【正文】 ojectspecific environmental and construction requirements, different envelope structure of the deep foundation with the selection of demonstration, to determine the design calculations, in order to provide guidance for similar deep foundation design and construction.Chapter 1 introduces the development situation of the deep foundation of its design theory, research status and focus of research 。 Chapter 5 determines the foundation pit of the station monitoring program。在本世紀(jì)30年代時，Terzaghi等人就已經(jīng)開始研究基坑工程中的相關(guān)巖土工程問題。隨之產(chǎn)生了許多先進的設(shè)計計算方法，許多的新的施工工藝也就在工程中不斷付諸實施，出現(xiàn)了許多技術(shù)先進的成功的工程實例。早期的基坑開挖常采用放坡的形式來圍護基坑的穩(wěn)定，后來隨著基坑的開挖深度的不斷增加，放坡已經(jīng)無法滿足保持基坑穩(wěn)定的要求，因此產(chǎn)生了圍護開挖。在工程條件允許的情況下，依然是基坑圍護的一種簡便經(jīng)濟的好方法。而為了發(fā)揮圍護結(jié)構(gòu)材料的極限承載能力，使圍護結(jié)構(gòu)形式更加經(jīng)濟合理，并能適合各種基坑形式，發(fā)展了組合型圍護型式。為了節(jié)約每寸土地，舊房則不斷被拆除，建筑逐漸向更高空或是地下發(fā)展，許多高層建筑拔地而起。同時，建筑物密集，基坑的深度極大以及地下設(shè)施周圍極其復(fù)雜，使得基坑放坡開挖的這一圍護方式已經(jīng)再也不能滿足如今的城鎮(zhèn)現(xiàn)代化建設(shè)的需要?？偟膩碚f，目前我國基坑的開挖與圍護狀況具有以下的特點： a．工程地質(zhì)條件越來越差：城市的現(xiàn)代化建設(shè)不像水電站、風(fēng)電站以及核電站等設(shè)施那樣，可以在非常廣闊的地域中選擇優(yōu)越適合的建筑場地，因為為了滿足城市規(guī)劃的需要經(jīng)常是隨遇而安，因此工程地質(zhì)及水文條件極差。過去，大城市建l~2層地下室也是非常少的，中等城市就更加為少見。e．基坑工程事故多：這類問題目前在土木工程界顯得異常突出，以至于很難說哪個地區(qū)、哪個大城市已經(jīng)建的基坑工程近年來從不出事故。綜合起來，目前我國的基坑工程中存在的主要問題有以下幾個方面： a．基坑工程發(fā)生事故的主要原因之一就是基坑工程的設(shè)計水平較低。 b．深基坑圍護技術(shù)以及施工技術(shù)有待盡快發(fā)展提高以適應(yīng)當(dāng)前工程的需要。 d．深基坑工程對工程勘察有特殊要求，基坑工程勘察工作十分重要，然而許多勘察單位經(jīng)常不重視對基坑環(huán)境的勘察，專門針對基坑的工程地質(zhì)條件及水文地質(zhì)條件的分析重視還不夠，而且缺乏科學(xué)的針對各種計算參數(shù)的試驗方法及取值方法，經(jīng)常不符合工程現(xiàn)場實際情況，有些勘察單對于一些工作量大的現(xiàn)場試驗及原位測試工作偷工減料，勘察深度和勘察點的布置也不遵循相關(guān)規(guī)范，不符合基坑工程要求，以致給設(shè)計、施工帶來困難和隱患。f．監(jiān)理工作的相關(guān)問題：目前深基坑工程的監(jiān)理工作在人力、技術(shù)等很多方面還很不能適應(yīng)工程的特殊要求，基坑工程的監(jiān)理也應(yīng)該作為整個土木工程監(jiān)理的一個重點來對待。土抗力法在樁受水平荷載時的分析計算中應(yīng)用非常廣泛?；訃o設(shè)計土抗力法的形成是在橫向受荷樁分析計算方法的基礎(chǔ)上不斷研究改進發(fā)展而來的?！皬椝苄苑ā焙汀吧郊绨钅戏ā眲t是將開挖面以下墻前的土體分成彈性區(qū)和塑性區(qū)；伴隨著計算技術(shù)的不斷發(fā)展，基坑支護設(shè)計土抗力法開始可以采用數(shù)值解法求解。按荷載的施加情況，求解的方法有“增量法”、“總量法”等。正因為這些優(yōu)點，彈性地基反力法得到十分廣泛的應(yīng)用。在目前情況下，即使采用彈性地基反力法計算圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)力確定支護參數(shù)，但基坑的嵌固深度還是需要使用用極限平衡法才能確定；此外，采用極限平衡法計算一些“空間效應(yīng)”不明顯的一級基坑和地層較穩(wěn)定、周圍環(huán)境不復(fù)雜的二級基坑中的懸臂單支點支護結(jié)構(gòu)的內(nèi)力也是非常合適的。它的缺陷就是認(rèn)為圍護墻的位移對土壓力的變化沒有影響，而且也不能反映圍護結(jié)構(gòu)的變形情況，特別是是對有支撐的圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計采用等值梁法時，認(rèn)為對支點力的計算與支點剛度系數(shù)無關(guān)，從而不能模擬分步開挖的各工況條件。有限元分析法中所采用的土體的本構(gòu)模型有線性彈性模型、非線性彈性模型、彈塑性模型和粘彈塑性模型等。三維有限元分析，取一定范圍內(nèi)為求解域，土體和圍護墻一般采用六面體八節(jié)點等單元；空間接觸單元則取由四根線段組成的固體單元；支撐構(gòu)件取為空間桿單元，對基坑空間結(jié)構(gòu)體系進行整體分析求解。總之，上述的基坑圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計分析與計算基本方法中，彈性地基反力法的力學(xué)模型直觀，更加逼真、符合實際，并可以采用彈性桿系有限元來求解，其應(yīng)用越來越廣泛，但仍然需要作進一步研究和改進。 深基坑工程中存在的主要問題20多年來，我國已成功地設(shè)計和建造了大量的技術(shù)先進并且經(jīng)濟合理的深基坑工程，但是由于深基坑工程問題的復(fù)雜性、條件的有限，在設(shè)計與施工深基坑工程中仍然會出現(xiàn)許多問題，主要存在如下四個方面的問題:① 對圍護結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)不是很清楚了；② 計算過于簡化，與實際情況相差太大；③ 對于一些新的支護型式的計算理論總是滯后于工程實踐；④ 施工時有很大程度的隨意性和盲目性。2）施工工藝上的發(fā)展趨勢：① 噴射混凝土技術(shù)將會得到更加充分的運用與發(fā)展，并且濕式噴射混凝土法將會逐步代替干式噴射混凝土法。第2章 基坑支護的主要內(nèi)容和方法 基坑支護的內(nèi)容和特點 基坑支護的主要內(nèi)容和功能基坑支護是指建（構(gòu)）筑物的地下部分在施工時需要開挖基坑，為了保證基坑穩(wěn)定需要進行基坑周邊的圍擋，同時還要對基坑周圍的建筑物、道路以及地下管線進行監(jiān)測和圍護，確保施工正常、安全的一項綜合性土木工程，基坑支護的內(nèi)容主要包括勘探、設(shè)計、施工、環(huán)境監(jiān)測和信息反饋等工程內(nèi)容。這門學(xué)科涉及到結(jié)構(gòu)力學(xué)、工程地質(zhì)、基礎(chǔ)工程、土力學(xué)、原位測試技術(shù)、施工技術(shù)、土體與圍護結(jié)構(gòu)相互作用以及巖土工程等多門學(xué)科問題?？傮w來看，基坑支護技術(shù)必須要考慮如下三個方面： (1) 確?；又車倪吰碌姆€(wěn)定性，同時還要滿足地下室施工的工作空間需求，即基坑支護體系不僅要起到穩(wěn)定土體的作用，還要保證一定的施工工作面?；庸こ痰某休d能力極限狀態(tài)應(yīng)該包括以下幾個方面：基坑失穩(wěn)，即基坑發(fā)生穩(wěn)定性破環(huán)；支撐系統(tǒng)失??；擋土結(jié)構(gòu)破壞?；又ёo系統(tǒng)的設(shè)計與施工不僅要保證整個圍護結(jié)構(gòu)在施工過程中的安全可靠，而且還要控制支護結(jié)構(gòu)和周圍土體的變形，以確保周圍環(huán)境的安全，減少環(huán)境效應(yīng)。（2）強區(qū)域性巖土工程一般都區(qū)域性強，而基坑支護工程則具有更強的區(qū)域性。（4）不成熟的理論盡管現(xiàn)在的深基坑支護技術(shù)已經(jīng)取得了豐碩的成果，但是在理論上，仍屬于有待繼續(xù)發(fā)展的綜合技術(shù)學(xué)科。作用在支護結(jié)構(gòu)上的外部荷載往往隨著環(huán)境條件 、施工步驟和施工方法等因素的變化而改變。 基坑支護方法概述深基坑的支護方法種類很多，各種支護結(jié)構(gòu)的施工工藝也各不相同，實際具體工程中采用何種支護方法還必須結(jié)合基坑開挖深度、巖土性質(zhì)、基坑周圍場地情況及施工條件等因素綜合考慮確定。 排樁或地下連續(xù)墻支護結(jié)構(gòu)排樁包括鋼板樁、鋼筋混凝土板樁、鉆孔灌注樁以及人工挖孔樁等；支護形式主要包括：① 列式排樁支護:：適用邊坡土質(zhì)較好、地下水位較低的基坑，可利用土拱作用，采用稀疏的鉆孔灌注樁或挖孔樁作為支護結(jié)構(gòu)；② 續(xù)排樁支護:：在軟土中通常是不能形成土拱的，支護樁則應(yīng)該采用連續(xù)密排，并在樁間做樹根樁或注漿防水，或者采用鋼板樁、鋼筋混凝土板樁密排。尤其是今天的地下連續(xù)墻已經(jīng)發(fā)展到既是基坑施工時的封閉的擋土圍護結(jié)構(gòu)，又可以作為擬建工程主體結(jié)構(gòu)的側(cè)墻，即兩墻并作一墻。施工時振動少，噪聲低，對周圍鄰近的建筑物、構(gòu)筑物和地下管線影響較小，比較容易控制沉降和變形；（4）施工時可進行逆筑法施工，不僅有利于加快施工進度，同時還可以降低造價。當(dāng)圍護結(jié)構(gòu)用作主體結(jié)構(gòu)的一部分，或采用逆筑法施工時，可采用地下連續(xù)墻。水泥土樁有兩種，它們分別是采用水泥土攪拌法（cement deep mixing）形成的攪拌樁和高壓噴射注漿法（jet grouting）形成的旋噴樁。它是由密集的土釘群、被加固的土體、噴射混凝土面層組成的類似于重力式擋墻的擋土結(jié)構(gòu)，并且以此來抵抗圍護墻后傳來的土壓力和其他外力荷載，從而達到開挖基坑時基坑穩(wěn)定或邊坡穩(wěn)定。打入式土釘?shù)膬?yōu)點是不需要預(yù)先鉆孔，施工速度快。土釘支護不適用于對基坑變形有嚴(yán)格要求的基坑支護工程，采用土釘支護的基坑深度也不宜太大。因此規(guī)定采用土釘支護的工程必須做好降水，并且它不能用來作為擋水結(jié)構(gòu)。逆作拱墻具有優(yōu)點如下：（1） 結(jié)構(gòu)受力合理：由于逆作拱墻其拱式結(jié)構(gòu)的工作原理，能將垂直于拱截面的水平土壓力產(chǎn)生的彎曲拉力轉(zhuǎn)化為沿拱軸線截面方向的軸向壓力，使拱墻本身的豎向截面只受壓力而不受彎。（3） 施工方便：拱的施工非常方便，可與挖土同步交叉進行，單獨占用的工期很少，施工像做混凝土地梁一樣方便，故施工速度快。安裝節(jié)點比較多，當(dāng)構(gòu)造不合理或施工不當(dāng)時，很容易造成節(jié)點變形而導(dǎo)致基坑過大的水平位移，施工技術(shù)水平要求高。此外，環(huán)境溫度變化也會對支撐的內(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10186。即在土壓力已知的情況下不考慮樁體的變形，用靜力平衡法來計算求解樁身的彎矩和剪力，從而運用結(jié)構(gòu)設(shè)計原理的知識對樁進行配筋計算以確定支護結(jié)構(gòu)的支護參數(shù)。懸壁樁在土壓力和地下水壓力下的計算土如下圖所示: 填土面水平時的朗肯土壓力朗肯土壓力理論是根據(jù)半空間的應(yīng)力狀態(tài)和土單元體的極限平衡條件而得出的土壓力古典理論之一。由土的強度理論可知，當(dāng)土體中某點處于極限平衡狀態(tài)時，大主應(yīng)力和小主應(yīng)力間應(yīng)滿足以下關(guān)系式：黏性土 (33)或 (34)無黏性土 (35)或 (36)以，代入式（34）和（36），即得朗肯主動土壓力計算公式為：黏性土 (37)或 (38)無黏性土 (39)或 (310)上面各式中 ——主動土壓力系數(shù)，； ——墻后填土的重度（），地下水位以下取有效重度； ——填土的黏聚力（)； ——填土的內(nèi)摩擦角； ——計算點距填土面的深度。利用（33）和（35）可得被動土壓力強度計算公式：黏性土 (313)無黏性土 (314)式中 —被動土壓力系數(shù)。但由于在推導(dǎo)過程中的條件假定和簡化，使該理論使用范圍受限。由于目前挖槽機械發(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)不再使用膨潤土泥漿；墻體材料已經(jīng)由過去以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，越來越多地作為建筑物的基礎(chǔ)，所以很難給地下連續(xù)墻一個確切的定義。 　?。孩黉摻罨炷翂?；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。 　　2. 墻體剛度大，用于基坑開挖時，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)成為深基坑支護工程中必不可少的擋土結(jié)構(gòu)。 　　5. 可用于逆做法施工。 　　7. 可用作剛性基礎(chǔ)。 　　、工期短、質(zhì)量可靠、經(jīng)濟效益高。下面用一個簡單的模型分析一下。按靜力平衡，支點力按下式計算： (317)式中——設(shè)定彎矩零點位置以上基坑外側(cè)各土層水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值的合力之和；——合力作用點至設(shè)定彎矩零點的距離； ——設(shè)定彎矩零點位置以上基坑內(nèi)側(cè)各土層水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值的合力之和；——合力作用點至設(shè)定彎矩零點的距離；——支點至基坑底面的距離；——基坑底面至設(shè)定彎矩零點位置的距離。假設(shè)結(jié)構(gòu)某截面滿足以下條件： (319)則該截面上的剪力即為最大剪力： (320)假設(shè)某截面滿足以下條件： (321)則該截面上的彎矩即為最大彎矩： (322)計算得到截面最大彎矩和最大剪力的計算值后，按下式計算支點力設(shè)計值、彎矩設(shè)計值和剪力設(shè)計值： (323) (324) (325) 降水設(shè)計 管井降水一般計算方法管井降水采用JGJ/T111一98《建筑與市政降水工程技術(shù)規(guī)范》中的公式計算。 基坑涌水量基坑涌水量可用下面計算