基础工程-4基坑工程

1、2 内容提要 基坑常用支护形式及其特点基坑常用支护形式及其特点 基坑支护结构水土压力计算基坑支护结构水土压力计算 悬臂式桩墙设计计算悬臂式桩墙设计计算 单支点与多支点桩墙计算单支点与多支点桩墙计算 基坑整体稳定性分析基坑整体稳定性分析 地下水控制简介地下水控制简介 3 n 基本概念基本概念 建筑基坑建筑基坑 指为进行建（构）筑物基础与地下室施工所开挖的地指为进行建（构）筑物基础与地下室施工所开挖的地面以下空间面以下空间 基坑工程基坑工程 指对基坑进行包括土体、降水和开挖在内的一系列勘指对基坑进行包括土体、降水和开挖在内的一系列勘察、设计、施工和检测等工作察、设计、施工和检测等工作5.1.1 5

2、.1.1 基坑工程概念及特点基坑工程概念及特点上海浦东绿洲中环中心上海浦东绿洲中环中心 安全等级 破 坏 后 果重要性系数（不小于）一级支护结构失效、土体过大变形对基坑周边环境或主体结构施工安全的影响很严重。1.10二级支护结构失效、土体过大变形对基坑周边环境或主体结构施工安全的影响严重。1.00三级支护结构失效、土体过大变形对基坑周边环境或主体结构施工安全的影响不严重。0.90建建筑基坑支护技术规筑基坑支护技术规程程（ JGJ 120-2012 ） 支护结构的安全等级：支护结构的安全等级：5.1.1 5.1.1 基坑工程概念及特点基坑工程概念及特点安全等级基坑环境、破坏后果、基坑深度、工程地

3、质和地下水条件一级周边环境条件复杂；破坏后果严重；基坑深度h12m；工程地质条件复杂；地下水位很高、条件复杂、对施工影响严重。二级周边环境条件较复杂；破坏后果较严重；基坑深度6mh12m；工程地质条件较复杂；地下水位较高、条件较复杂、对施工影响较严重。三级周边环境条件简单；破坏后果不严重；基坑深度h6m；工程地质条件简单；地下水位低、条件简单、对施工影响轻微。注注：从一级开始，有二项或二项以上，最先符合该基坑等级标准者，即可定位该等级高高层建筑岩层建筑岩土工程勘察规范土工程勘察规范（JGJ72-2004）基坑工程安全等级划分基坑工程安全等级划分等级破坏后果基坑和环境条件一级支护结构破坏支护结构

4、破坏或过过大变形大变形对基坑周边环境和地下结构施工影响很严重很严重。1基坑深度H 14m，且3H范围内范围内有重要建（构）筑物、重要管线和道路等市政设施或在1H范围内范围内有非嵌岩桩基础埋深小于H的建筑物。2基坑位于地铁、隧道等大型地下设施安全保护区范围内。二级支护结构破坏支护结构破坏或过过大变形大变形对基坑周边环境影响一般；对地下结构施工影响严重严重。除一、三级以外的基坑。三级支护结构破坏支护结构破坏或过过大变形大变形对基坑周边环境和地下结构施工影响不严重。不严重。H6m，且周围3H范围内范围内无特殊要求保护的建（构）筑物、管线和道路等市政设施。各地方和行业规范各地方和行业规范有各自的规定，

5、可参照使用。例： 广州地区广州地区建筑基坑支护技术规定（GBJ02-98）基坑侧壁安全等级等级重要性一级1）支护结构作为主体结构的一部分；2）基坑深度H 10m；3）2H范围内范围内有历史文物、近代优秀建筑、重要管线等需严加保护。二级除一、三级以外的基坑。三级H7m，且周围环境无特殊要求时。环境无特殊要求时。 上海市上海市基坑工程设计规程（DBJ08-61-97）基坑等级9 5.1.1 5.1.1 基坑工程概念及特点基坑工程概念及特点n 基坑工程特点基坑工程特点 一般为临时性结构，安全储备相对较小，风险性一般为临时性结构，安全储备相对较小，风险性较大较大 具有很强的区域性、个案性、综合性具有很

6、强的区域性、个案性、综合性 具有较强的时空效应具有较强的时空效应 对周边环境影响较大对周边环境影响较大10 5.1.1 5.1.1 基坑工程概念及特点基坑工程概念及特点n 设计施工要求设计施工要求 满足支护结构本身强度、变形等安全要求的同时，满足支护结构本身强度、变形等安全要求的同时，确保周围环境的安全确保周围环境的安全 保证安全可靠的前提下，具有较好的技术经济效保证安全可靠的前提下，具有较好的技术经济效益和环境效应益和环境效应 为施工提供最大限度的方便（如提供足够的施工为施工提供最大限度的方便（如提供足够的施工空间、地下水位以上施工），并保证施工安全空间、地下水位以上施工），并保证施工安全

7、11 5.1.2 5.1.2 常用形式及适用条件常用形式及适用条件 n 放坡开挖及简易支护放坡开挖及简易支护 适合：适合：土质好、开挖深度不大、有足够放坡场所土质好、开挖深度不大、有足够放坡场所图图5 5 . . 基坑简易支护基坑简易支护 (a) (a) 土袋或块石堆砌支护；土袋或块石堆砌支护； (b) (b) 短桩支护短桩支护短桩土袋 边坡高度与坡度控制边坡高度与坡度控制岩土类别岩土类别状态及风化程度状态及风化程度允许坡高允许坡高允许坡度允许坡度硬质岩石硬质岩石微风化微风化中等风化中等风化强风化强风化121081：0.101：0.201：0.201：0.351：0.351：0.50软质岩石软

8、质岩石微风化微风化中等风化中等风化强风化强风化8881：0.351：0.501：0.501：0.751：0.751：1.00砂土砂土中密以上中密以上51：1.00基坑顶面无载重基坑顶面无载重1：1.25基坑顶面有静载基坑顶面有静载1：1.50基坑顶面有动载基坑顶面有动载粉土粉土稍湿稍湿51：0.75基坑顶面无载重基坑顶面无载重1：1.00基坑顶面有静载基坑顶面有静载1：1.25基坑顶面有动载基坑顶面有动载边坡允许坡度值边坡允许坡度值岩土类别岩土类别 状态及风化程度状态及风化程度 允许坡高允许坡高允许坡度允许坡度粉质粘土粉质粘土坚硬坚硬硬塑硬塑可塑可塑5541：0.33基坑顶面无载重基坑顶面无载

9、重1：0.50基坑顶面有静载基坑顶面有静载1：0.75基坑顶面有动载基坑顶面有动载1：1.001：1.25基坑顶面无载重基坑顶面无载重1：1.251：1.50基坑顶面无载重基坑顶面无载重粘土粘土坚硬坚硬硬塑硬塑可塑可塑5541：0.331：0.751：1.001：1.251：1.251：1.50杂填土杂填土中密、密实的建中密、密实的建筑垃圾土筑垃圾土51：0.751：1.00边坡允许坡度值（续）边坡允许坡度值（续）14 5.1.2 5.1.2 常用形式及适用条件常用形式及适用条件n 悬臂式支护结构悬臂式支护结构 特点特点 依靠足够的入土深度和结构依靠足够的入土深度和结构抗弯能力维持坑壁稳定；抗

10、弯能力维持坑壁稳定； 水平位移是支护深度的五次水平位移是支护深度的五次方，对开挖深度敏感；方，对开挖深度敏感； 适合适合 土质较好、开挖深度较浅土质较好、开挖深度较浅桩（墙）图图5.5. 悬臂式支护结构悬臂式支护结构16 5.1.2 5.1.2 常用形式及适用条件常用形式及适用条件n 水泥土桩墙支护结构水泥土桩墙支护结构 特点：特点：用深层搅拌机在地基深部将水泥和土体强制用深层搅拌机在地基深部将水泥和土体强制拌和而成；拌和而成； 适合：适合：软土区的浅基坑软土区的浅基坑(H6.0m)图图5.5. 隔栅式水泥土桩墙隔栅式水泥土桩墙18 5.1.2 5.1.2 常用形式及适用条件常用形式及适用条件

11、n 内撑式支护结构内撑式支护结构 特点特点 包括支护桩或墙和内包括支护桩或墙和内支撑；支撑； 内支撑会占用施工空内支撑会占用施工空间。间。 适合适合 各种地基土层各种地基土层。内支撑桩或墙图图5.5.内内支撑支护结构支撑支护结构24 5.1.2 5.1.2 常用形式及适用条件常用形式及适用条件n 拉锚式支护结构拉锚式支护结构 特点：特点：包括支护桩或墙和锚杆；包括支护桩或墙和锚杆； 适合：适合：不宜用于软粘土地层中不宜用于软粘土地层中图图5.5.(a) (a) 地面拉锚地面拉锚 (b) (b) 土层拉锚土层拉锚桩或墙桩或墙地面拉锚锚桩锚杆26 5.1.2 5.1.2 常用形式及适用条件常用形式

12、及适用条件n 土钉墙支护结构土钉墙支护结构 特点特点 由被加固的原位土体、由被加固的原位土体、土钉和砼面板组成；土钉和砼面板组成； 适合适合 地下水位以上的粘性土、地下水位以上的粘性土、砂土和碎石土等，不适合砂土和碎石土等，不适合于淤泥或淤泥质土于淤泥或淤泥质土面板土体土钉图图5.5. 土钉支护结构示意图土钉支护结构示意图28 n 其他形式其他形式双排桩支护结构双排桩支护结构盖梁或盖板后排桩基坑底前排桩连拱式支护结构连拱式支护结构RD水泥搅拌桩钢筋混凝土桩d逆作拱墙支护结构逆作拱墙支护结构图图5.5.其它结构示意图其它结构示意图5.1.2 5.1.2 常用形式及适用条件常用形式及适用条件结构形

13、式结构形式适用条件适用条件排桩或地下连续墙1）适用于1、2、3级基坑；2）悬臂式结构在软土中不宜大于5m；3级基坑为主；3）地下水位高于坑底时，应采用降水、截水、或地下连续墙；水泥土墙1）基坑等级为2、3级；2）水泥土桩施工范围内软土地基承载力不宜大于150kPa；3）基坑深度不宜大于6m。土钉墙1）基坑等级为2、3级的非软土场地（否则用复合土钉支护）； 2）基坑深度不宜大于12m（实践中已突破此范围实践中已突破此范围），否则应采用复合否则应采用复合土钉支护（结合放坡、微型桩、搅拌桩、预应力锚杆等）土钉支护（结合放坡、微型桩、搅拌桩、预应力锚杆等）。 3）地下水位高于坑底时，应采用降水、截水措

14、施。逆作拱墙1）基坑等级为2、3级； 2）淤泥和淤泥质土场地不宜；3）拱墙轴线的矢跨比不宜小于1/8；4）基坑深度不宜大于12m；（实践中已突破此范围） 5）地下水位高于坑底时，应采用降水、截水措施。放坡1）基坑等级为宜为3级； 2）施工场地应满足放坡条件；3）可独立或与其他支护方法联合使用；4）地下水位高于坑底时，应采用降水措施。可组合使用。建筑基坑支护技术规程（建筑基坑支护技术规程（JGJ129-99）等级支护方案说明一级一级基坑基坑1地下连续墙加锚杆地下连续墙加锚杆2地下连续墙加内支撑地下连续墙加内支撑3地下连续墙加逆作法地下连续墙加逆作法4排桩加锚杆排桩加锚杆5排桩加内支撑排桩加内支撑

15、6密排桩加逆作法密排桩加逆作法7组合式支护组合式支护1排桩施工工艺有多种，挖空桩、冲、钻孔桩、排桩施工工艺有多种，挖空桩、冲、钻孔桩、预制桩（单预制桩（单/双排）、板桩；双排）、板桩；2排桩应该有冠梁和腰梁；排桩应该有冠梁和腰梁；3地下连续墙可兼作永久结构和承重结构地下连续墙可兼作永久结构和承重结构；4坑底以上有地下水时，应止水止水才可用挖空排桩。且坑内降水。5采用逆作法逆作法时有可靠施工通风、照明等条件。二级二级基坑基坑1地下连续墙加锚杆地下连续墙加锚杆2地下连续墙加内支撑地下连续墙加内支撑3地下连续墙加逆作法地下连续墙加逆作法4排桩加锚杆排桩加锚杆5排桩加内支撑排桩加内支撑6密排桩加逆作法

16、密排桩加逆作法7组合式支护组合式支护8悬臂式桩、墙结构9土钉墙，或者土钉墙加预应力锚杆1坑底以上有地下水坑底以上有地下水时， 土钉土钉支护宜进行坑外降水； 排桩支护排桩支护应采用帷幕，且坑内降水。2对于土钉支护（复合土钉或超前支护复合土钉或超前支护） 可采用预制桩、板桩、微型灌注桩加预应力锚杆来控制位移； 局部土体放坡段应喷射混凝土护面或堆压砂包。三级三级基坑基坑1放坡2土钉墙3深层搅拌水泥土墙4悬臂式排桩，或者单层锚杆钢板桩单层锚杆钢板桩1高压喷射注浆、搅拌桩等水泥土挡土墙可采用格珊或壁式格珊或壁式；2坑底以上有地下水时，宜进行坑内、外降水3深度较大，分级放坡分级放坡，分级之间留平台。支护方

17、案选择参考支护方案选择参考H/m地下室层数地下室层数土质较差土质较差土质较好土质较好821土钉加喷锚网土钉加喷锚网2钢板桩加支撑钢板桩加支撑3灌注桩加灌注桩加1层顶部锚杆层顶部锚杆4土坑分土坑分2层开挖；层开挖；1土钉加喷锚网土钉加喷锚网2喷锚网喷锚网915341喷锚网喷锚网2灌注桩加灌注桩加2层锚杆层锚杆3逆作法施工逆作法施工4土坑分土坑分3层开挖；层开挖；1喷锚网喷锚网2逆作法或局部逆作法施工逆作法或局部逆作法施工1622451逆作法施工逆作法施工2台阶形支护用喷锚网台阶形支护用喷锚网3采用喷锚网，局部加支撑采用喷锚网，局部加支撑4基坑边局部预留土方基坑边局部预留土方1逆作法施工逆作法施工

18、2台阶形支护，底部排桩，台阶形支护，底部排桩，上部可采用喷锚网上部可采用喷锚网3灌注桩加灌注桩加3锚杆锚杆常见基坑支护方案选用经验常见基坑支护方案选用经验设计荷载设计荷载土压力土压力水压力水压力一般一般地面地面超载超载影响区影响区内建筑内建筑（构筑）（构筑）物荷载物荷载施工施工荷载、荷载、邻近施邻近施工影响工影响其他其他n设计荷载设计荷载1180qh1134qh1(10 15)qn地面荷载的处理 保护保护要求要求 地面最大沉降地面最大沉降（ ）支护墙最大水平位移支护墙最大水平位移（ ）特别特别0.1%h0.15%h重要重要0.2%h0.3%h一般一般0.5%h0.7%h低低1%h1.5%hn基

19、坑变形控制标准基坑变形控制标准5.1.3设计原则和设计内容n设计计算内容设计计算内容5.1.3设计原则和设计内容无支护开挖无支护开挖上部放坡，下部土钉支护上部放坡，下部土钉支护土钉支护土钉支护上部放坡，下部桩支护上部放坡，下部桩支护上部土钉，下部桩支护上部土钉，下部桩支护单、双排悬臂桩、水泥土墙单、双排悬臂桩、水泥土墙锚杆加桩、墙锚杆加桩、墙内支撑加地下连续墙（或密排桩）内支撑加地下连续墙（或密排桩）逆作法施工逆作法施工上部放坡，下部桩锚上部放坡，下部桩锚上部土钉，下部桩锚上部土钉，下部桩锚土钉加预应力锚杆土钉加预应力锚杆支护设计方案优选流程支护设计方案优选流程变形控制不严格变形控制不严格变形

20、控制严格变形控制严格37 n 水土压力特点水土压力特点 水土压力随基坑开挖进程逐水土压力随基坑开挖进程逐步动态形成；步动态形成； 分布形式主要与支护结构的分布形式主要与支护结构的位移形式与位移量有关，且不位移形式与位移量有关，且不完全对应静止或主动状态；完全对应静止或主动状态； 无支锚时一般呈直线分布；无支锚时一般呈直线分布；有支锚时，土压力一般呈上下有支锚时，土压力一般呈上下小、中间大的抛物线或更复杂小、中间大的抛物线或更复杂的分布形式；的分布形式； 5.2 5.2 支护结构侧向水土压力计算支护结构侧向水土压力计算 图图5.5. 理论假设土压力与理论假设土压力与实测对比图实测对比图38 5.

21、2 5.2 支护结构侧向水土压力计算支护结构侧向水土压力计算 工程中常采用三角形与经验矩形两种模式：当墙体位移工程中常采用三角形与经验矩形两种模式：当墙体位移较大时一般采用前者，否则采用后者；较大时一般采用前者，否则采用后者； 基坑内外有稳态渗流时宜采用流网法或简化分布图计算。基坑内外有稳态渗流时宜采用流网法或简化分布图计算。39 5.2 5.2 支护结构侧向水土压力计算支护结构侧向水土压力计算 n 水土压力计算方法水土压力计算方法 常采常采用朗肯土用朗肯土压力理论计算，并分以下两种形式：压力理论计算，并分以下两种形式： 水土分算水土分算 分别计算水、土压力后叠加，其中土压力取土的分别计算水、

22、土压力后叠加，其中土压力取土的g g 、c c 、j j 计算，适用于计算，适用于砂性土和粉土砂性土和粉土。 水土合算水土合算 采用土的采用土的g gsat、c ccu、j jcu计算总的水土压力，适用于计算总的水土压力，适用于粘性土粘性土。qp1p2qp3qqp6qp4p5qa1qqa2a3qa4qqa5a6qqa8qa7(1)(1)简单土力学土压力简单土力学土压力 土压力计算方法土压力计算方法 qa6a6qqa5a5qqa4a4qqa3a2qqa1qp5p4qp6qqp3qp2p1q(2(2) )建筑基坑支护技术规程建筑基坑支护技术规程 （JGJ1202012JGJ1202012） 5.3

23、 5.3 悬臂式桩墙计算悬臂式桩墙计算n 极限平衡法极限平衡法 土压力模式：三角形土压力模式：三角形 (适合砂性土适合砂性土) 入土深入土深t：静力平衡条件：静力平衡条件( X0、M0 ) 求求解，计算步骤解，计算步骤（P277） 桩桩墙实际嵌深应适当放大墙实际嵌深应适当放大 (10.3) 由剪力为零求出最大弯矩点深度，由剪力为零求出最大弯矩点深度，进而求出最大弯矩，再据此配筋进而求出最大弯矩，再据此配筋 (1.11.2)ctut图图5.5.极限平衡法极限平衡法ep1-ea1zep3-ea3tuhdDEpEpep2-ea2yEq0ABCOep1-ea1zep3-ea3tuhdDEpEpep2-

24、ea2yEq0ABCO5.3 5.3 悬臂式桩墙计算悬臂式桩墙计算p3a3p2a2p3a3()()()022ztEeeeeeeappaeeukkgapEEp3a3p2a2p3a3()()()()02 32 3z zttty Eeeeeeeep1-ea1zep3-ea3tuhEpEpep2-ea2yEq0DABCOd5.3 5.3 悬臂式桩墙计算悬臂式桩墙计算O O点位置点位置: :最大弯距点位置最大弯距点位置( (剪力等于剪力等于0 0点点):):45 5.3 5.3 悬臂式桩墙计算悬臂式桩墙计算n 布鲁姆简化法布鲁姆简化法 土压力模式：三角形土压力模式：三角形 入土深度：入土深度：静力平衡条

25、件（静力平衡条件（M c0）求解，计算步骤（）求解，计算步骤（p277） 桩墙实际嵌深应适当放大桩墙实际嵌深应适当放大 (6-4) 由剪力为零求出最大弯矩点深度，由剪力为零求出最大弯矩点深度，进而求出最大弯矩，再配筋进而求出最大弯矩，再配筋 (1.1 1.4)ctut图图5.5.布鲁姆法布鲁姆法uha(KP-Ka)thCEpEpOBE4xmtE3E2E1EA(KP-Ka)221()0;2()pammpaEEKKxxKKgg 布鲁姆布鲁姆法（法（均质土均质土）图解法：图解法：计计算板桩入土深度算板桩入土深度 t 对板桩底对板桩底C点取力矩，点取力矩，由由Mc=0得到：得到：23()03(KK )

26、(KK )2266()0(KK )(KK )pppapapapaxP lxaExExxPP laxxgggg坑底以下土体重度坑底以下土体重度OhtluEp(KK )paxgEpE4E1E2E3PCxxma 在均质土条件下，净土压力为在均质土条件下，净土压力为0的的O点深度可根据墙前点深度可根据墙前与墙后土压力强度相等的条件算出（不考虑地下水及顶面与墙后土压力强度相等的条件算出（不考虑地下水及顶面均布荷载的影响，均布荷载的影响，c = 0，q0=0）：）：代入前式求解方程后可求得未知量代入前式求解方程后可求得未知量x，板桩的入土深度按，板桩的入土深度按下式计算：下式计算：t = u + 1.2x

27、 为便于计算，建立了一套图表，利用该图表，可用为便于计算，建立了一套图表，利用该图表，可用图图解法解法确定未知量确定未知量 x 值，其顺序如下：值，其顺序如下： u 令中间变量：令中间变量：K()Klhu(KK )apapahukuhu /x l3236(1)(KK )6(KK )papaPla Plggv 再令：再令：w 根据求出的根据求出的m、n值，查图表确定中间变量值，查图表确定中间变量，从而求得：，从而求得： x= l， t = u + 1.2x236(KK )6(KK )papaPmla Pnlgg3(1)mnOhtluEp(KK )paxgEpE4E1E2E3PCxxma 内力计算

28、内力计算 最大弯矩发生在剪力最大弯矩发生在剪力Q=0处，如图设处，如图设O点以下点以下xm处的剪处的剪力力Q=0，则有：，则有：最大弯矩：最大弯矩：2(KK )022(KK )pammpaPxPxgg3max()(KK )6mpamMP lxaxgOhtluEp(KK )paxgEpE4E1E2E3PCxxma例题例题1： 某悬臂板桩围护结构如图示，试用布鲁姆法计算板桩某悬臂板桩围护结构如图示，试用布鲁姆法计算板桩长度及板桩内力。长度及板桩内力。6mluE3E1E2Paq=10kN/m2 c=0=34=20kN/m3解：解： 板桩长度板桩长度22apa1aa2apaapa123ktan (45

29、- /2)0.283,ktan (45/2)3.537eqk10 0.2832.83kPae(qh)k(1020 6) 0.28336.79kPauk( hqu)k(hq / )k(6 10/ 20) 0.283u0.57m(k -k )3.5370.283PEEE2.83 60.5 (36.7ggggg 92.83) 60.5 36.79 0.57129.35kN/m 22pa33pa2.83 6 30.5 (36.792.83) 6 2/3 60.5 36.79 0.57 (6 1/3 0.57)a4.08m129.356 P6 129.35m0.28l (kk )20 6.57(3.53

30、70.283)6a P6 4.08 129.35n0.17l (kk )20 6.57(3.5370.283)gg 查表，查表，=0.67，x=l=0.676.57=4.4mt=1.2x+u=1.24.4+0.57=5.85m板桩长板桩长=6+5.85=11.85m，取，取12m。 计算最大弯矩计算最大弯矩mpapa3maxmm32 P2 129.35x1.99m(kk )20 (3.5370.283)(kk )MP(lxa)x620 (3.5370.283)129.35 (6.571.994.08)1.996484kN m / mgg 318 42 198 2119.9/14mkN mg 2

31、0 42 268 3831.214mj 解解 : :按等效加按等效加权平均求解权平均求解5.4 5.4 单支点桩墙计算单支点桩墙计算 （构造）（构造） 5.4 5.4 单支点桩墙计单支点桩墙计算（算（构造）构造） 5.4 5.4 单支点桩墙计算单支点桩墙计算 （构造）（构造） 60 顶端支锚处无位移简化为一简支点；底端约束则视入土深而定顶端支锚处无位移简化为一简支点；底端约束则视入土深而定 n 入土较浅时入土较浅时 支锚点支锚点A铰支、下端自由；铰支、下端自由； 由由MA0（极限平衡法（极限平衡法 ）求求有有效嵌效嵌深深 t ：并并按式按式(10.6)适当放大适当放大002()()03apE

32、hhEhhutuhag(KP-Ka)thCEpOBxmtEA(KP-Ka)Rah0图图5.5. 计算简图计算简图5.4 5.4 单支点桩墙计单支点桩墙计算算61 由由X=0求求支点锚固力支点锚固力Ra： n 由剪力为零求出由剪力为零求出最大弯矩点深度最大弯矩点深度： n n 进而求出进而求出最大弯矩最大弯矩，再据此，再据此配筋配筋apREE 2()()ampaERxKKg3max01()()()6amampamME hhuxR hhuxKKxg 5.4 5.4 单支点桩墙计单支点桩墙计算算62 n 入土较深时入土较深时 支锚点支锚点A铰支、下端嵌固的超静定梁，按铰支、下端嵌固的超静定梁，按 等

33、值梁法等值梁法计算计算 n 一端固支，一端简支的梁一端固支，一端简支的梁(图图a) n b点为弯矩反弯点点为弯矩反弯点(图图b) n 若在若在b点切开为两段梁，并规定点切开为两段梁，并规定b点为左端梁的简支点，则点为左端梁的简支点，则ab段内段内的弯矩保持不变，的弯矩保持不变，简支梁简支梁ab称之称之为为ac梁梁ab段的等值梁段的等值梁。aaabbbc(a)(b)(c)c附图附图 等值梁法基本原理等值梁法基本原理等值梁概等值梁概念念: :5.4 5.4 单支点桩墙计单支点桩墙计算算63 uhag(KP-Ka)thCEpOBtEARah0ttcOCRah+u-h0EhaQ0Q0EptAO图图5.

34、13 5.13 单支点桩墙计算简图单支点桩墙计算简图1、确定、确定反弯反弯点点 O（近似以净土压力零点代替）（近似以净土压力零点代替）0000()0:()0:aaaE hhuMRhhuE hhMQhhuOA 2、由等值、由等值梁梁 AO 求求 Ra 和和反弯点剪反弯点剪力力 Q0 3、取下、取下段段 OC 为为隔离隔离体，由体，由Mc0 求求 t ：60()paQtKKg4、由等值、由等值梁梁 AO 求求算算最大弯最大弯矩矩 Mmax 5.4 5.4 单支点桩墙计单支点桩墙计算算0 锚杆设计锚杆设计（1 1）锚固段）锚固段 imimKTlD /cosiTT（2 2）自由段：）自由段：()11s

35、in(45)sin(45)22zilHh)()2145sin()2145sin(hHlsijj（3 3）锚头段长度）锚头段长度l l0 0一般20-150cm， (4)(4)锚杆总的长度锚杆总的长度 0zimillll(5)(5)锚杆（索）断面积锚杆（索）断面积 isiykKTAfT T 为计算锚杆承担的总土压力或者为为计算锚杆承担的总土压力或者为Ra Ra 锚杆设计锚杆设计68 5.5 5.5 多支点桩墙计算多支点桩墙计算 n 土质较差，基坑较深时采用，支锚层数及位置根土质较差，基坑较深时采用，支锚层数及位置根据土层分布与性质、基坑深度、支护结构刚度和据土层分布与性质、基坑深度、支护结构刚度

36、和材料强度以及施工要求等因素确定材料强度以及施工要求等因素确定 n 常用分析计算方法常用分析计算方法(略略)： 等值梁法等值梁法 连续梁法连续梁法 支撑荷载支撑荷载1/2分担法分担法 弹性支点法弹性支点法 有限单元法有限单元法 ib0bhdhiqRO b = (0.60.8)h hd = (0.81.2)h构造要求构造要求 b = (0.60.8)h hd = (0.81.2)h壁式水泥土挡土墙壁式水泥土挡土墙格珊式水泥土挡土墙格珊式水泥土挡土墙 常见水泥土墙截面形式常见水泥土墙截面形式5.6 水泥土墙水泥土墙 包括：抗倾覆、滑动、整体稳定、抗渗、墙体应力、位移等包括：抗倾覆、滑动、整体稳定、

37、抗渗、墙体应力、位移等 一、经验数据一、经验数据： 二、二、JGJ120-99JGJ120-99水泥土墙整体稳定性验算水泥土墙整体稳定性验算, ,确定确定入土深度入土深度h hd d： 圆弧简单条分法确定入土深度；圆弧简单条分法确定入土深度； 入土深度同时要满足抗渗要求。入土深度同时要满足抗渗要求。 当按照整体稳定性要求和抗渗要求确定的入土深度小当按照整体稳定性要求和抗渗要求确定的入土深度小于于0.4h0.4h时，取时，取0.4h0.4h。 b = (0.60.8)h ; hd = (0.81.2)h5.6 水泥土墙水泥土墙 设计计算设计计算 1 1、整体稳定性要求、整体稳定性要求设计计算设计

38、计算 设计计算设计计算 b)a)biROiW21Tujh0q21ilujTq0h1喷射混凝土面层；2土钉 土钉抗力设计土钉抗力设计 。 （a） （b） （c） 侧压力分布(1)土钉所受的侧压力 (2)土钉抗拔力计算 (a) 土钉筋材抗拉强度验算 Fs,dN1.1d2fyk4(b)土钉抗拔出验算 5.75.7 土钉墙土钉墙 05.0 .20 55.02 05.0 55.0的一般黏性土且不得小于的砂土、粉土HcHHKKcHKHcHKeaaaamgggggg土钉墙支护内部稳定分析土钉墙支护内部稳定分析 内部稳定性分析计算简图 (1) 按土钉筋材强度， (2) 按破坏面外土钉体抗拔出能力 (3) 按破

39、坏面内土钉体抗拔出能力 5.75.7 土钉墙土钉墙)2sin(2sinsinZHLiiai 非锚固段长度： LaiZiHi5.75.7 土钉墙土钉墙土钉墙支护内部稳定分析土钉墙支护内部稳定分析 内部稳定性安全系数为： 5.75.7 土钉墙土钉墙土钉墙支护外部稳定分析土钉墙支护外部稳定分析 (1)(1)抗滑动安全系数抗滑动安全系数K Kh h应满足应满足(2)(2)抗倾覆安全系数抗倾覆安全系数KqKq应满足应满足5.75.7 土钉墙土钉墙（案例（案例2） 土钉土钉锚杆锚杆加筋土加筋土1成孔下入，打入成孔下入，打入成孔下入成孔下入从底部往上部从底部往上部分层填土，加分层填土，加筋。筋。2不施加或施

40、加较小的预应不施加或施加较小的预应力力施加预应力施加预应力3通长注浆通长注浆一般锚固段注浆一般锚固段注浆4土钉外露部分设置面层土钉外露部分设置面层锚杆外露部分设置锚头锚杆外露部分设置锚头5长度较短，布置较密长度较短，布置较密长度较长，布置较稀疏长度较长，布置较稀疏6内力全长分布为枣形内力全长分布为枣形自由段内力不变自由段内力不变7整个支护体系分层开挖分整个支护体系分层开挖分层施工层施工先施工支护结构后，逐土方先施工支护结构后，逐土方开挖施工锚杆开挖施工锚杆 土钉与锚杆、加筋土区别土钉与锚杆、加筋土区别92 n 分析目的：分析目的：确定合理的嵌固深度，或验算所设计的确定合理的嵌固深度，或验算所设

41、计的 支挡结构是否稳定和合理支挡结构是否稳定和合理 n 分析内容分析内容 整体稳定性整体稳定性 踢脚稳定性踢脚稳定性 坑底抗隆起稳定性坑底抗隆起稳定性 基坑抗渗流稳定性基坑抗渗流稳定性 n 分析方法：分析方法：工程地质对比法、力学分析法工程地质对比法、力学分析法 注意：注意：对有软弱夹层，倾斜基岩面等，宜采用非圆弧滑动面；对有软弱夹层，倾斜基岩面等，宜采用非圆弧滑动面；当嵌固深度下部存在软弱土层时，尚应验算其整体稳定性当嵌固深度下部存在软弱土层时，尚应验算其整体稳定性93 n 方法：方法：圆弧滑动面简单条分法，圆弧滑动面简单条分法，按总应力法计算按总应力法计算 ci、j ji i土条底的粘聚力

42、和内摩擦角；土条底的粘聚力和内摩擦角； Li i土条底面面积；土条底面面积； Wi i土条重量，按饱和容重计算；土条重量，按饱和容重计算； q qi i土条底面倾角。土条底面倾角。图图. .4 4 基坑整体稳定性分析基坑整体稳定性分析hiRBq0bihdii0 iiiiSF0 iii()cos tan1.3()sincLqb WKqb Wqjq94 n 对象：对象：单单( (多多) )支点结构以支点支点结构以支点( (最下层支点最下层支点) )为转动点的失稳为转动点的失稳 Mp内侧被动土压力对内侧被动土压力对B点的力矩；点的力矩； Ma外侧外侧BD段主动土压力对段主动土压力对B点的力矩；点的力

43、矩； Ep 基坑内侧被动土压力；基坑内侧被动土压力； ea,b、ea,d基坑外侧基坑外侧B、D点土压力强度；点土压力强度； ht 最下层支点离基坑底的距离；最下层支点离基坑底的距离； hd支护结构的嵌固深度。支护结构的嵌固深度。 hhdhtBea,bq0EaEpDeP,dea,d5 . 10 . 1)(3165()32(2dtda,ba,dtpapThheehhEMMK图图5.5.5 5 踢脚计算简图踢脚计算简图n 分析方法：分析方法：考虑墙体极限弯矩的抗隆起分析法、普朗特考虑墙体极限弯矩的抗隆起分析法、普朗特尔（尔（PrandtlPrandtl）与太沙基（）与太沙基（TerzaghiTerz

44、aghi）的抗隆起验算法）的抗隆起验算法 考虑墙体极限弯矩的抗隆起分析考虑墙体极限弯矩的抗隆起分析 假定开挖面以下墙体对抗隆起有利，假定开挖面以下墙体对抗隆起有利， 且土体沿墙底按圆弧滑动：滑动力且土体沿墙底按圆弧滑动：滑动力 为土自重为土自重g gh及超载及超载q0；抗滑力为滑；抗滑力为滑 面抗剪强度，要求：面抗剪强度，要求： 基坑底面hdhBCOA地面荷载q0ZEzdzh+q0ddszzzR,LLS,L1.2 1.3MKM图图5.5.6 6抗隆起分析示意图抗隆起分析示意图 96 滑动力矩：滑动力矩： 抗滑力矩：抗滑力矩： Mh基坑底面处墙体极限抵抗弯矩，可取该处墙体设计弯矩基坑底面处墙体极

45、限抵抗弯矩，可取该处墙体设计弯矩 注：注： 采用试算法计算，当求得采用试算法计算，当求得KL为最小时的入土深即为所求为最小时的入土深即为所求嵌固深度嵌固深度hd，该法较适用于中等强度和较软弱的粘性土，该法较适用于中等强度和较软弱的粘性土 由于假定滑动面通过墙底，故由于假定滑动面通过墙底，故hd过小时该假定显然不合过小时该假定显然不合理，与实际不符理，与实际不符 2S,L0d1()2Mhq hg12R,Lzdzdzdh000HSSMh dzh dSh dSM97 太沙基和普朗特尔抗隆起分析太沙基和普朗特尔抗隆起分析 墙底平面为极限承载力的求解基准面，墙底平面为极限承载力的求解基准面，参照按参照按

46、Prandtl & Terzaghi公式，要求：公式，要求： Prandtl公式公式 ， Terzaghi公式公式 ， 图图. .7 7 太沙基和普朗特太沙基和普朗特尔抗隆起算法尔抗隆起算法hdh1(h+hd)+qBq02hd2dqcL1d01.2 1.3()h NcNKhhqgg2tancqq(1)/ tan , tan (45)2NNNejjj23()tan42cqq1(1)/tan , cos(45)22NNNejjjj98 n 坑底抗流砂稳定性坑底抗流砂稳定性 流砂：当基坑底部向上的动水压力流砂：当基坑底部向上的动水压力(渗透力渗透力) jg g 时产生时产生 近似按紧贴墙体最

47、短路线计算最大近似按紧贴墙体最短路线计算最大渗透力，则抗流砂稳定安全系数应渗透力，则抗流砂稳定安全系数应: hw 墙后地下水位埋深墙后地下水位埋深； g gw 地下水重度，地下水重度，kN/m3。 图图. .8 8 基坑抗流砂验算基坑抗流砂验算hwhhdwdLSww(2)1.5 2.0()hhhKjhhggg99 n 基坑底土突涌稳定性基坑底土突涌稳定性 原因：原因：基底不透水层较薄且其基底不透水层较薄且其下有较大水压的滞水层或承压水下有较大水压的滞水层或承压水层时易发生层时易发生 基坑底土突涌稳定性应满足基坑底土突涌稳定性应满足 l l hs 不透水层厚度；不透水层厚度； H 承压水高于含水

48、层顶板的高度。承压水高于含水层顶板的高度。 ， 图图. .9 9 基坑底抗突涌基坑底抗突涌稳定性验算稳定性验算Hhs注：注：若坑底土抗突涌稳定性不满足要求，可采用隔水挡若坑底土抗突涌稳定性不满足要求，可采用隔水挡墙隔断滞水层、加固基坑底部地基等处理措施。墙隔断滞水层、加固基坑底部地基等处理措施。sTY1.11.3hKHgg100 n 地下水控制方法地下水控制方法 集水明排法集水明排法 降水法：轻型井点法、喷射、管井和深井泵降水法：轻型井点法、喷射、管井和深井泵 截水和回灌技术：回灌沟、回灌井截水和回灌技术：回灌沟、回灌井 n 选择降水方法时应注意选择降水方法时应注意 充分调查含水层的埋藏条件及

49、其水位或水压、透水充分调查含水层的埋藏条件及其水位或水压、透水性及富水性、地下水的排泄能力性及富水性、地下水的排泄能力 场地周围地下水的利用情况场地周围地下水的利用情况 场地条件场地条件( (周围建筑物及道路情况、地下水管线埋设周围建筑物及道路情况、地下水管线埋设情况情况) ) 101 n 常用的处理措施常用的处理措施 一般中粗砂以上粒径土用水下开挖或堵截法；中砂和细一般中粗砂以上粒径土用水下开挖或堵截法；中砂和细砂土用井点法和管井法；淤泥或粘土用真空法或电渗法砂土用井点法和管井法；淤泥或粘土用真空法或电渗法 当降水危及基坑及周边环境时，宜采用截水或回灌法。当降水危及基坑及周边环境时，宜采用截

50、水或回灌法。截水后基坑中的水量或水压较大时，宜采用坑内降水截水后基坑中的水量或水压较大时，宜采用坑内降水 地下含水层渗透性强且厚度大时，可采用地下含水层渗透性强且厚度大时，可采用“悬挂式竖向悬挂式竖向截水坑内井点降水截水坑内井点降水”或或“悬挂式竖向截水水平封底悬挂式竖向截水水平封底” 止水帷幕通常采用水泥搅拌桩、旋喷桩等，其形式有二：止水帷幕通常采用水泥搅拌桩、旋喷桩等，其形式有二：含水层较薄，穿过含水层插入隔水层或不透水层中；含含水层较薄，穿过含水层插入隔水层或不透水层中；含水层较厚，悬吊在透水层中水层较厚，悬吊在透水层中 102 井点降水与回灌沟回灌井点降水与回灌沟回灌降水井点基坑已有建筑物原有地下水位线无回