• 基坑工程的特点
临时性；区域性强；综合性；环境影响
•基坑工程设计依据
《建筑基坑支护技术规程》JGJ 120-99 Technical Specification for Retaining and Protection of Building Foundation Excavations
支护结构的类型及适用条件
p 170 .681 68kPa 200kPa 2.513
地基承载力满足要求
5. 墙身强度验算
6.3 板桩墙的设计计算
基本内容
• 概述
• 悬壁式排桩计算法
• 单支点桩、墙计算
一、概述 基坑支护的目的
（1）确保基坑开挖和基础结构施工安全、顺利；
（2）确保基坑临近建筑物或地下管道正常使用；
抗倾覆稳定性满足要求
3. 抗滑移验算
滑移力
(162.81 0.415.7.456) 0.5 85.341 kN
2.5kN/m
Ea1t Ea1 cos0 4.17 0.995 4.149kN/m
Ea 2t Ea 2 cos0 74.93 0.995 74.555kN/m
支点或 旋转点
b
∑E
ha
Ea Ep
O Ep xm
u
t
γ(Kp-Ka)t
Ep’
单排式板桩计算
•（1）试算求t1,
M pc M ac 1.0
•（2）t=u+(1.1~1.2)t1 •（3）求Mmax及作用点位置 •（4）选择板桩尺寸，验算强度
Ep
h
∑E
ha
O xm
u t1
C
γ(Kp-Ka)t Ep’
2.5kN/m
4.75
0. 25 2.0 0.5
解：1.计算土压力
K a tan 2 (45 30 ) 0.333 2
4.75
2.5kN/m
A
Ea1
xf2
aA qKa 2.5 0.333 0.833kPa
0. 25
xf1
o B
2.0 0.5
Ea2
aB (h q) K a (18 5 2.5) 0.333
Ea1ha1 Ea 2 ha 2 ha 3.09m Ea
• 将上各式代入下式
6 E
M
t1
B
0
t13
( K p Ka )
6(h u ha ) E
( K p Ka )
0
h
∑E
ha
• 由此得：t=5.49m： • 板桩的最小长度为：
Ep
O
u
xm
l h u 1.2t1 11.85m
4.75 x01 x03 x02
2.5kN/m
G3
Ea1 Ea2
G2
2.25m
ห้องสมุดไป่ตู้
G3 0.5 4.75 22 52.25kN/m
2 2.5 1.67 m 3 2 x02 2 1.33m 3 0.5 x03 2 2.25m 2 x01
G2
0. 25 2.0
30.8kP a
1 Ea Ea1 Ea 2 0.833 5 (30.8 0.833) 5 2 4.17 74.93 79.1kN/m
xf1
5 0.25 2.25m 2
xf 2
5 0.25 1.42 m 3
2.抗倾覆验算
G1 1 2.5 0.25 22 6.875 kN/m 2 1 2 4.75 22 52.25kN/m 2
（3）防止地面出现塌陷、坑底管涌发生。
基坑支护的作用
挡土、挡水、控制边坡变形。
• 基坑工程的设计内容
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 确定支护体系； 支护结构强度变形计算； 地基加固； 场地内外土体稳定性验算； 降水与开挖 监测等
• 基坑工程的要求
① 本身安全性要求； ② 对周边环境不产生危害； ③ 提供基坑施工便利。
1、墙背的倾斜形式 根据地形和施工等条件选择
挖坡建墙宜用仰斜；填方地区可用直立或俯斜；山坡上 建墙，直立。
2、墙面坡度的选择 地坡陡，墙面直立； 地坡平坦，墙面平坦 3、基底逆坡的选择 抗滑稳定性不满足设逆坡 土质地基上n:1=0.1:1 岩石地基上n:1=0.2:1 4、墙趾台阶和顶度 墙趾 a:b=1:2 ,a≥200
γ(Kp-Ka)t
C
Ep’
t1
• 最大弯矩点距土压力零点的距离：
Q 0
1 2 E ( Ka K p ) xm 0 2
xm 2 E 2.58m
O Ep
∑E
ha
u xm Ep’ t
(K p Ka )
γ(Kp-Ka)t
• 最大弯矩为：
M max (h u xm ha ) E
二、板式支护结构的破坏形式
（1）支锚结构系统破坏； (2) 板桩底部向基坑内侧移; （3）板桩弯曲破坏； (4)整体圆弧滑动； （5）基坑底管涌发生。
锚拉系统破坏
底部内移
板桩弯曲
整体滑动
管涌、隆起
三、悬壁式排桩计算法
土压力分布
• 假定在填土侧开挖面以上受主动 土压力。在主动土压力作用下， 墙趋于旋转，从而在墙的前面发 生被动土压力。在支点b处,墙后 土从主动转到被动压力,而在剩 下的到桩底的距离墙前是主动土 压力.
b b
c
c
a
b
• 等值梁法计算单支点桩的步骤
• 确定正负弯矩反弯点的位置 • 反弯点为净土压力为零点 • 由等值梁AO根据平衡方程计算支点反力Ra和O点 剪力Q • 有效嵌固深度t • 最大弯矩Mmax
ho
Ra A
h
∑E
B u
ha
tc
t
O
Qo
（1）无围护放坡开挖； （2）桩墙支护： 它由桩墙结构及支护结构两部分组成，桩墙结 构有钢板桩、板桩墙、灌注桩排、地下连续墙； 支护结构类型有内支撑式、外拉锚杆式、地面锚 定式、无锚式等。 （3）重力式支护结构： 软土地基可用深搅桩、旋喷桩、树根桩等形成 重力式的挡土结构。
（4）土钉支护 土钉支护是由密集的土钉群、被加固的原位土 体、喷射混凝土面层和必要的防水系统组成，形 成一个复合的、能自稳的、类似于重力式挡墙的 挡土结构，以此来抵抗墙后传来的土压力和其它 作用力，从而使开挖基坑或边坡稳定。
第6章 支挡结构 Retaining structures
基本内容
• 概述 • 重力式挡土墙设计 • 板桩墙的设计计算
支挡结构 Retaining structure
填土 E
E
地下室
地下室侧墙
支撑土坡的 桥面 挡土墙
重力式挡土墙
填土 填土
E
拱桥桥台
E
堤岸挡土墙
E
用来支撑天然或人工斜坡不致坍塌以保持土体稳定性的结构物。 或言之，使部分侧向荷载传递分散到填土上的一种结构物。 填土
2
h
∑E
ha
• 土压力零点距开挖面 的距离u
O Ep
u
a p
h u) Ka uK p （
xm
C
γ(Kp-Ka)t Ep’
t1
Ka u h 1.26m (Ka K p )
• 开挖面以上板桩后侧主动土压力：
1 2 Ea1 h K a 74.48KN/m 2
G1
1.42m
0.5
抗倾覆力矩
6.875 1.67 104 .5 1.33 52.25 2.25 268 .029 kN m
倾覆力矩
Kt
4.17 2.25 74.93 1.42 115 .78kN m
抗倾覆安全系数
268 .029 2.315 1.6 115 .78
(K p Ka )
6
3 xm 407.0KN m
四、单支点桩、墙计算
• 下端铰支 • 下端嵌固
Ea
Ep
Ea
Ep
Ep’
• 下端铰支时单支点桩土压力 分布
• 取单位墙宽或每根桩的 控制宽度作为分析单元
h0 A
∑E ha
RA
h
MA 0
2 E (ha h0 ) E p (h h0 u 3 t ) 0 Ra E E p
4.75
Ea1n Gt Gn α0
2.0
Gt G sin a0 163.625 0.0995 16.28kN/m
α0 Ea2n Ea1t Ea2t
Ea1
Ea2
抗滑移力
4.149 74.555 16.281 62.423kN
0. 25
G
0.5
Ea1n Ea1 sin 0 4.17 0.0995 0.415kN/m Ea 2n Ea1 sin 0 74.93 0.0995 7.456kN/m
kt Gx0 Eaz x f Eax z f 1.5
2、抗滑动稳定性验算
抗滑力 抗滑安全系数 s K 1.3 滑动力
(Gn Ean ) Ks 1.3 Eat Gt
3、地基承载力验算
pmax 1.2 f a
4、墙身强度验算
按《混凝土结构设计规范》和《砌体结构设计规范》
• 板桩后侧开挖面至土压力零点间的净土压力： h
1 Ea 2 u 2 ( K p K a ) 23.28KN/m 2
∑E
ha
• 板桩后侧净土压力：
Ea Ea1 Ea 2 74.48 23.28 97.76KN/m