1、基坑钢板桩支护设计检算基坑钢板桩支护设计检算集团公司集团公司20132013年年1212月月1向上文档培训的原因及目的培训的原因及目的基坑是铁路、公路、水利、市政等各类工程施工中最为常见的临时工程。现场施工中常见基坑支护以经验为主，缺少系统的理论分析。以常见支护方法（钢板桩）设计计算为例，抛砖引玉，重视理论分析，提升方案科学性和合理性。各单位要系统总结常规基坑支护方法及其设计方法，提升临时结构设计对工程的快速响应。2向上文档课件主要内容课件主要内容一、基坑开挖分类一、基坑开挖分类二、基坑设计及计算要点二、基坑设计及计算要点三、钢板桩支护形式三、钢板桩支护形式四、基本计算方法及应用四、基本计算方
2、法及应用五、工程案例详细计算五、工程案例详细计算3向上文档一、基坑开挖分类基坑开挖分类有支护开挖排桩钢筋混凝土桩型钢桩钢板桩钢板桩连续墙水泥土墙（SMW工法桩）土钉墙双排桩无支护开挖（放坡开挖）4向上文档二、基坑设计及计算要点工程用地红线，确定基坑的平面和立面范围。工程用地红线，确定基坑的平面和立面范围。基坑影响范围内岩土勘察（地下水、岩土性质、基坑影响范围内岩土勘察（地下水、岩土性质、C C、等）。等）。基坑的用途及周边环境。基坑的用途及周边环境。现有的设备、技术及相邻地段的施工经验。现有的设备、技术及相邻地段的施工经验。设计前准备工作一级：一级：1.11.1（深度大于（深度大于10m10m
3、，永临结合，临近重要建筑物）；，永临结合，临近重要建筑物）；二级：二级：1.01.0；三级：；三级：0.90.9。安全等级及重要性系数 承载能力极限状态（土体失稳、支护结构破坏、内撑承载能力极限状态（土体失稳、支护结构破坏、内撑/内锚失效，临时工程）内锚失效，临时工程）正常使用极限状态（变形、裂缝、振动等，永久工程）正常使用极限状态（变形、裂缝、振动等，永久工程）基坑的极限状态或控制标准支护体系方案比选及选型支护体系方案比选及选型支护结构的强度及变形计算支护结构的强度及变形计算基坑稳定性验算基坑稳定性验算围护墙的抗渗计算（永久工程）围护墙的抗渗计算（永久工程）地下水控制方案（抽水与否、降水与否
4、、封底与否等）地下水控制方案（抽水与否、降水与否、封底与否等）挖土方案（挖土与支护、挖土机位置等）挖土方案（挖土与支护、挖土机位置等）监测方案及环境保护（测斜、水平位移、沉降）监测方案及环境保护（测斜、水平位移、沉降）应急措施及预案（深大基坑）应急措施及预案（深大基坑）设计和计算内容5向上文档三、钢板桩支护形式钢板桩支护支撑（锚）式（软土地层，优先支撑式）单撑（锚）多撑（锚）悬臂式（放坡开挖无场地，开挖深度不大（放坡开挖无场地，开挖深度不大4.0m主动侧土压力合力对支护结构底端的力矩。要求钢板桩的抗倾覆力矩安全系数为2，可求得此时的入土深度。aaPPbEbE32向上文档1.悬臂式支护结构实际入
5、土深度取计算入土深度的1.15倍。剪力为0点为最大弯矩所在位置，故需要求得Q=0的位置。按求矩的方法计算剪力为0处的弯矩，即可对钢板桩的强度进行验算。33向上文档32332331213)(212ttKththKpa315.1tt 222221)(21tKthKpa22222231213)(21ttKththKMpaMAX34向上文档35向上文档2.单撑（锚）式支护结构方法1：按上端简支、下端自由支承，相当于单跨简支梁。（入土浅或嵌固土体特别软弱，静力平衡法）2)(21thKEaa221tKEpp)(2)23(0)32()(320paappaAEEHEEttHEtHEM入土深度取决于被动土压力，
6、设计时按抗倾覆安全系数2.0。36向上文档2.单撑（锚）式支护结构方法1：按上端简支、下端自由支承，相当于单跨简支梁。0apaEER221xKRaa3212maxxxKxRMaa按力矩为0求得的最小入土深度计算支点反力：按最小入土深度计算支点反力：计算剪力为0的位置：计算最大弯矩：37向上文档38向上文档2.单撑（锚）式支护结构方法2：按上端简支、下端固定支承，等值梁法计算。基本原理：ab为一梁，一端简支，另一端固定，正负弯矩在c点转折，如在c点切断ab梁，并在c点置放一铰支点形成ac梁，则ac梁上的弯矩值不变，此ac梁即为ab梁上ac段的等值梁。计算钢板桩时，为简化计算，用土压力等于零的位置
7、代替正负弯矩转折点的位置。ababc39向上文档钢板桩计算模型RAxyRAPoPo)(yHKyKKap土压力为零点位置：K为被动土压力修正系数40向上文档2.单撑（锚）式支护结构方法2：按上端简支、下端固定支承，等值梁法计算。由于等值梁将下端视为固定支承，则认为P0与cb段被动土压力产生的力矩相等。按简支梁计算等值梁（ac梁）的最大弯矩Mmax和支点反力Ra和P0 xyt0最小入土深度：3221xxxKxKKxPoapapoKKPx21641向上文档2.单撑（锚）式支护结构方法2：按上端简支、下端固定支承，等值梁法计算。0)2.11.1(tt 实际入土深度：一般取1.1，当板桩后为填土时取1.
8、2，等值梁法计算结果偏于安全。42向上文档3.多撑（锚）式支护结构应逐层计算基坑开挖过程中每层支撑设置前围护结构的内力，达到最终挖土深度后，应验算支护结构的抗倾覆稳定性（入土深度）。当基坑回筑过程需要拆除或替换支撑时，应计算相应状态下支护结构的稳定性和内力。其特点是计算选取的工况多。43向上文档3.多撑（锚）式支护结构初步设计内支撑层数方法1：钢板桩等弯矩布置。33max661aaKWfhWhKWMf根据悬臂梁计算桩顶的最大允许跨度h：下部各层支撑跨度计算时，将板桩视为连续梁，每跨两端视为固定，可按两端固定梁求出各支点最大弯矩都等于桩顶最大弯矩时的各跨跨度。44向上文档45向上文档3.多撑（锚
9、）式支护结构初步设计内支撑层数方法2：钢板桩等反力布置。0022115.0)1(paaEEHKPPn以压力为零点作为计算长度，顶部支撑压力0.15P，其余为P，第一跨的跨度根据钢板桩的强度来计算，根据等反力布置尺寸计算反力大小，从而选择内撑形式。两种布置初步设计均为理想状态，实际布置方式往往会有所差异，可根据初步分析和实际状态确定层数和间距，再按照下述方法验算钢板桩和内支撑。46向上文档47向上文档3.多撑（锚）式支护结构实际设计计算方法1：等值梁法（等同于单撑计算方法）。（1）计算土压力，绘制土压力分布图。（2）计算每一工况下土压力强度等于0的位置F。（3）按多跨连续梁AF计算各支点反力和跨
10、中弯矩，根据最大弯矩验算钢板桩截面，根据支点反力验算内支撑。（4）根据支点F与墙前被动土压力对桩底力矩平衡的原理，求得下部最小嵌固深度x。（5）入土深度t=（1.11.2）*（x+y）48向上文档49向上文档3.多撑（锚）式支护结构实际设计计算方法2：静力平衡法（求剪力0点和弯矩最大点）。111paEETipkakkTEET0TiikakkpkaTaEbE第一层支撑后力平衡：第K层支撑后力平衡：第K层支撑后入土深度（对k层支撑位置求矩）：pkppkKcDKE2212kKDt 入土深度（k根据基坑等级选取，1.4、1.3、1.2）：50向上文档51向上文档支护结构计算-钢板桩与内撑在计算入土深度
11、的过程中，通过对钢板桩计算模型的简化，可以求出钢板桩每延米上的内力和内支撑的反力。通过计算的内力和反力验算二者。钢板桩视为梁：根据内撑的形式施加线荷载，计算围檩和内撑的内力和变形。WM52向上文档支护结构计算-锚杆锚杆（钢绞线或精轧螺纹钢）截面：锚杆预应力筋的截面面积按下式确定：ptktsfNA65.0A为锚杆截面面积其余各参数分别代表锚杆设计张拉力、抗力分项系数（1.8、1.6、1.4）和钢筋（钢绞线）的强度设计标准值。53向上文档支护结构计算-锚杆锚杆锚固长度：stsqDNLL为锚杆锚固长度其余各参数分别代表锚杆设计张拉力、抗力分项系数（1.8、1.6、1.4）、锚固体直径和土体与锚固体粘
12、结强度。54向上文档基坑底抗隆起稳定性验算当坑底为软土时，因基坑外的荷载及由于土方开挖造成的基坑内外的压差，使支护桩端以下土体向上涌土，可按下式进行验算应验算坑底抗隆起稳定性。kqkqLqNcNtqthcot)1(1)(109.00.11.10、基坑重要系数，4.1抗隆起分项系数，Lqktanpqe KNNq承载力系数，55向上文档坑底抗承压水突涌稳定性验算式中 m透水层以上土的饱和重度。t+t透水层顶面距基坑底面的深度。ty 基坑底土层渗流稳定抗力分项系数，1.2。Hw透水层到水位的距离。当由上式验算不满足要求时，应采取降水等措施。tymwttwH 56向上文档抗侧壁管涌稳定性验算式中：gy 抗管涌分项系数，1.5。土的平均浮重度。当基坑侧壁有粉土、粉砂层时应进行抗侧壁管涌稳定性验算。gywht2H57向上文档五、工程案例详细计算案例：多撑钢板桩支护设计检算参考书籍：（1）规范（建筑基坑支护技术规程（JGJ120-2012）（2）计算手册（建筑施工计算手册，江正荣）软件介绍理正深基坑软件敢于动手，深入细致分析，借助规范和手册，无愧于“工程师”称号。58向上文档谢谢 谢谢 大大 家！家！59向上文档
