建筑基坑工程設(shè)計(jì)計(jì)算與施工

建筑基坑工程設(shè)計(jì)計(jì)算與施工前言隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅猛發(fā)展，城市的高層建筑大量涌現(xiàn)。由于城市地價(jià)愈益昂貴，向高空發(fā)展和地下空間開(kāi)發(fā)利用的趨勢(shì)愈加強(qiáng)烈。建筑物高度越來(lái)越高，地下室層數(shù)越來(lái)越多，從而導(dǎo)致基坑開(kāi)挖深度越來(lái)越深。這種趨勢(shì)對(duì)建筑基坑的設(shè)計(jì)計(jì)算理論和施工技術(shù)提出了嚴(yán)峻的考驗(yàn)，同時(shí)也推動(dòng)了我國(guó)深基坑工程設(shè)計(jì)理論和施工技術(shù)的不斷發(fā)展。目前，已發(fā)展了多種符合我國(guó)國(guó)情的、實(shí)用的基坑支護(hù)方法，設(shè)計(jì)計(jì)算理論不斷改進(jìn)，施工工藝不斷完善。與地基工程相比，深基坑工程還很不成熟，大多依靠傳統(tǒng)的土壓力理論及地區(qū)性經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)與施工，結(jié)果不是不安全，就是偏于保守，導(dǎo)致浪費(fèi)。如何保證基坑工程的設(shè)計(jì)與施工既經(jīng)濟(jì)又安全，已成為一個(gè)重要的研究課題，這正是本書(shū)想要回答的問(wèn)題。建筑基坑工程是一門綜合性很強(qiáng)的新型學(xué)科，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。基坑工程性質(zhì)有著"先實(shí)踐，后理論"和"地區(qū)性"的特點(diǎn)。隨著土力學(xué)理論、計(jì)算技術(shù)、測(cè)試儀器以及施工機(jī)具和施工工藝的不斷發(fā)展，建筑基坑工程技術(shù)正在不斷的發(fā)展和完善。要提高基坑工程的設(shè)計(jì)與施工水平，必須有一個(gè)好的設(shè)計(jì)計(jì)算理論作為依據(jù)，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)。目前，已有大量資料對(duì)建筑基坑工程作了比較全面的介紹；此外，我國(guó)的建筑基坑工程技術(shù)規(guī)范與不少省市的地方性基坑工程技術(shù)規(guī)程也已頒布執(zhí)行。本書(shū)遵循"內(nèi)容充實(shí)，取材新穎，注重實(shí)用，便于自學(xué)"的原則，努力做到不僅能掌握理解基本概念，而且能反映本學(xué)科的最新成果；既重視理論概念的闡述，也注重實(shí)際工程中的應(yīng)用。本書(shū)在編寫過(guò)程中，唐業(yè)清教授給予了作者很大的啟發(fā)和鼓勵(lì)，李啟民同志及作者的同事和朋友也提供了許多很有價(jià)值的資料；此外，本書(shū)在出版過(guò)程中得到了出版社同志們的熱情支持和幫助，在此深表謝意?；庸こ汤碚撨€很不成熟，各種工法地區(qū)性差異很大。書(shū)中介紹的理論、方法及經(jīng)驗(yàn)只能在一定條件下適用，本書(shū)的目的在于解決問(wèn)題的思路和途徑，切不可照搬。因此，書(shū)中定有不妥之處，懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正。第一章概

述第一節(jié)基坑工程主要內(nèi)容與特點(diǎn)一、基坑工程的主要內(nèi)容建筑基坑工程是巖土工程的一部分，而巖土工程是近40年來(lái)在一些發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展起來(lái)的一個(gè)相對(duì)獨(dú)立于土木工程的專業(yè)性技術(shù)領(lǐng)域。在工程實(shí)踐推動(dòng)下，巖土工程在學(xué)術(shù)上亦形成了新興的學(xué)科。在我國(guó)巖土工程技術(shù)早已存在，源遠(yuǎn)流長(zhǎng)。但形成一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的工程技術(shù)行業(yè)以及新的學(xué)科是近20年間的事，是執(zhí)行改革開(kāi)放政策以來(lái)巖土工程體制改革與建設(shè)的結(jié)果。建筑基坑工程是指建筑物或構(gòu)筑物地下部分施工時(shí)，需開(kāi)挖基坑，進(jìn)行施工降水和基坑周邊的圍擋，同時(shí)要對(duì)基坑四周的建筑物、構(gòu)筑物、道路和地下管線進(jìn)行監(jiān)測(cè)和維護(hù)，確保正常、安全施工的一項(xiàng)綜合性工程，其內(nèi)容包括勘探、設(shè)計(jì)、施工、環(huán)境監(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。建筑基坑工程是地下基礎(chǔ)施工中內(nèi)容豐富而富于變化的領(lǐng)域。工程界已越來(lái)越認(rèn)識(shí)到建筑基坑工程是一項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)工程，是綜合性很強(qiáng)的新型學(xué)科，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?；庸こ檀蠖嗍桥R時(shí)性工程，工程經(jīng)費(fèi)限制很緊，而影響基坑工程的因素又很多，例如，地質(zhì)條件、地下水情況、具體工程要求、天氣變化的影響、施頁(yè)序及管理、場(chǎng)地周圍環(huán)境等多種因素影響，可以說(shuō)它又是一門綜合性的系統(tǒng)工程。建筑基坑工程的設(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)和其周圍土體的變形，以保證周圍環(huán)境(相鄰建筑及地下公共設(shè)施等)的安全。在安全前提下，設(shè)計(jì)要合理，又能節(jié)約造價(jià)、方便施工、縮短工期。要提高基坑工程的設(shè)計(jì)與施工水平，必須正確選擇土壓力、計(jì)算方法和參數(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)教訓(xùn)。此外，我國(guó)的行業(yè)建筑基坑工程技術(shù)規(guī)范與不少省市的地方性基坑工程技術(shù)規(guī)程也已相繼頒布執(zhí)行，可作為建筑基坑工程設(shè)計(jì)與施工的重要參考或依據(jù)。建筑基坑工程的發(fā)展與建筑業(yè)的發(fā)展密切相關(guān)。由于城市化的快速發(fā)展，城市人口超飽和，建筑空間擁擠和城市綠地減少，導(dǎo)致我國(guó)的高層建筑如雨后春筍，拔地而起。1980～1989年10年間，我國(guó)新建高層建筑1000余棟；1990～1991年兩年問(wèn)新建高層建筑1000余棟；1992年一年就新建高層建筑1000余棟，幾乎成幾何級(jí)數(shù)遞增。從發(fā)展趨勢(shì)看，我國(guó)正在建設(shè)的高層建筑越來(lái)越高，向地下發(fā)展越來(lái)越深，這對(duì)基坑工程提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。隨著城市建設(shè)中高層及超高層建筑的大量涌現(xiàn)，基坑工程越來(lái)越多。同時(shí)密集的建筑群、大深度的基坑周圍復(fù)雜的地下設(shè)施，使得放坡開(kāi)挖這一傳統(tǒng)技術(shù)不再能滿足現(xiàn)代城鎮(zhèn)建設(shè)的需要，因此基坑工程引起了各方面的廣泛重視。特別是90年代以來(lái)，基坑工程問(wèn)題已經(jīng)成為我國(guó)建筑工程界的熱點(diǎn)問(wèn)題之一?；庸こ虜?shù)量、規(guī)模、分布急劇增加，同時(shí)也暴露出許多問(wèn)題。二、基坑工程的主要特點(diǎn)1．基坑工程是與眾多因素相關(guān)的綜合技術(shù)，如場(chǎng)地勘察，基坑設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)測(cè)，現(xiàn)場(chǎng)管理，相鄰場(chǎng)地旋工的相互影響等。基坑設(shè)計(jì)和施工涉及地質(zhì)條件、巖土性質(zhì)、場(chǎng)地環(huán)境、工程要求、氣候變化、地下水動(dòng)態(tài)、施工程序和方法等許多復(fù)雜問(wèn)題，是理論上尚待發(fā)展的綜合技術(shù)學(xué)科。2．基坑工程正向大深度、大面積方向發(fā)展，有的長(zhǎng)度和寬度多達(dá)百余米。3．隨著舊城改造的推進(jìn)，基坑工程經(jīng)常在密集的建筑群中施工，場(chǎng)地狹窄，鄰近常有必須保護(hù)的永久性建筑和市政公用設(shè)施，不能放坡開(kāi)挖，對(duì)基坑穩(wěn)定和位移控制的要求很嚴(yán)。4．在軟土、高水位及其它復(fù)雜條件下開(kāi)挖基坑，很容易產(chǎn)生土體滑移、基坑失穩(wěn)、樁體變位、坑底隆起、支擋結(jié)構(gòu)嚴(yán)重漏水、流土以致破損等病害，對(duì)周邊建筑物、地下構(gòu)筑物及管線的安全造成很大威脅。5．基坑工程包含擋土、支護(hù)、防水、降水、挖土等許多緊密聯(lián)系的環(huán)節(jié)，其中的某一環(huán)節(jié)失效將會(huì)導(dǎo)致整個(gè)工程的失敗。6．相鄰場(chǎng)地的基坑施工，其打樁、降水、挖土等各項(xiàng)施工環(huán)節(jié)都會(huì)產(chǎn)生相互影響與制約，增加事故誘發(fā)因素。7．基坑工程造價(jià)較高，但又是臨時(shí)性工程，一般不愿投入較多資金?？墒?，一旦出現(xiàn)事故，處理十分困難，造成的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響往往十分嚴(yán)重。8．基坑工程施工周期長(zhǎng)，從開(kāi)挖到完成地面以下的全部隱蔽工程，常需經(jīng)歷多次降雨、周邊堆載、振動(dòng)、施工不當(dāng)?shù)仍S多不利條件，其安全度的隨機(jī)性較大，事故的發(fā)生往往具有突發(fā)性。此外，基坑工程是面對(duì)各種各樣的地基土和復(fù)雜的環(huán)境條件進(jìn)行施工作業(yè)，還存在以下一些不確定因素：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因素的變化而改變。2．變形的不確定性。變性控制是支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，但影響變形的因素很多，圍護(hù)墻體的剛度、支撐(或錨桿)體系的布置和構(gòu)件的截面特性、地基土的性質(zhì)、地下水的變化、潛蝕和管涌以及施工質(zhì)量和現(xiàn)場(chǎng)管理水平等等都是產(chǎn)生變形的原因。3．土性的不確定性。地基土的非均質(zhì)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：亡階段土性是變化的，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。4．一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的發(fā)現(xiàn)以及周圍環(huán)境的改變等等，這些事前未曾預(yù)料的因素都會(huì)影響基坑工程的正常施工和使用。目前在基坑工程中發(fā)生工程事故的概率往往高于主體工程。由于存在以上這些不確定因素，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。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)。要求現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)人員具有豐富的工程經(jīng)驗(yàn)和高度的責(zé)任感，能及時(shí)處理由于各種意外變化所產(chǎn)生的不利情況，只有這樣才能最有效地防止或減少基坑工程事故的發(fā)牛。第二節(jié)基坑工程發(fā)展簡(jiǎn)況基坑：翻呈是一項(xiàng)古老的工程技術(shù)，又是一門新興的應(yīng)用學(xué)科?？v觀古今、博覽中外，作為基坑工程主要內(nèi)容的工程地質(zhì)以及巖土力學(xué)與基礎(chǔ)工程，雖說(shuō)作為一門單項(xiàng)學(xué)科是近六七十年間的事．但它作為一項(xiàng)工程技術(shù)早已不自今日始。本世紀(jì)20年代，K．Terzaghi的《土力學(xué)》和《工程地質(zhì)學(xué)》的先后問(wèn)世，標(biāo)志著本學(xué)科走向系統(tǒng)和成型，帶動(dòng)了各國(guó)學(xué)者和工程技術(shù)人員對(duì)本門學(xué)科和技術(shù)的各個(gè)方面的探索、深入與提高。40年代Terzaghi和Peck等人就提出了預(yù)估挖土方穩(wěn)定程度和支撐荷載大小的總應(yīng)力法。這一理論原理一直沿用至今，只不過(guò)有了許多改進(jìn)和修正。50年代Bjerrum和Eide給出了分析深基坑底板隆起的方法。60年代開(kāi)始在奧斯陸和墨西哥城軟粘士深基坑中使用了儀器進(jìn)行監(jiān)測(cè)，此后的大量實(shí)測(cè)資料提高了預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，并從70年代起產(chǎn)生了相應(yīng)的指導(dǎo)開(kāi)挖的法規(guī)。80年代初我國(guó)逐漸涉入深基坑設(shè)計(jì)與施工領(lǐng)域，進(jìn)入90年代為了總結(jié)我國(guó)深基坑工程沒(méi)計(jì)與施工經(jīng)驗(yàn)，一些單位開(kāi)始著手編制深基坑工程設(shè)計(jì)與施工的有關(guān)規(guī)程和法規(guī)。目前，隨著科技的發(fā)展，特別是電子計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，極大地推動(dòng)了巖土工程界(其中深基坑工程也不例外)，各種新的沒(méi)汁汁算理論和先進(jìn)的測(cè)試技術(shù)不斷地被用到建筑基坑工程中，室內(nèi)外的調(diào)查和測(cè)試正在實(shí)現(xiàn)著半自動(dòng)比和自動(dòng)化，有效地減輕了勞動(dòng)，提高了效率；巖土工程中非線性計(jì)算和數(shù)值分析方法得以具體操作和實(shí)現(xiàn)，促進(jìn)了巖土本構(gòu)關(guān)系和計(jì)算從線性向非線性這一質(zhì)變的過(guò)渡；而巖土工程監(jiān)測(cè)技術(shù)(包括測(cè)試手段、方法與工具)的進(jìn)步，加速了基坑工程中信息化施工的推行，反過(guò)來(lái)又迅速提高了人們對(duì)基坑工程設(shè)計(jì)方法和理論的認(rèn)識(shí)，建筑基坑工程的設(shè)計(jì)原則正從強(qiáng)度破壞極限狀態(tài)向著變形極限狀態(tài)控制發(fā)展。目前有一部分內(nèi)容正試行著向概率極限狀態(tài)(可靠性設(shè)計(jì)方法)控制的新的方向發(fā)展，以便盡早與已經(jīng)按照可靠性原則進(jìn)行設(shè)計(jì)的上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法相匹配。近年來(lái)，大、重型機(jī)械制造技術(shù)，特別是美、日及歐洲發(fā)達(dá)國(guó)家的大功率、強(qiáng)動(dòng)力施工機(jī)械和大型靜動(dòng)態(tài)測(cè)試儀器的問(wèn)世，更加推動(dòng)了基坑工程理論與技術(shù)的迅速發(fā)展；而在法、意、日_等國(guó)家率先使用的新的基礎(chǔ)施工法(如SMW工法等)的相繼問(wèn)世，又極大地發(fā)展了軟土開(kāi)挖與圍護(hù)的技術(shù)。尤其是我國(guó)貫徹執(zhí)行改革開(kāi)放政策以來(lái)的近20年間所形成的開(kāi)放大市場(chǎng)和與國(guó)際接軌的外向型運(yùn)作，使我國(guó)的基坑工程領(lǐng)域的發(fā)展形成了東西方模式并存的獨(dú)特格局，而在技術(shù)進(jìn)步和發(fā)展上，又存在著地域上的不平衡。隨著改革開(kāi)放和經(jīng)濟(jì)建設(shè)高潮的興起，許多城市新建和進(jìn)行改建、擴(kuò)建，特別是近年在沿海開(kāi)放城市中高層建筑的大量興建或地下空間的逐漸開(kāi)發(fā)和利用，基坑工程的設(shè)計(jì)和施工技術(shù)的開(kāi)發(fā)和實(shí)踐，形成了近年國(guó)內(nèi)巖土工程建設(shè)項(xiàng)目的熱點(diǎn)。多種形式的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，如排樁擋土、排樁與水泥土復(fù)合圍護(hù)、水泥土攪拌樁支擋、引進(jìn)的SMW工法以及地下連續(xù)墻等，已經(jīng)逐步打破了以前單一的板樁(鋼板樁、混凝土板樁等)圍護(hù)的模式而形成了多樣化格局，呈現(xiàn)出前所未有的技術(shù)發(fā)展與更新的勢(shì)頭。在城市密集的建筑群中建造高層建筑物，對(duì)基坑工程技術(shù)提出了更高、更嚴(yán)的要求，不僅要確保邊坡的穩(wěn)定，而且要滿足變形控制的要求，以確?；又車慕ㄖ?、地下管線、道路等的安全。為了準(zhǔn)確估汁由于基坑開(kāi)挖引起的土體和支撐系統(tǒng)的變形，一方面依賴于成功地應(yīng)用有限元等現(xiàn)代化的分析計(jì)算工具，另一方面依賴于獲得土計(jì)算參數(shù)的正確性。常規(guī)的室內(nèi)試驗(yàn)方法已不足以確定預(yù)估位移的關(guān)鍵參數(shù)。只有把室內(nèi)試驗(yàn)與原位測(cè)試技術(shù)結(jié)合起來(lái)才能解決這個(gè)問(wèn)題。目前在基坑圍護(hù)漫計(jì)中，仍然采用朗肯土壓力理論，采用有限元進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，把整個(gè)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)視作平面問(wèn)題來(lái)計(jì)算，如果基坑形狀并非長(zhǎng)方形必然會(huì)產(chǎn)生不合理的計(jì)算結(jié)果，甚至無(wú)法計(jì)算，此時(shí)只能依靠經(jīng)驗(yàn)解決。隨著土壓力理論的進(jìn)一步研究，計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累，已發(fā)展了一些新的能考慮基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的空間作用和土壓力的非線性變化的理論和計(jì)算方法(如基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的空間非線性共同作用理論，即非線性地基豎向梁與土體共同作用理論和彈簧補(bǔ)償?shù)ǖ??；庸こ屉S著地區(qū)巖土性質(zhì)不同而有很大差異，所以基坑工程技術(shù)有著"先實(shí)踐，后理論"和"地區(qū)性"特點(diǎn)。我國(guó)各地區(qū)的基坑工程技術(shù)正在不斷地發(fā)展和完善。近年來(lái)已出現(xiàn)了許多新的圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式與穩(wěn)定邊坡的方法。維護(hù)邊坡穩(wěn)定傳統(tǒng)的做法是板樁支撐系統(tǒng)或板樁錨拉系統(tǒng)。這些傳統(tǒng)的方法優(yōu)點(diǎn)是支撐材料可以回收，但卻存在許多致命的弱點(diǎn)，如支撐往往是在開(kāi)挖之后施加的，以致變形難以避免；拔出板樁時(shí)仍舊會(huì)引起邊坡土體的進(jìn)一步變形等。因此，在建筑物密集的城區(qū)或周圍有建(構(gòu))筑物及地下設(shè)施的場(chǎng)地，選用傳統(tǒng)的方法受到許多限制，處理不當(dāng)還會(huì)釀成事故，這些例子是很多的。發(fā)生這些基坑工程事故固然是痛心的，但也從反面教育了巖土工程師去重視、去研究、去改進(jìn)。從某種意義上講，這些工程事故也是對(duì)巖土工程技術(shù)進(jìn)步的促進(jìn)和提高。基坑工程技術(shù)另一個(gè)重要進(jìn)展(在某種意義上可能是最重要的)是巖土工程信息化施工技術(shù)作業(yè)的運(yùn)行。信息化施工原理和環(huán)境效應(yīng)問(wèn)題被人們所注意，以致被接受并付諸行動(dòng)，這不僅是巖土工程技術(shù)本身的進(jìn)步，更是工程界直至社會(huì)各方面在巖土工程總體意識(shí)上的更新、進(jìn)步和延伸，已日益表現(xiàn)在巖土工程領(lǐng)域各類行為信息的反饋、監(jiān)測(cè)、監(jiān)控和監(jiān)理等各項(xiàng)工作及信息數(shù)據(jù)的及時(shí)處理(包括計(jì)算機(jī)的應(yīng)用)和技術(shù)與管理措施的及時(shí)調(diào)整等，巖土工程監(jiān)測(cè)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，則是巖土工程信息化得以實(shí)施的強(qiáng)有力的物質(zhì)基礎(chǔ)和技術(shù)保障。前者具體表現(xiàn)在兩方面：一是監(jiān)測(cè)方法及儀器本身的進(jìn)步?，F(xiàn)代物理，特別是電子技術(shù)的成就已廣泛應(yīng)用于新型監(jiān)測(cè)儀表之中，如壓力盒、遠(yuǎn)視沉降儀、各類孔壓儀以及測(cè)斜儀等的設(shè)計(jì)與制作，優(yōu)化了儀表結(jié)構(gòu)性能，提高了精度和穩(wěn)定性。二是監(jiān)測(cè)內(nèi)容的不斷擴(kuò)大與完善。分析方法的不斷提高，如土體豎向位移和側(cè)向位移、土體側(cè)向壓力、孔隙水壓力以及施工環(huán)境諸因素和對(duì)象的反應(yīng)監(jiān)控等都能較全面地得到實(shí)施。而后者促進(jìn)了前者的技術(shù)更新與改進(jìn)，前者又為后者的實(shí)施提供了技術(shù)手段的保證。監(jiān)測(cè)用于施工，保證和控制了施工質(zhì)量，防止了事故(特別是災(zāi)難性事故)的發(fā)生，保護(hù)了環(huán)境安全，從而使我國(guó)的巖土工程設(shè)計(jì)與施工整體水平得到很大的提高，也為我國(guó)巖土工程與國(guó)際慣例接軌準(zhǔn)備了基礎(chǔ)條件。第三節(jié)基坑工程支護(hù)結(jié)構(gòu)分類建筑基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)通?？煞譃闃?墻)式支護(hù)體系和重力式支護(hù)體系兩大類；根據(jù)不同的工程類型和具體情況這兩類又可派生出多種支護(hù)結(jié)構(gòu)型式，如圖1-1至圖l-3。樁(墻)式支護(hù)體系一般有圍護(hù)墻結(jié)構(gòu)、支撐(或錨桿)結(jié)構(gòu)以及防水帷幕等部分組成。根據(jù)圍護(hù)墻材料，樁(墻)式支護(hù)體系又可分為鋼筋混凝土地下連續(xù)墻、柱列式鉆孔灌注樁、鋼板樁和鋼筋?昆凝土板樁等形式。根據(jù)對(duì)圍護(hù)墻的支撐方式，又可以分為內(nèi)支撐體系和土層錨桿體系兩類。樁(墻)式支護(hù)體系的墻體厚度相對(duì)較小，通常是借助墻體在開(kāi)挖面以下孵-插入深度和設(shè)置在開(kāi)挖面以上的支撐或錨桿系統(tǒng)來(lái)平衡墻后的水、土壓力和維持邊坡穩(wěn)榭于開(kāi)挖深度不大的基坑，經(jīng)過(guò)驗(yàn)算也可采用無(wú)支撐、無(wú)錨桿的懸臂狀樁(墻)式支護(hù)體系"重力式支護(hù)體系一般是指不用支撐及錨桿的自立式墻體結(jié)構(gòu)，厚度相對(duì)較大，主要借韻其自重、墻底與地基之間的摩擦力以及墻體在開(kāi)挖面以下受到的土體被動(dòng)抗力來(lái)平德墻鍘水壓力和維持邊坡穩(wěn)定。在基坑工程中，重力式支護(hù)體系的墻體在開(kāi)挖面以下往往鬻繁粼定的埋入深度。目前，在我國(guó)各地常用的水泥土支護(hù)體系以及格構(gòu)式地下連續(xù)墻一般都?xì)w在重力式支護(hù)體系中，其受力性能類似于懸臂狀的樁(墻)式支護(hù)結(jié)構(gòu)，但在樁(墻)式支護(hù)結(jié)構(gòu)中一般不計(jì)墻體自重及墻底摩阻力對(duì)墻體穩(wěn)定的影響。第四節(jié)基坑工程設(shè)計(jì)內(nèi)容基坑工程設(shè)計(jì)前所取得的資料應(yīng)滿足《建筑基坑工程技術(shù)規(guī)范》(YB9258-97)3．0．1～3．0．2的有關(guān)規(guī)定。在基坑工程設(shè)計(jì)中應(yīng)包括支護(hù)體系選型、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、變形計(jì)算、場(chǎng)地內(nèi)外土體穩(wěn)定性、滲透穩(wěn)定性、降水要求、挖土要求、監(jiān)測(cè)內(nèi)容等，應(yīng)注意避免"工況"和"計(jì)算項(xiàng)目"兩方面可能的"漏項(xiàng)"，從而導(dǎo)致基坑失誤。在施工過(guò)程中，尤其在軟土地基中施工時(shí)，應(yīng)該研究挖土的方法、過(guò)程以及支撐與挖土的配合。設(shè)計(jì)的基坑工程基本功能應(yīng)滿足：地下工程施工空間要求及安全；主體工程地基及樁基安全及環(huán)境安全(包括相鄰建筑物、構(gòu)筑物及地下共用設(shè)施等)?；庸こ淘O(shè)計(jì)與施工工作程序可參考圖l-4所示的步驟進(jìn)行。一、支護(hù)體系選型支護(hù)體系選型：包括圍護(hù)墻體和支撐(或錨桿)結(jié)構(gòu)兩個(gè)體系所用材料和型式的選擇及布置方式(可參見(jiàn)附錄A)。應(yīng)該根據(jù)工程規(guī)模、主體工程特點(diǎn)、場(chǎng)地條件、環(huán)境保護(hù)要求、巖土工程勘察資料、土方開(kāi)挖方法以及地區(qū)工程經(jīng)驗(yàn)等因素，經(jīng)綜合分析比較，在確保安全可靠的前提下，選擇切實(shí)可行、經(jīng)濟(jì)合理的方案。圍護(hù)墻體和支撐結(jié)構(gòu)的布置應(yīng)遵循以下原則：1．基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)件(包括圍護(hù)墻、隔水帷幕和錨桿)在一般情況下不應(yīng)超出工程用地范圍。否則應(yīng)事先征得政府主管部門或相鄰地塊業(yè)主的同意；2．基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件不能影響主體工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件的正常施工；3．有條件時(shí)基坑平面形狀盡可能采用受力性能較好的圓形、正多邊形和矩形。二、支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算通過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算確定支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的內(nèi)力和變形，用于驗(yàn)算截面承載力和基坑位移。計(jì)算模型的假設(shè)條件必須符合支護(hù)結(jié)構(gòu)的具體情況，所采用的有關(guān)參數(shù)應(yīng)根據(jù)工程的具體條件和地區(qū)的工作經(jīng)驗(yàn)確定。由于支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形隨著施工的進(jìn)展而不斷變化，因此設(shè)計(jì)計(jì)算必須按不同施工階段的特征分別進(jìn)行驗(yàn)算，同時(shí)應(yīng)考慮前一種工況對(duì)后面各種工況內(nèi)力和變形的影響。三、極限狀態(tài)下基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性驗(yàn)算基坑工程的極限狀態(tài)應(yīng)分為承載力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。承載力極限狀態(tài)包括土體穩(wěn)定、圍護(hù)結(jié)構(gòu)破壞和支撐錨固系統(tǒng)失效；正常使用極限狀態(tài)包括基坑變形不影響相鄰地下結(jié)構(gòu)，相鄰建筑、管線和道路等正常使用。穩(wěn)定性驗(yàn)算通常應(yīng)包括以下內(nèi)容：1．基坑邊坡總體穩(wěn)定驗(yàn)算。防止由于圍護(hù)墻插入深度不夠，使基坑邊坡沿著墻底地基中某一滑動(dòng)面產(chǎn)生整體滑動(dòng)。2．圍護(hù)墻體抗傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算。防止開(kāi)挖面以下地基水平抗力不足，使墻體產(chǎn)生繞前趾傾倒。3．圍護(hù)墻底面抗滑移驗(yàn)算。防止墻體底面與地基接觸面上的抗剪強(qiáng)度不足，使墻體底面產(chǎn)生滑移。4．基坑圍護(hù)墻前抗隆起穩(wěn)定驗(yàn)算。防止圍護(hù)墻底部地基強(qiáng)度不足，產(chǎn)生向基坑內(nèi)涌土。5．抗?jié)B流驗(yàn)算。在地下水較高的地區(qū)，在基坑內(nèi)外水頭差或者坑底以下可能存在的承壓水頭作用下，防止由于地下水豎向滲流使開(kāi)挖面以下地基土的被動(dòng)抗力和地基承載力失效。6．基坑周圍地面沉降及其影響范圍的估計(jì)。以上各項(xiàng)穩(wěn)定驗(yàn)算內(nèi)容都與圍護(hù)墻的插入深度有關(guān)，最后確定的圍護(hù)墻埋入深度應(yīng)同時(shí)滿足以上各項(xiàng)驗(yàn)算要求。以上第(2)、(3)項(xiàng)驗(yàn)算主要針對(duì)重力式圍護(hù)墻，對(duì)于有支撐或錨拉的樁墻支護(hù)結(jié)構(gòu)，也應(yīng)驗(yàn)算墻前被動(dòng)壓力，防止墻體下部產(chǎn)生過(guò)大變形。支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定驗(yàn)算是在變形極限狀態(tài)下的驗(yàn)算，所以都用主動(dòng)土壓力和被動(dòng)土壓力值進(jìn)行計(jì)算。影響支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的外界因素很多，各種變形現(xiàn)象往往不是完全獨(dú)立存在的。目前一般都采取控制安全度的方法，用半經(jīng)驗(yàn)、半理論公式分項(xiàng)驗(yàn)算，有時(shí)對(duì)同一個(gè)項(xiàng)目還要用多種方法進(jìn)行驗(yàn)算，以達(dá)到總體上的穩(wěn)定。四、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)在基坑工程中，經(jīng)常發(fā)生由于支護(hù)結(jié)構(gòu)局部節(jié)點(diǎn)構(gòu)造不合理或由于施工不注意而導(dǎo)致基坑過(guò)大變形，甚至危及整體安全。因此必須充分重視節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)這一環(huán)節(jié)。合理的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造應(yīng)符合以下條件：①方便施工；②節(jié)點(diǎn)構(gòu)造與設(shè)計(jì)計(jì)算模型中的假設(shè)條件一致；③節(jié)點(diǎn)構(gòu)造應(yīng)起到防止構(gòu)件局部失穩(wěn)的作用；④盡可能減少節(jié)點(diǎn)自身的變形量；⑤與整體穩(wěn)定相關(guān)的節(jié)點(diǎn)應(yīng)設(shè)置多道防線，同時(shí)要有良好的節(jié)點(diǎn)延性。五、井點(diǎn)降水在地下水位較高的地區(qū)，降水是基坑設(shè)計(jì)必須考慮的一項(xiàng)內(nèi)容，可以分為基坑內(nèi)降水和基坑外降水兩種情況。放坡開(kāi)挖或無(wú)隔水帷幕的支護(hù)開(kāi)挖通常在基坑外降水；圍護(hù)墻設(shè)置隔水帷幕時(shí)通常采取坑內(nèi)降水。降水深度通常控制在基坑開(kāi)挖面以下0．5～1．Om，過(guò)深時(shí)容易引起滲流所帶來(lái)的不利影響。常用的井點(diǎn)類型有輕型井點(diǎn)、多級(jí)輕型井點(diǎn)、噴射井點(diǎn)及深井井點(diǎn)，應(yīng)該根據(jù)基坑規(guī)模、開(kāi)挖深度和土層滲透性并結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗(yàn)選擇。當(dāng)基坑開(kāi)挖深度小于3m時(shí)，通?？刹捎妹鳒吓潘?，大于3m時(shí)宜采用井點(diǎn)降水。六、土方開(kāi)挖不適當(dāng)?shù)拈_(kāi)挖方式往往是造成基坑事故的重要原因，支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一方面應(yīng)為土方開(kāi)挖創(chuàng)造條件，同時(shí)應(yīng)對(duì)開(kāi)挖方式提出要求。其中最重要的要求是每階段的開(kāi)挖深度與相應(yīng)設(shè)計(jì)工況的計(jì)算模型一致，強(qiáng)調(diào)先支撐(或錨定)后開(kāi)挖的原則。每次挖到規(guī)定深度后，應(yīng)及時(shí)架設(shè)支撐，一般情況下不宜超過(guò)48h，以防地基土塑性變形的發(fā)展。對(duì)于大型基坑應(yīng)結(jié)合主體工程情況，采取在平面上分段，深度上分層的開(kāi)挖方式，這樣可以較為有效地減少事故的發(fā)生和對(duì)環(huán)境的影響。七、監(jiān)測(cè)基坑工程的監(jiān)測(cè)內(nèi)容一般包括以下幾方面：①支護(hù)結(jié)構(gòu)主要構(gòu)件的內(nèi)力和變形，如支撐軸向力測(cè)定，墻頂?shù)乃轿灰坪痛怪蔽灰?，墻體豎向的變形曲線測(cè)定，以及立柱的沉降或回彈等；②基坑周圍土體的變形、邊坡穩(wěn)定以及地下水位的變化和空隙水壓力的測(cè)定等，必要時(shí)還應(yīng)測(cè)定坑底土的回彈情況；③對(duì)周圍環(huán)境中需要保護(hù)的對(duì)象進(jìn)行專門內(nèi)容的觀察和測(cè)定，如基坑附近的建筑物或構(gòu)筑物，重要?dú)v史文物以及市政管線(f9括煤氣管、上下水管、通訊電纜、高壓電纜等)和道路、橋梁、隧道等。通過(guò)監(jiān)測(cè)可以驗(yàn)證支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。監(jiān)測(cè)工作是基坑工程中不可忽視的一項(xiàng)重要工程內(nèi)容。第五節(jié)基坑工程安全等級(jí)基坑工程支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)該與其它建筑設(shè)計(jì)一樣，要求在規(guī)定的時(shí)問(wèn)內(nèi)和規(guī)定的條件下完成各項(xiàng)預(yù)定功能，即：①能承受在正常施工和正常使用時(shí)可能出現(xiàn)的各種功能；②在正常情況下，具有良好的工作性能；③在偶然的不利因素發(fā)生時(shí)和發(fā)生后，支護(hù)結(jié)構(gòu)仍能保持整體穩(wěn)定。此外，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)還有以下特點(diǎn)：1．當(dāng)支護(hù)結(jié)構(gòu)僅僅作為地下主體工程施工所需要的臨時(shí)性措施時(shí)，其使用時(shí)間不長(zhǎng)，一般不超過(guò)2年。而一般建筑結(jié)構(gòu)所規(guī)定的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期通常為50年。設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期的長(zhǎng)短關(guān)系到對(duì)結(jié)構(gòu)材料的耐久性要求和對(duì)發(fā)生偶然事件的概率統(tǒng)計(jì)等方面的問(wèn)題。在地震區(qū)通常可不考慮地震力對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的作用。2．基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的理論研究目前尚不完備，滿意的工程實(shí)測(cè)資料很少，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)等方面統(tǒng)計(jì)分析得出結(jié)構(gòu)可靠性的概率指標(biāo)。為了區(qū)別對(duì)待各種不同的情況，《建筑基坑工程技術(shù)規(guī)范》(YB9258-97)根據(jù)結(jié)構(gòu)破壞可能產(chǎn)生的后果嚴(yán)重程度(包括對(duì)主體工程和環(huán)境的危害程度、危及人的生命安全、造成的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響的嚴(yán)重性等)，把基坑劃分為不同的安全等級(jí)，見(jiàn)表1-1?；拥燃?jí)的劃分是一項(xiàng)復(fù)雜的問(wèn)題，在設(shè)計(jì)與施工經(jīng)驗(yàn)還有待進(jìn)一步積累的條件下，為了確?；影踩?，適當(dāng)提高安全等級(jí)仍然是必要的。《建筑基坑工程技術(shù)規(guī)范》(YB9258-97)還根據(jù)工程性質(zhì)、水文地質(zhì)條件、基坑開(kāi)挖深度及規(guī)模，把基坑劃分為復(fù)雜、中等和簡(jiǎn)單三種等級(jí)。在軟土地區(qū)，以一層、二層、三層地下室一般具有的深度劃分為三種等級(jí)，見(jiàn)表1-2。基坑工程盡管已經(jīng)積累了大量成功的經(jīng)驗(yàn)和不少失敗的教訓(xùn)，鑒于地基和基坑工程的復(fù)雜性，設(shè)計(jì)、旋工除了應(yīng)遵循一般性原則外，"因地制宜"仍然是基坑工程取得成功的重要原則之一，因此，應(yīng)遵循本地區(qū)規(guī)范和規(guī)程，重視本地區(qū)及類似土質(zhì)、工程條件下已有的經(jīng)驗(yàn)及教訓(xùn)。除此之外，施工監(jiān)測(cè)在基坑工程中有其突出的重要意義，尤其在地質(zhì)條件復(fù)雜，相鄰環(huán)境保護(hù)要求嚴(yán)格的情況下，更必須重視信息化施工。第二章基坑工程設(shè)計(jì)計(jì)算基坑工程的設(shè)計(jì)計(jì)算通常包括支護(hù)體系選型、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、變形計(jì)算、坑內(nèi)外土體穩(wěn)定性計(jì)算、滲流穩(wěn)定性計(jì)算、降水要求、挖土要求和監(jiān)測(cè)內(nèi)容等。在施工中要確定挖土方法，挖土及支撐的施工流程。第一節(jié)作用于支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載通常情況下，作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載有：土壓力、水壓力、施工荷載、地面超載、結(jié)構(gòu)自重、支撐預(yù)壓力、溫度變化和周圍建筑物引起的側(cè)向壓力，當(dāng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)作為主體結(jié)構(gòu)的一部分時(shí)還應(yīng)考慮人防和地震荷載等，此外，還應(yīng)考慮其它不利于基坑穩(wěn)定的荷載。一、土壓力土壓力是指土體作用在圍護(hù)墻上的側(cè)向土壓力，在基坑工程問(wèn)題中是一個(gè)重要的設(shè)計(jì)參數(shù)。通常是由土的自重和地面荷載產(chǎn)生的。土壓力的大小與土的密度、土的抗剪強(qiáng)度、支護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向變形的條件以及墻與土界面上的摩擦力等因素有關(guān)。根據(jù)樁墻的變位情況，作用在圍護(hù)墻墻背上的土壓力可分為靜止土壓力、主動(dòng)土壓力、被動(dòng)土壓力。其定義分別為：靜止土壓力：指墻體未產(chǎn)生變位前作用在墻背上的土壓力。其相應(yīng)的土壓力系數(shù)稱為靜止土壓力系數(shù)，以K。表示。靜止土壓力可以根據(jù)直線變形體無(wú)側(cè)向變形理論或近似方法求得，土體內(nèi)相應(yīng)的應(yīng)力狀態(tài)稱為彈性平衡狀態(tài)。主動(dòng)土壓力：指圍護(hù)墻產(chǎn)生離開(kāi)土體方向的位移時(shí)作用在墻背上的土壓力。其相應(yīng)的土壓力系數(shù)稱為主動(dòng)土壓力系數(shù)，以K。表示。此時(shí)土體內(nèi)相應(yīng)的應(yīng)力狀態(tài)稱為主動(dòng)極限平衡狀態(tài)。被動(dòng)土壓力：指圍護(hù)墻產(chǎn)生向著土體方向的位移時(shí)作用在墻背上的土壓力。其相應(yīng)的土壓力系數(shù)稱為被動(dòng)土壓力系數(shù)，以K，表示。此時(shí)土體內(nèi)相應(yīng)的應(yīng)力狀態(tài)稱為被動(dòng)極限平衡狀態(tài)。自然狀態(tài)土體內(nèi)水平有效應(yīng)力，可認(rèn)為與靜止土壓力相等。主動(dòng)土壓力是土體作用在墻上的最小土壓力，被動(dòng)土壓力是土體作用在墻上的最大土壓力。這兩種土壓力與支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形有關(guān)，分別對(duì)應(yīng)墻后土體處于兩種不同極限平衡狀態(tài)時(shí)作用在墻背上并可計(jì)算的兩個(gè)土壓力。至于介于這兩個(gè)極限平衡狀態(tài)之間的情況，除靜止土壓力這一特殊情況外，由于填土處于彈性平衡狀態(tài)，是一個(gè)超靜定問(wèn)題，目前還無(wú)法計(jì)算其相應(yīng)的土壓力。如圖2一1所示。實(shí)際土壓力往往是介于這三種土壓力之間，在有些規(guī)范中使用"動(dòng)用土壓力"、"過(guò)渡土壓力"或中間土壓力來(lái)表示這三種狀態(tài)。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)擋土結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作條件，主要是墻身的位移情況，決定采用哪一種土壓力作為計(jì)算依據(jù)。一般基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的上部分由于受到墻后土的作用和地基變形，總要轉(zhuǎn)動(dòng)向前移動(dòng)，這些微小的轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)將足以使作用在墻背上的土壓力接近于主動(dòng)土壓力，所以設(shè)計(jì)時(shí)多按主動(dòng)土壓力計(jì)算。于此同時(shí)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的下部分由于結(jié)構(gòu)向坑內(nèi)的可能位移，使土體處于被動(dòng)受壓狀態(tài)，產(chǎn)生被動(dòng)土壓力以維持結(jié)構(gòu)的平衡作用。庫(kù)侖(c·A·Cou10mb，1776年)分析了擋土墻后滑動(dòng)土體的極限平衡條件，其基本假定為：墻后土體為理想散體材料，顆粒間粘聚力c為零；土體滑裂面為平面；墻背與滑裂面之間的土體視為剛體。庫(kù)侖土壓力理論是從滑動(dòng)楔體處于極限平衡狀態(tài)時(shí)力的靜力平衡條件出發(fā)而求解主動(dòng)或被動(dòng)土壓力的。Eh上述假定，可以對(duì)具有粗糙、傾斜墻背，墻后土體為粘性土，填土表面傾斜的擋土墻所受的主動(dòng)和被動(dòng)土壓力用庫(kù)侖土壓力公式計(jì)算(詳細(xì)推導(dǎo)可參閱有關(guān)土力學(xué)書(shū))。庫(kù)侖主動(dòng)與被動(dòng)土壓力公式為式中EE，--庫(kù)侖主動(dòng)與被動(dòng)土壓力(kPa)；y--基坑開(kāi)挖深度內(nèi)土層平均重度(kN／m3)；H--基坑開(kāi)挖深度(m)；K，K，--庫(kù)侖主動(dòng)與被動(dòng)土壓力系數(shù)。表達(dá)式為式中口--墻背傾斜角，即墻背與垂線的夾角，反時(shí)針為正(叫俯斜)，順時(shí)針為負(fù)(叫仰斜)；盧--墻后填土表面的傾斜角；艿--墻背與填土間的摩擦角，它與填土性質(zhì)、墻背粗糙程度、排水條件、填土表面輪廓和它上面有無(wú)超載等有關(guān)，由實(shí)驗(yàn)確定；(2-2)沒(méi)有考慮土的粘聚力影響，在粘性土中考慮粘聚力對(duì)土壓力的影響時(shí)，可假定中各個(gè)方向均有粘聚力C作用，并按粘聚力換算為粘結(jié)壓力qc=C／tg0，此時(shí)，主動(dòng)和被動(dòng)土壓力仍可用(2-2)式計(jì)算，但式中系數(shù)K，K，可參見(jiàn)《建筑基坑技術(shù)規(guī)范》(YB9258-97)附錄8庫(kù)侖主動(dòng)與被動(dòng)土壓力系數(shù)。3．朗金土壓力理論朗金(w．J．M．Rankine，1875年)首先從分析半無(wú)限體中一點(diǎn)應(yīng)力狀態(tài)出發(fā)，推導(dǎo)出具有光滑垂直墻背擋土墻的主動(dòng)與被動(dòng)土壓力。朗金土壓力公式雖然只能用來(lái)計(jì)算垂直光滑墻背擋土墻的土壓力，但這種理論能夠比較符合實(shí)際地反映主動(dòng)與被動(dòng)土壓力的形成機(jī)理，因而朗金土壓力理論一直被人們所重視并當(dāng)作一種經(jīng)典的土壓力理論加以介紹。根據(jù)填土體內(nèi)任一點(diǎn)處于主動(dòng)和被動(dòng)極限平衡狀態(tài)時(shí)最大和最小主應(yīng)力間的關(guān)系可求得主動(dòng)和被動(dòng)土壓力(推導(dǎo)略)。朗金主動(dòng)與被動(dòng)土壓力公式為式中P，P--朗金主動(dòng)與被動(dòng)土壓力強(qiáng)度(kPa)；y--土的重度(kN／m3)；--土的厚度(m)；K，K，--朗金主動(dòng)與被動(dòng)土壓力系數(shù)，由下式確定與庫(kù)侖土壓力公式比較，當(dāng)墻背垂直、光滑，填土表面水平與墻齊高時(shí)，用朗金土壓力理論求得的土壓力值和用庫(kù)侖土壓力理論求得的土壓力值是完全一致的，所以可以認(rèn)為：朗金土壓力公式是庫(kù)侖土壓力公式的一個(gè)特例。用土壓力理論計(jì)算擋土墻的土壓力時(shí)，應(yīng)注意以下問(wèn)題：(1)當(dāng)支護(hù)結(jié)構(gòu)經(jīng)受的側(cè)向變形條件不符合主動(dòng)、被動(dòng)極限平衡狀態(tài)時(shí)，可將主動(dòng)土壓力系數(shù)調(diào)整為K。=(K。+K。)／2；被動(dòng)土壓力系數(shù)調(diào)整為K，一(0．5～0．7)K。(2)由于朗金土壓力理論簡(jiǎn)單，所以工程界常常樂(lè)于采用，但它沒(méi)有考慮墻背的邊界條件，所以計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況有一定出入。例如當(dāng)墻土界面上有摩擦力存在時(shí)，朗金主動(dòng)土壓力偏大，而被動(dòng)土壓力偏小。(3)用庫(kù)侖理論可以解決包括地面荷載在內(nèi)的各種邊界條件下的土壓力計(jì)算。在主動(dòng)土壓力狀態(tài)下，庫(kù)侖理論的計(jì)算結(jié)果可以達(dá)到很高的精度，足以滿足工程需要。在被動(dòng)土壓力狀態(tài)下，當(dāng)墻背比較粗糙，與土之間摩擦角較大時(shí)，墻后土體的滑動(dòng)面往往是一個(gè)曲面，而不是平面，因此計(jì)算結(jié)果有較大誤差。(4)墻背與土體問(wèn)摩擦角度艿與墻背粗糙度、填土性質(zhì)、填土表面傾斜程度、墻后jF水條件等因素有關(guān)。如果d值選用大，主動(dòng)土壓力就?。环粗鲃?dòng)土壓力就大。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)墻背摩擦角艿一般在之間變化。當(dāng)墻背光滑，墻背排水條件差，取0～3；墻背較粗糙，墻后排水條件好，艿取0～(1／3～I(xiàn)／z)P；墻背很粗糙墻后排水條件好，艿取0～(1／2～2／3)。(5)庫(kù)侖土壓力理論和朗金土壓力理論是工程中常用的兩種古典土壓力理論。無(wú)論用庫(kù)侖或朗金理論計(jì)算土壓力，由于理論的假設(shè)與實(shí)際情況有一定的出入，加以在理論中也不可能對(duì)影響土壓力大小和其分布規(guī)律的各種因素及其相互作用加以全面考慮和概括，所以只能看作是近似的方法，與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)有一定的距離，有時(shí)甚至相差很大，因此，土壓力理論還有待于進(jìn)一步研究，不斷予以完善。(6)剛性支護(hù)結(jié)構(gòu)的土壓力分布可按經(jīng)典的庫(kù)侖和朗金土壓力理論計(jì)算得到，實(shí)測(cè)結(jié)果表明，只要支護(hù)結(jié)構(gòu)的頂部位移不小于其底部的位移，土壓力沿垂直方向分布可按三角形計(jì)算，與上述理論一致。但是，如果支護(hù)結(jié)構(gòu)底部位移大于頂部位移，土壓力將沿高度近似呈拋物線分布，此時(shí)土壓力的合力較上述典型條件要大10％～15％，在設(shè)計(jì)中應(yīng)予注意。柔性結(jié)構(gòu)的位移及土壓力分布情況比較復(fù)雜，主要取決于支護(hù)結(jié)構(gòu)體系的剛度，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)具體情況分析，選擇適當(dāng)?shù)耐翂毫χ?。有條件時(shí)應(yīng)采用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)土壓力值，反演分析等方法總結(jié)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，使設(shè)計(jì)更加符合實(shí)際情況。二、地面荷載引起的側(cè)壓力各種地面荷載對(duì)側(cè)壓力的影響可以用庫(kù)侖理論求解。下面介紹幾種用彈性理論公式求解的結(jié)果，其假設(shè)前提是墻體不發(fā)生位移，所得到的側(cè)壓力分布一般偏大，因此在具體工程應(yīng)用時(shí)應(yīng)考慮假定的適合性。1．當(dāng)?shù)乇碛屑辛，作用時(shí)(如圖2-2)2．當(dāng)?shù)乇碛芯€荷載Q。作用時(shí)(如圖2-3)3．當(dāng)?shù)乇碛袟l形均布荷載q作用時(shí)(如圖2-4)三、水壓力處于地下水位以下的水壓力和土壓力，按有效應(yīng)力原理分析時(shí)，水壓力和土壓力是分開(kāi)計(jì)算的。這種方法概念比較明確。但是在實(shí)際使用中有時(shí)還存在一些困難，特別是對(duì)粘性土有效抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的確定，在實(shí)際工程中往往難以解決。因此在許多情況下，往往采用總應(yīng)力法計(jì)算土壓力，即將水壓力和土壓力混合計(jì)算。各地對(duì)此都積累了一定的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。然而這種方法中也存在一些問(wèn)題，如低估了水壓力的作用，對(duì)此必須有足夠的認(rèn)識(shí)，才能恰當(dāng)?shù)貐f(xié)調(diào)工程的安全性和經(jīng)濟(jì)性。在地下水位較高的地區(qū)，基坑內(nèi)外存在著水位差，如果圍護(hù)墻下端插入不透水的土層中，并可以認(rèn)為基坑內(nèi)外的地下水不會(huì)發(fā)生滲流時(shí)，則可不考慮滲流的影響，反之應(yīng)考慮地下水滲流對(duì)側(cè)壓力的影響。1．地下水無(wú)滲流時(shí)的水壓力當(dāng)?shù)叵滤疅o(wú)滲流時(shí)，可按靜水壓力考慮。在按總應(yīng)力法計(jì)算時(shí)，作用在圍護(hù)墻上的土壓力用土的天然重度和總應(yīng)力抗剪強(qiáng)度指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，不另計(jì)水壓力，這種方法通常稱為水土合算。在粘性土中(滲透系數(shù)≤10.7／s)宜采用水土合算。當(dāng)按有效應(yīng)力法計(jì)算時(shí)，土中的孔隙水壓力按靜水壓力考慮，土壓力用土的浮重度和有效應(yīng)力抗剪強(qiáng)度指標(biāo)計(jì)算，同時(shí)還必須加上靜水壓力的作用，如圖2-5。這種計(jì)算方法通常稱為水土分算法。在砂性土中宜用水土分算。由于采用有效應(yīng)力抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，必須要知道超靜水壓力才能得出有效應(yīng)力，雖然通過(guò)室內(nèi)土工試驗(yàn)可以測(cè)定U，但相對(duì)比較麻煩，在工程上為了方便計(jì)算也可采用總應(yīng)力指標(biāo)代替有效應(yīng)力指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算。無(wú)論采用哪一種方法進(jìn)行計(jì)算，都應(yīng)結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗(yàn)分別確定不同的安全度。2．地下水有滲流時(shí)的水壓力地下水有滲流時(shí)的水壓力應(yīng)按動(dòng)水壓力考慮，動(dòng)水壓力計(jì)算公式為式中P--每延米板樁護(hù)壁上的動(dòng)水壓力(kN／m)；h一一水深度(m)；穢一一水的流速(m／s)；7--水的重度(kN／m3)；9一一重力加速度(9．8m／s2)；K--系數(shù)，矩形木板樁護(hù)壁K一1．33，正方形K一1．47，圓形K一0．73，槽形鋼板樁護(hù)壁K-1．8～2．0。動(dòng)水壓力可假定為作用于水面以下1／3水深處的集中力，動(dòng)水壓力由板樁的一定入土深度所得的被動(dòng)土壓力來(lái)平衡。四、其它荷載通常為了縮短擋土結(jié)構(gòu)，開(kāi)挖基坑上部采用部分放坡或開(kāi)挖時(shí)土體不能及時(shí)運(yùn)出而堆在基坑附近等，這些情況在擋土結(jié)構(gòu)計(jì)算中都必須加以考慮，其對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的側(cè)壓可按如下情況簡(jiǎn)化計(jì)算。1．在附加荷載(鄰近建筑物、設(shè)施基礎(chǔ)及施工荷載等)作用下土壓力按以下簡(jiǎn)化方法計(jì)算：(1)對(duì)于均布和局部均布荷載作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的主動(dòng)土壓力，可采用圖2-6所示的方法計(jì)算。(2)對(duì)于集中荷載在支護(hù)結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的土壓力，可采用圖2-7的方法計(jì)算。(3)當(dāng)?shù)孛鏋椴灰?guī)則情況時(shí)，支護(hù)結(jié)構(gòu)上的土壓力，可按圖2-8及下式進(jìn)行計(jì)算。①圖2-8(a)的情況支護(hù)結(jié)構(gòu)上的主動(dòng)土壓力和被動(dòng)土壓力為式中p--地表斜坡面與水平面的夾角；z--計(jì)算點(diǎn)深度。②圖2-8(b)的情況支護(hù)結(jié)構(gòu)上的土壓力計(jì)算時(shí)，可將斜面延長(zhǎng)達(dá)c點(diǎn)時(shí)計(jì)算，則BAdfB就是實(shí)際主動(dòng)土壓力的近似分布圖形。③圖2-8(c)的情況可按圖28(a)及圖2-8(b)的方法疊加計(jì)算。2．冰荷載在寒冷地區(qū)，當(dāng)基坑形成以后，有集中水結(jié)冰的可能時(shí)，應(yīng)考慮坑內(nèi)冰層因溫度變化而產(chǎn)生的膨脹力對(duì)坑壁的影響。特別是對(duì)平面連接較差的地下墻系結(jié)構(gòu)，更應(yīng)該注意這個(gè)力的作用。由于冰荷載的影響因素很多，對(duì)冰荷載的準(zhǔn)確計(jì)算是很困難的。目前，在工程設(shè)計(jì)中常采用極限冰壓力作用計(jì)算冰荷載，即不論什么原因，當(dāng)有大面積冰層堆擠坑壁時(shí)，最大冰壓力發(fā)生在冰被擠壓時(shí)，這時(shí)冰作用在建筑物上的作用力稱為極限冰壓力。作用在坑壁上的極限冰壓力可按下式計(jì)算第二節(jié)支護(hù)結(jié)構(gòu)的靜力計(jì)算為了確定支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的內(nèi)力和變形，并驗(yàn)算它們的截面承載力?；又ёo(hù)結(jié)構(gòu)的靜力計(jì)算模型可以分為空間和平面兩類?？諉?wèn)計(jì)算模型是把包括地基土在內(nèi)的整個(gè)基坑作為一個(gè)空間結(jié)構(gòu)對(duì)待，地基土視為空間半無(wú)限體介質(zhì)，把基坑影響范圍內(nèi)的土介質(zhì)以及支護(hù)結(jié)構(gòu)的各個(gè)構(gòu)件劃分為若干個(gè)單元，用三維有限元方法分析。這種方法的關(guān)鍵是確定土介質(zhì)的有關(guān)參數(shù)，目前條件下在這方面與工程設(shè)計(jì)的實(shí)用性之間尚有一定的距離。作為一種簡(jiǎn)化方法，是把墻背土壓力視為不隨基坑位移而改變的結(jié)構(gòu)外荷載，在考慮土的抗力時(shí)，把土體假定為線彈性體，這樣就可以用傳統(tǒng)的計(jì)算理論對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。對(duì)于平面形狀為圓形、正多邊形或近似方形的基坑，用空間計(jì)算模型進(jìn)行分析，由于考慮了支護(hù)結(jié)構(gòu)和地基土的空間作用，因此可以獲得較好的經(jīng)濟(jì)效果。采用空間計(jì)算模型分析基坑工程，除了土介質(zhì)的計(jì)算參數(shù)難以正確判斷外，計(jì)算工作量也往往是非常大的。因此在多數(shù)情況下，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)靜力分析是采用平面計(jì)算模型，即沿基坑平面的縱向或橫向截取單位長(zhǎng)度的支護(hù)結(jié)構(gòu)加以分析，這樣可以大大減少計(jì)算工作量。一般情況下平面模型的計(jì)算精度足以能滿足一般工程的設(shè)計(jì)要求，尤其是對(duì)于空間作用不大的長(zhǎng)條形基坑和平面尺度較大的基坑。一、支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)為適應(yīng)不同的地質(zhì)及環(huán)境條件，針對(duì)不同的具體工程、建筑材料、施工條件等可以設(shè)計(jì)出不同的支護(hù)型式。但其受力性能大致可分為如下幾類：懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)、單(多)支點(diǎn)混合結(jié)構(gòu)、重力式擋土結(jié)構(gòu)及拱式支護(hù)結(jié)構(gòu)。不同類型的支護(hù)結(jié)構(gòu)主要受力特點(diǎn)及做法如表2-1所示，其它支護(hù)結(jié)構(gòu)形式的適用條件及注意事項(xiàng)可參見(jiàn)附錄A。二、支護(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算模型支護(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算，應(yīng)考慮施工過(guò)程中(包括開(kāi)挖和回填)基坑開(kāi)挖、支撐設(shè)置、拆除及替換、荷載變化、墻體剛度改變、與主體結(jié)構(gòu)的結(jié)合方式等對(duì)墻體受力的影響。墻體的受力分析應(yīng)根據(jù)施工順序逐段進(jìn)行。支護(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖，應(yīng)符合結(jié)構(gòu)實(shí)際的工作條件，反映結(jié)構(gòu)與土層的相互作用。根據(jù)計(jì)算目的、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、基坑規(guī)模、土層條件及墻體變形后土層的應(yīng)力狀態(tài)等因素，結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)，合理選擇計(jì)算方法。1．計(jì)算方法的選擇(1)支護(hù)結(jié)構(gòu)抗傾覆穩(wěn)定所需的入土深度可采用極限平衡法計(jì)算；(2)支護(hù)結(jié)構(gòu)的的內(nèi)力宜采用用土抗力法計(jì)計(jì)算，空間作作用不明顯的的三類基坑和和地層較穩(wěn)定定、周圍環(huán)境境較簡(jiǎn)單的二二類基坑中的的懸臂結(jié)構(gòu)及及單支點(diǎn)結(jié)構(gòu)構(gòu)可采用極限限平衡法計(jì)算算；(3)支護(hù)結(jié)構(gòu)的的變形一般可可采用土抗力力法計(jì)算，當(dāng)當(dāng)基坑周圍有有重要建(構(gòu))筑物需要保保護(hù)時(shí)，可采采用平面有限限元法計(jì)算基基坑開(kāi)挖引起起的支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)和地層的位位移。2．支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷荷載支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算算時(shí)，一般應(yīng)應(yīng)考慮以下荷荷載：(1)自重；(2)施工階段的的水、土壓力力及鄰近建筑筑物基底壓力力產(chǎn)生的土壓壓力；(3)地面堆載、車車輛或機(jī)械等等活載及其產(chǎn)產(chǎn)生的土壓力力；(4)逆作法或蓋蓋板法施工時(shí)時(shí)，頂、樓板板和蓋板傳給給支護(hù)結(jié)構(gòu)的的豎向力及力力矩；(5)其它荷載：：包括通過(guò)支支撐對(duì)墻體施施加的預(yù)壓力力以及在基坑坑附近進(jìn)行的的工程活動(dòng)(如地層加固固、開(kāi)挖)對(duì)墻體產(chǎn)生生的作用力等等，必要時(shí)應(yīng)應(yīng)考慮支撐溫溫度變化的影影響；(6)支護(hù)結(jié)構(gòu)作作為主體結(jié)構(gòu)構(gòu)的一部分或或建筑物的基基礎(chǔ)時(shí)，作用用在其上的荷荷載，包括上上部結(jié)構(gòu)的重重量、豎向荷荷載、地震荷荷載或人防荷荷載等。作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上上的側(cè)壓力，應(yīng)應(yīng)考慮墻體所所處工程地質(zhì)質(zhì)條件和水文文地質(zhì)條件、埋埋置深度、施施工方法等影影響，根據(jù)墻墻體受力后的的位移大小及及地層的應(yīng)力力狀態(tài)設(shè)定，并并與所采用的的計(jì)算模型相相適應(yīng)。在依據(jù)理論計(jì)算結(jié)結(jié)果確定支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)的入土土深度、內(nèi)力力和水平位移移時(shí)，應(yīng)考慮慮當(dāng)?shù)仡愃乒すこ痰膶?shí)踐經(jīng)經(jīng)驗(yàn)，必要時(shí)時(shí)作出合理修修正。支護(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算模模型可參見(jiàn)表表2-2。在支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)算中，地地基反力系數(shù)數(shù)也是必須首首先確定的一一個(gè)參數(shù)。地地基反力系數(shù)數(shù)(也稱地基抗抗力系數(shù)、基基床系數(shù)、墊墊層系數(shù)、彈彈簧常數(shù)和地地層壓縮系數(shù)數(shù)等)是決定樁土土共同作用的的重要參數(shù)，其其計(jì)算取值方方法很多，且且結(jié)果有很大大的差別。地地基垂直方向向和水平方向向的地基反力力系數(shù)也有很很大差異，一一般認(rèn)為水平平地基反力系系數(shù)大于垂直直地基反力系系數(shù)，有些資資料認(rèn)為前者者是后者的1．5～2．0倍。按文克克爾假定，每每一點(diǎn)的地基基反力與該點(diǎn)點(diǎn)的彈性變形形成正比，式中K--地基反力系系數(shù)(kPa／m3)；聲--地基反力強(qiáng)度(kkPa)；甜--位移量(m)。地基反力系數(shù)主要要由地質(zhì)條件件決定，當(dāng)然然與承力面積積和深度也有有關(guān)系，其值值最好通過(guò)實(shí)實(shí)驗(yàn)求得，如如果無(wú)條件時(shí)時(shí)也可近似地地按有關(guān)地質(zhì)質(zhì)參數(shù)求得或或查有關(guān)手冊(cè)冊(cè)。三、樁(墻)內(nèi)力力的計(jì)算分析析1．梁和樁的撓曲線線微分方程設(shè)設(shè)嵌入樁在基基坑底面處沿沿樁的主截面面平面內(nèi)受有有水平外力H。及力矩M。的作用(由基坑側(cè)壁壁壓力引起)，樁身受有有水平分布荷荷載(x)的作用，如如圖2-9所示。以圖2-9為參考坐標(biāo)標(biāo)系可推導(dǎo)出出土中樁的撓撓曲線微分方方程為(推導(dǎo)略)：式中E--樁體彈性性模量；2．撓曲線微分方程程的特殊情況況對(duì)樁在基坑底面以以上的部分，坐坐標(biāo)原點(diǎn)可取取在樁頂。若若在樁或梁的的單位長(zhǎng)度上上作用分布荷荷載石(z)，以及樁后后土體產(chǎn)生的的反力(z，y)，其微分方方程同式(2-111)。若將(z，y)用土壓力取取代，并表示示成僅與z相關(guān)時(shí)，則則可合并入石石(z)中，此時(shí)，撓撓曲線微分方方程為這個(gè)四階微分方程程的一般解為為式中a，a，a，a4--由邊界條條件確定的積積分常數(shù)。若弓(z)為．27的的簡(jiǎn)單函數(shù)，則則式(2一11b)的四重積分分可以很容易易得出，但對(duì)對(duì)于部分分段段荷載、集中中荷載就非常常復(fù)雜，直接接求解很困難難。下面對(duì)荷荷載函數(shù)的形形式作一簡(jiǎn)單單討論。將樁樁和梁的撓曲曲微分方程(2一11a)的一般解(2一11b)對(duì)z連續(xù)微分，可可得這些就稱為荷載函函數(shù)。對(duì)一般般常見(jiàn)的部分分等變化分布布荷載，可按按下列公式計(jì)計(jì)算(如圖2一10所示)由式(2-12b)可可看出，當(dāng)荷荷載函數(shù)不采采用對(duì)原點(diǎn)的的距離，而采采用對(duì)所求點(diǎn)點(diǎn)的距離來(lái)整整理時(shí)，就可可表示為規(guī)則則的形式。在在計(jì)算中常遇遇到的幾種有有代表性的集集中荷載和分分布荷載的荷荷載函數(shù)如表表2-3。荷載函數(shù)的物理意意義為(以樁為例)：Q(z)：至2點(diǎn)點(diǎn)處樁上所受受荷載之和，即即剪力；R(z)：樁上作用用的荷載對(duì)z點(diǎn)的彎矩之之和；S(z)／El：由于樁上上荷載的作用用，使2點(diǎn)產(chǎn)生的相相對(duì)于樁頂?shù)牡霓D(zhuǎn)角(弧角)；T(z)／El：：由于樁上荷荷載的作用，使2點(diǎn)產(chǎn)生的相對(duì)于樁頂?shù)南鄬?duì)變位。3．地基反力的計(jì)算算方法式(2一兒)給出了護(hù)坡樁墻的的基本方程。一一般用樁單位位面積上的地地基反力P(z)代替作用在在單位樁長(zhǎng)上上的地基反力力石(z，y)，即式中6--與反力垂直直方向的樁寬寬。由式(2-133)代入式(2-111)得這就是水平受力樁樁的基本方程程。其中最重重要的是地基基反力P(z，y)的求解方法法，許多學(xué)者者對(duì)此進(jìn)行了了專門的研究究，提出計(jì)算算地基反力的的方法也很多多，若按水平平受力樁的計(jì)計(jì)算方法分類類，大致有如如下三類(詳見(jiàn)表2-4所示)。(1)極限地基反反力法(或稱極限平平衡法)；(2)彈性地基反反力法(線性彈性地地基反力法，非非線性彈性地地基反力法)；(3)復(fù)合地基反反力法(p-Y曲線法)。3．支護(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算算按《建筑基坑工程程技術(shù)規(guī)范》(YB92258-977)對(duì)基坑支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算算基本方法分分類為：極限限平衡法、土土抗力法和平平面有限單元元法，以下對(duì)對(duì)這三種方法法分別介紹。(1)極限平衡法法極限平衡法假定作作用在結(jié)構(gòu)前前后墻上的土土壓力分別達(dá)達(dá)到被動(dòng)土壓壓力和主動(dòng)土土壓力，在此此基礎(chǔ)上再作作某些力學(xué)上上的簡(jiǎn)化，把把超靜定的結(jié)結(jié)構(gòu)力學(xué)問(wèn)題題作為靜定問(wèn)問(wèn)題求解。等等值梁法、靜靜力平衡法、泰泰沙基法、二二分之一分割割法等都屬于于此類。以國(guó)國(guó)內(nèi)采用較多多的等值梁法法和靜力平衡衡法為例，在在分階段計(jì)算算多撐式結(jié)構(gòu)構(gòu)的內(nèi)力時(shí)，不不考慮設(shè)撐前前墻體已產(chǎn)生生的位移，并并假定支撐為為不動(dòng)支點(diǎn)，下下層支撐設(shè)置置后，上層支支撐的支撐力力保持不變。①整體穩(wěn)定和內(nèi)力計(jì)計(jì)算計(jì)算支護(hù)結(jié)構(gòu)的整整體穩(wěn)定和內(nèi)內(nèi)力時(shí)，作用用在圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)上的土壓力力分布模式，迎迎土側(cè)可取主主動(dòng)土壓力，開(kāi)開(kāi)挖側(cè)坑底以以下取被動(dòng)土土壓力；計(jì)算算錨撐式鋼板板樁等柔性圍圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)內(nèi)力時(shí)，宜采采用經(jīng)驗(yàn)土壓壓力分布形式式。②極限平衡法計(jì)算用極限平衡法計(jì)算算圍護(hù)墻結(jié)構(gòu)構(gòu)的入土深度度及內(nèi)力時(shí)，一一般可采用等等值梁法或靜靜力平衡法；；確有實(shí)踐依依據(jù)時(shí)也可采采用其它方法法。當(dāng)用等值值梁法或靜力力平衡法計(jì)算算圍護(hù)墻結(jié)構(gòu)構(gòu)的入土深度度及內(nèi)力時(shí)，應(yīng)應(yīng)考慮開(kāi)挖側(cè)側(cè)坑底以下被被動(dòng)土壓力的的修正：a．用靜力平衡法計(jì)計(jì)算的懸臂式式或單支點(diǎn)板板樁墻及地下下連續(xù)墻，修修正系數(shù)取K一0．5。b．用等值梁法計(jì)算算的單支點(diǎn)板板樁墻及單支支點(diǎn)地下連續(xù)續(xù)墻，修正系系數(shù)K可參考表2-5選用。③懸臂式圍護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算懸臂式圍護(hù)結(jié)構(gòu)可可能是地下連連續(xù)墻、木樁樁、鋼筋混凝凝土樁和鋼板板樁等，它利利用懸臂作用用來(lái)圍護(hù)墻后后土體。懸臂臂式圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程程首先是選定定初步尺寸，然然后按穩(wěn)定性性和結(jié)構(gòu)要求求分析并根據(jù)據(jù)需要修改。懸臂式圍護(hù)結(jié)構(gòu)的的最小嵌固深深度t可按頂端自自由、嵌固段段下端簡(jiǎn)支的的靜定結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算(圖2-11)，由下式通通過(guò)試算確定定式中E"b，--分別別為被動(dòng)側(cè)土土壓力的合力力及合力對(duì)圍圍護(hù)結(jié)構(gòu)底端端的力臂；Eb--分別為主動(dòng)動(dòng)側(cè)土壓力的的合力及合力力對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)底端的力臂臂。圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度度L按下式計(jì)算算L-H+z+ktt(2-116)式中H--基坑深度；；z--基坑面至墻墻上土壓力為為零之點(diǎn)的距距離；k--與土層和環(huán)環(huán)境條件等有有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)嵌嵌固系數(shù)，對(duì)對(duì)安全等級(jí)為為一級(jí)、二級(jí)級(jí)、三級(jí)的基坑板樁可分別取取2．10、2．O0、1．90；排樁取1．40、1．30、1．20；土壓力零零點(diǎn)至墻腳的的距離。圍護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)的最大大彎矩位置在在基坑面以下下，可根據(jù)剪剪力Q一0條件按常規(guī)規(guī)方法確定。④錨撐式圍護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算錨撐式圍圍護(hù)結(jié)構(gòu)用等等值梁法和靜靜力平衡法計(jì)計(jì)算。錨撐式圍護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)應(yīng)逐層計(jì)算基基坑開(kāi)挖過(guò)程程中每層支撐撐設(shè)置前圍護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力力，達(dá)到最型型挖土深度后后，驗(yàn)算支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)抗傾覆覆的穩(wěn)定性；；當(dāng)基坑回筑筑過(guò)程需要拆拆除或替換支支撐時(shí)，尚應(yīng)應(yīng)計(jì)算相應(yīng)狀狀態(tài)下圍護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性性及內(nèi)力；根根據(jù)圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)嵌固段端點(diǎn)點(diǎn)的支承條件件合理選定算算方法。一般般情況下視為為簡(jiǎn)支，按等等值梁法計(jì)算算；當(dāng)嵌固段段土體特別軟軟弱或入土較較淺時(shí)，百視視為自由端，按按靜力平衡法法計(jì)算；錨撐撐式圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)采用等值梁梁法或靜力平平衡法計(jì)算時(shí)時(shí)，假矗支撐撐為不動(dòng)支點(diǎn)點(diǎn)，且下層支支撐設(shè)置后，上上層支撐的支支撐力保持不不變。⑤等值梁法的汁算((如圖2-12))a．基坑面以下圍護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)的反彎彎點(diǎn)取在土壓壓力為零的C點(diǎn)，并視為為等值梁的一一個(gè)鉸支點(diǎn)；；b．第一層支支撐設(shè)置后的的圍護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算，基坑深深度。取第二二層支撐設(shè)置置時(shí)的開(kāi)挖深深度。按下式式計(jì)算第一層層支撐的支撐撐力丁。⑥靜力平衡法的計(jì)算算(如圖2-13))第一層支撐設(shè)置后后的圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)計(jì)算，基坑坑深度h。取第二層層支撐設(shè)置時(shí)時(shí)的開(kāi)挖深度度。按下式計(jì)計(jì)算第一層支支撐的支撐力力丁，式中E，--基坑開(kāi)挖至h。深深度時(shí)，主動(dòng)動(dòng)側(cè)土壓力的的合力；E一-基坑開(kāi)挖至h-深度時(shí)，被被動(dòng)側(cè)土壓力力的合力。第第志層支撐設(shè)設(shè)置后的圍護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算，基基坑深度h。取第志+1層支撐設(shè)置置時(shí)的開(kāi)挖深深度，第一層層至第是一層層支撐的支撐撐力為已知。第k層支撐的支撐力71。按下式計(jì)算各施工階段圍護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力可可根據(jù)支撐力力和作用在圍圍護(hù)結(jié)構(gòu)上的的土壓力按常常規(guī)方法求得得。極限平衡法中的各各種方法多是是某種特定條條件下的近似似，但適用條條件不很明確確，多憑經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)判斷。極限限平衡法中被被動(dòng)土壓力的的修正可參見(jiàn)見(jiàn)《建筑基坑坑工程技術(shù)規(guī)規(guī)范》(YB92258-977)的規(guī)定。雖然極限平衡法存存在許多缺陷陷，但該方法法簡(jiǎn)單快捷、無(wú)無(wú)需借助電子子計(jì)算機(jī)就能能解決問(wèn)題，且且已為我國(guó)大大多數(shù)工程技技術(shù)人員所采采用。應(yīng)用極極限平衡法時(shí)時(shí)，應(yīng)注意以以下問(wèn)題：由由于抗傾覆穩(wěn)穩(wěn)定問(wèn)題本質(zhì)質(zhì)上是擋土結(jié)結(jié)構(gòu)前后墻上上荷載達(dá)到極極限時(shí)的平衡衡問(wèn)題，與支支護(hù)結(jié)構(gòu)的微微小變形無(wú)關(guān)關(guān)，所以應(yīng)用用等值梁法和和靜力平衡法法從概念上看看似乎無(wú)問(wèn)題題，故在規(guī)范范中一一般推推薦使用。關(guān)關(guān)于內(nèi)力計(jì)算算，由于目前前找不到更合合適的方法取取代現(xiàn)行的等等值梁法和靜靜力平衡法，為為此通常采取取如下處理方方法：對(duì)等值值梁法和靜力力平衡法的應(yīng)應(yīng)用條件進(jìn)行行較嚴(yán)格的限限制，只用于于三類基坑及及地層條件與與環(huán)境條件較較好的二類基基坑，多支點(diǎn)點(diǎn)結(jié)構(gòu)盡量不不用。不排斥斥其它經(jīng)過(guò)實(shí)實(shí)踐檢驗(yàn)證明明是可行的方方法。在內(nèi)力力計(jì)算中，提提倡采用經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)土壓力分布布模式，強(qiáng)調(diào)調(diào)依據(jù)工程經(jīng)經(jīng)驗(yàn)對(duì)計(jì)算結(jié)結(jié)果的修正。(2)土抗力法在工程界土抗力法法有時(shí)又稱為為彈性抗力法法、地基反力力法、豎向彈彈性地基梁的的基床系數(shù)法法等。在計(jì)算算復(fù)雜受力情情況的圍護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)時(shí)，假定定墻體兩側(cè)的的土壓力隨開(kāi)開(kāi)挖過(guò)程變化化，在開(kāi)挖側(cè)側(cè)和迎土側(cè)的的墻上均設(shè)有有土體彈簧，并并規(guī)定迎土側(cè)側(cè)土壓力隨墻墻體向基坑一一側(cè)的變形增增大而減小，但但不得小于主主動(dòng)土壓力。土抗力法能較好地地反映基坑開(kāi)開(kāi)挖和回筑過(guò)過(guò)程中各種基基本因素和復(fù)復(fù)雜情況對(duì)圍圍護(hù)結(jié)構(gòu)受力力的影響，如如施工過(guò)程中中基坑開(kāi)挖、支支撐設(shè)置、失失效和拆除、荷荷載變化、預(yù)預(yù)加壓力、墻墻體剛度改變變、與主體結(jié)結(jié)構(gòu)板、墻的的結(jié)合方式內(nèi)內(nèi)支撐式擋土土結(jié)構(gòu)和基坑坑兩側(cè)非對(duì)稱稱荷載等的影影響；結(jié)構(gòu)與與地層的相互互作用及開(kāi)挖挖過(guò)程中土體體剛度變化的的影響；圍護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)的空間間效應(yīng)及圍護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)與支撐撐系統(tǒng)的共同同作用；反映映施工過(guò)程及及施工完成后后的使用階段段墻體受力變變化的連續(xù)性性。土抗力法的計(jì)算精精度主要取決決于一些基本本計(jì)算參數(shù)的的取值是否符符合實(shí)際，如如基床系數(shù)、墻墻背和墻前土土壓力的分布布、支撐的松松弛系數(shù)等，可可通過(guò)地區(qū)經(jīng)經(jīng)驗(yàn)加以完善善。在淤泥質(zhì)質(zhì)地層中，由由于難以反映映土體的流變變效應(yīng)，計(jì)算算墻體水平效效應(yīng)可能偏小小，應(yīng)通過(guò)工工程實(shí)踐予以以調(diào)整。根據(jù)圍護(hù)墻結(jié)構(gòu)的的受力特點(diǎn)，分分別采用以下下模型：a．平面結(jié)構(gòu)構(gòu)可采用側(cè)向向地基上的桿桿系有限元模模型；b．扶壁式結(jié)結(jié)構(gòu)及圍護(hù)墻墻為地下連續(xù)續(xù)墻(槽段之間采采用可傳遞面面外剪力或彎彎矩的接頭連連接)和圍護(hù)墻為為灌注樁、鋼鋼筋混凝土板板樁或普通接接頭的地下連連續(xù)墻，與鋼鋼筋混凝土內(nèi)內(nèi)襯組成的復(fù)復(fù)合墻或重合合墻的豎井式式擋土結(jié)構(gòu)可可采用側(cè)向地地基上的空間間板殼元模型型。墻體為支承在墻背背地層和開(kāi)挖挖面一側(cè)坑底底以下地層及及支撐上的彈彈性梁或彈性性板殼。彎曲曲變形為主的的鋼筋混凝土土圍護(hù)墻的剛剛度一般取混混凝土全截面面剛度的0．6倍。鋼板樁樁的抗彎剛度度需分別考慮慮乘以折減系系數(shù)k：當(dāng)樁頂不不設(shè)圈梁并打打入軟土?xí)r，k一0．7；當(dāng)樁頂設(shè)設(shè)置剛度較大大的圈梁時(shí)，鎖鎖口焊接時(shí)，k=1．0。支撐為彈性體，其其對(duì)圍護(hù)墻的的作用用壓縮縮(支撐采用錨錨桿時(shí)為拉伸伸)剛度等效的的彈簧模擬。當(dāng)當(dāng)支撐處的墻墻體計(jì)算位移移小于設(shè)撐前前的位移時(shí)，支支撐彈簧即失失效。用土體等效彈簧模模擬地層對(duì)墻墻體變形的約約束作用。土土體應(yīng)力處于于彈性狀態(tài)時(shí)時(shí)，地層抗力力符合溫克爾爾假定，按下下式計(jì)算托--計(jì)算點(diǎn)水平方向的的地基基床系系數(shù)(N／cm3)，與地層條條件、受力方方向、承壓面面積、構(gòu)件形形狀和變形量量等因素有關(guān)關(guān)，可假定為為與深度無(wú)關(guān)關(guān)的常數(shù)或與與深度成正比比，其數(shù)值宜宜參考當(dāng)?shù)仡愵愃乒こ痰膶?shí)實(shí)踐或通過(guò)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)土工試驗(yàn)驗(yàn)設(shè)定。當(dāng)假定瓦為與深度度無(wú)關(guān)的常數(shù)數(shù)時(shí)，開(kāi)挖面面坑底一定深深度范圍內(nèi)宜宜取三角形分分布。作用在墻體兩側(cè)的的土壓力隨開(kāi)開(kāi)挖過(guò)程變化化，且由兩部部分組成，即即墻體變形前前的靜止土壓壓力及墻體變變形后產(chǎn)生的的地層抗力?；娱_(kāi)挖前，墻墻體兩側(cè)的土土壓力平衡，均均為靜止土壓壓力。在墻上上有效土壓力力(墻背靜止土土壓力與開(kāi)挖挖側(cè)坑底以下下靜止土壓力力之差)的作用下，墻墻體產(chǎn)生變形形，只--計(jì)算點(diǎn)的靜靜止土壓力強(qiáng)強(qiáng)度(N／cm2)。用土抗力法對(duì)擋土土結(jié)構(gòu)進(jìn)行分分析時(shí)，按側(cè)側(cè)向地基上的的結(jié)構(gòu)計(jì)算，用用壓縮剛度等等效的土體彈彈簧模擬地層層對(duì)墻體變形形的約束作用用。根據(jù)擋土土結(jié)構(gòu)受力特特點(diǎn)及所采用用的支撐類型型可把擋土結(jié)結(jié)構(gòu)的計(jì)算方方法分為：a．按計(jì)算對(duì)象：考考慮圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)與支撐的變變形協(xié)調(diào)，單單獨(dú)對(duì)圍護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算算的方法；或或把圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)和支撐視為為一體，對(duì)擋擋土結(jié)構(gòu)進(jìn)行行整體計(jì)算的的方法。b．按擋土結(jié)構(gòu)的受受力特點(diǎn)：把把結(jié)構(gòu)構(gòu)件視視為桿系。按按平面結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算的方法；；或把結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件視為板殼殼，按空間結(jié)結(jié)構(gòu)計(jì)算的方方法。c．按墻背土壓力的的設(shè)定方式：：墻背土壓力力不隨開(kāi)挖過(guò)過(guò)程變化的方方法，或墻背背土壓力隨開(kāi)開(kāi)挖過(guò)程變化化的方法。各種方法的適用條條件參見(jiàn)圖2-14。其中受力力對(duì)稱的平面面結(jié)構(gòu)、墻背背土壓力為定定值的方法在在我國(guó)工程界界應(yīng)用較普遍遍。表2-6為按墻背土土壓力的設(shè)定定方式分類的的兩種計(jì)算方方法的主要特特征。采用錨拉式支撐系系統(tǒng)或受力基基本對(duì)稱的內(nèi)內(nèi)支撐擋土結(jié)結(jié)構(gòu)，可將支支撐簡(jiǎn)化為剛剛度等效的彈彈簧模擬。當(dāng)當(dāng)支撐處的墻墻體計(jì)算位移移小于設(shè)撐前前的位移時(shí)，支支撐彈簧即失失效。支撐的的等效彈簧剛度根據(jù)支撐類型型分別考慮。當(dāng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)支撐撐按桿系計(jì)算算時(shí)當(dāng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)支撐撐按板殼計(jì)算算時(shí)式中K--相當(dāng)于每延延米墻寬的支支撐彈簧剛度度(kN·m一／m)，或支撐彈彈簧剛度(kN／m)；口一與支支撐松弛有關(guān)關(guān)的折減系數(shù)數(shù)，鋼筋混凝凝土支撐取1．0，鋼支撐取0.7～1.0；E--支撐材料的的彈性模量(Pa)；A--支撐構(gòu)件截截面積；L--支撐長(zhǎng)度(m)；S--支撐的水平平間距(m)。對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)錨桿按按桿系計(jì)算時(shí)時(shí)對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)錨桿按按板殼計(jì)算時(shí)時(shí)各施工階段圍護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力可可根據(jù)支撐力力和作用在圍圍護(hù)結(jié)構(gòu)上的的土壓力按常常規(guī)方法求得得。極限平衡法中的各各種方法多是是某種特定條條件下的近似似，但適用條條件不很明確確，多憑經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)判斷。極限限平衡法中被被動(dòng)土壓力的的修正可參見(jiàn)見(jiàn)《建筑基坑坑工程技術(shù)規(guī)規(guī)范》(YB92258-977)的規(guī)定。雖然極限平衡法存存在許多缺陷陷，但該方法法簡(jiǎn)單快捷、無(wú)無(wú)需借助電子子計(jì)算機(jī)就能能解決問(wèn)題，且且已為我國(guó)大大多數(shù)工程技技術(shù)人員所采采用。應(yīng)用極極限平衡法時(shí)時(shí)，應(yīng)注意以以下問(wèn)題：由由于抗傾覆穩(wěn)穩(wěn)定問(wèn)題本質(zhì)質(zhì)上是擋土結(jié)結(jié)構(gòu)前后墻上上荷載達(dá)到極極限時(shí)的平衡衡問(wèn)題，與支支護(hù)結(jié)構(gòu)的微微小變形無(wú)關(guān)關(guān)，所以應(yīng)用用等值梁法和和靜力平衡法法從概念上看看似乎無(wú)問(wèn)題題，故在規(guī)范范中一般推薦薦使用。關(guān)于于內(nèi)力計(jì)算，由由于目前找不不到更合適的的方法取代現(xiàn)現(xiàn)行的等值梁梁法和靜力平平衡法，為此此通常采取如如下處理方法法：對(duì)等值梁梁法和靜力平平衡法的應(yīng)用用條件進(jìn)行較較嚴(yán)格的限制制，只用于三三類基坑及地地層條件與環(huán)環(huán)境條件較好好的二類基坑坑，多支點(diǎn)結(jié)結(jié)構(gòu)盡量不用用。不排斥其其它經(jīng)過(guò)實(shí)踐踐檢驗(yàn)證明是是可行的方法法。在內(nèi)力計(jì)計(jì)算中，提倡倡采用經(jīng)驗(yàn)土土壓力分布模模式，強(qiáng)調(diào)依依據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)對(duì)計(jì)算結(jié)果果的修正。(2)土抗力法在工程界土抗力法法有時(shí)又稱為為彈性抗力法法、地基反力力法、豎向彈彈性地基梁的的基床系數(shù)法法等。在計(jì)算算復(fù)雜受力情情況的圍護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)時(shí)，假定定墻體兩側(cè)的的土壓力隨開(kāi)開(kāi)挖過(guò)程變化化，在開(kāi)挖側(cè)側(cè)和迎土側(cè)的的墻上均設(shè)有有土體彈簧，并并規(guī)定迎土側(cè)側(cè)土壓力隨墻墻體向基坑一一側(cè)的變形增增大而減小，但但不得小于主主動(dòng)土壓力。土抗力法能較好地地反映基坑開(kāi)開(kāi)挖和回筑過(guò)過(guò)程中各種基基本因素和復(fù)復(fù)雜情況對(duì)圍圍護(hù)結(jié)構(gòu)受力力的影響，如如施工過(guò)程中中基坑開(kāi)挖、支支撐設(shè)置、失失效和拆除、荷荷載變化、預(yù)預(yù)加壓力、墻墻體剛度改變變、與主體結(jié)結(jié)構(gòu)板、墻的的結(jié)合方式內(nèi)內(nèi)支撐式擋土土結(jié)構(gòu)和基坑坑兩側(cè)非對(duì)稱稱荷載等的影影響；結(jié)構(gòu)與與地層的相互互作用及開(kāi)挖挖過(guò)程中土體體剛度變化的的影響；圍護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)的空間間效應(yīng)及圍護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)與支撐撐系統(tǒng)的共同同作用；反映映施工過(guò)程及及施工完成后后的使用階段段墻體受力變變化的連續(xù)性性。土抗力法的計(jì)算精精度主要取決決于一些基本本計(jì)算參數(shù)的的取值是否符符合實(shí)際，如如基床系數(shù)、墻墻背和墻前土土壓力的分布布、支撐的松松弛系數(shù)等，可可通過(guò)地區(qū)經(jīng)經(jīng)驗(yàn)加以完善善。在淤泥質(zhì)質(zhì)地層中，由由于難以反映映土體的流變變效應(yīng)，計(jì)算算墻體水平效效應(yīng)可能偏小小，應(yīng)通過(guò)工工程實(shí)踐予以以調(diào)整。根據(jù)圍護(hù)墻結(jié)構(gòu)的的受力特點(diǎn)，分分別采用以下下模型：a．平面結(jié)構(gòu)構(gòu)可采用側(cè)向向地基上的桿桿系有限元模模型；30式中E--基坑開(kāi)挖至ht深度時(shí)，被被動(dòng)側(cè)土壓力力的合力，可可按《建筑基基坑工程技術(shù)術(shù)規(guī)范》圍護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)長(zhǎng)度按式(2-166)計(jì)算，其中t與z分別為對(duì)最最下一層支撐撐計(jì)算所得的的圍護(hù)結(jié)構(gòu)嵌嵌固深度及坑坑底至反彎點(diǎn)點(diǎn)的距離。經(jīng)經(jīng)驗(yàn)嵌固系數(shù)數(shù)愚對(duì)安全等等級(jí)為一、二二、三級(jí)的基基坑可分別取取1．40、1．30、1．20。各施工階段圍護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力可可根據(jù)支撐力力和作用在圍圍護(hù)結(jié)構(gòu)上的的土壓力按常常規(guī)方法求得得。⑥靜力平衡法的計(jì)算算(如圖2-13))第一層支撐設(shè)置后后的圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)計(jì)算，基坑坑深度h。取第二層層支撐設(shè)置時(shí)時(shí)的開(kāi)挖深度度。按下式計(jì)計(jì)算第一層支支撐的支撐力力丁，式中E0。--基坑開(kāi)挖至h-深深度時(shí)，主動(dòng)動(dòng)側(cè)土壓力的的合力；E，--基坑開(kāi)挖至h-深度時(shí)，被被動(dòng)側(cè)土壓力力的合力。第第啟層支撐設(shè)設(shè)置后的圍護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算，基基坑深度h。取第點(diǎn)+1層支撐設(shè)置置時(shí)的開(kāi)挖深深度，第一層層至第五一層層支撐的支撐撐力為已知。第第五層支撐的的支撐力n按下式計(jì)算算式中E--基坑開(kāi)挖至至ht深度時(shí)，主主動(dòng)側(cè)土壓力力的合力；E--基坑開(kāi)挖至t深度時(shí)，被被動(dòng)側(cè)土壓力力的合力；71--第一層至第第七一1層支撐的支支撐力。當(dāng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)支撐撐按桿系計(jì)算算時(shí)當(dāng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)支撐撐按板殼計(jì)算算時(shí)對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)錨桿按按桿系計(jì)算時(shí)時(shí)K一1／·S(22-28)對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)錨桿按板殼殼計(jì)算時(shí)b．扶壁式結(jié)構(gòu)及圍圍護(hù)墻為地下下連續(xù)墻(槽段之間采采用可傳遞面面外剪力或彎彎矩的接頭連連接)和圍護(hù)墻為為灌注樁、鋼鋼筋混凝土板板樁或普通接接頭的地下連連續(xù)墻，與鋼鋼筋混凝土內(nèi)內(nèi)襯組成的復(fù)復(fù)合墻或重合合墻的豎井式式擋土結(jié)構(gòu)可可采用側(cè)向地地基上的空間間板殼元模型型。墻體為支承在墻背背地層和開(kāi)挖挖面一側(cè)坑底底以下地層及及支撐上的彈彈性梁或彈性性板殼。彎曲曲變形為主的的鋼筋混凝土土圍護(hù)墻的剛剛度一般取混混凝土全截面面剛度的0．6倍。鋼板樁樁的抗彎剛度度需分別考慮慮乘以折減系系數(shù)k：當(dāng)樁頂不不設(shè)圈梁并打打入軟土?xí)r，k一0．7；當(dāng)樁頂設(shè)設(shè)置剛度較大大的圈梁時(shí)，k一0．9；鎖口焊接接時(shí)，k=1．0。支撐為彈性體，其其對(duì)圍護(hù)墻的的作用用壓縮縮(支撐采用錨錨桿時(shí)為拉伸伸)剛度等效的的彈簧模擬。當(dāng)當(dāng)支撐處的墻墻體計(jì)算位移移小于設(shè)撐前前的位移時(shí)，支支撐彈簧即失失效。用土體等效彈簧模模擬地層對(duì)墻墻體變形的約約束作用。土土體應(yīng)力處于于彈性狀態(tài)時(shí)時(shí)，地層抗力力符合溫克爾爾假定，按下下式計(jì)算R-K·Y(22-25)式中R--計(jì)算點(diǎn)水平平方向的地基基反力強(qiáng)度(N／cm2)；y一一計(jì)算點(diǎn)墻體的的水平位移(cm)；托一計(jì)算點(diǎn)水平方方向的地基基基床系數(shù)(N／cm3)，與地層條條件、受力方方向、承壓面面積、構(gòu)件形形狀和變形量量等因素有關(guān)關(guān)，可假定為為與深度無(wú)關(guān)關(guān)的常數(shù)或與與深度成正比比，其數(shù)值宜宜參考當(dāng)?shù)仡愵愃乒こ痰膶?shí)實(shí)踐或通過(guò)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)土工試驗(yàn)驗(yàn)設(shè)定。當(dāng)假定‰為與深度度無(wú)關(guān)的常數(shù)數(shù)時(shí)，開(kāi)挖面面坑底一定深深度范圍內(nèi)宜宜取三角形分分布。作用在墻體兩側(cè)的的土壓力隨開(kāi)開(kāi)挖過(guò)程變化化，且由兩部部分組成，即即墻體變形前前的靜止土壓壓力及墻體變變形后產(chǎn)生的的地層抗力?；娱_(kāi)挖前，墻墻體兩側(cè)的土土壓力平衡，均均為靜止土壓壓力。在墻上上有效土壓力力(墻背靜止土土壓力與開(kāi)挖挖側(cè)坑底以下下靜止土壓力力之差)的作用下，墻墻體產(chǎn)生變形形，用土抗力力法對(duì)擋土結(jié)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析析時(shí)，按側(cè)向向地基上的結(jié)結(jié)構(gòu)計(jì)算，用用壓縮剛度等等效的土體彈彈簧模擬地層層對(duì)墻體變形形的約束作用用。根據(jù)擋土土結(jié)構(gòu)受力特特點(diǎn)及所采用用的支撐類型型可把擋土結(jié)結(jié)構(gòu)的計(jì)算方方法分為：a．按計(jì)算對(duì)象：考考慮圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)與支撐的變變形協(xié)調(diào)，單單獨(dú)對(duì)圍護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算算的方法；或或把圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)和支撐視為為一體，對(duì)擋擋土結(jié)構(gòu)進(jìn)行行整體計(jì)算的的方法。b．按擋土結(jié)構(gòu)的受受力特點(diǎn)：把把結(jié)構(gòu)構(gòu)件視視為桿系，按按平面結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算的方法；；或把結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件視為板殼殼，按空間結(jié)結(jié)構(gòu)計(jì)算的方方法。C．按墻背土壓力的的設(shè)定方式：：墻背土壓力力不隨開(kāi)挖過(guò)過(guò)程變化的方方法，或墻背背土壓力隨開(kāi)開(kāi)挖過(guò)程變化化的方法。各種方法的適用條條件參見(jiàn)圖2-14。其中受力力對(duì)稱的平面面結(jié)構(gòu)、墻背背土壓力為定定值的方法在在我國(guó)工程界界應(yīng)用較普遍遍。表2-6為按墻背土土壓力的設(shè)定定方式分類的的兩種計(jì)算方方法的主要特特征。土彈簧具有非線性性特性。土體體應(yīng)力處于彈彈性階段時(shí)，地地層反力符合合溫克爾假定定?；娱_(kāi)挖挖前，墻體兩兩側(cè)的土壓力力均為靜止土土壓力；基坑坑開(kāi)挖過(guò)程中中，墻背土壓壓力減小但不不小于主動(dòng)土土壓力，墻前前土壓力增大大但不大于被被動(dòng)土壓力。目前對(duì)坑底以下被被動(dòng)區(qū)土應(yīng)力力狀態(tài)尚難以以把握。從大大量深基坑工工程實(shí)測(cè)資料料中發(fā)現(xiàn)，在在上層土體開(kāi)開(kāi)挖卸載后，開(kāi)開(kāi)挖面下方的的土體內(nèi)仍保保留著相當(dāng)部部分不能完全全卸除的殘余余應(yīng)力，即上層土體開(kāi)挖的卸卸載作用對(duì)于于下層土體中中應(yīng)力的影響響，只是在一一定深度范圍圍內(nèi)存在，在在此深度以下下，土中應(yīng)力力值將很少變變化。再考慮慮到由于采用用朗金理論未未計(jì)入墻與土土問(wèn)存在摩擦擦阻力致使被被動(dòng)土壓力的的設(shè)計(jì)值偏小小等因素，故故在工程應(yīng)用用中，一般假假定被動(dòng)區(qū)的的土體應(yīng)力處處于彈性狀態(tài)態(tài)。圖2-15示出了土體體加(卸)載條件下土壓壓力強(qiáng)度與墻墻體位移的關(guān)關(guān)系曲線。考考慮施工過(guò)程程中受力繼承承性的基本方方法有"總和法"和"增量法"(也稱"疊加法")，兩者都可可用于整個(gè)受受力過(guò)程中墻墻體剛度不發(fā)發(fā)生改變的情情況，否則應(yīng)應(yīng)采用增量法法。在總和法的計(jì)算簡(jiǎn)簡(jiǎn)圖中，已知知外荷載是各各施工階段實(shí)實(shí)際作用在墻墻上的有效土土壓力或其它它荷載，支承承由支撐彈簧簧和地層彈簧簧組成。在支支承處應(yīng)輸入入設(shè)置支承前前該點(diǎn)墻體已已產(chǎn)生的水平平位移。由此此可直接求得得當(dāng)前施工階階段完成后圍圍護(hù)結(jié)構(gòu)的實(shí)實(shí)際位移及內(nèi)內(nèi)力。在增量法的計(jì)算簡(jiǎn)簡(jiǎn)圖中，外荷荷載是相當(dāng)于于前一個(gè)施工工階段完成后后的荷載增量量，支承由支支撐彈簧和地地層彈簧組成成。所求得的的圍護(hù)結(jié)構(gòu)的的位移和內(nèi)力力是相對(duì)于前前一個(gè)施工階階段完成后的的增量，當(dāng)墻墻體剛度不發(fā)發(fā)生變化時(shí)，與與前一個(gè)施工工階段完成后后墻體已產(chǎn)生生的位移和內(nèi)內(nèi)力疊加，可可得到當(dāng)前施施工階段完成成后體系的實(shí)實(shí)際位移及內(nèi)內(nèi)力。關(guān)鍵問(wèn)題是如何確確定引起體系系內(nèi)力改變的的每一個(gè)荷載載增量，方法法歸納如下：：支撐的拆除除相當(dāng)于在拆拆撐處反向施施加這一支撐撐力?？拥淄帘煌诔簣D圖2-16示出了坑底底土被挖除時(shí)時(shí)作用在墻上上的荷載增量量，該增量由由兩部分組成成。第一部分分為由于開(kāi)挖挖引起的側(cè)土土壓力的減少少；由于墻背背計(jì)算土壓力力為常數(shù)(一般為主動(dòng)動(dòng)土壓)，故側(cè)土壓壓力增量實(shí)際際就是開(kāi)挖側(cè)側(cè)靜止土壓力力的減少值，其其變化規(guī)律坑坑底以上為三三角形分布，坑坑底以下為矩矩形分布。第第二部分為被被挖土體中土土抗力的釋放放，相當(dāng)在挖挖除土部位對(duì)對(duì)墻體反向施施加這些土抗抗力。采用tn法計(jì)算時(shí)，坑底上上彈簧的剛度度隨開(kāi)挖過(guò)程程而變??；圖圖2-17示出了由于于土彈簧的剛剛度變小而引引起的荷載增增量。假定第第一次開(kāi)挖完完成后被動(dòng)區(qū)區(qū)土彈簧的剛剛度為K，相應(yīng)彈簧簧的土抗力為為R，第二次開(kāi)開(kāi)挖完成后被被動(dòng)區(qū)土彈簧簧的剛度減少少到怒，則由由此而產(chǎn)生的的荷載增量為為尺一億(K。一瓦)／K，作用方向向與土抗力方方向相反?；钶d效應(yīng)：活載是是一種可變荷荷載，只在當(dāng)當(dāng)前的計(jì)算階階段中起作用用，對(duì)每個(gè)受受力階段，都都需計(jì)算有、無(wú)無(wú)可變荷載作作用的兩種工工況，將它們們與前面各步步中無(wú)可變荷荷載時(shí)的計(jì)算算結(jié)果疊加。結(jié)結(jié)構(gòu)自重：僅僅當(dāng)構(gòu)件第一一次在計(jì)算簡(jiǎn)簡(jiǎn)圖中出現(xiàn)時(shí)時(shí)考慮。對(duì)墻體施加預(yù)壓力力的方法與擋擋土結(jié)構(gòu)的支支撐方式有關(guān)關(guān)。這里討論論內(nèi)支撐式擋擋土結(jié)構(gòu)的預(yù)預(yù)加壓力問(wèn)題題。這種情況況在當(dāng)前工程程界有兩種施施加預(yù)壓力的的方式：一是是通過(guò)安裝在在橫撐活接頭頭端的油壓千千斤頂對(duì)墻體體施加設(shè)定的的預(yù)壓力，迫迫使墻體產(chǎn)生生朝向地層一一側(cè)的位移，位位移穩(wěn)定后鎖鎖定千斤頂；；二是對(duì)墻體體施加設(shè)定的的預(yù)壓力，并并在墻體位移移穩(wěn)定后，用用鋼楔楔緊橫橫撐活接頭端端的間隙，油油泵回油后，拆拆除千斤頂。雖然第一種方式需需要配備較多多的千斤頂，但但預(yù)加壓力的的效果較好，已已為國(guó)外大多多數(shù)工程采用用，國(guó)內(nèi)目前前多采用第二二種方式。從力學(xué)的觀點(diǎn)看，以以上兩種施加加預(yù)壓力的方方式對(duì)支護(hù)體體系的作用是是不同的。兩種方式都可以認(rèn)認(rèn)為橫撐是在在預(yù)加壓力使使墻體位移穩(wěn)穩(wěn)定后才開(kāi)始始對(duì)墻體起作作用的，所以以可杷旒加予予麗樂(lè)了作為為架設(shè)專樘前前的一個(gè)獨(dú)市市的詈力階段段．不同的縣縣，第一種方方式預(yù)加壓力力始終作用在在墻上，支撐撐只是在向下下繼續(xù)開(kāi)挖的的過(guò)程中才起起作用。第二二種方式則可可把對(duì)墻體施施加預(yù)壓力的的過(guò)程分解為為兩個(gè)獨(dú)立的的階段：在橫橫撐的支點(diǎn)處處通過(guò)于斤頂頂對(duì)墻體旋加加集中力；在在支點(diǎn)處設(shè)置置橫撐，拆除除千斤頂，釋釋放此集中力力。如果假定活接頭端端的鋼楔是不不可壓縮的，則則拆除千斤頂頂并不引起擋擋土結(jié)構(gòu)內(nèi)力力的改變，只只是在向下開(kāi)開(kāi)挖的過(guò)程中中，已釋放的的預(yù)壓力不再再作用在墻面面上。當(dāng)采用墻背土壓力力不隨開(kāi)挖過(guò)過(guò)程變化的方方法計(jì)算圍護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力力時(shí)，對(duì)預(yù)加加壓力工況，應(yīng)應(yīng)在墻背增設(shè)設(shè)土彈簧。圍護(hù)結(jié)構(gòu)與內(nèi)襯墻墻的結(jié)合方式式，視圍護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)與內(nèi)襯之之間傳力方式式不同，有以以下兩種基本本構(gòu)造型式：：復(fù)合式構(gòu)造：可用用于連續(xù)墻與與內(nèi)襯的連接接。通過(guò)對(duì)連連續(xù)墻的鑿毛毛、清洗，當(dāng)當(dāng)連續(xù)墻與內(nèi)內(nèi)襯結(jié)合面的的剪應(yīng)力超過(guò)過(guò)0．7MPa時(shí)，應(yīng)在二二者之間設(shè)置置拉結(jié)鋼筋以以保證剪力傳傳遞。結(jié)構(gòu)分分析時(shí)可把二二者視為一個(gè)個(gè)整體墻。設(shè)設(shè)置內(nèi)襯前的的墻體內(nèi)力，由由圍護(hù)結(jié)構(gòu)承承擔(dān)；設(shè)置內(nèi)內(nèi)襯后的內(nèi)力力增量，由復(fù)復(fù)合墻承擔(dān)。重合式構(gòu)造：多用用于兩者之間間敷設(shè)有防水水夾層時(shí)，為為保護(hù)防水效效果，圍護(hù)墻墻與內(nèi)襯之間間一般不用鋼鋼筋拉結(jié)，故故成為僅能在在垂直于墻面面方向傳遞壓壓力的重合式式結(jié)構(gòu)。當(dāng)在在無(wú)水地層中中用分離式灌灌注樁作坑壁壁支護(hù)時(shí)，雖雖然其與內(nèi)襯襯之間也有設(shè)設(shè)置拉結(jié)鋼筋筋的，但由于于連接較弱，也也可視為重合合式結(jié)構(gòu)，此此時(shí)墻面之間間不僅可傳遞遞壓力，也能能傳遞一定的的拉力。建立立結(jié)構(gòu)計(jì)算模模型時(shí)，可將將圍護(hù)結(jié)構(gòu)和和內(nèi)襯位于同同一水平上的的節(jié)點(diǎn)用只傳傳遞壓力或拉拉力，但不能能傳遞彎矩和和剪力的剛性性連桿連接。設(shè)設(shè)置內(nèi)襯