深基坑支护设计地下连续墙设计计划书.doc 61页

'深基坑支护设计地下连续墙设计计划书58 1概述1．1深基坑维护工程的发展与现状1．1．1总体概况。1．1．2基坑大小。1．1．3维护结构形式。1．1．4设计计算方法式。1．1．5施工技术进步效果。1．1．6施工机械机械化挖土工程常用机具设备有：推土机、铲运机、挖掘机、装载机以及配套自卸汽车等，其设备特性、作业特点及选用参见表1-1：表1-1常用土方机械的选择表名称、特性作业特点适用范围及辅助设备推土机：操作灵活，运转方便，需工作面小，可挖土运土，易于转移，行驶速度快，应用广泛1．推平；2．运距100m内的堆土（效率最高为60n。）；3．开挖浅基坑；4．推送松散的硬土、岩石；5．回填、压实；6．配合铲运机助铲；7．牵引；8．上坡坡度30o左右，下坡坡度最大35o，横坡最大为10o，几台同时作业前后距离应大于8m1．推—～四类土；2．找平表面，场地平整；3．短距离移挖作填，回填基坑（槽）、管沟并压实；4．开挖不大于1.5m的基坑（槽）；5．堆筑高1.5m内的路基、堤坝；6．拖羊足碾；7．配合挖土机从事集中全方、清理场地、修路开道等土方挖后运出需配备装全、运土设备推挖三～四类土，应用松土机预先翻松铲运机：1．开挖含水率27％以下的58 操作简单灵活，不受地形限制，不需特设道路，准备工作简单，能独立工作，不需其他机械配合就能完成铲土、运土、卸土、填筑、压实等工作，行驶速度快，易于转移，需用劳力少，动力少，生产效率高1．大面积整平；2．开挖大型基坑。沟渠；3．运距800～1500m内的挖运土（效率最高为200～350m）；4．填筑路基、堤坝；5．回填压实上方；6．坡度控制在20o以内—～四类土；2．大面积场地平整压实；3．运距800m内的挖运土方；4．开挖大型基坑（槽、管沟）、填筑路基等；但不适于砾石层、冻土地带及沼泽地区使用开挖坚士时需用推土机助铲，开挖三、四类土宜先用松土机预先翻松20～40cm；自行式铲运机用轮胎行驶，适合于长距离，但开挖亦须用助铲正铲挖掘机：装车轻便灵活，回转速度快，移位方便，能挖掘坚硬土层，易控制开挖尺寸，工作效率高1．开挖停机面以上土方；2工作面应在工1.5m以上，开挖合理高度2～4m；3．开挖高度超过挖土机挖掘高度时，可采取分层开挖；4．装车外运1．开挖含水量不大于27％的—～四类土和经爆破后的岩石与冻土碎块；2．大型场地整平土方；3．工作面狭小且较深的大型管沟和基槽、路堑；4．独立基坑；5．边坡开挖土方外运应配备自卸汽车，工作面应有推土机配合平上、集中土方进行联合作业反铲挖掘机：操作灵活，挖土御土均在地面作业，不用开运输1．开挖地面以下深度不大的土方；2．最大挖土深度4～6m，经济合理深度为1.5m～3m；3．可装车和两边甩上、堆放；4．较大较深基坑可用多层接力挖土1．开挖含水量大的—～三类的砂上或粘土；2．管沟和基槽；3．独立基坑；4．边坡开挖土方外运应配备自卸汽车，工作面应有推土机配合推到附近堆放拉铲挖掘机：可挖深坑，挖掘半径及卸载半径大，操纵灵活性较1．开挖停机面以下土方；2．可装车和甩土；3．开挖截面误差较大；4．可将土甩在基坑（槽）两边较远处堆1．挖掘—～三类土，开挖较深较大的基坑（槽）、管沟；2．大量外借土方；3．填筑路基。堤坝；4．挖掘河床；5．不排水挖取水中泥土土方外运需配备自卸汽车，配备推土机创造施工条件抓铲挖掘机：58 钢绳牵拉灵活性较差，工效不高，不能挖掘坚硬1．开挖直井或沉井土方；2．装车或甩土；3．排水不良也能开挖；4．吊杆倾斜角度应在45o以上，距边坡应不小于2m1．土质比较松软，施工面较狭窄的深基坑、基槽；2．水中挖取土，清理河床；3．桥基、桩孔挖土；4．装卸散装材料土方外运时，按运距配备自卸汽装载机：操作灵活，回转移位方便、快速，可装卸土方和散料，行驶速度快1．开挖停机面以上土方22．轮胎式只能装松散土方，履带式可装较实土方；3．松散材料装车；4．吊运重物，用于铺设管道1．外运多余立方ZZ．履带式改换挖斗时，可用于开挖；3．装卸土方和散料；4．松软土的表面剥离；5．地面平整和场地清理等工作；6．回填土；7．拔除树根土方外运需配备自卸汽车，作业面经常用推土机平整并推松土方1．1．7降水措施稳定。1．2基坑维护工程存在的主要问题1．2．1环境影响基坑周边环境：基坑开挖影响范围内的建（构）筑物、道路、地下设施、地下管线、岩土体、地下水体等的简称。包括：1）影响范围内的建筑物结构类型、层数、基础类型、卖身、基础荷载大小、上部结构现状。2）基坑周边各类地下设施，如上下水、电缆煤气、污水、雨水、热力管线或管道等分布和性状。3）基坑周边和邻近地区地表水和地下水汇流排泻情况、地下水管渗漏情况、对基坑开挖和支护的影响程度。4）四周道路距离、车辆载重等。5）相邻基础施工。6）周边的边坡、河渠及其与基坑关系。7）其他基坑堆载（包括临时材料、车辆、土体、住房等堆载）1．2．2设计计算方法58 基坑工程结构选型不合理分析众多深基坑支护工程事故发生的原因，其中最主要的还是基坑工程结构选型不合理，考虑的因素不够全面。基坑支护及撑锚方法较多，为达到同一目的，可以有多种方法，而每一种方法都有其独特的优点，有的速度快，有的投资少，有的噪音小等。总体来说，深基坑工程的支护结构大致可以分为桩式和墙式两种，而桩式的支护结构又可以分为连续的板桩结构和分离的排桩结构，板桩结构因为它的特点目前使用较少，而分离的排桩目前大量地运用在无地下水或者允许坑外降水或者设置止水帷幕的工程。墙式支护结构一般采用钢筋混凝土地下连续墙。基坑工程结构设计土压力的确定基坑支护结构设计计算包括外力（土压力及地基超载）和支护结构内力（弯矩和剪力）、支撑体系的设计计算、基坑整体稳定性和局部稳定性、地基承载力、支护结构顶部位移、结构和地面的变形以及软弱土层的局部加固、对相邻建筑的影响等诸方面的计算．近年来，随着岩土力学理论的发展，提出了多种计算理论和方法，目前的支护结构设计中，一般都以古典的库伦公式或朗肯公式作为计算土压力的基本公式。土压力大小及分布规律的研究是一项极为复杂的课题，它与支护结构的形式、刚度、土的性状、地下水状况等因素有关，现有库仑和朗肯理论均存在一定的局限性。由于土的物理力学指标的空间各向异性，导致使用这些力学指标时的不确定性。而土压力的计算近年来一直在岩土工程界存在着激烈的争论，争论的焦点有二个:一是古典的库伦公式或朗肯公式计算土压力的适用性问题，二是水土压力的分算与合算问题。(1)库伦公式首先，朗肯土压力理论所针对的挡土墙问题是平面问题，而深基坑开挖支护问题实际上是空间问题。朗肯土压力理论适用于重力式挡土墙，即先筑墙，然后在墙背后填土，土体的破坏面假定为平面。而基坑挡土结构是先在土中设置挡墙，然后再挖土，墙背后是原状土，土体的破坏面是曲面。因此，基坑挡土结构的结构形式、墙后土的性质、施工次序、变形的发生、土中应力路径等都与朗肯土压力理论前提假定有很大差异。其次，对于粘性土，朗肯土压力理论没有考虑土的粘聚力，经过分析大量工程，用等值内摩擦角计算，结果显示低墙保守、高墙危险。按朗肯土压力理论计算，结果显示主动土压力偏大、被动土压力偏小。最后，从理论上讲，静止土压力是指挡土结构静止不动，土体处干弹性平衡状态时的土压力。主动土压力是当挡土结构向离开土体方向位移至土体达到极限平衡状态时的土压力。被动土压力是当挡土结构向压迫土体方向位移至土体达到极限平衡状态时的土压力。在基坑开挖过程中，土压力随开挖和支护的进行是一个动态变化过程，用朗肯土压力理论无法计算出这一动态过程中相应的土压力。(2)水土压力的分算与合算58 鉴于朗肯土压力理论计算支护结构上的土压力存在以上诸多不足，加上基坑工程中常有地下水的存在，许多专家采用水土压力分算与和合算的办法来解决朗肯土压力理论的不足之处。水土压力分算法在基坑工程中由于土方开挖和基坑降水的影响，很容易在墙前后的土体中形成一个水头差，因此根据水压力的计算方法可将土压力的水土分算方法分为两种。即：1）不考虑渗流影响时，按静水压力计算土压力；2）考虑渗流影响时，按稳态渗流的水压力计算土压力．目前，有人提出由于超静孔隙水压力的影响难以估计，可以在不排水条件下测定土体的抗剪强度，将超静孔隙水压力的影响考虑在总应力抗剪强度指标中，采用总应力法进行“水土分算”，这一方法也就是所谓狭义的“水土合算”方法。另外有一种算法，在基坑工程中，由于基坑开挖和基坑降水的影响，会使基坑内外饱和土体内形成水头差，造成水体通过土体间的孔隙流动。这种孔隙水的流动沿渗流方向给予土体一个拖曳力（即渗透力），从而促使土体有沿渗流方向前进的趋势。目前国内有学者认为，由于这一渗透力直接作用在土体骨架上，成为作用在土骨架上的有效应力，因此在求土体的水平应力时应该将渗透力与土体的竖向有效应力和起来乘以土的侧压力系数。水土压力合算法所谓“水土合算”是指在基坑工程的土压力计算中，将水压力一起考虑在土压力中，并乘以土的侧压力系数的一种方法．然而，水压力包括静水压力、稳定渗流中的水压力或超静水压力三种。根据究竟是哪种水压力和土压力一起计算的问题将水土合算方法分为了狭义的“水土合算”和广义的“水土合算”两种。所谓广义的“水土合算”是指在基坑支护工程中采用总应力强度指标，即采用不固结不排水或固结不排水抗剪强度指标来计算主动和被动土压力，土体的竖向应力采用总应力，即采用土体的饱和重度来计算土体在不同深度处的竖向应力。狭义的”水土合算”是指在基坑支护工程中采用总应力强度指标来计算主动和被动土压力，计算时土体的竖向应力采用不包括静水压力在内的总有效应力。因此，在设计计算时应全面分析，避免漏项，并应考虑各种不利条件下的情况。土质指标及抗力系数的选用要以理论和当地经验相结合为准。对可能遇到的雨季等自然条件变化，尚应考虑强度降低的可能性。对于基坑通过不同方法加固后的计算指标，可根据实验和当地经验确定。1．2．3施工技术1)基坑施工中地下水的处理不当段关键是如下两个原因：（1）专家匮乏；（2）反馈信息速度慢。但是随着计算机技术进步和科技的发展，这些问题一定会迎刃而解。58 1．2．4支护材料、施工工艺与管理施工质量问题、超挖问题、施工管理问题。例如：1）支撑结构不合理，施工质量差；如：钢管支撑支点数量少、焊接不牢、使用多年的钢管变形大、变薄等。2）超挖：没做到”开槽支撑、先撑后挖、分层（段）开挖、严禁超挖，不支护就开挖，支护结构未达到要求的强度就开挖，未分层分段开挖而一挖到底”等等3）多家施工方管理协调不力；4）层层分包，偷工减料58 2工程概况2．1建筑工程概况1）工程名称：华新丽华基坑组织设计2）工程地点：南京市建邺区河西新城地区，河西大街以北，江东中路以西，沿山路以东，楠溪江西街以南。本工程与整个地块内其他工程的平面位置关系如图2-1所示。图2-1基地环境平面示意图3）功能应用：酒店、商业。4）结构特点及要求：本工程设置3层地下室。地下室顶板和地下一层楼板采用梁板式结构，地下二层楼板采用无梁楼盖式结构。5）基础形式：本工程地下室采用桩基加筏板的基础形式。根据目前主体结构设计资料，塔楼核心筒区域基础底板厚度为2700～3000mm，普遍裙楼区域基础底板厚度为700mm。2．2基坑工程概况1）基坑面积：本工程基坑总面积约3000㎡，基坑周长约220m。58 2）基坑开挖深度：本工程主楼区域基坑开挖深度为16.2516.55m，裙楼区域普遍开挖深度约14.25m。本工程各区域基坑开挖深度分布如图2-2所示。图2-2基坑挖深分区图3）周边环境：拟建场区原为居民区及菜地，地势基本平坦，起伏不大。场区原标高为5.55～6.45米，现在标高为6.963～8.887米，场区大量回填杂填土。勘察场地属长江漫滩相地貌单元。工程地质概况：根据地勘报告，在钻孔深度控制范围内依据其工程性质自上而下分为：①-1层杂填土：灰褐～灰黑色，局部色杂，成分以碎石、砼、碎砖为主，砼径3～40cm，碎石径3～15cm，充填30％～50％松散状粉质粘土和少量生活垃圾。局部地段在0.0～0.5米左右可见混凝土地坪，为原有建筑地坪。该层土质松散，堆积无规律，堆积时间小于2年。该层土质不均，整个场区均有分布，具湿陷性。该层层厚1.10～7.30米，层底埋深1.10～7.30米。①-2层素填土：灰褐色，以松散状态的粉质粘土为主，夹砖块、碎石、植物根茎，局部为建筑垃圾，极不均匀。该层土质不均，场区局部分布，具湿陷性。该层层厚0.40～4.30米，层底埋深2.90～7.30米。②-1层淤泥质粉质粘土：灰褐～灰色,流塑状态为主，局部软塑，部分地段夹粉砂薄层，层厚2～5mm，见少量云母碎片及腐木屑，局部夹腐木屑较多，摇振反应轻微，稍有光泽反应，干强度中等，韧性中等，整个场区均有分布，该层层厚12.40～20.00米，层底埋深18.2～24.40米。②58 -2层粉质粘土：灰色，软塑状态为主，局部流塑状态，层理不明显。局部地段夹粉砂薄层，层厚5～15mm，减少量云母碎片及腐木屑，局部夹腐木屑较多，摇振反应轻微，无光泽反应，干强度、韧性低，该层下部1～2m左右表现为互层状。整个场区均有分布，该层层厚4.10～23.30米，层底埋深25.90～43.10米。③-1层粉细砂：灰色，饱和，中密状态，含腐植物、云母片。矿物主要成分为石英，颗粒呈次圆状，级配一般，土质不均，局部夹有1～5cm厚的层状软可塑粉质粘土，整个场区均有分布，该层层厚0.70～10.10米，层底埋深3.90～43.80米。③-2层粉细砂：灰色，饱和，密实状态为主，顶部局部为中密状态，含腐植物、云母片。矿物主要成分为石英，颗粒呈次圆状，级配一般，土质不均，局部夹有1～5cm厚的层状软可塑粉质粘土，整个场区均有分布，该层层厚4.70～22.20米，层底埋深46.50～53.80米。④层中粗砂混卵砾石：杂色，中密状态，卵砾石呈亚圆～棱角状，含量30％左右，主要成分为硅质，最大粒径为12cm，一般粒径为5～10cm，中粗砂呈中密状，矿物主要成分为石英，颗粒呈次圆状，级配一般。充填可塑状粉质粘土，整个场区均有分布，层厚0.30～24.50米，层底埋深51.40～75.00米。⑤-1层强风化泥岩：紫红色，层状结构，岩体组织结构大部分破坏，矿物成分显著变化，风化强烈，上部呈土状，下部呈碎块状，碎块手捏易碎，标准贯入实测击数均大于50击。岩体基本质量等级为Ⅴ级，浸水易软化，整个场区均有分布，层厚0.20～5.20米，层底埋深53.20～76.50米。⑤-2层中风化泥岩：紫红色，层状结构，块状构造，泥质胶结，岩体较完整。局部夹砂质泥岩薄层，主要矿物成分为长石，岩芯采取率大于80％。岩石天然单轴抗压强度标准值为0.535MPa，属极软岩，岩体基本质量等级为Ⅴ级，浸水易软化，该层未钻穿。水文地质条件：①浅层潜水潜水含水层由①层人工填土、②～1和②～2新近沉积的粘性土构成。场地人工填土厚度普遍较大（最大厚度达7.0m），由于密实度差，其间的大孔隙往往成为地下水的赋存空间，且连通性较好，富水性及透水性较好，属弱透水层，雨季水量较丰富，为基坑开挖主要出水地层。新近沉积的②-1层淤泥质粉粘土和②-2层粉质粘土，饱含地下水，但给水性较差、透水性弱，属微透水地层。58 南京地下谁最高水位一般在7～8月份，最低水位多出现在旱季12月份至年3月份野外勘探时间为2010年1～2月，勘探期间多降雨。勘探期间，测得场地潜水稳定水位埋深1.31～4.55米，初见水位埋深1.03～2.15m；呈东北高西北低状。地下水的补给来源主要为大气降水，以蒸发和侧向径流为主要排泄方式，水位受季节性变法影响，年变化幅度为0.5～1.0m。②　弱承压水弱承压水含水层组由下部的③-1、③-2层粉细砂及④层中粗砂混卵石烁石构成。层顶的②-2层粉质粘土由于透水性微弱，与下部的砂土层渗透性相差大，为相对隔水层，隔水底板为下伏基岩。③-1、③-2层及④层含水层含水丰富，积水性和透水性较好，属透水～弱透水地层。勘探期间量测该弱承压水水头绝对标高在3.0m左右，埋深约为4.5m。其补给来源为外围地下水的径流以及少量上层空隙潜水的越流补给，以地下径流为主要排泄方式。地下水位随季节不同有升降变化，根据地区经验场地地下水位年变幅为1.0～1.5米左右。根据邻近几个工程的承压水群井抽水试验和水头观测成果，该区域弱承压水含水层的水头埋深一般为地面以下10米左右，因此在基坑施工前应对承压水水头埋深进行观测，根据实测承压水头埋深进行承压水突涌稳定性验算，以便采取针对措施。③场地地下水与土的腐蚀性评价ａ、场地地下水腐蚀性评价本次勘察采取地下水样3组。根据《水质分析报告》，场地地下水的主要离子、分子含量见下表：表2-1场地地下水的主要离子、分子含量场地水类型取水位置PH值侵蚀性CO₂（mg/L）Cl-（mg/L）SO42（mg/L）-HCO32-（mmol/L）Mg2+（mg/L）地下水J17.42/19.551.81.0610.6J997.55/20.647.01.129.1J1907.67/74.5104.62.9426.5拟建场地位于长江漫滩之上，根据含水层的透水性和含水量，场地环境类型属II类，经调查场地及周围无污染源。根据《水质分析报告》，结合《南京地区建筑地基基础设计规范》（DGJ32/J12-2005）4.5.358 条，按《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001，2009年版）综合判定：场地地下水对混凝土具微腐蚀性；对混凝土结构中钢筋具微腐蚀性。详见报告附件——《水质分析报告》。ｂ、场地土腐蚀性评价本工程基础接触的地层主要为含水层。场地属于湿润区，含水地层中的可溶性盐一般已溶于地下水中。地下水的腐蚀性一般能代表含水层的腐蚀性。场地地下水水位以上主要为粉质粘土混碎砖、碎石填积的人工填土，场内及周围无环境污染源。根据场地地下水腐蚀性评价结果，结合《南京地区建筑地基基础设计规范》（DGJ32/J12-2005）4.5.3条，按《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001，2009年版）综合规定：地基土对混凝土具微腐蚀性，对混凝土结构中钢筋具微腐蚀性。58 3围护结构方案与选择3．1深基坑维护方法深基坑支护的方法种类很多，具体工程中采用何种支护方法主要根据基坑开挖深度、岩土性质、基坑周围场地情况及施工条件等因素综合考虑决定。目前在工程中常用的支护方法有：护壁桩支护结构、地下连续墙支护、土钉墙支护、内支撑支护。3．1．1护壁桩支护结构护壁桩主要可分为灌注桩、预制桩和深层搅拌桩。灌注桩应用比较广泛，由于其无噪声、无振动，对环境影响小等优点，使得灌注桩在工程界得到普遍的应用。灌注桩的类型按其成孔方式可分为人工挖孔灌注桩和机械钻孔灌注桩。人工挖孔桩因施工方便，造价低廉而得到广泛的应用，但人工挖孔桩也有其局限性：当地层中含有流沙，砾石等强透水层且水量大时，以及当地层中含有沼气或一氧化碳等有毒气体时，对人工挖孔桩施工也是一个威胁，应尽量避免。利用并列的机械钻孔灌注桩组成的围护墙体由于施工简单，墙体刚度大，造价低，因此在工程中用的比较多。就挡土而言，钻孔灌注桩挡土结构可用于开挖深度比较大的基坑。在地下水位较高地区，为了防止地下水并夹带土体颗粒从桩间空隙流入坑内，应同时在桩间或桩背采取高压注浆，设置深层搅拌桩，旋喷桩等措施，或在桩后专门构筑防水帷幕。预制桩一般是预先在一定的场地制作成型，采用打桩机械打入土中，施工质量易于保证，但打桩时产生的噪声，振动和挤土将大大影响周围环境，故在使用时收到一定的限制，一般用于较浅的基坑支护中。预制桩按其材料种类可分为钢筋混凝土预制桩和钢板桩。深层搅拌桩是利用水泥，石灰等材料作为固化剂，通过深层搅拌机械，将软土和固化剂强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理－化学反应，是软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的桩体，是加固软土地基的一种新方法。深层搅拌桩由具有一定刚性的脆性材料所构成，按其强度和刚度分，它是介于刚性桩（灌注桩、钢筋混凝土预制桩）和柔性桩（砂桩、碎石桩）之间的一种桩型。深层搅拌桩最适宜于处理淤泥、淤泥质土、粉土和含水量较高的粘性土地基，其优点在于：（1）其施工工艺由于将固化剂和原地基软土就地搅拌混合，因而最大限度的利用了原土；（2）搅拌时不会将地基土侧向挤出，因而对周围既有建筑物的影响较小；58 （3）按照不同地基土的性质及工程设计要求，合理选择固化剂及其配方，设计比较灵活；（4）施工时无振动，无噪声，无污染，可在市区内和密集建筑群中进行施工；（5）土体加固后重度基本不变，对软弱下卧层不致产生附加沉降。3．1．2地下连续墙支护地下连续墙围护呈封闭状态，在深基坑开挖后，加上内支撑或锚杆，就可以起到挡土的作用，更加方便深基坑工程的施工。特别是当今地下连续墙已经发展到既是基坑施工时的挡土围护结构，又可以作为拟建主体结构的侧墙（此时在墙体内侧宜加筑钢筋混凝土衬套），即两墙合一。地下连续墙按照施工材料的不同，可分为钢筋混凝土连续墙、桩排式连续墙和水泥土地下连续墙。其施工工艺具有如下优点：（1）墙段刚度大，整体性好，因而结构和地基变形都较小即可用于超深围护结构，也可用于主体结构；（2）使用各种地质条件。对砂卵石地层要求进入风化岩层时，钢板桩难以施工，但却可以采用合适放入成槽机构施工的地下连续墙结构；（3）可减少工程施工时对环境的影响。施工时振动少，噪声低，对周围相邻的工程结构和地下管线影响较小，对沉降及变位较易控制；（4）可进行逆筑法施工，有利于加快施工进度，降低造价。由于地下连续墙具有整体刚度大和防渗性能好，适用于地下水位以下的软粘土和砂土多种底层条件和复杂的施工环境，尤其是基坑底面以下有深层软粘土需将墙插入很深的情况。但地下连续墙的造价高于钻孔灌注桩与深层搅拌桩，因此要根据基坑开挖深度，土质情况和周围环境情况，通过技术经济比较认为经济合理才可采用。一般来说，当在软土层中基坑开挖深度大于10米，周围相邻建筑物如地下管线对沉降与位移要求较高，或用作主体结构的一部分，或采用逆筑法施工时，可采用地下连续墙。3．1．3土钉支护土钉支护是近年来发展起来用于基坑开挖和边坡稳定的一种新型支护结构。它是由密集的土钉群，被加固的土体，喷射混凝土面层组成，形成一个复合的，、能自稳的、类似于重力式挡墙的挡土结构，以此来抵抗墙后传来的土压力和其他作用力，从而使开挖基坑或边坡稳定。58 土钉一般是通过钻孔，插筋，注浆来设置的，但是也可以通过直接打入较粗的钢筋或型钢形成土钉。土钉主要分为钻孔注浆土钉和打入式土钉两类。钻孔注浆土钉是目前工程中最常用的土钉类型。打入式土钉的优点是不需要预先钻孔，施工速度快。与其他支护结构相比，土钉支护的优点主要体现在：（1）能合理利用土体的自承能力，将土体作为支护结构不可分割的部分；（2）结构轻型、柔性大，有良好的抗震性能和延性；（3）施工设备简单轻便，不需要大型的机具和复杂的工艺；（4）施工方便，速度快，不需单独占用场地；（5）工程造价低，据国内外资料分析，土钉支护工程造价比其他支护形式的工程造价低1/3～1/2左右。土钉支护的缺点和局限性主要是基坑变形大。由于土钉支护是一种被动受力支护形式，只有土体发生变形时土钉才受力，因此基坑变形位移相对较大。土钉支护不宜用于对基坑变形有严格要求的支护工程中，土钉支护基坑的深度不宜太大。土钉支护主要适用于地下水位以上或经人工降水后的人工填土，粘性土和弱胶结砂土。对于无胶结砂层，砂砾卵石层和淤泥质土，土钉成孔困难，不宜采用土钉支护。对于不能临时自稳的软弱土层，土钉支护的现场施工无法实现，因此也不能采用土钉支护。从愈多工程经验来看，土钉支护的破坏几乎是由于水的作用，水使土体产生软化，引起整体或局部破坏，因此规定采用土钉支护工程必须做好降水，且不能作为挡水结构。3．1．4内支撑支护表３-1钢支撑和现浇钢筋混凝土支撑的优缺点材料优点缺点钢结构支撑自重小，安装和拆除方便，可重复使用，可随挖随撑，能很好地控制基坑变形，一般情况下可优先考虑采用钢支撑安装节点比较多，当构造不合理或施工不当时，很容易造成节点变形而导致基坑过大的水平位移，施工技术水平要求高混凝土结构支撑具有较大的平面刚度，适用于各种复杂平面形状的基坑，现浇节点不会产生松动而增加基坑的变形，施工技术水平要求较低自重大，材料不能重复利用，安装和拆除需要较长工期，不能做到随挖随撑，对控制变形不利，当采用爆破拆除支撑时会出现噪声、振动等危害内支撑最大的缺陷还在于占据基坑内的空间，给挖土和主体结构施工造成许多困难，干扰并影响施工进度；随着主体结构的施工进展，在自下至上逐步卸去支撑时，还有可能进一步增加周围地层的位移。此外，环境温度变化可对支撑的内力产生很大的影响，比如20m宽的基坑若环境温度降低1058 ºC，支撑就会缩短25mm，使基坑变形增加；而在温度升高后，这一变形并不能完全恢复，相反会使支撑内力增加许多，所以有时对内支撑在高温下采取冷却或涂漆（减少吸收热量）等措施。有下列条件时，可优先考虑选择使用内支撑支护结构：（1）相邻场地有地下建筑物，不宜选用锚杆支护结构；（2）为保护场地周边建筑物，基坑支护不得有较大的内倾变形；（3）场地土质条件较差，对支护结构有严格要求时。3．1．5基坑降水方法一、明沟排水(一)、明沟排水的适用条件明沟排水是指在基坑内设置排水明沟或渗渠和集水井，然后用水泵将水抽出基坑外的降水方法。明沟排水(简称明排)一般适用于土层比较密实，坑壁较稳定，基坑较浅，降水深度不大，坑底不会产生流砂和管涌等的降水工程。当具备下列条件时，一般可以采用明沟排水方案。(1)地质条件。场地为较密实的、分选好的土层，特别是带有一定胶结度或粘稠度的土层时，由于其渗透性低，渗流量较少，在地下水流出时，边坡仍稳定，即使在挖土方时，底部可能会出现短期翻浆或轻微变动，但对地基无损害，所以适宜明排；当地层土质为硬质粘土夹无水源补给的砂土透镜体或薄层时，由于在基坑开挖过程中，其所储存的少量水会很快流出而被疏干，有利于明诽；在岩石土质中施工时，一般均可以进行明排。(2)水文条件。场地含水层为上层滞水或潜水，其补给水源较远，渗透性较弱，漏水量不大时，一般可以考虑采用明排随水。(3)挖土方法。当采用拉铲挖斗机、反向铲和抓斗挖土机等机械挖土，为避免由于挖土过程中出现的临时浸泡而影响施工时，对含水层的砂、卵石．涌水量较大、具有一定阵水深度的降水工程，也可以采用明排降水。(4)其他条件。当基坑边坡为缓坡或采用堵截隔水后的基坑时；建筑场地宽敞，邻近无建筑物时；基坑开挖面积大，有足够场地和施工时间时：建筑物为轻型地基荷载等条件下，采用明排降水的适用条件可以扩大。明沟排水的抽水设备常用离心泵、潜水泵和污水泵等，以污水泵为好。(二)、明沟排水工程的布置随着基坑的开挖，当基坑深度接近地下水位时，沿基坑四周(基础轮廓线以外，基坑边缘坡脚0.3m内)设置排水沟或渗渠，在基坑四角或每隔30～40m设一直径为0.7～0.8m的集水井，沟底宽大于0.3m，坡度为0.5％—58 1.0％，沟底比基坑底低0.3～0.5m，集水井底比排水沟底低0.5～1.0m。集水井容积大小决定于排水沟的来水量和水泵的排水量，宜保证泵停抽后30分钟内基坑坑底不被地下水淹没。随着基坑的开挖，排水沟和集水井随之分级设置与加深，直到坑底达到设计标高为止。基坑开挖至预定深度后，应对排水沟和集水井进行修整完善，沟壁不稳时还须利用砖石干砌或用透水的砂袋进行支护。二、轻型井点降水(一)、轻型井点的降水原理及适用条件轻型井点抽水系真空作用抽水。轻型井点由井点管、过滤器、集水总管、支管、阀门等组成管路系统，井由抽水设备启动，在井点系统中形成真空，并在井点周围一定范围形成一个真空区，真空区通过砂并扩展到一定范围。(二)、轻型井点工程的布置轻型井点系统的平面布置由基坑的平面形状、大小，要求降深，地下水流向和地基岩性等因家决定，可布成环形、U型或线形等，一般沿基坑外缘1.O～1.5m布置。当降水基坑为矩形、圆形、三角形成不规则形状时，常采用环形封闭式或U形井点布置。当降水基坑为矩形、圆形、三角形成不规则形状时，常采用环形封闭式或U形井点布置。当降水深度在6m以内时，采用单级井点降水。当降水深度较大时，可采用下卧降水设备或多级井点降水。三、喷射井点降水(一)、喷射井点降水原理及适用条件喷射井点系统由高压水泵、供水总管、井点管、喷射器、测真空管、排水总管及循环水所组成。喷射井点主要适用于渗透系数较小的含水层和降水深度较大(8～2m)的降水工程。其主要优点是降水深度大，但由于需要双层井点管，喷射器设在井孔底部，有二根总管与各井点管相连，地面管网敷设复杂，工作效率低，成本高，管理困难。四、电渗井点降水电渗降水一般只适用于含水层渗透系数较小(0.1m/d)的饱和粘土，特别是在淤泥和淤泥质粘土之中的降水。由于粘性上的颗粒较小，地下水流动十分困难，其中仅自由水在孔隙中流动，其它部分地下水则处于被毛细管吸附的约束状态，不能在压力水头作用下参与流动，当向土中通以直流电流后，不仅自由水、而且被毛细管约束的枯滞水也能参与流动，增加孔隙水流动的有效断面，其渗透性提高数十倍，从而缩短降水时间，提高降水效果。管井降水(一)、管井降水原理及适用条件58 管井降水方法即利用钻孔成井，多采用单井单泵(潜水泵或深井泵)抽取地下水的降水方法。当管井深度大于15m时，也称为深井井点降水。管井井点直径较大，出水量大，适用于中、强透水含水层，如砂砾、砂卵石、基岩裂隙等含水层，可满足大降深、大面积降水要求。(二)、管井防水工程的布置抽降管井一般沿墓坑周围距基境外缘1.2m布置，如场地宽敞或采用垂直边坡或有锚仟和土钉护坡等条件下，应尽量距离基坑边缘远些，可用3～5m；当基坑边部设置围护结构及止水帷幕的条件下，可在墓坑内布置管井，采用坑内降水方法。管井的间距和深度应根据场地水文地质条件、降水范围和降水深度确定。井间距一般为10～20m。当降水层为弱透水层或降水深度超过含水层底板时，井间距应缩小，可用6～8m；当降水层为中等送水层或降水深接近含水层底板时，井间距可为8～12；当降水层为中等到强透水层，含水层厚度大于降水深度时，可用12～20m；当降水深度较浅，含水层为中等以上透水层．具有一定厚度时，井间距可大于20m。井点深度要大于设计井中的降水深度或进入非含水层中3～5m，井中的降水深度由基坑降水深度、降水范围等计算确定。六、辐射井点降水(一)、辐射井点降水的原理及适用条件辐射井降水是在降水场地设置集水竖井，于竖井中的不同深度和方向上打水平井点，使地下水通过水平井点流入集水竖井中，再用水泵将水抽出，以达到降低地下水位的目的。该降水方法一般适用于渗透性能较好的含水层(如粉土、砂土、卵石土等)中的降水，可以满足不同深度，特别是大面积的降水要求。(二)、辐射井点降水工程的布置辐射井降水的竖井和水平井点设置，应根据场地水文地质条件、降水深度和降水面积等综合考虑确定。集水竖井一般设置在基坑的角点外2～3m，竖井直径3～5m，深度超过基坑底3～5m。对于长方形基坑，可在对角设置两个集水竖井；当基坑长度较大时，可在一长边的两个角和另一边中部各设置一个集水竖井；基坑长度大于100m时，可按50～80m间距设置一个竖井。对于正方形基坑，其边长大于40m，可在基坑的四个角设置竖井。当降水面积特别大时，除在周边按50—8hn间距布设竖井外，还可以在基坑中部设置临时降水井点。水平井点在集水竖井内施工，其平面位置一般沿基坑四周布设，形成封闭状。当面积较大或降水时间要求紧时，可在基坑中部打入水平井点，形成扇形状。七、自渗井点降水自渗井点降水法适用于下列条件：58 1)在降水范围内的地层结构为三层以上，含水层有两层以上，备含水层之间为相对隔水层(以粉质粘土为主)或隔水层(以粘土为主)。下层含水层的埋深以距离基坑底5～20m为宜。2)下层含水层的水位(或水头)低于上部含水层水位，并低于基坑施工要求降低水位。3)下层渗透系数大于上层含水层的渗透系数，且具有一定厚度(一般大于2m)，能消纳的水量大于或等于降水深度内的基坑涌水量。4)上层地下水的水质未受污染，符合引入下层地下水的要求。这种降水方法是近年来发展起来的一类新型井点降水方法，具有施工简单、快速，不用抽水设备，不排水，不耗能，不占用场地，便于管理，成本低等优点。八、综合井点降水对于一些特定的水文地质条件和工程有特殊要求，采用某一种井点降水难以取得满意的降水效果时，可以同时采用两种或多种降水方法，如管井与轻型井点降水相结合，喷射井点和电渗井点降水相结合，管井与引渗砂砾井相结合，轻型井点与喷射井点降水相结合等（如图3-1）。图3-1降水井点观测布置图下面介绍渗抽结合的阵水方法。在具备一定自渗条件，但自渗后的水位降深不能满足降水要求，或降水面积较大，光靠周边围降不能使基坑中部的降水深度及降水时间满足设计、施工要求时，可以采用砂砾井或管井引渗配合轻型井点或管井抽水来达到降水目的。58 当场地具备浅层自渗条件，但自渗后的水位埋深高于降水深度或降水面积大时．沿基坑四周或中部布置砂砾引渗井，以降低上层滞水水位，并于基坑四周边沿适当增加管井抽取下部砂层的地下水，以加深引渗井中的混合水位，从而达到设计降水深度和保证降水工期的要求。两种井的间距和深度应根据场地水文地质条件和降水要求确定，可参照以上相同井点布置。当场地具备深层自渗条件，但降水深度很大，或降水面积很大时，可在基坑周边或中部布置引渗管井，以降低上层滞水和中部浴水含水层中的水位，再选用部分管井作为抽水井，抽取下部承压(潜水)含水层中的地下水．以满足降水要求。此方法可以将地下水位降至20m以下。当上层滞水或潜水含水层埋藏较浅，其含水层为粉、细砂，基坑深度进入第二含水层或以下时，虽然具备深层自渗条件，但只有引渗管井难以有效地疏干含水层，常常引起边坡或桩间土的坍塌。因此，采用引渗管井降低地下水位，再用轻型井点疏干上层滞水或潜水的残留水、以保证降水效果和边坡稳定。3．2本工程围护结构方案由于A、B项目地块基地面积超过9万平方米，是一个由六栋建筑组成的建筑群，整个地块整体开发的周期较长。本着尽早开发使用，发挥土地经济价值，且有利于日后整个项目的宣传及销售的思路，业主方面对一、二和六号楼的工期要求较高，本方案针对六号楼进行单独开发设计。六号楼基坑面积约为3000，裙楼区域开挖深度为14.25m，主楼区域开挖深度约为17m，且本工程北侧楠溪江西街一侧的地下连续墙已经施工完成，从以往类似工程的实践经验，本工程基坑挖深适中，面积不大，而且工期要求高，适合于采用”顺作法”实施。且施工方便，适用性广，施工单位的选择余地大。另外顺作法于主体设计进度关联程度小，受主体结构设计进度制约少，基坑有条件尽量早施工。本工程维护方案的选型需从以下几个方面予以考虑：1)本工程基坑面积较小，根据长三角地区已实施的大量基坑工程的成功实践经验，类似基坑工程一般采用板式围护体系，板式围护体一般可供选择的有型钢水泥土搅拌墙（SMW工法）以及地下连续墙等方案。由于本工程基坑东、南和西侧均位于A、B地块内，该三侧的临时维护体系在后期工程开挖时将于以凿除，因为SMW工法型钢无法回收，工程造价高，经济性较差，地下连续墙工效高、工期短、质量可靠、经济效益高，所以采用地下连续墙法。58 2)水平支撑体系的选型有支撑材料的选择和支撑平面的布置两个方面的内容。当前水平支撑材料主要有钢筋混凝土支撑和钢管支撑两种。而支持平面的布置宜根据基坑形状等因素综合确定，由于本工程基坑基本呈矩形，塔楼核心筒和框架柱位于基坑中心区域，采用钢筋混凝土圆环支撑体系可完全避开核心筒剪力墙，有利于加快塔楼结构的施工速度，缩短总工期。因此钢筋混凝土圆环支撑体系较适合本工程。3)结合以往大量工程实践，软土地区类似开挖深度超过14m的深基坑工程，基坑竖向可设置两道或三道钢筋混凝土支撑体系。南京河西地区浅层主要以流塑淤泥质土为主，土性指标较差，经初步估算，本工程采用三道支撑体系方可满足受力和变形要求。综上分析，本工程拟采用如下支护设计方案：地下连续墙法。58 4围护结构设计4．1设计原则与设计方法基坑支护结构应采用以分项系数表示的极限状态设计表达式进行设计。基坑支护结构极限状态可分为下列两类：（1）承载能力极限状态：对应于支护结构达到最大承载能力或土体失稳、过大变形导致支护结构或基坑周边环境破坏；（2）正常使用极限状态：对应于支护结构的变形已妨碍地下结构施工或影响基坑周边环境的正常使用功能。基坑支护结构设计应根据表2选用相应的侧壁安全等级及重要性系数。表4-1基坑侧壁安全等级及重要性系数安全等级破坏后果重要性系数一级支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响很严重1.10二级支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响一般1.00三级支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响不严重0.90注：有特殊要求的建筑基坑侧壁安全等级可根据具体情况另行确定。支护结构设计应考虑其结构水平变形、地下水的变化对周边环境的水平与竖向变形的影响，对于安全等级为一级和对周边环境变形有限定要求的二级建筑基坑侧壁，应根据周边环境的重要性、对变形的适应能力及土的性质等因素确定支护结构的水平变形限值。当场地内有地下水时，应根据场地及周边区域的工程地质条件、水文地质条件、周边环境情况和支护结构与基础型式等因素，确定地下水控制方法。当场地周围有地表水汇流、排泻或地下水管渗漏时，应对基坑采取保护措施。根据承载能力极限状态和正常使用极限状态的设计要求，基坑支护应按下列规定进行计算和验算。1、基坑支护结构均应进行承载能力极限状态的计算，计算内容应包括：1)根据基坑支护形式及其受力特点进行土体稳定性计算；58 2)基坑支护结构的受压、受弯、受剪承载力计算；3)当有锚杆或支撑时，应对其进行承载力计算和稳定性验算。2、对于安全等级为一级及对支护结构变形有限定的二级建筑基坑侧壁，尚应对基坑周边环境及支护结构变形进行验算。3、地下水控制验算：1)抗渗透稳定性验算；2)基坑底突涌稳定性验算；3)根据支护结构设计要求进行地下水位控制计算。基坑支护设计内容应包括对支护结构质量检测及施工监控的要求。当有条件时，基坑应采用局部或全部放坡开挖，放坡坡度应满足坡稳定性要求。4．2土压力计算4．2．1计算参数（1）基坑南侧土压力计算参数表4-2基坑北侧各土层参数(KN/M)()C(KPA)层厚度(M)①-1杂填土191522.76①-2杂填土191081.2②-1淤泥质粉质粘土17.710.71117.3②-2粉质粘土17.9132116.2③-1粉细砂19.23332.7③-2粉细砂19.23339表4-3基坑北向各土层主被动压力系数①-1杂填土0.58881.6984①-2杂填土0.70411.4203②-1淤泥质粉质粘土0.68681.4560②-2粉质粘土0.63271.5805③-1粉细砂0.29483.3921③-2粉细砂0.29483.392158 表4-4基坑北侧各土层厚度土层①-1杂填土①-2杂填土②-1淤泥质粉质粘土②-2粉质粘土③-1粉细砂③-2粉细砂厚度（M）2.761.217.316.22.794．2．2土压力计算方法1)静止土压力静止土压力是墙静止不动，墙后土体处于弹性平衡状态时作用于墙背的侧向压力。根据弹性半无限体的应力和变形理论，z深度处的静止土压力为（4-1）式中：—土的重度；—静止土压力，可由泊松比来确定，。一般土的泊松比值，砂土可取0.2～0.25，黏性土可取0.25～0.40，其相应的值在0.25～0.67之间。对于理想刚体；对于液体，。由式（4-1）可知，在均质土中，静止土压力与计算深度呈三角形分布，对于高度为H的挡墙而言，取单位墙长，则作用在墙上静止土压力的合力值为(4-2)合力的方向水平，作用点在距墙底H/3高度处。2)填土面水平时的朗肯土压力朗肯土压力理论认为在垂直墙背上的土压力，是相当于达到极限平衡的半无限体中任一垂直截面上的应力。当地面水平时，土体内任一竖直面都是对称面，因此竖直和水平截面上的剪应力等于零。3）主动土压力当墙后填土达到主动极限平衡状态时，作用于任一z深度处土单元的竖直应力应是大主应力，而作用于墙背的水平向土压力应是小主应力。由土的强度理论可知，当土体中某点处于极限平衡状态时，大主应力和小主应力间应满足以下关系式：黏性土：58 （4-3）或（4-4）无黏性土：（4-5）或（4-6）以，代入式（4-4）和（4-6），即得朗肯主动土压力计算公式为黏性土：（4-7）或（4-8）无黏性土：（4-9）或（4-10）上面各式中：—主动土压力系数，；—墙后填土的重度（），地下水位以下取有效重度；—填土的黏聚力（)；—填土的内摩擦角；—计算点距填土面的深度（m）。由式（4-10）可知：无黏性土的主动土压力强度与深度z成正比，沿墙高压力分布为三角形，作用在墙背上的主动土压力的合力即为分布图型的面积，其作用点位置在分布图型的形心处，土压力方向为水平，即（4-11）或（4-12）58 3）被动土压力当墙在外力作用下挤压土体时，填土中任一点的竖向应力仍不变，而水平向应力却由小到大逐渐增大，直至出现被动朗肯状态。此时，作用在墙面上的水平向应力达到最大限值，即大主应力，而竖向应力为小主应力，即。利用（4-3）和（4-5）可得被动土压力强度计算公式：黏性土：（4-13）无黏性土：（4-14）式中:—被动土压力系数，。其余符号同前。由上面两式可知，黏性土的被动土压力随墙高呈上小下大的梯形分布。单位墙长被动土压力合力为：黏性土：（4-15）无黏性：（4-16）以上介绍的朗肯土压力理论计算公式简单，使用方便。但由于在推导过程中的条件假定和简化，使该理论使用范围受限。此外，由于朗肯理论忽略了墙背和填土之间的摩擦作用，从而使计算的主动土压力偏大，被动土压力偏小。4．3．3土压力计算地面超载：q=20kN/m2（1）主动土压力强度计算其朗肯主动土压力计算公式为：①-1层杂填土：在深度h=0.0m处：；在深度h=2.76m处：58 。①-2层杂填土：在深度h=2.76m处：在深度h=3.96m处：②-1层淤泥质粉质粘土在深度h=3.96m处：在深度h=14.25m处:以此步为限，该界面处以下部分，主动土压力采用“矩形分布”模式计算：在深度h=21.26m处：在深度h=21.26m处：②-2层粉质粘土在深度h=21.26m处：在深度h=37.46m处：③-1层粉细砂在深度h=37.46m处：在深度h=40.16m处：58 ③-2层粉细砂在深度h=40.16m处：在深度h=40.16m处：（2）被动土压力强度计算其朗肯被动土压力计算公式为：②-1层淤泥质粉质粘土在深度h=14.25m处：在深度h=21.26m处：②-2层粉质粘土在深度h=21.26m处：在深度h=37.46m处：③-1层粉细砂：在深度h=37.46m处：在深度h=40.16m处：③-2层粉细砂在深度h=40.16m处：在深度h=49.16m处：58 （3）净土压力强度计算其中e字母下面的数字代表是土层――包括斜杠后面的是他的亚层，e字母右上角的表示方法仍等同于前面的土压力参数描述，土压力正值表示为静被动土压力，土压力为负值表示为静主动土压力。净土压力分布图如图4-1所示：58 图4-1净土压力分布图4．3围护结构内力变形计算4．3．1计算方法确定地下连续墙的内力采用山肩邦男近似解法（计算简图如图4-2所示）进行计算，其假定为：58 图4-2山肩邦男近似解计算见图1.在粘土层中，墙体作为底端自由的有限长的弹性体；2．墙背土压力在开挖面以上去取为三角形，在开挖面以下取为矩形（以抵消开挖面一侧的静止土压力）；3.开挖面以下土的横向抵抗反力取为被动土压力，其中（）为被动土压力减去静止土压力（）的数值；4.横支撑设置后，即为不动支点；5.下道横支撑设置后，认为上道横支撑的轴向压力值保持不变，而且下道横支撑点以上的板桩仍然保持原来的位置；6.开挖面以下板桩弯矩M=0的那点，假想为一个铰，而且忽略次铰以下的墙体对上面墙体的剪力传递。4．3．2计算各截面处土的平均物理指标在地连墙深度范围内，由于土的重度、凝聚力、h摩擦角和厚度都各不相同，在此为了达到计算方便和合理的目的，各指标采用按土层厚度的加权平均值来计算。(4.17)58 式中：—地连墙深度范围内的加权平均重度；—第i层土的重度；—第i层土的厚度。即：(4.18)式中：—地连墙深度范围内的加权平均凝聚力；—第i层土的凝聚力；—第i层土的厚度。(4.19)式中：—地连墙深度范围内的加权平均摩擦角；—第i层土的摩擦角；—第i层土的厚度。即4．3．2结构内力计算（地下连续墙取1m宽度进行计算）其中：此处基坑开挖深度为14.25m，C=11.8kPa，,,有三道钢支撑，支撑间距分别为：4.65m，4.0m，3.1m，(最后一个3.1m为第三道支撑距坑底距离）,第一道支撑距墙顶2.5m。计算墙后的静止土压力：(4.20)式中：σ—静止土压力（kPa）；K—静止土压力系数，取0.6进行计算；h—距离填土表面的深度（m）；η—竖向土压力转换为侧向土压力的转换系数，即侧压力系数。58 即：由于坑内开挖前将水位降低，所以坑内土压力采用降水后的土压力，降水前后土的容重减少值按经验取1.5,则（4.21）式中：—基坑底面以下x处被动土压力减去静止土压力；xη—后的净土压力值（kPa）（如图4-2所示）；K—被动土压力系数；x—距坑底的深度（m）。即,第一道支撑内力计算：计算简图如图4-3所示：图4-3第一道支撑计算简图由，可得：58 (4.22)利用以及（4.7）式，经化简后得：（4.23）式中N—第k道支撑的轴力（KN/m）；h—墙顶至坑底高度（m）；x—坑底至地墙弯矩为零处的高度（m）；h—第i道支撑距当前开挖面高度（m）；h—最下一道支撑距当前开挖面高度（m）。由式（4.23）得：即：解得x=7.10m将x=7.10m代入（4.22）式求轴力N：即N=519.67kN/m该处弯矩M为：第二道支撑内力计算：计算简图如图4-4所示：58 图4-4第二道支撑计算简图h=7.15+4.0=11.15m又式（4.23）得：即：解得x=15.97m求轴力，得即：N=568.46kN/m该处弯矩M为：第三道支撑处内力计算：计算简图如图4-5所示：58 图4-5第三道支撑计算简图=11.15+3.1=14.25m由（4.23）式得：即：解得x=21.75m求轴力N:即：N=672.22kN/m该处弯矩M为：截面的轴力/弯矩图如图4-6所示：58 图4-6截面轴力/弯矩图4．4地墙截面配筋计算4．4．1横截面抗弯计算设计参数为：混凝土采用C35，f=16.7N/mm,f=1.57N/mm,主筋采用HRB335，构造筋采用HPB235计算如下：第四道支撑处弯矩最大为M=3321.98kNm/m单筋矩形截面所能承担的最大弯矩为：(4.24)式中：——与混凝土强度相关的常数，取1.0；f—混凝土抗压强度值；C35为16.7N/mmh—混凝土截面有效高度；ξ—界限相对受压区高度，与钢材等级有关的常数；由于弯矩较大，布置两排钢筋，则（按单筋矩形截面来配筋）58 受拉区选配26φ36（As=26×1017.9=26465.4mm）受压区构造配10φ16(As=10×201.1=2011mm)。A=26465.4+2011=28476.4mm按墙体内力计算弯矩包络图确定最大弯矩配筋范围，以及沿墙体深度分段调整配筋数量，使得用钢量最小。4．4．2横截面抗剪计算在截面处，经计算比较得知，在第二道支撑下沿处的剪力最大为：（属于厚腹梁）(满足)由上计算可知，截面只需按构造配箍。经计算各个区段处的最大剪力都相差不大，所以其余区段的箍筋均按构造进行配箍。即箍筋为16@250。截面配筋图如图4-7所示：图4-7截面配筋图58 4．5基坑底部土体的抗隆起稳定性验算在对围护结构地基承载力进行验算时，不考虑围护结构以上土体的抗剪强度对抗隆起的影响，按普朗德尔地基承载力公式计算，并假定围护结构（地墙）底的平面为基准面，据规范可知，抗隆起安全系数为:式中：K—抗隆起安全系数（K≥1.1～1.3，本工程取1.2）；—坑外地表至地墙底各土层天然重度的加权平均值；—坑内开挖面以下至地墙底各土层天然重度的加权平均值；h—基坑开挖深度；h—地墙在基坑开挖面以下的插入深度；q—坑外地面超载，取20kN/m；c、—地墙底以下主要影响范围内地基土的粘聚力、内摩擦角峰值；N、N—地基土的承载力系数；，（满足）由计算可知，基坑底部土体不会发生隆起现象。4．6基坑底土突涌稳定性验算本工程基坑开挖深度较大，需进行③-1、③-2层及④层弱承压含水层坑底抗渗流稳定性验算以评判承压水含水层承压水的顶托力对基坑底板稳定性的影响，防止高水头承压水从最不利点产生突涌，对基坑造成危害。本工程勘察报告承压水头绝对标高为3.0m，埋深约为4.5m。坑底面的抗渗流稳定性，可按下式进行验算:58 式中：—不透水层厚度（m）；H—承压水头高于含水层顶板的高度（m）。K=由计算可知，安全系数均大于允许值，所以本工程基坑不会发生突涌破坏现象。4．7基坑整体稳定性验算(1)南北侧基坑整体稳定性验算圆弧滑动稳定性验算时，不考虑支撑力的影响，抗剪强度取峰值，可采用瑞典条分法；一般最危险滑动面在墙底下0.5～1.0m，滑动面的圆心一般在坑壁墙面的上方，靠坑内侧附近，按下式计算：式中：—为圆弧滑动稳定性安全系数；—第土条圆弧面经过的土的粘聚力和内摩擦角；—第土条滑弧中点的切线与水平线的夹角；—第土条沿圆弧面的弧长，；—第土条处的地面荷载（）；—第土条宽度(m)；—第土条重量（）。58 图4-8北侧基坑整体稳定性验算示意图根据瑞典条分法，按比例绘出该基坑的截面图，如图4-8所示，垂直截面方向取1m长进行计算。任意取滑动圆弧的圆心，取半径r=28m，取土条宽度b=0.1r=2.8m,共分20条。计算各土条的重力，其中为各土条的中间高度，可按比例从图中量出，本设计中两端土条的宽度与b不同，因此要换算成同面积及宽度b时的高度，换算时土条-9和10可视为三角形，得到土条高度如表4-5所示。表4-5南北侧整体稳定性安全系数计算表分条号10762.154146.762133.720255.3876.85396214.086605.79366.391442.45627.34285521.286829.4556.278505.2548.57374226.243942.452133.482559.348116.86463630.0161033.56125.9957585.332155.70553032.9121145.27994.37566.853175.85442435.1361194.638122.647433.869225.03731936.6721226.753118.3364485.859232.47321235.4461501.23148.736257.896213.5871622.674983.93748.03496.325141.8960022.662971.347480147.754-1-621.866957.62448.634-96.325144.536-2-1222.082944.64848.826-177.889137.374-3-1720.672831.968108.344-238.868140.573-4-2419.774782.491103.04-204.842133.54-5-3117.923731.824110.428-240.562122.72-6-3514.038663.829119.734-215.68368.257-7-4411.368547.252134.01-244.63862.853-8-536.037402.41757.491-166..08628.467-9-630.62588.36264.37-95.7468.48合计1687.8272168.7722338.738所以满足整体稳定性要求。58 以上是滑动圆心位于O点的计算结果，实际上O点不一定为最危险的滑动圆心，K值不一定为最小稳定安全系数，因此实际工程应试算，找出最危险的滑裂面。58 5地下连续墙墙结构施工及土方开挖5．1施工方法的选择开挖根据现场施工条件，本工程可采用分区挖土的方法，把开挖路堑横断面分成若干区进行开挖（如图5-1）。图5-1分区挖土示意图5．2围护结构施工工艺工艺流程：测量放线→导墙施工→地下墙成槽→清基→钢筋笼吊放→水下砼浇注操作工艺：1．导墙施工（1）导墙的作用是作为挖槽机的导向，容蓄泥浆及防止地表土的坍塌。（2）导墙一般用钢筋混凝土浇筑而成，导墙断面一般为「形、」形或[形，厚度一般为150～250mm，深度为1.5～2.0m，底部应坐落在原土层上，其顶面高出施工地面50～100mm，并应高出地下水位1.5m以上。两侧墙净距中心线与地下连续墙中心线重合。每个槽段内的导墙应设一个以上的溢浆孔。（358 ）导墙宜建在密实的黏性土地基上，如遇特殊情况应妥善处理，导墙背后应使用黏性土分层回填并夯实，以防漏浆。（4）现浇钢筋混凝土导墙拆模后，应立即在两片导墙间加支撑，其水平间距为2.0～2.5m，在导墙混凝土养护期间，严禁重型机械在附近行走、停置或作业。（5）采用预制的导墙时，应确保连接部分的质量。（6）导墙的施工允许偏差为：1）两片导墙的中心线应与地下墙纵向轴线相重合，允许偏差应为土10mm。2）导墙内壁面垂直度允许偏差为0.5％。3）两导墙间间距应比地下墙设计厚度加宽30～50mm，其允许偏差为土10mm。4）导墙顶面应平整。2．槽段开挖（1）应根据成槽地点的工程地质和水文地质条件、施工环境、设备能力、地下墙的结构尺寸及质量要求等选用挖槽机械。通常，对于软质地基，宜选用抓斗式挖槽机械；对于硬质地基，宜选用回转式或冲击式挖槽机械。（2）挖槽前，应预先将地下墙划分为若干个施工槽段，其平面形状可为一字形、L形、T形等。槽段长度应根据设计要求、土层性质、地下水情况、钢筋笼的轻重大小、设备起吊能力、混凝土供应能力等条件确定，一般槽段长度为3～7m。（3）挖槽前，应制订出切实可行的挖槽方法和施工顺序，并严格执行。挖槽时，应加强观测，确保槽位、槽深、槽宽和垂直度符合设计要求。遇有槽壁坍塌事故发生，应及时分析原因，妥善处理。（4）挖槽过程中，应保持槽内始终充满泥浆，泥浆的使用方式，应根据挖槽方式的不同而定，使用抓斗挖槽时，应采用泥浆静止方式，随着挖槽深度的增大，不断向槽内补充新鲜泥浆，使槽壁保持稳定；使用钻头或切削刀具挖槽时，应采用泥浆循环方式，用泵把泥浆通过管道压送到槽底，土碴随泥浆上浮至槽顶面排出称为正循环；泥浆自然流入槽内，土碴被泵管抽吸到地面上称为反循环。反循环的排碴效率高，宜用于容积大的槽段开挖。（5）槽段的终槽深度应符合下列要求：即非承重墙的终槽深度必须保证设计深度，同一槽段内，槽底深度必须一致且保持平整。承重墙的槽段深度应根据设计入岩深度要求，参照地质剖面图及槽底岩屑样品等综合确定，同一槽段开挖深度宜一致。遇有特殊情况应会同设计单位研究处理。（6）槽段开挖完毕，应检查槽位、槽深、槽宽及槽壁垂直度，合格后应尽快清底换浆及安装钢筋笼灌注槽段混凝土。3．泥浆的配制与使用58 （1）泥浆的作用在于维护槽壁的稳定、防止槽壁坍塌、悬浮岩屑和冷却、润滑钻头。泥浆质量的优劣直接关系着成槽速度的快慢，也直接关系着墙体质量、墙底与基岩接合质量以及墙段间接缝的质量。（2）施工前应对造浆黏土进行认真选择，一般应选用膨润土造浆，并在施工前进行造浆率和造浆性能试验。（3）配制泥浆前，应根据地质条件、成槽方法和用途等进行泥浆配合比设计，试验合格后方可使用。其性能指标应符合表3．4．6．2的规定。新拌制的泥浆应存放24h或加分散剂，使膨润土充分水化后方可使用。（4）施工场地应设置足够施工使用的泥浆配制、循环和净化系统场地。泥浆池应加设防雨棚，施工场地应设集水井和排水沟，防止雨水和地表水污染泥浆，同时也防止泥浆污染场地，做到文明生产。（5）不同施工阶段的泥浆性能指标的测定项目应按下列要求进行：1）在鉴定黏土的造浆性能和确定泥浆配合比时，均应测定泥浆的黏度、相对密度、含砂量、稳定性、胶体率、静切力、失水量、泥皮厚度和pH值；2）槽后，测定槽底以上0.2～1.0m处泥浆的相对密度、含砂率和黏度。（6）施式期间，槽内泥浆面必须高于地下水位1.0m以上，并且不低于导墙顶面0.5m。（7）施工过程中，应经常测定和调节泥浆性能，使其适应不同地层的钻进要求。1）对于覆盖层（即人工填土部分）泥浆黏度要适当大些，可达25～30s甚至更大，失水量和泥皮厚度要小一些。2）对于黏土层，泥浆黏度可小一些，浓度也可稀一些。当黏度过高时，可用分散剂和加水稀释，但应禁止直接向槽内加清水，而应将水加进池内，经充分搅拌后再用。3）对于砂层，泥浆黏度应大些，深度也可大些，失水量和泥皮厚度要小一些，在地下水特加紧丰富的地层中要采用高黏度高浓度泥浆。4）对于渗透性极高的地层，泥浆可能漏失，可用高黏度泥浆，或在泥浆中添加堵漏材料，如锯末和其他纤维物质，也可以直接往槽内投黏土球，在制作黏土球时，可往土中加适量的Na-CMC。（8）当泥浆受水泥污染时，黏度会急剧升高，可用Na2C03和FeL（(铁铬盐)进行稀释。如果泥浆过分凝胶化时，就要把泥浆废弃。1）当泥浆受海水污染时，可用海水造浆，并加入抗盐CMC。2）当泥浆受其他盐类污染时，可用腐植酸钠或FCL处理。3）当钻进页岩时，页岩会遇水膨胀剥落，要用CMC降低失水量和泥皮厚度。58 （9）施工现场应有足够的泥浆储备量，以满足成槽、清槽的需要以及失浆时的应急需要。泥浆池的数量至少要放置4个，总容量应能满足1～2d挖槽和清槽用浆量。（10）在清槽过程中应不断置换泥浆。清槽后，槽底以上0.2～1.0m处的泥浆相对密度应小于1.2，含砂量不大于8％，黏度不大于28s。（11）泥浆应进行净化回收重复使用。泥浆净化回收可采用振动筛、旋流器、流槽、沉淀池或强制脱水等方法。废弃泥浆和残渣，应按环境保护的有关规定处理。4．清底换浆（1）在槽段开挖结束后，灌注槽段混凝土前，应进行槽段的清底换浆工作；以清除槽底沉碴，直至沉碴厚度符合设计要求为止。（2）清底换浆作业可在挖槽结束后立即进行，也可在灌注槽段混凝土之前进行，不管在什么时候进行清底换浆作业，均应在浇注槽段混凝土之前，测定槽内泥浆的指标及沉碴厚度，达到设计要求后，才允许灌注槽段混凝土。（3）清底换浆时，应注意保持槽内始终充满泥浆，以维持槽壁的稳定。5．钢筋笼的制作与安放（1）地下墙的钢筋笼规格尺寸应考虑结构要求、单元槽段、接头形式、加工场地、现场起吊能力等因素分节制作而成，每节钢筋笼主筋的连接可用电焊接头，压接接头或套筒接头。（2）钢筋笼应具有必要的刚度，以确保在吊装和插入时不致于变形或破坏，如有必要，须加设斜撑和横撑补强。钢筋笼的吊点位置、起吊方式和固定方法应符合设计和施工要求。在吊放钢筋笼时，应对准槽段中心，并注意不要碰伤槽壁壁面，不应强行插入钢筋笼，以免钢筋笼变形或导致槽壁坍塌。（3）钢筋的净距应大于3倍粗骨料粒径，并应在现场制作成型和预留插放混凝土导管的位置。分节制作的钢筋笼，应在制作台上试装配，接头处纵向钢筋的预留搭接长度应符合设计要求。（4）为了确保混凝土保护层厚度，可用钢筋或钢板定位垫块或预制混凝土垫块焊接在钢筋笼上，设置垫块位置时，在每个槽段前后两个面应各设两块以上，其竖向间距约为5m。（5）为了防止在灌注混凝土时钢筋笼上浮，应在导墙上埋设钢板，与钢筋笼焊接在一起作临时锚固。6．施工接头（1）地下墙的接头施工质量直接关系到其受力性能和抗渗能力，应在结构设计和施工中予以高度重视。58 （2）施工接头应能承受混凝土的侧压力，倾斜度应不大于0.4％，不致于妨碍下一槽段的开挖，且能有效地防止混凝土绕过接头管外流。（3）施工接头可用钢管、钢板、型钢、预制混凝土、化学纤维、气囊、橡胶等材料制成，其结构形式应便于施工。（4）单元槽段挖槽作业完毕，应使用清扫工具或高压射水清除粘附于接头表面上的沉碴或凝胶体，以保证混凝土的灌注质量，防止接头漏水。（5）使用接头管接头时，要把接头管打入到沟槽底部，完全插入槽底。接头管宜用起重机吊放就位。起拔接头管时，宜用起重机或起拔千斤顶。接头管的拔出，应根据混凝土的硬化速度，依次适时地拔动，待混凝土灌注完毕经2-3h后完全拔出。过早拔出接头管，会使混凝土坍塌或开裂；过晚拔出接头管，会使拔出困难或不能拔出。7．水下混凝土灌注（1）地下连续墙的混凝土是在护壁泥浆下灌注，需按水下混凝土的方法配制和灌注。且应采用商品混凝土。（2）混凝土的配合比应通过试验确定，并应符合下列规定：1）满足设计要求和抗压强度等级、抗渗性能及弹性模量等指标，水灰比不应大于0.6。2）用导管法灌注的水下混凝土应有良好的和易性，坍落度宜为180～220mm，扩散度宜为340～380mm，每立方米混凝土中水泥用量不宜少于370kg，粗骨料最大粒径不应大于25mm，宜选用中、粗砂，混凝土拌和物中的含砂率不小于45％。3）水泥宜选用普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥，并可根据需要掺加外加剂，其品种和数量应通过试验确定。（3）导管的构造和使用应符合下列要求：1）导管壁厚不宜小于3mm，直径宜为200～250mm。直径制作偏差不得超过2mm。导管必须顺直、密封、装拆方便。导管总长度应大于槽深加槽孔上升高度。导管的分节长度应按工艺要求确定。两管之间可用法兰接头、穿绳接头或双螺纹方扣快速接头连接，底管长度不宜小于4m。2）导管使用前应试拼试压，试压压力一般为0.6～1.0MPa。（4）灌注混凝土的隔水栓宜用预制混凝土塞、钢板塞、泡沫塑料等材料制成。（5）为保证水下混凝土的灌注顺利进行，灌注前应拟定灌注方案，内容包括槽孔纵剖面图、计划灌注量、混凝土供应能力、终灌高度、导管位置、导管组合方式、灌注方法及顺序、主要材料用量等。58 （6）灌注水下混凝土应遵守下列规定：1）开始灌注时，隔水栓吊放的位置应邻近水面，导管底端到孔底的距离应以能顺利排出隔水栓为宜，一般为0.3～0.5m。2）开灌前储料斗内必须有足以将导管的底端一次性埋入水下混凝土中0.8m以上深度的混凝土储存量。3）混凝土灌注的上升速度不得小于2m／h，每个单元槽段的灌注时间不得超过下列规定；a．灌注量为10～20m3，≤3h；b．灌注量为20～30m3，≤4h；c．灌注量为30～40m3，≤5h；d．灌注量为>40m3，≤6h。4）随着混凝土的上升，要适时提升和拆卸导管，导管底端埋人混凝土面以下一般保持2～4m，不宜大于6m，并不得小于lm，严禁把导管底端提出混凝土面。5）在水下混凝土灌注过程中，应有专人每30分钟测量一次导管埋深及管外混凝土面高度，每2h测量一次导管内混凝土面高度。混凝土应连续灌注不得中断，不得横移导管，提升导管时应避免碰挂钢筋笼。（7）在一个槽段内同时使用两根导管灌注时，其间距不应大于3m，导管距槽段端头不宜大于1.5m，混凝土面应均匀上升，各导管处的混凝土表面的高差不宜大于0.3m，混凝土应在终凝前灌注完毕，终浇混凝土面高程应高于设计要求0.5m。（8）灌注前应有严密的施工组织设计及辅助设施，一旦发生机具故障或停电以及导管堵塞、进水等事故时，应立即采取有效措施，并同时作好记录。（9）灌注过程中槽段口宜设盖板，以免混凝土散落槽内污染泥浆；所置换出来的泥浆应送人沉淀池处理，不得让泥浆溢出地面。不能重复使用的泥浆应直接废弃处理。（10）单元槽段接头不良造成接头处漏水：接头处漏水是由于灌注混凝土时接头处有泥碴存在，使混凝土无法充填接头处缝隙所致。为此，应在设计中采用合理的结构形式，在施工中注意清除接头处沉积物，使单元槽段之间的衔接紧密，才能防止接头处漏水的发生。（11）墙体壁面不够平直：墙体壁面不平直往往是因挖槽机械选用不当，或因壁面局部坍塌所致。为此，应注意选用合适的挖槽机械，采用合理的施工方法，配制合格的护壁泥浆，才能避免上述缺陷的发生。（1258 ）墙体混凝土质量欠佳：挖槽时，护壁泥浆质量不合格，清底时，清除沉碴及换浆不彻底，灌注混凝土时，导管布置不合理，导管埋人深度不够，混凝土的灌注不够连续等原因，均可导致墙体混凝土的质量缺陷。为此，应注意保证护壁泥浆的质量，彻底进行清底换浆，严格按规定灌注水下混凝土，以确保墙体混凝土的质量。（13）槽底沉碴过厚：护壁泥浆不合格，或清底换浆不彻底，均可导致大量沉碴积聚于槽底，在灌注水下混凝土前，应测定沉碴厚度，符合设计要求后，才能灌注水下混凝土。（14）施工准备时，应做好施工调查，挖槽开始之前，应清除一切地下障碍物。（15）防止导墙破坏或变形：在挖槽过程中，导墙的强度及刚度不足、导墙的地基坍塌、导墙内侧没有支撑、作用在导墙上的荷载过大等原因都可导致导墙破坏或变形，应采用切实措施，防止这些事故的发生。（16）防止槽壁坍塌：护壁泥浆不合格，漏浆或泥浆液面下降、地下水位上升、地下水流速大、挖槽穿过极软弱的粉砂层或松砂层，地面荷载过大或承受偏大土压力等因素，均可导致槽壁坍塌，应针对施工现场的条件，采取相应措施。（17）防止挖槽机具卡在槽内：槽壁坍塌，挖槽机具停留在槽内太久，在黏土层中挖槽，挖槽方向偏差太大，挖槽中遇有地下障碍物等原因，都可造成挖槽机具卡在槽内的事故，为此，应在施工中加强观测，密切注意地质条件的变化，改善护壁泥浆的质量，以防止这类事故的发生。5．3基坑挖掘工艺方法开挖方法：直接分层开挖；有内支撑分层开挖；盆式开挖；岛式开挖；逆作法开挖；无支撑围护开挖；壕沟式开挖；沉井（箱）开挖。5．3．1直接分层开挖（一）放坡开挖适合于基坑四周空旷、有足够的放坡场地，周围没有建筑设施或地下管线的情况，在软弱地基条件下，不宜挖深过大，一般控制在6~7m左右，在坚硬土中，则不受此限制。放坡开挖施工方便，挖土机作业时没有障碍，工效高，可根据设计要求分层开挖或一次挖至坑底；基坑开挖后主体结构施工作业空间大，施工工期短。（二）无内支撑支护开挖分为悬臂式、拉锚式、重力式、土钉墙等几种。无内支撑支护的土壁可垂直向下开挖，因此，不需在基坑边留出很大的场地，便于在基坑边较狭小、土质又较差的条件下施工。58 同时，在地下结构完成后，其坑边回填土方工作量小。5．3．2有内支撑支护的基坑开挖在基坑较深、土质较差的情况下，一般支护结构需在基坑内设置支撑。有内支撑支护的基坑土方开挖比较困难，其土方分层开挖主要考虑与支撑施工相协调。盆式开挖盆式开挖适合于基坑面积大、支撑或拉锚作业困难且无法放坡的基坑。（二）岛式开挖当基坑面积较大，而且地下室底板设计有后浇带或可以留设施工缝时，还可采用岛式开挖的方法（如图5-2）。图5-2岛式挖土剖面示意图5．3．3逆作法深地下室的常规施工是通过临时支护基坑坑壁，开挖至预定深度后，浇底板并由下而上施工各层地下室结构，待地下室完工后，再逐层进行地上结构的施工。利用地下连续墙采用逆作法施工较深的多层地下室，成为发展的方向，这已在国内外到得了显著的效果。逆作法施工工艺是先沿建筑物外围施工地下连续墙，作为地下室的边墙或基坑的围护结构。58 在建筑物内部的浇筑中间支承柱，开挖土方至第一层地下室底面标高，浇注梁及部分的板，该层楼盖即可作为地下连续墙刚度很大的支撑系统。然后在梁间没有浇板的空档内，向下逐层施工各层地下室结构。与此同时，在已完成底面梁板结构的基础上，做上部结构。地下室封底前，地面上允许施工的层数要通过计算确定。逆作法的优点：（1）地下主体结构的梁、板、柱作为挡土墙的横向支撑；（2）大幅度缩短工期；（3）逆作法只开挖有效范围内的土方量，减少了大量的土方量；（4）安全性好，且基本上不受气候所左右。逆作法的不足：（1）封闭状态下的环境进行施工，作业环境较差；大型机械设备难于进场；（2）地下结构中墙柱的混凝土接搭质量较难控制；（3）控制导柱的垂直度和承载力较难；（4）逆作法侧向刚度较封闭式的小，施工中应采取措施，防止一侧连续墙的过大变形。5．3．4无支撑围护开挖此开挖分为：挡墙支护下开挖；挡墙加土锚支护下开挖；重力式挡墙支护下开挖（一）挡墙支护下开挖：特点：（1）适合于开挖较浅工程、地质条件较好、周围环境保护要求较低的基坑；（2）无支撑施工、工期较短。（二）挡墙加土锚支护下开挖：特点：（1）适合于锚杆的锚固效应较好的地层；（2）土锚的施工范围内无障碍物，周围环境允许打设锚杆，如锚杆打入基地外，应考虑拆锚以及挥手是否可行；（3）无内支撑，方便主体工程施工、工期快造价较经济。（三）重力式挡墙支护下开挖特点：（1）适合于一层地下室基坑的开挖施工，施工简便造价经济；（2）环境保护要求较高，地层较软弱时慎用。5．3．5壕沟式开挖此开挖的特点：（1）适合于开挖面大而且全面开挖施工场地困难的基坑；（2）地下主体工程需分次施工。围护结构需作二次，施工复杂、工期较长、造价较高。58 5．3．6沉井（箱）开挖此开挖的特点：（1）用于软弱地基及涌水量较多的基坑；（2）在设计及施工合理、先进的条件下，可用于环境保护要求较高的地方，在一定条件下亦可能做到成本低、工期短。5．4施工劳动组织1)科学合理安排工期，特别是提前安排关键工序，强化管理，要求各分项工程按期完成，为相关专业施工提供良好条件，从而确保整体工期的实现。总进度计划要充分结合施工技术方案，各专业的进度要求，充分利用计划汇总的自由时差，抓住关键线路和重点工作，确保施工的最佳均衡和连续作业。加强各专业之间的协调。2)合理安排分项工程根据本工程特点按工程子项划分施工区段，每一区段安排足够的劳动力、运用均衡流水施工工艺合理安排工序，对工地现场的平面区域同步施工的同时，按照施工工艺程序的要求合理安排交叉作业，确保施工的均衡性，使各道工序搭接紧凑。3)选用优秀的施工队伍根据工程特点，我公司将选用优秀的施工队伍，按既分工又合作的方式统一组织，以总工期进度为依据，编制分项工程施工组织方案。4)外部条件保证施工场地、道路、水电、通讯等准备工作是施工单位进场施工的基本条件，抓紧做好前期准备。5)加强监控、及时调整在施工中要及时发现问题，研究措施，补救工期，强化计划执行过程中的动态管理和控制，保证计划目标的如期实现。6)材料保证选购优质的施工材料，以满足工程质量要求，降低施工难度，在每道工序之前，技术人员根据图纸及时上报材料计划，保证每个工序施工之前材料提前进场，杜绝因材料原因影响施工正常进行。7)资金对工期的保证本工程执行专款专用制度以避免施工中因为资金问题而影响工程进展，充分保证劳动力，机械的充足配备，材料的及时进场。随着工程各阶段关键日期的完成及时兑现各专业队伍的劳务费用，这样既能充分调动他们的积极性，也使各作业队为本工程安排作业人员充足配备提供了保证。同时专款专用制度也为项目部应付万一某一环节完不成关键日期而采取果断措施提供了保证。完善的季节性施工措施对工期的保证58 5．5施工安全技术措施a.贯彻执行国家安全生产、劳动保护方面的方针、政策和法规，监理总部的指示和决定。b.建立健全项目安全生产保证体系，建立和实施安全生产责任制。c.组织工程项目施工的安全教育和技术培训考核，对管理人员和施工操作人员进场前安全教育。d.编制和呈报安全计划、安全技术方案和安全措施，并认真贯彻落实。e.积极做好安全生产检查，发现事故隐患，要及时整改。f.所有工程在开工前必须编制有安全技术的施工组织设计（包括施工用电组织设计）及技术复杂的专题方案必须严格审核批准手续、程序。g.各类脚手架、井架、赝架、便桥、栈桥等施工设施的搭设、拆除和使用，要有设计计算和施工图。h.施工现场安全管理必须抓好施工现场平面布置图和场地设施管理，做到图物相符，井然有序，状况良好，此外还应做好环保、消防、材料、卫生、设备等文明施工管理。i.安全检查应与完善和修订安全管理规章制度结合起来，应与安全生产责任制和经济理挂钩、严明奖惩。5．6施工质量检查与验收1．地下连续墙的钢筋笼检验标准应符合建筑地基基础工程施工质量验收规范（GB50202-2002）的规定。2．地下连续墙的质量检验标准应符合下表的规定。表5-1地下连续墙的质量检验标准项序检查项目允许偏差或允许值检查方法单位数值主控项目1墙体强度设计要求查试件记录或取芯试压2垂直度：永久结构临时结构1/3001/150测声波测槽仪或成槽机上的监测系统一般项目1导墙尺寸宽度墙面平整度导墙平面位置mmmmmmW+40<5±10用钢尺量，W为地下墙设计厚度用钢尺量用钢尺量2沉渣厚度：永久结构临时结构mmmm≤100≤200重锤测或沉积物测定仪测3槽深mm+100重锤测4混凝土坍落度mm180~220坍落度测定器58 5钢筋笼尺寸见本规范表5.6.4-1见本规范表5.6.4-16地下墙表面平整度永久结构临时结构插入式结构mmmmmm<100<150<20此为均匀粘土层，松散及易坍土层由设计决定7永久结构时的预埋件位置水平向垂直向mmmm≤10≤20用钢尺量水准仪坚持“三检制”，即自检、专检、交接检。自检：班组完成施工工序后，组织自检，填写《工程质量自检表》，交质检员。专检：质检员对班组完成的工序进行检查，检查合格后在《工程质量自检表》上签字。交接检：生产负责人在专检完成后，对已完工序进行检查，检查合格后在《工程质量自检表》上签字。生产负责人签署交接检的结论性意见，作为下道工序施工的依据。自检、专检、交接检中均达到优良品方可，达不到优良等级的工序均不得进入下道工序。经过“三检”的工序最后由项目经理部质检工程师请监理工程师验收签认。对施工过程计量进行控制，与质量有关的检验、测量和试验设备必须是经鉴定合格的产品，并能满足所需要的精度。使用期间要经常进行校准，做好标识。测量放线要精心操作，严格控制轴线位置标高。严格按配合比对拌合材料认真计量，制止不计量的行为。58 6工程监测6．1监测内容与方法该工程为大面积深基坑工程，为了及时掌握基坑围护结构的安全性，了解基坑开挖对周围环境的影响，必须进行施工监测。基坑及周围环境的监测、测试:(1)压顶梁的水平位移监测：沿压顶梁每隔15m布置一个水平位移观测点。(2)深层水平位移监测：要求在支护桩外侧布设10个深层位移观测孔。测斜孔深不小于支护桩长，使用测斜仪逐段量测在基坑开挖过程中和地下室主体结构施工过程中整个支护桩深度范围内支护结构及外侧土体向基坑内的水平位移情况。(3)基坑周边道路沉降观测：沿周边道路每15m设一沉降观测点。(4)基坑周边建筑物沉降观测：每幢建筑物上设一组沉降观测点。(5)砼支撑轴力量测:布设9组应力量测点。监测与测试的控制要求：(1)桩顶水平位移速率不超过2mm/d或累计水平位移不超过25mm；(2)深层水平位移速率不超过2mm/d或累计水平位移不超过25mm；(3)任何不正常的路面沉陷或路面沉陷不超过25mm或不超过2mm/d；(4)建筑物沉降速率不超过2mm/d或累计水平位移不超过15mm，差异沉不超过建筑物高度的2‰；(5)支撑轴力不超过设计值的80%。观测频率：基坑开挖施工前进行第一次观测，观测值作为初始值，基坑开挖前期每三天观测一次，中期每两天观测一次，开挖至坑底后每天观测一次，基坑或周围环境位移变形较大时，每天观测两次。基坑出现险情时，加密观测。观测成果应及时反馈给业主、监理、设计和施工单位。6．2量测元件布置与安装各监测项目的测点布设位置及密度应与桩基施工的区域、围护结构类型、基坑开挖顺序、被保护对象的位置及特性相匹配；同时参照围护桩位置、附属结构位置及开挖分段长度等参数，进行测点布置，主要为了解变形的范围、幅度、方向，从而对基坑变形信息有一个清楚全面的认识，为围护结构体系和基坑环境安全提供全面、准确、及时的监测信息。设计各监测项目布点情况如下：58 1、周边地下综合管线垂直、水平位移监测A、监测点设计原则取距施工区域最近的管线；取硬管线(如上水，煤气，下水等)；取埋设管径最大的管线；一条路上尽可能取一条最危险的管线设直接监测点；监测点尽可能设在管线出露点，如阀门、窨井上。B、管线情况根据目前掌握的周边管线分布资料，拟在基坑周边的配水管线上布设变形监测点17点，编号S1～S17；在排水管线上布设变形监测点25点，编号Y1～Y25；在煤气管线上布设变形监测点18点，编号M1～M18。共计布设管线变形测点60个，每条管线上测点间距为20米，测点具体布置见附图01、02。待管线协调会后，再结合实际情况确定测点的数量和位置。对于监测的管线不便设置直接点的尽可能以管线敞开井、阀门井、窨井等的井口地面结构直接观测。具体布点时应针对不同管线性质以及与基坑的距离关系，确定不同监测力度，密切观测其变形状况。监测点固定好后，用水准仪测得监测点的标高，并以两次测得数据的平均值作为初始标高。2、河堤垂直位移、水平位移、裂缝监测对3倍基坑开挖深度范围内的主要建筑物进行垂直位移监测，并注意裂缝观测。在基坑开挖施工以前对建筑物外观进行观察，对能布点的主要裂缝设置裂缝监测点进行观测。根据现场踏勘，距施工区域较近的建(构)筑物主要为南侧的西厍里港河堤，拟在河堤上共计设置垂直位移、水平位移监测点20点，编号H1～H20，见附图01、02。因涉及测点布置及仪器通视问题，具体监测点位需视现场情况进行布设。布点时，可采用在河堤顶面钻孔，埋入弯成约8CM长的Φ14圆钢筋，用混凝土浇筑固定；或用射钉枪直接打入钢钉于相应部位。3、围护顶部垂直、水平位移监测拟在基坑周圈围护顶面上布设墙顶垂直位移及水平位移监测点，计划共布设48点，编号Q1～Q48，测点间距15～20米不等。测点具体布置见附图03、04。测点利用长8公分带帽钢钉直接布置在新浇筑的围护顶部上，并测得稳定的初始值。4、围护结构侧向位移监测在基坑围护结构钢筋笼上绑扎埋设带导槽PVC58 塑料管，以监测围护墙体侧向变形。选择在可能产生较大变形的部位，根据施工现场情况，拟在基坑周圈共布置20个测斜孔，编号P01～P20，孔深基本同桩深，测孔间距约40米。见附图03、04。5、坑外土体侧向位移监测在坑外以钻孔方式埋设带导槽PVC塑料管，以监测基坑开挖过程中基坑外侧土体沿深度各点的水平位移。选择在基坑周围靠近西厍里港侧共布置4个测斜孔，编号为T01～T04，孔深约19米。6、坑外潜水水位观测拟在基坑周围5米范围内及基坑内部布置潜水水位观测孔，共计布置坑外潜水水位观测孔17孔，编号SW1～SW17，孔深约8米，水位孔间距约50米。见附图03、04。具体位置可能会视地下障碍物分布情况适当调整。用Φ89钻头成孔，钻进尽可能采用清水钻进，埋设直径为Ф53的专用水位监测PVC管，PVC管外使用特殊土工布进行无缝包扎，下管后用中砂密实,孔顶附近再填充泥球，以防止地面水的渗入。埋设完成后，立即用清水洗孔，以保证水管与管外水土体系的畅通。7、支撑轴力监测通过在混凝土支撑结构内安装钢筋应力计来测定支撑的轴向受力，应力计安装时分左右两侧进行，以便能准确确定轴力数值。拟在西区基坑内设置的两道钢筋混凝土支撑基本相对应位置处分别布设4组轴力测点，编号Zi-1～Zi-4(i=1,2支撑层数)；在东区基坑内设置的一道钢筋混凝土支撑上共布设6组轴力测点，编号Z1-5～Z1-10，共计布设14组支撑轴力监测点28只钢筋应力计。测点具体布置见附图03、04、05。8、立柱桩垂直位移监测坑内土体开挖后，坑底土体会产生回隆，并带动立柱桩一起向上位移，如隆起量过大，会引起支撑的失稳。为观测基坑开挖过程中立柱的垂直位移变化情况，掌握基坑支护系统的稳定性，了解基坑施工对立柱的影响，拟在在立柱桩的顶部进行设点。共计设置垂直位移监测点18点，编号L1～L18。综上所述，布设的各类监测元件情况及数量如下：监测项目测点数量备注周边地下管线垂直位移监测60点河堤垂直、水平位移监测20点围护顶部垂直、水平位移监测48点58 围护结构侧向位移监测20孔孔深基本同桩深，约12.5～21米坑外土体侧向位移监测4孔孔深约19米坑外潜水水位观测17孔孔深约8米支撑轴力监测14组28只钢筋应力计立柱桩垂直位移监测18点6．3监测时间根据工况合理安排监测时间间隔，做到既经济又安全。根据以往同类工程的经验，拟定监测频率为见下表(最终监测频率须与设计、总包、业主、监理及有关部门协商后确定)。监测内容监测频率围护施工坑内降水基坑工程开挖底板浇筑后支撑拆除期间周边地下管线垂直位移监测2次/周1次/3天1次/1天1次/3天1次/1天河堤垂直、水平位移监测2次/周1次/3天1次/1天1次/3天1次/1天围护顶部垂直、水平位移监测//1次/1天1次/3天1次/1天围护结构侧向位移监测//1次/1天1次/3天1次/1天坑外土体侧向位移监测/1次/3天1次/1天1次/3天1次/1天支撑轴力监测//1次/1天1次/3天1次/1天立柱桩垂直位移监测//1次/1天1次/3天/坑外潜水水位观测/1次/1天1次/1天1次/3天1次/1天说明：1、现场监测将采用定时观测与跟踪观察相结合的方法进行。2、监测频率可根据监测数据变化大小进行适当调整。3、监测数据有突变时，监测频率加密到每天二～三次。4、各监测项目的开展、监测范围的扩展，随基坑施工进度不断推进。58 7结束语基坑支护是地下基础施工中内容丰富而又富于变化的领域。工程界已意识到基坑支护是一项风险工程，是一门综合性很强的新型科学，它涉及到工程地质、土力学、基础工程、结构力学、原位测试技术、施工技术、土与结构相互作用以及环境岩土工程等多学科问题。基坑支护大多是临时工程，影响基坑工程的因素很多，例如地质条件、地下水情况、具体工程要求、天气变化、施工工序及管理、场地周围环境等多种因素影响，可以说它又是一个综合性的系统工程。对深基坑技术的发展状况和研究的重点的介绍，从中能了解到现在的深基坑工程普遍存在的问题。接着对常用的基坑支护方法进行了比较详细的介绍，使读者能够对基坑支护有个全面的了解。对深基坑的计算理论的阐述，依次从土压力、止水、降水、挖孔桩、钢支撑和施工监测几个方面分别做了说明，这个次序也就是施工的顺序。土压力的计算分别从静止土压力和朗肯土压力两个方面进行了阐述，加之基坑的开挖顺序和钢支撑的安装与拆除顺序，从而建立了挖孔桩在施工的不同过程中的受力模型，从而计算出挖孔桩在不同外界条件下的内力已经钢支撑在不同情况下的轴力。根据以前学过的混凝土结构设计原理和钢结构设计原理，用最不利条件计算出挖孔桩的受力纵筋配筋情况和钢支撑的截面选择。降水是在基坑开挖前进行的，降水在地下工程中起着至关重要的作用，因此，降水设计一定要分析清楚，考虑全面，可采用一些轻型井点辅助降水措施。施工组织主要从土方的开挖顺序，钢支撑的施工工艺和挖孔桩的施工工艺三方面展开的。开挖一定要遵循纵向分段、竖向分层、由上至下、先支后挖，随挖随护的原则。钢支撑在架设和拆除的时候其预应力的加载一定要达到标准，以免产生重大的安全事故。挖孔桩的浇筑一定要严格控制，以免桩浇筑倾斜影响了基坑限界，对施工也不利。基坑支护工程作为土木及建筑工程中的一个重要组成部分，越来越受到人们的关注和重视：一方面是基坑的开挖深度越来越深，技术难度越来越大；另一方面是基坑支护的事故不断产生，特别是一些重大深基坑支护的事故，教训非常深刻。加之国家及各个省市对地铁修筑的关注程度日益高涨，对地下工程的进一步研究已经时不可待了。所以在基坑支护方面一定要多研究，早点研究出先进可行的方法为人民服务，为国家的建设服务。61 参考文献[1]建设部《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）,1999．9[2]《土钉墙技术规范》（初稿）冶金部建筑研究总院标准,1996.6[3]尉希成编著,《支挡结构设计手册》,中国建筑工业出版社；1995.9[4]冶金部《建筑边坡工程技术规范》，YB9258-97[5]建设部《建筑边坡工程技术规范》，GB50330-2002[6]建设部《锚杆喷射混凝土支护技术规范》，GB50086-2001[7]《土层锚杆设计与施工规范》，CECS22：99[8]高大钊，《深基坑工程》，机械工艺出版社，1999.9[9]刘建航、侯学渊，《基坑工程手册》，中国建筑工业出版社，1997[10]建设部《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002),2002.4[11]建设部《砼结构设计规范》(GBJ10-89),中国建筑工业出版社；1989[12]建设部《钢结构设计规范》(GBJ10-88),中国建筑工业出版社；1988[13]赵志缙、赵帆编著,《高层建筑基础工程施工》,中国建筑工业出版社；1994.12[14]黄强、惠永宁，《深基坑支护工程实例集》，中国建筑工业出版社；1997.1261 致谢本论文是在姚兆明老师的精心指导下完成的。从论文的选题、设计计算方法和思路，直到撰写都得到了姚老师的详细指导。在毕业设计的过程中，姚老师提供大量的资料，为顺利进行毕业设计创造了十分有利的条件。在此特向姚老师表示最真挚的感谢！虽然毕业设计运用的知识基本上都是以前学过的，但其专业相关性就强多了，对专业的知识的了解就比较深。这就要求我要查阅相关的专业书籍，同时还要对以前学过的知识进行较好的复习。姚老师不仅为我提供了很多的相关的资料让我去阅读，而且还对我所遇到的问题一一的进行详细的讲解和悉心的指导，让我的许多困惑都迎刃而解。感谢培养我四年的学校！感谢土木建筑学院的领导、老师对我的栽培！感谢四年来同学们的帮助！黄家乐2011年6月2日61'