基坑支护课件

外力 Ep
状态，此时土压力称为被动土压
力，以Ep表示。
+Δ
滑裂面
土压力表示
悬臂式挡土结构，对于土的性质、荷载大 小等非常敏感，它完全依靠足够的入土深 度来保持其稳定性，故其高度一般不大于4 ｍ。 为了施工的安全，支撑和锚杆宜根据最大 土压力计算，即根据实测压力曲线的包络 线来确定。该包络线近似梯形或矩形，与 库伦理论计算的三角形土压力不同。
B C D
等值梁法
Pa
Pa A
H
B P0 等值梁 板桩弯矩图 C D
板桩上土压力 分布图
等值梁法
用等值梁计算板桩，先
要知道正负弯矩的转折
Pa
点的位置。因板桩地面
下土压力等于0的位置， 接近正负弯矩的转折点， 为简化即用土压力等于0 的位置代替它。


P0
三 重力式支护结构计算
2. 水压力
A
作用于支护结构上的 水压力一般按静 水压力考虑。有稳 态渗流时按三角形 分布计算。
D
F
B
C
E
水压力和土压力
水压力和土压力的分算或合算问题，目前 均采用。 一般情况下，由于粘性土中水主要是结晶 水和结合水，宜合算; 在砂性土中土颗粒之间的空隙中充满的是 自由水，受重力作用，为静水压力作用， 宜分算。
⑴ 墙后有均布荷载ｑ
如墙后堆有土方、材料 等地面均布荷载对支护 结构引起的附加荷载， e 可按下式计算：
2
q
பைடு நூலகம்
H
e2 qKa
e1 e 2
⑵ 距离支护结构一定
l1
距离有均布荷载ｑ此时压 应力传到支护结构上有一 空白距离h1 ,在h1 之下产 h1 生均布的附加应力：
q
45

2
H
h1 l1 tg ( 45 ) 2
顶部宜设一道支撑或拉锚。
2 热轧锁口钢板桩 其形式有U型、Z型、一字型、H型和组合 型。 U型 Z型
一字型
（二）钢筋混凝土板桩
该板桩截面带企口，有一定的挡水作用，顶 部设圈梁，用后不再拔除，永留地基土中。 适于3—6m基坑，但应用较少。
（三） 钻孔灌注桩挡墙
常用Φ600—1000mm，是支护结构中应用 最多的一种。宜形成排桩挡墙，顶部浇筑钢 筋混凝土圈梁。但施工难以做到相切，挡水 效果差。
一. 挡墙的选型
（一） 钢板桩 1.槽钢钢板桩 2. 热轧锁口钢板桩 （二） 钢筋混凝土板桩 （三） 钻孔灌注桩挡墙 （四） H型钢支柱（或钢筋混凝土桩支柱） （五） 地下连续墙 （六） 深层搅拌水泥土桩挡墙 （七） 旋喷桩帷幕墙
（一） 钢板桩
1.槽钢钢板桩 由槽钢并排或正反扣搭接组成。 槽钢长6～8m，多用于深度不超过4m的 基坑。
基坑支护结构极限状态可有两类：
承载能力极限状态 正常使用极限状态
非重力式支护结构的计算
1.承载能力极限状态：
对应于支护结构达到最大承载能力或土体失稳、 过大变形导致支护结构或基坑周边环境破坏； 2.正常使用极限状态： 对应于支护结构的变形已妨碍地下结构施工或 影响基坑周边环境的正常使用功能。
（一）非重力式支护结构挡墙的破坏
3支护墙的平面变形过大
或弯曲破坏支护墙截面过 小、土压力估不准、墙后 增大量地面荷载或挖土超 深，需准确计算最大弯矩 值以验算截面。
（一）非重力式支护结构挡墙的破坏
Ⅱ非重力式支护结构的稳定性破坏 1 墙后土体整体滑动失稳 拉锚的长度不够、 发生圆弧滑动，引起 支护结构整体失稳。
T
Ea1
EP
Ea2
土压力分布
不同深度处土的内聚力C不是一个常数，它与土 的上覆荷重有关，一般随深度的加大而增大，对 于暴露时间长的基坑，土的内聚力可由于土体含 水量的变化和氧化等因素的影响而减小甚至消失。 φ、C 值是计算侧向土压力的主要参数，但在工 程桩打设前后的φ、C值是不同的。在粘性土中打 设工程桩时，产生挤土现象，孔隙水压力急剧升 高，对φ、C值产生影响。另外，降低地下水位也 会使φ、C值产生变化。
当基坑底为碎石土及砂土，基坑内排水且作 用有渗透压力时，嵌固深度设计值还应满足下 式抗渗稳定条件：
hd 1.2 0 (h hwa ) h : 基坑挖深
hwa : 地面至地下水位的高度
单支点支护结构计算
单层支点结构支点力 及嵌固深度计算支点 力：基坑底面以下支 护结构设定弯矩零点 至基坑底面距离hCl按 下式确定
（一）非重力式支护结构挡墙的破坏
2 挡墙倾覆 3 坑底隆起 如挖土深度大，由于 卸土过多，在墙后土 重及地面荷载作用下 引起坑底隆起。
（一）非重力式支护结构挡墙的破坏
4 管涌 在砂土区，当地下水 较高坑较深时，在动 水压力作用下，地下 水绕过支护墙连砂土 一同涌入基坑。
（二）重力式支护结构的破坏


e2 q tg ( 45 ) 2


e1
e2
3. 墙后地面荷载引起附加荷载
⑶ 距离支护结构一 定距离有集中荷载 Ｐ（如塔吊、混凝 土泵车等）由Ｐ引 起的附加荷载分布 在支护结构的一定 范围ｈ2上。
l2 φ h2
45
P

2
H
非重力式支护结构的计算
深基坑支护结构应采用以分项系数表示的 极限状态设计表达式进行设计。
（一）非重力式支护结构挡墙的破坏
包括 强度破坏 、稳定性破坏。 Ⅰ强度破坏 1 拉锚破坏或支撑压曲 地面荷载增加过多、
土压力过大使拉杆断裂， 或锚固失败、腰梁破坏、 内支撑受压失稳。
（一）非重力式支护结构挡墙的破坏
2 支护墙体底部走动支护 墙入土深度不够或挖土 过深以及水的冲刷均可 产生这种破坏。 需正确的计算入土深度
基坑工程
问题的意义
高层基础埋深均较大。不允许采用较经济的放坡 开挖，而需要在人工支护条件下进行基坑开挖。 支护结构的设计和施工，影响因素众多，不少高 层建筑的支护结构费用已超过工程桩基的费用。 为此，对待支护结构的设计和施工均应采取极慎 重的态度，在保证施工安全的前提下，尽量做到 经济合理和便于施工。
（一）支护结构承受的荷载
支护结构承受的荷载一般包括
土压力
水压力
墙后地面荷载引起的附加荷载。
二 非重力式支护结构计算
1 土压力 ⑴主动土压力：若挡墙在 墙后土压力作用下向前位移 时随位移增大，墙后土压力 渐减小。当位移达某一数值 时，土体内出现滑裂面，墙 后土达极限平衡状态，此时 土压力称为主动土压力，以 Ea表示。
（四）H型钢支柱（钢筋混凝土桩支 柱）、木挡板支护墙
该类支护结构适用于土质较好、地下水位较 低的地区。型钢或支柱按一定间距打入，支 柱间设木挡板或其它挡土设施。
（五）地下连续墙
地下连续墙已是目前深基坑的主要支护结 构之一。在地下结构层数多的深基坑的施 工非常有利。
天津市的华联商厦、紫金花园、鸿吉大厦、 津汇广场等很多工程均采用地下连续墙方 法施工。
土压力分布
⑴悬臂无支撑挡墙， 其压力分布为主 动土压力，是三 角形分布，被动 土压力也是三角 形分布。
被动土压力
主动土压力
土压力分布
⑵多支撑或多拉锚的挡墙背面上的土压力分 布图形砂土为梯形，粘土土压力分布图是 稍复杂的三角形。
土压力分布
悬臂挡土墙所承受的 主动土压力完全由其 底部的被动土压力来 平衡； 而锚定板单支点的挡 土结构，其主动土压 力则由锚定板拉杆和 底部的被动土压力共 同承受，加以平衡。
第一节
支护结构的选型
支护结构包括挡墙和支撑（或拉锚）两部 分。 档墙或支撑中任何一部分的选型不当或产 生破坏（包括变形过大），都会导致整个 支护结构的失败。
支护结构的型式 放坡开挖 悬臂式支护结构 内撑式支护结构 拉锚式支护结构 土钉墙支护结构 环梁护壁支护结构 其它形式支护结构
（
二. 支撑（拉锚）的选型
当基坑深度较大，悬臂挡墙的强度和变形 不能满足要求时，需增设支撑系统。 支撑系统有
基坑内支撑 基坑外拉锚（顶部拉锚土层锚杆拉锚）
常用的有
钢结构支撑 钢筋混凝土支撑
（一） 钢结构支撑
1 钢管支撑 对撑
（一） 钢结构支撑
1 钢管支撑 角撑
钢管支撑示意图
TC1
h
Ea1
Ea 2
hT 1
EPC EaC
E
Ea 3
aC
hd
hC1 EPC
ha1
hP1
P P alk Plk
PP1k
Pa1k
单支点支护结构计算
单层支点结构支点力及嵌固深度计算
支点力Tcl按下式计算
hT 1 支点至基坑底面
TC1 的距离 hC1 基坑底面至设定 弯矩零点位置的 位置 分别为合力 EPC EaC 作用点至 hP1ha1 设定弯矩零点的距离
Ea
-Δ
滑裂面
二 非重力式支护结构计算
⑵静止土压力：若挡墙 在土压力作用下墙本身 不发生变形和任何位移 （移动或滑动），墙后 填土处于弹性平衡状态， 则此时作用在挡墙上的 土压力成为静止土压力。 以E0表示。
E0
二 非重力式支护结构计算
(3)被动土压力：若挡墙在外力作用 下墙向墙背向移动，随位移增大， 墙所受土的反作用力渐增大，当 位移达一定数值时，土体内出现 滑裂面，墙后土处被动极限平衡
基坑侧壁安全等级及重要性系数
安全等级
破坏后果
环境及地下结构施工影响严重
γ0
一级 支护结构破坏、土体失稳或变形过大对基坑周边 1.10 二级 支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边 1.00
环境及地下结构影响一般
三级 支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边 0.90