明挖基坑支護結構設計

第七章明挖基坑支護結構設計

14.1基坑工程概述

基坑是為了修筑建筑物的基礎或地下室、埋設市政工程的管道以及開發(fā)地下空間（如地鐵車站。地下商場）等所開挖的地面以下的坑?；又ёo工程是指在基坑開挖時，為了保證坑壁不致坍塌、保護主體地下結構的安全以及使周圍環(huán)境不受損害所采取的工程措施的總稱。基坑開挖施工有兩種，有支護基坑工程和無支護基坑工程。無支護基坑工程一般在場地空曠、基坑開挖深度較淺、。環(huán)境要求不高的情況下才采用，如放坡開挖，這時主要考慮邊坡穩(wěn)定和排水問題。隨著城市的發(fā)展，建筑物基礎深度加大，建筑物及地下管線等越來越密集，可施工的空間越來越小，而且有環(huán)境的要求，所以現(xiàn)在多采用有支護的基坑開挖施工。隨著我國城市化的快速發(fā)展，城市地下空間的開發(fā)利用在節(jié)約土地資源、調節(jié)城市土地使用結構、城市現(xiàn)代化基礎設施建設、防災救火和國防建設等方面將發(fā)揮越來越重要的作用?？梢哉f，沒有城市地下空問的有效開發(fā)利用就沒有城市的可持續(xù)發(fā)展，這樣也勢必帶來大規(guī)模的深基坑工程問題，也對深基坑開挖與支護提出了更高、更嚴格的要求;2

深基坑工程是基礎工程和地下工程施工中的一個古老而又嶄新的課題。在中國，20世紀80年代以前我國的高層和多層建筑的地下室多為3m--4m左右深的單層地下室，深基坑工程數(shù)量較少。隨著我國國民經(jīng)濟和城市建設的高速發(fā)展，進入80年代后期以來，為了充分利用地皮，高層、超高層建筑如春筍般拔地而起。由于建筑結構設計、建筑使用功能及人防工程的要求，深基坑開挖深度越來越深，開挖面積也越來越大。如上海金茂大廈，地上88層，塔樓開挖深度達一19.65m，裙房開挖深度也達一15.1m.基坑開挖面積近2萬㎡。自90年代以來，大量的城市高層建筑開始出現(xiàn)，一些大城市，如北京、上海、廣州地鐵工程也相繼全面展開。90年代中期以后，各地紛紛組織技術力量進行了深基坑工程技術標準的編制工作。在各地基坑支護技術的工程實施和理論研究的基礎上，兩本國家行業(yè)標準:同時由于基坑工程的區(qū)域性、不確定性、個體差異性及復雜性等特點，工程事故仍時有發(fā)生?；庸こ讨猩?、大、地面與地下復雜條件下深基坑開挖施工與基坑安全穩(wěn)定性分析與維護問題己成為當今工程界的熱點、難點和重點問題之一。34.2深基坑工程特點(1)深基坑工程具有很強的區(qū)域性巖土工程區(qū)域性強。如黃土地基、砂土地基、軟粘土地基等工程地質和水文地質條件不同的地基中，深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。由于巖土性質千變萬化，地質埋藏條件和水文地質條件極其復雜，造成勘察數(shù)據(jù)離散性很大，精確度低。因此，深基坑開挖要因地制宜，不能簡單地完全照搬經(jīng)驗。(2)深基坑工程具有很強的個性深基坑工程與基坑相鄰建筑物、構筑物及市政地下管網(wǎng)的位置、抵御變形的能力、重要性以及周圍場地條件有關。因此，對深基坑工程安全等級進行分類、對支護結構允許變形規(guī)定統(tǒng)一的標準是非常困難的。(3)基坑工程具有很強的綜合性深基坑工程涉及土力學中強度、變形和整體穩(wěn)定、滲流等基本課題，往往需要綜合處理。有的基坑工程土壓力引起支護結構的穩(wěn)定性問題是主要矛盾，有的土中滲流引起土體破壞是主要矛盾，有的基坑周圍地面變形是主要矛盾。深基坑工程是巖土工程、結構工程及施工技術相互交叉的學科，是多種復雜因素相互影響的系統(tǒng)工程，是理論上尚待發(fā)展的綜合性學科。4(4)深基坑工程具有較強的時空效應深基坑的深度和平面形狀，對深基坑的穩(wěn)定性和變形有較大影響。在深基坑設計中，要注意深基坑工程的空間效應。軟土土體，特別是軟粘土，具有較強的蠕變性。作用在支護結構上的土壓力隨時間變化，蠕變將使土體強度降低，使土坡穩(wěn)定性減小，故基坑開挖時應注意其時空效應。(5)深基坑工程具有較強的環(huán)境效應深基坑工程的開挖，必將引起周圍地基中地下水位變化和應力場的改變，導致周圍地基土體的變形，對相鄰建筑物、構筑物及市政地下管線產(chǎn)生影響，嚴重的將危及相鄰建筑物、構筑物及市政地下管網(wǎng)的安全與正常使用。施工過程中還會產(chǎn)生噪聲和浮塵，土方及材料運輸會干擾交通，對周圍環(huán)境和居民生活都有較大影響。（6）深基坑工程工程量大及工期緊深基坑開挖深度一般較大，工程量比淺基坑增加很多。降雨以及開挖土體暴露時間長，都對結構穩(wěn)定不利。因此，抓緊施工工期，不僅是施工管理上的要求，它對減小基坑變形、周圍環(huán)境的變形及減少事故都具有特別的意義。（7）深基坑工程質量要求高深基坑開挖的區(qū)域也就是將來地下結構施工的區(qū)域，有時其支護結構還是地下永久結構的一部分，而地下結構的好壞又將直接影響到上部結構。所以，必須保證深基坑工程的質量，才能保證地下結構和上部結構的工程質量。5(8)深基坑工程具有較大的風險性深基坑工程是個臨時工程，安全儲備相對較小，因此風險性較大。由于深基坑工程技術復雜，涉及范圍廣，事故頻繁，因此在施工過程中應進行監(jiān)測，并應具備應急措施。深基坑工程造價較高，但一般為臨時性工程，業(yè)主一般不愿投入較多資金，一旦出現(xiàn)事故，造成的經(jīng)濟損失和社會影響往往十分嚴重。(9)深基坑工程具有較高的事故率深基坑工程施工周期長，從開挖到完成地面以下的全部隱蔽工程，常常經(jīng)歷多次降雨、周邊堆載、振動等許多不利條件，安全度的隨機性較大，事故的發(fā)生往往具有突發(fā)性。據(jù)有關資料統(tǒng)計，深基坑工程事故的發(fā)生率一般約占基坑工程數(shù)量的20%左右，有的城市甚至占30%左右。(10)深基坑工程具有很高的不確定性土體內部物質成分、結構構造、強度特征、應力歷史、物理力學性質以及環(huán)境、荷載條件等不同使得任一點土性可能都有較大的變異性，其所能提供的土抗力(基床)系數(shù)、抗剪強度指標存在很大的離散性:另外，采取土樣受擾動而與現(xiàn)場土樣不一致;儀器本身存在著一定的精度;統(tǒng)計樣本數(shù)量少或統(tǒng)計方法本身存在不足，另外還有土性參數(shù)間的相關性等，這些因素都使得土性參數(shù)具有極大的不確定性。64.3基坑支護結構種類基坑支護工程是指在基坑開挖時，為了保證坑壁不致坍塌、保護主體地下結構的安全以及使周圍環(huán)境不受損害所采取的工程措施的總稱。

4.3.1按基坑支護結構形式分：支護結構水泥土擋墻深層攪拌水泥土樁高壓旋噴樁板樁式鋼板樁鋼筋混凝土板樁型鋼橫擋板鉆孔灌注樁挖孔灌注樁排樁和板墻式現(xiàn)澆地下連續(xù)墻預制裝配式地下連續(xù)墻板墻式排樁式邊坡穩(wěn)定式土釘墻噴錨網(wǎng)逆作拱墻式放坡7兩個功能：一是擋土；二是止水?；又ёo分兩類：支護型——將支護墻（排樁）作為主要受力構件；支護型基坑支護包括板樁墻、排樁、地下連續(xù)墻等。在基坑較淺時可不設支撐，成懸臂式結構；當基坑較深或對周圍地面變形嚴格限制時，應設水平或斜向支撐，或錨定系統(tǒng)；形成空間力系是發(fā)展方向。加固型——充分利用加固土體的強度。加固型包括水泥攪拌樁、高壓旋噴樁、注漿和樹根樁等。8支護結構名稱防水抗?jié)B性能施工特點造價工期對環(huán)境影響適宜地質條件1鋼板樁咬口好，能止水

難打入硬質土層，施工方便快捷能重復利用，一般費用較低較快剛度不夠大，變形大;拔除易帶十，且施了一振動噪音大軟土、淤泥及淤泥質土2地下連續(xù)墻防水抗?jié)B性能好需有大型機械設備，施工復雜高慢廢棄泥漿易污染環(huán)境各種地質、水位條件皆適宜3排樁式需有防水抗?jié)B措施，否則止水性差施工機具簡單，施工簡便易行較低較快整體性和剛度較地下連續(xù)墻差，對環(huán)境影響小除礫石層外各種土層皆適宜4深層攪拌水泥土樁好需深層攪拌機械，施工較容易一般較經(jīng)濟較慢墻后土體位移變形較大，且水泥漿易污染環(huán)境軟土、淤泥質土5懸臂式支護結構差施工簡單較省較快應注意支護結構位移變形軟土、粘土、砂土等6樁錨支護結構差施工需錨桿機械及灌漿設備造價較高較慢錨桿深入基坑外土層中并灌槳，對周圍土層有影響:有噪音粘土、粉土、砂土等，軟土與淤泥質土不宜7土釘墻較好占用場地小，施工設備簡單，效率高造價低較快施工噪音、振動小:土釘本身變形小，對周邊環(huán)境影響小砂士、粘土、粉土9支護結構類型及其適用范圍結構形式適用范圍排樁結構稀疏排樁土質較好，地下水位低或降水效果好連續(xù)排樁土質差，地下水位高或降水效果差框架式排樁單排樁剛度不能滿足變形要求組合排樁結構排樁加擋板排樁樁距較大，利用擋板傳遞土壓并有一定防滲作用排樁加水泥攪拌樁以水泥攪拌樁互搭組成平面拱代替擋板傳遞土壓力，具有較好防涌效果排樁加水泥防滲墻地下水位較高的軟土地區(qū)排樁或組合排樁加錨桿結構開挖深度較大，排樁或組合排樁結構強度無法滿足要求地下連續(xù)墻結構與地下室墻體合一，防滲性強，施工場地較小，開挖深度大沉井結構軟土地區(qū)重力式擋土墻結構具有一定施工空間，軟土地區(qū)10

4.3.2按支護結構所處位置分:

壁式擋墻支護、內支撐和外層拉錨等三部分。任何一部分的選型不當或產(chǎn)生破壞（包括變形過大），都會導致整個支護結構的失敗。

1、壁式擋墻支護是保證基坑壁穩(wěn)定或形成人造穩(wěn)定基坑壁的各種臨時性支護工程措施。防止坑外的水滲流進入坑內，并控制由于坑內外水頭差造成的流砂及管涌等現(xiàn)象。如擋墻結構、支護墻體、防滲帷幕、錨桿、噴錨網(wǎng)支護、地下連續(xù)墻支護、水泥土深層攪拌樁；旋噴樁、注漿、各鋼管樁、板樁等各種支護加強樁支護等。112、內支撐系統(tǒng)內支護系統(tǒng)是由圍梁、支護桿件以及立柱等組成的結構體系，其作用是同坑底被動區(qū)土體共同平衡支護墻體外的主動區(qū)壓力（包括土壓力、水壓力及地面荷載引起的側壓力）。圍梁是一道或幾道沿著支護墻體內側設置，把支護墻體所受的力相對均勻地傳遞給內支護桿件的水平向梁。支護桿件承受著圍梁傳來的軸力和彎矩。立柱的作用一方面是承受支護及施工荷載的重量，另一方面增加對支護桿件的約束（圖）3、外層拉錨加固支護是一種一端固定在開挖基坑外的穩(wěn)定底層內，另一端與支護墻相連接的受拉桿件。其作用同內支護系統(tǒng)，它不設置在基坑內，使基坑內有寬敞的工作環(huán)境。如土層長錨桿、錨索支護，預應力錨桿與錨索支護等。124.4施工監(jiān)測監(jiān)測是在在基坑工程施工過程中，對基坑支護結構、其周圍地層、附近建筑物、地下管線等的受力和變形進行的測量。目的主要在于確?；庸こ瘫旧淼陌踩?；對基坑周圍環(huán)境進行有效的保護；檢驗設計所采用參數(shù)及假定的正確性；并為改進設計、提高工程整體水平提供依據(jù)。134.5支護結構形式

4.5.1壁式擋墻支護形式

（一）鋼板樁

1.槽鋼鋼板樁

2.熱軋鎖口鋼板樁（二）鋼筋混凝土板樁（三）鉆孔灌注樁擋墻（四）H型鋼支柱（或鋼筋混凝土樁支柱）（五）地下連續(xù)墻（六）深層攪拌水泥土樁擋墻（七）旋噴樁帷幕墻（八）重力式擋土墻壁式擋墻支護形式（九）SMW工法（十）逆作拱墻式14一、鋼板樁支護鋼板樁支護是基坑支護結構中常用的一種類型，通常是由鋼板樁支護墻體（一般兼作防水帷幕)、支撐(或土層錨桿)組成的防水擋土體系。兩部分共同作用，抵抗土壓力等外荷載，維持平衡，保證深基坑開挖施工的順利進行。1、根據(jù)有無支撐以及支撐設置的位置可分成以下三種類型:(1)懸臂式鋼板樁支護結構:不設置內支撐或土層錨桿等，基坑內施工方便。由于墻身剛度小，所以內力和變形均較大，當環(huán)境要求較高時，不宜用于開挖較深的基坑。(2)單層或多層內支撐鋼板樁支護結構:設置的內支撐可有效地減少圍護墻體的內力和變形，通過設置多道支撐可用于開挖很深的基坑。但設置的內支撐對土方的開挖以及地下結構的施工帶來較大不便。內支撐可以是水平的，也可以是傾斜的。(3)單層或多層土層錨桿鋼板樁支護結構;通過固定于穩(wěn)定上層內的錨桿來減少圍護堵體的內力與變形，設置多層錨桿.可用于開挖深度較大的基坑。152.鋼板樁支護根據(jù)其型鋼的結構構件形式的不同，可分成以下兩種類型;(1)槽鋼鋼板樁這是一種簡易的鋼板樁圍護墻，由槽鋼正反扣搭接或并排組成。槽鋼長6~8m，型號由計算確定。打入地下后頂部近地面處設一道拉錨或支撐。由于其截面抗彎能力弱，一般用于深度不超過4m的基坑。由于搭接處不嚴密，一般不能完全止水。如果地下水位高，需要時可配合用輕型井點降低地下水位。一般只用于一些小型工程。其優(yōu)點是材料來源廣，施工簡便，可以重復使用。(2)熱軋鎖口鋼板樁熱軋鎖口鋼板樁的形式有U型、H型、Z型、一字型和組合型，。建筑工程中常用者為前兩種，基坑深度較大時才用后兩種，但我國較少用。我國生產(chǎn)的鞍IV型鋼板樁為“拉森式”(U型)，其截面寬400mm.高310mm，重77kg/m，每延米樁墻的截面模量為2042cm'a除國產(chǎn)者外，我國也使用從日本、盧森堡等國進口的鋼板樁。近年來由于軋鋼技術的發(fā)展，生產(chǎn)了一些寬度和高度較大的鋼板樁，鋼板樁的效率截面模量/重量)大為提高，還有些采用了高強鋼板代替?zhèn)鹘y(tǒng)的低碳鋼，使其用途擴大。常用的U型鋼板樁，多用于周圍環(huán)境要求不高的深5-8m的基坑。16（1）槽鋼鋼板樁由槽鋼并排或正反扣搭接組成。槽鋼長6～8m，多用于深度不超過4m的基坑。頂部宜設一道支撐或拉錨。（2）熱軋鎖口鋼板樁其形式有U型、Z型、一字型、H型和組合型。

U型Z型一字型17如圖所示，鋼板樁截面形式很多，如U形、H形、Z形、鋼管等。其優(yōu)點是材料質量可靠，防水性能較好，軟土中施工速度快、操作簡單、可重復使用，占地小，結合多道支護，可用于較深基坑。不足的是價格較貴、施工噪音及振動大、剛度小、變形大、需注意接頭防水，拔樁時容易引起土體移動導致周圍環(huán)境發(fā)生較大沉降。有些鋼板樁需另設咬合裝置做到自防水，否則還需采取防滲措施。18193、鋼板樁支護的特點1）鋼板樁具有以下主要優(yōu)點（1）.具有一定的擋水能力（小趾口者擋水能力更好):（2）.施工簡單，工期縮短；

（3）.對空間的要求：本身占用場地小，可以在距紅線較近的地方施工。

（4）.使用鋼板樁能提供必要的安全性而且（救災搶險的）時效性較強；

（5）.使用鋼板樁可以不受天氣條件的制約；

（6）.在使用鋼板樁的過程中，能簡化檢查材料或系統(tǒng)性能的復雜程序；

（7）.保證其適應性、互換性良好，并且可以重復使用;施工中多以租賃方式租用，用后拔出歸還，可多次重復使用，一般費用較低。2）-鋼板樁具有以下主要缺點(1)一般的鋼板樁剛度不夠大，用于較深的基坑時支撐(或拉錨)工作量大，否則變形較大;(2)透水性較好的土層中不能完全擋水，需注意接頭防水處理;(3)施工噪音及振動大:(4)拔除時易帶土，如處理不當會引起土層移動，可能導致周圍環(huán)境發(fā)生較大沉降，進而危害周圍的環(huán)境:(5)鋼板樁材料本身一次性投資大204、鋼板樁支護在工程中應用由于鋼板樁自身具有明顯的優(yōu)點，它在臨時性支護或永久性工程中應用都非常廣泛。鋼板樁作為臨時性結構常用于地下建(構)筑物深基坑支護、橋梁橋墩水中基礎及海岸工程等的施工圍堰;鋼板樁作為永久性結構已廣泛應用于碼頭、船塢、船閘閘室墻及大堤防滲墻等。深基坑施工常受施工場地限制，不能放坡開挖，而需進行垂直開挖施工作業(yè)。鋼板樁支護結構作為垂直開挖的一種極具特點的支護方法，廣泛應用于高層建筑地下室、地下鐵路、市政工程、水工施工圍堰等項目施工中，在工程實踐中已取得了較好的經(jīng)濟效益和環(huán)境效應21熱軋鎖口鋼板樁正反扣接22工人23242526272829（二）鋼筋混凝土板樁如圖所示，截面有矩形凹凸槽結合、工字型薄壁和方形薄壁三種形式。矩形凹凸槽結合的截面形式界面可以做到50cm*50cm左右，壁厚8~12cm，采用預制的現(xiàn)澆相結合的制作方式，此外在板樁中間需結合注漿來防滲。鋼筋混凝土板樁的優(yōu)點是比鋼板樁造價低。缺點是施工不便、工期長、施工噪音大、振動及擠土大、接頭防水性能差。不宜在建筑密集的市區(qū)內使用，也不適于在硬土層中施工。30鋼筋混凝土板樁該板樁截面帶企口，有一定的擋水作用，頂部設圈梁，用后不再拔除，永留地基土中。適于3—6m基坑，但應用較少。31圖3－1板樁

32（三）柱列式灌注樁排樁支護1、定義：以鋼筋砼灌注樁配合土錨桿或橫向支撐以減少柱身彎距的擋土結構優(yōu)點：施工機具簡單，施工簡便易行，造價較低，工期較快，適用于除礫石層外的各種土層。缺點：整體性和剛度較地下連續(xù)墻差，需有防水抗?jié)B措施，否則止水性差排樁支護結構按照支護類型可分為:1）柱列式排樁支護:

當基坑十質較好、地下水位較低時，可利用土拱作用采取稀疏排列鉆孔灌注樁或人工挖孔樁進行基坑支護。2）連續(xù)排樁支護:

在軟土中一般不能形成土拱，支護樁應該連續(xù)密排。密排的鉆孔樁可以互相搭接，把鉆孔樁排連起來或在樁身混凝上強度尚未形成時，在相鄰樁之間做一根素混凝土樹根樁也可以采用鋼板樁、鋼筋混凝土板樁。3）組合式排樁支護:

在地下水位較高的軟土地區(qū)，可采用鉆孔灌注排樁與水泥土樁防滲墻組合等形式。332、鉆孔灌注樁（或形成擋墻）鉆孔灌注樁作為支護樁的幾種平面布置如圖5所示，樁徑一般在600~1200mm。當?shù)叵滤^低時，包括間隔排列在內都無須采取防水措施。鉆孔灌注樁的優(yōu)點是施工噪音低、振動小、對環(huán)境影響小、自身剛度和強度較大。缺點是施工速度慢、質量難控制、需處理泥漿、自防水差、需結合防水措施、整體剛度較差。適用于軟土底層，開挖深度可在5~12m，甚至更深；在砂礪層和卵石中施工慎用。其他如樹根樁、挖孔灌注樁等與其相似，34鉆孔灌注樁擋墻常用Φ600—1000mm，是支護結構中應用最多的一種。宜形成排樁擋墻，頂部澆筑鋼筋混凝土圈梁。但施工難以做到相切，擋水效果差。35圖組合擋土壁36圖單排與雙排樁支護結構37圖接頭管接頭的施工程序a)開挖槽段；b)吊放接頭管和鋼筋籠；c)澆筑砼；d)拔出接頭管；e)形成接頭3839（四）H型鋼支柱（鋼筋混凝土樁支柱）、木擋板支護墻這類支護結構適用于土質較好、地下水位較低的地區(qū)。型鋼或支柱按一定間距打入，支柱間設木擋板或其它擋土設施。40（五）地下連續(xù)墻1、地下連續(xù)墻在所定位置利用專用的挖槽機械和泥漿(又叫穩(wěn)定液、觸變泥漿等)護壁，開挖出一定長度的深槽后，插入鋼筋籠，并在充滿泥槳的深槽中用導管澆筑混凝土(混凝土從槽底開始，逐漸向上，泥漿也就被置換出來)，最后把這些槽段用特制的接頭相互連接起來形成一道連續(xù)的現(xiàn)澆地下墻，起截水防滲、擋土或承重作用，這就是地下連續(xù)墻。在基坑工程中，其平面布置的幾種形式如圖所示。連續(xù)墻壁厚通常有60cm、80cm及100cm，深度可達數(shù)十米。地下連續(xù)墻的優(yōu)點是施工噪音低、振動小、整體剛度大、能自防滲、占地少、強度大。缺點是施工工藝復雜、造價高、需處理泥漿。適用于軟弱底層，在建筑密集的市區(qū)可施工，常用于開挖10m以上深度的基坑，還可同時作為主體結構的組成部分。41

地下連續(xù)墻已是目前深基坑的主要支護結構之一。在地下結構層數(shù)多的深基坑的施工非常有利。地下連續(xù)墻常是采用“逆筑法”的支護結構的首選。422地下連續(xù)墻能在世界范圍內得到推廣應用，主要由于下列突出的優(yōu)點：①適用于各種土質(除巖溶地區(qū)和承壓水頭很高的砂礫層中不用其他輔助措施不能采用者外)，尤便于在軟土中施工;②墻體剛度大，目前國內地下連續(xù)墻的厚度可達0.6-1.3m(國外已達2.8m).用于基坑開挖時，可承受很大的土壓力;③可以貼近施工，對領近建筑物和地下設施沒有什么影響〔如國外已有距原有建筑物只有幾厘米而成功地進行地下連續(xù)墻施工的實例);④無振動，無噪音，不必放坡，不用支模:⑤可在各種復雜條件下施工，如地下埋有舊碼頭等障礙物，或如地下連續(xù)墻的平面形狀非常復雜(如廣州白天賓館的腰鼓形地下室等);⑥防滲性能好，由于墻體接頭形式和施工方法的改進，使地下連續(xù)墻幾乎不透水;⑦綜合經(jīng)濟效果較好(單價造價有時可能很高);⑧深度較深，為其他施工方法難以達到，國外已有深度達100m的實例。433地下連續(xù)墻的缺點:①施工時泥漿作業(yè)影響城市市容環(huán)境，要處理好廢漿液;②如果施工不當或地質條件特殊，可能出現(xiàn)相鄰墻段不能對齊和漏水的問題:③作為臨時性擋土結構，不夠經(jīng)濟;④墻背不夠平滑等。444地下連續(xù)墻的分類地下連續(xù)墻雖然己經(jīng)有將近50年的歷史，但要嚴格分類，仍是很難的。按成墻方式分可分為:①樁排式;②槽板式:③組合式。按墻的用途分可分為:①防滲墻;②臨時擋土墻:③永久擋土(承重)墻;④做為基礎用的地下連續(xù)墻。按墻體材料分可分為:①鋼筋混凝土墻;②塑性混凝土墻;③固化灰漿墻;④自硬泥漿;⑤預制墻;⑥泥漿槽墻(回填礫石、粘土和水泥三合土):⑦后張預應力地下連續(xù)墻;⑧鋼制地下連續(xù)墻按開挖情況可分為:①地下連續(xù)墻(開挖);②地下防滲墻(不開挖)455地下連續(xù)墻施工（1）導墻制作導墻作用：在地下連續(xù)墻成槽前，應澆筑導墻和施工便道，導墻制作必須精心施工，導墻質量的好壞直接影響地下連續(xù)墻的軸線和標高，導墻的作用是為成槽設備導向、存儲泥漿穩(wěn)定液位，維護上部土體穩(wěn)定和防止土體坍落，關鍵的要求是必須座于原狀土上。導墻施工順序：平整場地測量放樣挖槽澆筑導墻墊層混凝土鋼筋綁扎立模板澆筑混凝土養(yǎng)護設置橫向支撐施工便道。整個地下連續(xù)墻導墻分為多段施工每段施工長度為60米長左右。導墻接縫采用錯縫搭接，并且與地下連續(xù)墻接縫錯開，由預留的水平鋼筋連接起來，使導墻成為整體。46導墻采用小鋼模47導墻澆筑48對撐加固49回填土50（2）泥漿工藝泥漿作用：首先是護壁作用；其次是攜渣作用；再就是冷卻機具和切土潤滑的作用，減少機具磨損，延長機具壽命，提高挖槽效率。51泥漿制備廠52泥漿制備廠內部53泥漿池54（3）成槽施工55抓斗機進行成槽施工5657（4）接頭施工地下連續(xù)墻各槽段的接頭采用凹凸型接頭形式，對地下連續(xù)墻的施工，接頭部位是個關鍵工序。對于接連幅或閉合幅，則必須用帶鋼絲刷頭的專用刷壁器進行刷壁處理，直到刷壁器上不沾泥為止。以確保地下墻抗?jié)B和抗彎要求。58升千斤頂接頭箱59（5）鋼筋籠制作兩側設凹凸接頭60地下連續(xù)墻鋼筋籠（注漿管）

61為控制保護層的厚度，在鋼筋籠的主筋上每隔4米設置一道定位器，沿鋼筋籠水平方向每側設兩列。62鋼筋籠吊放636465最后一節(jié)注漿管安裝鋼筋籠下放鋼筋籠放入設計標高后，利用槽鋼制作的扁擔擱置在導墻上。66（6）澆注混凝土水下澆注混凝土采用導管法施工，在澆注混凝土時導管應始終插入混凝土中，其埋深必須大于2.0—4.0米,嚴禁混凝土導管拔空,以免發(fā)生混凝土質量問題?；炷翝沧⒓?7（六）深層攪拌水泥土樁擋墻深層攪拌水泥土樁擋墻是用特制的進入土深層的深層攪拌機將噴出的水泥漿固化劑與地基土進行原位強制攪拌制成水泥土樁，相互搭接，硬化后即形成具有一定強度的壁狀擋墻，既可擋土又可形成隔水帷幕。68（七）旋噴樁帷幕墻旋噴樁帷幕墻是鉆孔后，將鉆桿從地基土深處逐漸上提，同時利用插入鉆桿端部的旋轉噴嘴，將水泥漿固化劑噴入地基土中，形成水泥土樁，樁體相連形成帷幕墻。旋噴樁帷幕墻可用作支護結構擋墻，也可用于擋水。69（八）重力式擋土墻重力式擋土墻是一種常用的擋土結構，它是依靠擋土墻本身的自重來平衡坑內外土壓力差。墻身材料通常采用堆砌石快石料、沙袋等重物，或用水泥土攪拌樁、旋噴樁等形成墻體（圖）。由于墻體抗拉、抗剪強度較小，因此墻身需做成厚而重的剛性墻以確保其強度及穩(wěn)定。重力式擋土墻具有結構簡單，施工方便，施工噪音低、振動小、速度快、止水效果好、造價經(jīng)濟等優(yōu)點。缺點是寬度大，需占用地基紅線內一定面積，而且墻身位移較大。重力式擋土墻主要適用于軟土地區(qū)，環(huán)境要求不高、開挖深度小于或等于7m的情況。70711、SMW工法就是利用特殊多軸攪拌鉆機在原地層中切削土體，同時鉆機前端低壓注入水泥漿液，與切碎土體充分混合形成止水性較高的水泥土柱列式擋墻，并在墻體中插入H型鋼或其他加強芯材，形成地下連續(xù)墻體，利用該墻體直接作為擋土和止水結構。其主要特點是構造簡單，止水性能好，工期短，造價低，環(huán)境污染小，特別適合城市中的基坑工程。SMW工法考慮到不同形式材料的工程特性和力學性質，克服常規(guī)各種形式圍護結構的弊端，結構強度可靠度高，具有較大發(fā)展前景。

SMW樁就是SMW圍護樁工法。水泥土攪拌樁作為地基處理和防滲帷幕已被廣泛用于地下工程，而型鋼水泥土攪拌復合樁——SMW圍護樁作為基坑圍護結構1976年由日本一家企業(yè)開發(fā)并應用，我國引進也有十多年了。SMW擋土墻是先施工水泥土擋墻，最后按一定的形式在其中插入型鋼（如H鋼），即形成一種勁性復合圍護結構。：止水好，剛度大，構造簡單，型鋼插入深度一般小于攪拌深度，型鋼可回收重復使用，成本較低。SMW適宜的基坑深度為6～10m，國外開挖深度已達20m。要求型鋼間距不能過大，保證水泥土的強度由受剪，受壓控制。（九）SMW工法722、SMW工法的特點1）對周圍環(huán)境影響小

SMW工法施工采用就地切削土體、且與水泥懸濁液充分攪拌混合的方法，無須開槽或鉆孔，施工噪音小，從而減少了對鄰近土體的擾動，降低對鄰近地面、道路、建筑物、地下設施的危害。2）防滲性能好相鄰樁體完全搭接無接縫，且水泥土攪拌充分均勻，與傳統(tǒng)的地下連續(xù)墻和鉆孔灌注樁相比具有更好的止水性。3）環(huán)保節(jié)能施工

水泥懸濁液與土體充分攪拌無廢泥漿產(chǎn)生，無需回收處理泥漿。少量廢水泥土可以存放至事先設置的基槽中，限制其溢流污染;最終將其處理后可用于敷設場地道路，達到降低造價，消除建筑垃圾公害的目的。4）適用土層范圍廣

采用經(jīng)過改進的多軸螺旋鉆機，SMW工法適于從軟弱地層到砂、砂礫地層以及直徑在l00mm以上的卵石，甚至風化巖層等。如果用預削孔方法還可以適用于硬質地層或單軸抗壓強度在60MPa以下的巖層。5）工期短，投資省

SMW工法就地施工，一次成墻。同地下連續(xù)墻施工相比，其工藝簡單、成樁速度快，工期縮短近一半。在一般深度20-25m情況下日進平均8-10m，最高可達12m;

造價方面，圍護結構本身約為地下連續(xù)墻的70%左右，如考慮回收則可降至60%。733、SMW工法施工在水泥土攪拌樁內插入H型鋼或其他種類的受拉材料形成一種同時具有受力和防滲兩種功能的復合結構形式，即勁性水泥土攪拌法，日本稱為SMW工法。其平面布置形式有多種，如圖所示。SMW工法的優(yōu)點是施工噪音低、對環(huán)境影響小、止水效果好、墻身強度高。缺點是應用經(jīng)驗不足、H型鋼不易回收且造價較高，凡適合應用水泥土攪拌樁的場合均可采用SMW工法，開挖深度可較大，應用前景較好。74（a）全位“滿堂”；（b）全位“1隔1”（c）全位“1隔2”；（d）半位“滿堂”；（e）半位“1隔1”7576777879（十）逆作拱墻擋土結構在基坑四周場地都允許起拱的條件下，可以采用閉合的水平拱圈來支擋土壓力以圍護基坑的穩(wěn)定；拱結構是以受壓力為主，能更好地發(fā)揮混凝土抗壓強度高的材料特性，而且拱圈支擋高度只需在坑底以上。這個閉合拱圈可以由幾條二次曲線圍成的組合拱圈（曲率不連續(xù)），也可以是一個完整的橢圓或蛋形拱圈（曲率連續(xù)）。安全可靠，每道拱圈分別承受該道拱圈高度內的壓力，不相互影響；節(jié)省工期，施工方便；節(jié)省擋土費用，用拱圈支護的費用僅為用擋土樁的40%~60%。而且，基坑越深，經(jīng)濟效益越顯著。逆作拱墻這種支護結構截面構造如圖所示，拱墻截面宜為Z字形，拱璧的上下端加的是勒梁；當基坑較深，一道Z字形拱墻的高度不夠時，可由數(shù)道拱墻疊合組成，沿拱墻高度應設置數(shù)道勒梁；當基坑邊可施工的場地狹窄時，可不加肋，但應加厚拱璧。拱墻的壁厚一般小于50cm，后壁拱的壁厚一般小于70cm。拱墻材料為強度等級不低于C25的鋼筋混凝土結構。8081

當基坑深度較大，壁式懸臂擋墻的強度和變形不能滿足要求時，需增設支撐系統(tǒng)。支撐系統(tǒng)有基坑內支撐，基坑外拉錨加固（頂部拉錨土層錨桿、長錨索等）4.5.2內支護（支撐）結構及特點1、按材料分類現(xiàn)澆鋼筋混凝土。截面一般為矩形，具有剛度大、強度易保證、施工方便、整體性好、節(jié)點可靠、平面布置形式可靈活多變等優(yōu)點。但支護澆注及其養(yǎng)護時間長導致支護結構暴露狀態(tài)的時間長，影響工期，此外自重大，拆除支護有難度且對環(huán)境影響大。鋼結構。截面一般為單股鋼管、雙股鋼管、單根工字鋼，組合工字鋼等。安裝和拆卸方便、施工速度快、課周轉使用、可加預應力、自重小。缺點是施工工藝要求較高、構造及安裝相對較復雜、節(jié)點質量不易保證、整體性較差。此外，有的基坑支護采用剛支護及鋼筋混凝土支護相結合的形式，可各取所長。822、按布置形式分類布置方式有多種，如圖所示。

縱橫對支構成的井字形。這種布置形式安全穩(wěn)定、整體剛度大。缺點是土方開挖及主體結構施工困難、拆除困難、造價高。此種形式往往在環(huán)境要求很高、基坑范圍較大時采用。

井字形集中式布置。挖土及主體結構施工相對較容易，缺點是整體剛度及穩(wěn)定性不及井字形布置。

角支結合對支。按土及主體結構施工較方便，缺點是整體剛度及穩(wěn)定性不及井字形布置的支護?；拥姆秶^大以及坑角的鈍角太大時不易采用。83邊桁架。挖土及主體結構施工較方便，但整體剛度及穩(wěn)定性相對較差。適用的基坑范圍不宜太大。圓形環(huán)梁。較經(jīng)濟、受力較合理、可節(jié)省鋼筋混凝土用量、挖土及主體結構施工較方便。但坑周荷載不均勻，土性軟硬差異大時慎用。豎直向斜支。優(yōu)點是節(jié)省立柱及支護材料；缺點是不易控制基坑穩(wěn)定及變形，與底板及地下結構外墻連接處結構難處理，適用于開挖面積大而挖深小的基坑。8485便于土方開挖和主體結構施工，但僅適用于周邊場地具有拉設錨桿的環(huán)境和地質條件開挖面積大、深度小的基坑宜采用；在軟弱土層中，不易控制基坑的穩(wěn)定和變形多采用鋼筋混凝土支撐；支撐體系受力條件好；開挖空間大，便于施工多采用鋼筋混凝土支撐；中部形成大空間，有利于開挖土方和主體結構施工鋼支撐和鋼筋混凝土支撐均可布置；支撐受力明確，安全穩(wěn)定，有利于墻體的變形控制，但開挖土方較為困難平面尺寸不大，且長短邊長相差不多的基坑宜布置角撐。它的開挖土方空間較大，但變形控制要求不能很高特點斜角撐直撐桁架圓撐斜撐斜拉錨86

鋼結構支撐鋼管支撐

對撐角撐87

型鋼支撐

型鋼支撐主要采用H型鋼，用螺栓連接，為工具式鋼支撐，現(xiàn)場組裝方便，可重復使用。88

鋼筋混凝土支撐有角撐、對撐、桁架式支撐，還有圓形、拱形和橢圓形等形狀的支撐。圓形支撐對撐89909192933、逆作法施工與支護結構1）概述

逆作法施工技術是高層建筑物目前最先進的施工技術方法。據(jù)統(tǒng)計，我國建成的高層建筑累計已超過1.3億平方米,高度超過100m的超高層建筑已超過200幢。高層建筑最深的地下室基坑為6層，深度-26.2m。國外已達13層。逆作法是一項近幾年發(fā)展起來新興的基坑支護技術。它是施工高層建筑多層地下室和其他多層地下結構的有效方法。在國外如美、日、德、法等國家，已廣泛應用，收到較好的效果。例如：日本的讀賣新聞社大樓，地上9層、地下6層。采用逆作法施工，總工期只用22個月，與日本采用傳統(tǒng)施工方法施工的類似工程相比，縮短工期6個月。又如美國芝加哥水塔廣場大廈，75層、高203m，4層地下室，用18m深地下連續(xù)墻和144根大直徑灌注樁作為中間支承柱，用逆作法進行施工，當該工程地下室結構全部完成時，主樓上部結構已施工至32層。雖然逆作法的施工工藝和相關理論都取得一定成果，應用也有一定的普及，但目前仍作為一種特殊施工方法應用，主要用于對工程有特殊要求，或用傳統(tǒng)方法施工滿足不了要求而又十分不經(jīng)濟的情況下。942）原理

先沿建筑物地下室軸線或周圍施工地下連續(xù)墻或其他支護結構，同時建筑物內部的有關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構自重和施工荷載的支撐。然后施工地面一層的梁板樓面結構，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構，直至底板封底。同時，由于地面一層的樓面結構已完成，為上部結構施工創(chuàng)造了條件，所以可以同時向上逐層進行地上結構的施工。如此地面上、下同時進行施工，直至工程結束。

953）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四周圍護結構形成水平支撐。樓蓋混凝土為整體澆筑，然后在其下掏土，通過樓蓋中的預留孔洞向外運土并向下運入建筑材料。

（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，對圍護結構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：用基坑內四周暫時保留的局部土方對四周圍護結構形成水平抵擋，抵消側向壓力所產(chǎn)生的一部分位移。

（4）分層逆作法：此方法主要是針對四周圍護結構，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結構是采用土釘墻。964）工藝特點逆作法的優(yōu)點（1）可使建筑物上部結構的施工和地下基礎結構施工平行立體作業(yè)，在建筑規(guī)模大、上下層次多時，大約可節(jié)省工時1/3。

（2）受力良好合理，圍護結構變形量小，因而對鄰近建筑的影響亦小。

（3）施工可少受風雨影響，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，擴大地下室建筑面積。

（5）一層結構平面可作為工作平臺，不必另外架設開挖工作平臺與內撐，這樣大幅度削減了支撐和工作平臺等大型臨時設施，減少了施工費用。

（6）由于開挖和施工的交錯進行，逆作結構的自身荷載由立柱直接承擔并傳遞至地基，減少了大開挖時卸載對持力層的影響，降低了基坑內地基回彈量。

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，無法調整高度，如遇較大層高的地下室，有時需另設臨時水平支撐或加大圍護墻的斷面及配筋。由于挖土是在頂部封閉狀態(tài)下進行，基坑中還分布有一定數(shù)量的中間支承柱和降水用井點管，目前尚缺乏小型、靈活、高效的小型挖土機械,使挖土的難度增大。但這些技術問題相信很快會得到解決。封閉狀態(tài)下的環(huán)境進行施工，作業(yè)環(huán)境較差；大型機械設備難于進場；地下結構中墻柱的混凝土接搭質量較難控制；控制導柱的垂直度和承載力較難；逆作法側向剛度較封閉式的小，施工中應采取措施，防止一側連續(xù)墻的過大變形。9798日本讀賣新聞社大樓

逆作法施工地上９層，地下６層，總工期只用了２２個月，比常規(guī)方法縮短了６個月。該工程用2.0m大直徑鉆孔灌注樁作為中間支承柱，Ｌ＝３０m,共用３５根。99立柱立柱在逆作施工中具有無法取代的重要性，立柱設計和計算，為逆作法設計的主要內容：1)立柱位置的設置

2）立柱負擔荷載的計算3）允許應力的決定４）立柱樁的設計按灌注樁進行。５）上部結構體加固設計６）立柱的設計７）柱腳根部插入部分的設計。100

逆作法施工，以地面層的梁板結構是封閉還是敞開分為“封閉式逆作法”和“開敞式逆作法”。我國第一個按“封閉式逆作法”施工的試點工程是上海基礎工程科研樓，地上５層，地下２層。另一個為上海電信大樓地下室工程采用了“開敝式逆作法”旋工（該工程地下３層，地上17層），在南京夫子廟地下商場也采用過該方法施工。

1014.5.3外加固支護

1、錨桿與錨索支護

1）錨桿與錨索錨桿作為地下工程和巖石邊坡的主要支護形式之一,對土木工程穩(wěn)定性的維護起著重要作用,尤其是在節(jié)理裂隙巖體中,錨桿對巖體的加固作用十分明顯。錨桿支護是以錨桿為主體的支護結構的總稱。它包括錨桿、錨噴、錨噴網(wǎng)等支護形式。

自1912

年,德國謝列茲礦最先采用錨桿支護井下巷道以來

,錨桿支護以其結構簡單,施工方便、成本低和對工程適應性強等特點,在土木工程(包括采礦工程)

中得到了廣泛應用。三峽工程大壩施工中使用了大量錨桿(索)

維護開挖的邊坡、巖壁。煤礦開采中,每年新掘的錨噴支護的井巷工程長達2000

km。但是,錨桿支護作用理論的研究落后于其工程應用是不爭的事實,使得現(xiàn)在錨桿支護設計中,還多采用技術要求低、成本低和管理容易的工程類比的經(jīng)驗方法。1022）錨桿類型及特點如圖所示，土層錨桿體系由圍梁、托架及錨桿三部分組成。腰梁可采用工字鋼、槽鋼或鋼筋混凝土結構，托架材料為鋼材或鋼筋混凝土，錨桿由錨桿頭部、拉桿及錨固體三部分組成，錨桿頭部將拉桿與支護墻牢固地連接起來，使支護結構承受的土側壓力可靠地傳遞到拉桿上去并將其傳遞給錨固體，錨固體將來自拉桿的力通過摩擦阻力傳遞給地基穩(wěn)固的地層中去。土層錨桿的優(yōu)點是基坑開敞，坑內挖土及地下主體結構施工方便，造價經(jīng)濟。適用于基坑周圍有較好土層以利于錨桿錨固，錨桿施工范圍內無障礙物，周圍環(huán)境允許打設錨桿等條件。缺點是穩(wěn)定性及變形依賴于錨固的效果。103104基坑預應力錨桿支護105重慶市高切坡

預應力錨索支護

1062土釘支護

“土釘”源自法文,英文翻譯為Soil

Nailing

,在國外又被稱為原位加筋橫向支撐系統(tǒng)

。國內使用土釘時常將其稱為砂漿錨桿,土釘支護也被稱為錨釘支護或噴錨網(wǎng)支護。

土釘是國外先發(fā)展起來的邊坡支護技術,由于土釘一般是通過鉆孔、插筋、注漿來完成的,因此也被國內巖土工程界稱為砂漿錨桿,土釘支護也被稱為錨釘支護或噴錨網(wǎng)支護。

“復合土釘”是近年來在我國沿海地區(qū)發(fā)展起來的復合型土釘支護。其背景是我國沿海地區(qū)經(jīng)濟建設活躍但多數(shù)城市地層條件差,而普通土釘支護不能適用于不良地層。在工程實踐中,我國廣大科技人員在土釘支護的基礎上因地制宜的采用多種支護形式共同作用,以彌補普通土釘支護在防水、變形、強度等方面的不足。107土釘支護結構土釘支護是以土釘為主要受力構件的邊坡支護技術，它由密集的土釘群、被加固的原位土體、噴射混凝土面層和必要的防水系統(tǒng)組成。如圖7-11所示。土釘是用來加固或同時錨固現(xiàn)場原位土體的細長桿件。通常采用土中鉆孔、放入變形鋼筋并沿孔全長注漿的方法做成。土釘依靠于土體之間的界面粘結力或摩擦力，在土體發(fā)生變形的條件下被動受力，并主要承受拉力作用。土釘也可采用鋼管、角鋼等作為釘體，采用直接擊入得方法置入土中。108109

土釘墻是一種較新式的結構物，它主要由“釘”（即錨桿）、混凝土面板（掛網(wǎng)噴射混凝土）、錨板組成。

土釘墻的工作原理是通過規(guī)則排列的錨桿（“釘”）、面板、錨板將邊坡一定范圍內的土體進行原位加固，形成一種復合結構式的墻——土釘墻，墻后土壓力由土釘墻承擔。

土釘墻主要適用于風化破碎較嚴重的巖石邊坡，也可用于粉土、礫石和砂土邊坡。承受土壓力一般，其最大優(yōu)點是從上往下逐層開挖土石方并及時對邊坡進行封閉加固，能有效減少邊坡因開挖臨空而帶來的應力釋放，使邊坡保持原來的穩(wěn)定結構，避免坍塌。土釘墻由被加固土體、放置在土中的土釘體和噴射砼面板組成，形成一個以土擋土的重力式擋土墻。土釘墻自上而下施工，步步為營，土釘墻是靠土釘?shù)南嗷プ饔眯纬蓮秃险w作用。土層錨桿的失效影響較大，不應用于沒有臨時自穩(wěn)能力的淤泥、飽和軟弱土層。

土釘墻構造要求：

①施工程序為：成孔－清孔－置筋－注漿－噴射第一層細石混凝土－裝掛鋼絲網(wǎng)－噴射第二層細石混凝土；

②第一層細石混凝土厚7～10cm,第二層細石混凝土厚8cm。

110

圖土釘墻應用領域a)托換基礎;b)豎井的擋墻;c)斜面的擋土墻d)斜面穩(wěn)定;e)和錨桿并用的斜面防護1111121134.6基坑支護設計依據(jù)4.6.1相關規(guī)范規(guī)程基坑工程根據(jù)其重要性分成若干個等級，各地區(qū)的劃分標準不盡相同。不同等級的基坑設計時其安全系數(shù)、變形控制標準等要求是不一樣的。我國目前已有正式頒布的中華人民共和國行業(yè)標準《建筑基坑支護技術規(guī)程》等有關基坑支護工程的規(guī)范規(guī)程。部分地區(qū)已有各自的地區(qū)規(guī)程，這些基坑工程的設計規(guī)程規(guī)范以及鋼結構、鋼筋混凝土結構以及地基基礎設計規(guī)范等，這些規(guī)程規(guī)范也是進行基坑支護工程設計的重要依據(jù)。1144.6.2地質勘查資料1、工程地質資料場地土層分布情況、層厚、土層描述、地質剖面以及土層物理力學性質指標的掌握是進行基坑方案選擇和進行基坑穩(wěn)定性、內力變形計算時不可缺少的依據(jù)。2、水文地質資料場地地層中地下水文條件在設計前應查清，如地下水位、承壓水等情況，因為流砂、管涌、滲流等產(chǎn)生均與水文地質條件有關。1154.6.3工程環(huán)境條件周圍環(huán)境條件是選擇方案、確定支護結構位移、基坑穩(wěn)定安全系數(shù)控制標準等工作的重要依據(jù)，一般應掌握如下幾方面的周圍環(huán)境資料。1.鄰近構筑物情況應掌握鄰近建筑物分布情況、結構形式、質量情況、基礎狀況及建筑紅線位置等。2.周圍道路情況應掌握周圍道路的交通情況、路基情況、路面情況等。3.周圍管線情況116應掌握以下管線情況：(1)地下管道煤氣、上水、下水等管道的使用功能、位置、埋深、大小、構造及接頭等情況。(2)電纜線地上、地下電纜的埋設、架設及其使用等情況。4.淺層地下障礙物情況特別在市區(qū)，淺層地層往往有地下障礙物，如舊建筑物的樁或基礎、廢棄人防工程、地下室、工業(yè)或建筑垃圾等，這些障礙物分布復雜，應充分掌握、以免造成停工、修改設計及事故隱患等。1174.6.4主體結構設計資料用地紅線圖、建筑平面圖、剖立面圖、地下結構圖以及樁位布置等式確定支護結構類型、進行平面布置、支護結構布置、立柱定位等必不可少的資料。4.6.5場地施工條件在考慮基坑支護方案、確定控制標準時，應充分注意到場地的施工條件、如場地為施工提供的空間、施工允許的工期、環(huán)境對施工的噪音、振動、污染扥格的允許程度以及當?shù)厥┕に邆涞氖┕ぴO備、技術等條件。1184.7重力式混凝土擋墻設計

4.7.1設計內容深度

1.墻體寬度墻體寬度和深度的確定與基坑開挖深度、范圍、地質條件、周圍環(huán)境、地面荷載以及基坑等級有關。初步設計時可按經(jīng)驗確定，一般墻寬可取為開挖深度的0.6~0.8倍?？拥滓韵虏迦肷疃瓤扇殚_挖深度的0.8~1.2倍。初步確定墻體寬度和深度后，要進行整體圓弧滑動、抗滑、抗傾覆、墻體結構強度以及抗?jié)B驗算，驗證是否滿足要求。1192寬度方向布樁形式最簡單的布置形式就是不留空擋，打成實體。但這樣做較浪費，為節(jié)約工程量。常做成格柵式。3.墻體強度采用42.5Mpa普通硅酸鹽水泥，水泥土支護體的強度要求齡期一個月的無側限抗壓強度不小于0.8Mpa。摻入外摻劑具有改善土性、提高強度、節(jié)約水泥、促進早強、緩凝或減水等作用，外摻劑的使用與水泥品種、水灰比、氣候條件等有關，選用時應有一定經(jīng)驗或事先進行室內試塊實驗。粉煤灰是具有較高活性和明顯的水硬性的工業(yè)廢料，可明顯提高水泥土強度及早期增長速度。1204.其他加強措施1）坑底加固有的場地基坑邊與建筑紅線之間距離有限，不能滿足正常的攪拌樁寬度的要求，這時可考慮減少坑底以上攪拌樁寬度，加寬坑底以下攪拌樁寬度，因為這部分攪拌樁可設置于底板以下，從而增強了穩(wěn)定性，同時能提高被動區(qū)抗力。2）墻身插毛竹或鋼筋插毛竹時，毛竹的小頭直徑宜不小于5cm，長度宜不小于開挖深度，插毛竹能減少墻體位移和增強墻體整體性；插鋼筋時，鋼筋長度一般為1~2m，由于鋼筋與水泥土接觸面積小，所能提供的握裹力有限，但施工方便。1213）強頂現(xiàn)澆混凝土路面厚度不小于150mm，內配置雙向鋼筋網(wǎng)片，不但便于施工現(xiàn)場運輸，也利于加強墻體整體性，防止雨水從墻頂滲入擋墻格柵而損壞墻體。4.7.2土壓力計算土壓力作用于重力式水泥土擋墻上的側壓力可按朗肯土壓力理論計算，即假設墻面豎直光滑、墻后土面水平、土體處于極限平衡狀態(tài)。地下水位以下的土體側壓力有兩個計算原則，即水土合算和水土分算。1221.水土分算原則水土分算原則是分別計算土壓力和水壓力，兩者之和即總的側壓力。這一原則適用于土的滲透性較好的土層，如砂土、粉土和粉質粘土。按水土分算分算原則計算土壓力時，采用有效重度。從理論上講采用有效抗剪強度指標是正確的，但當前工程地質勘查報告中極少提供有效抗剪強度指標。通過一些工程的實測，近似地可以采用三軸的固結不排水或固結快剪試驗峰值指標來計算土壓力。計算水壓力時應按支護墻體的隔水條件和土層的滲流條件，先對地下水的滲流條件作出判斷，，區(qū)分地下水處于靜水無滲流狀態(tài)還是地下水發(fā)生繞防滲帷幕底的穩(wěn)定滲流狀態(tài)，不同的狀態(tài)采用不同的水壓式分布模式。1232.水土合算原則水土合算原則適用與不透水的粘土層，并采用天然重度。水土合算原則的墻上作用力比水土合算的大，因此設計的墻體結構費用高，而有些土層一時難以確定其透水性時，則需從安全使用和投資費用兩方面做出判斷。對于地基土成層、墻后有無窮分布或局部超載、墻后土面傾斜等情況下的土壓力計算可參閱有關文獻。1244.7.3基本驗算在初步確定了墻體的寬度、深度、平面布置及材料之后，應進行下列計算，以驗算設計的擋土墻是否滿足變形、強度及穩(wěn)定性等要求。重力式水泥土擋墻的驗算主要有以下一些內容：(1)抗傾覆驗算；(2)抗滑驗算；(3)抗?jié)B驗算；(4)整體圓弧滑動穩(wěn)定驗算；(5)墻體結構強度驗算。計算簡圖見圖7—12。1251261.抗傾覆驗算抗傾覆驗算常以繞墻趾A點的轉動來分析，計算公式為（7—1）式中：---抗傾覆安全系數(shù)，一般要求不小于1.2；

B----支護墻的寬度，m；

W----支護墻自重，KN；

---墻體平均重度，一般為18~19N/m3

，---主、被動土壓力的合力。Kpa；，---主、被動土壓力合力作用線距離墻底的距離，m。1272.抗滑驗算抗滑驗算指墻體沿支護墻底面的抗滑驗算，其驗算公式為（7-2）

式中：——墻底抗滑安全系數(shù)，一般要求不小于1.2；、——墻底土層的黏聚力（kPa）、內摩擦角（。）；注意不宜采用以下公式計算抗滑安全系數(shù)（7-3）因為當攪拌樁插入深度大時，常接近于，計算得到的安全系數(shù)偏大，不安全。1283.抗?jié)B驗算由于基坑開挖時要求坑內無積水，坑內外將存在水頭差。當坑底下為砂土時，需驗算墻角滲流向上溢出處的滲流坡降，防止出現(xiàn)流砂現(xiàn)象；當坑底為黏性土層而其下有砂土透水層時，也需進行滲流驗算。抗?jié)B驗算可采用大衛(wèi)登可夫和弗蘭克的分段來計算，以平面滲流為出發(fā)點，具體可參見《土木原理與計算》。不透水層深度取無明顯夾砂層的黏土或粉質黏土層深度，見圖7-13，當H>0.9T1時，取H=0.9T1；當D>0.9T2時，取D=0.9T2。(1)對于一般地下溝槽開挖工程，可按平面滲流考慮。129130見圖7-14，由及，可查出阻力系數(shù)，再由和查的阻力系數(shù)，然后按下式計算滲入的單寬流量（7-4）式中：——支護墻體單位寬度的滲流量，

——土豎直向滲透系數(shù)，

——坑外地下水位至坑底的距離，131出口段A1點的水頭（7-5）出口段平均滲透坡降，應滿足抗?jié)B安全要求

7-6）式中：——抗?jié)B安全系數(shù)，當墻底為砂土、砂質粉土或有明顯的砂性土夾層時取3.0，其他土層取2.0；

——出口段平均滲透坡降；

——臨界坡降。取1.0.132（2）對于圓形基坑。滲入基坑的單寬滲流量和墻底出口處溢出水頭的計算式為：

（7-7）（7-8）（3）對于方形基坑，每邊中點墻體溢出水頭的計算式為

基坑角點墻體溢出水頭的計算式為

（7-11）133(4)對于長方形基坑，可按方形基坑計算。當長寬比接近或大于2時，長邊中點的溢出水頭可按平面滲流考慮。(5)對于多邊形基坑，可近似按圓形基坑計算。當支護墻體大哥排樁的長度不同時，可采用最長一排的樁長進行抗?jié)B驗算。

4.整體圓弧滑動穩(wěn)定驗算水泥土擋墻常用于軟土地基，整體穩(wěn)定驗算是一項重要的驗算內容?？梢圆捎萌鸬錀l分法，按圓弧滑動面考慮并采用等代重度法考慮滲流力的作用，土體抗剪強度可采用總應力法計算。134計算公式：135式中：——圓弧滑動穩(wěn)定安全系數(shù)，應根據(jù)經(jīng)驗確定，無經(jīng)驗取1.3；、——第i土條圓弧面經(jīng)過的土的黏聚力合內摩擦角；

——第i土條滑弧中點的切線和水平線的夾角；

——第i土條沿圓弧的弧長；

——第i土條處的地面荷載；

——第i土條寬度；

——第i土條重量。136一般最危險滑動面取在墻底以下0.5~1.0m，滑動圓心位置一般在墻上方，靠近基坑內側。按式（7-12）通過試算找出安全系數(shù)最小的最危險滑動面，相應的安全系數(shù)即為整體圓弧滑動穩(wěn)定安全系數(shù)。驗算擋墻滑弧安全系數(shù)時，可取墻體強度指標，當水泥土無側限抗壓強度時，可不計算擋墻滑弧安全系數(shù)。上述計算可通過編制程序來實現(xiàn)。1375.墻體結構強度驗算式中：——安全系數(shù)，通常取2.0；

——計算截面最外側正應力；

——計算截面最內側正應力；

M——計算截面以上墻側壓力在計算截面引起的彎矩；

——墻體截面水泥土置換率，為水泥土加固和墻體截面積之比；

——攪拌樁體的無側限抗壓強度。1384.8排樁與地下連續(xù)墻式支護結構設計 以下從構成排樁或地下連續(xù)墻式支護結構的支護樁墻、內支護及土層錨桿三方面介紹這種支護結構設計計算。4.8.1支護樁墻設計此類支護結構的支護樁墻種類很多，但受力變形有一些共同的特點，所以有著相同的基本計算內容?；居嬎銉热萦校?、坑底土抗穩(wěn)定驗算；2、防滲帷幕抗?jié)B驗算；3、坑底土抗承壓水驗算；支護樁墻及支護內力變形計算。1391.基本計算1)坑底土抗隆起穩(wěn)定驗算以支護樁墻底的平面作為地基極限承載力驗算的基準面，參照普朗德爾和太沙基求地基極限承載力的公式，滑移線形狀如圖7-15.該法未考慮墻底以上土體的抗剪強度對抗隆起的影響，也未考慮滑動土體體積力對隆起的影響140式中：——抗隆起穩(wěn)定安全系數(shù)，一般不小于1.7~2.5;——坑外地表至支護墻底，各土層天然重度的加權平均值；

——坑內地表至支護墻底，各土層天然重度的加權平均值；

——基坑開挖深度，m；

D——支護墻在基坑開挖面以下的插入深度，m；

q——坑外地面超載。Kpa

，——地基土的承載力系數(shù)，可用下面的計算。141Prandtl—reissner公式

Terzaghi公式其中，c、分別為支護墻底以下滑移線場影響范圍內地基土黏聚力、內摩擦角的峰值。1422)抗?jié)B驗算（圖7-16）當支護墻體外設防滲帷幕墻時，抗?jié)B驗算應計算至防滲帷幕墻底，當采用支護墻體自防水時，抗?jié)B驗算則應計算至支護墻底。由于防滲輪廓線形狀比較簡單，為便于計算有能滿足工程要求，可采用以下方法：

143

3)基坑底抗承壓水頭穩(wěn)定性驗算基坑開挖面以下有承壓水層時，應按式（7-16）驗算坑底土抗承壓水的穩(wěn)定性，如圖7-17所示，驗算公式中偏安全地未考慮上覆土層與支護樁墻的摩擦力影響。

1443)內力變形計算樁墻結構可按平面問題來簡化計算，排樁計算寬度取排樁的中心距，地下連續(xù)墻計算寬度可取單位寬度。對于懸臂式及支點剛度較小的樁墻支護結構，由于水平變形大，可按圖7-18（a）所示的被動側極限應力法計算；當支點剛度較大，樁墻水平位移較小時，應按圖7-18（b）所示的豎向彈性地基梁法進行計算。145146

被動側極限應力法假定作用于支護樁墻上的側壓力均達到極限狀態(tài)，這種方法考慮支護樁墻的變形，同時也不能考慮開挖及地下結構施工過程的不同工況對內力的影響。屬于這種類型的如等值梁法、太沙基塑性鉸法、等彎矩法及等軸力法等。豎向彈性地基梁假定作用于撞墻后的側壓力在坑底以上按朗肯主動土壓力來考慮，開挖面以下按矩形分布，大小等于開挖面處的朗肯主動土壓力。作用于樁墻前開挖面以下的側壓力通常按“m”法來考慮，m坑取值參見表7-2?？觾乳_挖面以上的支護點，以彈性支座來模擬。該法能根據(jù)開挖及地下結構施工過程的不同工況內力與變形計算，考慮開挖工況影響，第i道支護的自護反力的計算方法如下。147

當土方開挖到第i到支護標高，此時若支護樁墻在該標高處的水平位移為，則設置了第i道支護并繼續(xù)往下開挖后，如當支護樁墻在第i道支護標高的總水平位移變?yōu)?，則第i道支護的支護反力為（7-17）（7-18）表7-2所列僅供參考，實測m值時，可在基坑支護樁中選擇若干有代表性樁，埋設側斜儀和土壓力盒，隨著開挖的進行，用實測土壓力p和水平位移u求得k=p/u值，k值沿深度的斜率即。合理的分析計算應考慮地基土的成層性，不同土層采用不同m值。上述內力變形計算過程可采用桿系有限元法編制程序來實現(xiàn)。148地基土分類m/(Kn/m4)流塑的黏性土1000~2000軟塑的黏性土、松散的粉砂性土和砂土2000~4000可塑的黏性土、稍密~中密的粉性土和砂土4000~6000堅硬的黏性土、密實的粉性土、砂土6000~10000水泥土攪拌樁加固，置換率>25%水泥摻量<8%2000~4000水泥摻量>12%4000~6000表7-2地基土水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)m值1492.設計內容排樁或地下連續(xù)墻式支護結構的支護樁墻種類很多，以下分別介紹它們各自有關的設計內容。1)鋼板樁、鋼筋混凝土板樁選擇截面形式及大小。鋼板樁常用的界面形式有U型、Z型、直腹板式及H型、槽鋼、半圓形等；鋼筋混凝土板樁的截面確定還應考慮起吊時的自重彎矩。鋼筋混凝土板樁的厚度尚應結合其長度確定，表7-3可供參考。選擇何種形式及型號要根據(jù)變形計算機施工條件等綜合確定。樁長/m101520樁的厚度/cm163550150（1）內力計算確定U型鋼板樁構件的慣性矩和彈性抵抗矩時，應根據(jù)鎖扣狀態(tài)，分別乘以折減系數(shù)和。當樁頂設有整體圈梁及支護點或錨頭設有整體圈梁時，??；樁頂不設圈梁或圍梁分段設置時，取。入土深度的確定根據(jù)前述基本計算的坑底土抗隆起、抗?jié)B、抗傾覆及內力變形計算等綜合確定。151（2）防滲措施對于鋼板樁，當采用墻體自防滲時，抗?jié)B等級不宜小于S6級，并在板樁接縫處設置可靠地防滲水構造；當采用鎖口式防水結構時，沉樁前應在鎖口內嵌填黃油、瀝青或其他密封止水材料，必要時可在沉樁后坑外鎖口處注漿防滲。對于預制鋼筋混凝土板樁，當采用墻體自防滲時，混凝土的設計強度等級不宜低于C30，鋼筋混凝土板樁在接縫處的凹凸槽有專門構造，在凹凸槽孔內注漿防滲，注漿材料的強度等級不應低于M15.2)鉆孔灌注樁(1)內力計算按上述內力變形計算方法可計算得到平面上每延米支護墻的內力，若樁間凈距為，樁徑為D,則可進一步換算得到單樁內力為。152(2)入土深度的確定要根據(jù)前述基本計算的坑底土抗隆起、抗傾覆及內力變形計算等綜合確定。(3)構造要求鋼筋籠的箍筋宜采用的螺旋箍筋，間距200~300mm；加強箍筋應焊接封閉，間距宜取2m，。樁身混凝土設計強度等級不應小于C20，水泥通常為42.5Mpa或52.5Mpa的普通硅酸鹽水泥，主筋保護層厚度不小于50mm。153(4)確定平面布置及截面平面布置的幾種形式見圖7-5.樁徑不宜小于600mm，常用的樁徑為，具體大小要根據(jù)內力變形計算等確定。(5)截面配筋當鉆孔灌注樁縱向鋼筋要求沿截面周邊均勻布置，且不少于6根時（圖7-19），截面抗彎承載力可按下面的偏心受壓公式計算154155(6)防滲設計防滲帷幕的深度由抗?jié)B驗算確定，并應貼近鉆孔灌注樁，其底部宜進入不透水土層，防滲常有以下幾種形式（見圖7-20）

156

注漿帷幕：與灌注樁之間的凈距不宜大于150mm；樁間高壓旋噴：應使旋噴樁體緊貼灌注樁；深層攪拌樁：通常相互搭接20cm，與灌注樁之間的凈距不宜大于15cm。帷幕頂宜設置厚15cm的混凝土面層，并與灌注樁樁頂圈梁澆成一體，防止地表水滲入。3)SMW工法（勁性水泥土攪拌樁）通常認為水土側壓力全部由型鋼承擔，而水泥土樁的作用在于抗?jié)B止水。水泥土對型鋼的包裹作用提高了型鋼的剛度，可起到減少位移的作用。此外，水泥土起到套箍作用，可以防止型鋼失穩(wěn)。157(1)內力計算內力分析