【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 監(jiān)測(cè)和信息反饋等工程內(nèi)容?；庸こ痰姆?wù)工作面幾乎涉及所有土木工程領(lǐng)域，如建工、水利、港口、路橋、市政、地下工程以及近海工程等工程領(lǐng)域。 基坑支護(hù)是地下基礎(chǔ)施工中內(nèi)容豐富而又富于變化的領(lǐng)域。工程界已意識(shí)到基坑支護(hù)是一項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)工程，是一門(mén)綜合性很強(qiáng)的新型科學(xué)，它涉及到工程地質(zhì)、土力學(xué)、基礎(chǔ)工程、結(jié)構(gòu)力學(xué)、原位測(cè)試技術(shù)、施工技術(shù)、土與結(jié)構(gòu)相互作用以及環(huán)境巖土工程等多學(xué)科問(wèn)題?；又ёo(hù)大多是臨時(shí)工程，影響基坑工程的因素很多，例如地質(zhì)條件、地下水情況、具體工程要求、天氣變化、施工工序及管理、 場(chǎng)地周?chē)h(huán)境等多種因素影響，可以說(shuō)它又是一個(gè)綜合性的系統(tǒng)工程。 基坑支護(hù)工程作為土木及建筑工程中的一個(gè)重要組成部分，越來(lái)越受到人們的關(guān)注和重視：一方面是基坑的開(kāi)挖深度越來(lái)越深，技術(shù)難度越來(lái)越大；另一方面是基坑支護(hù)的事故不斷產(chǎn)生，特別是一些重大深基坑支護(hù)的事故，教訓(xùn)非常深刻。總的來(lái)說(shuō)，基坑支護(hù)技術(shù)要從一下三方面進(jìn)行考慮： (1)保證基坑四周邊坡的穩(wěn)定性，滿足地下室施工的空間需求，即基坑支護(hù)體系要起到穩(wěn)定土體的作用。 (2)保證基坑四周相鄰建筑物、構(gòu)筑物和地下管線的安全，即控制基坑施工過(guò)程中土體 的變形移位，將基坑周?chē)孛娉两岛退轿灰瓶刂圃谌菰S范圍內(nèi)。 (3)保證基坑支護(hù)的施工作業(yè)面在地下水位以上，即通過(guò)截水、降水等排水系統(tǒng)措施，保證施工作業(yè)面的要求 因此，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)該與其他建筑設(shè)計(jì)一樣，要求在規(guī)定的時(shí)間和特定的條件下完成各項(xiàng)預(yù)定的功能，包括以下兩個(gè)方面： (1)支護(hù)結(jié)構(gòu)承載能力不應(yīng)超過(guò)其極限狀態(tài)，應(yīng)滿足規(guī)定的材料強(qiáng)度和穩(wěn)定性要求，即承載能力極限狀態(tài)。其承載能力極限狀態(tài)包括以下幾點(diǎn)： 、 基坑失穩(wěn)，即基坑發(fā)生穩(wěn)定性破環(huán)；錨固系統(tǒng)或內(nèi)支撐系統(tǒng)失?。? 擋土結(jié)構(gòu)破壞。 (2) 正常使用狀態(tài)下應(yīng)滿足規(guī)定的 變形和耐久性要求，即正常使用極限狀態(tài)?；幼冃尾挥绊懙叵鹿こ淌┕?、相鄰建筑、管線及道路正常使用。出現(xiàn)下列狀態(tài)之一時(shí)即認(rèn)為超過(guò)了正常使用極限狀態(tài)： 影響正常使用的變形；影響正常使用的耐久性局部破壞（如裂縫）。 基坑支護(hù)的設(shè)計(jì)與施工，既要保證整個(gè)支護(hù)結(jié)構(gòu)在施工過(guò)程中的安全，又要控制結(jié)構(gòu)和周?chē)馏w的變形。以保證周?chē)h(huán)境的安全。在安全前提下，設(shè)計(jì)既要合理，又能節(jié)約造價(jià)、方便施工、縮短工期。要提高基坑支護(hù)的設(shè)計(jì)與施工水平，必須正確選擇計(jì)算方法、計(jì)算模型和巖土力學(xué)參數(shù)，選擇合理的支護(hù)結(jié)構(gòu)體系，同時(shí)還要有豐富的設(shè)計(jì)和施 工經(jīng)驗(yàn)。 基坑支護(hù)的主要特點(diǎn) 基坑工程作為一個(gè)理論還不很成熟的領(lǐng)域，其支護(hù)工程的主要特點(diǎn)有以下幾個(gè)方面： （ 1）風(fēng)險(xiǎn)大 當(dāng)支護(hù)結(jié)構(gòu)僅作為地下主體工程那個(gè)施工所學(xué)要的臨時(shí)措施時(shí)，其使用時(shí)間不長(zhǎng)，一般不超過(guò)兩年，屬于臨時(shí)工程，設(shè)計(jì)的安全儲(chǔ)備系數(shù)相對(duì)較小，加之巖土力學(xué)性質(zhì)、荷載以及環(huán)境的變化和不確定性，使支護(hù)結(jié)構(gòu)存在著一定風(fēng)險(xiǎn)。 （ 2）區(qū)域性強(qiáng) 巖土工程區(qū)域性強(qiáng)，基坑支護(hù)工程則表現(xiàn)出更強(qiáng)的區(qū)域性。不同地區(qū)巖土力學(xué)性質(zhì)千變?nèi)f化，即使在同一地區(qū)的沿途性質(zhì)也有區(qū)別，因此基坑支護(hù) 設(shè)計(jì)與施工應(yīng)因地制宜，結(jié)合本地情況及成功經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行，不能簡(jiǎn)單照搬。 （ 3）綜合性強(qiáng) 基坑支護(hù)是巖土工程、結(jié)構(gòu)工程以及施工技術(shù)相互交叉的學(xué)科，同時(shí)基坑支護(hù)工程涉及土力學(xué)中的穩(wěn)定、變形和滲流三個(gè)課題，影響基坑支護(hù)的因素也很多，所以要求基坑支護(hù)共享哼的設(shè)計(jì)者，應(yīng)該具備多方面的綜合專(zhuān)業(yè)知識(shí)。 （ 4）理論不成熟 盡管深基坑支護(hù)技術(shù)取得了豐碩的成果，但是在理論上仍屬尚待發(fā)展的綜合技術(shù)學(xué)科。目前基坑支護(hù)理論的研究尚不完備，滿意的工程實(shí)測(cè)資料也很少，因此還沒(méi)有、 條件能夠像建筑結(jié)構(gòu)那樣通過(guò)對(duì)材料性能、荷載作用 及結(jié)構(gòu)效應(yīng)等方面的統(tǒng)計(jì)分析得出結(jié)構(gòu)可靠性的概率指標(biāo)。 （ 1） 外力的不確定性。作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的外力往往隨著環(huán)境條件 、施工方法和施工步驟等因素的變化而改變。 （ 2） 巖土性質(zhì)的不確定性。地基土的非均勻性（成層）和地基土的特性不是常量，在基坑的不同部位、不同施工階段巖土性質(zhì)是變化的，地基土對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的作用或提供的抗力也隨之而變化。 （ 3） 一些偶然變化所引起的不確定因素。施工場(chǎng)地內(nèi)土壓力分布的意外變化、事先沒(méi)有掌握的地下障礙物或地下管線以及周?chē)h(huán)境的改變等等，這些事前未曾預(yù)料的因素都會(huì) 對(duì)基坑支護(hù)工程產(chǎn)生影響。 由于存在以上不確定性以及支護(hù)理論上的不成熟等因素，很難對(duì)基坑工程的設(shè)計(jì)與施工定出一套標(biāo)準(zhǔn)模式，或用一套嚴(yán)密的理論計(jì)算方法來(lái)把握施工過(guò)程中可能發(fā)生的各種變化，因此在基坑支護(hù)工程中發(fā)生工程事故的概率比較高。目前只能采用理論計(jì)算與地區(qū)經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合的半經(jīng)驗(yàn)、半理論的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，在某種意義上講，成功的工程經(jīng)驗(yàn)往往更重要。 基坑支護(hù)方法概述 深基坑支護(hù)的方法種類(lèi)很多，具體工程中采用何種支護(hù)方法主要根據(jù)基坑開(kāi)挖深度、巖土性質(zhì)、基坑周?chē)鷪?chǎng)地情況及施工條件等因素綜合考慮決定。目前在工程中常用 的支護(hù)方法有：護(hù)壁樁支護(hù)結(jié)構(gòu)、拉錨式支護(hù)結(jié)構(gòu)、土釘墻支護(hù)、地下連續(xù)墻支護(hù)。 護(hù)壁樁支護(hù)結(jié)構(gòu) 護(hù)壁樁主要可分為灌注樁、預(yù)制樁和深層攪拌樁。灌注樁應(yīng)用比較廣泛，由于其無(wú)噪聲、無(wú)振動(dòng)，對(duì)環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)，使得灌注樁在工程界得到普遍的應(yīng)用。灌注樁的類(lèi)型按其成孔方式可分為人工挖孔灌注樁和機(jī)械鉆孔灌注樁。人工挖孔樁因施工方便，造價(jià)低廉而得到廣泛的應(yīng)用，但人工挖孔樁也有其局限性：當(dāng)?shù)貙又泻辛魃?，礫石等強(qiáng)透水層且水量大時(shí)，以及當(dāng)?shù)貙又泻姓託饣蛞谎趸嫉扔卸練怏w時(shí)，對(duì)人工挖孔樁施工也是一個(gè)威脅，應(yīng)盡量避免。利 用并列的機(jī)械鉆孔灌注樁組成的圍護(hù)墻體由于施工簡(jiǎn)單，墻體剛度大，造價(jià)低，因此在工程中用的比較多。就擋土而言，鉆孔灌注樁擋土結(jié)構(gòu)可用于開(kāi)挖深度比較大的基坑。在地下水位較高地區(qū)，為了防止地、 下水并夾帶土體顆粒從樁間空隙流入坑內(nèi)，應(yīng)同時(shí)在樁間或樁背采取高壓注漿，設(shè)置深層攪拌樁，旋噴樁等措施，或在樁后專(zhuān)門(mén)構(gòu)筑防水帷幕。預(yù)制樁一般是預(yù)先在一定的場(chǎng)地制作成型，采用打樁機(jī)械打入土中，施工質(zhì)量易于保證，但打樁時(shí)產(chǎn)生的噪聲，振動(dòng)和擠土將大大影響周?chē)h(huán)境，故在使用時(shí)收到一定的限制，一般用于較淺的基坑支護(hù)中。預(yù)制樁按其材料種類(lèi)可分為 鋼筋混凝土預(yù)制樁和鋼板樁。深層攪拌樁是利用水泥，石灰等材料作為固化劑，通過(guò)深層攪拌機(jī)械，將軟土和固化劑強(qiáng)制攪拌，利用固化劑和軟土之間所產(chǎn)生的一系列物理－化學(xué)反應(yīng)，是軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的樁體，是加固軟土地基的一種新方法。 深層攪拌樁由具有一定剛性的脆性材料所構(gòu)成，按其強(qiáng)度和剛度分，它是介于剛性樁（灌注樁、鋼筋混凝土預(yù)制樁）和柔性樁（砂樁、碎石樁）之間的一種樁型。深層攪拌樁最適宜于處理淤泥、淤泥質(zhì)土、粉土和含水量較高的粘性土地基，其優(yōu)點(diǎn)在于： （ 1） 其施工工藝由于將固化劑和原地基軟土就地?cái)?拌混合，因而最大限度的利用了原土； （ 2） 攪拌時(shí)不會(huì)將地基土側(cè)向擠出，因而對(duì)周?chē)扔薪ㄖ锏挠绊戄^小； （ 3） 按照不同地基土的性質(zhì)及工程設(shè)計(jì)要求，合理選擇固化劑及其配方，設(shè)計(jì)比較靈活； （ 4） 施工時(shí)無(wú)振動(dòng)，無(wú)噪聲，無(wú)污染，可在市區(qū)內(nèi)和密集建筑群中進(jìn)行施工； （ 5） 土體加固后重度基本不變，對(duì)軟弱下臥層不致產(chǎn)生附加沉降。 地下連續(xù)墻支護(hù) 地下連續(xù)墻圍護(hù)呈封閉狀態(tài)，在深基坑開(kāi)挖后，加上內(nèi)支撐或錨桿，就可以起到擋土的作用，更加方便深基坑工程的施工。特別是當(dāng)今地下連續(xù)墻已經(jīng)發(fā)展到既是基坑施工時(shí)的擋土圍護(hù)結(jié) 構(gòu)，又可以作為擬建主體結(jié)構(gòu)的側(cè)墻（此時(shí)在墻體內(nèi)側(cè)宜加筑鋼筋混凝土襯套），即兩墻合一。 地下連續(xù)墻按照施工材料的不同，可分為鋼筋混凝土連續(xù)墻、樁排式連續(xù)墻和水泥土地下連續(xù)墻。其施工工藝具有如下優(yōu)點(diǎn)： （ 1） 墻段剛度大，整體性好，因而結(jié)構(gòu)和地基變形都較小即可用于超深圍護(hù)結(jié)構(gòu)，也可用于主體結(jié)構(gòu)； 、 （ 2） 使用各種地質(zhì)條件。對(duì)砂卵石地層要求進(jìn)入風(fēng)化巖層時(shí)，鋼板樁難以施工，但卻可以采用合適放入成槽機(jī)構(gòu)施工的地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)； （ 3） 可減少工程施工時(shí)對(duì)環(huán)境的影響。施工時(shí)振動(dòng)少，噪聲低，對(duì)周?chē)噜彽墓こ探Y(jié)構(gòu)和地下管線影響較小 ，對(duì)沉降及變位較易控制； （ 4） 可進(jìn)行逆筑法施工，有利于加快施工進(jìn)度，降低造價(jià)。 由于地下連續(xù)墻具有整體剛度大和防滲性能好，適用于地下水位以下的軟粘土和砂土多種底層條件和復(fù)雜的施工環(huán)境，尤其是基坑底面以下有深層軟粘土需將墻插入很深的情況。但地下連續(xù)墻的造價(jià)高于鉆孔灌注樁與深層攪拌樁，因此要根據(jù)基坑開(kāi)挖深度，土質(zhì)情況和周?chē)h(huán)境情況，通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較認(rèn)為經(jīng)濟(jì)合理才可采用。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)在軟土層中基坑開(kāi)挖深度大于 10 米，周?chē)噜徑ㄖ锶绲叵鹿芫€對(duì)沉降與位移要求較高，或用作主體結(jié)構(gòu)的一部分，或采用逆筑法施工時(shí)，可采用 地下連續(xù)墻。 土釘支護(hù) 土釘支護(hù)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)用于基坑開(kāi)挖和邊坡穩(wěn)定的一種新型支護(hù)結(jié)構(gòu)。它是由密集的土釘群，被加固的土體，噴射混凝土面層組成，形成一個(gè)復(fù)合的，、能自穩(wěn)的、類(lèi)似于重力式擋墻的擋土結(jié)構(gòu)，以此來(lái)抵抗墻后傳來(lái)的土壓力和其他作用力，從而使開(kāi)挖基坑或邊坡穩(wěn)定。 土釘一般是通過(guò)鉆孔，插筋，注漿來(lái)設(shè)置的，但是也可以通過(guò)直接打入較粗的鋼筋或型鋼形成土釘。土釘主要分為鉆孔注漿土釘和打入式土釘兩類(lèi)。鉆孔注漿土釘是目前工程中最常用的土釘類(lèi)型。打入式土釘?shù)膬?yōu)點(diǎn)是不需要預(yù)先鉆孔，施工速度快。 與其他支護(hù)結(jié) 構(gòu)相比，土釘支護(hù)的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在： （ 1） 能合理利用土體的自承能力，將土體作為支護(hù)結(jié)構(gòu)不可分割的部分； （ 2） 結(jié)構(gòu)輕型、柔性大，有良好的抗震性能和延性； （ 3） 施工設(shè)備簡(jiǎn)單輕便，不需要大型的機(jī)具和復(fù)雜的工藝； （ 4） 施工方便，速度快，不需單獨(dú)占用場(chǎng)地； （ 5） 工程造價(jià)低，據(jù)國(guó)內(nèi)外資料分析，土釘支護(hù)工程造價(jià)比其他支護(hù)形式的工程造價(jià)低 1/3～ 1/2 左右。 土釘支護(hù)的缺點(diǎn)和局限性主要是基坑變形大。由于土釘支護(hù)是一種被動(dòng)受力支護(hù)形式，只有土體發(fā)生變形時(shí)土釘才受力，因此基坑變形位移相對(duì)較大。土釘支護(hù)不宜用 于對(duì)基坑變形有嚴(yán)格要求的支護(hù)工程中，土釘支護(hù)基坑的深度不宜太大。 、 土釘支護(hù)主要適用于地下水位以上或經(jīng)人工降水后的人工填土，粘性土和弱膠結(jié)砂土。對(duì)于無(wú)膠結(jié)砂層，砂礫卵石層和淤泥質(zhì)土，土釘成孔困難，不宜采用土釘支護(hù)。對(duì)于不能臨時(shí)自穩(wěn)的軟弱土層，土釘支護(hù)的現(xiàn)場(chǎng)施工無(wú)法實(shí)現(xiàn)，因此也不能采用土釘支護(hù)。從愈多工程經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，土釘支護(hù)的破壞幾乎是由于水的作用，水使土體產(chǎn)生軟化，引起整體或局部破壞，因此規(guī)定采用土釘支護(hù)工程必須做好降水，且不能作為擋水結(jié)構(gòu)。 內(nèi)支撐支護(hù) 表 21 鋼支撐和現(xiàn)澆鋼筋混凝土支撐的優(yōu)缺點(diǎn) 材料 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 鋼結(jié)構(gòu)支撐 自重小，安裝和拆除方便，可重復(fù)使用，可隨挖隨撐，能很好地控制基坑變形，一般情況下可優(yōu)先考慮采用鋼支撐 安裝節(jié)點(diǎn)比較多，當(dāng)構(gòu)造不合理或施工不當(dāng)時(shí)，很容易造成節(jié)點(diǎn)變形而導(dǎo)致基坑過(guò)大的水平位移，施工技術(shù)水平要求高 混凝土結(jié)構(gòu)支撐 具有較大的平面剛度，適用于各種復(fù)雜平面形狀的基坑，現(xiàn)澆節(jié)點(diǎn)不會(huì)產(chǎn)生松動(dòng)而增加基坑的變形，施工技術(shù)水平要求較低 自重大，材料不能重復(fù)利用，安裝和拆除需要較長(zhǎng)工期，不能做到隨挖隨撐，對(duì)控制變形不利，當(dāng)采用爆破拆除支撐時(shí)會(huì)出現(xiàn)噪聲、振動(dòng)等危害 內(nèi)支撐 最大的缺陷還在于占據(jù)基坑內(nèi)的空間，給挖土和主體結(jié)構(gòu)施工造成許多困難，干擾并影響施工進(jìn)度；隨著主體結(jié)構(gòu)的施工進(jìn)展，在自下至上逐步卸去支撐時(shí)，還有可能進(jìn)一步增加周?chē)貙拥奈灰?。此外，環(huán)境溫度變化可對(duì)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。C ，支撐就會(huì)縮短 25mm，使基坑變形增加；而在溫度升高后，這一變形并不能完全恢復(fù)，相反會(huì)使支撐內(nèi)力增加許多，所以有時(shí)對(duì)內(nèi)支撐在高溫下采取冷卻或涂漆（減少吸收熱量）等措施。有下列條件時(shí)，可優(yōu)先考慮選擇使用內(nèi)支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)： （ 1） 相鄰場(chǎng)地有地下建筑物，不 宜選用錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)； （ 2） 為保護(hù)場(chǎng)地周邊建筑物，基坑支護(hù)不得有較大的內(nèi)傾變形； （ 3） 場(chǎng)地土質(zhì)條件較差，對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)有嚴(yán)格要求時(shí)。 、 第 3 章 深基坑設(shè)計(jì)計(jì)算理論 深基坑計(jì)算理論有很多種，在此以古典的樁板計(jì)算理論為例做一個(gè)介紹。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(lái)計(jì)算求解樁身的彎矩和剪力，從而運(yùn)用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理的知識(shí)對(duì)樁進(jìn)行配筋計(jì)算以及對(duì)基坑橫撐進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算。 土壓力計(jì)算 靜止土壓力 靜止土壓力是墻靜止不動(dòng)，墻后土體處于彈性平衡狀態(tài)時(shí)作用于墻背的側(cè)向壓力。 根據(jù)彈性半無(wú)限體的應(yīng)力和變形理論， z深度處的靜止土壓力為 zKp ?00 ? （ 31） 式中 ? — 土的重度； 0K — 靜止土壓力，可由泊松比 ? 來(lái)確定， ????10K。 一般土的泊松比值，砂土可取 ～ ，黏性土可取 ～ ，其相應(yīng)的 0K值在 ～ 之間。對(duì)于理想剛體 ,0?? 00?K ；對(duì)于液體 ?? ， 10?K 。 由式（ 31）可知，在均質(zhì)土中，靜止土壓力與計(jì)算深度呈三角形分布，對(duì)于高度為 H 的擋墻而言，取單位墻長(zhǎng)，則作用在墻上靜止土壓力的合力值 0E 為