第3章 桩墙式围护结构

1.弹性支点法 目前我国支护结构设计中常用的 方法可分为弹性支点方法与极限 平衡法，工程实践证明，当嵌固 深度合理时，具有试验数据或当 地经验，能够确定弹性支点刚度 时，用弹性支点法确定支护结构 内力及变形较为合理。
2.空间弹性地基板法 空间弹性地基板法是在竖向平面弹性 地基梁法的基础上发展起来的一种空 间分析方法，该方法完全继承了竖向 平面弹性地基梁法的计算原理，建立 围护结构、水平支撑与竖向支承系统 共同作用的三维计算模型并采用有限 元方法求解这一问题，其计算原理简 单明确，同时又克服了传统竖向平面 弹性地基梁法模型过于简化的缺点。
3）锚杆注浆宜采用二次压力注浆工艺。 4）锚杆锚固段不宜设臵在淤泥、淤泥质土、泥 炭、泥炭质土及松散填土层内。 5）在复杂地质条件下，应通过现场试验确定锚 杆的适用性。 （2）锚杆的极限抗拔承载力应符合下式要求：
Rk ≥K t Nk （3）锚杆的轴向拉力标准值应按下式计算：
Fh s Nk ba cos
（4）锚杆极限抗拔承载力的确定应符合下列规定： 1）锚杆极限抗拔承载力应通过抗拔试验确定。 2）锚杆极限抗拔承载力标准值也可按下式估算， 但应按抗拔试验进行验证：
Rk d qsik li
3）当锚杆锚固段主要位于黏土层、淤泥质土层、 填土层时，应考虑土的蠕变对锚杆预应力损失 的影响，并应根据蠕变试验确定锚杆的极限抗 拔承载力。
（3）悬臂式支挡结构、双排桩支挡结构，宜采用 平面杆系结构弹性支点法进行结构分析。 （4）当有可靠经验时，可采用空间结构分析方法 对支挡式结构进行整体分析或采用数值分析方法 对支挡式结构与土进行整体分析。
2.锚拉式和支撑式支挡结构的设计工况应 包括基坑开挖至坑底的状态和锚杆或支撑 设臵后的开挖状态。
（6）地下连续墙的纵向受力钢筋应沿墙身 每侧均匀配臵，可按内力大小沿墙体纵向 分段配臵，且通长配臵的纵向钢筋不应小 于50%；纵向受力钢筋宜采用HRB335级或 HRB400级钢筋，直径不宜小于16mm，净 间距不宜小于75mm。水平钢筋及构造钢筋 宜选用HRB300、HRB335或HRB400级钢 筋，直径不宜小于12mm，水平钢筋间距宜 取200～400mm。冠梁按构造设臵时，纵 向钢筋锚入冠梁的长度宜取冠梁厚度。冠 梁按结构受力构件设臵时，桩身纵向受力 钢筋伸入冠梁的锚固长度应符合现行国家 标准《混凝土结构设计规范》 （GB50010—2010）对钢筋锚固的有关规 定。当不能满足锚固长度要求时，其钢筋 末端可采取机械锚固措施。
（5）锚杆的自由段长度应按下式确定：
lf ≥ (a1 a2 d tan )sin(45 sin(45
m
m
2
)
2
)
d 1.5 cos
锚杆自由段长度除应符合上式的规定外，尚不 应小于5.0m。 （6）锚杆杆体的受拉承载力应符合下式规定：
N≤f py Ap
（7）锚杆锁定值宜取锚杆轴向拉力标准值的0.75～0.9倍。
桩墙式围护结构的围护墙有多种形式：
钢板桩根据其加工制作工艺的不同可以分为： 槽钢钢板桩、锁口钢板桩，由钢板正反扣搭 接或并排组成。其具有良好的耐久性，基坑 施工完毕回填土后可将钢板桩拔出回收再次 使用，施工方便，工期短。
板桩是一种防护桩，其形状长而扁，可用于 低边坡、基坑等的防护，一般采用强夯的办 法打入。钢筋混凝土板桩具有施工简单、现 场作业周期短等特点，曾在基坑中广泛应用， 但由于钢筋混凝土板桩的施打一般采用锤击 方法，振动与噪声大，同时沉桩过程中挤土 也较为严重，在城市工程中的应用受到一定 限制。
SMW工法亦称劲性水泥土搅拌桩法，即在水 泥土桩内插入Ｈ型钢等（多数为Ｈ型钢，亦 有插入拉森式钢板桩、钢管等），将承受荷 载与防渗挡水结合起来，使之成为同时具有 受力与抗渗两种功能的支护结构的围护墙。 ＳＭＷ支护结构的支护特点主要为：施工时 基本无噪声，对周围环境影响小，结构强度 可靠，凡是适合应用水泥土搅拌桩的场合都 可使用，特别适合于以黏土和粉细砂为主的 松软地层；挡水防渗性能好，不必另设挡水 帷幕，可以配合多道支撑应用于较深的基坑； 此工法在一定条件下可代替作为地下围护 地下连续墙，在费用上如果能够采取一定施 工措施成功回收Ｈ 型钢等受拉材料，则大大 低于地下连续墙，因而具有较大发展前景。
古典方法有如下几个特点： 荷载—结构法在计算时对实际结 构的受力做了较多的简化，较适 （5） 用于形式简单的支护结构。 无法得到支护结构的变形及基坑 （4）外土体的变形。 为使问题可以求解所引入的一些简化并无 （3）理论依据（如等值梁法中的假设，多撑计 算中水平支撑力不随开挖变化等）。
所采用的土压力实际是土体处于极限状态时的 土压力。但实际上，在目前结构设计由强度控 （2） 制转向变形控制的情况下，土压力极限状态很 难达到。此外，也无法考虑结构形式及刚度对 土压力的影响。
土对结构的作用简化为已知的荷载，故 （1） 计算过程比较简单。
挡土结构的解析法主要有三种方法：山肩邦 男法、弹性法和弹塑性法。 平面弹性地基梁法和平面连续介质有限元方 法适合于分析诸如地铁车站等狭长形基坑。 对于有明显空间效应的基坑，采用平面分析 方法不能反映基坑的三维变形规律，可能会 得到保守的结果。当基坑形状不规则时，采 用平面分析方法则无法反映所有支撑结构的 受力和变形状况。因而，对有明显空间效应 的基坑和不规则形状的基坑有必要利用三维 分析方法进行分析。目前空间弹性地基板法 和三维连续介质有限元方法在一些基坑工程 中也得到了实际运用，并成功地指导了基坑 工程的设计。
1.锚拉式支挡结构的整体稳定性可 采用圆弧滑动条分法进行验算。 2.采用圆弧滑动条分法时，其整体 稳定性应符合文中规定。
1.地基承载力模式的抗隆起稳定性分析 2.圆弧滑动的抗隆起分析模式
1.流土稳定性
2.突涌稳定性
3.管涌稳定性
悬臂式支挡结构的嵌固深度应符合下列嵌固 稳定性要求：
Epk Z p1 Eak Z a1 ≥K em
（7）地下连续墙纵向受力钢筋的保护层厚 度，在基坑内侧不宜小于５０ｍｍ，在基坑 外侧不宜小于70mm。 （8）钢筋笼两侧的端部与槽段接头之间、 钢筋笼两侧的端部与相邻墙段混凝土接头面 之间的间隙应不大于150mm，纵筋下端 500mm长度范围内宜按1:10的斜度向内收口。
（9）地下连续墙的槽段接头应按下列原 则选用： 1）地下连续墙宜采用圆形锁口管接头、波 纹管接头、楔形接头、工字钢接头或混凝 土预制接头等柔性接头。 2）当地下连续墙作为主体地下结构外墙， 且需要形成整体墙体时，宜采用刚性接头； 刚性接头可采用一字形或十字形穿孔钢板 接头、钢筋承插式接头等；在采取地下连 续墙顶设臵通长的冠梁、墙壁内侧槽段接 缝位臵设臵结构壁柱、基础底板与地下连 续墙刚性连接等措施时，也可采用柔性接 头。
（4）地下连续墙的转角处或有特殊要求 时，单元槽段的平面形状可采用Ｌ形、Ｔ 形等。 （5）地下连续墙的混凝土设计强度等级 宜取C30～C40。地下连续墙用于截水时， 墙体混凝土抗渗等级不宜小于Ｐ６，槽段 接头应满足截水要求。当地下连续墙同时 作为主体地下结构构件时，墙体混凝土抗 渗等级应满足现行国家标准《地下工程防 水技术规范》（GB50108—2008）及其 他相关规范的要求。
（10）地下连续墙墙顶应设臵混 凝土冠梁。冠梁宽度不宜小于墙 厚，高度不宜小于墙厚的0.6倍。 冠梁钢筋应符合现行国家标准 《混凝土结构设计规范》 （GB50010—2010）对梁的构造 配筋要求。冠梁用作支撑或锚杆 的传力构件或按空间结构设计时， 尚应按受力构件进行截面设计。
（1）锚杆的应用应符合下列规定： 1）锚拉结构宜采用钢绞线锚杆；当设计的 锚杆抗拔承载力较低时，也可采用普通钢 筋锚杆；当环境保护不允许在支护结构使 用功能完成后锚杆杆体滞留于基坑周边地 层内时，应采用可拆芯钢绞线锚杆。 2）在易塌孔的松散或稍密的砂土、碎石 土、粉土层，高液性指数的饱和黏性土层， 高水压力的各类土层中，钢绞线锚杆、普 通钢筋锚杆宜采用套管护壁成孔工艺。
围护墙结构的内力及变形计算的古典 方法计算思路为：通过引入假设，将原本 较为复杂的问题简化为静定问题进行计算。
其中悬臂式挡土结构的计算方法较为 简单，可直接按静力平衡条件确定；自撑 式挡土结构内力有很多种计算方法，如： 适用于底端自由支承的单锚式挡土结构和 悬臂式挡土结构的平衡法（亦称自由端 法）、一般适用于底部嵌固的单锚式挡土 结构的弹性曲线法（对底端自由支承的单 锚和无锚挡土结构，其图解法的原则同样 适用）及假想铰法（亦称等值梁法）。
1.支挡式结构根据具体形式与受力、 变形特性等采用下列分析方法。 （1）锚拉式支挡结构，可将整个结 构分解为挡土结构、锚拉结构（锚杆 及腰梁、冠梁）分别进行分析；挡土 结构宜采用平面杆系结构弹性支点法 进行分析；作用在锚拉结构上的荷载 应取挡土结构分析时得出的支点力。
（2）支撑式支挡结构，可将整个结构分解为 挡土结构、内支撑结构分别进行分析；挡土结 构宜采用平面杆系结构弹性支点法进行分析； 内支撑结构可按平面结构进行分析，挡土结构 传至内支撑的荷载应取挡土结构分析时得出的 支点力；对挡土结构和内支撑结构分别进行分 析时，应考虑其相互之间的变形协调。
（2）能建造比预制桩的直径大得多的桩。 （3）在各种地基上均可使用。 （4）施工质量的好坏对桩的承载力影响很大。 （5）因混凝土是在泥水中灌注的， 因此混凝土质量较难控制。
（6）费工费时，成孔速度慢，泥渣污染环境。
同时，钻孔灌注桩也可结合内支撑或锚杆进行基坑支护。
地下连续墙是在地面以下用于支承建筑物荷 载、截水防渗或挡土支护而构筑的连续墙体。 本法特点是：施工振动小，墙体刚度大，整 体性好，施工速度快，可省土石方，可用于 密集建筑群中建造深基坑支护及进行逆作法 施工，可用于各种地质条件下，包括砂性土 层、粒径50mm以下的砂砾层中施工等。其 适用于建造建筑物的地下室、地下商场、停 车场、地下油库、挡土墙、高层建筑的深基 础、逆作法施工围护结构，工业建筑的深池、 坑，竖井等。