【導(dǎo)讀】隨著我國經(jīng)濟的快速發(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)計和施工技術(shù)成為熱點問題。本文以黃土地區(qū)西安市地鐵4號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，通過對深基坑的不同圍護結(jié)構(gòu)形式進行比較與選型論證，確定深基坑圍護結(jié)構(gòu)的形式，并對圍護結(jié)構(gòu)進行設(shè)計計算，以期為類似深基坑工程設(shè)計和施工提供指導(dǎo)?；又ёo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到極限平衡狀態(tài)時，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，填土中任一點的豎向應(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)被動朗肯狀態(tài)。此時，作用在墻面上的水平向應(yīng)力達到最大限值，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)。其余符號同前。由上面兩式可知，黏性土的被動土壓力隨墻高呈上小下大的梯形分布。單位墻長被動土壓力合力為：黏性土 (315)無黏性土 (316)以上介紹的朗肯土壓力理論計算公式簡單，使用方便。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。此外，由于朗肯理論忽略了墻背和填土之間的摩擦作用，從而使計算的主動土壓力偏大，被動土壓力偏小。 地下連續(xù)墻止水帷幕地下連續(xù)墻開挖技術(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)展起來的，1950年在意大利米蘭首先采用了護壁泥漿地下連續(xù)墻施工，20世紀(jì)50~60年代該項技術(shù)在西方發(fā)達國家及前蘇聯(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。一般地下連續(xù)墻可以定義為：利用各種挖槽機械，借助于泥漿的護壁作用，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：①樁排式；②槽板式；③組合式。 　?。孩俜罎B墻；②臨時擋土墻；③永久擋土（承重）墻；④作為基礎(chǔ)用的地下連續(xù)墻。 　　：①鋼筋混凝土墻；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。 　：①地下連續(xù)墻（開挖）；②地下防滲墻（不開挖）。目前，地下連續(xù)墻在城市地下工程的施工設(shè)計中已經(jīng)成為了一個重要的方法，尤其是在城市地鐵這個領(lǐng)域也越來越受到人們的重視，它在地鐵施工中的防水作用越來越明顯。 地下連續(xù)墻的優(yōu)點地下連續(xù)墻之所以能得到如此廣泛的應(yīng)用和其具有的優(yōu)點是分不開的，地下連續(xù)墻具有以下一些優(yōu)點：1. 施工時振動小，噪音低，非常適于在城市施工。 　　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)。 　　3. 防滲性能好，由于墻體接頭形式和施工方法的改進，使地下連續(xù)墻幾乎不透水。 　　4. 可以貼近施工。由于具有上述幾項優(yōu)點，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、深基坑維護墻，而且越來越多地用地下連續(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)濟的。 　　9. 占地少，可以充分利用建筑紅線以內(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)墻的支護效果，可以減小挖孔樁在基坑支護方面所承擔(dān)的力。地下連續(xù)墻一般采用成槽機開挖方法，用防水混凝土澆筑，能有效地解決深基坑防水方面的問題，在地下工程尤其是地鐵車站施工中越來越受到人們的重視，用地下連續(xù)墻作為止水方案的工程也越來越多。 排樁設(shè)計地鐵深基坑設(shè)計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。下面用一個簡單的模型分析一下。 懸臂樁內(nèi)力計算分析 嵌固深度計算 單層支點支護結(jié)構(gòu)支點力與嵌固深度設(shè)計值計算對于單層支點支護結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)的平衡依靠支點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，可采用等值梁法確定計算支點力的大小，然后根據(jù)抗傾覆穩(wěn)定條件計算嵌固深度設(shè)計值。計算表明，按等值梁法確定的嵌固深度滿足整體穩(wěn)定和抗隆起要求。等值梁法計算的關(guān)鍵是明確反彎點的位置，即彎矩為零的位置。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。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)計值應(yīng)滿足式（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支護結(jié)構(gòu)嵌固深度設(shè)計值得時，宜??；多層支點支護結(jié)構(gòu)嵌固深度設(shè)計值小于，宜取。 樁內(nèi)力計算排樁支護結(jié)構(gòu)的計算主要包括結(jié)構(gòu)內(nèi)力（彎矩和剪力）計算和支點力計算以及設(shè)計值得確定。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。 降水深度基坑中心降水深度計算公式： (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。 管井長度為： (328)式中： ——過濾器長度。 基坑涌水量基坑涌水量可用下面計算公式計算： (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)驗系數(shù)，一般取。 管井?dāng)?shù)量計算管井?dāng)?shù)量可用以下公式計算： (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，碎石滲水盲溝明排封井等輔助降水措施，基坑開挖中如果局部不滿足降深要求，可在該部位補打管井或增設(shè)輕型井點。 施工監(jiān)測 為確保基坑開挖安全，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、支護結(jié)構(gòu)以及基坑周邊環(huán)境的盈利、應(yīng)變情況，對基坑開挖必須進行全過程監(jiān)控。施工中全過程采取信息化施工，用監(jiān)控量測反饋信息指導(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)測應(yīng)綜合考慮基坑設(shè)計的形式與特點、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施監(jiān)測方案。 基坑監(jiān)測工作的基本原則基坑監(jiān)測的基本原則：（1）基坑監(jiān)測應(yīng)由委托方委托具備相應(yīng)資質(zhì)（同時具備工程勘察和工程測量資質(zhì)）的第三方承擔(dān)；（2）基坑設(shè)計單位以及相關(guān)單位應(yīng)提出監(jiān)測技術(shù)要求；（3）監(jiān)測方應(yīng)在監(jiān)測前收集各類相關(guān)資料結(jié)合現(xiàn)場踏勘情況，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)測方案；（4）監(jiān)測方案經(jīng)委托方及相關(guān)單位認(rèn)可后方能實施?；颖O(jiān)測應(yīng)達到的目的：（1）對基坑支護體系和周邊環(huán)境進行有效的安全監(jiān)護；（2）及時反饋信息，實現(xiàn)信息化施工；（3）根據(jù)監(jiān)測資料反演與驗證有關(guān)設(shè)計參數(shù)。 基坑監(jiān)測的主要內(nèi)容 ，在圍護過程中必須定期對周圍鄰近建（構(gòu)）筑物進行基礎(chǔ)沉降、變形、裂縫等全方位的監(jiān)測。若沉降、變形、裂縫等數(shù)值超過有關(guān)規(guī)定限值，應(yīng)立即停止施工，并通知有關(guān)單位人員進行研究，采取注漿加固等有效處理措施。 在車站施工中，要求從基坑降水、圍護樁成孔施工，以及基坑開挖三個環(huán)節(jié)上嚴(yán)格控制地面沉降和圍護側(cè)移，在通過合理的監(jiān)測手段和信息化管理，必要時輔以局部加固措施，從而達到環(huán)境保護的目的。 對鄰近基坑的建筑物，應(yīng)加強施工前、中、后的各項監(jiān)測工作，如有必要可對其地基進行加固，如注漿措施。 ，對鄰近地下管線進行監(jiān)測，應(yīng)滿足各管線權(quán)屬單位要求的允許值，如監(jiān)測發(fā)現(xiàn)有超過規(guī)定允許值時，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)開裂、沉陷情況，應(yīng)立即停止施工，并通知有關(guān)單位人員進行研究、處理。數(shù)據(jù)處理分析地面監(jiān)測小組分析地質(zhì)情況制定監(jiān)測計劃量測參數(shù)確定工 程 施 工量 測地下監(jiān)測小組施工參數(shù)調(diào)整施工狀態(tài)評價穩(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)測施工組織流程圖。、鋼支撐軸力和變形進行監(jiān)測，如監(jiān)測發(fā)現(xiàn)有超過規(guī)定允許值時，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)立即停止基坑開挖作業(yè)并即時通知監(jiān)理工程師及設(shè)計工程師，提供所有資料給有關(guān)人員或部門，認(rèn)真仔細分析與查找原因，提出對策，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，各項措施應(yīng)根據(jù)需要選用。（1）施工單位應(yīng)有基坑開挖應(yīng)急預(yù)案，基坑開挖期間應(yīng)配備必要的設(shè)備及材料，例如挖機、注漿機、水泵、砂包、水泥、速凝劑及鋼管等；（2）應(yīng)備一定數(shù)量的搶險人員，指揮人員應(yīng)在現(xiàn)場值班；（3）圍護結(jié)構(gòu)水平位移過大：在基坑內(nèi)墻（樁）前堆滿砂石袋，坑頂注漿或設(shè)多排樹根樁，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區(qū)。（4）鋼支撐軸力過大：增設(shè)內(nèi)支撐或打設(shè)錨桿。（5）地表沉降過大：如屬于水土流失原因則可在基坑圍護樁外注漿隔水，同時采取回灌措施；如屬圍護結(jié)構(gòu)剛度不足，則對圍護結(jié)構(gòu)系統(tǒng)進行補強，方法同上。（6）管線沉降位移過大：采用控制地表沉降和圍護結(jié)構(gòu)水平位移的措施，在管線的一側(cè)或兩側(cè)設(shè)樹根排樁架等形式對管線進行支托。 （7）應(yīng)對發(fā)現(xiàn)的裂縫即時進行封堵，防止有地表水滲入土層內(nèi)。 ，嚴(yán)禁多開挖少設(shè)撐、不及時架撐、提早拆撐。 ，監(jiān)理方進行旁站，確保監(jiān)測數(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)控量測頻率，必要時增加量測內(nèi)容。 施工監(jiān)測平面布置示意圖 基坑監(jiān)測過程的基本要求基坑監(jiān)測方法的選擇應(yīng)根據(jù)工程監(jiān)測等級、現(xiàn)場條件、設(shè)計對參數(shù)的要求、地區(qū)經(jīng)驗和測試方法的適用性等因素綜合確定。基坑變形監(jiān)測系統(tǒng)宜由基點、工作基點和監(jiān)測點3部分構(gòu)成。基點設(shè)置應(yīng)符合下列要求：（1）在施工前埋設(shè)，并經(jīng)觀測確定其穩(wěn)定后，方可投入使用；（2）在施工場地影響范圍外設(shè)置，不宜少于個；（3）監(jiān)測期間，應(yīng)定期聯(lián)測，檢查其穩(wěn)定性；（4）整個施工期間，應(yīng)采取有效措施，確保其能正常使用。同一工程的監(jiān)測，宜固定觀測人員和儀器，并應(yīng)采用相同的觀察方法和觀測路線進行施測。第4章 西安地鐵大差市站基坑圍護設(shè)計 大差市站工程概況及設(shè)計資料 概述大差市車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)的萬達廣場、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