基坑围护结构设计计算要点

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他内聚益力C、内蔑摩擦胁角φ值可米根据辰下列闸规定蜻适当洋调整诞：在井点始降低吸地下脸水范围油内，双当地洽面有霸排水船和防权渗措窗施时核，φ值可氧提高20肝%；在井点极降水穷土体掌固结的条奥件下沈，可落考虑龄土与游支护箭结构姿间侧西摩阻疤力影化响，将土拴的内距聚力c提高20纵%。土压乱力计醋算公树式ex狼it主动巩土压如力：被动判土压摄力：8.细2.忙2地面兴附加椅荷载爹传至n层土笑底面铲的竖核向荷选载qn（1）地愧面满俯布均液布荷开载q0时，友任何榜土层遭底面才处：（2）离皆开挡鸽土结跳构距兽离为a时:(3甩)作用烘在面做积为戏与光挡土冈结构浸平行病）的聚地面括荷载假，离貌开挡哨土结屑构距申离时荐。8.幕2.木3水压羞力水压千力，补主要根据长土质更情况确定管如何墨考虑最水压周力的抚问题鸣。对于粘性波土，土蜂壤的棚透水碎性较奸差，倒此粘另性土卵产生购的侧绳向压岗力可欧采用水土增合算的方脑法，移即侧睡压力傍为相形应深骂度处刑竖向盆土压雹力与率水压跌力之设和乘撑以侧桃压力绢系数著。对于砂性云土，采伸用水土秒分算，即真侧压据力为宽相应种深度种处竖样向土粥压力经乘以棉侧压甜力系涝数与牛该深厘度处徒水压虹力之方和。对比砂土辛简化像计算循，将跟水压涛力与摊土压绘力分脉别计矛算。主动右压力=静止桥压力=被动贞压力=乔h8.许3排桩乘、地刻下连甩续墙计算窝主动慌土压复力和轿被动搅土压洪力并确意定计仗算简价图，嚷确定僻嵌固摸深度诱、内渗力计叠算；支护炸桩或途墙的翅截面秘设计渗以及宽压顶条梁的撒设计惭等。8.苹3.矮1悬臂抽式支望护结址构根据营朗肯-库伦个土压迫力理争论分义层计钩算主奋动土内压力鼓和被途动土识压力减；在此斯基础置上确纽奉定图8-明10所示萌的计唱算简埋图。据此影简图忆求出饺嵌固屠深度hd;最大叠弯矩类截面僚位置时及最庄大弯飘矩值农；进行饿配筋抛设计钓或承付载力毅计算杰；计算哑支护哥结构绑顶端潜位移输。悬臂计算搭简图据此训求出麦嵌固释深度hd配筋驳和挠仁度计垄算地质暴条件耀或其竟它影存响因绞素较氧为复屿杂时姓，也腹可按箱最大奋弯矩吊断面霜的配松筋贯钻通全尼长。配筋秤应满故足下沿式条殖件：支护伶结构岭顶端炎的水瓶平位辆移值y——剪力邪为零赛处即D点至宵基坑源底的法距离伟；——悬臂翠梁上迹段结起构柔宗性变惯形值——下段屿结构母在弯死矩Mma宇x作用荷下产防生的宪转角——下段赠结构舞在弯华矩Mma挎x作用柄下在D点产涂生的牛水平衬位移上段客结构发柔性罢变形8.溜3.窗2单层斧支撑茫支护乌结构氧设孟计计算抽方法杂是“等值绪梁法”。等值展梁法厌的关奏键是如何迈确定慎反弯沈点的巾位置伸。对单茄锚或鱼单撑给支护霞结构仙，地访面以话下土恰压力虑为零晕的位谈置，即主椒动土章压力骂等于伯被动耍土压客力的镜位置夏，与缺反弯耻点位榨置较防接近等。用等蜓值梁纠法计雨算驰单锚羽、单地支支紫护结隆构：图8-律15单层阁支点叶支护抛结构深度劝计算剧简图（3）支塌点力TC夸1可按呢下式泻计算盲：等值蚀梁法舌，对蛾反弯报点：（1）计烦算土搂压力笛（2）基悼坑底枯面以软下支接护结朴构设颈定弯是矩零吴点位巡寿置（4）嵌固零深度Hd设计喝值可缺按下式久确定:（5）计呢算内胖力和换配筋单层妙支撑单支护引结构帆的最示大弯因矩:发生哲在剪奔力0处，锯应根秀据土特压力袖平衡贼，求壶得处赶的位尝置y,可得Mma汉x。弯矩假图可处按静构力平库衡条示件求舅得可以分段化配筋，也模可以气按最抄大弯恳矩断坡面通长监配筋.8.纺3.穷3多层财锚拉声式支徒护结迅构亮设计1)应根截据分刑层挖妨土深死度与贱每层杨锚杆袭设置君的实敢际施音工情恰况分购阶段庸分层艇计算桨，这辱时假涂定下户层挖多土不帖影响赢上层拘锚杆允计算歇的水辰平力核；2)多层掉布置赤时，室有等医弯矩顶布置铃和等虏反力康布置不两种躬模式幅；3）悬悄臂式设及单顿支点芳支护主结构咸嵌固舌深度适设计惠不宜脱小于驼；多州支点灰支护形结构要嵌固救深度俗设计揭值小毅于0.秤2河h时，秃宜取烫。抗渗悟透稳纯定条衡件:当基思坑底疫为碎抗石土帖及砂挖土、蔑基坑饿内排做水且便作用米有渗惨透水袋压力秤时，炊侧向婆截水海的排菌桩、任地下维连续绣墙除敞应满押足上将述规腊定外煤，嵌楚固深门度设牛计值近尚应娘满足率式抗氏渗透首稳定铁条件:注意跃事项房诚：1）排蹈桩、苦地下抚连续偿墙水闲平荷尼载计怎算单虎位；中心浴距和泛单位市长度；2）有化支撑泡变形碗计算流按弹尊性支销点法东计算你，支点汽刚度丸系数摸及地隔基土满水平滨抗力横系数m应按筑地区渠经验盒取值访；3）支撑体交系（随含具闸有一嘱定刚然度的朋冠梁昨）或秋其与旧锚杆刑混合絮的支语撑体跪系应漏按支拜撑体左系与刃排桩筐、地申下连阿续墙辞的空吃间作帝用协茫同分挽析方粗法，验计味算内辛力和煎变形棍。8.顽4土层沾锚杆土层菠锚杆权是一杀种埋世入土陶层深懒部的暮受拉舌杆件拥，它坑一端哀与构绢筑物观相连清，另乔一端桥锚固条在土混层中花。8.篮4.磁2锚杆墓设计1）锚制杆承焦载力皮计算2）锚教杆杆尚体的性截面虽面积3）锚倚杆轴懒向受深拉承垂载力槐设计款值（1）安喷全等宇级为预一级康及缺组乏地馅区经规验的作二级记基坑搏侧壁票，应鼓进行惜锚杆竟的基脸本试磁验，蒸受拉告抗力曾分项读系数妙可取1.般3。（2）基膜坑侧状壁安舰全等休级为蜘二级外且有碧邻近坊工程隆经验江时有：（3）.对于待塑性古指数驰大于17的粘本性土叔层中膨的锚其杆应衣进行升蠕变统试验狐。（4）锚镇杆预去加力已值（弄锁定耍值）剑应根策据地赤层条沿件及扎支护君结构粉变形他要求肾确定欢，宜糖取为境锚杆蜓轴向沾受拉晴承载酿力设黑计值园的0.陷50撤~0盯.6澡5倍。（5）宵自由蹦段计值算长击度8.薪8艳S墓MWSM挣W挡土之墙是臂先施俭工水次泥土剖挡墙重，最勉后按师一定浊的形慕式在盈其中兄插入具型钢再（如H钢）霸，即昆形成畅一种劲性童复合掀围护仇结构。：止水逝好，院刚度确大，虏构造怪简单遍，型糟钢插禾入深袄度一衫般小申于搅防拌深绘度，朽型钢蓄可回增收重坦复使亮用，费成本青较低丘。SM庄W适宜票的基危坑深碎度为6～10须m，国脆外开鼻挖深惭度已屡达20妹m。要求曲型钢述间距群不能惯过大饼，保蓄证水性泥土振的强塌度由店受剪虑，受脊压控腊制。（a）全榨位“满堂”；（b）全勉位“1隔1”（c）全吊位“1隔2”；（d）半查位“满堂”；（e）半顺位“1隔1”1型钢研净间朴距的纱确定保证漠型钢段间的香水泥余土在凑侧向敏水土酒压力熔作用点下不誉产生棵弯曲医应力2.水泥愉土强雁度校连核“连续”截面捧剪力型钢“间隔”布置验算棒拱的勤轴力涉强度8.污9逆作拦拱墙在基挣坑四瞧周场遍地都窝允许黄起拱骡的条赠件下成（基狭坑各对边长L的起萍拱矢偶高棕），诵可以诵采用闭合欢的水休平拱炭圈来支挡廉土压纲力以全围护泊基坑怀的稳煤定，盘采用恋闭合居的水汽平拱繁圈来暴支挡劳土压再力以壳围护罩基坑蛾的稳喷定匠；拱结茶构是拌以受遮压力士为主天，能秘更好始地发础挥混征凝土印抗压萍强度弃高的矛材料炕特性塘，而损且拱缺圈支贫挡高蕉度只柿需在摇坑底住以上这个兽闭合放拱圈安可以印由几杆条二萍次曲蛙线围柱成的尤组合队拱圈义（曲率续不连恶续），塌也可挖以是粮一个刑完整叶的椭艘圆或化蛋形得拱圈胃（曲率个连续）。安全绝可靠斩，每贤道拱识圈分虏别承杂受该叫道拱鬼圈高图度内擦的压专力，灭不相肿互影但响；节省执工期注，施溉工方辱便；节省肤挡土星费用局，用桨拱圈门支护惯的费给用仅拉为用酿挡土消桩的40伪%~哭60线%。而眯且，松基坑讯越深浸，经状济效返益越倚显著鹊。1.截面鸽形状2.拱墙茎计算逆作何拱墙盆结构曲型式典根据量基坑骗平面庙形状银可采豪用全亏封闭铜拱墙沫，也秆可采袄用局沈部拱割墙，晴拱墙躁轴线问的矢驶跨比晃不宜践小于1/岭8，基翁坑开轰挖深奇度h不宜嫌大于12养m。当基绿坑开备挖深慕度范曲围或矩基坑绪底土姥层为惊砂土舱时，刚应按丘抗渗既透条阿件验子算土街层稳葛定性王；当基乞底土燥层为零粘性悦土时烧，基辉坑开崖挖深耍度满皮足下扔列抗隆棕起验孙算条门件：均布比荷载攻作用谷下，醒圆形扎闭合知拱墙击结构晚轴向压力晕设计等值应按兄下式捎计算鼻：圆拱晌的外斤圈半羡径；拱墙歪分道究计算调高度在分警道高盒度范奶围内绘的基扯坑外陵侧水牵平荷持载标疏准值搁的平次均值盾。8.版10构造混凝巷土强孩度等透级不虫宜低手于C2讽5；拱墙捆截面骄宜为Z字型期，拱秀壁的搏上、损下端邪宜加搞肋梁勾；当基侦坑较火深且芽一道Z字型劲拱墙阻的支霞护高诱度不宵够时化，可搁由数在道拱箭墙叠她合组见成；肋梁鸡，其诱竖向躲间距熄不宜防大于2.滥5m。圆形持拱墙院壁厚化不应象小于40集0m优m，其丽他拱煮墙壁俭厚不乌应小办于50看0m排m。8.窜11逆作晋法施罚工深地惰下室暑的常月规施染工是指通过性临时协支护叹基坑惰坑壁面，开筑挖至侮预定笔深度伯后，拉浇底舟板并牛由下王而上色施工帐各层包地下率室结斑构，嫂待地这下室伸完工慕后，音再逐抬层进把行地拳上结塞构的鄙施工翁。利用望地下信连续玻墙采敢用逆作洗法施破工较深城的多投层地弯下室便，成宁为发坐展的节方向章，这悔已在非国内周外到赵得了牢显著副的效焦果。逆作该法施不工工怀艺是炭先沿林建筑副物外缎围施工遭地下跨连续哈墙，作蚊为地江下室愈的边单墙或涉基坑种的围盾护结忘构。在建精筑物灾内部峡的浇具筑中五间支删承柱晓，开哗挖土秃方至际第一构层地商下室挖底面残标高药，浇誓注梁饱及部调分的怕板，讽该层遥楼盖破即可陆作为地下狂连续抄墙刚凳度很椅大的垄支撑糟系统仗。然后酱在梁耍间没叨有浇炭板的巧空档肿内，瞎向下多逐层垃施工功各层佳地下她室结抢构。拼与此同时，在蜂已完盲成底鱼面梁答板结琴构的引基础恒上，做沸上部困结构。地下夜室封行底前淘，地成面上渐允许优施工间的层辞数要通过再计算痕确定伞。日本聚读卖卵新闻侵社大侄楼驻逆作城法施甚工地上禽９层耍，地少下６碍层，农总工片期只颈用了无２２缎个月窗，比语常规醋方法追缩短燃了６默个月吼。该舱工程域用2.世0m大直贼径钻敌孔灌宋注桩株作为碑中间忧支承愤柱，块Ｌ＝稼３０m,共用协３５迁根。逆作标法的撒优点集：地下婚主体歼结构件的梁经、板场、柱喂作为乎挡土锁墙的径横向相支撑锯；大幅瘦度缩菜短工疮期；逆作避法只饼开挖豪有效杠范围盲内的欲土方且量，籍减少衫了大彩量的乌土方衫量；安全黄性好休，且议基本斥上不贝受气脸候所更左右搞。不足找：封闭石状态默下的胆环境叛进行住施工斥，作姐业环录境较皱差；纸大型晴机械拥设备雪难于贵进场讽；地下屠结构房诚中墙什柱的雕混凝泪土接衫搭质轻量较贪难控秘制拖