排樁支護(hù)-寫作提綱

PAGEword文檔可自由復(fù)制編輯摘要隨著我國經(jīng)濟(jì)和城市建設(shè)的高速發(fā)展，特別是市政工程和高層建筑的大量興建，基坑工程越來越多，基坑的開挖深度也越來越深，規(guī)模和復(fù)雜程度不斷加大。為了保證基坑周圍土體不變形、周邊建筑物的安全和基坑邊坡的穩(wěn)定，必須對(duì)基坑邊坡的穩(wěn)定性和土壓力進(jìn)行分析，研究基坑邊坡治理方案。蘭州某基坑BC段開挖深度為12m，場(chǎng)地工程地質(zhì)條件復(fù)雜，上部為雜壤土，中間是卵石層，下部基巖為性質(zhì)較差的無膠結(jié)風(fēng)化砂巖，地下水埋藏淺。本文運(yùn)用圓弧條分法、朗肯土壓力理論分別對(duì)基坑邊坡穩(wěn)定性和土壓力進(jìn)行了分析，從而決定采用排樁支護(hù)和止水帷幕的治理方案對(duì)基坑邊坡進(jìn)行支護(hù)。最后對(duì)基坑的施工方案和監(jiān)測(cè)方案做了簡(jiǎn)要設(shè)計(jì)?；谇叭岁P(guān)于基坑工程研究與實(shí)踐的基礎(chǔ)，相信在以后的基坑工程實(shí)踐中，伴隨我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的高速發(fā)展，基坑工程技術(shù)水平將會(huì)不斷提高與完善。加關(guān)鍵詞：基坑工程；穩(wěn)定性；土壓力；排樁支護(hù)；止水帷幕AbstractKeywords:Excavation;Stability;EarthPressure;RowPiles;SealingCurtain

目錄1緒論 11.1基坑工程發(fā)展簡(jiǎn)況 11.2基坑工程概述 21.2.1基坑工程支護(hù)體系的效用和要求 21.2.2基坑工程的主要特點(diǎn) 21.2.3基坑支護(hù)形式分類及適用范圍 31.3排樁支護(hù)體系概述 71.3.1排樁圍護(hù)體的種類與特點(diǎn) 71.3.2排樁圍護(hù)體的止水 81.3.3排樁圍護(hù)體的應(yīng)用 91.4本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容及技術(shù)流程圖 101.4.1本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 101.4.2技術(shù)流程圖 112工程概況 122.1工程簡(jiǎn)介 122.2工程地質(zhì)條件 122.3結(jié)構(gòu)體系和布置 132.3.1結(jié)構(gòu)體系 132.3.2結(jié)構(gòu)布置 133土壓力計(jì)算分析 153.1概述 153.1.1土壓力的類型 153.1.2土壓力與位移的關(guān)系 163.2朗肯土壓力理論 173.2.1朗肯主動(dòng)土壓力 173.2.2朗肯被動(dòng)土壓力 183.3土壓力計(jì)算 193.3.1土壓力系數(shù)計(jì)算 193.3.2局部荷載作用影響范圍 193.3.3主動(dòng)土壓力計(jì)算 203.3.4被動(dòng)土壓力計(jì)算 213.3.5水壓力計(jì)算 224支護(hù)前穩(wěn)定性分析 234.1概述 234.2影響邊坡穩(wěn)定性的因素 244.3基坑支護(hù)前穩(wěn)定性計(jì)算 254.3.1軟弱滑動(dòng)面的確定 254.3.2最小安全系數(shù)的計(jì)算公式 254.3.3穩(wěn)定性計(jì)算 265排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 285.1概述 285.1.1排樁選型和適用范圍 285.1.2結(jié)構(gòu)分析方法 295.1.3計(jì)算工況 315.2排樁嵌固深度設(shè)計(jì) 315.2.1概述 315.2.2支擋結(jié)構(gòu)嵌入深度較淺時(shí)的計(jì)算方法 315.2.3嵌固深度計(jì)算 325.3排樁樁徑與樁距的設(shè)計(jì) 365.3.1排樁樁徑 365.3.2排樁樁距 365.4樁截面配筋設(shè)計(jì) 365.5止水帷幕設(shè)計(jì) 375.5.1地下水概況 375.5.2止水帷幕的設(shè)置原則 375.5.3止水帷幕設(shè)計(jì) 386支護(hù)后穩(wěn)定性驗(yàn)算 406.1基坑失穩(wěn)的主要形態(tài) 406.2基坑邊坡整體穩(wěn)定性驗(yàn)算 406.3基坑底部土體抗隆起穩(wěn)定性分析 436.4基坑滲流穩(wěn)定性分析 437排樁支護(hù)的施工方案和監(jiān)測(cè)方案 457.1施工方案 457.1.1編制依據(jù) 457.1.2工程概況 457.1.3施工工藝 46（1）支護(hù)樁施工工藝 477.1.4工程施工進(jìn)度計(jì)劃和保證措施 507.1.5工程質(zhì)量保證體系及措施 517.1.6安全文明施工措施及方案 537.2監(jiān)測(cè)方案 567.2.1監(jiān)測(cè)目的及內(nèi)容 567.2.2監(jiān)測(cè)工期與監(jiān)測(cè)頻率 577.2.3提交的即時(shí)報(bào)告和監(jiān)測(cè)報(bào)告 577.2.4質(zhì)量保證和控制 587.2.5業(yè)主與施工單位應(yīng)提供的配合要求 597.2.6文明生產(chǎn)與安全生產(chǎn) 59結(jié)論與建議 60結(jié)論 60建議 60致謝 61參考文獻(xiàn) 62word文檔可自由復(fù)制編輯1緒論1.1基坑工程發(fā)展簡(jiǎn)況基坑工程主要包含巖土工程勘察、基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和施工、地下水控制、基坑土方開挖、工程監(jiān)測(cè)和周圍環(huán)境保護(hù)等內(nèi)容，通常有開挖和支護(hù)系統(tǒng)兩大工藝體系，其主要作用是為各種建筑物和構(gòu)筑物的地下結(jié)構(gòu)施工創(chuàng)造條件。近30年來，隨著我國城市建設(shè)的迅猛發(fā)展，高層、超高層建筑不斷涌現(xiàn)，地鐵車站、鐵路客站、明挖隧道、市政廣場(chǎng)、橋梁基礎(chǔ)等各類大型工程日益增多，地下空間開發(fā)規(guī)模越來越大，都極大地推動(dòng)了基坑工程理論和技術(shù)水平的快速發(fā)展，在基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)、地下水控制、基坑監(jiān)測(cè)、信息化施工、環(huán)境保護(hù)等諸多方面呈現(xiàn)出過去難以涉獵的新特點(diǎn)以及前所未有的新趨勢(shì)。（1）基坑尺度大深化近年來我國基坑深度已發(fā)展至30m以上，如上海市地下空間開發(fā)面積達(dá)10~30萬平方米的地下綜合體項(xiàng)目近年來多達(dá)幾十個(gè)，基坑開挖面積一般可達(dá)2~6萬平方米，如上海仲盛廣場(chǎng)基坑開挖面積為5萬平方米；天津市117大廈基坑面積為9.6萬平方米，上海虹橋綜合交通樞紐工程開挖面積達(dá)35萬平方米等；基坑的深度也越來越深，一般基坑深度為16~25米以上，如天津津塔挖深23.5米，蘇州東方之門最大挖深22米，而上海世博（2）變形控制嚴(yán)格化大量的基坑工程主要集中在繁華市區(qū)，由于周圍存在建筑物、地下管線、既有隧道、道路橋梁等復(fù)雜環(huán)境條件，流變性土體、高地下水位等不良地質(zhì)條件，使得這些基坑工程不僅要保證支護(hù)結(jié)構(gòu)及基坑本身的安全，還要嚴(yán)格控制基坑開挖引起的周圍土體變形，以保證鄰近建筑物和構(gòu)筑物的安全和正常使用。隨著對(duì)位移要求越來越嚴(yán)格，基坑工程正在從傳統(tǒng)的穩(wěn)定控制設(shè)計(jì)向以變形控制設(shè)計(jì)方向發(fā)展。（3）支護(hù)形式多樣化基坑的支護(hù)形式已從早期的放坡開挖，發(fā)展至現(xiàn)在的多種支護(hù)方式。目前常用支護(hù)形式主要有：放坡開挖；土釘墻支護(hù)和復(fù)合土釘墻支護(hù)；懸臂式排樁墻支護(hù)結(jié)構(gòu)；內(nèi)撐式排樁墻支護(hù)結(jié)構(gòu)；錨拉式排樁墻支護(hù)結(jié)構(gòu)；水泥土重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)；型鋼水泥土墻支護(hù)結(jié)構(gòu)；地下連續(xù)墻支護(hù)結(jié)構(gòu)；組合型支護(hù)結(jié)構(gòu)等。（4）施工監(jiān)控信息化目前基坑監(jiān)測(cè)技術(shù)已從原來的單一參數(shù)人工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，發(fā)展到現(xiàn)在的多參數(shù)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。在基坑施工過程中，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，以正確方便地評(píng)價(jià)出當(dāng)前基坑的安全等級(jí)，然后根據(jù)這些評(píng)判結(jié)果，采取相應(yīng)的工程措施，及時(shí)指導(dǎo)施工，減少工程失效概率，確保工程安全、順利的進(jìn)行，施工監(jiān)控信息化愈顯重要。隨著基坑開挖深度和規(guī)模的增大，基坑工程的難度更加突出。近些年來，基坑工程在技術(shù)上取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但也有不少失敗的案例，輕則造成鄰近建筑物開裂、傾斜，道路沉陷、開裂，地下管線錯(cuò)位，重則造成鄰近建筑物倒塌和人員傷亡，不但延誤了工期，而且產(chǎn)生了不良的社會(huì)影響。究其原因，在地質(zhì)勘察、設(shè)計(jì)計(jì)算、施工和監(jiān)測(cè)等方面均存在不足，這些對(duì)基坑工程的進(jìn)一步發(fā)展提出了挑戰(zhàn)。1.2基坑工程概述1.2.1基坑工程支護(hù)體系的效用和要求基坑工程支護(hù)體系的效用是：提供基坑土方開挖和地下結(jié)構(gòu)工程施工作業(yè)的空間，并控制土方開挖和地下結(jié)構(gòu)工程施工對(duì)周圍環(huán)境可能造成的不良影響。為滿足上述效用，對(duì)基坑工程支護(hù)體系有如下要求：（1）在土方開挖和地下結(jié)構(gòu)工程施工過程中，基坑四周邊坡穩(wěn)定，提供足夠的土方開挖和地下結(jié)構(gòu)工程施工的空間，而且支護(hù)體系的變形也不會(huì)影響土方開挖和地下結(jié)構(gòu)工程施工。（2）土方開挖和地下結(jié)構(gòu)工程施工范圍內(nèi)的地下水位降至利于土方開挖和地下結(jié)構(gòu)工程施工的水位。（3）因地制宜控制支護(hù)體系的變形，控制坑外地基中地下水位，控制由支護(hù)體系的變形、基坑挖土卸載回彈、坑內(nèi)外地下水位變化、抽水可能造成的土地流失等原因造成的基坑周圍地基的附加沉降和附加水平位移。（4）當(dāng)基坑緊鄰市政道路、管線、周邊建筑物和構(gòu)筑物時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制基坑支護(hù)體系可能產(chǎn)生的變形，嚴(yán)格控制坑外地基中地下水位可能產(chǎn)生的變化范圍。（5）對(duì)基坑支護(hù)體系允許產(chǎn)生的變形量和坑外地基中地下水位允許的變化范圍應(yīng)根據(jù)基坑周圍環(huán)境保護(hù)要求確定。1.2.2基坑工程的主要特點(diǎn)（1）基坑支護(hù)體系是臨時(shí)結(jié)構(gòu)，具有較大的風(fēng)險(xiǎn)性。除少數(shù)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)同時(shí)用作地下結(jié)構(gòu)的“二墻合一”支護(hù)結(jié)構(gòu)外，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)一般是臨時(shí)結(jié)構(gòu)。臨時(shí)結(jié)構(gòu)與永久性結(jié)構(gòu)相比，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)考慮的安全儲(chǔ)備較小，因此基坑工程具有較大的風(fēng)險(xiǎn)性，對(duì)設(shè)計(jì)、施工和管理各個(gè)環(huán)節(jié)提出了更高的要求。（2）巖土工程條件區(qū)域性強(qiáng)。場(chǎng)地工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件對(duì)基坑工程性狀具有極大的影響。軟粘土地基、砂性土地基、黃土地基等地基中的基坑工程性狀差別很大。同時(shí)軟粘土地基，天津、上海、杭州、寧波、溫州、福州、湛江、昆明等各地軟粘土地基性狀也有較大差異。地下水，特別是承壓水對(duì)基坑工程性狀影響差異也很大。基坑工程具有很強(qiáng)的區(qū)域性。（3）環(huán)境條件影響大。基坑工程不僅與場(chǎng)地工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件有關(guān)，還與周圍環(huán)境條件有關(guān)。如周圍環(huán)境條件較復(fù)雜，需要保護(hù)周圍的地下周邊的建筑物和構(gòu)筑物，需要嚴(yán)格控制支護(hù)結(jié)構(gòu)體系的變形，基坑工程設(shè)計(jì)需要按變形控制設(shè)計(jì)。如基坑處在空曠處，支護(hù)結(jié)構(gòu)體系的變形不會(huì)對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生不良影響，基坑工程設(shè)計(jì)可按穩(wěn)定控制設(shè)計(jì)。基坑工程設(shè)計(jì)程序一定要重視周邊環(huán)境條件的影響。（4）時(shí)空效應(yīng)強(qiáng)?；庸こ炭臻g大小和形狀對(duì)支護(hù)體系受力具有較大影響，基坑土方開挖順序?qū)又ёo(hù)體系受力也具有較大影響，因此基坑工程的時(shí)空效應(yīng)強(qiáng)。土具有蠕變性，隨著蠕變的發(fā)展，變形增大，抗剪強(qiáng)度降低，因此基坑工程具有時(shí)間效應(yīng)。在基坑支護(hù)設(shè)計(jì)和土方開挖中要重視和利用基坑工程時(shí)空效應(yīng)。（5）設(shè)計(jì)計(jì)算理論不完善，需重視概念設(shè)計(jì)理念。作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的主要荷載是土壓力。一方面，作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的土壓力大小與土的抗剪強(qiáng)度、支護(hù)結(jié)構(gòu)的位移、作用時(shí)間等因素有關(guān)，很復(fù)雜，加之基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)本身又是一個(gè)很復(fù)雜的體系，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算理論不完善，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)重視概念設(shè)計(jì)理論；另一方面，基坑支護(hù)設(shè)計(jì)中不僅涉及土力學(xué)中穩(wěn)定、變形和滲流三個(gè)基本課題，而且涉及巖土工程和結(jié)構(gòu)工程兩個(gè)學(xué)科。基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系受力復(fù)雜，要求設(shè)計(jì)人員系統(tǒng)地掌握巖土工程和結(jié)構(gòu)工程方面的知識(shí)。（6）系統(tǒng)性強(qiáng)。基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，支護(hù)結(jié)構(gòu)施工，土方開挖，地下結(jié)構(gòu)施工是一個(gè)系統(tǒng)工程。支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮施工條件的許可性，盡量便于施工。支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)對(duì)基坑工程施工組織提出要求，對(duì)基坑監(jiān)測(cè)和變形允許值提出要求?；庸こ绦枰訌?qiáng)監(jiān)測(cè)，實(shí)行信息化施工。（7）環(huán)境效應(yīng)強(qiáng)?；又ёo(hù)體系的變形和地下水位下降都可能對(duì)基坑周邊的道路、地下管線和建筑物產(chǎn)生不良影響，嚴(yán)重的可能導(dǎo)致破壞?；庸こ汰h(huán)境效應(yīng)，設(shè)計(jì)和施工一定要予以重視。1.2.3基坑支護(hù)形式分類及適用范圍在基坑工程中應(yīng)用的支護(hù)形式很多，對(duì)基坑支護(hù)工程形式進(jìn)行合理分類中，包括各種支護(hù)形式是很困難的。這里將基坑工程常用的支護(hù)形式分為下述四大類：（1）放坡開挖及簡(jiǎn)易支護(hù)放坡開挖及簡(jiǎn)易支護(hù)的支護(hù)形式主要包括：放坡開挖；放坡開挖為主，輔以坡腳采用短樁、隔板及其他簡(jiǎn)易支護(hù)；放坡開挖為主，輔以噴錨網(wǎng)加固等，如圖1-1所示。（a）放坡開挖（b）放坡開挖和簡(jiǎn)易木樁圍護(hù)圖1-1放坡開挖及簡(jiǎn)易支護(hù)（2）加固邊坡土體形成自立式支護(hù)對(duì)基坑邊坡土體進(jìn)行土質(zhì)改良或加固，形成自立式支護(hù)。包括：水泥土重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)；各類加筋水泥土墻支護(hù)結(jié)構(gòu)；土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)；復(fù)合土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)；凍結(jié)法支護(hù)結(jié)構(gòu)等，如圖1-2所示。（a）復(fù)合土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)（b）下段重力式擋土墻支護(hù)圖1-2加固邊坡土體形成自立式支護(hù)（3）擋墻式支護(hù)結(jié)構(gòu)擋墻式支護(hù)結(jié)構(gòu)又可分為懸臂式擋墻式支護(hù)結(jié)構(gòu)、內(nèi)撐式擋墻式支護(hù)結(jié)構(gòu)和錨拉式擋墻式支護(hù)結(jié)構(gòu)三類。另外還有內(nèi)撐與錨拉相結(jié)合擋墻式支護(hù)結(jié)構(gòu)等形式。擋墻式支護(hù)結(jié)構(gòu)中常用的擋墻形式有：排樁墻、地下連續(xù)墻、板樁墻、加筋水泥土墻等。排樁墻中常采用的樁型有：鉆孔灌注樁、沉管灌注樁等，也有采用大直徑薄壁筒樁、預(yù)制樁等不同樁型。（4）其他形式支護(hù)結(jié)構(gòu)其他形式支護(hù)結(jié)構(gòu)常用形式有：門架式支護(hù)結(jié)構(gòu)、重力式門架支護(hù)結(jié)構(gòu)、拱式組合型支護(hù)結(jié)構(gòu)、沉井支護(hù)結(jié)構(gòu)等。每種支護(hù)形式都有一定的適用范圍，而且隨工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，以及周圍環(huán)境條件的差異，其合理支護(hù)高度可能產(chǎn)生較大的差異。如：當(dāng)土質(zhì)較好，地下水位以上十多米深的基坑可能采用土釘墻支護(hù)，而軟粘土地基土釘墻支護(hù)極限高度只有5m左右，且變形較大。常用基坑支護(hù)形式分類及適用范圍如表1.1所示。對(duì)表中提及的適用范圍應(yīng)慎重，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)合理選用。表1.1常用基坑支護(hù)形式分類及適用范圍類別支護(hù)形式適用范圍備注放坡開挖及簡(jiǎn)易支護(hù)放坡開挖地基土質(zhì)較好，地下水位低，或采取降水措施，以及施工現(xiàn)場(chǎng)有足夠放坡場(chǎng)所的工程。允許開挖深度取決于地基土的抗剪強(qiáng)度和邊坡坡度費(fèi)用較低，條件許可時(shí)采用放坡開挖為主，輔以坡腳采用短樁、隔板及其他簡(jiǎn)易支護(hù)基本同放坡開挖。坡腳采用短樁、隔板及其他簡(jiǎn)易支護(hù)，可減小放坡占用場(chǎng)地面積，或提高邊坡穩(wěn)定性放坡開挖為主，輔以噴錨網(wǎng)加固基本同放坡開挖。噴錨網(wǎng)主要用于提高邊坡表層土體穩(wěn)定性加固邊坡土體形成自立式圍護(hù)加固邊坡土體形成自立式圍護(hù)水泥土重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)可采用深層攪拌法施工，也可采用旋噴法施工。適用土層取決于施工方法。軟粘土地基中一般用于支護(hù)深度小于6m的基坑可布置成格柵狀，支護(hù)結(jié)構(gòu)寬度較大，變形較大加筋水泥土墻支護(hù)結(jié)構(gòu)基本同水泥土重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)，一般用于軟粘土地基中深度小于6m的基坑常用型鋼、預(yù)制鋼筋混凝土T形樁等加筋材料。采用型鋼加筋需考慮回收土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)一般適用于地下水位以上或降水后的基坑邊坡加固。土釘墻支護(hù)臨界高度主要與地基土體的抗剪強(qiáng)度有關(guān)。軟粘土地基中應(yīng)控制使用，一般可用于深度小于5m、而且可允許產(chǎn)生較大的變形的基坑可與錨、撐式排樁墻支護(hù)聯(lián)合使用，用于淺層支護(hù)復(fù)合土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)基本同土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)復(fù)合土釘墻形式很多，應(yīng)具體情況，具體分析凍結(jié)法支護(hù)結(jié)構(gòu)可用于各類地基應(yīng)考慮凍融過程中對(duì)周圍的影響，全過程中電源不能中斷，以及工程費(fèi)用等問題擋墻式支護(hù)結(jié)構(gòu)懸臂式排樁墻支護(hù)結(jié)構(gòu)基坑深度較淺，而且可允許產(chǎn)生較大變形的基坑。軟粘土地基中一般用于深度小于6m的基坑常輔以水泥土止水帷幕排樁墻加內(nèi)撐式支護(hù)結(jié)構(gòu)適用范圍廣，可適用于各種土層和基坑深度。軟粘土地基中一般用于深度大于6m的基坑常輔以水泥土止水帷幕地下連續(xù)墻加內(nèi)撐式支護(hù)結(jié)構(gòu)適用范圍廣，可適用于各種土層和基坑深度。一般用于深度大于10m的基坑加筋水泥土墻加內(nèi)撐式支護(hù)結(jié)構(gòu)適用土層取決于形成水泥土施工方法。SMW工法三軸深層攪拌機(jī)械不僅適用于粘性土層，也能用于砂性土層的攪拌；TRD工法則適用于各種土層，且形成的水泥土連續(xù)墻水泥土強(qiáng)度沿深度均勻，水泥土連續(xù)墻連續(xù)性好，加固深度可達(dá)60m采用型鋼加筋需考慮回收。TRD工法形成的水泥土連續(xù)墻連續(xù)性好，止水效果好排樁墻加錨拉式支護(hù)結(jié)構(gòu)砂性土地基和硬粘土地基可提供較大的錨固力。常用于可提供較大的錨固力地基中的基坑?；用娣e大，優(yōu)越性顯著；采用漿囊式錨桿可用于軟粘土地基盡量采用可拆式錨桿地下連續(xù)墻加錨拉式支護(hù)結(jié)構(gòu)常用于可提供較大的錨固力地基中的基坑?；用娣e大，優(yōu)越性顯著其他形式支護(hù)結(jié)構(gòu)門架式支護(hù)結(jié)構(gòu)常用于開挖深度已超過懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)的合理支護(hù)深度，但深度也不是很大的情況。一般用于軟粘土地基中深度7m~8m，而且可允許產(chǎn)生較大的變形的基坑重力式門架支護(hù)結(jié)構(gòu)基本同門架式支護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)門架內(nèi)土體采用深層攪拌法加固拱式組合型支護(hù)結(jié)構(gòu)一般用于軟粘土地基中深度小于6m、而且可允許產(chǎn)生較大的變形的基坑輔以內(nèi)支撐可增加支護(hù)高度、減小變形沉井支護(hù)結(jié)構(gòu)軟土地基中面積較小且呈圓形或矩形等較規(guī)則的基坑1.3排樁支護(hù)體系概述排樁圍護(hù)體是利用常規(guī)的各種樁體，例如鉆孔灌注樁、挖孔樁、預(yù)制樁及混合式樁等并排連續(xù)起來形成的地下?lián)跬两Y(jié)構(gòu)。1.3.1排樁圍護(hù)體的種類與特點(diǎn)按照單個(gè)樁體成樁工藝的不同，排樁圍護(hù)體樁型大致有以下幾種：鉆孔灌注樁、預(yù)制混凝土樁、挖孔樁、壓漿樁、SMW工法（型鋼水泥土攪拌樁）等。這些單個(gè)樁體可在平面布置上采取不同的排列形式形成擋土結(jié)構(gòu)，來支擋不同地質(zhì)和施工條件下基坑開挖時(shí)的側(cè)向水土壓力。圖1-3中列舉了幾種常用排樁圍護(hù)體形式。其中，分離式排列適用于無地下水位較深，土質(zhì)較好的情況。在地下水位較高時(shí)應(yīng)與其它防水措施結(jié)合使用，例如在排樁后面另行設(shè)置止水帷幕。一字形相切或搭接排列式，往往因在施工中樁的垂直度不能保證及樁體擴(kuò)頸等原因影響樁體搭接施工，從而達(dá)不到防水要求。當(dāng)為了增大排樁圍護(hù)體的整體抗彎剛度時(shí)，可把樁體交錯(cuò)排列，見圖1-3（c）所示。有時(shí)因場(chǎng)地狹窄等原因，無法同時(shí)設(shè)置排樁和止水帷幕時(shí)，可采用樁與樁之間咬合的形式，形成可起到止水作用的排樁圍護(hù)體，圖1-3（d）所示。相對(duì)于交錯(cuò)式排列，當(dāng)需要進(jìn)一步增大排樁的整體抗彎剛度和抗側(cè)移能力時(shí)，可將樁設(shè)置成為前后雙排，將前后排樁樁頂?shù)拿绷河脵M向連梁連接，就形成了雙排門架式擋土結(jié)構(gòu)，圖1-3（e）所示。有時(shí)還將雙排樁式排樁進(jìn)一步發(fā)展為格柵式排列，在前后排樁之間每隔一定的距離設(shè)置橫隔式的樁墻，以尋求進(jìn)一步增大排樁的整體抗彎剛度和抗側(cè)移能力設(shè)置。（a）分離式排樁；（b）相切式排樁；（c）交錯(cuò)式排列（d）咬合式排樁；（e）雙排式排樁；（f）格柵式排列圖1-3排樁圍護(hù)體的常見形式因此，除具有自身防水的SMW樁型擋墻外，常采用間隔排列與防水措施結(jié)合，具有施工方便，防水可靠，成為地下水位較高軟土地層中最常用的排樁圍護(hù)體形式。1.3.2排樁圍護(hù)體的止水對(duì)圖1-3所示的各種形式，僅圖1-3（d）所示的咬合式排樁兼具止水作用，其它形式都沒有隔水的功能。當(dāng)在地下水位高的地區(qū)應(yīng)用除咬合樁排樁以外的排樁圍護(hù)體時(shí)，還需另行設(shè)置止水帷幕。最常見的止水帷幕是采用水泥攪拌樁（單軸、雙軸或多軸）相互搭接、咬合形成一排或多排連續(xù)的水泥土攪拌樁墻，由于攪拌均勻的水泥土滲透系數(shù)很小，可作為基坑施工期間的止水帷幕。止水帷幕應(yīng)設(shè)置在排樁圍護(hù)體背后，如圖1-4（a）所示。當(dāng)因場(chǎng)地狹窄等原因，無法同時(shí)設(shè)置排樁和止水帷幕時(shí)，除可采用咬合式排樁圍護(hù)體外，也可采用圖1-4（b）所示的方式，在兩根樁體之間設(shè)置旋噴樁，將兩樁間土體加固，形成止水的加固體。但該方法常因樁距大小不一致和旋噴樁沿深度方向因土層特性的變化導(dǎo)致的旋噴樁體直徑不一而導(dǎo)致滲漏水。此時(shí)，也可采用圖1-4（c）、（d）所示的咬合型止水，其中圖1-4（c）中，先施工水泥土攪拌樁，在其硬結(jié)之前，在每?jī)山M攪拌樁之間施工鉆孔灌注樁，因灌注樁直徑大于相鄰兩組攪拌樁之間凈距，因此可實(shí)現(xiàn)灌注樁與攪拌樁之間的咬合，達(dá)到止水的效果；而在圖1-4（d）中，則是利用先后施工的灌注樁的混凝土咬合，達(dá)到止水的目的。當(dāng)采用雙排樁時(shí)，視場(chǎng)地條件，可在雙排樁之間或之后設(shè)置水泥攪拌樁止水帷幕，分別于圖1-4（e）、（f）所示。（a）連續(xù)型止水；（b）分離式止水；（c）咬合型止水形式1（d）咬合型止水形式2；（e）雙排樁止水帷幕形式1；（f）雙排樁止水帷幕形式2圖1-4排樁圍護(hù)體的止水措施采用水泥攪拌樁排樁止水帷幕相對(duì)比較經(jīng)濟(jì)，按一般的工程經(jīng)驗(yàn)，該法在基坑深度為9~10以內(nèi)時(shí)，通常只需設(shè)一排攪拌墻止水，當(dāng)深度超過10m或環(huán)境條件有特殊要求時(shí)，可增至2排攪拌樁，甚至在鉆孔樁之間再補(bǔ)以壓密注漿。目前國內(nèi)深層攪拌樁成樁深度一般不超過15~18m，所以，對(duì)于防滲深度超過此施工限制時(shí)，需另外選擇止水措施，例如采用三軸SMW工法，目前國內(nèi)施工深度可達(dá)35m左右，近期引進(jìn)了日本的新設(shè)備，例如可逐節(jié)接長(zhǎng)鉆桿的超深SMW工法，成墻深度可達(dá)60m，以及TRD工法，成墻深度也可達(dá)60m以上?？?jié)B墻的深度應(yīng)根據(jù)抗?jié)B流或抗管涌穩(wěn)定性計(jì)算確定，墻底通常應(yīng)進(jìn)入不透水層3m~4m，并應(yīng)滿足抗?jié)B穩(wěn)定的要求。防滲墻應(yīng)貼近圍護(hù)墻，其凈距不宜大于200mm。帷幕墻頂面及與圍護(hù)墻之間的地表面應(yīng)設(shè)置混凝土封閉面層，防止地表水滲入，當(dāng)土層的滲透性較大且環(huán)境要求嚴(yán)格時(shí)，宜在防滲墻與圍護(hù)墻之間注漿，防滲墻的滲透系數(shù)不宜大于10-6cm/s。滲透系數(shù)應(yīng)根據(jù)不同的地質(zhì)條件采用不同的水泥含量，經(jīng)試驗(yàn)確定，常用的水泥含量為10%~12%1.3.3排樁圍護(hù)體的應(yīng)用排樁圍護(hù)體與地下連續(xù)墻相比，其優(yōu)點(diǎn)在于施工工藝簡(jiǎn)單，成本低，平面布置靈活，缺點(diǎn)是防滲和整體性較差，一般適用于中等深度（6~10m）的基坑圍護(hù)，但近年來也應(yīng)用于開挖深度20m以內(nèi)的基坑。其中壓漿樁適用的開挖深度一般在6m以下，在深基坑工程中，有時(shí)與鉆孔灌注樁結(jié)合，作為防水抗?jié)B措施，見圖1-4d。采用分離式、交錯(cuò)式排列式布樁以及雙排樁時(shí)，當(dāng)需要隔離地下水時(shí)，需要另行設(shè)置止水帷幕，這是排樁圍護(hù)體的一個(gè)重要特點(diǎn)，在這種情況下，止水帷幕防水效果的好壞，直接關(guān)系到基坑工程的成敗，須認(rèn)真對(duì)待。非打入式排樁圍護(hù)體與預(yù)制式板樁圍護(hù)體相比，有無噪聲、無振害、無擠土等許多優(yōu)點(diǎn)，從而日益成為國內(nèi)城區(qū)軟弱地層中中等深度基坑（6~15m）圍護(hù)的主要形式。鉆孔灌注樁排樁圍護(hù)體最早在北京、廣州、武漢等地使用，以后隨著防滲技術(shù)的提高，鉆孔灌注樁排樁圍護(hù)體適用的深度范圍已逐漸被突破。如上海港匯廣場(chǎng)基坑工程，開挖最深達(dá)15m之多，采用1000φφ鉆孔圍護(hù)樁及兩排深層攪拌樁止水的復(fù)合式圍護(hù)，取得了較好的效果。此外，天津仁恒海河廣場(chǎng)，基坑開挖深度達(dá)17.5m，采用1φ1200鉆孔圍護(hù)樁，并采用三軸水泥攪拌樁機(jī)設(shè)置了1850@650、33m深止水帷幕（止水帷幕截?cái)嗟谝怀袎汉畬樱こ桃搏@得了很好的效果。SMW（SoilMixingWall）工法在日本東京大阪等軟弱地層中的應(yīng)用非常普遍，適應(yīng)的開挖深度已達(dá)幾十米，與裝配式鋼結(jié)構(gòu)支撐體系相結(jié)合，工效較高。在引進(jìn)改工法的初期，由于該工法由于鉆機(jī)深度所限（<20m），所以在國內(nèi)應(yīng)用較少。1994年，同濟(jì)大學(xué)會(huì)同上海基礎(chǔ)工程有限公司把該工法首次應(yīng)用于上海軟弱地層（上海環(huán)球世界廣場(chǎng)，基坑深8.65m，樁長(zhǎng)18m）取得了成功的經(jīng)驗(yàn)，隨著施工機(jī)械的發(fā)展，該工法正逐漸被推廣使用。目前國內(nèi)施工深度可達(dá)35m左右，近期引進(jìn)了日本的新設(shè)備，成墻深度可達(dá)60m。挖孔樁常用于軟土層不厚的地區(qū)，由于常用的挖孔樁樁直徑較大，在基坑開挖時(shí)往往不設(shè)支撐。當(dāng)樁下部有堅(jiān)硬基巖時(shí)，常采用在挖孔樁底部加設(shè)巖石錨桿使基巖受力為一體，這類工程實(shí)例在我國東南沿海地區(qū)也有報(bào)道。壓漿樁也稱樹根樁，其直徑常<400mm，有時(shí)也稱為小口徑混凝土灌注樁，它除了具有一定的強(qiáng)度外，還具有一定的抗?jié)B漏能力。1.4本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容及技術(shù)流程圖1.4.1本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容首先收集并熟悉基坑支護(hù)的相關(guān)資料，簡(jiǎn)介各種基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)為排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)。接著介紹蘭州某基坑的工程概況，并用朗肯土壓力理論和圓弧條分法分別計(jì)算基坑邊坡土壓力和穩(wěn)定性，從而決定采用排樁支護(hù)形式對(duì)基坑邊坡進(jìn)行支護(hù)。在排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)中，應(yīng)確定排樁嵌固深度、樁徑與樁距、樁截面配筋等，并設(shè)計(jì)止水帷幕。在完成排樁支護(hù)設(shè)計(jì)后應(yīng)驗(yàn)算支護(hù)后穩(wěn)定性是否滿足要求，包括支護(hù)后整體穩(wěn)定性驗(yàn)算、基坑底部土體抗隆起穩(wěn)定性驗(yàn)算和抗?jié)B流穩(wěn)定性驗(yàn)算。最后做出簡(jiǎn)要的施工方案和監(jiān)測(cè)方案。1.4.2技術(shù)流程圖技術(shù)流程圖如圖1-3所示。緒論緒論工程概況土壓力計(jì)算分析主動(dòng)土壓力計(jì)算被動(dòng)土壓力計(jì)算支護(hù)前穩(wěn)定性分析排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)嵌固深度設(shè)計(jì)樁徑與樁距設(shè)計(jì)樁截面配筋設(shè)計(jì)止水帷幕設(shè)計(jì)支護(hù)后穩(wěn)定性驗(yàn)算施工方案和監(jiān)測(cè)方案圖1-3技術(shù)流程圖2工程概況2.1工程簡(jiǎn)介擬建蘭州某基坑位于蘭州市城關(guān)區(qū)繁華地段的南關(guān)什字東南角，是蘭州市標(biāo)志性建筑物；北臨慶陽路、西接酒泉路、南靠中街子、東鄰蘭州交通銀行（15F）及其配套附屬用房（8F）和地下設(shè)備用房。由蘭州民百集團(tuán)股份有限公司投資建設(shè)，占地面積78m×115m，設(shè)計(jì)主樓56層，裙樓12層，設(shè)3層地下室。建筑場(chǎng)地現(xiàn)狀地面絕對(duì)標(biāo)高在1520.22m～1521.34m，設(shè)計(jì)正負(fù)0.000標(biāo)高為1521.10m，基坑實(shí)際開挖深度可統(tǒng)一按12m考慮?；又車械缆泛痛罅抗芫€分布，且部分地段相鄰地下室或地下通道，整個(gè)基坑規(guī)模較大，長(zhǎng)×寬約為120m×70m，周長(zhǎng)約為400m工程設(shè)計(jì)使用年限為50年，建筑結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)，地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)。地下室頂板作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端。根據(jù)抗震規(guī)范，抗震設(shè)防烈度為八度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.20g，多遇地震下水平地震影響系數(shù)最大值為0.16，設(shè)計(jì)地震分組為第三組，場(chǎng)地類別為Ⅱ類，特征周期為0.45s。而《場(chǎng)地安全性評(píng)定報(bào)告》中多遇地震下水平地震影響系數(shù)最大值為0.23，特征周期為0.35s，房屋面標(biāo)高以下部分的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防類別為重點(diǎn)設(shè)防類別。風(fēng)荷載取100年重現(xiàn)期的基本風(fēng)壓0.35kN/m2，地面粗糙度為B類。2.2工程地質(zhì)條件蘭州處于青藏高原隆起的東北邊緣地帶，為第四紀(jì)相對(duì)較活動(dòng)的區(qū)域，但位于輕微凹陷的蘭州-通渭盆嶺帶的中西部，在晚第三紀(jì)至更早世時(shí)期處于平原化過程，第三紀(jì)剝蝕發(fā)育，主要堆積物為第三系砂巖、泥巖，厚度達(dá)1850米擬建場(chǎng)地地貌單元上劃屬黃河南岸Ⅱ級(jí)階地。地面標(biāo)高變化不大。地層主要由雜填土、黃土狀粉土、卵石及砂巖構(gòu)成，地層巖性特征從上而下依次為：（1）層雜填土：層厚0.50~3.20米（2）黃土層狀粉土：層厚0.8~4.0米，層頂埋深0.50~3.20（3）卵石：層厚3.90~7.60米，層頂埋深3.80~5.50米，青灰色，圓形-亞圓形，中密-密實(shí)狀態(tài)，濕。卵石顆粒相互之間交錯(cuò)排列，單粒結(jié)構(gòu)，磨圓性好，級(jí)配交均勻，顆粒粒徑在2cm~（4）粉砂：層厚0.10~2.90米，層頂埋深3.20~9.80（5）砂巖：揭露層厚4.30~12.0米，層頂埋深7.30~12.0米。橘紅色或棕紅色，成分以石英、長(zhǎng)石為主，中厚層，中密狀態(tài)，濕，中-場(chǎng)地地下水屬潛水類型，主要含水層為卵石層，下部第三系砂巖為隔水底板。地下水水量較豐富，流向自西南至東北，實(shí)測(cè)穩(wěn)定水位埋藏深度4.50~6.30米，年水位變化幅度約為0.5~1.0場(chǎng)地主要含水層卵石層滲透系數(shù)為30米/2.3結(jié)構(gòu)體系和布置2.3.1結(jié)構(gòu)體系針對(duì)建筑的平立面特點(diǎn)和使用功能，考慮到項(xiàng)目所在地屬于高烈度區(qū)，塔樓采用了矩形鋼管混凝土柱-鋼梁-鋼骨混凝土核心筒結(jié)構(gòu)體系。核心筒作為主要的抗側(cè)力體系，能夠有效地抵抗水平方向的地震作用和風(fēng)荷載。外框架不僅提供抗側(cè)力作用，同時(shí)也能配合建筑立面的要求。主屋面與停機(jī)坪之間樓層高15.30m，為了減小柱子的計(jì)算長(zhǎng)度，經(jīng)與建筑專業(yè)溝通，沿著豎向每隔5.10m周邊斜柱設(shè)置一圈邊梁，同時(shí)在斜柱和核心筒之間設(shè)置拉梁，形成整體結(jié)構(gòu)。2.3.2結(jié)構(gòu)布置樓面鋼梁?jiǎn)蜗虿贾茫c外圍框架柱之間采用剛接，與核心筒之間采用鉸接。地面以上樓板可根據(jù)當(dāng)?shù)厥┕に胶筒牧蟽r(jià)格等綜合考慮，從現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板或鋼筋桁架自承式組合樓板系統(tǒng)中選用一種。在裙房和塔樓頂部樓板開洞較大的樓層，樓面梁之間增設(shè)樓面水平斜撐，以有效傳遞水平荷載。塔樓核心筒采用鋼筋混凝土內(nèi)筒。塔樓外圍框架柱在地下室范圍內(nèi)采用型鋼混凝土柱，出地面后采用方鋼管柱。建筑立面要求柱子是方的，同時(shí)考慮到柱子與平面鋼梁及斜支撐連接的便捷性，外圍柱采用方鋼管混凝土柱，內(nèi)灌密實(shí)高強(qiáng)混凝土。為增強(qiáng)鋼管內(nèi)壁與混凝土之間的粘結(jié)，強(qiáng)化鋼管對(duì)內(nèi)部混凝土的約束作用，并延緩管壁鋼板的局部屈曲，在截面尺寸較大的鋼管混凝土柱內(nèi)壁設(shè)置縱向加勁肋或栓釘。裙房入口處建筑立面存在一個(gè)斜切面，塔樓頂部層46起對(duì)稱設(shè)有2個(gè)斜切面，結(jié)合立面效果在斜切面上布置斜框架柱。為更好發(fā)揮建筑的使用功能，增加下部商場(chǎng)的使用空間，層12通過設(shè)置桁架轉(zhuǎn)換進(jìn)行軸柱轉(zhuǎn)換。3土壓力計(jì)算分析3.1概述隨著城市高層建筑越來越多，城市建筑基坑設(shè)計(jì)也越來越深，為了維護(hù)基坑開挖邊坡的穩(wěn)定，常需要設(shè)置臨時(shí)性或永久性的支護(hù)體系。作用于支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載主要有土壓力和水壓力，而土壓力是主要的荷載，特別是在大型深基坑的開挖中能較正確地估計(jì)土壓力，對(duì)于確保工程的順利施工具有十分重要的意義。土壓力是指支擋結(jié)構(gòu)后的土體因自重或外荷載作用對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)體產(chǎn)生的側(cè)壓力。由于土壓力是支擋結(jié)構(gòu)的主要外荷載，因此在基坑支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)首先要確定土壓力的性質(zhì)、大小、方向和作用點(diǎn)。3.1.1土壓力的類型根據(jù)支護(hù)結(jié)構(gòu)的位移方向和大小的不同，將存在有三種不同極限狀態(tài)的土壓力，如圖3-1所示。一般分為：靜止土壓力、主動(dòng)土壓力與被動(dòng)土壓力。(a)(b)(c)（a）靜止土壓力；（b）主動(dòng)土壓力；（c）被動(dòng)土壓力圖3-1三種不同極限狀態(tài)的土壓力（1）靜止土壓力。當(dāng)支擋結(jié)構(gòu)在土壓力作用下靜止不動(dòng)，土體處于彈性平衡狀態(tài)時(shí)，作用于支擋結(jié)構(gòu)上的土壓力稱為靜止土壓力。如建筑物地下室的外墻，由于橫墻與樓板的支撐作用，墻體的變形很小，可以忽略不計(jì)，此時(shí)作用于墻上的土壓力可認(rèn)為是靜止土壓力，通常用E0來表示，如圖3-1a所示。（2）主動(dòng)土壓力。當(dāng)支擋結(jié)構(gòu)在土壓力的作用下，將向基坑內(nèi)移動(dòng)或繞前趾向基坑內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，隨著位移的增加，土體中的應(yīng)力差將隨之加大，則作用于擋土結(jié)構(gòu)的土壓力就逐漸減小。當(dāng)位移達(dá)到一定量值時(shí)，其后土體開始形成滑裂面，應(yīng)力達(dá)到極限平衡狀態(tài)，這時(shí)作用于支擋結(jié)構(gòu)上的土壓力處于最小值，稱為主動(dòng)土壓力，通常用Ea來表示，如圖3-1b所示。進(jìn)入主動(dòng)土壓力狀態(tài)的位移量一般是比較小的，表3-1列出了位移的參考值。表3-1產(chǎn)生主動(dòng)和被動(dòng)土壓力所需要的位移量土類應(yīng)力狀態(tài)位移形式所需位移量砂土主動(dòng)平移0.001h被動(dòng)平移0.001h主動(dòng)繞前趾轉(zhuǎn)動(dòng)0.05h被動(dòng)繞前趾轉(zhuǎn)動(dòng)0.1h粘土主動(dòng)平移0.004h被動(dòng)繞前趾轉(zhuǎn)動(dòng)0.004h（3）被動(dòng)土壓力。當(dāng)支擋結(jié)構(gòu)在外荷載作用下（如支撐于其上的拱結(jié)構(gòu)、支撐等的推力等），將向填土方向移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)。隨著位移的增加，土體阻止其變位的抗力將增加，應(yīng)力水平隨之提高，使作用于結(jié)構(gòu)上的土壓力逐漸增加。當(dāng)位移達(dá)到一定量值時(shí)，則土體中亦將形成一個(gè)滑裂面，應(yīng)力達(dá)到極限平衡，這時(shí)作用于支擋結(jié)構(gòu)上的土壓力處于最大值，稱為被動(dòng)土壓力，通常用Ep來表示，如圖3-1c所示。進(jìn)入被動(dòng)土壓力狀態(tài)的位移量比主動(dòng)狀態(tài)要大得多。表3-1給出了粘土進(jìn)入被動(dòng)狀態(tài)時(shí)的位移參考值。3.1.2土壓力與位移的關(guān)系在基坑工程中，主動(dòng)土壓力極限狀態(tài)一般較易達(dá)到，而達(dá)到被動(dòng)土壓力極限狀態(tài)則需要較大的土體位移，如圖3-2所示。因此，應(yīng)根據(jù)圍護(hù)墻與土體的位移情況和采取的施工措施等因素確定土壓力的計(jì)算狀態(tài)。設(shè)計(jì)時(shí)的土壓力取用值應(yīng)根據(jù)圍護(hù)墻與土體的位移情況分別取主動(dòng)土壓力極限值、被動(dòng)土壓力極限值或主動(dòng)土壓力提高值、被動(dòng)土壓力降值低（如采用彈性地基反力）等。對(duì)于無支撐或錨桿的基坑支護(hù)(如板樁、重力式擋墻等)，其土壓力通?？梢园礃O限狀態(tài)的主動(dòng)土壓力進(jìn)行計(jì)算；當(dāng)對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移有嚴(yán)格限制時(shí)，如出于環(huán)境保護(hù)要求對(duì)基坑變形有嚴(yán)格限制，采用了剛度大的支護(hù)結(jié)構(gòu)體系或本身剛度較大的圓形基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)等，墻體的變位不容許土體達(dá)到極限平衡狀態(tài)，此時(shí)主動(dòng)側(cè)的土壓力值將高于主動(dòng)土壓力極限值。對(duì)此，設(shè)計(jì)時(shí)宜采用提高的主動(dòng)土壓力值，提高的主動(dòng)土壓力強(qiáng)度值理論上介于主動(dòng)土壓力強(qiáng)度Pa與靜止土壓力強(qiáng)度P0之間。對(duì)環(huán)境位移限制非常嚴(yán)格或剛度很大的圓形基坑，可將主動(dòng)側(cè)土壓力取為靜止土壓力值?；又ёo(hù)中的土壓力計(jì)算與剛性擋墻后土有諸多相似與不同之處：基坑支護(hù)中土多為原狀土，而非可選擇的回土；基坑開挖是一個(gè)卸載的過程，導(dǎo)致一般土工試驗(yàn)由加載得出的土的強(qiáng)度指標(biāo)可能不適用；基坑開挖一般不是二維問題，而是有很強(qiáng)的空間性；基坑中地下水導(dǎo)致土側(cè)壓力計(jì)算的不確定、土抗剪強(qiáng)度的降低甚至直接導(dǎo)致基坑失事等。同時(shí)，又由于深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)常采用的支護(hù)方式都屬于柔性圍護(hù)墻，其剛度較小，墻體在側(cè)向土壓力的作用下會(huì)發(fā)生明顯撓曲變形，因而會(huì)影響土壓力的大小和分布。對(duì)于這種類型的圍護(hù)墻，墻背受到的土壓力成曲線分布，在一定條件下計(jì)算時(shí)可簡(jiǎn)化為直線分布。圖3-2土壓力與支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移的關(guān)系3.2朗肯土壓力理論1857年英國學(xué)者朗肯（Rankine）從研究彈性半空間體內(nèi)的應(yīng)力狀態(tài)，根據(jù)支擋結(jié)構(gòu)的移動(dòng)方向，由土體內(nèi)任一點(diǎn)的極限平衡狀態(tài)推導(dǎo)出了作用于支擋結(jié)構(gòu)上的土壓力的方法，又稱為極限應(yīng)力法。該理論做如下假定：（1）墻身是剛性的，不考慮墻身的變形；（2）墻后填土延伸到無限遠(yuǎn)處，填土表面水平（β=0）；（3）墻背垂直光滑（墻與垂向夾角ε=0，墻與土的摩擦角δ=0）。3.2.1朗肯主動(dòng)土壓力朗肯主動(dòng)土壓力強(qiáng)度ea計(jì)算公式如下：對(duì)無粘性土ea=Kaγz（3-1）對(duì)粘性土ea=Kaγz-2c（3-2）式中，Ka為主動(dòng)土壓力系數(shù)，Ka=tan2(45°-)；其余符號(hào)同前。無粘性土主動(dòng)土壓力為：Ea=γH2Ka(3-3)由式（3-2）知，粘性土的主動(dòng)土壓力由兩部分組成：一部分為土重產(chǎn)生的土壓力，即γzKa；另一部分是由內(nèi)聚力c引起的負(fù)側(cè)壓力，即2c，這兩部分土壓力疊加的結(jié)果如圖3-3所示。可看出兩項(xiàng)之和使得墻后土壓力在z0深度以上出現(xiàn)負(fù)值，即拉應(yīng)力，但實(shí)際上墻與土在很小的拉力作用下就會(huì)脫開，出現(xiàn)深度為z0的裂縫，因此，在z0以上可認(rèn)為土壓力為零，z0以下，土壓力強(qiáng)度按三角形分布，令式（3-2）中ea=0，可解得：z0=(3-4)總主動(dòng)土壓力Ea應(yīng)為三角形的面積，即：Ea=γH2Ka-2cH+c（3-5）（a）（b）（c）（a）主動(dòng)土壓力；（b）無粘性土；（c）粘性土圖3-3主動(dòng)土壓力強(qiáng)度分布圖3.2.2朗肯被動(dòng)土壓力如圖3-4所示，被動(dòng)土壓力強(qiáng)度ep為：ep=σzKp+2c（3-6）Kp=tan2（45°+）（3-7）式中，Kp為被動(dòng)土壓力系數(shù)。朗肯土壓力理論是庫侖土壓力理論的一個(gè)特例，但由于朗肯土壓力理論計(jì)算方便，便于工程實(shí)際，故目前工程中，對(duì)作用于支擋結(jié)構(gòu)上的土壓力，絕大多數(shù)是采用朗肯土壓力理論進(jìn)行計(jì)算的。無粘性土的被動(dòng)土壓力為：Ep=γH2Kp（3-8）粘性土的被動(dòng)土壓力為：Ep=γH2Kp+2cH（3-9）其形心位置距底面的距離為。朗肯土壓力理論應(yīng)用半空間中的應(yīng)力狀態(tài)和極限平衡理論的概念比較明確，公式簡(jiǎn)單便于記憶，對(duì)于無粘性土和粘性土都可以用該公式直接計(jì)算，應(yīng)用較廣。但其忽略了墻背與填土間的摩擦影響，因此計(jì)算的主動(dòng)土壓力偏大，被動(dòng)土壓力偏小。（a）(b)(c)（a）被動(dòng)土壓力；（b）無粘性土；（c）粘性土圖3-4被動(dòng)土壓力強(qiáng)度分布圖3.3土壓力計(jì)算基坑BC端開挖深度為12m，下部基巖為性質(zhì)較差的無膠結(jié)風(fēng)化砂巖。各土層的厚度如圖3-5所示。3.3.1土壓力系數(shù)計(jì)算3.3.2局部荷載作用影響范圍若填土表面有有局部荷載q作用時(shí)，則q對(duì)墻背產(chǎn)生的附加土壓力強(qiáng)度值仍可用朗肯公式計(jì)算，即paq=qKa，但其分布范圍缺乏在理論上的嚴(yán)格分析。一種近似方法認(rèn)為，地面局部荷載產(chǎn)生的土壓力是沿平行于破裂面的方向傳遞至墻背上的。z1=tan(45°+)×8.64=14.97mz2=tan(45°+)×20.14=34.88m由于本設(shè)計(jì)開挖深度為12m，故不考慮局部荷載的影響。3.3.3主動(dòng)土壓力計(jì)算圖3-5各土層厚度3.3.4被動(dòng)土壓力計(jì)算3.3.5水壓力計(jì)算4支護(hù)前穩(wěn)定性分析4.1概述基坑工程的設(shè)計(jì)計(jì)算一般包括三方面的內(nèi)容，即穩(wěn)定性驗(yàn)算、支護(hù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)和基坑變形計(jì)算。穩(wěn)定性驗(yàn)算是指分析基坑周圍土體或土體與圍護(hù)體系一起保持穩(wěn)定性的能力；支護(hù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)是指分析計(jì)算支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力使其滿足構(gòu)件強(qiáng)度設(shè)計(jì)的要求；變形計(jì)算的目的是為了控制基坑開挖對(duì)周邊環(huán)境的影響，保證周邊相鄰建筑物、構(gòu)筑物和地下管線等的安全?；舆吰碌钠露忍福瑖o(hù)結(jié)構(gòu)的插入深度太淺，或支撐力不夠，都有可能導(dǎo)致基坑喪失穩(wěn)定性而破壞?；拥氖Х€(wěn)破壞可能緩慢發(fā)展，也有可能突然發(fā)生。有的有明顯的觸發(fā)原因，如振動(dòng)、暴雨、超載或其他人為因素，有的卻沒有明顯的觸發(fā)原因，這主要由于土的強(qiáng)度逐漸降低引起安全度不足造成的。基坑破壞模式根據(jù)時(shí)間可分為長(zhǎng)期穩(wěn)定和短期穩(wěn)定。根據(jù)基坑的形式又可分為有支護(hù)基坑和無支護(hù)基坑破壞。其中有支護(hù)基坑圍護(hù)形式又可分為剛性圍護(hù)、無支撐柔性圍護(hù)和帶支撐柔性圍護(hù)。各種基坑圍護(hù)形式因?yàn)樽饔脵C(jī)理不同，因而具有不同的破壞模式。基坑可能的破壞模式在一定程度上揭示了基坑的失穩(wěn)形態(tài)和破壞機(jī)理，是基坑穩(wěn)定性分析的基礎(chǔ)?；拥氖Х€(wěn)形態(tài)歸納為兩類：一、因基坑土體強(qiáng)度不足、地下水滲流作用而造成基坑失穩(wěn)，包括基坑內(nèi)外側(cè)土體整體滑動(dòng)失穩(wěn)；基坑底土隆起；地層因承壓水作用，管涌、滲漏等等。二、因支護(hù)結(jié)構(gòu)(包括樁、墻、支撐系統(tǒng)等)的強(qiáng)度、剛度或穩(wěn)定性不足引起支護(hù)系統(tǒng)破壞而造成基坑倒塌、破壞?；拥恼w穩(wěn)定計(jì)算，按平面問題考慮，并采用圓弧滑動(dòng)面計(jì)算。對(duì)不同情況（如不同設(shè)計(jì)狀況、不同驗(yàn)算方法及不同土性指標(biāo)）的基坑穩(wěn)定性驗(yàn)算，其危險(xiǎn)滑弧均應(yīng)滿足下式要求：K≤(4-1)式中K—抗力分項(xiàng)系數(shù)，其取值應(yīng)根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)加以調(diào)整；Md，Mr—作用于危險(xiǎn)滑弧面上的總滑動(dòng)力矩設(shè)計(jì)值和抗滑力矩標(biāo)準(zhǔn)值，kN.m支護(hù)前的基坑穩(wěn)定性分析，按《土力學(xué)》的邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算方法進(jìn)行驗(yàn)算。采用圓弧滑動(dòng)法分析基坑穩(wěn)定性時(shí)所需地質(zhì)資料要能反映基坑頂面以下至少2~3倍基坑開挖深度的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，因此在驗(yàn)算時(shí)又不同于邊坡穩(wěn)定驗(yàn)算的圓弧滑動(dòng)。4.2影響邊坡穩(wěn)定性的因素邊坡的穩(wěn)定是一個(gè)比較復(fù)雜的問題，影響邊坡穩(wěn)定性的因素較多，主要有以下幾個(gè)方面：（1）地形地貌地形地貌與自然邊坡穩(wěn)定性有一定關(guān)系。斜坡的坡度、高度和形態(tài)是影響邊坡穩(wěn)定性的重要因素。邊坡潛在不穩(wěn)定的地形地貌有：臨空面多的山體、陡崖、陡坡、階地前緣地帶。易受水沖刷的河流凹岸地帶、泉水出露地段。（2）巖土性質(zhì)邊坡巖土成因類別、礦物成分、原生構(gòu)造、物理力學(xué)性質(zhì)是影響邊坡（特別是土質(zhì)邊坡）穩(wěn)定性的重要因素之一。這些性質(zhì)主要有：巖土的堅(jiān)硬程度，抗剪強(qiáng)度，抗風(fēng)化和抗軟化能力，顆粒大小，形狀以及透水性能。其中抗剪強(qiáng)度是控制邊坡穩(wěn)定的主要指標(biāo)，其它指標(biāo)是通過改變巖土的抗剪強(qiáng)度而影響邊坡的穩(wěn)定性。（3）巖土結(jié)構(gòu)及構(gòu)造巖土體的結(jié)構(gòu)面往往是影響巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定的控制因素。巖土體結(jié)構(gòu)面包括層里面、斷層面、節(jié)理面、劈理面、不整合面、風(fēng)化界面、卸荷裂隙。巖土體結(jié)構(gòu)面性質(zhì)包括產(chǎn)狀、充填物質(zhì)、粗糙度、膠結(jié)情況及延伸分布等，包括節(jié)理、劈理、裂隙的發(fā)育程度及分布規(guī)律，結(jié)構(gòu)面膠結(jié)情況以及軟弱面、破碎帶的分布與斜坡的相互關(guān)系，下伏巖土面的形態(tài)和坡向、坡度等。（4）水文地質(zhì)作用水的作用是影響邊坡穩(wěn)定的一個(gè)極為重要的因素，如地下水埋藏條件，流動(dòng)、潛蝕情況以及動(dòng)態(tài)變化等，其影響主要表現(xiàn)為：增大滑面上的孔隙水壓力，相應(yīng)減小了有效應(yīng)力，降低了滑面上的抗剪強(qiáng)度。軟化巖土體，一定程度降低了巖土抗剪強(qiáng)度，如紅粘土等。增加了土體質(zhì)量，相應(yīng)加大了凈滑動(dòng)力，坡緣垂直張裂縫充水增加滑動(dòng)推力。易溶礦物或軟弱夾層，在地下水的溶濾作用下，造成化學(xué)管涌和機(jī)械侵蝕。（5）地震作用地震作用除了巖土體受到地震加速度的作用而增加下滑力外，在地震作用下，巖土中的孔隙水壓力增加和巖土體強(qiáng)度降低對(duì)斜坡的穩(wěn)定都不利。（6）氣候作用巖土風(fēng)化速度、風(fēng)化層厚度以及巖石風(fēng)化后的機(jī)械變化和化學(xué)變化，均與氣候有關(guān)。此外氣候引起的降水作用也是影響邊坡穩(wěn)定的重要因素。（7）風(fēng)化作用風(fēng)化作用使巖土的強(qiáng)度減弱，裂隙增加，影響斜坡的形狀和坡度，使地面水易于侵入，改變地下水的動(dòng)態(tài)等。同時(shí)，沿裂隙風(fēng)化時(shí)，可使巖土體脫落或沿斜坡崩塌、堆積、滑移等。（8）人類活動(dòng)人類活動(dòng)對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響很大。例如：因基坑開挖，人為使邊坡變高變陡而臨空；地下水位下降，基坑周邊巖土體主動(dòng)土壓力增加；水的滲流可能形成管涌，使周圍土體形成土洞等，導(dǎo)致巖土體失去穩(wěn)定性。4.3基坑支護(hù)前穩(wěn)定性計(jì)算對(duì)于場(chǎng)地條件較好，場(chǎng)地周邊無重要建筑的基坑在基坑開挖施工時(shí)往往采用直接放坡的形式進(jìn)行開挖，開挖形成的邊坡不做任何支擋；而對(duì)于場(chǎng)地條件比較復(fù)雜，工程重要等級(jí)較高的基坑則需對(duì)基坑進(jìn)行支護(hù)。但無論采用何種支護(hù)方式，必須保證基坑側(cè)壁在開挖過程中安全，不會(huì)出現(xiàn)滑坡、坍塌等安全事故，因此在對(duì)基坑側(cè)壁進(jìn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià)時(shí)，應(yīng)該對(duì)開挖形成的邊坡進(jìn)行基坑側(cè)壁的穩(wěn)定性計(jì)算。在本設(shè)計(jì)中，支護(hù)前穩(wěn)定性通過以下方法進(jìn)行計(jì)算。4.3.1軟弱滑動(dòng)面的確定根據(jù)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》GB50330—2002，用式4-2進(jìn)行邊坡塌滑區(qū)估算：L=（4-2）圓弧滑動(dòng)面的確定如圖4-1所示，首先邊坡塌滑區(qū)與地面線的交點(diǎn)A、C，A為剪出口，C為邊坡塌滑區(qū)，連接AC，作AC的中垂線EF，過C點(diǎn)作鉛垂線CD，實(shí)際情況下，滑動(dòng)面圓弧不可能凹進(jìn)鉛垂線CD右側(cè)，故此在EF線上找一點(diǎn)為圓心O，使能作過A點(diǎn)和C點(diǎn)并與CD線相切的弧。此時(shí)過A點(diǎn)、C點(diǎn)和以CD為切線可以位移確定一個(gè)圓弧AC，該圓弧面定為軟弱滑動(dòng)面。4.3.2最小安全系數(shù)的計(jì)算公式K=（4-3）圖4-1確定圓弧滑動(dòng)面4.3.3穩(wěn)定性計(jì)算在本設(shè)計(jì)中基坑開挖深度為12m。根據(jù)上述方法確定滑動(dòng)面，圓弧滑動(dòng)面及半徑的確定如圖4-2所示，用圓弧條分法計(jì)算列于表4-1。圖4-2確定圓弧滑動(dòng)面及半徑表4-1圓弧條分法計(jì)算結(jié)果編號(hào)αi/°土條重量Qi/kNsinαi切向力Ti=Qisinαicosαi法向力Ni=Qicosαitanφi摩阻力Nitanφi總粘聚力cl/kN1234567合計(jì)邊坡塌滑區(qū)估算：最小安全系數(shù)：由于K=，故土體不穩(wěn)定。應(yīng)在基坑側(cè)壁設(shè)置支護(hù)結(jié)構(gòu)。5排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.1概述排樁支護(hù)體系是由排樁、排樁加錨桿或支撐組成的支護(hù)結(jié)構(gòu)體系的統(tǒng)稱，其結(jié)構(gòu)類型可分為：懸臂式排樁、錨拉式排樁、支撐式排樁和雙排樁等（如圖5-1所示）。這類支護(hù)結(jié)構(gòu)都可用彈性梁與彈性支點(diǎn)法計(jì)算模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。排樁支護(hù)體系受力明確，計(jì)算方法和工程實(shí)踐相對(duì)熟悉，是目前國內(nèi)基坑工程中應(yīng)用最多的支護(hù)結(jié)構(gòu)形式之一。（a）(b)(c)(d)（a）懸臂式排樁；（b）錨拉式排樁；（c）支撐式排樁；（d）雙排樁圖5-1排樁支護(hù)體系的結(jié)構(gòu)類型排樁平面布置形式一般常采用相隔一定間距的疏排樁布置形式，當(dāng)基坑需要截水時(shí)，可采用排樁與攪拌樁或高壓噴射注漿體相互搭接的組合形式，既作為擋土結(jié)構(gòu)又作為擋水的截水帷幕。排樁平面布置也可采用密排的咬合樁形式，同時(shí)用于擋土和截水。排樁通常采用混凝土灌注樁（鉆孔樁、挖孔樁、沖孔樁），也可采用型鋼樁、鋼管樁、鋼板樁、預(yù)制樁和預(yù)應(yīng)力管樁等樁型。5.1.1排樁選型和適用范圍（1）選型時(shí)應(yīng)考慮的因素：1）基坑深度；2）土的性狀及地下水條件；3）基坑周邊環(huán)境對(duì)基坑變形的承受能力及支護(hù)結(jié)構(gòu)一旦失效可能產(chǎn)生的后果；4）主體地下結(jié)構(gòu)及其基礎(chǔ)形式、基坑平面尺寸及形狀；5）支護(hù)結(jié)構(gòu)施工工藝的可行性；6）施工場(chǎng)地條件及施工季節(jié)；7）經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、環(huán)保要求和施工工期。（2）排樁支護(hù)體系的選型和適用范圍1）錨拉式排樁錨拉式排樁通過對(duì)錨桿施加一定的預(yù)應(yīng)力，可使其產(chǎn)生的水平變形較小；錨桿的位置和層數(shù)靈活，通過調(diào)整錨桿的位置和層數(shù)可使支護(hù)樁內(nèi)力分布較均勻；并且在基坑內(nèi)形成無障礙空間，便于土方開挖運(yùn)輸和后期主體地下結(jié)構(gòu)施工。當(dāng)基坑較深或基坑周邊環(huán)境對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)位移的要求嚴(yán)格時(shí)，或基坑平面尺寸寬大，不適宜用支撐式排樁時(shí)，可采用錨拉式排樁。雖然錨拉式排樁可以給后期土方開挖與主體結(jié)構(gòu)施工提供很大的便利，但在下列情況下不應(yīng)采用錨拉式結(jié)構(gòu)：①缺少能對(duì)錨桿提供足夠錨固力且不蠕變的土層；②受基坑周邊的建筑物的基礎(chǔ)、地下管線、地下構(gòu)筑物等的防礙，使錨桿在穩(wěn)定土體內(nèi)的錨固長(zhǎng)度不足；③碎石土、砂土、粉土等土層中地下水位或承壓水頭較高，錨桿成孔不能避免流砂或注漿液不能形成完整的固結(jié)體；④錨桿的施工會(huì)對(duì)基坑周邊建筑物的地基基礎(chǔ)造成損害。另外，錨桿長(zhǎng)期留在地下，給相鄰地域的地下空間使用和開發(fā)造成障礙，不符合保護(hù)環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展的要求。一些國家在法律上禁止錨桿侵入紅外線之外的地下區(qū)域，但我國大部分地方目前還沒有這方面的限制。為此可采用可回收錨桿。2）支撐式排樁僅從技術(shù)角度講，支撐式排樁比錨拉式支擋結(jié)構(gòu)適用范圍要寬得多，支撐式排樁易于控制其水平變形，當(dāng)基坑較深或基坑周邊環(huán)境對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)位移的要求嚴(yán)格時(shí)，可采用支撐式排樁。但內(nèi)支撐的設(shè)置給后期施工造成很大障礙。所以，當(dāng)能用其它支護(hù)結(jié)構(gòu)形式時(shí)，一般不首選支撐式排樁。3）懸臂式排樁懸臂式排樁頂位移較大，內(nèi)力分布不理想，但可省去錨桿和支撐，當(dāng)基坑較淺且基坑周邊環(huán)境對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)位移的限制不嚴(yán)格時(shí)，可采用懸臂式排樁。4）雙排樁雙排樁是一種鋼架結(jié)構(gòu)形式，其內(nèi)力分布特性明顯優(yōu)于單排的懸臂式結(jié)構(gòu)，水平變形也比懸臂式結(jié)構(gòu)小得多，使用的基坑深度比懸臂式結(jié)構(gòu)大一些，但占用場(chǎng)地較寬。當(dāng)不適合采用其它支護(hù)結(jié)構(gòu)形式且在場(chǎng)地條件及基坑深度均滿足要求的情況下，可采用雙排樁。當(dāng)基坑周邊有受保護(hù)的建筑物、地下管線、地下構(gòu)筑物等時(shí)，支護(hù)樁的施工應(yīng)針對(duì)受保護(hù)對(duì)象的特點(diǎn)采取相應(yīng)措施，不得對(duì)其造成損害。5.1.2結(jié)構(gòu)分析方法結(jié)構(gòu)分析應(yīng)根據(jù)支護(hù)結(jié)構(gòu)的具體形式與受力、變形特性等因素，采用下列分析方法：（1）平面桿系結(jié)構(gòu)彈性支點(diǎn)法平面桿系結(jié)構(gòu)彈性支點(diǎn)法的分析對(duì)象為支護(hù)結(jié)構(gòu)本身，不包括土體。土體對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的作用簡(jiǎn)化為荷載或約束。把支護(hù)樁簡(jiǎn)化為豎向的彈性地基梁，一般都按線彈性體考慮，是目前最常用和成熟的支護(hù)結(jié)構(gòu)分析方法，適用于大部分支擋式結(jié)構(gòu)。1）錨拉式排樁將整個(gè)結(jié)構(gòu)分解為擋土結(jié)構(gòu)（排樁）、錨拉結(jié)構(gòu)（錨桿及腰梁）分別進(jìn)行分析。排樁宜采用平面桿系結(jié)構(gòu)彈性支點(diǎn)法進(jìn)行分析。錨拉結(jié)構(gòu)應(yīng)以擋土結(jié)構(gòu)分析時(shí)得出的支點(diǎn)力為荷載計(jì)算錨桿及梁的內(nèi)力。采用該方法對(duì)錨拉式排樁進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析時(shí)，首先將擋土結(jié)構(gòu)部分（排樁）取作分析對(duì)象，采用平面桿系結(jié)構(gòu)彈性支點(diǎn)法按梁進(jìn)行分析。土和錨桿對(duì)排樁的支撐應(yīng)簡(jiǎn)化為彈性支座。腰梁、冠梁的計(jì)算較為簡(jiǎn)單，只需以擋土結(jié)構(gòu)分析時(shí)得出的支點(diǎn)力作為荷載，根據(jù)腰梁、冠梁的實(shí)際約束情況，按簡(jiǎn)支梁或連續(xù)梁算出其內(nèi)力，將支點(diǎn)力轉(zhuǎn)換為錨桿軸力。2）支撐式排樁將整個(gè)結(jié)構(gòu)分解為擋土結(jié)構(gòu)（排樁）與內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)，分別進(jìn)行分析。排樁采用平面桿系結(jié)構(gòu)彈性支點(diǎn)法進(jìn)行分析。內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)可按平面結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，擋土結(jié)構(gòu)傳至內(nèi)支撐的荷載應(yīng)取擋土結(jié)構(gòu)分析時(shí)得出的支點(diǎn)力。首先將擋土結(jié)構(gòu)部分（排樁）取作分析對(duì)象，采用平面桿系結(jié)構(gòu)彈性支點(diǎn)法按梁進(jìn)行分析。土和支撐對(duì)排樁的支撐應(yīng)簡(jiǎn)化為彈性支座。分解出的內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)按平面結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，將排樁分析時(shí)得出的支點(diǎn)力作為荷載反向加至內(nèi)支撐上。值得注意的是，將支撐式排樁分解為擋土結(jié)構(gòu)和內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)并分別獨(dú)立計(jì)算時(shí)，在其連接處應(yīng)滿足變形協(xié)調(diào)條件。當(dāng)計(jì)算的變形不協(xié)調(diào)時(shí)，應(yīng)調(diào)整在其連接處簡(jiǎn)化的彈性支座的彈簧剛度等約束條件，直至滿足變形協(xié)調(diào)。3）懸臂式排樁、雙排樁懸臂式排樁、雙排樁宜采用平面桿系結(jié)構(gòu)彈性支點(diǎn)法進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。懸臂式排樁可看作是支撐式和錨拉式排樁的特例，采用平面桿系結(jié)構(gòu)彈性支點(diǎn)法進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，只是將錨桿或支撐所簡(jiǎn)化的彈性支座取消即可。（2）空間結(jié)構(gòu)分析方法當(dāng)有可靠經(jīng)驗(yàn)時(shí)，可采用空間結(jié)構(gòu)分析方法對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)分析。按空間結(jié)構(gòu)分析時(shí)，整體結(jié)構(gòu)的邊界條件應(yīng)與實(shí)際情況一致。（3）結(jié)構(gòu)與土相互作用的分析方法當(dāng)理論或試驗(yàn)數(shù)據(jù)可靠時(shí)，可采用結(jié)構(gòu)與土相互作用的分析方法對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)與土進(jìn)行整體分析。5.1.3計(jì)算工況支擋式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)對(duì)下列工況進(jìn)行計(jì)算，并應(yīng)按其中最不利的作用效應(yīng)進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：（1）基坑開挖至坑底時(shí)的受力狀況；懸臂式排樁、雙排樁只需計(jì)算該工況；（2）對(duì)錨拉式和支撐式支擋結(jié)構(gòu)，基坑開挖至各層錨桿或支撐施工面時(shí)的受力狀況；（3）在主體地下結(jié)構(gòu)施工過程中需要以主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件替換支撐或錨桿的受力狀況；此時(shí)，主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)滿足替換后各設(shè)計(jì)工況下的承載力、變形及穩(wěn)定性要求。基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的有些構(gòu)件，如錨桿與支撐，是隨基坑開挖過程逐步設(shè)置的，基坑需按錨桿或支撐的位置逐層開挖。所謂支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工況，是指設(shè)計(jì)時(shí)就要擬定錨桿和支撐與基坑開挖的關(guān)系，需要設(shè)計(jì)開挖與錨桿或支撐設(shè)置的步驟，對(duì)每一開挖過程支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力與變形狀態(tài)進(jìn)行分析。因此，支護(hù)結(jié)構(gòu)施工和基坑開挖時(shí)，只有按設(shè)計(jì)的開挖步驟才能滿足符合設(shè)計(jì)受力狀況的要求。一般情況下，基坑開挖到基底時(shí)受力與變形最大，但有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)開挖中間過程支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力最大，支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面或錨桿抗拔力按開挖中間過程確定的情況。特別是，當(dāng)用結(jié)構(gòu)樓板作為支撐替代錨桿或支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)支撐構(gòu)件時(shí)，此時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的內(nèi)力可能會(huì)是最大的。5.2排樁嵌固深度設(shè)計(jì)5.2.1概述在采用排樁支護(hù)的基坑設(shè)計(jì)中，為確保排樁樁頂水平位移滿足設(shè)計(jì)要求，防止懸臂式排樁出現(xiàn)倒塌，此時(shí)在樁頂須設(shè)置單點(diǎn)支撐。在排樁樁頂設(shè)置單點(diǎn)支撐的情況，對(duì)于單點(diǎn)支撐可采用鋼管支撐、鋼筋混凝土支撐或拉錨支撐。設(shè)計(jì)驗(yàn)算時(shí)，單點(diǎn)支撐排樁主要驗(yàn)算排樁的嵌固深度、支撐軸力。5.2.2支擋結(jié)構(gòu)嵌入深度較淺時(shí)的計(jì)算方法這種情況如圖5-2所示，此時(shí)，支擋結(jié)構(gòu)只有一個(gè)方向的彎矩。假定A點(diǎn)為鉸接，支擋結(jié)構(gòu)和A點(diǎn)不發(fā)生移動(dòng)。圖5-2支擋結(jié)構(gòu)任意位置單支點(diǎn)計(jì)算簡(jiǎn)圖（1）支擋結(jié)構(gòu)嵌入深度。對(duì)A點(diǎn)取矩，并令則：Ea（za-hm）-Ep（H-hd+zp）=0（5-1）由式（5-1）可解得支擋結(jié)構(gòu)插入深度hd。（2）支撐（或拉錨）力。支撐（或拉錨）力根據(jù)靜力平衡條件計(jì)算，則：TA=Ea-Ep（5-2）（3）支撐結(jié)構(gòu)的最大彎矩。圖5-2的最大彎矩應(yīng)在剪力為零處。設(shè)在A點(diǎn)以下xm處剪力為零，則由圖可得：Eaxm-TA=0（5-3）由上式可求得xm。最大彎矩為：Mmax=TAxm-Eaxm（xm+hm-zaxm）（5-4）5.2.3嵌固深度計(jì)算5.3排樁樁徑與樁距的設(shè)計(jì)5.3.1排樁樁徑排樁樁徑一般不小于φ400mm，埋深在12m以內(nèi)的基坑，樁徑d宜選φ400~800mm，埋深超過12m以上時(shí)，宜選φ800~1200mm的樁。本設(shè)計(jì)中基坑的開挖深度為12m，故選樁徑為d=1000mm。5.3.2排樁樁距排樁樁間距一般可選（1.2~1.5）d，對(duì)于砂性土和軟土宜采用較小樁距，粘性土可選較大樁距。選取樁距時(shí)應(yīng)按照樁間土不發(fā)生滑塌的原則進(jìn)行。本設(shè)計(jì)中第一層土為粘性土，第二、三層為非粘性土，故排樁樁距可取為l=1.2d=1.2m。5.4樁截面配筋設(shè)計(jì)5.5止水帷幕設(shè)計(jì)5.5.1地下水概況本設(shè)計(jì)中地下水位較高，為使基坑開挖和地下構(gòu)筑物施工得以順利進(jìn)行，保證基坑周邊不因土體中地下水滲流而產(chǎn)生過大的位移變形，同時(shí)也保證周邊區(qū)域內(nèi)的地下水資源不受影響，擬采用止水帷幕的方案隔水。5.5.2止水帷幕的設(shè)置原則（1）設(shè)置豎向止水帷幕的目的，是為了阻止地下水從基坑側(cè)面滲入坑內(nèi)而形成危害。（2）在基本上滿足基坑干作業(yè)的前提下，止水帷幕可以允許少量滲流進(jìn)入基坑，或在止水帷幕內(nèi)側(cè)預(yù)留泄露管道減少坑側(cè)向水壓，用明排疏干滲入地下水，這樣設(shè)置止水帷幕符合經(jīng)濟(jì)節(jié)約的原則，在加強(qiáng)監(jiān)控，信息法施工控制下，能達(dá)到既經(jīng)濟(jì)又安全的目的。（3）對(duì)于樁錨支護(hù)，在支護(hù)樁間布置帷幕樁，填補(bǔ)支護(hù)樁間的空間，共同組成既擋土又擋水的連續(xù)豎向構(gòu)筑物。5.5.3止水帷幕設(shè)計(jì)止水帷幕的施工方法很多，結(jié)合本設(shè)計(jì)中基坑的特點(diǎn)，選用高壓旋噴樁作為止水帷幕。布置方式為每?jī)筛@孔灌注樁之間設(shè)置一根高壓旋噴樁，高壓旋噴樁與鉆孔灌注樁互相咬合，形成組合式止水帷幕，如圖5-4所示。圖5-4咬合型止水形式（1）止水帷幕厚度的確定在本設(shè)計(jì)中，支護(hù)結(jié)構(gòu)為鉆孔灌注樁支護(hù)，止水帷幕采用樁間高壓旋噴樁。根據(jù)相關(guān)資料，當(dāng)止水帷幕深度小于支護(hù)樁的嵌入深度時(shí)，止水帷幕僅起止水作用，而側(cè)壓力基本上由支護(hù)樁承受。主要要求止水帷幕體不開叉和不滲漏。本設(shè)計(jì)在兩根鉆孔灌注樁間設(shè)置一根高壓旋噴樁，止水帷幕的厚度以鉆孔灌注樁及高壓旋噴樁直徑較小者進(jìn)行計(jì)算（鉆孔灌注樁樁徑d=1000mm）。取高壓旋噴樁的樁徑d’=300mm。（2）止水帷幕深度的確定止水帷幕深度的確定常與土層的分布有關(guān)，并常與圍護(hù)結(jié)構(gòu)和環(huán)境條件密切結(jié)合。根據(jù)《建筑基坑支護(hù)規(guī)程》（JGJ120-99）要求落底式止水帷幕應(yīng)插入下臥不透水層內(nèi)的深度按下式計(jì)算：L=0.2hw-0.5b（5-5）式中L——帷幕插入不透水層的深度；hw——作用水頭；b——帷幕體厚度。本基坑標(biāo)高為-12m，地下水位標(biāo)高為-4.3m，則L=0.2×（12－4.3）－0.5