基坑围护结构

地下结构工程第8章8.1．深基坑工程概述：大量的深基坑工程伴随着城市高层建筑的发展大量出现。国外，圆形基坑的深度已达74m(日本)，直径最大的达98m(日本)，而非圆形基坑的深度已达到地下９层（法国）。国内，上海88层的金茂大厦，基坑平面尺寸为170m×150m，基坑开挖深度达19.5m。上海的汇京广场，围护结构与相邻建筑最近的距离仅40cm。而无支撑基坑的开挖深度也已达到了9m。两个功能：一是挡土；二是止水。基坑支护分两类：支护型——将支护墙（排桩）作为主要受力构件；支护型基坑支护包括板桩墙、排桩、地下连续墙等。在基坑较浅时可不设支撑，成悬臂式结构；当基坑较深或对周围地面变形严格限制时，应设水平或斜向支撑，或锚定系统；形成空间力系是发展方向。加固型——充分利用加固土体的强度。加固型包括水泥搅拌桩、高压旋喷桩、注浆和树根桩等。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0.908.1结构方案及选择8.1.1结构类型支护结构类型及其适用范围表3-1结构形式适用范围排桩结构稀疏排桩土质较好，地下水位低或降水效果好连续排桩土质差，地下水位高或降水效果差框架式排桩单排桩刚度不能满足变形要求组合排桩结构排桩加挡板排桩桩距较大，利用挡板传递土压并有一定防渗作用排桩加水泥搅拌桩以水泥搅拌桩互搭组成平面拱代替挡板传递土压力，具有较好防涌效果排桩加水泥防渗墙地下水位较高的软土地区排桩或组合排桩加锚杆结构开挖深度较大，排桩或组合排桩结构强度无法满足要求地下连续墙结构与地下室墙体合一，防渗性强，施工场地较小，开挖深度大沉井结构软土地区重力式挡土墙结构具有一定施工空间，软土地区图8－1板桩

图8-2组合挡土壁图8-3单排与双排桩支护结构图8-4接头管接头的施工程序a)开挖槽段；b)吊放接头管和钢筋笼；c)浇筑砼；d)拔出接头管；e)形成接头8.1.2支撑体系支撑体系是用来支挡围护墙体，承受墙背侧土层及地面超载在围护墙上的侧压力。支撑体系是由支撑、围檩、立柱三部分组成。特点平面尺寸不大，且长短边长相差不多的基坑宜布置角撑。它的开挖土方空间较大，但变形控制要求不能很高钢支撑和钢筋混凝土支撑均可布置；支撑受力明确，安全稳定，有利于墙体的变形控制，但开挖土方较为困难多采用钢筋混凝土支撑；中部形成大空间，有利于开挖土方和主体结构施工多采用钢筋混凝土支撑；支撑体系受力条件好；开挖空间大，便于施工开挖面积大、深度小的基坑宜采用；在软弱土层中，不易控制基坑的稳定和变形便于土方开挖和主体结构施工，但仅适用于周边场地具有拉设锚杆的环境和地质条件8.2支护结构上的作用

8.2.1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。

图8-5悬臂支护桩土压力分布图8-6芝加哥深基坑土压力实测图图8-7柏林地道工程土压力实测图土的内聚力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%。土压力计触算公式exi色t主动土压户力：被动土显压力：8.2.匙2地面附加选荷载传至n层土底侧面的竖动向荷载qn（1）地面满杆布均布荷逆载q0时，任何与土层底面匪处：（2）离开挡猪土结构距计离为a时:(3)作用在面您积为迁与挡土井结构平行撕）的地面弊荷载，离壮开挡土结喜构距离时开。8.2坏.3水压力水压力，怪主要根据土质气情况确定如何导考虑水压拾力的问题猜。对于粘性土，土壤获的透水扯性较差围，此粘谱性土产丈生的侧肚向压力错可采用水土合今算的方法嫌，即侧贞压力为哄相应深质度处竖弟向土压汇力与水冠压力之锹和乘以再侧压力疗系数。对于砂性土，采用水土分算，即侧压族力为相应风深度处竖搁向土压力苏乘以侧压迟力系数与渗该深度处妥水压力之臂和。对比砂土简筛化计算淘，将水伏压力与密土压力龟分别计昂算。主动压绸力=静止压力=被动压力=贿h8.3排桩、地衬下连续墙计算主清动土压虫力和被第动土压京力并确定计破算简图，近确定嵌固泉深度、内胖力计算；支护桩册或墙的谨截面设膨计以及主压顶梁疑的设计诸等。8.3.筛1悬臂式支蒙护结构根据朗肯-库伦土薯压力理祥论分层跳计算主羊动土压辽力和被程动土压忘力；在此基础滤上确定图8-1样0所示的计虹算简图。据此简图篮求出嵌固仔深度hd;最大弯叶矩截面联位置及流最大弯桐矩值；进行配制筋设计剪或承载域力计算龙；计算支护击结构顶端父位移。悬臂计算简遥图据此求宾出嵌固凉深度hd配筋和舌挠度计仔算地质条件融或其它影义响因素较殃为复杂时惑，也可按勿最大弯矩裁断面的配览筋贯通全垂长。配筋应满贴足下式条所件：支护结毕构顶端败的水平屡位移值y——剪力为舍零处即D点至基坑圾底的距离锐；——悬臂梁骄上段结兽构柔性晃变形值——下段结构廊在弯矩Mmax作用下悼产生的店转角——下段结福构在弯值矩Mmax作用下叉在D点产生的麻水平位移上段结构冲柔性变形8.3.贪2单层支寨撑支护赚结构黎设计计算方终法是“等值梁培法”。等值梁备法的关若键是如何确定吸反弯点的板位置。对单锚或意单撑支护故结构，地拴面以下土蚂压力为零新的位置，即主动土观压力等于尚被动土压思力的位置荐，与反弯叠点位置较猎接近。用等值顺梁法计侦算

单酬锚、单荡支支护怖结构：图8-15单层支自点支护眯结构深度计算颜简图（3）支点力TC1可按下辆式计算趋：等值梁法童，对反弯型点：（1）计算董土压力奔（2）基坑缺底面以未下支护芒结构设染定弯矩疲零点位谣置（4）嵌固深埋度Hd设计值可监按下式确犯定:（5）计算内著力和配筋单层支多撑支护贺结构的戚最大弯梢矩:发生在幅剪力0处，应尚根据土逢压力平叠衡，求熊得处的灾位置y,可得Mmax。弯矩图可恐按静力平视衡条件求屋得可以分段配塘筋，也可径以按最根大弯矩孩断面通长配兼筋.8.3.缝3多层锚址拉式支良护结构彻设计1)应根据分桃层挖土深让度与每层卷锚杆设置括的实际施抚工情况分套阶段分层画计算，这除时假定下凉层挖土不肾影响上层摊锚杆计算片的水平力码；2)多层布睁置时，止有等弯盘矩布置呆和等反子力布置纪两种模目式；3）悬臂式哪及单支点毛支护结构怀嵌固深度明设计不宜差小于颗；多站支点支护钻结构嵌固议深度设计驼值小于0.2铅h时，宜变取鞋。抗渗透稳愿定条件:当基坑底遣为碎石土晌及砂土、袭基坑内排线水且作用笛有渗透水彻压力时，既侧向截水兵的排桩、倡地下连续泪墙除应满李足上述规去定外，嵌咱固深度设麻计值尚应磁满足式抗防渗透稳定捧条件:注意事项挣：1）排桩糕、地下磨连续墙壳水平荷沸载计算掠单位；中心距围和单位伐长度；2）有支馅撑变形替计算按兴弹性支捞点法计络算，支点刚扛度系数间及地什基土水哀平抗力筐系数m应按地区侄经验取值任；3）支撑体系阔（含具它有一定故刚度的墨冠梁）无或其与家锚杆混次合的支凳撑体系新应按支锁撑体系甩与排桩负、地下针连续墙使的空间紧作用协矩同分析句方法，抱计算泡内力和盘变形。8.4土层锚家杆土层锚杆书是一种埋孕入土层深烈部的受拉师杆件，它岔一端与构竹筑物相连毙，另一端缝锚固在土悲层中。8.4.阔2锚杆设雾计1）锚杆榨承载力关计算2）锚杆客杆体的口截面面程积3）锚杆轴招向受拉承脊载力设计行值（1）安全萝等级为念一级及饰缺乏地卫区经验堪的二级尾基坑侧昆壁，应躲进行锚水杆的基洞本试验福，受拉寒抗力分术项系数败可取1.3。（2）基坑侧川壁安全等卖级为二级归且有邻近忆工程经验垃时：（3）.对于塑坐性指数严大于17的粘性土敲层中的锚会杆应进行雾蠕变试验源。（4）锚杆预械加力值（蹦锁定值）昂应根据地法层条件及轻支护结构庆变形要求货确定，宜时取为锚杆术轴向受拉话承载力设谢计值的0.50酿~0.6挪5倍。（5）自衬由段计孤算长度8.8轧S翼MWSMW挡土墙是气先施工水计泥土挡墙贫，最后按孔一定的形笛式在其中后插入型钢太（如H钢），呜即形成贫一种劲性复誓合围护瞎结构。：止水好客，刚度冒大，构廉造简单及，型钢钟插入深慎度一般味小于搅锋拌深度范，型钢区可回收嚼重复使巴用，成帜本较低默。SMW适宜的蜜基坑深雷度为6～10m，国外开兵挖深度已遮达20m。要求型钢费间距不能趴过大，保寺证水泥土错的强度由保受剪，受恶压控制。（a）全位“满堂”；（b）全位“1隔1”（c）全位“1隔2”；（d）半位“满堂”；（e）半位“1隔1”1型钢净间悟距的确定保证型钢航间的水泥歼土在侧向到水土压力款作用下不烤产生弯曲微应力2.水泥土莲强度校沿核“连续”截面剪力型钢“间隔”布置验算拱的窃轴力强度8.9逆作拱寒墙在基坑区四周场旁地都允左许起拱售的条件娘下（基援坑各边葵长L的起拱本矢高燃），可诊以采用闭合的水娇平拱圈来支挡土贯压力以乘围护基趋坑的稳黄定，采抹用闭合苏的水平凉拱圈来砖支挡土旬压力以给围护基艰坑的稳耻定；拱结构伤是以受烤压力为茧主，能爷更好地彼发挥混诸凝土抗功压强度检高的材北料特性纱，而且映拱圈支财挡高度挎只需在薪坑底以企上这个闭合友拱圈可以注由几条二深次曲线围嚼成的组合程拱圈（曲率不写连续），也另可以是团一个完罪整的椭仓圆或蛋将形拱圈君（曲率连秀续）。安全可离靠，每抱道拱圈蚊分别承矛受该道绿拱圈高孤度内的愧压力，蹦不相互靠影响；节省工期肿，施工方剥便；节省挡土券费用，用肚拱圈支护困的费用仅梦为用挡土伤桩的40%~树60%。而且拆，基坑超越深，灵经济效陈益越显寨著。1.截面形斥状2.拱墙计俩算逆作拱墙俯结构型式询根据基坑欲平面形状镇可采用全仿封闭拱墙斑，也可采庭用局部拱扰墙，拱墙绑轴线的矢唉跨比不宜移小于1/8，基坑开福挖深度h不宜大于12m。当基坑开烘挖深度范湾围或基坑讽底土层为塌砂土时，罪应按抗渗家透条件验前算土层稳考定性；当基底筝土层为订粘性土摄时，基乓坑开挖增深度满泄足下列抗隆起验引算条件：均布荷狮载作用未下，圆圆形闭合陷拱墙结僻构轴向压力设计胖值应按下式飞计算：圆拱的外澡圈半径；拱墙分始道计算债高度在分道惑高度范祸围内的毕基坑外宿侧水平雾荷载标蚁准值的悼平均值鼠。8.1骆0构造混凝土糖强度等山级不宜稻低于C25；拱墙截液面宜为Z字型，拱唯壁的上、演下端宜加哈肋梁；当基坑较家深且一道Z字型拱墙党的支护高醉度不够时危，可由数损道拱墙叠温合组成；肋梁，其泄竖向间距缴不宜大于2.5m。圆形拱墙越壁厚不应滑小于400m逐m，其他街拱墙壁页厚不应下小于500m贱m。8.1鸭1逆作法料施工深地下均室的常桶规施工艇是通过造临时支恼护基坑史坑壁，恐开挖至研预定深局度后，像浇底板勇并由下粒而上施屯工各层叨地下室巾结构，迷待地下宴室完工茧后，再装逐层进唇行地上纷结构的仗施工。利用地顽下连续谦墙采用逆作法施撒工较深的多牵层地下室才，成为发棕展的方向影，这已在墙国内外到亲得了显著料的效果。逆作法灾施工工觉艺是先均沿建筑显物外围施工地下府连续墙，作为贩地下室京的边墙宪或基坑销的围护鉴结构。在建筑凑物内部庭的浇筑缝中间支喉承柱，猴开挖土坛方至第膏一层地估下室底序面标高游，浇注刘梁及部陷分的板刻，该层晨楼盖即斤可作为地下连痕续墙刚标度很大唇的支撑笨系统。然后在梁场间没有浇贡板的空档轿内，向下衫逐层施工辛各层地下按室结构。卵与此同时，在已间完成底筒面梁板容结构的肆基础上，做上壳部结构。地下室封栏底前，地糊面上允许筋施工的层嘱数要通过计算壳确定。日本读卖改新闻社大碌楼喷逆作诞法施工地上９搭层，地哲下６层苗，总工校期只用冻了２２置个月，佛比常规助方法缩稍短了６争个月。手该工程史用2.0m大直径钻固孔灌注桩结作为中间皇支承柱，共Ｌ＝３０m,共用３５恩根。逆作法的桑优点：地下主体铺结构的梁输、板、柱阁作为挡土念墙的横向陪支撑；大幅度贷缩短工栏期；逆作法丽只开挖名有效范谱围内的堡土方量便，减少货了大量肃的土方验量；安全性好默，且基本框上不受气兰候所左右负。不足：封闭状态怎下的环境香进行施工北，作业环汉境较差；饥大型