建筑施工手册第四版土方与基坑工程支护结构计算626.docx

6-2-6支护结构计算
6-2-6-1排桩与地下连续墙计算
对于较深的基坑，排桩、地下连续墙围护墙应用最多，其承受的荷载比较复杂，一般应考虑下述荷载：土压力、水压力、地面超载、影响范围内的地面上建筑物和构筑物荷载、施工荷载、邻近基础工程施工的影响（如打桩、基坑土方开挖、降水等）。作为主体结构一部分时，应考虑上部结构传来的荷载及地震作用，需要时应结合工程经验考虑温度变化影响和混凝土收缩、徐变引起的作用以及时空效应。排桩和地下连续墙支护结构的破坏，包括强度破坏、变形过大和稳定性破坏（图6-65）。其强度破坏或变形过大包括：

图6-65排桩和地下连续墙支护结构的破坏形式
（a）拉锚破坏或支撑压曲；（b）底部走动；（c）平面变形过大或弯曲破坏；
（d）墙后土体整体滑动失稳；（e）坑底隆起；（f）管涌
（1）拉锚破坏或支撑压曲：过多地增加了地面荷载引起的附加荷载，或土压力过大、计算有误，引起拉杆断裂，或锚固部分失效、腰梁（围擦）破坏，或内部支撑断面过小受压失稳。为此需计算拉锚承受的拉力或支撑荷载，正确选择其截面或锚固体。
（2）支护墙底部走动：当支护墙底部嵌固深度不够，或由于挖土超深、水的冲刷等原因都可能产生这种破坏。为此需正确计算支护结构的入土深度。
（3）支护墙的平面变形过大或弯曲破坏：支护墙的截面过小、对土压力估算不准确、墙后增加大量地面荷载或挖土超深等都可能引起这种破坏。
平面变形过大会引起墙后地面过大的沉降，亦会给周围附近的建（构）筑物、道路、管线等造成损害。
排桩和地下连续墙支护结构的稳定性破坏包括：
（1）墙后土体整体滑动失稳：如拉锚的长度不够，软粘土发生圆弧滑动，会引起支护结构的整体失稳。
（2）坑底隆起：在软粘土地区，如挖土深度大，嵌固深度不够，可能由于挖土处卸载过多，在墙后土重及地面荷载作用下引起坑底隆起。对挖土深度大的深坑需进行这方面的验算，必要时需对坑底土进行加固处理或增大挡墙的入土深度。
（3）管涌：在砂性土地区，当地下水位较高、坑深很大和挡墙嵌固深度不够时，挖土后在水头差产生的动水压力作用下，地下水会绕过支护墙连同砂土一同涌入基坑。
1．嵌固深度计算
排桩、地下连续墙嵌固深度设计值，按下列规定计算：
（1）悬臂式支护结构围护墙的嵌固深度计算
悬臂式支护结构围护墙的嵌固深度设计值hd（图6-66），宜按下式确定：
hpΣEpj－1.2γ0haΣEai≥0（6-37）
式中ΣEpj——桩、墙底以上基坑内侧各土层水平抗力标准值epjk〔按式（6-32）、式（6-36）计算〕的合力之和；
hp——合力ΣEpj作用点至桩、墙底的距离；
ΣEai——桩、墙底以上基坑外侧各土层水平荷载标准值eaik的合力之和；
ha——合力ΣEai作用点至桩、墙底的距离。

图6-66悬臂式支护结构围护墙嵌固深度计算简图
（2）单层支点支护结构围护支点力及墙嵌固深度计算
单层支点支护结构围护墙的支点力（图6-67）及嵌固深度设计值hd（图6-68）宜按下式计算：

图6-67单层支点支护结构支点力计算简图

图6-68单层支点支护结构围护墙嵌固深度计算简图
1）基坑底面以下，支护结构设定弯矩零点位置至基坑底面的距离hcl，按下式确定：
ealk＝eplk（6-38）
2）支点力Tcl按下式计算：
（6-39）
式中ealk——水平荷载标准值；
eplk——水平抗力标准值；
hal——合力ΣEac作用点至设定弯矩零点的距离；
ΣEac——设定弯矩零点位置以上基坑外侧各土层水平荷载标准值的合力；
ΣEpc——设定弯矩零点位置以上基坑内侧各土层水平抗力标准值的合力；
hpl——合力ΣEpc作用点至设定弯矩零点的距离；
hTl——支点至基坑底面的距离；
hcl——基坑底面至设定弯矩零点位置的距离。
3）围护墙嵌固深度设计值hd，按下式计算：
（6-40）
（3）多层支点支护结构围护墙嵌固深度计算
多层支点支护结构围护墙的嵌固深度设计值hd，按整体稳定条件采用圆弧滑动简单条分法计算（图6-69）：

图6-69多层支点支护结构围护墙嵌固深度计算简图
（6-41）
式中cik、φik——最危险滑动面上第i土条滑动面上土的固结不排水（快）剪粘聚力、内摩擦角标准值；
li——第i土条的弧长；
bi——第i土条的宽度；
γk——整体稳定分项系数，应根据经验确定，当无经验时可取1.3；
wi——作用于滑裂面上第i土条的重量，按上覆土层的天然土重计算；
θi——第i土条弧线中点切线与水平线夹角。
当嵌固深度下部存在软弱土层时，应继续验算软下卧层的整体稳定性。
对于均质粘性土及地下水以上的粉土或砂类土，嵌固深度计算值h0，可按下式确定：
h0＝n0h（6-42）
式中n0——嵌固深度系数，当γk取1.3时，根据三轴试验（当有可靠经验时，可采用直接剪切试验）确定