深基坑支护结构的设计计算

2023/7/1212023/7/121深基坑支护工程设计与检测

—事故分析、相关规范与工程实例第三部分深基坑支护结构的设计计算中国建筑科学研究院钱力航2009年1月北京2023/7/1222023/7/122

深基坑支护结构主要指深基坑的挡土桩或挡土墙与锚杆或内支撑相结合的挡土结构,也包括土钉墙、复合土钉墙等其它形式的支护结构。挡土桩主要指钢筋混凝土预制桩、灌注桩、人工挖孔桩和钢管桩、钢板桩等；挡土墙主要是钢筋混凝土地下连续墙，型钢水泥土连续墙等。

2023/7/1232023/7/123第三部分主要内容

一深基坑挡土结构的设计内容与步骤二荷载计算（土压力计算）１主动土压力计算２土体水平抗力的计算３关于土压力经验修正的讨论４土压力计算中水土合算与水土分算问题的讨论三支护结构的设计计算（此处支护结构主要指排桩、地下连续墙）

１支护结构的受力特征

２支护结构的设计计算方法简介３支护结构的设计计算：a经典法：（可用于）

1°单层支锚浅埋结构的设计计算及例题2°悬臂结构的设计计算（略）

3°单锚深埋结构的设计计算（略）

4°多层支锚结构的设计计算（略）

b弹性法1°弹性法的基本挠曲方程2°弹性抗力系数的数值解法

c弹塑性法工程应用很少（略）四支护结构的稳定性验算

1支护结构嵌固稳定性①

2支护结构整体滑动稳定性②

3基坑底部抗隆起稳定性③

4基坑底部抗管涌稳定性④

5基坑底部抗渗流稳定性⑤五

土钉支护的设计与应用2023/7/124主要参考资料

1《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99及部分修订内容2《岩土锚固》，程良奎范景伦韩军许建平

3《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002

4《地基与基础》，天津大学西安冶金建筑学院哈尔滨建筑工程学院重庆建筑工程学院，顾晓鲁总成20葡23尝/7那/9520袜23正/7绩/962杜0释2沙3横/清7中/雷96一袖深膝基托坑供支罚护们结腥构衡的葬设京计泰内史容削与梳步链骤1了解金工程寄环境:邻怀近坡建背筑(构)物滩及旨地片下图管娘线周的现状椅及其到对变芹位的畜敏感程享度,测深量还其禾至山基罗坑岂开突挖雁线的潜距虑离;2阅读均地下零室及惊基础变结构院图;确魄定淘基衣坑类开凝挖字深度绣及幅开模挖扔范稻围;确骂定例电差梯终井较等你局际部棵加围深冈的凤情混况;3阅读塔工程店地质碧报告,了解共分析贿各层骡土的容物理力学睡性质鲁及地培下水酱情况;4通过债综合汪比较公选取脾最佳幸支护夹及地寺下水在处理方奋案,包括药支护千结构翻的各深部分施尺寸;20饿23叨/7矩/972洞0挪2贤3配/雕7闭/抱975确伴定择作宁用蓄于漂支丢护碰结厌构躺上竟的爱荷嫂载,即鼠计忌算积水压力片、土溪压力;6计算绪支护野结构朝的嵌究固深肚度、顷内力、锚固力店、损变直形延量;7整施体徐稳丹定欧性忌验克算,抗隆肺起、匙抗管哪涌的贵措施;86和7须慎经卸过筋试话算,调整毙支护振方案铜及其葛各部乒分尺寸;9结嚼构匠设悄计,绘毕制销施说工认图20券23委/7灯/9820汗23书/7售/98二垦荷从载计究算（宴土压闸力计去算）作葵用挤在当支租护些结末构皂上炎的荷载主要慨就是土泊压倚力.土压讨力有主动梳土压盐力、倘被动暴土压默力和静住止中土悟压敲力.主职动哲土圾压咬力繁最详小,被补动钩土槽压榜力削最弊大,静止少土压崖力在扰两者滤之间.如果刮支护栽结构(墙冲体)不即产典生盟任教何厅移悉动驳和睡转练动,这朗时绸土拍体阅对肢墙汇体仔产幕生亩的博土折压澡力低称低为静卧止抚土袜压灾力.2粱0批2章3料/愿7六/榆9920奶23桂/7聪/99如贫果恒墙卖体践在禾土我压阳力杨的顶作傅用祝下,发著生端向缴基饼坑内伟绕穴墙食底粱转睛动尝或霞移染动(图13傍-2巨a)庙,静止抱土压僵力逐渐搂减其小,直到榴将墙艘体挤骑压到瞧即将军离开歉土体备时的极限克状态,即主粱动极战限平施衡状吧态,此时资土压锈力达到里最炒小紧值,称为主坝动铜土督压犬力.图1狂3蹲-酿2产生微主动关或被暮动土笔压力竿的情壶况(a)主魄动度土邻压校力种；(b)被动竹土压席力20口23挖/7折/91披02剩0万2肺3气/谦7猜/用910如果盼墙体甘在外倘力的雀作用烈下,挤艺压撇土衰体(图1枪3迹-腔2平b蜓)歌,压力横从静趋止土匠压力胃逐渐琴增大,直到槐土体即光将荷破脉坏技时细的呜极垦限埋状亭态,即被窗动极蓄限平指衡状墙态,此辉时拥土季压浊力猾达咽到添最英大坡值,称舞为被扩动突土阻压治力.图13任-2产浊生租主厦动增或竭被要动质土堤压被力胁的遍情星况(a)主动觉土压稻力；(b)被范动暖土真压南力2役0伏2狮3塘/的7早/片91鹿12肺0坊2期3塞/题7馆/突91搁1目辆前梳除蒸了驶这粪三闷种挂特纪殊谷平称衡望状挨态枪以池外月的敬土秆压拐力很还寸无畅法五计友算.试弃验黄表锯明,土虽压汽力六要偷降楼低份到责主判动膊土乌压赚力拴的冰数害值,挡巧土考结迫构晕顶叶部泻的炸水绘平赤位陕移殖需秘达属到舰该臣结袍构挡土个高度基的1~宫5‰；末而济要难达枝到妈被距动蒙土彼压最力虫的醉数挎值,这种撕位移乔要大改得多,约穿为挡土座高度粒的2遇~餐5%,是擦达旋到筋主盲动甚土际压井力露的1藏5认~重5屈0倍.在困实蝴际柱工墓程精中罚主袋动语土萄压芝力未容霸易掉达拘到,被动绢土压姥力不醉一定升能达豆到.表13镇-1列腊出脸了脸国泳外群有屑关砖规刑范哈规粘定究达啦到研主坊动席极钩限馆状稿态进和梯被港动摇极狮限醋状拆态作所诸需系的圈变窑形答值.20秤23炎/7疤/91疼22予0尺2旗3树/扶7饱/揭912表13浇-1发挥贫主动分和被泪动土夜压力袖所需泄的变董位表中届：H、D拔—地役面长、华基增坑但底雷至宪挡粗土选墙何底戴的些高拦度皆；y仔—水平碑位移陷；h0—挡土辉高度。2笼0炊2刮3肢/逗7蒜/常91320底23刻/7风/91乎3主相动谨土膊压吗力拴计垂算主动疤土压堡力计渴算一咳般采卸用经矩典土狗压力布理论-剩-门-厍仑理跳论和也朗肯艺理论.厍拖仑扁理畏论假己定跳挡渗土薯墙盟是刚性的；痛墙后够填土暑是无粘帐性砂靠土；讽当怠挡少土茫墙婚墙爱身占移妖动从产匪生滩主汽动由土口压星力嗓或被动饲土压伐力时途，滑动抹土体预是沿茧着墙希背和绳一个均通过银墙踵的帆平面趋滑动爷的，假定滑混动蹦土段体伤是蜡刚归体。朗肯尝理论和厍易仑理旨论最继大的轨差别秘是朗子肯理厉论不包考虑嚼摩擦乌力，因侦此低求疑得懂的主桌动且土蠢压米力更偏间大途，挎被摩动话土菊压龄力所偏煮小姨，用于步设鸟计醋挡副土令墙浅是偏于愤安全的棵。尸而恋且垫公倍式洽比扇较简简投单趣，所以桃被广墓泛采劈燕用。20伏23显/7苍/91420产23笑/7谅/91衰4根乱据建筑六基坑搁支护回技术卵规程JG梨J1级20究-9寺9，作当用在刮支津护病结点构恨上民的敏主叠动菠土排压河力勾（济水顿平丧荷汤载杠标习准饺值键）ea粮j粪k应输按侍当绒地蝴可夺靠裙经屋验雁确券定代．叹当唯无梁经复验倡时爹可哥按贝下糖列规定述（朗务肯理料论）据计算蜘（图醉１３滤－３邮）．袭这次建筑出基坑酿支护酿技术此规程J摧G释J哄1资2边0修订子，土纱压力奸仍然采军用辨朗左肯丹理鞠论搬。20应23扛/7淹/91鼓52惊0希2温3词/己7服/期91鸣5图渔１姑３敢－蹄３暑主托动纯土美压围力耕计炮算喊简喜图2馆0蜓2仔3落/批7筐/虏91顾62状0喊2啄3千/歌7兴/幸91修6１杨对于墙碎石起土及但砂土（1）悉当然计寨算嗓点键位杀于倚地社下魄水盲位姥以悼上密时拿：ea往j堪k=σaj且kKa烫i-紫2恒cikKai1/非2(1脉3-疯1)（2）愈当航计来算腊点洁位括于萝地拢下蜓水寸位棕以砖下播时激：eaj们k=σa州j掩kKa盐i-2迹cikKai1/港2++［氏（zj-hwa）-潮(mj-hw外a)ηwaKai］γw(1握3-挣2)20色23兰/7标/91720榜23露/7窜/91讯7eaj胃k=σaj幕kKai-2深ci紧kKa臭i1师/悠2(1烦3-捧1)eaj孝k=σa仓j笑kKai-2丑ci乳kKai1决/俊2＋［（zj-hwa）-谜(mj-hw丘a)ηw踪蝶aKa前i］γw（1底3种-右2）式戚中σaj拒k--逃-作用驳于深同度zj处桥的削竖流向论土炉压绪力,可按坡式(养1漏3叉-铁4液)计算;cik-乌-唯-三阀轴齐试撤验原确乒定纯的餐第i层土泪固结维不排异水(快)剪穴黏侧聚智力;zj-塑-右-计骑算舞点撇深以度;hw市a-约-直-基坑钳外侧夺水位吹深度;h惧-残-础-基坑衔深度;mj-垄-捕-计也算阿参绸数,当zj<h时,取zj,当zj≥h时,取h;ηwa--趣-计返算居参赤数,当hwa<h时,取1,当hw赢a≥h时,取0亡;γw-挂-那-水喘的张重添度;Kai--攻-第i层土染的主并动土好压力主系数,可扬按公式(托1挑3锐-麦9脾)计下算。2拴0架2转3北/环7玻/岭9182书0培2态3草/定7妇/域91饿82对例于涨粉吧土练及眼黏绞性状土eaj辛k=σa信j莲kKai-约2游ci糠kKai1/汇2(湿1态3吴-烈3旬)当按狼以上滑公式洒计算结的土纺压力它小于奋零时,应终取就零跑。3竖凉向躺土税应杆力至标牢准帐值σaj郊k可按战下式调计算:σaj水k=σr丹k+σok+σlk(晌1枯3讨-劝4舅)(1题)计算列点深联度zj处自动重竖窃向应狠力σr伏k绞:当随计竟算醋点徐位消于元基帆坑边开勺挖鞠面旗以错上制时:σrk=γm爽jzj(螺1夜3凑-键5耻)式中γmj-安-绒-深知度zj以比上慌土睛的阵加溜权逆平燥均站天头然舞重那度2年0恒2亏3雅/铜7绞/嚷9192阅0血2仍3宅/偶7吹/护919当阻计冈算肠点养位挣于怨基晃坑敞开直挖悔面壁以希下察时:σrk=γm鼠jzj(揭13剖-6哀)式傍中γm盛j-称-持-开评挖泰面享以般上府土刮的造加弓权鞠平椒均款天读然穴重节度(洒2志)当证支壁护响结筝构唉外惩侧路地蜡面戚作谈用孕均昼布间附呼加佛载荷q0时(图13悉-4末),基坑会外侧码任意深弓度竖盆向应势力标微准值σ0训k可按锹下式跃计算:σ0k=q0(1等3-凝7)20愚23踪蝶/7萍/92掘020若23么/7冶/92铅0(3沉)当距欣支护准结构b1外奏侧,地面作作用盏有宽搁度为b0的尖条库形枪均袋布撤附示加最载安荷q1时(图1齿3锁-别5最)村,基坑奴外侧垦任意不深度CD范埋围五内遇的倘竖潮向贯应谦力毛标既准地值σl准k可按鞭下式咳计算:σl绣k=予q1b1/(b0+胜2b1)匙(1产3-浊8)2漂0收2轻3甘/厘7塑/吐9212兽0旧2科3序/倦7切/轮92杆1(丙4幻玉)上述敢基坑钓外侧挤附加障载荷预作用留于地施表以鱼下一再定深宵度时,将裙计轧算影值令点肥深楼度惕相葛应爸下浴移,其年竖号向妖应刊力筝也荷可跳按妄上祖述闹规林定伍确套定泪。4第I层土莫的主勺动土蓝压力甜系数Kai,应品按德式(斯1吴3赵-蔑9基)计薄算:Kai=t征g2(4舞5°企-fik/2)嘱(吸13排-9洁)式中fik-三轴呢试验集确定弱的第i层土等固结犁不排里水(快)剪艳内碗磨补擦恒角猫标若准年值。20窝23邮/7害/92220潮23客/7间/9225地想面挠不衫规霞则辨时谷的摇土寨压滨力典计诊算实际扒工程尚中经豪常碰糖到基叛坑顶远面处固地表脱面形柔状不钢规则策的情吸况,如材图13呜-6是三派种常肝见的纱情况,地币表赞面粮既谎不败是千单差一吴的政水大平竹面,也穴不系是魂单画一堂的超斜梳坡首面.此冒时溉不种能倡直桌接袭用乘厍巩仑晚或砌朗颤肯挨的筛土申压乞力伸理振论温进猫行环计说算,但谱是仪可总以傻经冷过渠简追化,再进较行计订算。图13零-6地面傍不规员则时则的土姐压力夸计算(栽a腐)情夫况奔一;详(b颜)情况吵二;飞(溉c亏)情况必三2怜0逼2屋3鬼/抱7述/殿9232遗0赌2陕3走/胆7烂/有9图1旅3千-章6斑a情况巡寿一情福况棍一:先水桨平后未倾斜(图1狡3贿-箱6博a璃)分泊别撒计修算,先饮延屑长评倾花斜深面复交墓于象墙巷背C点,AB墙面在水平湖面填肥土作姓用项下,其臭土泳压力强私度分桥布如舰图中AB辫e;C却B墙隐面在倾斜昆面填源土作用膊下,其土拾压力俗强度斯分布如趟图羡中C枣B斤f;两展个转三菊角偿形相柱交个于g点,则A纷B宅f隶g薪A为撒此情况炉下的睬土压汇力分垮布图乎。2梯0鸭2速3作/泳7亲/蒜924图1秘3菠-歌6束b情况嚼二2款4情沟况侮二:先倾辉斜后帐水平(图13甚-6填b)分剧别鹿计旺算,先延抬长水应平面祸与墙恩背延踢长线刻交于A’点,在水平迫面填弯土作用良下,在A’B墙面上土随压力涌强饶度立分畏布便如纽奉图恐中A’Bf;在倾表斜饺面湖填栽土作愉用王下,其土递压泳力允强窄度吧分水布听如驻图雄中AB值e;两嘱个姑三恰角网形加相王交斜于g点,则AB贪fg仆A为蹄此羡情茅况按下的土栽压力巷分布刃图。2充0泰2臭3烫/百7沸/诞92岂5图13稳-6刚c情况表三2造5情况榨三:先水掘平后待倾斜妨又水脾平(图1宏3胶-尾6膏c僵)分别挡计算,先拳画软出犹在己水导平面初填老土即作煌用殊下但的趟土烫压力耀强淘度姿分闷布匆图AB串e,再画斜姓面填货土作窑用下拘土压力虽强度左分布太图C号B呀e”;C凑e”与Ae’相溉交搁于g点;再求弟第二肚个水鬼平面的伶土累压讨力些三敌角缩慧形A’B扮e孕,A’e与Cg势e”交于f点,则AB椅ef摧gA为此威情况抗下的土颤压力坏分布谣图。20直23忍/7津/9262达0关2户3屯/痰7枝/启926上缓述企三抚种池情狼况临中,挡土减墙脚泳处的气主动泻土压避力强停度可冤按下膨列公收式确赏定:(意1村3题-滚1惧0陷)(源1沈3锄-沾1居1偷)(1缴3-发12想)式中β-袖-宣-地蔑表色斜熊坡倘面脱与冒水蚁平扮面淡之症间莲的并夹总角;z-菠--眯-地表短斜坡祖面延晃长线糟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