《基礎工程》第八章基坑工程

8.1概述8.2圍護結構型式及適用范圍8.3支護結構上的荷載8.4懸壁式圍護結構內(nèi)力分析8.5單錨式圍護結構內(nèi)力分析8.6基坑的穩(wěn)定驗算第八章基坑工程一與基坑工程有關的一些根本概念：1、基坑：為進行建筑物〔構筑物〕根底與地下室的施工所開挖的地面以下的空間?！驳叵率摇⑺较萝噹臁⒌罔F車站等〕2、基坑工程：為保證基坑施工、主體地下結構的平安和周邊環(huán)境不受損害而采取的支護結構、降水止水、土方開挖和回填等工程的簡稱。包括勘察、設計、施工、監(jiān)測等。3、基坑側壁：構成基坑周邊土體主動變形的一側。4、基坑周邊環(huán)境：基坑開挖影響范圍內(nèi)的建〔構〕筑物、道路、地下設施、地下管線、巖土體、地下水體等的簡稱。包括：1〕影響范圍內(nèi)的建筑物結構類型、層數(shù)、根底類型、埋深、根底荷載大小、上部結構現(xiàn)狀。2〕基坑周邊各類地下設施，如上下水、電纜煤氣、污水、雨水、熱力管線或管道等分布和性狀。3〕基坑周邊和鄰近地區(qū)地表水和地下水匯流排瀉情況、地下水管滲漏情況、對基坑開挖和支護的影響程度。4〕四周道路距離、車輛載重等。5〕相鄰根底施工。6〕周邊的邊坡、河渠及其與基坑關系。7〕其他基坑堆載〔包括臨時材料、車輛、土體、住房等堆載〕5、基坑支護：為保證基坑施工、主體地下結構的平安和周邊環(huán)境平安，對基坑側壁和周邊環(huán)境采樣的支擋、加固和保護措施。6、排樁：以某種樁型按照隊列式排列布置形成的基坑支護結構。7、樁錨支護：排樁、圈梁、錨桿、腰梁、樁間護壁結構等組成的基坑支護結構。8、水泥土墻：有水泥土樁相互搭接形成格珊、壁狀等的重力式擋土結構。9、地下連續(xù)墻：機械施工成槽，澆灌鋼筋混凝土形成的地下墻體。10、土釘支護〔土釘墻〕：采用土釘加固的基坑側壁土體與面層等一起組成的加固結構?！舶ǎ和玲?、土釘范圍內(nèi)被加固土體、面層等三局部〕11、土層錨桿：由設置于鉆孔內(nèi)、端部深入穩(wěn)定土層中的鋼筋、鋼絞線與孔內(nèi)注漿體組成的受拉桿體。12、支撐體系：由圍檁、支撐〔或錨桿〕、立柱等結構組成的用于支撐基坑側壁的結構體系。8.1概述基坑的概念：指為進行建筑物根底與地下室的施工所開挖的地面以下空間。青島市2024年12月公布?深基坑工程管理規(guī)定?：深基坑是指開挖深度超過5米〔含5米〕或地下室三層以上〔含三層〕，或深度雖未超過5米，但地質(zhì)條件和周圍環(huán)境及地下管線特別復雜的工程。隨著城市建設的開展，地下空間在世界各大城市中得到開發(fā)利用。如高層建筑地下室、地下倉庫、地下民防工事以及多種地下民用和工業(yè)設施等。在我國，地鐵及高層建筑的興建，產(chǎn)生了大量的基坑〔深基坑〕工程。基坑工程的概念：為保證基坑施工平安和周圍環(huán)境不受到損害，對基坑進行一系列勘察、設計、施工和檢測等工作，這項綜合性的工程稱為基坑工程?；庸こ虄?nèi)容：1、工程勘察〔工程概況和業(yè)主要求；場地巖土工程條件、環(huán)境條件〕；2、支護結構方案比較和選型；3、支護結構強度和變形計算；4、基坑穩(wěn)定性計算；5、抗?jié)B計算；6、降水或止水方案；7、挖土方案；8、監(jiān)測方案、環(huán)境保護要求?；又ёo目的與作用基坑支護的目的〔1〕確?；娱_挖和根底結構施工平安、順利；〔擋土〕〔2〕確保基坑臨近建筑物或地下管道正常使用；〔截水〕〔3〕防止地面出現(xiàn)塌陷、坑底發(fā)生管涌?！部刂仆馏w變形〕基坑工程的根本技術要求〔1〕平安可靠性；〔2〕經(jīng)濟合理性；〔3〕施工便利性和工期保證性。①臨時性〔地下主體結構施工完成，圍護結構即完成任務〕：設計與施工重視缺乏,風險較大。②具有很強的區(qū)域性：支護體系設計與施工、土方開挖要因地制宜。③建筑趨向高層化,基坑向大而深方向開展。④基坑工程對鄰近建筑物、構筑物和地下管線產(chǎn)生不利影響，嚴重時可能危及它們的平安和正常使用。⑤基坑工程是一項綜合性很強的系統(tǒng)工程。如勘察工程,地下工程,結構工程,測控工程等學科和技術相互交叉,協(xié)調(diào)開展?；又ёo的新技術,新方法開展較快,支護結構方案應實現(xiàn)優(yōu)化設計?；庸こ痰奶攸c

巖土工程區(qū)域性強，巖土工程中的深基坑工程，區(qū)域性更強。如黃土地基、砂土地基、軟粘土地基等工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件不同的地基中，基坑工程差異性很大。即使是同一城市不同區(qū)域也有差異。正是由于巖土性質(zhì)千變?nèi)f化，地質(zhì)埋藏條件和水文地質(zhì)條件的復雜性、不均勻性，往往造成勘察所得到的數(shù)據(jù)離散性很大，難以代表土層的總體情況，且精確度很低。因此，深基坑開挖要因地制宜，根據(jù)本地具體情況，具體問題具體分析，而不能簡單地完全照搬外地的經(jīng)驗。深基坑工程伴隨著城市高層建筑的開展大量出現(xiàn)：※國外：圓形基坑的深度已達74m(日本)，直徑最大的達98m(日本)，而非圓形基坑的深度已到達地下９層〔法國〕?；庸こ痰拈_展※國內(nèi)：上海的匯京廣場，圍護結構與相鄰建筑最近的距離僅40cm。而無支撐基坑的開挖深度也已到達了9m。杭州商城占地2萬m2，基坑開挖12m，土方量24萬m2，地下2層，僅基坑開挖工程費用6600萬元。上海88層的金茂大廈，基坑平面尺寸為170m×150m，基坑開挖深度達19.5m?；用娣e近2萬m2，開挖深度約20m，主樓根底承臺為4米厚鋼筋混凝土筏式根底及429根空心鋼樁打入砂粘土層65m深，13500m3的100高標號大體積混凝土澆筑。

圍護結構的概念：為保證基坑周圍的建筑物、構筑物、地下管線不受損壞，以及滿足無水施工條件，所設置的擋土、截水和減少周圍土體位移的結構稱為圍護結構。8.2圍護結構型式及適用范圍1.分類1〕按開挖深度分：開挖深度H≥5m稱為深基坑；H＜5m為淺基坑。2〕按開挖方式分：分為放坡開挖和支護開挖兩大類。3〕按功能用途分：樓宇基坑、地鐵站基坑、市政工程基坑、工業(yè)地下廠房基坑等。4〕按平安等級分：?建筑基坑支護技術規(guī)程?將基坑支護結構分為三個平安等級〔見下表〕。5〕按支護結構形式分：支護型——將支護墻〔排樁〕作為主要受力構件；加固型——充分利用加固土體的強度。一、圍護結構型式基坑支護結構設計應根據(jù)?建筑基坑支護技術規(guī)程?〔JGJ120-2024〕表3.1.3選用相應的側壁平安等級及重要性系數(shù)基坑變形的監(jiān)控值mm

2.常見形式：1〕放坡開挖及簡易支護2〕懸臂式圍護結構3〕重力式圍護結構4〕內(nèi)撐式圍護結構5〕拉錨式圍護結構6〕土釘墻圍護結構7〕地下連續(xù)墻二、放坡開挖及簡易支護適用條件：1〕基坑周邊開闊，滿足放坡條件；2〕基坑周邊土體允許有較大位移；3〕開挖面以上一定范圍內(nèi)無地下水或已經(jīng)降水處理；4〕可獨立或聯(lián)合使用。不宜使用條件：1〕淤泥和流塑土層；2〕地下水高于開挖面或未降水處理；二常見支護方法特點與適用范圍2土釘墻：適用條件：1〕巖土條件較好；2〕基坑周邊土體允許有較大位移；3〕已經(jīng)降水處理或止水處理的巖土；4〕開挖深度不宜大于12m。5〕地下水位以上為粘土、粉質(zhì)粘土、粉土和砂土；不宜使用條件：1〕土層為富含地下水的巖土層、含水砂土層、且未降水處理2〕膨脹土等特殊土層；3〕基坑周邊有嚴格控制位移的建筑物、構筑物和地下管線等；二常見支護方法特點與適用范圍3水泥土墻：適用條件：1〕基坑開挖深度不宜大于7m，基坑周邊土體允許有較大位移2〕填土、可塑~流塑粘性土、粉土、粉細砂、松散的中粗砂；3〕坡頂超載不大于20kpa。不宜使用條件：1〕周邊無足夠施工場地；2〕基坑周邊有嚴格控制位移的建筑物、構筑物和地下管線等；3〕墻深度范圍內(nèi)存在富含有機質(zhì)的淤泥；二常見支護方法特點與適用范圍4排樁：適用條件懸臂：基坑深度不宜大于8m。樁錨：1〕場地狹小且需要深開挖；2〕周邊有嚴格控制位移的建筑物、構筑物和地下管線等；3〕基坑邊壁有錨桿設置地下空間；內(nèi)撐：1〕場地狹小且需要深開挖；2〕周邊有更嚴格控制位移的建筑物、構筑物和地下管線等；3〕基坑周邊不允許施工錨桿。不宜使用條件：懸臂：周邊有嚴格控制位移的建筑物、構筑物和地下管線等。樁錨：1〕基坑周邊不允許施工錨桿；2〕錨固段只能錨固在淤泥或土質(zhì)較差的軟土層中?！矊嵺`中也可以運用〕內(nèi)撐：二常見支護方法特點與適用范圍5地下連續(xù)墻：適用條件：適用于嚴格止水要求以及各類復雜土層的支護工程；適用于任何周邊復雜環(huán)境的基坑支護工程。不宜使用條件：懸臂式地下連續(xù)墻：周邊有嚴格控制位移的建筑物、構筑物和地下管線等，不宜使用。地下連續(xù)墻與錨桿聯(lián)合使用時：以下情況不宜使用。1〕基坑周邊不允許施工錨桿；2〕錨固段只能錨固在淤泥或土質(zhì)較差的軟土層中。

支護結構選型表

土袋短樁基坑簡易支護土袋或塊石支護短樁支護邊坡允許坡度值〔續(xù)〕※邊坡穩(wěn)定性驗算需要進行邊坡穩(wěn)定性驗算的情況有以下幾種：①坡頂有堆載；②邊坡高度與坡度超出上表所列允許值；③存在軟弱結構面的傾斜地層；④巖層和主要結構層面的傾斜方向與邊坡的開挖面傾斜方向一致，且兩者走向的夾角小于45°。注：①土質(zhì)邊坡的穩(wěn)定分析可用圓弧滑動法進行分析。

②巖質(zhì)邊坡宜按由軟弱夾層或結構面控制的可能滑動面進行驗算。三、懸臂式圍護結構概念：一切沒有支撐和錨固的圍護結構均可歸屬為懸臂式圍護結構。受力特征：依靠足夠的入土深度和結構的抗彎剛度來擋土和控制墻后土體及結構的變形。常采用形式：鋼筋混凝土排樁、木板樁、鋼板樁、鋼筋混凝土板樁、地下連續(xù)墻等型式。懸臂式圍護結構示意圖缺點：對開挖深度十分敏感，容易產(chǎn)生大的變形。適用：土質(zhì)較好、開挖深度較小的基坑工程。鋼板樁的打入已打入的鋼板樁基坑鋼板樁四、重力式圍護結構主要為水泥土重力圍護結構，通常由水泥攪拌樁組成。常采用形式：水泥土和它包圍的天然土形成了重力擋土墻，可以維持土體穩(wěn)定。適用：較淺的、基坑周邊場地較寬裕的、對變形控制要求不高的基坑工程。

受力特征：利用墻體或格構自身的穩(wěn)定擋土與止水。五、內(nèi)撐式圍護結構結構特征：由擋土結構和支撐結構兩局部組成；擋土形式：常由密排鋼筋混凝土樁和地下連續(xù)墻；支撐結構：有水平支撐和斜支撐兩種；適用范圍：各種土層和基坑深度。鋼管支撐鋼筋混凝土支撐六、拉錨式圍護結構結構組成：擋土結構和錨固結構；擋土結構：鋼板樁、灌注樁排樁、地下連續(xù)墻等；拉錨結構：錨桿和地面拉錨；適用范圍：砂土或粘土地基。框架梁+錨桿七、土釘墻圍護結構對于二、三級基坑工程，可直接采用土釘墻進行支護，土釘支護適用于水位較低的粘土、砂土和粉土，基坑深度，一般在12m以下。概念：由被加固土、土體中的土釘〔螺紋鋼筋、型鋼等〕及附著于坡面厚度約80～100mm的配筋噴射混凝土面板組成，形成類似重力式的擋土墻。逆作法：在深基坑工程排樁支護結構中，排樁的樁型通常有鉆孔樁和人工挖孔樁基坑圍護結構按照所用材料其結構形式為〔〕。A．木樁B．鋼樁C．混凝土樁D．碎石樁武漢綠地中心武漢綠地中心由主樓、裙樓和兩棟副樓組成，總建筑面積71萬平方米，其中地上52萬平方米，地下19萬平方米。主樓高606米，地上125層，地下6層。工程建成后將是華中第一、中國第二、世界第三高樓，是武漢市城市新名片?；庸こ虒嵗由疃?3-30m，基坑面積約36000m2，高速電梯井最大開挖深度40m，采用厚1200mm、深49-58m落底式地連墻加5~6道內(nèi)支撐。是亞洲最深、最大的基坑工程。2024年7月31日全面開工，至2024年8月30日完成地下連續(xù)墻165幅，全長970米，工程樁完成2186根，工程攻克了地連墻“兩墻合一〞施工要求高、垂直度控制達1/600、單幅地連墻最深57米、單幅最重達86噸鋼筋籠一次吊裝成功，取得了一系列科研成果，得到中國業(yè)界同行的高度認可。2024年9月22日進行第一次底板澆筑施工，意味著地下室土方開挖結束〔開挖總量約100萬m3〕。底板澆筑共5塊，總面積1.2萬平方米，約2個足球場大，共需澆筑3.8萬立方米混凝土。其中，主樓底板最厚8米，需一次性澆筑3萬立方米混凝土，是國內(nèi)一次性澆筑成型面積最大的底板。底板澆筑施工完成后，將開始地下室施工，預計2024年全面完工。武漢綠地中心效果圖〔正面〕

世紀財富中心基坑支護工程位于大北窯國貿(mào)北，嘉里中心與漢威大廈之間?；娱L160米，寬140米，基坑深20.6米支護結構采用土釘墻+護坡樁+錨桿支護形式。世紀財富中心基坑支護工程世紀財富中心基坑支護工程世紀財富中心基坑支護工程北京財源國際中心基坑支護北京財源國際中心基坑支護工程占地面積9444.8m2，總建筑面積23.96萬m2?；娱_挖長279m，寬47-67m，開挖深度為24.86-26.56m?；颖眰葹榇u砌擋墻+護坡樁+4(5)層錨桿支護體系。西側、南側采用連續(xù)墻+5層錨桿支護體系〔麗晶苑部位增加管棚支護〕?；拥臇|側、南側東段采用土釘墻+護坡樁＋錨桿支護體系。連續(xù)墻厚度600-800mm，深度20.24-34.1m；護坡樁采用φ800鋼筋砼灌注樁，樁間距均為1.4m；錨桿長21-30m。采用800mm厚連續(xù)墻+5層錨桿支護體系西側麗晶苑部位支護全景財源國際中心西北角支護全景國家大劇院基坑支護工程國家大劇院位于人民大會堂西側，總占地8萬余m2；總建筑面積19萬m2；基坑總面積6.5萬m2；根底平均埋深26米，局部埋深32.6米。該基坑屬超深、超大基坑工程。201區(qū)和203區(qū)開挖深度不大,采用鉆孔支護樁加錨桿的支護體系,開挖深度小于5m的部位采用土釘墻支護；主體結構所處的202區(qū)采用集支護和擋水雙重作用的地下連續(xù)墻+錨桿支護型式。其中：-16.5m以下采用連續(xù)墻+錨桿支護，墻厚800，墻底-41.14～-39.0m；-12.5m以上采用樁+錨桿支護，樁頂3m磚擋墻，護坡樁Ф600@1200，樁長16.3m；樁墻之間18～25m放坡。國家大劇院基坑支護工程國家大劇院地連墻基坑支護工程

適用條件：地下水位以上或降水后的粘土、粉土、雜填土及非松散砂土、碎石土。結構特征：由土釘與噴錨混凝土面板兩局部組成；受力特征：由土釘構成支撐體系，噴錨混凝土面板構成擋土體系；土釘錨管

土釘墻面板噴護土釘及噴射混凝土面層八、組合型支護土釘與樁-錨復合支護各種圍護結構的適用范圍深基坑支護結構構成支護結構擋土部分支撐部分透水擋土結構止水擋土結構自立式樁、墻錨拉支護土層錨桿水平支撐、斜撐環(huán)梁支護系統(tǒng)地下連續(xù)墻深層攪拌樁、墻深層攪拌樁+灌注樁密排樁+高壓噴射樁鋼板樁閉合拱圈墻H型鋼、工字鋼+插板疏排灌注樁+鋼絲網(wǎng)水泥抹面密排灌注樁、預制樁雙排樁擋土連拱式灌注樁土釘墻三、支護方案選擇參考概念：利用一定的設備和機具，在穩(wěn)定液護壁條件下，沿已構筑好的導墻鉆挖一段深槽，然后吊放鋼筋籠入槽，澆注混凝土，筑成一段混凝土墻，再將每個墻段連接起來，形成連續(xù)的地下根底構筑物。主要作用：擋土、擋水〔防滲〕和承重。成槽方法：主要有沖擊法、沖擊—回轉法、抓斗直接成槽法、沖抓法、多頭鉆成槽法等。

地下連續(xù)墻補充：地下連續(xù)墻起源于歐洲，意大利于1938年首次進行了在泥漿護壁的深槽中建造地下連續(xù)墻的試驗，于1950年應用于意大利的SantanMalia大壩防滲工程〔深達40m的截水止漏墻〕。中國第一座地下墻，1958年青島月子口水庫建成的樁排式防滲墻。迄今我國各地已建成70多坐防滲墻，其中大局部為槽板式防滲墻。

地下連續(xù)墻的成槽深度在50m以內(nèi)，墻寬與墻體常用60cm及80cm，亦有20cm薄型防滲墻及120cm厚型地下連續(xù)墻。地下連續(xù)墻成槽機吊放接頭管壁板式地下連續(xù)墻:修筑導墻地下連續(xù)墻的鋼筋籠吊放鋼筋籠地下連續(xù)墻導墻已澆筑澆筑混凝土地下墻支護的基坑〔兼作地下室外墻〕8.3支護結構上的荷載土壓力、水壓力計算，常采用以朗肯土壓力理論為根底的計算方法，根據(jù)不同的土性和施工條件，分為水土合算和水土分算兩種方法。由于水土分算和水土合算的計算結果相差較大，對基坑擋土結構工程造價影響很大，故需要非常慎重的舍取，要根據(jù)具體情況合理選擇。

?土力學?中土壓力計算方法：主動土壓力Ea:墻體外移,土壓力逐漸減小,當土體到達極限平衡狀態(tài)將要破壞時所對應的土壓力(最小)。靜止土壓力E0：墻體不動,土壓力即土體產(chǎn)生的側壓力。被動土壓力Ep:墻體內(nèi)移,土壓力逐漸增大,當土體,到達極限平衡狀態(tài)將要破壞時所對應的土壓力(最大)。①靜止土壓力的計算hh/3K0h

※朗肯根本假定1.墻背垂直2.墻背光滑3.填土外表水平※土壓力強度公式：圖8-7朗肯主動土壓力理論Hzs1σ3=pa②朗肯土壓力理論主動土壓力：③庫侖土壓力理論被動土壓力：Hzs3σ1=pp根本假設：1、擋土墻是剛性的，墻后的填土是理想的散粒體〔粘聚力c=0〕；2、滑動破壞面為一通過墻踵的平面。3、滑動楔體為剛體。※主動土壓力CWREABβδαWREψDFHWREWREABαβδψC※被動土壓力靜水壓力：土壓力：墻后填土有地下水地下水位以下土體重度采用浮重度一、土--水壓力的計算1.概述土壓力：主動土壓力、被動土壓力、靜止土壓力。水壓力：靜水壓力、滲流水壓力〔流網(wǎng)法計算〕。2.

水土分算

水土分算是分別計算土壓力和水壓力，以兩者之和為總的側壓力。

適用于土孔隙中存在自由的重力水的情況或土的滲透性較好的情況，一般適用于碎石土和砂土。有效應力法：總應力法：按固結不排水剪確定的內(nèi)摩擦角和粘聚力。按總應力強度指標確定的土壓力系數(shù)。式中：式中：3.水土合算法水土合算是將土和土孔隙中的水看做同一分析對象，適用于不透水和弱透水的黏土、粉質(zhì)黏土和粉土。是國內(nèi)目前應用較多的方法。有效應力法：總應力法：按固結不排水剪確定。式中：二、擋土結構位移對土壓力的影響一般的圍護結構自身剛度不大，在側向壓力作用下產(chǎn)生較大的相對位移時，對土壓力的分布與大小產(chǎn)生影響。一般有以下幾種情況：

1.結構位移對土壓力分布的影響①擋土構造不發(fā)生位移：墻后主動土壓力為靜止土壓力，土壓力分布為三角形分布。②擋土結構頂部不動，底部向外位移：無論位移到達多大，都不能使填土內(nèi)發(fā)生主動破壞，壓力為呈拋物線分布，總壓力作用點位于墻底以上約H/2處。③擋土結構平行向外移動：位移的大小未到達足以使填土發(fā)生主動破壞時，壓力為曲線分布，當位移超過某一值后填土將發(fā)生主動破壞，應力成直線分布。H/2H

④擋土構造上下兩端不動，中部發(fā)生向外位移：墻后主動土壓力為馬鞍形分布。⑤擋土構造下端不動，上端向外位移：無論位移多少，墻背上的壓力都按直線分布。當墻上端的移動到達一定數(shù)值〔主動土壓力〕后，墻后填土會發(fā)生主動破壞。2.結構位移或變形對土壓力大小的影響研究說明，當墻頂位移到達墻高的0.1%-0.5%時，砂性填土的壓力降低到主動土壓力；而要到達被動土壓力，那么墻頂位移約為墻高的5%。1.5基坑設計根本要求二基坑設計原那么和極限狀態(tài)：〔一〕總原那么：1平安可靠：滿足支護結構本身強度、穩(wěn)定性、變形要求。2經(jīng)濟合理：在平安可靠的前提下，從工期、造價、材料、設備、人工、環(huán)境保護綜合分析確定具有明顯技術經(jīng)濟效益的方案。3施工便利并保證工期：在平安可靠、經(jīng)濟合理的前提下，最大限度的滿足方便施工〔例如：合理的支撐布置、便于挖土施工等〕，縮短工期。4信息化設計和施工。〔二〕一般原那么：1重視根本理論的指導作用；2設計要全面，防止漏項，考慮最不利的工況；3做好基坑工程總體方案的選擇；4做好地下水和地表水的控制；5軟土地區(qū)重視“時空效應“，精心安排挖土和施工方案；6認真做好監(jiān)測、預測，及時反響和采取合理措施；7認真研究地方標準和經(jīng)驗。重大工程專家論證。1.5基坑設計根本要求〔三〕極限狀態(tài)分類：1承載能力極限狀態(tài)：支護結構到達最大承載能力或土體失穩(wěn)、過大變形導致支護結構和周邊環(huán)境破壞。2正常使用極限狀態(tài)：支護結構的變形阻礙地下結構施工，或者影響周邊環(huán)境的正常使用功能。支護結構均應進行承載能力極限狀態(tài)的設計計算，一級基坑和對變形有限定的二級基坑，還要進行支護結構和周邊環(huán)境的變形計算。1.5基坑設計根本要求三設計內(nèi)容：〔一〕基坑設計前應收集的資料：1基坑勘察報告〔包括水文氣象條件等〕2鄰近建筑物和地下設施的類型、分布、結構特征、根底類新和埋深、對變形要求等3本工程有關的資料：用地界線和紅線圖、鄰近地下管線土、建筑總平面圖、地下結構平面圖和剖面圖、擬建建筑物根底類型以及是否先期施工等等4基坑開挖和支護期間是否有相鄰施工，其方法、施工工藝、與本基坑工程的相互影響。5工期、質(zhì)量、經(jīng)濟等方面的業(yè)主要求。1.5基坑設計根本要求〔二〕設計內(nèi)容：1工程概況和業(yè)主要求；場地巖土工程條件、環(huán)境條件；2支護結構方案比較和選型；3支護結構強度和變形計算；4基坑穩(wěn)定性計算；5抗?jié)B計算；6降水或止水方案；7挖土方案；8監(jiān)測方案、環(huán)境保護要求。8.4懸臂式圍護結構內(nèi)力分析支護結構的強度破壞支護結構的穩(wěn)定破壞※破壞形式※支護結構上的設計規(guī)定設計依據(jù)：?建筑基坑支護技術規(guī)程?〔JGJ120-99〕設計狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)：支護結構到達承載力破壞，錨固系統(tǒng)失效或坡體失穩(wěn)狀態(tài)；正常使用極限狀態(tài)：支護結構和邊坡的變形到達結構本身或鄰近建筑物的正常使用限值或影響耐久實用性能。平安等級根據(jù)建筑基坑工程破壞可能造成的后果，基坑工程劃分為三個平安等級。建筑基坑平安等級及重要性系數(shù)※基坑設計的主要內(nèi)容支護體系的方案比較與選型；支護結構的強度、穩(wěn)定和變形計算；基坑內(nèi)外土體的穩(wěn)定性驗算；地下水控制設計；施工程序設計；周邊環(huán)境保護措施；支護結構質(zhì)量檢測和開挖監(jiān)控工程及報警要求。※基坑設計應具備的資料巖土工程勘察報告；建筑總平面圖、地下管線圖、地下結構平面和剖面圖；土建設計和施工對基坑支護結構的要求；鄰近建筑物和地下設施的類型、分布情況和結構質(zhì)量的檢測評價。1.受力特征：※一般懸臂梁是指有固端的懸臂?！?〕固定端位置不確定，每個截面都發(fā)生位移和轉角變形?！?〕嵌入坑底以下局部作用力分布復雜。2.簡化計算原那么：〔1〕取某一單元體〔樁〕或單位長度進行內(nèi)力計算；〔2〕假定構件整體失穩(wěn)，并對兩側荷載分布進行假設；〔3〕按靜定性問題處理。一、懸臂圍護結構計算簡圖3.擋土結構的實際受力：根據(jù)實測結果，其實際受力如左圖：地面坑底ABCDP1P2P3Edh(a)4.對兩側荷載的假設：〔1〕懸臂樁兩測土質(zhì)均勻，荷載圖形有一定規(guī)律性。便與應用解析法求解，可以給出三種情況的計算簡圖：

①對于沙土，c=0，結構下端右側為三角形分布，如圖（a）；②同樣為沙土，c=0，但下端右側為集中力

，如圖（b）；③對于粘性土，c≠0，與圖（b）相似?？拥椎孛鍭BEhd(b)坑底地面ABEdhh0(c)〔2〕懸臂式圍護樁處于不同土層或有地下水時：一般不能直接用公式表達，可以試算求解。且認為底部右側被動土壓力為，未知量也只有，。圖8-8（a）坑底地面ABEhd圖8-8(b)xCe二、內(nèi)力分析1.確定計算簡圖及計算參數(shù)：2.嵌入深度確實定：整體穩(wěn)定整體失穩(wěn)（臨界狀態(tài)）；臨界深度最小深度（穩(wěn)定）。另外要確定降水方案，以確定水壓力分布；還要看是否有地面堆載等。計算簡圖如圖8-7、圖8-8。計算原理：假定深度“d〞，且主動土壓力對E點的矩符合下式：先假定一個嵌入深度d,進行試算，直到上式相等時得到的d，即為嵌入深度〔臨界深度〕d。思考：為什么在上式中沒有體現(xiàn)的作用？圖8-8（a）dE坑底地面ABEhd圖8-8(b)xCe※有效嵌入深度：現(xiàn)行計算一般將簡圖簡化為圖8-8〔b〕的形式，其中c點為主動和被動土壓力的等值點〔分界點〕，這樣實際埋深應按下式計算：（1）對于圖8-7(a)的情況，由求得d值；（2）對于圖8-7(b)、(c)的情況，由求得d值。對于土質(zhì)單一的情況，可以簡化為圖8-7的形式，且：三、內(nèi)力及強度計算1.當土層為非均質(zhì)時，以剪應力為零的點確定最大彎矩的點，假設主、被動土壓力分別處于i、j層時，那么：由剪力Q＝0用試算法確定最大彎矩和截面位置，且彎矩為：2.當土層為均質(zhì)時：①計算簡圖如圖8-7〔a〕、〔b〕的情況，且c=0，由剪力為零確定最大彎矩所處位置，因此：坑底地面ABEhy設：由上式可求得最大彎矩所在截面位置：則最大彎矩為：根據(jù)最大彎矩設計支護結構的截面(截面尺寸、配筋等)。②圖8-7〔c〕的情形：c≠0坑底地面ABEyhh0(c)由剪力為零確定最大彎矩所處位置，因此：因：那么支護的最大彎矩值：四、位移計算根本假設：先在坑底附近選一基準點O，其上段按懸臂梁計算，下段按彈性地基梁計算，那么：Ahdhph0haEPEaRa(a)計算簡圖：如〔a〕、〔b〕所示，其分別代表砂性土和粘性土。適用條件：入土較淺、底端自由支承的單錨式擋土結構。一、平衡法(自由端法)8.5單錨式圍護結構內(nèi)力分析

可采用以下方法確定最小入土深度d和水平向每延米所需錨固力Ra變形方式：擋土結構在土壓力作用下繞錨固點A轉動，且底端向坑內(nèi)移動，產(chǎn)生“踢腳〞。擋土結構維持穩(wěn)定，應滿足以下條件：〔1〕所有水平力之和等于零，即：〔2〕所有水平力對錨固點A的彎矩等于零，即：Ahdhph0haEPEaRa(a)對于圖（a）的情況：hahpEPRaEa(b)由：可以求得嵌固深度d。可以求得錨固拉力Ra。由：然后由Ra并求得擋土結構內(nèi)力。同理，亦可以確定嵌固深度，錨固拉力，以及擋土結構內(nèi)力。其中：注意：當確定嵌固深度后，還應驗算抗滑移、抗傾覆、抗隆起和管涌等。對于圖〔b〕所示情況：附圖等值梁法基本原理※b點為彎矩反彎點(圖b)※假設在b點切開為兩段梁，并規(guī)定b點為左端梁的簡支點，那么ab段內(nèi)的彎矩保持不變，簡支梁ab稱之為ac梁ab段的等值梁。

※一端固支，一端簡支的梁(圖a)補充：等值梁概念二、等值梁法1.根本原理：將板樁看成是一端嵌固另一端簡支的梁，單支撐擋墻下端為彈性嵌固時，其彎矩分布如下圖，如果在彎矩零點位置將梁斷開，以簡支梁計算梁的內(nèi)力，那么其彎矩與整梁是一致的。將此斷梁稱為整梁該段的等值梁。BGhtREaEa2Ah0aDBGCuxΔxt0γ(kp-ka)x對于下端為彈性支撐的單支撐擋墻，彎矩零點位置與凈土壓力零點位置很接近，在計算時可以根據(jù)凈土壓力分布首先確定出彎矩零點位置，并在該點處將梁斷開，計算兩個相連的等值簡支梁的彎矩。將這種簡化方法稱為等值梁法。2.計算步驟①計算凈土壓力分布根據(jù)凈土壓力分布確定凈土壓力為0的B點位置，利用下式算出B點距基坑底面的距離u〔c=0，q0=0〕：②計算支撐反力Ra及剪力QB。以B點為力矩中心：

RaABBQBQBGE’phtREaEp′Ea2Ah0aDBGCuxΔxt0γ(kp-ka)x以A點為力矩中心：③計算板樁的入土深度由等值梁BG取G點的力矩平衡方程：可以求得：

板樁的最小入土深度：t0=u+x，考慮一定的富?？梢匀。簍=(1.1~1.2)t0④求出等值梁的最大彎矩根據(jù)最大彎矩處剪力為0的原理，求出等值梁上剪力為0的位置，并求出最大彎矩Mmax。8.6基坑穩(wěn)定驗算一、驗算內(nèi)容

1.驗算內(nèi)容：邊坡整體穩(wěn)定、抗隆起穩(wěn)定和抗?jié)B流穩(wěn)定等。2.驗算方法：邊坡整體穩(wěn)定主要是采用瑞典圓弧法以及畢肖普法．抗隆起穩(wěn)定主要采用太沙基公式，該法適于體何土質(zhì)．抗?jié)B流穩(wěn)定主要是驗算管涌和流砂二、基坑抗隆起穩(wěn)定驗算1.分析目的和意義：保持基坑穩(wěn)定、控制基坑邊形雙重意義。2.分析根本要求：用承載力確定抗隆起平安系數(shù)。將基坑底作為求極限承載力的基準面，其滑動線形狀如圖示，在d深處，兩側分別作用：太沙基和普朗特爾抗隆起算法采用極限承載力公式，那么抗隆起平安系數(shù)為：Prandtl公式：Terzaghi公式：該方法適用各種土質(zhì)，但采用公式不同，平安系數(shù)會有所不同。另外考慮土體側面剪應力的影響，平安系數(shù)可取小一點兒。另外，還有考慮墻體極限彎矩的抗隆起分析方法等。

1.7基坑常見問題一目前基坑工程中常見問題存在環(huán)節(jié)：1勘察：不勘察或不準確；破壞模式選擇不當。2設計：1〕對地質(zhì)資料要了解清楚〔包括流砂、管涌、暗溝、洞穴、承壓水等等、軟土和特殊土分布、產(chǎn)狀和特征〕例如上海飽和砂土和地下防空洞，洞穴存在使樁達不到設計長度，砂土易產(chǎn)生流砂，影響周邊民房，產(chǎn)生裂縫，常用高壓注漿、旋噴樁、灌黃砂、干水泥等措施并加快施工進度。2〕查明周邊各類建筑物、地下管線的特征和使用要求；3〕選擇適宜圍護結構和支撐系統(tǒng)?？觾?nèi)加固、井字形支撐加腳撐、圓形和橢圓形鋼混封閉框架支撐、鋼混支撐需要養(yǎng)護，撤除需要爆破，逐漸被鋼結構支撐代替。1.7基坑常見問題3施工與管理：施工質(zhì)量問題、超挖問題、施工管理問題。例如：1〕支撐結構不合理，施工質(zhì)量差；如：鋼管支撐支點數(shù)量少、焊接不牢、使用多年的鋼管變形大、變薄等。2〕超挖：沒做到“開槽支撐、先撐后挖、分層〔段〕開挖、嚴禁超挖〞，不支護就開挖支護結構未到達要求的強度就開挖未分層分段開挖而一挖到底等等3〕多家施工方管