深基坑支护四

深基坑支护设计1参考书目《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）《深基坑工程》，陈忠汉程丽萍主编，中国建筑工业出版社，1999上世纪80年代，尚无专业设计；上世纪90年代后，基坑工程逐渐步入正规冶金部YB9258-97建设部JGJ120-99我国基坑工程的发展深基坑支护结构的分类透水挡土结构止水结构支撑拉结部分型钢桩密排桩（灌注桩、预制桩）土钉地下连续墙深层搅拌水泥土桩、墙钢板桩悬臂桩、墙锚拉支护（锚拉梁、桩）土层锚杆钢管（水平撑）/斜撑深基坑的开挖与支护深基坑的支护类型图1挡土结构的类型（a）分离排列的钢筋混凝土桩或钢桩；（b）钢板桩；（c）钢筋混凝土切线桩；（d）地下连续墙；（e）加隔板的钢桩；（f）加隔板的钢筋混凝土桩深基坑的开挖与支护深基坑的支护类型图2支撑体系的分类（a）斜撑；（b）横撑；（c）锚杆系统；（d）拉锚系统钢板桩几种支护类型介绍钢板桩加土钉围护灌注桩搅拌桩加支撑深基坑的开挖与与支护地下连续墙地下连续墙既可可以承担侧壁的的土压力和水压压力，又能作为为地下建筑和基基础的一个组成成部分。地下连续续墙基坑支护的主要要结构形式和适适用条件结构形式适用条件悬臂桩、悬臂桩加锚拉地下连续墙适用于基坑侧壁安全等级一、二、三级。悬臂式结构在软土场地中不宜大于5m。地下水位高，应考虑水的影响，宜增加止水帷幕，内抽外灌排水，地面排水措施。锚杆挂网喷锚支护基坑侧壁安全等级宜为二、三级。有可靠措施、确有把握时，方能用于一级。地下水位高，宜增加止水帷幕，内抽外灌排水，坑顶地面排水。支护深度超过9m时，尚应采取加强有效措施。放坡基坑侧壁安全等级宜为三级。施工场地应满足放坡条件。可独立或与上述其他结构结合使用。地下水位较高，应采取降水措施，必要时应设止水帷幕，坑顶地面排水等措施。基坑侧壁的安全全等级及重要性性系数安全等级破坏后果重要性系数一级支护结构破坏，土体失稳，过大变形严重危及基坑周边环境及地下结构施工安全。社会影响大，城市主要交通道边的基坑。1.1二级支护结构部分破坏，土体失稳，过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响一般，不处于城市主要交通道边的基坑。1.0三级支护结构部分破坏，土体失稳，过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响不严重。0.9基坑支护结构应应作到地下结构构施工安全，对对周环

境不造造成任何影响。。（地规9.1.2条)基坑开挖与支护护设计包括的内内容：（地规9.1.3条)支护结构方案技术比较和选型型论述.支护结构强度、、稳定和变形计计算的计算软件件选择。基坑土体稳定性性验算的计算软软件的选择。基坑降水或止水水帷幕设计及围围护墙的抗渗设设计。坑内外水位差引引起土体变形和和对基础桩、邻邻近建筑物和周周边环境的影响响。开挖施工方法的的可行性及施工工过程中的监测测要求。基坑支护的设计计一般由施工单单位进行，目前前实行谁

施工工谁设计谁负责责。但土建设计计单位应对基坑坑技术

安全及及有关数据提供供全面提出要求求。对一、二级级基

坑支护工工程宜由甲方、、监理方、总包包方联合，请专专

家对基坑工工程的设计施工工方案进行评审审。深基坑支护工程程宜通过招投标标进行选择较优优设计方案和施施工单位。支护结构的计算算与构造应遵照照GB50007—2002地规第9章基坑工程执行行。深基坑的开挖与与支护深基坑坑壁土压压力特点几种基本土压力力主动土压力静静止止土压力被被动土压力图基坑开挖土土压力发展阶段段（a）打入板桩；（b）开挖第一深度；；（c）加支撑；（d）开挖第二深度深基坑的开挖与与支护(a)(b)(c)(d)11图基坑开挖挖土压力发展阶阶段（e）加支撑；（f）开挖第三深度1122(e)(f)深基坑的开挖与与支护深基坑的开挖与与支护目前一般采用极极限状态理论，，即朗肯或库伦伦土压力理论支护结构稳定性性计算当土层为粘性土土时（1.1）（1.2）其中深基坑的开挖与与支护简化公式（采用增加内摩摩擦角，略去土土的粘聚力）（1.3）（1.4）深基坑的开挖挖与支护当土层为砂砾砾土时，c=0（1.5）（1.6）土质稍湿的很湿的饱和的重度γ（kN/m3）稍湿的很湿的饱和的软的粘土及粉质粘土塑性粘土及粉质粘土半硬的粘土及粉质粘土软的粘土及粉质粘土软的粘土及粉质粘土软的粘土及粉质粘土深基坑的开挖挖与支护内摩擦角由提提高到值值深基坑的开挖挖与支护支护结构土压压力计算采用土压力分分布图式Hab0.2Hcd0.2H（a）（b）图2柏林地铁开挖挖支撑的实测测压力土压力分布曲曲线接近于抛抛物线深基坑的开挖挖与支护H（a）（（b）（（c）图3Terzaghi-Peck提出的的土压力分布布图（a）砂土；（b）软到中等粘土土；（c）硬裂隙粘土支护结构土压压力计算深基坑的开挖挖与支护（a）（（b）（（c）图4Teshcbotarioff提出出的土压力分分布图式（a）砂土；（b）硬粘土中的临临时支撑；（c）中等粘土中的的永久支撑支护结构土压压力计算深基坑的开挖挖与支护我国目前多采采用朗肯土压压力理论进行行计算；或按变形限制制程度取用土土压力值；具体计算可参参阅有关规范范。支护结构土压压力计算深基坑的开挖挖与支护支护结构土压压力计算若基坑开挖范范围内有地下下水作用在墙背上上的侧压力土压力水压力三角形分布梯形分布（有残余水压压力时）深基坑的开挖挖与支护对于无粘性土土（如砂土和和粉土）支护结构土压压力计算=土压力+侧压力按全水头取用用静水压力对于粘性土一般按水土合合算；当孔隙比较大大或水平渗透透系数较大时时，也可采用用水土分算。。采用水土土分算深基坑的的开挖与与支护支护结构构土压力力计算主动侧土土压力图图形：基坑开挖挖面以上上，三角角形；基坑开挖挖面以下下，矩形形。被动侧土土压力图图形：基坑开挖挖面以下下，三角角形。排桩桩设计流程程：选择直径径确定间距距设置支锚锚的道数数及位置置验算嵌固固深度结构计算算截面强度度计算锚杆计算算内支撑计计算根据施工工设备、、施工技技术能力力及基坑坑深度、、地质条条件等确确定根据基坑坑深度、、地质条条件、地地下水位位条件等等确定根据经验验，或初初步假定定。然后后依据计计算结果果再做调调整验算嵌固固深度对于不同同的支锚锚（内支支撑或锚锚杆）道道数，计计算方法法不同。。按悬臂臂桩、单单支点桩桩、多支支点桩分分别介绍绍。深基坑的的开挖与与支护悬臂桩主要靠嵌嵌入土内内的深度度，即嵌嵌固深度度hd提供的水水平抗力力来平衡衡由地面面超载、、主动土土压力和和水压力力组成的的水平荷荷载。因因此，在在悬臂桩桩的设计计中，确确定嵌固固深度hd至关重要要。悬臂桩的的设计内内容：深基坑的的开挖与与支护设计桩长长l=h+hd桩身所受受最大弯弯矩（设设计值））及其作作用位置置验算桩身身截面尺尺寸和配配筋桩顶水平平位移设计桩长长的计算算步骤：：深基坑的的开挖与与支护确定计算算土层的的土性参参数及上上部超载载；计算各土土层主、、被动土土压力系系数，即即Kai，Kpj；计算各土土层界面面处的主主、被动动土压力力强度eai，epj设计桩长长的计算算步骤：：深基坑的的开挖与与支护4.计算各土土层主、、被动土土压力合合力Ea，Ep,及其作作用位置置至桩端端的距离离hai，hpj；5.按规范（4.1.1-1）（（3-1）计算hd：改换为：：例题：某某基坑工工程挖土土深度6.3m，超载载为连续续均载q=20kPa，坑底底以上土土层参数数坑底以下下基坑侧壁壁安全系系数等级级为二级级，试算算设计桩桩长。深基坑的的开挖与与支护求桩身Mmax：悬臂桩桩桩身最大大弯矩在在基坑底底部以下下剪力为为零处，，设该点点到坑底底距离为为x，令该点点为O，则O点以上的的主、被被动土压压力合力力为零。。即求解x后，0点以上和和对对0点取矩，，所得力力矩即为为桩身最最大弯矩矩Mmax（kN·m/m，每延米米力矩）深基坑的的开挖与与支护求桩身Mmax：如桩间距距为d，桩身最最大弯矩矩M’max=Mmax·d（kN·m），根据据规程（（4.2.3-1），最大大弯矩设设计值Md=1.25γ0M’max深基坑的的开挖与与支护例（续前前）：如采用φ1000@1100悬臂钻孔孔灌注桩桩支护，，试算Md深基坑的的开挖与与支护桩身截面面尺寸和和配筋验验算：圆形截面面桩的截截面尺寸寸和配筋筋验算，，是根据据《混凝土结结构设计计规范》GB50010-2002沿周边均均匀配置置纵向钢钢筋的偏偏心受压压构件正正截面受受压承载载力相关关公式进进行计算算。深基坑的的开挖与与支护公式可变变为：（1）（2）（3）求解α：令（（4）由（3））式可将将（1））式改写写为：α=（1.25b+sin2πα/2π）/（1+3b）例（续前前）：如采用φ1000@1100悬臂钻孔孔灌注桩桩，桩身身材料C25混混凝土，，fc=11.9MPa，纵纵向钢筋筋选用HRB（（20MnSi）18φ32+6φ24，fy=300MPa，验算算配筋是是否满足足要求？？深基坑的的开挖与与支护深基坑的的开挖与与支护顶部支撑撑桩（墙墙）计算算单支撑板板桩的受受力特点点：单支撑锚锚拉板桩桩在顶部部附近设设有一支支撑，可可看作板板桩无水水平移动动，而形形成一铰铰接简支支点；板桩入土土部分的的变位形形态与入入土深度度有关：：板桩入入土较浅浅时，墙墙下端可可视为简简支；入入土较深深时，墙墙下端可可视为弹弹性嵌固固支承。。深基坑的的开挖与与支护单支撑（（锚杆））浅埋板板桩计算算一、求桩桩的入土土深度hd先对A点点取矩，，得可用试算算法求出出板桩的的入土深深度假定：板桩上端端简支，，下端为为自由支支撑，相相当于单单跨简支支梁。深基坑的的开挖与与支护单支撑（（锚杆））浅埋板板桩计算算二、Tc1的计算（（单位：：kN/m）对桩端D点取矩，，令若支撑水水平间距距为d，则每根根支撑实实际受到到的轴力力Tc1’=Tc1·d根据规程程4.2.3-3，支支点力设设计值为为hp’Ea1Ea2ha1ha2深基坑的的开挖与与支护三、桩身身Mmax及其作用用位置桩身最大大弯矩发发生在桩桩顶以下下剪力为为0处，，设该处处至桩顶顶距离为为y，故该处处以上为为隔离体体，令该该处以上上所有水水平力的的代数和和为0，，即可求求出y。Mmax为该点以以上各力力对其力力矩的代代数和。。y如桩间距距为d，，则每根根所受M’max=Mmax·d（kN··m），，根据规规程（4.2.3-1），最最大弯矩矩设计值值Md=1.25γ0M’max深基坑的的开挖与与支护四、桩身身截面及及配筋验验算同悬悬臂桩深基坑的的开挖与与支护例题：某某基坑工工程挖土土深度8m，超超载为连连续均载载q=40kPa，，基坑土土层参数数采用顶部部支撑桩桩支护，，桩间距距为1.5m，，一桩一一撑，基坑侧壁壁安全系系数等级级为二级级。试计计算：1）设计计桩长；；2）水水平支撑撑力设计计值；3）桩身身最大弯弯矩设计计值。深基坑的的开挖与与支护单支撑（（锚拉））深埋板板桩计算算（等值值梁法））深基坑的的开挖与与支护假定：板桩上端端简支，，下端为为固定支支撑，变变形曲线线有一反反弯点，，认为该该点弯矩矩值为零零。挡土土结构可可划分为为两段假假想梁，，上部为为简支梁梁，下部部为一次次超静定定结构，，其弯矩矩图保持持不变。。为简化计计算，常常用土压压力等于于零的位位置代替替反弯点点位置。。深基坑的的开挖与与支护(a)(b)(c)(d)图用等值梁梁法计算算单撑板板桩简图图（a）等值梁法法；（b）板桩上土土压力分分布图；；（c）板桩弯矩矩图；（d）等值梁单支撑（（锚拉））深埋板板桩（等等值梁法法）计算算步骤深基坑的开挖挖与支护1）计算hc1(即坑下零弯弯点到坑底的的距离)。分分析可知，坑坑下零弯点与与土压力为零零的点非常接接近，故可用用土压力为零零点代替零弯弯点，即：ea1k=ep1k单支撑（锚拉拉）深埋板桩桩（等值梁法法）计算步骤骤深基坑的开挖挖与支护2）设锚支点点至坑底距离离为hT1，则锚拉力Tc1为：（4.1.1-3）如锚杆或支撑撑水平间距为为d，则每根锚杆杆实际受到的的水平荷载为为：锚拉力设计值值单支撑（锚拉拉）深埋板桩桩（等值梁法法）计算步骤骤深基坑的开挖挖与支护3）计算设计计桩长单支撑（锚拉拉）深埋板桩桩（等值梁法法）计算步骤骤深基坑的开挖挖与支护4）计算Md桩身最大弯矩矩在桩顶以下下距桩顶x处处，取该处以以上为隔离体体，由力学知知识可知，该该处剪力为0，即解之，可得x。该处以上，Tc1和Ea对该处取矩的代代数和，即为Mmax深基坑的开挖与与支护多支撑（锚拉））板桩计算多支撑板桩的计计算方法很多，，一般有：等值值梁法；二分之之一分担法；山山肩邦男（逐层层开挖支撑支承承力不变）法；；弹性法；有限限元计算法等。。深基坑的开挖与与支护等值梁法ABCDEFOG绘出土压力分布布图；计算零弯点（土土压力为零）位位置；用力矩分配法计计算各支点和跨跨中弯矩，求出出最大弯矩，并并求出各支点反反力；求出hd。TfEpOy深基坑的开挖与与支护多层锚拉桩的嵌嵌固深度设计值值计算采用规程附录A.0.1圆弧滑动简单条条分法确定A.0.2作为初步设计的的计算，可放宽宽条件为所有场场地土和的的情况均可可采用。计算嵌固深度（A.0.3）嵌固深度设计值值再按（4.1.2），将嵌固深度度与0.2h比较，取大值。。设计桩长l=h+hd深基坑的开挖与与支护习题某基坑工程挖深深13.5m，放坡2m，基坑侧壁安全全系数为二级。。采用双层锚拉拉桩保护，锚杆杆的水平间距为为1.5m，第一层锚杆及及第二层锚杆作作用点分别为-5.5m和-9.5m，锚杆倾角θ=150，地面超载q0=15kPa，场地土-6.0m以上土层参数为为γ1=18.0kN/m3，c1=10kPa，φ1=240；-6.0m以下土层参数为为γ2=19.5kN/m3，c2=0，φ2=360。试计算锚杆轴轴力及设计桩长长。深基坑的开挖与与支护二分之一分担法法这种方法不考虑虑桩、墙体支撑撑变形，将支撑撑承受的压力（（土压力、水压压力、地面超载载等）每一支撑撑受压力的一半半，求支撑受的的反力，然后求求出正负弯矩、、最大弯矩，以以核定挡土桩的的截面及配筋。