【正文】 基坑側(cè)壁，尚應(yīng)對基坑周邊環(huán)境及支護(hù)結(jié)構(gòu)變形進(jìn)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(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計要求進(jìn)行地下水位控制計算。 基坑支護(hù)設(shè)計內(nèi)容應(yīng)包括對支護(hù)結(jié)構(gòu)質(zhì)量檢測及施工監(jiān)控的要求。當(dāng)有條件時，基坑應(yīng)采用局部或全部放坡開挖，放坡坡度應(yīng)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(yīng)根據(jù)巖土工程條件，搜集工程地質(zhì)和水文地質(zhì)資料，并進(jìn)行工程地質(zhì)調(diào)查，必要時可進(jìn)行少量的補充勘察和室內(nèi)試驗，提出基坑支護(hù)的建議方案。 在建筑地基詳細(xì)勘察階段，對需要支護(hù)的工程宜按下列要求進(jìn)行勘察工作： 勘察范圍應(yīng)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(dāng)開挖邊界外無法布置勘探點時，應(yīng)通過調(diào)查取得相應(yīng)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(yīng)根據(jù)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計要求確定，不宜小于1倍開挖深度，軟土地區(qū)應(yīng)穿越軟土層； 勘探點間距應(yīng)視地層條件而定，可在15～30m內(nèi)選擇，地層變化較大時，應(yīng)增加勘探點，查明分布規(guī)律。 場地水文地質(zhì)勘察應(yīng)達(dá)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(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。 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(biāo)； 土的抗剪強度指標(biāo)；室內(nèi)或原位試驗測試土的滲透系數(shù)；特殊條件下應(yīng)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(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(chǔ)上，針對基坑特點，應(yīng)提出解決下列問題的建議：分析場地的地層結(jié)構(gòu)和巖土的物理力學(xué)性質(zhì)；地下水的控制方法及計算參數(shù)；施工中應(yīng)進(jìn)行的現(xiàn)場監(jiān)測項目；基坑開挖過程中應(yīng)注意的問題及其防治措施。2 深基坑設(shè)計內(nèi)容2 .1 基坑支護(hù)方案設(shè)計 支護(hù)體系的組成 當(dāng)基坑工程的土方開挖、采用有支護(hù)開挖方式時，在基坑土方開挖之前則需先施工支護(hù)體系。支護(hù)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(hù)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(hù)坑壁，一般不設(shè)支撐，特殊情況下經(jīng)采取措施后亦可局部加設(shè)支撐。排樁和板墻式支護(hù)體系，通常由圍護(hù)堵、支撐(或土層諾桿)及防滲帷幕等組成。 幾種常見支護(hù)體系在基坑支護(hù)中，根據(jù)工程水文地質(zhì)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(hù)方式進(jìn)行具體的分析，從而選出最適合于本工程施工的一種支護(hù)方式。（1）懸臂式圍護(hù)結(jié)構(gòu)懸臂式圍護(hù)結(jié)構(gòu)依靠足夠的入土深度和結(jié)構(gòu)的抗彎能力來維持整體穩(wěn)定和結(jié)構(gòu)安全。懸臂結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(hù)結(jié)構(gòu)適用于土質(zhì)較好、開挖深度較淺的基坑工程。（本次設(shè)計擬采取懸臂式支護(hù)）圖21懸臂式排樁示意圖（2）水泥土重力式圍護(hù)結(jié)構(gòu)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(hù)結(jié)構(gòu)，水泥土的抗拉強度低，水泥土重力式圍護(hù)結(jié)構(gòu)適用于較淺的基坑工程。（3）拉錨式圍護(hù)結(jié)構(gòu)拉錨式圍護(hù)結(jié)構(gòu)由圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系和錨固體系兩部分組成，圍護(hù)結(jié)構(gòu)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(shè)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(hù)結(jié)構(gòu)土釘墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)的機理可理解為通過在基坑邊坡中設(shè)置土釘，形成加筋土重力式擋墻，起到擋土作用。土釘墻圍護(hù)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(zhì)及未經(jīng)降水處理地下水以下的土層地基中基坑圍護(hù)。土釘墻圍護(hù)基坑深度一般不超過18m，使用期限不超過18月。 圖22土釘墻示意圖（5）內(nèi)撐式圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)撐式圍護(hù)由圍護(hù)體系和內(nèi)撐體系兩部分組成，圍護(hù)結(jié)構(gòu)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(dāng)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(hù)結(jié)構(gòu)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(hù)結(jié)構(gòu)示意圖⑹ 深層攪拌水泥土圍護(hù)墻深層攪拌水泥土圍護(hù)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(hù)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(dāng)紅線位置和周圍環(huán)境允許，基坑深度＜7m，在軟土地區(qū)應(yīng)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(hù)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(shè)一道拉錨或支撐。由于搭接處不嚴(yán)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(zhì)量可靠，在軟土地區(qū)打設(shè)方便，施工速度快而且簡便；有一定的擋水能力，可多次重復(fù)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(dāng)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。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(shè)備、在泥漿護(hù)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(hù)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(jié)構(gòu)，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(hù)堵成本較高；施工時需泥漿護(hù)壁，泥漿要妥善處理，否則影響環(huán)境。當(dāng)基坑深度大，周圍環(huán)境復(fù)雜井要求嚴(yán)格時，往往首先考慮采用。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(shù)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(hù)措施。該建筑為高層建筑，地下室與上部結(jié)構(gòu)構(gòu)成整體，基坑面積相對較小，但是地層相對較復(fù)雜，要求嚴(yán)格進(jìn)行支護(hù)設(shè)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(hù)體系，關(guān)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(zhì)和水文地質(zhì)條件，最后擬決定采用高壓旋噴樁帷幕隔水，支護(hù)結(jié)構(gòu)采用單排鉆孔灌注樁。3深基坑設(shè)計計算方法 深基坑土壓力的計算 作用于支護(hù)結(jié)構(gòu)的荷載作用于支護(hù)結(jié)構(gòu)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(gòu)）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(jìn)行深基坑支護(hù)設(shè)計時，主要考慮作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的側(cè)向荷載，土水壓力是作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的側(cè)向荷載，土水壓力是作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的側(cè)向荷載，它的計算、分析是否合理將直接影響到支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全和經(jīng)濟，是設(shè)計中的重要問題，也是土力學(xué)和巖土工程界深入系統(tǒng)研究的任務(wù)之一。 傳統(tǒng)常規(guī)設(shè)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(xué)、材料力學(xué)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(hù)的設(shè)計任務(wù)。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(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載受施工條件和環(huán)境的影響非常大，預(yù)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(shè)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(hù)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(yīng)用于支護(hù)結(jié)構(gòu)的土壓力計算中。由于作用于支護(hù)結(jié)構(gòu)上的土壓力，在土性的復(fù)雜性、支撐結(jié)構(gòu)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(zhǔn)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(hù)結(jié)構(gòu)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(chǔ)上，是從土中一點的極限平衡應(yīng)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= = 式中 、—單位面積主動土壓力、被動土壓力（kPa）； 、—主動、被動土壓力系數(shù)； —作用在離地面處的單位面積總鉛垂壓力：=（kPa）； —基坑頂面上的均布荷載（即超載）（kPa）。 —土的重度（kN/m）。 —土的內(nèi)摩擦角（）； —土的粘聚力（kPa）。上層土壓力計算中常會出現(xiàn)負(fù)值，在設(shè)計時可略去不計。然而，在基坑開挖過程中，作用在支擋結(jié)構(gòu)上的土、水壓力等荷載是隨著開挖的進(jìn)程逐步形成的，其分布形式除與土性和地下水等因素有關(guān)外，還與墻體的位移量及位移形式有關(guān)。而位移的性狀隨著支撐和錨桿的設(shè)置及每步開挖施工方式的不同而不同。因此，土壓力并不完全處于靜止和主動狀態(tài)。如板樁或樁板式（工字鋼和橫列板）支撐基坑的開挖，是一種柔性結(jié)構(gòu)，因而允許有限的變形，在開挖到一定的深度時，常在頂部進(jìn)行第一道支撐，此時板的移動不大，繼續(xù)開挖后，由于主動土壓力逐漸增大，而上部已有支撐，所以只能在下部移動，而到基底時，其位移值為最大。有關(guān)實測資料表明：當(dāng)支護(hù)墻上有支錨時，土壓力分布一般呈上下小、中間大的拋物線形狀或更復(fù)雜；只有當(dāng)支護(hù)墻無支錨時，墻體上端繞下端外傾，才會產(chǎn)生一般呈直線分布的主動土壓力。由于實測位移與經(jīng)典的朗肯土壓力理論和庫侖土壓力理論計算的并不一致。因此，土壓力的分布同樣也和理論上所估計的不同。1）經(jīng)典土壓力理論計算的結(jié)果是極限值，而當(dāng)維護(hù)結(jié)構(gòu)處于正常的工作狀態(tài)時的接觸壓力并不是極限值。因此，在基坑工作狀態(tài)正常的條件下，實際量測到的變形、土壓力、孔隙水壓力和支撐軸力等變量在原則上不可能與一般的計算結(jié)果完全一致，除非基坑已經(jīng)達(dá)到極限狀態(tài)。因此，經(jīng)典土力學(xué)理論對基坑支護(hù)土體的塑性發(fā)展過程沒有給出解答。目前采用有限元可以進(jìn)行彈塑性計算模擬實際工作盈利狀態(tài)時的各種反應(yīng)，但由于計算參數(shù)、邊界條件處理和接觸單元的處理等尚難以完全模擬實際的工作條件，在實用化上還有許多工作要做。2）經(jīng)典土壓力理論只能計算剛性界面上的接觸壓力，而沒有考慮實際支護(hù)結(jié)構(gòu)本身的變形，特別是柔性支護(hù)結(jié)構(gòu)。而且在支撐和錨桿的約束下，支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形非常復(fù)雜。3）經(jīng)典土壓力理論是平面應(yīng)變條件下的解答，而沒有考慮末端影響。而實際的工程條件總是有限長的，在長邊方向的中部比較接近于平面條件，但在基坑的轉(zhuǎn)角處則與平面問題假定相去甚遠(yuǎn)，存在末端的影響。以上對經(jīng)典土壓力問題的討論可以有助于更合理的確定土壓力。目前經(jīng)典的土壓力理論依然是實用計算公式的基本形式，許多關(guān)于土壓力計算的修正都是基于經(jīng)典公式展開的。因此，經(jīng)典公式有其局限性和實用性。 基坑支護(hù)的土水壓力計算 土中水的存在狀態(tài)有多種，有結(jié)晶水、結(jié)合水和自由水。自由水又分為毛細(xì)水和重力水，后者有靜止水、滲流水等。而地下水存在的形式又有上層滯水、潛水和承壓水。不同的降水排水措施又導(dǎo)致不同的地下水運動形式。因此，考慮土中水的問題是土壓力計算的難點。對于支護(hù)結(jié)構(gòu)上地下水位以下的土體，有“土水合算”和“土水分算”兩種方法。這主要是針對粘土不排水情況下提出的問題，究竟哪種方法更為合理，存在不同的意見。有學(xué)者認(rèn)為，從土的有效應(yīng)力原理這一基本概念出發(fā)，對地下水位以下無論何種土均采用土水分算；但也有學(xué)者認(rèn)為，土水分算計算結(jié)果，主動土壓力偏大，被動土壓力偏小，且粘聚性土的有效強度指標(biāo)難以準(zhǔn)確測定，從工程實際應(yīng)用出發(fā)，對地下水位以下滲透性較小的粘聚性土可用土水合算。但是，目前在學(xué)術(shù)界仍然有不同的看法，近年來在這方面的學(xué)術(shù)討論也非?；钴S。下面僅對土水合算法和土水分算法的基本思路作一闡述，以助于大家思考，以便尋求更合理更完善的土壓力計算方法。 水土合算法 對地下水位以下土體的土水合算法，也稱總應(yīng)力法，即用飽和重度計算土水壓力，不再另考慮水壓力的作用。采取該法的主要理由有：認(rèn)為在滲透性較低的粘性土中，水壓力的影響不會在短時間內(nèi)顯示出來；對于粘性土的不排水情況，土體受剪產(chǎn)生超孔隙水壓力，而部分水壓力通常又無法正確測量或計算；有些國內(nèi)勘察單位條