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1、基坑支护工程讲座（二）排桩支护结构的设计排桩支护结构的设计 1、稳定性计算稳定性计算 2、结构计算结构计算(内力、变形内力、变形)3、截面承载力截面承载力 4、锚杆计算锚杆计算 5、土钉墙与桩锚组合支护结构的土压力计土钉墙与桩锚组合支护结构的土压力计算问题算问题稳定性验算稳定性验算 建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）第9.2.2条 基坑开挖与支护应进行稳定性验算。基坑稳定安全系数取值，当有地区工程经验时应以地区经验为准。各项稳定验算要求如下：桩式、墙式支护结构的抗倾覆稳定和抗水平推移稳定，可按本规范附录T和附录U验算；整体抗滑稳定可按本规范第5.4.1条验算；坑底抗隆起稳定可按本
2、规范附录V验算；坑底抗渗稳定可按本规范附录W验算。第9.2.3条 桩式、墙式支护结构可根据静力平衡条件初步选定墙体的入土深度，在进行整体稳定性和墙体变形验算后综合确定墙体的入土深度。当坑底为饱和土时，应进行坑底抗隆起验算，有渗流时尚应进行抗渗流稳定的验算。1、整体稳定验算整体稳定验算 2、抗倾覆稳定性验算抗倾覆稳定性验算 3、抗滑移稳定性验算抗滑移稳定性验算 4、抗隆起稳定性验算抗隆起稳定性验算 5、渗流稳定性验算渗流稳定性验算整体稳定性验算整体稳定性验算计算分析方法圆弧滑动法平面滑动法折线滑动法数值分析法 1.土质边坡和较大规模的碎裂结构岩质边坡宜采用圆弧滑动法计算；2.对可能产生平面滑动的
3、边坡宜采用平面滑动法进行计算；3.对可能产生折线滑动的边坡宜采用折线滑动法进行计算；4.当边坡破坏机制复杂时，宜结合数值分析法进行分析。整体稳定性验算整体稳定性验算抗倾覆、滑移稳定性验算抗倾覆、滑移稳定性验算抗倾覆、滑移稳定性验算抗倾覆、滑移稳定性验算抗隆起稳定性验算抗隆起稳定性验算抗隆起稳定性验算抗隆起稳定性验算渗流稳定性验算渗流稳定性验算渗流稳定性验算渗流稳定性验算基坑各项稳定性与嵌固深度的关系基坑各项稳定性与嵌固深度的关系受力型式(支点数量)控制条件嵌固深度计算方法嵌固深度最小限值悬臂式(无支点)结构支护结构抗倾覆稳定性极限平衡法0.3h单支点结构支护结构抗倾覆稳定性等值梁法0.3h多支
4、点结构支护结构整体稳定性圆弧滑动法0.2h水泥土墙整体稳定性圆弧滑动法0.4h嵌固深度最小限值受力型式计算内容计算方法悬臂式结构弯矩、剪力、位移弹性支点法、极限平衡法(不能计算位移)单支点结构弯矩、剪力、支点力、位移弹性支点法、等值梁法(不能计算位移)多支点结构弯矩、剪力、支点力、位移弹性支点法排桩、地下连续墙支护结构排桩、地下连续墙支护结构结构计算内容结构计算内容静力平衡法、等值梁法适用范围及计算假定静力平衡法、等值梁法适用范围及计算假定静力平衡法计算要点静力平衡法计算要点等值梁法计算要点等值梁法计算要点支挡结构弹性支点土压力水压力荷载 分析对象 荷载 约束 分析方法弹性支点法计算要点弹性支
5、点法计算要点 kT=3AEsEcAc3lfEcAc+EsAla cos2 ssLEAka2T 锚杆内支撑锚杆或支撑的水平刚度系数锚杆或支撑的水平刚度系数K=mZb0 式中：K土的水平向单元弹簧刚度；m基床系数的m值；Z计算点到开挖面的距离；L计算点处挡土结构单元划分长度；b0挡土结构水平抗力计算宽度。被动区水平抗力被动区水平抗力Tj=kTj(yjy0j)T0j式中 kTj第j层支点水平刚度系数；yj第j层支点水平位移值；y0j在支点设置前该处的水平位移值；T0j第j层支点预加力；弹性支点设置过程示意图弹性支点设置过程示意图排桩结构荷载计算宽度：取桩中心距 排桩结构抗力计算宽度宜按下列规定计算：
6、1 圆形桩按下式计算：bd00 9150 5.(.)式中 d桩身直径。2 方形桩按下式计算：bb0150 5.式中 b方桩边长。3 按上式确定的抗力计算宽度大于排桩间距时应取排桩间距。荷载、抗力计算宽度荷载、抗力计算宽度1 正截面受弯及斜截面受剪承载力计算以及纵向钢筋、箍筋的构造要求，应符合现行国家标准混凝土结构设计规范的有关规定；2 圆形截面正截面受弯承载力应按本规程附录D的规定计算。截面计算截面计算锚杆受拉承载力计算经验公式锚杆自由段长度计算简图)245sin(/)2145sin(kktfllisiksulqdN锚杆计算锚杆计算自由段长度的计算锚杆：由设置于钻孔内、端部伸入稳定土层中的钢筋
7、或钢绞线与孔内注浆体组成的受拉杆件。y2y1433.7216.8108.454.25.0m2-75锚杆自由段弹性伸长量与轴力增量的关系10mm216.820mm40mm80mm108.4216.854.2216.8108.4433.754.2108.42.5m钢绞线数量5mm1-7513.627.110.0m27.154.25.0m108.4216.82.5m162.6325.3650.5650.5433.7216.8108.4325.3650.5433.7867.4867.4216.8433.7867.481.340.710.0m3-75325.3162.62.5m54.227.110.0m
8、162.681.35.0m4-75216.8108.45.0m433.7216.82.5m108.454.210.0mLfLfLmLm锚杆自由段的作用锚杆自由段的作用锚杆承载力的确定锚杆承载力的确定 4.4.3 锚杆轴向受拉承载力设计值应按下列规定确定：1 安全等级为一级及缺乏地区经验的二级基坑侧壁，应按本规程附录E进行锚杆的基本试验，锚杆轴向受拉承载力设计值可取基本试验确定的极限承载力除以受拉抗力分项系数rs,受拉抗力分项系数可取1.3。2 基坑侧壁安全等级为二级且有邻近工程经验时，可按下式计算锚杆轴向受拉承载力设计值，并应按本规程附录E要求进行锚杆验收试验。3 对于塑性指数大于17的粘性土
9、层中的锚杆应进行蠕变试验。锚杆蠕变试验可按附录E规定进行。4 基坑侧壁安全等级为三级时，可按本规程式（4.4.3）确定锚杆轴向受拉承载力设计值。锚杆承载力的影响因素锚杆承载力的影响因素 土层 注浆工艺 施工工艺注浆工艺对锚杆承载力影响的试验曲线对比注浆工艺对锚杆承载力影响的试验曲线对比荷载Q(kN)锚头位移S(mm)10020030040001020304060705025#3#1#4#锚杆长度：15m；3束75钢绞线Q(kN)S(mm)1#锚杆Q(kN)4#锚杆S(mm)Q(kN)3#锚杆S(mm)Q(kN)25#锚杆S(mm)70.40.0105.69.4150.018.7193.229.
10、0231.538.4271.649.5311.958.270.4271.6251.6231.5193.2150.0105.650.059.216.538.728.28.70.065.2271.6127.015.0127.032.13.070.4105.688.08.25.552.835.00.50.0127.042.616.5175.0175.041.4175.032.12.9105.035.00.0土钉墙与桩锚组合支护结构土钉墙与桩锚组合支护结构的土压力计算问题的土压力计算问题 土钉墙与桩锚组合支护结构广泛应用于深基坑支护工程。当基坑深度较大时，单纯用土钉墙支护难以满足安全要求（建筑基坑支护
11、技术规程（JGJ 120-99）建议采用土钉墙支护的基坑深度不宜大于12m），用支护桩加锚杆支护造价高于土钉墙结构，使用土钉墙与桩锚组合支护结构可以做得既安全又经济，即基坑上部一定深度范围采用土钉墙支护，土钉墙下面的基坑采用支护桩加锚杆的支护方式。分析土压力时应将土钉与桩锚结构看作一个整体进行分析。h1h2h3Hph2h1h3h4pa1pa2pa0pa3土钉墙与桩锚组合支护结构及主动土压力图土钉墙与桩锚组合支护结构及主动土压力图 p+h1h3h2h3h2pa2pa1ph1pa1h1pa0h4pa3常规设计模型及可能存在的问题常规设计模型及可能存在的问题 h3h2Hh1p极限滑弧WFPa常规设计
12、方法的改进 一是增加土钉的长度，使其超过潜在滑弧，且超过潜在滑弧的部分足以抵抗深度h1范围内的主动土压力，支护桩加锚杆就可以按照图所示的计算模型进行设计；二是土钉墙仍按照深度h1进行设计，但是在支护桩加锚杆的设计中应按照实际情况修正主动土压力。NQWEa土压力Ze深度土压力e深度ZEa设计文件的编制要求 设计文件中应包括的主要内容设计文件中应包括的主要内容 设计文件的层次关系设计文件的层次关系 设计说明应表达的内容设计说明应表达的内容20-11.0-16.011 xf zxCross section of combined retaining structure 封面封面图纸目录图纸目录设计说
13、明设计说明总平面图总平面图支护结构平面图、立面图支护结构平面图、立面图监测点平面图监测点平面图剖面图、断面图剖面图、断面图配筋图配筋图大样图大样图计算书计算书设计文件应包括的内容设计文件应包括的内容设计依据共性要求图纸上难以表达的内容支护结构的整体轮廓支护结构与红线的关系支护结构与拟建建筑物基础的关系支护结构周边建筑物、地下管线、道路等的关系支护结构平面轮廓、平面尺寸支护结构的平面定位支护结构剖面分区范围划分支护结构与剖面图的关系地面标高、坑底标高支护结构剖面轮廓、剖面尺寸、标高支护结构与周边建筑物和地下管线的水平和竖向关系地层分层柱状图支护结构与拟建建筑物、地下管线的尺寸关系配筋图支护结构与
14、大样图和其它剖面图的关系剖面图无法表示的细部构造、尺寸、作法等立 面 图剖 面 图大 样 图剖 面 图大 样 图设 计 说 明 平 面 图总 平 面 图设计文件的层次关系设计文件的层次关系施工图设计说明应包括以下内容：施工图设计说明应包括以下内容：设计依据设计依据 环境条件环境条件 工程地质和水文地质条件工程地质和水文地质条件 设计原则设计原则 设计方案总体描述设计方案总体描述 设计要求设计要求 施工技术要求施工技术要求 检测要求检测要求 监测要求监测要求 其它说明其它说明设计说明设计说明线线 宽宽 组组（mm）线 宽 比 线宽组 b 2.0 1.4 1.0 0.7 0.5 0.35 0.5b
15、 1.0 0.7 0.5 0.35 0.25 0.18 0.25b 0.5 0.35 0.25 0.18-注：同一张图纸内，各不同线宽中的细线，可统一采用较细的线宽组的细线。图图 线线 名称 线型 线宽 一般用途 粗 b 主钢筋线、平面图中的单线结构构件线、图名下横线、剖切线 中 0.5b 平面图及剖面图的轮廓线、箍筋线 实线 细 0.25b 可见的钢筋混凝土的轮廓线、尺寸线、标注引出线、标高符号、索引符号 粗 b 不可见钢筋线、平面图中不可见的单线结构构件线 中 0.5b 平面图中不可见的轮廓线 虚线 细 0.25b 管沟轮廓线、不可见的钢筋混凝土构件轮廓线 单点 长画线 细 0.25b 定位轴线、对称线、中心线 粗 b 预应力钢筋线 双点 长画线 细 0.25b 原有结构轮廓线 图的平面定位的应用图的平面定位的应用 周边建筑物的尺寸定位周边建筑物的尺寸定位 平面图与剖面图之间的相互关系剖切符号平面图与剖面图之间的相互关系剖切符号 剖面图与详图之间的相互关系索引符号剖面图与详图之间的相互关系索引符号 图之间的相互关系详图符号图之间的相互关系详图符号
