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1、8.3 基坑支护结构的设计基坑支护结构的设计n设计原则n支护方案的选择n几种支护结构设计1 设计原则设计原则n1.1基坑工程的分级n1.2基坑支护结构极限状态n1.3设计计算内容n1.4设计荷载 1.1.11.1.1 基坑工程的分级基坑工程的分级 建设部规范建设部规范建筑基坑技术规范建筑基坑技术规范：安全等级破坏后果一级支护结构破坏对基坑周边环境影响很严重。1.10二级支护结构破坏对基坑周边环境影响很小，但对本工程地下结构施工影响严重。1.00三级支护结构破坏对基坑周边环境影响及地下结构施工影响不严重。0.951.1.2 基坑支护结构极限状态基坑支护结构极限状态n基坑支护结构极限状态分为下列两
2、类： 1、承载能力极限状态、承载能力极限状态对应于支护结构达到最大承载能力或基坑 底失稳、管涌导致土体或支护结构破坏；2、正常使用极限状态、正常使用极限状态对应于支护结构的变形已破坏基坑周边的平衡状态并产生了不良影响。1.1.3 设计计算内容设计计算内容n支护结构均应进行承载能力极限状态的计算。n对有位移控制要求的工程应进行支护结构的位移计算。1.1.41.1.4 设计荷载设计荷载 设计荷载设计荷载设计荷载设计荷载土压力土压力土压力土压力水压力水压力水压力水压力一般一般一般一般地面地面地面地面超载超载超载超载影响区影响区影响区影响区内建筑内建筑内建筑内建筑（构筑）（构筑）（构筑）（构筑）物荷载
3、物荷载物荷载物荷载施工施工施工施工荷载、荷载、荷载、荷载、邻近施邻近施邻近施邻近施工影响工影响工影响工影响其他其他其他其他一一.挡土构造物上的土压力和水压力挡土构造物上的土压力和水压力 na.静水压力作用下的水土压力:水土分算与合算nb.不同渗流情况下的水土压力 nc. 岩质基坑荷载n作用于挡墙上的水平荷载，主要是土压力、水压力和地面附加荷载产生的水平荷载。目前计算土压力多用朗金(Ranking)土压力理论。假定：挡墙背竖直、光滑；墙后为砂性填土，且表面水平并无限长；墙对破坏楔体无干扰。该理论由于未考虑墙背和填土间的摩擦力，求得的主动土压力偏大，而被动土压力偏小，用于设计围护墙偏于安全。 a静
4、水压力作用下的水土压力静水压力作用下的水土压力建筑基坑支护技术规程建筑基坑支护技术规程n水平荷载标准值 对于碎石土和砂土 ：1.计算点位于地下水位以上2.计算点位于地下水位以下、3.桩、墙底部土层为透水层 粉土和粘土： 计算点深度Zi n基坑内侧被动区水平抗力标准值基坑内侧被动区水平抗力标准值 n对于砂土和碎石土： n粘性土及粉土： 水土分算与合算水土分算与合算水土分算水土合算饱和土n基坑外侧竖向应力标准值基坑外侧竖向应力标准值 n自重竖向应力 ：1.计算点位于基坑开挖面以上 2.计算点位于基坑开挖面以下 n地面附加荷载引起的竖向应力： 1.在板桩前，由于下部承压水向上渗流，可能发生流土2.即
5、使不发生流土，会使使竖向有效应力及被动土压力大大减小。可能因被动土压力减少而失稳，b.不同渗流情况下的水土压力 wEw1Ew2REaC岩质基坑：滑动面与楔体平衡假设若干直线滑裂面，计算土压力E，寻找E的最大值对应是主动土压力Ea二、基坑的稳定计算二、基坑的稳定计算n抗倾覆稳定、抗水平推移稳定n整体抗滑稳定n坑底抗隆起稳定n坑底抗渗稳定1.21.2 设计方案选择设计方案选择n1.2.1 方案方案选择的依据的依据n1.2.2 基坑基坑变形控制形控制标准准n1.2.3 不同开挖深度的方案不同开挖深度的方案选择1.2.11.2.1 方案选择的依据方案选择的依据n基坑开挖深度；n 工程地质与水文地质；n
6、 基坑等级（邻近环境）；n 土方开挖方法；n 地下水处理；n 支护工程造价1.2.21.2.2 基坑变形控制标准 保护保护要求要求 地面最大沉降地面最大沉降（ ）支护墙最大水平位移（支护墙最大水平位移（ ）特别特别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%hh 基坑开挖深度基坑开挖深度1.2.3 1.2.3 不同开挖深度的方案选择不同开挖深度的方案选择 h3 m (半地下室) 挡土结构降水或止水措施1、放坡开挖明排水、井点降水2、土钉墙明排水、井点降水2、水泥土搅拌桩3、悬臂式钢(混凝土)板桩明排水、井点降水1.2.3 1.2.3 不同开挖
7、深度的方案选择不同开挖深度的方案选择h = 36m (一层地下室) 挡土结构降水或止水措施1、土钉墙井点降水、搅拌桩止水2、水泥土搅拌桩3、悬臂式钢（砼）板桩明排水、井点降水4、钢(砼)板桩+一道支撑搅拌桩止水、井点降水5、灌注桩+一道支撑搅拌桩止水1.2.3 1.2.3 不同开挖深度的方案选择不同开挖深度的方案选择 h = 69m (一 二层地下室) 挡土结构降水或止水措施1.水泥土搅拌桩2.钢(砼)板桩 + 一 二道支撑搅拌桩止水3.灌注桩 + 一 二道支撑搅拌桩止水1.2.3 1.2.3 不同开挖深度的方案选择不同开挖深度的方案选择 h = 912m (二 三层地下室) 挡土结构降水或止
8、水措施1钢(砼)板桩 + 二 三道支撑 搅拌桩止水2灌注桩 + 二三道支撑搅拌桩止水3SMW工法 4地下连续墙（搅拌桩止水）1.2.3 1.2.3 不同开挖深度的方案选择不同开挖深度的方案选择 h 12m (三层以上地下室) 挡土结构降水或止水措施1灌注桩 + 三四道支撑搅拌桩止水2SMW工法3地下连续墙（搅拌桩止水）4半逆作法、逆作法地下连续墙1.3 1.3 几种支护结构设计几种支护结构设计 1.3.1 土钉墙土钉墙1.3.2 水泥土搅拌桩水泥土搅拌桩1.3.3 排桩、地下连续墙排桩、地下连续墙1.3.1 土钉墙 （计算简图）1喷射混凝土面层；2土钉1喷射混凝土面层；2土钉一般条件一般条件n
9、土钉墙墙面倾角与垂直方向成025n土钉水平方向倾角一般为525n土钉长度L与开挖深度H之比为L/H=0.51.0（对于密实土和干硬性粘土取小值）n土钉水平间距为（10-15）D，D为锚固体的直径。一般水平间距为0.81.2mn垂直间距依土层根据局部稳定计算确定，一般也为0.81.2m。上下插筋交错排列。 1.3.1 1.3.1 土钉墙 （构造）n土钉的长度一般为开挖深度的土钉的长度一般为开挖深度的0.50.51.21.2倍倍( (软软土中为土中为1 12 2倍倍) )，间距，间距1 1 2m 2m；n 土钉与面层必须有可靠的连接；n 墙面坡度不宜大于1:0.1；n 钢筋钉钻孔70120mm，钢
10、筋直径1632mm；n 钢管钉一般用48/3钢管；n 注浆材料 水泥浆或水泥砂浆；n 喷锚网厚度80mm，混凝土不小于C20。土钉墙计算土钉墙计算单根抗拔整体稳定单根抗拔抗拉承载力设计值受拉荷载标准值单根土钉抗拉承载力计算应符合下列要求：土钉锚固体与土体极限摩阻力标准值土钉锚固体与土体极限摩阻力标准值土钉锚固体与土体极限摩阻力标准值土钉锚固体与土体极限摩阻力标准值土的名称土的状态（kPa）填土1620淤泥1016淤泥质土1620粘性土183030404053536565737380粉土e0.900.75e0.90e0.75204040606090粉细砂稍密中密密实204040606080中砂稍
11、密中密密实204040607090粗砂稍密中密密实609090120120150砾砂中密、密实130160采用圆弧滑动简单条分法圆弧滑动条分法圆弧滑动条分法1.3.1 1.3.1 土钉墙 （案例） 1.3.1 1.3.1 土钉墙 （案例） 1.3.2 水泥土墙 （计算简图） b = (0.60.8)h hd = (0.81.2)hn水泥土墙式支护结构包括深层搅拌水泥土桩排挡墙和旋喷桩排挡墙，都属重力式支护结构，除个别情况例外，一般都不设支撑。n水泥土挡墙结构一般要计算下述内容：n1、嵌固深度计算（圆弧滑动简单条分法 ）n2、墙体厚度计算 （抗倾覆稳定条件 ）n3、正截面承载力验算1.3.2 水
12、泥土墙 （构造） 1.3.2 水泥土墙 （构造） n水泥土置换率0.60.8；n 格栅长宽比不宜大于2；n 搅拌桩之间的搭接100 200mm；n 插筋、面板、局部加墩；n 坑底加固。抗水平滑动抗水平滑动抗滑抗倾覆稳定水泥土墙的材料强度水泥土墙的材料强度q单轴抗压强度1.3.2 水泥土墙 （案例） 1.3.2 水泥土墙 （案例） 1.3.2 水泥土墙 （案例） 1.3.3 排桩、地下连续墙（计算简图）（计算简图）(a)支点力计算；(b)嵌固深度计算1.3.3 排桩、地下连续墙（计算简图）（计算简图）弹性支点法1.3.3 排桩、地下连续墙 （构造）（构造） 1.3.3.1 1.3.3.1 支护墙
13、支护墙n排桩桩径与桩距 500， 连续排桩净距宜取150200；n 地下连续墙厚度600； n 水下混凝土强度不应小于C20， 纵向主筋计算确定， 箍筋6 8200300、 加强筋12 142000n 顶部应设冠梁， 冠梁宽度 桩径(墙宽度),高度 400， 混凝土强度不应小于C20。1.3.3 排桩、地下连续墙 （构造）（构造） 1.3.3.1 1.3.3.1 支撑体系支撑体系n支撑支撑n 混凝土支撑 混凝土强度不应小于C20 ； 整体浇筑，接点刚接。n钢支撑 连接可采用高强螺栓或焊接； 腰梁连接点宜设在支撑点附近； 腰梁与支撑的连接节点处应设加劲板； 钢腰梁与挡墙间应用细石混凝土（C20）
14、填充。1.3.3 排桩、地下连续墙 （构造）（构造） 1.3.3.1 1.3.3.1 支撑体系支撑体系n拉锚拉锚n锚锭式拉锚 锚杆宜用普通低碳钢； 锚杆间距1.5 4.0m; 锚杆长度大于10m时应施加预拉应力。n土层锚杆 锚杆锚固长度不应宜小于4m、自由长度不宜小于5m； 锚杆水平间距不宜小于4.0m、竖向间距不宜小于2.0m； 锚固体上覆土层厚度不宜小于4.0m； 锚杆倾角15250 ，并不大于450 n排桩和地下连续墙的挡墙计算n1、嵌固深度计算n（1）悬臂式支护结构挡墙的嵌固深度计算 n（2）单层支点支护结构挡墙嵌固深度计算 n（3）多层支点支护结构挡墙嵌固深度计算n 2、内力与变形计
15、算n（1）传统的计算方法n（2）桩（墙）土共同作用的计算方法 n3、挡墙结构计算 n（1）内力及支点力设计值 n（2）截面承载力计算 支撑体系的设计与计算支撑体系的设计与计算 n1、设计和计算内容n支护结构的内支撑体系，包括冠梁或腰梁（亦称围檩）、支撑和立柱三部分。其设计和计算内容包括：n（1）支撑体系材料选择和结构体系布置； n（2）支撑体系结构的内力和变形计算；n（3）支撑体系构件的强度和稳定验算；n（4）支撑体系构件的节点设计；n（5）支撑体系结构的安装和拆除设计。1.3.3 排桩、地下连续墙 （案例）（案例） 排排 桩桩1.3.3 排桩、地下连续墙 （案例）（案例） 排排 桩桩 1.3
16、.3 排桩、地下连续墙 （案例）（案例） 1.3.3 排桩、地下连续墙 （案例）（案例） 排排 桩桩 1.3.3 排桩、地下连续墙 （案例）（案例） 排排 桩桩 1.3.3 排桩、地下连续墙 （案例）（案例） 地下连续墙地下连续墙 1.3.3 排桩、地下连续墙 （案例）（案例） 地下连续墙地下连续墙 1.3.3 排桩、地下连续墙 （案例）（案例） 地下连续墙地下连续墙 1.3.3 排桩、地下连续墙 （案例）（案例） 地下连续墙地下连续墙 1.3.3 排桩、地下连续墙 （案例）（案例） 地下连续墙地下连续墙 1.3.3 排桩、地下连续墙 （案例）（案例） 地下连续墙地下连续墙 1.3.3 排桩、地下连续墙 （案例）（案例） 地下连续墙地下连续墙
