【正文】 狀況 、人們對(duì)其設(shè)計(jì)理論的研究狀況及重點(diǎn)研究方向；第 2 章主要介紹了基坑支護(hù)的一些常用方法及各自的特點(diǎn)；在第 3章中，從排樁的計(jì)算、止水、降水以及鋼支撐穩(wěn)定性分析方面對(duì)深基坑計(jì)算理論進(jìn)行了闡述，最后還介紹了施工監(jiān)測(cè)方面的內(nèi)容；第 4章通過(guò)對(duì)深圳地鐵工點(diǎn)的具體分析，運(yùn)用前面講到的理論方法，對(duì)基坑支護(hù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)；第 5 章對(duì)施工組織設(shè)計(jì)做了一個(gè)簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)，著重介紹了土方的開(kāi)挖順序、挖孔樁和鋼支撐的施工工藝。 In chapter 2, it primarily introduces some methods of the foundation bracing and respective characteristic。 In chapter 4, through detailed analysis of construction site and the application of the theory method mentioned above, it finishes the design of the deep foundation bracing。相應(yīng)的，基坑開(kāi)挖的深度也就越來(lái)越大，如武漢的國(guó)貿(mào)大廈基坑開(kāi)挖到地面以下 ；北京市經(jīng)貿(mào)委大樓，地下 4層結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)埋置深度為地面以下 30m；上海的經(jīng)貿(mào)大廈基坑開(kāi)挖到地面以下 32m。據(jù)有關(guān)部門(mén)估計(jì)，我國(guó)目前己開(kāi)發(fā)利用的地下空間約 7105? m3 時(shí)，這大體上反映了其僅完成的深基坑工程的規(guī)模。 深基坑工程是基礎(chǔ)工程的一個(gè)組成部分。因?yàn)閺纳厦娴拿枋隹芍?，為?(構(gòu) )筑物的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)而開(kāi)挖，只是深開(kāi)挖的一種類(lèi)型；深開(kāi)挖還包括為各種地下工程整體 (并非基礎(chǔ)而己 )所需進(jìn)行的深層開(kāi)挖。深基坑工程最終并不形成任何物質(zhì)產(chǎn)品或固定資產(chǎn)，它是一種大型的，技術(shù)含量高的“服務(wù)性工程行為”；一旦基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)或地下工程施工完畢，深基坑即完全消失。 在復(fù)雜、眾多的基坑工程實(shí)踐中，我國(guó)深基坑工程技術(shù)已得到長(zhǎng)足發(fā)展，其標(biāo)志是 : （ 1）基坑工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范的編制 為經(jīng)濟(jì)安全的進(jìn)行基坑工程的施工，減少工程事故發(fā)生，各地都組織技術(shù)力量進(jìn)行基坑工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的編制工作，這足以說(shuō)明基坑工程由“亂”到“治”，正逐漸走上向許可循的新時(shí)期。中國(guó)科學(xué)院和工程院孫鈞、劉建航、葉可明、陳肇元、錢(qián)七虎等多位院士的直接參與指導(dǎo)，我國(guó)大量深基坑工程解決了面臨的一個(gè)又一個(gè)難題，迅速達(dá)、 到 了一個(gè)新水平。 (2)基坑支護(hù)工程新結(jié)構(gòu)與新技術(shù)的提出 各地在基坑工程實(shí)踐中，結(jié)合地區(qū)的具體情況，相繼發(fā)展了一些行之有效的新技術(shù)，如加筋水泥土地下連續(xù)墻、土釘墻、水泥土重力墻、圓拱形支護(hù)結(jié)構(gòu)、逆作法、內(nèi)支撐支護(hù)體系、組合式支護(hù)、雙排樁支護(hù)等。 (3)支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論與方法的提出 針對(duì)各地的具體問(wèn)題，不少單位和學(xué) 者相繼提出了不少設(shè)計(jì)新理論與新方法。還有有限元分析理論，如彈性抗力有限元法、二維、三維彈塑性有限元法，大變形有限元理論等已相繼應(yīng)用于基坑工程，取得了滿(mǎn)意的效果。 （ 1） 極限平衡法 極限平衡法在基坑支護(hù)設(shè) 計(jì)發(fā)展早期一直被廣泛應(yīng)用，且仍是目前我國(guó)相關(guān)設(shè)計(jì)人員最熟悉的基坑支護(hù)設(shè)計(jì)計(jì)算方法之一。所以，在今后一段時(shí)期內(nèi)，極限平衡法還會(huì)得到一定范圍的應(yīng)用。 極限平衡法假定作 用在圍護(hù)墻前后的土壓力分別達(dá)到被動(dòng)土壓力和主動(dòng)土壓力，在此基礎(chǔ)上再作某些力學(xué)上的假設(shè)，把超靜定問(wèn)題簡(jiǎn)化為靜定問(wèn)題求解。此外，該方法沒(méi)有也無(wú)法考慮基坑的空間效應(yīng)。 （ 2）土抗力法 土抗力法又稱(chēng)為基床系數(shù)法或地基反力法。 土抗力法在橫向受荷樁的分析中被廣泛應(yīng)用。它們不同程度地考慮了樁與土之間的共同作用。 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)土抗力法是在橫向受荷樁分析方法的基礎(chǔ)上改進(jìn)發(fā)展而來(lái)的。例如日本的“山肩邦南法”、“彈性法”和“彈塑性法”等，它們都假定圍護(hù)墻后作用已知的主動(dòng)土壓力。 隨著計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，使得基坑支護(hù)設(shè)計(jì)土抗力法可以采用數(shù)值解法。目前，通用的土抗力法是彈性地基反力法，它是在地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算的彈性地基梁分析方法基礎(chǔ)上形成、并引用橫向受荷樁的分析方法改進(jìn)而來(lái)。開(kāi)挖面以下墻前土對(duì)梁的地基反力用土彈簧來(lái)模擬；墻后荷載常用的有兩種計(jì)算圖式 :采用主動(dòng)土壓力 (我國(guó)現(xiàn)行規(guī)程采納 )或用土彈簧模擬，土彈簧系數(shù)即為地基土的水平基床系數(shù)。 目前采用的彈性地基反力法部分地考慮了支護(hù)結(jié)構(gòu)與土的線性共同作用，分析中所需土性參數(shù)單一，并可有效地計(jì)人基坑開(kāi)挖過(guò)程中多因素的影響。同時(shí)，從支護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移可以初步估計(jì)基坑開(kāi)挖對(duì)周?chē)h(huán)境的影響。但它沒(méi)有考慮支護(hù)結(jié)構(gòu)與土的非線性共同作用，我國(guó)現(xiàn)行規(guī)程推薦的彈性支點(diǎn)法對(duì)墻后開(kāi)挖面以上按主動(dòng)土壓力、開(kāi)挖面以下則按定值、 土壓力考慮，這些都與工程實(shí)際存在很大的差距，需作進(jìn)一步的研究和完善。采用的土體本構(gòu)模型有線性彈性模型、非線性彈性模型、彈塑性模型、粘彈塑性模型等。二維有限元分析法是把空間形式的基坑結(jié)構(gòu)體系用豎直面和水平面來(lái)代替，分別采用彈性桿系有限元分析求解這兩個(gè)平面，將分析結(jié)果加以綜合，便得到關(guān)于基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系的整體認(rèn)識(shí)和分析結(jié)果。三維有限元分析法取一定范圍為求解域，土體和圍護(hù)墻一般采用六面體八節(jié)點(diǎn)等參元；空間接觸單元可取由四根線段組成的固體單元；支撐 (或錨桿 )構(gòu)件取為空間桿單元，對(duì)基坑空間結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行整體分析求解。但 由于存在著土體模型和土性參數(shù)難以準(zhǔn)確確定、邊界條件難處理、計(jì)算工作量大、成本高等問(wèn)題，目前條件下直接采用有限元分析法與一般工程設(shè)計(jì)的實(shí)用性之間還有很大的距離，還只是用于某些重要工程的輔助設(shè)計(jì)。 深基坑工程中存在的主要問(wèn)題及重點(diǎn)研究方向 20 多年來(lái)，我國(guó)已成功地設(shè)計(jì)和施工了許多技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的基坑，但由于問(wèn)題的復(fù)雜性，基坑工程的成功率仍較低。為了提高基坑工程的成功率，使支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)既安全又經(jīng)濟(jì)，今后擬重視以下幾方面的研究 : （ 1） 能基本考慮基坑工程實(shí)際工作性狀的實(shí)用設(shè)計(jì)方法研究 如前所述，目前分析計(jì)算 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的三類(lèi)方法都存在不同程度的缺陷。 （ 2）基坑工程施工監(jiān)測(cè)、反演分析與安全預(yù)報(bào)研究 目的是通過(guò)監(jiān)測(cè)和分析各施工階段的相關(guān)信息，來(lái)了解支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)和變形特征及對(duì)周?chē)h(huán)境的影響；反演推求土性參數(shù)，不斷修正支護(hù)設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)逐漸逼近實(shí)際情況，并對(duì)基坑的安全性狀及時(shí)預(yù)報(bào)。今后應(yīng)重視基于反演分析和安全預(yù)報(bào) 雙重要求的基坑施工監(jiān)測(cè)的研究和實(shí)踐，在積累豐富工程資料的基礎(chǔ)上，完善反演分析和安全預(yù)報(bào)的計(jì)算模型并研制相應(yīng)的應(yīng)用軟件。對(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)可靠度的研究起步較晚，且由于問(wèn)題的復(fù)雜性，至今仍處于探索性研究階段，還沒(méi)能取得實(shí)質(zhì)性的成果。 （ 4）對(duì)新型支護(hù)結(jié)構(gòu)型式的設(shè)計(jì)理論與計(jì)算方法研究 數(shù)量眾多的工程項(xiàng)目和復(fù)雜多變的工程環(huán)境以及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制的引人，給基坑工程開(kāi)挖與支護(hù)新技術(shù)的表現(xiàn)提供了廣闊的舞臺(tái)，富于創(chuàng)新精神的廣大工程建設(shè)者在工程實(shí)踐中不斷地探索和應(yīng)用新的基坑開(kāi)挖與支護(hù)技術(shù)。設(shè)計(jì)理論滯后于工程實(shí)踐的情況是基坑工程的一個(gè)重要特點(diǎn)。再如很有發(fā)展前途的凍結(jié)支護(hù)技術(shù)，對(duì)凍結(jié)以后土的強(qiáng)度特性，包括強(qiáng)度一溫度關(guān)系、強(qiáng)度一時(shí)間關(guān)系、土的凍脹性等問(wèn)題，都有待進(jìn)行深入研究?；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。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。 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。 (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)。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。基坑變形不影響地下工程施工、相鄰建筑、管線及道路正常使用。 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。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。 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)。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。 （ 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。 （ 1） 外力的不確定性。 （ 2） 巖土性質(zhì)的不確定性。 （ 3） 一些偶然變化所引起的不確定因素。 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。 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。 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。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。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。 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。 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。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。 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。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。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。土釘主要分為鉆孔注漿土釘和打入式土釘兩類(lèi)。打入式土釘?shù)膬?yōu)點(diǎn)是不需要預(yù)先鉆孔，施工速度快。 土釘支護(hù)的缺點(diǎn)和局限性主要是基坑變形大。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。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)。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)。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。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)。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。 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。對(duì)于理想剛體 ,0?? 00?K ；對(duì)于液體 ?? ， 10?K 。 懸壁樁在土壓力和地下水壓力下的計(jì)算土如下圖所示 、 地下水位線地面線土水 圖 31 土壓力及水壓力計(jì)算圖 填土面水平時(shí)的朗肯土壓力 朗肯土壓力理論認(rèn)為在垂直墻背上的土壓力，是相當(dāng)于達(dá)到極限平衡的 半無(wú)限體中任一垂直截面上的應(yīng)力。 主動(dòng)土壓力 當(dāng)墻后填土達(dá)到主動(dòng)極限平衡狀態(tài)時(shí)，作用于任一 z 深度處土單元的豎直應(yīng)力zz ???? 應(yīng)是大主應(yīng)力 1? ，而作用于墻背的水平向土壓力 ap 應(yīng)是小主應(yīng)力 3? 。 由式（ 3