基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)

第12章基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)地下建筑結(jié)構(gòu)楊志江yyteach@126.com中國礦業(yè)大學(xué)力建學(xué)院巖土工程研究所本章內(nèi)容123概述基坑工程的設(shè)計(jì)內(nèi)容自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)在深基坑工程的應(yīng)用基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算基坑穩(wěn)定性驗(yàn)算變形計(jì)算45612.1概述

不僅要能保證基坑的穩(wěn)定性及坑內(nèi)作業(yè)的安全、方便，而且要使坑底和坑外的土體位移控制在一定范圍內(nèi)，確保鄰近建筑物及市政設(shè)施正常使用。

80年代末，成為城市建設(shè)的新趨勢(shì)之一。在建筑物稠密的城市中心，深基坑的開挖成為巖土工程的一個(gè)重要課題。

基坑圍護(hù)體系，是一個(gè)土體、支護(hù)結(jié)構(gòu)相互共同作用的有機(jī)體，由于周圍建筑物及地下管道等因素的制約，對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全性有了更高的要求。12.1.1基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的分類樁（墻）式圍護(hù)體系組成圍護(hù)墻結(jié)構(gòu)支撐或錨桿結(jié)構(gòu)防水帷幕鋼筋混凝土地下連續(xù)墻根據(jù)圍護(hù)墻材料柱列式鉆孔灌注樁樁（墻）式圍護(hù)體系重力式圍護(hù)體系樁（墻）式圍護(hù)體系鋼板樁鋼筋混凝土板樁內(nèi)支撐體系根據(jù)支撐方式土層錨桿體系12.1.1基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的分類地下連續(xù)墻

上海地鐵新客站車站的長(zhǎng)度為202米，凈寬22.6米，基坑開挖深度12.4米，地下墻深為20.5米，壁厚65厘米，支撐采用直徑580毫米鋼支撐兩道，分別設(shè)在-3.60米和-9.10米處，支撐水平間距3米?；邮┕r(shí)在墻外輔以輕型井點(diǎn)降水，車站結(jié)構(gòu)分兩層，上層為站廳，下層為站臺(tái)，底板下設(shè)倒濾層，以減少底板反力。在基坑施工過程中，進(jìn)行了原位量測(cè)，量測(cè)的內(nèi)容有地下墻的側(cè)壓力、地下墻的變位、地下墻的內(nèi)力、支撐軸力、基坑隆起、墻外地層變位及孔隙水壓、底板反力及鋼筋應(yīng)力等。

延安東路隧道暗埋段106號(hào)地下墻基坑工程，平面呈Y型，地處鬧市區(qū)，鄰近建筑物離基坑最近的僅6.4米?；涌缍?0米，基坑開挖深度最深12米，地下墻深度20～22米，墻厚65厘米?；娱_挖時(shí)，采用4道支撐，分別設(shè)在-1.0米、-3.5米、-6.0米、-8.5米處。基坑開挖中，對(duì)墻體位移、支撐軸力和地表沉降監(jiān)測(cè)，結(jié)果表明，第一道支撐軸力最小，第二道支撐軸力為640千牛，第三、四道支撐軸力為750千牛，墻體水平變位最大值為5厘米，約為開挖深度的0.5%，地表沉降最大值為1～2厘米，約為開挖深度的0.1～0.2%左右，安全系數(shù)高。12.1.1基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的分類

鉆孔灌注樁

鉆孔灌注樁作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)承受水土壓力，是深基坑開挖常用的一種圍護(hù)形式，根據(jù)不同的地質(zhì)條件和開挖深度可做成懸臂式擋墻、單撐式擋墻、多層支撐式擋墻等。它的排列形式有一字形相接排列、間隔排列、交錯(cuò)相接排列、搭接排列、或是混合排列，常見的排列方式是一字板間隔排列，并在樁后采用水泥土攪拌樁、旋噴樁、樹根樁等阻水。

這樣的結(jié)構(gòu)形式較為經(jīng)濟(jì)，阻水效果較好。大部分開挖深度在7～12米左右的深基坑，采用鉆孔灌注樁擋土，水泥土攪拌樁阻水，普遍獲得成功。12.1.1基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的分類重力式圍護(hù)體系

重力式圍護(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，主要借助其自重、墻底與地基之間的摩擦力以及墻體在開挖面以下收到的土體被動(dòng)抗力來平衡墻后的水壓力和維持邊坡穩(wěn)定。在基坑工程中，重力式圍護(hù)體系的墻體在開挖面以下往往需要有一定的埋入深度。12.1.1基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的分類重力式攪拌樁擋墻

在軟粘土地基中開挖深度為5～7米左右的基坑，應(yīng)用深層攪拌法形成的水泥土樁擋墻，可以較充分利用水泥土的強(qiáng)度，并可利用水泥土防滲性能，同時(shí)作為防滲帷幕。因此，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。水泥土重力式擋墻一般做成格柵形式，按重力式擋墻計(jì)算。廣泛用于開挖深度7米以內(nèi)的深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)、管道溝支護(hù)結(jié)構(gòu)、河道支護(hù)結(jié)構(gòu)、地下人行道等。80～90年代，水泥土攪拌樁支擋結(jié)構(gòu)得到了廣泛應(yīng)用和進(jìn)一步發(fā)展，已有數(shù)百項(xiàng)工程采用這一技術(shù)。由于施工時(shí)無振動(dòng)、無噪音、無污染、開挖基坑一般不需要井點(diǎn)降水，也不需要支撐和拉錨，基坑內(nèi)整潔干燥，有利文明施工?；又車鼗冃涡?，對(duì)周圍環(huán)境影響小，因此受到普遍歡迎。

12.1.1基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的分類重力式攪拌樁擋墻1981年，寶鋼緯三路P-5污水處理站是上海地區(qū)利用深層攪拌法作為擋土結(jié)構(gòu)的先導(dǎo)。1983年，上海市人防科研所、同濟(jì)大學(xué)地下工程系等單位在市科委的支持下，提出了“水泥土攪拌樁側(cè)向支護(hù)應(yīng)用技術(shù)研究”的課題，結(jié)合四平路地下車庫深基坑開挖進(jìn)行試驗(yàn)研究。

該基坑的實(shí)際開挖面積為86米×49米，開挖深度5.75米，局部深度6.75米。經(jīng)過對(duì)水泥攪拌樁的物理力學(xué)特性、影響水泥土抗壓強(qiáng)度的各種因素（水泥摻入比、水泥標(biāo)號(hào)、齡期及養(yǎng)護(hù)條件等），對(duì)水泥土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、滲透系數(shù)等進(jìn)行了試驗(yàn)研究，獲得了許多第一手資料，經(jīng)過實(shí)際開挖，順利完成了研究任務(wù)。

得出結(jié)論為：在場(chǎng)地容許下，開挖深度不大于7.0米的基坑，在滿足支護(hù)體和機(jī)械操作所需要的場(chǎng)地面積條件下，不論何種土質(zhì)條件，只要精心設(shè)計(jì)（包括支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料配合比設(shè)計(jì)），嚴(yán)格施工，確保施工質(zhì)量，采用水泥土攪拌樁進(jìn)行邊坡支護(hù)都是可以取得成功的。

12.1.2基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)外力的不確定性

作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的外力往往隨著環(huán)境條件、施工方法和施工步驟等因素的變化而變化變形的不確定性變形控制是支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵產(chǎn)生變形的原因

圍護(hù)墻體的剛度支撐（或錨桿）體系的布置構(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施工質(zhì)量現(xiàn)場(chǎng)管理水平12.1.2基坑圍護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)的特特點(diǎn)土性的不不確定性性地層分布布的非均均質(zhì)性和和土性的的變異性性。一些偶然然變化所所引起的的不確定定因素施工場(chǎng)地地內(nèi)土壓壓力分布布的意外外變化、、事先沒沒有掌握握的地下下障礙物物或地下下管線的的發(fā)現(xiàn)以以及周圍圍環(huán)境的的改變等等等，這這些事前前未曾預(yù)預(yù)料的因因素都會(huì)會(huì)影響基基坑工程程的正常常施工和和使用。。12.2基坑工程程的設(shè)計(jì)計(jì)內(nèi)容環(huán)境調(diào)查查及基坑坑安全等等級(jí)的確確定圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)選型圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)算圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)穩(wěn)定性性驗(yàn)算節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)計(jì)井點(diǎn)降水水土方開挖挖方案監(jiān)測(cè)要求求建筑基坑坑圍護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)的設(shè)設(shè)計(jì)一般般包括以以下內(nèi)容容12.2.1環(huán)境調(diào)查查及基坑坑安全等等級(jí)的確確定工程水文文地質(zhì)資資料基坑工程程圍護(hù)設(shè)設(shè)計(jì)中，，首先應(yīng)應(yīng)根據(jù)基基坑的深深度、地質(zhì)條件件以及周周邊環(huán)境境條件確確定基坑坑的安全全等級(jí)安全等級(jí)破壞結(jié)果一很嚴(yán)重二嚴(yán)重三不嚴(yán)重基坑圍護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)所需要的的基本資料料場(chǎng)地環(huán)境境條件資資料所建工程程的地下下室結(jié)構(gòu)構(gòu)、基礎(chǔ)礎(chǔ)樁基圖圖紙與施工條條件有關(guān)關(guān)的資料料（如實(shí)實(shí)驗(yàn)資料料）12.2.2圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)的選擇擇和布置置工程規(guī)模模圍護(hù)墻體體和支撐結(jié)構(gòu)構(gòu)所用材料料的型式及布置方式式主體工程程特點(diǎn)場(chǎng)地條件件環(huán)境保護(hù)護(hù)要求應(yīng)根據(jù)巖土工程程勘察資資料土方開挖挖方法地區(qū)工程程經(jīng)驗(yàn)12.2.2圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)的選擇擇和布置置基坑圍護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)的的構(gòu)件（（包括圍圍護(hù)墻、、隔水帷帷幕和錨錨桿）在在一般情情況下不不應(yīng)超出出工程用用地范圍圍，否則則應(yīng)事先先征得政政府主管管部門或或相鄰地地塊業(yè)主主的同意意圍護(hù)墻體體和支撐結(jié)構(gòu)構(gòu)的布置遵循循的原則基坑圍護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件不能能影響主主體工程程結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件的正正常施工工有條件時(shí)時(shí)基坑平平面形狀狀盡可能能采用受受力性能能較好的的圓形、、正多邊邊形和矩矩形12.2.3圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)算通過設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)算確確定圍護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件的內(nèi)內(nèi)力和變變形，據(jù)據(jù)以驗(yàn)算算截面承載載力和基坑位移移。計(jì)算模模型的的假設(shè)條條件必須符符合支支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)的的具體情情況，所采采用的的有關(guān)關(guān)參數(shù)數(shù)應(yīng)根根據(jù)工工程的的具體體條件件和地地區(qū)的的工作作經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)確定定。由于支支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)受受力的的內(nèi)力力計(jì)算算和變變形計(jì)計(jì)算隨隨著施工的的進(jìn)展展而不斷斷變化化，因因此設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)算必必須按按不同同施工階階段的特征征分別別進(jìn)行行驗(yàn)算算，同同時(shí)應(yīng)應(yīng)考慮慮前一一種工工況對(duì)對(duì)后面面各種種工況況內(nèi)力力和變變形的的影響響。12.2.4圍護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)穩(wěn)穩(wěn)定性性驗(yàn)算算(1)基坑邊邊坡總總體穩(wěn)穩(wěn)定性性驗(yàn)算算(2)圍護(hù)墻墻體抗抗傾覆覆穩(wěn)定定驗(yàn)算算(3)圍護(hù)墻墻底面面抗滑滑移驗(yàn)驗(yàn)算(4)基坑圍圍護(hù)墻墻前抗抗隆起起穩(wěn)定定驗(yàn)算算(5)抗豎向向滲流流驗(yàn)算算(6)基坑周周圍地地面沉沉降及及其影影響范范圍的的估計(jì)計(jì)12.2.5節(jié)點(diǎn)設(shè)設(shè)計(jì)在基坑坑工程程中，，經(jīng)常常發(fā)生生由于于支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)局部部節(jié)點(diǎn)點(diǎn)構(gòu)造造不合合理或或由于于施工工不注注意而而導(dǎo)致致基坑坑過大大變形形，甚甚至危危及整整體安安全，，因此此，必必須充充分重重視節(jié)節(jié)點(diǎn)設(shè)設(shè)計(jì)這這一環(huán)環(huán)節(jié)。。方便施施工合理的的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造應(yīng)符合合的條件件節(jié)點(diǎn)構(gòu)構(gòu)造與與設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)算算模型型中的的假設(shè)設(shè)條件件一致致節(jié)點(diǎn)構(gòu)構(gòu)造應(yīng)應(yīng)起到到防止止構(gòu)件件局部部失穩(wěn)穩(wěn)的作作用盡可能能減少少節(jié)點(diǎn)點(diǎn)自身身的變變形量量與整體體穩(wěn)定定相關(guān)關(guān)的節(jié)節(jié)點(diǎn)應(yīng)應(yīng)設(shè)置置多道道防線線，同同時(shí)要要有良良好的的節(jié)點(diǎn)點(diǎn)延性性12.2.6其他土土工問問題井點(diǎn)降降水土方開開挖監(jiān)測(cè)12.3自動(dòng)化化監(jiān)測(cè)測(cè)技術(shù)術(shù)在深深基坑坑工程程的應(yīng)應(yīng)用隨著我我國現(xiàn)現(xiàn)代化化建設(shè)設(shè)的飛飛速發(fā)發(fā)展，，城市市地下下空間間的開開發(fā)利利用越越來越越多，，基坑坑設(shè)計(jì)計(jì)和施施工水水平也也得到到了較較大的的提高高。鑒鑒于深深基坑坑工程程的復(fù)雜性性和不確定定性,迄今為為止深深基坑坑工程程還沒有成成熟的的理論論基礎(chǔ)礎(chǔ)和合合理的的計(jì)算算模式式，復(fù)雜雜的地地質(zhì)條條件又又給選選擇支支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)方方案和和合理理設(shè)計(jì)計(jì)參數(shù)數(shù)的選選擇帶帶來一一定的的困難難。在目前前深基基坑工工程中中，施施工方方案的的不合合理性性和施施工經(jīng)經(jīng)驗(yàn)的的不足足，是是導(dǎo)致致深基基坑工工程失失效的的重要要原因因。巖巖土工工程量測(cè)已已成為為深基基坑施施工中中必不不可少少的手手段。在深深基坑坑工程程施工工中,對(duì)基坑坑周邊邊進(jìn)行行監(jiān)測(cè)測(cè)是控控制施施工進(jìn)進(jìn)度預(yù)預(yù)防事事故發(fā)發(fā)生的的一個(gè)個(gè)有效效手段段。隨隨著巖巖土工工程信信息化化施工工的進(jìn)進(jìn)一步步應(yīng)用用,監(jiān)測(cè)方方法將將越來來越廣廣泛地地得到到重視視。就就目前前我們們所采采用的的監(jiān)測(cè)測(cè)儀器器和手手段來來看,如果和和國際際上目目前較較流行行的方方法比比較,還存在在自動(dòng)動(dòng)化程程度不不高的的缺點(diǎn)點(diǎn)。12.3自動(dòng)化化監(jiān)測(cè)測(cè)技術(shù)術(shù)在深深基坑坑工程程的應(yīng)應(yīng)用手工操操作,自動(dòng)化化程度度不高高傳統(tǒng)的的人工測(cè)測(cè)量方法法的缺點(diǎn)點(diǎn)主要體體現(xiàn)在人為因因素干干擾大大,監(jiān)測(cè)數(shù)數(shù)據(jù)的的可靠靠性難難保證證受天氣氣氣候候的影影響,如遇大大風(fēng)暴暴雨等等惡劣劣環(huán)境境,監(jiān)測(cè)可可能受受到影影響,有時(shí)甚甚至無無法進(jìn)進(jìn)行無法實(shí)實(shí)現(xiàn)1天24小時(shí)連連續(xù)觀觀測(cè)無法實(shí)實(shí)現(xiàn)實(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)監(jiān)測(cè)、、實(shí)時(shí)時(shí)預(yù)報(bào)報(bào),當(dāng)前所所監(jiān)測(cè)測(cè)的數(shù)數(shù)據(jù),需要拿拿回處處理之之后,才能知知道結(jié)結(jié)果12.3自動(dòng)化化監(jiān)測(cè)測(cè)技術(shù)術(shù)在深深基坑坑工程程的應(yīng)應(yīng)用基坑監(jiān)監(jiān)測(cè)的的目的的基坑開開挖施施工是是分層層分段段進(jìn)行行的，，通過過將施施工監(jiān)監(jiān)測(cè)結(jié)結(jié)果與與預(yù)估估值作作比較較，可可驗(yàn)證證原開開挖施施工方方案的的正確確性，，或根根據(jù)分分析結(jié)結(jié)果調(diào)調(diào)整施施工參參數(shù)，，必要要時(shí)采采取附附加施施工措措施，，以達(dá)達(dá)到信息化化施工工的目的的。(2)作為設(shè)計(jì)與與施工的重重要補(bǔ)充手手段(1)為施工提供供及時(shí)的反反饋信息基坑工程設(shè)設(shè)計(jì)與施工工方案是設(shè)設(shè)計(jì)人員對(duì)對(duì)實(shí)體進(jìn)行行物理抽象象，采取數(shù)數(shù)學(xué)分析方方法進(jìn)行定定量預(yù)測(cè)計(jì)計(jì)算，加之之以長(zhǎng)期工工程實(shí)踐經(jīng)經(jīng)驗(yàn)而確定定的，在很很大程度上上反映了基基坑的實(shí)際際情況。但但由于各個(gè)個(gè)場(chǎng)地的地地質(zhì)條件不不同，施工工工藝和周周邊環(huán)境存存在差異，，具體項(xiàng)目目之間千差差萬別，設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)算未未曾計(jì)入各各種復(fù)雜因因素，因此此必須依據(jù)據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果果進(jìn)行局部部修改或完完善。12.3自動(dòng)化監(jiān)測(cè)測(cè)技術(shù)在深深基坑工程程的應(yīng)用基坑監(jiān)測(cè)的的目的根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)結(jié)果來判斷斷原施工方方案是否安安全和適當(dāng)當(dāng)，必要時(shí)時(shí)對(duì)其進(jìn)行行調(diào)整，如如減少日出出土量、改改變開挖順順序或采取取加固排險(xiǎn)險(xiǎn)措施等，，可以說說監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)據(jù)是基坑提提高施工安安全度的至至關(guān)重要的的定量化依依據(jù)。(4)積累經(jīng)驗(yàn)以以提高基坑坑工程設(shè)計(jì)計(jì)和施工水水平(3)作為施工開開挖方案修修改的依據(jù)據(jù)就目前的技技術(shù)水平而而言，基基坑工程的的設(shè)計(jì)和施施工，對(duì)通通常采用的的力學(xué)分析析、數(shù)值計(jì)計(jì)算和室內(nèi)內(nèi)試驗(yàn)，總總是在不同同程度上對(duì)對(duì)客觀事物物進(jìn)行了簡(jiǎn)簡(jiǎn)化或近似似處理，而而現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)監(jiān)測(cè)技術(shù)則則客觀真實(shí)實(shí)地反映了了工程結(jié)構(gòu)構(gòu)和環(huán)境相相互關(guān)系。。通過對(duì)監(jiān)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的的分析，可可以為今后后積累相關(guān)關(guān)經(jīng)驗(yàn)。12.3自動(dòng)化監(jiān)測(cè)測(cè)技術(shù)在深深基坑工程程的應(yīng)用基坑監(jiān)測(cè)的的目的在建筑物和和地下管網(wǎng)網(wǎng)密布的城城市內(nèi)進(jìn)行行基坑施工工，不可避避免地對(duì)周周邊環(huán)境造造成影響，，由此引起起的法律糾糾紛屢見不不鮮，一一份完整的的監(jiān)測(cè)報(bào)告告能為客觀觀公正解決決這些問題題提供依據(jù)據(jù)（5）監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)據(jù)也是解決決法律糾紛紛的有力證證據(jù)12.3自動(dòng)化監(jiān)測(cè)測(cè)技術(shù)在深深基坑工程程的應(yīng)用基坑監(jiān)測(cè)的的基本內(nèi)容容針對(duì)基坑側(cè)側(cè)壁的安全全等級(jí)，不不同規(guī)范范對(duì)基坑監(jiān)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目有有不同的規(guī)規(guī)定。一般般監(jiān)測(cè)內(nèi)容容由設(shè)計(jì)單單位根據(jù)具具體情況選選定?；颖O(jiān)測(cè)的的基本要求求①監(jiān)測(cè)工作必必須有計(jì)劃地進(jìn)行；②②監(jiān)測(cè)數(shù)數(shù)據(jù)必須真實(shí)可靠和及時(shí)；③埋設(shè)設(shè)在結(jié)構(gòu)中中的監(jiān)測(cè)元元件應(yīng)盡量量減少對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)正常受力力的影響，埋設(shè)水水土壓力檢檢測(cè)元件、、測(cè)斜管和和分層沉降降管時(shí)應(yīng)注注意回填土土與巖石介介質(zhì)匹配；；④采取多種方法，實(shí)行多項(xiàng)內(nèi)容的監(jiān)測(cè)方案案；⑤預(yù)先先設(shè)定報(bào)警制度，報(bào)警警值包括變變形和內(nèi)力力深基坑安安全監(jiān)測(cè)技技術(shù)及其應(yīng)應(yīng)用12.4基坑圍護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力力計(jì)算12.4.1圍護(hù)結(jié)構(gòu)的的計(jì)算模型型及計(jì)算原原則基坑工程的的計(jì)算模型型包括:結(jié)構(gòu)模型、、水土壓力力模型、穩(wěn)穩(wěn)定性分析析模型等。。對(duì)于圍護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)的計(jì)算算一般采用用考慮樁（（墻）土共共同作用的的彈性地基上上的桿系或或框架模型型，根據(jù)施工工過程中發(fā)發(fā)生的實(shí)際際工況分步步進(jìn)行計(jì)算算，同時(shí)考考慮施工工工況引起結(jié)結(jié)構(gòu)的先期期位移值以以及支撐變變形的影響響或采用荷荷載增量法法進(jìn)行計(jì)算算，即所謂謂的“先變變形、后支支撐”的原原則。計(jì)算工況包包括開挖階階段到內(nèi)部部結(jié)構(gòu)回筑筑階段各工工況的內(nèi)力力組合，最最終的位移移及內(nèi)力值值是各階段段的累計(jì)值值。12.4基坑圍護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力力計(jì)算12.4.2樁（墻）內(nèi)內(nèi)力的計(jì)算算分析方法法彈性地基桿桿系有限單單元法是當(dāng)當(dāng)前基坑工工程設(shè)計(jì)的的最常用方方法：（一）彈性性地基桿系系有限單元元法1.結(jié)構(gòu)理想化化2.結(jié)構(gòu)離散化化3.擋土結(jié)構(gòu)的的節(jié)點(diǎn)應(yīng)滿滿足變形協(xié)協(xié)調(diào)條件4.單元所受荷荷載和單元元節(jié)點(diǎn)位移移之間的關(guān)關(guān)系5.根據(jù)靜力平平衡條件，，作用在結(jié)結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的的外荷載必必須與單元元內(nèi)荷載相相平衡。12.4基坑圍護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力力計(jì)算12.4.2樁（墻）內(nèi)內(nèi)力的計(jì)算算分析方法法以往采用的的古典法以以及山肩邦邦男法、彈彈性法等計(jì)計(jì)算方法不能有效地地計(jì)入基坑坑開挖時(shí)擋擋土結(jié)構(gòu)及及支撐軸力力的變化過過程。（二）擋土土結(jié)構(gòu)的有有限元分析析有限單元法法作為一種種計(jì)算方法法具有靈活活、多樣、、限制少、、易于模擬擬等優(yōu)點(diǎn)而而在擋土結(jié)結(jié)構(gòu)分析中中廣為采用用。在使用有限元對(duì)擋土結(jié)構(gòu)構(gòu)分析時(shí)，，可有效地計(jì)計(jì)入基坑開開挖過程中中的多種因因素，例如作用用在擋土結(jié)結(jié)構(gòu)上被動(dòng)動(dòng)側(cè)和主動(dòng)動(dòng)側(cè)的水土土壓力的變變化，支撐撐隨開挖深深度的增加加其架設(shè)數(shù)數(shù)量的變化化、支撐架架設(shè)前的擋擋土結(jié)構(gòu)位位移以及架架設(shè)后支撐撐軸力也會(huì)會(huì)隨后次開開挖過程而而逐漸得到到調(diào)整，支支撐預(yù)加軸軸力對(duì)擋土土結(jié)構(gòu)內(nèi)力力變化的影影響，以及及空間作用用下?lián)跬两Y(jié)結(jié)構(gòu)的空間間效應(yīng)問題題等。12.5基坑穩(wěn)定性性驗(yàn)算整體失穩(wěn)破破壞基坑失穩(wěn)的表現(xiàn)形式承載力不足足導(dǎo)致的破破壞基底滑移破破壞基底潛蝕、、管涌滲流支撐結(jié)構(gòu)破破壞被動(dòng)土壓力力喪失12.4.1邊坡穩(wěn)定12.4.2基坑隆起穩(wěn)穩(wěn)定12.4.3整體穩(wěn)定性性驗(yàn)算12.4.4坑底抗?jié)B流流穩(wěn)定性驗(yàn)驗(yàn)算12.4.5承壓水的影影響12.6.2抗傾覆、滑滑移12.5基坑穩(wěn)定性性驗(yàn)算邊坡穩(wěn)定由于設(shè)計(jì)不不合理坡度度太陡，或或雨水、管管道滲漏等等原因造成成邊坡滲水水導(dǎo)致土體體抗剪強(qiáng)度度降低，引引起基坑邊邊土體整體滑坡。12.5基坑穩(wěn)定性性驗(yàn)算重力式擋土土墻基坑的的失穩(wěn)模式式1、由于墻體體的入土深深度不足，，或由于墻墻底存在軟軟弱土層，，土體抗剪剪強(qiáng)度不夠夠等原因，，導(dǎo)致墻體體隨附近土土體整體滑移破壞。12.5基坑穩(wěn)定性性驗(yàn)算2、由于基坑坑外擠土施施工如坑外外施工擠土土樁或者坑坑外超載作作用如基坑坑邊堆載、、重型施工工機(jī)械行走走等引起墻墻后土體壓壓力增加，，導(dǎo)致墻體體向坑內(nèi)傾覆。重力式擋土土墻基坑的的失穩(wěn)模式式12.5基坑穩(wěn)定性性驗(yàn)算3、當(dāng)坑內(nèi)土土體強(qiáng)度較較低或坑外外超載時(shí)，，導(dǎo)致墻底變形過大或整體體剛性移動(dòng)。重力式擋土土墻基坑的的失穩(wěn)模式式12.5基坑穩(wěn)定性性驗(yàn)算1、因?yàn)榭拥椎淄馏w壓縮縮模量低，，坑外超載載等原因，，致使圍護(hù)護(hù)墻踢腳產(chǎn)生很大的的變形。內(nèi)撐式擋土土墻基坑的的失穩(wěn)模式式12.5基坑穩(wěn)定性性驗(yàn)算2、在含水地地層（特別別是有砂層層、粉砂層層或者其他他透水性較較好的地層層），由于于圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)的止水設(shè)施失失效，致使大量量的水夾帶砂粒粒涌入基坑坑，嚴(yán)重的水水土流失會(huì)會(huì)造成支護(hù)護(hù)還可能先先在墻后形形成空穴而而后突然發(fā)發(fā)生地面塌塌陷。內(nèi)撐式擋擋土墻基基坑的失失穩(wěn)模式式12.5基坑穩(wěn)定定性驗(yàn)算算3、由于基基坑底部部土體的的抗剪強(qiáng)強(qiáng)度較低低，致使使坑底土土體隨圍圍護(hù)墻踢踢腳向坑坑內(nèi)移動(dòng)動(dòng)，產(chǎn)生生隆起破壞。內(nèi)撐式擋擋土墻基基坑的失失穩(wěn)模式式12.5基坑穩(wěn)定定性驗(yàn)算算4、在承壓壓含水層層上覆隔隔水層中中開挖基基坑時(shí)，，由于設(shè)設(shè)計(jì)不合合理或超超挖，承承壓含水水層的水水頭壓力力沖破基基坑底部部土層，，發(fā)生坑坑底突涌破壞。內(nèi)撐式擋擋土墻基基坑的失失穩(wěn)模式式12.5基坑穩(wěn)定定性驗(yàn)算算5、在砂層層或者粉粉砂地層層中開挖挖基坑時(shí)時(shí)，降水水設(shè)計(jì)不不合理或或井點(diǎn)降降水失效效后導(dǎo)致致水位上上升，產(chǎn)產(chǎn)生管涌，嚴(yán)重時(shí)時(shí)會(huì)導(dǎo)致致基坑失失穩(wěn)。內(nèi)撐式擋擋土墻基基坑的失失穩(wěn)模式式12.5基坑穩(wěn)定定性驗(yàn)算算6、在超大大基坑，，特別是是長(zhǎng)條形形基坑（（如地鐵鐵站、明明挖法施施工隧道道等）內(nèi)內(nèi)分區(qū)放放坡挖土土，由于于放坡較較陡，降降雨或其其他原因因?qū)е禄?，沖毀基基坑內(nèi)先先期施工工的支撐撐及立柱柱，導(dǎo)致致基坑破破壞。內(nèi)撐式擋擋土墻基基坑的失失穩(wěn)模式式12.5基坑穩(wěn)定定性驗(yàn)算算1、由于圍圍護(hù)墻插插入深度度不夠，，或基坑坑底部超超挖，導(dǎo)導(dǎo)致基坑坑踢腳破壞壞。拉錨基坑坑的失穩(wěn)穩(wěn)模式12.5基坑穩(wěn)定定性驗(yàn)算算2、由于設(shè)設(shè)計(jì)錨桿桿太短，，錨桿和和圍護(hù)墻墻均在滑滑裂面以以內(nèi)，與與土體一一起呈整整體滑移移，致使使基坑整體滑移移破壞。拉錨基坑坑的失穩(wěn)穩(wěn)模式12.5基坑穩(wěn)定定性驗(yàn)算算12.5.1邊坡穩(wěn)定定砂性土考慮水力力影響粘性土條分法安全系數(shù)數(shù)定義：：12.5基坑穩(wěn)定定性驗(yàn)算算12.5.2基坑隆起起穩(wěn)定——圓弧滑動(dòng)動(dòng)面假設(shè)設(shè)基本假設(shè)設(shè)：1、滑動(dòng)中中心位于于最下道道支撐和和墻的交交點(diǎn)；2、滑動(dòng)面面為過墻墻底的圓圓弧；3、水平土土壓力計(jì)計(jì)算：12.5基坑穩(wěn)定定性驗(yàn)算算12.5.2基坑隆起起穩(wěn)定——圓弧滑動(dòng)動(dòng)面假設(shè)設(shè)滑動(dòng)力矩矩：OAMG：OBCA：12.5基坑穩(wěn)定定性驗(yàn)算算12.5.2基坑隆起起穩(wěn)定——圓弧滑動(dòng)動(dòng)面假設(shè)設(shè)BCE與BEF重力矩平平衡抵消消。抗滑力矩矩：AM：ACE：12.5基坑穩(wěn)定定性驗(yàn)算算12.5.2基坑隆起起穩(wěn)定——圓弧滑動(dòng)動(dòng)面假設(shè)設(shè)BCE與BEF重力矩平平衡抵消消?？够鼐兀篍F：12.5基坑穩(wěn)定定性驗(yàn)算算12.5.2基坑隆起起穩(wěn)定——圓弧滑動(dòng)動(dòng)面假設(shè)設(shè)滑動(dòng)力矩矩：抗滑力矩矩：12.5基坑穩(wěn)定定性驗(yàn)算算12.5.2基坑隆起起穩(wěn)定——地基承載載力假設(shè)設(shè)Terzaghi-Peck法(粘性土)飽和軟土土中：12.5基坑穩(wěn)定定性驗(yàn)算算12.5.2基坑隆起起穩(wěn)定——地基承載載力假設(shè)設(shè)同濟(jì)大學(xué)學(xué)法(考慮c、φ)墻底按光光滑處理理墻底按粗粗糙處理理12.5基坑穩(wěn)定定性驗(yàn)算算12.5.3抗傾覆12.5基坑穩(wěn)定定性驗(yàn)算算12.5.4抗滑移12.5基坑穩(wěn)定定性驗(yàn)算算12.5.5基坑底抗抗?jié)B流穩(wěn)穩(wěn)定12.5基坑穩(wěn)定定性驗(yàn)算算12.5.5基坑底抗抗?jié)B流穩(wěn)穩(wěn)定承壓水頭頭穩(wěn)定性性pcz：坑底至至含水層層頂板土土自重pwy：含水層層水頭壓壓力12.6基坑變形形計(jì)算12.6.1圍護(hù)墻體體變形圍護(hù)墻體體變形形形態(tài)12.6基坑變形形計(jì)算12.6.1圍護(hù)墻體體變形最大變形形點(diǎn)的位位置12.6基坑變形形計(jì)算12.6.2坑底隆起起變形在開挖深深度不大大時(shí)，坑坑底為彈性隆起，其其特征為為坑底中中部隆起起最高，，當(dāng)開挖挖達(dá)到一一定深度度且基坑坑較寬時(shí)時(shí)，出現(xiàn)現(xiàn)塑性隆起，隆隆起量也也逐漸由由中部最最大轉(zhuǎn)變變?yōu)閮蛇呥叴笾虚g間小的形形式，但但對(duì)于較較窄的基基坑或長(zhǎng)長(zhǎng)條形基基坑，仍仍是中間間大，兩兩邊小分分布。12.6基坑變形形計(jì)算12.6.2坑底隆起起變形隆起沿深深度分布布上海地鐵