基坑工程支护设计

第三章基坑工程支护设计

§3.1

概述§3.2围护结构形式及适用范围§3.3支护结构上的荷载§3.4悬臂式围护结构内力分析§3.5单锚式围护结构内力分析§3.6基坑的稳定验算§3.7土钉墙支护设计§3.8地下连续墙设计基坑支护目的与作用基坑支护的目的（1）确保基坑开挖和基础结构施工安全、顺利；（2）确保基坑临近建筑物或地下管道正常使用；（3）防止地面出现塌陷、坑底管涌发生。基坑支护的作用

挡土、挡水、控制边坡变形。基坑工程的基本技术要求（1）安全可靠性；（2）经济合理性；（3）施工便利性和工期保证性。

1）按开挖深度分。开挖深度H≥5m称为深基坑；H＜5m为浅基坑。

2）按开挖方式分。分为放坡开挖和支护开挖两大类。

3）按功能用途分。楼宇基坑、地铁站基坑、市政工程基坑、工业地下厂房基坑等。

4）按安全等级分。《基坑规程》将基坑支护结构分为三个安全等级。§3.2

围护结构形式及适用范围基坑侧壁安全等级及重要性系数

安全等级破坏后果

一级支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响很严重1.10二级支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响一般1.00三级支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响不严重0.903.3支护结构上的荷载

作用在一般结构上的荷载可分为三类:

(1)永久荷载

(2)可变荷载

(3)偶然荷载

作用在支护结构上的荷载主要有:(1)土压力(2)水压力(3)影响范围区内建筑物,结构物荷载(5)若支护作为主体结构的一部分时,应考虑地震力(4)施工荷载:汽车,吊车及场地堆载等(6)温度影响和混凝土收缩引起的附加荷载土压力主动土压力和被动土压力的产生，前提条件是支护结构存在位移；当支护结构没有位移时，则土对支护结构的压力为静止土压力。土压力的分布与支点的设置及其数量都有关系；悬臂支护桩土压力的实测值与按朗肯公式计算值的对比，非挖土侧实测土压力小于朗肯主动土压力，即计算结果偏大。土的内聚力C、内摩擦角φ值可根据下列规定适当调整：在井点降低地下水范围内，当地面有排水和防渗措施时，φ值可提高20%；在井点降水土体固结的条件下，可考虑土与支护结构间侧摩阻力影响，将土的内聚力c提高20%。土压力计算公式主动土压力：被动土压力：水压力水压力，主要根据土质情况确定如何考虑水压力的问题。对于粘性土，土壤的透水性较差，此粘性土产生的侧向压力可采用水土合算的方法，即侧压力为相应深度处竖向土压力与水压力之和乘以侧压力系数。对于砂性土，采用水土分算，即侧压力为相应深度处竖向土压力乘以侧压力系数与该深度处水压力之和。3.4悬臂式围护结构内力分析计算主动土压力和被动土压力并确定计算简图，确定嵌固深度、内力计算；支护桩或墙的截面设计以及压顶梁的设计等。根据朗肯-库伦土压力理论分层计算主动土压力和被动土压力；在此基础上确定图所示的计算简图。据此简图求出嵌固深度hd;最大弯矩截面位置及最大弯矩值；进行配筋设计或承载力计算；计算支护结构顶端位移。内力与与变形形计算算常用用的方方法有有：极限平平衡法法和弹弹性抗抗力法法两种种:极限平平衡法法假设设基坑坑外侧侧土体体处于于主动动极限限平衡衡状态态，基基坑内侧土土体处处于被被动极极限平平衡状状态1.入土较较浅时时单支支点板板桩墙墙支护护结构构计算算：方法:平衡法法当板桩桩墙入入土深深度较较浅时时，板板桩墙墙前侧侧的被被动土土压力力全部部发挥挥，板板桩墙墙的底底端可可能有有少量量向前前位移移的现现象发发生。。此时时板桩桩墙前前后的的被动动和主主动土土压力力对支支锚点点的力力矩相相等，，板桩桩墙体体处于于极限限平衡衡状态态，板板桩墙墙可看看做在在支锚锚点铰铰支而而下端端自由由的结结构。。2）假设设在C点切开开，认认为AC段为一一简支支梁，，即等等值梁梁AC。根据据平衡衡方程程计算算支点点反力力T和C点剪力力P0。3）取板板桩墙墙下段段CE为隔离离体，，可求求出有有效嵌嵌固深深度t而板桩桩墙在在基坑坑底以以下的的入土土深度度D4）由等等值梁梁AC求算最最大弯弯矩。。计算方方法是是“等值梁梁法”。等值梁梁法的的关键键是如何确确定反反弯点点的位位置。。对单锚锚或单单撑支支护结结构，，地面面以下下土压压力为为零的的位置置，即主动动土压压力等等于被被动土土压力力的位位置，，与反反弯点点位置置较接接近。。3.6多道支支撑（（锚杆杆）挡挡土桩桩墙计计算多道（（层））支撑撑（锚锚杆））挡土土桩的的计算算方法法很多多，有有等值值梁法法；二二分之之一分分担法法；逐逐层开开挖支支撑支支承力力不变变法；；弹性性地基基梁法法（m法）；；有限限元计计算法法等。。3.6.1等值梁梁法一、计计算步步骤多道支支撑等值梁梁法计算原原理与与单道道相同同，但但须计计算固固端弯弯矩，，求出出弯矩矩后尚尚须进进行分分配，，最后后计算算各支支点反反力。。二、工工程实实例计计算北京京京城大大厦为超高高层建建筑，，地上上52层，地地下4层，建建筑面面积110270m2，地面面以上上高183.53m，基础础深23.76m(设计按按23.5m计算)，采用用进口口488mm×30mmH型钢桩桩挡土土，桩桩中间间距1.1m，三层层锚杆杆拉结结。地地质资资料如如下图图所示示。对各土土层进进行加加权平平均后后得：：重度度=19kN/m3，内摩摩擦角角=300，粘聚聚力c=10kPa。23m以下为为砂卵卵石，，p=350~430，潜水水位在在23~30m深的圆圆砾石石中，，深10m，地面面荷载载按10kN/m2计算。。（一））计算算土压压力系数取=(2/3)p=25o，则：：Ka=tan2(45o-/2)=tan230o=0.33（二））计算算土压压力零零点(近似零零弯矩矩点)距基坑坑坑底底的距距离yeaH1=qKa=10××0.33=33kPaeaH2=HKa=19×23.5×0.33=147.3kPaeaH=eaH1+eaH1=33+147.3=150.6kPa(Kp–Ka)=19(11.8––0.33)=217.9kN/m30.69m（三））绘制制基坑坑支护护简图图图3-33基坑支支护简简图图图3-34连续梁梁计算算简图图（四））求各各支点点的荷荷载集集度（没有有考虑虑c!）qA=qKa=10××0.33=3.3kN/m2qB=qKa+3.3+19×5×0.33=34.6kN/m2同理可可求：：qC=78.5kN/m2qD=116.2kN/m2qE=150.6kN/m2（五））分段段计算算连续续梁各各固定定端的的弯矩矩1.AB段AB段为悬悬臂梁梁MAB=0MBA=3.3×5×(5/2)+(1/2)×(34.6-3.3)××5××(5/3)=171.7kN⋅m2.BC段梁梁BC段的受受力如如下图图所示示，B支点荷荷载q1=qB=34.6kN，C支点荷荷载q2=qC=78.5kN，由结结构力力学可可求得得：269.4kN⋅m3.CD段梁CD段梁的的受力力如下下图所所示，，两端端均为为固支支，将将原梯梯形分分布荷荷载看看成一一矩形形荷载载q1=qC=78.5kN和一三三角形形荷载载q2=qD-qC=116.2-78.5=37.7kN的叠加，由结构力力学可求得：280.7kN⋅m303.4kN⋅m4.DEF段梁DEF段梁如下图所示，，D端固定，F点为零弯矩点，简简支。将原多边形形分布荷载看成一一个矩形分布荷载载和两个三角形分分布荷载的叠加。。q1=qD=116.2kN，q2=150.6-116.2=34.4kN，q3=150.6kN。查得：将a=5.5m，b=0.69m，l=6.19m，q1=116.2kN，q2=34.4kN，q3=150.6kN代入上式，可以计计算得到：MDF=-637kN⋅m（六）弯矩分配1.背景知识由结构力学知：以上各式中：MIg是固定端I上的不平衡弯矩；MIk为会交于固定端I的第k根杆上的分配弯矩；MkIC为会交于固定端I的第k根杆上另一端的弯弯矩，称为传递弯矩；Ik为会交于固定端I的第k根杆上的弯矩分配系数；CIk称为传递系数；SIk称为劲度系数。在等截面杆件的情情况下，各杆的劲劲度系数和传递系系数如下：远端为固定支座时时：SIk=4iIk，CIk=1/2=0.5远端为铰支座时：：SIk=3iIk，CIk=0其中iIk=EI/lIk，并称为杆件的线刚度。在前面的分段计算算中得到的固定端端C、D的弯矩不能相互平平衡，需要继续用用刚刚介绍的弯矩矩分配法来平衡支支点C、D的弯矩。2.求分配系数固端C：SCB=3iCB=(3/7)EI，SCD=4iCD=(4/6)EI=(2/3)EI，SCI=SCB+SCD=(23/21)EI=0.391µCD=1-µCB=1-0.391=0.609固端D与固端C类似，可求得：µDC=0.58，µDF=0.423.分配弯矩由于D点的不平衡力矩MDg=MDC+MDF=303.4––637=-333.6kN⋅m，C点的不平衡力矩MCg=MCB+MCD=269.4-280.4=-11kN⋅m。显然应当：①首先对D支点进行弯矩分配配MDCµ=-µDCMDg=-0.58×(-333.6)=+193.5kN⋅mMDFµ=-µDFMDg=-0.42×(-333.6)=+140.1kN⋅m由于C点是固支，MDCµ将对其产生传递弯弯矩：MCDC=CDCMDCµ=0.5×193.5=96.8kN⋅m而F点是简支，MDFµ不会对其产生传递递弯矩。②再对C支点进行弯矩分配配MCg'=MCg+MCDC=(-11)+96.8=86.8kN⋅m与其相应的分配弯弯矩和传递弯矩分分别为：MCBµ=0.391×86.8=-33.9kN⋅m，MCDµ=0.609×86.8=-52.7kN⋅mMDCC=(1/2)×(-52.7)=-26.4kN⋅m此时，C点达到了基本平衡衡，D点又有了新的不平平衡弯矩MDg'=MDCC=-26.4kN⋅m，不过已经小于原原先的不平衡弯矩矩。按照完全相同同的步骤，继续依依次在结点C和D消去不平衡弯矩，，则不平衡弯矩将将越来越小。经过过若干次同样的计计算以后，到传递递力矩小到可以忽忽略不计时，便可可停止进行。此时，挡土桩墙已已非常接近其真实实平衡状态。上述各次计算结果果可以用下表清晰晰表达：表3-4BCDF-33.4分配系数

0.3910.6090.580.42

固端弯矩171.8-171.8+269-280.4+303.4-637

D一次分配传递C一次分配传递D二次分配传递C二次分配传递D三次分配

-33.9-3.0+96.8+193.5-52.7-26.4+7.6+15.2-4.6-2.3+1.3+140.1

+11.1

+1.0

最后杆端弯矩（近似）171.8-171.8232.6-232.6+485-485

通过以上计算，得得到各支点的弯矩矩为：MB=-171.8kN⋅mMC=-232.6kN⋅mMD=-485kN⋅mMF=0（七）求各支点反反力根据连续梁各支点点的弯矩平衡，并并参照下图，可以以容易求得各支点点反力。参照图（a），根据MA=0求R'BR'B=94.8kN同样，参照图（b），可以求得：R''B=114.5kNR'C=281.4kN参照图（c），可以求得：R''C=153.6kNR'D=430.5kNDF段受力比较复杂，，计算时应当小心心。参照图（d）根据MF=0，可以列列出下式式：RD''=476kN根据MD=0，可以列列出下式式：RF=388kN各支点反反力为：：209.3kN435kN906.5kNRF=388kN3.6.2二分之一一分担法法二分之一一分担法法是多支支撑连续续梁的一一种简化化计算方方法，计计算较为为简便。。Terzaghi和Peck根据对柏柏林和芝芝加哥等等地铁工工程基坑坑挡土结结构支撑撑受力的的测定，，以包络络图为基基础，用用二分之之一分担担法将支支撑轴力力转化为为土压力力，提出出了图3-12所示的土土压力分分布。反反之，如如土压力力分布已已知（设设计计算算时必须须确定土土压力分分布），，则可以以用二分分之一分分担法来来计算多多道支撑撑的受力力。这种种方法不不考虑支支撑桩、、墙的变变形，求求支撑所所受的反反力时，，直接将将土压力力、水压压力平均均分配给给每一道道支撑，，然后求求出正负负弯矩、、最大弯弯矩，以以确定挡挡土桩的的截面及及配筋。。显然，，这种计计算简单单方便。。计算简简图如图图3-40所示。如要计算算反力R2，只要求求出(l1+l2/2)至（l1+l2+l3/2）之内的总总土压力力，因此此计算很很方便。。（a）弯矩图图（b）轴力图图图3-40二分之一一分担法法计算简简图3.6.3逐层开挖挖支撑(锚杆)支承力不不变法多层支护护的施工工是先施施工挡土土桩或挡挡土墙，，然后开开挖第一一层土，，挖到第第一层支支撑或锚锚杆点以以下若干干距离，，进行第第一层支支撑或锚锚杆施工工。然后后再挖第第二层土土，挖到到第二层层支撑（（锚杆））支点下下若干距距离，进进行第二二层支撑撑或锚杆杆施工。。如此循循序作业业，直至至挖到坑坑底为止止。一、方法法介绍该计算方方法假设设每层支支撑或锚锚杆安装装后，其其受力和和变形均均不因下下阶段开开挖及支支撑设置置而改变变。（一）计计算的假假定支撑荷载载不变每层支撑撑（锚杆杆）受力力后不因因下阶段段开挖及及支撑（（锚杆））设置而而改变其其数值，，所以钢钢支撑需需加轴力力，锚杆杆需加预预应力。。支撑位移移不变下层开挖挖和支撑撑对上层层支撑变变形的影影响甚小小，可以以不予考考虑。比比如第二二层支撑撑完成后后，进行行第三层层土方开开挖和第第三道支支撑时，，就认为为第二层层支撑变变形不再再变化。。对支护桩桩墙来讲讲，每层支撑撑安设后可以看作作简单铰铰支座。根据以上上假定，，上层支支撑（锚锚杆）设设计，要要考虑的的挖土深深度应当当直到下下层支撑撑（锚杆杆）施工工时的开开挖深度度。并且且应当考考虑到坑坑底下的的零弯点点，即近近似土压压力零点点。（二）计计算方法法及步骤骤1.求各道支支撑的支支撑力RI求第一道道支撑的的水平力力RB，见图3-42中的右下下图。基坑开挖挖到B点以下若若干距离离（满足足支撑或或锚杆施施工的距距离），，但未作作第一层层（B点）支撑撑或锚杆杆时，必必须考虑虑悬臂桩桩（AC段）的要要求，如如弯矩、、位移等等。在设计和和施工图3-42计算简图图第一层（（B点）支撑撑时，要要考虑它它必须满满足第二二阶段挖挖土所产产生的水水平力，，直到第第二道（（C点）支撑撑未完工工之前。。算法是是：先用用前述公公式求出出C点下零弯弯点O距临时坑坑底的距距离y；然后求求出O点以上总总的主动动土压力力Ea（包括主主动土压压力、水水压力）），此时时C点尚未支支撑或未未作锚杆杆，B支撑以下下部分的的土压力力将由RB及RO承受。从从O点取矩可可以求出出RB。EA=RO+RB，即一部部分主动动土压力力由被动动土压承承担。(2)求第二道道（C点）支撑撑（锚杆杆）的支支撑力RC同样，在在求第二二道（C点）支撑撑的支撑撑力RC时，要先先求出第第三道支支撑（D点）下的的零弯点点O'(土压力零零点)，再求出出第三阶阶段挖土土结束但但第三道道（D点）支撑撑（锚杆杆）尚未未完成时时的各种种水平力力。从O'点取矩可可以求出出RC。以下各道道支撑的的支撑力力RI求解方法法与以上上相同。。2.求各断面面的弯矩矩将桩视为为连续梁梁，各道道支撑为为支点，，连续梁梁上各支支点的支支撑力已已经通过过上述计计算得到到，从而而可以求求出各断断面的弯弯矩，找找出其中中的最大大值作为为核算强强度依据据。3.6.4弹性地基基梁法*一、简介目前在支支挡结构构设计中中应用较较多的仍仍然是等等值梁法法和弹性性地基梁梁法。等等值梁法法基于极极限平衡衡状态理理论，假假定支挡挡结构前前、后受受极限状状态的主主、被动动土压力力作用，，不能反反映支挡挡结构的的变形情情况，无无法预估估开挖对对周围建建筑物的的影响，，故一般般只能用用于校核核支护结结构内力力。弹性地基基梁法则则能够考考虑支挡挡结构的的平衡条条件和结结构与土土的变形形协调，，并可有有效地计计入基坑坑开挖过过程中的的多种因因素的影影响，如如挡墙两两侧土压压力的变变化，支支撑数量量随开挖挖深度的的增加，，支撑预预加轴力力和支撑撑架设前前的挡墙墙位移对对挡墙内内力、变变形的影影响等，，同时从从支挡结结构的水水平位移移也可以以初步估估计开挖挖对邻近近建筑的的影响程程度，因因而它已已经成为为一种重重要的基基坑支挡挡工程设设计方法法，展现现了广阔阔的应用用前景。。2.弹性抗力力法弹性抗力力法也称称为土抗抗力法或或侧向弹弹性地基基反力法法，将支支护桩作作为竖直直放置的的弹性地地基梁，，支撑简简化为与与支撑刚刚度有关关的二力力杆弹簧簧；土对对支护桩桩的抗力力(地基反力力)用弹簧来来模拟(文克尔假假定)，地基反反力的大大小与支支护桩的的变形成成正比。。其计算算简图如如图所示示。弹性地基基梁法中中土对支支挡结构构的抗力力（地基基反力））用弹簧簧来模拟拟，地基基反力的的大小与与挡墙的的变形有有关，即即地基反力力由水平平地基反反力系数数（机床床系数））同该深深度挡墙墙变形的的乘积确确定。地基反反力系数数有多种种分布，，不同的的分布形形式就形形成了不不同的分分析与计计算方法法。图3-48给出地基基反力系系数的五五种分布布图示。。图3-48地基反力力系数沿沿深度的的分布上述五种种分布图图示都可可以用下下面的通通式来表表达：（3-27）式中：z为地面或或开挖面面以下深深度；k为比例系系数；n为指数，，反映地地基反力力系数随随深度而而变化的的情况；；A0为地面或或开挖面面处土的的地基反反力系数数，一般般取为零零。根据n的取值，，人们将将图3-48(a)、(b)、(d)分布模式式的计算算方法分分别称为为张氏法(n=0)、C法(n=0.5)和K法(n=2)。在图3-48(c)中，n=1，Kh=kz(3-28')此式表明明水平地地基反力力系数沿沿深度按按线性规规律增大大，由于于我国以以往应用用此种分分布图示示时，用用m表示比例系系数，即Kh=mz，故通称m法（中国交通通部标准JTJ024-85）。采用m法时土对支支挡结构的的水平地基基反力f可写成如下下的形式：：f=mzy(3-28)式中：y为计算点处处挡墙的水水平位移。。水平地基反反力系数Kh和比例系数数m的取值原则则上宜由现现场试验确确定，也可可参照当地地类似工程程的实践经经验。国内内不少基坑坑工程手册册或规范也也都根据铁铁路、港口口工程技术术规范给出出了相应土土类Kh和m的大致范围围，当无现现场试验资资料或当地地经验时可可参照下面面的表3-6和表3-7选用。表3-6不同土的水水平地基反反力比例系系数m地基土类型m(MN/m4)

液性指数IL≥1的粘性土，淤泥1~2

液性指数0.5≤IL<1.0的软粘土，粉砂，松散砂2~4

液性指数0≤IL<0.5的硬粘土，细砂，中砂4~6

竖硬的粘性土和粉质粘土，砂质粉土，粗砂6~10表3-7不同土的水水平地基反反力系数Kh地基土类型Kh(MN/m3)

淤泥质粘性土5

夹薄砂层的淤泥质粘性土采取超前降水加固时10

淤泥质粘性土采用分层注浆加固时15

坑内工程桩为600~800mm的灌注桩且桩距为3~3.5倍的桩径，围护墙前坑底土的0.7倍开挖深度采用搅拌桩加固，加固率在25%~30%时6~10对于上图所所示的支护护结构的计计算模式，，微分方程程将有下面面两种具体形形式：(1)在基坑开挖挖面以上(0≤z≤H)：(2)在基坑开挖挖面以下(z≥H)：式中：z——支护结构顶顶至计算点点的距离(m)；bs——载荷计算宽宽度(m)，地下连续续墙和水泥泥土墙取单单位宽度，，排桩取桩中中心距；y——计算点水平平位移(m)。弹性地基杆杆系有限元元法一般步步骤如下：：(1)将桩、墙沿沿竖向划分分为n个单元，则则有n+1个节点个数数。(2)计算桩、墙墙单元的刚刚度矩阵，并组装梁梁的总刚度度矩阵(3)计算支撑(或拉锚)刚度矩阵(4)计算地基刚刚度矩阵(5)组装支护结结构总刚度度矩阵(6)计算总的荷荷载向量(7)高斯法解总总平衡方程程，得位移移向量(8)将回代总平衡衡方程，求求出各节点点处桩、墙墙内力及支支撑力(或拉锚力)。配筋和挠度度计算地质条件或或其它影响响因素较为为复杂时，，也可按最最大弯矩断断面的配筋筋贯通全长长。配筋应满足足下式条件件：支护结构顶顶端的水平平位移值3.钢筋混凝土土护坡桩配配筋计算1)按钢筋混凝凝土受弯构构件计算当截面内纵纵向钢筋数数量不少于于6根时，钢筋筋混凝土受受弯构件配配筋计算公式式为:式中：A——圆形截面积积；As——全部纵向钢钢筋的截面面面积；r——圆形截面的的半径；rs——纵向钢筋重重心所在圆圆周的半径径；fc——轴心抗压强强度设计值值；fy——钢筋抗拉强强度设计值值；——对应于受压压区混凝土土截面面积积的圆心角角(rad)与2的比值；——纵向受拉钢钢筋截面面面积与全部部纵向钢筋筋截面面积积的比值，，=1.25―，当>0.625时，取=0；——混凝土构件件受压区应应力图的应应力值取为为轴心抗压压强度设计计值fc乘以系数，当混凝土土强度等级级不超过C50时当混凝土强强度等级为为C80时M——护坡桩弯矩矩设计值。。=1，=0.94，其间按线性性内插法确确定；以上方程组组可通过试试算求解；；另外可按按以下方法法计算(按经验估算算As→求系数K=fyAs/fcA→由第二式或或查表2-1求→把带入第一式式左边求承承载力(记为Mc)，若Mc小于弯矩设设计值，=1)：则重设As，重复以上上步骤，直直至Mc大于弯矩设设计值，则则得护坡桩配筋As。2)钢筋混凝土土护坡桩配配筋计算99规程方法简简介截面受拉区区内纵向钢钢筋不少于于三根的圆圆形截面的的情况，沿沿截面受拉区和受受压区周边边配置局部部均匀纵向向钢筋或集集中纵向钢钢筋的圆形截面钢筋筋混凝土桩桩，其正截截面受弯承承载力可按按99规程以下公公式计算。≤配置局部均均匀配筋和和集中配筋筋的圆形截截面式中：——对应于受压压区混凝土土截面面积积的圆心角角(rad)与2的比值，应应满足下列列要求：≥；另外应满满足≥1/3.5，否则第二二式应按下下式计算：：≤——矩形截面的的相对界限限受压区高高度，rs——纵向钢筋所所在圆周的的半径；r——圆形截面的的半径；——对应于周边边均匀受拉拉钢筋的圆圆心角(rad)与2的比值；值宜在l/6～l/3之间选取，，通常可取取定值0.25；——对应于周边边均匀受压压钢筋的圆圆心角(rad)与2的比值，≤0.5A——构件截面面面积；Asr、A′sr——均匀配置在在圆心角、Asc、A′sc——集中配置在在圆心角、面积范围内内的纵向受受拉、受压压钢筋截面面面积；ysc、y′sc——纵向受拉、、受压钢筋筋截面面积积Asr、A′sr的重心至圆圆心的距离离；fy——普通钢筋的的抗拉强度度设计值；；fcm——混凝土弯曲曲抗压强度度设计值；；宜取受拉、受压压钢筋截面面面积；内沿周边的的纵向的混凝土弓弓形注意事项：：1）排桩、地地下连续墙墙水平荷载载计算单位位；中心距和单单位长度；2）有支撑变变形计算按按弹性支点点法计算,支点刚度系系数及及地基基土水平抗抗力系数m应按地区经经验取值；3）支撑体系系（含具有有一定刚度度的冠梁））或其与锚锚杆混合的的支撑体系系应按支撑撑体系与排排桩、地下下连续墙的的空间作用用协同分析析方法，计计算内力力和变形。。5支护结构的的设计步骤骤设计内容包包括：桩径径、桩距、、入土深度度、桩身配配筋、圈梁梁配筋、变变形计算、、稳定性验验算等。步骤如下：：桩径、桩距距：按照经验验取值。桩径D≥0.6m；有地下水时时，桩中心心距（1.2~1.5）D，砂土和软软土取小值值。粘性土土取大值；；无地下水、、降水或者者土质较好好时，桩中中心距（2~2.5）D；对于确定的的按经验配配筋的桩，，其抗弯弯弯矩可计算算，为Mc，根据每米米单宽土压压力可计算算出桩身最最大弯矩及及设计值M，则桩中心心距可取Mc/M。基坑深度hm灌注桩直径Dm地下连续墙宽度bmh≤50.4~0.65~70.6~0.87~100.8~1.00.6~0.810~151.0~1.20.8~1.0h≥151.0~1.2排桩支护经经验参数一般当基坑坑深度h≤12m时，灌注桩桩直径D=0.6~0.8m或稍大；h＞12m时，灌注桩直径D=0.8~1.2m。基坑深度hm支撑道数跨度m支撑断面（宽×高）m圈梁断面（宽×高）mh≤6≥18~100.6×0.71.0×0.76~81~28~100.7×0.80.8×0.81.5×0.7(0.8)1.2×0.88~1028~100.8×0.81.0×0.8(1.2~1.5)×0.8

10~142~38~101.0×0.8(1.2~1.8)×0.8h≥14≥3~48~101.2×0.8(1.2~2.0)×0.8支撑参数经经验值（锚杆层数可可参照支撑撑道数）锚杆位置要要低于基坑坑边壁中相相邻建筑物物的浅基础础底部。坑底以下土层悬臂桩单支点排桩硬~坚硬土层0.7~0.80.5~0.6强风化软质岩0.6~0.70.4~0.5强风化硬质岩0.5~0.60.3~0.4中风化软质岩0.4~0.5中风化硬质岩0.3~0.40.2~0.3微风化岩0.2~0.40.1~0.2嵌固深度hd≥αγoh广州地区悬臂桩和单单支点排桩桩嵌固深度度经验系数数α表6、桩墙式支支护结构的的施工1）桩墙式式支护结构构的构造要要求(1)现浇钢筋混混凝土支护护结构的混混凝土强度度等级不得得低于C20。(2)桩墙式支护结构构的顶部应设圈圈梁，如图所示示，其宽度应大于桩、墙的厚厚度。桩、墙顶顶嵌入圈梁的深深度不宜小于50mm；桩、墙内竖向钢钢筋锚入圈梁内内的长度宜按受受拉锚固要求确确定。(3)支撑和腰梁，如如图所示的纵向向钢筋直径不宜宜小于16mm；箍筋直径不应小小于8mm。（4）圈梁配筋圈梁高度一般为桩直径的的0.5~0.8倍，且≥0.4m；宽度＞桩的直径。。桩的主筋锚固于圈梁，锚固长度不小小于30倍主筋直径。焊接接头分散布置，同一一截面接头数不不得超过钢筋数数的一半。圈梁梁配筋一般采用用构造配筋，一般符合最小配配筋率要求，经经验值为0.5~0.8）As。As为桩身主筋配筋筋总面积。当圈梁兼作腰梁时，按照腰梁受受力，以最大弯弯矩按照钢筋混混凝土梁计算配配筋。钢板桩施工流程程：测量放线安装导架钢板桩打设挖土、监测、基基础施工钢板桩拔除石灰线地表插钢筋或木木桩对中“十字””架，吊线坠测测垂直度——要求半径尽量相相等，误差在允允许范围内2）灌注桩挡土土结构施工概述述灌注桩挡土结构构主要有钻(冲)孔灌注桩、人工工挖孔灌注桩，，布置形式可分为密排排、疏排、双排排，如图所示，，疏排桩、双排排桩可与止水帷幕结结合使用。挖孔桩施工支护护流程：施工准备之后后：放线定桩位和高高程第一节土方开挖挖、外运支护壁模板、放放附加钢筋浇灌第一节护壁壁混凝土检查桩位（中心心）轴线安装电葫芦（卷卷扬机）安装吊桶、照明明、活动盖板、、水泵、通风机机等开挖吊运第二节节土方拆第一节、安装装第二节支护壁壁模板、放钢筋筋假设垂直运输架架逐层循环作业至至设计深度浇灌第二节护壁壁混凝土检查桩位（中心心）轴线检查验收制作钢筋笼吊放钢筋笼浇灌桩身砼移位桩身砼养护破桩圈梁施工养护开挖、监测、封封底、基础施工工移位破桩混凝土养护圈梁施工和养护护第一步开挖第1层锚杆施工、养养护、桩间土护壁、排水管安放腰梁、施加预应应力、锁定分层开挖、分层层施工锚杆、腰腰梁等直至坑底底锚杆和浆液制作作封底、基础施工工开挖桩间土、修修坡钢筋网片安装固固定钢筋网片隐检埋设厚度标志钢筋网片加工喷射混凝土拌合合料准备混凝土喷射作业业喷射混凝土养护护验收桩间土层渗水处处理桩间网喷护壁施施工工艺流程7、内支撑的施工工支撑在坑内土面面挖槽安装。当当要在支撑顶面面开行挖土机械械时，支撑顶面低低于坑内土面25cm左右，并架设通通道板。一般在混凝土强强度达到80%设计强度后，开开挖支撑以下的的土方。支撑穿越工程结结构时，应设止止水结构。钢支撑施加预压压力时，应注意意对相临支撑的的影响。支撑长长度超过30m，一般要在支撑撑两端同时加压压。预压力宜为为30%～60%支撑轴力。支撑的拆除，可可用大锤、机械械，甚至爆破。。3.6基坑的稳定性分分析基坑工程的稳定定性主要表现为为以下几种形式式：(1)整体稳定性；(2)倾覆及滑移稳定定性；(3)基坑底隆起稳定定性；(4)渗流稳定性。对无支护结构的的基坑，验算方方法见土力学教教材。对有支护护结构的基坑，，需计算圆弧切切桩与圆弧通过过桩尖时的基坑坑整体稳定性，，圆弧切桩时需需考虑切桩阻力力产生的抗滑作作用，即每延米米中桩产生的抗抗滑力矩Mp，可按下式计算算。有支护结构的基基坑整体稳定性性验算1.整体稳定性验算算大量工程实践经经验表明，整体体稳定破坏大体体是以圆弧滑动动破坏面的形式式出现，条分法法是整体稳定分分析最常使用的的方法。最危险险的滑动面上诸诸力对滑动中心心所产生的抗滑滑力矩与滑动力力矩应符合下式要求：：MR/MS≥1.2式中：MR——抗滑力矩MS——滑动力矩。(2-42)式中：Mp——每延米中的桩产产生的抗滑力矩矩(kN·m/m)；——桩与滑弧切点至至圆心连线与垂垂线的夹角；Mc——每根桩身的抗弯弯弯矩(kN·m/单桩)；hi——切桩滑弧面至坡坡面的深度(m)；γ——hi范围内土的重度度(kN/m3)；Kp、Ka——土的被动与主动动土压力系数；；d——桩径(m)；Δd——两桩间的净距(m)。对于地下连续墙墙、重力式支护护结构d+Δd＝1.0m。3.7支护桩墙稳定验验算支护桩墙除需保保证结构本身稳稳定外，还要保保证开挖基坑后后不会出现坑底底隆起和管涌等等现象。按照剪切破坏验验算地基的稳定定性图3-72地基隆起验算(a)坑底隆起现象；；(b)计算简图基坑壁后土体在在重量W的作用下，其下下的软土地基沿沿某圆柱面发生破破坏和滑动，绕绕中心轴O转动。此时：3.7.1坑底隆起验算在开挖软粘土基基坑时，如桩背背后的土柱重量量超过基坑底面面下地基承载力力时，地基平衡衡状态受到破坏坏，就会发生坑坑壁土流动，坑坑顶下陷、坑底底隆起的现象。。转动力矩为：(3-49)抵抗滑动的力矩矩为：(3-50)要保证坑底不发发生隆起，则要要求：Mr/M0=K≥1.2(3-51)当土层匀质时Mr=πτx2式中τ—地基土的不排水水抗剪强度。在在饱和软土中φ=0，τ=c，Mr=πcx2。上述验算方法中中，没有考虑垂垂直面上土的抗抗剪强度对土体体下陷的阻力，，所以偏于安全全，算出的桩的入土土深度是较深的的?。【验算举例】上海花园饭店基基坑深6.2m，三道支撑，地地面荷载20kN/m2。参数为：=17kN/m3，7m以下c值为c2=25kPa，φ值比较小，从安安全考虑可以忽忽略，设计板桩桩深入坑底11.8m，试验算其安全全系数。滑动力矩M0为：图3-73稳定验算简图(Ⅰ)M0=(20+17×6.2)×11.82/2=8730kN⋅m2.倾覆及滑移稳定定性验算重力式支护结构构的倾覆和滑移移稳定性验算的的计算简图如图所示:重力式支护结构倾覆及滑移稳定验算计算简图式中：Ka——抗倾覆安全系数数，Ka≥1.3；ba——主动土压力合力力点至墙底的距距离(m)；bp——被动土压力合力力点至墙底的距距离(m)；W——重力式支护体的的重力(kN/m)；B——重力式支护体的的宽度(m)；Ea——主动土压力(kN/m)；Ep——被动土压力(kN/m)。抗滑移稳定性按按下式验算：式中：Kh——抗滑移安全系数数，Kh≥1.2；——墙底与土之间的的摩擦系数，当当无试验资料时时，可取：对淤泥质质土＝＝0.2～0.50，黏性土＝0.25～0.4，砂土＝0.4～0.50。(2-45)≥(2-47)≥式中：Ep、bp——分别为被动侧土土压力的合力及及合力对支护结结构底端的力臂；Ea、ba——分别为主动侧土土压力的合力及及合力对支护结结构底端的力臂。桩墙式悬臂支护护结构的水平推推移和抗整体倾倾覆稳定验算应应满足下列条件，，如图所示。3.基坑底隆起稳定定性验算≥1.6式中：Nc——承载力系数，条条形基础时Nc=5.14；τ0——抗剪强度，由十十字板试验或三三轴不固结不排排水试验确定(kPa)；γ——土的重度(kN/m3)；t——支护结构入土深深度(m)；h——基坑开挖深度(m)；q——地面荷载(kPa)。以上公式依据Terzaghi地基承载力公式式而来：pu=γtNq+cNc+1/2γbNγ，=0时，Nc=5.14，Nq=1，Nγ=0。4.渗流稳定性验算算1)流土(或流砂)稳定性验算渗流力(或动水压力)可由流网计算，，也可按以下简简化方法计算，，如图所示。流土(或流砂)稳定性验算试验证明，流流土(或流砂)首先发生在离离坑壁大约为为挡土结构嵌入深度一半半的范围内(hd/2)，近似地按紧紧贴挡土结构构的最短路线来计算最大大渗流力，则则渗流力(或动水压力)j(可另外考虑安安全系数)为式中：——坑内外水头差差(m)；hd——挡土结构入土土深(m)；γw——水的重度(kN/m3)。上式表明了要要避免发生流流土(或流砂)的挡土结构最最小嵌入深度度。2)突涌稳定性验验算按下式验算:突涌稳定性验验算≥1.1式中：γm——透水层以上土土的饱和重度度(kN/m3)；t+Δt——透水层顶面距距基坑底面的的深度(m)；Pw——含水层水压力力(kPa)。注意事项：1）排桩、地下下连续墙水平平荷载计算单单位；中心距和单位位长度；2）有支撑变形形计算按弹性性支点法计算算,支点刚度系数数及及地基土水平平抗力系数m应按地区经验验取值；3）支撑体系（（含具有一定定刚度的冠梁梁）或其与锚锚杆混合的支支撑体系应按按支撑体系与与排桩、地下下连续墙的空空间作用协同同分析方法，，计算内力和和变形。3.7水泥土挡墙设设计