建筑工程支护结构计算

建筑工程支护结构计算

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1-65）。其强度破坏或变形过大包括：

图1-65 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h d（图1-66），宜按下式确定：

h pΣE pj－1.2γ0h aΣE ai≥0 （1-37）

式中ΣE pj——桩、墙底以上基坑内侧各土层水平抗力标准值e pjk〔按式（1-32）、式（1-36）计算〕的合力之和；

h p——合力ΣE pj作用点至桩、墙底的距离；

ΣE ai——桩、墙底以上基坑外侧各土层水平荷载标准值e aik的合力之和；

h a——合力ΣE ai作用点至桩、墙底的距离。

图1-66 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1-67）及嵌固深度设计值h d（图1-68）宜按下式计算：

图1-67 单层支点支护结构支点力计算简图

图1-68 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h cl，按下式确定：

e alk＝e plk（1-38）

2）支点力T cl按下式计算：

（1-39）

式中e alk——水平荷载标准值；

e plk——水平抗力标准值；

h al——合力ΣE ac作用点至设定弯矩零点的距离；

ΣE ac——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；

ΣE pc——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；

h pl——合力ΣE pc作用点至设定弯矩零点的距离；

h Tl——支点至基坑底面的距离；

h cl——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h d，按下式计算：

（1-40）（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h d，按整体稳定条件采用圆弧滑动简单条分法计算（图1-69）：

图1-69 多层支点支护结构围护墙嵌固深度计算简图

（1-41）

式中c ik、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；

l i——第i土条的弧长；

b i——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；

w i——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（1-42）

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）确定土层固结（不排水）快剪内摩擦角φk

及粘聚力系数δ＝c k/rh，查表1-68取值。

围护墙的嵌固深度设计值，则为

h d＝1.1h0（1-43）

嵌固深度系数n0值（地面超载q0＝0）表1-68

当嵌固深度下部存在软弱土层时，尚应继续验算下卧层的整体稳定性。

当按上述方法计算确定的悬臂式及单层支点支护结构围护墙的嵌固深度设计值h d＜0.3h时，宜取h d＝0.3h；多层支点支护结构围护墙的嵌固深度设计值