【導(dǎo)讀】隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及城市現(xiàn)代化建設(shè)的要求不斷提高，地下空間的開(kāi)發(fā)和利用已顯得尤為重要。大型基坑工程是高層建筑和城市地下工程的重要組成部分，深基坑設(shè)計(jì)和施工技術(shù)成為熱點(diǎn)問(wèn)題。本文以黃土地區(qū)西安市地鐵4號(hào)線大差市站深基坑工程為背景，結(jié)合具體工程環(huán)境和施工要求，通過(guò)對(duì)深基坑的不同圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行比較與選型論證，確定深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的形式，并對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，以期為類(lèi)似深基坑工程設(shè)計(jì)和施工提供指導(dǎo)。基坑支護(hù)的主要內(nèi)容和功能…

　　

【正文】 擋土墻向土體方向偏移至土體達(dá)到極限平衡狀態(tài)時(shí)，作用在擋土墻上的土壓力。當(dāng)墻在外力作用下擠壓土體時(shí)，填土中任一點(diǎn)的豎向應(yīng)力仍不變，而水平向應(yīng)力卻由小到大逐漸增大，直至出現(xiàn)被動(dòng)朗肯狀態(tài)。此時(shí)，作用在墻面上的水平向應(yīng)力達(dá)到最大限值，即大主應(yīng)力，而豎向應(yīng)力為小主應(yīng)力，即。利用（33）和（35）可得被動(dòng)土壓力強(qiáng)度計(jì)算公式：黏性土 (313)無(wú)黏性土 (314)式中 —被動(dòng)土壓力系數(shù)。其余符號(hào)同前。由上面兩式可知，黏性土的被動(dòng)土壓力隨墻高呈上小下大的梯形分布。單位墻長(zhǎng)被動(dòng)土壓力合力為：黏性土 (315)無(wú)黏性土 (316)以上介紹的朗肯土壓力理論計(jì)算公式簡(jiǎn)單，使用方便。但由于在推導(dǎo)過(guò)程中的條件假定和簡(jiǎn)化，使該理論使用范圍受限。此外，由于朗肯理論忽略了墻背和填土之間的摩擦作用，從而使計(jì)算的主動(dòng)土壓力偏大，被動(dòng)土壓力偏小。 地下連續(xù)墻止水帷幕地下連續(xù)墻開(kāi)挖技術(shù)起源于歐洲。它是根據(jù)打井和石油鉆井使用泥漿和水下澆注混凝土的方法而發(fā)展起來(lái)的，1950年在意大利米蘭首先采用了護(hù)壁泥漿地下連續(xù)墻施工，20世紀(jì)50~60年代該項(xiàng)技術(shù)在西方發(fā)達(dá)國(guó)家及前蘇聯(lián)得到推廣，成為地下工程和深基坑施工中有效的技術(shù)。由于目前挖槽機(jī)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(rùn)土泥漿；墻體材料已經(jīng)由過(guò)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(hù)，越來(lái)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(gè)確切的定義。一般地下連續(xù)墻可以定義為：利用各種挖槽機(jī)械，借助于泥漿的護(hù)壁作用，在地下挖出窄而深的溝槽，并在其內(nèi)澆注適當(dāng)?shù)牟牧隙纬梢坏谰哂蟹罎B（水）、擋土和承重功能的連續(xù)的地下墻體。 地下連續(xù)墻的分類(lèi)：①樁排式；②槽板式；③組合式。 　　：①防滲墻；②臨時(shí)擋土墻；③永久擋土（承重）墻；④作為基礎(chǔ)用的地下連續(xù)墻。 　?。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。 ?。孩俚叵逻B續(xù)墻（開(kāi)挖）；②地下防滲墻（不開(kāi)挖）。目前，地下連續(xù)墻在城市地下工程的施工設(shè)計(jì)中已經(jīng)成為了一個(gè)重要的方法，尤其是在城市地鐵這個(gè)領(lǐng)域也越來(lái)越受到人們的重視，它在地鐵施工中的防水作用越來(lái)越明顯。 地下連續(xù)墻的優(yōu)點(diǎn)地下連續(xù)墻之所以能得到如此廣泛的應(yīng)用和其具有的優(yōu)點(diǎn)是分不開(kāi)的，地下連續(xù)墻具有以下一些優(yōu)點(diǎn)：1. 施工時(shí)振動(dòng)小，噪音低，非常適于在城市施工。 　　2. 墻體剛度大，用于基坑開(kāi)挖時(shí)，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(hù)工程中必不可少的擋土結(jié)構(gòu)。 　　3. 防滲性能好，由于墻體接頭形式和施工方法的改進(jìn)，使地下連續(xù)墻幾乎不透水。 　　4. 可以貼近施工。由于具有上述幾項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，使我們可以緊貼原有建筑物建造地下連續(xù)墻。 　　5. 可用于逆做法施工。地下連續(xù)墻剛度大，易于設(shè)置埋設(shè)件，很適合于逆做法施工。 　　6. 適用于多種地基條件。地下連續(xù)墻對(duì)地基的適用范圍很廣，從軟弱的沖積地層到中硬的地層、密實(shí)的砂礫層，各種軟巖和硬巖等所有的地基都可以建造地下連續(xù)墻。 　　7. 可用作剛性基礎(chǔ)。目前地下連續(xù)墻不再單純作為防滲防水、深基坑維護(hù)墻，而且越來(lái)越多地用地下連續(xù)墻代替樁基礎(chǔ)、沉井或沉箱基礎(chǔ)，承受更大荷載。 　8. 用地下連續(xù)墻作為土壩、尾礦壩和水閘等水工建筑物的垂直防滲結(jié)構(gòu)，是非常安全和經(jīng)濟(jì)的。 　　9. 占地少，可以充分利用建筑紅線以?xún)?nèi)有限的地面和空間，充分發(fā)揮投資效益。 　　、工期短、質(zhì)量可靠、經(jīng)濟(jì)效益高。 地下工程中地下連續(xù)墻止水帷幕的應(yīng)用在地下工程中用地下連續(xù)墻作為止水帷幕，不僅可以起到止水的效果，還能充分發(fā)揮地下連續(xù)墻的支護(hù)效果，可以減小挖孔樁在基坑支護(hù)方面所承擔(dān)的力。地下連續(xù)墻一般采用成槽機(jī)開(kāi)挖方法，用防水混凝土澆筑，能有效地解決深基坑防水方面的問(wèn)題，在地下工程尤其是地鐵車(chē)站施工中越來(lái)越受到人們的重視，用地下連續(xù)墻作為止水方案的工程也越來(lái)越多。 排樁設(shè)計(jì)地鐵深基坑設(shè)計(jì)中懸臂樁主要依靠基坑內(nèi)橫撐所提供的水平抗力平衡樁墻所受的水平荷載。下面用一個(gè)簡(jiǎn)單的模型分析一下。 懸臂樁內(nèi)力計(jì)算分析 嵌固深度計(jì)算 單層支點(diǎn)支護(hù)結(jié)構(gòu)支點(diǎn)力與嵌固深度設(shè)計(jì)值計(jì)算對(duì)于單層支點(diǎn)支護(hù)結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)的平衡依靠支點(diǎn)及嵌固深度兩者共同保持，必須具有足夠的嵌固深度以形成一定的反力保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，此時(shí)，可采用等值梁法確定計(jì)算支點(diǎn)力的大小，然后根據(jù)抗傾覆穩(wěn)定條件計(jì)算嵌固深度設(shè)計(jì)值。計(jì)算表明，按等值梁法確定的嵌固深度滿(mǎn)足整體穩(wěn)定和抗隆起要求。等值梁法計(jì)算的關(guān)鍵是明確反彎點(diǎn)的位置，即彎矩為零的位置。按靜力平衡，支點(diǎn)力按下式計(jì)算： (317)式中——設(shè)定彎矩零點(diǎn)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(diǎn)至設(shè)定彎矩零點(diǎn)的距離； ——設(shè)定彎矩零點(diǎn)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(diǎn)至設(shè)定彎矩零點(diǎn)的距離；——支點(diǎn)至基坑底面的距離；——基坑底面至設(shè)定彎矩零點(diǎn)位置的距離。根據(jù)抗傾覆穩(wěn)定條件，并令安全系數(shù)為，考慮基坑重要性系數(shù)，嵌固深度設(shè)計(jì)值應(yīng)滿(mǎn)足式（318）： (318) 嵌固深度構(gòu)造要求及抗?jié)B穩(wěn)定條件當(dāng)按上述方法確定的懸臂式及單支點(diǎn)支護(hù)結(jié)構(gòu)嵌固深度設(shè)計(jì)值得時(shí)，宜取；多層支點(diǎn)支護(hù)結(jié)構(gòu)嵌固深度設(shè)計(jì)值小于，宜取。 樁內(nèi)力計(jì)算排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算主要包括結(jié)構(gòu)內(nèi)力（彎矩和剪力）計(jì)算和支點(diǎn)力計(jì)算以及設(shè)計(jì)值得確定。假設(shè)結(jié)構(gòu)某截面滿(mǎn)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(mǎn)足以下條件： (321)則該截面上的彎矩即為最大彎矩： (322)計(jì)算得到截面最大彎矩和最大剪力的計(jì)算值后，按下式計(jì)算支點(diǎn)力設(shè)計(jì)值、彎矩設(shè)計(jì)值和剪力設(shè)計(jì)值： (323) (324) (325) 降水設(shè)計(jì) 管井降水一般計(jì)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(jì)算。 降水深度基坑中心降水深度計(jì)算公式： (326)式中： ——基坑的深度； ——地下水位離地表的深度； ——要求降水至基底以下深度?；舆吔邓疃葹椋? (327)式中： ——基坑的寬度； ——基坑降水曲線坡降。 管井長(zhǎng)度為： (328)式中： ——過(guò)濾器長(zhǎng)度。 基坑涌水量基坑涌水量可用下面計(jì)算公式計(jì)算： (329)式中： ——降水井端巖層的滲透系數(shù)； ——承壓水含水層厚度； ——降水井影響半徑； ——基坑等效半徑，一般取，A為基坑面積。設(shè)計(jì)基坑涌水量為： (330) 管井出水量管井出水量為 (331)式中： —與滲透系數(shù)有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，一般取。 管井?dāng)?shù)量計(jì)算管井?dāng)?shù)量可用以下公式計(jì)算： (332) 輔助降水 由于地下工程的施工環(huán)境和施工條件的復(fù)雜性，施工降水的方案應(yīng)在施工工程中不斷的調(diào)整完善。此外還應(yīng)采用輕型井點(diǎn)，碎石滲水盲溝明排封井等輔助降水措施，基坑開(kāi)挖中如果局部不滿(mǎn)足降深要求，可在該部位補(bǔ)打管井或增設(shè)輕型井點(diǎn)。 施工監(jiān)測(cè) 為確?；娱_(kāi)挖安全，確?；庸こ淌┕ぶ兄苓叚h(huán)境的安全，有效監(jiān)控基坑工程施工中基坑側(cè)壁巖土體、支護(hù)結(jié)構(gòu)以及基坑周邊環(huán)境的盈利、應(yīng)變情況，對(duì)基坑開(kāi)挖必須進(jìn)行全過(guò)程監(jiān)控。施工中全過(guò)程采取信息化施工，用監(jiān)控量測(cè)反饋信息指導(dǎo)施工的各道工序，是施工數(shù)字化，科學(xué)化?；庸こ淌┕けO(jiān)測(cè)應(yīng)綜合考慮基坑設(shè)計(jì)的形式與特點(diǎn)、工程所處的巖土條件、鄰近建筑物性狀、周邊環(huán)境條件、基坑施工條件與工期等諸多因素，因地制宜、科學(xué)合理地精心編制與實(shí)施監(jiān)測(cè)方案。 基坑監(jiān)測(cè)工作的基本原則基坑監(jiān)測(cè)的基本原則：（1）基坑監(jiān)測(cè)應(yīng)由委托方委托具備相應(yīng)資質(zhì)（同時(shí)具備工程勘察和工程測(cè)量資質(zhì)）的第三方承擔(dān)；（2）基坑設(shè)計(jì)單位以及相關(guān)單位應(yīng)提出監(jiān)測(cè)技術(shù)要求；（3）監(jiān)測(cè)方應(yīng)在監(jiān)測(cè)前收集各類(lèi)相關(guān)資料結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)踏勘情況，按照委托方和相關(guān)單位的要求以及規(guī)范規(guī)定編制出監(jiān)測(cè)方案；（4）監(jiān)測(cè)方案經(jīng)委托方及相關(guān)單位認(rèn)可后方能實(shí)施?；颖O(jiān)測(cè)應(yīng)達(dá)到的目的：（1）對(duì)基坑支護(hù)體系和周邊環(huán)境進(jìn)行有效的安全監(jiān)護(hù)；（2）及時(shí)反饋信息，實(shí)現(xiàn)信息化施工；（3）根據(jù)監(jiān)測(cè)資料反演與驗(yàn)證有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)。 基坑監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容 ，在圍護(hù)過(guò)程中必須定期對(duì)周?chē)徑ǎ?gòu)）筑物進(jìn)行基礎(chǔ)沉降、變形、裂縫等全方位的監(jiān)測(cè)。若沉降、變形、裂縫等數(shù)值超過(guò)有關(guān)規(guī)定限值，應(yīng)立即停止施工，并通知有關(guān)單位人員進(jìn)行研究，采取注漿加固等有效處理措施。 在車(chē)站施工中，要求從基坑降水、圍護(hù)樁成孔施工，以及基坑開(kāi)挖三個(gè)環(huán)節(jié)上嚴(yán)格控制地面沉降和圍護(hù)側(cè)移，在通過(guò)合理的監(jiān)測(cè)手段和信息化管理，必要時(shí)輔以局部加固措施，從而達(dá)到環(huán)境保護(hù)的目的。 對(duì)鄰近基坑的建筑物，應(yīng)加強(qiáng)施工前、中、后的各項(xiàng)監(jiān)測(cè)工作，如有必要可對(duì)其地基進(jìn)行加固，如注漿措施。 ，對(duì)鄰近地下管線進(jìn)行監(jiān)測(cè)，應(yīng)滿(mǎn)足各管線權(quán)屬單位要求的允許值，如監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)有超過(guò)規(guī)定允許值時(shí)，應(yīng)立即停止施工，并通知有關(guān)單位，采取相應(yīng)的處理措施。 。如發(fā)現(xiàn)開(kāi)裂、沉陷情況，應(yīng)立即停止施工，并通知有關(guān)單位人員進(jìn)行研究、處理。數(shù)據(jù)處理分析地面監(jiān)測(cè)小組分析地質(zhì)情況制定監(jiān)測(cè)計(jì)劃量測(cè)參數(shù)確定工 程 施 工量 測(cè)地下監(jiān)測(cè)小組施工參數(shù)調(diào)整施工狀態(tài)評(píng)價(jià)穩(wěn)定性判別施工是否繼續(xù)結(jié) 束業(yè)主監(jiān)理否是是 監(jiān)測(cè)施工組織流程圖。、鋼支撐軸力和變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)有超過(guò)規(guī)定允許值時(shí)，應(yīng)立即停止施工，并通知有關(guān)單位，采取相應(yīng)的處理措施，做到信息化施工。，應(yīng)立即停止基坑開(kāi)挖作業(yè)并即時(shí)通知監(jiān)理工程師及設(shè)計(jì)工程師，提供所有資料給有關(guān)人員或部門(mén)，認(rèn)真仔細(xì)分析與查找原因，提出對(duì)策，采取可靠措施后方可施工。以下提供主要的安全預(yù)案措施供參考，各項(xiàng)措施應(yīng)根據(jù)需要選用。（1）施工單位應(yīng)有基坑開(kāi)挖應(yīng)急預(yù)案，基坑開(kāi)挖期間應(yīng)配備必要的設(shè)備及材料，例如挖機(jī)、注漿機(jī)、水泵、砂包、水泥、速凝劑及鋼管等；（2）應(yīng)備一定數(shù)量的搶險(xiǎn)人員，指揮人員應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)值班；（3）圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移過(guò)大：在基坑內(nèi)墻（樁）前堆滿(mǎn)砂石袋，坑頂注漿或設(shè)多排樹(shù)根樁，增設(shè)內(nèi)支撐，在坑底墻（樁）前打設(shè)多排旋噴樁加固被動(dòng)區(qū)。（4）鋼支撐軸力過(guò)大：增設(shè)內(nèi)支撐或打設(shè)錨桿。（5）地表沉降過(guò)大：如屬于水土流失原因則可在基坑圍護(hù)樁外注漿隔水，同時(shí)采取回灌措施；如屬?lài)o(hù)結(jié)構(gòu)剛度不足，則對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，方法同上。（6）管線沉降位移過(guò)大：采用控制地表沉降和圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移的措施，在管線的一側(cè)或兩側(cè)設(shè)樹(shù)根排樁架等形式對(duì)管線進(jìn)行支托。 （7）應(yīng)對(duì)發(fā)現(xiàn)的裂縫即時(shí)進(jìn)行封堵，防止有地表水滲入土層內(nèi)。 ，嚴(yán)禁多開(kāi)挖少設(shè)撐、不及時(shí)架撐、提早拆撐。 ，監(jiān)理方進(jìn)行旁站，確保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)真是有效，遇有特殊情況，如連降暴雨、地下水管破裂等，應(yīng)加密監(jiān)控量測(cè)頻率，必要時(shí)增加量測(cè)內(nèi)容。 施工監(jiān)測(cè)平面布置示意圖 基坑監(jiān)測(cè)過(guò)程的基本要求基坑監(jiān)測(cè)方法的選擇應(yīng)根據(jù)工程監(jiān)測(cè)等級(jí)、現(xiàn)場(chǎng)條件、設(shè)計(jì)對(duì)參數(shù)的要求、地區(qū)經(jīng)驗(yàn)和測(cè)試方法的適用性等因素綜合確定?；幼冃伪O(jiān)測(cè)系統(tǒng)宜由基點(diǎn)、工作基點(diǎn)和監(jiān)測(cè)點(diǎn)3部分構(gòu)成?；c(diǎn)設(shè)置應(yīng)符合下列要求：（1）在施工前埋設(shè)，并經(jīng)觀測(cè)確定其穩(wěn)定后，方可投入使用；（2）在施工場(chǎng)地影響范圍外設(shè)置，不宜少于個(gè)；（3）監(jiān)測(cè)期間，應(yīng)定期聯(lián)測(cè)，檢查其穩(wěn)定性；（4）整個(gè)施工期間，應(yīng)采取有效措施，確保其能正常使用。同一工程的監(jiān)測(cè)，宜固定觀測(cè)人員和儀器，并應(yīng)采用相同的觀察方法和觀測(cè)路線進(jìn)行施測(cè)。第4章 西安地鐵大差市站基坑圍護(hù)設(shè)計(jì) 大差市站工程概況及設(shè)計(jì)資料 概述大差市車(chē)站位于東大街與解放路十字的南北方向的解放路、和平路現(xiàn)狀道路上，東北部為西安市第四醫(yī)院的門(mén)診、住院區(qū)的部分多層建筑物；東南角為阿房宮凱悅大酒店；西北側(cè)為很多連體的磚混2～3層的居民住宅；西南側(cè)為正在建設(shè)的萬(wàn)達(dá)廣場(chǎng)、已建的和平銀座大廈、金鼎大廈、碑林區(qū)東羊市小學(xué)。根據(jù)總體單位2011年6月