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1、6-2-6支护结构计算6-2-6-1排桩与地下连续墙计真对丁较深的基坑，排桩、地下连续墙围护墙应用最多，其承受的荷载比较凝杂，一般应考虑卜述荷载：土压力、水压力、地面超载、影响范围内的地面上建筑物和构筑物荷载、施工荷戏、邻近基础工程施工的影响（如打桩、基坑土方开挖、降水等）。作为主体结构一部分时，应考虑上部结构传来的荷载及地震作用，需要时应结合工程经照考虑温度变化影响和混凝土收缩、徐变引起的作用以及时空效应.排桩和地下连续堵支护结构的破坏，包括强度破坏、变形过大和稳定性破坏（图6-65）。其强度破坏或变形过大包括：图665排桩和地下连续墙支护结构的破坏形式（八）拉锚破坏或支掠压曲：（b）底部走
2、动；（C）平面变形过大或穹曲破坏;（d）墙后土体整体滑动失检：e）坑底降起；f管涌（1）拉锚破坏或支撑压曲：过多地增加了地面荷载引起的附加荷载，或土压力过大、计算有误，引起拉杆断裂，或锚固部分失效、腰梁（围擦）破坏，或内部支捶断面过小受压失稔。为此需计算拉锚承受的拉力或支撑荷栽，正确选择其截面或锚固体。（2）支护墙底部走动：当支护墙底部嵌固深度不够，或由丁挖土超深、水的冲刷等原因都可能产生这种破坏。为此需正确计律支护结构的入土深度O（3）支护墙的平面变形过大或弯曲破坏：支护墙的截面过小、对土压力估算不准确、墙后增加大量地面荷载或挖土超深等都可能引起这种破坏。平面变形过大会引起墙后地而过大的沉降
3、，亦会给周围附近的建（构）筑物、道路、管线等造成损害o排桩和地下连续堵支护结构的稔定性破坏包括：（I）墙后上体整体滑动失稳：如拉锚的长度不够，软粘上发生圆弧滑动,会引起支护结构的整体失稳。（2）坑底隆起：在软粘土地区，如挖十.深度大，嵌固深度不够，可能由于挖土处卸载过多，在堵后土里及地面荷载作用卜.引起坑底隆起。对挖土深度大的深坑需进行这方面的验算，必要时需对坑底土进行加固处理或增大挡墙的人上深度.（3）管涌：在砂性土地区，当地卜.水位较高、坑深很大和挡墙嵌固深度不够时，挖土后在水头差产生的动水压力作用下，地下水会绕过支护墙连同砂土一同涌入基坑。1 .嵌固深度计算排桩、地下连续墙嵌固深度设计值
4、，按下列规定计算：（1）悬蹲式支护结构围护墙的嵌固深度计算悬伸式支护结构闱护墙的嵌固深度设计值加（图6-66）,宜按下式确定：MXEPJ-1.2M住&20（6-37）式中EEPJ一一林、墙底以上基坑内侧各土层水平抗力标准值”jJ按式（692）、式（636）计算）的合力之和：p合力万瑞作用点至桩、墙底的距离：工扁一一桩、墙底以上基坑外健各土层水平荷载标准值公认的合力之和:A一一合力心作用点至桩、墙底的距离”图6-66悬臂式支护结构围护墙迸固深度计算简图（2）单层支点支护结构国护支点力及墙嵌固深度计算单乂支点支护结构围护墙的支点力（图6-67）及顺固深度设计值1（图6-68）宜按下式计匏:EEtI
5、值版V0.2时,宜取加=O.2。当基坑底为碎石土及砂土、基坑内排水I1.作用有渗透水压力时，恻向截水的扑桩、地下连续墙圉护墙除应满足上述计算外，其嵌固深度设计值尚应按下式抗渗透桎定条件确定（图6-70）：1.1.2（）o（-,u）（6-44）2 .内力与变形计算支护结构用护墙和支掾体系的内力和变形的计算，要根据基坑开挖和地下结构的施工过程，分别按不同的工况进行计匏，从中找出最大的内力和变形值，供设计围护墙和支探体系之用。如图6-71所示之基坑支护结构的支撑方案和地下结构布宜情况，在计算围护墙、支撑的内力和变形时，则需计算下述各工况：第一次挖上至第一层混凝土支撑之底面（如开槽浇筑第一层支掾，则可
6、挖上至第层支撑顶面），此工况用护墙为慈河的国护墙：待第层支掠形成并达到设计规定的强度后，笫二次挖十.至第二层混凝土支撑之底面，此工况围护墙存在一层支撑：待第二层支撑形成并达到设计规定强度后，第三次挖土则至坑底设计标高：待底板（承台）浇筑后并达到设计规定强度后，进行换撑，即在底板顶面浇筑混凝土带形成支掾点，同时拆去第二层支撑，以便支设模板浇筑-2层的增板和顶楼板：待-2层的墙板和顶楼板浇筑并达到设计规定强度后，再进行换撑，即在-2U顶楼板处加设支控（一般浇筑间断的混凝土带）形成支撑点，同时拆去第一层支撑，以便支设模板继续向上浇筑地下室墙板和楼板。为此，图6-71（八）所示之支护结构闱护端，则需按
7、图6-71（b）n)(6-46)dZ支点处的边界条件按下式确定：7=Arj(vi-)+(6-47)式中E1.一一结构计算宽度内的抗弯刚度：用地域上水平抗力系数的比例系数；加一一抗力计算宽度，地卜连续堵取单位宽度：排桩结构，对圆形桩取o=O.9+f（6-83）e01.=0.70.5+匚臀c0.7e式中&地面均布荷载q引起的侧压力：e1.一一土钉位置处由土体自重产生的侧压力：S一一相邻上钉水平间距和垂直间距中的较大值。荷载分项系数取.2o另外，按基坑（W壁安全等级取重要性系数。喷射混凝土面乂按以土钉为支座的连续板进行强度验算，作用丁面乂上的侧压力，在同一间距内可按均布考虑，其反力作为土钉的端部拉力
8、。验算内容包括板在跨中和支座截面处的受弯、板在支座截面处的冲切等。上述计算，适用于以钢筋作为中心钉体的钻孔注浆型土钉。对于其他类型的土钉如注浆的钢管击入型土钉或不注浆的角钢击入型土钉，亦可参照上述计算原则进行土钉墙支护的稳定性分析。至于更合型土钉墙，目前应用较多的是水泥土搅拌桩-上钉地和微型桩-上钉堵两种型式。前者是在基坑开挖线外储设置排至两排（多数为排）水泥土搅拌桩，以解决隔水、开挖后面值十体强度不足而不能自立、喷射混凝土面层与土体粘结力不足的问题：同时，由于水泥土搅拌桩有一定插入深度，可避免坑底隆起、管涌、溢流等情况发生。后者微型桩-上钉墙，是在基坑开挖线外侧击入一排或两排（多数为一排）竖
9、向立管进行超前支护，立管内高压注入水泥浆形成微盘桩。微型批虽不能形成隔水帷幕，但可以增强土体的自立能力，并可防止坑底涌土。范（GB50010-2002）确定。2.构造与施工要求钢筋混凝土拱地的混凝土强度等级不宜低于C25,拱墙水平方向应设通长双面配筋，总配筋率不应小于0.7%。圆形拱墙壁厚不应小于400mm,其他拱墙壁厚不应小于50Omm.拱墙不应作为防水体系使用。拱墙断面宜呈Z字形，拱壁上、下端宜加肋梁。当基坑较深时.，可由数道拱墙会合组成，沿拱墙高度方向设置数道肋梁,其整向间距不宜大25拱墙施工时，拱曲线沿曲率半径方向的误差不得超过40mm.排增水平方向施工的分段长度不应超过12m。通过软
10、弱土层或砂层时，分段长度不宜超过8m。拱墙在垂直方向应分道施工，每道施工的高度视上层的直立高度而定，不宜超过2.5m,待上道拱墙合拢且混凝土强度达到设计强度的70%后，方可进行下道拱墙施工.当采用外壁支模时，拆模后应将拱墙与坑壁之间的空源填满分实。拱墙宜连续施工，每道拱墙的施工时间不宜超过36h.6-2-6-5逆作法计算要点1.逆作法工艺原理“逆作法”的工艺原理是：先沿建筑物地下室轴线（地下连续墙既是挖土时的围护墙同时又是地下室结构外墙）或周围（地下连续增只用作圉护墙）施工地卜连续墙，同时在建筑物内部的有关位置（柱子或隔墙相交处等，位置由设计和施工单位共同研究确定）浇筑或打下中间支承柱（亦称中
11、柱桩，数量由计算确定），作为施工期间于地下室底板封底之前，承受上部结构臼垂和施工荷载的支承。然后挖土至地下室层顶板底标高（用土模浇筑楼盖时）或地下室二U顶板顶标离（支模浇筑楼盖时），浇筑地下一U顶板，作为地下连续墙刚度很大的水平支掾，随后按上述方法逐层向卜挖土和浇筑地卜.室各层的顶板，同时各层结构中的中柱或隔墙也逐层向下施工，直至地下室底板封底,完成地下室结构的施工。与此同时,在地下室一层的顶板结构浇筑完成后,就为上部结构的施工创造了条件，所以在地卜结构逐层向卜.施工的同时，可同时自地面开始向上逐U施工上部结构，形成地面上、下同时施工的局面.但在地下室底板封底并达到设计强度之前，上部结构允许施
12、工的1度要经计算确定，因为它取基坑外地表变形和土体移动的验算。上述地下连续墙作为支护结构闱护墙的设计和计算方法，详见6-2-&1节。在荷毂取值方面要考虑逆作法施工的特点。用逆作法施工的地下连续墙围护增，由于有一定的截面厚度、采用刚性接头、利用刚度很大的地卜.结构楼盖作为水平支撵，只耍地下楼盖布置比较合理，一般变位都较小，因此在进行Ii1.护墙计算时宜取静止上压力。2）地下连续墙承重堵设计地下连续墙作为地下结构的承重墙，除按一般的结构计算方法，根据上部传卜.的荷我进行内力分析和威面计算之外，要解决的关键问题之一是无桩的地卜.连续墙与有桩的地下室底板的变形协调和基本的同步沉降。对于变形协调问题在我
13、国还是正在深入研究探讨的问题，目前采用的设计方法之一，即根据群桩设计理论，把地卜连续墙模拟折算成工程桩的方法，即把地卜.连续墙的垂直承载能力，通过等量代换计算方法，将地下连续墙模拟折算成若干根工程桩，布置在基础底板的周边上，将桩、上、底板三位一体视为共同结构的复合基础，利用有关的计算机程序，来计算底板的内力、桩端轴力以及总体沉降。在进行地下连续堵和工程桩的等量代换时，可参考混凝土灌筑桩设计规范计算地下连续墙的壁醐摩阻力和端阻力。通过研究和工程观测,证明地下连续墙的壁侧摩阻力不仅取决于上层性痂，还与端阻力之间存在着互相影响的关系，即端阻力的大小影响壁侧摩阻力的发挥和分布。-一般在加荷初期，荷载大
14、部分由壁（W摩阻力承担，传递到墙底的荷教很小，当壁侧摩阻力达到极限后，堵顶荷载再增加则主要由湍阻力承担。当壁侧摩阻力达到极限时，端阻力约占荷载的2O%4O%.股壁侧雁阻力全部发挥，需要的位移较小：而端阻力全部发挥.则需要较大的位移.在逆作法施工过程中，随着挖土的加深、墙体位移及十压力的变化，壁例摩阻力亦有所降低。在逆作法施工过程中,实际存在地下连续墙、工程桩、地下室结构和上部结构（采用封闭式逆作法时）的共同作用问题，应通过该更合结构的沉降计算，来控制施工进度。通过某某一些采用逆作法施工的工程的观测，发现在施工初期，上述匆合结构的中心沉降较大，周边沉降较小，地下连续墙的沉降验,施工质量有保证，而
15、且费用亦低。2）设计计算荷载逆作怯分“敞开式逆作法”和“封闭式逆作法”，其荷载是不同的。采用“敞开式逆作法”时，计兑地下结构自重时，视楼盖结构浇筑方式而定。如果为便于挖上和有利于通风、照明，则可先浇筑楼盖梁，待底板封底后再逐层浇筑楼板，此种情况下的结构自重和施工荷载都较小。如果楼盖梁、板同时浇筑，则结构自重包括楼板的重量.如地下空顶板不作施工场地使用时，恒载和施工荷载可按现有规范规定：如地卜.室顶板用作施工场地时，施工荷教则应按实际情况计算。采用“封闭式逆作法”时，恒我按实计算；施工荷载则视施工内容、材料（钢筋）加工和材料、设备堆放情况等按实计匏。计算简图当以封闭式逆作法施工时，是利用地下室的
16、楼蛊结构作支护结构的水平支撑。水平支挣的刚度可假定为无限大，因而中间支承柱假定为无水平位移o如果中间支承柱是等跨均匀布置，则地下结构上的荷教在中间支承柱上不产生弯矩，因此上部结构荷载传递到最卜层中间支承柱上的弯矩较小，因而对中间支承柱可近似地按轴心受压柱简化计算（图6-92）。=IO0：t翼缘厚度mm)：1.钢材的屈服强度(N/mmD。(b)H型钢腹板的局部稳定(25+O.5)I(6-90),*YZ*式中Iio腹板计算高度(mm)：A腹板厚度(nn)(c)钢管截面局部稳定-1(X)-6-91)t式中D钢管外径mm)；I钢管壁厚(nm)d.刚度验算j=.U692)式中一一容许长细比，按g钢结构设
17、计规范B取值。e.插入长度验算/2K竺Zd(6-93)式中I一一H型钢、钢管插入工程桩的长度(mm)：K-安全系数2.O2.5:J1.-一一混凝土轴心抗压强度设计值(N/mnr)；1.中间支承柱断面周长(min)：。一一粘结设计强度，如无准确数据可近似取混凝土抗拉设计强度了(Nmm2)o当插入长度不足，又不便增大插入长度时，可在型钢壁钻孔或加焊附加块的方法，此怯在工程中已有应用。B.钢管混凝十.中间支承柱(中柱桩)其承载力按卜式计算：N牛AQKAS（6-94）式中N轴心抗压承载力（N）；一一受用杆件稳定系数，见钢管混凝土结构设计与施工规程:KCECS28：90）K偏心受压增大系数1.57.8：
18、Ai钢管截面积（mm2）；*一一钢材抗压设计强度（NZmm2）；Kx一一核心混凝土轴心抗压强度提高系数,见钢管混凝土结构设计与施工规程（CECS28：90）4一钢管内核心混凝土截面积（mm）：一-混凝土轴心抗压设计强度（N/mnf）。3.地下连续墙和中间支承柱（中柱桩）的节点设计“逆作法”施工与常规施工方法的区别，就在于地卜室结构是自上而卜施工，由于施工工艺的变化，相应的结构节点构造亦应进行变化。逆作法施工的结构节点设计，需满足下述要求：（I）要求既满足结构永久受荷状态卜的设计要求，又要满足施工状态卜.的受荷要求.即节点设计既要符合结构设计规范的要求，又要满足施工工况受荷条件下的受力要求；（2
19、）节点形式和构造必须在工艺上满足现为的工艺手段及施工能力。即设计的节点是可行的，可操作时，在满足受力前提下愈简单愈好：（3）不要影响建筑物的使用功能，如不能占用过大空间等。在逆作法施工中,地下连续墙要研究堵段之间的刚性连接.与楼盖梁的连接以及与底板的连接节点。6-2-6-6内支律体系计算要点内支撑体系常用的有钢支悻和混凝土支捽，内支掾体系包括水平支撑构件、腰梁或冠梁及竖向的立柱。I.钢支撑结构设计钢支掾目前常用的是钢管支撑和H型钢支掾。这两种支撑重量轻、刚度大、装拆方便、可重复使用、材料消耗少、可施加预顶紧力，因而在基坑（尤其是长条形基坑）工程中广泛应用。钢支撑多为对掾或角撵，为直线形构件。所
20、承受的支点水平荷载为由腰梁或冠梁传来的土压力、水压力和地面超载产生的水平力：登向荷载则为构件自重和施工荷载.为此钢支撑多按压弯杆件（单跨压弯杆件、多跨连续压弯杆件）计算。当基坑形状接近矩形且基坑对边条件相近时，支点水平荷载可沿胺梁、冠梁长度方向简化为均布荷载，对捽轴向力可近似取水平荷载设计值乘以支撞点中心距：腰梁内力则可按多跨连续梁计算，计算跨度取相邻支探点的中心距。支撑构件的受压计算长度，按下列方法确定：（1）当水平平面支撑交汇点设巴螺向立柱时，在竖向平面内的受压计算长度取相邻两立柱的中心距；在水平平面内的受压计算长度取与该支撑相交的相邻横向水平支撑的中心距。当支撑交汇点不在I可一水平面时，
21、其受压计算长度应取与该支掾相交的相邻横向水平支撞或联系构件中心距的1.5倍。（2）当水平平面支撑交汇点处未设置立柱时，在竖向平面内的受压计算长度取支撑的全长。（3）钢支掾尚应考虑构件安装误差产生的偏心弯矩，偏心距可取支推计外长度的HI（X）0。钢支撑如施加预顶紧力，则预顶紧力值不宜大于支撑力设计值的40%60立柱的计算应符合下.列规定：（I）立柱内力宜根据支拄条件按空间框架计算：也可按轴心受压构件计算“轴向力设计值M按下列经验公式确定：nNz=Nzi+0.1Nt=1（6-95）式中M水平支掾及柱自重产生的轴力设计值：Ni一第i乂交汇该立柱的最大支撑轴力设计值：M一一支撑层数。（2）各层水平支撑
22、间的立柱的受压计算长度，可按各层水平支撑间距计算:最下层水平支掾下的立柱的受压计算长度，可按底层高度加5倍立柱直径或边长计算。（3）立柱基础应满足抗用和抗拔要求，并应考虑基坑回弹的影响。2.混凝土支撞结构设计混凝土支撑为现浇结构，适应于各种结构型式，如对掾、角探、衔架式、框架式、圆环式等，施工皆无困难而且由T其刚度大，控制支撑变形的可靠度高，能对基坑周围的管线和环境起很好的保护作用，施工费用相对又不高，因而软土地区大面积的深基坑中应用较广泛。其缺点是拆除困难，控制爆破仍会对周围环境带来一定影响，人工破除费人力且噪音大，所用材料不能何I收,消耗量较大。基坑用护结构般由用护墙和支撑体系两部分组成，
23、封闭的支撑体系与用护墙共同组成一空间结构体系，两者共同承受上体的约束及荷我的作用，因此支撑体系的水平位移包括两部分：第一部分是荷载作用卜.，支撑体系的变形：第二部分是刚体位移（包括刚体平移及转动），该部分是由于基坑开挖过程中，屏坑各侧壁上的荷载不同而发生的，该刚体位移的发生使得基坑各便壁上的荷数重新调整，直至平衡。混凝土支撑体系按平面封闭框架结构设计，其外荷载直接作用在封闭框架周边与围护墙连接的腰梁上。封闭框架的周边约束条件视基坑形状、地基土物理力学性痂和闹护体系的刚度而定。对这个封闭框架结构，要计算它在最不利荷我作用下，产生的最不利内力组合和最大水平位移。因此要依据基坑的挖土方式的多种工况，
24、对每一种工况的不利荷载，分别计算围护墙和钢筋混凝土支撑体系的内力及水平位移计算程序及要点如下：（1）选择合适的结构几何参数，计身钢筋混凝土支撞的水平变形刚度Kc。M=I/6（6-96）式中6为钢筋混凝土支撑的变形柔度o其物理含义为：当钢筋混凝土支掾沿基坑周边承受单位均布支撑力R=I时，支掾点（即腰梁）的水平位移.实际上，由于钢筋混凝上支撑在支撑力作用下，腰梁上不同截面的水平位移不相同，所以对于不同地方的腰梁支掾刚度K并不相同，为了控制基坑边缘的最大水平位移，在设计计第中，取钢筋混凝土支撑腰梁的最大水平位移为水平变形柔度，即=nax（6-97）这样使计算偏于安全。（2）求得刚度M后，根据工程地质
25、勘察提供的有关数据，利用围护墙（加支撑、锚杆）的有限单元法计算程序，计算围护墙体结构的内力和基坑边缘的最大水平位移Az,并求钢筋混凝上支撑对困护墙体结构的支撑力R,。（3）判别基坑边缘最大水平位移是否满足设计要求，即max（6-98）式中一一基坑边缘允许的最大水平位移。如果（6-98）式不满足，则重新调整钢筋混凝土支掾的几何参数，提高其水平刚度，全复式（6-96）、式（6-97）的计算：当为了调整整个基坑的刚度，通常采用以下三种调整方式：I）调整支撑体系的高程布置，考虑是否需要增设一道支撑：2）加大支悻体系的杆件截面尺寸，即增加支撑体系的水平面上的刚度：3）加大用护墙厚度或加长人士深度。上述-
26、：种调整方式中，方法I）时基坑水平变形的控制最有效，所以通常先调整支撑体系的高程布置，如式（698）仍无法满足，再按方法2）、3）调整.如（&98）式满足，则进行下面步骤（4）的计卯：（4）用有限单元法计算混凝土支撵的内力并进行配筋计算。混凝土支撑结构设计计算流程如图6-93所示.图6-93当基坑各IW壁荷载相差较大时，如相钻基坑同时开挖，基坑坑外附近有相邻工程在进行预制桩施工等，这时基坑例壁的不平衡荷载可能引起整个基坑向一侧“漂移”，支撑体系的刚体位移很大，此项因素绝不可忽略。为此，要考虑困护体系外闹土体的约束作用，可根据地层特性,采用适当刚度的弹簧模拟之。为r计算该刚体位移，必须将支拽体系
27、与围护墙一同视为一空间结构。如采用钻孔灌筑桩作为围护墙，可将用护枇沿基坑周边按“刚度等效”进行连续化,将整个结构体系简化为带内掾杆的薄壁结构，按薄壁结构的有限元程序进行内力和位移计算。6-2-6-7土锚杆(W)计算在土质较好地区，以外拉方式用土锚杆锚固支护结构的圉护墙，可便利基坑土方开挖和主体结构地下工程的施工，对尺寸较大的基坑般也较经济。十.锚一般由锚头、锚头型座、钻孔、防护套管、拉杆(拉索)、锚固体、锚底板(有时无)等组成(IS6-94)o图6-94土锚构造I-锚头：2-锚头垫座：3-的护墙：4钻孔：5-防护套管：6拉杆（拉索）：7-播固体：8-信底板土锚根据潜在滑裂而，分为自由段（非锚固
28、段）/和锚固段图6-95）。土锚的自由段处于不稳定上层中。要使拉杆与土层脱离，一旦上层滑动，它可以自由伸缩，其作用是将锚头所承受的荷载传递到锚固段。锚固段处于桎定土层中，它通过与土层的室密接触将锚杆所承受的荷教分布到周围土层中去.锚固段是承载力的主要来源.图6-95土锚的自由段与锚固段的划分自由段非锚囚段：小锚固段1. 土锚布置根据G建筑基坑支护技术规程3,锚杆的上下排垂直间距不宜小丁2m：水平间距不宜小于1.5m：锚杆锚固体上覆土层厚度不宜小于4m。猫杆的僚角宜为1525。，且不应大于45.锚杆自由段长度不宜小于5m,并应超过潜在滑裂面1.5m锚杆的锚固段长度不宜小于4m,拉杆（拉索）下料长
29、度，应为自由段、锚固段及外露长度之和.外露长度需满足锚固及某拉作业的要求。锚杆的锚固体宜采用水泥浆或水泥砂浆，其强度等级不宜低于M1.O0。2. 土锚计算（1）土锚承载力计匏:锚杆承载力计算，应符合下式要求:TiWM1.COSO（6-99）式中Td一一锚杆水平拉力设计值，由式（6-99）计算；。一一锚杆与水平面的倾角；M一锚杆轴向受拉承载力设计值。规程规定，对安全等级为一级和缺乏地区经验的二级基坑侧壁，锚杆应进行基本试取，M值取基本试验确定的极限承战力除以受拉抗力分项系数YN丫、=1.3）：基坑侧壁安全等级为二级且有邻近工程经验时，可按式（6-100）计算锚杆轴向受拉承载力设计值，并进行锚杆购
30、收忒验:N1.f(d+2Cd-d1)(6-100)式中Ji一一扩孔锚固体直径:d一一非扩孔锚杆或扩孔锚杆的直孔段锚固体直径:A一一第i层土中直孔部分的锚固段长度；6一一第j层土中扩孔部分的锚固段长度：僻、的k一一土体与锚固体的极限摩阻力标准值，应根据当地经验取值：当无经验时可按表6-73取值：Y，锚杆轴向受拉抗力分项系数，取1.3：C一一扩孔部分土U的抗压强度.基坑侧壁安全等级为三级时，亦按式（699）计算M值。对于塑性指数大于17的粘性土层中的锚杆，应进行徐变试验。（2）拉杆（拉索）截面计算：普通钢筋的截面面积，按下式计算:，fycos。(6-101)预应力钢筋的截面面积，按下式计算:4,c
31、os。式中4、AP普通钢筋、预应力钢筋拉杆的截面面积；本禽一一普通钢筋、预应力钢筋拉杆的抗拉强度设计值。（3） 土锚的整体稳定性验算：进行土层锚杆设计时，不仅要研究上层锚杆的承载能力，而且要研究支护结构与土层锚杆所支护士体的松定性，以保证在使用期间土体不产生滑动失稳.上层锚杆的稳定性，分为整体稳定性和深部破裂面稔定性两种，其破坏形式如图6-96所示，需分别予以验算。图6-96土层锚杆的失稳h(g)tg(-0)而d=4htgIg(-)：.h=Eah-|Em、Ah分别为Ei、Eu.A的水平分力（N）。英国的1.OCher于1969年乂提出简化的计算方法（图6-99）。该简化计算方法是由锚固体中点C
32、向上作垂线cd,在该垂直面上作用有主动上压力Q符C点与基坑支护结构卜端的假想支承点方连一直线从、射即深部破裂面，在该深部破裂面上作用有反力&.8作用方向线与深部破裂面法线间成n角，5称为土的“标称内摩擦角”；此外，还有上体重量G。由几何关系知，凡与垂线间的夹角为11-0如果土层锚杆和支护结构是稳定的，则由心、E、G应构成封闭三角形（图6-99b）,由此可求出角n-0,由丁已知O角为锚固体中点和支护结构卜端假想支承点连线与水平线之间的夹角，因而可求得伽角。土的内摩擦角由地基勘探报告提供，则由下式可求得土层铺杆的稳定安全系数：K=蝮(6-104)年夕“图6-98土层锚杆深部破裂面稳定性简化计算方法
33、图6-99挡土板植入土深度计算筒图（4） 土锚杆计算实例：某大厦高24层，地卜室23层，基础挖土深度13m,土侦为砂土和卵石，桩基采用直径80Omm的人工挖孔的灌筑ftt,桩距1.5m。工程施工场地狭窄，两面临街，一面紧靠民房，基础挖土不可能放坡大开挖，需用支护结构挡土,垂直开挖，但挡土板桩不能在地面进行拉结，如作为悬惜桃则被而不满足要求，口变形亦大，因此决定枭用道土锚杆拉结板桩。I)上锚杆受力计算根据地质资料和施工条件，确定如卜.参数：a.土锚杆设置在地面下4.5m处，水平间距1.5m,钻孔的孔径为614()mm,上锚杆的帧角13；b.地面均布荷载按IOkN/n?计算:c.计算主动土压力时，
34、按照土层种类，土的平均重力密度i=19kNm计算被动土压力时，根据土层情况，土的平均重力密度yp=1.93kNm主动土用力处土的内摩擦角物=40,被动土用力处土的内摩擦角p=45o,土的内聚力C=O,主动土压力系数K.=1.g45,-)=fgi(45-y-)=0.217被动土压力系数描,=，屋(4513=/屋(45，+=-)=5.83挡十.板桩的入土深度计算(图6-99：按挡土板枇纵向单位长度计卯，则主动士压力：EAI=JYa+/)2Ka=-19(13+r)20.2172由地面荷载引起的附加压力：Eq=q+r)Ka=10(13+r)0.217被动土压力：Ep=1PFK(I=-19.525.83
35、2ZAG=O得y19(13+t)20.217-(13+)-4.5+10(13+t)0.217-(13+t)-4.5-y19.5r25.83jjt+13-4.5=O解之,得t=226m,取板桩入土深度为2.30m。计算土锚杆的水平拉力：根据板桩入土深度1.=23Om,则Eai=-a(+r)2K.,=-1913+2.3)20.217=482.5kN22人=夕(%+，)Ka=10(13+2.3)O.21.7=33.2kNEP=-Y/Kp=-19.52.325.83=301kN由ZMD=O可求出土锚杆所承受拉力丁的水平分力7d：Td(13+2.34.5)=EA1.+E2j-EP亍将上述u、EA2、EP
36、的数值代入，则求得：7d=229.9kN由于上锚杆的间距为1.5m,所以每根锚杆所承受拉力的水平分力为:7b1=1.5229.9=344.8kN2)土锚杆抗拔计算上层锚杆锚固段所在的砂上层：=19kNm3.=370.KO=I求土锚杆的非锚固段长度(BF)：由图6-100可知：BE=(13+2.3-4.5)年“45”-，)=10.8ig26.5=5.38m根据正弦定律：BE_BFSinNBFESinNBEF.BESinNBEFBF-SinNBFEZBEF=90o-(45-?)=90(45-)=63.5o97NBFE=I800-635=18013-63.5=103.5因此=4.95m,jc5.38
37、sm63.5Bb=sin103.5：.非锚固段长度为4.95m。求土锚杆的锚固段长度：十.锚杆拉力的水平分力加s=3448kN,而土锚杆的倾角=13。，则该土锚杆的轴向拉力7=3448coS130353.kN353.kN。由于该土锚杆非高压灌浆，土体与锚固体之间的极限摩网力可按表6-73查出，或按下式计算土体抗剪强度：Tz=c+T=353.8kN满足要求。4）土锚杆的深部破裂面稳定性验修（图6/01）。图6701深部破裂面稳定性验算每根十展锚杆的水平分力7,5=344.8kNA(13+2.3)-7.02q.=arctgI=37.8I4.95+ys1.3土体重力G=702+,产31io.671.
38、519=3393.7kN设6=0,则作用在支护结构上主动土压力的反作用力(考虑地面荷载)为:E.h=f/H2K.1.5+9HK.1.5=19(13+2.3)2tg245,-1.5+10(13+2.3)t2545*-j1.5=884.2kN作用在假想墙上的主动土压力：Eu=f2K.1.5+7K.1.5=y197.022tg2(45-)1.5+107.02tg2(45-1.5=200.3kN根据下式得：Eeb-Eb+(G+Ehtg6Eftg6)tg(y一6)Ab-1+tgtg(-)884.2-200.3+(3393.7+0-0)m(37-37g)-1.+tg13tg(37-37.8,)=638.4kN安全系数1.绘=露=Ieh50所以该土锚杆的深部破裂面稳定性可以保证。施工现场安全施工注意事项：1、施工人员进入施工现场前，必须要进行施工安全、消防知识的教育和考核工作，对考核不合格的职工，禁止进入施工现场参加施工.2,进入施工现场必须戴好安全帽，系好帽带，并正确使用个人劳动防护用品.3、严格执行操作规程，不得违常指挥和违章作业，对违章作业的指令有权拒绝并有责任制止他人违章作业.4、施工作业时必须正确穿威个人防护用品，进入施工现场必须戴安全帽。不许私自用火，严禁酒后操作。5、穿拖鞋、高跟鞋、赤脚或赤
