基礎(chǔ)工程基坑工程

8.1概述

基坑是建筑工程的一部分，其發(fā)展與建筑業(yè)的發(fā)展密切相關(guān)，隨著城鎮(zhèn)建設(shè)中高層及超高層建筑的大量涌現(xiàn)，以及大型市政設(shè)施的施工及大量地下空間的開發(fā)，必然會(huì)有大量的深基坑工程產(chǎn)生。同時(shí)，密集的建筑物、基坑周圍復(fù)雜的地下設(shè)施使得放坡開挖基坑這一傳統(tǒng)技術(shù)不再能滿足現(xiàn)代城鎮(zhèn)建設(shè)的需要，因此，深基坑開挖與支護(hù)引起了各方面的廣泛重視。

深基坑工程具有以下特點(diǎn)：

1)建筑趨向高層化，基坑向大深度方向發(fā)展；

2)基坑開挖面積大，長(zhǎng)度與寬度有的達(dá)數(shù)百米，給支撐系統(tǒng)帶來較大的難度；

3)在軟弱的土層中，基坑開挖會(huì)產(chǎn)生較大的位移和沉降，對(duì)周圍建筑物、市政設(shè)施和地下管線造成影響；

4)深基坑施工工期長(zhǎng)、場(chǎng)地狹窄，降雨、重物堆放等對(duì)基坑穩(wěn)定性不利；

5)在相鄰場(chǎng)地的施工中，打樁、降水、挖土及基礎(chǔ)澆注混凝土等工序會(huì)相互制約與影響，增加協(xié)調(diào)工作的難度。8.1.1基坑工程的組成

典型基坑工程可以為是由地面向下開挖的一個(gè)地下空間。

基坑四周一般為垂直的擋土結(jié)構(gòu)，擋土結(jié)構(gòu)一般是在開挖面基底下有一定插入深度的板墻結(jié)構(gòu)。常用材料為混凝土、鋼、木等，可以有鋼板樁，鋼筋混凝土板樁、柱列式灌注樁、水泥土攪拌樁、地下連續(xù)墻等。根據(jù)基坑深度的不同，板墻可以是懸臂的，但更多的是單撐和多撐式的(單錨式或多錨式)結(jié)構(gòu)。支撐的目的是為板墻結(jié)構(gòu)提供彈性支承點(diǎn)。以控制墻體的彎矩至該墻體斷面的合理允許范圍，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理的工程要求。

支撐的類型可以是基坑內(nèi)部受壓體系或基坑外部受拉體系?；觾?nèi)部受壓體系：為井字撐或其與斜撐組合的受壓桿件體系．也有做成在中間留出較大空間的周邊桁架式體系。基坑外部受拉體系：為錨固端在基坑周圍地層中受拉錨桿體系，可提供易于基坑施工的全部基坑面積大空間。當(dāng)基坑較深且有較大空間時(shí)，懸臂式擋墻可做成厚度較大的實(shí)體式或格構(gòu)式重力型擋土墻。

8.1.2基坑工程的設(shè)計(jì)與施工

基坑開挖是基礎(chǔ)和地下工程施工中的一個(gè)古老的傳統(tǒng)課題。同時(shí)又是一個(gè)綜合性的巖土工程難題，既涉及土力學(xué)中典型強(qiáng)度與穩(wěn)定問題，又包含了變形問題，同時(shí)還涉及到土與支護(hù)結(jié)構(gòu)的共同作用。對(duì)這些問題的認(rèn)識(shí)及其對(duì)策的研究，是隨著土力學(xué)理論、計(jì)算技術(shù)、測(cè)試儀器以及施工機(jī)械、施工工藝的進(jìn)步而逐步完善的。在理論上，經(jīng)典的土力學(xué)已不能滿足基坑工程設(shè)計(jì)的要求，考慮應(yīng)力路徑(卸載)的作用，土的各向異性，土的流變性、土的擾動(dòng)、土與支護(hù)結(jié)構(gòu)的共同作用等的計(jì)算理論以及有限單元法理論和系統(tǒng)工程等軟科學(xué)已在基坑工程設(shè)計(jì)中得以應(yīng)用。

8.1.2基坑工程的設(shè)計(jì)與施工（續(xù)）

基坑工程設(shè)計(jì)廣義上講包括：勘察、支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)測(cè)和周圍環(huán)境的保護(hù)等幾個(gè)方面的內(nèi)容?；庸こ瘫绕渌A(chǔ)工程更突出的特殊性是其設(shè)計(jì)和施工完全是相互依賴，密不可分的。施工的每一個(gè)階段，結(jié)構(gòu)體系和外面荷載都在變化，而且施工工藝的變化，挖土次序和位置的變化，支撐和留土?xí)r間的變化等不確定因素非常復(fù)雜，且都對(duì)最后的結(jié)果產(chǎn)生直接影響。因此絕非最后設(shè)計(jì)計(jì)算簡(jiǎn)圖所能單獨(dú)決定的。

目前的設(shè)計(jì)理論尚不完善，對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)的選取還需改進(jìn)，還不能事先完全考慮諸多復(fù)雜因素，在基坑工程施工中處理不當(dāng)時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)一些意外的情況，但只要設(shè)計(jì)、施工人員重視，并密切配合加強(qiáng)監(jiān)測(cè)分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決問題，及時(shí)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，基坑工程的難題會(huì)得到有效處理，因此，基坑工程的設(shè)計(jì)中須考慮施工中每一個(gè)工況的數(shù)據(jù)，而基坑工程的施工中須完全遵照設(shè)計(jì)文件的要求去做，只有這樣，工程才會(huì)圓滿完成，也只有這樣，設(shè)計(jì)理論和施工技術(shù)才會(huì)獲得快速發(fā)展。

8.1.3環(huán)境要求—變形控制

城市基坑工程通常處于房屋和生命線工程的密集地區(qū)，為了保護(hù)這些已建建筑物和構(gòu)筑物的正常使用和安全運(yùn)營(yíng)，常需對(duì)基坑工程引起的周圍地層移動(dòng)限制在一定變形值之內(nèi)，也即分別要求擋土結(jié)構(gòu)的水平位移和其鄰近地層的垂直沉降限制在某標(biāo)準(zhǔn)值之內(nèi)，甚至也限制墻體垂直沉降和地層的水平移動(dòng)值滿足周圍環(huán)境要求，以變形控制值來分成幾類標(biāo)準(zhǔn)，用以完善設(shè)計(jì)基坑工程的方法，取代單純驗(yàn)算強(qiáng)度和穩(wěn)定性的傳統(tǒng)做法，在軟土地區(qū)，變形在控制設(shè)計(jì)限值方面起著主導(dǎo)作用。

基坑工程的支護(hù)結(jié)構(gòu)為：支擋和支撐構(gòu)件，為了滿足變形要求可以加大和加密支護(hù)結(jié)構(gòu)，但有時(shí)更經(jīng)濟(jì)有效的辦法是在基坑底部進(jìn)行地基處理，用攪拌樁，注漿等措施改善土體剛度和強(qiáng)度等性質(zhì)。

完整地講基坑工程的結(jié)構(gòu)構(gòu)件：包括支撐、擋墻和地基加固體三者的整體。8.2基坑工程方案設(shè)計(jì)

深基坑開挖產(chǎn)生的土體位移引起周圍建筑物、構(gòu)筑物、管線的變形和危害，對(duì)此必須在設(shè)計(jì)階段提出預(yù)測(cè)和治理對(duì)策，并在施工過程中采用監(jiān)測(cè)、監(jiān)控手段及必須的應(yīng)變措施來確?；拥陌踩椭車h(huán)境的安全。針對(duì)不同的場(chǎng)地土層條件、周圍環(huán)境條件及基坑開挖深度等因素，合理選定開挖方法、支護(hù)類型和支撐形式是基坑工程設(shè)計(jì)成功與否的關(guān)鍵。

8.2.1基坑開挖分類、要求與分級(jí)

（續(xù)）基坑工程根據(jù)其開挖和施工方法可分為：無支護(hù)開挖與有支護(hù)開挖方法。

有支護(hù)的基坑工程一般包括以下內(nèi)容：圍護(hù)結(jié)構(gòu)、支撐體系、土方開挖、降水工程、地基加固、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)和環(huán)境保護(hù)工程。

有支護(hù)的基坑工程可進(jìn)一步分為無支撐圍護(hù)和有支撐圍護(hù)。

無支撐圍護(hù)開挖適合于開挖深度較淺、地質(zhì)條件較好、周圍環(huán)境保護(hù)要求較低的基坑工程，具有施工方便、工期短等特點(diǎn)。有支撐圍護(hù)開挖適用于地層軟弱，周圍環(huán)境復(fù)雜、環(huán)境保護(hù)要求高的深基坑開挖，但開挖機(jī)械的施工活動(dòng)空間受限、支撐布置需考慮適應(yīng)主體工程施工、換拆支撐施工較復(fù)雜。

8.2.1基坑開挖分類、要求與分級(jí)

（續(xù)）

無支護(hù)放坡基坑開挖是在空曠施工場(chǎng)地環(huán)境下的一種常用的基坑開挖方法，一般包括以下內(nèi)容：降水工程、土方開挖、地基加固及土坡坡面保護(hù)。

放坡開挖深度通常限于3～6米，如果大于這一深度，則必須采用分段開挖，分段之間應(yīng)設(shè)置平臺(tái)，平臺(tái)寬度一般取2～3米。當(dāng)挖土經(jīng)過不同土層時(shí)，可根據(jù)土層情況改變放坡坡率，并酌留平臺(tái)。

8.2.1基坑開挖分類、要求與分級(jí)

（續(xù)）基坑工程設(shè)計(jì)的基本技術(shù)要求包括：

1.安全可靠性：

確保基坑工程的安全以及周圍環(huán)境的安全。

2.經(jīng)濟(jì)合理性：

基坑工程在支護(hù)結(jié)構(gòu)安全可靠的前提下，要從工期、材料、設(shè)備、人工以及環(huán)境保護(hù)等多方面綜合研究經(jīng)濟(jì)合理性。

3.施工便利性和工期保證性：

在安全可靠經(jīng)濟(jì)合理的原則下，最大限度地滿足便利施工和縮短工期的要求。

支護(hù)結(jié)構(gòu)通常是作為臨時(shí)性結(jié)構(gòu)，一旦基礎(chǔ)施工完畢即失去作用。有些支護(hù)結(jié)構(gòu)的材料可以重復(fù)利用，如鋼板校及其工具式支撐。

但也有一些支護(hù)結(jié)構(gòu)就永久理在地下，如鋼筋混凝土板樁、灌注樁、水泥土攪拌樁和地下連續(xù)墻等。還合在基礎(chǔ)施工時(shí)作為基坑的支護(hù)結(jié)構(gòu)，施工完畢即為永久結(jié)構(gòu)物的一個(gè)組成部分，成為復(fù)合式地下室外墻，如地下連續(xù)墻等。8.2.1基坑開挖分類、要求與分級(jí)（續(xù)）

建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程（JGJ120-99）按支護(hù)工程損壞造成破壞的嚴(yán)重性按下表提供了基坑側(cè)壁安全等級(jí)及重要性系數(shù)。

表8－1基坑側(cè)壁安全等級(jí)及重要性系數(shù)

安全等級(jí)破壞后果

0一級(jí)支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞、土體失穩(wěn)或過大變形對(duì)基坑周邊環(huán)境及地下結(jié)構(gòu)施工影響很嚴(yán)重1.10二級(jí)支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞、土體失穩(wěn)或過大變形對(duì)基坑周邊環(huán)境及地下結(jié)構(gòu)施工影響一般1.00三級(jí)支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞、土體失穩(wěn)或過大變形對(duì)基坑周邊環(huán)境及地下結(jié)構(gòu)施工影響不嚴(yán)重0.90注：有特殊要求的建筑基坑側(cè)壁安全等級(jí)可根據(jù)具體情況另行確定。

8.2.2基坑工程總體方案設(shè)計(jì)

基坑工程設(shè)計(jì)的階段劃分和文件組成，取決于基坑內(nèi)主體工程的性質(zhì)、投資規(guī)模、建設(shè)計(jì)劃進(jìn)度等要求，一般有總體方案設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)兩個(gè)階段。

重要的深大基坑應(yīng)結(jié)合主體工程設(shè)計(jì)進(jìn)行基坑總體方案設(shè)計(jì)，并從以下各點(diǎn)對(duì)基坑工程方案進(jìn)行分析評(píng)價(jià)和對(duì)比選擇。

1.按主體工程地下室所處場(chǎng)地的工程地質(zhì)及水文地質(zhì)和周圍環(huán)境條件所考慮的基坑工程問題和相應(yīng)的總體設(shè)計(jì)中的對(duì)策是否全面、合理；

2.對(duì)主體工程地下室的建造層數(shù)，開挖深度，基坑面積及形狀，施工方法、造價(jià)、工期與主體工程和上部工程造價(jià)、工期等主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行綜合分析，以評(píng)價(jià)基坑工程技術(shù)方案的經(jīng)濟(jì)合理性；

3.研究基坑工程的圍護(hù)結(jié)構(gòu)是否兼作主體工程的部分永久結(jié)構(gòu)，對(duì)其技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果進(jìn)行評(píng)估；8.2.2基坑工程總體方案設(shè)計(jì)（續(xù)）

4.研究基坑工程的開挖方式的可靠性和合理性；

5.對(duì)大型主體工程及其基坑工程施工的分期和前后期工程施工進(jìn)度安排及相鄰影響進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，以通過分析對(duì)比提出適應(yīng)于分期施工的總體方案。

8.2.2基坑工程總體方案設(shè)計(jì)（續(xù)）

基坑總體方案設(shè)計(jì)目前多在主體工程施工圖完成后，基坑施工前進(jìn)行。但為了使基坑工程與主體工程之間有較好的協(xié)調(diào)，使臨時(shí)工程與主體工程的結(jié)合能夠更經(jīng)濟(jì)合理，大型深基坑的總體方案設(shè)計(jì)應(yīng)在主體工程的初步設(shè)計(jì)中就著手進(jìn)行，以利于協(xié)調(diào)處理主體工程與基坑工程的相關(guān)問題，諸如部分工程樁兼作立柱樁，地下主體工程施工時(shí)、支撐如何換撐，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)與主體工程的結(jié)合方式，圍護(hù)結(jié)構(gòu)如何適應(yīng)地下主體結(jié)構(gòu)施工的澆筑方式(逆筑或順筑)、以及如何處理支模、防水等工序的配合要求。

總體方案設(shè)計(jì)要在調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，明確設(shè)計(jì)依據(jù)、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，提出基坑開挖方式、圍護(hù)結(jié)構(gòu)、支撐結(jié)構(gòu)、地基加固、開挖支撐施工、施工監(jiān)控以及施工場(chǎng)地總平面布置等各項(xiàng)方案設(shè)計(jì)。

施工圖設(shè)計(jì)一般在主體工程(地下部分)施工圖已完成及基坑工程總體方案確定后進(jìn)行。施工圖和施工說明的內(nèi)容、及各項(xiàng)具體技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)和檢驗(yàn)方法必須符合國(guó)家及各地區(qū)建筑行業(yè)管理部門的有關(guān)建筑法規(guī)、法令和技術(shù)規(guī)范、規(guī)程。8.3基坑工程設(shè)計(jì)依據(jù)

在基坑工程設(shè)計(jì)的前期工作中，應(yīng)對(duì)基坑內(nèi)的主體工程設(shè)計(jì)、場(chǎng)地地質(zhì)條件、周邊環(huán)境、施工條件、設(shè)計(jì)規(guī)范的進(jìn)行調(diào)研和收集，以全面掌握設(shè)計(jì)依據(jù)。

8.3.1深基坑支護(hù)工程勘察

深基坑支護(hù)工程地質(zhì)勘察所提供的報(bào)告及資料，是做好深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)與施工的重要依據(jù)。在一般情況下，深基坑支護(hù)勘察應(yīng)與主體工程的勘察同步進(jìn)行。制定勘察任務(wù)書或編制勘察綱要時(shí)，應(yīng)考慮到深基坑支護(hù)工程的設(shè)計(jì)、施工的特點(diǎn)與內(nèi)容，對(duì)深基坑支護(hù)工程的地質(zhì)，水文地質(zhì)勘察工作提出專門要求。

一、在勘察任務(wù)書中，應(yīng)具備下列資料

1.建筑場(chǎng)地的地形、管線及擬建建筑物的平面布置圖；

2.擬建建筑物的上部結(jié)構(gòu)類型、荷載以及可能采用的基礎(chǔ)類型；

3.基坑開挖深度、坑底標(biāo)高、基坑平面尺寸及可能采用的基坑支護(hù)類型；

4.場(chǎng)地及附近地區(qū)的環(huán)境條件等。二、在建筑地基詳細(xì)勘察階段，對(duì)需要支護(hù)的工程宜按下列要求進(jìn)行勘察工作

1.勘察范圍應(yīng)根據(jù)開挖深度及場(chǎng)地的巖土工程條件確定，并宜在開挖邊界外按開挖深度的1～2倍范圍內(nèi)布置勘探點(diǎn)，當(dāng)開挖邊界外無法布置勘探點(diǎn)時(shí)，應(yīng)通過調(diào)查取得相應(yīng)資料。對(duì)于軟土，勘察范圍尚宜擴(kuò)大；

2.基坑周邊勘探點(diǎn)的深度應(yīng)根據(jù)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求確定，不宜小于1倍開挖深度，軟土地區(qū)應(yīng)穿越軟土層；

3.勘探點(diǎn)間距應(yīng)視地層條件而定，可在15～30m內(nèi)選擇，地層變化較大時(shí)，應(yīng)增加勘探點(diǎn)，查明分布規(guī)律。三、場(chǎng)地水文地質(zhì)勘察應(yīng)達(dá)到以下要求

1.查明開挖范圍及鄰近場(chǎng)地地下水含水層和隔水層的層位、埋深和分布情況，查明各含水層(包括上層滯水、潛水、承壓水)的補(bǔ)給條件和水力聯(lián)系；

2.測(cè)量場(chǎng)地各含水層的滲透系數(shù)和滲透影響半徑；

3.分析施工過程中水位變化對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)和基坑周邊環(huán)境的影響，提出應(yīng)采取的措施。

四、基坑開挖支護(hù)工程勘察報(bào)告應(yīng)包括的主要內(nèi)容

1.分析場(chǎng)地的地層結(jié)構(gòu)和巖土的物理力學(xué)性質(zhì)；

2.支護(hù)方式的建議，計(jì)算參數(shù)及支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則；

3.地下水控制方式和計(jì)算參數(shù)；

4.基坑開挖過程中應(yīng)注意的問題及其防治措施；

5.施工中應(yīng)進(jìn)行的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。

8.3.2巖土工程測(cè)試參數(shù)

巖土工程測(cè)試參數(shù)應(yīng)滿足深基坑支護(hù)和降水設(shè)計(jì)與施工的需要，一般要包含下列內(nèi)容：

1.土的常規(guī)物理試驗(yàn)指標(biāo)。包括土的天然重度

、天然含水量

與孔隙e。

2.顆粒分析試驗(yàn)，以確定砂粒、粉粒及粘粒的含量和不均勻系數(shù)Cu。以便評(píng)價(jià)土層管涌、潛蝕及流砂的可能性。

3.土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。包括土的內(nèi)聚力c和內(nèi)摩擦角

。可以采用原狀土室內(nèi)剪切試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)剪切試驗(yàn)獲得，對(duì)飽和軟粘土可采用十字板剪切試驗(yàn)獲得土的抗剪強(qiáng)度。對(duì)重要工程應(yīng)采用三軸剪切試驗(yàn)，對(duì)于一般工程，可采用直剪試驗(yàn)。試驗(yàn)方法由荷載類型、加荷速率及土的排水條件確定。通常情況下可采用固結(jié)快剪。根據(jù)上海地區(qū)的經(jīng)驗(yàn)，采用c、

峰值用于土壓力與整體穩(wěn)定計(jì)算；對(duì)于基底隆起等其他計(jì)算采用c、

峰值的70％進(jìn)行。8.3.2巖土工程測(cè)試參數(shù)（續(xù)）4.室內(nèi)或原位試驗(yàn)測(cè)試土的滲透系數(shù)。對(duì)重要工程應(yīng)采用現(xiàn)場(chǎng)抽水試驗(yàn)或注水試驗(yàn)測(cè)定土的滲透系數(shù)。一般工程可進(jìn)行室內(nèi)滲透試驗(yàn)，測(cè)定土層垂直向滲透系數(shù)kv和水平向滲透系數(shù)kh。砂土和碎石上可用常水頭試驗(yàn)，粉土和粘性土可用變水頭試驗(yàn)。透水性很低的軟土可通過固結(jié)試驗(yàn)測(cè)定。

5.特殊條件下應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇其它適宜的試驗(yàn)方法測(cè)試的參數(shù)。8.3.3基坑周邊環(huán)境勘查

在深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)施工前，應(yīng)對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，查明影響范圍內(nèi)已有建筑物、地下結(jié)構(gòu)物、道路及地下管線設(shè)施的位置、現(xiàn)狀，并預(yù)測(cè)由于基坑開挖和降水對(duì)周圍困環(huán)境的影響，提出必要的預(yù)防、控制和監(jiān)測(cè)措施。基坑周邊環(huán)境勘查應(yīng)包括以下內(nèi)容：

1.查明影響范圍內(nèi)建(構(gòu))筑物的結(jié)構(gòu)類型、層數(shù)、基礎(chǔ)類型、埋深、基礎(chǔ)荷載大小及上部結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀；

2.查明基坑周邊的各類地下設(shè)施，包括上、下水、電纜、煤氣、污水、雨水、熱力等管線或管道的分布和性狀；

3.查明場(chǎng)地周圍和鄰近地區(qū)地表水匯流、排瀉情況，地下水管滲漏情況以及對(duì)基坑開挖的影響程度；

4.查明基坑四周道路的距離及車輛載重情況。

8.3.4基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)資料

支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工前應(yīng)取得以下基本資料：

1建筑場(chǎng)地及其周邊，地表至支護(hù)結(jié)構(gòu)底面下一定深度范圍內(nèi)地層結(jié)構(gòu)、土(巖)購(gòu)物理力學(xué)性質(zhì)及含水層性質(zhì)。地下水位、滲透系數(shù)等資料；

2標(biāo)有建筑紅線、施工紅線的地形圖及基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖；

3建筑場(chǎng)地及其附近的地下管線、地下埋設(shè)物的位置、深度、結(jié)構(gòu)形式及埋設(shè)時(shí)間等；

4鄰近的已有建筑的位置、層數(shù)、高度、結(jié)構(gòu)類型、完好程度。已建時(shí)間以及基礎(chǔ)類型、埋置深度、主要尺寸、基礎(chǔ)距基坑上口周邊的凈距等；

5基坑周圍的地面排水情況，地面雨水與污水、上下水管線排入或漏入基坑的可能性；

6基坑附近的地面堆載及大型車輛的動(dòng)、靜荷載情況；

7已有相似支護(hù)工程的經(jīng)驗(yàn)性資料。

表8－2支護(hù)結(jié)構(gòu)最大水平位移允許值＊

安全等級(jí)支護(hù)結(jié)構(gòu)最大水平位移允許值（mm）排樁、地下連續(xù)墻、放坡、土釘墻鋼板樁、深層攪拌一級(jí)0.0025h

二級(jí)0.0050h0.0100h三級(jí)0.0100h0.0200h＊深圳地區(qū)建筑深基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)范。

表8－3基坑變形控制保護(hù)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

保護(hù)等級(jí)地面最大沉降量及圍護(hù)墻水平位移控制要求環(huán)境保護(hù)要求特級(jí)1.地面最大沉降量≤0.1％H；2.圍護(hù)路最大水平位移≤0.14％H；3.Ks*≥2.2離基坑10m，周圍有地鐵，共同溝、煤氣管、大型壓力總水管等重要建筑及設(shè)施必須確保安全一級(jí)1.地面最大沉降量≤0.1％H；2.圍護(hù)墻最大水平位移量≤0.3％H3.Ks*≥2.2離基坑周圍H范圍內(nèi)沒有重要干線、水管、大型在使用的構(gòu)筑物、建筑物二級(jí)1.地面員大沉量控制在≤0.5％H；2.圍護(hù)堵最大水平位移＜0.7％H；3.Ks*≥2.0在基坑周圍H范圍內(nèi)沒有較重要支線管道和一般建筑、設(shè)施三級(jí)1.地面最大沉降量≤1％H；2.圍護(hù)墻最大水平位移≤1.4％H；3.Ks*≥2.0在基坑周圍30m范圍內(nèi)沒有需保護(hù)建筑設(shè)施和管線、構(gòu)筑物注：H為基坑開挖深度，在17m左右，Ks*為抗隆起安全系數(shù)，按圓弧滑動(dòng)公式算出。上表是上海地鐵總公司按上海軟土層深基坑工程經(jīng)驗(yàn)資料而提出的，供參考。8.3.5基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則

支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)符合以下原則：

1滿足邊坡和支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的要求，即不產(chǎn)生傾覆、滑移和整體或局部失穩(wěn)；基坑底部不產(chǎn)生隆起、管涌；錨桿系統(tǒng)不致抗拔失效；

2滿足支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件受荷后不致彎曲折斷、剪斷和壓屈；

3水平位移和地基沉降不超過允許值，支護(hù)結(jié)構(gòu)的最大水平位移允許值見表8－2和表8－3，地基沉降按鄰近建筑不同結(jié)構(gòu)形式的要求控制；當(dāng)鄰近有重要管線或支護(hù)結(jié)構(gòu)作為永久性結(jié)構(gòu)時(shí)，其水平位移和沉降按其特殊要求控制。

8.3.6支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)依據(jù)

基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)依據(jù)，應(yīng)包含以下兩個(gè)方面內(nèi)容：

1.基坑支護(hù)設(shè)計(jì)必須依據(jù)國(guó)家及地區(qū)現(xiàn)行有關(guān)的設(shè)計(jì)、施工技術(shù)規(guī)范、規(guī)程。如地下連續(xù)墻、鉆孔灌注樁、攪拌樁等設(shè)計(jì)施工技術(shù)規(guī)程、規(guī)范和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)等設(shè)計(jì)規(guī)范。因此設(shè)計(jì)前必須調(diào)研和匯總有關(guān)規(guī)范和規(guī)程并注意各類規(guī)范的統(tǒng)一和協(xié)調(diào)。

2.積極調(diào)研和吸取當(dāng)?shù)叵嗨苹庸こ痰某晒εc失敗的原因、經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。在基坑工程設(shè)計(jì)中應(yīng)以此為重要設(shè)計(jì)依據(jù)。特別在進(jìn)行異地設(shè)計(jì)、施工時(shí)，更須注意。

8.4支護(hù)結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)

8.4.1支護(hù)結(jié)構(gòu)類型

支護(hù)結(jié)構(gòu)的種類很多，應(yīng)根據(jù)具體開挖深度、地下水和土層條件、周圍環(huán)境、工程重要性、工程造價(jià)和施工條件等多重因素加以選擇。常見的支護(hù)結(jié)構(gòu)類型主要有：

1.深層攪拌水泥土擋墻(見圖8－1,a)，將土和水泥強(qiáng)制拌和成水泥土樁，結(jié)硬后成為具有一定強(qiáng)度的整體壁狀擋墻，用于開挖深度3～6m的基坑，適合于軟土地區(qū)、環(huán)境保護(hù)要求不高，施工低噪聲、低振動(dòng)，結(jié)構(gòu)止水性較好，造價(jià)經(jīng)濟(jì)，但圍護(hù)擋墻較寬，一般需3～4m。圖8－1abcd8.4.1支護(hù)結(jié)構(gòu)類型(續(xù)）

2.鋼板樁(見圖b)，用槽鋼正反扣格接組成，或用U型、H型和Z型截面的鎖口鋼板樁。用打入法打入土中，相互連接形成鋼板樁墻，既用于擋土又用于擋水，用于開挖深度3～10m的基坑。鋼板樁具有較高的可靠性和耐久性，在完成支擋任務(wù)后，可以回收重復(fù)使用；與多道鋼支撐結(jié)合，可適合軟土地區(qū)的較深基坑，施工方便、工期短。但鋼板樁剛度比排樁和地下連續(xù)墻小，開挖后繞度變形較大,打拔樁振動(dòng)噪聲大、容易引起土體移動(dòng)，導(dǎo)致周圍地基較大沉陷。圖8－1abcd8.4.1支護(hù)結(jié)構(gòu)類型(續(xù)）3.鉆孔灌注樁擋墻(見圖8－1,c)，直徑

600～

1000mm，樁長(zhǎng)15～30m，組成排樁式擋墻，頂部澆筑鋼筋混凝土圈梁，用于開挖深度為6～13m的基坑。具有噪聲和振動(dòng)小，剛度較大，就地澆制施工，對(duì)周圍環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)。適合軟弱地層使用，接頭放水性差，要根據(jù)地質(zhì)條件從注漿、攪拌樁、旋噴樁等方法中選用適當(dāng)方法解決防水問題，整體剛度較差，不適合兼作主體結(jié)構(gòu)。樁質(zhì)量取決于施工工藝及施工技術(shù)水平，施工時(shí)需作排污處理。圖8－1abcd8.4.1支護(hù)結(jié)構(gòu)類型(續(xù)）

4.地下連續(xù)墻(見圖8－1,d)，在地下成槽后，撓筑混凝土，建造具有較高強(qiáng)度的鋼筋混凝土擋墻，用于開挖深度達(dá)10m以上的基坑或施工條件較困難的情況。具有施工噪聲低，振動(dòng)小，就地澆制、墻接頭止水效果較好、整體剛度大，對(duì)周圍環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)。適合于軟弱土層和建筑設(shè)施密集城市市區(qū)的深基坑，高質(zhì)量的剛性接頭的地下連續(xù)墻可作永久性結(jié)構(gòu)，并可采用逆筑法或半逆筑法施工。圖8－1abcd8.4.2支護(hù)結(jié)構(gòu)的選型

合理地選擇支護(hù)結(jié)構(gòu)的類型應(yīng)根據(jù)場(chǎng)地地質(zhì)條件、周圍環(huán)境要求、工程功能、當(dāng)?shù)氐某Ｓ檬┕すに囋O(shè)備以及經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件綜合考慮而因地制宜地選擇圍護(hù)結(jié)構(gòu)類型。表8－4為目前對(duì)于不同開挖深度不同地質(zhì)環(huán)境條件下的支護(hù)結(jié)構(gòu)可選擇方案的歸納?？勺鳛橹ёo(hù)方案選型的參考。

8.5支撐方案設(shè)計(jì)

8.5.1支撐結(jié)構(gòu)類型

深基坑支護(hù)體系由兩部分組成，一是圍護(hù)墻，另一是內(nèi)支撐或者土層錨桿。支撐與圍護(hù)墻之間相互聯(lián)系，增強(qiáng)了支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，不僅直接關(guān)系到基坑的安全和土方開挖，對(duì)基坑工程的造價(jià)和施工進(jìn)度產(chǎn)生很大的影響。

在基坑工程中，支撐結(jié)構(gòu)是承受圍護(hù)墻所傳遞的土壓力，水壓力的結(jié)構(gòu)體系。

作用在圍護(hù)墻上的水、土壓力可以由內(nèi)支撐有效地傳遞和平衡，也可以由坑外設(shè)置的土錨維持其平衡，它們還能減少支護(hù)結(jié)構(gòu)的位移。

內(nèi)支撐可以直接平衡兩端圍護(hù)墻上所受到的側(cè)壓力，構(gòu)造簡(jiǎn)單，受力明確。

土錨設(shè)置在圍護(hù)墻的背后，為挖土、結(jié)構(gòu)施工創(chuàng)造了空間，有利于提高施工效率。

支撐系統(tǒng)按其材料可分為鋼支撐、鋼筋混凝土支撐，根據(jù)工程情況，有時(shí)在同一個(gè)基坑中采用鋼和鋼筋混凝土的組合支撐。

8.5.1支撐結(jié)構(gòu)類型（續(xù)）

鋼結(jié)構(gòu)支撐具有自重小，安裝和拆除都很方便，而且可以重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)土方開挖進(jìn)度，鋼支撐可以做到隨挖隨撐，并可施加預(yù)應(yīng)力，可以通過調(diào)整軸力而有效控制圍護(hù)墻的變形，這對(duì)控制墻體變形是十分有利的。因此，在一般情況下，應(yīng)優(yōu)先采用鋼支撐。由于鋼結(jié)構(gòu)支撐整體剛度較差，安裝節(jié)點(diǎn)比較多，當(dāng)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造不合理、施工不當(dāng)或不符合設(shè)計(jì)要求，往往容易造成因節(jié)點(diǎn)變形與鋼支撐變形，進(jìn)而造成基坑過大的水平位移。有時(shí)甚至由于節(jié)點(diǎn)破壞，造成斷一點(diǎn)而破壞整體的后果。對(duì)此應(yīng)通過合理設(shè)計(jì)、嚴(yán)格現(xiàn)場(chǎng)管理和提高施工技術(shù)水平等措施加以控制。

表8－4基坑工程支護(hù)結(jié)構(gòu)的選型方案＊

開挖深度沿海軟土地區(qū)軟弱土層，地下水位較高情況西北、西南、華南、華北、東北地區(qū)地質(zhì)條件較好，地下水位較低情況≤6m(一層地下室)方案1：攪拌樁(格構(gòu)式)擋土墻；方案2：灌注樁后加攪拌樁或旋噴樁止水，設(shè)一道支撐；方案3：環(huán)境允許，打設(shè)鋼板樁或須制混凝土板樁，設(shè)1～2道支撐；方案4：對(duì)于狹長(zhǎng)的排管工程采用主柱橫擋板或打設(shè)鋼板樁加設(shè)支撐。方案1：場(chǎng)地允許可放坡開挖；方案2：以挖孔灌注樁或鉆孔灌注樁做成懸貿(mào)式擋墻，需要時(shí)亦可設(shè)一道拉錨或錨桿；方案3：土層適于打樁，同時(shí)環(huán)境又允許打樁時(shí)，可打設(shè)鋼板樁。6m～11m（二層地下室）方案1；灌注樁后加攪拌樁或旋噴樁止水，設(shè)1～2道支撐；方案2：對(duì)于要求圍護(hù)結(jié)構(gòu)作永久結(jié)構(gòu)的，則可采用設(shè)支撐的地下連續(xù)墻；方案3：環(huán)境條件允許時(shí)，可打設(shè)鋼板樁，設(shè)2～3道支撐；方案4：可應(yīng)用SMW工法；方案5：對(duì)于較長(zhǎng)的排管工程、可采用打設(shè)鋼板樁，設(shè)3～4道支撐，或灌注樁后加必要的降水帳幕，設(shè)3～4道支撐。方案1：挖孔灌注樁或鉆孔溜注樁加錨桿或內(nèi)支撐；方案2：鋼板樁支護(hù)并設(shè)數(shù)道拉錨；方案3：較陡的放坡開挖，被面用噴錨混凝上及錨桿支護(hù)，亦可用土釘墻。11～14m（三層地下室）方案1：灌注樁后加攪拌?；蛐龂姌吨顾O(shè)3～4道支撐；方案2：對(duì)于環(huán)境要求高的，或要求支護(hù)結(jié)構(gòu)兼作永久結(jié)構(gòu)的，采用設(shè)支撐的地下連續(xù)墻。采用逆筑法或半逆筑法施工；方案3：可應(yīng)用SMW工法；方案4：對(duì)于特種地下構(gòu)筑物，在一定條件下可采用沉井(箱)方案1：挖孔灌注樁或鉆孔灌注樁加錨桿或內(nèi)支撐；方案2；局部地區(qū)地質(zhì)條件差，環(huán)境要求高的可采用地下連續(xù)墻作臨時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)，亦可兼作永久結(jié)構(gòu)，采用順筑法或逆筑法，半逆筑法施工；方案3：可研究應(yīng)用SMW工法。＞14m（四層以上地下室或特種結(jié)構(gòu))方案1：有支撐的地下連續(xù)墻作臨時(shí)圍護(hù)結(jié)構(gòu)，亦可兼作主體結(jié)構(gòu)，采用順筑法或逆筑法，半逆筑法施工；方案2：對(duì)于特殊地下構(gòu)筑物，特殊情況下可采用沉井(箱)。方案1：在有經(jīng)驗(yàn)、有工程實(shí)例前提下，可采用挖孔灌注樁或鉆孔灌注樁加錨桿或內(nèi)支撐；方案2：采用地下連續(xù)墻作臨時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)，亦可兼作永久結(jié)構(gòu)，采用順筑作法或逆筑法，半逆筑法施工；方案3：可應(yīng)用SMW工法。＊摘自《基坑工程手冊(cè)》

SMW（SoilMixingWall）工法(加勁水泥土攪拌墻)：用水泥土攪拌樁做成連續(xù)墻，在混凝土凝固前向樁中插入型鋼，從而使水泥樁的抗壓強(qiáng)度和彈性模量都大衛(wèi)提高。8.5.1支撐結(jié)構(gòu)類型（續(xù)）現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)支撐具有較大的剛度，適用于各種復(fù)雜平面形狀的基坑?，F(xiàn)澆節(jié)點(diǎn)不會(huì)產(chǎn)生松動(dòng)而增加墻體位移。工程實(shí)踐表明，在鋼結(jié)構(gòu)支撐施工技術(shù)水平不高的情況下，鋼筋混凝土支撐具有更高的可靠性。但混凝土支撐有自重大、材料不能重復(fù)使用，支撐澆注、養(yǎng)護(hù)時(shí)間長(zhǎng)拆除困難等缺點(diǎn)。當(dāng)采用爆破方法拆除支撐時(shí)，會(huì)對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生影響。由于混凝土支撐從鋼筋、模板、澆搗至養(yǎng)護(hù)的整個(gè)施工過程需要較長(zhǎng)的時(shí)間，因此不能做到隨挖隨撐，這對(duì)控制墻體變形是不利的，對(duì)于大型基坑的下部采用鋼筋混凝土支撐時(shí)應(yīng)特別慎重。

8.5.2支撐體系的結(jié)構(gòu)形式

支撐體系按其受力可以分為：?jiǎn)慰鐗簵U式支撐；多跨壓桿式支撐；雙向多跨壓桿式支撐；水平桁架式支撐；水平框架式支撐；大直徑環(huán)梁；及邊桁架相結(jié)合的支撐和斜撐等類型。這些支撐系統(tǒng)在實(shí)踐中都有各自的特點(diǎn)和不足之處。常見的內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)形式有以下幾種：

8.5.2支撐體系的結(jié)構(gòu)形式(1)單跨壓桿式支撐(圖8－2(a))。當(dāng)基坑平面呈窄長(zhǎng)條狀、短邊的長(zhǎng)度不很大時(shí)，所用支撐桿件在該長(zhǎng)度下的極限承載力尚能滿足支護(hù)系統(tǒng)的需要，則采用這個(gè)形式具有受力明確、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔、施工安裝靈活方便等優(yōu)點(diǎn)。

8.5.2支撐體系的結(jié)構(gòu)形式(2)多跨壓桿式支撐(圖8－2(b))。當(dāng)基坑平面尺寸較大，所用支撐桿件在基坑短邊長(zhǎng)度下的極限承載力尚不能滿足支護(hù)系統(tǒng)的要求時(shí)，就需要在支撐桿件中部加設(shè)若干支點(diǎn)，給水平支撐桿加設(shè)垂直支點(diǎn)，就組成了多跨壓桿式的支撐系統(tǒng)。這種形式的支撐受力也較明確，施工安裝較單跨壓桿式來得復(fù)雜。

8.5.3支撐體系的布置形式

支撐體系的布置形式在基坑工程設(shè)計(jì)中常表現(xiàn)出豐富思維創(chuàng)造性，也是技術(shù)要求較高的一項(xiàng)設(shè)計(jì)，支撐體系布置設(shè)計(jì)應(yīng)考慮以下要求：

1.能夠因地制宜合理選定支撐材料和支撐體系布置形式，使其綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)得以優(yōu)化；

2.支撐體系受力明確，充分協(xié)調(diào)發(fā)揮各桿件的力學(xué)性能，安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理、能夠在穩(wěn)定性和控制變形方面滿足對(duì)周圍環(huán)境保護(hù)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求；

3.支撐體系布置能在安全可靠的前提下，最大眼度地方便土方開挖和主體結(jié)構(gòu)的快速施工要求。

常用支撐體系的布置形式主要有以下幾種：

a.平面交叉式(單層或多層)支撐；

b.井字式支撐；

c.角(斜)撐式支撐；

d.周邊桁架；

e.圓形環(huán)梁；

f.水平壓桿支撐；

g.圓拱形支撐；

h.豎向斜撐；

i.中心島式開挖及支撐；

j.逆作法；

k.錨桿；

l.拉錨(錨破)；

m.組合式支撐。

逆作法原理

先沿建筑物地下室軸線或周圍施工地下連續(xù)墻或其他支護(hù)結(jié)構(gòu)，同時(shí)建筑物內(nèi)部的有關(guān)位置澆筑或打下中間支承樁和柱，作為施工期間于底板封底之前承受上部結(jié)構(gòu)自重和施工荷載的支撐。然后施工地面一層的梁板樓面結(jié)構(gòu)，作為地下連續(xù)墻剛度很大的支撐，隨后逐層向下開挖土方和澆筑各層地下結(jié)構(gòu)，直至底板封底。同時(shí)，由于地面一層的樓面結(jié)構(gòu)已完成，為上部結(jié)構(gòu)施工創(chuàng)造了條件，所以可以同時(shí)向上逐層進(jìn)行地上結(jié)構(gòu)的施工。如此地面上、下同時(shí)進(jìn)行施工，直至工程結(jié)束。逆作法分類

（1）全逆作法：利用地下各層鋼筋混凝土肋形樓板對(duì)四周圍護(hù)結(jié)構(gòu)形成水平支撐。樓蓋混凝土為整體澆筑，然后在其下掏土，通過樓蓋中的預(yù)留孔洞向外運(yùn)土并向下運(yùn)入建筑材料。（2）半逆作法：利用地下各層鋼筋混凝土肋形樓板中先期澆筑的交叉格形肋梁，對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)形成框格式水平支撐，待土方開挖完成后再二次澆筑肋形樓板。

（3）部分逆作法：用基坑內(nèi)四周暫時(shí)保留的局部土方對(duì)四周圍護(hù)結(jié)構(gòu)形成水平抵擋，抵消側(cè)向壓力所產(chǎn)生的一部分位移。

（4）分層逆作法：此方法主要是針對(duì)四周圍護(hù)結(jié)構(gòu)，是采用分層逆作，不是先一次整體施工完成。分層逆作四周的圍護(hù)結(jié)構(gòu)是采用土釘墻。逆作法工藝特點(diǎn)：

（1）可使建筑物上部結(jié)構(gòu)的施工和地下基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工平行立體作業(yè)，在建筑規(guī)模大、上下層次多時(shí)，大約可節(jié)省工時(shí)1/3。（2）受力良好合理，圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形量小，因而對(duì)鄰近建筑的影響亦小。（3）施工可少受風(fēng)雨影響，且土方開挖可較少或基本不占總工期。（4）最大限度利用地下空間，擴(kuò)大地下室建筑面積。（5）一層結(jié)構(gòu)平面可作為工作平臺(tái)，不必另外架設(shè)開挖工作平臺(tái)與內(nèi)撐，這樣大幅度削減了支撐和工作平臺(tái)等大型臨時(shí)設(shè)施，減少了施工費(fèi)用。（6）由于開挖和施工的交錯(cuò)進(jìn)行，逆作結(jié)構(gòu)的自身荷載由立柱直接承擔(dān)并傳遞至地基，減少了大開挖時(shí)卸載對(duì)持力層的影響，降低了基坑內(nèi)地基回彈量。（7）逆作法存在的不足，如逆作法支撐位置受地下室層高的限制，無法調(diào)整高度，如遇較大層高的地下室，有時(shí)需另設(shè)臨時(shí)水平支撐或加大圍護(hù)墻的斷面及配筋。由于挖土是在頂部封閉狀態(tài)下進(jìn)行，基坑中還分布有一定數(shù)量的中間支承柱和降水用井點(diǎn)管，目前尚缺乏小型、靈活、高效的小型挖土機(jī)械,使挖土的難度增大。但這些技術(shù)問題相信很快會(huì)得到解決。逆作法經(jīng)濟(jì)效益采用逆作法，一般地下室外墻與基坑圍護(hù)墻采用兩墻合一的形式，一方面省去了單獨(dú)設(shè)立的圍護(hù)墻，另一方面可在工程用地范圍內(nèi)最大限度擴(kuò)大地下室面積，增加有效使用面積。此外，圍護(hù)墻的支撐體系由地下室樓蓋結(jié)構(gòu)代替，省去大量支撐費(fèi)用。而且樓蓋結(jié)構(gòu)即支撐體系，還可以解決特殊平面形狀建筑或局部樓蓋缺失所帶來的布置支撐的困難，并是受力更加合理。由于上述原因，再加上總工期的縮短，因而在軟土地區(qū)對(duì)于具有多層地下室的高層建筑，采用逆作法施工具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。一般可節(jié)省地下結(jié)構(gòu)總造價(jià)的25%~35%。逆作法環(huán)境效益

（１）噪音方面：由于逆作法在施工地下室時(shí)是采用先表層樓面整體澆筑，再向下挖土施工，故其在施工中的噪音因表層樓面的阻隔而大大降低，從而避免了因夜間施工噪音問題而延誤工期。

（２）揚(yáng)塵方面：通常的地基處理采取開敞開挖手段，產(chǎn)生了大量的建筑灰塵，從而影響了城市的形象；采用逆作法施工，由于其施工作業(yè)在封閉的地表下，可以最大限度的減少揚(yáng)塵。

逆作法社會(huì)效益

（１）交通方面：由于逆作法的采取表層支撐，底部施工的作業(yè)方法，故在城市交通土建中大有用武之地，它可以在地面道路繼續(xù)通車的情況下，進(jìn)行道路地下作業(yè)，從而避免了因堵車?yán)@道而產(chǎn)生的損失。

（２）采用了逆作法，＋0.00層平板結(jié)構(gòu)先完成，可以利用結(jié)構(gòu)本身作內(nèi)支撐。由于結(jié)構(gòu)本身的側(cè)向剛度是無限大的，且壓縮變形值相對(duì)圍護(hù)樁的變形要求來講幾乎等于零。因此，可以從根本上解決支護(hù)樁的側(cè)向變形，從而使周圍環(huán)境不至出現(xiàn)因變形值過大而導(dǎo)致路面沉陷、基礎(chǔ)下沉等問題，保證了周圍建筑物的安全。

（３）采用逆作法施工，地下連續(xù)墻與土體之間粘結(jié)力和摩擦力不僅可利用來承受垂直荷載，而且還可充分利用它承受水平風(fēng)力和地震作用所產(chǎn)生建筑物底部巨大水平剪力和傾覆力矩，從而大大提高了抗震效應(yīng)。

我國(guó)是個(gè)地震多發(fā)區(qū)，對(duì)地震的防治是必不可少的，從建筑業(yè)角度來說，采用適宜的施工工藝便可將地震帶來的危害降低到最小，逆作法施工便具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，所以在深基坑支護(hù)中大量運(yùn)用逆作法具有廣泛的社會(huì)效益。逆作法國(guó)內(nèi)應(yīng)用及前景

推廣應(yīng)用逆作法，能夠提高地下工程的安全性，可以大大節(jié)約工程造價(jià)，縮短施工工期，防止周圍地基出現(xiàn)下沉，是一種很有發(fā)展前途和推廣價(jià)值的深基坑支護(hù)技術(shù)，在遼寧、上海、廣州這類地區(qū)應(yīng)用逆作法施工高層建筑深基坑較多。較典型的有上海特種基礎(chǔ)工程研究所辦公樓，位于上海西南角徐家匯天鑰橋路。該建筑物地下2層，地上5層，底板埋置深度為-7.30m。為了探索基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)與上部結(jié)構(gòu)同時(shí)施工，以期縮短施工總工期，大樓采用了逆作法施工技術(shù)并取得了成功。又如，由上海第二建筑工程公司施工的恒積大廈工程以逆作法施工地下4層、地上22層，基坑深17m,施工僅用了5個(gè)月，整個(gè)工期明顯加快，并減少支撐費(fèi)用400萬(wàn)元，周邊管線沉降僅為15mm,四周道路及民房位移均在5mm以內(nèi)，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。由此在上海地區(qū)掀起了一股逆作法熱，其后相繼有明天廣場(chǎng)、京沙住業(yè)大廈等數(shù)十項(xiàng)工程采用逆作法施工。

目前，逆作法已頒列入2001年頒布的中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范；各地也陸續(xù)公布了地下室逆作法施工工法（YJGF02-96）和（YJGF07-98），由此可說明逆作法施工已日趨成熟，其在深基坑支護(hù)中的前景樂觀。如果說上個(gè)世紀(jì)是逆作法起步時(shí)期，緊接著在全國(guó)范圍內(nèi)迅速發(fā)展和大量應(yīng)用之后，如今它正處于技術(shù)成熟期，將會(huì)有更大發(fā)展的全盛時(shí)期。常用支撐體系的布置形式主要有以下幾種：a平面交叉式(單層或多層)支撐；b井字式支撐；c角(斜)撐式支撐；d周邊桁架；e圓形環(huán)梁；f水平壓桿支撐；g圓拱形支撐；h豎向斜撐；i中心島式開挖及支撐

j逆作法；k錨桿；l拉錨(錨破)；m組合式支撐。

8.6作用于支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載

作用在一般結(jié)構(gòu)上的荷載可分為三類：

(1)永久荷載(恒荷載)：在結(jié)構(gòu)使用期間，其值不隨的間變化，或其變化與平均值相比可以忽略不計(jì)的荷載。例如結(jié)構(gòu)自重、土壓力等。

(2)可變荷就(活荷載)：在結(jié)構(gòu)使用期間，其值隨時(shí)間變化，且其變化值平均位值相比不可忽略的荷載。例如樓面活載、汽車、吊車及堆載等。

(3)偶然荷載：在結(jié)構(gòu)使用期間不一定出現(xiàn)，但一旦出現(xiàn)，其值很大且持續(xù)時(shí)間較短的荷載。例如地震力、爆炸力及撞擊力等。8.6作用于支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載（續(xù)）作用于支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載主要有：

(1)地基土產(chǎn)生的土壓力；

(2)地下水產(chǎn)生水壓力；

(3)基坑頂面的超載（鄰近建筑物、汽車、吊車及場(chǎng)地堆載等）；

(4)地震產(chǎn)生的垂直和水平荷載；

(5)溫度影響和混凝土收縮引起的附加荷載。上述各項(xiàng)荷載中，作用于支護(hù)結(jié)構(gòu)上的土壓力是比較難于準(zhǔn)確計(jì)算的荷載。土壓力的大小及其分布規(guī)律是同支護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移方向和大小、土的性質(zhì)、支護(hù)結(jié)構(gòu)物的剛度及高度等因素有關(guān)，土壓力的計(jì)算方法可參考有關(guān)土力學(xué)教材。在設(shè)計(jì)計(jì)算和參數(shù)取值上常常采用經(jīng)驗(yàn)和偏于安全的方法。一般情況下支護(hù)設(shè)計(jì)中不計(jì)地震產(chǎn)生的影響。8.7排樁支護(hù)設(shè)計(jì)與計(jì)算

8.7.1概述

8.7.2懸臂式排樁支護(hù)設(shè)計(jì)和計(jì)算

8.7.3單支點(diǎn)排樁支護(hù)設(shè)計(jì)和計(jì)算

8.7.4多支點(diǎn)排樁支護(hù)的計(jì)算

8.7排樁支護(hù)設(shè)計(jì)與計(jì)算

8.7.1概述

基坑開挖時(shí)，對(duì)不能放坡或由于場(chǎng)地限制而不能采用攪拌樁支護(hù)，開挖深度在6~10米左右時(shí)，即可采用排樁支護(hù)。

排樁支護(hù)可采用：鉆孔灌注樁、人工挖孔樁、預(yù)制鋼筋混凝土板樁或鋼板樁。

8.7.1概述（續(xù)）排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)可分為：

（1）柱列式排樁支護(hù)：

當(dāng)邊坡土質(zhì)尚好、地下水位較低時(shí)，可利用土拱作用，以稀疏鉆孔灌注樁或挖孔樁支擋土坡，如圖8-4a所示。

（2）連續(xù)排樁支護(hù)（圖8-4b）在軟土中一般不能形成土拱，支擋結(jié)構(gòu)應(yīng)該連續(xù)排。

（3）密排的鉆孔樁可互相搭接，或在樁身混凝土強(qiáng)度尚未形成時(shí)，在相鄰樁之間做一根素混凝土樹根樁把鉆孔樁排連起來，如圖8-4c所示。也可采用鋼板樁、鋼筋混凝土板樁，如圖8-4d、e所示。

（4）組合式排樁支護(hù)：

在地下水位較高搭

軟土地區(qū)，可采用鉆孔灌注排樁與水泥土樁防滲墻組合的方式，如圖8-4f所示。

8.7.1概述（續(xù)）按基坑開挖深度及支擋結(jié)構(gòu)受力情況，排樁支護(hù)可分為一下幾種情況。

（1）無支撐(懸臂)支護(hù)結(jié)構(gòu)：當(dāng)基坑開挖深度不大，即可利用懸臂作用擋住墻后土體。（2）單支撐結(jié)構(gòu)：當(dāng)基坑開挖深度較大時(shí)，不能采用無支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)，可以在支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部附近設(shè)置一單支撐（或拉錨）。（3）多支撐結(jié)構(gòu)：當(dāng)基坑開挖深度較深時(shí)，可設(shè)置多道支撐，以減少擋墻擋壓力。根據(jù)上海地區(qū)的施工實(shí)踐，對(duì)于開挖深度<6m的基坑，在場(chǎng)地條件允許的情況下，可采用重力式深層攪拌樁擋墻較為理想。當(dāng)場(chǎng)地受限制時(shí)，也可采用φ600mm密排懸臂鉆孔樁，樁與樁之間可用樹根樁密封，也可采用灌注樁后注漿或打水泥攪拌樁作防水帷幕；對(duì)于開挖深度在4～6m的基坑，根據(jù)場(chǎng)地條件和周圍環(huán)境可選用重力式深層攪拌樁擋墻，或打入預(yù)制混凝土板樁或鋼板樁，其后注漿或加攪拌樁防滲，設(shè)一道檁和支撐也可采用φ600mm鉆孔樁，后面用攪拌樁防滲，頂部設(shè)一道圈梁和支撐；對(duì)于開挖深度為6～10米的基坑，以往采用φ800～1000mm的鉆孔樁，后面加深層攪拌樁或注漿放水，并設(shè)2～3道支撐，支撐道數(shù)視土質(zhì)情況、周圍環(huán)境及圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形要求而定；對(duì)于開挖深度大于10m的基坑，以往常采用地下連續(xù)墻，設(shè)多層支撐，雖然安全可靠，但價(jià)格昂貴。近來上海常采用φ800～1000mm大直徑鉆孔樁代替地下連續(xù)墻，同樣采取深層攪拌樁放水，多道支撐或中心島施工法，這種支護(hù)結(jié)構(gòu)已成功用于開挖深度達(dá)到13米的基坑。

8.7.2懸臂式排樁支護(hù)設(shè)計(jì)和計(jì)算

懸臂式排樁支護(hù)的計(jì)算方法采用傳統(tǒng)的板樁計(jì)算方法。如圖8-5所示。懸臂板樁在基坑底面以上外側(cè)主動(dòng)土壓力作用下，板樁將向基坑內(nèi)側(cè)傾移，而下部則反方向變位．即板樁將繞基坑底以下某點(diǎn)(如圖中b點(diǎn))旋轉(zhuǎn)。點(diǎn)b處墻體無變位，故受到大小相等、方向相反的二力(靜止土壓力)作用，其凈壓力為零。點(diǎn)b以上墻體向左移動(dòng)，其左側(cè)作用被動(dòng)土壓力，右側(cè)作用主動(dòng)土壓力；點(diǎn)b以下則相反，其右側(cè)作用被動(dòng)土壓力，左側(cè)作用主動(dòng)土壓力。因此，作用在墻體上各點(diǎn)的凈土壓力為各點(diǎn)兩側(cè)的被動(dòng)土壓力和主動(dòng)土壓力之差，其沿墻身的分布情況如圖8-5b所示，簡(jiǎn)化成線性分布后的懸臂板樁計(jì)算圖式為圖8-5c，即可根據(jù)靜力平衡條件計(jì)算板樁的入上深度和內(nèi)力。H.Blum又建議可以圖8-5d代替，計(jì)算入土深度及內(nèi)力。下面分別介紹下面兩種方法。

1.靜力平衡法

圖8-5表示主動(dòng)土壓力及被動(dòng)土壓力隨深度呈線性交化，隨著板樁入土深度的不同，作用在不同深度上各點(diǎn)的凈土壓力的分布也不同。當(dāng)單位寬度板樁墻兩側(cè)所受的凈土壓力相平衡時(shí)，板樁墻則處于穩(wěn)定，相應(yīng)的板樁入土深度即為板樁保證其穩(wěn)定性所需的最小入土深度，可根據(jù)靜力平衡條件即水平力平衡方程(∑F=0)和對(duì)樁底截面的力矩平衡方程(∑M=0)。

1.靜力平衡法（續(xù)）地面幾種荷載可折算成均布荷載：繁重的起重機(jī)械：距板樁1.5m內(nèi)按60kN/m2取值；距板樁1.5～3.5m，按40kN/m2取值；輕型公路：按5kN/m2；

重型公路：按10kN/m2；

鐵道：按20kN/m2。

對(duì)土的內(nèi)摩擦角φn及內(nèi)聚力cn按固結(jié)快剪方法確定。當(dāng)采用井點(diǎn)降低地下水位，地面有排水和防滲措施時(shí)，土的那摩擦角φn值可酌情調(diào)整：

1.靜力平衡法（續(xù)）

1)板樁墻外側(cè)，在井點(diǎn)降水范圍內(nèi)，φn值可乘以1.1～1.3；

2)無樁基的板樁內(nèi)側(cè)，φn值可乘以1.1～1.3；

3)有樁基的板樁墻內(nèi)側(cè)，在送樁范圍內(nèi)乘以1.0；在密集群樁深度范圍內(nèi)，乘以1.2~4；

4)

在井點(diǎn)降水土體固結(jié)的條件下，可將土的內(nèi)聚力cn值乘以1.1～1.3。墻側(cè)的土壓力分布如圖8-6所示。

(1).板樁墻前后的土壓力分布

第n層土底面對(duì)板樁墻主動(dòng)土壓力為

:第n層土底面對(duì)板樁墻底被動(dòng)土壓力為

:(2).建立并求解靜力平衡方程，求得板樁入土深度

(1)計(jì)算樁底墻后主動(dòng)土壓力ea3及墻墻被動(dòng)土壓力ep3

，然后進(jìn)行迭加，求出第一個(gè)土壓力為零的，該點(diǎn)離坑底距離為u；

(2)計(jì)算d點(diǎn)以上土壓力合力，求出至d點(diǎn)的距離y；

(3)計(jì)算d點(diǎn)處墻前主動(dòng)土壓力ea1及墻后被動(dòng)土壓力ep1

；

（4）計(jì)算柱底墻前主動(dòng)土壓力ea2和墻后被動(dòng)土壓力ep2

；（5）根據(jù)作用在擋墻結(jié)構(gòu)上的全部水平作用力平衡條件和繞擋墻底部自由端力矩總和為零的條件:整理后可得t0的四次方程式:

求解上述四次方程，即可得板樁嵌入d點(diǎn)以下的深度t0值。

為安全起見，實(shí)際嵌入坑底面以下的入土深度為：(3).計(jì)算板樁最大彎矩

板樁墻最大彎矩的作用點(diǎn)，亦即結(jié)構(gòu)端面剪力為零的點(diǎn)。例如對(duì)于均質(zhì)的非粘性土，如圖8-6所示，當(dāng)剪力為零的點(diǎn)在基坑底面以下深度為b時(shí)，即有：由上述解得b后，可求得最大彎矩：2.布魯姆(Blum)法

布魯姆（H.Blum）建議以圖8-5d代替8-5c，即原來樁腳出現(xiàn)的被動(dòng)土壓力以一個(gè)集中力代替，計(jì)算結(jié)果圖如8-7所示。

2.布魯姆(Blum)法（續(xù)）

如圖8-7a所示，為求樁插入深度，對(duì)樁底C點(diǎn)取矩，根據(jù)有∑Mc=0

∑P——主動(dòng)土壓力、水壓力的合力。

a——

∑P合力距地面距離;l=h+uu——土壓力為零距坑底的距離。

板樁的插入深度：2.布魯姆(Blum)法（續(xù)）布魯姆（H.Blum）曾作出一個(gè)曲線圖，如圖8-7c所示可求得x

：令：再令：式中m及n值很容易確定，因其只與荷載及板樁長(zhǎng)度有關(guān)。在這式中m及n確定后，可以從圖8-7c曲線圖求得的n及m連一直線并延長(zhǎng)即可求得ξ值。2.布魯姆(Blum)法（續(xù)）式中m及n值很容易確定，因其只與荷載及板樁長(zhǎng)度有關(guān)。在這式中m及n確定后，可以從圖8-7c曲線圖求得的n及m連一直線并延長(zhǎng)即可求得ξ值。得出x值，則可按下式得到樁的插入深度:最大彎矩在剪力Q＝0處，設(shè)從O點(diǎn)往下xm處Q＝0，則有

2.布魯姆(Blum)法（續(xù)）a土壓力分布b彎矩圖圖8-8挖孔樁懸臂擋墻計(jì)算

最大彎矩在剪力Q＝0處，設(shè)從O點(diǎn)往下xm處Q＝0，則有

最大彎矩：

求出最大彎矩后，對(duì)鋼板樁可以核算截面尺寸，對(duì)灌注樁可以核定直徑及配筋計(jì)算。

【例

8-1】【例

8-1】

某工程基坑擋土樁設(shè)計(jì)?？刹捎忙?00cm挖孔樁，基坑開挖深度6.0m，基坑邊堆載q＝10kN/m2。地基土層自地表向下分別為：（1）粉質(zhì)粘土：可塑，厚1.1～3.1m；（2）中粗砂：中密～密實(shí)，厚2～5m，φ＝340，γ＝20kN/m3；（3）礫砂：密實(shí)，未鉆穿，φ

＝340。

試設(shè)計(jì)挖孔樁。

【解】1.求樁的插入深度

【例

8-1】（續(xù)）【例

8-1】（續(xù)）查布魯姆理論的計(jì)算曲線，得：樁的總長(zhǎng)：6+5.84=11.84m，取12.0m。

2.求最大彎矩最大彎矩位置：

最大彎矩：

【例

8-1】（續(xù)）3.截面配筋預(yù)選樁徑d＝100cm，鋼筋保護(hù)層厚度a＝5cm，鋼筋籠直徑為d1選豎向主筋20根，沿d1均勻布置，各鋼筋至x－x軸的垂直距離y1由比例圖量出，如圖8-9a所示。選f

25，Ag=4.91cm2，Rg=34kN/cm2

鋼筋總抗彎剛度能力：

【例

8-1】（續(xù)）a鋼筋布置圖

b樁的布置示意圖圖8-9樁身配筋計(jì)算圖

為了減少豎向鋼筋用量，刻考慮受壓區(qū)（靠基坑一側(cè)的半圓截面）混凝土的抗壓作用，混凝土用C15，認(rèn)為Rw＝1.1kN/m2

受壓區(qū)每根鋼筋截面積為：構(gòu)造配筋f

14，A’g＝1.54cm2為了進(jìn)一步減少鋼筋用量，宜在樁身上部減少配筋，求1/2Mmax彎矩點(diǎn)，試算地面下5.5m處土的主動(dòng)土壓力強(qiáng)度：

【例

8-1】（續(xù)）

為了進(jìn)一步減少鋼筋用量，宜在樁身上部減少配筋，求1/2Mmax彎矩點(diǎn)，試算地面下5.5m處土的主動(dòng)土壓力強(qiáng)度：

因此，開挖樁鋼筋籠中，豎向鋼筋的配置為：上部5m：5

f

25mm＋5

f

14mm下部7m：10

f

25mm＋10

f

14mm

f

14m鋼筋全部配置在樁身混凝土受壓區(qū)，即在面向基坑內(nèi)側(cè)的半圓內(nèi)。

8.7.3單支點(diǎn)排樁支護(hù)設(shè)計(jì)和計(jì)算

頂端支撐(或錨系)的排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)與頂端自由(懸臂)的排樁二者是有區(qū)別的。頂端支撐的支護(hù)結(jié)構(gòu)，由于頂端有支撐而不致移動(dòng)而形成一鉸接的簡(jiǎn)支點(diǎn)。至于樁埋入土內(nèi)部分，入上淺時(shí)為簡(jiǎn)支，深時(shí)則為嵌固。下面所介紹的就是樁因入土深度不同而產(chǎn)生的幾種情況。

1)支護(hù)樁入土深度較淺，支護(hù)樁前的被動(dòng)土壓力全部發(fā)揮，對(duì)支撐點(diǎn)的主動(dòng)上壓力的力矩和被動(dòng)土壓力的力矩相等(圖8-10a)。此時(shí)墻體處于極限平衡狀態(tài)，由此得出的跨間正彎矩Mmax其值最大，但入土深度最淺為tmin。這時(shí)其墻前以被動(dòng)土壓力全部被利用，墻的底端可能有少許向左位移的現(xiàn)象發(fā)生。

圖8-10不同入土深度的板樁墻的土壓力分布、彎矩及變形圖

8.7.3單支點(diǎn)排樁支護(hù)設(shè)計(jì)和計(jì)算（續(xù)）2)支護(hù)樁入土深度增加，大于tmin時(shí)(圖8-10b)，則樁前的被動(dòng)土壓力得不到充分發(fā)揮與利用，這時(shí)樁底端僅在原位置轉(zhuǎn)動(dòng)一角度而不致有位移現(xiàn)象發(fā)生，這時(shí)樁底的土壓力便等于零。未發(fā)揮的被動(dòng)土壓力可作為安全度。

圖8-10不同入土深度的板樁墻的土壓力分布、彎矩及變形圖

3)支護(hù)樁入土深度繼續(xù)增加，墻前墻后都出現(xiàn)被動(dòng)土壓力，支護(hù)樁在土中處于嵌固狀態(tài)，相當(dāng)于上端簡(jiǎn)支、下端嵌固的超靜定梁。它的彎矩己大大減小而出現(xiàn)正負(fù)二個(gè)方向的彎矩。其底端的嵌固彎矩M2的絕對(duì)值略小于跨間彎矩M1的數(shù)值，壓力零點(diǎn)與彎矩零點(diǎn)約相吻合(圖8-10c)。

圖8-10不同入土深度的板樁墻的土壓力分布、彎矩及變形圖

8.7.3單支點(diǎn)排樁支護(hù)設(shè)計(jì)和計(jì)算（續(xù)）4)支護(hù)樁的入土深度進(jìn)一步增加(圖8-10d)，這時(shí)樁的入土深度己嫌過深，墻前墻后的被動(dòng)土壓力都不能充分發(fā)揮和利用，它對(duì)跨間彎矩的減小不起太大的作用，因此支護(hù)樁入土深度過深是不經(jīng)濟(jì)的。

圖8-10不同入土深度的板樁墻的土壓力分布、彎矩及變形圖

第四種的支護(hù)樁入土深度已嫌過深而不經(jīng)濟(jì)，所以設(shè)計(jì)時(shí)都不采用。第三種是目前常采用的工作狀態(tài)，一般使正彎矩為負(fù)彎矩的110％~115％作為設(shè)計(jì)依據(jù)，但也有采用正負(fù)彎矩相等作為依據(jù)的。由該狀態(tài)得出的樁雖然較長(zhǎng)，但因彎矩較小，可以選擇較小的斷面，同時(shí)因入土較深，比較安全可靠。若按第一、第二種情況設(shè)計(jì)，可得較小的入土深度和較大的彎矩，對(duì)于第一種情況，樁底可能有少許位移。自由支承比嵌固支承受力情況明確，造價(jià)經(jīng)濟(jì)合理。

1、自由端單支點(diǎn)支護(hù)樁的計(jì)算（平衡法）

圖8-11是單支點(diǎn)自由端支護(hù)結(jié)構(gòu)的斷面，樁的右面為主動(dòng)土壓力，左側(cè)為被動(dòng)土壓力?？刹捎孟铝蟹椒ù_定樁的最小入土深度tmin和水平向每延米所需支點(diǎn)力(或錨固力)R。

圖8-11單支點(diǎn)排樁支護(hù)的靜力平衡計(jì)算簡(jiǎn)圖

如圖8-11所示，取支護(hù)單位長(zhǎng)度，對(duì)A點(diǎn)取矩，令MA＝0，∑F=0，則有

:式中MEa1、Mea,—基坑底以上及以下主動(dòng)土壓力合力對(duì)A點(diǎn)的力矩；Mep—被動(dòng)土壓力合力對(duì)A點(diǎn)的力矩；Ea1、Ea2—基坑底以上及以下主動(dòng)土壓力合力；

Ep—被動(dòng)土壓力合力。

2、等值梁法

等值梁法是前面介紹的圖解一分析法的簡(jiǎn)化。樁入坑底土內(nèi)有彈性嵌固(鉸結(jié))與固定兩種，現(xiàn)按前述第三種情況，即可當(dāng)作—端彈性嵌固另一端簡(jiǎn)支的梁來研究。檔墻兩側(cè)作用著分布荷載，即主動(dòng)土壓力與被動(dòng)土壓力，如圖8-12a所示。在計(jì)算過程中所要求出的仍是樁的入土深度、支撐反力及跨中最大彎矩。

圖8-12等值梁法計(jì)算簡(jiǎn)圖

單支撐擋墻下端為彈性嵌固時(shí)，其彎矩圖如圖8-12c所示，若在得出此彎矩圖前已知彎矩零點(diǎn)位置，并于彎矩零點(diǎn)處將粱(即樁)斷開以簡(jiǎn)支計(jì)算，則不難看出所得該段的彎矩圖將同整梁計(jì)算時(shí)一樣，此斷梁段即稱為整梁該段的等值梁。對(duì)于下端為彈性支撐的單支撐擋墻其凈土壓力零點(diǎn)位置與彎矩零點(diǎn)位置很接近，因此可在壓力零點(diǎn)處將板樁劃開作為兩個(gè)相聯(lián)的簡(jiǎn)支梁來計(jì)算。這種簡(jiǎn)化計(jì)算法就稱為等值梁法，其計(jì)算步驟如下(圖8-12)：

2、等值梁法(計(jì)算步驟)(1)根據(jù)基抗深度、勘察資料等，計(jì)算主動(dòng)土壓力與被動(dòng)土壓力，求出土壓力零點(diǎn)B的位置，按式(8-11)計(jì)算B點(diǎn)至坑底的距離u值；

(2)由等值梁AB根據(jù)平衡方程計(jì)算支撐反力Ra及B點(diǎn)剪力QB

（3）由等值梁BG求算板樁的入土深度，取∑MG=0，則

:由上式求得x后，樁的最小入土深度可由下式求得

:如樁端為一般的土質(zhì)條件，應(yīng)乘系數(shù)1.1～1.2，即:

（4）由等值梁求算最大彎矩Mmax值。

【例

8-2】【例

8-2】某工程開挖深度10.0m，采用單點(diǎn)支護(hù)結(jié)構(gòu)，地質(zhì)資料和地面荷載如圖8－27所示。試計(jì)算板樁。

圖8-13地質(zhì)資料和土壓力分布

【解】采用等值梁法計(jì)算

γ、c、φ值按25米范圍內(nèi)的加權(quán)平均值計(jì)算得：

1.主動(dòng)土壓力計(jì)算

【例

8-2】（續(xù)）2.計(jì)算土壓力零點(diǎn)位置

3.計(jì)算支撐反力Ra和QB

【例

8-2】（續(xù)）3.計(jì)算支撐反力Ra和QB

4.計(jì)算板樁的入土深度t

取

t＝13.0m，

板樁長(zhǎng)

10+13=23m【例

8-2】（續(xù)）5.最大彎矩Mmax的計(jì)算

先求Q＝0的位置x0，再求該點(diǎn)Mmax。

8.7.4多支點(diǎn)排樁支護(hù)的計(jì)算

當(dāng)基坑比較深、土質(zhì)較差時(shí)，單支點(diǎn)支護(hù)結(jié)構(gòu)不能滿足基坑支擋的強(qiáng)度和穩(wěn)定性要求時(shí)，可以采用多層支撐的多支點(diǎn)支護(hù)結(jié)構(gòu)。支撐層數(shù)及位置應(yīng)根據(jù)土質(zhì)、基坑深度、支護(hù)結(jié)構(gòu)、支撐結(jié)構(gòu)和施工要求等因素確定。目前對(duì)多支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算方法很多，一般有等值梁法（連續(xù)梁法）；支撐荷載的1/2分擔(dān)法；逐層開挖支撐力不變法；有限元法等。下面主要介紹前二種計(jì)算方法。圖8-14各施工階段的計(jì)算簡(jiǎn)圖

1、等值梁法

圖8-14各施工階段的計(jì)算簡(jiǎn)圖

多支撐的等值梁法的計(jì)算原理與單支點(diǎn)的等值梁法的計(jì)算原理相同，一般可當(dāng)作剛性支承的連續(xù)梁計(jì)算(即支座無位移)，并應(yīng)根據(jù)分層挖土深度與每層支點(diǎn)設(shè)置的實(shí)際施工階段建立靜力計(jì)算體系，而且假定下層挖土不影響上層支點(diǎn)的計(jì)算水平力。如圖8-14所示的基坑支護(hù)系統(tǒng)，應(yīng)按以下各施工階段的情況分別進(jìn)行計(jì)算。

（1）置支撐A以前的開挖階段（圖8-14a）,可將擋墻作為一端嵌固在土中的懸臂樁。（2）在設(shè)置支撐B以前的開挖階段（圖8-14b），擋墻是兩個(gè)支點(diǎn)的靜定梁，兩個(gè)支點(diǎn)分別是A及土中靜壓力為零的一點(diǎn)。

（3）在設(shè)置支撐C以前的開挖階段（圖8-14c），擋墻是具有三個(gè)支點(diǎn)的連續(xù)梁，三個(gè)支點(diǎn)分別為A、B及土中的土壓力為零的點(diǎn)。

1、等值梁法（續(xù)）圖8-14各施工階段的計(jì)算簡(jiǎn)圖

（4）在澆筑底板以前的開挖階段（圖8-14d），擋墻是具有四個(gè)支點(diǎn)的三跨連續(xù)梁。

以上各施工階段，擋墻在土內(nèi)的下端支點(diǎn)，已知上述取土壓力零點(diǎn)，即地面以下的主動(dòng)土壓力與被動(dòng)土壓力平衡之點(diǎn)。但是對(duì)第2階段以后的情況，也有其他一些假定，常見的有：

（1）最下一層支撐以下主動(dòng)土壓力彎矩和被動(dòng)壓力彎矩平衡之點(diǎn)，亦即零彎矩點(diǎn)；（2）開挖工作面以下，其深度相當(dāng)于開挖高度20％左右的一點(diǎn)；

（3）上端固定的半無限長(zhǎng)度彈性支撐梁的第一個(gè)不動(dòng)點(diǎn)；

（4）對(duì)于最終開挖階段，其連續(xù)梁在土內(nèi)的理論支點(diǎn)取在基坑底面以下0.6t處（t為基坑底面以下墻的入土深度）。

多支點(diǎn)支護(hù)實(shí)例例題：某箱形基坑工程，挖土深度9m，土質(zhì)情況如圖所示，擋土結(jié)構(gòu)系采用板樁墻加兩道錨桿支撐體系。鋼板樁截面模量W=3.82×106mm3。試設(shè)計(jì)多支點(diǎn)支護(hù)結(jié)構(gòu)。解：（1）參數(shù)計(jì)算多支點(diǎn)支護(hù)實(shí)例（續(xù)）（1）參數(shù)計(jì)算多支點(diǎn)支護(hù)實(shí)例（續(xù)）（2）第一階段挖土3.0m，挖土完成后板樁墻為懸臂支護(hù)結(jié)構(gòu)，其計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖所示。第一階段的主要計(jì)算是驗(yàn)算基坑深度為3.0m時(shí)懸臂板樁墻支護(hù)結(jié)構(gòu)是否滿足強(qiáng)度和穩(wěn)定性條件。

土壓力零點(diǎn)位置為：

主動(dòng)土壓力合力：

多支點(diǎn)支護(hù)實(shí)例（續(xù)）第二層在3m處的主動(dòng)土壓力強(qiáng)度為：

設(shè)在開挖面以下d1處土壓力為零，即：

確定最大彎矩作用點(diǎn)：

確定第一開挖階段最大彎矩：

由于本工程開挖深度為9m，所以在第一階段開挖3m深度時(shí)，入土深度必然滿足要求，不必驗(yàn)算。

多支點(diǎn)支護(hù)實(shí)例（續(xù)）（3）第二階段挖土深度6.0m，并在開挖的第一階段深度3m處設(shè)立錨桿，計(jì)算簡(jiǎn)圖。開挖深度6.0m處，土壓力為：開挖面以下土壓力零點(diǎn)位置：全部主動(dòng)土壓力合力：全部主動(dòng)土壓力合力作用點(diǎn)：多支點(diǎn)支護(hù)實(shí)例（續(xù)）第一層支點(diǎn)力T1：最大彎矩作用點(diǎn)：因?yàn)門1小于Ea2，所以剪力為零的點(diǎn)位于基坑開挖面以下，即最大彎矩：多支點(diǎn)支護(hù)實(shí)例（續(xù)）（3）第三階段挖土深度9.0m，并在開挖的第二階段深度6m處設(shè)立錨桿，計(jì)算簡(jiǎn)圖。開挖深度9.0m處，土壓力為：開挖面以下土壓力零點(diǎn)位置：全部主動(dòng)土壓力合力：全部主動(dòng)土壓力合力作用點(diǎn)：多支點(diǎn)支護(hù)實(shí)例（續(xù)）第二層支點(diǎn)力T2：最大彎矩作用點(diǎn)：最大彎矩：嵌固深度：【例8-3】【例8-3】北京京城大廈，超高層建筑，地上52層，地下4層，地面以上高183.53m，箱形基礎(chǔ)，埋深23.76m（按23.5m計(jì)算），采用進(jìn)口27m長(zhǎng)的H型鋼樁（488mm×300mm）擋墻土，錘擊打入，間距1.1m。三層錨桿拉結(jié)。地質(zhì)資料如圖8-15所示。各層土平均重度γ＝19kN/m3，土的內(nèi)摩擦角平均為300,粘聚力c=10kPa，23m以下為卵石，貫入度大于100,φ=350~430,潛水位于的圓礫石中，深10m內(nèi)有上層滯水。地面荷載按10kN/m2計(jì)。

圖8-15北京京城大廈地質(zhì)剖面及錨桿示意圖

【例8-3】(續(xù))1.參數(shù)計(jì)算

上式中被動(dòng)土壓力系數(shù)采用庫(kù)侖公式，考慮到樁已在基坑下砂卵石中，φ取值為360，δ＝2φ/3約為250，ε=0，β=0。

2.土壓力為零（近似零彎點(diǎn)）距離基坑底面距離的計(jì)算

3．計(jì)算固端彎矩

【例8-3】(續(xù))基坑支護(hù)簡(jiǎn)圖如圖8-16所示。將支護(hù)樁畫成一連續(xù)梁，其荷載為土壓力(圖8-17)。

1)連續(xù)梁AB段懸臂部分彎矩

圖8-16基坑支護(hù)簡(jiǎn)圖

圖8-17擋墻作為連續(xù)梁計(jì)算簡(jiǎn)圖

【例8-3】(續(xù))2)梁BC段：3)梁CD段：

4)梁DEF段：F點(diǎn)為零彎矩點(diǎn)，D點(diǎn)的彎矩為

【例8-3】(續(xù))4.彎矩分配

計(jì)算固端彎矩不平衡，需要彎矩分配法來平衡支點(diǎn)C、D的彎矩。通過彎矩分配，得出各支點(diǎn)的彎矩為

5.求各支點(diǎn)反力

各種工況下，各層錨桿的支點(diǎn)反力及正負(fù)彎矩值匯總于表8-5，上述計(jì)算結(jié)果主要反映在工況4中。

【例8-3】(續(xù))表8-5各層錨桿的支點(diǎn)反力及正負(fù)彎矩表

工況開挖深度/m第一層錨桿第二層錨桿第三層錨桿RB/kNMB/kN

mMBC/kN

mRC/kNMC/kN

m

MCD/kN

mRD/kNMD/kN

m

MDF/kN

m1-5.5

491.5

2-12.5363.6-183.3535.0

3-18.5196.2-158.3116.0578.5-416.8545.8

4-23.5167.2-171.8142.6434.7-235.872.0896.9-486.0395.9【例8-3】(續(xù))6.復(fù)核488H型鋼的強(qiáng)度

進(jìn)口的488×300H型鋼的截面系數(shù)Wx＝2910cm3，[σ]=200MPa,計(jì)算最大彎矩MCD＝545.8kNm,H型鋼中距為1.1m，因此

548.5×1.1=600.4kN.m<[σ]×105％=200×105％kN/mm2＝210kN/mm2

（滿足）

7.H型鋼插入深度計(jì)算

已計(jì)算出土壓力零點(diǎn)

u＝0.69m

H型鋼樁底已打入砂卵石層，實(shí)際H型鋼樁長(zhǎng)27m，即入土3.5m。

2、支撐荷載的1/2分擔(dān)法

支撐荷載的1/2分擔(dān)法是多支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)的一種簡(jiǎn)化計(jì)算方法，計(jì)算較為簡(jiǎn)便。

Terzaghi和Peck根據(jù)柏林和芝加哥等地鐵工程基坑擋土結(jié)構(gòu)支撐受力測(cè)定，以包絡(luò)圖為基礎(chǔ)，以1/2分擔(dān)法將支撐軸力轉(zhuǎn)化為土壓力，提出土壓力分布圖，見圖8-18。反之，如土壓力分布圖已確定(設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)必須確定土壓力分布)，則可以用1/2分擔(dān)法來計(jì)算多支撐的受力，這種方法不考慮樁、墻體支撐變形，每道支撐承受的相鄰上下個(gè)半跨的壓力(土壓力、水壓力、地面超載等)。

圖

8－18支撐荷載的1/2分擔(dān)法

對(duì)多支點(diǎn)的支護(hù)結(jié)構(gòu)，若支護(hù)墻后的主動(dòng)土壓力分布采用Terzaghi和Peck

假定圖式，則支承或拉錨的內(nèi)力及其支護(hù)墻的彎矩，可按以下經(jīng)驗(yàn)法計(jì)算。2、支撐荷載的1/2分擔(dān)法（續(xù)）

（2）當(dāng)土壓力強(qiáng)度為q，對(duì)于連續(xù)梁，最大支座彎矩為M=ql2/10，最大跨中支座彎矩為M=ql2/20。這種方法由于荷載圖式多采用實(shí)測(cè)支撐力反算的經(jīng)驗(yàn)包絡(luò)圖，所以仍具有一定的實(shí)用性，特別對(duì)于估算支撐軸力有一定的參考價(jià)值。

（1）每道支撐或拉錨所受的力是相應(yīng)于相鄰兩個(gè)半跨的土壓力載荷值。

8.8攪拌樁支