岩土工程设计-基坑工程ppt课件

1、第七章第七章 基坑工程基坑工程building foundation pit本章内容本章内容7.1 7.1 概述概述7.2 7.2 支护构造的受力与破坏方式支护构造的受力与破坏方式 7.3 7.3 支护板桩的设计计算支护板桩的设计计算7.1 概述概述一、基坑工程的概念一、基坑工程的概念 基坑工程是指为挖除主体工程地下构造所在空间的土方而基坑工程是指为挖除主体工程地下构造所在空间的土方而需求的设备和施任务业，普通情况下包括基坑支护、降水、土需求的设备和施任务业，普通情况下包括基坑支护、降水、土方开挖和施工监测等工程内容。方开挖和施工监测等工程内容。 随着城市建立的开展，人们对三维立体化空间的需求

2、不断随着城市建立的开展，人们对三维立体化空间的需求不断增长，一方面城市高层建筑成为开展趋势，建筑基坑越挖越深；增长，一方面城市高层建筑成为开展趋势，建筑基坑越挖越深；另一方面，地下空间的开发利用也已成为开展方向之一。地铁、另一方面，地下空间的开发利用也已成为开展方向之一。地铁、地下商城、地下油库和地下停车场等大型建筑物不断增多。基地下商城、地下油库和地下停车场等大型建筑物不断增多。基坑工程曾经成为城市岩土工程的主要内容之一。已出现了坑工程曾经成为城市岩土工程的主要内容之一。已出现了3030多多米埋深的地下室，各种深基坑支护的设计计算方法，施工工艺米埋深的地下室，各种深基坑支护的设计计算方法，施

3、工工艺不断产生。不断产生。 基坑开挖与城市建立密集、地下管线众多、建立场地狭小，基坑开挖与城市建立密集、地下管线众多、建立场地狭小，周围环境要求高等不利要素的矛盾突出，提出了许多新的问题。周围环境要求高等不利要素的矛盾突出，提出了许多新的问题。7.1 概概述二、基坑工程研讨的主要内容二、基坑工程研讨的主要内容 1. 1. 基坑支护方面基坑支护方面 支护构造方式支护构造方式 支护构造设计计算支护构造设计计算 支护构造设计支护构造设计 支护构造的稳定性验算支护构造的稳定性验算 2. 2. 基坑降水方面基坑降水方面 降水方法的选择降水方法的选择 降水方法的设计计算降水方法的设计计算 降水设计降水设计

4、 降水方案验算预测降水方案验算预测 降水施工降水施工 降水系统的安装与运转降水系统的安装与运转 7.1 概概述 3. 3.土方开挖土方开挖 土方开挖方案的制定土方开挖方案的制定 土方开挖机械的选择土方开挖机械的选择 土方施工土方施工 4. 4.基坑工程监测与控制基坑工程监测与控制 监测方法的选择监测方法的选择 监测的内容监测的内容 监测的仪器及精度要求监测的仪器及精度要求 5. 5.基坑工程环境效应与对策基坑工程环境效应与对策 地面沉降问题地面沉降问题 建筑物、管线变形破坏问题建筑物、管线变形破坏问题 7.1 概概述三、深基坑支护工程特点三、深基坑支护工程特点 1. 1.与自然地质及环境条件亲

5、密相关与自然地质及环境条件亲密相关 2. 2.与主体构造地下室的施工亲密相关，施工操作性和工与主体构造地下室的施工亲密相关，施工操作性和工 期要求较高。期要求较高。 3. 3.技术综合性强技术综合性强 岩土工程知识和阅历；建筑构造和力学知识；施工阅岩土工程知识和阅历；建筑构造和力学知识；施工阅历；工程所在地的施工条件。历；工程所在地的施工条件。 4. 4.设计与施工完全依赖，密不可分。设计与施工完全依赖，密不可分。 7.1 概概述四、支护构造类型四、支护构造类型 1. 1.按构造受力特点划分按构造受力特点划分 类别 特点常用方法及优缺点被动受力支护结构支护结构依靠自身的结构刚度和强度被动地承受

6、土压力，限制土体变形，从而保持边坡的安全稳定。常用的方法有多种类型的桩，支撑围护结构及地下连续墙等。一般是传统的支护方法，在工程中采用率较高，但这种方法造价高、工期长、施工难度大，其局限性日渐突出。目前基坑支护主要是采用这种支护类型。主动受力支护结构是通过不同的途径和方法提高土体的强度，使支护材料与土体形成共同作用体系，从而达到支护安全稳定的目的。常用的方法有土钉支护技术，树根桩技术及黏土地区的搅拌桩技术等。该支护结构是当前国内外较为流行的方法，其最大的特点在于其安全度较高，施工简单方便，工期较短，造价低，噪声污染小，弥补了传统支护方法的许多缺点，因此深受岩土工程界青睐，特别是最近几年发展比较

7、快，其中土钉技术是比较广泛应用的方法之一。组合结构形式据土体力学性质，将前两类支护方法同时应用于同一个基坑工程中。表现出具有两种支护方法的优点，在许多工程中得到了成功的应用，表现出很大的优势和潜力。7.1 概概述2 2、按按开开挖挖方方式式分分类类挖放坡开挖，部分支护开综合法开挖：基坑部分加固开挖坑底被动土压力区注浆网状树根桩护壁开挖喷锚混凝土护壁开挖土钉护壁开挖钢丝网水泥土护壁开挖幕护壁开挖注浆护壁开挖、化学帷挖坑壁或坑底土体加固开逆作法或半逆作法开挖基坑分段开挖锚定式支护结构开挖内撑式支护开挖拱形支护结构开挖钢架护坡桩重力式挡土墙沉井支护结构加筋水泥土地下连续墙钢混地下连续墙地下连续墙注浆

8、构线钻孔灌注桩和压力组合挡土壁钢混灌注桩钢板桩、钢管桩（有拉锚、无拉锚）悬臂式支护开挖支护开挖井点降水放坡开挖明沟排水放坡开挖无地下水的放坡开挖放坡开挖垂直开挖无支护开挖开挖方式7.1 概概述3 3按按支支护护构构造造分分类类逆作法施工环梁支护体系斜撑撑）钢管、型钢支撑（水平土层锚杆）锚拉支护（锚拉梁、桩自立式（悬臂桩、墙）支撑部分闭合拱圈墙钢板桩密排间加化学注浆桩泥桩密排桩间加高压喷射水注桩深层搅拌水泥桩、加灌深层搅拌水泥土桩、墙地下连续墙止水挡土结构插筋补强支护土钉支护法桩墙合一，地下室逆作连拱式灌注桩双排桩挡土桩）密排桩（灌注桩、预制抹面疏排灌注桩钢丝网水泥型钢、工字钢桩加插板透水挡土结

9、构挡土部分支护结构.gfedcbagfedcbahgfedcbHa7.1 概概述五、五、 选择支护构造的根本根据选择支护构造的根本根据 1. 1.基坑的外形、平面尺寸、开挖深度和根底施工要求；基坑的外形、平面尺寸、开挖深度和根底施工要求； 2. 2.基坑构造所接受的各种荷载及变形等参数要求。侧荷载、基坑构造所接受的各种荷载及变形等参数要求。侧荷载、垂直荷载、风、地面超载、塔吊、坡道等；垂直荷载、风、地面超载、塔吊、坡道等； 3. 3.水文地质、工程地质条件：含水层、隔水层的分布，土水文地质、工程地质条件：含水层、隔水层的分布，土的建筑性能，如膨胀土、收缩土、崩解土、土的水理性质、强的建筑性能，

10、如膨胀土、收缩土、崩解土、土的水理性质、强度。滞留水，可打完引出。现要求基坑支护中画流网图。目前度。滞留水，可打完引出。现要求基坑支护中画流网图。目前的基坑出现问题不仅是设计上的。如勘察基坑应在的基坑出现问题不仅是设计上的。如勘察基坑应在4545+/2+/2的的范围内，但如今只限制在基坑内；范围内，但如今只限制在基坑内； 4. 4.基坑一定范围内的环境问题：上、下水，煤气、预埋管基坑一定范围内的环境问题：上、下水，煤气、预埋管道，原有地下建筑物地道等，附近建筑物的根底类型，交道，原有地下建筑物地道等，附近建筑物的根底类型，交通流量等；通流量等； 5. 5.工期和造价；工期和造价； 6. 6.场

11、地一样单元上基坑胜利及失败教训。场地一样单元上基坑胜利及失败教训。7.1 概概述选择支护类型方案流程：选择支护类型方案流程： 目前国内基坑支护类目前国内基坑支护类型比较多，但常用的支护型比较多，但常用的支护类型方案主要可归纳为五类型方案主要可归纳为五种，如种，如 按其造价，选择流按其造价，选择流程如左图。程如左图。 7.1 概概述7.2支护构护构造的受力与与破坏方式 7.2.1 7.2.1 支护构造的受力性状支护构造的受力性状 1 1悬臂式板桩：插入土体部分视为固定端，上部为自悬臂式板桩：插入土体部分视为固定端，上部为自在端；即看作悬臂梁构造。在端；即看作悬臂梁构造。 2 2浅埋单锚式板桩：插

12、入土体部分视为固定铰，上部浅埋单锚式板桩：插入土体部分视为固定铰，上部锚拉作用点为活动铰；即看作简支梁构造。锚拉作用点为活动铰；即看作简支梁构造。 3 3深埋单锚式板桩：插入土体部分视为固定端，上部深埋单锚式板桩：插入土体部分视为固定端，上部锚拉作用点为活动铰；即看作静不定梁构造。锚拉作用点为活动铰；即看作静不定梁构造。 4 4多层锚拉式板桩：插入土体部分视为固定端，上部多层锚拉式板桩：插入土体部分视为固定端，上部各个锚拉作用点为活动铰；即看作延续梁构造。各个锚拉作用点为活动铰；即看作延续梁构造。7.2支护构护构造的受力与与破坏方式7.2.27.2.2支护构造的侧向土压力计算支护构造的侧向土压

13、力计算一、侧土压力的断定一、侧土压力的断定 作用在坑底以下支护作用在坑底以下支护BCBC段上的土压段上的土压力能否会曾至被动土压力，取决于墙后力能否会曾至被动土压力，取决于墙后作用的自动土压力大小。假设基坑开挖作用的自动土压力大小。假设基坑开挖较深，而支护入土深度又较小，那么自较深，而支护入土深度又较小，那么自动土压力较大，为了平衡，墙前土压力动土压力较大，为了平衡，墙前土压力将得以充分发扬，以致将得以充分发扬，以致BCBC整段均到达被整段均到达被动土压力。如基坑开挖较浅而围护墙入动土压力。如基坑开挖较浅而围护墙入土深度又相对较大，那么作用在土深度又相对较大，那么作用在BCBC段的段的墙前土压

14、力将达不到被动土压力，或者墙前土压力将达不到被动土压力，或者在该段的上半部会到达而下半段那么达在该段的上半部会到达而下半段那么达不到。不到。 7.2支护构护构造的受力与与破坏方式产生自动或被动土压力所需的墙顶位移表产生自动或被动土压力所需的墙顶位移表土类应力状态位移形式所需位移砂土主动平移或绕基底转动0.001H被动平移0.05H被动绕基底转动0.1H粘土主动平移或绕基底转动0.004H被动墙位移与土压力的关系图墙位移与土压力的关系图 刚性挡上墙上的土压力能否到达自动或被动极限平衡刚性挡上墙上的土压力能否到达自动或被动极限平衡形状，可参考下表所示的墙顶位移来断定。形状，可参考下表所示的墙顶位移

15、来断定。二、支护构造上的侧向土压力计算二、支护构造上的侧向土压力计算 关于基坑桩墙侧向土压力计算方式很多，主要采用的有关于基坑桩墙侧向土压力计算方式很多，主要采用的有以下两大类：以下两大类： 1 1以以RankineRankine、CoulombCoulomb等实际公式计算的土压力；运等实际公式计算的土压力；运用时应留意地基土的用时应留意地基土的c c、的取值。计算时还应思索地面荷载、的取值。计算时还应思索地面荷载、地面不规那么几何外形等对桩墙侧土压力的影响。地面不规那么几何外形等对桩墙侧土压力的影响。 土压力与水压力可分开计算，也可合并计算；合并计算土压力与水压力可分开计算，也可合并计算；合

16、并计算时地下水以下土的重度取饱和含水重度，降水后土层按稍湿时地下水以下土的重度取饱和含水重度，降水后土层按稍湿形状思索。对于粘性土，可忽略粘聚力，适当添加内摩擦角形状思索。对于粘性土，可忽略粘聚力，适当添加内摩擦角来计算。来计算。 2 2由土压力计等测定换算的实测值为根底的土压力分由土压力计等测定换算的实测值为根底的土压力分布模型布模型( (图示法图示法) )或侧压系数法，图示法中采用较多的是或侧压系数法，图示法中采用较多的是TerzaTerzaghi-Peckghi-Peck所建议的土压力分布模型法。所建议的土压力分布模型法。7.2支护构护构造的受力与与破坏方式7.2支护构护构造的受力与与破

17、坏方式三、规范方法三、规范方法一程度荷载的规范值一程度荷载的规范值 1. 1.对于碎石土和砂土对于碎石土和砂土 0.65akHHka(0.2 0.4)akH 砂土层 软-中硬土层 硬黏土层 土压力计算图土压力计算图Terzaghi-PeckTerzaghi-Peck所建议的模型法所建议的模型法ajke7.2支护构护构造的受力与与破坏方式(1)(1)计算点位于地下水位以上时计算点位于地下水位以上时 (2) (2)计算点位于地下水位以下时计算点位于地下水位以下时 式中：式中： 第第i i层土自动土压力系数；层土自动土压力系数； 作用于深度作用于深度zjzj处竖向应力规范值处竖向应力规范值 kN k

18、N； 计算点深度计算点深度 m m； 计算参数，当计算参数，当 ，取，取 ；当；当 ，取；取； 基坑外侧水位深度基坑外侧水位深度 m m； 计算系数，当时计算系数，当时 ，取，取1 1；当；当 时，取时，取0 0； 水的重度水的重度 kN/m3 kN/m3。 2ajkajkaiikaiecajkajkaiikaie =-2cjwajwawaaiwzhmh ajajkjzjmjzhjzjzhhwahwawahhwahhw7.2支护构护构造的受力与与破坏方式 基坑支护程度荷载计算表示图基坑支护程度荷载计算表示图7.2支护构护构造的受力与与破坏方式2.2.对于粉土及黏性土对于粉土及黏性土 当按以上规

19、定计算的基坑开挖面以上程度荷载标淮值当按以上规定计算的基坑开挖面以上程度荷载标淮值小于零时，应取零。小于零时，应取零。 3.3.基坑外侧竖向应力规范值基坑外侧竖向应力规范值ajkajk计算计算 ajk =rk+0k+1k ajk =rk+0k+1k 1 1计算点深度计算点深度zjzj处自重应力处自重应力rk rk (a) (a)计算点位于基坑开挖面以上时计算点位于基坑开挖面以上时 rk =mjzj rk =mjzj 式中式中 mj mj深度深度zjzj以上土的加权平均重度；以上土的加权平均重度； (b) (b) 位于开挖面以下位于开挖面以下 rk =hmh rk =hmh 式中：式中：hmhm

20、开挖面以上土的加权平均重度开挖面以上土的加权平均重度 2ajkajkaiikaiec 2 2当支护构造外侧地面满布附加荷载当支护构造外侧地面满布附加荷载q0 q0 时时( (见图见图) )，基，基坑外侧恣意深度附加竖向应力规范值坑外侧恣意深度附加竖向应力规范值0k0k可按下式确定：可按下式确定： 0k = q0 0k = q0 式中式中 q0 q0地面均布荷载地面均布荷载(kN /m2)(kN /m2)。 3 3当距支护构造当距支护构造b1b1外侧，地表作用有宽度外侧，地表作用有宽度b0b0的条形附的条形附加荷载加荷载q1q1时，见图。基坑外侧深度时，见图。基坑外侧深度CDCD范围内的附加竖向

21、应力范围内的附加竖向应力规范值规范值1k1k按以下式确定：按以下式确定： 1k= q1 b0 / b0 +2b1 1k= q1 b0 / b0 +2b1 4 4上述基坑外侧附加荷载作用于地表以下一定深度时，上述基坑外侧附加荷载作用于地表以下一定深度时，将计算点深度相应下移，其竖向应力也可按上述规定确定。将计算点深度相应下移，其竖向应力也可按上述规定确定。 7.2支护构护构造的受力与与破坏方式7.2支护构护构造的受力与与破坏方式7.2支护构护构造的受力与与破坏方式二程度抗力规范值计算：二程度抗力规范值计算： 参照附图程度抗力规范值计算图参照附图程度抗力规范值计算图 1. 1.对砂土及碎石土，基坑

22、内侧抗力规范值：对砂土及碎石土，基坑内侧抗力规范值： epjk=pjkKpi+2cikKpi+(zj-hwp)(1-Kpi)w epjk=pjkKpi+2cikKpi+(zj-hwp)(1-Kpi)w 式中式中 pjk pjk作用于基坑底面以下深度作用于基坑底面以下深度zjzj处的竖向处的竖向应力规范值应力规范值 (kPa) (kPa)； Kpi Kpi第第i i层土的被动土压力系数。层土的被动土压力系数。 2. 2.对粉土及粘性土，基坑内侧程度抗力规范值：对粉土及粘性土，基坑内侧程度抗力规范值： epjk =pjkKpi+2cjkKpi epjk =pjkKpi+2cjkKpi 3. 3.作

23、用于基坑底面以下深度作用于基坑底面以下深度zjzj处的竖向应力规范值处的竖向应力规范值 pjk=mjzj pjk=mjzj 式中式中 mj mj深度深度zjzj以上土的加权平均天然重度以上土的加权平均天然重度(k(kN/m3)N/m3)。7.2支护构护构造的受力与与破坏方式7.2.3 7.2.3 支护构造的破坏方式支护构造的破坏方式 1. 1.支护构造的破坏方式：支护构造的破坏方式： (1) (1)支锚构造系统破坏；支锚构造系统破坏；(2)(2)板桩底部向基坑内侧挪动；板桩底部向基坑内侧挪动； (3) (3)板桩弯曲破坏；板桩弯曲破坏；(4)(4)整体圆弧滑动；整体圆弧滑动；(5)(5)隆起、

24、管涌。隆起、管涌。 锚 拉 系 统 破 坏底 部 内 移板 桩 弯 曲整 体 滑 动管 涌 、 隆 起7.2支护构护构造的受力与与破坏方式2.2.支护构造设计应思索的问题支护构造设计应思索的问题1 1确保锚杆支撑的强度与稳定；确保锚杆支撑的强度与稳定；2 2支护构造墙的入土深度应满足要求；支护构造墙的入土深度应满足要求；3 3支护构造墙截面尺寸、间距、抗弯强度够用；支护构造墙截面尺寸、间距、抗弯强度够用；4 4基坑底稳定验算满足要求。基坑底稳定验算满足要求。 支护板桩或桩排式挡墙是一种柔性构造，因此允许有限支护板桩或桩排式挡墙是一种柔性构造，因此允许有限的变形。自动土压力在的变形。自动土压力在

25、0.0010.0010.0040.004倍坑深的微小位移时即倍坑深的微小位移时即能发生；被动土压力需很大位移量能发生；被动土压力需很大位移量5 5才干产生，往往是才干产生，往往是板桩不允许的，所以被动土压力不能全部采用。有的只取计板桩不允许的，所以被动土压力不能全部采用。有的只取计算结果的算结果的3030。7.3.17.3.1悬臂式板桩设计计算悬臂式板桩设计计算 无支撑或锚定，完全依托入土深度坚持稳定，适用于深无支撑或锚定，完全依托入土深度坚持稳定，适用于深度不大度不大6m6m的基坑支护等暂时工程。悬臂式板桩主要是的基坑支护等暂时工程。悬臂式板桩主要是求算其入土深度和最大弯矩。求算其入土深度和

26、最大弯矩。7.3 支护护板桩桩的设计计设计计算 1. 1.臂式排桩、地下延续墙嵌固深度计算参照附图所示。嵌固臂式排桩、地下延续墙嵌固深度计算参照附图所示。嵌固深度设计值深度设计值hdhd按以下规定确定：按以下规定确定： hpEpj-1.20haEai0 hpEpj-1.20haEai0 式中式中 Epj Epj桩、墙底以上基坑内侧各土层程度抗力规桩、墙底以上基坑内侧各土层程度抗力规范值范值epjkepjk的的 合力之和；合力之和； hp hp合力合力EpjEpj作用点至桩、墙底的间隔；作用点至桩、墙底的间隔； Eai Eai桩、墙基坑底以上外侧各土层程度荷载规范桩、墙基坑底以上外侧各土层程度荷

27、载规范值值eajkeajk的合的合 力之和；力之和； ha ha合力合力EaiEai作用点至桩、墙底间隔；作用点至桩、墙底间隔； 0 0建筑基坑侧壁重要性系数，按平安等级，一建筑基坑侧壁重要性系数，按平安等级，一级级0=10=1；二；二 级级0=1.00=1.0，三级，三级0=0.90=0.9。7.3 支护护板桩桩的设计计设计计算7.3 支护护板桩桩的设计计设计计算 2. 2.求最大弯矩求最大弯矩MmaxMmax作用作用点点, , 该点处构造内剪力为零，该点处构造内剪力为零，列方程求解或试算。列方程求解或试算。 3. 3.求最大弯矩求最大弯矩MmaxMmax 4. 4.求板桩截面尺寸求板桩截面

28、尺寸 最大弯矩最大弯矩/ /允许弯曲应力允许弯曲应力截面横量钢板桩截面横量钢板桩 钢筋混凝土桩钢筋混凝土桩( (试算试算) )7.3 支护护板桩桩的设计计设计计算(1)(1)对于钢板桩或钢管桩对于钢板桩或钢管桩截面横量截面横量(2)(2)钢筋混凝土桩钢筋混凝土桩( (试算试算) ) GBJ10GBJ108989maxwMWw式中 为钢材的允许弯曲应力。w-为钢材的允许弯曲应力332sinsinsin(1)3sin210(2)21.252 ,(0.6250. 3cmys scmystttMf rf A rfAt f A当时， ）（ ）7.3 支护护板桩桩的设计计设计计算式中：式中：M M弯矩设计

29、值，弯矩设计值，NmmNmm； A A桩截面积，桩截面积，mm2mm2； As As纵向钢筋全截面积，纵向钢筋全截面积，mm2mm2； r r桩截面圆半径，桩截面圆半径，mmmm； rs rs钢筋分布半径，钢筋分布半径，mmmm； 反映受压混凝土面积的角，即弓形面积对应圆心角除以反映受压混凝土面积的角，即弓形面积对应圆心角除以22的的值；值； t t受拉钢筋面积与纵钢筋全面积的比值；受拉钢筋面积与纵钢筋全面积的比值； fcm fcm混凝土弯曲抗压强度设计值，查表。桩直径或边长混凝土弯曲抗压强度设计值，查表。桩直径或边长300mm300mm时，乘以时，乘以0.80.8折减，折减，N/mm2N/m

30、m2； fy fy钢筋抗拉强度设计值，钢筋抗拉强度设计值，N/mm2N/mm2。7.3 支护护板桩桩的设计计设计计算为简化计算，取为简化计算，取 那么得那么得计算步骤：计算步骤： 1. 1.假定钻孔桩直径及其配筋情况，由假定钻孔桩直径及其配筋情况，由4 4和和3 3求出求出与与tt。 2. 2.再由再由1 1式求出钻孔桩的弯矩设计值，与板桩计算弯矩值相比式求出钻孔桩的弯矩设计值，与板桩计算弯矩值相比K K1.51.52 2。2sin 21211221 0.751 0.750.50.625ysysyscmcmcmf Af Af AfAfAfA（4）7.3 支护护板桩桩的设计计设计计算P7.3.2

31、 7.3.2 单锚式板桩的计算单锚式板桩的计算一、墙的变形与土压力分布一、墙的变形与土压力分布 墙顶部设有横向支撑式拉锚，受力后有两种能够变形：墙顶部设有横向支撑式拉锚，受力后有两种能够变形：(a)“(a)“自在支座情况自在支座情况( (简支梁简支梁) (b)“) (b)“固定支座情况固定支座情况( (等值等值梁梁) ) 0AM7.3 支护护板桩桩的设计计设计计算 当板桩插入土中的深度当板桩插入土中的深度t t较小时，其挠曲变形如图较小时，其挠曲变形如图a a所示，板桩下不出现反弯点，可将板桩底端视作所示，板桩下不出现反弯点，可将板桩底端视作“自在支座自在支座， ，保证板桩的稳定，不产生过大位

32、移。，保证板桩的稳定，不产生过大位移。 当当t t较大时，板桩挠曲变形为另一种情况较大时，板桩挠曲变形为另一种情况b b，出现反，出现反弯点弯点0 0，将其视为，将其视为“固定支座，用等值梁法计算。固定支座，用等值梁法计算。二、二、“自在支座情况自在支座情况视为简支梁思索视为简支梁思索 求：支撑锚拉力求：支撑锚拉力RARA，入土深度，入土深度t t，最大弯矩，最大弯矩MmaxMmax 1. 1.对对RARA作用点作用点 ，并思索被动土压力折减，并思索被动土压力折减 1212,23apEEEE 0AM0.3 0.57.3 支护护板桩桩的设计计设计计算11022033AapapMMMEHtEHt得

33、得代入代入 整理得整理得 可求解三次方程火试算得出可求解三次方程火试算得出t1t1。 2. 2.32231110323papaaaKKKKtKHtH K tH 0P22111122AapapREEHtKt K7.3 支护护板桩桩的设计计设计计算 3. 3.板桩墙上剪力板桩墙上剪力Q Q0 0处为处为MmaxMmax的作用点的作用点 4. 4.求求MmaxMmax 5. 5.求板桩截面尺寸，同前。求板桩截面尺寸，同前。 实践入土深度：实践入土深度：t t1.15t11.15t1 实践实践RARA： RA RA 1.351.351.41.4 RA RA计算计算2102AaRK h122AaRhK2

34、1max23AahMRhK hmaxMW截 面 模 量允 许 弯 曲 应 力7.3 支护护板桩桩的设计计设计计算三三“固定支座情况静不定问题固定支座情况静不定问题a a等值梁等值梁 b b板桩上土压力分布板桩上土压力分布 c c板桩弯矩图板桩弯矩图 d d等值梁等值梁 采用等值梁法，采用等值梁法，abab为一根梁，一端简支，另一端固定，其为一根梁，一端简支，另一端固定，其反弯点在反弯点在c c点。如在点。如在c c点切断点切断abab梁，并于梁，并于c c点置一自在支承形点置一自在支承形7.3 支护护板桩桩的设计计设计计算成成acac梁，那么梁，那么acac梁上的弯矩图将坚持不变，此梁上的弯矩

35、图将坚持不变，此acac梁即为梁即为abab梁上梁上acac段的等值梁。为简化计算，不思索的差别，即用土压力强段的等值梁。为简化计算，不思索的差别，即用土压力强度等于零点的位置来替代反弯点的位置。度等于零点的位置来替代反弯点的位置。 设计步骤：设计步骤： 1. 1.计算作用于板桩上土压力强度，并绘出土压力分布图，计算作用于板桩上土压力强度，并绘出土压力分布图，可以思索摩擦作用对土压力的影响，可以思索摩擦作用对土压力的影响，t1t1深度以下土压力可暂不深度以下土压力可暂不绘出。绘出。 2. 2.求求t0t0，由于，由于d d点主、被动土压力强度相等，即点主、被动土压力强度相等，即apKtHKt0

36、0apaKKHKt07.3 支护护板桩桩的设计计设计计算 3. 3.按简支梁求等值梁的支反力按简支梁求等值梁的支反力RARA，t0t0处反力处反力P0P0和最大弯矩和最大弯矩MmaMmax x留意图中留意图中a a、0 0点能否重合，等或不等：点能否重合，等或不等： Md Md0 0，求，求RARA Ma Ma0 0，求，求P0P0 4.Mmax 4.Mmax求法同前求法同前 5. 5.计算板桩最小入土深度计算板桩最小入土深度t1t1 x x可根据可根据P0P0和墙前被动土压力对板桩底端和墙前被动土压力对板桩底端e e点力矩相等求得：点力矩相等求得： 000002,2 452coscossin

37、sinpaaaaaapapt KHtKHKt Kat KPtKtgKKK设墙土间的摩擦角为设墙土间的摩擦角为普通墙面平滑、排水不良时，普通墙面平滑、排水不良时，0 01/31/3；墙面粗糙、排水良好时，墙面粗糙、排水良好时，1/31/31/1/2 2。7.3 支护护板桩桩的设计计设计计算 等值梁法计算弯矩过大，实践运用时可以取阅历折减等值梁法计算弯矩过大，实践运用时可以取阅历折减系数系数0.60.60.80.8之间，普通取之间，普通取0.740.74。 6. 6.求板桩截面性状尺寸，同前。求板桩截面性状尺寸，同前。 7.Ra=(1.35 7.Ra=(1.35 1.4)RA 1.4)RA计算。计

38、算。00101236,(1 .1 1 .2 )papaxxP xKKxPxttxKKtt7.3 支护护板桩桩的设计计设计计算7.3.3 7.3.3 多锚撑支护设计计算多锚撑支护设计计算 当多层锚当多层锚( (撑撑) )的位置不同时，其土压力分布和墙板内力的位置不同时，其土压力分布和墙板内力各不一样。各不一样。 普通说来，假设附近地基不允许发生位移，那么应对横普通说来，假设附近地基不允许发生位移，那么应对横撑撑( (或锚杆或锚杆) )施加相当于静止土压力的预应力，那么作用在地施加相当于静止土压力的预应力，那么作用在地下墙板上的土压力就接近于静止土压力，且防止了由墙板挠下墙板上的土压力就接近于静止

39、土压力，且防止了由墙板挠曲而产生的地基变形；曲而产生的地基变形； 假设不对撑假设不对撑( (或锚或锚) )施加预应力，而是在开挖后墙板已产施加预应力，而是在开挖后墙板已产生了位移的倩况下所加设的，那么该土压力就接近自动土压生了位移的倩况下所加设的，那么该土压力就接近自动土压力。虽然该土压力变小了，但附近地基的位移却增大了。力。虽然该土压力变小了，但附近地基的位移却增大了。 实践上，根据实测，对坑壁墙板支撑实践上，根据实测，对坑壁墙板支撑( (或锚或锚) )不施加预应不施加预应力，那么其作用于墙板上的土压力大体上是在静止土压力和力，那么其作用于墙板上的土压力大体上是在静止土压力和自动土压力之间，

40、附近地基的位移，也大致如此。自动土压力之间，附近地基的位移，也大致如此。7.3 支护护板桩桩的设计计设计计算多锚撑基坑支护构造多锚撑基坑支护构造内力计算方法内力计算方法二分之一二分之一分担法分担法逐层开挖法逐层开挖法等值梁法等值梁法山肩邦男法山肩邦男法一、锚撑支护构造的层间距布置型式及特点一、锚撑支护构造的层间距布置型式及特点 1 1等弯矩布置：各跨度的最大弯矩相等，可充分利用等弯矩布置：各跨度的最大弯矩相等，可充分利用板桩的抗弯强度；但是较深基坑，下部的支锚层距过小，层板桩的抗弯强度；但是较深基坑，下部的支锚层距过小，层数多，不经济。数多，不经济。 2 2等反力布置：各层支锚程度反力根本相等

41、，使锚杆等反力布置：各层支锚程度反力根本相等，使锚杆设计简化；但当基坑较深时，下部的支锚层距过小，层数多，设计简化；但当基坑较深时，下部的支锚层距过小，层数多，同样不经济。同样不经济。 3 3等间距布置：支锚构造的上、下排间距根本一样，等间距布置：支锚构造的上、下排间距根本一样，基坑较深时，减少了支锚层数，较经济；但带来了较复杂的基坑较深时，减少了支锚层数，较经济；但带来了较复杂的计算量。等间距布置在工程实践中设计最为普遍。计算量。等间距布置在工程实践中设计最为普遍。7.3 支护护板桩桩的设计计设计计算7.3 支护护板桩桩的设计计设计计算等弯矩布置等弯矩布置 等反力布置等反力布置等间距布置等间

42、距布置 一、二分之一分担法一、二分之一分担法 一方法简介一方法简介 多支撑延续梁的一种简化计算用二分之一分担法，计算较多支撑延续梁的一种简化计算用二分之一分担法，计算较为简便。为简便。TerzaghiTerzaghi和和PeckPeck根据柏林和芝加哥等地铁工程基坑挡根据柏林和芝加哥等地铁工程基坑挡土构造支撑受力测定，以包络图为根底，以二分之一分担法将土构造支撑受力测定，以包络图为根底，以二分之一分担法将支撑轴力转化为土压力，提出土压力分布图。反之，如土压力支撑轴力转化为土压力，提出土压力分布图。反之，如土压力分布图已确定，那么可以用二分之一分担法来计算多支撑的受分布图已确定，那么可以用二分之

43、一分担法来计算多支撑的受力。力。 1. 1.这种方法不思索桩、墙体支撑变形这种方法不思索桩、墙体支撑变形; ; 2. 2.将支撑接受的压力土压力、水压力、地面超载等将支撑接受的压力土压力、水压力、地面超载等w w为墙后土压力各支撑接受压力的一半为墙后土压力各支撑接受压力的一半; ;7.3 支护护板桩桩的设计计设计计算7.3 支护护板桩桩的设计计设计计算 二分之一分担法计算简图二分之一分担法计算简图 3. 3.土压力分布图已确定。土压力分布图已确定。 求支撑受的反力，然后求出正负弯矩、最大弯矩，以求支撑受的反力，然后求出正负弯矩、最大弯矩，以核定土桩的截面及配筋，这种计算较方便。核定土桩的截面及

44、配筋，这种计算较方便。二设计计算二设计计算 1. 1.计算自动土压力系数、被动土压力系数和计算自动土压力系数、被动土压力系数和 式中：式中： 土的内摩擦角；土的内摩擦角； Ka Ka 自动土压力系数；自动土压力系数； Kp Kp 被动土压力系数。被动土压力系数。 式中：式中： q q地面荷载；地面荷载； 土的重度；土的重度； H H 地面到基坑底的间隔地面到基坑底的间隔 基坑开挖深度。基坑开挖深度。 7.3 支护护板桩桩的设计计设计计算,qae e2(45)2oaKtg2(45)2opKtg0.25aaeHKqaeK q0.25aaeK qHK()paeyKK2.2.计算各支撑点锚固点的支撑力

45、锚固力计算各支撑点锚固点的支撑力锚固力 式中式中 RBB RBB点的锚固力支撑力；点的锚固力支撑力； RCC RCC点的锚固力支撑力；点的锚固力支撑力； RDD RDD点的锚固力支撑力；点的锚固力支撑力； REE REE点的锚固力支撑力；点的锚固力支撑力； Ro Ro零弯点处的土压力；零弯点处的土压力； l1B l1B点距地面高度；点距地面高度； l2B l2B点点C C点间的间隔；点间的间隔； l3C l3C点点D D点间的间隔；点间的间隔； l4D l4D点到点到E E点的高度。点的高度。 l5E l5E点距坑底的高度。点距坑底的高度。 7.3 支护护板桩桩的设计计设计计算210.25()

46、(0.25)22qBH eelRlH e23()2Ce llR342De llR452Ee llR5022elyeR 7.3 支护护板桩桩的设计计设计计算3.3.计算各锚固点支撑点的弯矩计算各锚固点支撑点的弯矩 MC MC、MDMD、MEME略略31211223aBqe lMe lH212122111()2812CaBMe lle HllHR l二、逐层开挖支撑力不变法二、逐层开挖支撑力不变法 多层支护的施工是先施工挡土桩或挡土墙，然后开挖多层支护的施工是先施工挡土桩或挡土墙，然后开挖第一层土，挖到第一层支撑或锚杆以下假设干间隔，进展第一层土，挖到第一层支撑或锚杆以下假设干间隔，进展第第一层支

47、撑或锚杆施工。然后第二次挖第二层土，挖到第二层一层支撑或锚杆施工。然后第二次挖第二层土，挖到第二层支撑支点以下假设干间隔，进展第二层锚杆施工。如此循环支撑支点以下假设干间隔，进展第二层锚杆施工。如此循环作业，直挖到坑底为止。作业，直挖到坑底为止。 其计算方法是根据实践施工，按每层支撑受力后不因下其计算方法是根据实践施工，按每层支撑受力后不因下阶段支撑及开挖而改动数值的原理进展的。阶段支撑及开挖而改动数值的原理进展的。一假设条件一假设条件 1. 1.每层支撑受力后不因下阶段开挖支撑设置而改动其数每层支撑受力后不因下阶段开挖支撑设置而改动其数值，钢支撑加轴力，锚杆加预应力。值，钢支撑加轴力，锚杆加

48、预应力。 2. 2.第一层支撑后，第二层开挖时其变形甚小，以为不变第一层支撑后，第二层开挖时其变形甚小，以为不变化。第二层开挖支撑后开挖第三层土方，以为第二层变形不化。第二层开挖支撑后开挖第三层土方，以为第二层变形不变化。变化。 3. 3.第一层支撑阶段，挖土深度要满足第二层施工的需求，第一层支撑阶段，挖土深度要满足第二层施工的需求，第二层支撑时挖土深度要满足第三层施工的需求。第二层支撑时挖土深度要满足第三层施工的需求。7.3 支护护板桩桩的设计计设计计算7.3 支护护板桩桩的设计计设计计算 4. 4.每层支撑后其支点计算时可按简支思索。每层支撑后其支点计算时可按简支思索。 5. 5.逐层开挖支撑时皆须思索坑下零弯点间隔，即近似为逐层开挖支撑时皆须思索坑下零弯点间隔，即近似为零点间隔。零点间隔。二计算方法二计算方法 1. 1.求求RBRB支点程度力，如下图。支点程度力，如下图。 基坑开挖到基坑开挖到B B点以下假设干间隔满足支撑施工的间点以下假设干间隔满足支撑施工的间隔，在未作隔，在未作B B点支撑或锚杆时必需思索悬臂桩的要求，如点支撑或锚杆时必需思索悬臂桩的要求，