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文檔簡介
建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程第1頁/共420頁
本次修訂的主要技術(shù)內(nèi)容是:1.調(diào)整和補充了支護結(jié)構(gòu)的幾種穩(wěn)定性驗算;2.調(diào)整了穩(wěn)定性驗算的表達式;3.強調(diào)了變形控制設(shè)計原則;4.調(diào)整了選用土的抗剪強度指標的規(guī)定;5.新增了雙排樁結(jié)構(gòu);6.改進了不同施工工藝下錨桿粘結(jié)強度取值的有關(guān)規(guī)定;7.充實了內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計;8.新增了支護與主體結(jié)構(gòu)結(jié)合及逆作法;
9.新增了復(fù)合土釘墻;10.引入了土釘墻土壓力調(diào)整系數(shù);11.充實了各種類型支護結(jié)構(gòu)的構(gòu)造與施工;12.強調(diào)了地下水資源的保護;13.改進了降水設(shè)計方法;14.充實了截水設(shè)計與施工;15.充實了地下水滲透穩(wěn)定性驗算;16.充實了基坑開挖;17.新增了應(yīng)急措施;18.取消了逆作拱墻。2023/4/42第2頁/共420頁
本規(guī)程中以黑體字標志的條文為強制性條文,必須嚴格執(zhí)行。
本規(guī)程由住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部負責管理和對強制性條文的解釋,由中國建筑科學研究院負責具體技術(shù)內(nèi)容的解釋。執(zhí)行過程中如有意見或建議,請寄送中國建筑科學研究院地基基礎(chǔ)研究所(地址:北京市北三環(huán)東路30號,郵編:100013)
本規(guī)程主編單位:
中國建筑科學研究院
2023/4/43第3頁/共420頁本規(guī)程參編單位:
中冶集團建筑研究總院
現(xiàn)代設(shè)計集團華東建筑設(shè)計研究院有限公司
同濟大學
深圳市勘察研究院
福建省建筑科學研究院
機械工業(yè)勘察設(shè)計研究院
廣東省建筑科學研究院
深圳市建設(shè)局
廣州市建設(shè)委員會
中國巖土工程研究中心2023/4/44第4頁/共420頁
本規(guī)程主要起草人員:楊
斌
黃
強
楊志銀
王衛(wèi)東
楊生貴
楊
敏
左懷西
劉小敏
侯偉生
白生翔
朱玉明
張
煒
馮
祿
徐其功
李榮強
陳如桂
魏章和
本規(guī)程主要審查人員:顧曉魯
顧寶和
張曠成
丁金粟
袁內(nèi)鎮(zhèn)
桂業(yè)琨
錢力航
劉國楠
秦四清2023/4/45第5頁/共420頁1總則 12術(shù)語和符號 23基本規(guī)定 63.1設(shè)計原則 63.2勘察要求與環(huán)境調(diào)查 93.3支護結(jié)構(gòu)選型 93.4水平荷載 104支擋式結(jié)構(gòu) 164.1結(jié)構(gòu)分析 164.2穩(wěn)定性驗算 194.3排樁設(shè)計 242023/4/46第6頁/共420頁4.4排樁施工與檢測 254.5地下連續(xù)墻設(shè)計 264.6地下連續(xù)墻施工與檢測 274.7錨桿設(shè)計 284.8錨桿施工與檢測 324.9內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計 334.10內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)施工與檢測 364.11支護結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)的結(jié)合及逆作法 374.12雙排樁設(shè)計 402023/4/47第7頁/共420頁5土釘墻 435.1穩(wěn)定性驗算 435.2土釘承載力計算 455.3構(gòu)造 475.4施工與檢測 496重力式水泥土墻 516.1穩(wěn)定性與承載力驗算 516.2構(gòu)造 516.3施工與檢測 512023/4/48第8頁/共420頁7地下水控制 517.1一般規(guī)定 517.2截水 517.3降水 517.4集水明排 517.5降水引起的地層變形計算 518基坑開挖與監(jiān)測 518.1基坑開挖 518.2基坑監(jiān)測 512023/4/49第9頁/共420頁附錄A錨桿抗拔試驗要點 51附錄B圓形截面混凝土支護樁的正截面受彎承載力計算 51附錄C滲透穩(wěn)定性驗算 51附錄D土釘抗拔試驗要點 51附錄E基坑涌水量計算 51本規(guī)程用詞說明 51引用標準名錄 51附:條文說明 512023/4/410第10頁/共420頁1總則1.0.2本規(guī)程適用于一般地質(zhì)條件下臨時性建筑基坑支護的勘察、設(shè)計、施工、檢測、基坑開挖與監(jiān)測。對濕陷性土、多年凍土、膨脹土、鹽漬土等特殊土或巖石基坑,應(yīng)結(jié)合當?shù)毓こ探?jīng)驗應(yīng)用本規(guī)程。1.0.3基坑支護設(shè)計、施工與基坑開挖,應(yīng)綜合考慮地質(zhì)條件、基坑周邊環(huán)境要求、主體地下結(jié)構(gòu)要求、施工季節(jié)變化及支護結(jié)構(gòu)使用期等因素,因地制宜、合理選型、優(yōu)化設(shè)計、精心施工、嚴格監(jiān)控。2023/4/411第11頁/共420頁3基本規(guī)定
3.1設(shè)計原則
3.1.1
基坑支護設(shè)計應(yīng)規(guī)定其設(shè)計使用期限?;又ёo的設(shè)計使用期限不應(yīng)小于一年。3.1.2基坑支護應(yīng)滿足下列功能要求:
(強條)1保證基坑周邊建(構(gòu))筑物、地下管線、道路的安全和正常使用;2保證主體地下結(jié)構(gòu)的施工空間。3.1.3
基坑支護設(shè)計時,應(yīng)綜合考慮基坑周邊環(huán)境和地質(zhì)條件的復(fù)雜程度、基坑深度等因素,按表3.1.3采用支護結(jié)構(gòu)的安全等級。對同一基坑的不同部位,可采用不同的安全等級。2023/4/412第12頁/共420頁表3.1.3基坑支護的安全等級表
2023/4/413第13頁/共420頁上海市《地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》
12.2.2
根據(jù)基坑的開挖深度等因素,基坑工程安全等級應(yīng)分為以下三級:1基坑開挖深度大于等于12m或基坑支護結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)相結(jié)合時,屬一級安全等級基坑工程;2基坑開挖深度小于7m時,屬三級安全等級基坑工程;3除一級和三級以外的基坑,均屬二級安全等級基坑工程。2023/4/414第14頁/共420頁12.2.3
根據(jù)基坑周圍環(huán)境的重要性及其與基坑的距離,基坑工程環(huán)境保護等級應(yīng)分為以下三級:表12.2.3基坑工程的環(huán)境保護等級2023/4/415環(huán)境保護對象保護對象與基坑距離關(guān)系基坑工程的環(huán)境保護等級優(yōu)秀歷史建筑、有精密儀器與設(shè)備的廠房、其它采用天然地基或短樁基礎(chǔ)的重要建筑物、軌道交通設(shè)施、隧道、防汛墻、原水管、自來水總管、煤氣總管、共同溝等重要建筑物或設(shè)施s≤H一級H<s≤2H二級2H<s≤4H三級較重要的自來水管、煤氣管、污水管等市政管線、采用天然地基或短樁基礎(chǔ)的建筑物等s≤H二級H<s≤2H三級第15頁/共420頁國標《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB50007:9.1.4基坑工程設(shè)計安全等級、結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限、結(jié)構(gòu)重要性系數(shù),應(yīng)根據(jù)基坑工程的設(shè)計、施工及使用條件按有關(guān)規(guī)范的規(guī)定采用。9.1.5基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)符合下列規(guī)定:1、所有支護結(jié)構(gòu)設(shè)計均應(yīng)滿足強度和變形計算以及土體穩(wěn)定性驗算的要求;2、設(shè)計等級為甲級、乙級的基坑工程,應(yīng)進行因土方開挖、降水引起的基坑內(nèi)外土體的變形計算;3、高地下水位地區(qū)設(shè)計等級為甲級的基坑工程,應(yīng)按本規(guī)范第9.9節(jié)的規(guī)定進行地下水控制的專項設(shè)計。2023/4/416第16頁/共420頁3.1.4
支護結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)采用下列極限狀態(tài):1
承載能力極限狀態(tài)1)支護結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因超過材料強度而破壞,或因過度變形而不適于繼續(xù)承受荷載,或出現(xiàn)壓屈、局部失穩(wěn);2)支護結(jié)構(gòu)及土體整體滑動;3)坑底土體隆起而喪失穩(wěn)定;4)對支擋式結(jié)構(gòu),坑底土體喪失嵌固能力而使支護結(jié)構(gòu)推移或傾覆;2023/4/417第17頁/共420頁5)對錨拉式支擋結(jié)構(gòu)或土釘墻,土體喪失對錨桿或土釘?shù)腻^固能力;6)重力式水泥土墻整體傾覆或滑移;7)重力式水泥土墻、支擋式結(jié)構(gòu)因其持力土層喪失承載能力而破壞;8)地下水滲流引起的土體滲透破壞。2023/4/418第18頁/共420頁2
正常使用極限狀態(tài)1)造成基坑周邊建(構(gòu))筑物、地下管線、道路等損壞或影響其正常使用的支護結(jié)構(gòu)位移;2)因地下水位下降、地下水滲流或施工因素而造成基坑周邊建(構(gòu))筑物、地下管線、道路等損壞或影響其正常使用的土體變形;3)影響主體地下結(jié)構(gòu)正常施工的支護結(jié)構(gòu)位移;4)影響主體地下結(jié)構(gòu)正常施工的地下水滲流。2023/4/419第19頁/共420頁3.1.5
支護結(jié)構(gòu)、基坑周邊建筑物和地面沉降、地下水控制的計算和驗算應(yīng)采用下列設(shè)計表達式:1
承載能力極限狀態(tài)1)支護結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因超過材料強度或過度變形的承載能力極限狀態(tài)設(shè)計,應(yīng)符合下式要求:
(3.1.5-1)式中:γ0──支護結(jié)構(gòu)重要性系數(shù),應(yīng)按本規(guī)程第3.1.6條的規(guī)定采用;Sd──作用基本組合的效應(yīng)(軸力、彎矩等)設(shè)計值;Rd──結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗力設(shè)計值。2023/4/420第20頁/共420頁對臨時性支護結(jié)構(gòu),作用基本組合的效應(yīng)設(shè)計值應(yīng)按下式確定:
(3.1.5-2)式中:γF──作用基本組合的綜合分項系數(shù),應(yīng)按本規(guī)程第3.1.6條的規(guī)定采用;Sk──作用標準組合的效應(yīng)。2023/4/421第21頁/共420頁2)坑體滑動、坑底隆起、擋土構(gòu)件嵌固段推移、錨桿與土釘拔動、支護結(jié)構(gòu)傾覆與滑移、土的滲透變形等穩(wěn)定性計算和驗算,均應(yīng)符合下式要求:
(3.1.5-3)式中:
Rk──抗滑力、抗滑力矩、抗傾覆力矩、錨桿和土釘?shù)臉O限抗拔承載力等土的抗力標準值;
Sk──滑動力、滑動力矩、傾覆力矩、錨桿和土釘?shù)睦Φ茸饔脴藴手档男?yīng);K──穩(wěn)定性安全系數(shù)。2023/4/422第22頁/共420頁2
正常使用極限狀態(tài)
由支護結(jié)構(gòu)的位移、基坑周邊建筑物和地面的沉降等控制的正常使用極限狀態(tài)設(shè)計,應(yīng)符合下式要求:
(3.1.5-4)式中Sd──作用標準組合的效應(yīng)(位移、沉降等)
設(shè)計值;C──支護結(jié)構(gòu)的位移、基坑周邊建筑物和地
面的沉降的限值。2023/4/423第23頁/共420頁3.1.6
支護結(jié)構(gòu)構(gòu)件按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時,作用基本組合的綜合分項系數(shù)(γF)不應(yīng)小于1.25。對安全等級為一級、二級、三級的支護結(jié)構(gòu),其結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)分別不應(yīng)小于(γ0)1.1、1.0、0.9。各類穩(wěn)定性安全系數(shù)應(yīng)按本規(guī)程各章的規(guī)定取值。2023/4/424第24頁/共420頁3.1.7
支護結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)與作用基本組合的效應(yīng)設(shè)計值的乘積(γ0Sd)可采用下列內(nèi)力設(shè)計值表示:彎矩設(shè)計值
(3.1.7-1)剪力設(shè)計值
(3.1.7-2)軸向力設(shè)計值
(3.1.7-3)式中:M──彎矩設(shè)計值(kN.m);Mk──按作用標準組合計算的彎矩值(kN.m);
V──剪力設(shè)計值(kN);Vk──按作用標準組合計算的剪力值(kN);
N──軸向拉力設(shè)計值或軸向壓力設(shè)計值(kN);
Nk──按作用標準組合計算的軸向拉力或軸向壓力
值(kN)。
2023/4/425第25頁/共420頁3.1.8基坑支護設(shè)計應(yīng)按下列要求設(shè)定支護結(jié)構(gòu)的水平位移控制值和基坑周邊環(huán)境的沉降控制值:
1
當基坑開挖影響范圍內(nèi)有建筑物時,支護結(jié)構(gòu)水平位移控制值、建筑物的沉降控制值應(yīng)按不影響其正常使用的要求確定,并應(yīng)符合現(xiàn)行國家標準《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB50007中對地基變形允許值的規(guī)定;當基坑開挖影響范圍內(nèi)有地下管線、地下構(gòu)筑物、道路時,支護結(jié)構(gòu)水平位移控制值、地面沉降控制值應(yīng)按不影響其正常使用的要求確定,并應(yīng)符合現(xiàn)行相關(guān)標準對其允許變形的規(guī)定;2023/4/426第26頁/共420頁5.3.4建筑物的地基變形允許值應(yīng)按表5.3.4規(guī)定采用。對表中未包括的建筑物,其地基變形允許值應(yīng)根據(jù)上部結(jié)構(gòu)對地基變形的適應(yīng)能力和使用上的要求確定。(GB50007)
表5.3.4建筑物的地基變形允許值2023/4/427第27頁/共420頁
2
當支護結(jié)構(gòu)構(gòu)件同時用作主體地下結(jié)構(gòu)構(gòu)件時,支護結(jié)構(gòu)水平位移控制值不應(yīng)大于主體結(jié)構(gòu)設(shè)計對其變形的限值;
3
當無本條第1款、第2款情況時,支護結(jié)構(gòu)水平位移控制值應(yīng)根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗按工程的具體條件確定。2023/4/428第28頁/共420頁3.1.9
基坑支護應(yīng)按實際的基坑周邊建筑物、地下管線、道路和施工荷載等條件進行設(shè)計。設(shè)計中應(yīng)提出明確的基坑周邊荷載限值、地下水和地表水控制等基坑使用要求。(錨桿的長度:與周邊建筑物的關(guān)系)3.1.10
基坑支護設(shè)計應(yīng)滿足下列主體地下結(jié)構(gòu)的施工要求:
1
基坑側(cè)壁與主體地下結(jié)構(gòu)的凈空間和地下水控制應(yīng)滿足主體地下結(jié)構(gòu)及防水的施工要求;
2
采用錨桿時,錨桿的錨頭及腰梁不應(yīng)妨礙地下結(jié)構(gòu)外墻的施工;
3
采用內(nèi)支撐時,內(nèi)支撐及腰梁的設(shè)置應(yīng)便于地下結(jié)構(gòu)及防水的施工。2023/4/429第29頁/共420頁3.1.11
支護結(jié)構(gòu)按平面結(jié)構(gòu)分析時,應(yīng)按基坑各部位的開挖深度、周邊環(huán)境條件、地質(zhì)條件等因素劃分設(shè)計計算剖面。對每一計算剖面,應(yīng)按其最不利條件進行計算。對電梯井、集水坑等特殊部位,宜單獨劃分計算剖面。3.1.12
基坑支護設(shè)計應(yīng)規(guī)定支護結(jié)構(gòu)各構(gòu)件施工順序及相應(yīng)的基坑開挖深度?;娱_挖各階段和支護結(jié)構(gòu)使用階段,均應(yīng)符合本規(guī)程第3.1.4、第3.1.5條的規(guī)定。
(3.1.4
支護結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)采用下列極限狀態(tài):…3.1.5
支護結(jié)構(gòu)、基坑周邊建筑物和地面沉降、地下水控制的計算和驗算應(yīng)采用下列設(shè)計表達式:1
承載能力極限狀態(tài)…)3.1.13
在季節(jié)性凍土地區(qū),支護結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)根據(jù)凍脹、凍融對支護結(jié)構(gòu)受力和基坑側(cè)壁的影響采取相應(yīng)的措施。2023/4/430第30頁/共420頁3.1.14
土壓力及水壓力計算、土的各類穩(wěn)定性驗算時,土、水壓力的分、合算方法及相應(yīng)的土的抗剪強度指標類別應(yīng)符合下列規(guī)定:1
對地下水位以上的各類土,土壓力計算、土的滑動穩(wěn)定性驗算時,對粘性土、粘質(zhì)粉土,土的抗剪強度指標應(yīng)采用三軸固結(jié)不排水抗剪強度指標ccu、φcu或直剪固結(jié)快剪強度指標ccq、φcq,對砂質(zhì)粉土、砂土、碎石土,土的抗剪強度指標應(yīng)采用有效應(yīng)力強度指標c′、φ′;2023/4/431第31頁/共420頁2
對地下水位以下的粘性土、粘質(zhì)粉土,可采用土壓力、水壓力合算方法,土壓力計算、土的滑動穩(wěn)定性驗算可采用總應(yīng)力法;此時,對正常固結(jié)和超固結(jié)土,土的抗剪強度指標應(yīng)采用三軸固結(jié)不排水抗剪強度指標ccu、φcu或直剪固結(jié)快剪強度指標ccq、φcq,對欠固結(jié)土,宜采用有效自重壓力下預(yù)固結(jié)的三軸不固結(jié)不排水抗剪強度指標cuu、φuu;2023/4/432第32頁/共420頁
3
對地下水位以下的砂質(zhì)粉土、砂土和碎石土,應(yīng)采用土壓力、水壓力分算方法,土壓力計算、土的滑動穩(wěn)定性驗算應(yīng)采用有效應(yīng)力法;此時,土的抗剪強度指標應(yīng)采用有效應(yīng)力強度指標c′、φ′,對砂質(zhì)粉土,缺少有效應(yīng)力強度指標時,也可采用三軸固結(jié)不排水抗剪強度指標ccu、φcu或直剪固結(jié)快剪強度指標ccq、φcq代替,對砂土和碎石土,有效應(yīng)力強度指標φ′可根據(jù)標準貫入試驗實測擊數(shù)和水下休止角等物理力學指標取值;土壓力、水壓力采用分算方法時,水壓力可按靜水壓力計算;當?shù)叵滤疂B流時,宜按滲流理論計算水壓力和土的豎向有效應(yīng)力;當存在多個含水層時,應(yīng)分別計算各含水層的水壓力;2023/4/433第33頁/共420頁4
有可靠的地方經(jīng)驗時,土的抗剪強度指標尚可根據(jù)室內(nèi)、原位試驗得到的其他物理力學指標,按經(jīng)驗方法確定。
說明:本條對各章土壓力、土的各種穩(wěn)定性驗算公式中涉及到的土的抗剪強度指標的試驗方法進行了歸納并作出統(tǒng)一規(guī)定。因為土的抗剪強度指標隨排水、固結(jié)條件及試驗方法的不同有多種類型的參數(shù),不同試驗方法做出的抗剪強度指標的結(jié)果差異很大,計算和驗算時不能任意取用,應(yīng)采用與基坑開挖過程土中孔隙水的排水和應(yīng)力路徑基本一致的試驗方法得到的指標。由于各章有關(guān)公式很多,在各個公式中一一指明其試驗方法和指標類型難免重復(fù)累贅,因此,在這里作出統(tǒng)一說明,應(yīng)用具體章節(jié)的公式計算時,應(yīng)與此對照,防止誤用。2023/4/434第34頁/共420頁
根據(jù)土的有效應(yīng)力原理,理論上對各種土均采用水土分算方法計算土壓力更合理,但實際工程應(yīng)用時,粘性土的孔隙水壓力計算問題難以解決,因此對粘性土采用總應(yīng)力法更為實用,可以通過將土與水作為一體的總應(yīng)力強度指標反映孔隙水壓力的作用。砂土采用水土分算計算土壓力是可以做到的,因此本規(guī)程對砂土采用水土分算方法。原規(guī)程對粉土是按水土合算方法,本規(guī)程修訂改為粘質(zhì)粉土用水土合算,砂質(zhì)粉土用水土分算。2023/4/435第35頁/共420頁
根據(jù)土力學中有效應(yīng)力原理,土的抗剪強度與有效應(yīng)力存在相關(guān)關(guān)系,也就是說只有有效抗剪強度指標才能真實的反映土的抗剪強度。但在實際工程中,粘性土無法通過計算得到孔隙水壓力隨基坑開挖過程的變化情況,從而也就難以采用有效應(yīng)力法計算支護結(jié)構(gòu)的土壓力、水壓力和進行基坑穩(wěn)定性分析。從實際情況出發(fā),本條規(guī)定在計算土壓力與進行土的穩(wěn)定分析時,粘性土應(yīng)采用總應(yīng)力法。采用總應(yīng)力法時,土的強度指標按排水條件是采用不排水強度指標還是固結(jié)不排水強度指標應(yīng)根據(jù)基坑開挖過程的應(yīng)力路徑和實際排水情況確定。2023/4/436第36頁/共420頁
對于地下水位以下的砂土,可認為剪切過程水能排出而不出現(xiàn)超靜水壓力。對靜止地下水,孔隙水壓力可按水頭高度計算。所以,采用有效應(yīng)力方法并取相應(yīng)的有效強度指標較為符合實際情況,但砂土難以用三軸剪切試驗與直接剪切試驗得到原狀土的抗剪強度指標,要通過其它方法測得。3.1.15
支護結(jié)構(gòu)設(shè)計時,對計算參數(shù)取值和計算
分析結(jié)果,應(yīng)根據(jù)工程經(jīng)驗分析判斷其合理性。2023/4/437第37頁/共420頁3.2勘察要求與環(huán)境調(diào)查
3.2.1
基坑工程的巖土勘察應(yīng)符合下列規(guī)定:1
勘探點范圍應(yīng)根據(jù)基坑開挖深度及場地的巖土工程條件確定;基坑外宜布置勘探點,其范圍不宜小于基坑深度的1倍;當需要采用錨桿時,基坑外勘探點的范圍不宜小于基坑深度的2倍;當基坑外無法布置勘探點時,應(yīng)通過調(diào)查取得相關(guān)勘察資料并結(jié)合場地內(nèi)的勘察資料進行綜合分析;3
基坑周邊勘探孔的深度不宜小于基坑深度的2倍;基坑面以下存在軟弱土層或承壓含水層時,勘探孔深度應(yīng)穿過軟弱土層或承壓含水層;2023/4/438第38頁/共420頁3.3.1支護結(jié)構(gòu)選型時,應(yīng)綜合考慮下列因素:1
基坑深度;2
土的性狀及地下水條件;3
基坑周邊環(huán)境對基坑變形的承受能力及支護結(jié)構(gòu)一旦失效可能產(chǎn)生的后果;4
主體地下結(jié)構(gòu)及其基礎(chǔ)形式、基坑平面尺寸及形狀;5
支護結(jié)構(gòu)施工工藝的可行性;6
施工場地條件及施工季節(jié);7
經(jīng)濟指標、環(huán)保性能和施工工期。3.3.2
支護結(jié)構(gòu)應(yīng)按表3.3.2選擇其形式。2023/4/439第39頁/共420頁式雙排樁時,不宜采用土釘墻適用條件結(jié)構(gòu)類型安全等 級基坑深度、環(huán)境條件、土類和地下水條件錨拉式結(jié)構(gòu)適用于較深的基坑適用于較深的基坑適用于較淺的基坑當錨拉式、支撐式和懸臂式結(jié)構(gòu)不適用時,可考慮采用雙排樁適用于基坑周邊環(huán)境條件很復(fù)雜的深基坑單一土釘墻適用于地下水位以上或經(jīng)降水的非軟土基坑,且基坑深度不宜大于12m微型樁垂直復(fù)合土釘墻適用于地下水位以上或經(jīng)降水的基坑,用于非軟土基坑時,基坑深度不宜大于12m;用于淤泥質(zhì)土基坑時,基坑深度不宜大于6m重力式水泥土墻二級三級適用于淤泥質(zhì)土、淤泥基坑,且基坑深度不宜大于7m放坡三級1施工場地應(yīng)滿足放坡條件2可與上述支護結(jié)構(gòu)形式結(jié)合適用于地下水位以上或經(jīng)降水的非軟土基坑,且基坑深度不宜大于15m;當基坑潛在滑動
面內(nèi)有建筑物、用于非軟土基坑時,基坑深度不宜大于12m;用重要地下管線于淤泥質(zhì)土基坑時,基坑深度不宜大于6m;不宜用在高水位的碎石土、砂土、粉土層中二級三級
預(yù)應(yīng)力錨桿 復(fù)合土釘墻土釘水泥土樁垂墻直復(fù)合土釘 墻1排樁適用于可采用降水或截水帷幕的基坑2地下連續(xù)墻宜同時用作主體地下結(jié)構(gòu)外墻,可同時用于截水3錨桿不宜用在軟土層和高水位的碎石土、砂土層中4當鄰近基坑有建筑物地下室、地下構(gòu)筑物等,錨桿的有效錨固長度不足時,不應(yīng)采用錨桿5當錨桿施工會造成基坑周邊建(構(gòu))筑物的損害或違反城市地下空間規(guī)劃等規(guī)定時,不應(yīng)采用錨桿一級二級三級
支撐式結(jié)構(gòu)支懸臂式結(jié)構(gòu)擋式結(jié)構(gòu)
支護結(jié)構(gòu)與主 體結(jié)構(gòu)結(jié)合的 逆作法表3.3.2各類支護結(jié)構(gòu)的適用條件表3.3.2各類支護結(jié)構(gòu)的適用條件第40頁/共420頁表3.3.2注:1當基坑不同部位的周邊環(huán)境條件、土層性狀、基坑深度等不同時,可在不同部位分別采用不同的支護形式;2支護結(jié)構(gòu)可采用上、下部以不同結(jié)構(gòu)類型組合的形式。2023/4/441第41頁/共420頁3.3.3
不同支護形式的結(jié)合處,應(yīng)考慮相鄰支護結(jié)構(gòu)的相互影響,其過渡段應(yīng)有可靠的連接措施。3.3.4
支護結(jié)構(gòu)上部采用土釘墻或放坡、下部采用支擋式結(jié)構(gòu)時,上部土釘墻或放坡應(yīng)符合本規(guī)程對其支護結(jié)構(gòu)形式的規(guī)定,支擋式結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮上部土釘墻或放坡的作用。2023/4/442第42頁/共420頁3.3.5
當坑底以下為軟土時,可采用水泥土攪拌樁、高壓噴射注漿等方法對坑底土體進行局部或整體加固。水泥土攪拌樁、高壓噴射注漿加固體宜采用格柵或?qū)嶓w形式。3.3.6
基坑開挖采用放坡或支護結(jié)構(gòu)上部采用放坡時,應(yīng)按本規(guī)程第5.1.1條的規(guī)定驗算邊坡的滑動穩(wěn)定性,邊坡的圓弧滑動穩(wěn)定安全系數(shù)(Ks)不應(yīng)小于1.2。放坡坡面2023/4/443第43頁/共420頁參見:1B深基坑工程設(shè)計計算與檢測:第二部分支護結(jié)構(gòu)的形式、方案選擇與工程實例
2
日本TRD工法2023/4/444第44頁/共420頁3.4水平荷載3.4.1計算作用在支護結(jié)構(gòu)上的水平荷載時,應(yīng)考慮下列因素:1
基坑內(nèi)外土的自重(包括地下水);
2
基坑周邊既有和在建的建(構(gòu))筑物荷載;3
基坑周邊施工材料和設(shè)備荷載;4
基坑周邊道路車輛荷載;5
凍脹、溫度變化等產(chǎn)生的作用。2023/4/445第45頁/共420頁2023/4/4462023/4/446
作用在支護結(jié)構(gòu)上的荷載主要就是土壓力.土壓力有主動土壓力、被動土壓力和靜止土壓力.主動土壓力最小,被動土壓力最大,靜止土壓力在兩者之間.
如果支護結(jié)構(gòu)(墻體)不產(chǎn)生任何移動和轉(zhuǎn)動,這時土體對墻體產(chǎn)生的土壓力稱為靜止土壓力.
第46頁/共420頁2023/4/4472023/4/447
如果墻體在土壓力的作用下,發(fā)生向基坑內(nèi)繞墻底轉(zhuǎn)動或移動(圖13-2a),靜止土壓力逐漸減小,直到將墻體擠壓到即將離開土體時的極限狀態(tài),即主動極限平衡狀態(tài),此時土壓力達到最小值,稱為主動土壓力.圖13-2產(chǎn)生主動或被動土壓力的情況(a)
主動土壓力;(b)
被動土壓力第47頁/共420頁2023/4/4482023/4/448
如果墻體在外力的作用下,擠壓土體(圖13-2b),壓力從靜止土壓力逐漸增大,直到土體即將破壞時的極限狀態(tài),即被動極限平衡狀態(tài),此時土壓力達到最大值,稱為被動土壓力.
圖13-2產(chǎn)生主動或被動土壓力的情況(a)
主動土壓力;(b)
被動土壓力第48頁/共420頁2023/4/4492023/4/449
目前除了這三種特殊平衡狀態(tài)以外的土壓力還無法計算.
試驗表明,土壓力要降低到主動土壓力的數(shù)值,擋土結(jié)構(gòu)頂部的水平位移需達到該結(jié)構(gòu)擋土高度的1~5‰;而要達到被動土壓力的數(shù)值,這種位移要大得多,約為擋土高度的2~5%,是達到主動土壓力的15~50倍.在實際工程中主動土壓力容易達到,被動土壓力不一定能達到.表13-1列出了國外有關(guān)規(guī)范規(guī)定達到主動極限狀態(tài)和被動極限狀態(tài)所需的變形值.第49頁/共420頁2023/4/4502023/4/450表13-1發(fā)揮主動和被動土壓力所需的變位表中:H、D—地面、基坑底至擋土墻底的高度;y—水平位移;h0—擋土高度。第50頁/共420頁2023/4/4512023/4/451土壓力計算理論
土壓力計算一般采用經(jīng)典土壓力理論厙侖理論和朗肯理論.
厙侖理論假定擋土墻是剛性的;墻后填土是無粘性砂土;當擋土墻墻身移動產(chǎn)生主動土壓力或被動土壓力時,滑動土體是沿著墻背和一個通過墻踵的平面滑動的,假定滑動土體是剛體。朗肯理論和厙侖理論最大的差別是朗肯理論不考慮摩擦力,因此求得的主動土壓力偏大,被動土壓力偏小,用于設(shè)計擋土墻是偏于安全的。而且公式比較簡單,所以被廣泛采用。本規(guī)范也采用朗肯理論。第51頁/共420頁3.4.2
作用在支護結(jié)構(gòu)上的土壓力應(yīng)按下列規(guī)定確定:
1
外側(cè)的主動土壓力強度標準值、支護結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)的被動土壓力強度標準值宜按下列公式計算(圖3.4.2):圖3.4.2
土壓力計算
2023/4/452第52頁/共420頁1)對于地下水位以上或水土合算的土層式中:
pak──支護結(jié)構(gòu)外側(cè),第i層土中計算點的主動土壓力強度標準值(kPa);當pak
<0時,應(yīng)取pak=0;σak、σpk──分別為支護結(jié)構(gòu)外
側(cè)、內(nèi)側(cè)計算點的土中豎
向應(yīng)力標準值(kPa),按本
規(guī)程第3.4.5條的規(guī)定計算;Ka,i、Kp,i──分別為第i層土的主動土壓力系數(shù)、被動土壓
力系數(shù);
ci、i──第i層土的粘聚力(kPa)、內(nèi)摩擦(°),
按本規(guī)程第3.1.14條的規(guī)定取值;
ppk──支護結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)第i層土中計算點的被動土壓力強度標準值(kPa)。2023/4/453第53頁/共420頁2)對于水土分算的土層(3.4.2-5)(3.4.2-6)式中:
ua、up──分別為支護結(jié)構(gòu)外側(cè)、內(nèi)側(cè)計算點的水壓力(kPa);對靜止地下水,按本規(guī)程第3.4.4條的規(guī)定取值;當采用懸掛式截水帷幕時,應(yīng)考慮地下水沿支護結(jié)構(gòu)向基坑面的滲流對水壓力的影響。2023/4/454第54頁/共420頁2
在支護結(jié)構(gòu)土壓力的影響范圍內(nèi),存在相鄰建筑物地下墻體等穩(wěn)定界面時,可采用庫侖土壓力理論計算界面內(nèi)有限滑動楔體產(chǎn)生的主動土壓力,此時,同一土層的土壓力可采用沿深度線性分布形式;
3
需要嚴格限制支護結(jié)構(gòu)的水平位移時,支護結(jié)構(gòu)外側(cè)的土壓力宜取靜止土壓力;
4
有可靠經(jīng)驗時,可采用支護結(jié)構(gòu)與土相互作
用的方法計算土壓力。2023/4/455第55頁/共420頁3.4.3
對成層土,土壓力計算時的各土層計算厚度應(yīng)符合下列規(guī)定:
1
當土層厚度較均勻、層面坡度較平緩時,宜取鄰近勘察孔的各土層厚度,或同一計算剖面內(nèi)各土層厚度的平均值;
2
當同一計算剖面內(nèi)各勘察孔的土層厚度分布不均時,應(yīng)取最不利勘察孔的各土層厚度;
3
對復(fù)雜地層且距勘探孔較遠時,應(yīng)通過綜合分析土層變化趨勢后確定土層的計算厚度;
4
當相鄰?fù)翆拥耐列越咏?,且對土壓力的影響可以忽略不計或有利時,可歸并為同一計算土層。2023/4/456第56頁/共420頁3.4.4
靜止地下水的水壓力可按下列公式計算:(3.4.4-1)(3.4.4-2)
式中:γw──地下水的重度(kN/m3),取γw=10kN/m;hwa──基坑外側(cè)地下水位至主動土壓力強度計算
點的垂直距離(m);對承壓水,地下水位取測
壓管水位;當有多個含水層時,應(yīng)以計算點所
在含水層的地下水位為準;hwp──基坑內(nèi)側(cè)地下水位至被動土壓力強度計算點
的垂直距離(m);對承壓水,地下水位取測壓
管水位。2023/4/457第57頁/共420頁3.4.5土中豎向應(yīng)力標準值應(yīng)按下式計算:
(3.4.5-1)
(3.4.5-2)式中:σac──支護結(jié)構(gòu)外側(cè)計算點,由土的自重產(chǎn)
生的豎向總應(yīng)力(kPa);σpc──支護結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)計算點,由土的自重產(chǎn)生的豎
向總應(yīng)力(kPa);Δσk,j──支護結(jié)構(gòu)外側(cè)第j個附加荷載作用下計算點
的土中附加豎向應(yīng)力標準值(kPa),應(yīng)根據(jù)附
加荷載類型,按本規(guī)程第3.4.6~3.4.8條計算。2023/4/458第58頁/共420頁3.4.6均布附加荷載作用下的土中附加豎向應(yīng)力標準值應(yīng)按下式計算(圖3.4.6):
(3.4.6)式中:q0──均布附加荷載標
準值(kPa)。
圖3.4.6均布豎向附加荷載作用下
的土中附加豎向應(yīng)力計算2023/4/459第59頁/共420頁3.4.7
局部附加荷載作用下的土中附加豎向應(yīng)力標準值可按下列規(guī)定計算:
1
對于條形基礎(chǔ)下的附加荷載(圖3.4.7a):當d+a/tanθ≤za≤d+(3a+b)/tanθ時
(3.4.7-1)式中:p0──基礎(chǔ)底面附加壓力標準值(kPa);d──基礎(chǔ)埋置深度(m);
b──基礎(chǔ)寬度(m);a──支護結(jié)構(gòu)外邊緣至基礎(chǔ)的水平距離(m);θ──附加荷載的擴散角,宜取θ=45°;za──支護結(jié)構(gòu)頂面至土中附加豎向應(yīng)力計算點的豎向距離。當za<d+a/tanθ或za>d+(3a+b)/tanθ時,取Δσk,j=0。2023/4/460第60頁/共420頁2
對于矩形基礎(chǔ)下的附加荷載(圖3.4.7a):當d+a/tanθ≤za≤d+(3a+b)/tanθ時
(3.4.7-2)式中:b──與基坑邊垂直方向上的基礎(chǔ)尺寸(m);l──與基坑邊平行方向上的基礎(chǔ)尺寸(m)。當za<d+a/tanθ或za>d+(3a+b)/tanθ時,取Δσk,j=0。3
對作用在地面的條形、矩形附加荷載,按本條第1、2款計算土中附加豎向應(yīng)力標準值Δσk,j時,應(yīng)取d=0(圖3.4.7b)。2023/4/461第61頁/共420頁(a)條形或矩形基礎(chǔ)
(b)作用在地面的條形或矩形附加荷載圖3.4.7局部附加荷載作用下的土中附加豎向應(yīng)力計算2023/4/462第62頁/共420頁3.4.8
當擋土構(gòu)件頂部低于地面,其上方采用放坡或土釘墻時,擋土構(gòu)件頂面以上土層對擋土構(gòu)件的作用宜按庫侖土壓力理論計算,也可將其視作附加荷載并按下列公式計算土中附加豎向應(yīng)力標準值:(圖3.4.8)(視作附加荷載比較簡單)1當
a/tanθ≤
za≤(a+b1)/tanθ時
(3.4.8-1)
(3.4.8-2)2當
za>(a+b1)/tanθ時
(3.4.8-3)3當
za<a時
(3.4.8-4)
2023/4/463第63頁/共420頁式中:
za──擋土構(gòu)件頂面至土中附加豎向應(yīng)力計算點的豎向距離(m);a──擋土構(gòu)件外邊緣至放坡坡腳的水平距離(m);b1──放坡坡面的水平尺寸(m);h1
──地面至擋土構(gòu)件頂面的豎向距離(m);γ──擋土構(gòu)件頂面以上土的重度(kN/m3);對多層土取各層土按厚度加權(quán)的平均值;c──擋土構(gòu)件頂面以上土的粘聚力(kPa);按本規(guī)程第3.1.14條的規(guī)定取值;Ka──擋土構(gòu)件頂面以上土的主動土壓力系數(shù);對多層土取各層土按厚度加權(quán)的平均值;Eak1──擋土構(gòu)件頂面以上土層所產(chǎn)生的單位寬度主動土壓力的標準值(kN/m)。2023/4/464第64頁/共420頁圖3.4.8擋土構(gòu)件頂部以上采用放坡或土釘墻時土中附加豎向應(yīng)力計算2023/4/465第65頁/共420頁2023/4/4662023/4/466
地面不規(guī)則時的土壓力計算實際工程中經(jīng)常碰到基坑頂面處地表面形狀不規(guī)則的情況,如圖13-6是三種常見的情況,地表面既不是單一的水平面,也不是單一的斜坡面.此時不能直接用厙侖或朗肯的土壓力理論進行計算,但是可以經(jīng)過簡化,再進行計算。
圖13-6地面不規(guī)則時的土壓力計算(a)情況一;(b)情況二;(c)情況三第66頁/共420頁2023/4/4672023/4/4圖13-6a情況一
情況一:先水平后傾斜(圖13-6a)分別計算,先延長傾斜面交于墻背C點,AB墻面在水平面填土作用下,其土壓力強度分布如圖中ABe;CB墻面在傾斜面填土作用下,其土壓力強度分布如圖中CBf;兩個三角形相交于g點,則ABfgA為此情況下的土壓力分布圖。第67頁/共420頁2023/4/468圖13-6b
情況二68情況二:先傾斜后水平(圖13-6b)分別計算,先延長水平面與墻背延長線交于A’點,在水平面填土作用下,
在A’B墻面上土壓力強度分布如圖中A’Bf;在傾斜面填土作用下,其土壓力強度分布如圖中ABe;兩個三角形相交于g點,則ABfgA為此情況下的土壓力分布圖。第68頁/共420頁2023/4/469圖13-6c情況三69
情況三:先水平后傾斜又水平(圖13-6c)分別計算,先畫出在水平面填土作用下的土壓力強度分布圖ABe,再畫斜面填土作用下土壓力強度分布圖CBe”;Ce”
與Ae’相交于g點;再求第二個水平面的土壓力三角形A’Be,A’e與Cge”交于f點,則ABefgA為此情況下的土壓力分布圖。第69頁/共420頁2023/4/4702023/4/470上述三種情況中,擋土墻腳處的主動土壓力強度可按下列公式確定:
(13-10)(13-11)(13-12)式中β地表斜坡面與水平面之間的夾角;z地表斜坡面延長線與擋土墻交點至墻底面的距離;h’地表斜坡面延長線與擋土墻交點至地表水平面的距離;h’’地表斜坡面延長線與擋土墻交點至墻頂面的距離;γ計算范圍內(nèi)土層天然重度的平均值;f,c--計算范圍內(nèi)土層內(nèi)磨擦角和黏聚力的平均值;Ka主動土壓力系數(shù),Ka=tg2(45°-f/2)第70頁/共420頁2023/4/4712023/4/471關(guān)于土壓力經(jīng)驗修正的討論1提高主動土壓力系數(shù)因為土壓力的計算理論是建立在土體處于“極限平衡狀態(tài)”這樣一種假定上的,但在工程實際中,當不可能或不允許土體(或者說擋土墻)的位移達到主動極限平衡狀態(tài)時,土壓力就不會小到主動土壓力那樣的程度,它的值可能處于主動土壓力值和靜止土壓力值之間。因此在實際工程中,可以根據(jù)經(jīng)驗,將主動土壓力系數(shù)適當提高。第71頁/共420頁2023/4/4722023/4/4圖13-10主動土壓力修正的工程條件例如上海地區(qū)根據(jù)工程周圍環(huán)境狀況,提出以下處理辦法:設(shè)基坑開挖深度為h0,在距基坑邊緣h0/2的范圍內(nèi)(Ⅰ區(qū))有重要的地下管線或建筑物基礎(chǔ)時(圖13-10),取修正后的主動土壓力系數(shù)K'a為:K'a=K0(13-22)式中Ka主動土壓力系數(shù)(朗肯);K0靜止土壓力系數(shù)第72頁/共420頁2023/4/4732023/4/4732降低被動土壓力系數(shù)同樣在工程實際中,當不可能或不允許土體(或者說擋土墻)的位移達到被動極限平衡狀態(tài)時,土壓力就不會大到被動土壓力那樣的程度,它的值應(yīng)適當降低,使之更符合實際。實用上可按下式修正:KP'=CpKp(13-24)Cp=[K0+(Kp-K0)Xp]/Kp(13-25)Xp=[2Da/Dp-(Da/Dp)2]0.5(13-26)第73頁/共420頁2023/4/4742023/4/474KP'=CpKp(13-24)Cp=[K0+(Kp-K0)Xp]/Kp(13-25)Xp=[2Da/Dp-(Da/Dp)2]0.5(13-26)式中:KP‘修正后的被動土壓力系數(shù);Cp被動土壓力折減系數(shù);Kp被動土壓力系數(shù),可按式(13-16)計算;K0靜止土壓力系數(shù);Da被動區(qū)土體的允許位移值,根據(jù)實際工程要求確定;Dp被動極限狀態(tài)的位移值,可取Dp=(0.02~0.04)h0;h0基坑開挖深度
第74頁/共420頁2023/4/4752023/4/4753板式支護結(jié)構(gòu)被動土壓力增大系數(shù)對于板樁、密排鉆孔灌注樁、地下連續(xù)墻等板式支護結(jié)構(gòu),基坑內(nèi)側(cè)被動區(qū)土體一旦進入被動土抗力極限狀態(tài),滑動土楔體與支護墻之間將發(fā)生相對位移,相對位移必然產(chǎn)生摩擦力。摩擦力客觀上提高了被動土壓力,但是朗肯理論沒有反映這一有利因素。因此可以用提高被動土壓力系數(shù)的辦法來修正朗肯理論的不足。第75頁/共420頁2023/4/4762023/4/476修正后的被動土壓力系數(shù)Kp〞為:Kp〞=Cp′Kp(13-27)Cp′-考慮支護墻與土體之間摩擦力的被動土壓力提高系數(shù),可根據(jù)土的等效內(nèi)磨擦角φe按表13-4確定。
表13-4被動土壓力提高系數(shù)Cp′φe10°15°20°25°30°35°40°45°Cp′1.061.111.181.271.391.541.772.09第76頁/共420頁2023/4/4772023/4/477土的等效內(nèi)摩擦角φe對砂性土即為其內(nèi)摩擦角,對黏性土可按下式計算:式中:D基坑底面以下支護墻體的插入深度,
其余符號同前。第77頁/共420頁4支擋式結(jié)構(gòu)
4.1結(jié)構(gòu)分析4.1.1
支擋式結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的具體形式與受力、變形特性等采用下列分析方法:
1
錨拉式支擋結(jié)構(gòu),可將整個結(jié)構(gòu)分解為擋土結(jié)構(gòu)、錨拉結(jié)構(gòu)(錨桿及腰梁、冠梁)分別進行分析;擋土結(jié)構(gòu)宜采用平面桿系結(jié)構(gòu)彈性支點法進行分析;作用在錨拉結(jié)構(gòu)上的荷載應(yīng)取擋土結(jié)構(gòu)分析時得出的支點力;2023/4/478第78頁/共420頁
2
支撐式支擋結(jié)構(gòu),可將整個結(jié)構(gòu)分解為擋土結(jié)構(gòu)、內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)分別進行分析;擋土結(jié)構(gòu)宜采用平面桿系結(jié)構(gòu)彈性支點法進行分析;內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)可按平面結(jié)構(gòu)進行分析,擋土結(jié)構(gòu)傳至內(nèi)支撐的荷載應(yīng)取擋土結(jié)構(gòu)分析時得出的支點力;對擋土結(jié)構(gòu)和內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)分別進行分析時,應(yīng)考慮其相互之間的變形協(xié)調(diào);2023/4/479第79頁/共420頁3
懸臂式支擋結(jié)構(gòu)、雙排樁支擋結(jié)構(gòu),宜采用平面桿系結(jié)構(gòu)彈性支點法進行結(jié)構(gòu)分析;4
當有可靠經(jīng)驗時,可采用空間結(jié)構(gòu)分析方法對支擋式結(jié)構(gòu)進行整體分析或采用結(jié)構(gòu)與土相互作用的分析方法對支擋式結(jié)構(gòu)與基坑土體進行整體分析。2023/4/480第80頁/共420頁4.1.2
支擋式結(jié)構(gòu)應(yīng)對下列設(shè)計工況進行結(jié)構(gòu)分析,并應(yīng)按其中最不利作用效應(yīng)進行支護結(jié)構(gòu)設(shè)計:
1
基坑開挖至坑底時的受力狀況;
2
對錨拉式和支撐式支擋結(jié)構(gòu),基坑開挖至各層錨桿或支撐施工面時的受力狀況;
3
在主體地下結(jié)構(gòu)施工過程中需要以主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件替換支撐或錨桿的受力狀況;此時,主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)滿足替換后各設(shè)計工況下的承載力、變形及穩(wěn)定性要求;
4
對水平內(nèi)支撐式支擋結(jié)構(gòu),基坑各邊水平荷載不對等的各種受力狀況。2023/4/481第81頁/共420頁4.1.3
采用平面桿系結(jié)構(gòu)彈性支點法時,宜采用圖4.1.3-1所示的結(jié)構(gòu)分析模型,且應(yīng)符合下列規(guī)定:
1
主動土壓力強度標準值可按本規(guī)程第3.4節(jié)的有關(guān)規(guī)定確定;
2
土反力可按本規(guī)程第4.1.4條確定;
3
擋土結(jié)構(gòu)采用排樁時,作用在單根支護樁上的主動土壓力計算寬度應(yīng)取排樁間距,土反力計算寬度應(yīng)按本規(guī)程第4.1.7條確定(圖4.1.3-2);
4
擋土結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻時,作用在單幅地下連續(xù)墻上的主動土壓力和土反力計算寬度應(yīng)取包括接頭的單幅墻寬度;
5
錨桿和內(nèi)支撐對擋土構(gòu)件的約束作用應(yīng)按彈性支座考慮,并應(yīng)按本規(guī)程第4.1.8條確定。2023/4/482第82頁/共420頁
(a)懸臂式支擋結(jié)構(gòu)
(b)錨拉式支擋結(jié)構(gòu)或支撐式支擋結(jié)構(gòu)
圖4.1.3-1彈性支點法計算1-擋土構(gòu)件;2-由錨桿或支撐簡化而成的彈性支座;3-計算土反力的彈性支座2023/4/483第83頁/共420頁圖4.1.3-2排樁計算寬度1-排樁對稱中心線;2-圓形樁;3-矩形樁或工字型樁2023/4/484第84頁/共420頁4.1.4
作用在擋土構(gòu)件上的分布土反力應(yīng)符合下列規(guī)定:
1
分布土反力可按下式計算:
(4.1.4-1)
式中:ps──分布土反力(kPa);ks──土的水平反力系數(shù)(kN/m3),按本規(guī)程
第4.1.5條的規(guī)定取值;
v──擋土構(gòu)件在分布土反力計算點使土體
壓縮的水平位移值
(m);(未知)
2023/4/485第85頁/共420頁
ps0──初始土反力強度(kPa);擋土構(gòu)件嵌固段上的基坑內(nèi)側(cè)初始土壓力強度可按本規(guī)程公式(3.4.2-1)或公式(3.4.2-5)計算,但應(yīng)將公式中的pak用ps0代替、σak用σpk代替、ua用up代替,且不計
項;[說明]
(3.4.2-1)→
(3.4.2-5)→
根據(jù)公式
(3.4.5-2)σpk=σpc,σpc為支護結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)計算點,由土的自重產(chǎn)生的豎向總應(yīng)力,因此公式(4.1.4-1)可變?yōu)榛颉?/p>
2023/4/486第86頁/共420頁
從以上公式可以看出,基坑面以下的土壓力分布由不考慮土的自重作用的矩形分布改為考慮土的自重作用的隨深度線性增長的三角形分布。
修改后,擋土結(jié)構(gòu)嵌固段兩側(cè)的土壓力之和沒有變化,但按郎肯土壓力計算時,基坑外側(cè)基坑面上方和下方均采用主動土壓力荷載,形式上直觀、與其他章節(jié)表達統(tǒng)一、計算上簡化。(摘自條文說明)2023/4/487第87頁/共420頁2
擋土構(gòu)件嵌固段上的基坑內(nèi)側(cè)土反力應(yīng)符合下列條件,當不符合時,應(yīng)增加擋土構(gòu)件的嵌固長度或取Ps=Ep時的分布土反力:Ps≤Ep(4.1.4-2)式中:
Ep──擋土構(gòu)件嵌固段上的被動土壓力合力(kN),通過按本規(guī)程公式(3.4.2-3)或公式
(
3.4.2-6)計算的被動土壓力強度得出。
[說明]增加擋土構(gòu)件嵌固段的土反力上限值控制條件是由于土反力與土的水平反力系數(shù)是線性關(guān)系,計算的土反力將隨位移v
的增加而線性增長。但實際上土的抗力是有限的,如采用摩爾-庫侖強度準則,其值不應(yīng)超過被動土壓力,所以
將Ep作為土反力的上限。2023/4/488第88頁/共420頁4.1.5
基坑內(nèi)側(cè)土的水平反力系數(shù)可按下式計算:(4.1.5)式中:m──土的水平反力系數(shù)的比例系數(shù)(kN/m4),按本規(guī)程第4.1.6條確定。
z──計算點距地面的深度(m);
h──計算工況下的基坑開挖深度(m)。2023/4/489第89頁/共420頁4.1.6
土的水平反力系數(shù)的比例系數(shù)宜按樁的水平荷載試驗及地區(qū)經(jīng)驗取值,缺少試驗和經(jīng)驗時,可按下列經(jīng)驗公式計算: (4.1.6)式中:m──土的水平反力系數(shù)的比例系數(shù)(MN/m4);c、──土的粘聚力(kPa)、內(nèi)摩擦角(°),按本
規(guī)程第3.1.14條的規(guī)定確定;對多層土,按
不同土層分別取值;vb──擋土構(gòu)件在坑底處的水平位移量(mm),當
處的水平位移不大于10mm時,可取vb=10mm。2023/4/490第90頁/共420頁
[說明]土的水平反力系數(shù)的比例m值的經(jīng)驗公式(4.1.6),是根據(jù)大量實際工程的單樁水平載荷試驗,按公式
經(jīng)與土層的
c、
值進行統(tǒng)計建立的。本此修訂取消了按原規(guī)程公式(C.3.1)的計算方法,該公式引自《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94--94,需要通過單樁水平荷載試驗得到單樁水平臨界荷載,實際應(yīng)用很難?!督ㄖ痘夹g(shù)規(guī)范》JGJ94—2008也已用表5.7.5給出具體數(shù)值,因此本規(guī)程也做了修改。上式中Hcr為水平臨界荷載,xcr為水平臨界荷載對應(yīng)的位移。2023/4/491第91頁/共420頁《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94—2008表5.7.52023/4/492第92頁/共420頁4.1.7
排樁的土反力計算寬度應(yīng)按下列公式計算:對于圓形樁(4.1.7-1)(4.1.7-2)對于矩形樁或工字形樁(4.1.7-3)(4.1.7-4)式中:b0──作用在單根支護樁上的土反力計算寬度(m);當按式(4.1.7-1)~式(4.1.7-4)計算的b0大于排樁間距時,取b0等于排樁間距;d──樁的直徑(m);b──矩形樁或工字形樁的寬度(m)。2023/4/493第93頁/共420頁4.1.8
錨桿和內(nèi)支撐對擋土構(gòu)件的作用應(yīng)按下式確定:
(4.1.8)式中:
Fh──擋土構(gòu)件計算寬度內(nèi)的彈性支點水平
反力(kN);kR──計算寬度內(nèi)彈性支點剛度系數(shù)(kN/m);采
用錨桿時可按本規(guī)程第4.1.9條的規(guī)定確定,采用
內(nèi)支撐時可按本規(guī)程第4.1.10條的規(guī)定確定;
vR──擋土構(gòu)件在支點處的水平位移值(m);vR0──設(shè)置支點時,支點的初始水平位移值(m);
2023/4/494第94頁/共420頁Ph──擋土構(gòu)件計算寬度內(nèi)的法向預(yù)加力(kN);
采用錨桿或豎向斜撐時,取Ph=P·cosα·ba/s;
采用水平對撐時,取Ph=P·ba/s;對不預(yù)加軸
向壓力的支撐,取Ph=0;采用錨桿時,宜
取P=0.75Nk~0.9Nk,采用支撐時,宜取P=0.5Nk~0.8Nk。注:
P為錨桿的預(yù)加軸向拉力值或支撐的預(yù)加軸向壓力值(kN),α為錨桿傾角或支撐仰角(°),ba為結(jié)構(gòu)計算寬度(m),s為錨桿或支撐的水平間距(m),Nk為錨桿軸向拉力標準值或支撐軸向壓力標準值(kN)。2023/4/495第95頁/共420頁4.1.9
錨拉式支擋結(jié)構(gòu)的彈性支點剛度系數(shù)應(yīng)按下列規(guī)定確定:
1
錨拉式支擋結(jié)構(gòu)的彈性支點剛度系數(shù)宜通過本規(guī)程附錄A的錨桿抗拔試驗按下式計算:
kR=(Q2-Q1)ba/[(s2-s1)s](4.1.9-1)式中:Q1、Q2──錨桿循環(huán)加荷或逐級加荷試驗中(Q~s)曲線上對應(yīng)錨桿鎖定值與軸向拉力標準值的荷載值(kN);對鎖定前進行預(yù)張拉的錨桿,應(yīng)取循環(huán)加荷試驗中在相當于預(yù)張拉荷載的加載量下卸載后的再加載曲線上的荷載值;
s1、s2──(Q~s)曲線上對應(yīng)于荷載為Q1、Q2的錨頭位移值(m);
s──錨桿水平間距(m)。ba──結(jié)構(gòu)計算寬度(m);2023/4/496第96頁/共420頁
2
對拉伸型鋼絞線錨桿或普通鋼筋錨桿,在缺少試驗時,彈性支點剛度系數(shù)也可按下式計算:(4.1.9-2) (4.1.9-3)式中:Es──錨桿桿體的彈性模量(kPa);
Ec
──錨桿的復(fù)合彈性模量(kPa);Ap、A──錨桿桿體、錨桿固結(jié)體的截面面積(m2);lf、la──錨桿的自由段與錨固段長度(m);
Em──錨桿固結(jié)體的彈性模量(kPa)。3
當錨桿腰梁或冠梁的撓度不可忽略不計時,應(yīng)考慮梁的撓度對彈性支點剛度系數(shù)的影響。2023/4/497第97頁/共420頁4.1.10
支撐式支擋結(jié)構(gòu)的彈性支點剛度系數(shù)宜通過對內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)整體進行線彈性結(jié)構(gòu)分析得出的支點力與水平位移的關(guān)系確定。對水平對撐,當支撐腰梁或冠梁的撓度可忽略不計時,計算寬度內(nèi)彈性支點剛度系數(shù)可按下式計算:(4.1.10)式中:λ──支撐不動點調(diào)整系數(shù):支撐兩對邊基坑的土性、深度、周邊荷載等條件相近,且分層對稱開挖時,
取
λ=0.5;支撐兩對邊基坑的土性、深度、周邊荷載等條件或開挖時間有差異時,對土壓力較大或先開挖的一側(cè),取λ=0.5~1.0,且差異大時取大值,反之取小值;對土壓力較小或后開挖的一側(cè),?。?-λ);
當基坑一側(cè)取
λ=1時,基坑另一側(cè)應(yīng)按固定支座考慮;對豎向斜撐構(gòu)件,取
λ=1;2023/4/498第98頁/共420頁αR──支撐松弛系數(shù),對混凝土支撐和預(yù)加軸向壓力的鋼支撐,取αR=1.0,對不預(yù)加支撐軸向壓力的鋼支撐,取αR=0.8~1.0;E──支撐材料的彈性模量(kPa);
A──支撐的截面面積(m2);
l0──受壓支撐構(gòu)件的長度(m);s──支撐水平間距(m)。4.1.11
結(jié)構(gòu)分析時,按荷載標準組合計算的變形值不應(yīng)大于按本規(guī)程第3.1.8條確定的變形控制值。2023/4/499第99頁/共420頁
根據(jù)以上條文的規(guī)定,還不能直接算出擋土構(gòu)件上的內(nèi)力,因為公式(4.1.4-1)只給出了反力ps,
而且擋土構(gòu)件在分布土反力計算點使土體壓縮的水平位移值v
也為未知。需要通過彈性地基梁法(彈性支點法),進行計算
。
設(shè)梁的撓度為W(x)(本規(guī)程為
v(x)),梁所承受的荷載為q(x),地基的反力為p(x)。不論梁是否在文克爾地基上,梁的一般撓曲微分方程[8]為:
式中
E——梁的材料彈性模量;
I——梁的截面慣性矩。2023/4/4100第100頁/共420頁
對于文克爾地基上的梁,荷載項q(x)就是主動土壓力pakb,反力項就是前面所講的土反力
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