高大釗深基坑工程講座

基坑工程講座

〔二〕同濟大學高大釗深基坑工程設計計算深基坑工程設計計算基坑工程設計計算包括三個部分的內(nèi)容，即穩(wěn)定性驗算、構(gòu)造內(nèi)力計算和變形計算。穩(wěn)定性驗算是指分析土體或土體與圍護構(gòu)造一同堅持穩(wěn)定性的才干，包括整體穩(wěn)定性、重力式擋墻的抗傾覆穩(wěn)定及抗滑移穩(wěn)定、坑底抗隆起穩(wěn)定和抗?jié)B流穩(wěn)定等，基坑工程設計必需同時滿足這幾個方面的穩(wěn)定性。構(gòu)造內(nèi)力計算為構(gòu)造設計提供內(nèi)力值，包括彎矩、剪力等，不同體系的圍護構(gòu)造，其內(nèi)力計算的方法是不同的；由于圍護構(gòu)造經(jīng)常是多次超靜定的，計算內(nèi)力時需求對詳細圍護構(gòu)造進展簡化，不同的簡化方法得到的內(nèi)力不會一樣，需求根據(jù)工程閱歷加以判別；變形計算的目的那么是為了減少對環(huán)境的影響，控制環(huán)境質(zhì)量，變形計算內(nèi)容包括圍護構(gòu)造的側(cè)向位移、坑外地面的沉降和坑底隆起等工程。穩(wěn)定性驗算整體穩(wěn)定性邊坡穩(wěn)定性計算重力式圍護構(gòu)造的整體穩(wěn)定性計算錨桿支護體系的整體穩(wěn)定性計算土釘墻的穩(wěn)定性分析

抗傾覆、抗滑動穩(wěn)定性抗傾覆穩(wěn)定性計算抗程度滑動穩(wěn)定性計算土釘墻的淺層破壞抗隆起穩(wěn)定性地基承載力驗算踢腳穩(wěn)定性驗算剪力平衡驗算抗浸透破壞穩(wěn)定性抗?jié)B流穩(wěn)定性驗算承壓水沖潰坑底〔亦稱為突涌〕的驗算邊坡穩(wěn)定性驗算假定滑動面為圓弧用條分法進展計算不思索土條間的作用力最小平安系數(shù)為最危險滑動面當坡面內(nèi)有如下圖的滲流時，邊坡穩(wěn)定驗算需求思索動水力作用對維持邊坡穩(wěn)定帶來不利影響。動水力的計算可以采用流網(wǎng)分析法或平均水力坡降法。采用平均水力坡降法計算時，a、b兩點為浸潤線與滑動面的交點，平均水力坡降就是ab線的斜率，作用在浸潤線以下滑動土體上的總動水力T為重力式圍護構(gòu)造的整體穩(wěn)定性重力式圍護構(gòu)造的整體穩(wěn)定性計算應思索兩種破壞方式，一種是如下圖的滑動面經(jīng)過擋墻的底部；另一種思索圓弧切墻的整體穩(wěn)定性，驗算時需計算切墻阻力所產(chǎn)生的抗滑作用，即墻的抗剪強度所產(chǎn)生的抗滑力矩。重力式圍護構(gòu)造可以看作是直立岸坡，滑動面經(jīng)過重力式擋墻的后趾，其整體穩(wěn)定性驗算普通自創(chuàng)邊坡穩(wěn)定計算方法，當采用簡單條分法時可按上面的公式驗算整體穩(wěn)定性。上海市規(guī)范<基坑工程設計規(guī)程>規(guī)定，驗算切墻滑弧平安系數(shù)時，可取墻體強度目的內(nèi)摩擦角為零，粘聚力c=〔1/15~1/10〕qu。當水泥攪拌樁墻體的無側(cè)限抗壓強度qu1MPa時，可不思索切墻破壞的方式。錨桿支護體系的整體穩(wěn)定性兩種不同的假定一種是指錨桿支護體系連同體系內(nèi)的土體共同沿著土體的某一深層滑裂面向下滑動，呵斥整體失穩(wěn)，如左圖所示；對于這一種失穩(wěn)破壞，可采取上述土坡整體穩(wěn)定的驗算方法計算，按驗算結(jié)果要求錨桿長度必需超越最危險滑動面，平安系數(shù)不小于1.50；另一種是指由于錨桿支護體系的共同作用超出了土的承載才干，從而在圍護構(gòu)造底部向其拉結(jié)方向構(gòu)成一條深層滑裂面，呵斥傾覆破壞，如右圖所示。經(jīng)常運用的驗算方法是德國學者E.Kranz提出的“替代墻法〞。以單錨支護體系為例，如以下圖所示，替代墻法假定深層滑裂面是由直線bc段和cd段組成，其中b點取在圍護墻底部，c點取在錨固段的中點，cd段是由c點向上作垂線與地面交于d點得到的。利用abcd范圍內(nèi)的力的平衡關(guān)系可以求解錨桿的極限抗力，平安系數(shù)定義為錨桿極限抗力的程度分力Th與錨桿設計程度分力的比值，要求不小于1.50。顯然，替代墻法是適用于錨固段在圍護墻底部以上的情況，如下圖：圖〔a〕中的全部錨桿都需求驗算，圖〔b〕中有兩道錨桿需求驗算，而圖〔c〕中一切錨桿都深化圍護墻底部以下，不需求進展此項驗算。土釘墻的穩(wěn)定性分析根本原理可分為極限平衡法和有限元法，但適用的大多為極限平衡法。極限平衡法的關(guān)鍵是如何確定破裂面的外形，有些方法建立在圓弧滑動的假定根底上思索土釘?shù)目沽?，其平安系?shù)的計算公式和邊坡穩(wěn)定的計算公式類似，只是加上土釘力的作用。式中Ti—某位置土釘?shù)睦Γ弧玲斴S線與土釘相交滑動面處切線間的夾角。<深圳地域建筑深基坑支護技術(shù)規(guī)范>給出的驗算整體穩(wěn)定性公式中還思索了由于土釘?shù)妮S向力在破裂面上添加的摩阻力，與前面的公式相比，在抗滑力矩中添加了這項摩阻力，思索到對破裂面的正壓力不能全部發(fā)揚，故乘以閱歷系數(shù)。四個土釘墻工程破裂面的實測數(shù)據(jù)，并與按對數(shù)螺旋線破裂面假定的計算結(jié)果進展了比較。針對土釘墻的極限平衡分析提出了思索土釘拉力的修正條分法，該法同時思索滑動土條的徑向平衡條件和切向平衡條件，在抗滑力矩中計入土釘?shù)睦颓辛?，得到平安系?shù)的表達式?？箖A覆、抗滑動穩(wěn)定性驗算圍護構(gòu)造抗傾覆穩(wěn)定性的前提是需求確知圍護構(gòu)造的轉(zhuǎn)點位置，在工程設計時為了簡化的目的通常假定圍護構(gòu)造繞其前趾轉(zhuǎn)動，得到相應的計算公式。這對于土層地質(zhì)條件比較好的情況下根本上是合理的、適用的，但對于相反的情況〔如在脆弱土地質(zhì)條件下〕有能夠會得出：圍護構(gòu)造的插入比〔D/H〕越大、計算得到的平安系數(shù)越低的結(jié)論，顯然這是不符合常規(guī)的閱歷判別，其問題本質(zhì)就在于轉(zhuǎn)點位置選擇的正確與否。擋墻傾覆失穩(wěn)能夠有三種情況。第一種是繞前趾轉(zhuǎn)動，當?shù)鼗莒柟糖揖哂凶銐虻目够r能夠出現(xiàn)這種情況；第二種是繞后踵轉(zhuǎn)動，當?shù)鼗苘浨揖哂懈呔o縮性時能夠出現(xiàn)這種情況；第三種情況是繞墻底某一點轉(zhuǎn)動，而且轉(zhuǎn)動中心能夠逐漸朝墻背方向挪動，最終呵斥傾覆破壞。根據(jù)對上述第三種情況的分析，經(jīng)過墻底中部的轉(zhuǎn)動點作一垂線將擋墻分為兩個部分，如下圖，左邊的部分構(gòu)成傾覆力矩，右邊的部分構(gòu)成穩(wěn)定力矩，同時由于轉(zhuǎn)動點左邊擋墻底部的下壓，在擋墻底面必然作用著構(gòu)成穩(wěn)定力矩的反力，反力的最大值是地基的極限承載力。式中W1、W2—分別為轉(zhuǎn)動中心點垂線兩邊的擋墻重,W1+W2=W0，kN；l1、l2—分別為W1和W2對轉(zhuǎn)動中心的力臂,l1+l2=B，m；B0—轉(zhuǎn)動中心至墻前趾的間隔，m；pu—由抗剪強度目的計算的地基極限承載力，kPa?？钩潭然瑒臃€(wěn)定性計算式中f為圍護構(gòu)造底部的摩阻力，由于摩擦系數(shù)的取值與圍護構(gòu)造的資料及土的工程性質(zhì)直接有關(guān)，因此設計人員該當結(jié)合工程實踐選取合理的值。<深圳地域建筑深基坑支護技術(shù)規(guī)范>和<武漢地域深基坑工程技術(shù)指南>給出了如下幾種土類的摩擦系數(shù)閱歷值：淤泥質(zhì)土：=0.20~0.25粘性土：=0.25~0.40砂土：=0.40~0.50巖石：=0.50~0.70土釘墻的淺層破壞在土釘墻不發(fā)生整體失穩(wěn)的條件下，尚需驗算土釘墻向坑內(nèi)的傾覆破壞，即淺層破壞。提出了土釘墻內(nèi)部失穩(wěn)極限平衡分析方法，以為支護面層上部位移大，土釘墻發(fā)生近似繞墻趾轉(zhuǎn)動的位移。當?shù)竭_臨界開挖深度時，土體強度已全部發(fā)揚出來，很大部分荷載由土-土釘界面轉(zhuǎn)移至土釘體上，假設此時土釘破壞或被拔出，土釘墻自動區(qū)將繞墻趾向內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動而失穩(wěn)，屬淺層破壞?？孤∑鸱€(wěn)定性抗隆起穩(wěn)定性的驗算是基坑設計的一個主要內(nèi)容，假設坑底發(fā)生過大的隆起，將會導致墻后地面下沉，影響環(huán)境平安。但抗隆起穩(wěn)定性驗算的方法很多，根本假定和思緒不完全一樣，計算的結(jié)果也就相差比較大。普通常用的方法，如地基承載力驗算、踢腳穩(wěn)定性驗算、剪力平衡驗算等。地基承載力驗算踢腳穩(wěn)定性驗算

〔即土壓力平衡驗算〕踢腳穩(wěn)定性是一種籠統(tǒng)的稱號，描畫圍護構(gòu)造繞最下一道支撐轉(zhuǎn)動，墻頂向墻后方傾倒，墻的下端向坑內(nèi)朝上翻起，使坑底隆起的破壞，如下圖。有些地方稱為抗傾覆穩(wěn)定驗算，其實這個稱號并不適宜，與商定俗成的叫法矛盾，普通將擋墻向坑內(nèi)挪動稱為前傾，向坑外挪動稱為后仰。從驗算的本質(zhì)來看，稱為抗隆起的土壓力平衡驗算比較適宜。該法要求驗算最下道支撐面以下主、被動土壓力繞點即最下道支撐的力矩平衡問題，平安系數(shù)定義為：剪力平衡驗算假定在土體1-2-3-4區(qū)域內(nèi)的自重及超載作用下，其下的軟土地基將沿圓柱面4-5-6發(fā)生剪切破壞而產(chǎn)生滑動，此時轉(zhuǎn)動力矩為：滑動力矩：而抗滑力矩那么以滑動面3-4-5-6上地基土的剪切強度對0點取矩，為：平安系數(shù)為：原那么上值宜根據(jù)場地條件經(jīng)過采用合理的土工實驗進展確定，但是，由于滑動面上各點的應力形狀及排水條件等各不一樣且加之實驗條件、經(jīng)費等的局限，完全依賴實驗在多數(shù)情況下是不現(xiàn)實的，因此，適用上設計人員又不得不尋求簡化方法。在關(guān)于的取值方法大致閱歷了兩個階段：起初，對于均質(zhì)土假定滑動面上各點的相等：把定義為：地基土的不排水剪切強度或在飽和軟土中?。絚。顯然，假設按照地基土的不排水剪切強度或在飽和軟土中取＝c進展驗算，在脆弱土地域很難到達驗算要求，而這樣的驗算結(jié)果往往也不符合實踐的閱歷判別。因此，在80年代初，根據(jù)上海軟土的實踐工程性質(zhì)，提出滑動面上土體的剪切強度應按＝tan＋c計算，其中法向應力的選用原那么為：在3-4面上近似?。絲ka，ka為自動土壓力系數(shù)；在4-5面上法向應力由兩部分組成，即土體自重在滑動面法向上的分力加上該處自動土壓力在滑動面法向上的分力；在5-6面上法向應力的計算原那么與4-5面一樣。由此可得抗滑動力矩為：上海市規(guī)范<基坑工程設計規(guī)程>將上述地基承載力驗算和剪力平衡驗算兩種方法并列為抗隆起驗算的必要內(nèi)容，而將土壓力平衡驗算方法作為抗傾覆穩(wěn)定驗算的內(nèi)容，小圓弧的中心設在第一道支撐處。<深圳地域建筑深基坑支護技術(shù)規(guī)范>只采用地基承載力驗算方法計算抗隆起穩(wěn)定性，其驗算公式采用Caguot公式，適用于砂土，對于粘性土可采用等效內(nèi)摩擦角的方法處置。<建筑基坑工程技術(shù)規(guī)范>將地基承載力驗算和剪力平衡驗算兩種方法并列為抗隆起驗算的必要內(nèi)容，但小圓弧的中心在基坑底面。后兩本規(guī)范都沒有驗算抗踢腳穩(wěn)定性的要求。抗浸透破壞穩(wěn)定性浸透破壞主要表現(xiàn)為管涌、流土〔俗稱流砂〕和突涌。這三種浸透破壞的機理是不同的，但在一些書籍中，將流土的驗算叫作管涌驗算，混淆了概念。管涌是指在浸透水流作用下，土中細粒在粗粒所構(gòu)成的孔隙通道中被挪動，流失，土的孔隙不斷擴展，滲流量也隨之加大，最終導致土體內(nèi)構(gòu)成貫穿的滲流通道，土體發(fā)生破壞的景象。而流土那么是指在向上的滲流水流作用下，表層部分范圍的土體和土顆粒同時發(fā)生懸浮、挪動的景象。流土發(fā)生的條件：管涌是一個漸進破壞的過程，可以發(fā)生在任何方向滲流的逸出處，這時常見混水流出，或水中帶出細粒；也可以發(fā)生在土體內(nèi)部。在一定級配的〔特別是級配不延續(xù)的〕砂土中常有發(fā)生，其水力坡降i=0.1～0.4，對于不均勻系數(shù)Cu10的均勻砂土，更多的是發(fā)生流土。管涌和流土是兩個不同的概念，發(fā)生的土質(zhì)條件和水力條件不同，破壞的景象也不一樣。有些規(guī)范中規(guī)定驗算的條件實踐上是驗算流土能否發(fā)生的水力條件，而不是管涌發(fā)生的條件。在基坑工程中，有時也會發(fā)生管涌，主要取決于土質(zhì)條件，只需級配條件滿足，在水力坡降較小的條件下也會產(chǎn)生管涌?？?jié)B流穩(wěn)定性驗算要防止基坑發(fā)生流土破壞，需求在滲流出口處保證滿足下式計算水力坡降時，滲流途徑可近似地取最短的途徑即緊貼圍護構(gòu)造位置的道路以求得最大水力坡降值。抗流土平安系數(shù)抗?jié)B流穩(wěn)定平安系數(shù)K的取值帶有很大的地域閱歷性，如<深圳地域建筑深基坑支護技術(shù)規(guī)范>規(guī)定，對于一、二、三級支護工程，分別取3.00、2.75、2.50；上海市規(guī)范<基坑工程設計規(guī)程>規(guī)定，當墻底土為砂土、砂質(zhì)粉土或有明顯的砂性土夾層時取3.0，其它土層取2.0。圍護構(gòu)造內(nèi)力計算計算圍護構(gòu)造內(nèi)力主要是為了確定構(gòu)造截面尺寸和配筋。圍護構(gòu)造內(nèi)力的計算是一個比較復雜的問題，墻體的內(nèi)力與支錨條件親密相關(guān)，也是與土體相互作用的結(jié)果，現(xiàn)行的計算方法都作了各種簡化，是近似的解答；工程技術(shù)人員主要根據(jù)構(gòu)造力學的概念，采用構(gòu)造力學的方法處置問題，雖然不太嚴厲，但由于具備根本的合理性和適于手工運算的特點如今仍被廣泛運用。重力式圍護構(gòu)造重力式圍護構(gòu)造的截面尺寸經(jīng)過穩(wěn)定性驗算確定后，尚需對構(gòu)造體的強度進展校驗。板式圍護構(gòu)造板式圍護構(gòu)造又稱為板墻式或板樁式圍護構(gòu)造，包括分別式排樁、密排式排樁、板樁和地下延續(xù)墻等圍護構(gòu)造的型式，這些圍護構(gòu)造在計算構(gòu)造內(nèi)力時其假定和方法根本上是一樣或類似的，可以作為一類問題進展討論。內(nèi)容包括懸臂式、撐錨式兩大類，從計算方法分可分為極限平衡法、有限元法兩種，在有限元法中又可分為桿件系統(tǒng)有限元法和延續(xù)介質(zhì)有限元法。極限平衡法假定作用在圍護構(gòu)造前后墻上的土壓力分布到達被動土壓力和自動土壓力，在此根底上再進展力學簡化，將超靜定問題作為靜定問題求解。等值梁法和靜力平衡法等都屬于這一類。極限平衡法在力學上的缺陷比較明顯，沒有反映施工過程中墻體受力的延續(xù)性，只是一種近似，支撐層數(shù)越多、土層越軟、墻體剛度越大，那么計算結(jié)果與實踐的差別越大。運用極限平衡法時，需求結(jié)合工程閱歷對土壓力和計算結(jié)果進展修正。無撐(錨)板式圍護構(gòu)造(懸臂式)懸臂式圍護構(gòu)造是最簡單的一種板式圍護構(gòu)造，其受力特點主要依托土的嵌固作用堅持圍護構(gòu)造的平衡，由于在土體中插入深度不同，圍護構(gòu)造在土中部分的變形性質(zhì)也不一樣，從而得出不同的土壓力分布圖式，求得的結(jié)果也不一樣。懸臂式圍護構(gòu)造的受力情況1.如嵌固條件足夠，圍護構(gòu)造的下端可以堅持不挪動，在墻的兩側(cè)的土壓力的分布如圖b所示，相互抵消以后凈土壓力分布見圖c；2.從圍護構(gòu)造端部的變形和墻的受力平衡來看，墻的端部必然產(chǎn)生向坑外的土壓力，其值等于坑外在端部深度處的被動土壓力和坑內(nèi)該點自動土壓力之差。根據(jù)作用在圍護構(gòu)造上程度力平衡和各程度力對圍護構(gòu)造底端力矩平衡的條件建立聯(lián)立方程，可以求解插入深度。插入深度D確定后，自上而下經(jīng)過計算尋覓到剪力零點位置〔此處彎矩為最大〕，從而可以計算出圍護構(gòu)造的最大彎矩。在強度驗算時，還要思索到懸臂式圍護構(gòu)造變形控制的要求，平安系數(shù)K普通取2.0，即有撐〔錨〕式圍護構(gòu)造以單撐〔錨〕支護構(gòu)造為例，如以下圖所示，運用等值梁計算支護構(gòu)造的內(nèi)力時，需求得知正負彎矩的轉(zhuǎn)機點位置，由于該轉(zhuǎn)機點位置與開挖面下的土壓力強度零點很接近，故適用上就取開挖面下的土壓力合力強度零點C來替代正負彎矩的轉(zhuǎn)機點。

等值梁法的原理可由以下圖進展闡明，圖〔a〕中的ad代表一個一端自在、一端固定的荷重梁，圖〔b〕表示該梁的彎矩圖，在正負彎矩的轉(zhuǎn)機點處以c點表示，，假設將該梁在c點截斷并設置一個自在支點，如圖〔c〕所示，ac梁上的彎矩將堅持不變，此時，ac梁即為ad梁的等值梁。abc1.計算圍護構(gòu)造兩側(cè)自動土壓力和被動土壓力疊加以后的凈土壓力分布，求出土壓力零點C；2.計算C點以上土壓力的合力Ea；3.計算C點以上土壓力合力對C點的力矩Ma，根據(jù)靜定梁的解就可以很容易的計算出反力RA和R0；4.計算支撐或錨桿的反力RA

5.計算C點的反力R06.墻在土壓力零點以下的插入深度t0根據(jù)坑內(nèi)側(cè)t0區(qū)間上凈被動土壓力和R0對圍護構(gòu)造底端D點的力矩相等的原那么進展確定內(nèi)支撐內(nèi)力計算1〕支撐軸向力按圍護構(gòu)造沿長度方向分布的程度反力乘以支撐中心距；當圍檁與支撐斜交時，程度反力取支撐長度方向的投影；2〕在垂直荷載作用下，支撐的內(nèi)力和變形可近似按單跨或多跨梁分析，其計算跨度取相鄰立柱中心距；3〕立柱的軸向力可取縱橫向支撐的支座反力之和；4〕混凝土圍檁在程度力作用下的內(nèi)力和變形按多跨延續(xù)梁計算，計算跨度取相鄰支撐點的中心距；5〕鋼圍檁的內(nèi)力和變形宜按簡支梁計算，計算跨度取相鄰程度支撐的中心距；6〕當程度支撐與圍檁斜交時，尚應思索程度力在圍檁長度方向產(chǎn)生的軸向力作用。對于較為復雜的平面支撐體系，宜按空間桿系模型計算。通常將支撐構(gòu)造視為平面框架，從支護構(gòu)造體系中截離出來，在截離處加上相應的圍護構(gòu)造內(nèi)力，以及作用在支撐上的其它荷載，用空間桿系模型進展分析。為了簡化計算，加在截離處的內(nèi)力只思索由圍護構(gòu)造靜力計算確定的沿圍檁長度方向正交分布的程度力，對于其它的內(nèi)力或變形那么經(jīng)過設置約束來替代。計算模型的邊境可按以下原那么確定：1〕

在程度支撐與圍檁或立柱交點處，以及圍檁的轉(zhuǎn)角處分別設置豎向鉸支座或彈簧；2〕

基坑周圍與圍檁長度方向正交的程度荷載不是均勻分布或支撐構(gòu)造布置不對稱時，可在適當位置上設置防止模型整體平移或轉(zhuǎn)動的程度約束?；幼冃喂浪銓Νh(huán)境的影響主要是基坑的變形，圍護構(gòu)造的程度位移和坑底的隆起變形過大，會引發(fā)墻后地面的下陷、相鄰建筑物和地下管線的變形或開裂。因此必需估算基坑的變形，將變形控制在允許的范圍內(nèi)。但圍護構(gòu)造的變形計算比承載才干計算更為復雜，通常需求作許多簡化假定才干求得變形值。重力式圍護構(gòu)造程度位移計算由水泥土攪拌樁、旋噴樁等構(gòu)成的重力式圍護構(gòu)造，由于其本身剛度較大，因此可按剛性體分析變位規(guī)律。公式適用于插入深度D=(0.8～1.2)H，圍護構(gòu)造寬度B=(0.6～1.0)H的圍護構(gòu)造。

式中—圍護構(gòu)造頂部程度位移估算值，cm；L—基坑的最大邊長，m；H—基坑開挖深度，m；D—圍護構(gòu)造的插入深度，m；B—圍護構(gòu)造的寬度，m；—施工質(zhì)量系數(shù)，根據(jù)閱歷取0.8～1.5，質(zhì)量越好，取值越小。懸臂支護樁樁頂位移計算懸臂支護樁樁頂位移的計算比重力式攪拌樁復雜，由于懸臂支護樁是柔性樁，在外力作用下樁身產(chǎn)生變形，樁和土體之間的接觸應力隨樁身的變形而變化。將坑底以上部分的樁身看作一根在坑底處嵌固的懸臂梁，在坑外水土壓力作用下產(chǎn)生撓曲，其值可以求得；插入坑底以下部分的樁身可以用接受程度荷載樁的m法計算。地表沉陷量計算〔a〕所示的沉陷發(fā)生在圍護構(gòu)造的端部產(chǎn)生向基坑內(nèi)的挪動，由此引起的地面沉陷比較大，但最大值的位置接近圍護構(gòu)造，主要的變形區(qū)分布在基坑附近，對于這種情況的地表沉降可采用下式計算式中為地表沉降量與基坑開挖深度的比值〔%〕，詳細數(shù)值可從圖中查得；為思索圍護構(gòu)造剛度及施工工藝的修正系數(shù)，地下延續(xù)墻=0.3，柱列式圍護構(gòu)造=0.7，板樁墻=1.0；為基坑開挖深度(m)。從圖可以求得沉陷分布的范圍和沉陷量?！瞓〕所示的圍護構(gòu)造的端部根本沒有產(chǎn)生位移，實際上，地表土體沉陷與圍護構(gòu)造的側(cè)向程度變形及坑底隆起有直接聯(lián)絡，由于圍護構(gòu)造的變形和坑底能夠的隆起引起地面的下陷。但由于目前還沒有很好的方法計算坑底隆起的影響，只是思索了圍護構(gòu)造的側(cè)向程度變形與地表土體沉陷的關(guān)系，即經(jīng)過：①在圍護構(gòu)造側(cè)向程度變形曲線所包絡的面積與地表沉陷曲線所包絡的面積之間建立某種對應關(guān)系，②利用合理的數(shù)學模型擬和地表沉陷曲線，從而可以近似求解地表的最大沉陷量，其中圍護構(gòu)造側(cè)向程度變形曲線可以經(jīng)過桿系有限元方法進展求解。估算地表沉陷的指數(shù)函數(shù)分布圍護構(gòu)造側(cè)向程度變形曲線所包絡的面積Sh與地表沉陷曲線所包絡的面積Sv相等。與圍護構(gòu)造頂部相鄰的地表沉陷量地表沉陷的影響區(qū)間坑底隆起變形計算坑底隆起的變形計算包括兩個方面的概念，一是由于基坑開挖卸荷產(chǎn)生的回彈隆起變形，另一種是坑底塑流產(chǎn)生的隆起變形，這是兩種不同的變形。工程實測的隆起或回彈變形實踐上包括了這兩部分變形分量，在土質(zhì)比較脆弱的條件下塑流能夠是主要的，在土質(zhì)較好的地域，卸荷回彈能夠是主要的變形。對于前一種變形，計算的機理比較清楚，主要是計算目的的實驗和確定方法將會影響計算的結(jié)果；后一種變形很難用解析的方法計算，采用有限元方法可以計算由于塑流引起的坑底隆起量。式中—坑底隆起變形估算值，cm；c、和—分別為土的粘聚力〔kg/cm2〕、內(nèi)摩擦角〔°〕和容重〔t/m3〕；q—地表超載〔t/m2〕；H和D—分別為基坑開挖深度和圍護構(gòu)造的插入深度〔m〕。深基坑工程施工圖設計深基坑工程施工圖設計是指在基坑總體方案確定以后，根據(jù)總體方案規(guī)定的原那么進展施工圖設計以供實施。主要包括確定基坑以及圍護構(gòu)造各種幾何尺寸、進展截面強度驗算與配筋、選用合理的構(gòu)造與節(jié)點處置、構(gòu)成施工圖紙與文字闡明。1.基坑邊坡設計；2.土釘墻設計；3.板式圍護構(gòu)造設計，包括板樁、水泥土圍護構(gòu)造、排樁式圍護構(gòu)造、地下延續(xù)墻和拱圈式圍護構(gòu)造；4.內(nèi)支撐體系設計；5.錨桿體系設計?；舆吰略O計 對于適宜于放坡的基坑，其坡度可參考同類土的穩(wěn)定坡度確定；對于土質(zhì)比較均勻的基坑邊坡，也可按下表的要求確定開挖放坡坡度及坡高，以確保基坑的穩(wěn)定性與平安。當采用分級放坡開挖時，應設置分級過渡平臺。對于深度大于5m的土質(zhì)邊坡，各級過渡平臺的寬度宜取為1.0～1.5m，小于5m坡高的土質(zhì)邊坡可不設過渡平臺?；舆吰略O計時，除了滿足沿最危險圓弧滑裂面破壞的整體穩(wěn)定性的要求，普通在坡面還要進展維護性處置，以免施工活動對邊坡土體的擾動及地表水和降水等要素對邊坡的浸蝕和沖刷導致邊坡破壞。維護處置的方法有水泥抹面、鋪塑料布或土工布、掛網(wǎng)噴水泥漿、放射混凝土護面等。對于較高坡面的下段，或坡腳下土層含有脆弱下臥層或砂層時，可對土體采取加固措施，如土釘支護、螺旋錨、噴錨等，或采取適當?shù)钠履_地基加固措施，如在坡腳堆砌草袋或土工布砂土袋以及切筑磚石砌體等，以免出現(xiàn)坡腳失穩(wěn)或流砂。土釘支護設計隨基坑逐層開挖，在邊坡上以較密陳列〔上下左右〕打入土釘〔鋼筋〕以強化受力土體，并在土釘坡面鋪設鋼筋網(wǎng)分層放射混凝土，從而實現(xiàn)擋土護坡的功能，這就是土釘支護，也稱土釘墻，設計原那么與構(gòu)造要求1．普通用于基坑開挖深度在15m以內(nèi)的邊坡，坡角為70～90；2．土釘長度普通為開挖深度的0.5~1.2倍，其間距宜取1～2m，土釘與程度面夾角宜取10～20；3．為保證土釘與護坡面層的有效銜接，常設有承壓板和加強鋼筋；4．土釘普通采用Ⅱ級以上螺紋鋼筋，鋼筋直徑為φ16～φ32mm，鉆孔直徑為φ70～φ120mm；5．放射混凝土面層厚度普通為80~200mm，鋼筋網(wǎng)采用Ⅰ級鋼筋φ6～φ10mm，間距為150~300mm，混凝土強度等級不宜低于C20；6．注漿資料宜采用水泥凈漿，強度不低于20Mpa。土釘設計1．邊坡最危險滑動面計算，以確定最危險滑動面的位置，便于布置土釘，計算時可以允許平安系數(shù)小于1.0。2．土釘抗拔驗算土釘抗拔按下式驗算：圍護構(gòu)造設計水泥攪拌樁重力式圍護構(gòu)造的設計包括圍護墻幾何尺寸確實定、水泥攪拌樁體的布置及截面驗算等?！惨弧乘鄶嚢铇秹w尺寸水泥攪拌樁墻體的深度和寬度普通根據(jù)基坑的開挖深度、土質(zhì)條件按閱歷規(guī)那么選用：坑底以下的插入深度D=〔0.8~1.2〕H，墻體寬度B=〔0.6~1.0〕H，〔H為基坑的開挖深度〕。然后經(jīng)基坑整體穩(wěn)定性、坑底隆起穩(wěn)定性、抗?jié)B流穩(wěn)定性驗算確定基坑底面下的插入深度，由抗傾覆穩(wěn)定性和抗滑移穩(wěn)定性驗算確定寬度?！捕乘鄶嚢铇扼w的布置方式 目前，施工單位根本上都是運用SJB-1型和仿SJB-1型雙軸攪拌機，每軸直徑700mm、雙軸中心距500mm，構(gòu)成了寬700mm、長1200mm的“∞〞形加固截面，因此水泥土圍護構(gòu)造斷面就是由眾多“∞〞形單元組成。用于基坑圍護的水泥土加固體的斷面主要采用了格柵式布置，常用的格柵式斷面方式見圖。截面驗算上海市規(guī)范<基坑工程設計規(guī)程>規(guī)定驗算坑底標高處的應力，驗算的要求是截面外側(cè)的邊緣應力大于零，即不允許出現(xiàn)拉應力；內(nèi)側(cè)的邊緣應力應符合下式：行業(yè)規(guī)范<建筑深基坑工程技術(shù)規(guī)范>那么提出了恣意斷面的墻身應力驗算要求，規(guī)定最小邊緣應力必需大于零，即不允許出現(xiàn)拉應力；恣意斷面的最大邊緣應力由下式計算：關(guān)于構(gòu)造和資料的規(guī)定 為了加強水泥土攪拌樁墻體的整體性，攪拌樁之間的搭接不小于200mm。并通常在頂部設置鋼筋混凝土的壓頂圈梁，也稱為壓板。其厚度普通為0.2m,寬度至少與墻身的寬度一致，也可以與坑外的施工道路的路面連成整體。圈梁與水泥攪拌樁之間用插筋銜接，插筋直徑不小于12mm，插入攪拌樁頂?shù)纳疃炔恍∮?.0m，每根攪拌樁中部設置一根插筋，并與壓板的程度筋綁扎。水泥土中的水泥摻量不宜小于15%，水泥標號不低于425號。水泥土28天齡期的無側(cè)限抗壓強度不宜低于1MPa。板樁式圍護構(gòu)造設計板樁是最早運用的圍護構(gòu)造，包括鋼板樁和鋼筋混凝土板樁。預制的板樁施工方便，工期短；資料質(zhì)量可靠，在脆弱土層中施工速度快，并具有較好的止水性，可以拔出回收多次反復運用，降低本錢等優(yōu)點。但因板樁的剛度比較小，圍護構(gòu)造的變形比較大，只適用于開挖深度不深的基坑，也不適宜運用于變形控制嚴厲的基坑；鋼板樁拔出時又會產(chǎn)生附加的變形，不利于環(huán)境維護。鋼板樁鋼板樁是帶鎖口的熱軋型鋼，鋼板樁靠鎖口或鉗口相互銜接咬合，構(gòu)成延續(xù)的圍護構(gòu)造實現(xiàn)來擋土止水功能。排樁式圍護構(gòu)造設計 排樁式圍護構(gòu)造主要指采用鉆孔灌注樁或人工挖孔樁組成的墻體。與地下延續(xù)墻相比，其優(yōu)點在于施工工藝簡單，本錢低，平面布置靈敏；缺陷是防滲和整體性較差。對于地下水位較高的地域，排樁式圍護構(gòu)造必需與止水帷幕相結(jié)合運用，在這種情況下，防水效果的好壞，直接關(guān)系到基坑工程的成敗，須仔細對待。樁排式圍護構(gòu)造設計是在一定總體方案的前提下進展，此時，挖土、圍護型式、支撐布置、降水等問題都已確定，圍護構(gòu)造設計的目的是確定圍護樁的長度、直徑、陳列以及截面配筋，對于坑內(nèi)降水的基坑，還要設計止水帷幕。圍護樁的布置和資料 1．資料：鉆孔灌注樁通常采用水下澆筑混凝土的施工工藝，混凝土強度等級不宜低于C20〔常取C30〕，所用水泥通常為425#或525#普通硅酸鹽水泥。鋼筋采用I級圓鋼和II級螺紋鋼。 2．樁體布置：如下圖，當基坑不思索防水〔或已采取了降水措施時〕，樁體可按一字形間隔陳列或相切陳列，間隔陳列的間距常取2.5~3.5倍的樁徑，土質(zhì)較好時，可利用樁側(cè)“土拱〞作用適當擴展樁距；當基坑需思索防水時，可按一字形搭接陳列，也可按間隔或相切陳列，外加防水帷幕。3．防滲措施：鉆孔灌注樁排樁墻體防滲可采取兩種方式：一是將鉆孔樁體相互搭接，二是另增設防水抗?jié)B構(gòu)造。前一種方式對施工要求較高，且由于樁位，樁垂直度等的編差所引志的墻體滲漏水仍難以完全防止，所以在水位較高的軟土地域，普通采用后一種方式，此時，樁體間可留100~150mm施工間隙。詳細的防滲止水方法主要有：①樁間壓密注漿；②樁間高壓旋噴；③水泥攪拌樁墻。確定圍護樁的幾何尺寸1.

圍護樁的長度圍護樁的長度由基坑底面以上部分和以下部分組成，基坑底面以下部分稱為插入深度。插入深度取決于基坑開挖深度和土質(zhì)條件，所確定的插入深度應滿足基坑整體穩(wěn)定、抗?jié)B流穩(wěn)定、抗隆起穩(wěn)定以及圍護墻靜力平衡的要求。設計時，先按閱歷選用，然后進展各種驗算。2.圍護樁的直徑圍護樁的直徑也取決于開挖深度和土質(zhì)條件，普通根據(jù)閱歷選用。在鉆孔灌注樁合理運用的開挖深度范圍內(nèi)，樁徑變化范圍從800~1100mm；對于開挖深度在10m以內(nèi)的基坑，樁徑普通不超越900mm；開挖深度大于11m的基坑，樁徑普通不小于1000mm。3．排樁式圍護構(gòu)造的折算厚度 排樁式圍護構(gòu)造雖由單個樁體組成，但其受力方式與地下延續(xù)墻類似。分析時，可將樁體與壁式地下延續(xù)墻按抗彎剛度相等的原那么等價為一定厚度的壁式地下墻進展內(nèi)力計算，稱之為等剛度法。假設采用一字相切陳列，t<<d，那么h=0.838d。這樣，即可按厚度為h的壁式地下墻計算出每延米墻之內(nèi)力、及位移，然后利用下式換算得相應單樁的內(nèi)力、及位移，由此，可按鋼筋混凝土圓形截面構(gòu)件進展配筋。樁身的構(gòu)造與配筋 樁身縱向受力主筋普通要求沿圓截面周邊均勻布置，最小配筋率為0.42%且不少于6根，主筋維護層不應小于50mm。箍筋宜采用φ6～8螺旋箍筋，間距普通為200～300mm，每隔1500～2000mm應布置一根直徑不小于12mm的焊接加強箍筋，以加強鋼筋籠的整體剛度，有利于鋼筋籠吊放和水下澆灌混凝土。鋼筋籠底端普通間隔孔底200～500mm。樁身縱向鋼筋應按基坑開挖各階段與地下室施工期間各種工況下樁的彎矩包絡圖配筋，當?shù)刭|(zhì)條件或其它要素復雜時也可按最大彎矩通長配筋。1.樁身作為一個構(gòu)件，配筋應滿足截面承載力的要求。樁身截面的內(nèi)力主要由土壓力產(chǎn)生的，計算土壓力的抗剪強度目的是規(guī)范值，因此求得的樁身內(nèi)力也是規(guī)范值。但截面承載力是由混凝土規(guī)范所提供的混凝土和鋼筋的強度設計值組成的。這就使得設計表達式兩側(cè)的設計變量的性質(zhì)不一致，必需加以調(diào)整。2.計算樁身內(nèi)力時普通按平面問題處置，求得的是每延米圍護墻的內(nèi)力。但樁身截面配筋是按每根樁計算的，這里有一個內(nèi)力數(shù)值的換算問題，即將每延米的內(nèi)力換算為每根樁的內(nèi)力。設樁徑為d，樁的間距為t，那么每根樁的內(nèi)力等于每延米的內(nèi)力乘以〔d+t〕，計算時〔d+t〕以m計。3.當有可靠措施保證鋼筋籠的正確方位時可按彎矩方向采用沿圓周非均勻分布方式配筋；但無可靠措施保證時，宜采用沿圓周均勻配筋以保證平安。防滲帷幕設計防滲帷幕設計時，帷幕的插入深度應滿足防滲穩(wěn)定性驗算的要求，帷幕的插入深度可以與鉆孔灌注樁的深度不同；當深層有不透水層或弱透水層時，防滲帷幕宜深化不透水層或弱透水層一定深度，以提高防滲效果。防滲帷幕的厚度不作計算，普通取單排攪拌樁。防滲帷幕的效果主要取決于施工的質(zhì)量，包括攪拌的均勻程度和接頭的搭接程度，在設計文件中應對施工提出要求。地下延續(xù)墻設計地下延續(xù)墻設計包括墻的入土深度、墻的厚度、槽段的分段、接頭設計等內(nèi)容。地下延續(xù)墻的插入深度按圍護構(gòu)造的靜力平衡條件確定，并分別按基坑穩(wěn)定性驗算及墻體變形控制要求進展校核?；臃€(wěn)定性驗算方法和墻身內(nèi)力、變形計算方法均與排樁式圍護構(gòu)造一樣，通常采用桿系有限元法計算構(gòu)造內(nèi)力和變形；地下延續(xù)墻兼有擋土和防滲兩個功能，故驗算基坑穩(wěn)定性時，同時思索堅持構(gòu)造穩(wěn)定和滿足防滲兩方面的要求。墻身設計時亦需同時思索這兩方面的要求，既滿足墻身構(gòu)造強度的要求，也要滿足墻身及接頭防滲的要求。墻的厚度及槽段劃分地下延續(xù)墻的厚度應由計算確定，并與成槽機的才干相順應。普通情況下現(xiàn)澆鋼筋混凝土地下延續(xù)墻的厚度可選用600～1000mm；預制鋼筋混凝土地下延續(xù)墻的厚度不宜大于500mm。地下延續(xù)墻單元槽段的平面性狀和槽段長度應根據(jù)墻體受力情況、施工條件和環(huán)境條件而定。平面性狀根據(jù)需求選用一字形、L形、T形或折線形等；單元槽段長度在保證槽壁穩(wěn)定和滿足施工設備才干的條件下，宜盡量采用較大的槽段長度，普通可取6~8m。接頭設計地下延續(xù)墻施工要劃分單元槽段，槽段之間就有接頭，這種接頭是施工時必需有的，稱之為施工接頭，常用的有鎖口管接頭和接頭箱接頭。另一種是在地下墻完成后與梁板柱的接頭是為構(gòu)造接頭，常用的方法有預埋銜接鋼筋法、預埋銜接鋼板法和預埋剪力銜接件法。劃分單元槽段時必需思索槽段之間的接頭位置，以保證地下延續(xù)墻的整體性。普通情況下，接頭的位置要防止設在轉(zhuǎn)角以及墻內(nèi)部構(gòu)造的銜接處。對接頭的要求：1．不能妨礙下一單元槽段的發(fā)掘；2．能傳送單元槽段之間的應力，起到伸縮接頭的作用；3．混凝土不得從接頭下端流向反面，也不得從接頭構(gòu)造物與槽壁之間流向反面；4．在接頭外表上不應粘附沉渣或蛻變泥漿的膠凝物，以免呵斥強度降低或漏水；5．造價廉價。地下延續(xù)墻槽段之間的施工接頭的構(gòu)造應便于施工，普通可采用不傳送應力的普通接頭；在以下情況時，應采用專門接頭：1.

當防水要求較高時應采用防水接頭；2.當接頭間需求傳送面內(nèi)剪力時，可采用帶穿孔的十字鋼板抗剪接頭；3.當接頭間要求傳送面外剪力或彎矩時，可采用帶端板的鋼筋搭接接頭，將地下延續(xù)墻連成整體；地下延續(xù)墻的配筋與構(gòu)造地下延續(xù)墻的受力鋼筋應采用II級鋼筋，直徑不宜小于16mm，構(gòu)造鋼筋可采用I級鋼筋，直徑不宜小于12mm；預制地下延續(xù)墻的構(gòu)造鋼筋直徑不宜小于10mm。單元槽段的鋼筋籠應裝配成一個整體。槽深小于30m的地下延續(xù)墻的鋼筋籠宜整幅起吊入槽；需求分段時，宜采用焊接接頭。接頭位置應選在受力較小處。且宜相互錯開，搭接長度不小于45d〔d為鋼筋直徑〕；當在同一斷面搭接時，最小搭接長度為70d，且不小于1.5m?，F(xiàn)澆地下延續(xù)墻主筋的凈維護層厚度不應小于70mm，預制地下延續(xù)墻主筋凈維護層厚度不應小于30mm。地下延續(xù)墻內(nèi)預埋的與主體構(gòu)造程度構(gòu)件主筋銜接的鋼筋應采用I級鋼筋，直徑不宜大于25mm，間距不小于150mm，鋼筋板直后不得留有硬彎。鋼筋籠端部與接頭管或相鄰槽段混凝土接觸面之間應留有間隙，普通不大于150mm，鋼筋籠下端500mm長度范圍內(nèi)宜按1:10收成閉合狀。鋼筋籠下端與槽底之間宜留有不小于500mm的間隙。當?shù)叵卵永m(xù)墻的支撐體系不設圍檁時，墻體的橫向配筋應適當加強，其與支撐的接觸部位應滿足抗沖切要求。地下延續(xù)墻圍護構(gòu)造的墻頂通常設置鋼筋混凝土圈梁，圍檁可采用鋼筋混凝土與型鋼構(gòu)造。頂圈梁和圍檁都必需與地下延續(xù)墻可靠固定。地下延續(xù)墻墻體混凝土的抗?jié)B等級應根據(jù)最大作用水頭與地下延續(xù)墻厚度之比按表27-10選用；當墻段之間的接縫不設止水帶時，應選用鎖口圓弧形、槽形或V型等防滲止水接頭，其接頭面必需嚴厲清刷。槽壁穩(wěn)定計算泥漿護壁穩(wěn)定性計算是地下延續(xù)墻工藝的一項重要內(nèi)容，它主要用來確定在深度知條件下的設計分段長度。下面僅引見一種實際分析法，即拋物線圓柱體法。假設土體沿拋物線圓樁體外形下滑。該槽段設計長度為b，深度為z，拋物線頂點間隔槽壁邊線為h，內(nèi)支撐設計內(nèi)支撐設計與普通的構(gòu)造構(gòu)件設計相比，其主要差別在于其構(gòu)造體系隨基坑的外形、開挖深度及施工條件而異。其內(nèi)力并隨圍護構(gòu)造的變形而變化，由基坑工程施工期間的最不利情況控制設計，在內(nèi)力確定的情況下，支撐構(gòu)件的截面驗算與普通構(gòu)造構(gòu)件設計無異。內(nèi)支撐設計普通包括以下內(nèi)容：1〕資料選擇和構(gòu)造體系的布置；2〕構(gòu)造的內(nèi)力和變形計算；3〕構(gòu)件的強度和穩(wěn)定驗算；4〕構(gòu)件的節(jié)點設計；5)構(gòu)造的安裝與撤除設計。支撐體系的布置與構(gòu)造要求 支撐體系由圍檁、支撐桿件或桁架，立柱及立柱樁等構(gòu)件組成。支撐體系的布置實例見圖，圖中顯示了圍護構(gòu)造、圈梁、支撐與立柱的關(guān)系，圖中還給出了地下室各層的位置，支撐布置時應思索地下室底板及樓板的標高，留出足夠的防止施工時的相互關(guān)擾。 1．圍檁圍檁又稱為腰粱，是直接與圍護構(gòu)造相連，將作用在圍護構(gòu)造上的水土壓力傳送給支撐構(gòu)造的傳力構(gòu)件。圍檁的剛度對整個支撐構(gòu)造的剛度影響很大，所以普通在設計中應非常留意圍檁構(gòu)件的設置與截面設計。圍檁的資料可以用鋼或鋼筋混凝土，不同資料制成的圍檁，其設計要求不完全一樣。 鋼圍檁的截面寬度應大于300mm，可以采用H鋼、工字鋼或槽鋼以及它們的組合截面。鋼圍檁的現(xiàn)場拼裝點應盡量設置在支撐點附近，不應超越圍檁計算跨度的三分點。鋼圍檁的分段預制長度不應小于支撐間距的二倍。由于圍護墻的外表不非常平整，為了使圍檁與圍護墻結(jié)合嚴密，防止圍檁截面產(chǎn)生扭曲，鋼圍檁與混凝土圍護墻之間應留設寬度不小于60mm的程度通長空隙，其間用不低于C30的細石混凝土填嵌。鋼圍檁安裝前應在圍護墻上設置安裝牛腿。安裝牛腿可用角鋼或直徑不小于25mm的鋼筋與圍護墻主筋后預埋件焊接組成鋼筋牛腿，其間距不應大于2m，牛腿焊縫由計算確定。如支撐與圍檁斜交，在圍檁與圍護墻之間應設置經(jīng)過驗算的剪力傳送構(gòu)造?；炷羾鷻_截面高度〔程度向尺寸〕不應小于其程度方向計算跨度的1/8；圍檁的截面寬度不應小于支撐的截面高度。圍檁的縱向鋼筋直徑不宜小于16mm，沿截面周圍縱向鋼筋的最大間距應小于200mm。箍筋直徑不應小于8mm，間距不大于250mm。支撐的縱向鋼筋在圍檁內(nèi)的錨固長度不宜小于30倍的鋼筋直徑?；炷羾鷻_與圍護墻之間不留程度間隙。在豎向平面內(nèi)圍檁可采用吊筋與圍護墻銜接，吊筋的間距普通不大于1.5m，直徑應根據(jù)圍檁尺寸及支撐的自重，由計算確定。地下延續(xù)墻墻體與圍檁之間需求傳送剪力時，可在墻體上沿圍檁長度方向預留按計算確定的剪力槽或受剪鋼筋?；悠矫孓D(zhuǎn)角處的縱橫向圍檁應按剛節(jié)點處置。2.支撐支撐主要是受壓構(gòu)件，支撐相對于受荷面來說有垂直于荷載面和傾斜于荷載面二種，對于斜支撐要留意支撐和圍檁銜接節(jié)點的力的平衡，由于支撐還遭到自重和施工荷載的作用，實踐上是壓彎桿件，這種力學上的非線性問題，在施工實際中常將它簡化為線性問題來處理，但必需思索到此種要素對平安度的降低。當支撐設計成桁架時，桁架的腹桿應該按其受力情況合理地選擇斷面尺寸和桿件資料，以求節(jié)省費用，方便施工。 支撐按資料分有：鋼支撐〔鋼管支撐，型鋼支撐〕，鋼筋混凝土支撐以及鋼支撐和鋼筋混凝土共存的組合支撐；按平面布置方式分有：程度框架式支撐，角撐、程度桁架式支撐，斜撐，大直徑環(huán)梁與邊桁架相結(jié)合的支撐及鋼筋混凝土支撐與鋼支撐并存的混合支撐等；按受力特點分有：單跨壓桿式支撐，多跨壓桿式支撐和雙向多跨壓桿式支撐，如下圖。這些支撐在實際中都有各自的特點和缺乏之處，以其資料種類分析，鋼支撐便于安裝和折撤除，資料的耗費量小，可以施加預應力以合理地控制基坑變形，鋼支撐施工速度較快，有利于縮短工期，但是鋼支撐系統(tǒng)的整體剛度較弱，由于要在兩個方向上施加預緊力，所以縱橫桿件之間的銜接一直處于鉸接形狀，形不成整體剛接。鋼筋混凝土支撐構(gòu)造整體剛度好，變形小，平安可靠，但施工制造時間長于鋼支撐，撤除任務比較繁重，資料的回收利用率低。為保證內(nèi)支撐的構(gòu)件有足夠的剛度，規(guī)范規(guī)定支撐構(gòu)件的長細比應不大于75，連系構(gòu)件的長細比應不大于120。單跨壓桿多跨壓桿1〕鋼支撐鋼支撐的截面可以采用H鋼、鋼管、工字鋼與槽鋼，以及其組合截面；鋼支撐的現(xiàn)場安裝節(jié)點應盡量設置在縱橫向支撐的交匯點附近?？v向和橫向支撐的交匯點宜在同一標高上銜接，當采用重疊銜接時，其銜接構(gòu)造及銜接件的強度應滿足支撐在平面內(nèi)的穩(wěn)定要求。相鄰橫向〔或縱向〕程度支撐之間的縱向〔或橫向〕支撐的安裝節(jié)點數(shù)不宜多于兩個。鋼支撐與鋼圍檁的銜接可采用焊接或螺栓銜接。節(jié)點處支撐與圍檁的翼緣和腹板均應加焊加勁板，加勁板的厚度不小于10mm，焊縫高度不小于6mm。2〕混凝土支撐混凝土支撐體系應在同一平面內(nèi)整澆，支撐的截面高度〔豎向尺寸〕不應小于其豎向平面計算跨度的1/20；支撐的縱向鋼筋直徑不宜小于16mm，沿截面周圍縱向鋼筋的最大間距應小于200mm。箍筋直徑不應小于8mm，間距不大于250mm。支撐的縱向鋼筋在圍檁內(nèi)的錨固長度不宜小于30倍的鋼筋直徑。立柱立柱主要用來支承支撐的自重荷載和施工荷載，同時也可起到減小支撐構(gòu)件或桁架的長細比以提高其壓彎穩(wěn)定性；基坑開挖面以上的立柱宜采用格構(gòu)式鋼柱，也可以采用鋼管或H型鋼。格構(gòu)式鋼柱有利于底板中鋼筋穿越，故通常大多采用這種型式的立柱。在這些鋼立柱與鋼筋混凝土底板及構(gòu)造樓板的銜接處需設置止水帶。格構(gòu)式鋼立柱大樣圖見圖。立柱大樣 基坑開挖面以下的立柱宜采用直徑不小于600mm的灌注樁，立柱樁主要將立柱荷載傳送到地基中，它可以借用工程樁，也可以單獨設計，立柱樁的入土深度由其所接受立柱荷載確定；在軟土地域，宜大于基坑開挖深度的2倍，并穿過淤泥或淤泥質(zhì)土層。鋼柱插入灌注樁的深度不小于鋼柱邊長的4倍，，并與樁內(nèi)鋼筋焊接。立柱與程度支撐的銜接可采用鉸接構(gòu)造，但銜接件在豎向和程度方向的銜接強度應大于支撐軸向力的1/50。當采用鋼牛腿銜接時，鋼牛腿的強度和穩(wěn)定性應由計算確定。支撐體系的構(gòu)件設計支撐體系包括圍檁、支撐和立柱的設計應符合鋼構(gòu)造或混凝土構(gòu)造設計規(guī)范的有關(guān)規(guī)定。構(gòu)件截面承載力應根據(jù)圍護構(gòu)造在各個施工階段的荷載效應包絡圖進展計算。〔1〕

圍檁圍檁的承載力計算時，可按程度方向的受彎構(gòu)件計算。當圍檁與程度支撐斜交或圍檁作為邊桁架的弦桿時，應按偏心受壓構(gòu)件計算，圍檁的受壓計算長度取相鄰支撐點的中心距。對于鋼圍檁，拼接點按鉸接思索時，其受壓計算長度宜取相鄰支撐點中心距的1.5倍。圍檁與圍護墻銜接滿足上述構(gòu)造要求時可不驗算豎向平面內(nèi)的截面承載力。〔2〕支撐鋼支撐 根據(jù)支撐的平面布置特點，可按單跨壓彎構(gòu)件或多跨延續(xù)壓彎構(gòu)件進展計算。鋼支撐與圍檁銜接的節(jié)點以及橫撐對縱向支撐的支承節(jié)點的銜接剛度都比較弱，普通按鉸接處置，鋼支撐體系的整體性比較差，設計時普通不思索其整體作用。鋼筋混凝土支撐基坑支護構(gòu)造普通由圍護構(gòu)造和支撐體系兩部分組成，鋼筋混凝土支撐體系與擋土構(gòu)造可以共同組成空間構(gòu)造體系，兩者共同接受土體的約束及荷載的作用，因此支撐體系的程度位移包括兩部分：第一部分是荷載作用下支撐體系的變形；第二部分是剛體位移〔包括剛體平移及轉(zhuǎn)動〕，該部分是由于基坑開挖過程中，基坑各側(cè)壁上的荷載不同而發(fā)生的，該剛體位移的發(fā)生使得基坑各側(cè)壁上的荷載重新調(diào)整，直至平衡。當基坑各側(cè)壁荷載相差不大時，調(diào)整量很小，即剛體位移非常小，這時支護構(gòu)造的平衡是介于自動極限平衡和被動極限平衡之間的一種平衡方式，在不思索支撐體系剛體位移的前提下，為了簡化計算，可以將圍護構(gòu)造和支撐體系在思索相互作用后分別單獨計算。沿圍護構(gòu)造周邊取單位長度作為計算單元，建立如下圖的計算模型，圖中RC1、RC2為鋼筋混凝土支撐對圍護體系的支撐力，Kc1、Kc2是鋼筋混凝土支撐的程度變形剛度，1、2是鋼筋混凝土支撐點的程度位移。鋼筋混凝土支撐體系按平面封鎖框架構(gòu)造設計，其外荷載是由圍護構(gòu)造直接作用在封鎖框架周邊與圍護體系銜接的圍檁上，在封鎖框架的周邊約束條件視基坑外形、地基土物理力學性質(zhì)及圍護構(gòu)造的剛度而定，對這個封鎖框架構(gòu)造，我們要計算它在最不利荷載作用階段下，產(chǎn)生的最不利內(nèi)力組合和最大程度位移，因此，需求根據(jù)基坑挖土方式及挖土的不同階段思索多種工況，對每一種工況的最不利荷載組合下，計算支護構(gòu)造的內(nèi)力及程度位移。 1．選擇適宜的構(gòu)造幾何參數(shù)，計算鋼筋混凝土支撐的程度變形剛度Kc。式中為鋼筋混凝土支撐的變形柔度，其含義為當鋼筋混凝土支撐沿基坑周邊接受單位均布荷載時支撐點〔即圍檁〕的程度位移。由于鋼筋混凝土支撐在荷載作用下，圍檁上不同點的程度位移并不一樣，所以對于不同位置支撐的剛度Kc也不一樣，為了控制基坑邊緣的最大程度位移，在計算中，取圍檁的最大程度位移為程度變形柔度。2．求得剛度后，根據(jù)工程地質(zhì)勘察提供的有關(guān)數(shù)據(jù)，利用有限單元法的計算程序，計算圍護墻體構(gòu)造內(nèi)力和基坑邊緣的最大程度位移，并求出鋼筋混凝土支撐對圍護墻體構(gòu)造的支撐力。3．判別基坑邊緣最大程度位移能否滿足設計要求。4．用有限單元法計算鋼筋混凝土支撐的內(nèi)力并進展配筋計算。節(jié)點設計節(jié)點設計主要按構(gòu)造思索，節(jié)點處置的好壞對鋼支撐體系的穩(wěn)定性影響很大，對于鋼筋混凝土支承體系節(jié)點的配筋也需求特別加強。鋼支撐節(jié)點鋼筋混凝土支撐節(jié)點圍檁是圍護構(gòu)造與支撐體系銜接的傳力構(gòu)件，圍護構(gòu)造普通是先施工，然后制造或安裝圍檁和支撐，需求處置圍檁與圍護構(gòu)造的銜接構(gòu)造。圖給出了圍檁與排樁式墻體的銜接構(gòu)造的一些做法，包括灌注樁中焊接拉吊鋼筋、灌注樁中預埋環(huán)形鋼板、頂圈梁中遺留豎向拉吊鋼筋等；還包括采用牛腿或拉吊鋼筋的方法銜接圍檁與型鋼樁的做法?！瞐〕灌注樁中焊接拉吊鋼筋〔b〕灌注樁中埋設環(huán)形鋼板〔c〕頂圈梁中預埋豎向拉吊鋼筋〔d〕、〔e〕圍檁與型鋼柱列式擋墻銜接型式換撐與撤除支撐支撐是施工期間的暫時性構(gòu)件，在地下室澆筑過程中就必需逐漸將支撐撤除，在撤除支撐的同時還需求采取一定的措施將圍護構(gòu)造傳給支撐的荷載逐漸傳送給永久性的構(gòu)造。換撐和撤除雖然都是施工的過程，但在設計時該當思索換撐和撤除中構(gòu)造內(nèi)力的變化，并將內(nèi)力的變化控制在構(gòu)造允許的范圍內(nèi)。給出了一個換撐的實例，基坑開挖時采用了兩道支撐，在澆筑底板以后，具備了撤除第二道支撐的條件，但必需采用混凝土換撐板帶，將圍護構(gòu)造與底板聯(lián)絡起來，換撐傳力帶只能傳送壓力，不能傳送剪力。在撤除第二道支撐并澆筑了地下室樓板以后，采取同樣的方法在樓板與圍護構(gòu)造之間設置傳力帶，然后將第一道支撐撤除，為完成地下室澆筑到頂發(fā)明條件。土層錨桿設計1〕選擇錨桿類型、確定錨桿布置和安設角度；2〕確定錨桿設計軸向拉力；3〕進展錨固體設計〔長度、直徑、外形等〕；4〕錨頭及腰梁設計；5〕必要時的穩(wěn)定性驗算。〔1〕圍護構(gòu)造包括各種鋼及鋼筋混凝土預制板樁、灌注樁、地下延續(xù)墻等，以及近幾年開展起來的噴錨網(wǎng)護壁?！?〕腰梁及托架可采用工字鋼、槽鋼或鋼筋混凝土梁作為腰梁，腰梁放置在托架上，托架〔用鋼材或鋼筋混凝土制造〕與圍護構(gòu)造延續(xù)固定。采用腰梁的目的是將作用于圍護構(gòu)造上的土壓力傳送給錨桿，對于排樁式圍護構(gòu)造還能經(jīng)過腰梁使各樁的應力得到均勻分配?！?〕錨桿錨桿是受拉桿件的總稱，與圍護構(gòu)造共同作用，從力的傳送機理看，錨桿是由錨桿頭部，拉桿及錨固體3個根本部分組成：錨桿頭部是將拉桿與圍護構(gòu)造結(jié)實地結(jié)合起來，使圍護構(gòu)造的推力可靠地傳送到拉桿上去；拉桿是未來自錨桿端部的拉力傳送給錨固體；錨固體是未來自拉桿的力經(jīng)過摩阻抵抗力或支承抵抗力傳送至地基。錨桿布置原那么〔1〕錨桿層數(shù)錨桿層數(shù)取決于土壓力分布大小而定，除能獲得合理的平衡以外，還應思索構(gòu)筑物允許的變形量和施工條件等綜合要素?！?〕錨桿間距錨桿間距應根據(jù)土層地質(zhì)情況、鋼材截面所能接受的拉力等進展經(jīng)濟比較后確定。間距太大，將添加腰梁應力，需添加腰梁斷面，減少間距，可使腰梁尺寸減小，但錨桿又能夠會發(fā)生相互關(guān)擾，產(chǎn)生所謂“群錨效應〞。上下兩排錨桿的間距不宜小于2.5m，錨桿的程度間距普通不宜大于4.0m、也不小于1.5m，上覆土層的厚度普通也不宜小于4.0m?！?〕傾角普通采用程度向下10°～45°之間數(shù)值為宜。如從有效利用錨桿抗拔力的觀念，最好使錨桿與側(cè)壓力作用方向平行，但實踐上，錨桿的設置方向與可錨固土層的位置，擋土構(gòu)造的位置以及施工條件等有關(guān)。錨桿程度分力隨著錨桿傾角的增大而減小，傾角太大將降低錨固的效果，而且作用于圍護構(gòu)造上的垂直分力添加，能夠呵斥圍護構(gòu)造和周圍地基的沉降。程度向下是為了有利于灌漿所要求的傾斜度。錨固體設計〔1〕錨固體長度錨固體長度應按根本實驗確定，初步設計長度可按下面的公式計算。對普通的灌漿錨桿〔壓力為0.3～0.5MPa〕，錨固體長度計算公式為式中Tu—錨桿極限抗拔力〔kN〕；d—錨固體直徑〔m〕；Lm—錨桿的有效錨固長度〔m〕；—錨固段周邊土層與錨固體之間的摩阻強度〔或稱為粘結(jié)強度〕〔kPa〕?！?〕自在段長度自在段的長度普通不小于5m，并應超越潛在滑動面1m；按滑動面位置計算時可采用如下圖的方法，令O點為土壓力為零點，OD為想象滑裂面，錨桿AC與程度線夾角為，自在段AB長度為〔3〕錨桿截面計算式中As為錨桿截面積〔mm2〕；K為平安系數(shù)；N為軸向拉力〔KN〕；fyk為資料強度規(guī)范值〔N/mm2〕。降水設計深基坑降水包括基坑內(nèi)的明溝降水和井點降水。井點降水的設計內(nèi)容包括確定基坑涌水量、單井出水量、井徑、井深、單井水位降深、井數(shù)、井距及降水系統(tǒng)的布置方式?；咏邓硎腔诰臐B流實際，滲流井的類型是根據(jù)場地水文地質(zhì)條件進展劃分的，如根據(jù)地下水的類型可劃分為承壓型和潛水型，如根據(jù)滲流井的補給源特點及滲流井的構(gòu)造可以劃分為完好井和不完好井，當同時思索地下水的類型、滲流井的補給源特點及滲流井的構(gòu)造時，就存在四種類型，即承壓型完好井和不完好井、潛水型完好井和不完好井?！?〕基坑降水設計的內(nèi)容1.確定降水井類型；2.降水系統(tǒng)設計：指降水井的系統(tǒng)布設，包括井數(shù)、井深、井距、井徑、過濾管、人工過濾層、單井出水量、水位與地面沉降的監(jiān)測等；3.降水效果預測：包括基坑內(nèi)、外典型部位的最終穩(wěn)定水位及水位降深隨時間的變化，降水引起的沉降及對臨近建筑物、地下管線等的影響；4.設置回灌井時，降水系統(tǒng)設計應包括回灌系統(tǒng)?！?〕基坑降水設計方法1.降水井布設方式宜根據(jù)場地水文地質(zhì)、工程地質(zhì)條件，基坑的平面尺寸及開挖深度，圍護構(gòu)外型式，止水帷幕的設置情況以及臨近建筑物的控制要求等確定；2.

初步確定井深、井距；3.按基坑外形是窄長形或圓形〔矩形和不規(guī)那么外形可換算為圓形〕采用不同公式計算基坑涌水量；4.

估算單井干擾出水量及單井單位長度出水量；5.

初步確定降水井數(shù)量及井點間距；6.

檢驗降水井的出水才干；7.

復核基坑抽水影響最小處的水位降深；(3)單井涌水量計算根據(jù)基坑的外形將基坑分為兩類，當基坑的長度與寬度之比大于10時，稱為窄長式基坑；當長寬比小于10時，稱為非窄長式基坑。對于窄長式基坑，當含水層為潛水時，按深圳地域建筑深基坑支護技術(shù)規(guī)范的規(guī)定，流向完好基坑的涌水量可用下式確定：式中Q—基坑涌水量，m3/d；k—含水層浸透系數(shù)，m/d；L—基坑長度，m；H—潛水含水層水頭高度，m；S—地下水位降深，m；R—影響半徑，m；B—基坑寬度，m。當含水層為承壓含水層時，流向完好基坑的涌水量可按下式計算：式中M—承壓含水層的厚度，m。(4)單井出水量q和單井單位長度出水量在井徑一樣的條件下，可采用抽水實驗的單井出水量；當無抽水實驗資料時，可用如下閱歷公式估算：式中q—單井允許出水量，m/d3；L0—過濾器任務部分長度，m；r—過濾器外緣的半徑，m。

單井單位長度出水量由下式計算：〔5〕井點數(shù)量n與井點間距a式中n—井點數(shù)量；a—井點間距，m；L1—深基坑周圍井點布置的總長度，m。第七節(jié)基坑土體加固設計 在基坑工程中，土體加固主要有三個用途：1．提高坑底土體抵抗地下承壓水沖潰坑底的才干；2．對于放坡開挖的邊坡，當坡腳下土體含有脆弱土層或砂層時，加固坡腳以提高邊坡穩(wěn)定性和抗管涌才干；3．對于嚴厲控制支護構(gòu)造最大變形量的基坑工程，需求對坑底被動區(qū)土體進展加固，以減少圍護構(gòu)造的程度位移。 對于上述第一種情況，通常采用高壓三重管旋噴注漿法或化學注漿法對坑底土體進展全封鎖不透水加固土層，經(jīng)過加固加強土體抵抗其下承壓水壓力的才干，以保證基坑工程順利完成；對于第二種情況，可以經(jīng)過土層注漿加固技術(shù)對坡腳一定范圍的土層進展加固，從而保證邊坡的穩(wěn)定和防備坡腳處管涌的發(fā)生；對于第三種情況，普通可選用旋噴樁、水泥土攪拌樁或分層注漿法對被動區(qū)一定深度范圍內(nèi)土體進展全部或部分加固，通常加固規(guī)劃采用格柵方式，必要時那么采用滿堂加固。設計實例鋼筋混凝土支撐設計地下延續(xù)墻圍護構(gòu)造設計錨桿支護設計鉆孔灌注樁圍護構(gòu)造設計計算降水與回灌設計鋼筋混凝土支撐設計項目：上海巨金大廈地點：上海浦東浦東大道工程概略：主樓28層，裙房7層，開挖深度10.7m和12.0m；地質(zhì)條件：土層的物理力學目的見下表；圍護方案：圍護墻采用直徑900mm的鉆孔灌注樁；雙頭水泥攪拌樁止水；兩道鋼筋混凝土對撐加角撐；坑底注漿加固范圍分別為3×6m和4×6m；驗算結(jié)果：基坑穩(wěn)定性驗算結(jié)果見下表；支撐設計：采用C30等級的混凝土，II級鋼；上道圍檁，作用線荷載240kN/m，相鄰支撐邊的凈距7.5m；地下延續(xù)墻圍護構(gòu)造設計項目：上海南洋廣場地點：上海威海路石門一路口工程概略：主樓地上38層，裙房4層，地下室3層，開挖深度主樓15.7m，裙房14.5m；地質(zhì)條件：土層的物理力學目的見表；圍護方案：主樓部分采用1000mm厚度的地下延續(xù)墻，裙房采用800mm厚度；墻深為地表下29.3m；支撐平面布置采用邊桁架和兩道對撐桁架與斜角撐桁架組成的大空間型式；豎向布置三道鋼筋混凝土支撐，中心標高分別為地表下1.7m、6.3m、10.9m；坑內(nèi)采用水泥攪拌樁加固土體，寬度6.2m，坑底下4.0m，坑底下?lián)搅?3%；驗算結(jié)果：基坑穩(wěn)定性驗算結(jié)果見表；內(nèi)力計算：目的，在0~5m范圍內(nèi)取m=2000kN/m4，5m以下矩形分布；水泥土攪拌樁加固區(qū)取Kh=25000kN/m3；壓密注漿加固區(qū)取15000kN/m3；主樓區(qū)基坑開挖深度15.7m,地下延續(xù)墻厚度1000mm,墻深30m，墻體最大彎矩和變形見下表；裙房區(qū)基坑開挖深度14.5m,地下延續(xù)墻厚度800mm,墻深29.3m，墻體最大彎矩和變形見下表；構(gòu)件配筋：地下延續(xù)墻，最大正彎矩12169，最大負彎矩520；混凝土等級C30，鋼筋采用II級鋼；內(nèi)側(cè)配筋，鋼筋面積7854mm2，1625，雙根125mm放置；外側(cè)配筋，鋼筋面積3436mm2，725150mm放置；鋼筋籠程度鋼筋按20300放置；第一道圍檁，截面900×1200mm，混凝土等級C30，鋼筋采用II