基坑支护设计全网罗！结合上海地区

基坑支护设计基坑支护设计一、基坑工程的分级二、基坑围护设计的内容及需考虑的荷载

三、支护体系的方案比较和选型

四、基坑支护的计算五、基坑支护内支撑方案选择六、基坑工程的概念设计七、工程设计实例随着上海城市建设的迅猛发展，城市用地日趋紧张，地下空间的开发利用及高层建筑深基础施工都在地面以下一定深度工作。建筑基坑支护技术是创造安全可靠的地下施工空间必不可少的一项技术。基坑工程按重要性分级。一级：支护结构作为主体结构的一部分时；基坑开挖深度大于、等于10米时；距基坑边两倍开挖深度范围内有历史文物、近代优秀建筑、重要管线等需严加保护时。三级：开挖深度小于7米，且周围环境无特别要求时。二级：除一级与三级外。

基坑工程设计安全系数，由基本安全系数和附加安全系数的乘积组成。基本安全系数由计算模型本身给定，而附加安全系数根据基坑重要性确定。二、基坑围护设计的内容

及需考虑的荷载：

（一）设计内容

1.

支护体系的方案比较和选型；2.

支护结构的强度和变形计算；3.

基坑内外土体的稳定性计算；4.

围护墙的抗渗验算；5.

降水要求；6.

确定挖土工况；7.

确定环境保护的要求和监测内容等。（二）需考虑的荷载

1.

水土压力；侧压力等于土压力和水压力之和。有工程经验时，可按水土合算计算侧压力。2.

一般地面超载；一般为20KN/m2的均面荷载。3.

影响区范围内建筑、构筑物荷载；4.

施工荷载以及邻近基础施工的影响，如打桩、基坑开挖等。三、支护体系的方案比较和选型

1.

板式支护体系地下连续墙（钢筋混凝土板桩等）目前在基坑工程中应用的地下连续墙有以下几种形式：壁板式T形及Л形地下连续墙格形地下连续墙地下连续墙槽段接头形式，有以下几种：使用接头管做成的接头用隔板做成的接头用预制件作接头采用接头箱做成接头钢板止水式接头钢筋焊接接头钻孔灌注桩（人工挖孔桩、树根桩等）SMW工法（劲性水泥土地下墙）钢板桩

2.

重力式挡墙（干喷、湿喷）3.

复合土钉墙4.放坡开挖5.与主体地下结构相结合的支护结构――逆作法

利用主体地下结构的梁板作为围护结构的内支撑，且支护结构的围护墙一般与主体地下室的外墙相结合。应预估围护结构和主体结构基础沉降的适应性；另外在地下室浇筑钢筋混凝土底板之前，地面上的上部结构允许施工的层数要经计算确定。四、支护结构的计算

1.

板式支护体系①

基坑底部土体的抗隆起稳定性和抗渗流或抗管涌稳定性验算a.

验算围护墙底地基承载力；KWZ＝2.5（一级基坑）2.0（二级基坑）1.7（三级基坑）b.

验算基坑底部土体的抗隆起稳定性KL＝2.5（一级基坑）2.0（二级基坑）1.7（三级基坑）c.

围护墙底部土体的抗渗流或抗管涌稳定性KS＝1.5～2.0基坑底为砂性土、砂质粉土或粘性土与粉性土中有明显薄层粉砂夹层时取大值。d.

基坑开挖面以下有承压水时，验算基坑底部土的抗承压水头的稳定性Ky＝1.05②

围护墙结构的抗倾覆稳定性验算KQ＝1.20（一级基坑）1.10（二级基坑）1.05（三级基坑）③

围护墙结构的内力和变形计算采用竖向弹性地基梁的基床系数法。计算时应考虑支撑或锚碇点的位移、施工工况及支撑刚度等对结构内力与变形的影响。内支撑的压缩弹簧系数

作用在围护墙上的水土压力开挖面以下，水平弹簧支座和垂直弹簧支座的压缩弹簧刚度KH＝kHbhKV＝kVbh开挖面以下三角形区的水平向基床系数KH＝mz水平向基床系数沿深度增大的比例系数m

可根据土性，参照下表采用地基土分类

m(kN/m4)

流塑的粘性土1000～2000软塑的粘性土、松散的粉砂土和砂土2000～4000可塑的粘性土、稍密～中密的粉性土和砂土

4000～6000竖硬的粘性土、密实的粉性土、砂土

6000～10000水泥土搅拌桩加固，置换率>25%

水泥掺量<8%2000～4000水泥掺量>12%4000～6000④

支撑或锚碇与围檩体系的结构内力、变形和稳定性计算；⑤

支护结构的构件截面强度和节点构造设计与计算；⑥

支撑竖向立柱的结构内力、变形和稳定性计算；⑦

围护墙结构兼作工程主体结构时，尚应按照主体结构设计所遵循的规范，验算长期荷载作用时的结构内力和变形等。2.

重力式挡墙（水泥土围护结构）

强度以龄期一月的无侧限抗压强度为标准，不低于0.8MPa。以下所列安全系数适用于二级工程，对一级工程应乘以1.2系数，三级工程乘以0.9系数。重力式挡墙破坏的四种模式：a.水平滑移破坏b.倾覆破坏c.整体滑移破坏d.桩身弯曲破坏①

整体稳定性验算安全系数最小的滑弧面，其值应不小于KZ＝1.0。②

抗渗验算；当墙底为砂土、砂质粉土或有明显的砂性土夹层时取KS＝3.0，其它土层取KS＝2.0。③抗水平滑殿移、抗倾猴覆稳定性逼验算KQ＝1.按1，基烫坑边长座不大于很20m践时，KQ＝1.0KHL＝1.2挤，基坑边伴长不大于霜20m时悉，KHL＝1.碌0④墙体坑底盼截面处的姨应力验算⑤受谷仓经土压力斜条件限专制的格丙栅断面图尺寸的迁验算⑥围护结构锹墙顶水平平位移计算乱。1.复合土痰钉墙参照中许华人民底共和国解行业标脚准《建徒筑基坑岁支护技煎术规程同》JG授J12尝0－9装9。①土钉抗拉摊承载力计品算；单根土政钉抗拉扎承载力恐计算；单根土克钉受拉澡荷载标哭准值计故算。②土钉墙整丹体稳定性小验算；不同工驰况下圆昂弧滑动驰整体稳望定性验历算；单根土钉饼在圆弧滑睡裂面外锚些固体与土业体的极限贸抗拉力计疑算。2.放坡开挖采用简锁单条分缝法进行但边坡稳锻定性验顿算。五、基岗坑支护食内支撑缎方案选伪择1.根据支扬撑材料欺的分类按其材也料可分各为钢支捡撑、钢法筋混凝题土支撑雷、钢和毕钢筋混赛凝土的源组合支砍撑。钢支撑优点：脚便于安愿装和拆去除，材轻料的消把耗量小纽奉，可以间施加预绳紧力以营合理地随控制基仔坑变形拉，架设脚速度快嘱。缺点：整擦体刚度较络弱。钢筋混饭凝土支童撑优点：整杆体刚度好兔，变形小内。缺点：施拥工制作时胳间长于钢衬支撑，拆俘除工作比成较繁重，鸟材料的回字收利用率恰低。2.根据支绸撑平面枕布置的财分类角撑、北对撑、突圆环支饭撑、边欠桁架支类撑。双拼H示型钢支格撑：对禾撑和角云撑结合劈燕使用圆环支饺撑对撑和症圆环支而撑结合怖使用边桁架支浮撑角撑和圆巷环支撑结生合使用六、基肺坑工程播的概念渗设计与其他今岩土工故程问题剥一样，滥基坑工内程目前厉仍然不坑够完善捧，不够昼成熟，敬是经验鹊性很强签的一门苦学科。完全局决限于规甜范、规分程的设铲计，在谨实际应半用中会鬼造成较会大的浪除费。在艳以往的秤一些规架定中，促对于一久些难以田确定的壤问题往锐往以“迫根据经趣验确定看”而由导设计人锄员自行阅确定，纽奉这对于封具有丰拐富经验射的设计吊人员自热然不难玩解决，姜而对于烧一般设槐计人员深则难以络应用。抵所以现字在的规缴范、规丽程强调取一个唯碌一性，掉即对某丛一设计砖对象，镜规范、仇规程负钉有提供索一种明茧确的设篮计方法烫、计算踏模式、完参数取赠值的责毛任，尽侄管其结节果较有痒丰富经系验的设校计人员品设计结味果可能辱偏于保连守些，长但按规箭范、规菌程设计惧必能保甚证安全婚。另一方面沫，完全局塌限于规范半、规程的免设计，在蔬某些特定泻的工程情祝况下，仍歪会存在工跟程不安全关的隐患。一项设猛计的优尘劣成败灾，设计沈思想的呼是否正败确，有财时起决抹定性的逗作用。锐概念设境计就是俭一种设兰计思想飞。下面街就对基特坑工程议的概念孟作些初葵步的探沃讨。1.有效应力良原理对于饱葛和土，史总压力描由有效柏应力和时孔隙水究压力两汪部分组庭成。土酿中的孔舒隙水没宵有强度拖，所产招生的水图压力没夏有方向鹊性，竖裹向荷载昌和侧荷补载总是惩相等；曲土颗粒轨组成的抢骨架则页有一定辜的强度切，所产寨生的是已有效压存力，故旋主动土望压力系奴数必定昆小于1悄.0，订被动土碎压力系劈燕数必定愧大于1酱.0。黄从这个俩概念出咳发，计戴算水土骨压力时狼，有效概应力法妄比总应探力法更并为合理均。在计兼算时，巧应当采算用浮重绢度和有欲效强度唐指标c赖’、φ误’，应通进行“运水土分齿算”。“水土齿合算”其的概念诞不如“子水土分构算”明照确。既侄要合算桃，就得洲用总应节力法。献但选用抱与之配碗套的强箩度指标碰时，仍爬应充分沫理解有披效应力县原理，裂采用适颂当的总铜应力法蹦强度指偿标c、秤φ。有效应力绑法的c’变、φ’只桨有一套，偶而总应力璃法的c、助φ有三套赌：不排水去剪（UU乖）、固结雄不排水剪幻玉（CU）寇及排水剪宾（CD）忍。由于试天验时排水脚条件不同清，试验结延果差别很涝大。如果不光熟悉有霸效应力莫原理，讽选择试虾验方法授时就会骂陷入盲敢目性。益无论应蛾力路径惭还是排演水条件智，试验楼条件与趁现场条寺件不可幅能完全牢一致，殊只能近猴似地选垃用较合谢理的方导法。从即现场条挨件分析亭，主动姥区和被帝动区土惊体剪切性时近似构于不排丛水剪，挖故采用还固结不更排水剪午是安全刮的。从原理赠分析，做“水土荒分算”粮优于“演水土合聋算”，端三轴剪极优于直失剪。但屠在做实以际工程浩时不一钟定如此捡，因为荷实际操河作时，无三轴试猫验费时伶费力，哭对土样收质量要五求高，皂对试验透人员素肥质要求共高，否掌则试验妥成果不勇稳定，宵甚至反你而不可状靠。“毯水土分钓算”要车求测有奖效应力仙指标c婚’、φ娃’，非鉴一般试菠验室能促做好。宰直剪试陵验和“坛水土合传算”虽解然合理合性方面巷有所欠割缺，但虑简单易倦行，有弦经验时第也较可底靠。1.地下水录。分析基象坑工程孙失败的傅原因可灶知，直犹接或间秋接与地收下水有惩关的占餐大多数乓。这里职主要讨色论静水想压力和愚地下水抵运动中俩的水头耕损失问俯题。强透水距性地层么具有静别水压力仙是众所哗周知，果没有争慌论的。屡那么弱丹透水地猪层有没法有静水安压力呢欢。其实咐松散地草层中的比静水压渔力原理制都是相秘同的，中水头或学水压，弹与土的匆透水性步是两回容事，不乳能混为处一谈。粗在含水江层中某热一深度坟设一测汪压管，盒不管渗锡透系数扮的差别锋有多大坛，水头岸肯定是餐相同的丈，只是判达到这姐一水头垂所需的午时间不芦同而已竖。按达西翅定律有德水力梯惑度才有动水的流娘动，也咬就是说税在渗流俩过程中茂一定会结产生水摇头损失于。由图可知守，当地下锤水绕止水太帷幕流动姜时，其水朽压力与静富水压力不蒙同。两侧欠水压力抵澡消后的净求压力在坑啄内水位标见高处最大阴，止水帷聋幕底处为吧零。因此，对设计者附必须牢戒牢掌握与渗流运施动的原杀理，当圈有稳定承渗流时悼进行流余网分析往，有利血于掌握碍基本概络念，合旬理进行乌地下水肌控制设勿计。3.从定性浮分析到侮定量分注析基坑工程矛设计时进泊行计算是优不可缺少商的，但也弓不能盲目份相信计算绒。应从定尖性的概念孙分析入手送，抓住关冶键问题，罪在定性分虫析的基础络上进行定方量分析。敬单纯定量筒计算的不缩慧可靠有计钓算模型过泽分简化的拆原因，也料有计算参活数不可靠心的原因。①Cou挂lom肢b和R迷ank怜ine示土压力幕理论。应用C忆oul卧omb班理论和斑Ran秘kin协e理论谈时，必散须清醒灿地知道逐其假设墨条件，促必须知夺道这些甲条件与臂工程实撇际有哪搞些不一帐致的地号方。例迷如：a.不论Co窜ulom意b还是R雪anki旦ne，建羡立土压力鞋理论时，腹都是用于眯重力式挡袜墙。都是堵先筑墙，桶再在墙背凳后填土〔蔬一般为无远粘性土〕幅；而现在虎的基坑工洲程，则是膀在土中筑化墙或桩，由再开挖卸绘荷，墙背是后是原状省土。无论皮支挡结构柔的型式、劈燕土的性质梨、施工次腰序、土中板应力路径它都有很大冻不同。b.Cou骡lom陆b-R辞anb堤ine蔽理论假匹定，破树裂面是昂平面，歪破坏土毒契是刚芝体，这赵与实际鱼情况出弟入较大屡。Co蚂ulo闹mb-劫Ran伪bin拍e假定阻的墙无剑限长，久是平面祸问题，呆而基坑泰工程是威空间问糕题，在她基坑转亦角处误掀差较大阀。c.无论主碑动土压业力还是棕被动土把压力，森都需要慕一定的愁位移量昨才能达疼到，而蹈过大的石位移量补对工程铸又是不咐容许的肝。达到握主动土找压力状疫态的位洪移量约粮（0.压001妇～0.婶01）翅H，达置到被动鞋土压力菊状态的沈位移量镰约（0男.02贷～0.自06）王H。实氧际动用乘的土压叶力一般顺为静止逆与主动奥之间或贯静止也故被动之新间土压饭力。d.桩墙在京土压力屿作用下性变形，痒土压力燥重分布套。土压兽力的分馒布与桩柜墙刚度梁、支撑碑刚度有浩关。对榴于刚度华大的悬雕臂式桩讨墙，浅恐部桩土培位移不怪同步，帽桩与土妹体间有邀缝隙，信土压力圈的重心筹下移。根刚性转番动使桩币墙在某侮深度处仍发生转株动，转交动点以那上，墙你后是主稳动土压彻力，墙劈燕前是被监动与静桌止土压守力之间妈；转动粪点以下艘，墙前帮是主动寺土压力怠，墙后漆是被动吼与静止粱土压力敬之间。由上可底知，C沫oul桂omb必-Ra姿nki谋ne土收压力理骆论与基甜坑工程选的实际谨出入相锦当大，游是很容肺易理解盒的。如匆果设计楼得对这克些概念廉是清楚链的，就兰不会过收分相信或计算结赏果了。②土性对土劫压力的影关响：流变狠、非饱和倘土从计算鼓公式看评，土压律力的大堆小似乎抹只与土惠的重度陪和土的片抗剪强吨度指标攻有关，漂其实要欠复杂得获多。例如软态土的流荐变性质阶。它的变骡形和强忧度都随腰时间而申变化。烈在相当禽小的剪抓切应力尝作用下践，虽不绒增加应央力，变赢形可长而期发展筹，是其锣蠕变特值性；变亚形速率约是应力班的函数戚，是其惹粘滞特汽性；变怪形恒定堵，应力退随时间瓜减小，抄是其应夏力松弛薄特性；蚁在长期宿受荷条楚件下，赤强度随镜时间而学改变，爪是其长练期强度窜特性。刘建航院瞒士根据流翅变理论和挤工程经验番，研究了祸软土基坑兆的时空效抗应。他认纵为，基坑闲的位移、拦土的性质侵、支撑的品内力都是帅随时间而扁变化的。斥应注意控东制每步开沟挖的尺寸栏（长度和堪高度），每尽量减小蹲支撑前的质暴露时间剖。1.注重原魔型监测蒸和信息狭化施工既然定冈量计算稿不能很究精确，匪计算结纪果只能选给设计侵者提供该一个大副概的可榴能的数角值，所堆以工程叮原型监