基础工程学基础工程学 (35).pdf
基础工程学5 基坑工程5.3 支护结构设计本节脉络板桩墙围护设计基坑止水、降水土钉支护设计板桩围护的计算内容1.围护侧向压力计算2.板桩插入深度（稳定性）3.板桩截面内力（强度）4.板桩截面尺寸5.桩身支撑内力6.基坑整体稳定性7.水下混凝土封底计算埋深t封底混凝土板桩侧向压力土压力计算主动土压力=被动土压力=+饱和度Sr土的类别00.50.50.80.81.0黏性土摩擦角404530352025 计算规则（考虑地下水）透水性土 有效容重计算土压力 叠加静水压力不透水土 饱和容重计算土压力 叠加上部水压力例题一地基由多层土组成，地质剖面如下图所示，试计算并绘制自重应力cz沿深度的分布图。57.0kPa80.1kPa103.1kPa150.1kPa194.1kPa悬臂式板桩的计算 受力分析 计算简化荷载放大抗力持平0.10.2计算可行性分析待求变量插入深度t求解方程桩底弯矩平衡桩长、桩厚设计0.10.2倍的插入深度增加最大弯矩处剪力为零（材料力学知识点。）弯矩对x的一阶导数等于剪力,剪力对x的一阶导数等于梁上分布荷载的集度.例题1条件：如图所示要求：计算图中所示悬臂式板桩墙需要入土深度t及桩身最大弯矩值。受力分析(h+t)/3t/3解：当=30时，朗肯主动土压力系数朗肯被动土压力系数设入土tm深，取1延米，根据对b点力矩平衡得：解得：t=2.76m板桩实际入土深度较计算值增加20%，则可求得板桩总长度L：若板桩的最大弯矩截面在基坑底深度t0处，该截面的剪力应等于零，即解得：t0=1.6m每延米板桩墙最大弯矩：mkNM62.216.12131961)6.18.1(333.0196133max单支撑板桩的计算板桩变形分析埋入较浅埋入较深反弯点C 查表2-3单支撑板桩的计算计算简化埋入较浅 力矩平衡 受力平衡O例题2条件：如图所示。要求：计算图中所示板桩墙需要入土深度t及桩身最大弯矩值。解：当=30o时，朗肯主动土压力系数朗肯被动土压力系数则：锚碇点O的力矩分析h-d2(h+t)/32t/3O根据锚碇点O的力矩平衡条件得代入Ep和EA得：解得：t=5.5m根据力的平衡条件得：最大弯矩计算方法与例2-1同。多支撑板桩计算概要受力状态分析主动土压力曲线静止土压力曲线实际土压力曲线例题地基土为松砂，=18 3，=，=，基坑开挖5m，支撑间距a=2m。计算两排支撑上的荷载。计算板桩上最大弯矩。mmm解答一轴力分析 松砂土压力分布如右图=.=上半部分力矩平衡 1 2=12 21 2+13+21 2=.kN 底板力矩平衡 2 2=21 2 =kN 2=+=40.25kNmmmAT2T1解答二弯矩分析0=12 21 13=.两层支撑间最大弯矩12 21+x 21 33.25=0 =1.081=33.25 1.08 12 21 1.08+1312 21 1.082=.底层最大弯矩73.5=12 21+2+x 21 =12=33.25 3+40.25 1 12 21 3+1312 21 32=.mmmA=.T2=40.25kN排桩围护止水止水帷幕的施工改进CSM(Cutter Soil Mixing)工法施工连续帷幕基坑降水基坑降水是指在开挖基坑时,地下水位高于开挖底面,地下水会不断渗入坑内，为保证基坑能在干燥条件下施工,防止边坡失稳、基础流砂、坑底隆起、坑底管涌和地基承载力下降而做的降水工作。常用基坑降水方法 明沟加集水井降水是一种人工排降法。它主要排除地下潜水、施工用水和天降雨水。明沟加集水井降水轻型井点降水 轻型井点降水适用于基坑面积不大，降低水位不深的场合。常用基坑降水方法 喷射井点系统降低水位深度大，一般在820米范围。它适用的土层渗透系数与轻型井点一样，一般为每日0.150米。电渗井点适用于渗透系数很小的细颗粒土，如粘土、亚粘土、淤泥和淤泥质粘土等。喷射井点降水电渗井点降水常用基坑降水方法 管井井点适用于渗透系数大的地层，地下水丰富的地层，以及轻型井点不易解决的场合，一般用于潜水层降水。深井井点降水是基坑支护中应用较多的降水方法，它的优点是排水量大、降水深度大、降水范围大等。一般用于砂砾层等渗透系数很大且透水层厚度大的场合。管井井点降水深井井点降水土钉支护结构设计 土钉支护结构组成包括土钉的长度、直径、间距、倾角及支护面层的厚度关于土钉长度考虑因素沿支护高度不同的土钉内力相差较大，一般为中部大、上部和下部小。顶部土钉对限制支护结构水平位移非常重要。而底部土钉对抵抗基础滑动、倾斜或失稳有重要作用。支护结构临近极限状态时，底部土钉的作用会明显加强。设计方案 顶部土钉取的稍长，底部土钉取的稍短。非饱和土：L=0.61.2H；饱和土：L1.0H。关于间距与倾角 间距设计方案 土钉的水平间距和垂直间距一般宜为 1.22.0m。垂直间距依土层及计算确定，且与开挖深度相对应。上下插筋交错排列，遇局部软弱土层间距可小于1.0m。倾角方案020之间。辩证关系：倾角越小，支护的变形越小，但注浆质量较难控制；倾角越大，支护的变形越大，但有利于土钉插入下层较好的土层，注浆质量也易于保证。土钉抗力分析公式,式中,=cos,=土钉抗力分析按土钉筋材料的强度按破坏面外土钉体抗拔出能力按破坏面内土钉体抗拔出能力21.14/kykRd f0kasikRd l q01=()kasikRd ll qR土钉外部稳定性抗滑动稳定性抗倾覆稳定性0haxq B tancB1.2KWE01()21.3RqSaxEaayB WqEBMKME Z坑底抗隆起稳定性验算稳定性公式Nq、Nc地基承载力系数21()SqcdNCNKhdq坑底抗渗流稳定性流土（或流沙）稳定性定义 在向上的渗流力作用下，粒间有效应力为零，土颗粒群发生悬浮、移动的现象称为流沙现象或流土现象。验算公式=1.6/1.5/1.4其中 =+坑底抗渗流稳定性突涌稳定性适用条件当坑底上部为不透水层，坑底下部某深度处有承压水层验算公式 +.本节小结重点介绍了考虑内支撑作用下的围护结构设计重点介绍了基坑降水的方法介绍了土钉支护结构设计
