層內(nèi)壓力隨深度變化的方程式，x項(xiàng)系數(shù)等于層頂?shù)淄翂毫Σ畛詫雍?，亦即土壓力?qiáng)度隨深度變化方程的斜率。深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第91頁(yè)!表2-12

被動(dòng)土壓力計(jì)算表

深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第92頁(yè)!圖2-11

工況1計(jì)算圖

深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第93頁(yè)!表2-14

工況2被動(dòng)土壓力計(jì)算表深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第94頁(yè)!表

2-15工況2計(jì)算表

深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第95頁(yè)!2.5.4樁徑、樁距與配筋

設(shè)有撐錨的支護(hù)樁排，其彎矩值可通過(guò)增加撐、錨的層數(shù)來(lái)控制，因此一般比懸臂樁的彎矩小。這樣，設(shè)有撐錨的支護(hù)樁排有可能采用較小的樁徑。通常推薦的樁徑最小為φ400mm。適用于土質(zhì)好的粘性土分布區(qū)；土質(zhì)較差時(shí)宜采用φ600以上的樁。

樁的間距應(yīng)根據(jù)土質(zhì)、彎矩值等確定。最小應(yīng)有200～300mm的凈距，以便在樁間設(shè)置錨桿。凈距也不宜過(guò)大，以便有效地?fù)跬痢?/p>

設(shè)有撐錨的支護(hù)樁內(nèi)的彎矩沿縱向往往是正負(fù)交替改變的，由于撐錨對(duì)樁的變形限制程度的不同，土壓力的分布會(huì)發(fā)生改變，這也將導(dǎo)致樁身彎矩的變化。因此，一般要求對(duì)設(shè)有撐錨的支護(hù)樁按最大彎矩均勻?qū)ΨQ配筋。深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第96頁(yè)!斜支撐適用于支護(hù)結(jié)構(gòu)高度不大，所需支撐力不大的情況，一般為單層，不宜超過(guò)二層。水平支撐可設(shè)計(jì)成格構(gòu)、桁架、縱橫對(duì)頂、環(huán)梁等多種形式。水平支撐可以單層設(shè)置也可多層設(shè)置?；悠矫娉叽巛^大時(shí)，還需在水平支撐下設(shè)置立柱，見(jiàn)圖2-13。內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)體系的各構(gòu)件可采用鋼結(jié)構(gòu)，亦可采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。工程上通常將圍護(hù)結(jié)構(gòu)支撐體系設(shè)計(jì)成水平的封閉體系，以提高支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體剛度。支撐體系的幾何形式可布置成多種多樣(圖2-14)，要根據(jù)基坑平面大小、深度、基坑施工、工期、施工方法，支護(hù)結(jié)構(gòu)材料進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，盡可能使支護(hù)體系受力良好，施工方便、節(jié)省投資。為防止一個(gè)方向支撐的位移迫使另一個(gè)方向支撐失穩(wěn)，宜采用基坑長(zhǎng)邊對(duì)頂支撐與角撐分別受力的結(jié)構(gòu)形式(圖2-14c)，或加強(qiáng)圍檁式、格構(gòu)式、加強(qiáng)角撐式結(jié)構(gòu)(圖2-14a,b,d)。對(duì)于規(guī)則的正方形基坑可采用內(nèi)環(huán)梁式平面支撐體系(圖2-14e)。深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第97頁(yè)!圖2-14

內(nèi)支撐布置形式示意圖

深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第98頁(yè)!一些幾何穩(wěn)定的折線形桿件，在內(nèi)折角做一些搭角斜撐等。綜合應(yīng)用這些桿件形式，同時(shí)兼顧結(jié)構(gòu)施工對(duì)支撐位置的要求，注意形成封閉剛架的整體剛度，就能實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)幾何布置的優(yōu)化。在幾何布置優(yōu)化過(guò)程中，設(shè)計(jì)者應(yīng)依據(jù)鋼筋混凝土材料的特性，盡量使主要受力構(gòu)件處于壓彎狀態(tài)，在以控制投資為目標(biāo)的桿件設(shè)計(jì)優(yōu)化中，要對(duì)封閉框架進(jìn)行準(zhǔn)確的內(nèi)力計(jì)算，在滿足圍護(hù)結(jié)構(gòu)整體剛度的條件下，使預(yù)先設(shè)定的桿件斷面趨于合理，有條件的還可以做鋼筋凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)組合框架，將拉桿改成鋼結(jié)構(gòu)以減輕結(jié)構(gòu)自重，日后可以更方便地拆除。鋼筋混凝土封閉框架結(jié)構(gòu)優(yōu)化與否，將直接影響到工程的施工速度、投資控制，因此在支撐體系的設(shè)計(jì)中必須強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的指導(dǎo)思想。實(shí)踐中優(yōu)化的方法有以方便施工為目標(biāo)的結(jié)構(gòu)幾何布置的優(yōu)化和以控制投資為目標(biāo)的桿件設(shè)計(jì)優(yōu)化，這兩種優(yōu)化方法在支撐體系中常常是一致的，先進(jìn)行前一項(xiàng)的幾何布置優(yōu)化，爾后著手后一項(xiàng)的設(shè)計(jì)。深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第99頁(yè)!據(jù)文獻(xiàn)［3］介紹，上海地區(qū)常用SUPERSAP-5和SAP-90兩個(gè)程序，用以計(jì)算基坑墻體、支撐的內(nèi)力和位移，計(jì)算值與實(shí)測(cè)值有較大的差異，例如墻體位移實(shí)測(cè)值往往比計(jì)算值約大2～3倍，個(gè)別達(dá)4～5倍。這就是因?yàn)樯鲜鲋T多因素在計(jì)算模型中難以準(zhǔn)確、合理地考慮，加之程序是以彈性理論為基礎(chǔ)的，而土體一般是彈、塑性的，到接近破壞時(shí)是進(jìn)入塑性狀態(tài)的。因此，支撐體系設(shè)計(jì)宜盡量簡(jiǎn)明，傳力路線清楚、有足夠的剛度構(gòu)造措施、施工措施得力，計(jì)算模型符合施工工況實(shí)際，這樣計(jì)算結(jié)果與實(shí)際出入就可能減小。

支護(hù)結(jié)構(gòu)體系的傳力途徑基本上是這樣的：基坑外側(cè)土壓力直接作用在圍護(hù)壁上，圍護(hù)壁上的力通過(guò)圍檁傳遞給支撐結(jié)構(gòu)體系。支撐桿是支撐結(jié)構(gòu)中的主要受壓桿件，支撐桿相對(duì)于受荷面來(lái)說(shuō)有垂直于荷載面和傾斜于荷載面二種，即水平支撐和斜支撐。支撐桿由于受自

深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第100頁(yè)!2.對(duì)頂式支撐結(jié)構(gòu)的支撐力按下式計(jì)算：(2-14)式中

Ri——第i層支撐的支撐力(kN)——第i層支撐每延長(zhǎng)米的支撐力(kN/m)，其計(jì)算方法與樁錨體系的錨固力計(jì)算相同，見(jiàn)本章2.4,2.5節(jié)。Li——第i層支撐的水平間距(m)ξ——支撐力分布不均勻系數(shù)，視工程重要程度在1.1～1.3之間取值。

3.垂直面上的斜撐、水平角撐均按兩端鉸支計(jì)算，計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖2-15,2-16。應(yīng)計(jì)算的內(nèi)容如下。深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第101頁(yè)!圖2-15

斜支撐計(jì)算圖g0：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度支撐自重

RAT：支撐點(diǎn)A的水平分力

RBV：地基垂直反力RAV:A點(diǎn)支撐力的垂直分力

RBT：地基水平反力深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第102頁(yè)!4.對(duì)頂式支撐按以下規(guī)定進(jìn)行驗(yàn)算：

(1)單跨對(duì)頂支撐的計(jì)算與第3條水平角撐同，僅α=90°,β=90°。(2)基坑內(nèi)設(shè)置縱橫對(duì)頂支撐，其交點(diǎn)下設(shè)立柱，支撐的軸力考慮溫度影響按式(2-15)計(jì)算。

Ni=1.2·Ri

(2-15)

式中

Ni——第i層支撐的軸力(kN)

Ri——第i層支撐的支撐反力(kN)。

(3)當(dāng)縱橫支撐交叉處各方向的連結(jié)強(qiáng)度≥Ni/10時(shí)，支撐計(jì)算長(zhǎng)度L0=S(交叉點(diǎn)間距)；否則，L0=L(整根支撐長(zhǎng)度)。(4)支撐的彎矩為安裝偏心e=L0/1000產(chǎn)生的彎矩和自重產(chǎn)生的彎矩之和。

深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第103頁(yè)!2.7

土層錨桿支護(hù)體系高層深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)采用內(nèi)支撐體系往往給施工帶來(lái)不方便，在基坑周邊土層條件許可的情況下采用土層錨桿，則可解決內(nèi)支撐體系防礙施工的問(wèn)題，特別是在基坑形狀不規(guī)則，支撐體系布置復(fù)雜的情況下，以錨桿代替內(nèi)支撐體系往往更為優(yōu)越。

2.7.1錨桿支護(hù)體系組成錨桿支護(hù)體系由基坑圍護(hù)擋土構(gòu)筑物、腰梁(圍檁)、錨桿組成，如圖2-17所示。腰梁(圍檁)可用型鋼或鋼筋混凝土梁，它可使擋土構(gòu)筑物上的土壓力較均勻地分配傳遞到相應(yīng)的錨桿。

深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第104頁(yè)!

土層錨區(qū)一般根據(jù)朗肯主動(dòng)滑裂面分為土體滑動(dòng)區(qū)和有效錨固區(qū)，錨固力主要是由處在有效錨固區(qū)的灌漿錨固頭與土體的摩阻力提供的。處在滑裂區(qū)的錨桿部分應(yīng)外加套管或?yàn)r青涂層，避免灌漿時(shí)與土層粘結(jié)，這樣不會(huì)影響滑動(dòng)區(qū)土體的自由變形，同時(shí)又可防護(hù)錨桿銹蝕。2.7.2錨桿的設(shè)計(jì)

1.錨桿設(shè)計(jì)錨固力按下式確定：Ra=β·T·S／cosα

(2-17)式中：

Ra——單根錨桿軸向抗拔力設(shè)計(jì)值(KN)；

S——錨桿的水平方向的間距(m)；

α——錨桿對(duì)水平方向的傾斜角；

T——計(jì)算所需的每米寬度擋土構(gòu)筑物所需水平方向錨固力(KN／m)；

β——荷載分項(xiàng)系數(shù)，安全等級(jí)一、二、三級(jí)基坑分別取1.2,1.1,1.0。

深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第105頁(yè)!表2-16

土體與錨固體極限粘結(jié)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第106頁(yè)!(2-19)式中

d——拉桿直徑(mm)；σ——錨桿材料拉應(yīng)力設(shè)計(jì)值(KN／mm2)。5.錨桿的長(zhǎng)度根據(jù)錨桿的布置、傾角，公式(2-17)、(2-18)，潛在的朗肯滑動(dòng)面的位置，可以試算出錨桿的有效錨固長(zhǎng)度Le=，然后根據(jù)擋土構(gòu)筑物的厚度，錨固所要求的預(yù)留長(zhǎng)度，便可推算出錨桿的全長(zhǎng)L。一般錨桿的自由段長(zhǎng)度宜超過(guò)潛在滑裂面1.5m左右，有效錨固段的長(zhǎng)度不宜小于4m，且不宜大于14m。試驗(yàn)和理論分析均表明，錨固長(zhǎng)度增加到一定程度后，錨固體周側(cè)的摩阻力發(fā)揮得很少，而錨桿過(guò)長(zhǎng)帶來(lái)的施工鉆孔、灌漿、錨桿焊接、運(yùn)輸?shù)壤щy卻不小。深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第107頁(yè)!試驗(yàn)方法與步驟

在現(xiàn)場(chǎng)鉆孔灌漿后的錨桿，待漿液達(dá)到70%以上的強(qiáng)度后才能進(jìn)行抗拔試驗(yàn)。一般情況下普通水泥必要的養(yǎng)護(hù)期為8天左右，早強(qiáng)水泥為4天左右。試驗(yàn)步驟如下。(1)安裝支架及千斤頂。

(2)試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)按事先預(yù)計(jì)極限荷載的1/10施加荷載，最終每級(jí)按預(yù)計(jì)極限荷載的1/15施加荷載直至破壞。

(3)加荷后每隔5～10min測(cè)讀一次變位數(shù)值，每級(jí)加載階段內(nèi)記錄不少于三次。

(4)在某級(jí)荷載作用下，連續(xù)三次變位值不超過(guò)0.1mm即視為穩(wěn)定，可施加下一級(jí)荷載。

(5)在某級(jí)荷載作用下，變位值不斷增加直至兩小時(shí)仍不能穩(wěn)定即認(rèn)為已達(dá)極限破壞

，并轉(zhuǎn)入卸荷試驗(yàn)。

(6)卸荷分級(jí)為加荷的2～4倍，每次卸荷后視土層情況10～30min記錄一次變位量，完全卸荷后再讀2～3次，讀完殘余變位后試驗(yàn)才告全部結(jié)束。深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系講解共127頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第108頁(yè)!2.7.4錨桿施工錨桿的有效錨固力能否建立，與錨桿施工方法、施工效果關(guān)系很大，必須高度重視錨桿的施工，充分做好施工設(shè)計(jì)和準(zhǔn)備。

1.土層錨桿正式施工前準(zhǔn)備工作(1)熟悉工程、水文地質(zhì)勘察資料；

(2)查明土層錨桿施工場(chǎng)區(qū)的地下管線、構(gòu)筑物等的具體位置和情況；

(3)研究土層錨桿對(duì)鄰近建筑物和地域的影響以及附近施工情況(如：打