深圳地鐵深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</p><p>　　深圳地鐵深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)</p><p>　　年 級(jí): </p><p>　　學(xué) 號(hào): </p><p>　　姓 名: </p><p>　　專 業(yè): </p><p>　　指導(dǎo)老師:

2、 </p><p>　　院 系 土木工程學(xué)院 專 業(yè) 土木工程專業(yè) </p><p><b>　　年 級(jí) </b></p><p><b>　　姓 名 </b></p><p>　　題 目 深圳

3、地鐵深基坑支護(hù)設(shè)計(jì) </p><p><b>　　指導(dǎo)教師</b></p><p>　　評(píng) 語(yǔ) </p><p>　　指導(dǎo)教師

4、 (簽章)</p><p><b>　　評(píng) 閱 人</b></p><p>　　評(píng) 語(yǔ) </p><p>　　評(píng) 閱 人 (簽章)</p><p>　　成 績(jī)

5、 </p><p>　　答辯委員會(huì)主任 (簽章)</p><p>　　年 月 日</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)</p><p>　　1、本論文的目的、意義 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)的目的是使學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識(shí)應(yīng)用到工程實(shí)際中，達(dá)到理論

6、與實(shí)踐相結(jié)合的目的。通過(guò)本畢業(yè)設(shè)計(jì)，使學(xué)生對(duì)地鐵深基坑支護(hù)中存在的問(wèn)題有較深刻的了解，熟悉深基坑支護(hù)的主要內(nèi)容及各種常用的方法， 掌握深基坑支護(hù)的設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)計(jì)算方法。通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，使學(xué)生具備工程設(shè)計(jì)的基本技能，初步具備工程師的能力。 </p><p>　　2、學(xué)生應(yīng)完成的任務(wù) 學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)完成以下三部分的工作： </p><

7、;p>　　第一部分：論文正文，至少應(yīng)包括以下幾部分內(nèi)容——（1）查閱資料，了解國(guó)內(nèi)外最新動(dòng)態(tài)；（2）對(duì)深基坑支護(hù)的常用方法進(jìn)行綜述；（3）詳述深基坑支護(hù)的設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)計(jì)算方法；（4）結(jié)合深圳地鐵工程實(shí)例對(duì)深基坑支護(hù)進(jìn)行設(shè)計(jì)；(5)對(duì)深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)施工中存在的問(wèn)題進(jìn)行探討。 </p><p>　　第二部分：畢業(yè)實(shí)習(xí)，參加畢業(yè)實(shí)習(xí)并編寫(xiě)實(shí)習(xí)報(bào)告。

8、 </p><p>　　第三部分：外文翻譯，按要求翻譯不少于10000字符的外文資料。 </p><p>　　3、論文各部分內(nèi)容及時(shí)間分配：（共 12 周）</p><p>　　第一部分原始資料的收集和整理 (2.0周)</p>

9、;<p>　　第二部分計(jì)算、分析、撰寫(xiě)論文 (6.0周) </p><p>　　第三部分繪圖 (1.0周)</p><p>　　第四部分審查及文整 (1.0周)

10、</p><p>　　第五部分實(shí)習(xí) (1.0周)</p><p>　　評(píng)閱及答辯 (1.0周)</p><p>　　備 注

11、 </p><p>　　指導(dǎo)教師： 年 月 日</p><p>　　審 批 人： 年 月 日</p><p>　　摘 要 </p><p>　　基坑工程是指在地表以下開(kāi)挖的一個(gè)地下空間及其配套的支護(hù)體系。

12、而基坑支護(hù)就是為保證基坑開(kāi)挖，基礎(chǔ)施工的順利進(jìn)行及基坑周邊環(huán)境的安全，對(duì)基坑側(cè)壁以及周邊環(huán)境采用的支擋，加固與保護(hù)措施。</p><p>　　基坑支護(hù)體系是臨時(shí)結(jié)構(gòu)，安全儲(chǔ)備較小，具有較大風(fēng)險(xiǎn)，基坑工程具有很強(qiáng)的區(qū)域性。不同水文，工程地質(zhì)環(huán)境條件下基坑工程的差異很大?；庸こ汰h(huán)境效應(yīng)復(fù)雜，基坑開(kāi)挖不僅要保證基坑本身的安全穩(wěn)定，而且要有效的控制基坑周邊地層移動(dòng)以及保護(hù)周?chē)h(huán)境。</p><p&g

13、t;　　本文在第1章中介紹了深基坑的發(fā)展?fàn)顩r、人們對(duì)其設(shè)計(jì)理論的研究狀況及重點(diǎn)研究方向；第2章主要介紹了基坑支護(hù)的一些常用方法及各自的特點(diǎn)；在第3章中，從排樁的計(jì)算、止水、降水以及鋼支撐穩(wěn)定性分析方面對(duì)深基坑計(jì)算理論進(jìn)行了闡述，最后還介紹了施工監(jiān)測(cè)方面的內(nèi)容；第4章通過(guò)對(duì)深圳地鐵工點(diǎn)的具體分析，運(yùn)用前面講到的理論方法，對(duì)基坑支護(hù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)；第5章對(duì)施工組織設(shè)計(jì)做了一個(gè)簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)，著重介紹了土方的開(kāi)挖順序、挖孔樁和鋼支撐的施工工藝。<

14、;/p><p>　　關(guān)鍵詞：基坑支護(hù)結(jié)構(gòu) 人工挖孔樁 鋼支撐 施工組織設(shè)計(jì)</p><p>　　The Design of Deep Foundation Pit Bracing of Shenzhen Metro </p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Foundation Pit

15、 is the excavation of an underground space below the surface and a coordinated support system. Bracing of foundation pit is to ensure that excavation and foundation construction for the smooth and safe environment Founda

16、tion Pit and used the pit retaining wall reinforcement and protection.</p><p>　　Bracing of Foundation Pit structure is the structural safety of temporary reserves are smaller, more risk. Foundation pit st

17、ructure has a strong regional. Excavation works under different hydrological environmental and geological conditions are vastly. Effects complex excavation, excavation pit is not only necessary to ensure their own safe

18、ty，but also to effectively control the pit surrounding strata.</p><p>　　In chapter 1, it introduces the development of deep foundation pit, and the study of the design theory, and the major research directio

19、n; In chapter 2, it primarily introduces some methods of the foundation bracing and respective characteristic; In chapter 3, it gives readers a presentation to the theory of computation of deep foundation pit, through ca

20、lculation of piling, water-stop, dewatering and the stability analysis of steel bracing. In the end, it introduces some content about supervisor</p><p>　　key words: Bracing of Foundation Pit Structure, Arti

21、ficial digged-hole pile, Steel Timbering, Construction Management Plan目錄</p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1 深基坑工程的發(fā)展?fàn)顩r1</p><p>　　1.2 深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)理論及計(jì)算方法研究現(xiàn)狀2</p>

22、<p>　　1.3 深基坑工程中存在的主要問(wèn)題及重點(diǎn)研究方向4</p><p>　　第2章 基坑支護(hù)的主要內(nèi)容和方法7</p><p>　　2.1 基坑支護(hù)的內(nèi)容和特點(diǎn)7</p><p>　　2.1.1 基坑支護(hù)的主要內(nèi)容和功能7</p><p>　　2.1.1 基坑支護(hù)的主要特點(diǎn)…………………………………………………… 8

23、</p><p>　　2.2 基坑支護(hù)方法概述9</p><p>　　2.2.1 護(hù)壁樁支護(hù)結(jié)構(gòu)9</p><p>　　2.2.2 地下連續(xù)墻支護(hù)10</p><p>　　2.2.3 土釘支護(hù)11</p><p>　　2.2.4 內(nèi)支撐支護(hù)12</p><p>　　第3章 深基坑設(shè)計(jì)計(jì)

24、算理論13</p><p>　　3.1 土壓力計(jì)算13</p><p>　　3.1.1 靜止土壓力………………………………………………………………13</p><p>　　3.1.2 填土面水平時(shí)的朗肯土壓力……………………………………………14</p><p>　　3.2 地下連續(xù)墻止水帷幕16</p><p>

25、;　　3.2.1 地下連續(xù)墻的分類(lèi)16</p><p>　　3.2.2 地下連續(xù)墻的優(yōu)點(diǎn)16</p><p>　　3.2.3 地下連續(xù)墻止水帷幕的應(yīng)用17</p><p>　　3.3 降水設(shè)計(jì)17</p><p>　　3.3.1 管井降水一般計(jì)算方法17</p><p>　　3.3.2 按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算管井降水

26、19</p><p>　　3.3.3 輔助降水19</p><p>　　3.4 排樁設(shè)計(jì)19</p><p>　　3.5 鋼支撐穩(wěn)定性驗(yàn)算21</p><p>　　3.6 施工監(jiān)測(cè)22</p><p>　　3.6.1 監(jiān)測(cè)量測(cè)組織與程序22</p><p>　　3.6.2 施工監(jiān)測(cè)主

27、要內(nèi)容23</p><p>　　第4章 深圳地鐵太安站工點(diǎn)設(shè)計(jì)26</p><p>　　4.1 太安站工程概況及設(shè)計(jì)資料26</p><p>　　4.1.1 概述26</p><p>　　4.1.2 本區(qū)地質(zhì)情況概要及不良地層概況26</p><p>　　4.1.3 太安車(chē)站周邊建造物基礎(chǔ)調(diào)查28</

28、p><p>　　4.1.4 52軸至67軸周邊房屋照片28</p><p>　　4.2 施工降水30</p><p>　　4.2.1工程地質(zhì)概況30</p><p>　　4.2.2管井降水計(jì)算31</p><p>　　4.2.3 按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)降水計(jì)算32</p><p>　　4.3 樁配筋計(jì)

29、算和鋼支撐穩(wěn)定性驗(yàn)算32</p><p>　　4.3.1 樁配筋計(jì)算33</p><p>　　4.3.2 鋼支撐穩(wěn)定性驗(yàn)算………………………………………………………43 </p><p>　　第5章 深基坑支護(hù)施工組織設(shè)計(jì)45</p><p>　　5.1 工程概況45</p><p>　　5.1.1 工程簡(jiǎn)

30、介45</p><p>　　5.1.2 既有建筑物45</p><p>　　5.1.3 工程特點(diǎn)45</p><p>　　5.1.4 工程重點(diǎn)46</p><p>　　5.1.5 技術(shù)難點(diǎn)及采取措施48</p><p>　　5.2 總體施工方案及施工順序48</p><p>　　5.

31、2.1 總體施工方案48</p><p>　　5.2.2 施工步驟50</p><p>　　5.2.3 施工組織51</p><p>　　5.3 挖孔樁及護(hù)壁施工52</p><p>　　5.3.1 挖孔樁施工52</p><p>　　5.3.2 護(hù)壁施工54</p><p>　　5

32、.4 鋼支撐施工55</p><p>　　5.4.1 施工工藝56</p><p>　　5.4.2 施工方法56</p><p><b>　　結(jié)論60</b></p><p><b>　　致謝61</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)62<

33、/b></p><p><b>　　附錄6</b></p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　1.1 深基坑工程的發(fā)展?fàn)顩r</p><p>　　自80年代以來(lái)，我國(guó)城市建設(shè)進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期，高層、超高層的建筑越來(lái)越多，僅從1990年到2000年的十年間，我國(guó)

34、各大中城市己建10層以上的建筑物超過(guò)1.5億m。相應(yīng)的，基坑開(kāi)挖的深度也就越來(lái)越大，如武漢的國(guó)貿(mào)大廈基坑開(kāi)挖到地面以下16.8m；北京市經(jīng)貿(mào)委大樓，地下4層結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)埋置深度為地面以下30m；上海的經(jīng)貿(mào)大廈基坑開(kāi)挖到地面以下32m。我國(guó)迄今已竣工的深基坑工程在各大城市中可謂比比皆是，不勝枚舉。據(jù)有關(guān)部門(mén)估計(jì)，我國(guó)目前己開(kāi)發(fā)利用的地下空間約m時(shí)，這大體上反映了其僅完成的深基坑工程的規(guī)模?？傊?，我國(guó)高層建筑數(shù)量越來(lái)越多的同時(shí)，深基坑將向大深

35、度、大面積方向發(fā)展已成必然趨勢(shì)。</p><p>　　深基坑工程是基礎(chǔ)工程的一個(gè)組成部分。深基坑工程在國(guó)外稱為“深開(kāi)挖工程”(Deep Excavation)，這比稱之為“深基坑”似乎更全面。因?yàn)閺纳厦娴拿枋隹芍?，為?構(gòu))筑物的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)而開(kāi)挖，只是深開(kāi)挖的一種類(lèi)型；深開(kāi)挖還包括為各種地下工程整體(并非基礎(chǔ)而己)所需進(jìn)行的深層開(kāi)挖。如果完整而形象的說(shuō)，它是為了高層建筑和高聳桿塔煙囪等構(gòu)筑物的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，或城市地鐵車(chē)

36、站、地下商場(chǎng)、地下車(chē)庫(kù)、地下影劇院、地下變電站等各類(lèi)地下工程開(kāi)辟地下空間，以便它們進(jìn)入施工的一個(gè)重要技術(shù)領(lǐng)域。深基坑工程最終并不形成任何物質(zhì)產(chǎn)品或固定資產(chǎn)，它是一種大型的，技術(shù)含量高的“服務(wù)性工程行為”；一旦基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)或地下工程施工完畢，深基坑即完全消失。因此，也可以把它稱為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)或地下工程施工的先導(dǎo)技術(shù)。</p><p>　　在復(fù)雜、眾多的基坑工程實(shí)踐中，我國(guó)深基坑工程技術(shù)已得到長(zhǎng)足發(fā)展，其標(biāo)志是:</p

37、><p>　?。?）基坑工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范的編制</p><p>　　為經(jīng)濟(jì)安全的進(jìn)行基坑工程的施工，減少工程事故發(fā)生，各地都組織技術(shù)力量進(jìn)行基坑工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的編制工作，這足以說(shuō)明基坑工程由“亂”到“治”，正逐漸走上向許可循的新時(shí)期。我國(guó)的許多專家學(xué)者紛紛參與深基坑工程的實(shí)際工程或咨詢答疑，或進(jìn)行專題研究。中國(guó)科學(xué)院和工程院孫鈞、劉建航、葉可明、陳肇元、錢(qián)七虎等多位院士的直接參與指導(dǎo)，我國(guó)大量

38、深基坑工程解決了面臨的一個(gè)又一個(gè)難題，迅速達(dá)到了一個(gè)新水平。兩本國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑基坑工程技術(shù)規(guī)范(YB9285-97)》和《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程（JGJ120-99)》相繼編成，頒發(fā)實(shí)施。</p><p>　　基坑支護(hù)工程新結(jié)構(gòu)與新技術(shù)的提出</p><p>　　各地在基坑工程實(shí)踐中，結(jié)合地區(qū)的具體情況，相繼發(fā)展了一些行之有效的新技術(shù)，如加筋水泥土地下連續(xù)墻、土釘墻、水泥土重力墻、圓拱形

39、支護(hù)結(jié)構(gòu)、逆作法、內(nèi)支撐支護(hù)體系、組合式支護(hù)、雙排樁支護(hù)等。在施工機(jī)械與技術(shù)上也有新的突破，如可拆除式錨桿技術(shù)，潛孔錘氣動(dòng)土釘打入機(jī)等。</p><p>　　(3)支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論與方法的提出</p><p>　　針對(duì)各地的具體問(wèn)題，不少單位和學(xué)者相繼提出了不少設(shè)計(jì)新理論與新方法。如秦四清提出的支護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)理論，楊光華等提出的多錨撐涉及增量計(jì)算法，劉建航院士提出的軟土深基坑開(kāi)挖的時(shí)空效

40、應(yīng)理論，其他學(xué)者建議的設(shè)計(jì)方法，還有多錨撐設(shè)計(jì)分段等值梁法，“m”法。還有有限元分析理論，如彈性抗力有限元法、二維、三維彈塑性有限元法，大變形有限元理論等已相繼應(yīng)用于基坑工程，取得了滿意的效果。</p><p>　　1.2 深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)理論及計(jì)算方法研究現(xiàn)狀</p><p>　　支護(hù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和變形的分析計(jì)算基本方法可總結(jié)為三類(lèi)，即極限平衡法、土抗力法和有限元分析法。</p>

41、<p><b>　　極限平衡法</b></p><p>　　極限平衡法在基坑支護(hù)設(shè)計(jì)發(fā)展早期一直被廣泛應(yīng)用，且仍是目前我國(guó)相關(guān)設(shè)計(jì)人員最熟悉的基坑支護(hù)設(shè)計(jì)計(jì)算方法之一。由于它具有計(jì)算簡(jiǎn)便，可以手算，且在目前情況下即使應(yīng)用彈性地基反力法計(jì)算支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力，其嵌固深度還是要用極限平衡法確定；此外，對(duì)空間效應(yīng)不明顯的不級(jí)基坑和地層較穩(wěn)定、周?chē)h(huán)境較簡(jiǎn)單的二級(jí)基坑中的懸臂支護(hù)結(jié)構(gòu)及單支點(diǎn)支

42、護(hù)結(jié)構(gòu)采用極限平衡法計(jì)算也是適宜的。所以，在今后一段時(shí)期內(nèi)，極限平衡法還會(huì)得到一定范圍的應(yīng)用。等值梁法、靜力平衡法、太沙基法、二分之一分割法等都屬于極限平衡法，國(guó)內(nèi)較多采用等值梁法和靜力平衡法。</p><p>　　極限平衡法假定作用在圍護(hù)墻前后的土壓力分別達(dá)到被動(dòng)土壓力和主動(dòng)土壓力，在此基礎(chǔ)上再作某些力學(xué)上的假設(shè)，把超靜定問(wèn)題簡(jiǎn)化為靜定問(wèn)題求解。它未考慮圍護(hù)墻位移對(duì)土壓力的影響，也不能反映支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形情況，尤

43、其是對(duì)有支撐(或錨桿)的支護(hù)結(jié)構(gòu)采用等值梁法設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)支點(diǎn)力的計(jì)算假定與支點(diǎn)剛度系數(shù)無(wú)關(guān)，因而不能模擬分步開(kāi)挖工況。此外，該方法沒(méi)有也無(wú)法考慮基坑的空間效應(yīng)。所以，極限平衡法無(wú)論在理論上還是應(yīng)用中都存在很大的局限性。</p><p><b>　?。?）土抗力法</b></p><p>　　土抗力法又稱為基床系數(shù)法或地基反力法。當(dāng)假定地基為彈性時(shí)也稱為彈性地基反力法，我

44、國(guó)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》(JGJ120-99)推薦的方法稱為彈性支點(diǎn)法。</p><p>　　土抗力法在橫向受荷樁的分析中被廣泛應(yīng)用。按地基反力的不同假設(shè)，主要有極限地基反力法、彈性地基反力法(包括線性彈性地基反力法和非線性彈性地基反力法)和復(fù)合地基反力法（p-y曲線法)三種。它們不同程度地考慮了樁與土之間的共同作用。目前應(yīng)用最多的是假定地基反力系數(shù)為深度的線性函數(shù)的線性彈性地基反力法。</p>

45、<p>　　基坑支護(hù)設(shè)計(jì)土抗力法是在橫向受荷樁分析方法的基礎(chǔ)上改進(jìn)發(fā)展而來(lái)的。早期由于受計(jì)算技術(shù)的限制，對(duì)實(shí)際情況作了很大的簡(jiǎn)化，以便可以用解析方法求解。例如日本的“山肩邦南法”、“彈性法”和“彈塑性法”等，它們都假定圍護(hù)墻后作用已知的主動(dòng)土壓力?！吧郊绨钅戏ā焙汀皬椝苄苑ā睂㈤_(kāi)挖面以下墻前的土體分成塑性區(qū)和彈性區(qū)；“彈性法”則假定開(kāi)挖面以下的土體均為彈性區(qū)。</p><p>　　隨著計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，使

46、得基坑支護(hù)設(shè)計(jì)土抗力法可以采用數(shù)值解法。20世紀(jì)SO年代波爾斯(Bowles)提出了求解彈性地基梁的有限元程序，大大促進(jìn)了土抗力法的發(fā)展。目前，通用的土抗力法是彈性地基反力法，它是在地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算的彈性地基梁分析方法基礎(chǔ)上形成、并引用橫向受荷樁的分析方法改進(jìn)而來(lái)。即將計(jì)算寬度的圍護(hù)墻視為豎向地基梁，支撐(或錨桿)簡(jiǎn)化為與其截面積和彈性模量有關(guān)的二力桿彈簧。開(kāi)挖面以下墻前土對(duì)梁的地基反力用土彈簧來(lái)模擬；墻后荷載常用的有兩種計(jì)算圖式:采用

47、主動(dòng)土壓力(我國(guó)現(xiàn)行規(guī)程采納)或用土彈簧模擬，土彈簧系數(shù)即為地基土的水平基床系數(shù)。按荷載的施加情況，求解方法有“總量法”、“增量法”等。</p><p>　　目前采用的彈性地基反力法部分地考慮了支護(hù)結(jié)構(gòu)與土的線性共同作用，分析中所需土性參數(shù)單一，并可有效地計(jì)人基坑開(kāi)挖過(guò)程中多因素的影響。如作用在圍護(hù)墻兩側(cè)土壓力的變化、支撐(或錨桿)數(shù)量隨開(kāi)挖深度的增加而變化、預(yù)緊力及支撐(或錨桿)設(shè)置前的圍護(hù)墻位移對(duì)內(nèi)力和變形的

48、影響等，因而可大體模擬分步開(kāi)挖各工況。同時(shí)，從支護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移可以初步估計(jì)基坑開(kāi)挖對(duì)周?chē)h(huán)境的影響。因此，彈性地基反力法得到日益廣泛的應(yīng)用。但它沒(méi)有考慮支護(hù)結(jié)構(gòu)與土的非線性共同作用，我國(guó)現(xiàn)行規(guī)程推薦的彈性支點(diǎn)法對(duì)墻后開(kāi)挖面以上按主動(dòng)土壓力、開(kāi)挖面以下則按定值土壓力考慮，這些都與工程實(shí)際存在很大的差距，需作進(jìn)一步的研究和完善。</p><p><b>　　有限元分析法</b></p&g

49、t;<p>　　由于基坑工程的復(fù)雜性，采用常規(guī)分析方法很難反映諸多因素的綜合影響，近年來(lái)多采用數(shù)值力一法，主要是有限單元法，來(lái)分析基坑的整體性狀，即把包括地基土在內(nèi)的整個(gè)基坑作為一個(gè)空間結(jié)構(gòu)體系，并考慮開(kāi)挖過(guò)程、支護(hù)結(jié)構(gòu)與土共同作用、滲流、時(shí)間等因素的影響，綜合分析支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力、變形及開(kāi)挖引起的環(huán)境效應(yīng)。采用的土體本構(gòu)模型有線性彈性模型、非線性彈性模型、彈塑性模型、粘彈塑性模型等。有二維和三維有限元兩種分析方法。二維有限

50、元分析法是把空間形式的基坑結(jié)構(gòu)體系用豎直面和水平面來(lái)代替，分別采用彈性桿系有限元分析求解這兩個(gè)平面，將分析結(jié)果加以綜合，便得到關(guān)于基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系的整體認(rèn)識(shí)和分析結(jié)果。這種方法雖然具備一些只維分析的特征，但存在明顯的缺陷:將豎直面分析得到的支撐反力和支點(diǎn)位移作為水平面分析的外荷載和邊界條件，并不能反映兩平面的協(xié)同工作，且分析過(guò)程中沒(méi)有考慮豎直面與水平面各構(gòu)件剛度的匹配問(wèn)題等。三維有限元分析法取一定范圍為求解域，土體和圍護(hù)墻一般采用六面體

51、八節(jié)點(diǎn)等參元；空間接觸單元可取由四根線段組成的固體單元；支撐(或錨桿)構(gòu)件取為空間桿單元，對(duì)基坑空間結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行整體分析求解。</p><p>　　有限元分析方法可以較全面地考慮多種因素的復(fù)雜影響，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者在有關(guān)整體計(jì)算模型選擇、邊界條件和排水條件及施工過(guò)程模擬、本構(gòu)模型和土性參數(shù)確定等方面進(jìn)行了大量的研究。但由于存在著土體模型和土性參數(shù)難以準(zhǔn)確確定、邊界條件難處理、計(jì)算工作量大、成本高等問(wèn)題，目前條件下

52、直接采用有限元分析法與一般工程設(shè)計(jì)的實(shí)用性之間還有很大的距離，還只是用于某些重要工程的輔助設(shè)計(jì)。</p><p>　　總之，上述基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析與計(jì)算基本方法中，極限平衡法較簡(jiǎn)單且便于手算，但因忽略的因素太多，計(jì)算結(jié)果不夠理想，很多時(shí)候不能滿足工程設(shè)計(jì)要求，應(yīng)用已越來(lái)越少；有限元分析法理論上較完善，但因前述困難，目前難以實(shí)際應(yīng)用；彈性地基反力法的力學(xué)模型直觀且較符合實(shí)際，并可采用彈性桿系有限元進(jìn)行求解，其應(yīng)用

53、越來(lái)越廣，但需作進(jìn)一步研究完善。</p><p>　　1.3 深基坑工程中存在的主要問(wèn)題及重點(diǎn)研究方向</p><p>　　20多年來(lái)，我國(guó)已成功地設(shè)計(jì)和施工了許多技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的基坑，但由于問(wèn)題的復(fù)雜性，基坑工程的成功率仍較低。究其原因，主要存在四個(gè)方面的問(wèn)題:①對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)不甚明了；②計(jì)算簡(jiǎn)化與實(shí)際情況相差過(guò)大；③對(duì)某些新的支護(hù)型式的計(jì)算理論滯后于工程實(shí)踐；④施工方面存在很大

54、程度的隨意性和盲目性。為了提高基坑工程的成功率，使支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)既安全又經(jīng)濟(jì)，今后擬重視以下幾方面的研究:</p><p>　　能基本考慮基坑工程實(shí)際工作性狀的實(shí)用設(shè)計(jì)方法研究 </p><p>　　如前所述，目前分析計(jì)算基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的三類(lèi)方法都存在不同程度的缺陷。因此，尋找一種能基本考慮基坑工程的實(shí)際工作性狀，特別是能考慮支護(hù)結(jié)構(gòu)與土的非線性共同作用及深基坑的空間效應(yīng)的實(shí)用設(shè)計(jì)方法，具有重

55、要的現(xiàn)實(shí)意義。</p><p>　　（2）基坑工程施工監(jiān)測(cè)、反演分析與安全預(yù)報(bào)研究</p><p>　　目的是通過(guò)監(jiān)測(cè)和分析各施工階段的相關(guān)信息，來(lái)了解支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)和變形特征及對(duì)周?chē)h(huán)境的影響；反演推求土性參數(shù)，不斷修正支護(hù)設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)逐漸逼近實(shí)際情況，并對(duì)基坑的安全性狀及時(shí)預(yù)報(bào)。國(guó)內(nèi)外對(duì)基坑施工監(jiān)測(cè)、反演分析和安全預(yù)報(bào)的研究一直非常關(guān)注。今后應(yīng)重視基于反演分析和安全預(yù)報(bào)雙重要求的基

56、坑施工監(jiān)測(cè)的研究和實(shí)踐，在積累豐富工程資料的基礎(chǔ)上，完善反演分析和安全預(yù)報(bào)的計(jì)算模型并研制相應(yīng)的應(yīng)用軟件。</p><p>　　（3）基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可靠度分析</p><p>　　長(zhǎng)期以來(lái)，對(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)都是按傳統(tǒng)方法采用安全系數(shù)來(lái)表達(dá)，雖然直觀簡(jiǎn)便，但由于支護(hù)系統(tǒng)的荷載、結(jié)構(gòu)抗力特別是土性參數(shù)等均非定值，而是隨機(jī)變量，傳統(tǒng)的定值設(shè)計(jì)法越來(lái)越顯露出其缺陷。對(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)可靠度的研究

57、起步較晚，且由于問(wèn)題的復(fù)雜性，至今仍處于探索性研究階段，還沒(méi)能取得實(shí)質(zhì)性的成果。今后對(duì)如何合理地進(jìn)行土性參數(shù)的統(tǒng)計(jì)分析，如何確定可靠指標(biāo)和建立極限狀態(tài)方程，特別是怎樣建立與傳統(tǒng)定值分析法相應(yīng)的計(jì)算模型，尚需進(jìn)行大量的研究。</p><p>　　（4）對(duì)新型支護(hù)結(jié)構(gòu)型式的設(shè)計(jì)理論與計(jì)算方法研究</p><p>　　數(shù)量眾多的工程項(xiàng)目和復(fù)雜多變的工程環(huán)境以及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制的引人，給基坑工程開(kāi)挖與

58、支護(hù)新技術(shù)的表現(xiàn)提供了廣闊的舞臺(tái)，富于創(chuàng)新精神的廣大工程建設(shè)者在工程實(shí)踐中不斷地探索和應(yīng)用新的基坑開(kāi)挖與支護(hù)技術(shù)。新的支護(hù)結(jié)構(gòu)型式不斷出現(xiàn)，它們?cè)诟拍詈屠碚撋吓c傳統(tǒng)方法迥異。設(shè)計(jì)理論滯后于工程實(shí)踐的情況是基坑工程的一個(gè)重要特點(diǎn)。如近年來(lái)逐漸應(yīng)用的拱形支護(hù)結(jié)構(gòu)，由于許多單位仍沿用傳統(tǒng)的平面計(jì)算理論，未能充分發(fā)揮該結(jié)構(gòu)空間受力合理的優(yōu)勢(shì)，迫切需要新的計(jì)算理論與方法來(lái)指導(dǎo)。再如很有發(fā)展前途的凍結(jié)支護(hù)技術(shù)，對(duì)凍結(jié)以后土的強(qiáng)度特性，包括強(qiáng)度一溫度

59、關(guān)系、強(qiáng)度一時(shí)間關(guān)系、土的凍脹性等問(wèn)題，都有待進(jìn)行深入研究。</p><p>　　第2章 基坑支護(hù)的主要內(nèi)容和方法</p><p>　　2.1 基坑支護(hù)的內(nèi)容和特點(diǎn)</p><p>　　2.1.1 基坑支護(hù)的主要內(nèi)容和功能</p><p>　　基坑支護(hù)是指建筑物或構(gòu)筑物地下部分施工時(shí)，需開(kāi)挖基坑，進(jìn)行施工降水和基坑周邊的圍擋，同時(shí)要對(duì)基坑四周

60、的建筑物、道路和地下管線進(jìn)行檢測(cè)和維護(hù)，確保正常、安全施工的一項(xiàng)綜合性工程，其內(nèi)容包括勘探、設(shè)計(jì)、施工、環(huán)境監(jiān)測(cè)和信息反饋等工程內(nèi)容。基坑工程的服務(wù)工作面幾乎涉及所有土木工程領(lǐng)域，如建工、水利、港口、路橋、市政、地下工程以及近海工程等工程領(lǐng)域。</p><p>　　基坑支護(hù)是地下基礎(chǔ)施工中內(nèi)容豐富而又富于變化的領(lǐng)域。工程界已意識(shí)到基坑支護(hù)是一項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)工程，是一門(mén)綜合性很強(qiáng)的新型科學(xué)，它涉及到工程地質(zhì)、土力學(xué)、基礎(chǔ)工

61、程、結(jié)構(gòu)力學(xué)、原位測(cè)試技術(shù)、施工技術(shù)、土與結(jié)構(gòu)相互作用以及環(huán)境巖土工程等多學(xué)科問(wèn)題?；又ёo(hù)大多是臨時(shí)工程，影響基坑工程的因素很多，例如地質(zhì)條件、地下水情況、具體工程要求、天氣變化、施工工序及管理、場(chǎng)地周?chē)h(huán)境等多種因素影響，可以說(shuō)它又是一個(gè)綜合性的系統(tǒng)工程。</p><p>　　基坑支護(hù)工程作為土木及建筑工程中的一個(gè)重要組成部分，越來(lái)越受到人們的關(guān)注和重視：一方面是基坑的開(kāi)挖深度越來(lái)越深，技術(shù)難度越來(lái)越大；另一

62、方面是基坑支護(hù)的事故不斷產(chǎn)生，特別是一些重大深基坑支護(hù)的事故，教訓(xùn)非常深刻。總的來(lái)說(shuō)，基坑支護(hù)技術(shù)要從一下三方面進(jìn)行考慮：</p><p>　　(1)保證基坑四周邊坡的穩(wěn)定性，滿足地下室施工的空間需求，即基坑支護(hù)體系要起到穩(wěn)定土體的作用。</p><p>　　(2)保證基坑四周相鄰建筑物、構(gòu)筑物和地下管線的安全，即控制基坑施工過(guò)程中土體的變形移位，將基坑周?chē)孛娉两岛退轿灰瓶刂圃谌菰S范圍

63、內(nèi)。</p><p>　　(3)保證基坑支護(hù)的施工作業(yè)面在地下水位以上，即通過(guò)截水、降水等排水系統(tǒng)措施，保證施工作業(yè)面的要求</p><p>　　因此，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)該與其他建筑設(shè)計(jì)一樣，要求在規(guī)定的時(shí)間和特定的條件下完成各項(xiàng)預(yù)定的功能，包括以下兩個(gè)方面：</p><p>　　(1)支護(hù)結(jié)構(gòu)承載能力不應(yīng)超過(guò)其極限狀態(tài)，應(yīng)滿足規(guī)定的材料強(qiáng)度和穩(wěn)定性要求，即承載能力極限

64、狀態(tài)。其承載能力極限狀態(tài)包括以下幾點(diǎn)：</p><p>　　基坑失穩(wěn)，即基坑發(fā)生穩(wěn)定性破環(huán)；錨固系統(tǒng)或內(nèi)支撐系統(tǒng)失??；</p><p><b>　　擋土結(jié)構(gòu)破壞。</b></p><p>　　(2) 正常使用狀態(tài)下應(yīng)滿足規(guī)定的變形和耐久性要求，即正常使用極限狀態(tài)?；幼冃尾挥绊懙叵鹿こ淌┕ぁ⑾噜徑ㄖ?、管線及道路正常使用。出現(xiàn)下列狀態(tài)之一時(shí)即認(rèn)為

65、超過(guò)了正常使用極限狀態(tài)：</p><p>　　影響正常使用的變形；影響正常使用的耐久性局部破壞（如裂縫）。</p><p>　　基坑支護(hù)的設(shè)計(jì)與施工，既要保證整個(gè)支護(hù)結(jié)構(gòu)在施工過(guò)程中的安全，又要控制結(jié)構(gòu)和周?chē)馏w的變形。以保證周?chē)h(huán)境的安全。在安全前提下，設(shè)計(jì)既要合理，又能節(jié)約造價(jià)、方便施工、縮短工期。要提高基坑支護(hù)的設(shè)計(jì)與施工水平，必須正確選擇計(jì)算方法、計(jì)算模型和巖土力學(xué)參數(shù)，選擇合理的

66、支護(hù)結(jié)構(gòu)體系，同時(shí)還要有豐富的設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)。</p><p>　　2.1.2 基坑支護(hù)的主要特點(diǎn)</p><p>　　基坑工程作為一個(gè)理論還不很成熟的領(lǐng)域，其支護(hù)工程的主要特點(diǎn)有以下幾個(gè)方面：</p><p><b>　?。?）風(fēng)險(xiǎn)大</b></p><p>　　當(dāng)支護(hù)結(jié)構(gòu)僅作為地下主體工程那個(gè)施工所學(xué)要的臨時(shí)措施時(shí)

67、，其使用時(shí)間不長(zhǎng)，一般不超過(guò)兩年，屬于臨時(shí)工程，設(shè)計(jì)的安全儲(chǔ)備系數(shù)相對(duì)較小，加之巖土力學(xué)性質(zhì)、荷載以及環(huán)境的變化和不確定性，使支護(hù)結(jié)構(gòu)存在著一定風(fēng)險(xiǎn)。</p><p><b>　　（2）區(qū)域性強(qiáng)</b></p><p>　　巖土工程區(qū)域性強(qiáng)，基坑支護(hù)工程則表現(xiàn)出更強(qiáng)的區(qū)域性。不同地區(qū)巖土力學(xué)性質(zhì)千變?nèi)f化，即使在同一地區(qū)的沿途性質(zhì)也有區(qū)別，因此基坑支護(hù)設(shè)計(jì)與施工應(yīng)因地制

68、宜，結(jié)合本地情況及成功經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行，不能簡(jiǎn)單照搬。</p><p><b>　?。?）綜合性強(qiáng)</b></p><p>　　基坑支護(hù)是巖土工程、結(jié)構(gòu)工程以及施工技術(shù)相互交叉的學(xué)科，同時(shí)基坑支護(hù)工程涉及土力學(xué)中的穩(wěn)定、變形和滲流三個(gè)課題，影響基坑支護(hù)的因素也很多，所以要求基坑支護(hù)共享哼的設(shè)計(jì)者，應(yīng)該具備多方面的綜合專業(yè)知識(shí)。</p><p><

69、b>　?。?）理論不成熟</b></p><p>　　盡管深基坑支護(hù)技術(shù)取得了豐碩的成果，但是在理論上仍屬尚待發(fā)展的綜合技術(shù)學(xué)科。目前基坑支護(hù)理論的研究尚不完備，滿意的工程實(shí)測(cè)資料也很少，因此還沒(méi)有條件能夠像建筑結(jié)構(gòu)那樣通過(guò)對(duì)材料性能、荷載作用及結(jié)構(gòu)效應(yīng)等方面的統(tǒng)計(jì)分析得出結(jié)構(gòu)可靠性的概率指標(biāo)。 </p><p>　　5.作用因素存在不確定性</p><

70、;p>　?。?）外力的不確定性。作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的外力往往隨著環(huán)境條件 、施工方法和施工步驟等因素的變化而改變。</p><p>　?。?）巖土性質(zhì)的不確定性。地基土的非均勻性（成層）和地基土的特性不是常量，在基坑的不同部位、不同施工階段巖土性質(zhì)是變化的，地基土對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的作用或提供的抗力也隨之而變化。</p><p>　?。?）一些偶然變化所引起的不確定因素。施工場(chǎng)地內(nèi)土壓力分布的

71、意外變化、事先沒(méi)有掌握的地下障礙物或地下管線以及周?chē)h(huán)境的改變等等，這些事前未曾預(yù)料的因素都會(huì)對(duì)基坑支護(hù)工程產(chǎn)生影響。</p><p>　　由于存在以上不確定性以及支護(hù)理論上的不成熟等因素，很難對(duì)基坑工程的設(shè)計(jì)與施工定出一套標(biāo)準(zhǔn)模式，或用一套嚴(yán)密的理論計(jì)算方法來(lái)把握施工過(guò)程中可能發(fā)生的各種變化，因此在基坑支護(hù)工程中發(fā)生工程事故的概率比較高。目前只能采用理論計(jì)算與地區(qū)經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合的半經(jīng)驗(yàn)、半理論的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，在某種

72、意義上講，成功的工程經(jīng)驗(yàn)往往更重要。</p><p>　　2.2 基坑支護(hù)方法概述</p><p>　　深基坑支護(hù)的方法種類(lèi)很多，具體工程中采用何種支護(hù)方法主要根據(jù)基坑開(kāi)挖深度、巖土性質(zhì)、基坑周?chē)鷪?chǎng)地情況及施工條件等因素綜合考慮決定。目前在工程中常用的支護(hù)方法有：護(hù)壁樁支護(hù)結(jié)構(gòu)、拉錨式支護(hù)結(jié)構(gòu)、土釘墻支護(hù)、地下連續(xù)墻支護(hù)。</p><p>　　2.2.1 護(hù)壁樁支護(hù)

73、結(jié)構(gòu)</p><p>　　護(hù)壁樁主要可分為灌注樁、預(yù)制樁和深層攪拌樁。灌注樁應(yīng)用比較廣泛，由于其無(wú)噪聲、無(wú)振動(dòng)，對(duì)環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)，使得灌注樁在工程界得到普遍的應(yīng)用。灌注樁的類(lèi)型按其成孔方式可分為人工挖孔灌注樁和機(jī)械鉆孔灌注樁。人工挖孔樁因施工方便，造價(jià)低廉而得到廣泛的應(yīng)用，但人工挖孔樁也有其局限性：當(dāng)?shù)貙又泻辛魃常[石等強(qiáng)透水層且水量大時(shí)，以及當(dāng)?shù)貙又泻姓託饣蛞谎趸嫉扔卸練怏w時(shí)，對(duì)人工挖孔樁施工也是一個(gè)威

74、脅，應(yīng)盡量避免。利用并列的機(jī)械鉆孔灌注樁組成的圍護(hù)墻體由于施工簡(jiǎn)單，墻體剛度大，造價(jià)低，因此在工程中用的比較多。就擋土而言，鉆孔灌注樁擋土結(jié)構(gòu)可用于開(kāi)挖深度比較大的基坑。在地下水位較高地區(qū)，為了防止地下水并夾帶土體顆粒從樁間空隙流入坑內(nèi)，應(yīng)同時(shí)在樁間或樁背采取高壓注漿，設(shè)置深層攪拌樁，旋噴樁等措施，或在樁后專門(mén)構(gòu)筑防水帷幕。預(yù)制樁一般是預(yù)先在一定的場(chǎng)地制作成型，采用打樁機(jī)械打入土中，施工質(zhì)量易于保證，但打樁時(shí)產(chǎn)生的噪聲，振動(dòng)和擠土將大大

75、影響周?chē)h(huán)境，故在使用時(shí)收到一定的限制，一般用于較淺的基坑支護(hù)中。預(yù)制樁按其材料種類(lèi)可分為鋼筋混凝土預(yù)制樁和鋼板樁。深層攪拌樁是利用水泥，石灰等材料作為固化劑，通過(guò)深層攪</p><p>　　深層攪拌樁由具有一定剛性的脆性材料所構(gòu)成，按其強(qiáng)度和剛度分，它是介于剛性樁（灌注樁、鋼筋混凝土預(yù)制樁）和柔性樁（砂樁、碎石樁）之間的一種樁型。深層攪拌樁最適宜于處理淤泥、淤泥質(zhì)土、粉土和含水量較高的粘性土地基，其優(yōu)點(diǎn)在于：&

76、lt;/p><p>　?。?）其施工工藝由于將固化劑和原地基軟土就地?cái)嚢杌旌?，因而最大限度的利用了原土?lt;/p><p>　　（2）攪拌時(shí)不會(huì)將地基土側(cè)向擠出，因而對(duì)周?chē)扔薪ㄖ锏挠绊戄^??；</p><p>　?。?）按照不同地基土的性質(zhì)及工程設(shè)計(jì)要求，合理選擇固化劑及其配方，設(shè)計(jì)比較靈活；</p><p>　?。?）施工時(shí)無(wú)振動(dòng)，無(wú)噪聲，無(wú)污

77、染，可在市區(qū)內(nèi)和密集建筑群中進(jìn)行施工；</p><p>　　（5）土體加固后重度基本不變，對(duì)軟弱下臥層不致產(chǎn)生附加沉降。</p><p>　　2.2.2 地下連續(xù)墻支護(hù)</p><p>　　地下連續(xù)墻圍護(hù)呈封閉狀態(tài)，在深基坑開(kāi)挖后，加上內(nèi)支撐或錨桿，就可以起到擋土的作用，更加方便深基坑工程的施工。特別是當(dāng)今地下連續(xù)墻已經(jīng)發(fā)展到既是基坑施工時(shí)的擋土圍護(hù)結(jié)構(gòu)，又可以作為

78、擬建主體結(jié)構(gòu)的側(cè)墻（此時(shí)在墻體內(nèi)側(cè)宜加筑鋼筋混凝土襯套），即兩墻合一。</p><p>　　地下連續(xù)墻按照施工材料的不同，可分為鋼筋混凝土連續(xù)墻、樁排式連續(xù)墻和水泥土地下連續(xù)墻。其施工工藝具有如下優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　?。?）墻段剛度大，整體性好，因而結(jié)構(gòu)和地基變形都較小即可用于超深圍護(hù)結(jié)構(gòu)，也可用于主體結(jié)構(gòu)；</p><p>　?。?）使用各種地質(zhì)條件。對(duì)砂卵

79、石地層要求進(jìn)入風(fēng)化巖層時(shí)，鋼板樁難以施工，但卻可以采用合適放入成槽機(jī)構(gòu)施工的地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)；</p><p>　?。?）可減少工程施工時(shí)對(duì)環(huán)境的影響。施工時(shí)振動(dòng)少，噪聲低，對(duì)周?chē)噜彽墓こ探Y(jié)構(gòu)和地下管線影響較小，對(duì)沉降及變位較易控制；</p><p>　?。?）可進(jìn)行逆筑法施工，有利于加快施工進(jìn)度，降低造價(jià)。</p><p>　　由于地下連續(xù)墻具有整體剛度大和防滲性

80、能好，適用于地下水位以下的軟粘土和砂土多種底層條件和復(fù)雜的施工環(huán)境，尤其是基坑底面以下有深層軟粘土需將墻插入很深的情況。但地下連續(xù)墻的造價(jià)高于鉆孔灌注樁與深層攪拌樁，因此要根據(jù)基坑開(kāi)挖深度，土質(zhì)情況和周?chē)h(huán)境情況，通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較認(rèn)為經(jīng)濟(jì)合理才可采用。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)在軟土層中基坑開(kāi)挖深度大于10米，周?chē)噜徑ㄖ锶绲叵鹿芫€對(duì)沉降與位移要求較高，或用作主體結(jié)構(gòu)的一部分，或采用逆筑法施工時(shí)，可采用地下連續(xù)墻。</p><p

81、>　　2.2.3 土釘支護(hù)</p><p>　　土釘支護(hù)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)用于基坑開(kāi)挖和邊坡穩(wěn)定的一種新型支護(hù)結(jié)構(gòu)。它是由密集的土釘群，被加固的土體，噴射混凝土面層組成，形成一個(gè)復(fù)合的，、能自穩(wěn)的、類(lèi)似于重力式擋墻的擋土結(jié)構(gòu)，以此來(lái)抵抗墻后傳來(lái)的土壓力和其他作用力，從而使開(kāi)挖基坑或邊坡穩(wěn)定。</p><p>　　土釘一般是通過(guò)鉆孔，插筋，注漿來(lái)設(shè)置的，但是也可以通過(guò)直接打入較粗的鋼筋或

82、型鋼形成土釘。土釘主要分為鉆孔注漿土釘和打入式土釘兩類(lèi)。鉆孔注漿土釘是目前工程中最常用的土釘類(lèi)型。打入式土釘?shù)膬?yōu)點(diǎn)是不需要預(yù)先鉆孔，施工速度快。</p><p>　　與其他支護(hù)結(jié)構(gòu)相比，土釘支護(hù)的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在：</p><p>　　（1）能合理利用土體的自承能力，將土體作為支護(hù)結(jié)構(gòu)不可分割的部分；</p><p>　?。?）結(jié)構(gòu)輕型、柔性大，有良好的抗震性能和延性

83、；</p><p>　?。?）施工設(shè)備簡(jiǎn)單輕便，不需要大型的機(jī)具和復(fù)雜的工藝；</p><p>　?。?）施工方便，速度快，不需單獨(dú)占用場(chǎng)地； </p><p>　　（5）工程造價(jià)低，據(jù)國(guó)內(nèi)外資料分析，土釘支護(hù)工程造價(jià)比其他支護(hù)形式的工程造價(jià)低1/3～1/2左右。</p><p>　　土釘支護(hù)的缺點(diǎn)和局限性主要是基坑變形大。由于土釘

84、支護(hù)是一種被動(dòng)受力支護(hù)形式，只有土體發(fā)生變形時(shí)土釘才受力，因此基坑變形位移相對(duì)較大。土釘支護(hù)不宜用于對(duì)基坑變形有嚴(yán)格要求的支護(hù)工程中，土釘支護(hù)基坑的深度不宜太大。</p><p>　　土釘支護(hù)主要適用于地下水位以上或經(jīng)人工降水后的人工填土，粘性土和弱膠結(jié)砂土。對(duì)于無(wú)膠結(jié)砂層，砂礫卵石層和淤泥質(zhì)土，土釘成孔困難，不宜采用土釘支護(hù)。對(duì)于不能臨時(shí)自穩(wěn)的軟弱土層，土釘支護(hù)的現(xiàn)場(chǎng)施工無(wú)法實(shí)現(xiàn)，因此也不能采用土釘支護(hù)。從愈多

85、工程經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，土釘支護(hù)的破壞幾乎是由于水的作用，水使土體產(chǎn)生軟化，引起整體或局部破壞，因此規(guī)定采用土釘支護(hù)工程必須做好降水，且不能作為擋水結(jié)構(gòu)。</p><p>　　2.2.4 內(nèi)支撐支護(hù)</p><p>　　表2-1鋼支撐和現(xiàn)澆鋼筋混凝土支撐的優(yōu)缺點(diǎn)</p><p>　　內(nèi)支撐最大的缺陷還在于占據(jù)基坑內(nèi)的空間，給挖土和主體結(jié)構(gòu)施工造成許多困難，干擾并影響施工進(jìn)度；

86、隨著主體結(jié)構(gòu)的施工進(jìn)展，在自下至上逐步卸去支撐時(shí)，還有可能進(jìn)一步增加周?chē)貙拥奈灰?。此外，環(huán)境溫度變化可對(duì)支撐的內(nèi)力產(chǎn)生很大的影響，比如20m寬的基坑若環(huán)境溫度降低10ºC，支撐就會(huì)縮短25mm，使基坑變形增加；而在溫度升高后，這一變形并不能完全恢復(fù)，相反會(huì)使支撐內(nèi)力增加許多，所以有時(shí)對(duì)內(nèi)支撐在高溫下采取冷卻或涂漆（減少吸收熱量）等措施。有下列條件時(shí)，可優(yōu)先考慮選擇使用內(nèi)支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)：</p><p>

87、　　（1）相鄰場(chǎng)地有地下建筑物，不宜選用錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)；</p><p>　?。?）為保護(hù)場(chǎng)地周邊建筑物，基坑支護(hù)不得有較大的內(nèi)傾變形；</p><p>　　（3）場(chǎng)地土質(zhì)條件較差，對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)有嚴(yán)格要求時(shí)。</p><p>　　第3章 深基坑設(shè)計(jì)計(jì)算理論</p><p>　　深基坑計(jì)算理論有很多種，在此以古典的樁板計(jì)算理論為例做一個(gè)介紹。即在土

88、壓力已知的情況下不考慮樁體的變形，用靜力平衡法來(lái)計(jì)算求解樁身的彎矩和剪力，從而運(yùn)用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理的知識(shí)對(duì)樁進(jìn)行配筋計(jì)算以及對(duì)基坑橫撐進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算。</p><p><b>　　3.1 土壓力計(jì)算</b></p><p>　　3.1.1 靜止土壓力</p><p>　　靜止土壓力是墻靜止不動(dòng)，墻后土體處于彈性平衡狀態(tài)時(shí)作用于墻背的側(cè)向壓力。根據(jù)彈

89、性半無(wú)限體的應(yīng)力和變形理論，z深度處的靜止土壓力為</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　式中 —土的重度；</p><p>　　—靜止土壓力，可由泊松比來(lái)確定，。</p><p>　　一般土的泊松比值，砂土可取0.2～0.25，黏性土可取0.25～0.40，其相應(yīng)的值在0.25～0.67

90、之間。對(duì)于理想剛體；對(duì)于液體，。</p><p>　　由式（3-1）可知，在均質(zhì)土中，靜止土壓力與計(jì)算深度呈三角形分布，對(duì)于高度為H的擋墻而言，取單位墻長(zhǎng)，則作用在墻上靜止土壓力的合力值為</p><p><b>　　(3-2)</b></p><p>　　合力的方向水平，作用點(diǎn)在距墻底H/3高度處。</p><p>　

91、　懸壁樁在土壓力和地下水壓力下的計(jì)算土如下圖所示</p><p>　　圖3-1土壓力及水壓力計(jì)算圖</p><p>　　3.1.2 填土面水平時(shí)的朗肯土壓力</p><p>　　朗肯土壓力理論認(rèn)為在垂直墻背上的土壓力，是相當(dāng)于達(dá)到極限平衡的半無(wú)限體中任一垂直截面上的應(yīng)力。當(dāng)?shù)孛嫠綍r(shí)，土體內(nèi)任一豎直面都是對(duì)稱面，因此豎直和水平截面上的剪應(yīng)力等于零。</p>

92、;<p>　　3.1.2.1 主動(dòng)土壓力</p><p>　　當(dāng)墻后填土達(dá)到主動(dòng)極限平衡狀態(tài)時(shí)，作用于任一z深度處土單元的豎直應(yīng)力應(yīng)是大主應(yīng)力，而作用于墻背的水平向土壓力應(yīng)是小主應(yīng)力。由土的強(qiáng)度理論可知，當(dāng)土體中某點(diǎn)處于極限平衡狀態(tài)時(shí)，大主應(yīng)力和小主應(yīng)力間應(yīng)滿足以下關(guān)系式：</p><p>　　黏性土 （3-3）</p&

93、gt;<p>　　或 （3-4）</p><p>　　無(wú)黏性土 （3-5）</p><p>　　或 （3-6）</p><p

94、>　　以，代入式（3-4）和（3-6），即得朗肯主動(dòng)土壓力計(jì)算公式為</p><p>　　黏性土 （3-7）</p><p>　　或 （3-8）</p><p>　　無(wú)黏性土

95、 （3-9）</p><p>　　或 （3-10）</p><p>　　上面各式中 —主動(dòng)土壓力系數(shù)，；</p><p>　　—墻后填土的重度（），地下水位以下取有效重度；</p><p>　　—

96、填土的黏聚力（)；</p><p><b>　　—填土的內(nèi)摩擦角；</b></p><p>　　—計(jì)算點(diǎn)距填土面的深度（m）。</p><p>　　由式（3-10）可知：無(wú)黏性土的主動(dòng)土壓力強(qiáng)度與深度z成正比，沿墻高壓力分布為三角形，作用在墻背上的主動(dòng)土壓力的合力即為分布圖型的面積，其作用點(diǎn)位置在分布圖型的形心處，土壓力方向?yàn)樗?，?lt;/

97、p><p><b>　?。?-11）</b></p><p>　　或 （3-12）</p><p>　　3.1.2.2 被動(dòng)土壓力</p><p>　　當(dāng)墻在外力作用下擠壓土體時(shí)，填土中任一點(diǎn)的豎向應(yīng)力仍不變，而水平向應(yīng)力

98、卻由小到大逐漸增大，直至出現(xiàn)被動(dòng)朗肯狀態(tài)。此時(shí)，作用在墻面上的水平向應(yīng)力達(dá)到最大限值，即大主應(yīng)力，而豎向應(yīng)力為小主應(yīng)力，即。利用（3-3）和（3-5）可得被動(dòng)土壓力強(qiáng)度計(jì)算公式：</p><p>　　黏性土 （3-13）</p><p>　　無(wú)黏性土

99、 （3-14）</p><p>　　式中 —被動(dòng)土壓力系數(shù)，。其余符號(hào)同前。</p><p>　　由上面兩式可知，黏性土的被動(dòng)土壓力隨墻高呈上小下大的梯形分布。單位墻長(zhǎng)被動(dòng)土壓力合力為：</p><p>　　黏性土 （3-15）</p><p>　

100、　無(wú)黏性土 （3-16）</p><p>　　以上介紹的朗肯土壓力理論計(jì)算公式簡(jiǎn)單，使用方便。但由于在推導(dǎo)過(guò)程中的條件假定和簡(jiǎn)化，使該理論使用范圍受限。此外，由于朗肯理論忽略了墻背和填土之間的摩擦作用，從而使計(jì)算的主動(dòng)土壓力偏大，被動(dòng)土壓力偏小。</p><p>　　3.2 地下連續(xù)墻止水帷幕</p>

101、;<p>　　地下連續(xù)墻開(kāi)挖技術(shù)起源于歐洲。它是根據(jù)打井和石油鉆井使用泥漿和水下澆注混凝土的方法而發(fā)展起來(lái)的，1950年在意大利米蘭首先采用了護(hù)壁泥漿地下連續(xù)墻施工，20世紀(jì)50~60年代該項(xiàng)技術(shù)在西方發(fā)達(dá)國(guó)家及前蘇聯(lián)得到推廣，成為地下工程和深基坑施工中有效的技術(shù)。</p><p>　　由于目前挖槽機(jī)械發(fā)展很快，與之相適應(yīng)的挖槽工法層出不窮；有不少新的工法已經(jīng)不再使用膨潤(rùn)土泥漿；墻體材料已經(jīng)由過(guò)去以

102、混凝土為主而向多樣化發(fā)展；不再單純用于防滲或擋土支護(hù)，越來(lái)越多地作為建筑物的基礎(chǔ)，所以很難給地下連續(xù)墻一個(gè)確切的定義。一般地下連續(xù)墻可以定義為：利用各種挖槽機(jī)械，借助于泥漿的護(hù)壁作用，在地下挖出窄而深的溝槽，并在其內(nèi)澆注適當(dāng)?shù)牟牧隙纬梢坏谰哂蟹罎B（水）、擋土和承重功能的連續(xù)的地下墻體。</p><p>　　3.2.1 地下連續(xù)墻的分類(lèi)</p><p>　　1.按成墻方式可分為：①樁排式；

103、②槽板式；③組合式。 　　</p><p>　　2.按墻的用途可分為：①防滲墻；②臨時(shí)擋土墻；③永久擋土（承重）墻；④作為基礎(chǔ)用的地下連續(xù)墻。 　　</p><p>　　3.按強(qiáng)體材料可分為：①鋼筋混凝土墻；②塑性混凝土墻；③固化灰漿墻；④自硬泥漿墻；⑤預(yù)制墻；⑥泥漿槽墻（回填礫石、粘土和水泥三合土）；⑦后張預(yù)應(yīng)力地下連續(xù)墻；⑧鋼制地下連續(xù)墻。 　</p><p>

104、　　4.按開(kāi)挖情況可分為：①地下連續(xù)墻（開(kāi)挖）；②地下防滲墻（不開(kāi)挖）。</p><p>　　目前，地下連續(xù)墻在城市地下工程的施工設(shè)計(jì)中已經(jīng)成為了一個(gè)重要的方法，尤其是在城市地鐵這個(gè)領(lǐng)域也越來(lái)越受到人們的重視，它在地鐵施工中的防水作用越來(lái)越明顯。</p><p>　　3.2.2 地下連續(xù)墻的優(yōu)點(diǎn)</p><p>　　地下連續(xù)墻之所以能得到如此廣泛的應(yīng)用和其具有的優(yōu)點(diǎn)

105、是分不開(kāi)的，地下連續(xù)墻具有以下一些優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　　1. 施工時(shí)振動(dòng)小，噪音低，非常適于在城市施工。 　　</p><p>　　2. 墻體剛度大，用于基坑開(kāi)挖時(shí)，可承受很大的土壓力，極少發(fā)生地基沉降或塌方事故，已經(jīng)成為深基坑支護(hù)工程中必不可少的擋土結(jié)構(gòu)。 　　</p><p>　　3. 防滲性能好，由于墻體接頭形式和施工方法的改進(jìn)，使地下連續(xù)墻幾乎不透水。

106、 　　</p><p>　　4. 可以貼近施工。由于具有上述幾項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，使我們可以緊貼原有建筑物建造地下連續(xù)墻。 　　</p><p>　　5. 可用于逆做法施工。地下連續(xù)墻剛度大，易于設(shè)置埋設(shè)件，很適合于逆做法施工。 　　</p><p>　　6. 適用于多種地基條件。地下連續(xù)墻對(duì)地基的適用范圍很廣，從軟弱的沖積地層到中硬的地層、密實(shí)的砂礫層，各種軟巖和硬巖等所有的

107、地基都可以建造地下連續(xù)墻。 　　</p><p>　　7. 可用作剛性基礎(chǔ)。目前地下連續(xù)墻不再單純作為防滲防水、深基坑維護(hù)墻，而且越來(lái)越多地用地下連續(xù)墻代替樁基礎(chǔ)、沉井或沉箱基礎(chǔ)，承受更大荷載。 　</p><p>　　8. 用地下連續(xù)墻作為土壩、尾礦壩和水閘等水工建筑物的垂直防滲結(jié)構(gòu)，是非常安全和經(jīng)濟(jì)的。 　　</p><p>　　9. 占地少，可以充分利用建筑紅

108、線以內(nèi)有限的地面和空間，充分發(fā)揮投資效益。 　　</p><p>　　10. 工效高、工期短、質(zhì)量可靠、經(jīng)濟(jì)效益高。</p><p>　　3.2.3 地下工程中地下連續(xù)墻止水帷幕的應(yīng)用</p><p>　　在地下工程中用地下連續(xù)墻作為止水帷幕，不僅可以起到止水的效果，還能充分發(fā)揮地下連續(xù)墻的支護(hù)效果，可以減小挖孔樁在基坑支護(hù)方面所承擔(dān)的力。地下連續(xù)墻一般采用成槽機(jī)開(kāi)

109、挖方法，用防水混凝土澆筑，能有效地解決深基坑防水方面的問(wèn)題，在地下工程尤其是地鐵車(chē)站施工中越來(lái)越受到人們的重視，用地下連續(xù)墻作為止水方案的工程也越來(lái)越多。</p><p><b>　　3.3 降水設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.3.1 管井降水一般計(jì)算方法 </p><p>　　管井降水采用JGJ/T111一98《建筑與市政降水工程

110、技術(shù)規(guī)范》中的公式計(jì)算。</p><p>　　3.3.1.1 降水深度S</p><p>　　基坑中心降水深度S 計(jì)算公式：</p><p><b>　　(3-17)</b></p><p>　　式中： H —基坑的深度；</p><p>　　h —地下水位離地表的深度；</p>