第3章 樁墻式圍護(hù)結(jié)構(gòu)

樁墻式圍護(hù)結(jié)構(gòu)的圍護(hù)墻有多種形式：3.1.1鋼板樁鋼板樁根據(jù)其加工制作工藝的不同可以分為：槽鋼鋼板樁、鎖口鋼板樁，由鋼板正反扣搭接或并排組成。其具有良好的耐久性，基坑施工完畢回填土后可將鋼板樁拔出回收再次使用，施工方便，工期短。3.1概述板樁是一種防護(hù)樁，其形狀長而扁，可用于低邊坡、基坑等的防護(hù)，一般采用強(qiáng)夯的辦法打入。鋼筋混凝土板樁具有施工簡單、現(xiàn)場作業(yè)周期短等特點，曾在基坑中廣泛應(yīng)用，但由于鋼筋混凝土板樁的施打一般采用錘擊方法，振動與噪聲大，同時沉樁過程中擠土也較為嚴(yán)重，在城市工程中的應(yīng)用受到一定限制。3.1.2鋼筋混凝土板樁灌注樁是指在工程現(xiàn)場通過機(jī)械鉆孔、鋼管擠土或人力挖掘等手段在地基土中形成樁孔，并在其內(nèi)放置鋼筋籠、灌注混凝土而做成的樁，依照成孔方法不同，灌注樁又可分為沉管灌注樁、鉆孔灌注樁和挖孔灌注樁等幾類。鉆孔灌注樁是按成樁方法分類而定義的一種樁型。3.1.3鉆孔灌注樁鉆孔灌注樁的特點如下：同時，鉆孔灌注樁也可結(jié)合內(nèi)支撐或錨桿進(jìn)行基坑支護(hù)。（1）與錘擊法相比，施工噪聲和振動要小得多。（2）能建造比預(yù)制樁的直徑大得多的樁。（3）在各種地基上均可使用。（4）施工質(zhì)量的好壞對樁的承載力影響很大。（5）因混凝土是在泥水中灌注的，因此混凝土質(zhì)量較難控制。（6）費(fèi)工費(fèi)時，成孔速度慢，泥渣污染環(huán)境。地下連續(xù)墻是在地面以下用于支承建筑物荷載、截水防滲或擋土支護(hù)而構(gòu)筑的連續(xù)墻體。本法特點是：施工振動小，墻體剛度大，整體性好，施工速度快，可省土石方，可用于密集建筑群中建造深基坑支護(hù)及進(jìn)行逆作法施工，可用于各種地質(zhì)條件下，包括砂性土層、粒徑50mm以下的砂礫層中施工等。其適用于建造建筑物的地下室、地下商場、停車場、地下油庫、擋土墻、高層建筑的深基礎(chǔ)、逆作法施工圍護(hù)結(jié)構(gòu)，工業(yè)建筑的深池、坑，豎井等。3.1.4地下連續(xù)墻SMW工法亦稱勁性水泥土攪拌樁法，即在水泥土樁內(nèi)插入Ｈ型鋼等（多數(shù)為Ｈ型鋼，亦有插入拉森式鋼板樁、鋼管等），將承受荷載與防滲擋水結(jié)合起來，使之成為同時具有受力與抗?jié)B兩種功能的支護(hù)結(jié)構(gòu)的圍護(hù)墻。ＳＭＷ支護(hù)結(jié)構(gòu)的支護(hù)特點主要為：施工時基本無噪聲，對周圍環(huán)境影響小，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度可靠，凡是適合應(yīng)用水泥土攪拌樁的場合都可使用，特別適合于以黏土和粉細(xì)砂為主的松軟地層；擋水防滲性能好，不必另設(shè)擋水帷幕，可以配合多道支撐應(yīng)用于較深的基坑；此工法在一定條件下可代替作為地下圍護(hù)的地下連續(xù)墻，在費(fèi)用上如果能夠采取一定施工措施成功回收Ｈ型鋼等受拉材料，則大大低于地下連續(xù)墻，因而具有較大發(fā)展前景。3.1.5SMW支護(hù)結(jié)構(gòu)

圍護(hù)墻結(jié)構(gòu)的內(nèi)力及變形計算的古典方法計算思路為：通過引入假設(shè)，將原本較為復(fù)雜的問題簡化為靜定問題進(jìn)行計算。

其中懸臂式擋土結(jié)構(gòu)的計算方法較為簡單，可直接按靜力平衡條件確定；自撐式擋土結(jié)構(gòu)內(nèi)力有很多種計算方法，如：適用于底端自由支承的單錨式擋土結(jié)構(gòu)和懸臂式擋土結(jié)構(gòu)的平衡法（亦稱自由端法）、一般適用于底部嵌固的單錨式擋土結(jié)構(gòu)的彈性曲線法（對底端自由支承的單錨和無錨擋土結(jié)構(gòu)，其圖解法的原則同樣適用）及假想鉸法（亦稱等值梁法）。3.2結(jié)構(gòu)分析3.2.1古典方法古典方法有如下幾個特點：（1）（2）（3）（4）（5）荷載—結(jié)構(gòu)法在計算時對實際結(jié)構(gòu)的受力做了較多的簡化，較適用于形式簡單的支護(hù)結(jié)構(gòu)。無法得到支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形及基坑外土體的變形。為使問題可以求解所引入的一些簡化并無理論依據(jù)（如等值梁法中的假設(shè)，多撐計算中水平支撐力不隨開挖變化等）。所采用的土壓力實際是土體處于極限狀態(tài)時的土壓力。但實際上，在目前結(jié)構(gòu)設(shè)計由強(qiáng)度控制轉(zhuǎn)向變形控制的情況下，土壓力極限狀態(tài)很難達(dá)到。此外，也無法考慮結(jié)構(gòu)形式及剛度對土壓力的影響。土對結(jié)構(gòu)的作用簡化為已知的荷載，故計算過程比較簡單。3.2.2解析方法擋土結(jié)構(gòu)的解析法主要有三種方法：山肩邦男法、彈性法和彈塑性法。3.2.3有限元方法平面彈性地基梁法和平面連續(xù)介質(zhì)有限元方法適合于分析諸如地鐵車站等狹長形基坑。對于有明顯空間效應(yīng)的基坑，采用平面分析方法不能反映基坑的三維變形規(guī)律，可能會得到保守的結(jié)果。當(dāng)基坑形狀不規(guī)則時，采用平面分析方法則無法反映所有支撐結(jié)構(gòu)的受力和變形狀況。因而，對有明顯空間效應(yīng)的基坑和不規(guī)則形狀的基坑有必要利用三維分析方法進(jìn)行分析。目前空間彈性地基板法和三維連續(xù)介質(zhì)有限元方法在一些基坑工程中也得到了實際運(yùn)用，并成功地指導(dǎo)了基坑工程的設(shè)計。1.彈性支點法目前我國支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計中常用的方法可分為彈性支點方法與極限平衡法，工程實踐證明，當(dāng)嵌固深度合理時，具有試驗數(shù)據(jù)或當(dāng)?shù)亟?jīng)驗，能夠確定彈性支點剛度時，用彈性支點法確定支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力及變形較為合理。2.空間彈性地基板法空間彈性地基板法是在豎向平面彈性地基梁法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種空間分析方法，該方法完全繼承了豎向平面彈性地基梁法的計算原理，建立圍護(hù)結(jié)構(gòu)、水平支撐與豎向支承系統(tǒng)共同作用的三維計算模型并采用有限元方法求解這一問題，其計算原理簡單明確，同時又克服了傳統(tǒng)豎向平面彈性地基梁法模型過于簡化的缺點。1.支擋式結(jié)構(gòu)根據(jù)具體形式與受力、變形特性等采用下列分析方法。（1）錨拉式支擋結(jié)構(gòu)，可將整個結(jié)構(gòu)分解為擋土結(jié)構(gòu)、錨拉結(jié)構(gòu)（錨桿及腰梁、冠梁）分別進(jìn)行分析；擋土結(jié)構(gòu)宜采用平面桿系結(jié)構(gòu)彈性支點法進(jìn)行分析；作用在錨拉結(jié)構(gòu)上的荷載應(yīng)取擋土結(jié)構(gòu)分析時得出的支點力。3.2.4具體步驟（2）支撐式支擋結(jié)構(gòu)，可將整個結(jié)構(gòu)分解為擋土結(jié)構(gòu)、內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行分析；擋土結(jié)構(gòu)宜采用平面桿系結(jié)構(gòu)彈性支點法進(jìn)行分析；內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)可按平面結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，擋土結(jié)構(gòu)傳至內(nèi)支撐的荷載應(yīng)取擋土結(jié)構(gòu)分析時得出的支點力；對擋土結(jié)構(gòu)和內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行分析時，應(yīng)考慮其相互之間的變形協(xié)調(diào)。（3）懸臂式支擋結(jié)構(gòu)、雙排樁支擋結(jié)構(gòu)，宜采用平面桿系結(jié)構(gòu)彈性支點法進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。（4）當(dāng)有可靠經(jīng)驗時，可采用空間結(jié)構(gòu)分析方法對支擋式結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體分析或采用數(shù)值分析方法對支擋式結(jié)構(gòu)與土進(jìn)行整體分析。2.錨拉式和支撐式支擋結(jié)構(gòu)的設(shè)計工況應(yīng)包括基坑開挖至坑底的狀態(tài)和錨桿或支撐設(shè)置后的開挖狀態(tài)。1.錨拉式支擋結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性可采用圓弧滑動條分法進(jìn)行驗算。2.采用圓弧滑動條分法時，其整體穩(wěn)定性應(yīng)符合文中規(guī)定。

3.3穩(wěn)定性計算3.3.1整體穩(wěn)定性驗算3.3.2抗隆起穩(wěn)定性驗算1.地基承載力模式的抗隆起穩(wěn)定性分析2.圓弧滑動的抗隆起分析模式3.3.3滲透穩(wěn)定性驗算3.管涌穩(wěn)定性1.流土穩(wěn)定性2.突涌穩(wěn)定性懸臂式支擋結(jié)構(gòu)的嵌固深度應(yīng)符合下列嵌固穩(wěn)定性要求：單層錨桿和單層支撐的支擋式結(jié)構(gòu)的嵌固深度應(yīng)符合下列嵌固穩(wěn)定性的要求：3.3.4嵌固穩(wěn)定性驗算1.排樁的樁型與成樁工藝應(yīng)根據(jù)樁所穿過土層的性質(zhì)、地下水條件及基坑周邊環(huán)境要求等選擇混凝土灌注樁、型鋼樁、鋼管樁、鋼板樁、型鋼水泥土攪拌樁等樁型。2.混凝土支護(hù)樁的正截面和斜截面承載力應(yīng)按文中規(guī)定進(jìn)行計算。3.4圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計3.4.1排樁設(shè)計1）地下連續(xù)墻的正截面受彎承載力、斜截面受剪承載力應(yīng)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50010—2010）的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行計算。（2）地下連續(xù)墻的墻體厚度宜按成槽機(jī)的規(guī)格，選取600mm、800mm、1000mm或1200mm。（3）一字形槽段長度宜取4～6m。當(dāng)成槽施工可能對周邊環(huán)境產(chǎn)生不利影響或槽壁穩(wěn)定性較差時，應(yīng)取較小的槽段長度。必要時，宜采用攪拌樁對槽壁進(jìn)行加固。3.4.2地下連續(xù)墻設(shè)計（4）地下連續(xù)墻的轉(zhuǎn)角處或有特殊要求時，單元槽段的平面形狀可采用Ｌ形、Ｔ形等。（5）地下連續(xù)墻的混凝土設(shè)計強(qiáng)度等級宜取C30～C40。地下連續(xù)墻用于截水時，墻體混凝土抗?jié)B等級不宜小于Ｐ６，槽段接頭應(yīng)滿足截水要求。當(dāng)?shù)叵逻B續(xù)墻同時作為主體地下結(jié)構(gòu)構(gòu)件時，墻體混凝土抗?jié)B等級應(yīng)滿足現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》（GB50108—2008）及其他相關(guān)規(guī)范的要求。（6）地下連續(xù)墻的縱向受力鋼筋應(yīng)沿墻身每側(cè)均勻配置，可按內(nèi)力大小沿墻體縱向分段配置，且通長配置的縱向鋼筋不應(yīng)小于50%；縱向受力鋼筋宜采用HRB335級或HRB400級鋼筋，直徑不宜小于16mm，凈間距不宜小于75mm。水平鋼筋及構(gòu)造鋼筋宜選用HRB300、HRB335或HRB400級鋼筋，直徑不宜小于12mm，水平鋼筋間距宜取200～400mm。冠梁按構(gòu)造設(shè)置時，縱向鋼筋錨入冠梁的長度宜取冠梁厚度。冠梁按結(jié)構(gòu)受力構(gòu)件設(shè)置時，樁身縱向受力鋼筋伸入冠梁的錨固長度應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50010—2010）對鋼筋錨固的有關(guān)規(guī)定。當(dāng)不能滿足錨固長度要求時，其鋼筋末端可采取機(jī)械錨固措施。（7）地下連續(xù)墻縱向受力鋼筋的保護(hù)層厚度，在基坑內(nèi)側(cè)不宜小于５０ｍｍ，在基坑外側(cè)不宜小于70mm。（8）鋼筋籠兩側(cè)的端部與槽段接頭之間、鋼筋籠兩側(cè)的端部與相鄰墻段混凝土接頭面之間的間隙應(yīng)不大于150mm，縱筋下端500mm長度范圍內(nèi)宜按1:10的斜度向內(nèi)收口。（9）地下連續(xù)墻的槽段接頭應(yīng)按下列原則選用：1）地下連續(xù)墻宜采用圓形鎖口管接頭、波紋管接頭、楔形接頭、工字鋼接頭或混凝土預(yù)制接頭等柔性接頭。2）當(dāng)?shù)叵逻B續(xù)墻作為主體地下結(jié)構(gòu)外墻，且需要形成整體墻體時，宜采用剛性接頭；剛性接頭可采用一字形或十字形穿孔鋼板接頭、鋼筋承插式接頭等；在采取地下連續(xù)墻頂設(shè)置通長的冠梁、墻壁內(nèi)側(cè)槽段接縫位置設(shè)置結(jié)構(gòu)壁柱、基礎(chǔ)底板與地下連續(xù)墻剛性連接等措施時，也可采用柔性接頭。（10）地下連續(xù)墻墻頂應(yīng)設(shè)置混凝土冠梁。冠梁寬度不宜小于墻厚，高度不宜小于墻厚的0.6倍。冠梁鋼筋應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50010—2010）對梁的構(gòu)造配筋要求。冠梁用作支撐或錨桿的傳力構(gòu)件或按空間結(jié)構(gòu)設(shè)計時，尚應(yīng)按受力構(gòu)件進(jìn)行截面設(shè)計。3.4.3錨桿設(shè)計（1）錨桿的應(yīng)用應(yīng)符合下列規(guī)定：1）錨拉結(jié)構(gòu)宜采用鋼絞線錨桿；當(dāng)設(shè)計的錨桿抗拔承載力較低時，也可采用普通鋼筋錨桿；當(dāng)環(huán)境保護(hù)不允許在支護(hù)結(jié)構(gòu)使用功能完成后錨桿桿體滯留于基坑周邊地層內(nèi)時，應(yīng)采用可拆芯鋼絞線錨桿。2）在易塌孔的松散或稍密的砂土、碎石土、粉土層，高液性指數(shù)的飽和黏性土層，高水壓力的各類土層中，鋼絞線錨桿、普通鋼筋錨桿宜采用套管護(hù)壁成孔工藝。3）錨桿注漿宜采用二次壓力注漿工藝。4）錨桿錨固段不宜設(shè)置在淤泥、淤泥質(zhì)土、泥炭、泥炭質(zhì)土及松散填土層內(nèi)。5）在復(fù)雜地質(zhì)條件下，應(yīng)通過現(xiàn)場試驗確定錨桿的適用性。（2）錨桿的極限抗拔承載力應(yīng)符合下式要求：（3）錨桿的軸向拉力標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)按下式計算：（4）錨桿極限抗拔承載力的確定應(yīng)符合下列規(guī)定：1）錨桿極限抗拔承載力應(yīng)通過抗拔試驗確定。2）錨桿極限抗拔承載力標(biāo)準(zhǔn)值也可按下式估算，但應(yīng)按抗拔試驗進(jìn)行驗證：3）當(dāng)錨桿錨固段主要位于黏土層、淤泥質(zhì)土層、填土層時，應(yīng)考慮土的蠕變對錨桿預(yù)應(yīng)力損失的影響，并應(yīng)根據(jù)蠕變試驗確定錨桿的極限抗拔承載力。（5）錨桿的自由段長度應(yīng)按下式確定：錨桿自由段長度除應(yīng)符合上式的規(guī)定外，尚不應(yīng)小于5.0m。（6）錨桿桿體的受拉承載力應(yīng)符合下式規(guī)定：（7）錨桿鎖定值宜取錨桿軸向拉力標(biāo)準(zhǔn)值的0.75～0.9倍。

（8）錨桿的布置應(yīng)符合下列規(guī)定：1）錨桿的水平間距不宜小于1.5m；多層錨桿，其豎向間距不宜小于2.0m；當(dāng)錨桿的間距小于1.5m時，應(yīng)根據(jù)群錨效應(yīng)對錨桿抗拔承載力進(jìn)行折減或相鄰錨桿應(yīng)取不同的傾角。2）錨桿錨固段的上覆土層厚度不宜小于4.0m。3）錨桿傾角宜取15°～25°，且不應(yīng)大于45°，不應(yīng)小于10°；錨桿的錨固段宜設(shè)置在土的粘結(jié)強(qiáng)度高的土層內(nèi)。4）當(dāng)錨桿穿過的地層上方存在天然地基的建筑物或地下構(gòu)筑物時，宜避開易塌孔、變形的地層。（9）鋼絞線錨桿、普通鋼筋錨桿的構(gòu)造應(yīng)符合下列規(guī)定：1）錨桿成孔直徑宜取100～150mm。2）錨桿自由段的長度不應(yīng)小于5ｍ，且穿過潛在滑動面進(jìn)入穩(wěn)定土層的長度不應(yīng)小于1.5m；鋼絞線、鋼筋桿體在自由段應(yīng)設(shè)置隔離套管。3）土層中的錨桿錨固段長度不宜小于6ｍ。4）錨桿桿體的外露長度應(yīng)滿足腰梁、臺座尺寸及張拉鎖定的要求。5）錨桿桿體用鋼絞線應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線》（GB/T5224—2003）的有關(guān)規(guī)定。6）普通鋼筋錨桿的桿體宜選用HRB335、HRB400級螺紋鋼筋。7)應(yīng)沿錨桿桿體全長設(shè)置定位支架；定位支架應(yīng)能使相鄰定位支架中點處錨桿桿體的注漿固結(jié)體保護(hù)層厚度不小于10mm，定位支架的間距宜根據(jù)錨桿桿體的組裝剛度確定，對自由段宜取1.5～2.0m；對錨固段宜取1.0～1.5m；定位支架應(yīng)能使各根鋼絞線相互分離。8）鋼絞線用錨具應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《預(yù)應(yīng)力筋用錨具、夾具和連接器》（GB/T14370—2007）的規(guī)定。9）普通鋼筋錨桿采用千斤頂張拉后對螺栓進(jìn)行緊固的鎖定方法，螺栓與桿體鋼筋的連接、螺母的規(guī)格應(yīng)滿足錨桿拉力的要求。10）錨桿注漿應(yīng)采用水泥漿或水泥砂漿，注漿固結(jié)體強(qiáng)度不宜低于20MPa。（10）錨桿腰梁可采用型鋼組合梁或混凝土梁。錨桿腰梁應(yīng)按受彎構(gòu)件設(shè)計。錨桿腰梁的正截面、斜截面承載力，對混凝土腰梁，應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50010—2010）的規(guī)定；對型鋼組合腰梁，應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50017—2003）的規(guī)定。當(dāng)錨桿錨固在混凝土冠梁上時，冠梁應(yīng)按受彎構(gòu)件設(shè)計，其截面承載力應(yīng)符合上述國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。（11）錨桿腰梁應(yīng)根據(jù)實際約束條件按連續(xù)梁或簡支梁計算。計算腰梁的內(nèi)力時，腰梁的荷載應(yīng)取結(jié)構(gòu)分析時得出的支點力設(shè)計值。（12）型鋼組合腰梁可選用雙槽鋼或雙工字鋼，槽鋼之間或工字鋼之間應(yīng)用綴板焊接為整體構(gòu)件，焊縫連接應(yīng)采用貼角焊。雙槽鋼或雙工字鋼之間的凈間距應(yīng)滿足錨桿桿體平直穿過的要求。（13）采用型鋼組合腰梁時，腰梁應(yīng)滿足在錨桿集中荷載作用下的局部受壓穩(wěn)定與受扭穩(wěn)定的構(gòu)造要求。當(dāng)需要增加局部受壓和受扭穩(wěn)定性時，可在型鋼翼緣端口處配置加勁肋板。（14）錨桿的混凝土腰梁、冠梁宜采用斜面與錨桿軸線垂直的梯形截面；腰梁、冠梁的混凝土強(qiáng)度等級不宜低于C25。采用梯形截面時，截面的上邊水平尺寸不宜小于250mm。（15）采用楔形鋼墊塊時，楔形鋼墊塊與擋土構(gòu)件、腰梁的連接應(yīng)滿足受壓穩(wěn)定性和錨桿垂直分力作用下的受剪承載力要求。采用楔形混凝土墊塊時，混凝土墊塊應(yīng)滿足抗壓強(qiáng)度和錨桿垂直分力作用下的受剪承載力要求，且其強(qiáng)度等級不宜低于C25。1.內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)可選用鋼支撐、混凝土支撐、鋼與混凝土的混合支撐。2.內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)選型應(yīng)符合下列原則：3.4.4內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）（2）（3）（4）（5）需要時，應(yīng)考慮內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)作為施工平臺。應(yīng)利于基坑土方開挖和運(yùn)輸應(yīng)與主體地下結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式、施工順序協(xié)調(diào)，