施工手册(第四版)第六章土方与基坑工程支护结构计算.docVIP

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γ