深基坑的支护结构及结构计算

深基坑的支护结构及结构计算

采用深基坑随着基础埋深加大给施工带来很多困难，尤其在城市建筑物密集地区，施工场地的狭小，邻近建筑物、道路和管线纵横交错，多数情况下不能放坡开挖，需要采用支护结构，这就是本章所要研究的问题。

支护结构的设计和施工，影响因素众多，不少高层建筑的支护结构费用已超过工程桩基的费用。为此，对待支护结构的设计和施工均应采取极慎重的态度，在保证施工安全的前提下，尽量做到经济合理和便于施工。第一节支护结构的选型支护结构包括挡墙和支撑（或拉锚）两部分。档墙或支撑中任何一部分的选型不当或产生破坏（包括变形过大），都会导致整个支护结构的失败。支护结构的型式放坡开挖悬臂式支护结构内撑式支护结构拉锚式支护结构土钉墙支护结构环梁护壁支护结构其它形式支护结构一.挡墙的选型（一）钢板桩

1.槽钢钢板桩

2.热轧锁口钢板桩（二）钢筋混凝土板桩（三）钻孔灌注桩挡墙（四）H型钢支柱（或钢筋混凝土桩支柱）（五）地下连续墙（六）深层搅拌水泥土桩挡墙（七）旋喷桩帷幕墙

常用Φ600—1000mm，是支护结构中应用最多的一种。宜形成排桩挡墙，顶部浇筑钢筋混凝土圈梁。但施工难以做到相切，挡水效果差。（三）钻孔灌注桩挡墙

该类支护结构适用于土质较好、地下水位较低的地区。型钢或支柱按一定间距打入，支柱间设木挡板或其它挡土设施。

（四）H型钢支柱（钢筋混凝土桩支

柱）、木挡板支护墙

深层搅拌水泥土桩挡墙是用特制的进入土深层的深层搅拌机将喷出的水泥浆固化剂与地基土进行原位强制搅拌制成水泥土桩，相互搭接，硬化后即形成具有一定强度的壁状挡墙，既可挡土又可形成隔水帷幕。（六）深层搅拌水泥土桩挡墙（

旋喷桩帷幕墙是钻孔后，将钻杆从地基土深处逐渐上提，同时利用插入钻杆端部的旋转喷嘴，将水泥浆固化剂喷入地基土中，形成水泥土桩，桩体相连形成帷幕墙。旋喷桩帷幕墙可用作支护结构挡墙，也可用于挡水。（七）旋喷桩帷幕墙当基坑深度较大，悬臂挡墙的强度和变形不能满足要求时，需增设支撑系统。支撑系统有基坑内支撑基坑外拉锚（顶部拉锚土层锚杆拉锚）常用的有钢结构支撑钢筋混凝土支撑二.支撑（拉锚）的选型钢管支撑示意图(一)钢结构支撑2型钢支撑

型钢支撑主要采用H型钢，用螺栓连接，为工具式钢支撑，现场组装方便，可重复使用。第二节支护结构计算一.支护结构的破坏形式和计算内容支护结构可分为两类：重力式支护结构非重力式支护结构重力式包括深层搅拌水泥土桩挡墙旋喷桩帷幕墙非重力式包括钢板桩、钢筋混凝土预制桩、钻孔灌注桩挡墙、地下连续墙等。包括强度破坏稳定性破坏。Ⅰ强度破坏（非重力式）

1拉锚破坏或支撑压曲地面荷载增加过多、（一）非重力式支护结构挡墙的破坏土压力过大使拉杆断裂，或锚固失败、腰梁破坏、内支撑受压失稳。Ⅰ强度破坏（非重力式）

2支护墙体底部走动支护墙入土深度不够或挖土过深以及水的冲刷均可产生这种破坏。需正确的计算入土深度

（一）非重力式支护结构挡墙的破坏3支护墙的平面变形过大或弯曲破坏支护墙截面过小、土压力估不准、墙后增大量地面荷载或挖土超深，需准确计算最大弯矩值以验算截面。（一）非重力式支护结构挡墙的破坏Ⅰ强度破坏（非重力式）Ⅱ非重力式支护结构的稳定性破坏

1墙后土体整体滑动失稳拉锚的长度不够、软粘腿发生圆弧滑动，引起支护结构整体失稳。（一）非重力式支护结构挡墙的破坏Ⅱ非重力塞式支护独结构的历稳定性类破坏2挡墙俘倾覆3坑底盐隆起如挖土物深度大每，由于卸土药过多温，在只墙后殖土重及地爬面荷载注作用下引起榴坑底巷隆起马。（一壤）非候重力功式支抛护结丧构挡掘墙的善破坏Ⅱ非重力茄式支护蚀结构的涨稳定性针破坏4管涌在砂土纸区，当轻地下水较高坑免较深时领，在动水压哨力作醋用下妹，地俱下水绕过羡支护墙搭连砂土一同涌唤入基坑巴。（一战）非险重力墓式支柜护结庄构挡借墙的乓破坏（二）抬重力式败支护结迁构的破令坏重力宫式支旷护结起构的标破坏孝包括强度破无坏稳定性自破坏其强携度破或坏只朽是水沾泥丙土抗回剪强油度不师足，价产生伐剪切替破坏丧，为图此扭需验找算最唐大剪扣应力欢处的瓜墙身景应力加。（二）忽重力式女支护结控构的破柿坏重力乡丰式支纠护结亚构的棋稳定势性破院坏包菊括：1.倾覆2.滑移3.土体盘整体饮滑动岛失稳4.坑底吨隆起5.管涌二唉非重败力式嗓支护翁结构雕计算（一坡）支横护结摔构承花受的表荷载支护辞结构蓝承受数的荷衔载一知般包齿括土压力水压力墙后暗地面暗荷载运引起葡的附稳加荷默载。二领非重沉力式支刺护结构畏计算1土压盘力⑴主动阻土压力：若解挡墙安在墙孕后土赶压力愿作用穗下向胳前位捕移时锐随位讯移增绪大，跌墙后泰土压左力渐冬减小便。当睁位移删达某容一数慈值时世，土透体内尘出现湖滑裂皮面，闪墙后任土达经极限多平衡炎状态描，此忧时土鼠压力性称为依主动兴土压锈力，说以Ea表示首。Ea-Δ滑裂面二货非重亮力式齐支护裕结构洗计算⑵静止盆土压落力：若挡倘墙在土压奴力作用时下墙本缎身不发生寇变形和车任何位劣移（移动左或滑动诞），墙宰后填土处聪于弹性犯平衡状涛态，则此时娱作用在鹅挡墙上达的土压力毫成为静岔止土压疏力。以E0表示。E0二非付重力式咳支护结吊构计算(3慨)被动土亡压力：发若挡墙香在外力妻作用下滚墙向墙现背向移家动，随侵位移增鞠大，墙忆所受土艘的反作肝用力渐圣增大，份当位移规达一定隶数值时炕，土体掩内出现谷滑裂面面，墙后穗土处被拔动极限献平衡状衡态，此颂时土压征力称为受被动土领压力，训以Ep表示萝。+Δ外力Ep滑裂撕面对于粘晴性土按鹊计算公呀式计算稿时，主遭动土压症力在土独层顶部先（H=0处）为巩负值，摇即表明出缘瑞现拉力努区，这椒在实际逗上是不释可能发五生的。谅可计算击临界高袖度以下衰的主动财土压力剪：土压力注分布土压归力表久示悬臂稿式挡孔土结举构，破对于痛土的康性质韵、荷挽载大建小等竟非常客敏感战，它污完全累依靠甜足够雅的入悄土深休度来胞保持以其稳驼定性渐，故疤其高锁度一科般不近大于4ｍ。为了施潮工的安榨全，支起撑和锚俗杆宜根逼据最大丘土压力男计算，愚即根据无实测压睛力曲线掌的包络柔线来确区定。该疑包络线可近似梯吹形或矩挎形，与咏库伦理券论计算烧的三角登形土压础力不同陷。土压力征分布⑴悬臂无宰支撑挡魄墙，其条压力分易布为主翼动土压将力，是激三角形娱分布，慢被动土筋压力也摸是三角逼形分布足。被动拢土压视力主动诵土压裤力土压力征分布⑵多支撑写或多拉肤锚的挡换墙背面沙上的土跨压力分尺布图形房诚砂土为啄梯形，做粘土土浙压力分更布图是禽稍复杂丽的三角婆形。土压私力分感布悬臂挡携土墙所究承受的主动温土压引力完鲁全由比其底部俱的被缎动土店压力举来平衡；而锚毛定板庭单支厚点的亭挡土结驰构，警其主门动土柱压力则近由锚锐定板证拉杆摔和底部的擦被动土装压力共同承壳受，拣加以航平衡巧。TEa1Ea2EP土压落力分洞布不同浇深度笑处土槽的内穿聚力C不是互一个学常数而，它侮与土咱的上络覆荷米重有秀关，岁一般厦随深亭度的殊加大封而增伪大，党对于皂暴露晨时间吓长的穴基坑代，土寒的内晒聚力顺可由检于土夹体含网水量昂的变滑化和指氧化松等因鹿素的泡影响货而减拜小甚句至消慕失。φ、C值是快计算扩侧向服土压席力的砖主要崖参数银，但沾在工虏程桩侮打设倚前后鸭的φ、C值是不今同的。净在粘性叛土中打演设工程姻桩时，矮产生挤衣土现象颗，孔隙出水压力失急剧升贸高，对φ、C值产生毫影响。头另外，怖降低地镜下水位增也会使φ、C值产搬生变两化。2.水压力ABCEHF在有惰残余致水压假力时福，水压力违按梯形冲分布。水压葡力和蒸土压蛙力水压是力和患土压头力的等分算湖或合呢算问羽题，遥目前乒均采和用。一般色情况捧下，惭由于枕粘性搭土中瓣水主邀要是能结晶月水和颜结合宅水，帽宜合管算;在砂性半土中土维颗粒之咐间的空砌隙中充谱满的是债自由水肥，受重曾力作用鬼，为静础水压力愤作用，得宜分算游。水压钉力和般土压篇力合算春时，锡地下续水位伴以下涝土的些重力率密度撤采用而饱和凑重力袄密度γsa嗓t；分算伐时，鸣地下克水位朵以下垃土的欺重力丧密度做采用宰浮重馋力密坊度;另外单门独计算吹静水压纽奉力，按竟三角形枕分布考奶虑。3.墙后地干面荷载潮引起附术加荷载有三部种情材况：⑴墙粘后有均桨布荷载辽ｑ⑵茄距离贵支护损结构悔一定测距离哑有均具布荷哄载ｑ⑶距极离支护脖结构一暂定距离身有集中欧荷载Ｐ雪（如塔樱吊、混混凝土泵样车等）中由Ｐ引支起的附股加荷载仿分布在讨支护结雹构的一她定范围纸ｈ2上。⑴墙后夫有均冒布荷钳载ｑ如墙后截堆有土粮方、材唐料等地丝式面均布靠荷载对似支护结扰构引起酸的附加留荷载，黑可按下波式计算焦：qH⑵距离支旁护结构五一定距离有梁均布荷载载ｑ此英时压应踪蝶力传到驾支护结闯构上有凤一空白常距离h1,在h1之下产翻生均布宰的附加皇应力：l1qHe1e23.墙后胜地面宰荷载熄引起岩附加研荷载⑶距离支栋护结构续一定距毕离有催集中厦荷载Ｐ（如繁塔吊、廊混凝土泵车墓等）由构Ｐ引起的游附加虹荷载粒分布在支护宅结构的痰一定范围坦ｈ2上。HPl2h2φ非重雅力式帽支护残结构饱的计至算深基坑停支护结铺构应采杜用以分咱项系数烤表示的弄极限状离态设计载表达式乳进行设谷计。基坑支忍护结构叠极限状梁态可有萝两类：承载能敞力极限竞状态正常锄使用丢极限毁状态非重地力式告支护奏结构艺的计片算1.承载坛能力学极限铜状态绞：对应清于支哭护结榴构达蔽到最稠大承脸载能京力或负土体蛾失稳求、过痕大变迟形导纤致支种护结狱构或米基坑爬周边筑环境般破坏罢；2.正常使状用极限停状态：对应于震支护结买构的变侵形已妨互碍地下歼结构施拜工或影漂响基坑汽周边环甩境的正贸常使用懂功能。基坑耽侧壁唉安全汉等级打及重锅要性题系数安全等级

破坏后果γ0一级支护结构破坏、土体失稳或变形过大对基坑周边环境及地下结构施工影响严重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0.90（二）正悬臂桩贸墙的计昏算排桩底、地兆下连郊续墙投嵌固租深度扰设计狱值宜怒按下熄列规裂定：1.悬臂惰式支求护结碧构嵌和固深讨度设梯计值hd宜按弦下式毙确定衬：桩墙底身以上基腰坑内侧慈各土层荷被动土即压力强铅度和桩墙冈底以答上基滤坑外象侧各暂土层苗主动荒土压漏力强伙度和悬臂桩嫌墙的计肝算合力作用点岭至桩、墙底的伍距离合力作用闲点至贯桩、醉墙底群的距幸离h、分别房诚为基现坑挖肌深和店桩墙渗入土普深度hhpEa1Ea2Ea4Ea3∑EaEP1EP2∑EP分别驾为被洒动土愁压力丝式合力雹和主糟动土踪蝶压力协合力支护反结构惜计算当确定廉悬臂式肝及单支农点支护秤结构嵌桂固深度伞设计值喝（构造类要求）当基生坑底佣为碎近石土绒及砂施土，裂基坑炭内排五水且侦作用技有渗锣透压泡力时捉，嵌镰固深渐度设友计值煤还应妖满足次下式遵抗渗布稳定尿条件教：单支世点支偏护结药构计促算单层刑支点伶结构块支点意力及嵌固神深度计绸算支点力：基洒坑底面观以下支护结构拍设定弯索矩零点至基坑糟底面距性离hCl按下式确浑定h单支栗点支捎护结铸构计卖算单层支往点结构吃支点力唯及嵌固蔑深度计悉算支点力Tcl按下式侵计算支点至绍基坑底帮面的距遗离基坑鹿底面唱至设瞒定弯时矩零辟点位碎置的称位置分别拦为合盒力铺作牙用点熊至设静定弯敢矩零让点的丘距离（三弊）支冠护结搬构计侍算的书其它裕方法1等值梁应法2弹性酱曲线秋法3竖向弹艳性地基缝梁法（梅基床系室数法）4有限元库法等值翼梁法图中ab梁一端并固定一及端简支等，弯矩坚图的正势负弯矩锦在c点转其折，演若将ab梁在c点切断供，并于c点加一蓬自由支扮承形成ac梁，则ac梁上的怠弯矩将突保持不遣变，即触称ac梁为ab梁上ac段上的米等值梁固。等值裁梁原呀理ababc等值梁峡法介绍肯等值演梁法筋：如ab梁一帽端固糟定，医一端徒简支鄙，弯泪矩图封的正喝负弯教矩在c点转差折。邮若将ab梁在c点切绞断，扮并在c点置一远自由支欺承，形蚁成ac梁，则ac梁上燃的弯点矩将部保持喇不变算，则左称ac梁为ab梁上ac段的等姿值梁。HAPaBCD等值芦梁法HAPaBCDPaP0等值梁板桩上土压力分布图板桩弯矩图等值梁说法用等毫值梁唐计算恩板桩扫，先敞要知跃道正近负弯往矩的震转折碎点的交位置躬。因蒙板桩昂地面柏下土讲压力受等于0的位置乘，接近黑正负弯腊矩的转晶折点，袄为简化队即用土碧压力等偿于0的位置己代替它明。P0Pa三恋重支力式掌支护竿结构违计算（一澡）秆原理爪重力姥式支捧护结誓构是西依靠喝结构弹自身吃重力性来维精持极税限平立衡状排态的乌。（二）晶荷载顶组合1土压党力；2重力式仔结构自钱重；3地面超互载包括趴：永久闯荷载、并道路荷撇载、可粪变地下棒水位和女施工荷处载（施押工机械兼荷载、督材料堆惹放荷载覆）以及垂偶然荷段载（地基震荷载污、人防信荷载）置。（三）俩重力式令结构计乱算内容1滑动怖稳定穴性验锣算2倾覆稳守定性验爹算3.土体摔整体邀滑动铜验算4.坑底隆百起验算5.管涌验瞧算重力式李支护结想构计算甜简图重力味式支烂护结初构主要如是深减层搅温拌水泥称土桩搭墙和封旋喷桩帷能幕墙，援计算简图懒如图：EaEpBbbA（三）该重力式地支护结凉构计算娃（滑动是稳定性毫）1滑动面稳定森性验默算墙体醋自重稳；基底柄墙体简与土贩的摩洞擦系贵数；被动土傍压力合怖力；主动土甲压力合痰力。（三巴）重墨力式弃支护居结构迈计算克（倾狮覆稳惊定性造）2倾覆垦稳定寻性验券算墙体运自重饮；墙体帮厚度今之半发；分别痛为摆对属墙趾A点的力棒臂。抗倾覆络稳定安丈全系数丸；（三）裂重力式纵支护结病构（整当体滑动舅验算）3.土体察整体捡滑动素验算恩水泥碧土桩映挡墙虎由于仁水泥浩掺量薯少，丢故将唱其看丧作提祖高了聪强度舱的部乓分土鸡体，冤进行额土体佣整体深稳定毁性验年算。R·重力怜式支驼护结日构计沾算掘（基夫坑隆纱起）4.坑底隆西起开挖孤面以雄下墙麦体能尺起帮浑助抵壁抗地肯基土虎隆起消的作宿用，嘉宜假窝定土阻体沿揪墙体误底面宗滑动翻，认服为墙探体底少面以之下为泽一圆右弧，库如图惰所示培。产码生滑丧动力亡的是尾和q,抵抗非滑动胳的则蜂为土拉体抗及剪强菌度。qzABOCDHE重力轨式支团护结悟构计得算(基坑隆宵起）对于扰非理罚想粘护性土蚊，土霸的抗晚剪强骗度AB面上槽应胸为水痰平侧闷压力从，取抗隆起翅安全系狱数重力式每支护结绵构计算弊（基坑昂隆起）为达稳祸定，避欣免基坑扣隆起，搬必须满蓬足热如仔要严格同控制地裂面沉降但，则需塘增加挡弱墙入土啦深度，高或进行姻坑底土烂体加固即，提高桶土体抗翠剪强度柜，使该养系数达架到1.牢5～2.0。5管涌匙验算当基坑姑地下水恼的向上童渗流力桂时泳土颗嘉粒处于皇悬浮耍状态嗽，于蚂是坑底产吉生管疤涌现衡象。不发生恋管涌的忍条件应慨为：重力园式支较护结放构计凭算（蹦管涌凝验算状）tj钢板桩右的施工（二哗）供打设庆前准顶备工息作1钢板桩鞠的检验娇和矫正2导架盘安装3沉桩幕机械强的选涉择打设霞钢板功桩可继用落悬锤、抵汽锤幻玉、柴著油锤渡和振李动锤享，前木三种脱皆为陷冲击杀打入获法，份此法投可使倒桩锤紫的冲圾击力跳均匀疫分布涌，保椅护桩冻顶免爬受损妹坏。钢板疲桩的耗施工（三）饥钢板桩变的打设记和拔除1打设方予式选择⑴单潜独打算入法丘即从牧板桩已墙的棕一角份始，品逐块职打设燃，直丘至工妻程结子束。⑵屏吓风式迫打入读法末即宫将10～20根钢板玩桩成排好插入导警架内，君呈屏风骆状，再怕分批施额打。（鞋按屏风可排数，仆分为单闸屏风、洒双屏风浩和全屏焰风）钢板征桩的稼施工4钢板桩么的拔除拔桩前土要研究缩慧钢板桩各拔除顺涛序、拔担除时间啊和桩孔院处理方贵法。拔除宜互用振动红锤或振艰动锤与夹起重机搏共同拔态除。二秤钻暖孔灌膝注桩娱挡墙煎施工钻孔灌回注桩挡无墙施工（主洒要在暂第五该章介取绍）钻孔灌疑注桩施管工时无嫩振动，猾不会危摩害周围盗建筑物坝等，造府价低，摔有优越忍性。施工阶速度倚慢，浇宜注袋意质热量。钻孔灌伪注桩的敬间距由音计算确逮定。钻孔灌刷注桩用高作支护犯桩时，适按钢筋爪混凝土腊正截面就受弯构线件计算乱配筋。三旷深层搅夜拌水泥径土桩墙易施工（一）豪施工机仿具1深层亩搅拌帐机中心管拦喷浆方挠式叶片喷走浆方式前者发的输弯浆方军式是绘水泥康浆从引两根评搅拌治轴间术的另井一根理管输普出；配后者盯是使萝水泥储浆从原叶片丧的小贱孔喷租出。2配套机幸械（灰木浆搅拌羊机、集六料斗、帽灰浆泵兵。）三触深层搅栋拌水泥他土桩墙蓬施工（二）防施工工屡艺定位—预拌隆下沉—制备水堵泥浆—提升夫、喷寄浆、惨搅拌—重复雅上、项下搅是拌—清洗、番移位三.深层虎搅拌季水泥貌土桩匙挡墙（三）摧水泥土辈的配合旋比水泥债土的掏抗压眨强度衔一般况为50玩0～40渠00治K被N/疯㎡,水泥的级掺入量东取决于耳水泥土壤挡墙设蛛计的抗肥压强度项。水泥标趣号的提价高，使怎水泥土仪强度相葡应提高忽。搅拌施恭工的水六泥浆水悉灰比一策般采用0.齐45～0.5架0，为的减少草用水物量，讯有利琴于泵冻送，裹可选液用木