第五章基坑工程

1、第五章第五章 基坑工程基坑工程5.1 概述概述 5.2 支护结构的设计荷载支护结构的设计荷载 5.3 水泥土桩墙支护结构设计计算水泥土桩墙支护结构设计计算 5.4 土钉墙支护结构设计计算土钉墙支护结构设计计算 5.5 桩墙式支护结构的设计计算桩墙式支护结构的设计计算5.6 地下水控制地下水控制 5.1.1 基坑工程概念及现状基坑工程概念及现状 5.1.2 基坑工程的特点基坑工程的特点 5.1.3 基坑工程的设计原则基坑工程的设计原则 5.1.4 基坑工程设计内容基坑工程设计内容 5.1.5 支护结构的类型支护结构的类型 5.1 概述概述基坑基坑是为进行建（构）筑物地下部分的施工由地面向下是为进

2、行建（构）筑物地下部分的施工由地面向下开挖出的空间。开挖出的空间。 5.1.1 基坑工程概念及现状基坑工程概念及现状基坑工程基坑工程是为保护基是为保护基坑施工、地下结构的坑施工、地下结构的安全和周边环境不受安全和周边环境不受损害而采取的支护、损害而采取的支护、基坑土体加固、地下基坑土体加固、地下水控制、开挖等工程水控制、开挖等工程的总称，包括勘察、的总称，包括勘察、设计、施工、监测、设计、施工、监测、试验等试验等。 1. 综合性很强的系统工程综合性很强的系统工程2. 临时性、风险性大及灵活性高临时性、风险性大及灵活性高3. 很强的区域性和个案性很强的区域性和个案性 4. 对周边环境会产生较大影

3、响对周边环境会产生较大影响5. 较强的时空效应较强的时空效应5.1.2 基坑工程的特点基坑工程的特点1.基坑支护应满足的功能要求基坑支护应满足的功能要求2.支护结构的安全等级支护结构的安全等级3.支护结构设计时应采用的状态支护结构设计时应采用的状态n 承载能力极限状态承载能力极限状态 n 正常使用极限状态正常使用极限状态 5.1.3 基坑工程的设计原则基坑工程的设计原则ddRS0KSRkkCSd1.基坑工程设计基坑工程设计依据依据n 岩土工程勘察报告岩土工程勘察报告n 建筑总平面图、工程用地红线图、地下工程的建筑、结构设计图建筑总平面图、工程用地红线图、地下工程的建筑、结构设计图n 邻近建筑物

4、的平面位置，基础类型及结构图、埋深及荷载，周围道路、地邻近建筑物的平面位置，基础类型及结构图、埋深及荷载，周围道路、地下设施、市政管道及通信工程管线图、基坑周围环境对基坑支护结构系统下设施、市政管道及通信工程管线图、基坑周围环境对基坑支护结构系统的设计要求的设计要求 2.基坑支护结构的设计基坑支护结构的设计内容内容 n 支护结构体系的选型及地下水控制方式；支护结构体系的选型及地下水控制方式；n 支护结构的承载力、稳定和变形计算；支护结构的承载力、稳定和变形计算；n 基坑内外土体稳定性计算；基坑内外土体稳定性计算； n 基坑降水、止水帷幕设计以及围护墙的抗渗设计；基坑降水、止水帷幕设计以及围护墙

5、的抗渗设计；n 基坑开挖与地下水位变化引起的基坑内外土体的变形及其对基础桩、临近基坑开挖与地下水位变化引起的基坑内外土体的变形及其对基础桩、临近建筑物和周边环境的影响；建筑物和周边环境的影响；n 基坑施工监测设计及应急措施的制定；基坑施工监测设计及应急措施的制定；n 施工期可能出现的不利工况验算。施工期可能出现的不利工况验算。5.1.4 基坑工程的设计内容基坑工程的设计内容1.放坡开挖及简易支护放坡开挖及简易支护2.土钉墙支护结构土钉墙支护结构 3.喷（拉）锚式支护结构喷（拉）锚式支护结构4.水泥土桩墙支护结构水泥土桩墙支护结构 5.桩墙式支护结构桩墙式支护结构5.1.5 支护结构的类型支护结

6、构的类型1、放坡开挖及简易支护、放坡开挖及简易支护 （a）土袋或块石堆砌支护；（b）短桩支护2、土钉墙支护结构、土钉墙支护结构 3、喷（拉）锚式支护结构、喷（拉）锚式支护结构 地面拉锚式 土层拉锚式 4、水泥土桩墙支护结构、水泥土桩墙支护结构 搅拌桩搅拌桩5、桩墙式支护结构、桩墙式支护结构 6、其他支护结构、其他支护结构 逆作拱墙逆作拱墙双排桩双排桩预应力锚杆土钉钢砼圈梁钻孔灌注桩水泥土搅拌桩土钉土钉土层锚杆土层锚杆钻孔灌注桩钻孔灌注桩防渗帷幕防渗帷幕组合型支护组合型支护支护结构选型支护结构选型开挖方式开挖方式支护方式支护方式适用条件适用条件放坡开挖放坡开挖无支护无支护基坑安全等级宜为三级；基

7、坑安全等级宜为三级；施工场地应满足放坡要求；施工场地应满足放坡要求；当地下水位高于坡脚时，应采用降水措施。当地下水位高于坡脚时，应采用降水措施。支护开挖支护开挖锚式支护锚式支护土钉墙支护土钉墙支护基坑安全等级宜为二、三级的非软土场地；基坑安全等级宜为二、三级的非软土场地；基坑深度不宜大于基坑深度不宜大于12m；当地下水位高于基坑底面时，应采用降水或截水措施。当地下水位高于基坑底面时，应采用降水或截水措施。挡墙式支护挡墙式支护水泥土墙支护水泥土墙支护基坑安全等级宜为二、三级；基坑安全等级宜为二、三级；基坑深度不宜大于基坑深度不宜大于6m；水泥土桩墙施工范围地基土承载力不宜大于水泥土桩墙施工范围地

8、基土承载力不宜大于150kPa。逆作拱墙支护逆作拱墙支护基坑安全等级宜为二、三级；基坑安全等级宜为二、三级；基坑深度不宜大于基坑深度不宜大于12m；淤泥和淤泥质土场地不宜采用；淤泥和淤泥质土场地不宜采用；拱墙轴线的矢跨比不宜小于拱墙轴线的矢跨比不宜小于1/8；当地下水位高于基坑底面时，应采用降水或截水措施。当地下水位高于基坑底面时，应采用降水或截水措施。板桩支护板桩支护基坑安全等级为二、三级；基坑安全等级为二、三级；基坑深度不宜大于基坑深度不宜大于10m；适于软弱的含水地层，采用榫槽连接。适于软弱的含水地层，采用榫槽连接。排桩、排桩、地下连续墙支护地下连续墙支护内支撑内支撑基坑安全等级为一、二

9、、三级；基坑安全等级为一、二、三级；悬臂式结构在软土场地中不宜大于悬臂式结构在软土场地中不宜大于5m；当地下水位高于基坑底面时，应采用降水、排桩加截水帷幕或当地下水位高于基坑底面时，应采用降水、排桩加截水帷幕或地下连续墙止水。地下连续墙止水。锚杆锚杆基坑安全等级宜为二、三级的非软土场地；基坑安全等级宜为二、三级的非软土场地；基坑深度一般不超过基坑深度一般不超过18m，风化岩层可不受此限制；，风化岩层可不受此限制；适用于地下水位较低或坑外有降水条件。适用于地下水位较低或坑外有降水条件。逆作法（用地下结构的梁、柱、墙作为支逆作法（用地下结构的梁、柱、墙作为支撑）撑）适用于四周建筑物林立、施工场地狭

10、窄的条件。适用于四周建筑物林立、施工场地狭窄的条件。1 土压力土压力 2 水压力（静水压力、渗流压力、承压水压力）水压力（静水压力、渗流压力、承压水压力）3 基坑周围的建筑物荷载、施工荷载、地震荷载以及其基坑周围的建筑物荷载、施工荷载、地震荷载以及其它附加荷载引起的侧向压力；它附加荷载引起的侧向压力； 4 温度应力；温度应力； 5 临水支护结构的波浪作用力和水流退落时的渗透力；临水支护结构的波浪作用力和水流退落时的渗透力；6 作为永久结构时的相关荷载。作为永久结构时的相关荷载。对一般支护结构而言，其荷载主要是对一般支护结构而言，其荷载主要是土压力和水压力土压力和水压力。 5.2 支护结构的设计

11、荷载支护结构的设计荷载 1. 对地下水位对地下水位以上以上的各类土，土压力计算、土的滑动稳定性验算时：的各类土，土压力计算、土的滑动稳定性验算时： 对粘性土、粘质粉土，应采用对粘性土、粘质粉土，应采用ccu、cu或或ccq、cq 对砂质粉土、砂土、碎石土，应采用对砂质粉土、砂土、碎石土，应采用c 、 。2. 对地下水位对地下水位以下以下的粘性土、粘质粉土，可采用土压力、水压力合算方法的粘性土、粘质粉土，可采用土压力、水压力合算方法，土压力计算、土的滑动稳定性验算可采用总应力法；，土压力计算、土的滑动稳定性验算可采用总应力法； 对正常固结和超固结土，应采用对正常固结和超固结土，应采用ccu、cu

12、或或ccq、cq 对欠固结土，宜采用对欠固结土，宜采用cuu、uu。3. 对地下水位对地下水位以下以下的砂质粉土、砂土和碎石土，应采用土压力、水压力分的砂质粉土、砂土和碎石土，应采用土压力、水压力分算方法，土压力计算、土的滑动稳定性验算应采用有效应力法，应采用算方法，土压力计算、土的滑动稳定性验算应采用有效应力法，应采用c 、 ， 对砂质粉土，缺少有效应力强度指标时，也可采用对砂质粉土，缺少有效应力强度指标时，也可采用ccu、cu或或ccq、cq对对砂土和碎石土，有效应力强度指标砂土和碎石土，有效应力强度指标 可根据标准贯入试验实测击数和水下可根据标准贯入试验实测击数和水下休止角等物理力学指标

13、取值；休止角等物理力学指标取值； 土压力、水压力采用分算方法时，水压力可按静水压力计算；当地下水渗土压力、水压力采用分算方法时，水压力可按静水压力计算；当地下水渗流时，宜按渗流理论计算水压力和土的竖向有效应力；当存在多个含水层流时，宜按渗流理论计算水压力和土的竖向有效应力；当存在多个含水层时，应分别计算各含水层的水压力。时，应分别计算各含水层的水压力。4.有可靠的地方经验时，土的抗剪强度指标尚可根据室内、原位试验得到有可靠的地方经验时，土的抗剪强度指标尚可根据室内、原位试验得到的其他物理力学指标，按经验方法确定。的其他物理力学指标，按经验方法确定。5.2.1 土、水压力的分、合算方法及土的土、

14、水压力的分、合算方法及土的抗剪强度指标类别选择规定抗剪强度指标类别选择规定5.2.2 土土压力压力、水压力的、水压力的计算计算原理原理图 5.6 土压力模型图（Terzaghi-Peck）（a）砂土层；（b）软中硬粘土层；（c）硬粘土层当墙体位移比较大时，一般采用三角形土压力模式；否则采用矩形土压力模式。在用“m”法进行设计计算时，一般应采用矩形土压力模式。在基坑支护结构中，当结构发生一定位移时，可按朗肯或库伦土压力理论计算主动土压力和被动土压力； 水土分算 水土合算当支护结构的位移有严格限制时，按静止土压力取值；当按变形控制原则设计支护结构时，土压力可按支护结构与土相互作用原理确定，也可按地

15、区经验确定。iijjjikKqhe010)(iwaiiaiijjjaikzKcKqhe2)(1iwpiipiijjjpikzKcKqhe2)(1aiiaiijjjaikKcKqhe2)(1piipiijjjpikKcKqhe2)(15.3.1 设计内容设计内容 5.3.2 构造要求构造要求5.3.3 稳定性和强度验算稳定性和强度验算 5.3 水泥土桩墙支护结构设计计算水泥土桩墙支护结构设计计算 水泥土桩是通过深层搅拌机将水泥固化剂和原状土就地强制搅拌而成。 水泥土桩墙是由水泥土桩相互搭接形成的壁状、格栅状、拱状等形式的重力式结构，它利用墙体自重和嵌入基坑底面以下的嵌固深度对基坑进行支护。 设计

16、时一般按重力式挡土墙考虑 5.3.1 设计内容设计内容1.根据适用条件选择水泥土桩的类型根据适用条件选择水泥土桩的类型水泥土桩的类型有搅拌桩和旋喷桩两类 2.初步选择水泥土桩的长度和墙体的厚度初步选择水泥土桩的长度和墙体的厚度一般墙厚可取开挖深度的0.60.8倍，水泥土桩在坑底以下的插入深度可取开挖深度的0.81.2倍 3.根据基坑形状、场地尺寸及地质条件布置水泥土桩根据基坑形状、场地尺寸及地质条件布置水泥土桩墙墙宜采用水泥土搅拌桩相互搭接形成的格栅状结构形式，也可采用水泥土搅拌桩相互搭接成实体的结构形式。搅拌桩的施工工艺宜采用喷浆搅拌法 5.3.2 水泥土桩墙构造要求水泥土桩墙构造要求1.重

17、力式水泥土墙的嵌固深度重力式水泥土墙的嵌固深度2.水泥土格栅的面积置换率水泥土格栅的面积置换率3.当需要增强墙身的抗拉性能时当需要增强墙身的抗拉性能时,可在水泥土桩内插可在水泥土桩内插入杆筋。入杆筋。 4.水泥土墙顶面宜设置混凝土连接面板水泥土墙顶面宜设置混凝土连接面板5.水泥土搅拌桩的搭接宽度水泥土搅拌桩的搭接宽度 5.3.3 稳定性和强度验算稳定性和强度验算1.抗倾覆稳定性验算抗倾覆稳定性验算 2.抗滑移稳定性验算抗滑移稳定性验算3.整体滑动稳定性验算整体滑动稳定性验算 4.抗隆起稳定性验算抗隆起稳定性验算 5.基坑渗流稳定性验算基坑渗流稳定性验算 6. 墙体强度验算墙体强度验算0TWZa

18、E abq0E pZphdppqaa2bWz EKz E抗倾覆力矩倾覆力矩1.3 1.抗抗倾覆倾覆稳定性验算稳定性验算2.抗抗滑移滑移稳定性验算稳定性验算00phaWtgc bEKE墙体抗滑力墙体滑动力1.2 3.整体滑动整体滑动稳定性验算稳定性验算jjjj2jdjisjjjjjjjjjjjjjKGbqluGbqlcsin)(tancos)(1.3 4.抗隆起抗隆起稳定性验算稳定性验算6 . 1)(0qthtNc5.基坑渗流基坑渗流稳定性验算稳定性验算1）抗）抗流土（流砂）流土（流砂）稳定性验算稳定性验算2）抗）抗突涌突涌稳定性验算稳定性验算1.1 tywKDhDhwhhdwdLSww(2)1

19、.5 2.0()hhhKjhh6. 墙体强度验算墙体强度验算1.墙体墙体正应力正应力验算验算 计算截面应包括以下部位：基坑面以下主动、被动土压力强度相等处；基坑底面处；水泥土墙的截面突变处。 （1）当边缘应力为拉应力时： （2）当边缘应力为压应力时：2.墙体墙体剪应力剪应力验算验算 cscsifzbM15. 062csicsFfbMz206csipkiiakfbEGE61,5.4.1 土钉墙的组成及设计内容土钉墙的组成及设计内容 5.4.2 土钉支护结构参数的确定土钉支护结构参数的确定5.4.3 土钉的设计计算土钉的设计计算 5.4.4 土钉墙整体稳定性验算土钉墙整体稳定性验算5.4 土钉墙支

20、护结构设计计算土钉墙支护结构设计计算 土钉是在土中钻孔、置入变形钢筋并沿孔全长注浆的方法形成的细长杆件。 土钉墙是用于土体开挖和边坡稳定的一种挡土结构，它以土钉作为主要受力构件，由被加固的原位土体、放置于原位土体中密集的土钉群、附着于坡面上的混凝土面层和必要的防排水系统组成，形成一个类似于重力式挡土墙的支护结构。横向主筋纵向主筋网筋护顶面层砼泄水孔土钉角钢倒刺锥形封口出浆口土钉墙一般由土钉墙一般由土钉土钉、面层面层、防排水系统防排水系统等三部分组成。等三部分组成。5.4.1 土钉墙的组成及设计内容土钉墙的组成及设计内容 横向主筋纵向主筋网筋护顶面层砼泄水孔土钉角钢倒刺锥形封口出浆口土钉墙支护设

21、计内容（1）确定基坑侧壁的平面和剖面尺寸以及分段施工高度；（2）设计土钉的布置方式和间距以及直径、长度、倾角及在空间的方向；（3）设计土钉内钢筋的类型、直径及构造；（4）注浆配方设计、注浆方式、浆体强度指标；（5）喷射混凝土面层设计；（6）坡顶防护措施；（7）土钉抗拔力验算及整体稳定性验算；（8）现场监测与反馈设计。5.4.2土钉支护结构参数的确定土钉支护结构参数的确定1.土钉长度土钉长度 2.土钉间距土钉间距 3.土钉筋材尺寸土钉筋材尺寸 4.土钉倾角土钉倾角 5.注浆材料注浆材料 6.支护面层支护面层 5.4.3 土钉的设计计算土钉的设计计算1.土钉所受的侧压力 假定土钉受拉，不考虑其抗弯

22、刚度 mqeee（a）土钉所受荷载；（b）土体自重引起的土压力；（c）地面均布荷载引起的土压力ma0.55eKh；对砂土和粉土：对砂土和粉土：对一般粘性土：对一般粘性土： maaa0.2(1 2)0.55hecKh K hK h2.土钉拉力计算vh1cosNeS S 土钉倾角，土钉倾角，；e土钉长度中点所处深度位置上的侧压力，土钉长度中点所处深度位置上的侧压力，kPa； Sv土钉垂直间距，土钉垂直间距，m； Sh土钉水平间距，土钉水平间距，m。3.3.土钉土钉筋材筋材抗拉强度验算抗拉强度验算NFds,ykfd41 . 12 Fs,d 土钉的局部稳定性安全系数，取土钉的局部稳定性安全系数，取1.

23、21.4，基坑深度较大时取较大值；，基坑深度较大时取较大值； N土钉设计拉力，土钉设计拉力，kN，由式（，由式（5-24）确定；）确定； d土钉钢筋直径，土钉钢筋直径，m； fyk钢筋抗拉强度标准值，钢筋抗拉强度标准值，kN/m2。4.土钉土钉抗拔出抗拔出验算验算土 层 种 类/kPa土 层 种 类/kPa素 填 土3060粉 土50100粘性土软 塑1530砂 土松 散7090可 塑3050稍 密90120硬 塑5070中 密120160坚 硬7090密 实16020045/2破裂线l11s,d0llF Nd界面粘结强度标准值 5.土钉的土钉的极限抗拉承载力极限抗拉承载力标准值标准值Rk2k

24、yk1.1/4Rd fk0 aRd lk0a1()Rd llR最小值最小值5.4.4土钉墙整体稳定性验算0ayRqSaxEa1()21.3B Wq BE BMKME z2.按倾覆按倾覆稳定性验算稳定性验算HBq0WPnFtOEayEaEax2 . 1axthEFK1.抗滑移抗滑移稳定性验算稳定性验算t0()tanFWq BcBcos)12/11(LB 3.3.整体滑动整体滑动稳定性验算稳定性验算rhiiWiQiikkiiijkjjiikhkhksiii()costan()sintan(/cos)()cos()sin RRWQcSSFWQH6m时，Fs1.2；H6m12m，Fs1.3；H12m，

25、Fs1.4 4.4.抗隆起抗隆起稳定性验算稳定性验算 hecqmKbbbqbqcNDN2122112/安全等级为二级、三级的土钉墙，Khe分别不应小于1.6、1.4 0m 22112tan2)245(etgNqtan/ ) 1(qcNNDhqmm2115 . 00212qDhqmm5.喷射混凝土面板验算u 以连续板按混凝土结构设计规范的要求进行板的跨中和支座截面的受弯支座截面的受冲切验算。u支座分为两种情况：其一是沿土钉的布置设置梁（明或暗），此时连续板以梁为支座；其二未设置梁，此时连续板以土钉为点支座。无论以梁为支座还是以土钉为点支座，其支座力均为土钉的抗拉力。5.5 桩墙式支护结构的设计计

26、算5.5.1 概述概述5.5.2 桩墙式支护结构的构造要求桩墙式支护结构的构造要求5.5.3 嵌固深度和桩（墙）内力计算嵌固深度和桩（墙）内力计算5.5.4 内支撑系统设计计算内支撑系统设计计算5.5.5 锚杆设计锚杆设计5.5.6 稳定性验算稳定性验算5.5.1 概述概述 排桩地下连续墙支护方式 悬臂式支护 单层支点支护 多层支点支护 支点 内支撑 锚杆 两者的组合 钢筋混凝土内支撑 钢管内支撑 支撑结构的常用形式 桩、墙式支护结构的设计计算内容（1）支护桩（墙）嵌固深度的计算；（2）桩（墙）内力与截面承载力计算；（3）内支撑体系设计计算；（4）锚杆设计计算；（5）基坑内外土体的稳定性验算；

27、（6）基坑降水设计和渗流稳定验算；（7）基坑周围地面变形的控制措施；（8）施工监测设计。5.5.2 桩墙式支护结构的构造要求u1.支护桩支护桩 桩径 桩身混凝土强度等级 钢筋配置 混凝土保护层厚度 混凝土冠梁 桩间土防护措施 u2.地下连续墙 墙体厚度 槽段长度 、槽段接头 混凝土设计强度等级 钢筋配置 混凝土保护层厚度 混凝土冠梁 5.5.3 嵌固深度和桩（墙）内力计算主要包括结构内力（弯矩和剪力）和支点力 只有当支护结构周边条件完全相同，支撑体系才可简化为平面问题计算。根据受力条件分段按平面问题计算时，分段长度可根据具体结构及土质条件确定，一般情况下的水平荷载，对于排桩计算宽度取桩的中心距

28、，地下连续墙由于其连续性可取单位宽度。地下连续墙按照竖向弹性地基梁法计算。 计算常用的方法 极限平衡法 弹性抗力法 较为常用 1.悬臂式支护结构 ep 1- ea 1zep 3- ea 3tuhE pEp ep 2- ea 2y Eq0DABCOdp3a3p2a2p3a3()()()022ztEeeeeeep3a3p2a2p3a3()()()()02 32 3z zttty Eeeeeee(1.11.2)ctut2.单层支点桩、墙计算 入土较浅时 E2E1EE3E4EpEphhautxmABOC(KP-Ka)t(KP-Ka)Rah0a0p02()()03E hhE hhut(1.11.2)ct

29、utapREEampa2()()ERxKK3maxama0mpam1()()()6ME hhuxR hhuxKKx 入土较深时 等值梁法 （a）均布荷载作用下的梁ab；（b）梁ab的弯矩图；（c）等值梁abRaRaP0adoabcfedhHtot1xapKtHK)(t00apaKKHK0t)(60apKKpxt=（1.11.2）t1 t1= t0+x Me0 3.多层支点支护结构计算方法通常采用等值梁法、连续梁法、支撑荷载1/2分担法、弹性支点法以及有限单元法等 （1）图5.24a，可将挡墙作为一端嵌固在土中的悬臂桩。（2）图5.24b，挡墙是两个支点的静定梁，两个支点分别是A及净土压力为零的

30、一点。（3）图5.24c，挡墙是具有三个支点的连续梁，三个支点分别为A、B及净土压力零点。（4）图5.24d，挡墙是具有四个支点的三跨连续梁。连续梁法 5.5.4 内支撑系统设计计算1.内支撑系统的构造要求内支撑系统的构造要求2.冠梁和腰梁设计计算冠梁和腰梁设计计算3.支撑设计计算支撑设计计算4.立柱设计计算立柱设计计算1.内支撑系统的构造要求内支撑系统的构造要求内支撑的形式 内支撑的平面布置 内支撑的竖向布置 混凝土支撑的构造 钢支撑的构造 立柱的构造 2.冠梁和腰梁设计计算冠梁其设计按构造要求 腰梁的截面承载力计算，一般情况下按以支撑为支座的多跨连续梁计算，计算跨度可取相邻支撑点的中心距；

31、现浇混凝土腰梁的支座弯矩，可乘以0.80.9 的调幅系数，但跨中弯矩需相应增加。当腰梁与水平支撑斜交，或腰梁作为边桁架的弦杆时，尚应计算支撑轴力在腰梁长度方向所引起的轴向力，按偏心受压构件进行验算，此时腰梁的受压计算长度可取相邻支撑点的中心距。钢结构腰梁宜按简支梁计算，计算跨度取相邻支撑中心距；3.支撑设计计算支撑上的竖向荷载包括构件自重及施工荷载。在竖向荷载作用下内支撑结构宜按空间框架计算，当作用在内支撑结构上的施工荷载较小时，可按多跨连续梁计算，计算跨度可取相邻立柱的中心距。支撑上的水平荷载可沿冠梁、腰梁长度方向分段简化为均布荷载，支撑的轴向压力可近似取支点力乘以支撑点中心距。内支撑结构分

32、析原则 （1）水平对撑、水平斜撑和竖向斜撑，应按偏心受压构件进行计算；（2）矩形平面形状的正交支撑，可分解为纵横两个方向的结构单元，并分别按偏心受压构件进行计算；（3）不规则平面形状的平面杆系支撑、环形杆系或环形板系支撑，可按平面杆系结构采用平面有限元法进行计算；对环形支撑结构，计算时应考虑基坑不同方向上的荷载不均匀性；当基坑各边的土压力相差较大时，在简化为平面杆系时，尚应考虑基坑各边土压力的差异产生的土体被动变形的约束作用，此时，可在水平位移最小的角点设置水平约束支座，在基坑阳角处不宜设置支座；（4）当有可靠经验时，宜采用三维结构分析方法，对支撑、腰梁与冠梁、挡土构件进行整体分析。 内支撑结

33、构分析时，应考虑下列作用 （1）当简化为平面结构计算时，由挡土构件传至内支撑结构的水平荷载；（2）支撑结构自重；当支撑作为施工平台时，尚应考虑施工荷载；（3）当温度改变引起的支撑结构内力不可忽略不计时，应考虑温度应力；（4）当支撑立柱下沉或隆起量较大时，应考虑支撑立柱与挡土构件之间差异沉降产生的作用。 支撑构件的受压计算长度 （1）水平支撑在竖向平面内的受压计算长度，不设置立柱时，取支撑的实际长度；设置立柱时，取相邻立柱的中心间距；（2）水平支撑在水平平面内的受压计算长度，对无水平支撑杆件交汇的支撑，取支撑的实际长度；对有水平支撑杆件交汇的支撑，取与支撑相交的相邻水平支撑杆件的中心间距；当水平

34、支撑杆件的交汇点不在同一水平面内时，其水平平面内的受压计算长度宜取与支撑相交的相邻水平支撑杆件中心间距的1.5倍。4.立柱设计计算在竖向荷载作用下：内支撑结构按框架计算时，立柱应按偏心受压构件计算；内支撑结构按连续梁计算时，立柱可按轴心受压构件计算；开挖面以下立柱的竖向承载力可按单桩竖向和水平承载力验算。立柱的基础应满足抗压和抗拔的要求。立柱的偏心弯矩包括：竖向荷载对立柱截面形心的偏心距；使水平支撑纵向稳定所需的横向作用力对立柱计算截面的弯矩，此项横向作用力可取支撑轴向力的150；作用于立柱的单向土压力对验算截面的弯矩。 立柱的受压计算长度 （1）单层支撑的立柱、多层支撑底层立柱的受压计算长度

35、应取底层支撑至基坑底面的净高度与立柱直径或边长的5倍之和；（2）相邻两层水平支撑间的立柱受压计算长度应取水平支撑的中心间距；5.5.5 锚杆设计利用地层提供给锚杆的锚固力来维护排桩墙支护结构利用地层提供给锚杆的锚固力来维护排桩墙支护结构物的稳定，控制住基坑或边坡岩土体变形的一种支护物的稳定，控制住基坑或边坡岩土体变形的一种支护方法，称之为方法，称之为锚杆支护锚杆支护。锚杆是在岩土层中钻孔，再在孔中安放钢拉杆，并在拉杆尾部一定长度范围内注浆，形成锚固体，形成抗拔锚杆。 中空注浆锚杆 锚杆施工 1. 锚杆的结构组成锚杆的结构组成由拉杆、锚固体、非锚固段、腰梁、锚杆头部等组成。由拉杆、锚固体、非锚固

36、段、腰梁、锚杆头部等组成。 1）拉杆。）拉杆。 作用是将来自锚杆头部的力传到锚固体中。作用是将来自锚杆头部的力传到锚固体中。 2）锚固体。）锚固体。锚固体是锚杆的有锚固体是锚杆的有效锚固部分，它将将来自拉杆的效锚固部分，它将将来自拉杆的力通过水泥砂浆结石体与岩土体力通过水泥砂浆结石体与岩土体之间的相互作用，以侧阻力或端之间的相互作用，以侧阻力或端阻力（扩大头受压面阻力）形式阻力（扩大头受压面阻力）形式传给稳固的岩土层中。传给稳固的岩土层中。 3）锚杆头部。）锚杆头部。它是工程构筑物它是工程构筑物与拉杆的连接部分，起到将来自与拉杆的连接部分，起到将来自构筑物的力（如侧土压力）牢固构筑物的力（如侧

37、土压力）牢固地传给拉杆的作用；锚杆头部一地传给拉杆的作用；锚杆头部一般由台座（或称为锚座）、承压般由台座（或称为锚座）、承压垫板、紧固器等组成。垫板、紧固器等组成。2锚杆受力分析锚杆受力分析锚固作用安全可靠实现的四个条件是：锚固作用安全可靠实现的四个条件是： 1）拉杆）拉杆抗拉强度抗拉强度足够，在承受极限荷载时，不产生拉断足够，在承受极限荷载时，不产生拉断或过大屈服变形。或过大屈服变形。 2）锚固体对拉杆筋的）锚固体对拉杆筋的握固力握固力需能承受住锚杆极限拉力的需能承受住锚杆极限拉力的作用。作用。 3）锚固段岩土体的）锚固段岩土体的抗剪强度抗剪强度或所提供给锚固段砂浆结石或所提供给锚固段砂浆结

38、石体的摩阻力足够。体的摩阻力足够。 4）锚固的土体在最不利情况下需能保持）锚固的土体在最不利情况下需能保持整体稳定性整体稳定性。锚杆设计内容 （1）调查研究，掌握设计资料，作出可行性判断；（2）确定锚杆设计轴向力，锚杆的抗力安全系数及极限承载力；（3）确定锚杆布置和安设角度；（4）确定锚杆施工工艺并进行锚固体设计（长度、直径、形状等），确定锚杆结构和杆件断面；（5）计算自由段长度和锚固段长度；（6）外锚头及腰梁设计，确定锚杆锁定荷载值、张拉荷载值；（7）必要时应进行整体稳定性验算；（8）浆体强度设计并提出施工技术要求；（9）对试验和监测的要求。1.锚杆的可行性锚杆的可行性 锚杆锚固段不宜设置在

39、淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土及松散填土层内。2.锚杆的构造要求锚杆的构造要求 成孔直径、杆体、支架、注浆3.锚杆布置锚杆布置上覆土层的厚度 、水平间距、竖向间距 、倾角 4.锚杆杆件材料及强度验算锚杆杆件材料及强度验算普通钢筋和预应力钢筋 5.锚杆的极限抗拔承载力验算锚杆的极限抗拔承载力验算6.锚杆的长度计算锚杆的长度计算7.锚杆腰梁、冠梁的设计计算锚杆腰梁、冠梁的设计计算ppyAfN 5.锚杆的极限锚杆的极限抗拔承载力抗拔承载力验算验算tkkKNR安全等级为一级、二级、三级的支护结构， Kt分别不应小于1.8、1.6、1.4； cosahkbsFN isikklqdR应按抗拔试验进行验证

40、Nk锚杆的轴向拉力标准值（kN）；Fh挡土构件计算宽度内的弹性支点水平反力（kN）；s锚杆水平间距（m）；ba结构计算宽度（m）；锚杆倾角（） d 锚杆的锚固体直径（m）；li锚杆的锚固段在第i土层中的长度（m）；锚固段长度（la）为锚杆在理论直线滑动面以外的长度；qsik锚固体与第i土层之间的极限粘结强度标准值（kPa），应根据工程经验并结合表5-4取值。6.锚杆的长度计算-am5 . 1cos)245sin()245sin()tan(21ddaalmmf自由段长度为 a1a2lfO锚杆杆体的下料长度应为锚杆自由段、锚固段及外露长度之和 7.锚杆腰梁、冠梁的设计计算锚杆腰梁可采用型钢组合梁或

41、混凝土梁。锚杆腰梁应按连续梁或简支梁计算。计算腰梁的内力时，腰梁的荷载应取结构分析时得出的支点力设计值。锚杆腰梁应按受弯构件设计。当锚杆锚固在混凝土冠梁上时，冠梁应按受弯构件设计。锚杆的混凝土腰梁、冠梁宜采用斜面与锚杆轴线垂直的梯形截面；腰梁、冠梁的混凝土强度等级不宜低于C25。采用梯形截面时，截面的上边水平尺寸不宜小于250mm。型钢组合腰梁可选用双槽钢或双工字钢，槽钢之间或工字钢之间应用缀板焊接为整体构件，焊缝连接应采用贴角焊。双槽钢或双工字钢之间的净间距应满足锚杆杆体平直穿过的要求。采用型钢组合腰梁时，腰梁应满足在锚杆集中荷载作用下的局部受压稳定与受扭稳定的构造要求。当需要增加局部受压和受扭稳定性时，可在型钢翼缘端口处配置加劲肋板。 5.5.6 稳定性验算1.抗倾覆、抗滑移稳定性验算抗倾覆、抗滑移稳定性验算桩墙式悬臂支护结构桩墙式悬臂支护结构 aappbEbEKem 抗倾覆验算 抗滑移验算 apEE1.2 桩墙式锚撑支护结构 kakiikpkaEaTbEakipkETE1.3 1.2 抗滑移验算 抗倾覆验算 2.整体滑动稳定性验算整体滑动稳定性验算悬臂式支护结构的验算可采用公式（5-16）；锚撑式支护结构无需此验算。3.抗隆起稳定性验算抗隆起稳定性验算悬臂式支护结构可不进行抗隆起稳定性验算。锚撑式支护结构可采用公式（5-17）。4.基坑渗流稳定性验