【文章內(nèi)容簡介】 系數(shù)為 ； 安全等級二級，重要性系數(shù)為 ； 安全等級 三 級，重要性系數(shù)為 ； 基坑支護包括基坑支護體系和內(nèi)支撐體系，在 基坑開挖期間，地下水控制也屬于基坑支護的一部分，地下水控制方法可分為集水明排、降水、截水和回灌等型式單獨或組合使用。 圖 12基坑支護結(jié)構(gòu) 12 1． 2． 2 基坑支護的類型 基坑支護有很多種類型，根據(jù)原理和施工方法的不同，大致有 ：放坡開挖、深層攪拌水泥土圍護墻、高壓旋噴樁、槽鋼鋼板樁、鋼筋混凝土板樁、鉆孔灌注樁、地下連續(xù)墻、土釘墻、 SMW 工法等。它們各有特點，分別適用于不同的環(huán)境和施工條件，設(shè)計時應(yīng)根據(jù)工程的特殊性，具體分析，選擇合適的支護類型。 放坡開挖 適用于周圍開闊的場地，周圍沒有重要的建筑物，只要求穩(wěn)定，嚴格控制位移要求，價錢最便宜，回填土方較大。 深層攪拌水泥土圍護墻 這種支護結(jié)構(gòu)防水性能好 ,可不設(shè)支撐 , 基坑能在開敞的條件下開挖。該結(jié)構(gòu)形式采用深層攪拌機將土和水泥漿強行攪拌 ,形成連續(xù)搭接的水泥土柱狀加固體擋墻。 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 。一般情況下比較經(jīng)濟 。施工中無振動、無噪音、污染少、擠土輕微 ,因此在鬧市區(qū)內(nèi)施工更顯出優(yōu)越性。水泥土圍護墻的缺點 :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。 高壓旋噴樁 利用高壓經(jīng)過旋轉(zhuǎn)的噴嘴將水泥漿噴入土層與土體混合形成水泥土加固體 ,相互搭接形成排樁 ,優(yōu)點：施工設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、機 動性強、占地少 ,并且施工機具的振動很小 ,噪音也較低 ,不會對周圍，擋土和止水，它可用于空間較小處。缺點：高壓旋噴樁的施工費用要高于深層攪拌水泥土樁 ,施工中有大量泥漿排出 ,容易引起污染。 排樁支護。排樁包括鋼板樁、鋼筋混凝土板樁及鉆孔灌注樁、人工挖孔樁等 , 其支護形式包括 : （ 1）柱列式排樁支護 : 當邊坡土質(zhì)較好、地下水位較低時 , 可利用土拱作用 , 以稀疏的鉆孔灌注樁或挖孔樁作為支護結(jié)構(gòu) 。 （ 2）連續(xù)排樁支護 : 在軟土中常不能形成土拱 , 支護樁應(yīng)連續(xù)密排 , 并在樁間做樹根樁或注漿防水 。 也可以采用鋼板樁 、鋼筋混凝土板樁密排。 （ 3）組合式排樁支護 : 在地下水位較高的軟土地區(qū) , 可采用鉆孔灌注樁排樁與水泥攪拌樁防滲墻組合的形式。對于開挖深度小于 6 米的基坑 ,在無法采用重力式深層攪拌樁的情況下 , 可采用 600mm 密排鉆孔樁 , 樁后用樹根樁防護 , 也可采用打入預制混凝土板樁或鋼板樁 , 板樁后注漿或加攪拌樁防滲 , 頂部設(shè)圈梁和支撐 。 對于開挖深度為 6～ 10 米的基坑 , 常采用 800～ 1000mm 的鉆孔樁 , 后面加深層攪拌樁或注漿防水 , 并設(shè)置 2～（ 4）道支撐 。 對于開挖深度大于 10 米的基坑 ,可采用地下連續(xù) 墻加支撐的方法 , 也可采用 800～ 1000mm 大直徑鉆孔樁加深層攪拌樁防水 , 設(shè)置多道支撐。 13 鋼板樁 這是一種簡易的鋼板樁圍護墻 ,由槽鋼正反扣搭接或并排組成。其特點為 :槽鋼具有良好的耐久性 ,基坑施工完畢回填土后可將槽鋼拔出回收再次使用 。施工方便 ,工期短 。缺點：不能擋水和土中的細小顆粒 ,在地下水位高的地區(qū)需采取隔水或降水措施 ?？箯澞芰^弱 ,支護剛度小 ,開挖后變形較大。 鋼筋混凝土板樁 優(yōu)點：具有施工簡單、現(xiàn)場作業(yè)周期短等特點。缺點：由于鋼筋混凝土板樁的施打一般采用錘擊方法 ,振動與噪音大 ,同時沉樁過程中擠土也 較為嚴重 ,在城市工程中受到一定限制。此外 ,其制作一般在工廠預制 ,再運至工地 ,成本較灌注樁等略高。 鉆孔灌注樁 鉆孔灌注樁圍護墻是排樁式中應(yīng)用最多的一種 ,在我國得到廣泛的應(yīng)用。工程樁也為灌注樁時 ,可以同步施工 ,從而施工有利于組織、方便、工期短 。樁間縫隙易造成水土流失 ,特別時在高水位軟粘土質(zhì)地區(qū) ,需根據(jù)工程條件采取注漿、水泥攪拌樁、旋噴樁等施工措施以解決擋水問題 。適用于軟粘土質(zhì)和砂土地區(qū) ,但是在砂礫層和卵石中施工困難應(yīng)該慎用 。樁與樁之間主要通過樁頂冠梁和圍檁連成整體 ,因而相對整體性較差 ,當在重要地區(qū) ,特殊工程 及開挖深度很大的基坑中應(yīng)用時需要特別慎重。 地下連續(xù)墻 支護結(jié)構(gòu)中最強的支護型式，適用于地質(zhì)條件差和復雜，基坑深度大，地下連續(xù)墻具有如下優(yōu)點 : 墻體剛度大、整體性好 , 因而結(jié)構(gòu)和地基變形較小 , 可用于超深的支護結(jié)構(gòu) 。 適用于各種地質(zhì)條件。特別是遇到砂卵石地層或要求進入風化巖層時 , 鋼板樁難于施工 , 可采用地下連續(xù)墻支護 。 可減少工程施工時對環(huán)境的影響。缺點：周邊環(huán)境要求較高，造價較高，施工要求專用設(shè)備。當在軟土層中基坑開挖深度大于 10 米、周圍相鄰建筑或地下管線對沉降與位移要求較高時常采用地下連續(xù)墻作基 坑的支護結(jié)構(gòu)而且對廢漿液難于處理。 土釘墻 土釘墻是一種邊坡穩(wěn)定式的支護 ,其作用與被動的具備擋土作用的上述圍護墻不同 ,它是起主動嵌固作用 ,增加邊坡的穩(wěn)定性 ,使基坑開挖后坡面保持穩(wěn)定。土釘墻主要用于土質(zhì)較好地區(qū) ,我國華北和華東北部一帶應(yīng)用較多。優(yōu)點：施工簡便且工期短、效果較好、經(jīng)濟性好、在土質(zhì)較好地區(qū)應(yīng)積極推廣。 SMW 工法 SMW 工法亦稱勁性水泥土攪拌樁法，即在水泥土樁內(nèi)插入 H 型鋼等（多數(shù)為H 型鋼，亦有插入拉森式鋼板樁、鋼管等） ，將承受荷載與防滲擋水結(jié)合起來，使之成為同時具有受力與 抗?jié)B兩種功能的支護結(jié)構(gòu)的圍護墻。 SMW 支護結(jié)構(gòu)的支護特點主要為：施工時基本無噪音，對周圍環(huán)境影響??；結(jié)構(gòu)強度可靠，凡是適合應(yīng)用水泥土攪拌樁的場合都可使用，特別適合于以粘土和粉細砂為主的松軟地層；擋水防滲性能好，不必另設(shè)擋水帷幕；可以配合多道支撐應(yīng)用于較深的基坑；此工法在一定條件下可代替作為地下圍護的地下連續(xù)墻，在費用上如果能夠采取 14 一定施工措施成功回收 H 型鋼等受拉材料；則大大低于地下連續(xù)墻，因而具有較大發(fā)展前景。 1． 2． 3 基坑支護的設(shè)計要求 基坑支護應(yīng)該滿足兩種極限狀態(tài)的要求，即承載能力極限狀態(tài)和正 常使用極限狀態(tài)。所謂承載能力極限狀態(tài)，對基坑支護來說就是支護結(jié)構(gòu)破壞、傾倒、滑動或周邊環(huán)境的破壞，出現(xiàn)較大范圍的失穩(wěn)。一般的設(shè)計要求是不允許支護結(jié)構(gòu)出現(xiàn)這種極限狀態(tài)的。而正常使用極限狀態(tài)則是指支護結(jié)構(gòu)的變形或是由于開挖引起周邊土體產(chǎn)生的變形過大，影響正常使用，但未造成結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)。 因此，基坑支護設(shè)計相對于承載力極限狀態(tài)要有足夠的安全系數(shù)，不致使支護產(chǎn)生失穩(wěn)，而在保證不出現(xiàn)失穩(wěn)的條件下，還要控制位移量，不致影響周邊建筑物的安全使用。因而，作為設(shè)計的計算理論，不但要能計算支護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定問題，還應(yīng)計算其 變形，并根據(jù)周邊環(huán)境條件，控制變形在一定的范圍內(nèi)。 一般的支護結(jié)構(gòu)位移控制以水平位移為主，主要是水平位移較直觀，易于監(jiān)測。水平位移控制與周邊環(huán)境的要求有關(guān)，這就是通?；右?guī)范中所謂的基坑安全等級的劃分 。一般最大水平位移在 30mm 內(nèi)地面不致有明顯的裂縫，當最大水平位移在4050mm 內(nèi)會有可見的地面裂縫，因此一般的基坑最大水平位移應(yīng)控制不大于50mm 為宜，否則會產(chǎn)生較明顯的地面裂縫和沉降，感觀上會產(chǎn)生不安全的感覺。 1． 2． 4 基坑支護形式的選取原則 基坑支護選型對于基坑工程而言是十分重要的第一 步。由于土力學的局限，我國現(xiàn)在的選型一般按照經(jīng)驗，大致方法如表 12 所示。一般當?shù)刭|(zhì)條件較好，周邊環(huán)境要求較寬松時，可以采用柔性支護，如土釘墻等；當周邊環(huán)境要求高時，應(yīng)采用較剛性的支護型式，以控制水平位移，如排樁或地下連續(xù)墻等。同樣，對于支撐的型式，當周邊環(huán)境要求較高地質(zhì)條件較差時，采用錨桿容易造成周邊土體的擾動并影響周邊環(huán)境的安全，應(yīng)采用內(nèi)支撐型式較好；當?shù)刭|(zhì)條件特別差，基坑深度較深，周邊環(huán)境要求較高時，可采用地下連續(xù)墻加逆作法這種最強的支護型式。基坑支護最重要的是要保證周邊環(huán)境的安全。 15 表 12基坑支護形式選取的影響因素 形成安全、經(jīng)濟的支護體系 技術(shù)合理 施工可行 保護化境 經(jīng)濟指標 支護結(jié)構(gòu)的強度 支護結(jié)構(gòu)的變形 支護結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性 基坑滲流穩(wěn)定性 坑底隆起穩(wěn)定性 土方工程施工便利高速 提供足夠多的施工空間 主體結(jié)構(gòu)施工方便 支護擋墻對周圍環(huán)境的影響 土方開挖對周圍環(huán)境的影響 降低地下水引起地表沉降 支護總體造價 工期 1． 2． 5 基坑支護結(jié)構(gòu)內(nèi)支撐體系 通常的基坑支撐方式有三種，即錨桿支撐、鋼管支撐和混凝土梁支撐，或這三種支撐方式的聯(lián)合支護方式，這三種方式各有優(yōu)缺點，見表 13。 表 13支撐方式對比表 支撐方式 優(yōu)點 缺點 錨桿支撐 ，提高挖土的機械程度和結(jié)構(gòu)施工的效率與質(zhì)量。 、巖面較高的基坑工程中，錨桿比內(nèi)支撐節(jié)省工程量，對圍護結(jié)構(gòu)的變形控制有好處。 測試來獲得，因此保證設(shè)計有足夠的安全度。 ，以控制擋土墻的變形。 ，鉆孔及灌漿都是用膨脹泥漿循環(huán)作業(yè)的，不會造成土體中水體的流失，而產(chǎn)生土體沉降。 原有的防滲能力，錨頭處的防水較困難。 界，需處理好與鄰近業(yè)主的關(guān)系。 ，因此消耗鋼材較大。 鋼管支撐 ，對墻體的變形、強度都有利。減少大面積的節(jié)點處理。 ，對基坑出土及主體結(jié)構(gòu)的施工影響較大。 16 。 ，節(jié)約鋼材。 ，不受混凝土齡期影響，施工速度快。 ，減輕支護結(jié)構(gòu)的受力和位移。 求。 混凝土梁支撐 。 。 。 ，對基坑出土及主體結(jié)構(gòu)的施工影響較大。 ，施工速度慢。 土。 17 第 2 章 基坑支護設(shè)計計算方法 2． 1 作用于支護結(jié)構(gòu)上的荷載 2． 1． 1 概述 作用在支護結(jié)構(gòu)上的荷載主要有： 1）土壓力； 2）水壓力； 3）影響區(qū)范圍內(nèi)建筑物、結(jié)構(gòu)物荷載； 4）施工荷載：汽車、吊車及場地堆載等； 5）若直呼作為主體結(jié)構(gòu)的一部分時，應(yīng)考慮地震力； 6）溫度影響和混凝土收縮引起的附加荷載。其中土 壓力和水壓力是影響支護結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的主要因素，所以在實際設(shè)計中，為了方便，對于一般的基坑支護設(shè)計只要考慮土壓力和水壓力即可。 2． 1． 2 土壓力 進行支護結(jié)構(gòu)計算時，作用在支護結(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)律是同支護結(jié)構(gòu)的是水平位移方向和大小、土的性質(zhì)、支護結(jié)構(gòu)物的剛度及高度等因素有關(guān)。土壓力根據(jù)性質(zhì)可以分為：靜土壓力、主動土壓力、被動土壓力。 1）靜止土壓力，若剛性擋墻保持原來位置靜止不動，則作用在墻上的土壓力稱為靜止土壓力，擋墻厚的土處于彈性平衡狀態(tài)。靜止土壓力可按下式計算： 00()iip h q K???? (21) 式中 0p —— 計算點處的靜止土壓力強度（ KPa ）； i? —— 計算點以上第 i 層土的重度（ 3/mKN ）； ih —— 計算點以上第 i 層土的厚度（ m）； q —— 地面均布荷載（ KPa ）； 0K —— 計算點處土的靜止土壓力系數(shù)，由試驗確定。 2）朗金主動土壓力計算，當墻背是豎直、填土面是水平時，就可以應(yīng)用土體于極限平衡狀態(tài)時的最大和最小主應(yīng)力間的關(guān)系來計算作用于墻背的主動土壓力。朗金主動土壓力計算公式： 18 砂性土 2ta n ( 4 5 )2apz ??? ?? = azK? (22) 粘性土 2ta n ( 4 5 ) 2 ta n ( 4 5 )22ap z c???? ? ? ? ? ? = aa KczK 2?? (23) 式中 aK —— 主動土壓力系數(shù)， )245(tan 2 ??? ?aK； ? —— 土的重度（ 3/mKN ）； c 、 ? —— 土的內(nèi)聚力（ KPa ） 及內(nèi)摩擦角； z —— 計算點距填土面的深度（ m）。 3）朗金被動土壓力計算，同 2），其被動 土壓力公式 砂性土 2ta n ( 4 5 )2ppp z z K???? ? ? ? (24) 粘性土 2ta