基坑支护工程讲座（二） .ppt

基坑支护工程讲座（二） 排桩支护结构的设计 1、稳定性计算 2、结构计算(内力、变形) 3、截面承载力 4、锚杆计算 5、土钉墙与桩锚组合支护结构的土压力计 算问题 稳定性验算 建筑地基基础设计规范（gb50007-2002） 第9.2.2条 基坑开挖与支护应进行稳定性验算。基坑 稳定安全系数取值，当有地区工程经验时应以地区经验为 准。各项稳定验算要求如下： 桩式、墙式支护结构的抗倾覆稳定和抗水平推移稳定，可 按本规范附录t和附录u验算；整体抗滑稳定可按本规范第 5.4.1条验算；坑底抗隆起稳定可按本规范附录v验算；坑 底抗渗稳定可按本规范附录w验算。 第9.2.3条 桩式、墙式支护结构可根据静力平衡条件 初步选定墙体的入土深度，在进行整体稳定性和墙体变形 验算后综合确定墙体的入土深度。当坑底为饱和土时，应 进行坑底抗隆起验算，有渗流时尚应进行抗渗流稳定的验 算。 1、整体稳定验算 2、抗倾覆稳定性验算 3、抗滑移稳定性验算 4、抗隆起稳定性验算 5、渗流稳定性验算 整体稳定性验算 计算分析方法 圆弧滑动法 平面滑动法 折线滑动法 数值分析法 1.土质边坡和较大规模的碎裂结构岩质边坡宜采用圆弧滑动法计算 ； 2.对可能产生平面滑动的边坡宜采用平面滑动法进行计算； 3.对可能产生折线滑动的边坡宜采用折线滑动法进行计算； 4.当边坡破坏机制复杂时，宜结合数值分析法进行分析。 整体稳定性验算 抗倾覆、滑移稳定性验算抗倾覆、滑移稳定性验算 抗隆起稳定性验算抗隆起稳定性验算 渗流稳定性验算渗流稳定性验算 基坑各项稳定性与嵌固深度的关系 受力型式 (支点数量) 控制条件嵌固深度 计算方法 嵌固深度 最小限值 悬臂式(无支 点)结构 支护结构抗倾 覆稳定性 极限平衡法0.3h 单支点结构支护结构抗倾 覆稳定性 等值梁法0.3h 多支点结构支护结构整体 稳定性 圆弧滑动法0.2h 水泥土墙整体稳定性圆弧滑动法0.4h 嵌固深度最小限值 受力型式计算内容计算方法 悬臂式结构弯矩、剪力、位移弹性支点法、极限平衡法(不能 计算位移) 单支点结构弯矩、剪力、支点力 、位移 弹性支点法、等值梁法(不能计 算位移) 多支点结构弯矩、剪力、支点力 、位移 弹性支点法 排桩、地下连续墙支护结构 结构计算内容 静力平衡法、等值梁法适用范围及计算假定 静力平衡法计算要点 等值梁法计算要点 支挡结构 弹性支点 土压力水压力 荷载 分析对象 荷载 约束 分析方法 弹性支点法计算要点 锚杆 内支撑 锚杆或支撑的水平刚度系数 k=mzb0 式中： k土的水平向单元 弹簧刚度； m基床系数的m值 ； z计算点到开挖面 的距离； l计算点处挡土 结构单元划分长度； b0挡土结构水平 抗力计算宽度。 被动区水平抗力 tj=ktj(yjy0j)t0j 式中 ktj第j层支点水平刚度系数； yj第j层支点水平位移值； y0j在支点设置前该处的水平位移值； t0j第j层支点预加力； 弹性支点设置过程示意图 排桩结构荷载计算宽度：取桩中心距 排桩结构抗力计算宽度宜按下列规定计算 ： 荷载、抗力计算宽度 1 正截面受弯及斜截面受剪承载力计算以及纵向钢筋、箍筋的构 造要求，应符合现行国家标准混凝土结构设计规范的有关规 定； 2 圆形截面正截面受弯承载力应按本规程附录d的规定计算。 截面计算 锚杆受拉承载力计算经验公式 锚杆自由段长度计算简图 锚杆计算 自由段长度的计算 锚杆：由设置于钻孔内、端部 伸入稳定土层中的钢筋或钢绞 线与孔内注浆体组成的受拉杆 件。 锚杆自由段的作用 锚杆承载力的确定 4.4.3 锚杆轴向受拉承载力设计值应按下列规定确定： 1 安全等级为一级及缺乏地区经验的二级基坑侧壁，应按 本规程附录e进行锚杆的基本试验，锚杆轴向受拉承载力 设计值可取基本试验确定的极限承载力除以受拉抗力分项 系数rs,受拉抗力分项系数可取1.3。 2 基坑侧壁安全等级为二级且有邻近工程经验时，可按下 式计算锚杆轴向受拉承载力设计值，并应按本规程附录e 要求进行锚杆验收试验。 3 对于塑性指数大于17的粘性土层中的锚杆应进行蠕变试 验。锚杆蠕变试验可按附录e规定进行。 4 基坑侧壁安全等级为三级时，可按本规程式（4.4.3） 确定锚杆轴向受拉承载力设计值。 锚杆承载力的影响因素 土层 注浆工艺 施工工艺 注浆工艺对锚杆承载力影响的试验曲线对比 土钉墙与桩锚组合支护结构 的土压力计算问题 土钉墙与桩锚组合支护结构广泛应用于深基坑支护 工程。当基坑深度较大时，单纯用土钉墙支护难以满足安 全要求（建筑基坑支护技术规程（jgj 120-99）建议 采用土钉墙支护的基坑深度不宜大于12m），用支护桩加 锚杆支护造价高于土钉墙结构，使用土钉墙与桩锚组合支 护结构可以做得既安全又经济，即基坑上部一定深度范围 采用土钉墙支护，土钉墙下面的基坑采用支护桩加锚杆的 支护方式。分析土压力时应将土钉与桩锚结构看作一个整 体进行分析。 土钉墙与桩锚组合支护结构及主动土压力图 常规设计模型及可能存在的问题 常规设计方法的改进 一是增加土钉的长度，使其超过潜在滑弧，且超 过潜在滑弧的部分足以抵抗深度h1范围内的主动 土压力，支护桩加锚杆就可以按照图所示的计算 模型进行设计； 二是土钉墙仍按照深度h1进行设计，但是在支护 桩加锚杆的设计中应按照实际情况修正主动土压 力。 设计文件的编制要求 设计文件中应包括的主要内容 设计文件的层次关系 设计说明应表达的内容 cross section of combined retaining structure 封面 图纸目录 设计说明 总平面图 支护结构平面图、立面图 监测点平面图 剖面图、断面图 配筋图 大样图 计算书 设计文件应包括的内容 设计依据 共性要求 图纸上难以表达的内容 支护结构的整体轮廓 支护结构与红线的关系 支护结构与拟建建筑物基础的关系 支护结构周边建筑物、地下管线、道路等的关系 支护结构平面轮廓、平面尺寸 支护结构的平面定位 支护结构剖面分区范围划分 支护结构与剖面图的关系 地面标高、坑底标高 支护结构剖面轮廓、剖面尺寸、标高 支护结构与周边建筑物和地下管线的水平和竖向关系 地层分层柱状图 支护结构与拟建建筑物、地下管线的尺寸关系 配筋图 支护结构与大样图和其它剖面图的关系 剖面图无法表示的细部构造、尺寸、作法等 设计文件的层次关系 施工图设计说明应包括以下内容： 设计依据