基坑支护结构类型


    1 前 言
    20世纪90年代国改革开放国民济持续高速增长形势国城市高层建筑量兴建深基坑工程越越基坑修筑建筑物基础室埋设市政工程道开发空间等开挖面坑基坑支护工程指基坑开挖时保证坑壁坍塌保护题结构安全周围环境受损害采取工程措施总称基坑施工时支护措施称支护基坑工程没支护措施称支护基坑工程支护基坑工程般场空旷基坑开挖深度较浅环境求高情况采例放坡开挖应考虑边坡稳定排水问题着城市发展建筑物基础深度加建筑物线等越越密集施工空间越越周围环境求提高相应基坑支护工程提出越越高求搅拌桩搅拌机械水泥石灰类固化剂基土相拌 达加固基目种方法般水泥搅拌桩挡土结构具良抗渗特性 基坑开挖时井点降水 避免周围设施造成危害种施工方法排污 基振动噪声 造价低 年逐步发展成基坑围护形式





















    2 基坑支护结构类型
    21排桩连续墙式结构
    排桩连续墙式结构材料般型钢钢筋混凝土承受较力根支护设置位置分成三种类型:
    第 悬臂桩墙式挡土结构设置支护土层锚杆等基坑施工方便墙身刚度力变形均较环境求较高时宜开挖较深基坑
    第二 单层层支护桩墙式结构设置支护效减少支护墙体力变形通设置道支护开挖深基坑设置支护土方开挖结构施工带较便支护水倾斜
    第三 单层层土层锚杆桩式挡土结构通固定稳定土层锚杆减少支护墙体力变形设置层锚杆开挖深度较基坑
    连续墙:基坑工程中连续墙壁厚通常60cm80cm100cm深度达数十米连续墙点施工噪音低振动整体刚度动防渗占少强度缺点施工工艺复杂造价高需处理泥浆适软弱层建筑密集市区施工常开挖10m深度基坑时作体结构组成部分
    22 逆作拱墙挡土结构
    逆作拱墙种支护结构截面构造拱墙截面宜Z字形拱墙端加肋梁基坑较深道Z形拱墙高度够时数道拱墙叠合成拱墙高度应设置数道肋梁基坑边施工场狭窄时加肋应加厚拱璧拱墙壁厚般50cm厚壁拱壁厚般70cm拱墙材料强度等级低C25钢筋混凝土结构
    逆作拱墙全封闭拱墙局部拱墙支护结构组合开挖深度10m基坑
    23 土钉支护结构
    土钉支护土钉作结构边坡支护技术密集土钉群加固原位土体喷射混凝土面层必防水系统组成
    土钉加固时锚固现场原位土体细长杆件通常采土中钻孔放入变形钢筋孔全长注浆方法做成土钉土体间界面粘结力摩擦力土体发生变形条件动受力承受拉力作土钉采钢角钢等作钉体采直接入击方法置入土中
    24 重力式挡土墙
    重力式档土墙种常挡土结构挡土墙身重 坑外土压力差墙身材料通常采水泥土搅拌桩旋喷桩等墙体抗拉抗剪强度较墙身需做成厚重刚性墙确保强度稳定深层搅拌水泥土围护墙采深层搅拌机土输入水泥浆强行搅拌形成连续搭接水泥土柱状加固体挡墙水泥土围护墙优点般坑支撑便机械化快速挖土具挡土止水双重功般情况较济施工中振动噪音污染少挤土轻微 闹市区施工更显出优越性水泥土围护墙缺点首先位移相较尤基坑长度时采取中间加墩 起拱等等措施限制位移次厚度较红线位置周围环境允许时采水泥土搅拌桩施工时注意防止影响周围环境水泥土墙适应软土区环境求高开挖深度等7m情况面水泥土墙支护结构进行设计




















    3 设计容
    31 墙体宽度深度
    墙体宽度深度确定基坑开挖深度范围质条件周围环境面荷载基坑等级关初步设计时验确定般墙宽取开挖深度0608倍坑底插入深度取开挖深度0812倍
    初步确定墙体宽度深度进行整体圆弧滑动抗滑坑倾覆墙体结构强度抗渗验算验算否满足求
    第 宽度方布桩形式简单布置形式留空档成实体阿诺样做较浪费节约工程量常做成格栅式
    第二 墙体宽度般采425MPA普通硅酸盐水泥水泥土支护体强度求龄期月侧限抗压强度08MPA渗入外掺剂具改善土性提高强度节约水泥促进早强缓凝减水作外掺剂水泥品种水灰气候条件等关选时应定验事先进行室石块试验混煤灰具较高活性明显水硬性工业废料明显提高水泥土强度早期增长速度
    32 加固措施
    第 坑底加固
    场坑边建筑红线间距离限满足正常搅拌桩宽度求时考虑减坑底搅拌桩宽度加宽坑底搅拌桩宽度部分搅拌桩设置底板增强稳定性时提高动区抗力
    第二 强身插毛竹钢筋
    插毛竹时毛竹头直径5CM长度开挖深度插毛竹减少墙体位移增强墙体整体性插钢筋时钢筋长度般12M钢筋水泥土接触面积提供握果力限方便施工
    第三 墙顶现浇混凝土路面
    厚度50MM配双钢筋网片便施工现场运输利加强墙体整体性防止雨水强顶渗入挡墙格栅损坏墙体
    33 土压力计算
    作重力式水泥土墙侧压力郎肯土压力理计算假设墙面竖直光滑墙土面水土体处极限衡状态水位土体侧压力两计算原水土合算水土分散
    331 水土分散原
    水土分散原分计算土压力水压力两者总侧压力原适土渗透性较土层砂土粉土粉质粘土水分算原计算土压力时采效重度计算水压力时应支护墙体隔水条件土层渗透条件先水渗透条件作出判断区分水处静止渗流状态水发生绕防渗帏幕底稳定渗流状态状态采水压力模式
    332 水土合算原
    水土合算原适透水黏土层采天然重度水土分算墙作力水土合算设计墙体结构费高土层时难确定透水性时需安全适投资费两方面作出判断
    34 基验算
    初步确定墙体宽度深度面布置材料应进行列计算验算设计挡土墙墙否满足变形强度稳定性等求
    重力式水泥土墙验算容
    第 抗倾覆验算
    第二 抗滑验算
    第三 抗渗验算
    第四 整体圆弧滑动稳定验算
    第五 墙体结构强度验算
    面实例水泥土墙支护结构进行设计














    4 计算书
    41 工程概况
    某商住楼工程12层框架结构基坑开挖深度h6m面荷载qo20kN/m2 土均质粘性土坡12摩擦角12.8聚力c123kN/m2 土重度rl87kN/m3 基底摩擦系数属二级基坑拟采水泥土墙作基坑支护结构进行垂直开挖
    42 水泥土墙支护结构计算

    图1 水泥土墙计算见图
    水泥土墙验算包括抗倾覆抗滑移整体稳定抗隆起验算墙身正截面承载力验算设计中.水泥土墙嵌固深度整体稳定性条件确定理分析表明满足整体稳定性条件时抗隆起条件满足水泥土墙整体稳定性抗隆起验算通计算嵌固深度满足求:外水泥土墙厚度根抗倾覆条件确定通计算水泥土墙厚度满足抗倾覆求方法确定水泥土墙嵌固深度墙厚时理已证明抗滑移已满足求必进行抗滑移验算
    421 嵌固深度计算
    基坑场均质粘性土水建筑基坑支护技术规程附录A0_2条嵌固深度h式确定:
    (41)
    式中n嵌固深度系数聚力系数Ck/rh值查规程表A.0.2
    —— 土聚力标准值
    —— 土重度
    —— 基坑开挖深度
    根 12.8 0.11查规程表A.0.2no0.74公式(41)计算h:例中
    0.74 6444(m)
    规程A.0.4条嵌固深度设计值hd :
    hd11 ho11 444488m>04h 04624(m)
    (规程规定嵌固深度应0.4h例符合求)确定取嵌固深度hd5(m)
    422 墙体厚度计算
    规程5.2.1条规定水泥土墙底部位粘性土粉土中时墙体厚度设计值b宜列验公式确定:
    (42)
    式中r0筑基坑侧壁重性系数
    ha合力作点水泥墙底距离
    水泥土墙底基坑外侧水荷载标准值合力
    hp合力作点水泥墙底距离
    水泥墙底基坑侧水抗力标准值合力
    水泥土墙体均重度
    面分计算公式(42)中项参数:
    423水荷载计算
    第 动土压力系数

    第二 土压力面附加荷载产生水荷载粉土粘土土压力面附加荷载产生水土压力强度标准值 式计算:

    式中 —— 基坑外侧作深度z 处竖应力标准值值式计算:

    式中 —— 计算点深度zi处重竖应力计算点位基坑开挖面时深度zj处土加权均天然重度)计算点位基坑开挖面时 (开挖面土加权均天然重度h基坑深度)
    ——支护结构外侧面作均布荷载qo时基坑外侧意深度处竖应力标准值 q0
    ——距离支护结构外侧b1处表作宽度b条形附加荷载q1时基坑外侧深度CD范围附加竖应力标准值



    图2 局部荷载作时基坑外侧附加竖应力计算简图

    例中O’O 截面处:


    AA’ 截面处:



    Zo似取Zo0
    水荷载
    三角形面积动土压力

    作位置(离墙底)

    矩形面积动土压力


    作位置




    土压力合力:

    合力作点:

    424 水抗力计算
    第 动土压力系数

    第二 水抗力强度
    粉土粘土基坑侧水抗力强度标准值式计算:

    式中 作基坑底面深度Zi处竖应力标准值
    (深度Zj土加权均天然重度)
    例中AA’ 截面处:
    0

    矩形面积动土压力:

    作位置:

    BB’ 截面处:


    三角形面积动土压力:

    Ep2 作位置

    动土压力合力:

    作位置:

    425 墙体厚度计算
    述计关数代入公式(2):

    取搅拌桩直径do700mm搭接长度ld 取200mm桩排数n7排时水泥土墙厚度bdo+(n1)(dold)700+6×(700—200)3700mm确定取墙体厚度b3.7m
    5 基验算
    51 抗倾覆验算
    抗倾覆验算常绕墙趾B点转动分析计算公式

    式中:Kq抗倾覆安全系数般求12
    b支护墙宽度m
    G支护墙重kN
    动土压力合力kPa
    hahp动土压力合力作线距离墙底距离 m
    支护墙重G125+08514+08512
    1876125+2208514+2208512
    62645()
    代入式

    52 抗滑移验算
    抗滑移验算指墙体支护墙底面抗滑移验算验算公式:


    式中:墙底抗滑安全系数般求12
    C墙底土层粘聚力摩擦角
    (满足)
    1378>12(满足)
    53 墙体结构强度验算
    根室资料分析米水泥喷量50kg 30 d抗压强度1 MPa抗剪强度100 kPa抗拉强度 200 kPa
    531法压力验算(取底断面处)
    水泥土挡墙重:
    G11251876+172263646()
    压应力:
    <1000 (满足)
    532 剪应力验算(取坑底断面处)
    动土压力
    Ep 05(6018) (20606305212306305)
    8744
    剪应力
    (满足)
    54 整体圆弧滑动稳定验算
    实例均质黏性土坡高6m坡12黏聚力c123kPa摩擦角128重度rl87kN/m面采瑞典条分法计算土坡稳定安全系数
    第 选择滑弧圆心作出相应滑动圆弧定例画出土坡剖面图见图


    图51 土坡剖面示意图

    均质土坡表11查2535图量半径R10m

    表51边坡数表

    坡角


    1058
    60
    29
    40
    11
    45
    28
    37
    115
    3379
    26
    35
    12
    2657
    25
    35
    13
    1843
    25
    35
    14
    1404
    25
    37
    15
    1132
    25
    37

    第二 滑动土体分成干土条编号计算方便土条宽度b取等宽02R2m土条编号滑弧圆心垂线开始0逆滑动方土条次0123……等滑动方土条次123……等
    第三 量出土条中心高度hi列表计算等值应注意:取等宽时土体两端土条宽度定恰等b时需土条实际高度折算成相应b时高度实际宽度计算公式表示:

    h土条高度h1图量出i土条实际高度b1实际高度b土条宽度R圆弧半径
    计算表:
    表52瑞典法计算表(圆心编号:H:10m土条宽:2m)
    土条编号
    hi(m)


    hi
    hi
    2
    078
    0196
    0462
    0153
    0360
    1
    213
    01
    049
    0213
    1043
    0
    412
    0
    1
    0
    4120
    1
    479
    01
    0490
    0479
    2347
    2
    493
    02
    0458
    0986
    2258
    3
    482
    03
    0400
    1446
    1928
    4
    209
    04
    0300
    0836
    0627




    3381
    12683

    第四 量出滑动圆弧中心角98计算滑弧弧长

    果考虑裂缝滑弧长度算裂缝止
    第五 计算安全系数计算公式:

    第六 重新选择滑弧圆心O2O3……重复述计算土坡安全系数值












    6 结
    水泥土墙支护结构种新型支护结构支护形式工程监测结果出:
    第 设计理方面:水泥土挡墙支护设计计算模型概念明确简单便设计计算
    第二 施工性方面:水泥土墙构件基坑开挖前施工占开挖施工工期施工质量容易保证减少空间资源范围减少周围环境影响
    第三 结构稳定方面:水泥土墙设计时墙体嵌入深度宽度选择直接影响墙体稳定采圆弧法嵌固深度进行验算
    第四 济效益性方面:水泥土挡墙构件效益发挥较降低工程量达节约工程造价节约工期目



























    参考文献
    [1] 土木工程专业英语段兵廷编武汉:武汉工业学出版社2001
    [2] 结构力学册第四版湖南学结构力学教研室编北京:高等教育出版社1998
    [3] 建筑类专业外语建筑工程第三册王翰邦刘文瑛编北京:中国建筑工业出版社1997
    [4] 建筑基基础设计规范GB 50007—2002
    [5] 建筑基坑支护技术规程(JGJ120—99)
    [6] 建筑结构设计王树理清华学出版社2007
    [7] 土力学第二版东南学浙江学湖南学合编中国建筑工业出版社2009
    [8] 基础工程第二版东南学浙江学湖南学合编中国建筑工业出版社2010






































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    文档贡献者

    平***苏

    贡献于2023-02-05

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