【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 墻上的所受的側(cè)壓力，受力合理、安全可靠、易于控制圍墻的變形，雖然內(nèi)支撐的設(shè)置給基坑內(nèi)挖土帶來(lái)不便，但是可以通過(guò)換撐加以解決。用土錨拉結(jié)圍護(hù)墻，坑內(nèi)施工無(wú)任何阻擋，有利于提高施工效率，但是在軟土地區(qū)土錨的變形難以控制。在土質(zhì)較好的地區(qū)，應(yīng)發(fā)展土錨。在軟土地區(qū)，以及建筑物密集的城市中，為了便于控制圍護(hù)墻的變形，應(yīng)以內(nèi)支撐為主。 支撐系統(tǒng)按其材料可以分為鋼管支撐、型鋼支撐、鋼筋混凝土支撐。一般情況下應(yīng)該優(yōu)先選擇鋼結(jié)構(gòu)支撐。表 支撐優(yōu)缺點(diǎn)比較材料 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn)同濟(jì)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）8鋼結(jié)構(gòu)自重小，安裝拆除方便；可重復(fù)利用；可以做到隨挖隨撐，并可施加預(yù)緊力，有利于控制變形。整體剛度差，安裝節(jié)點(diǎn)多，容易造成節(jié)點(diǎn)變形與鋼結(jié)構(gòu)支撐變形，進(jìn)而造成基坑過(guò)大水平位移?，F(xiàn)澆鋼筋混凝土剛度大，變形?。皇┕し奖?，整體性好；適用于各種復(fù)雜平面形狀的基坑，靈活多變；節(jié)點(diǎn)可靠。自重大，材料不能重復(fù)利用，安裝養(yǎng)護(hù)和拆除需要較長(zhǎng)工期，爆破拆除產(chǎn)生噪聲，振動(dòng)，碎塊飛出等危險(xiǎn)。 支護(hù)方案的比較和確定 基坑特點(diǎn)依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工程地質(zhì)條件、臨近地面地下環(huán)境、基坑開挖深度等得出基坑具有以下特點(diǎn)：①基坑開挖深度范圍內(nèi)土層條件較差；②周圍環(huán)境條件不太好：基坑周邊有馬路、高壓電塔和民用工廠樓，距離較近因此不能放坡開挖；③場(chǎng)地地下水位較高，設(shè)計(jì)時(shí)取靜止水位地面下5m 計(jì)算。 圍護(hù)墻的形式選擇根據(jù)本工程的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)時(shí)此基坑有可能采用的幾種圍護(hù)形式：(1)鉆孔灌注樁圍護(hù)墻 優(yōu)點(diǎn)：噪聲和振動(dòng)小，就地澆制施工，對(duì)周圍環(huán)境影響小；適合軟弱地層使用，缺點(diǎn)：接頭防水性差，要根據(jù)地質(zhì)條件從注漿、攪拌樁、旋噴樁等方法中選用適當(dāng)方法解決防水問題；整體剛度較差，不適合兼作主體結(jié)構(gòu)；（2）采用排樁圍護(hù)中的鋼板樁支護(hù)形式作為擋土結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：鋼板樁施工容易、造價(jià)較低，當(dāng)作為圍護(hù)墻時(shí)強(qiáng)度剛度大、抗彎能力強(qiáng)、變形相對(duì)較小。鋼板樁可以回收利用，適用于短期支護(hù)，施工有利于組織、方便、工期短，目前此種技術(shù)比較成熟。另設(shè)深層水泥攪拌樁為止水帷幕時(shí)有好的防水效果，同時(shí)也起到了擋土的作用，比較經(jīng)濟(jì)。缺點(diǎn)：不能有效地形成止水帷幕，此基坑含水豐富，如果不能止水在部分地段容易形成流沙現(xiàn)象。（3）采用地下連續(xù)墻優(yōu)點(diǎn)：采用地下連續(xù)墻強(qiáng)度高又可以止水，并成為基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)部分。施工時(shí)振動(dòng)少，可減少對(duì)周圍的影響。是比較安全可靠的施工方法。缺點(diǎn)：但是造價(jià)比較昂貴且施工工期慢，還須有泥漿處理?xiàng)l件。 支護(hù)方案的確定通過(guò)上述圍護(hù)形式的比較，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)工程地質(zhì)條件、臨近地面地下環(huán)境條件、同濟(jì)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）9基坑開挖深度等綜合確定采用鋼板樁+鋼管內(nèi)支撐，利用深層水泥攪拌樁做止水帷幕的支護(hù)形式。采用拉森Ⅳ型鋼板樁加一道或兩道內(nèi)支撐進(jìn)行基坑支護(hù)。根據(jù)管道基坑底的地質(zhì)條件、基坑開挖深度、管道地基處理方式的不同，采用支護(hù)一、支護(hù)二等幾種不同的支護(hù)形式。支護(hù)方式一：適用于場(chǎng)地較小，土質(zhì)較好（承載力特征值 120KPa 以上） ，基坑深度小于 的情況。采用 12m 長(zhǎng) IV 型拉森鋼板樁加一道內(nèi)支撐進(jìn)行支護(hù)。支護(hù)方式二：適用于管道基礎(chǔ)采用水泥攪拌樁處理，基坑深度大于 且小于 的情況。采用 15 m 長(zhǎng) IV 型拉森鋼板樁加二道內(nèi)支撐進(jìn)行支護(hù)。對(duì)檢修閥井基坑支護(hù)，采用 15 或 17 米長(zhǎng)拉森 IV 型密扣鋼板樁，設(shè)兩道鋼支撐并加圍檁增加整體穩(wěn)定性和架起鋼支撐，或者采用鉆孔灌注樁加鋼支撐的支護(hù)形式。對(duì)于廠房段基坑段采用采用 12 或 15 米長(zhǎng)拉森 IV 型密扣鋼板樁，設(shè)兩道鋼支撐并加圍檁增加整體穩(wěn)定性和架起鋼支撐。鋼板樁支護(hù)直觀圖片如下：同濟(jì)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）10第三章 檢修閥井基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)（鋼板樁支護(hù)）設(shè)計(jì)與計(jì)算 土壓力計(jì)算此基坑位于剝蝕殘丘和沖擊平原交接地帶,地勢(shì)相對(duì)較為平坦,屬珠江三角洲沖擊平原地貌單元及剝蝕殘丘地貌單元。地表主要為農(nóng)田、河涌、和公路。地質(zhì)條件復(fù)雜，屬于粘性土地基。進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)，作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)與土體界面上的壓力即為土壓力。土壓力的大小及其分布規(guī)律是同支護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移方向和大小、土的性質(zhì)、支護(hù)結(jié)構(gòu)物的剛度和高度等因素有關(guān)。具體檢修閥井基坑地層參數(shù)如下表。表 檢修閥井處地層參數(shù)指標(biāo)一覽表地層代號(hào) 層厚（m）天然容重 γ（ 3kN/m）凝聚力 c（kPa）內(nèi)摩擦角φ（度）素填土（第 1 層） 8 8粘 土（第 2 層） 粉質(zhì)粘土（第 3 層） 13淤泥質(zhì)粘土（第 4 層） 15 8細(xì)砂巖（第 5 層） 15 28泥 巖（第 6 層） 30 30同濟(jì)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）11粉砂巖（第 7 層） 14 35 開挖面深度范圍內(nèi)的側(cè)壓力（土壓力和水壓力）計(jì)算 (1) 按庫(kù)倫理論計(jì)算主動(dòng)與被動(dòng)土壓力強(qiáng)度，其公式如下： （）aaia kc2)hrq(P???? （）ppib式中： —— 庫(kù)倫主動(dòng)與被動(dòng)土壓力強(qiáng)度， ；apb aP—— 地面均勻荷載， ；qakP—— 第 i層土的重度， ；ir 3mN—— 第 層土的厚度， ；ih 、 ——庫(kù)倫主動(dòng)與被動(dòng)土壓力系數(shù)；akp、 —— 計(jì)算點(diǎn)土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)， kPa???。c?根據(jù)深基坑工程（高大釗編）計(jì)算地下水位以下的水、土壓力，一般采用“水土分算” （即水、土壓力分別計(jì)算再相加）和“水土合算”兩種方法。對(duì)于砂性土和粉土，可按水土分算原則進(jìn)行，即分別計(jì)算土壓力和水壓力，然后兩者相加。對(duì)粘性土可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況和工程經(jīng)驗(yàn)，按水土分算和水土合算進(jìn)行，此地質(zhì)條件，屬于粘性土。因此，如當(dāng)?shù)赜谐晒Φ乃梁纤愕慕?jīng)驗(yàn)的話，為了經(jīng)濟(jì)的目的，應(yīng)該采用水土合算。對(duì)與此地質(zhì)條件，素填土位于地下水位以上，淤泥土和粉質(zhì)粘土則處于地下水位以下，且根據(jù)廣州地區(qū)土質(zhì)條件判斷為粘性土。所以在此處采用水土合算。取地面以下各土層參數(shù)的加權(quán)平均值 .16. .. ????????? ??? 3i . 1..同濟(jì)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）12主動(dòng)土壓力系數(shù)： )(tan)245(tanK2???????被動(dòng)土壓力強(qiáng)度考慮到地基土與擋墻之間的摩擦力應(yīng)采用庫(kù)倫公式的簡(jiǎn)化公式： 222p )cos()s(ini1)cos( ?????????? ???????因?yàn)閴Ρ炒怪?，?， 表示計(jì)算點(diǎn)處地基土與墻面的摩擦角，取0?。???15)432(kj??上式化簡(jiǎn)得 2kjp sin)i(cosK??????????? )(150co2???????????參考《深基坑工程》 （第二版） （陳忠漢主編） ，取地面均布荷載 ? 土壓力計(jì)算確定臨界深度 ：由 得:0z0kc2)rzq(eaa0???? ???圖 局部均布超載時(shí)土壓力強(qiáng)度分布圖根據(jù)規(guī)范，采用水土合算，基坑開挖面以上設(shè)置鋼支撐，鋼支撐布置處及基坑開同濟(jì)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）13挖底面處土壓力的值: 2aaaA m/ ???????? 2aimB m/ ????aiaaC 62...ce 2aimD /8...14017240K2rqK?????? ：圖 土壓力強(qiáng)度分布圖土壓力零點(diǎn)距基坑底的距離，可根據(jù)凈土壓力零點(diǎn)處墻前被動(dòng)土壓力強(qiáng)度與墻后主動(dòng)土壓力強(qiáng)度相等的關(guān)系求得，即： amaDpmuKreur?? )()(raP ???? 結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算 彎矩計(jì)算將基坑支護(hù)樁畫成一連續(xù)梁，其荷載為土壓力，～:(1)連續(xù)梁AB段懸臂部分彎矩 ????同濟(jì)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）14 AB段彎矩計(jì)算簡(jiǎn)圖（2）梁BC段參考《建筑結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算計(jì)算手冊(cè)》（第一版）B點(diǎn)鉸支，C端固定公式有 BC段彎矩計(jì)算簡(jiǎn)圖 )(39。CB ????????? ???????? （3）梁CDE段梁CDE段，E點(diǎn)為零彎矩點(diǎn)，參考《建筑結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算計(jì)算手冊(cè)》（第一版），左端固定，右端簡(jiǎn)支，C點(diǎn)的彎矩：同濟(jì)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）15圖 CE 段彎矩計(jì)算簡(jiǎn)圖 ?????????????????? 2232221FC )lb(516q)la(51l984aq)l(8aqM 彎矩分配根據(jù)《結(jié)構(gòu)力學(xué)》中的彎矩分配法來(lái)平衡支點(diǎn)B、C的彎矩假設(shè)樁的抗彎剛度EI不變 SCB=3iCB =4iCE CE， 4IliBC?? ?? ?? 表 桿端彎矩的分配計(jì)算 （單位：kNm）序號(hào) 桿端名稱 B 點(diǎn) C 點(diǎn) 1 分配系數(shù) 2 固端彎矩 — —3 分配與傳遞彎矩 4 最后桿端彎矩 — —最終得分配彎矩： ?????0ME? 支座反力和軸力計(jì)算同濟(jì)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）16 參考《基坑工程》 （哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社） 圖 各支點(diǎn)反力計(jì)算簡(jiǎn)圖取 ZB 段梁： 0MA??39。B???取 BC 段梁： 0? )(39。B ??????..739。B39。 ??同濟(jì)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）170MC??)(39。 ??????取 CE 段梁：E 點(diǎn)彎矩為 0 0? ).143().468.()(.6R39。C? ???????39。C39。C???0M?)().(.RE? ???????（7）鋼板樁插入深度計(jì)算 參考《深基坑工程》 （第二版） （陳忠漢主編）由公式 )K(xapE??求得土壓力零點(diǎn)以下入土深度 . m583).()(R6apE ?????????以 鋼板樁支護(hù)設(shè)計(jì)思路及驗(yàn)算 鋼板樁支護(hù)設(shè)計(jì) 根據(jù)本工程場(chǎng)地地質(zhì)情況特點(diǎn)，本工程鋼板樁主要作用是為了隔絕4m～12m 砂層地下水流入基坑，同時(shí)支護(hù)邊坡防止流砂涌動(dòng)，起到支護(hù)邊坡的作用。設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：一、采用拉森式 IV 型密扣鋼板樁（U）型，樁長(zhǎng) 16m；同濟(jì)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）18二、鋼板樁穿過(guò)砂層，進(jìn)入強(qiáng)（中）風(fēng)化巖面；三、鋼板樁沿基坑四周連續(xù)設(shè)置成封閉的帷幕；四、為保證基坑安全，鋼板樁帷幕上設(shè)置一道連續(xù)的工字鋼或槽鋼圍檁以加強(qiáng)鋼度及整體性； 由前面計(jì)算出最大彎矩 后可根據(jù)下式對(duì)鋼板樁選型進(jìn)行驗(yàn)算maxM ??fwmaxax???? ——樁身最大應(yīng)力ax ——樁身最大彎矩mM W ——鋼板樁截面抵抗矩 ——抵抗矩折減系數(shù)，對(duì)于小企口鋼板樁，當(dāng)設(shè)有整體圍檁或冠梁時(shí) 取? ?， 不設(shè)冠梁或圍檁分段設(shè)置時(shí) 取 。?且查相關(guān)資料得知拉森式 IV 型密扣鋼板樁（U 型）的相關(guān)參數(shù)如下表表 拉森式 IV 型密扣鋼板樁（ U 型）的相關(guān)參數(shù)型號(hào) 尺寸（mm）截面積A 單根（cm 2）重量（kg/m） 慣性矩 Ir 截面抵抗矩拉森 寬度 b 高度 h腹板厚 t1翼緣厚t2 單根 每米寬單根（cm 4）每米寬（cm 4/m）單根（cm 3）每米寬（cm 3/m）IV 型 400 180 343 2043所以由 ??????綜上所述，本基坑采用樁長(zhǎng) 16m 的進(jìn)口拉森式 IV 型密扣鋼板樁（U 型） 。在基坑開挖時(shí)，由于坑內(nèi)土體挖出后，使地基的應(yīng)力場(chǎng)和形變場(chǎng)發(fā)生變化，可能同濟(jì)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）19導(dǎo)致基坑的失穩(wěn)。例如基坑整體或局部滑坡，基坑底隆起及管涌等，從而引發(fā)工程事故。所以在進(jìn)行基坑支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，需要驗(yàn)算基坑穩(wěn)定性，必要時(shí)應(yīng)該采取適當(dāng)?shù)募訌?qiáng)防范措施，使基坑的穩(wěn)定性具有一定的安全度。保證基坑開挖整個(gè)過(guò)程安全?；拥姆€(wěn)定性驗(yàn)算主要是指對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗傾覆，抗滑移，及各種內(nèi)力計(jì)算外，還應(yīng)進(jìn)行基坑底隆起，抗?jié)B流穩(wěn)定性，管涌等各種穩(wěn)定性驗(yàn)算?；臃€(wěn)定性分析的目的在于基坑側(cè)壁支護(hù)結(jié)構(gòu)在給定條件設(shè)計(jì)出合理的嵌固深度或驗(yàn)算已擬定支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是否穩(wěn)定和合理。對(duì)有支護(hù)的基坑全面地進(jìn)行基坑穩(wěn)定性分析和驗(yàn)算，是基坑工程設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)之一。目前，對(duì)基坑穩(wěn)定性驗(yàn)算主要有如下內(nèi)容：①基坑整體穩(wěn)定性驗(yàn)算；②基坑的抗隆起穩(wěn)定驗(yàn)算；③基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)踢腳穩(wěn)定性驗(yàn)算；④基坑底抗?jié)B流穩(wěn)定性驗(yàn)算。 基坑的整體性穩(wěn)定性驗(yàn)算采用圓弧滑動(dòng)法驗(yàn)算支護(hù)結(jié)構(gòu)和地基的整體穩(wěn)定抗滑動(dòng)穩(wěn)定性，應(yīng)該注意支護(hù)結(jié)構(gòu)一般有內(nèi)支撐或外土錨拉結(jié)構(gòu)，墻面垂直的特點(diǎn)。不同于邊坡穩(wěn)定驗(yàn)算的圓弧滑動(dòng)，滑動(dòng)面的圓心一般在擋土上方，基坑內(nèi)側(cè)附近。通過(guò)試算穩(wěn)定最危險(xiǎn)的滑動(dòng)面和最小安全系數(shù)?？紤]支撐作用時(shí)，通常不會(huì)發(fā)生整體穩(wěn)定破壞，因此對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)，當(dāng)設(shè)置多道支撐時(shí)可不做基坑的整體穩(wěn)定性驗(yàn)算。 基坑底部土體抗隆起穩(wěn)定性驗(yàn)算基坑工程的基底抗隆起的穩(wěn)定性驗(yàn)算具有保證基坑穩(wěn)定和控制變形的重要意義，同時(shí)，由于基地抗隆起穩(wěn)定性與支護(hù)墻入土深度有著直接的關(guān)系，這時(shí)確定合適的墻體入土深度就顯得十分重要，一方面要足以保證不發(fā)生基底隆起破壞或過(guò)大的基底隆起變形，另一方面在保證穩(wěn)定的基礎(chǔ)上盡量減少墻體入土深度，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理的目的。由《深基坑工程》采用下式進(jìn)行抗隆起安全系數(shù)的驗(yàn)算。 ??qDHrcNK12L??式中：D——墻