【正文】 支護原則 基坑支護結構應采用以分項系數(shù)表示的極限狀態(tài)設計表達式進行設計。 基坑支護結構極限狀態(tài)可分為下列兩類：承載能力極限狀態(tài) ： 對應于支護結構達到最大承載能力或土體失穩(wěn)、過大變形導致支護結構或基坑周邊環(huán)境破壞； 正常使用極限狀態(tài)：對應于支護結構的變形已妨礙地下結構施工或影響基坑周邊環(huán)境的正常使用功能。 基坑支護結構設計應根據(jù)表 21選用相應的側壁安全等級及重要性系數(shù)。 表 21 基坑側壁安全等級及重要性系數(shù) 注：有特殊要求的建筑基坑側壁安全等級可根據(jù)具體情況另行確定。 支護結構設計應考慮其結構水平變形、地下水的變化對周邊環(huán)境的水平與豎向變形的影響，對于安全等級為一級和對周邊環(huán)境變形有限定要求的二級建筑基坑側壁，應根據(jù)周邊環(huán) 境的重要性、對變形的適應能力及土的性質等因素確定支護結構的水平變形限值。 當場地內(nèi)有地下水時，應根據(jù)場地及周邊區(qū)域的工程地質條件、水文地質條件、周邊環(huán)境情況和支護結構與基礎型式等因素，確定地下水控制方法。當場地周圍有地表水匯流、排瀉或地下水管滲漏時，應對基坑采取保護措施。 根據(jù)承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的設計要求，基坑支護應按下列規(guī)定進行計算和驗算。 1 基坑支護結構均應進行承載能力極限狀態(tài)的計算，計算內(nèi)容應包括： 1) 根據(jù)基坑支護形式及其受力特點進行土體穩(wěn)定性計算； 安全等級 破 壞 后 果 Υ0 一級 支護結構破壞、土體失穩(wěn)或過大變形對基坑周邊環(huán)境及地下結構施工影響很嚴重 二級 支護結構破壞、土體失穩(wěn)或過大變形對基坑周邊環(huán)境及地下結構施工影響一般 三級 支護結構破壞、土體失穩(wěn)或過大變形對基坑周邊環(huán)境及地下結構施工影響不嚴重 淮陰工學院畢業(yè)設計說明書 （論文） 第 9 頁 共 87 頁 2) 基坑支護結構的受壓、受彎、受剪承載力計算； 3) 當有錨桿或支撐時，應對其進行承載力計算和穩(wěn)定性驗算。 2 對于安全等級為一級及對支護結構變形有限定的二級建筑基坑側壁，尚應對基坑周邊環(huán)境及支護結構變形進行驗算。 3 地下水控制驗算： 1) 抗?jié)B透穩(wěn)定性驗算； 2) 基坑底突涌穩(wěn)定性驗算； 3) 根據(jù)支護結構設計要求進行地下水位控制計算。 基坑支護設計內(nèi)容應包括對支護結構質量檢測及施工監(jiān)控的要求。當有條件時，基坑應采用局部或全部放坡開挖，放坡坡度應滿足坡穩(wěn)定性要求。 勘 察 要 求 在主體建筑地基的初步勘察階段，應根據(jù)巖土工程條件，搜集工程地質和水文地質資料，并進行工程地質調查，必要時可進行少量的補充勘察和室內(nèi)試驗，提出基坑支護的建議方案。 在建筑地基詳細勘察階段，對需要支護的工程宜按下列要求進行勘察工作： 勘察范圍應根據(jù)開挖深度及場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，當開挖邊界外無法布置勘探點時，應通過調查取得相應資料。對于軟土，勘察范圍尚宜擴大； 基坑周邊勘探點的深度應根據(jù)基坑支護結構 設計要求確定，不宜小于 1倍開挖深度，軟土地區(qū)應穿越軟土層； 勘探點間距應視地層條件而定，可在 15～ 30m 內(nèi)選擇，地層變化較大時，應增加勘探點，查明分布規(guī)律。 場地水文地質勘察應達到以下要求：查明開挖范圍及鄰近場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 )的補給條件和水力聯(lián)系；測量場地各含水層的滲透系數(shù)和滲透影響半徑；分析施工過程中水位變化對支護結構和基坑周邊環(huán)境的影響，提出應采取的措施。 巖土工程測試參數(shù)宜包含下列內(nèi)容： 土的常規(guī)物理 試驗指標； 土的抗剪強度指標；室內(nèi)或原位試驗測試土的滲透系數(shù)；特殊條件下應根據(jù)實際情況選擇其它適宜的試驗方法測試的參數(shù)。 基坑周邊環(huán)境勘查應包括以下內(nèi)容： 淮陰工學院畢業(yè)設計說明書 （論文） 第 10 頁 共 87 頁 1 查明影響范圍內(nèi)建 (構 )筑物的結構類型、層數(shù)、基礎類型、埋深、基礎荷載大小及上部結構現(xiàn)狀； 2 查明基坑周邊的各類地下設施，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。 在取 得勘察資料的基礎上，針對基坑特點，應提出解決下列問題的建議 ： 分析場地的地層結構和巖土的物理力學性質；地下水的控制方法及計算參數(shù)；施工中應進行的現(xiàn)場監(jiān)測項目；基坑開挖過程中應注意的問題及其防治措施。 2 深基坑設計內(nèi)容 2 .1 基坑支護方案設計 支護體系的組成 當基坑工程的土方開挖、采用有支護開挖方式時，在基坑土方開挖之前則需先施工支護體系。支護體系按其工作機理和材料特性，分為水泥土擋墻體系、排樁和板墻式支護體系和邊坡穩(wěn)定式三類。 水泥土擋墻體系，依靠其本身的自重和剛度保護坑 壁，一般不設支撐，特殊情況下經(jīng)采取措施后亦可局部加設支撐。排樁和板墻式支護體系，通常由圍護堵、支撐 (或土層諾桿 )及防滲帷幕等組成。 幾種常見支護體系 在基坑支護中，根據(jù)工程水文地質及工程安全等級、周圍環(huán)境等各方面的要求，對以下幾種支護方式進行具體的分析，從而選出最適合于本工程施工的一種支護方式。 （ 1）懸臂式圍護結構 懸臂式圍護結構依靠足夠的入土深度和結構的抗彎能力來維持整體穩(wěn)定和結構安全。懸臂結構所受土壓力分布是開挖深度的一次函數(shù)，其剪力是深度的二次函數(shù)，彎矩是深度的三次函數(shù)，水平位移是深度 的五次函數(shù)。懸臂式結構對開挖深度很敏感，容易產(chǎn)生較大變形，對相鄰的建筑物產(chǎn)生不良的影響。懸臂式圍護結構適用于土質較好、開挖深度較淺的基坑工程。（本次設計擬采取懸臂式支護） 淮陰工學院畢業(yè)設計說明書 （論文） 第 11 頁 共 87 頁 圖 21懸臂式排樁示意圖 （ 2）水泥土重力式圍護結構 水泥土與其包圍的天然土形成重力式擋墻支擋周圍土體，保持基坑邊坡穩(wěn)定，深層攪拌水泥土樁重力式圍護結構，常用于軟粘土地區(qū)開挖深度約在 以內(nèi)的基坑工程，水泥土的抗拉強度低，水泥土重力式圍護結構適用于較淺的基坑工程。 （ 3）拉錨式圍護結構 拉錨式圍護結構由圍護結構體系和錨固體系兩部 分組成，圍護結構體系常采用鋼筋混凝土排樁墻和地下連續(xù)墻兩種。錨固體系可分為錨桿式和地面拉錨式兩種。地面拉錨式需要有足夠的場地設置錨樁，或其他錨固物；錨桿式需要地基土能提供錨桿較大的錨固力。錨桿式適用于砂土地基，或粘土地基。由于軟粘土地基不能提供錨桿較大的錨固力，所以很少使用。 （ 4）土釘墻圍護結構 土釘墻圍護結構的機理可理解為通過在基坑邊坡中設置土釘，形成加筋土重力式擋墻，起到擋土作用。土釘墻圍護適用于地下水位以上或者人工降水后的粘性土、粉土、雜填土及非松散砂土、卵石土等；不適用于淤泥質及未經(jīng)降水處理地下水 以下的土層地基中基坑圍護。土釘墻圍護基坑深度一般不超過 18m，使用期限不超過 18月。 淮陰工學院畢業(yè)設計說明書 （論文） 第 12 頁 共 87 頁 圖 22土釘墻示意圖 （ 5）內(nèi)撐式圍護結構 內(nèi)撐式圍護由圍護體系和內(nèi)撐體系兩部分組成，圍護結構體系常采用鋼筋混凝土樁排樁墻和地下連續(xù)墻型式。內(nèi)撐體系可采用水平支撐和斜支撐。當基坑開挖平面面積很大而開挖深度不太大時，宜采用單層支撐。內(nèi)撐常采用鋼筋混凝土支撐和鋼管（或型鋼）支撐兩種。內(nèi)撐式圍護結構適用范圍廣，可適用于各種土層和基坑深度。 23內(nèi)嵌式圍護結構示意圖 淮陰工學院畢業(yè)設計說明書 （論文） 第 13 頁 共 87 頁 ⑹ 深層攪拌水泥土圍護墻 深層攪拌水泥土圍護 墻是采用深層攪拌機就地將土和輸入的水泥漿強行攪拌，形成連續(xù)搭接的水泥土柱狀加固體擋墻。 水泥土圍護墻的優(yōu)點：由于一般坑內(nèi)無支撐，便于機械化快速挖土；具有擋土、止水的雙重功能；一般情況下較經(jīng)濟。 其缺點首先是位移相對較大，尤其在基坑長度大時。為此可采取中間加墩、起拱等措施以限制過大的位移；其次是厚度較大，只有在紅線位置和周圍環(huán)境允許時才能采用，而且在水泥土攪拌樁施工時要注意防止影響周圍環(huán)境。 一般情況下，當紅線位置和周圍環(huán)境允許，基坑深度＜ 7m，在軟土地區(qū)應優(yōu)先考慮采用之。 ⑺ 槽鋼鋼板樁 槽鋼鋼板樁是一種簡 易的鋼板校園護墻，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。打人地下后頂部近地面處設一道拉錨或支撐。由于搭接處不嚴密，一般不能完全止水。如地下水位高，需要時可用輕型井點降低地下水位。一般只用于一些小型工程。 鋼板樁的優(yōu)點是材料質量可靠，在軟土地區(qū)打設方便，施工速度快而且簡便；有一定的擋水能力，可多次重復使用；一般費用較低。 其缺點是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；在透水性較好的土層中不能完全擋水；拔除時易帶土，如處理不當會引起土層移動，可能危害 周圍的環(huán)境。由于其截面抗彎能力弱，一般于深度不超過 4m的基坑 。 淮陰工學院畢業(yè)設計說明書 （論文） 第 14 頁 共 87 頁 圖 24鋼板樁示意圖 ⑻ 地下連續(xù)墻 地下連續(xù)墻是于基坑開挖之前，用特殊挖槽設備、在泥漿護壁之下開挖深槽，然后下鋼筋籠澆筑混凝土形成的地下土中的混凝土墻。地下連續(xù)墻用作圍護墻有下述優(yōu)點： ① 施工時振動少、噪聲低，可減少對周圍環(huán)境的影響，能緊鄰建筑物和地下管線施 ； ② 地下連續(xù)墻剛度大、整體性好、變形相對較小，可用于深基坑； ③ 地下連續(xù)墻為連續(xù)整體結構，施工時處理好接頭部怔，能有較好的抗?jié)B止水作用； 地下連續(xù)墻有如 下的缺點：如單獨用作圍護堵成本較高；施工時需泥漿護壁，泥漿要妥善處理，否則影響環(huán)境。當基坑深度大，周圍環(huán)境復雜井要求嚴格時，往往首先考慮采用。 淮陰工學院畢業(yè)設計說明書 （論文） 第 15 頁 共 87 頁 圖 25地下連續(xù)墻示意圖 方案對比分析及選擇 經(jīng)過多個方案的比較分析，本基坑充分考慮到周邊地層條件，選擇技術上可行 ,經(jīng)濟上合理，并且具有整體性好、水平位移小，同時便于基坑開挖及后續(xù)施工的可靠支護措施。該建筑為高層建筑，地下室與上部結構構成整體，基坑面積相對較小，但是地層相對較復雜，要求嚴格進行支護設計和組織施工，以保證基坑的安全。經(jīng)分析采用單排鉆孔灌注樁作為圍護體系，關于支撐體系，如果采用內(nèi)支撐的話，則工程量太大，極不經(jīng)濟，同時，如果支撐拆除考慮在內(nèi)的話，工期過長，且拆除過程中難以保持原力系的平衡。根據(jù)場地的工程地質和水文地質條件，最后 擬 決定采用 高壓旋噴樁 帷幕隔水，支護結構采用單排鉆孔灌注 樁 。 3 深基坑設計計算 方法 深基坑土壓力的計算 作用于支護結構的荷載 作用于支護結構上的荷載主要有：地基土產(chǎn)生的土壓力、地下水產(chǎn)生的水壓力、基坑頂面建（構）筑物的超載（荷載）、施工荷載、相鄰場地的沉樁擠土作用、地震產(chǎn)生的垂直和水平荷 載以及溫度影響和混凝土收縮引起的附加荷載等。 進行深基坑支 淮陰工學院畢業(yè)設計說明書 （論文） 第 16 頁 共 87 頁 護設計時，主要考慮作用在支護結構上的側向荷載，土水壓力是作用在支護結構上的側向荷載，土水壓力是作用在支護結構上的側向荷載，它的計算、分析是否合理將直接影響到支護結構的安全和經(jīng)濟，是設計中的重要問題，也是土力學和巖土工程界深入系統(tǒng)研究的任務之一。 傳統(tǒng)常規(guī)設計方法中，使用經(jīng)典的土壓力理論，計算土壓力和水壓力，然后使用理論力學、材料力學中的一些力和力矩平衡的知識，即可得到內(nèi)力的解，完成深基坑支護的設計任務。這種方法不僅能解決實際工程問題，而且精度 基本能滿足工程需要。因而被規(guī)范所采用，成為工程界現(xiàn)行使用的主要方法。但是，由于作用在支護結構上的荷載受施工條件和環(huán)境的影響非常大，預估的荷載與實際產(chǎn)生的荷載可能相差很大，因此荷載的確定是基坑工程設計中最為困難而又十分重要的環(huán)節(jié)。 經(jīng)典土壓力理論在基坑支護中的運用 經(jīng)典的郎肯土壓力理論和庫侖土壓力理論已經(jīng)廣泛地應用于支護結構的土壓力計算中。由于作用于支護結構上的土壓力，在土性的復雜性、支撐結構的各部分的剛度差異，以及施工方法、程序和支撐松緊程度不同等因素影響下，都會發(fā)生很大的變化，難以準 確地算出土壓力的精確值。但是，工程中常用的土壓力計算方法仍以古典的郎肯土壓力理論和庫侖土壓力理論，用這兩種理論計算出的土壓力都是支護結構前、后的土體處于極限平衡狀態(tài)時的土壓力。郎肯土壓力理論是建立在土體全部處于郎肯極限平衡狀態(tài)的基礎上，是從土中一點的極限平衡應力狀態(tài)出發(fā)，首先求出作用在土中光滑豎直面上土壓力強度及其土壓力分布，然后再計算作用在墻背上的總土壓力。庫侖土壓力理論是對墻后的土楔體整體處于極限平衡狀態(tài)而求出總土壓力，再算出土壓力分布線。根據(jù)郎肯土壓力理論，作用在地面下某深度 Z 處的主、被動土壓力計算為 ea =p KKZc aai cq 2)()245(2)245( t a nt a n 2