1、常用基坑支護結構的設計、計算方法  13.1  常用基坑支護結構的設計、計算方法13.1.1 排樁和地下連續墻支護結構13.1.1.1 排樁和地下連續墻支護結構的設計計算方法1 嵌固深度計算樁墻支護結構的嵌固深度常用的有多種計算方法，根據結構型式和受力特點的不同，可用不同的方法計算，嵌固深度應滿足結構整體穩定、抗坑底隆起和抗滲透破壞等破壞形式的要求。這里僅介紹建筑基坑支護技術規程(JGJl2099)中主要采用的幾種計算方法：【例題1】在排樁和地下連續墻支護結構的設計時，其嵌固深度應滿足結構(   

2、;     )等破壞形式的要求。A、整體穩定；B、抗坑底隆起；C、抗滲透破壞；D、抗管涌破壞；答案：A、B、C(1)懸臂支護結構的極限平衡法懸臂支護結構的嵌固深度可以采用極限平衡法計算確定，有時樁墻底端作為自由端的單支點結構也可用極限平衡法計算。作用在支護結構上的土壓力在基坑外側一般可采用主動土壓力，基坑內側取被動土壓力。懸臂式支護結構的最小嵌固深度設計值hd通過各水平力對支護結構底端取矩的力矩平衡條件確定，由下式確定(圖13.1.1-1)：【例題2】按照建筑基坑支護技術規程(JGJ12099)的規定，在設計懸臂樁墻結構嵌固深度時，宜用( &#

3、160;      )確定。A、極限平衡法；B、平面滑動法；C、圓弧滑動法；D、瑞典條分法；答案：A【例題3】按照建筑基坑支護技術規程(JGJ12099)的規定，在設計懸臂樁墻結構嵌固深度時，作用于支擋結構上的土壓力，在基坑內側為(        )，基坑外側取(         )。A、靜止土壓力；B、主動土壓力；C、被動土壓力； D、水壓力；答案：C、B(2)等值梁法 等值

4、梁法是極限平衡法中的一種方法，適用于帶有支錨的樁墻支護結構的嵌固深度的計算，一般可分為單支點結構的等值梁法和多支點結構的等值梁法。等值梁法計算嵌固深度時，也同時計算了樁墻結構的支點力。單支點樁墻結構的等值梁法的計算方法和步驟為：1)求基坑底面以下支護結構設定彎矩零點位置至基坑底面的距離hcl；可按下式確定(13.1.1-2)：多支點樁墻結構的等值梁法的基本假定為：  1)逐層計算基坑開挖過程中每層支撐設置后支護結構的支點力，直至達到最終挖土深度。2)基坑每層開挖面以下假定支護結構彎矩為零的反彎點取在土壓力為零的C點，(見圖13.1.1-3)，并視為等值梁的一個鉸支點。計算到

5、最終開挖深度時，一般視樁墻嵌固端為簡支。3)假定每層支錨設置后并下步開挖后，上層支點力保持不變。多支點等值梁法的計算方法和步驟為(如圖13.1.1-3)：1)第一層支點設置后，基坑深度h1取第二層支撐設置時的開挖深度；基坑面以下支護結構的反彎點取在土壓力零點，并視為等值梁的一個鉸支點。按下式計算第一層支撐的支撐力T1；    T1=Eal.a1/aT1式中Eal基坑開挖至h1深度時，主動側土壓力    的合力；    a1Eal對反彎點的力臂；     

6、aTl第一層支撐的支撐力對反彎點的力臂。2)第K層支點設置后，基坑深度hk取第K+1層支點設置時的開挖深度，第一層至第K-1層支點的支點力為上層計算結果Ti，第K層支點的支點力Tk按下式計算：4)支護結構的嵌固深度按13.1.1-9式計算，其中t與分別為對最下一層支點計算所得的支護結構嵌固深度及坑底至反彎點的距離。設計嵌固深度可按公式13.1.1-3計算，經驗嵌固系數K一般取1.20。(3)圓弧滑動簡單條分法樁墻結構嵌固深度按整體穩定條件采用圓弧滑動簡單條分的計算公式為(圖13.1.1-4)：cikli+(qobi+wi)cositanik-k(qobi+wi)sini式中 

7、0; cik、ik最危險滑動面上第i土條滑動面上土的固結不排水(快)剪黏聚力、內摩擦角標準值；         li第i土條的弧長；         bi第i土條的寬度；         k整體穩定分項系數，應根據經驗確定，當無經驗時可取1.3；         wi作用于滑裂面

8、上第i土條的重量，按上覆土層的天然土重計算；         i第i土條弧線中點切線與水平線夾角。當嵌固深度下部存在軟弱土層時，尚應繼續驗算軟下臥層整體穩定性。 建筑基坑支護技術規程(JGJ 12099)規定，懸臂式樁墻結構嵌固深度宜按極限平衡法確定；單支點樁墻支護結構，其嵌固深度宜用等值梁法確定。多支點樁墻結構嵌固深度宜用圓弧滑動簡單條分法確定。當按上述方法確定的懸臂式及單支點支護結構嵌固深度設計值hd<0.3h時，宜取hd=0.3h；多支點支護結構嵌固深度設計值小于0.2h時，宜取hd=0.2h

9、。  同時，當基坑底為碎石土及砂土、基坑內排水且作用有滲透水壓力時，側向截水的排樁、地下連續墻除應滿足本章上述規定外，嵌固深度設計值尚應滿足式13.1.1-12抗滲透穩定條件(13.1.1-5)：hd1.20(h-hwa【例題4】按照建筑基坑支護技術規程(JGJ12099)規定，單支點樁墻支護結構，其嵌固深度宜用(        )確定。A、極限平衡法；B、等值梁法；C、圓弧滑動簡單條分法；D、平面滑動法； 答案：B【例題5】在確定單支點樁墻支護結構的嵌固深度宜用等值梁法，該方法屬于( 

10、0;      )。A、極限平衡法；B、直線滑動法；C、圓弧滑動簡單條分法；D、平面滑動法；答案：A【例題6】按照建筑基坑支護技術規程(JGJ12099)規定，經計算確定的某懸壁式支擋結構的嵌固深度hd=2.5m，已知基坑開挖深度為10m，則宜取hd為(      )m。A、2.0；B、2.5；C、3.0；D、4.0；答案：C【例題7】按照建筑基坑支護技術規程(JGJ12099)規定，確定的某多點式支護結構的嵌固深度hd=1.5m，已知基坑開挖深度為10m，則宜取hd為(  

11、    )m。A、1.5；B、2.0；C、2.5；D、3.0；答案：B2 結構計算(1)排樁、地下連續墻可根據受力條件分段按平面問題計算，排樁水平荷載計算寬度可取排樁的中心距；地下連續墻可取單位寬度或一個墻段。【例題8】按照建筑基坑支護技術規程(JGJ12099)規定，在排樁的結構計算時，其水平荷載的計算寬度為(       )。A、排樁的直徑；B、排樁的半徑；C、排樁的中心距；D、連續墻的單位寬度；答案：C【例題9】按照建筑基坑支護技術規程(JGJ12099)規定，在排樁的結構計算時，可根據受

12、力條件分段按(       )計算。A、受力點問題；B、直線問題； C、平面問題；  D、典面問題；答案：C(2)結構內力與變形計算值、支點力計算值應根據基坑開挖及地下結構施工過程的不同工況按下列規定計算：1)宜按建筑基坑支護技術規程(JGJ12099)附錄B的彈性支點法計算，支點剛度系數KT及地基土水平抗力系數m應按地區經驗取值，當缺乏地區經驗時可按規程附錄C確定；2)懸臂及單層支點結構的支點力計算值Tcl、截面彎矩計算值Mc、剪力計算值VC也可按規程第4.1.1條的靜力平衡條件確定。(3)結構內力及支

13、點力的設計值應按下列規定計算：1)  截面彎矩設計值              M=1.250Mc  式中 Mc截面彎矩計算值，可按規程第4.2.2條規定計算。2)  截面剪力設計值V               V=1.250Vc  式中Vc截面剪力計算值，可按規程第4.2.2條規定計算

14、。3)  支點結構第j層支點力設計值Tdj           Tdj=1.250Tcj   式中Tcj 第j層支點力計算值，可按規程第4.2.2條規定計算。3  截面承載力計算(1)  排樁、地下連續墻及支撐體系混凝土結構的承載力應按下列規定計算：   1)正截面受彎及斜截面受剪承載力計算以及縱向鋼筋、箍筋的構造要求，應符合現行國家標準混凝上結構設計規范(GB500102002)的有關規定；  

15、 2)圓形截面正截面受彎承載力且按規程附錄D的規定計算，正截面彎矩設計值可按規程第4.2.3條規定確定。13.1.1.2 排樁和地下連續墻的施工要求及質量檢驗建筑基坑支護技術規程(JGJ12099)規定，(一)排樁施工應符合下列要求：1 樁位偏差，軸線和垂直軸線方向均不宜超過50mm。垂直度偏差不宜大于0.5；2 鉆孔灌注樁樁底沉渣不宜超過200mm；當用作承重結構時，樁底沉渣按建筑樁基技術規范(JGJ 9494)要求執行；3 排樁宜采取隔樁施工，并應在灌注混凝土24h后進行鄰樁成孔施工；4 非均勻配筋排樁的鋼筋籠在綁扎、吊裝和埋設時，應保證鋼

16、筋籠的安放方向與設計方向一致；5 冠粱施工前，應將支護樁樁頂浮漿鑿除清理干凈，樁頂以上出露的鋼筋長度應達到設計要求。(二)地下連續墻施工應符合下列要求：1  地下連續墻單元槽段長度可根據槽壁穩定性及鋼筋籠起吊能力劃分，宜為48m；2  施工前宜進行墻槽成槽試驗，確定施工工藝流程，選擇操作技術參數；3  槽段的長度、厚度、深度、傾斜度應符合下列要求：(1)槽段長度(沿軸線方向)允許偏差±50mm；(2)槽段厚度允許偏差±l0mm；(3)槽段傾斜度1/150。(三)混凝土灌注樁質量檢測宜按下列規定進行：1 采用低應變動

17、測法檢測樁身完整性，檢測數量不宜少于總樁數的1.0，且不得少于5根；2 當根據低應變動測法判定的樁身缺陷可能影響樁的水平承載力時，應采用鉆芯法補充檢測，檢測數量不宜少于總樁數的2，且不得少于3根。3 地下連續墻宜采用聲波透射法檢測墻身結構質量，檢測槽段數應不少于總槽段數的20，且不應少于3個槽段。4 當對鋼筋混凝土支撐結構或對鋼支撐焊縫施工質量有懷疑時，宜采用超聲探傷等非破損方法檢測，檢測數量根據現場情況確定。【例題10】關于排樁施工的技術要求，下列哪些是不正確的(       )  A、樁位在

18、軸線和垂直軸線方向偏差均不宜超過l00mm；  B、樁位垂直度偏差不宜大于1.0；  C、排樁宜采取隔樁施工，間隔時間不應超過48h；  D、排樁樁頂浮漿鑿除清理干凈后才能施工冠梁。答案：A、B、C【例題11】對地下邊續墻的結構質量檢測，宜采用(         )。A、低應變檢測法；B、高應變檢測法；C、超聲波無損檢測法；D、靜載荷試驗；答案：C13.1.2 土釘墻的設計計算方法土釘墻的研究在我國起步較晚，相應科研工作大大落后于工程實踐。目前，土釘墻的設計在理論上尚無一套完

19、整嚴格的分析計算體系，但在工程實踐上，技術人員根據支護結構的通常受力分析方法給出了一些實用的計算經驗公式并經大部分工程實踐證明是可行的。根據這些經驗公式及進一步分析，土釘墻的計算主要包括局部穩定性及整體穩定性驗算，這兩種驗算是目前在土釘墻設計中的主要計算內容。【例題12】土釘墻的設計計算內容主要包括(       )。A、 抗滲穩定性驗算； B、局部穩定性驗算； C、整體穩定性驗算； D、抗滑移穩定性驗算；答案：B、C 1 局部穩定性驗算  如圖13.1.2-1的土釘墻在保證整體穩定性條件下，土釘墻面層與土釘的連系作用防止了沿朗肯主動土壓力破裂面所產生的破壞，土釘墻面層與土釘共同承擔由主動土壓力所產生的荷載，由于土釘墻面層剛度較小，整個面層無法形成一個相互協同作用的剛體。為保證沿主動土壓力破裂面不破壞發生，需要依靠單根土釘的抗拉能力以平衡作用于面層上的主動土壓力。當土釘的水平間距為sx，垂直