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深基坑工程桩锚支护设计计算理论及应用

第2章桩锚支护设计计算理论与分析

2.1深基坑边坡的变形破坏模式当基坑坑壁采用桩（墙）锚、桩（墙）撑式支护结构时，深基坑可能发生三种形式的变形破坏：⑴支护桩（墙）入土深度不足，支护桩（墙）下部出现“踢脚”⑵锚杆的锚固力或支撑力不足，使锚杆拉出或使支撑“压屈”；⑶支护桩（墙）强度不足出现剪断破坏。当基坑坑壁采用喷锚（土钉墙）支护时，基坑可能发生以下三种形式的变形破坏：⑴锚杆或土钉长度不足，基坑边坡土体沿朗肯主动破裂面发生变形破坏；⑵个别锚杆或土钉的抗拔力不足，被从土体内拉出；⑶锚杆（土钉）与面层钢筋联接不牢固，与面层钢筋拉脱。

ga／t 1721-2020 居民身份网络认证 通用术语2.2支护结构选型武汉地区深基坑支护结构的主要型式如下：1)放坡开挖2)悬臂桩3)水泥土重力式挡土墙4)桩锚式支护结构5)内支撑式支护结构6)喷锚支护（土钉墙）7)综合措施

2.4支护结构水平荷载与抗力计算2.4.1超载作用下支护结构水平荷载与抗力计算模式

2.4.2支护结构水平荷载标准值

2.4.3支护结构水平抗力标准值计算

图2－5水平抗力标准值计算简图

2.5桩锚支护结构设计计算2.5.1悬臂式支护结构计算

2.5.2多支点支护结构计算

2.5.3结构内力及截面承载力计算

第三章桩锚支护工程的降水设计与监测技术

3.1深基坑工程降水设计降水基本理论设计基坑降水系统需要选用渗流公式确定井的数目、间距、深度、直径以及井的出水量等。选用渗流公式时，要根据基坑的深度，考虑场地的水文地质条件，即地下水的类型、补给源及井的结构等。根据地下水有无压力，水井分为无压井和承压井。当水井布置在具有潜水自由面的含水层中时，称为无压井；当水井布置在承压含水层中时,称为承压井。当水井底部达到不透水层时称为完整井，否则称为非完整井。各类井的涌水量计算方法都不同。1857年，法国水力学家Dupuit首先研究出地下水涌水的理论。这些理论虽与实际情况有出入，但直到现在还广泛地被应用着。他研究了完整承压井和完整潜水井的涌水情况，并作了如下假定：①含水层为均质和各向同性；②水流为层流；③流动条件为稳定流或非稳定流；④水井出水量不随时间变化；

基坑涌水量的计算基坑井点系统是由许多井点同时抽水，各个单井水位降落漏斗彼此发生干扰，因而使各个单井的涌水量比计算的要小，但总的水位降低值确是大于单个井点抽水时的水位降低值，这种情况对于以疏干为主要目的的基坑施工是有利的。潜水完整井环行井点系统可按下式计算涌水量：式中，R’—群井的影响半径（R’=R+r0）；S—水位降低值（m）；r0—环状井点系统的假想半径，可按下式计算：式中，F—井点系统包围的基坑面积（m2）

2)周边环境的监测3)确定监测周期及频率4)设定预警值5）监测结果的分析与评价6）险情预报7）提出合理化措施（1）在支护结构水平位移速率和累计位移较大时，分别增设钢管水平角支撑、加密支撑、及时安装支撑构件、跳槽开挖、停止超挖、先支撑后开边支撑边开挖、在挡土结构的背后挖土卸荷或加设树根桩等。（2）对较复杂的周边环境，为保证支护结构的位移较小，对锚杆施加足够的预应力，或在水平钢管支撑安设时用千斤顶施加预应力顶紧支护结构。（3）对邻近较重要的建筑物及地下煤气管道等进行灌浆加固等措施。对渗漏、管涌等要引流堵漏，压密注浆水堵漏，降水堵漏，钢丝网水泥砂浆护壁等。对周边地面浇注混凝土薄层，增设排水通道，对周边土体裂缝及时用水泥砂浆封闭，以防地表水往下渗流。（4）对变更设计、施工方案的分析评价和建议。

第四章深基坑支护工程实例

4.2深基坑支护方案的选择支护方案比选的原则是：首先根据地层、开挖深度、周边环境的不同详细对基坑支护分段，然后对每一段按由简单到复杂、由低价到高价的先后顺序进行试算、比较，同时兼顾工期及其它工程条件，最后选择最佳的方案。综合考虑本基坑工程的各项条件，经过充分的比较、论证、试算后，确定本基坑工程支护方案的总体思路如下：以排桩+预应力锚杆作为主要支护手段，辅助坡顶减载、坑内坡脚留设反压土体、外设加强桩、止水帷幕、坑内深井降水等手段，确保支护体系的完善。对已施工的支护桩充分利用，原支护桩不能满足要求时，采取加锚或加桩等措施予以补强。本工程拟采用坑内深井降水、坑壁深层搅拌止水、坑内明排相结合的地下水处理措施。深井降水不可避免的会引起场地周边地面一定的沉降量，但根据多年来在武汉市从事深基坑工程方面的经验，可以通过以下两个方面来将其负面影响降低到最小程度：⑴优化设计⑵合理安排抽水时间

4.3支护设计由于场地内各段土层厚度有一定的变化，故分段概化为5种地层剖面分别计算。现将DE段和FG段概化地层图示如下：

图4.9桩锚支护结构立面图

图4.13基坑抗隆起分析

某框剪结构学生公寓施工组织设计图4.12DE段桩顶放坡喷锚支护

图4.15基坑喷锚支护大样图

基坑降水后地面沉降预测等值线图

4.5基坑监测方案设计监测的目的是根据现场监测数据与设计值（或预测值）进行比较，如超过某个限值就采取工程措施，防止支护结构破坏和环境事故的发生。用监测数据指导现场施工，进行信息化施工，使施工组织设计得以优化。监测项目包括：⑴基坑边坡土体和支护桩水平位移；⑵基坑边坡土体和支护桩沉降变形；⑶周边道路、管网、建筑物沉降变形；⑷基坑边坡深层土体位移；⑸裂缝监测。监测要求如下：基坑开挖前布设基准点、基坑周边道路管网沉降点，并进行基点联测和沉降点基础数据观测。并布设好测斜孔，基坑开挖前进行初始值监测。基坑开挖第一层土之前每3天观测一次，开挖以下土层应每2天观测一次，基坑开挖至基底后可每周观测一次。每次观测的结果应当天通报给基坑支护设计单位、施工单位、监理单位及建设单位，并且提出必要的建议。当坡顶位移变形速率超过5mm/天，或沉降速率超过3mm/天时，或者支护桩顶沉降量累计超过30mm,累计位移超过30mm时，须加密监测，提出预警通知。设计方根据现场情况和监测报告做出加固应急方案，及时消除隐患。

4.6基坑实际监测结果的分析土体沉降由两方面原因引起，一是由于地下水位降低引起，一是由于支护结构水平位移引起的。从沉降监测图可知：未降水前，基坑挖至第一层锚杆处时（图4.21中40天），沉降较小，启动降水井和开挖至设计基坑底标高时（图4.21中80天）为沉降高峰期，基坑坑底结构施工时由于降水井的降水作用沉降小而平缓。从位移监测图可知：从地面开挖基坑至第一层锚杆处时（图4.22中45天），水平位移变化较小，之后为水平位移的高峰期，到基坑开挖到设计标高时（图4.22中100天）位移趋于稳定。

db61／t 5030-2022 消防应急照明和疏散指示系统设计、施工和验收标准(附条文说明)图4.21RDR国际广场基坑沉降监测图图4.22RDR国际广场基坑位移监测图

深基坑工程桩锚支护设计计算理论虽然已经较完善，但还需要进一步的研究。计算方法有弹性抗力法、极限土压力平衡法等，选择那一种方法更切合实际?如何将深基坑工程桩锚支护设计计算理论应用于越来越复杂的深基坑工程，并节约投资，保证工程结构的稳定、安全和可靠?锚杆是桩锚支护结构中一个重要的组成部分，目前，虽然土层锚杆已广泛地应用于各种土质坡、基、洞工程中，但土层锚杆技术理论还需要进一步完善。