1、建筑基坑工程設(shè)計(jì)計(jì)算與施工本書較全面地介紹了建筑基坑工程設(shè)計(jì)計(jì)算理論與旋工技術(shù)，主要內(nèi)容包括：基坑工程的現(xiàn)狀；基坑工程的設(shè)計(jì)計(jì)算，穩(wěn)定性驗(yàn)算和變形控制；圍護(hù)墻的設(shè)計(jì)與 施工；支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與旋工；基坑工程監(jiān)測與信息化施工；在基坑工程新進(jìn)展 一章中選擇了 15種具有代表性的新技術(shù)、新工藝和新方法；最后一章介紹了18個(gè)成功的典型工程實(shí)例，從方案選擇到設(shè)計(jì)與施工較全面地介紹了基坑工程的內(nèi) 容。書中注重方法論述，循序漸進(jìn)，由淺入深，有理論、講實(shí)踐：重應(yīng)用。刖百隨著經(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 和地下空間開發(fā)利用的趨勢愈加強(qiáng)烈。建筑物高度越來越高， 地下室

2、層數(shù)越來越多， 從而導(dǎo)致基坑開挖深度越來越深。這種趨勢對(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)展了多種符合我國國情的、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，這正是本書想要回答的問題。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)、原位測試技術(shù)、施工技術(shù)、

3、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，

4、 也注重實(shí)際工程中的應(yīng)用。本書在編寫過程中，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，本書在出版過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。基坑工程理論還很不成熟，各種工法地區(qū)性差異很大。書中介紹的理論、方法及經(jīng)驗(yàn)只能在 一定條件下適用，本書的目的在于解決問題的思路和途徑，切不可照搬。因此，書中定有不 妥之處，懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正。1999年6月第一章概述第一節(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年來在一些發(fā)達(dá)國家發(fā)展起來的一個(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)

5、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。在我國巖土工程技術(shù)早已存在，源遠(yuǎn)流長。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)行改革開放政策以來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

6、變化的領(lǐng)域。工程界已越來越認(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、施頁序及管理、場地周圍環(huán)境等多 種因素影響，可以說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

7、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)致我國的高層建筑如雨后春筍，拔地而起。19801989年10年間，我國新建高層建筑1000余棟；19901991年兩年問新建高層建筑 1000余棟；1992年一年就新建高層建筑 1000余棟，幾乎

8、成幾何級(jí)數(shù)遞增。從發(fā)展趨勢看，我國正在建 設(shè)的高層建筑越來越高，向地下發(fā)展越來越深， 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)，基坑工程越來越多。同時(shí)密集的建筑群、大深度的基因此坑周圍復(fù)雜的地下設(shè)施， 使得放坡開挖這一傳統(tǒng)技術(shù)不再能滿足現(xiàn)代城鎮(zhèn)建設(shè)的需要, 基坑工程引起了各方面的廣泛重視。特別是90年代以來，基坑工程問題已經(jīng)成為我國建筑工程界的熱點(diǎn)問題之一?；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)，如場地勘察，基坑設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)測，現(xiàn)場管 理，相鄰場地旋工的相互影響等?；釉O(shè)計(jì)和施工涉

9、及地質(zhì)條件、巖土性質(zhì)、場地環(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

10、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，從開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)

11、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。施工場地內(nèi)土壓力分布的意外變化、事先沒有掌握 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

12、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)算方法來把握施工過程中可能發(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。縱觀古今、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

13、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)的先后問世，標(biāo)志著本學(xué)科走向系統(tǒng)和成型，帶動(dòng)了各國學(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年代開始在奧斯陸和墨西哥城軟粘土深基坑中使用了儀器進(jìn)行監(jiān)測，此后的大量實(shí)測資料提高了預(yù)測的準(zhǔn)確性，并從70年代起產(chǎn)生了相應(yīng)的指導(dǎo)開挖的法規(guī)。8

14、0年代初我國逐漸涉入深基坑設(shè)計(jì)與施工領(lǐng)域，進(jìn)入90年代為了總結(jié)我國深基坑工程沒計(jì)與施工經(jīng)驗(yàn)，一些單位開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），各種新的沒汁汁算理論和先進(jìn)的測試技術(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)變的過渡；而巖土工程監(jiān)測技術(shù)（包括測試手段、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，反過來又迅

15、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，大、重型機(jī)械制造技術(shù)，特別是美、日及歐洲發(fā)達(dá)國家的大功率、強(qiáng)動(dòng)力施工機(jī)械和大型靜動(dòng)態(tài)測試儀器的問世，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、日等國家率先使用的新的基礎(chǔ)施工法（如SMWE法等）的相繼問世，又極大地發(fā)展了軟土開挖與圍護(hù)的技術(shù)。尤其是我國貫徹執(zhí)行改革開放政策以來的近 20年間所形成的開放大市場和與國際接軌的外向型運(yùn)作，

16、使我 國的基坑工程領(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放城市中高層建筑的大量興建或地下空間的逐漸開發(fā)和利用，基坑工程的設(shè)計(jì)和施工技術(shù)的開發(fā)和實(shí)踐，形成了近年國內(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 SMM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

17、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)與原位測試技術(shù)結(jié)合起來才能解決這個(gè)問題。目前在基坑圍護(hù)漫計(jì)中，仍然采用朗肯士壓力理論，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)視作平面問題來計(jì)算，如果基坑形狀并非長方形必然會(huì)產(chǎn)生不合理的計(jì)算結(jié)果，甚至無法計(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

18、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龋??；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

19、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?；庸こ碳夹g(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

20、饋、監(jiān)測、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)測儀表之中，如壓力盒、遠(yuǎn)視沉降儀、各類孔壓儀以及測斜儀等的設(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

21、者的實(shí)施提供了技術(shù)手段的保證。監(jiān)測用于施工，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，也為我國巖土工程與國際慣例接軌準(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1-3。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

22、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挖面以下孵-插入深度和設(shè)置在開挖面以上的支撐或錨桿系統(tǒng)來平衡墻后的水、土壓力和維持邊坡穩(wěn)榭于開挖深度不大的基坑，經(jīng)過驗(yàn)算也可采用無支撐、無錨桿的懸臂狀樁（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挖面以下受到的土體被動(dòng)抗力來平德墻側(cè)水壓力和 維持邊坡穩(wěn)定。在基坑工程中，重力式支護(hù)體系的墻體在開挖面以下往往鬻繁粼定的埋入深 度。目前，在我國各地常用的水泥土支護(hù)體系以及格構(gòu)式地下連續(xù)

23、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. 13. 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

24、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）。基坑工程設(shè)計(jì)與施工工作程序可參考圖1-4所示的步驟進(jìn)行。、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（可參見附錄A）。應(yīng)該根據(jù)工程規(guī)模、主體工程特點(diǎn)、場地條件、環(huán)境保護(hù)要求、巖土工 程勘察資料、土方開挖方法以及地區(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

25、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

26、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

27、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)

28、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：方便施工；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；節(jié)點(diǎn)構(gòu)造應(yīng)起到防止構(gòu)件局部失穩(wěn)的作用；盡可能減少節(jié)點(diǎn)自身的變形量；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。放坡開挖或無隔水帷幕的支護(hù)開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。

29、降水深度通?？刂圃诨娱_挖面以下0. 51. Om過深時(shí)容易引起滲流所帶來的不利影響。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)基坑開挖深度小于3m時(shí)，通?？刹捎妹鳒吓潘笥?m時(shí)宜采用井點(diǎn)降水。六、土方開挖不適當(dāng)?shù)拈_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)為土方開挖創(chuàng)造條件，同時(shí)應(yīng)對(duì)開挖方式提出要求。 其中最重要的要求是每階段的開挖深度與相應(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 48h,以防地基土塑性變形的發(fā)展。對(duì)于

30、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)測基坑工程的監(jiān)測內(nèi)容一般包括以下幾方面：支護(hù)結(jié)構(gòu)主要構(gòu)件的內(nèi)力和變形，如支撐軸向力測定，墻頂?shù)乃轿灰坪痛怪蔽灰疲?墻體豎向的變形曲線測定， 以及立柱的沉降或回彈等； 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定等，必要時(shí)還應(yīng)測定坑底土的回彈情況； 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。通過監(jiān)測可以驗(yàn)證支護(hù)結(jié)構(gòu)

31、設(shè)計(jì)的合理性。監(jiān)測工作 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)問內(nèi)和規(guī)定的條件下完成各項(xiàng)預(yù)定功能，即：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；在正常情況下， 具有良好的工作性能；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，一般 不超過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)等方面的問題。在地震區(qū)通?？刹豢紤]

32、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)測資料很少，因此還沒有條件能 夠像建筑結(jié)構(gòu)那樣通過對(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)，見表 1-1?；拥燃?jí)的劃分 是一項(xiàng)復(fù)雜的問題， 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

33、-97)還根據(jù)工程性質(zhì)、水文地質(zhì)條件、基坑開挖深度及規(guī)模，把基坑劃分為復(fù)雜、中等和簡單三種等級(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)，見表 1-2?；庸こ瘫M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

34、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

35、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)的士壓力系數(shù)稱為靜止土壓力系數(shù)，以Ko表示。靜止土壓力可以根據(jù)直線變形體無側(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Ko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

36、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)超靜定問題，目前還無法計(jì)算其相應(yīng)的土壓力。如圖2 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、過渡土壓力”或中間土壓力來表示這三種狀態(tài)。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)擋土結(jié)構(gòu)的實(shí)際工

37、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。庫侖（c A-Coulomb 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

38、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)土壓力用庫侖土壓力公式計(jì)算（詳細(xì)推導(dǎo)可參閱有關(guān)士力學(xué)書）。庫侖主動(dòng)與被動(dòng)土壓力公式為式中EE,-庫侖主動(dòng)與被動(dòng)土壓力（kPa）;y-基坑開挖深度內(nèi)土層平均重度（kN/m3）; H-基坑開挖深度（m）;K, K,-庫侖主動(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；芳-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超載等有關(guān)，由實(shí)驗(yàn)確定；

39、（2-2）沒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,可參見建筑基坑技術(shù)規(guī)范（YB9258-97）附錄8庫侖主動(dòng)與被動(dòng)土壓力系數(shù)。3.朗金士壓力理論朗金（w. J. M Rankine, 1875年）首先從分析半無限體中一點(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

40、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)，由下式確定與庫侖士壓力公式比較，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士壓力值和用庫侖士壓力理論求得的士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侖士壓力公式的一個(gè)特例。用土壓力理論計(jì)算擋土墻的土壓力時(shí)，應(yīng)注意以下問題：(1)當(dāng)支護(hù)結(jié)構(gòu)經(jīng)受的側(cè)向變

41、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Ko =(Ko +凡)/2;被動(dòng)土壓力系數(shù)調(diào)整為 K, 一 (0. 50. 7)K。(2)由于朗金士壓力理論簡單，所以工程界常常樂于采用，但它沒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

42、有較大誤差。(4)墻背與土體問摩擦角度芳與墻背粗糙度、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 角芳一般在之間變化。當(dāng)墻背光滑，墻背排水條件差，取。3;墻背較粗糙，墻后排水條件好，芳取。(1/3I/z)P;墻背很粗糙墻后排水條件好，芳取。(1/22/3)。(5)庫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。無論用庫侖或 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)

43、測數(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)典的庫侖和朗金士壓力理論計(jì)算得到，實(shí)測結(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，上上述理論一致。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)氖繅毫χ?。有條件時(shí)應(yīng)采用現(xiàn)場實(shí)測土壓力值，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

44、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侖理論求解。卜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?Q,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)

45、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 .地下水無滲流時(shí)的水壓力當(dāng)?shù)叵滤疅o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

46、 / 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，雖然通過室內(nèi)土工試驗(yàn)可以測定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

47、/m); h一水深度(m);穢水的流速(m/s) ; 7-水的重度(kN/m3); 9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)土壓力來平衡。四、其它荷載通常為了縮短擋土結(jié)構(gòu)，開挖基坑上部采用部分放坡或開挖時(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

48、下土壓力按以下簡化方法計(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。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。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。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

49、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)算為了確定支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的內(nèi)力和變形, 模型可以分為空間和平面兩類?？諉栍?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

50、無限體介質(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

51、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)可參見附錄Ao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

52、程中（包括開挖和回填）基坑開挖、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)的內(nèi)力宜采用土抗力法計(jì)算，空間作用不明顯的三類基坑和地層較穩(wěn)定、周圍環(huán)境較簡單的二類基坑中的懸臂結(jié)構(gòu)及單支點(diǎn)結(jié)構(gòu)可采用極限平衡法計(jì)算；(3)支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形一般可采用土抗

53、力法計(jì)算，當(dāng)基坑周圍有重要建(構(gòu))筑物需要保護(hù)時(shí)，可采用平面有限元法計(jì)算基坑開挖引起的支護(hù)結(jié)構(gòu)和地層的位移。2 .支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，一般應(yīng)考慮以下荷載：自重；(2)施工階段的水、土壓力及鄰近建筑物基底壓力產(chǎn)生的土壓力；(3)地面堆載、車輛或機(jī)械等活載及其產(chǎn)生的土壓力；(4)逆作法或蓋板法施工時(shí)，頂、樓板和蓋板傳給支護(hù)結(jié)構(gòu)的豎向力及力矩；(5)其它荷載：包括通過支撐對(duì)墻體施加的預(yù)壓力以及在基坑附近進(jìn)行的工程活動(dòng)(如地層加固、開挖)對(duì)墻體產(chǎn)生的作用力等，必要時(shí)應(yīng)考慮支撐溫度變化的影響；(6)支護(hù)結(jié)構(gòu)作為主體結(jié)構(gòu)的一部分或建筑物的基礎(chǔ)時(shí)，作用在其上的荷載，包括上部結(jié)構(gòu)的重量、豎向荷

54、載、地震荷載或人防荷載等。作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的側(cè)壓力，應(yīng)考慮墻體所處工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件、埋置深度、施工方法等影響，根據(jù)墻體受力后的位移大小及地層的應(yīng)力狀態(tài)設(shè)定，并與所采用的計(jì)算模型相適應(yīng)。在依據(jù)理論計(jì)算結(jié)果確定支護(hù)結(jié)構(gòu)的入土深度、內(nèi)力和水平位移時(shí)，應(yīng)考慮當(dāng)?shù)仡愃乒こ痰膶?shí)踐經(jīng)驗(yàn)，必要時(shí)作出合理修正。支護(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算模型可參見表2-2。在支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算中，地基反力系數(shù)也是必須首先確定的一個(gè)參數(shù)。地基反力系數(shù)（也稱地基抗力系數(shù)、基床系數(shù)、墊層系數(shù)、彈簧常數(shù)和地層壓縮系數(shù)等）是決定樁土共同作用的重要參數(shù)，其計(jì)算取值方法很多，且結(jié)果有很大的差別。地基垂直方向和水平方向的地基反力系數(shù)也有很大差異，

55、一般認(rèn)為水平地基反力系數(shù)大于垂直地基反力系數(shù)，有些資料認(rèn)為前者是后者的1. 5-2. 0倍。按文克爾假定，每一點(diǎn)的地基反力與該點(diǎn)的彈性變形成正比，式中K-地基反力系數(shù)（kPa/m3）;聲-地基反力強(qiáng)度（kPa）;甜-位移量（m）。地基反力系數(shù)主要由地質(zhì)條件決定，當(dāng)然與承力面積和深度也有關(guān)系，其值最好通過實(shí)驗(yàn)求得，如果無條件時(shí)也可近似地按有關(guān)地質(zhì)參數(shù)求得或查有關(guān)手冊(cè)。三、樁（墻）內(nèi)力的計(jì)算分析1 .梁和樁的撓曲線微分方程設(shè)嵌入樁在基坑底面處沿樁的主截面平面內(nèi)受有水平外力H及力矩覘的彳用（由基坑側(cè)壁壓力引起），樁身受有水平分布荷載（x）的作用，如圖2-9所 示。以圖2-9為參考坐標(biāo)系可推導(dǎo)出土中樁

56、的撓曲線微分方程為（推導(dǎo)略）：式中E-樁體彈性模量；2 .撓曲線微分方程的特殊情況對(duì)樁在基坑底面以上的部分，坐標(biāo)原點(diǎn)可取在樁頂。若在樁或梁的單位長度上作用分布荷載 石（z）,以及樁后土體產(chǎn)生的反力 億，y）,其微分方程同式（2-11）。若將（z , y）用土壓力取 代，并表示成僅與 z相關(guān)時(shí)，則可合并入石（z）中，此時(shí)，撓曲線微分方程為這個(gè)四階微分方程的一般解為式中a, a, a, a4-由邊界條件確定的積分常數(shù)。若弓（z）為.27的簡單函數(shù)，則式（2 11b）的四重積分可以很容易得出，但對(duì)于部分分段 荷載、集中荷載就非常復(fù)雜，直接求解很困難。下面對(duì)荷載函數(shù)的形式作一簡單討論。將樁和梁的撓曲微分方程（2 11a）的一般解（2