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1、7 基坑支护工程,7.1 概述7.1.1 支护的目的与作用1、基坑支护的目的（1）确保基坑开挖和基础结构施工安全、顺利；（2）确保基坑临近建筑物或地下管道正常使用；（3）防止地面出现塌陷、坑底管涌发生。2、基坑支护的作用 挡土、挡水、控制边坡变形。3、基坑工程的基本技术要求（1）安全可靠性；（2）经济合理性；（3）施工便利性和工期保证性。,7.1.2 支护结构的类型及适用条件,（1）无围护放坡开挖；,（2）桩墙支护：它由桩墙结构及支护结构两部分组成，桩墙结构有钢板桩、板桩墙、灌注桩排、地下连续墙；支护结构类型有内支撑式、外拉锚杆式、地面锚定式、无锚式等。（3）重力式支护结构：软土地基可用深搅桩
2、、旋喷桩、树根桩等形成重力式的挡土结构。,（5）开槽施工法：与中央开挖施工法施工正好相反，先在坑内周边挖槽，用内支撑板桩墙法修筑周边的基础工程，形成一道重力式挡土墙，再挖除挡土墙内的全部土体，构筑中央部分的基础工程。（6）墙前被动区土体加固法：对于软土地基深大基坑，为控制挡墙侧向位移，降低护桩的入土深度，在基坑开挖前用深搅桩、旋喷法对墙前土体进行加固，加固深度36m，宽度59m。,7.1.2 支护结构的类型及适用条件,（4）中央开挖施工法：先施工基坑四周排桩，桩内放坡开挖后施工中央部分基础工程，待完工后再挖除排桩内侧土体，边挖边用支撑杆将支护排桩与中央部分基础工程支撑起来，最后再施工周边基础工
3、程。,7.1.2 支护结构的类型及适用条件,（7）逆作法；（8）沉井法；（9）土钉墙支护；（10）组合型支护。两种以上的支护方法组合起来使用，既能保证支护结构的安全又降低成本。如上部放坡，下部桩墙锚杆支护；锚杆与土钉组合；深搅桩与灌注桩排组合；深搅桩中打入H钢桩组合支护等。,7.1.3 支护结构方案的选择,根据场地、地层、基坑深度、设备等条件选择支护的方法，并力求做到支护方案的优选及设计计算的正确，具体参考建议：（1）粘性土、粉质粘土等强度较高的地基，当基坑深度H6m时，用土钉支护，若地下水位高，进行降水或施工防渗墙配合来土钉使用；也可采用锚杆桩墙支护的方案，锚杆层数不宜超过四层。（2）淤泥质
4、或饱和粘性土等软弱地基，当H7m时，且只考虑边坡稳定时，优先选用水泥土搅拌桩等重力式支护方案；当基坑较深时，可采用地下连续墙内支撑支护的方案或逆作法施工。（3）对于松散的砂土层或粉细砂土层，可用化学注浆加固与桩墙支护相结合的支护方案；其次为土钉支护及地下连续墙的施工方案，也可考虑用插筋补强及网状结构树根桩的支护方案。,7.1.3 支护结构方案的选择,（4）对于防渗止水要求严格的基坑工程，护桩间土体宜采用高压旋喷（或定喷、摆喷）注浆进行防渗补强加固；也可用地下连续墙（内支撑、逆作法）或沉井法施工的方案。（5）为节约投资，基坑较深时应多采用组合式的支护方案，对于直立性较好的土体，上部放坡开挖（坡深
5、34m）,下部桩墙支护，以减少锚杆层数；亦可采用土钉与锚杆相结合的支护方案。（6）对于大型基坑（平面尺寸及深度都较大）工程，可采用中央开挖施工法、开槽施工法等支护方案；每个边坡的支护方法可以不同。,7.2 支护结构的受力及破坏形式,7.2.1 支护板桩的受力性状（1）悬臂式板桩：插入土体部分视为固定端，上部为自由端；即看作悬臂梁结构。（2）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；即看作简支梁结构。（3）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；即看作静不定梁结构。（4）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；即看作连续梁
6、结构。,7.2.2支护板桩的侧向土压力计算,1、侧向土压力计算模式关于基坑桩墙侧向土压力计算模式很多，主要采用的有以下两大类：（1）以Rankine、Coulomb等理论公式计算的土压力；使用时应注意地基土的c、的取值。计算时还应考虑地面荷载、地面不规则几何形状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，降水后土层按稍湿状态考虑。对于粘性土，可忽略粘聚力，适当增加内摩擦角来计算。（2）由土压力计等测定换算的实测值为基础的土压力分布模型(图示法)或侧压系数法，亦称用表观土压力系数计算的土压力，图示法中采用较多的是Terzaghi-P
7、eck所建议的土压力分布模型法。,7.2 支护结构的受力及破坏形式,砂土 软中硬粘土 硬粘土,7.2.2支护板桩的侧向土压力计算,2、基坑底桩前土压力计算取值 基坑底桩前土抗力常采用的是Rankine公式计算，由于计算出来的被动土压力是以极限状态为前提的，当被动土压力达到理论计算值时，其围护结构的变形位移将很大，一般达到坑深或桩墙高度的5%，这么大的变形位移是基坑支护结构所不能允许的。因此，对于基坑支护被动土压力计算中，一般取其折减系数=0.30.5。3、护桩与土体间的摩擦作用 桩墙支护结构在土压力作用下发生变形变位时，护桩和土体之间有相对位移而产生摩擦力，摩擦力将使桩墙后的主、被动土压力减小
8、；相反确使桩墙前面的被动土压力增大。为此进行支护结构设计时应考虑桩墙与土体的摩擦作用，即将墙前、后的被动土压力乘以修正系数.,7.2.2支护板桩的侧向土压力计算,但为慎重起见对主动土压力可不进行折减。一般使墙前被动土压力增大的修正系数可取K=1.52.8；使墙后被动土压力减小的修正系数可取K=1.00.35。修正系数与土的内摩擦角有关，值越大，修正系数K越大,而K越小。实际工程设计计算中，为简化起见，既不进行被动土压力理论计算值的折减，也不进行因摩擦作用而使墙前被动土压力增大的修正。,1、支护结构的破坏形式（1）支锚结构系统破坏；(2)板桩底部向基坑内侧移;（3）板桩弯曲破坏；(4)整体圆弧滑
9、动；（5）基坑底管涌发生。,7.2.3 支护结构的破坏形式,7.2.3 支护结构的破坏形式,2、支护结构设计应考虑的问题（1）确保锚杆（支撑）的强度与稳定；（2）板桩的入土深度应满足要求；（3）板桩截面尺寸、间距、抗弯强度够用；（4）基坑底稳定验算满足要求。,7.3 支护板桩的设计计算,7.3.1 悬臂式板桩的计算 1、单排式板桩计算,7.3.1 悬臂式板桩的计算,2、双排式板桩计算将双排桩看做钢架结构计算内力。（1）双排桩的Mmax是单排桩的75%；（2）桩顶位移是单排桩的3040%；(3）护桩入土深度是单排桩的70%；,7.3.2 单锚式板桩的计算,1、浅埋式单锚板桩的计算（简支梁法求解）
10、2、深埋式单锚板桩的计算（等值梁法求t1）（1）以d点主、被动土 压力强度相等，求t0；由 得,2、深埋式单锚板桩的计算,（2）求相当梁的锚杆支反力R、t0 处的支反力、Mmax及作用点h。（3）求护桩的最小入土深度t1；（4）护桩实际埋深为：,7.3.3 多层锚拉板桩的计算,1、支锚结构的层间距布置型式及特点（1）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，层数多，不经济。（2）等反力布置：各层支锚水平反力基本相等，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，同样不经济。（3）等间距布置：支锚结构的上、下排间距基本相同，基坑较
11、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际中设计最为普遍。,1、等弯矩布置,h=6wfy/Yka1/3h1=1.11hh2=0.88hh3=0.77hh4=0.70hh5=0.65hh6=0.61hh7=0.58hh8=0.55h,2、等反力布置,h1=0.60hh2=0.45hh3=0.36hh4=0.32h,3、等间距布置,7.3.3 多层锚拉板桩的计算,盾恩法求板桩的入土深度：按着1/2分担法可求出各层支锚结构的水平反力，再乘以1.35不均匀系数就是水平力的设计值；通过续梁可求出Mmax及作用点h；,7.4 钢筋混凝土桩抗弯设计计算（见钢筋混凝土结构设计，此处略）7.5 基坑底稳定验算 1、基坑底隆起（1）地基稳定验算；（2）地基强度验算；2、水压力与基坑底管涌（1）流砂与基坑底管涌（2）承压水冲溃坑底,
