基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算

1、基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算作者:日期:第二部分基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和施工，影響因素眾多，不少高層建筑的支護(hù)結(jié)構(gòu)費(fèi)用已超過(guò)工程樁基的 費(fèi)用。為此，對(duì)待支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和施工均應(yīng)采取極慎重的態(tài)度 ，在保證施工安全的前提 下，盡量做到經(jīng)濟(jì)合理和便于施工。一、支護(hù)結(jié)構(gòu)承受的荷載支護(hù)結(jié)構(gòu)承受的荷載一般包括一 土壓力-水壓力-墻后地面荷載引起的附加荷載。1 土壓力主動(dòng)土壓力：若擋墻在墻后土壓力作用下向前位移時(shí)隨位移增大，墻后土壓力漸減小。當(dāng)位移達(dá)某一數(shù)值時(shí)，土體內(nèi)出現(xiàn)滑裂面，墻后土達(dá)極限平衡狀態(tài)，此時(shí)土壓力稱為 主動(dòng)土壓力，以Ea表示。靜止土壓力：若擋墻在土壓力作用下墻本身不發(fā)生變形和任何位移（移動(dòng)或滑

2、動(dòng)），墻后填土處于彈性平衡狀態(tài)，則此時(shí)作用在擋墻上的土壓力成為靜止土壓力。以E 0表示。(3)被動(dòng)土壓力：若擋墻在外力作用下墻向墻背向移動(dòng)，隨位移增大，墻所受土的反作用力漸增大，當(dāng)位移達(dá)一定數(shù)值時(shí)，土體內(nèi)出現(xiàn)滑裂面，墻后土處被動(dòng)極限平衡狀態(tài)，此時(shí)土壓力稱為被動(dòng)土壓力，以Ep表示。主動(dòng)土壓力計(jì)算?主動(dòng)土壓力強(qiáng)度?無(wú)粘性土粘性土土壓力分布對(duì)于粘性土按計(jì)算公式計(jì)算時(shí)，主動(dòng)土壓力在土層頂部（H =0處）為負(fù)值，即表明出現(xiàn)拉力區(qū)，這在實(shí)際上是不可能發(fā)生的。只計(jì)算臨界高度以下的主動(dòng)土壓力土壓力分布可計(jì)算此種情況下的臨界高度Z c,進(jìn)而計(jì)算臨界高度以下的主動(dòng)土壓力。被動(dòng)土壓力計(jì)算被動(dòng)土壓力強(qiáng)度?無(wú)粘性土粘性

3、土計(jì)算土壓力時(shí)應(yīng)注意?不同深度處土的內(nèi)聚力C不是一個(gè)常數(shù)，它與土的上覆荷重有關(guān)，一般隨深度的 加大而增大，對(duì)于暴露時(shí)間長(zhǎng)的基坑，土的內(nèi)聚力可由于土體含水量的變化和氧化 等因素的影響而減小甚至消失。?、C值是計(jì)算側(cè)向土壓力的主要參數(shù)，但在工程樁打設(shè)前后的 、C值是不同的。在粘性土中打設(shè)工程樁時(shí)，產(chǎn)生擠土現(xiàn)象，孔隙水壓力急 劇升高，對(duì)、C值產(chǎn)生影響。另外，降低地下水位也會(huì)使、C值產(chǎn)生變化水壓力作用于支護(hù)結(jié)構(gòu)上的水壓力一般按靜水壓力考慮。有穩(wěn)態(tài)滲流時(shí)按三角形分布計(jì)算。在有殘余水壓力時(shí) 水壓力按梯形分布水壓力和土壓力?水壓力和土壓力的分算或合算問(wèn)題。? 一般情況下，由于粘性土中水主要是結(jié)晶水和結(jié)合水，

4、宜合算；也可以依據(jù)下述標(biāo)準(zhǔn) 判斷。液性指數(shù)： 1 ,宜分算；液性指數(shù)： 0，宜合算；液性指數(shù)：（0,1）,按最不利計(jì)算。?在砂性土中土顆粒之間的空隙中充滿的是自由水，受重力作用，為靜水壓力作用,宜分算。合算時(shí)，地下水位以下土的重力密度采用飽和重力密度?分算時(shí)，地下水位以下土的重力密度采用浮重力密度;再另外單獨(dú)計(jì)算靜水壓力，然后相 加。?水土分算時(shí)（注意：水壓力所選取的圖形）墻后地面荷載引起附加荷載常見(jiàn)有兩種情況：墻后有均布荷載q ;距離支護(hù)結(jié)構(gòu)一定距離有均布荷載 q。墻后有均布荷載q如墻后堆有土方、材料等地面均布荷載對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)引起的附加荷載，可按下式計(jì)算：距離支護(hù)結(jié)構(gòu)一定距離有均布荷載q此時(shí)壓

5、應(yīng)力傳到支護(hù)結(jié)構(gòu)上有一空白距離hl，在hl之下產(chǎn)生均布的附加應(yīng)力：土壓力合力的計(jì)算支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)?深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)采用以分項(xiàng)系數(shù)表示的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式進(jìn)行設(shè)計(jì)。?基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)可有兩類：-承載能力極限狀態(tài)-正常使用極限狀態(tài)1 .承載能力極限狀態(tài)：對(duì)應(yīng)于支護(hù)結(jié)構(gòu)達(dá)到最大承載能力或土體失穩(wěn)、過(guò)大變形導(dǎo)致支護(hù)結(jié)構(gòu)或基坑周 邊環(huán)境破壞；2 .正常使用極限狀態(tài)：對(duì)應(yīng)于支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形已妨礙地下結(jié)構(gòu)施工或影響基坑周邊環(huán)境的正常使用功能?；觽?cè)壁安全等級(jí)及重要性系數(shù)安全等 級(jí)破壞后果Y 0一級(jí)支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞、土體失穩(wěn)或變形過(guò)大對(duì)基坑周邊環(huán)境 及地下結(jié)構(gòu)施工影響嚴(yán)重1.1 0二級(jí)支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞、土體失穩(wěn)或過(guò)

6、人及形對(duì)基坑周邊環(huán)境 及地下結(jié)構(gòu)影響一般1.00三級(jí)支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞、土體失穩(wěn)或過(guò)人及形對(duì)基坑周邊環(huán)境 及地下結(jié)構(gòu)施工影響不嚴(yán)重0. 9 0支護(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算?支護(hù)結(jié)構(gòu)可分為兩類- 重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)（加固型）- 非重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)（支擋型）?重力式包括深層攪拌水泥土樁擋墻、旋噴樁帷幕墻?非重力式包括鋼板樁、鋼筋混凝土預(yù)制樁、鉆孔灌注樁 （排樁）擋墻、地下連續(xù)墻深層攪拌水泥土樁擋墻是用特制的進(jìn)入土深層的深層攪拌機(jī)將噴出的水泥漿固化劑 與地基土進(jìn)行原位強(qiáng)制攪拌制成水泥土樁，相互搭接，硬化后即形成具有一定強(qiáng)度的壁狀 擋墻，既可擋土又可形成隔水帷幕。旋噴樁帷幕墻是鉆孔后，將鉆桿從地基土深處逐漸上提，同時(shí)利用插入鉆

7、桿端部的旋 轉(zhuǎn)噴嘴，將水泥漿固化劑噴入地基土中，形成水泥土樁，樁體相連形成帷幕墻。旋噴樁帷幕墻可用作支護(hù)結(jié)構(gòu)擋土，也可用于擋水。?（一）原理重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)是依靠結(jié)構(gòu)自身重力來(lái)維持極限平衡狀態(tài)的。?（二）荷載組合- 1 土壓力；- 2重力式結(jié)構(gòu)自重；- 3地面超載包括：永久荷載、道路荷載、可變地下水位和施工荷載（施工機(jī)械荷載、材料堆放荷載）以及偶然荷載（地震荷載、人防荷載）。重力式結(jié)構(gòu)計(jì)算內(nèi)容：? 1滑動(dòng)穩(wěn)定性驗(yàn)算? 2傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算? 3 . 土體整體滑動(dòng)驗(yàn)算? 4.坑底隆起驗(yàn)算? 5.管涌驗(yàn)算，計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖：重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)主要是深層攪拌水泥土樁墻和旋噴樁帷幕墻重力式支護(hù)

8、結(jié)構(gòu)計(jì)算（滑動(dòng)穩(wěn)定性） 1滑動(dòng)穩(wěn)定性驗(yàn)算2傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)（整體滑動(dòng)驗(yàn)算）重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算（基坑隆起） 4.坑底隆起開(kāi)挖面以下墻體能起幫助抵抗地基土隆起的作用，宜假定土體沿墻體底面滑動(dòng), 認(rèn)為墻體底面以下為一圓弧，如圖所示。產(chǎn)生滑動(dòng)力的是和q ,抵抗滑動(dòng)的則為土體抗剪強(qiáng)度。三、非重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算?非重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)包括鋼板樁、鋼筋混凝土預(yù)制樁、鉆孔灌注樁擋墻、地下連續(xù) 墻等。?常有支撐或拉錨非重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)擋墻的破壞懸臂式擋土結(jié)構(gòu)的計(jì)算?懸臂式擋土結(jié)構(gòu)，對(duì)于土的性質(zhì)、荷載大小等非常敏感 ，它完全依靠足夠的入土深度來(lái)保持其穩(wěn)定性，故其基坑深度一般不大于4m。?懸臂式擋土結(jié)構(gòu)，對(duì)于土

9、的性質(zhì)、荷載大小等非常敏感，它完全依靠足夠的入士深度來(lái)保持其穩(wěn)定性，故其基坑深度一般不大于4m o?計(jì)算內(nèi)容：1、嵌固深度2、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算嵌固深度計(jì)算支護(hù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算? 1、首先尋找最大彎矩作用點(diǎn)。在哪里？?2、計(jì)算最大彎矩值（驗(yàn)算）。如何計(jì)算？支護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算的其它方法? 1、彈性曲線法? 2、豎向彈性地基梁法（基床系數(shù)法）? 3、有限元法用等值梁法計(jì)算單錨、單支支護(hù)結(jié)構(gòu)等值梁法用等值梁法計(jì)算單錨、單支支護(hù)結(jié)構(gòu)(1)計(jì)算土壓力(2)基坑底面以下支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)定彎矩零點(diǎn)位置嵌固深度的計(jì)算計(jì)算內(nèi)力和配筋求單層支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)的最大彎矩 Mma x :?發(fā)生在剪力0處，根據(jù)剪力為0求得Mma x處的位置y,進(jìn)

10、而求得Mma x。?彎矩圖可按靜力平衡條件求得?可以分段配筋，也可以按最大彎矩?cái)嗝嫱ㄩL(zhǎng)配筋.多錨、多支支護(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算?按連續(xù)梁計(jì)算（等值梁法）?按工況逐一計(jì)算什么是工況?四、支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工 支護(hù)結(jié)構(gòu)施工一.支護(hù)結(jié)構(gòu)的選型（一）鋼板樁1 .槽鋼鋼板樁2.熱軋鎖口鋼板樁（二）鋼筋混凝土板樁（三）鉆孔灌注樁擋墻（四）H型鋼支柱（或鋼筋混凝土樁支柱）（五）地下連續(xù)墻（六）深層攪拌水泥土樁擋墻（七）旋噴樁帷幕墻加板樁1 .槽鋼鋼板樁由槽鋼并排或正反扣搭接組成。槽鋼長(zhǎng)68m ,多用于深度不超過(guò)4m的基坑。頂部宜設(shè)一道支撐或拉錨鋼筋混凝土板樁鋼板樁的施工（二）打設(shè)前準(zhǔn)備工作1 鋼板樁的檢驗(yàn)和矯正2導(dǎo)架安裝3

11、沉樁機(jī)械的選擇打設(shè)鋼板樁可用落錘、汽錘、柴油錘和振動(dòng)錘 ，前三種皆為沖擊打入法 此法可使樁錘的沖擊力均勻分布，保護(hù)樁頂免受損壞。（三）鋼板樁的打設(shè)和拔除1打設(shè)方式選擇單獨(dú)打入法即從板樁墻的一角始，逐塊打設(shè)，直至工程結(jié)束。屏風(fēng)式打入法即將1020根鋼板樁成排插入導(dǎo)架內(nèi)，呈屏風(fēng)狀,再分批施打。（按屏風(fēng)排數(shù)，分為單屏風(fēng)、雙屏風(fēng)和全屏風(fēng)）（三）鋼板樁的打設(shè)和拔除2鋼板樁的打設(shè)吊車對(duì)準(zhǔn)插樁，經(jīng)緯儀加以控制，分幾次打入。注意位置和方向的精度，每打入1m應(yīng)測(cè)量一次。3、鋼板樁的拔除拔樁前要研究鋼板樁拔除順序、拔除時(shí)間和樁孔處理方法。拔除宜用振動(dòng)錘或振動(dòng)錘與起重機(jī)共同拔除。鉆孔灌注樁擋墻施工?鉆孔灌注樁擋墻施

12、工?鉆孔灌注樁施工時(shí)無(wú)振動(dòng)，不會(huì)危害周圍建筑物等，造價(jià)低，有優(yōu)越性。?施工速度慢，宜注意質(zhì)量。?鉆孔灌注樁的間距由計(jì)算確定。?鉆孔灌注樁用作支護(hù)樁時(shí)，按鋼筋混凝土正截面受彎構(gòu)件計(jì)算配筋。深層攪拌水泥土樁墻施工（一）施工機(jī)具1 深層攪拌機(jī)中心管噴漿方式葉片噴漿方式前者的輸漿方式是水泥漿從兩根攪拌軸間的另一根管輸出；后者是使水泥漿 從葉片的小孔噴出。2 配套機(jī)械（灰漿攪拌機(jī)、集料斗、灰漿泵。）（二）施工工藝定位一預(yù)拌下沉一制備水泥漿一提升、噴漿、攪拌一重復(fù)上、下攪拌一 清洗、移位深層攪拌水泥土樁墻 （四）提高水泥土樁擋墻支護(hù)能力的措施1 .卸載2 . 加筋3 .起拱能力。（拱圈支護(hù)？）4 .擋墻變

13、厚度挖去頂部一部分以減少主動(dòng)土壓力可在墻中壓入竹筋等，有助于提高墻體穩(wěn)定性。將水泥土擋墻作成拱形，在拱腳處設(shè)鉆孔灌注樁，可提高其支護(hù)對(duì)矩形基坑因邊角效應(yīng)，在角部的主動(dòng)土壓力有所減小，故角部可減薄水泥土擋墻的厚度，以節(jié)約投資 五、支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工監(jiān)測(cè)、支護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目圍護(hù)結(jié)構(gòu)的豎向位移與水平位移；坑周土體位移；支撐結(jié)構(gòu)軸力；臨近建筑物、道路及地下管網(wǎng)等的變形地下水位及孔隙水壓力；基坑底隆起量。.支護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)常用儀器支護(hù)結(jié)構(gòu)與周圍環(huán)境的監(jiān)測(cè)，主要分為應(yīng)力監(jiān)測(cè)與變形監(jiān)測(cè)。應(yīng)力檢測(cè)主要用機(jī)械系統(tǒng)和電器系統(tǒng)的儀器。變形監(jiān)測(cè)主要用機(jī)械系統(tǒng)、電器系統(tǒng)和光學(xué)系統(tǒng)的儀器。（一）變形監(jiān)測(cè)儀器常用的有經(jīng)緯儀水準(zhǔn)儀測(cè)斜儀二.支護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)常用儀器測(cè)斜儀是一種測(cè)量?jī)x器軸線與鉛直線之間夾角的變化量，進(jìn)行計(jì)算擋墻 或土層各點(diǎn)水平位移的儀器。按工作原理，測(cè)斜儀可分為伺服加速度式電阻應(yīng)變片式差動(dòng)電阻式差動(dòng)電容式鋼弦式最常用的是伺服加速度式和電阻應(yīng)變片式。（二）應(yīng)力監(jiān)測(cè)儀器1. 土壓力觀