A建筑基坑支护技术规程.ppt

2023/7/5,1,中华人民共和国行业标准建筑基坑支护技术规程 JGJ 120-2012Technical specification for retaining and protection ofbuilding foundation excavations 简 介,中国建筑科学研究院 钱 力 航2012年7月 北京,前 言,根据原建设部的通知（建标200466号）的要求，规程编制组经广泛调查研究，认真总结实践经验，参考有关国际标准和国外先进标准，并在广泛征求意见的基础上，修订本规程。本规程主要技术内容是：基本规定、支挡式结构、土钉墙、重力式水泥土墙、地下水控制、基坑开挖与监测。,2023/7/5,2,本次修订的主要技术内容是：1.调整和补充了支护结构的几种稳定性验算；2.调整了稳定性验算的表达式；3.强调了变形控制设计原则；4.调整了选用土的抗剪强度指标的规定；5.新增了双排桩结构；6.改进了不同施工工艺下锚杆粘结强度取值的有关规定；7.充实了内支撑结构设计；8.新增了支护与主体结构结合及逆作法；9.新增了复合土钉墙；10.引入了土钉墙土压力调整系数；11.充实了各种类型支护结构的构造与施工；12.强调了地下水资源的保护；13.改进了降水设计方法；14.充实了截水设计与施工；15.充实了地下水渗透稳定性验算；16.充实了基坑开挖；17.新增了应急措施；18.取消了逆作拱墙。,2023/7/5,3,本规程中以黑体字标志的条文为强制性条文，必须严格执行。本规程由住房和城乡建设部负责管理和对强制性条文的解释，由中国建筑科学研究院负责具体技术内容的解释。执行过程中如有意见或建议，请寄送中国建筑科学研究院地基基础研究所（地址：北京市北三环东路30号，邮编：100013）本规程主编单位：中国建筑科学研究院,2023/7/5,4,本规程参编单位：中冶集团建筑研究总院 现代设计集团华东建筑设计研究院有限公司 同济大学 深圳市勘察研究院 福建省建筑科学研究院 机械工业勘察设计研究院 广东省建筑科学研究院 深圳市建设局 广州市建设委员会 中国岩土工程研究中心,2023/7/5,5,本规程主要起草人员：杨 斌 黄 强 杨志银 王卫东 杨生贵 杨 敏 左怀西 刘小敏 侯伟生 白生翔 朱玉明 张 炜 冯 禄 徐其功 李荣强 陈如桂 魏章和 本规程主要审查人员：顾晓鲁 顾宝和 张旷成 丁金粟 袁内镇 桂业琨 钱力航 刘国楠 秦四清,2023/7/5,6,1 总则12 术语和符号23 基本规定63.1 设计原则63.2 勘察要求与环境调查93.3 支护结构选型93.4 水平荷载104 支挡式结构164.1 结构分析164.2 稳定性验算194.3 排桩设计24,2023/7/5,7,4.4 排桩施工与检测254.5 地下连续墙设计264.6 地下连续墙施工与检测274.7 锚杆设计284.8 锚杆施工与检测324.9 内支撑结构设计334.10 内支撑结构施工与检测364.11 支护结构与主体结构的结合及逆作法374.12 双排桩设计40,2023/7/5,8,5 土钉墙435.1 稳定性验算435.2 土钉承载力计算455.3 构造475.4 施工与检测496 重力式水泥土墙516.1 稳定性与承载力验算516.2 构造516.3 施工与检测51,2023/7/5,9,7 地下水控制517.1 一般规定517.2 截水517.3 降水517.4 集水明排517.5 降水引起的地层变形计算518 基坑开挖与监测518.1 基坑开挖518.2 基坑监测51,2023/7/5,10,附录A 锚杆抗拔试验要点51附录B 圆形截面混凝土支护桩的正截面受弯承载 力计算51附录C 渗透稳定性验算51附录D 土钉抗拔试验要点51附录E 基坑涌水量计算51本规程用词说明51引用标准名录51附：条文说明51,2023/7/5,11,1 总 则1.0.2 本规程适用于一般地质条件下临时性建筑基坑支护的勘察、设计、施工、检测、基坑开挖与监测。对湿陷性土、多年冻土、膨胀土、盐渍土等特殊土或岩石基坑，应结合当地工程经验应用本规程。1.0.3 基坑支护设计、施工与基坑开挖，应综合考虑地质条件、基坑周边环境要求、主体地下结构要求、施工季节变化及支护结构使用期等因素，因地制宜、合理选型、优化设计、精心施工、严格监控。,2023/7/5,12,3 基本规定3.1 设计原则 基坑支护设计应规定其设计使用期限。基坑支护的设计使用期限不应小于一年。3.1.2 基坑支护应满足下列功能要求：(强条)1 保证基坑周边建（构）筑物、地下管线、道路的安全和正常使用；2 保证主体地下结构的施工空间。3.1.3 基坑支护设计时,应综合考虑基坑周边环境和地质条件的复杂程度、基坑深度等因素，按表采用支护结构的安全等级。对同一基坑的不同部位，可采用不同的安全等级。,2023/7/5,13,表基坑支护的安全等级表,2023/7/5,14,上海市地基基础设计规范,12.2.2 根据基坑的开挖深度等因素，基坑工程安全等级应分为以下三级：1 基坑开挖深度大于等于12m或基坑支护结构与主体结构相结合时，属一级安全等级基坑工程；2 基坑开挖深度小于7m时，属三级安全等级基坑工程；3 除一级和三级以外的基坑，均属二级安全等级基坑工程。,2023/7/5,15,12.2.3 根据基坑周围环境的重要性及其与基坑的距离，基坑工程环境保护等级应分为以下三级：表12.2.3 基坑工程的环境保护等级,2023/7/5,16,国标建筑地基基础设计规范GB50007:9.1.4 基坑工程设计安全等级、结构设计使用年限、结构重要性系数，应根据基坑工程的设计、施工及使用条件按有关规范的规定采用。9.1.5 基坑支护结构设计应符合下列规定：1、所有支护结构设计均应满足强度和变形计算以及土体稳定性验算的要求；2、设计等级为甲级、乙级的基坑工程，应进行因土方开挖、降水引起的基坑内外土体的变形计算；3、高地下水位地区设计等级为甲级的基坑工程，应按本规范第9.9节的规定进行地下水控制的专项设计。,2023/7/5,17,3.1.4 支护结构设计时应采用下列极限状态：1 承载能力极限状态1）支护结构构件或连接因超过材料强度而破坏，或因过度变形而不适于继续承受荷载，或出现压屈、局部失稳；2）支护结构及土体整体滑动；3）坑底土体隆起而丧失稳定；4）对支挡式结构，坑底土体丧失嵌固能力而使支护结构推移或倾覆；,2023/7/5,18,5）对锚拉式支挡结构或土钉墙，土体丧失对锚杆或土钉的锚固能力；6）重力式水泥土墙整体倾覆或滑移；7）重力式水泥土墙、支挡式结构因其持力土层丧失承载能力而破坏；8）地下水渗流引起的土体渗透破坏。,2023/7/5,19,2 正常使用极限状态1）造成基坑周边建（构）筑物、地下管线、道路等损坏或影响其正常使用的支护结构位移；2）因地下水位下降、地下水渗流或施工因素而造成基坑周边建（构）筑物、地下管线、道路等损坏或影响其正常使用的土体变形；3）影响主体地下结构正常施工的支护结构位移；4）影响主体地下结构正常施工的地下水渗流。,2023/7/5,20,支护结构、基坑周边建筑物和地面沉降、地下水控制的计算和验算应采用下列设计表达式：1 承载能力极限状态1）支护结构构件或连接因超过材料强度或过度变形的承载能力极限状态设计，应符合下式要求：（）式中：0支护结构重要性系数，应按本规程第条的规定采用；Sd作用基本组合的效应（轴力、弯矩等）设计值；Rd结构构件的抗力设计值。,2023/7/5,21,对临时性支护结构，作用基本组合的效应设计值应按下式确定：（）式中：F作用基本组合的综合分项系数，应按本规程第条的规定采用；Sk作用标准组合的效应。,2023/7/5,22,2）坑体滑动、坑底隆起、挡土构件嵌固段推移、锚杆与土钉拔动、支护结构倾覆与滑移、土的渗透变形等稳定性计算和验算，均应符合下式要求：（）式中：Rk抗滑力、抗滑力矩、抗倾覆力矩、锚杆和土钉的极限抗拔承载力等土的抗力标准值；Sk滑动力、滑动力矩、倾覆力矩、锚杆和土钉的拉力等作用标准值的效应；K稳定性安全系数。,2023/7/5,23,2 正常使用极限状态 由支护结构的位移、基坑周边建筑物和地面的沉降等控制的正常使用极限状态设计，应符合下式要求：（）式中Sd作用标准组合的效应（位移、沉降等）设计值；C支护结构的位移、基坑周边建筑物和地 面的沉降的限值。,2023/7/5,24,支护结构构件按承载能力极限状态设计时，作用基本组合的综合分项系数（F）不应小于1.25。对安全等级为一级、二级、三级的支护结构，其结构重要性系数分别不应小于（0）1.1、1.0、0.9。各类稳定性安全系数应按本规程各章的规定取值。,2023/7/5,25,支护结构重要性系数与作用基本组合的效应设计值的乘积（0Sd）可采用下列内力设计值表示：弯矩设计值（）剪力设计值（）轴向力设计值（）式中：M弯矩设计值(kN.m)；Mk按作用标准组合计算的弯矩值(kN.m)；V剪力设计值(kN)；Vk按作用标准组合计算的剪力值(kN)；N轴向拉力设计值或轴向压力设计值(kN)；Nk按作用标准组合计算的轴向拉力或轴向压力 值(kN)。,2023/7/5,26,3.1.8 基坑支护设计应按下列要求设定支护结构的水平位移控制值和基坑周边环境的沉降控制值：1 当基坑开挖影响范围内有建筑物时，支护结构水平位移控制值、建筑物的沉降控制值应按不影响其正常使用的要求确定，并应符合现行国家标准建筑地基基础设计规范GB50007中对地基变形允许值的规定；当基坑开挖影响范围内有地下管线、地下构筑物、道路时，支护结构水平位移控制值、地面沉降控制值应按不影响其正常使用的要求确定，并应符合现行相关标准对其允许变形的规定；,2023/7/5,27,5.3.4 建筑物的地基变形允许值应按表规定采用。对表中未包括的建筑物，其地基变形允许值应根据上部结构对地基变形的适应能力和使用上的要求确定。(GB50007)表5.3.4 建筑物的地基变形允许值,2023/7/5,28,2 当支护结构构件同时用作主体地下结构构件时，支护结构水平位移控制值不应大于主体结构设计对其变形的限值；3 当无本条第1款、第2款情况时，支护结构水平位移控制值应根据地区经验按工程的具体条件确定。,2023/7/5,29,基坑支护应按实际的基坑周边建筑物、地下管线、道路和施工荷载等条件进行设计。设计中应提出明确的基坑周边荷载限值、地下水和地表水控制等基坑使用要求。(锚杆的长度：与周边建筑物的关系)基坑支护设计应满足下列主体地下结构的施工要求：1 基坑侧壁与主体地下结构的净空间和地下水控制应满足主体地下结构及防水的施工要求；2 采用锚杆时，锚杆的锚头及腰梁不应妨碍地下结构外墙的施工；3 采用内支撑时，内支撑及腰梁的设置应便于地下结构及防水的施工。,2023/7/5,30,3.1.11 支护结构按平面结构分析时，应按基坑各部位的开挖深度、周边环境条件、地质条件等因素划分设计计算剖面。对每一计算剖面，应按其最不利条件进行计算。对电梯井、集水坑等特殊部位，宜单独划分计算剖面。基坑支护设计应规定支护结构各构件施工顺序及相应的基坑开挖深度。基坑开挖各阶段和支护结构使用阶段，均应符合本规程第、第条的规定。（3.1.4 支护结构设计时应采用下列极限状态：支护结构、基坑周边建筑物和地面沉降、地下水控制的计算和验算应采用下列设计表达式：1 承载能力极限状态）在季节性冻土地区，支护结构设计应根据冻胀、冻融对支护结构受力和基坑侧壁的影响采取相应的措施。,2023/7/5,31,土压力及水压力计算、土的各类稳定性验算时，土、水压力的分、合算方法及相应的土的抗剪强度指标类别应符合下列规定：1 对地下水位以上的各类土，土压力计算、土的滑动稳定性验算时，对粘性土、粘质粉土，土的抗剪强度指标应采用三轴固结不排水抗剪强度指标ccu、cu或直剪固结快剪强度指标ccq、cq，对砂质粉土、砂土、碎石土，土的抗剪强度指标应采用有效应力强度指标c、；,2023/7/5,32,2 对地下水位以下的粘性土、粘质粉土，可采用土压力、水压力合算方法，土压力计算、土的滑动稳定性验算可采用总应力法；此时，对正常固结和超固结土，土的抗剪强度指标应采用三轴固结不排水抗剪强度指标ccu、cu或直剪固结快剪强度指标ccq、cq，对欠固结土，宜采用有效自重压力下预固结的三轴不固结不排水抗剪强度指标cuu、uu；,2023/7/5,33,3 对地下水位以下的砂质粉土、砂土和碎石土，应采用土压力、水压力分算方法，土压力计算、土的滑动稳定性验算应采用有效应力法；此时，土的抗剪强度指标应采用有效应力强度指标c、，对砂质粉土，缺少有效应力强度指标时，也可采用三轴固结不排水抗剪强度指标ccu、cu或直剪固结快剪强度指标ccq、cq代替，对砂土和碎石土，有效应力强度指标可根据标准贯入试验实测击数和水下休止角等物理力学指标取值；土压力、水压力采用分算方法时，水压力可按静水压力计算；当地下水渗流时，宜按渗流理论计算水压力和土的竖向有效应力；当存在多个含水层时，应分别计算各含水层的水压力；,2023/7/5,34,4 有可靠的地方经验时，土的抗剪强度指标尚可根据室内、原位试验得到的其他物理力学指标，按经验方法确定。说明：本条对各章土压力、土的各种稳定性验算公式中涉及到的土的抗剪强度指标的试验方法进行了归纳并作出统一规定。因为土的抗剪强度指标随排水、固结条件及试验方法的不同有多种类型的参数，不同试验方法做出的抗剪强度指标的结果差异很大，计算和验算时不能任意取用，应采用与基坑开挖过程土中孔隙水的排水和应力路径基本一致的试验方法得到的指标。由于各章有关公式很多，在各个公式中一一指明其试验方法和指标类型难免重复累赘，因此，在这里作出统一说明，应用具体章节的公式计算时，应与此对照，防止误用。,2023/7/5,35,根据土的有效应力原理，理论上对各种土均采用水土分算方法计算土压力更合理，但实际工程应用时，粘性土的孔隙水压力计算问题难以解决，因此对粘性土采用总应力法更为实用，可以通过将土与水作为一体的总应力强度指标反映孔隙水压力的作用。砂土采用水土分算计算土压力是可以做到的，因此本规程对砂土采用水土分算方法。原规程对粉土是按水土合算方法，本规程修订改为粘质粉土用水土合算，砂质粉土用水土分算。,2023/7/5,36,根据土力学中有效应力原理，土的抗剪强度与有效应力存在相关关系，也就是说只有有效抗剪强度指标才能真实的反映土的抗剪强度。但在实际工程中，粘性土无法通过计算得到孔隙水压力随基坑开挖过程的变化情况，从而也就难以采用有效应力法计算支护结构的土压力、水压力和进行基坑稳定性分析。从实际情况出发，本条规定在计算土压力与进行土的稳定分析时，粘性土应采用总应力法。采用总应力法时，土的强度指标按排水条件是采用不排水强度指标还是固结不排水强度指标应根据基坑开挖过程的应力路径和实际排水情况确定。,2023/7/5,37,对于地下水位以下的砂土，可认为剪切过程水能排出而不出现超静水压力。对静止地下水，孔隙水压力可按水头高度计算。所以，采用有效应力方法并取相应的有效强度指标较为符合实际情况，但砂土难以用三轴剪切试验与直接剪切试验得到原状土的抗剪强度指标，要通过其它方法测得。支护结构设计时，对计算参数取值和计算 分析结果，应根据工程经验分析判断其合理性。,2023/7/5,38,3.2 勘察要求与环境调查 基坑工程的岩土勘察应符合下列规定：1 勘探点范围应根据基坑开挖深度及场地的岩土工程条件确定；基坑外宜布置勘探点，其范围不宜小于基坑深度的1倍；当需要采用锚杆时，基坑外勘探点的范围不宜小于基坑深度的2倍；当基坑外无法布置勘探点时，应通过调查取得相关勘察资料并结合场地内的勘察资料进行综合分析；3 基坑周边勘探孔的深度不宜小于基坑深度的2倍；基坑面以下存在软弱土层或承压含水层时，勘探孔深度应穿过软弱土层或承压含水层；,2023/7/5,39,3.3.1 支护结构选型时，应综合考虑下列因素：1 基坑深度；2 土的性状及地下水条件；3 基坑周边环境对基坑变形的承受能力及支护结构一旦失效可能产生的后果；4 主体地下结构及其基础形式、基坑平面尺寸及形状；5 支护结构施工工艺的可行性；6 施工场地条件及施工季节；7 经济指标、环保性能和施工工期。支护结构应按表选择其形式。,2023/7/5,40,式 双排桩,时，不宜采用土,钉墙,适用条件,结构类型,安全等级,基坑深度、环境条件、土类和地下水条件,锚拉式结构,适用于较深的基坑,适用于较深的基坑适用于较浅的基坑当锚拉式、支撑式和悬臂式结构不适用时，可考虑采用双排桩适用于基坑周边环境条件很复杂的深基坑,单一土钉墙,适用于地下水位以上或经降水的非软土基坑，且基坑深度不宜大于12m,微型桩垂直复合土钉墙,适用于地下水位以上或经降水的基坑，用于非软土基坑时，基坑深度不宜大于12m；用于淤泥质土基坑时，基坑深度不宜大于6m,重力式水泥土墙,二级三级,适用于淤泥质土、淤泥基坑，且基坑深度不宜大于7m,放坡,三级,1 施工场地应满足放坡条件2 可与上述支护结构形式结合,适用于地下水位以上或经降水的非软土基坑，且基坑深度不宜大于15m；当基坑潜在滑动面内有建筑物、用于非软土基坑时，基坑深度不宜大于12m；用 重要地下管线于淤泥质土基坑时，基坑深度不宜大于6m；不宜用在高水位的碎石土、砂土、粉土层中,二级三级,预应力锚杆复合土钉墙土钉 水泥土桩垂墙 直复合土钉墙,1 排桩适用于可采用降水或截水帷幕的基,坑2 地下连续墙宜同时用作主体地下结构外墙，可同时用于截水3 锚杆不宜用在软土层和高水位的碎石土、砂土层中4 当邻近基坑有建筑物地下室、地下构筑物等，锚杆的有效锚固长度不足时，不应采用锚杆5 当锚杆施工会造成基坑周边建（构）筑物的损害或违反城市地下空间规划等规定时，不应采用锚杆,一级二级三级,支撑式结构支 悬臂式结构挡式结构支护结构与主体结构结合的逆作法,表3.3.2 各类支护结构的适用条件,表3.3.2 各类支护结构的适用条件,表3.3.2 注：1 当基坑不同部位的周边环境条件、土层性状、基坑深度等不同时，可在不同部位分别采用不同的支护形式；2 支护结构可采用上、下部以不同结构类型组合的形式。,2023/7/5,42,不同支护形式的结合处，应考虑相邻支护结构的相互影响，其过渡段应有可靠的连接措施。支护结构上部采用土钉墙或放坡、下部采用支挡式结构时，上部土钉墙或放坡应符合本规程对其支护结构形式的规定，支挡式结构应考虑上部土钉墙或放坡的作用。,2023/7/5,43,当坑底以下为软土时，可采用水泥土搅拌桩、高压喷射注浆等方法对坑底土体进行局部或整体加固。水泥土搅拌桩、高压喷射注浆加固体宜采用格栅或实体形式。基坑开挖采用放坡或支护结构上部采用放坡时，应按本规程第条的规定验算边坡的滑动稳定性，边坡的圆弧滑动稳定安全系数（Ks）不应小于1.2。放坡坡面,2023/7/5,44,参见：1 B深基坑工程设计计算与检测:第二部分 支护结构的形式、方案选择与工程实例 2 日本TRD 工法,2023/7/5,45,3.4 水平荷载3.4.1 计算作用在支护结构上的水平荷载时，应考虑下列因素：1 基坑内外土的自重（包括地下水）；2 基坑周边既有和在建的建（构）筑物荷载；3 基坑周边施工材料和设备荷载；4 基坑周边道路车辆荷载；5 冻胀、温度变化等产生的作用。,2023/7/5,46,2023/7/5,47,2023/7/5,47,作用在支护结构上的荷载主要就是土压力.土压力有主动土压力、被动土压力和静止土压力.主动土压力最小,被动土压力最大,静止土压力在两者之间.如果支护结构(墙体)不产生任何移动和转动,这时土体对墙体产生的土压力称为静止土压力.,2023/7/5,48,2023/7/5,48,如果墙体在土压力的作用下,发生向基坑 内绕墙底转动或移动(图13-2a),静止土压力逐渐减小,直到将墙体挤压到即将离开土体时的极限状态,即主动极限平衡状态,此时土压力达到最小值,称为主动土压力.,图13-2产生主动或被动土压力的情况(a)主动土压力；(b)被动土压力,2023/7/5,49,2023/7/5,49,如果墙体在外力的作用下,挤压土体(图13-2b),压力从静止土压力逐渐增大,直到土体即将破坏时的极限状态,即被动极限平衡状态,此时土压力达到最大值,称为被动土压力.,图13-2产生主动或被动土压力的情况(a)主动土压力；(b)被动土压力,2023/7/5,50,2023/7/5,50,目前除了这三种特殊平衡状态以外的土压力还无法计算.试验表明,土压力要降低到主动土压力的数值,挡土结构顶部的水平位移需达到该结构挡土高度的15；而要达到被动土压力的数值,这种位移要大得多,约为挡土高度的25%,是达到主动土压力的1550倍.在实际工程中主动土压力容易达到,被动土压力不一定能达到.表13-1列出了国外有关规范规定达到主动极限状态和被动极限状态所需的变形值.,2023/7/5,51,2023/7/5,51,表13-1 发挥主动和被动土压力所需的变位表中：H、D地面、基坑底至挡土墙底的高度；y水平位移；h0挡土高度。,2023/7/5,52,2023/7/5,52,土压力计算理论,土压力计算一般采用经典土压力理论-厍仑理论和朗肯理论.厍仑理论假定挡土墙是刚性的；墙后填土是无粘性砂土；当挡土墙墙身移动产生主动土压力或被动土压力时，滑动土体是沿着墙背和一个通过墙踵的平面滑动的，假定滑动土体是刚体。朗肯理论和厍仑理论最大的差别是朗肯理论不考虑摩擦力，因此求得的主动土压力偏大，被动土压力偏小，用于设计挡土墙是偏于安全的。而且公式比较简单，所以被广泛采用。本规范也采用朗肯理论。,作用在支护结构上的土压力应按下列规定确定：1 外侧的主动土压力强度标准值、支护结构内侧的被动土压力强度标准值宜按下列公式计算(图3.4.2)：图 土压力计算,2023/7/5,53,1）对于地下水位以上或水土合算的土层式中：pak支护结构外侧，第i层土中计算点的主动土压力强度标准值(kPa)；当 pak 0时，应取pak0；ak、pk分别为支护结构外 侧、内侧计算点的土中竖 向应力标准值(kPa)，按本 规程第条的规定计算；Ka，i、Kp，i分别为第i层土的主动土压力系数、被动土压 力系数；ci、i第i层土的粘聚力(kPa)、内摩擦()，按本规程第条的规定取值；ppk支护结构内侧第i层土中计算点的被动土压力强度标准值(kPa)。,2023/7/5,54,2）对于水土分算的土层(3.4.2-5)(3.4.2-6)式中：ua、up分别为支护结构外侧、内侧计算点的水压力(kPa)；对静止地下水，按本规程第条的规定取值；当采用悬挂式截水帷幕时，应考虑地下水沿支护结构向基坑面的渗流对水压力的影响。,2023/7/5,55,2 在支护结构土压力的影响范围内，存在相邻建筑物地下墙体等稳定界面时，可采用库仑土压力理论计算界面内有限滑动楔体产生的主动土压力，此时，同一土层的土压力可采用沿深度线性分布形式；3 需要严格限制支护结构的水平位移时，支护结构外侧的土压力宜取静止土压力；4 有可靠经验时，可采用支护结构与土相互作 用的方法计算土压力。,2023/7/5,56,对成层土，土压力计算时的各土层计算厚度应符合下列规定：1 当土层厚度较均匀、层面坡度较平缓时，宜取邻近勘察孔的各土层厚度，或同一计算剖面内各土层厚度的平均值；2 当同一计算剖面内各勘察孔的土层厚度分布不均时，应取最不利勘察孔的各土层厚度；3 对复杂地层且距勘探孔较远时，应通过综合分析土层变化趋势后确定土层的计算厚度；4 当相邻土层的土性接近，且对土压力的影响可以忽略不计或有利时，可归并为同一计算土层。,2023/7/5,57,静止地下水的水压力可按下列公式计算：(3.4.4-1)(3.4.4-2)式中：w地下水的重度(kN/m3)，取w10kN/m；hwa基坑外侧地下水位至主动土压力强度计算 点的垂直距离(m)；对承压水，地下水位取测 压管水位；当有多个含水层时，应以计算点所 在含水层的地下水位为准；hwp基坑内侧地下水位至被动土压力强度计算点 的垂直距离(m)；对承压水，地下水位取测压 管水位。,2023/7/5,58,3.4.5 土中竖向应力标准值应按下式计算：（）（）式中：ac支护结构外侧计算点，由土的自重产 生的竖向总应力（kPa）；pc支护结构内侧计算点，由土的自重产生的竖 向总应力（kPa）；k，j支护结构外侧第j个附加荷载作用下计算点 的土中附加竖向应力标准值(kPa)，应根据附 加荷载类型，按本规程第条计算。,2023/7/5,59,3.4.6 均布附加荷载作用下的土中附加竖向应力标准值应按下式计算（图）：（）式中：q0均布附加荷载标 准值(kPa)。图3.4.6 均布竖向附加荷载作用下 的土中附加竖向应力计算,2023/7/5,60,局部附加荷载作用下的土中附加竖向应力标准值可按下列规定计算：1 对于条形基础下的附加荷载（图）：当da/tanzad(3a+b)/tan时（）式中：p0基础底面附加压力标准值(kPa)；d基础埋置深度(m)；b基础宽度(m)；a支护结构外边缘至基础的水平距离(m)；附加荷载的扩散角，宜取45；za支护结构顶面至土中附加竖向应力计算点的竖向距离。当zad(3a+b)/tan时，取k，j0。,2023/7/5,61,2 对于矩形基础下的附加荷载（图）：当da/tanzad(3a+b)/tan时（）式中：b与基坑边垂直方向上的基础尺寸(m)；l 与基坑边平行方向上的基础尺寸(m)。当zad(3a+b)/tan时,取k，j0。3 对作用在地面的条形、矩形附加荷载，按本条第1、2款计算土中附加竖向应力标准值k，j时，应取d0（图）。,2023/7/5,62,（a）条形或矩形基础（b）作用在地面的条形或矩形附加荷载图3.4.7 局部附加荷载作用下的土中附加竖向应力计算,2023/7/5,63,当挡土构件顶部低于地面，其上方采用放坡或土钉墙时，挡土构件顶面以上土层对挡土构件的作用宜按库仑土压力理论计算，也可将其视作附加荷载并按下列公式计算土中附加竖向应力标准值：（图）(视作附加荷载比较简单)1 当 a/tan za（ab1）/tan 时（）（）2 当 za（ab1）/tan 时（）3 当 za a 时（）,2023/7/5,64,式中：za挡土构件顶面至土中附加竖向应力计算点的竖向距离(m)；a挡土构件外边缘至放坡坡脚的水平距离(m)；b1放坡坡面的水平尺寸(m)；h1 地面至挡土构件顶面的竖向距离(m)；挡土构件顶面以上土的重度(kN/m3)；对多层土取各层土按厚度加权的平均值；c挡土构件顶面以上土的粘聚力(kPa)；按本规程第条的规定取值；Ka挡土构件顶面以上土的主动土压力系数；对多层土取各层土按厚度加权的平均值；Eak1挡土构件顶面以上土层所产生的单位宽度主动土压力的标准值(kN/m)。,2023/7/5,65,图3.4.8 挡土构件顶部以上采用放坡或土钉墙时土中附加竖向应力计算,2023/7/5,66,2023/7/5,67,2023/7/5,67,地面不规则时的土压力计算 实际工程中经常碰到基坑顶面处地表面形状不规则的情况,如图13-6是三种常见的情况,地表面既不是单一的水平面,也不是单一的斜坡面.此时不能直接用厍仑或朗肯的土压力理论进行计算,但是可以经过简化,再进行计算。图13-6地面不规则时的土压力计算(a)情况一;(b)情况二;(c)情况三,2023/7/5,68,2023/7/5,图13-6 a 情况一,情况一:先水平后倾斜(图13-6a)分别计算,先延长倾斜面交于墙背C点,AB墙面在水平面填土作用下,其土压力强度分布如图中ABe;CB墙面在倾斜面填土作用下,其土压力强度分布如图中CBf;两个三角形相交于g点,则ABfgA为此情况下的土压力分布图。,2023/7/5,69,图13-6 b 情况二,69,情况二:先倾斜后水平(图13-6b)分别计算,先延长水平面与墙背延长线交于A点,在水平面填土作用下,在AB墙面上土压力强度分布如图中ABf;在倾斜面填土作用下,其土压力强度分布如图中ABe;两个三角形相交于g点,则ABfgA为此情况下的土压力分布图。,2023/7/5,70,图13-6 c 情况三,70,情况三:先水平后倾斜又水平(图13-6c)分别计算,先画出在水平面填土作用下的土压力强度分布图ABe,再画斜面填土作用下土压力强度分布图CBe”;Ce”与Ae相交于g点;再求第二个水平面的土压力三角形ABe,Ae 与Cge”交于f点,则ABefgA为此情况下的土压力分布图。,2023/7/5,71,2023/7/5,71,上述三种情况中,挡土墙脚处的主动土压力强度可按下列公式确定:(13-10)(13-11)(13-12)式中-地表斜坡面与水平面之间的夹角;z-地表斜坡面延长线与挡土墙交点至墙底面的距离;h-地表斜坡面延长线与挡土墙交点至地表水平面的距离;h-地表斜坡面延长线与挡土墙交点至墙顶面的距离;-计算范围内土层天然重度的平均值;f,c-计算范围内土层内磨擦角和黏聚力的平均值;Ka-主动土压力系数,Ka=tg2(45-f/2),2023/7/5,72,2023/7/5,72,关于土压力经验修正的讨论 1 提高主动土压力系数 因为土压力的计算理论是建立在土体处于“极限平衡状态”这样一种假定上的，但在工程实际中，当不可能或不允许土体（或者说挡土墙）的位移达到主动极限平衡状态时，土压力就不会小到主动土压力那样的程度，它的值可能处于主动土压力值和静止土压力值之间。因此在实际工程中，可以根据经验，将主动土压力系数适当提高。,2023/7/5,73,2023/7/5,图13-10 主动土压力修正的工程条件,例如上海地区根据工程周围环境状况，提出以下处理办法：设基坑开挖深度为h0，在距基坑边缘h0/2的范围内(区)有重要的地下管线或建筑物基础时（图13-10），取修正后的主动土压力系数K a为:K a=K0(13-22)式中Ka-主动土压力系数（朗肯）；K0-静止土压力系数,2023/7/5,74,2023/7/5,74,2 降低被动土压力系数 同样在工程实际中，当不可能或不允许土体（或者说挡土墙）的位移达到被动极限平衡状态时，土压力就不会大到被动土压力那样的程度，它的值应适当降低，使之更符合实际。实用上可按下式修正：KP=Cp Kp(13-24)Cp=K0+(Kp-K0)Xp/Kp(13-25)Xp=2Da/Dp-(Da/Dp)20.5(13-26),2023/7/5,75,2023/7/5,75,KP=Cp Kp(13-24)Cp=K0+(Kp-K0)Xp/Kp(13-25)Xp=2Da/Dp-(Da/Dp)20.5(13-26)式中：KP-修正后的被动土压力系数；Cp-被动土压力折减系数；Kp-被动土压力系数，可按式(13-16)计算；K0-静止土压力系数；Da-被动区土体的允许位移值，根据实际工程要 求确定；Dp-被动极限状态的位移值，可取 Dp=（0.020.04）h0；h0-基坑开挖深度,2023/7/5,76,2023/7/5,76,3 板式支护结构被动土压力增大系数对于板桩、密排钻孔灌注桩、地下连续墙等板式支护结构，基坑内侧被动区土体一旦进入被动土抗力极限状态，滑动土楔体与支护墙之间将发生相对位移，相对位移必然产生摩擦力。摩擦力客观上提高了被动土压力，但是朗肯理论没有反映这一有利因素。因此可以用提高被动土压力系数的办法来修正朗肯理论的不足。,2023/7/5,77,2023/7/5,77,修正后的被动土压力系数Kp为：Kp=CpKp(13-27)Cp-考虑支护墙与土体之间摩擦力的被动土压力提高系数，可根据土的等效内磨擦角e按表13-4确定。表13-4 被动土压力提高系数Cp,2023/7/5,78,2023/7/5,78,土的等效内摩擦角e 对砂性土即为其内摩擦角，对黏性土可按下式计算：式中：D-基坑底面以下支护墙体的插入深度，其余符号同前。,4 支挡式结构4.1 结构分析 支挡式结构应根据结构的具体形式与受力、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；,2023/7/5,79,2 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；,2023/7/5,80,3 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结构与土相互作用的分析方法对支挡式结构与基坑土体进行整体分析。,2023/7/5,81,支挡式结构应对下列设计工况进行结构分析，并应按其中最不利作用效应进行支护结构设计：1 基坑开挖至坑底时的受力状况；2 对锚拉式和支撑式支挡结构，基坑开挖至各层锚杆或支撑施工面时的受力状况；3 在主体地下结构施工过程中需要以主体结构构件替换支撑或锚杆的受力状况；此时，主体结构构件应满足替换后各设计工况下的承载力、变形及稳定性要求；4 对水平内支撑式支挡结构，基坑各边水平荷载不对等的各种受力状况。,2023/7/5,82,采用平面杆系结构弹性支点法时，宜采用图所示的结构分析模型，且应符合下列规定：1 主动土压力强度标准值可按本规程第3.4节的有关规定确定；2 土反力可按本规程第条确定；3 挡土结构采用排桩时，作用在单根支护桩上的主动土压力计算宽度应取排桩间距，土反力计算宽度应按本规程第条确定（图）；4 挡土结构采用地下连续墙时，作用在单幅地下连续墙上的主动土压力和土反力计算宽度应取包括接头的单幅墙宽度；5 锚杆和内支撑对挡土构件的约束作用应按弹性支座考虑，并应按本规程第条确定。,2023/7/5,83,（a）悬臂式支挡结构（b）锚拉式支挡结构或支撑式支挡结构图4.1.3-1 弹性支点法计算1挡土构件；2由锚杆或支撑简化而成的弹性支座；3计算土反力的弹性支座,2023/7/5,84,图4.1.3-2 排桩计算宽度1排桩对称中心线；2圆形桩；3矩形桩或工字型桩,2023/7/5,85,作用在挡土构件上的分布土反力应符合下列规定：1 分布土反力可按下式计算：（）式中：ps分布土反力(kPa)；ks土的水平反力系数(kN/m3)，按本规程 第条的规定取值；v挡土构件在分布土反力计算点使土体 压缩的水平位移值(m)；（未知）,2023/7/5,86,ps0初始土反力强度(kPa)；挡土构件嵌固段上的基坑内侧初始土压力强度可按本规程公式（）或公式（）计算，但应将公式中的pak用ps0代替、ak用pk代替、ua用up代替，且不计 项；说明（）（5）根据公式（3.4.5-2）pk=pc，pc为支护结构内侧计算点，由土的自重产生的竖向总应力，因此公式（）可变为 或。,2023/7/5,87,从以上公式可以看出，基坑面以下的土压力分布由不考虑土的自重作用的矩形分布改为考虑土的自重作用的随深度线性增长的三角形分布。修改后，挡土结构嵌固段两侧的土压力之和没有变化，但按郎肯土压力计算时，基坑外侧基坑面上方和下方均采用主动土压力荷载，形式上直观、与其他章节表达统一、计算上简化。（摘自条文说明）,2023/7/5,88,2 挡土构件嵌固段上的基坑内侧土反力应符合下列条件，当不符合时，应增加挡土构件的嵌固长度或取Ps Ep时的分布土反力：PsEp（）式中：Ep挡土构件嵌固段上的被动土压力合力(kN），通过按本规程公式（）或公式（）计算的被动土压力强度得出。说明增加挡土构件嵌固段的土反力上限值控制条件是由于土反力与土的水平反力系数是线性