基坑工程讲座基坑工程讲座（二）（二）同济大学同济大学 高大钊高大钊深基坑工程设计计算深基坑工程设计计算深基坑工程设计计算深基坑工程设计计算l基坑工程设计计算包括三个部分的内容，基坑工程设计计算包括三个部分的内容，即稳定性验算、结构内力计算和变形计即稳定性验算、结构内力计算和变形计算。算。l稳定性验算是指分析土体或土体与围护稳定性验算是指分析土体或土体与围护结构一起保持稳定性的能力，包括整体结构一起保持稳定性的能力，包括整体稳定性、重力式挡墙的抗倾覆稳定及抗稳定性、重力式挡墙的抗倾覆稳定及抗滑移稳定、坑底抗隆起稳定和抗渗流稳滑移稳定、坑底抗隆起稳定和抗渗流稳定等，基坑工程设计必须同时满足这几定等，基坑工程设计必须同时满足这几个方面的稳定性。个方面的稳定性。l结结构构内内力力计计算算为为结结构构设设计计提提供供内内力力值值，包包括括弯弯矩矩、剪剪力力等等，不不同同体体系系的的围围护护结结构构，其其内内力力计计算算的的方方法法是是不不同同的的；由由于于围围护护结结构构常常常常是是多多次次超超静静定定的的，计计算算内内力力时时需需要要对对具具体体围围护护结结构构进进行行简简化化，不不同同的的简简化化方方法法得得到到的的内内力力不不会会相相同同，需需要根据工程经验加以判断；要根据工程经验加以判断；l变变形形计计算算的的目目的的则则是是为为了了减减少少对对环环境境的的影影响响，控控制制环环境境质质量量，变变形形计计算算内内容容包包括括围围护护结结构构的的侧侧向向位位移移、坑坑外外地地面面的的沉沉降和坑底隆起等项目。降和坑底隆起等项目。稳定性验算稳定性验算 l整体稳定性整体稳定性l边坡稳定性计算边坡稳定性计算l重力式围护结构的整体稳定性计算重力式围护结构的整体稳定性计算l锚杆支杆支护体系的整体体系的整体稳定性定性计算算土钉墙的稳定性分析土钉墙的稳定性分析l l抗倾覆、抗滑动稳定性抗倾覆、抗滑动稳定性l抗倾覆稳定性计算抗倾覆稳定性计算l抗水平滑动稳定性计算抗水平滑动稳定性计算l土土钉墙的浅的浅层破坏破坏l抗隆起抗隆起稳定性定性 l地基承地基承载力力验算算 l踢脚踢脚稳定性定性验算算 l剪力平衡剪力平衡验算算 l抗渗透破坏稳定性抗渗透破坏稳定性l抗渗流抗渗流稳定性定性验算算 l承承压水冲水冲溃坑底（亦称坑底（亦称为突涌）的突涌）的验算算 边坡稳定性验算边坡稳定性验算 假定滑动面为圆弧假定滑动面为圆弧 用条分法进行计算用条分法进行计算 不考虑土条间的作用力不考虑土条间的作用力 最小安全系数为最危险滑动面最小安全系数为最危险滑动面 当当坡坡面面内内有有如如图图所所示示的的渗渗流流时时，边边坡坡稳稳定定验验算算需需要要考考虑虑动动水水力力作作用用对对维维持持边边坡坡稳稳定定带带来来不不利利影影响响。动动水水力力的的计计算算可可以以采采用用流流网网分分析析法法或或平平均均水水力力坡坡降降法法。采采用用平平均均水水力力坡坡降降法法计计算算时时，a、b两两点点为为浸浸润润线线与与滑滑动动面面的的交交点点，平平均均水水力力坡坡降降就就是是ab线线的的斜斜率率，作作用在浸润线以下滑动土体上的总动水力用在浸润线以下滑动土体上的总动水力T为为重力式围护结构的整体稳定性重力式围护结构的整体稳定性l重力式围护结构的整体稳定性计算应考重力式围护结构的整体稳定性计算应考虑两种破坏模式，一种是如图所示的滑虑两种破坏模式，一种是如图所示的滑动面通过挡墙的底部；另一种考虑圆弧动面通过挡墙的底部；另一种考虑圆弧切墙的整体稳定性，验算时需计算切墙切墙的整体稳定性，验算时需计算切墙阻力所产生的抗滑作用，即墙的抗剪强阻力所产生的抗滑作用，即墙的抗剪强度所产生的抗滑力矩。度所产生的抗滑力矩。 l重重力力式式围围护护结结构构可可以以看看作作是是直直立立岸岸坡坡，滑滑动动面面通通过过重重力力式式挡挡墙墙的的后后趾趾，其其整整体体稳稳定定性性验验算算一一般般借借鉴鉴边边坡坡稳稳定定计计算算方方法法，当当采采用用简简单单条条分分法法时时可可按按上上面面的的公公式式验验算算整整体体稳定性。稳定性。l上海市标准基坑工程设计规程规定，上海市标准基坑工程设计规程规定，验算切墙滑弧安全系数时，可取墙体强度验算切墙滑弧安全系数时，可取墙体强度指标内摩擦角为零，粘聚力指标内摩擦角为零，粘聚力c=（1/151/10）qu。当水泥搅拌桩墙体的当水泥搅拌桩墙体的无侧限抗压强度无侧限抗压强度qu 1MPa时，可不考虑切时，可不考虑切墙破坏的模式。墙破坏的模式。锚杆支护体系的整体稳定性锚杆支护体系的整体稳定性l两种不同的假定两种不同的假定l一种是指锚杆支护体系连同体系内的土一种是指锚杆支护体系连同体系内的土体共同沿着土体的某一深层滑裂面向下体共同沿着土体的某一深层滑裂面向下滑动，造成整体失稳，如左图所示；对滑动，造成整体失稳，如左图所示；对于这一种失稳破坏，可采取上述土坡整于这一种失稳破坏，可采取上述土坡整体稳定的验算方法计算，按验算结果要体稳定的验算方法计算，按验算结果要求锚杆长度必须超过最危险滑动面，安求锚杆长度必须超过最危险滑动面，安全系数不小于全系数不小于1.50；l另一种是指由于锚杆支护体系的共同作用另一种是指由于锚杆支护体系的共同作用超出了土的承载能力，从而在围护结构底超出了土的承载能力，从而在围护结构底部向其拉结方向形成一条深层滑裂面，造部向其拉结方向形成一条深层滑裂面，造成倾覆破坏，如右图所示。经常使用的验成倾覆破坏，如右图所示。经常使用的验算方法是德国学者算方法是德国学者E.Kranz提出的提出的“代替代替墙法墙法”。l以单锚支护体系为例，如下图所示，代以单锚支护体系为例，如下图所示，代替墙法假定深层滑裂面是由直线替墙法假定深层滑裂面是由直线bc段和段和cd段组成，其中段组成，其中b点取在围护墙底部，点取在围护墙底部，c点取在锚固段的中点，点取在锚固段的中点，cd段是由段是由c点向上点向上作垂线与地面交于作垂线与地面交于d点得到的。利用点得到的。利用abcd范围内的力的平衡关系可以求解锚杆的范围内的力的平衡关系可以求解锚杆的极限抗力，安全系数定义为锚杆极限抗极限抗力，安全系数定义为锚杆极限抗力的水平分力力的水平分力Th与锚杆设计水平分力的与锚杆设计水平分力的比值，要求不小于比值，要求不小于1.50。l显然，代替墙法是适用于锚固段在围护墙底部显然，代替墙法是适用于锚固段在围护墙底部以上的情况，如图所示：图（以上的情况，如图所示：图（a）中的全部锚中的全部锚杆都需要验算，图（杆都需要验算，图（b）中有两道锚杆需要验中有两道锚杆需要验算，而图（算，而图（c）中所有锚杆都深入围护墙底部中所有锚杆都深入围护墙底部以下，不需要进行此项验算。以下，不需要进行此项验算。土钉墙的稳定性分析土钉墙的稳定性分析l基基本本原原理理可可分分为为极极限限平平衡衡法法和和有有限限元元法法，但但实实用用的的大大多多为为极极限限平平衡衡法法。极极限限平平衡衡法法的的关关键键是是如如何何确确定定破破裂裂面面的的形形状状，有有些些方方法法建建立立在在圆圆弧弧滑滑动动的的假假定定基基础础上上考考虑虑土土钉钉的的抗抗力力，其其安安全全系系数数的的计计算算公公式式和和边边坡坡稳稳定定的的计计算算公公式式类类似似，只只是是加加上上土钉力的作用。土钉力的作用。式中式中Ti某位置土钉的拉力；某位置土钉的拉力； 土土钉钉轴轴线线与与土土钉钉相相交交滑滑动动面面处处切线间的夹角。切线间的夹角。l深圳地区建筑深基坑支护技术规范深圳地区建筑深基坑支护技术规范给出的验算整体稳定性公式中还考虑了给出的验算整体稳定性公式中还考虑了由于土钉的轴向力在破裂面上增加的摩由于土钉的轴向力在破裂面上增加的摩阻力，与前面的公式阻力，与前面的公式相比，在抗滑力矩相比，在抗滑力矩中增加了这项摩阻力，考虑到对破裂面中增加了这项摩阻力，考虑到对破裂面的正压力不能全部发挥，故乘以经验系的正压力不能全部发挥，故乘以经验系数数 。l四个土钉墙四个土钉墙工程破裂面工程破裂面的实测数据，的实测数据，并与按对数并与按对数螺旋线破裂螺旋线破裂面假定的计面假定的计算结果进行算结果进行了比较。了比较。l针对土钉墙的极限平衡分析提出了考虑针对土钉墙的极限平衡分析提出了考虑土钉拉力的修正条分法，该法同时考虑土钉拉力的修正条分法，该法同时考虑滑动土条的径向平衡条件和切向平衡条滑动土条的径向平衡条件和切向平衡条件，在抗滑力矩中计入土钉的拉力和切件，在抗滑力矩中计入土钉的拉力和切力，得到安全系数的表达式。力，得到安全系数的表达式。 抗倾覆、抗滑动稳定性抗倾覆、抗滑动稳定性 l验验算算围围护护结结构构抗抗倾倾覆覆稳稳定定性性的的前前提提是是需需要要确确知知围围护护结结构构的的转转点点位位置置，在在工工程程设设计计时时为为了了简简化化的的目目的的通通常常假假定定围围护护结结构构绕绕其其前前趾趾转转动动，得得到到相应的计算公式。相应的计算公式。l这对于土层地质条件比较好的情况下基本上是这对于土层地质条件比较好的情况下基本上是合理的、适用的，但对于相反的情况（如在软合理的、适用的，但对于相反的情况（如在软弱土地质条件下）有可能会得出：围护结构的弱土地质条件下）有可能会得出：围护结构的插入比（插入比（D/H）越大、计算得到的安全系数越越大、计算得到的安全系数越低的结论，显然这是不符合常规的经验判断，低的结论，显然这是不符合常规的经验判断，其问题实质就在于转点位置选择的正确与否。其问题实质就在于转点位置选择的正确与否。 l挡墙倾覆失稳可能有三种情况。第一种挡墙倾覆失稳可能有三种情况。第一种是绕前趾转动，当地基很坚硬且具有足是绕前趾转动，当地基很坚硬且具有足够的抗滑力时可能出现这种情况；第二够的抗滑力时可能出现这种情况；第二种是绕后踵转动，当地基很软且具有高种是绕后踵转动，当地基很软且具有高压缩性时可能出现这种情况；第三种情压缩性时可能出现这种情况；第三种情况是绕墙底某一点转动，而且转动中心况是绕墙底某一点转动，而且转动中心可能逐渐朝墙背方向移动，最终造成倾可能逐渐朝墙背方向移动，最终造成倾覆破坏。覆破坏。l根据对上述第三种情况的分析，通过墙底中部的根据对上述第三种情况的分析，通过墙底中部的转动点作一垂线将挡墙分为两个部分，如图所示，转动点作一垂线将挡墙分为两个部分，如图所示，左边的部分形成倾覆力矩，右边的部分形成稳定左边的部分形成倾覆力矩，右边的部分形成稳定力矩，同时由于转动点左边挡墙底部的下压，在力矩，同时由于转动点左边挡墙底部的下压，在挡墙底面必然作用着形成稳定力矩的反力，反力挡墙底面必然作用着形成稳定力矩的反力，反力的最大值是地基的极限承载力。的最大值是地基的极限承载力。 l式式中中W1、W2分分别别为为转转动动中中心心点点垂垂线线两边的挡墙重两边的挡墙重,W1+W2=W0，kN；ll1、l2分分别别为为W1和和W2对对转转动动中中心心的的力臂力臂,l1+l2=B，m；lB0转转动动中中心心至至墙墙前前趾趾的的距距离离，m；lpu由由抗抗剪剪强强度度指指标标计计算算的的地地基基极极限承载力，限承载力，kPa。抗水平滑动稳定性计算抗水平滑动稳定性计算 l式式中中f 为为围围护护结结构构底底部部的的摩摩阻阻力力，由由于于摩摩擦擦系系数数的的取取值值与与围围护护结结构构的的材材料料及及土土的的工工程程性性质质直直接接有有关关，因因此此设设计计人人员员应应当当结合工程实际选取合理的值。结合工程实际选取合理的值。l深深圳圳地地区区建建筑筑深深基基坑坑支支护护技技术术规规范范和和武武汉汉地地区区深深基基坑坑工工程程技技术术指指南南给给出了如下几种土类的摩擦系数经验值：出了如下几种土类的摩擦系数经验值：l淤泥质土：淤泥质土： =0.200.25l粘性土：粘性土： =0.250.40l砂砂土：土： =0.400.50l岩岩石：石： =0.500.70土钉墙的浅层破坏土钉墙的浅层破坏 l在土钉墙不发生整体失稳的条件下，尚需验算土在土钉墙不发生整体失稳的条件下，尚需验算土钉墙向坑内的倾覆破坏，即浅层破坏。提出了土钉墙向坑内的倾覆破坏，即浅层破坏。提出了土钉墙内部失稳极限平衡分析方法，认为支护面层钉墙内部失稳极限平衡分析方法，认为支护面层上部位移大，土钉墙发生近似绕墙趾转动的位移。上部位移大，土钉墙发生近似绕墙趾转动的位移。当达到临界开挖深度时，土体强度已全部发挥出当达到临界开挖深度时，土体强度已全部发挥出来，很大部分荷载由土来，很大部分荷载由土-土钉界面转移至土钉体土钉界面转移至土钉体上，若此时土钉破坏或被拔出，土钉墙主动区将上，若此时土钉破坏或被拔出，土钉墙主动区将绕墙趾向内侧转动而失稳，属浅层破坏。绕墙趾向内侧转动而失稳，属浅层破坏。抗隆起稳定性抗隆起稳定性l抗隆起稳定性的验算是基坑设计的一个抗隆起稳定性的验算是基坑设计的一个主要内容，如果坑底发生过大的隆起，主要内容，如果坑底发生过大的隆起，将会导致墙后地面下沉，影响环境安全。将会导致墙后地面下沉，影响环境安全。但抗隆起稳定性验算的方法很多，基本但抗隆起稳定性验算的方法很多，基本假定和思路不完全一样，计算的结果也假定和思路不完全一样，计算的结果也就相差比较大。一般常用的方法，如地就相差比较大。一般常用的方法，如地基承载力验算、踢脚稳定性验算、剪力基承载力验算、踢脚稳定性验算、剪力平衡验算等。平衡验算等。地基承载力验算地基承载力验算 踢脚稳定性验算踢脚稳定性验算（即土压力平衡验算）（即土压力平衡验算） l踢脚稳定性是一种形象的名称，描述围踢脚稳定性是一种形象的名称，描述围护结构绕最下一道支撑转动，墙顶向墙护结构绕最下一道支撑转动，墙顶向墙后方倾倒，墙的下端向坑内朝上翻起，后方倾倒，墙的下端向坑内朝上翻起，使坑底隆起的破坏，如图所示。有些地使坑底隆起的破坏，如图所示。有些地方称为抗倾覆稳定验算，其实这个名称方称为抗倾覆稳定验算，其实这个名称并不合适，与约定俗成的叫法矛盾，一并不合适，与约定俗成的叫法矛盾，一般将挡墙向坑内移动称为前倾，向坑外般将挡墙向坑内移动称为前倾，向坑外移动称为后仰。从验算的实质来看，称移动称为后仰。从验算的实质来看，称为抗隆起的土压力平衡验算比较合适。为抗隆起的土压力平衡验算比较合适。 l该该法法要要求求验验算算最最下下道道支支撑撑面面以以下下主主、被被动动土土压压力力绕绕点点即即最最下下道道支支撑撑的的力力矩矩平平衡衡问题，安全系数定义为：问题，安全系数定义为：剪力平衡验算剪力平衡验算l假假定定在在土土体体1-2-3-4区区域域内内的的自自重重及及超超载载作作用用下下，其其下下的的软软土土地地基基将将沿沿圆圆柱柱面面4-5-6发发生生剪剪切切破破坏坏而而产产生生滑滑动动，此此时时转转动力矩为：动力矩为：l滑动力矩：滑动力矩：l而而抗抗滑滑力力矩矩则则以以滑滑动动面面3-4-5-6上上地地基基土土的剪切强度对的剪切强度对0 点取矩，为：点取矩，为：安全系数为：安全系数为：l原则上原则上值宜根据场地条件通过采用合理值宜根据场地条件通过采用合理的土工试验进行确定，但是，由于滑动面的土工试验进行确定，但是，由于滑动面上各点的应力状态及排水条件等各不相同上各点的应力状态及排水条件等各不相同且加之试验条件、经费等的局限，完全依且加之试验条件、经费等的局限，完全依赖试验在多数情况下是不现实的，因此，赖试验在多数情况下是不现实的，因此，实用上设计人员又不得不寻求简化方法。实用上设计人员又不得不寻求简化方法。在关于在关于的取值方法大致经历了两个阶段：的取值方法大致经历了两个阶段：l起初，对于均质土假定滑动面上各点的起初，对于均质土假定滑动面上各点的相等：相等：l把把 定义为：地基土的不排水剪切强度或定义为：地基土的不排水剪切强度或在饱和软土中取在饱和软土中取 c c。l显然，若按照地基土的不排水剪切强度显然，若按照地基土的不排水剪切强度或在饱和软土中取或在饱和软土中取 c c进行验算，在软进行验算，在软弱土地区很难达到验算要求，而这样的弱土地区很难达到验算要求，而这样的验算结果往往也不符合实际的经验判断。验算结果往往也不符合实际的经验判断。 l因此，在因此，在80年代初，根据上海软土的实年代初，根据上海软土的实际工程性质，提出滑动面上土体的剪切际工程性质，提出滑动面上土体的剪切强度应按强度应按 tantan c c计算，其中法向应计算，其中法向应力的选用原则为：在力的选用原则为：在3-4面上近似取面上近似取 zkzka a，k ka a为主动土压力系数；在为主动土压力系数；在4-5面上面上法向应力法向应力 由两部分组成，即土体自重在由两部分组成，即土体自重在滑动面法向上的分力加上该处主动土压滑动面法向上的分力加上该处主动土压力在滑动面法向上的分力；在力在滑动面法向上的分力；在5-6面上法面上法向应力向应力 的计算原则与的计算原则与4-5面相同。面相同。 l由此可得抗滑动力矩为：由此可得抗滑动力矩为：l上海市标准基坑工程设计规程将上述地上海市标准基坑工程设计规程将上述地基承载力验算和剪力平衡验算两种方法并列基承载力验算和剪力平衡验算两种方法并列为抗隆起验算的必要内容，而将土压力平衡为抗隆起验算的必要内容，而将土压力平衡验算方法作为抗倾覆稳定验算的内容，小圆验算方法作为抗倾覆稳定验算的内容，小圆弧的中心设在第一道支撑处。弧的中心设在第一道支撑处。l深圳地区建筑深基坑支护技术规范深圳地区建筑深基坑支护技术规范只采用地基承载力验算方法计算抗隆起只采用地基承载力验算方法计算抗隆起稳定性，其验算公式采用稳定性，其验算公式采用CaguotCaguot公式，公式，适用于砂土，对于粘性土可采用等效内适用于砂土，对于粘性土可采用等效内摩擦角的办法处理。摩擦角的办法处理。l建筑基坑工程技术规范将地基承载建筑基坑工程技术规范将地基承载力验算和剪力平衡验算两种方法并列为力验算和剪力平衡验算两种方法并列为抗隆起验算的必要内容，但小圆弧的中抗隆起验算的必要内容，但小圆弧的中心在基坑底面。后两本标准都没有验算心在基坑底面。后两本标准都没有验算抗踢脚稳定性的要求。抗踢脚稳定性的要求。抗渗透破坏稳定性抗渗透破坏稳定性l渗透破坏主要表现为管涌、流土（俗称流砂）和渗透破坏主要表现为管涌、流土（俗称流砂）和突涌。这三种渗透破坏的机理是不同的，但在一突涌。这三种渗透破坏的机理是不同的，但在一些书籍中，将流土的验算叫作管涌验算，混淆了些书籍中，将流土的验算叫作管涌验算，混淆了概念。概念。l管涌是指在渗透水流作用下，土中细粒在粗粒所管涌是指在渗透水流作用下，土中细粒在粗粒所形成的孔隙通道中被移动，流失，土的孔隙不断形成的孔隙通道中被移动，流失，土的孔隙不断扩大，渗流量也随之加大，最终导致土体内形成扩大，渗流量也随之加大，最终导致土体内形成贯通的渗流通道，土体发生破坏的现象。而流土贯通的渗流通道，土体发生破坏的现象。而流土则是指在向上的渗流水流作用下，表层局部范围则是指在向上的渗流水流作用下，表层局部范围的土体和土颗粒同时发生悬浮、移动的现象。的土体和土颗粒同时发生悬浮、移动的现象。l流土发生的条件流土发生的条件：l管管涌涌是是一一个个渐渐进进破破坏坏的的过过程程，可可以以发发生生在在任任何何方方向向渗渗流流的的逸逸出出处处，这这时时常常见见混混水水流流出出，或或水水中中带带出出细细粒粒；也也可可以以发发生生在在土土体体内内部部。在在一一定定级级配配的的（特特别别是是级级配配不不连连续续的的）砂砂土土中中常常有有发发生生，其其水水力力坡坡降降i=0.10.4，对对于于不不均均匀匀系系数数Cu 10的均匀砂土，更多的是发生流土。的均匀砂土，更多的是发生流土。l管涌和流土是两个不同的概念，发生的管涌和流土是两个不同的概念，发生的土质条件和水力条件不同，破坏的现象土质条件和水力条件不同，破坏的现象也不相同。有些规范中规定验算的条件也不相同。有些规范中规定验算的条件实际上是验算流土是否发生的水力条件，实际上是验算流土是否发生的水力条件，而不是管涌发生的条件。在基坑工程中，而不是管涌发生的条件。在基坑工程中，有时也会发生管涌，主要取决于土质条有时也会发生管涌，主要取决于土质条件，只要级配条件满足，在水力坡降较件，只要级配条件满足，在水力坡降较小的条件下也会产生管涌。小的条件下也会产生管涌。 抗渗流稳定性验算抗渗流稳定性验算l要避免基坑发生流土破坏，需要在渗流要避免基坑发生流土破坏，需要在渗流出口处保证满足下式出口处保证满足下式l计计算算水水力力坡坡降降时时，渗渗流流路路径径可可近近似似地地取取最最短短的的路路径径即即紧紧贴贴围围护护结结构构位位置置的的路路线线以求得最大水力坡降值。以求得最大水力坡降值。l抗流土安全系数抗流土安全系数l抗渗流稳定安全系数抗渗流稳定安全系数K的取值带有很大的地的取值带有很大的地区经验性，如深圳地区建筑深基坑支护区经验性，如深圳地区建筑深基坑支护技术规范规定，对于一、二、三级支护技术规范规定，对于一、二、三级支护工程，分别取工程，分别取3.00、2.75、2.50；上海市标；上海市标准基坑工程设计规程规定，当墙底土准基坑工程设计规程规定，当墙底土为砂土、砂质粉土或有明显的砂性土夹层为砂土、砂质粉土或有明显的砂性土夹层时取时取3.0，其它土层取，其它土层取2.0。 围护结构内力计算围护结构内力计算l计算围护结构内力主要是为了确定结构截面尺计算围护结构内力主要是为了确定结构截面尺寸和配筋。寸和配筋。l围护结构内力的计算是一个比较复杂的问题，围护结构内力的计算是一个比较复杂的问题，墙体的内力与支锚条件密切相关，也是与土体墙体的内力与支锚条件密切相关，也是与土体相互作用的结果，现行的计算方法都作了各种相互作用的结果，现行的计算方法都作了各种简化，是近似的解答；简化，是近似的解答；l工程技术人员主要依据结构力学的概念，采用工程技术人员主要依据结构力学的概念，采用结构力学的方法处理问题，虽然不太严格，但结构力学的方法处理问题，虽然不太严格，但由于具备基本的合理性和适于手工运算的特点由于具备基本的合理性和适于手工运算的特点现在仍被广泛使用。现在仍被广泛使用。 重力式围护结构重力式围护结构 l重力式围护结构的截面尺寸通过稳定性重力式围护结构的截面尺寸通过稳定性验算确定后，尚需对结构体的强度进行验算确定后，尚需对结构体的强度进行校验。校验。 板式围护结构板式围护结构l板式围护结构又称为板墙式或板桩式围护板式围护结构又称为板墙式或板桩式围护结构，包括分离式排桩、密排式排桩、板结构，包括分离式排桩、密排式排桩、板桩和地下连续墙等围护结构的型式，这些桩和地下连续墙等围护结构的型式，这些围护结构在计算结构内力时其假定和方法围护结构在计算结构内力时其假定和方法基本上是相同或相似的，可以作为一类问基本上是相同或相似的，可以作为一类问题进行讨论。内容包括悬臂式、撑锚式两题进行讨论。内容包括悬臂式、撑锚式两大类，从计算方法分可分为极限平衡法、大类，从计算方法分可分为极限平衡法、有限元法两种，在有限元法中又可分为杆有限元法两种，在有限元法中又可分为杆件系统有限元法和连续介质有限元法。件系统有限元法和连续介质有限元法。l极限平衡法假定作用在围护结构前后墙上极限平衡法假定作用在围护结构前后墙上的土压力分布达到被动土压力和主动土压的土压力分布达到被动土压力和主动土压力，在此基础上再进行力学简化，将超静力，在此基础上再进行力学简化，将超静定问题作为静定问题求解。等值梁法和静定问题作为静定问题求解。等值梁法和静力平衡法等都属于这一类。力平衡法等都属于这一类。l极限平衡法在力学上的缺陷比较明显，没极限平衡法在力学上的缺陷比较明显，没有反映施工过程中墙体受力的连续性，只有反映施工过程中墙体受力的连续性，只是一种近似，支撑层数越多、土层越软、是一种近似，支撑层数越多、土层越软、墙体刚度越大，则计算结果与实际的差别墙体刚度越大，则计算结果与实际的差别越大。使用极限平衡法时，需要结合工程越大。使用极限平衡法时，需要结合工程经验对土压力和计算结果进行修正。经验对土压力和计算结果进行修正。 无撑无撑( (锚锚) )板式围护结构板式围护结构( (悬臂式悬臂式) ) l悬臂式围护结构是最简单的一种板式围护悬臂式围护结构是最简单的一种板式围护结构，其受力特点主要依靠土的嵌固作用结构，其受力特点主要依靠土的嵌固作用保持围护结构的平衡，由于在土体中插入保持围护结构的平衡，由于在土体中插入深度不同，围护结构在土中部分的变形性深度不同，围护结构在土中部分的变形性质也不一样，从而得出不同的土压力分布质也不一样，从而得出不同的土压力分布图式，求得的结果也不相同。图式，求得的结果也不相同。 悬臂式围护结构的受力情况悬臂式围护结构的受力情况l1.如如嵌嵌固固条条件件足足够够，围围护护结结构构的的下下端端可可以以保保持持不不移移动动，在在墙墙的的两两侧侧的的土土压压力力的的分分布布如如图图b所所示示，相相互互抵抵消消以以后后净净土土压压力力分分布见图布见图c；l2.2.从围护结构端部的变形和墙的受力平从围护结构端部的变形和墙的受力平衡来看，墙的端部必然产生向坑外的土衡来看，墙的端部必然产生向坑外的土压力，其值等于坑外在端部深度处的被压力，其值等于坑外在端部深度处的被动土压力和坑内该点主动土压力之差动土压力和坑内该点主动土压力之差。依据作用在围护结构上水平力平衡和各依据作用在围护结构上水平力平衡和各水平力对围护结构底端力矩平衡的条件水平力对围护结构底端力矩平衡的条件建立联立方程，可以求解插入深度。建立联立方程，可以求解插入深度。l插插入入深深度度D确确定定后后，自自上上而而下下通通过过计计算算寻寻找找到到剪剪力力零零点点位位置置（此此处处弯弯矩矩为为最最大大），从从而而可可以以计计算算出出围围护护结结构构的的最最大大弯弯矩矩。在在强强度度验验算算时时，还还要要考考虑虑到到悬悬臂臂式式围围护护结结构构变变形形控控制制的的要要求求，安安全全系系数数K一一般般取取2.0，即，即有撑（锚）式围护结构有撑（锚）式围护结构 l以单撑（锚）支护结构为例，如下图所以单撑（锚）支护结构为例，如下图所示，应用等值梁计算支护结构的内力时，示，应用等值梁计算支护结构的内力时，需要得知正负弯矩的转折点位置，由于需要得知正负弯矩的转折点位置，由于该转折点位置与开挖面下的土压力强度该转折点位置与开挖面下的土压力强度零点很接近，故实用上就取开挖面下的零点很接近，故实用上就取开挖面下的土压力合力强度零点土压力合力强度零点C来代替正负弯矩的来代替正负弯矩的转折点。转折点。 l l等值梁法的原理可由下图进行说明，图等值梁法的原理可由下图进行说明，图（a）中的中的ad代表一个一端自由、一端固代表一个一端自由、一端固定的荷重梁，图（定的荷重梁，图（b）表示该梁的弯矩图，表示该梁的弯矩图，在正负弯矩的转折点处以在正负弯矩的转折点处以c点表示，若点表示，若将该梁在将该梁在c点截断并设置一个自由支点，点截断并设置一个自由支点，如图如图（c）所示，所示，ac梁上的弯矩将保持不梁上的弯矩将保持不变，此时，变，此时，ac梁即为梁即为ad梁的等值梁。梁的等值梁。abcl1.计计算算围围护护结结构构两两侧侧主主动动土土压压力力和和被被动动土土压压力力叠叠加加以以后后的的净净土土压压力力分分布布，求求出出土压力零点土压力零点C；l2.计算计算C点以上土压力的合力点以上土压力的合力Ea；l3.3.计算计算C点以上土压力合力对点以上土压力合力对C点的力矩点的力矩Ma，根据静定梁的解就可以很容易的计根据静定梁的解就可以很容易的计算出反力算出反力RA和和R0；l4.4.计算支撑或锚杆的反力计算支撑或锚杆的反力R RA Al l5.5.计算计算C点的反力点的反力R 0l6.墙墙在在土土压压力力零零点点以以下下的的插插入入深深度度t0根根据据坑坑内内侧侧t0区区间间上上净净被被动动土土压压力力和和R0对对围围护护结构底端结构底端D点的力矩相等的原则进行确定点的力矩相等的原则进行确定内支撑内力计算内支撑内力计算l1）支支撑撑轴轴向向力力按按围围护护结结构构沿沿长长度度方方向向分分布布的的水水平平反反力力乘乘以以支支撑撑中中心心距距；当当围围檩檩与与支支撑撑斜斜交交时时，水水平平反反力力取取支支撑撑长长度度方方向的投影；向的投影；l2）在在垂垂直直荷荷载载作作用用下下，支支撑撑的的内内力力和和变变形形可可近近似似按按单单跨跨或或多多跨跨梁梁分分析析，其其计计算算跨度取相邻立柱中心距；跨度取相邻立柱中心距；l3）立立柱柱的的轴轴向向力力可可取取纵纵横横向向支支撑撑的的支支座座反反力力之和；之和；l4）混混凝凝土土围围檩檩在在水水平平力力作作用用下下的的内内力力和和变变形形按按多多跨跨连连续续梁梁计计算算，计计算算跨跨度度取取相相邻邻支支撑撑点点的中心距；的中心距；l5）钢钢围围檩檩的的内内力力和和变变形形宜宜按按简简支支梁梁计计算算，计计算跨度取相邻水平支撑的中心距；算跨度取相邻水平支撑的中心距；l6 6）当当水水平平支支撑撑与与围围檩檩斜斜交交时时，尚尚应应考考虑虑水水平平力在围檩长度方向产生的轴向力作用。力在围檩长度方向产生的轴向力作用。 l对对于于较较为为复复杂杂的的平平面面支支撑撑体体系系，宜宜按按空空间间杆杆系系模模型型计计算算。通通常常将将支支撑撑结结构构视视为为平平面面框框架架，从从支支护护结结构构体体系系中中截截离离出出来来，在在截截离离处处加加上上相相应应的的围围护护结结构构内内力力，以以及及作作用用在在支支撑撑上上的的其其它它荷荷载载，用用空空间间杆杆系系模模型型进进行行分分析析。为为了了简简化化计计算算，加加在在截截离离处处的的内内力力只只考考虑虑由由围围护护结结构构静静力力计计算算确确定定的的沿沿围围檩檩长长度度方方向向正正交交分分布布的的水水平平力力，对对于于其其它它的的内内力力或或变变形形则则通通过过设设置置约约束束来来代代替替。计计算算模模型型的的边边界界可可按按下下列原则确定：列原则确定：l1）在在水水平平支支撑撑与与围围檩檩或或立立柱柱交交点点处处，以以及及围围檩檩的的转转角角处处分分别别设设置置竖竖向向铰铰支支座座或弹簧；或弹簧；l2）基基坑坑四四周周与与围围檩檩长长度度方方向向正正交交的的水水平平荷荷载载不不是是均均匀匀分分布布或或支支撑撑结结构构布布置置不不对对称称时时，可可在在适适当当位位置置上上设设置置防防止止模模型型整体平移或转动的水平约束。整体平移或转动的水平约束。基坑变形估算基坑变形估算l对环境的影响主要是基坑的变形，围护对环境的影响主要是基坑的变形，围护结构的水平位移和坑底的隆起变形过大，结构的水平位移和坑底的隆起变形过大，会引发墙后地面的下陷、相邻建筑物和会引发墙后地面的下陷、相邻建筑物和地下管线的变形或开裂。因此必须估算地下管线的变形或开裂。因此必须估算基坑的变形，将变形控制在允许的范围基坑的变形，将变形控制在允许的范围内。但围护结构的变形计算比承载能力内。但围护结构的变形计算比承载能力计算更为复杂，通常需要作许多简化假计算更为复杂，通常需要作许多简化假定才能求得变形值。定才能求得变形值。重力式围护结构水平位移计算重力式围护结构水平位移计算 l由水泥土搅拌桩、旋喷桩等构成的重力式由水泥土搅拌桩、旋喷桩等构成的重力式围护结构，由于其自身刚度较大，因此可围护结构，由于其自身刚度较大，因此可按刚性体分析变位规律。按刚性体分析变位规律。l公公式式适适用用于于插插入入深深度度D D=(0.8=(0.81.2)1.2)H H，围围护结构宽度护结构宽度B B=(0.6=(0.61.0)1.0)H H的围护结构。的围护结构。l l式式中中 围围护护结结构构顶顶部部水水平平位位移移估估算算值值，cm；lL 基坑的最大边长，基坑的最大边长，m；lH 基坑开挖深度，基坑开挖深度，m；lD 围护结构的插入深度，围护结构的插入深度，m；lB 围护结构的宽度，围护结构的宽度，m；l 施施工工质质量量系系数数，根根据据经经验验取取0.81.5，质量越好，取值越小。，质量越好，取值越小。悬臂支护桩桩顶位移计算悬臂支护桩桩顶位移计算 l悬臂支护桩桩顶位移的计算比重力式搅拌悬臂支护桩桩顶位移的计算比重力式搅拌桩复杂，由于悬臂支护桩是柔性桩，在外桩复杂，由于悬臂支护桩是柔性桩，在外力作用下桩身产生变形，桩和土体之间的力作用下桩身产生变形，桩和土体之间的接触应力随桩身的变形而变化。接触应力随桩身的变形而变化。l将坑底以上部分的桩身看作一根在坑底处将坑底以上部分的桩身看作一根在坑底处嵌固的悬臂梁，在坑外水土压力作用下产嵌固的悬臂梁，在坑外水土压力作用下产生挠曲，其值可以求得；插入坑底以下部生挠曲，其值可以求得；插入坑底以下部分的桩身可以用承受水平荷载桩的分的桩身可以用承受水平荷载桩的m法计法计算。算。地表沉陷量计算l（a a）所示的沉陷发生在围护结构的端部产生向所示的沉陷发生在围护结构的端部产生向基坑内的移动，由此引起的地面沉陷比较大，基坑内的移动，由此引起的地面沉陷比较大，但最大值的位置靠近围护结构，主要的变形区但最大值的位置靠近围护结构，主要的变形区分布在基坑附近，对于这种情况的地表沉降可分布在基坑附近，对于这种情况的地表沉降可采用下式计算采用下式计算l式中式中 为地表沉降量与基坑开挖深度的比值为地表沉降量与基坑开挖深度的比值（%），具体数值可从图中查得；），具体数值可从图中查得； 为考虑围护为考虑围护结构刚度及施工工艺的修正系数，地下连续墙结构刚度及施工工艺的修正系数，地下连续墙 =0.3，柱列式围护结构，柱列式围护结构 =0.7，板桩墙，板桩墙 =1.0；为基坑开挖深度为基坑开挖深度(m)。从图可以求得沉陷分布的从图可以求得沉陷分布的范围和沉陷量。范围和沉陷量。l（b b）所示的围护结构的端部基本没有产生位所示的围护结构的端部基本没有产生位移，理论上，地表土体沉陷与围护结构的侧向移，理论上，地表土体沉陷与围护结构的侧向水平变形及坑底隆起有直接联系，由于围护结水平变形及坑底隆起有直接联系，由于围护结构的变形和坑底可能的隆起引起地面的下陷。构的变形和坑底可能的隆起引起地面的下陷。l但由于目前还没有很好的方法计算坑底隆起的但由于目前还没有很好的方法计算坑底隆起的影响，只是考虑了围护结构的侧向水平变形与影响，只是考虑了围护结构的侧向水平变形与地表土体沉陷的关系，即通过：地表土体沉陷的关系，即通过：在围护结构在围护结构侧向水平变形曲线所包络的面积与地表沉陷曲侧向水平变形曲线所包络的面积与地表沉陷曲线所包络的面积之间建立某种对应关系，线所包络的面积之间建立某种对应关系，利利用合理的数学模型拟和地表沉陷曲线，从而可用合理的数学模型拟和地表沉陷曲线，从而可以近似求解地表的最大沉陷量，其中围护结构以近似求解地表的最大沉陷量，其中围护结构侧向水平变形曲线可以通过杆系有限元方法进侧向水平变形曲线可以通过杆系有限元方法进行求解。行求解。 估算地表沉陷的指估算地表沉陷的指数函数分布数函数分布围护结构围护结构侧向水平侧向水平变形曲线变形曲线所包络的所包络的面积面积Sh与与地表沉陷地表沉陷曲线所包曲线所包络的面积络的面积Sv相等。相等。 与围护结构顶部相与围护结构顶部相邻的地表沉陷量邻的地表沉陷量 地表沉陷的影地表沉陷的影响区间响区间坑底隆起变形计算坑底隆起变形计算 l坑底隆起的变形计算包括两个方面的概念，一是坑底隆起的变形计算包括两个方面的概念，一是由于基坑开挖卸荷产生的回弹隆起变形，另一种由于基坑开挖卸荷产生的回弹隆起变形，另一种是坑底塑流产生的隆起变形，这是两种不同的变是坑底塑流产生的隆起变形，这是两种不同的变形。工程实测的隆起或回弹变形实际上包括了这形。工程实测的隆起或回弹变形实际上包括了这两部分变形分量，在土质比较软弱的条件下塑流两部分变形分量，在土质比较软弱的条件下塑流可能是主要的，在土质较好的地区，卸荷回弹可可能是主要的，在土质较好的地区，卸荷回弹可能是主要的变形。对于前一种变形，计算的机理能是主要的变形。对于前一种变形，计算的机理比较清楚，主要是计算指标的试验和确定方法将比较清楚，主要是计算指标的试验和确定方法将会影响计算的结果；后一种变形很难用解析的方会影响计算的结果；后一种变形很难用解析的方法计算，采用有限元方法可以计算由于塑流引起法计算，采用有限元方法可以计算由于塑流引起的坑底隆起量。的坑底隆起量。 l式中式中 坑底隆起变形估算值，坑底隆起变形估算值，cm；lc、 和和 分分别别为为土土的的粘粘聚聚力力（kg/cm2）、内摩擦角（内摩擦角（）和容重（）和容重（t/m3）；）；lq 地表超载（地表超载（t/m2）；）；lH和和D 分分别别为为基基坑坑开开挖挖深深度度和和围围护护结构的插入深度（结构的插入深度（m）。）。深基坑工程施工图设计深基坑工程施工图设计l深基坑工程施工图设计是指在基坑总体深基坑工程施工图设计是指在基坑总体方案确定以后，根据总体方案规定的原方案确定以后，根据总体方案规定的原则进行施工图设计以供实施。主要包括则进行施工图设计以供实施。主要包括确定基坑以及围护结构各种几何尺寸、确定基坑以及围护结构各种几何尺寸、进行截面强度验算与配筋、选用合理的进行截面强度验算与配筋、选用合理的构造与节点处理、形成施工图纸与文字构造与节点处理、形成施工图纸与文字说明。说明。l1.1.基坑边坡设计；基坑边坡设计；l2.2.土钉墙设计；土钉墙设计；l3.3.板式围护结构设计，包括板桩、水泥板式围护结构设计，包括板桩、水泥土围护结构、排桩式围护结构、地下连土围护结构、排桩式围护结构、地下连续墙和拱圈式围护结构；续墙和拱圈式围护结构；l4.4.内支撑体系设计；内支撑体系设计；l5.5.锚杆体系设计。锚杆体系设计。基坑边坡设计基坑边坡设计l对对于于适适宜宜于于放放坡坡的的基基坑坑，其其坡坡度度可可参参考考同同类类土土的的稳稳定定坡坡度度确确定定；对对于于土土质质比比较较均均匀匀的的基基坑坑边边坡坡，也也可可按按下下表表的的要要求求确确定定开开挖挖放放坡坡坡坡度度及及坡坡高高，以以确确保保基基坑坑的的稳稳定定性性与与安安全全。当当采采用用分分级级放放坡坡开开挖挖时时，应应设设置置分分级级过过渡渡平平台台。对对于于深深度度大大于于5m的的土土质质边边坡坡，各各级级过过渡渡平平台台的的宽宽度度宜宜取取为为1.01.5m，小小于于5m坡坡高高的的土土质质边边坡可不设过渡平台。坡可不设过渡平台。l基基坑坑边边坡坡设设计计时时，除除了了满满足足沿沿最最危危险险圆圆弧弧滑滑裂裂面面破破坏坏的的整整体体稳稳定定性性的的要要求求，一一般般在在坡坡面面还还要要进进行行保保护护性性处处理理，以以免免施施工工活活动动对对边边坡坡土土体体的的扰扰动动及及地地表表水水和和降降水水等等因因素素对对边边坡坡的的浸浸蚀蚀和和冲冲刷刷导导致致边边坡坡破破坏坏。保保护护处处理理的的方方法法有有水水泥泥抹抹面面、铺铺塑塑料料布布或或土土工工布布、挂挂网网喷喷水水泥泥浆浆、喷喷射射混凝土护面等。混凝土护面等。l对于较高坡面的下段，或坡脚下土层含对于较高坡面的下段，或坡脚下土层含有软弱下卧层或砂层时，可对土体采取有软弱下卧层或砂层时，可对土体采取加固措施，如土钉支护、螺旋锚、喷锚加固措施，如土钉支护、螺旋锚、喷锚等，或采取适当的坡脚地基加固措施，等，或采取适当的坡脚地基加固措施，如在坡脚堆砌草袋或土工布砂土袋以及如在坡脚堆砌草袋或土工布砂土袋以及切筑砖石砌体等，以免出现坡脚失稳或切筑砖石砌体等，以免出现坡脚失稳或流砂。流砂。土钉支护设计土钉支护设计 l随基坑逐层开挖，在边坡上以较密排列随基坑逐层开挖，在边坡上以较密排列（上下左右）打入土钉（钢筋）以强化（上下左右）打入土钉（钢筋）以强化受力土体，并在土钉坡面铺设钢筋网分受力土体，并在土钉坡面铺设钢筋网分层喷射混凝土，从而实现挡土护坡的功层喷射混凝土，从而实现挡土护坡的功能，这就是土钉支护，也称土钉墙，能，这就是土钉支护，也称土钉墙，设计原则与构造要求设计原则与构造要求 l1一一般般用用于于基基坑坑开开挖挖深深度度在在15m以以内内的的边坡，坡角为边坡，坡角为7090 ；l2土土钉钉长长度度一一般般为为开开挖挖深深度度的的0.51.2倍倍，其其间间距距宜宜取取12m，土土钉钉与与水水平平面面夹夹角角宜宜取取1020；l3为为保保证证土土钉钉与与护护坡坡面面层层的的有有效效连连接接，常设有承压板和加强钢筋；常设有承压板和加强钢筋；l4土土钉钉一一般般采采用用级级以以上上螺螺纹纹钢钢筋筋，钢钢筋筋直直径径为为1632mm，钻钻孔孔直直径径为为70120mm；l5喷喷射射混混凝凝土土面面层层厚厚度度一一般般为为80200mm，钢钢筋筋网网采采用用级级钢钢筋筋610mm，间间距距为为150300mm，混混凝凝土土强强度度等等级级不不宜低于宜低于C20；l6注浆材料宜采用水泥净浆，强度不低注浆材料宜采用水泥净浆，强度不低于于20Mpa。土钉设计土钉设计 l1边边坡坡最最危危险险滑滑动动面面计计算算，以以确确定定最最危危险险滑滑动动面面的的位位置置，便便于于布布置置土土钉钉，计计算算时可以允许安全系数小于时可以允许安全系数小于1.0。l2土钉抗拔验算土钉抗拔验算l土钉抗拔按下式验算：土钉抗拔按下式验算：围护结构设计围护结构设计l水泥搅拌桩重力式围护结构的设计包括水泥搅拌桩重力式围护结构的设计包括围护墙几何尺寸的确定、水泥搅拌桩体围护墙几何尺寸的确定、水泥搅拌桩体的布置及截面验算等。的布置及截面验算等。l（一）水泥搅拌桩墙体尺寸（一）水泥搅拌桩墙体尺寸l水水泥泥搅搅拌拌桩桩墙墙体体的的深深度度和和宽宽度度一一般般根根据据基基坑坑的的开开挖挖深深度度、土土质质条条件件按按经经验验规规则则 选选 用用 ： 坑坑 底底 以以 下下 的的 插插 入入 深深 度度D=（0.81.2）H，墙墙体体宽宽度度B=（0.61.0）H，（H为为基基坑坑的的开开挖挖深深度度）。然然后后经经基基坑坑整整体体稳稳定定性性、坑坑底底隆隆起起稳稳定定性性、抗抗渗渗流流稳稳定定性性验验算算确确定定基基坑坑底底面面下下的的插插入入深深度度，由由抗抗倾倾覆覆稳稳定定性性和和抗抗滑滑移稳定性验算确定宽度。移稳定性验算确定宽度。l（二）水泥搅拌桩体的布置形式二）水泥搅拌桩体的布置形式l目目前前，施施工工单单位位基基本本上上都都是是使使用用SJB-1型型和和仿仿SJB-1型型双双轴轴搅搅拌拌机机，每每轴轴直直径径700mm、双双轴轴中中心心距距500mm，形形成成了了宽宽700mm、长长1200mm的的“”形形加加固固截截面面，因因此此水水泥泥土土围围护护结结构构断断面面就就是是由由众众多多“”形形单单元元组组成成。用用于于基基坑坑围围护护的的水水泥泥土土加加固固体体的的断断面面主主要要采采用用了了格格栅栅式式布布置，常用的格栅式断面形式见图。置，常用的格栅式断面形式见图。截面验算截面验算 l上上海海市市标标准准基基坑坑工工程程设设计计规规程程规规定定验验算算坑坑底底标标高高处处的的应应力力，验验算算的的要要求求是是截截面面外外侧侧的的边边缘缘应应力力大大于于零零，即即不不允允许许出出现现拉拉应应力力；内内侧侧的的边边缘缘应应力力应应符符合合下下式：式：l 行行业业标标准准建建筑筑深深基基坑坑工工程程技技术术规规范范则则提提出出了了任任意意断断面面的的墙墙身身应应力力验验算算要要求求，规规定定最最小小边边缘缘应应力力必必须须大大于于零零，即即不不允允许许出出现现拉拉应应力力；任任意意断断面面的的最最大大边边缘缘应应力由下式计算：力由下式计算：关于构造和材料的规定关于构造和材料的规定 l为为了了增增强强水水泥泥土土搅搅拌拌桩桩墙墙体体的的整整体体性性，搅搅拌拌桩桩之之间间的的搭搭接接不不小小于于200mm。并并通通常常在在顶顶部部设设置置钢钢筋筋混混凝凝土土的的压压顶顶圈圈梁梁，也也称称为为压压板板。其其厚厚度度一一般般为为0.2m,宽宽度度至至少少与与墙墙身身的的宽宽度度一一致致，也也可可以以与与坑坑外外的的施施工工道道路路的的路路面面连连成成整整体体。圈圈梁梁与与水水泥泥搅搅拌拌桩桩之之间间用用插插筋筋连连接接，插插筋筋直直径径不不小小于于12mm，插插入入搅搅拌拌桩桩顶顶的的深深度度不不小小于于1.0m，每每根根搅搅拌拌桩桩中中部部设设置置一一根根插筋，并与压板的水平筋绑扎。插筋，并与压板的水平筋绑扎。l水水泥泥土土中中的的水水泥泥掺掺量量不不宜宜小小于于15%，水水泥泥标标号号不不低低于于425号号。水水泥泥土土28天天龄龄期期的的无无侧侧限限抗抗压压强强度度不不宜宜低于低于1MPa。板桩式围护结构设计板桩式围护结构设计 l板板桩桩是是最最早早使使用用的的围围护护结结构构，包包括括钢钢板板桩桩和和钢钢筋筋混混凝凝土土板板桩桩。预预制制的的板板桩桩施施工工方方便便，工工期期短短；材材料料质质量量可可靠靠，在在软软弱弱土土层层中中施施工工速速度度快快，并并具具有有较较好好的的止止水水性性，可可以以拔拔出出回回收收多多次次重重复复使使用用，降降低低成成本本等等优优点点。但但因因板板桩桩的的刚刚度度比比较较小小，围围护护结结构构的的变变形形比比较较大大，只只适适用用于于开开挖挖深深度度不不深深的的基基坑坑，也也不不适适宜宜应应用用于于变变形形控控制制严严格格的的基基坑坑；钢钢板板桩桩拔拔出出时时又又会会产产生生附附加加的的变变形形，不不利利于环境保护。于环境保护。钢板桩钢板桩l钢钢板板桩桩是是带带锁锁口口的的热热轧轧型型钢钢，钢钢板板桩桩靠靠锁锁口口或或钳钳口口相相互互连连接接咬咬合合，形形成成连连续续的的围护结构实现来挡土止水功能。围护结构实现来挡土止水功能。 排桩式围护结构设计排桩式围护结构设计l排排桩桩式式围围护护结结构构主主要要指指采采用用钻钻孔孔灌灌注注桩桩或或人人工工挖挖孔孔桩桩组组成成的的墙墙体体。与与地地下下连连续续墙墙相相比比，其其优优点点在在于于施施工工工工艺艺简简单单，成成本本低低，平平面面布布置置灵灵活活；缺缺点点是是防防渗渗和和整整体体性性较较差差。对对于于地地下下水水位位较较高高的的地地区区，排排桩桩式式围围护护结结构构必必须须与与止止水水帷帷幕幕相相结结合合使使用用，在在这这种种情情况况下下，防防水水效效果果的的好好坏坏，直直接接关关系系到到基基坑坑工工程程的的成成败败，须须认认真真对对待。待。l桩桩排排式式围围护护结结构构设设计计是是在在肯肯定定总总体体方方案案的的前前提提下下进进行行，此此时时，挖挖土土、围围护护型型式式、支支撑撑布布置置、降降水水等等问问题题都都已已确确定定，围围护护结结构构设设计计的的目目的的是是确确定定围围护护桩桩的的长长度度、直直径径、排排列列以以及及截截面面配配筋筋，对对于于坑坑内内降降水的基坑，还要设计止水帷幕。水的基坑，还要设计止水帷幕。围护桩的布置和材料围护桩的布置和材料 l1材材料料：钻钻孔孔灌灌注注桩桩通通常常采采用用水水下下浇浇筑筑混混凝凝土土的的施施工工工工艺艺，混混凝凝土土强强度度等等级级不不宜宜低低于于C20（常常取取C30），所所用用水水泥泥通通常常为为425#或或525#普普通通硅硅酸酸盐盐水水泥泥。钢钢筋筋采用采用I级圆钢和级圆钢和II级螺纹钢。级螺纹钢。l2桩桩体体布布置置：如如图图所所示示，当当基基坑坑不不考考虑虑防防水水（或或已已采采取取了了降降水水措措施施时时），桩桩体体可可按按一一字字形形间间隔隔排排列列或或相相切切排排列列，间间隔隔排排列列的的间间距距常常取取2.53.5倍倍的的桩桩径径，土土质质较较好好时时，可可利利用用桩桩侧侧“土土拱拱”作作用用适适当当扩扩大大桩桩距距；当当基基坑坑需需考考虑虑防防水水时时，可可按按一一字字形形搭搭接接排排列列，也也可可按按间间隔隔或或相相切排列，外加防水帷幕。切排列，外加防水帷幕。l3防渗措施：钻孔灌注桩排桩墙体防渗防渗措施：钻孔灌注桩排桩墙体防渗可采取两种方式：一是将钻孔桩体相互可采取两种方式：一是将钻孔桩体相互搭接，二是另增设防水抗渗结构。前一搭接，二是另增设防水抗渗结构。前一种方式对施工要求较高，且由于桩位，种方式对施工要求较高，且由于桩位，桩垂直度等的编差所引志的墙体渗漏水桩垂直度等的编差所引志的墙体渗漏水仍难以完全避免，所以在水位较高的软仍难以完全避免，所以在水位较高的软土地区，一般采用后一种方式，此时，土地区，一般采用后一种方式，此时，桩体间可留桩体间可留100150mm施工间隙。具体施工间隙。具体的防渗止水方法主要有：的防渗止水方法主要有：桩间压密注桩间压密注浆；浆；桩间高压旋喷；桩间高压旋喷；水泥搅拌桩墙水泥搅拌桩墙。 确定围护桩的几何尺寸确定围护桩的几何尺寸 l1.围护桩的长度围护桩的长度l围围护护桩桩的的长长度度由由基基坑坑底底面面以以上上部部分分和和以以下下部部分分组组成成，基基坑坑底底面面以以下下部部分分称称为为插插入入深深度度。插插入入深深度度取取决决于于基基坑坑开开挖挖深深度度和和土土质质条条件件，所所确确定定的的插插入入深深度度应应满满足足基基坑坑整整体体稳稳定定、抗抗渗渗流流稳稳定定、抗抗隆隆起起稳稳定定以以及及围围护护墙墙静静力力平平衡衡的的要要求求。设设计计时时，先按经验选用，然后进行各种验算。先按经验选用，然后进行各种验算。l2. 2. 围护桩的直径围护桩的直径l围护桩的直径也取决于开挖深度和土质围护桩的直径也取决于开挖深度和土质条件，一般根据经验选用。条件，一般根据经验选用。 l在钻孔灌注桩合理使用的开挖深度范围在钻孔灌注桩合理使用的开挖深度范围内，桩径变化范围从内，桩径变化范围从8001100mm；对于对于开挖深度在开挖深度在10m以内的基坑，桩径一般不以内的基坑，桩径一般不超过超过900mm；开挖深度大于开挖深度大于11m的基坑，的基坑，桩径一般不小于桩径一般不小于1000mm。 l3排桩式围护结构的折算厚度排桩式围护结构的折算厚度l排桩式围护结构虽由单个桩体组成，排桩式围护结构虽由单个桩体组成，但其受力形式与地下连续墙类似。分析但其受力形式与地下连续墙类似。分析时，可将桩体与壁式地下连续墙按抗弯时，可将桩体与壁式地下连续墙按抗弯刚度相等的原则等价为一定厚度的壁式刚度相等的原则等价为一定厚度的壁式地下墙进行内力计算，称之为等刚度法。地下墙进行内力计算，称之为等刚度法。 l 若若 采采 用用 一一 字字 相相 切切 排排 列列 ， td， 则则h=0.838d。这这样样，即即可可按按厚厚度度为为h的的壁壁式式地地下下墙墙计计算算出出每每延延米米墙墙之之内内力力、及及位位移移，然然后后利利用用下下式式换换算算得得相相应应单单桩桩的的内内力力、及及位位移移，由由此此，可可按按钢钢筋筋混混凝凝土土圆圆形形截截面构件进行配筋。面构件进行配筋。桩身的构造与配筋桩身的构造与配筋 l桩桩身身纵纵向向受受力力主主筋筋一一般般要要求求沿沿圆圆截截面面周周边边均均匀匀布布置置，最最小小配配筋筋率率为为0.42%且且不不少少于于6根根，主主筋筋保保护护层层不不应应小小于于50mm。箍箍筋筋宜宜采采用用68螺螺旋旋箍箍筋筋，间间距距一一般般为为200300mm，每每隔隔15002000mm应应布布置置一一根根直直径径不不小小于于12mm的的焊焊接接加加强强箍箍筋筋，以以增增强强钢钢筋筋笼笼的的整整体体刚刚度度，有有利利于于钢钢筋筋笼笼吊吊放放和和水水下下浇浇灌灌混混凝凝土土。钢钢筋筋笼笼底底端端一般距离孔底一般距离孔底200500mm。l 桩桩身身纵纵向向钢钢筋筋应应按按基基坑坑开开挖挖各各阶阶段段与与地地下下室室施施工工期期间间各各种种工工况况下下桩桩的的弯弯矩矩包包络络图图配配筋筋，当当地地质质条条件件或或其其它它因因素素复复杂杂时时也也可可按按最最大大弯弯矩矩通通长长配筋。配筋。l1.桩桩身身作作为为一一个个构构件件，配配筋筋应应满满足足截截面面承承载载力力的的要要求求。桩桩身身截截面面的的内内力力主主要要由由土土压压力力产产生生的的，计计算算土土压压力力的的抗抗剪剪强强度度指指标标是是标标准准值值，因因此此求求得得的的桩桩身身内内力力也也是是标标准准值值。但但截截面面承承载载力力是是由由混混凝凝土土规规范范所所提提供供的的混混凝凝土土和和钢钢筋筋的的强强度度设设计计值值组组成成的的。这这就就使使得得设设计计表表达达式式两两侧侧的的设设计计变变量的性质不一致，必须加以调整。量的性质不一致，必须加以调整。l2.计计算算桩桩身身内内力力时时一一般般按按平平面面问问题题处处理理，求求得得的的是是每每延延米米围围护护墙墙的的内内力力。但但桩桩身身截截面面配配筋筋是是按按每每根根桩桩计计算算的的，这这里里有有一一个个内内力力数数值值的的换换算算问问题题，即即将将每每延延米米的的内内力力换换算算为为每每根根桩桩的的内内力力。设设桩桩径径为为d，桩桩的的间间距距为为t，则则每每根根桩桩的的内内力力等等于于每每延延米米的的内内力力乘乘以以（d+t），计计算算时时（d+t）以以m计。计。l3.当当有有可可靠靠措措施施保保证证钢钢筋筋笼笼的的正正确确方方位位时时可可按按弯弯矩矩方方向向采采用用沿沿圆圆周周非非均均匀匀分分布布形形式式配配筋筋；但但无无可可靠靠措措施施保保证证时时，宜宜采采用沿圆周均匀配筋以保证安全。用沿圆周均匀配筋以保证安全。防渗帷幕设计防渗帷幕设计l 防防渗渗帷帷幕幕设设计计时时，帷帷幕幕的的插插入入深深度度应应满满足足防防渗渗稳稳定定性性验验算算的的要要求求，帷帷幕幕的的插插入入深深度度可可以以与与钻钻孔孔灌灌注注桩桩的的深深度度不不同同；当当深深层层有有不不透透水水层层或或弱弱透透水水层层时时，防防渗渗帷帷幕幕宜宜深深入入不不透透水水层层或或弱弱透透水水层层一一定定深深度度，以以提提高高防防渗渗效效果果。防防渗渗帷帷幕幕的的厚厚度度不不作作计计算算，一一般般取取单单排排搅搅拌拌桩桩。防防渗渗帷帷幕幕的的效效果果主主要要取取决决于于施施工工的的质质量量，包包括括搅搅拌拌的的均均匀匀程程度度和和接接头头的的搭搭接接程程度度，在在设设计计文文件件中中应应对对施施工提出要求。工提出要求。地下连续墙设计地下连续墙设计 l地地下下连连续续墙墙设设计计包包括括墙墙的的入入土土深深度度、墙墙的的厚度、槽段的分段、接头设计等内容。厚度、槽段的分段、接头设计等内容。l地下连续墙的插入深度按围护结构的静力地下连续墙的插入深度按围护结构的静力平衡条件确定，并分别按基坑稳定性验算平衡条件确定，并分别按基坑稳定性验算及墙体变形控制要求进行校核。基坑稳定及墙体变形控制要求进行校核。基坑稳定性验算方法和墙身内力、变形计算方法均性验算方法和墙身内力、变形计算方法均与排桩式围护结构相同，通常采用杆系有与排桩式围护结构相同，通常采用杆系有限元法计算结构内力和变形；限元法计算结构内力和变形； l地地下下连连续续墙墙兼兼有有挡挡土土和和防防渗渗两两个个功功能能，故故验验算算基基坑坑稳稳定定性性时时，同同时时考考虑虑保保持持结结构构稳稳定定和和满满足足防防渗渗两两方方面面的的要要求求。墙墙身身设设计计时时亦亦需需同同时时考考虑虑这这两两方方面面的的要要求求，既既满满足足墙墙身身结结构构强强度度的的要要求求，也也要要满满足足墙身及接头防渗的要求。墙身及接头防渗的要求。墙的厚度及槽段划分墙的厚度及槽段划分l地地下下连连续续墙墙的的厚厚度度应应由由计计算算确确定定，并并与与成成槽槽机机的的能能力力相相适适应应。一一般般情情况况下下现现浇浇钢钢筋筋混混凝凝土土地地下下连连续续墙墙的的厚厚度度可可选选用用6001000mm；预预制制钢钢筋混凝土地下连续墙的厚度不宜大于筋混凝土地下连续墙的厚度不宜大于500mm。l地地下下连连续续墙墙单单元元槽槽段段的的平平面面性性状状和和槽槽段段长长度度应应根根据据墙墙体体受受力力情情况况、施施工工条条件件和和环环境境条条件件而而定定。平平面面性性状状根根据据需需要要选选用用一一字字形形、L形形、T形形或或折折线线形形等等；单单元元槽槽段段长长度度在在保保证证槽槽壁壁稳稳定定和和满满足足施施工工设设备备能能力力的的条条件件下下，宜宜尽尽量量采采用用较较大大的的槽槽段长度，一般可取段长度，一般可取68m。接头设计接头设计l地地下下连连续续墙墙施施工工要要划划分分单单元元槽槽段段，槽槽段段之之间间就就有有接接头头，这这种种接接头头是是施施工工时时必必须须有有的的，称称之之为为施施工工接接头头，常常用用的的有有锁锁口口管管接接头头和和接接头头箱箱接接头头。另另一一种种是是在在地地下下墙墙完完成成后后与与梁梁板板柱柱的的接接头头是是为为结结构构接接头头，常常用用的的方方法法有有预预埋埋连连接接钢钢筋筋法法、预预埋埋连连接接钢钢板板法法和和预预埋埋剪剪力力连连接接件件法法。划划分分单单元元槽槽段段时时必必须须考考虑虑槽槽段段之之间间的的接接头头位位置置，以保证地下连续墙的整体性。以保证地下连续墙的整体性。l一一般般情情况况下下，接接头头的的位位置置要要避避免免设设在在转转角角以及墙内部结构的连接处。对接头的要求：以及墙内部结构的连接处。对接头的要求：l1不能妨碍下一单元槽段的挖掘；不能妨碍下一单元槽段的挖掘；l2能能传传递递单单元元槽槽段段之之间间的的应应力力，起起到到伸伸缩缩接头的作用；接头的作用；l3混混凝凝土土不不得得从从接接头头下下端端流流向向背背面面，也也不不得从接头构造物与槽壁之间流向背面；得从接头构造物与槽壁之间流向背面；l4在在接接头头表表面面上上不不应应粘粘附附沉沉渣渣或或变变质质泥泥浆浆的胶凝物，以免造成强度降低或漏水；的胶凝物，以免造成强度降低或漏水；l5造价便宜。造价便宜。l地地下下连连续续墙墙槽槽段段之之间间的的施施工工接接头头的的构构造造应应便便于于施施工工，一一般般可可采采用用不不传传递递应应力力的的普普通通接接头头；在在下下列列情情况况时时，应应采采用用专专门门接头：接头：l1.当防水要求较高时应采用防水接头；当防水要求较高时应采用防水接头；l2.当当接接头头间间需需要要传传递递面面内内剪剪力力时时，可可采采用带穿孔的十字钢板抗剪接头；用带穿孔的十字钢板抗剪接头；l3.当当接接头头间间要要求求传传递递面面外外剪剪力力或或弯弯矩矩时时，可可采采用用带带端端板板的的钢钢筋筋搭搭接接接接头头，将将地地下下连续墙连成整体；连续墙连成整体；地下连续墙的配筋与构造地下连续墙的配筋与构造 l地地下下连连续续墙墙的的受受力力钢钢筋筋应应采采用用II级级钢钢筋筋，直直径径不不宜宜小小于于16mm，构构造造钢钢筋筋可可采采用用I级级钢钢筋筋，直直径径不不宜宜小小于于12mm；预预制制地地下下连连续续墙墙的的构构造造钢钢筋直径不宜小于筋直径不宜小于10mm。l单单元元槽槽段段的的钢钢筋筋笼笼应应装装配配成成一一个个整整体体。槽槽深深小小于于30m的的地地下下连连续续墙墙的的钢钢筋筋笼笼宜宜整整幅幅起起吊吊入入槽槽；需需要要分分段段时时，宜宜采采用用焊焊接接接接头头。接接头头位位置置应应选选在在受受力力较较小小处处。且且宜宜相相互互错错开开，搭搭接接长长度度不不小小于于45d（d为为钢钢筋筋直直径径）；当当在在同同一一断断面面搭搭接接时时，最小搭接长度为最小搭接长度为70d，且不小于且不小于1.5m。l现现浇浇地地下下连连续续墙墙主主筋筋的的净净保保护护层层厚厚度度不不应应小小于于70mm，预预制制地地下下连连续续墙墙主主筋筋净净保保护层厚度不应小于护层厚度不应小于30mm。l地地下下连连续续墙墙内内预预埋埋的的与与主主体体结结构构水水平平构构件件主主筋筋连连接接的的钢钢筋筋应应采采用用I级级钢钢筋筋，直直径径不不宜宜大大于于25mm，间间距距不不小小于于150mm，钢钢筋板直后不得留有硬弯。筋板直后不得留有硬弯。l钢钢筋筋笼笼端端部部与与接接头头管管或或相相邻邻槽槽段段混混凝凝土土接接触触面面之之间间应应留留有有间间隙隙，一一般般不不大大于于150mm，钢钢筋筋笼笼下下端端500mm长长度度范范围围内内宜按宜按1:10收成闭合状。收成闭合状。l钢钢筋筋笼笼下下端端与与槽槽底底之之间间宜宜留留有有不不小小于于500mm的间隙。的间隙。l当当地地下下连连续续墙墙的的支支撑撑体体系系不不设设围围檩檩时时，墙墙体体的的横横向向配配筋筋应应适适当当加加强强，其其与与支支撑撑的的接接触部位应满足抗冲切要求。触部位应满足抗冲切要求。l地地下下连连续续墙墙围围护护结结构构的的墙墙顶顶通通常常设设置置钢钢筋筋混混凝凝土土圈圈梁梁，围围檩檩可可采采用用钢钢筋筋混混凝凝土土与与型型钢钢结结构构。顶顶圈圈梁梁和和围围檩檩都都必必须须与与地地下下连连续续墙可靠固定。墙可靠固定。l地下连续墙墙体混凝土的抗渗等级应地下连续墙墙体混凝土的抗渗等级应根据根据最大作用水头与地下连续墙厚度之比按表最大作用水头与地下连续墙厚度之比按表27-10选用；当墙段之间的接缝不设止水带选用；当墙段之间的接缝不设止水带时，应选用锁口圆弧形、槽形或时，应选用锁口圆弧形、槽形或V型等防型等防渗止水接头，其接头面必须严格清刷。渗止水接头，其接头面必须严格清刷。槽壁稳定计算槽壁稳定计算 l泥泥浆浆护护壁壁稳稳定定性性计计算算是是地地下下连连续续墙墙工工艺艺的的一一项项重重要要内内容容，它它主主要要用用来来确确定定在在深深度度已已知知条条件件下下的的设设计计分分段段长长度度。下下面面仅仅介介绍绍一一种种理理论论分分析析法法，即即抛抛物物线线圆圆柱柱体体法。法。l假设土体沿抛物线圆桩体形状下滑。该假设土体沿抛物线圆桩体形状下滑。该槽段设计长度为槽段设计长度为b，深度为深度为z，抛物线顶抛物线顶点距离槽壁边线为点距离槽壁边线为h， 内支撑设计内支撑设计 l内支撑设计与一般的结构构件设计相比，内支撑设计与一般的结构构件设计相比，其主要差别在于其结构体系随基坑的形其主要差别在于其结构体系随基坑的形状、开挖深度及施工条件而异。其内力状、开挖深度及施工条件而异。其内力并随围护结构的变形而变化，由基坑工并随围护结构的变形而变化，由基坑工程施工期间的最不利情况控制设计，在程施工期间的最不利情况控制设计，在内力确定的情况下，支撑构件的截面验内力确定的情况下，支撑构件的截面验算与一般结构构件设计无异。算与一般结构构件设计无异。l内支撑设计一般包括下列内容：内支撑设计一般包括下列内容：l1）材料选择和结构体系的布置；）材料选择和结构体系的布置；l2）结构的内力和变形计算；）结构的内力和变形计算；l3）构件的强度和稳定验算；）构件的强度和稳定验算；l4）构件的节点设计；）构件的节点设计；l5) 5) 结构的安装与拆除设计。结构的安装与拆除设计。支撑体系的布置与构造要求支撑体系的布置与构造要求l支支撑撑体体系系由由围围檩檩、支支撑撑杆杆件件或或桁桁架架，立立柱柱及及立立柱柱桩桩等等构构件件组组成成。支支撑撑体体系系的的布布置置实实例例见见图图，图图中中显显示示了了围围护护结结构构、圈圈梁梁、支支撑撑与与立立柱柱的的关关系系，图图中中还还给给出出了了地地下下室室各各层层的的位位置置，支支撑撑布布置置时时应应考考虑虑地地下下室室底底板板及及楼楼板板的的标标高高，留留出出足足够够的避免施工时的相互干扰。的避免施工时的相互干扰。l1围檩围檩l围围檩檩又又称称为为腰腰粱粱，是是直直接接与与围围护护结结构构相相连连，将将作作用用在在围围护护结结构构上上的的水水土土压压力力传传递递给给支支撑撑结结构构的的传传力力构构件件。围围檩檩的的刚刚度度对对整整个个支支撑撑结结构构的的刚刚度度影影响响很很大大，所所以以一一般般在在设设计计中中应应十十分分注注意意围围檩檩构构件件的的设设置置与与截截面面设设计计。围围檩檩的的材材料料可可以以用用钢钢或或钢钢筋筋混混凝凝土土，不不同同材材料料制制成成的的围围檩檩，其设计要求不完全相同。其设计要求不完全相同。l钢钢围围檩檩的的截截面面宽宽度度应应大大于于300mm，可可以以采采用用H钢钢、工工字字钢钢或或槽槽钢钢以以及及它它们们的的组组合合截截面面。钢钢围围檩檩的的现现场场拼拼装装点点应应尽尽量量设设置置在在支支撑撑点点附附近近，不不应应超超过过围围檩檩计计算算跨跨度度的的三三分分点点。钢钢围围檩檩的的分分段段预预制制长长度度不不应小于支撑间距的二倍。应小于支撑间距的二倍。l由由于于围围护护墙墙的的表表面面不不十十分分平平整整，为为了了使使围围檩檩与与围围护护墙墙结结合合紧紧密密，防防止止围围檩檩截截面面产产生生扭扭曲曲，钢钢围围檩檩与与混混凝凝土土围围护护墙墙之之间间应应留留设设宽宽度度不不小小于于60mm的的水水平平通通长长空空隙隙，其间用不低于其间用不低于C30的细石混凝土填嵌。的细石混凝土填嵌。l钢钢围围檩檩安安装装前前应应在在围围护护墙墙上上设设置置安安装装牛牛腿腿。安安装装牛牛腿腿可可用用角角钢钢或或直直径径不不小小于于25mm的的钢钢筋筋与与围围护护墙墙主主筋筋后后预预埋埋件件焊焊接接组组成成钢钢筋筋牛牛腿腿，其其间间距距不不应应大大于于2m，牛牛腿焊缝由计算确定。腿焊缝由计算确定。l如如支支撑撑与与围围檩檩斜斜交交，在在围围檩檩与与围围护护墙墙之之间应设置经过验算的剪力传递构造。间应设置经过验算的剪力传递构造。l混凝土围檩截面高度（水平向尺寸）不混凝土围檩截面高度（水平向尺寸）不应小于其水平方向计算跨度的应小于其水平方向计算跨度的1/8；围檩；围檩的截面宽度不应小于支撑的截面高度。的截面宽度不应小于支撑的截面高度。围檩的纵向钢筋直径不宜小于围檩的纵向钢筋直径不宜小于16mm，沿沿截面四周纵向钢筋的最大间距应小于截面四周纵向钢筋的最大间距应小于200mm。箍筋直径不应小于箍筋直径不应小于8mm，间距间距不大于不大于250mm。支撑的纵向钢筋在围檩支撑的纵向钢筋在围檩内的锚固长度不宜小于内的锚固长度不宜小于30倍的钢筋直径。倍的钢筋直径。 l混混凝凝土土围围檩檩与与围围护护墙墙之之间间不不留留水水平平间间隙隙。在在竖竖向向平平面面内内围围檩檩可可采采用用吊吊筋筋与与围围护护墙墙连连接接，吊吊筋筋的的间间距距一一般般不不大大于于1.5m，直直径径应应根根据据围围檩檩尺尺寸寸及及支支撑撑的的自自重重，由由计计算确定。算确定。l地地下下连连续续墙墙墙墙体体与与围围檩檩之之间间需需要要传传递递剪剪力力时时，可可在在墙墙体体上上沿沿围围檩檩长长度度方方向向预预留留按计算确定的剪力槽或受剪钢筋。按计算确定的剪力槽或受剪钢筋。l基基坑坑平平面面转转角角处处的的纵纵横横向向围围檩檩应应按按刚刚节节点处理。点处理。l2.2.支撑支撑l支支撑撑主主要要是是受受压压构构件件，支支撑撑相相对对于于受受荷荷面面来来说说有有垂垂直直于于荷荷载载面面和和倾倾斜斜于于荷荷载载面面二二种种，对对于于斜斜支支撑撑要要注注意意支支撑撑和和围围檩檩连连接接节节点点的的力力的的平平衡衡，由由于于支支撑撑还还受受到到自自重重和和施施工工荷荷载载的的作作用用，实实际际上上是是压压弯弯杆杆件件，这这种种力力学学上上的的非非线线性性问问题题，在在施施工工实实践践中中常常将将它它简简化化为为线线性性问问题题来来解解决决，但但必必须须考考虑虑到到此此种种因因素素对对安安全全度度的的降降低低。当当支支撑撑设设计计成成桁桁架架时时，桁桁架架的的腹腹杆杆应应该该按按其其受受力力情情况况合合理理地地选选择择断断面面尺尺寸寸和和杆杆件件材材料料，以以求求节节省省费费用用，方便施工。方便施工。l支支撑撑按按材材料料分分有有：钢钢支支撑撑（钢钢管管支支撑撑，型型钢钢支支撑撑），钢钢筋筋混混凝凝土土支支撑撑以以及及钢钢支支撑和钢筋混凝土共存的组合支撑；撑和钢筋混凝土共存的组合支撑；l按按平平面面布布置置形形式式分分有有：水水平平框框架架式式支支撑撑，角角撑撑、水水平平桁桁架架式式支支撑撑，斜斜撑撑，大大直直径径环环梁梁与与边边桁桁架架相相结结合合的的支支撑撑及及钢钢筋筋混混凝凝土支撑与钢支撑并存的混合支撑等；土支撑与钢支撑并存的混合支撑等；l按按受受力力特特点点分分有有：单单跨跨压压杆杆式式支支撑撑，多多跨跨压压杆杆式式支支撑撑和和双双向向多多跨跨压压杆杆式式支支撑撑，如如图图所所示示。这这些些支支撑撑在在实实践践中中都都有有各各自自的的特特点点和和不不足足之之处处，以以其其材材料料种种类类分分析析，钢钢支支撑撑便便于于安安装装和和折折拆拆除除，材材料料的的消消耗耗量量小小，可可以以施施加加预预应应力力以以合合理理地地控控制制基基坑坑变变形形，钢钢支支撑撑施施工工速速度度较较快快，有有利利于于缩缩短短工工期期，但但是是钢钢支支撑撑系系统统的的整整体体刚刚度度较较弱弱，由由于于要要在在两两个个方方向向上上施施加加预预紧紧力力，所所以以纵纵横横杆杆件件之之间间的的连连接接始始终终处处于于铰铰接接状态，形不成整体刚接。状态，形不成整体刚接。l钢钢筋筋混混凝凝土土支支撑撑结结构构整整体体刚刚度度好好，变变形形小小，安安全全可可靠靠，但但施施工工制制作作时时间间长长于于钢钢支支撑撑，拆拆除除工工作作比比较较繁繁重重，材材料料的的回回收收利用率低。利用率低。l为为保保证证内内支支撑撑的的构构件件有有足足够够的的刚刚度度，规规范范规规定定支支撑撑构构件件的的长长细细比比应应不不大大于于75，连系构件的长细比应不大于连系构件的长细比应不大于120。单跨压杆单跨压杆多跨压杆多跨压杆l1）钢支撑）钢支撑l钢钢支支撑撑的的截截面面可可以以采采用用H钢钢、钢钢管管、工工字字钢钢与与槽钢，以及其组合截面；槽钢，以及其组合截面；l钢钢支支撑撑的的现现场场安安装装节节点点应应尽尽量量设设置置在在纵纵横横向向支支撑撑的的交交汇汇点点附附近近。纵纵向向和和横横向向支支撑撑的的交交汇汇点点宜宜在在同同一一标标高高上上连连接接，当当采采用用重重叠叠连连接接时时，其其连连接接构构造造及及连连接接件件的的强强度度应应满满足足支支撑撑在在平平面面内内的的稳定要求。稳定要求。l相相邻邻横横向向（或或纵纵向向）水水平平支支撑撑之之间间的的纵纵向向（或或横向）支撑的安装节点数不宜多于两个。横向）支撑的安装节点数不宜多于两个。l钢钢支支撑撑与与钢钢围围檩檩的的连连接接可可采采用用焊焊接接或或螺螺栓栓连连接接。节节点点处处支支撑撑与与围围檩檩的的翼翼缘缘和和腹腹板板均均应应加加焊焊加加劲劲板板，加加劲劲板板的的厚厚度度不不小小于于10mm，焊焊缝缝高高度度不不小于小于6mm。l2）混凝土支撑）混凝土支撑l混混凝凝土土支支撑撑体体系系应应在在同同一一平平面面内内整整浇浇，支支撑撑的的截截面面高高度度（竖竖向向尺尺寸寸）不不应应小小于于其竖向平面计算跨度的其竖向平面计算跨度的1/20；l支支撑撑的的纵纵向向钢钢筋筋直直径径不不宜宜小小于于16mm，沿沿截截面面四四周周纵纵向向钢钢筋筋的的最最大大间间距距应应小小于于200mm。箍箍筋筋直直径径不不应应小小于于8mm，间间距距不不大大于于250mm。支支撑撑的的纵纵向向钢钢筋筋在在围围檩檩内内的的锚锚固固长长度度不不宜宜小小于于30倍倍的的钢钢筋筋直直径。径。立立 柱柱 l立立柱柱主主要要用用来来支支承承支支撑撑的的自自重重荷荷载载和和施施工工荷荷载载，同同时时也也可可起起到到减减小小支支撑撑构构件件或或桁桁架架的的长长细细比比以以提高其压弯稳定性；提高其压弯稳定性；l基基坑坑开开挖挖面面以以上上的的立立柱柱宜宜采采用用格格构构式式钢钢柱柱，也也可可以以采采用用钢钢管管或或H型型钢钢。格格构构式式钢钢柱柱有有利利于于底底板板中中钢钢筋筋穿穿越越，故故通通常常大大多多采采用用这这种种型型式式的的立立柱柱。在在这这些些钢钢立立柱柱与与钢钢筋筋混混凝凝土土底底板板及及结结构构楼楼板板的的连连接接处处需需设设置置止止水水带带。格格构构式式钢钢立立柱柱大大样样图见图。图见图。l立柱大样立柱大样l基基坑坑开开挖挖面面以以下下的的立立柱柱宜宜采采用用直直径径不不小小于于600mm的的灌灌注注桩桩，立立柱柱桩桩主主要要将将立立柱柱荷荷载载传传递递到到地地基基中中，它它可可以以借借用用工工程程桩桩，也也可可以以单单独独设设计计，立立柱柱桩桩的的入入土土深深度度由由其其所所承承受受立立柱柱荷荷载载确确定定；在在软软土土地地区区，宜宜大大于于基基坑坑开开挖挖深深度度的的2倍倍，并并穿穿过过淤泥或淤泥质土层。淤泥或淤泥质土层。l 钢钢柱柱插插入入灌灌注注桩桩的的深深度度不不小小于于钢钢柱柱边边长长的的4倍，并与桩内钢筋焊接。倍，并与桩内钢筋焊接。l立立柱柱与与水水平平支支撑撑的的连连接接可可采采用用铰铰接接构构造造，但但连连接接件件在在竖竖向向和和水水平平方方向向的的连连接接强强度度应应大大于于支支撑撑轴轴向向力力的的1/50。当当采采用用钢钢牛牛腿腿连连接接时时，钢钢牛牛腿腿的的强强度度和和稳稳定定性性应应由由计计算确定。算确定。支撑体系的构件设计支撑体系的构件设计 l支支撑撑体体系系包包括括围围檩檩、支支撑撑和和立立柱柱的的设设计计应应符符合合钢钢结结构构或或混混凝凝土土结结构构设设计计规规范范的的有有关关规规定定。构构件件截截面面承承载载力力应应根根据据围围护护结结构构在在各各个个施施工工阶阶段段的的荷荷载载效效应应包包络络图图进行计算。进行计算。l（1）围檩围檩l围围檩檩的的承承载载力力计计算算时时，可可按按水水平平方方向向的的受受弯弯构构件件计计算算。当当围围檩檩与与水水平平支支撑撑斜斜交交或或围围檩檩作作为为边边桁桁架架的的弦弦杆杆时时，应应按按偏偏心心受受压压构构件件计计算算，围围檩檩的的受受压压计计算算长长度度取取相相邻邻支支撑撑点点的的中中心心距距。对对于于钢钢围围檩檩，拼拼接接点点按按铰铰接接考考虑虑时时，其其受受压压计计算算长长度度宜宜取相邻支撑点中心距的取相邻支撑点中心距的1.5倍。倍。l围围檩檩与与围围护护墙墙连连接接满满足足上上述述构构造造要要求求时时可不验算竖向平面内的截面承载力。可不验算竖向平面内的截面承载力。l（2）支撑）支撑l钢支撑钢支撑l根根据据支支撑撑的的平平面面布布置置特特点点，可可按按单单跨跨压压弯弯构构件件或或多多跨跨连连续续压压弯弯构构件件进进行行计计算算。钢钢支支撑撑与与围围檩檩连连接接的的节节点点以以及及横横撑撑对对纵纵向向支支撑撑的的支支承承节节点点的的连连接接刚刚度度都都比比较较弱弱，一一般般按按铰铰接接处处理理，钢钢支支撑撑体体系系的的整整体体性性比较差，设计时一般不考虑其整体作用比较差，设计时一般不考虑其整体作用。l钢筋混凝土支撑钢筋混凝土支撑l基坑支护结构一般由围护结构和支撑体基坑支护结构一般由围护结构和支撑体系两部分组成，钢筋混凝土支撑体系与挡系两部分组成，钢筋混凝土支撑体系与挡土结构可以共同组成空间结构体系，两者土结构可以共同组成空间结构体系，两者共同承受土体的约束及荷载的作用，因此共同承受土体的约束及荷载的作用，因此支撑体系的水平位移包括两部分：第一部支撑体系的水平位移包括两部分：第一部分是荷载作用下支撑体系的变形；第二部分是荷载作用下支撑体系的变形；第二部分是刚体位移（包括刚体平移及转动），分是刚体位移（包括刚体平移及转动），该部分是由于基坑开挖过程中，基坑各侧该部分是由于基坑开挖过程中，基坑各侧壁上的荷载不同而发生的，该刚体位移的壁上的荷载不同而发生的，该刚体位移的发生使得基坑各侧壁上的荷载重新调整，发生使得基坑各侧壁上的荷载重新调整，直至平衡。直至平衡。l当基坑各侧壁荷载相差不大时，调整量当基坑各侧壁荷载相差不大时，调整量很小，即刚体位移非常小，这时支护结很小，即刚体位移非常小，这时支护结构的平衡是介于主动极限平衡和被动极构的平衡是介于主动极限平衡和被动极限平衡之间的一种平衡形式，在不考虑限平衡之间的一种平衡形式，在不考虑支撑体系刚体位移的前提下，为了简化支撑体系刚体位移的前提下，为了简化计算，可以将围护结构和支撑体系在考计算，可以将围护结构和支撑体系在考虑相互作用后分别单独计算。虑相互作用后分别单独计算。l沿沿围围护护结结构构周周边边取取单单位位长长度度作作为为计计算算单单元元，建建立立如如图图所所示示的的计计算算模模型型，图图中中RC1、RC2为为钢钢筋筋混混凝凝土土支支撑撑对对围围护护体体系系的的支支撑撑力力，Kc1、Kc2是是钢钢筋筋混混凝凝土土支支撑撑的的水水平平变变形形刚刚度度， 1、 2是是钢钢筋筋混混凝凝土土支支撑撑点点的的水平位移。水平位移。l钢筋混凝土支撑体系按平面封闭框架结构钢筋混凝土支撑体系按平面封闭框架结构设计，其外荷载是由围护结构直接作用在设计，其外荷载是由围护结构直接作用在封闭框架周边与围护体系连接的围檩上，封闭框架周边与围护体系连接的围檩上，在封闭框架的周边约束条件视基坑形状、在封闭框架的周边约束条件视基坑形状、地基土物理力学性质及围护结构的刚度而地基土物理力学性质及围护结构的刚度而定，对这个封闭框架结构，我们要计算它定，对这个封闭框架结构，我们要计算它在最不利荷载作用阶段下，产生的最不利在最不利荷载作用阶段下，产生的最不利内力组合和最大水平位移，因此，需要依内力组合和最大水平位移，因此，需要依据基坑挖土方式及挖土的不同阶段考虑多据基坑挖土方式及挖土的不同阶段考虑多种工况，对每一种工况的最不利荷载组合种工况，对每一种工况的最不利荷载组合下，计算支护结构的内力及水平位移。下，计算支护结构的内力及水平位移。 l1选选择择合合适适的的结结构构几几何何参参数数，计计算算钢钢筋筋混混凝凝土土支撑的水平变形刚度支撑的水平变形刚度Kc。l式式中中 为为钢钢筋筋混混凝凝土土支支撑撑的的变变形形柔柔度度，其其含含义义为为当当钢钢筋筋混混凝凝土土支支撑撑沿沿基基坑坑周周边边承承受受单单位位均均布布荷荷载载时时支支撑撑点点（即即围围檩檩）的的水水平平位位移移。由由于于钢钢筋筋混混凝凝土土支支撑撑在在荷荷载载作作用用下下，围围檩檩上上不不同同点点的的水水平平位位移移并并不不相相同同，所所以以对对于于不不同同位位置置支支撑撑的的刚刚度度Kc也也不不相相同同，为为了了控控制制基基坑坑边边缘缘的的最最大大水水平平位位移移，在在计计算算中中，取取围围檩檩的最大水平位移为水平变形柔度。的最大水平位移为水平变形柔度。 l2求求得得刚刚度度后后，根根据据工工程程地地质质勘勘察察提提供供的的有有关关数数据据，利利用用有有限限单单元元法法的的计计算算程程序序，计计算算围围护护墙墙体体结结构构内内力力和和基基坑坑边边缘缘的的最最大大水水平平位位移移，并并求求出出钢钢筋筋混混凝凝土土支支撑对围护墙体结构的支撑力。撑对围护墙体结构的支撑力。l3判判别别基基坑坑边边缘缘最最大大水水平平位位移移是是否否满满足足设计要求。设计要求。l4用用有有限限单单元元法法计计算算钢钢筋筋混混凝凝土土支支撑撑的的内力并进行配筋计算。内力并进行配筋计算。节点设计节点设计l 节点设计主要按构造考虑，节点处理的节点设计主要按构造考虑，节点处理的好坏对钢支撑体系的稳定性影响很大，好坏对钢支撑体系的稳定性影响很大，对于钢筋混凝土支承体系节点的配筋也对于钢筋混凝土支承体系节点的配筋也需要特别加强。需要特别加强。 钢支撑节点钢支撑节点钢筋混凝土支撑节点钢筋混凝土支撑节点l围围檩檩是是围围护护结结构构与与支支撑撑体体系系连连接接的的传传力力构构件件，围围护护结结构构一一般般是是先先施施工工，然然后后制制作作或或安安装装围围檩檩和和支支撑撑，需需要要处处理理围围檩檩与与围围护护结结构构的的连连接接构构造造。图图给给出出了了围围檩檩与与排排桩桩式式墙墙体体的的连连接接构构造造的的一一些些做做法法，包包括括灌灌注注桩桩中中焊焊接接拉拉吊吊钢钢筋筋、灌灌注注桩桩中中预预埋埋环环形形钢钢板板、顶顶圈圈梁梁中中遗遗留留竖竖向向拉拉吊吊钢钢筋筋等等；还还包包括括采采用用牛牛腿腿或或拉拉吊吊钢钢筋筋的的方方法连接围檩与型钢桩的做法。法连接围檩与型钢桩的做法。l（a）灌注桩中焊接拉吊钢筋灌注桩中焊接拉吊钢筋l（b）灌注桩中埋设环形钢板灌注桩中埋设环形钢板l（c）顶圈梁中预埋竖向拉吊钢筋顶圈梁中预埋竖向拉吊钢筋l（d）、（）、（e）围檩与型钢柱列式挡墙连接型式围檩与型钢柱列式挡墙连接型式换撑与拆除支撑换撑与拆除支撑l支撑是施工期间的临时性构件，在地下支撑是施工期间的临时性构件，在地下室浇筑过程中就必须逐步将支撑拆除，室浇筑过程中就必须逐步将支撑拆除，在拆除支撑的同时还需要采取一定的措在拆除支撑的同时还需要采取一定的措施将围护结构传给支撑的荷载逐步传递施将围护结构传给支撑的荷载逐步传递给永久性的结构。换撑和拆除虽然都是给永久性的结构。换撑和拆除虽然都是施工的过程，但在设计时应当考虑换撑施工的过程，但在设计时应当考虑换撑和拆除中结构内力的变化，并将内力的和拆除中结构内力的变化，并将内力的变化控制在结构允许的范围内。变化控制在结构允许的范围内。 l给给出出了了一一个个换换撑撑的的实实例例，基基坑坑开开挖挖时时采采用用了了两两道道支支撑撑，在在浇浇筑筑底底板板以以后后，具具备备了了拆拆除除第第二二道道支支撑撑的的条条件件，但但必必须须采采用用混混凝凝土土换换撑撑板板带带，将将围围护护结结构构与与底底板板联联系系起起来来，换换撑撑传传力力带带只只能能传传递递压压力力，不不能能传传递递剪剪力力。在在拆拆除除第第二二道道支支撑撑并并浇浇筑筑了了地地下下室室楼楼板板以以后后，采采取取同同样样的的方方法法在在楼楼板板与与围围护护结结构构之之间间设设置置传传力力带带，然然后后将将第第一一道道支支撑撑拆拆除除，为为完完成成地地下下室室浇浇筑筑到顶创造条件。到顶创造条件。土层锚杆设计土层锚杆设计l1）选选择择锚锚杆杆类类型型、确确定定锚锚杆杆布布置置和和安安设设角度；角度；l2）确定锚杆设计轴向拉力；）确定锚杆设计轴向拉力；l3）进进行行锚锚固固体体设设计计（长长度度、直直径径、形形状状等）；等）；l4）锚头及腰梁设计；）锚头及腰梁设计；l5）必要时的稳定性验算。）必要时的稳定性验算。l（1）围护结构）围护结构l包包括括各各种种钢钢及及钢钢筋筋混混凝凝土土预预制制板板桩桩、灌灌注注桩桩、地地下下连连续续墙墙等等，以以及及近近几几年年发发展展起起来来的的喷喷锚锚网网护壁。护壁。l（2）腰梁及托架）腰梁及托架l可可采采用用工工字字钢钢、槽槽钢钢或或钢钢筋筋混混凝凝土土梁梁作作为为腰腰梁梁，腰腰梁梁放放置置在在托托架架上上，托托架架（用用钢钢材材或或钢钢筋筋混混凝凝土土制制作作）与与围围护护结结构构连连续续固固定定。采采用用腰腰梁梁的的目目的的是是将将作作用用于于围围护护结结构构上上的的土土压压力力传传递递给给锚锚杆杆，对对于于排排桩桩式式围围护护结结构构还还能能通通过过腰腰梁梁使使各各桩桩的的应应力得到均匀分配。力得到均匀分配。l（3）锚杆）锚杆l锚锚杆杆是是受受拉拉杆杆件件的的总总称称，与与围围护护结结构构共共同同作作用用，从从力力的的传传递递机机理理看看，锚锚杆杆是是由由锚锚杆杆头头部部，拉拉杆杆及及锚锚固固体体3个个基基本本部部分分组组成成：锚锚杆杆头头部部是是将将拉拉杆杆与与围围护护结结构构牢牢固固地地联联结结起起来来，使使围围护护结结构构的的推推力力可可靠靠地地传传递递到到拉拉杆杆上上去去；拉拉杆杆是是将将来来自自锚锚杆杆端端部部的的拉拉力力传传递递给给锚锚固固体体；锚锚固固体体是是将将来来自自拉拉杆杆的的力力通通过过摩摩阻阻抵抵抗抗力力或或支支承承抵抵抗抗力传递至地基。力传递至地基。锚杆布置原则锚杆布置原则l（1）锚杆层数）锚杆层数l锚锚杆杆层层数数取取决决于于土土压压力力分分布布大大小小而而定定，除除能能取取得得合合理理的的平平衡衡以以外外，还还应应考考虑虑构构筑筑物物允许的变形量和施工条件等综合因素。允许的变形量和施工条件等综合因素。l（2）锚杆间距）锚杆间距l锚锚杆杆间间距距应应根根据据土土层层地地质质情情况况、钢钢材材截截面面所所能能承承受受的的拉拉力力等等进进行行经经济济比比较较后后确确定定。间间距距太太大大，将将增增加加腰腰梁梁应应力力，需需增增加加腰腰梁梁断断面面，缩缩小小间间距距，可可使使腰腰梁梁尺尺寸寸减减小小，但但锚锚杆杆又又可可能能会会发发生生相相互互干干扰扰，产产生生所所谓谓“群群锚锚效效应应”。上上下下两两排排锚锚杆杆的的间间距距不不宜宜小小于于2.5m，锚锚杆杆的的水水平平间间距距一一般般不不宜宜大大于于4.0m、也也不不小小于于1.5m，上上覆土层的厚度一般也不宜小于覆土层的厚度一般也不宜小于4.0m。l（3）倾角）倾角l一一般般采采用用水水平平向向下下1045之之间间数数值值为为宜宜。如如从从有有效效利利用用锚锚杆杆抗抗拔拔力力的的观观点点，最最好好使使锚锚杆杆与与侧侧压压力力作作用用方方向向平平行行，但但实实际际上上，锚锚杆杆的的设设置置方方向向与与可可锚锚固固土土层层的的位位置置，挡挡土土结结构构的的位位置置以以及及施施工工条条件件等等有有关关。锚锚杆杆水水平平分分力力随随着着锚锚杆杆倾倾角角的的增增大大而而减减小小，倾倾角角太太大大将将降降低低锚锚固固的的效效果果，而而且且作作用用于于围围护护结结构构上上的的垂垂直直分分力力增增加加，可可能能造造成成围围护护结结构构和和周周围围地地基基的的沉沉降降。水水平平向向下下是是为为了了有利于灌浆所要求的倾斜度。有利于灌浆所要求的倾斜度。锚固体设计锚固体设计l（1）锚固体长度）锚固体长度l锚锚固固体体长长度度应应按按基基本本试试验验确确定定，初初步步设计长度可按下面的公式计算。设计长度可按下面的公式计算。l对对 一一 般般 的的 灌灌 浆浆 锚锚 杆杆 （ 压压 力力 为为 0.30.5MPa），），锚固体长度计算公式为锚固体长度计算公式为l式中式中Tu锚杆极限抗拔力（锚杆极限抗拔力（kN）；）；ld锚固体直径（锚固体直径（m）；）；lLm锚杆的有效锚固长度（锚杆的有效锚固长度（m）；）；l 锚锚固固段段周周边边土土层层与与锚锚固固体体之之间间的的摩阻强度（或称为粘结强度）（摩阻强度（或称为粘结强度）（kPa）。）。l（2）自由段长度）自由段长度l自自由由段段的的长长度度一一般般不不小小于于5m，并并应应超超过过潜潜在在滑滑动动面面1m；按按滑滑动动面面位位置置计计算算时时可可采采用用如如图图所所示示的的方方法法，令令O点点为为土土压压力力为为零零点点，OD为为设设想想滑滑裂裂面面，锚锚杆杆AC与与水水平线夹角为，平线夹角为，自由段自由段AB长度为长度为l（3）锚杆截面计算）锚杆截面计算式式中中As为为锚锚杆杆截截面面积积（mm2）；K为为安安全全系系数数；N为为轴轴向向拉拉力力（KN）；fyk为为材材料料强强度度标准值（标准值（N/mm2）。）。降水设计降水设计 l 深深基基坑坑降降水水包包括括基基坑坑内内的的明明沟沟降降水水和和井井点点降降水水。井井点点降降水水的的设设计计内内容容包包括括确确定定基基坑坑涌涌水水量量、单单井井出出水水量量、井井径径、井井深深、单单井井水水位位降降深深、井井数数、井井距距及及降降水水系系统统的布置形式。的布置形式。l基坑降水原理是基于井的渗流理论，渗基坑降水原理是基于井的渗流理论，渗流井的类型是根据场地水文地质条件进流井的类型是根据场地水文地质条件进行划分的，如根据地下水的类型可划分行划分的，如根据地下水的类型可划分为承压型和潜水型，如根据渗流井的补为承压型和潜水型，如根据渗流井的补给源特点及渗流井的结构可以划分为完给源特点及渗流井的结构可以划分为完整井和不完整井，当同时考虑地下水的整井和不完整井，当同时考虑地下水的类型、渗流井的补给源特点及渗流井的类型、渗流井的补给源特点及渗流井的结构时，就存在四种类型，即承压型完结构时，就存在四种类型，即承压型完整井和不完整井、潜水型完整井和不完整井和不完整井、潜水型完整井和不完整井。整井。 l（1）基坑降水设计的内容）基坑降水设计的内容l1.确定降水井类型；确定降水井类型；l2.降降水水系系统统设设计计：指指降降水水井井的的系系统统布布设设，包包括括井井数数、井井深深、井井距距、井井径径、过过滤滤管管、人人工工过过滤滤层层、单单井井出出水水量量、水水位位与与地地面面沉沉降的监测等；降的监测等；l3.降降水水效效果果预预测测：包包括括基基坑坑内内、外外典典型型部部位位的的最最终终稳稳定定水水位位及及水水位位降降深深随随时时间间的的变变化化，降降水水引引起起的的沉沉降降及及对对邻邻近近建建筑筑物物、地地下管线等的影响；下管线等的影响；l4.设设置置回回灌灌井井时时，降降水水系系统统设设计计应应包包括括回回灌系统。灌系统。l（1）基坑降水设计方法）基坑降水设计方法l1.降降水水井井布布设设方方式式宜宜根根据据场场地地水水文文地地质质、工工程程地地质质条条件件，基基坑坑的的平平面面尺尺寸寸及及开开挖挖深深度度，围围护护结结构构型型式式，止止水帷幕的设置情况以及邻近建筑物的控制要求等确定；水帷幕的设置情况以及邻近建筑物的控制要求等确定；l2.初步确定井深、井距；初步确定井深、井距；l3.按按基基坑坑形形状状是是窄窄长长形形或或圆圆形形（矩矩形形和和不不规规则则形形状状可可换算为圆形）采用不同公式计算基坑涌水量；换算为圆形）采用不同公式计算基坑涌水量；l4.估算单井干扰出水量及单井单位长度出水量；估算单井干扰出水量及单井单位长度出水量；l5.初步确定降水井数量及井点间距；初步确定降水井数量及井点间距；l6.检验降水井的出水能力；检验降水井的出水能力；l7.复核基坑抽水影响最小处的水位降深；复核基坑抽水影响最小处的水位降深；l(3)单井涌水量计算单井涌水量计算l根根据据基基坑坑的的形形状状将将基基坑坑分分为为两两类类，当当基基坑坑的的长长度度与与宽宽度度之之比比大大于于10时时，称称为为窄窄长长式式基基坑坑；当当长长宽宽比比小小于于10时时，称称为为非非窄长式基坑。窄长式基坑。l对对于于窄窄长长式式基基坑坑，当当含含水水层层为为潜潜水水时时，按按深深圳圳地地区区建建筑筑深深基基坑坑支支护护技技术术规规范范的的规规定定，流流向向完完整整基基坑坑的的涌涌水水量量可可用用下下式式确定：确定：l式中式中Q基坑涌水量，基坑涌水量，m3/d；lk含水层渗透系数，含水层渗透系数，m/d；lL基坑长度，基坑长度，m；lH潜水含水层水头高度，潜水含水层水头高度，m；lS地下水位降深，地下水位降深，m；lR影响半径，影响半径，m；lB基坑宽度，基坑宽度，m。 l当当含含水水层层为为承承压压含含水水层层时时，流流向向完完整整基基坑的涌水量可按下式计算：坑的涌水量可按下式计算：式中式中M承压含水层的厚度，承压含水层的厚度，m。l(4)单单井井出出水水量量q和和单单井井单单位位长长度度出出水水量量 l在井径相同的条件下，可采用抽水试验在井径相同的条件下，可采用抽水试验的单井出水量；当无抽水试验资料时，的单井出水量；当无抽水试验资料时，可用如下经验公式估算：可用如下经验公式估算： 式中式中q单井允许出水量，单井允许出水量，m/d3；L0过滤器工作部分长度，过滤器工作部分长度，m；r 过滤器外缘的半径，过滤器外缘的半径，m。l单井单位长度出水量单井单位长度出水量 由下式计算：由下式计算：l（5）井点数量）井点数量n与井点间距与井点间距a式中式中n井点数量；井点数量；a井点间距，井点间距，m；L1深基坑四周井点布置的总长度，深基坑四周井点布置的总长度，m。第七节第七节 基坑土体加固设计基坑土体加固设计l在基坑工程中，土体加固主要有三个用途：在基坑工程中，土体加固主要有三个用途：l1提提高高坑坑底底土土体体抵抵抗抗地地下下承承压压水水冲冲溃溃坑坑底底的的能力；能力；l2对对于于放放坡坡开开挖挖的的边边坡坡，当当坡坡脚脚下下土土体体含含有有软软弱弱土土层层或或砂砂层层时时，加加固固坡坡脚脚以以提提高高边边坡坡稳稳定性和抗管涌能力；定性和抗管涌能力；l3对对于于严严格格控控制制支支护护结结构构最最大大变变形形量量的的基基坑坑工工程程，需需要要对对坑坑底底被被动动区区土土体体进进行行加加固固，以以减少围护结构的水平位移。减少围护结构的水平位移。l对对于于上上述述第第一一种种情情况况，通通常常采采用用高高压压三三重重管管旋旋喷喷注注浆浆法法或或化化学学注注浆浆法法对对坑坑底底土土体体进进行行全全封封闭闭不不透透水水加加固固土土层层，通通过过加加固固增增强强土土体体抵抵抗抗其其下下承承压压水水压压力力的的能能力力，以以保保证证基基坑坑工工程程顺顺利利完完成成；对对于于第第二二种种情情况况，可可以以通通过过土土层层注注浆浆加加固固技技术术对对坡坡脚脚一一定定范范围围的的土土层层进进行行加加固固，从从而而保保证证边边坡坡的的稳稳定定和和防防范范坡坡脚脚处处管管涌涌的的发发生生；对对于于第第三三种种情情况况，一一般般可可选选用用旋旋喷喷桩桩、水水泥泥土土搅搅拌拌桩桩或或分分层层注注浆浆法法对对被被动动区区一一定定深深度度范范围围内内土土体体进进行行全全部部或或局局部部加加固固，通通常常加加固固布布局局采采用用格格栅栅形形式式，必必要要时时则则采采用用满堂加固。满堂加固。设计实例设计实例l钢筋混凝土支撑设计钢筋混凝土支撑设计l地下连续墙围护结构设计地下连续墙围护结构设计l锚杆支护设计锚杆支护设计l钻孔灌注桩围护结构设计计算钻孔灌注桩围护结构设计计算l降水与回灌设计降水与回灌设计钢筋混凝土支撑设计钢筋混凝土支撑设计l项项目：目：上海巨金大厦上海巨金大厦l地地点：点：上海浦东浦东大道上海浦东浦东大道l工工程程概概况况：主主楼楼28层层，裙裙房房7层层，开开挖挖深深度度10.7m和和12.0m；l地质条件：土层的物理力学指标见下表；地质条件：土层的物理力学指标见下表；l围围护护方方案案：围围护护墙墙采采用用直直径径900mm的的钻钻孔孔灌注桩；灌注桩；l双头水泥搅拌桩止水；双头水泥搅拌桩止水；l两道钢筋混凝土对撑加角撑；两道钢筋混凝土对撑加角撑；l坑坑底底注注浆浆加加固固范范围围分分别别为为36m和和46m；l验算结果：验算结果：基坑稳定性验算结果见下表基坑稳定性验算结果见下表；l支支撑撑设设计计：采采用用C30等等级级的的混混凝凝土土，II级级钢；钢；l上上道道围围檩檩，作作用用线线荷荷载载240kN/m，相邻支撑边的净距相邻支撑边的净距7.5m；地下连续墙围护结构设计地下连续墙围护结构设计 l项项目：目：上海南洋广场上海南洋广场l地地点：点：上海威海路石门一路口上海威海路石门一路口l工工程程概概况况：主主楼楼地地上上38层层，裙裙房房4层层，地地下下室室3层层，开开挖挖深深度度主主楼楼15.7m，裙裙房房14.5m；l地质条件：地质条件：土层的物理力学指标见表；土层的物理力学指标见表；l围围护护方方案案：主主楼楼部部分分采采用用1000mm厚厚度度的的地地下下连续墙，裙房采用连续墙，裙房采用800mm厚度；厚度；l墙深为地表下墙深为地表下29.3m；l支支撑撑平平面面布布置置采采用用边边桁桁架架和和两两道道对对撑撑桁桁架与斜角撑桁架组成的大空间型式；架与斜角撑桁架组成的大空间型式；l竖竖向向布布置置三三道道钢钢筋筋混混凝凝土土支支撑撑，中中心心标标高分别为地表下高分别为地表下1.7m、6.3m、10.9m；l坑坑内内采采用用水水泥泥搅搅拌拌桩桩加加固固土土体体，宽宽度度6.2m，坑底下坑底下4.0m，坑底下掺量坑底下掺量13%；l验算结果：验算结果：基坑稳定性验算结果见表；基坑稳定性验算结果见表；l内内力力计计算算： 指指标标，在在0 5m范范围围内内取取m=2000kN/m4，5m以下矩形分布；以下矩形分布；l水水泥泥土土搅搅拌拌桩桩加加固固区区取取Kh=25000kN/m3；压密注浆加固区取压密注浆加固区取15000kN/m3；l主主楼楼区区基基坑坑开开挖挖深深度度15.7m,地地下下连连续续墙墙厚度厚度1000mm,墙深墙深30m，l墙体最大弯矩和变形见下表；墙体最大弯矩和变形见下表；l裙裙房房区区基基坑坑开开挖挖深深度度14.5m,地地下下连连续续墙墙厚度厚度800mm,墙深墙深29.3m，l墙体最大弯矩和变形见下表；墙体最大弯矩和变形见下表；l构件配筋：构件配筋：l地地下下连连续续墙墙，最最大大正正弯弯矩矩12169，最最大负弯矩大负弯矩520；l混凝土等级混凝土等级C30，钢筋采用钢筋采用II级钢；级钢；l内内 侧侧 配配 筋筋 ， 钢钢 筋筋 面面 积积 7854mm2，16 25，双根双根125mm放置；放置；l外外 侧侧 配配 筋筋 ， 钢钢 筋筋 面面 积积 3436mm2，7 25150mm放置；放置；l钢筋笼水平钢筋按钢筋笼水平钢筋按 20300放置；放置；l 第第一一道道围围檩檩，截截面面9001200mm，混混凝凝土土等等级级C30，钢筋采用钢筋采用II级钢；级钢；l最最 大大 正正 弯弯 矩矩 M = 1350kN-m， 跨跨 中中 配配 筋筋11 25；l最最 大大 负负 弯弯 矩矩 M = 1959kN-m， 支支 座座 配配 筋筋16 25；l第第一一道道支支撑撑截截面面900800mm，混混凝凝土土等等级级C30，钢筋采用钢筋采用II级钢；级钢；l支支撑撑最最大大轴轴力力3487.9kN，考考虑虑初初始始偏偏心心距距20mm引起附加弯矩，引起附加弯矩，l跨跨中中弯弯矩矩384kN-m，支支座座负负弯弯矩矩526.5kN-m；l跨中和支座截面配筋均按构造配筋跨中和支座截面配筋均按构造配筋6 25；锚杆支护设计锚杆支护设计 l项项目：目：广州市东照大厦广州市东照大厦l地地点：点：广州东风中路广州东风中路l工工程程概概况况：地地上上42层层，地地下下4层层，开开挖挖深度深度1920m，基坑面积基坑面积3400m2；l地质条件：地质条件：土层的物理力学指标见表；土层的物理力学指标见表；l 围围护护方方案案：人人工工挖挖孔孔桩桩直直径径为为1.2m和和1.0m两种，护壁厚度两种，护壁厚度0.15m；l桩桩身身混混凝凝土土强强度度等等级级为为C25，护护壁壁混混凝凝土土为为C20；l挖挖孔孔桩桩嵌嵌入入中中风风化化岩岩体体内内，因因桩桩前前岩岩体体厚厚度不足，桩顶、桩底各设一道锚杆；度不足，桩顶、桩底各设一道锚杆；l采采用用6085t大大吨吨位位预预应应力力锚锚索索，顶顶层层锁锁定于桩顶圈梁，底层锁定于腰粱；定于桩顶圈梁，底层锁定于腰粱；l支护结构剖面见图；支护结构剖面见图；l锚锚杆杆计计算算：按按分分段段计计算算的的内内力力配配置置锚锚索索，各桩位的锚索数量与尺寸见下表。各桩位的锚索数量与尺寸见下表。l喷喷锚锚支支护护：如如图图所所示示，基基坑坑下下部部风风化化岩岩直直立立边边坡采用喷锚支护，坡采用喷锚支护，l锚锚杆杆采采用用 221.52.0m,长长度度2.53.0m，钢钢筋筋网网 8200m200mm；l加加强强筋筋 161.52.0m，喷喷射射C30的的细细石石混混凝凝土土厚厚10cm。钻孔灌注桩围护结构设计计算钻孔灌注桩围护结构设计计算l项项目：目：上海金旋大厦上海金旋大厦l地地点：点：上海东体育会路上海东体育会路l工工程程概概况况：地地上上22层层，地地下下1层层，开开挖挖深深度度6.9m，建建筑筑物物平平面面形形状状近近似似等等边边三三角形；角形；l地质条件：地质条件：土层的物理力学指标见表；土层的物理力学指标见表；l围围护护方方案案：围围护护墙墙采采用用直直径径为为650mm的的钻孔灌注桩，在水泥搅拌桩墙体中套打；钻孔灌注桩，在水泥搅拌桩墙体中套打；l水水泥泥搅搅拌拌桩桩墙墙体体宽宽度度1.7m，内内侧侧双头低掺量，外侧单头双头低掺量，外侧单头14%水泥掺量；水泥掺量；l一道钢筋混凝土环形支撑；一道钢筋混凝土环形支撑；l坑底采用注浆加固；坑底采用注浆加固；l验算结果：验算结果：稳定性验算的结果见下表；稳定性验算的结果见下表；l围护设计：围护设计：l荷荷载载，土土压压力力采采用用水水土土分分算算方方法法，地地面面荷荷载载采采用用20kPa；l指指标标，土土工工抗抗剪剪强强度度指指标标采采用用峰峰值值，在在加加固固深深度范围内取度范围内取m=5000kN/m3，l其余取取其余取取m=2000kN/m3；l工工况况，工工况况一一：挖挖至至圈圈梁梁和和支支撑撑底底部部，悬悬臂臂2m；l工况二：支撑达设计强度后开挖至坑底；工况二：支撑达设计强度后开挖至坑底；l工工况况三三：底底板板浇浇筑筑完完毕毕，换换撑撑，拆拆撑撑，悬臂悬臂5.05；l结果，计算结果见下表；结果，计算结果见下表；l配筋结果：配筋结果：l灌灌注注桩桩采采用用C30混混凝凝土土，配配筋筋为为14 22，均均匀对称配筋；匀对称配筋；l围檩采用截面围檩采用截面7001000m，配筋配筋6 25；l环形支撑采用截面环形支撑采用截面7001000m，配筋配筋8 25.降水与回灌设计降水与回灌设计 l项项目：目：上海友谊商店主楼上海友谊商店主楼l地地点：点：上海北京东路上海北京东路l工工程程概概况况：主主楼楼为为升升板板结结构构，长长82m，宽宽34m，高高33m，基基础础采采用用筏筏板板基基础础，基基坑坑开开挖挖深深度度为为地地面面下下3.4m4.2m；东东侧侧10m处处为为6层层框框架架结结构构、筏筏板板基基础础的的上上海海人人民民广广播播电电台台大大楼楼，降降水水时需重点加以保护。时需重点加以保护。l地地质质条条件件：土土层层的的物物理理力力学学性性质质见见下下表表。场场地地地地处处黄黄浦浦江江和和苏苏州州河河交交汇汇处处，北北距距苏苏州州河河60m，东距黄浦江东距黄浦江120m。降水方案降水方案 l主主楼楼基基础础位位于于第第1层层灰灰色色砂砂质质粉粉土土内内，渗渗透透系系数数比比较较大大，降降水水的的影影响响范范围围也也比比较较大大，势势必必影影响响上上海海人人民民广广播播电电台台大大楼楼，为为确确保保其其安安全全，需需在在降降水水的的同同时时进进行行回回灌灌，使使上上海海人人民民广广播播电电台台大楼下的水位不明显下降。大楼下的水位不明显下降。l为为减减少少对对相相邻邻建建筑筑物物的的影影响响，采采用用了了比比较较短短的的6m长长的的轻轻型型井井点点管管，涌涌水水量量按按公公式式27-51计计算算，得得Q=76m3/d；井井点点系系统统周周长长258m，布布置置三三套轻型井套轻型井点，真空泵型号选用点，真空泵型号选用W4-1。 l在在基基坑坑东东侧侧与与上上海海人人民民广广播播电电台台大大楼楼之之间间设设置置一一排排回回灌灌井井，按按要要求求回回灌灌后后保保持持原原地地下下水水位位，动动水水位位为为6.5m，则则求求得得回回灌灌量量为为19.49m3/d。回回灌灌井井点点长长度度取取8m，间间距距3m，共共布布置置13根根回回灌灌井井点点管管，回回灌灌井井点点距距降降水水井井点点7m，距距大大楼楼3m。为为对对上上海海人人民民广广播播电电台台大大楼楼不不致致产产生生任任何何影影响，在降水前一天就开始了回灌。响，在降水前一天就开始了回灌。效果检测效果检测 l在在降降水水开开始始后后1个个月月左左右右涌涌水水量量趋趋于于稳稳定定，前前45天天的的平平均均涌涌水水量量为为70m3/d，以以后后稳稳定定在在60m3/d左左右右，坡坡脚脚处处的的地地下下水水位位一一直直保保持持在在4.5m5.5m范范围围内内，满满足足了了基基坑坑施施工工的的要求。要求。l回回灌灌区区的的地地下下水水位位一一直直保保持持在在原原地地下下水水位位左左右右，回回灌灌水水量量在在最最初初几几天天里里比比较较小小，以以后后逐逐步步增增大大，至至降降水水稳稳定定时时，回回灌灌量量也也趋趋稳稳定定。回灌正常时，回回灌正常时，回灌量在灌量在1822m3/d之间。之间。 l 根根据据降降水水和和回回灌灌实实测测数数据据反反算算的的渗渗透透系系数数均均为为2.1 10-4cm/s左左右右。在在基基坑坑降降水水停停止止后后半半个个月月实实测测资资料料表表明明，上上海海人人民民广广播播电电台台大大楼楼距距基基坑坑最最近近的的观观测测点点的的沉沉降降仅仅为为5mm，其其余余观观测测点点为为12mm，降降水水对大楼无任何不良影响。对大楼无任何不良影响。 基坑工程事故的处理基坑工程事故的处理l1.事故分为前兆、过大变形和破坏三种事故分为前兆、过大变形和破坏三种情况；情况；l2.监测数据会显示破坏的前兆，可以采监测数据会显示破坏的前兆，可以采取针对性的措施，以消除事故的原因；取针对性的措施，以消除事故的原因；l3.过大变形是指敏感的部位产生具有危过大变形是指敏感的部位产生具有危险性的变形信号，必须采取局部加固的险性的变形信号，必须采取局部加固的措施，以中止变形的发展；措施，以中止变形的发展；l4.对于破坏性的事故，一般是难以挽回对于破坏性的事故，一般是难以挽回的，只能采取善后的措施进行弥补；的，只能采取善后的措施进行弥补；l5.如果有完善的监测工作，事故一般可如果有完善的监测工作，事故一般可以控制在前兆的阶段；以控制在前兆的阶段；l6.一些典型的事故就是因为不进行监测，一些典型的事故就是因为不进行监测，或者不重视监测提供的信息；或者不重视监测提供的信息；l7.发现位移过大时，可以根据分析的原发现位移过大时，可以根据分析的原因采取减小位移的措施：因采取减小位移的措施：l在坑外卸载、在坑内回填、加斜撑、加在坑外卸载、在坑内回填、加斜撑、加大钢支撑轴力等；大钢支撑轴力等；l8.发现渗漏、流土等的前兆时，查明渗发现渗漏、流土等的前兆时，查明渗漏的通道采取堵漏的措施；漏的通道采取堵漏的措施；l9.如果渗漏严重而无法堵住，需要采取如果渗漏严重而无法堵住，需要采取灌水的办法来平衡坑内外的水头差；灌水的办法来平衡坑内外的水头差；l10.橡皮土是结构被破坏的软土，需要采橡皮土是结构被破坏的软土，需要采用填石镇压的方法，不能采取挖除的方用填石镇压的方法，不能采取挖除的方法处理；法处理；再再 见见l谢谢谢谢