深基坑的支护结构.doc

1、深 基 坑 工 程 的 支 护 结 构一 、 支 护 结 构 的 作 用 与 构 成高 层 建 筑 上 部 结 构 传 到 地 基 上 的 荷 载 很 大 ， 为 此 多 建 造 补 偿 性 基 础 。 为 了 充 分 利 用地 下 空 间 ， 有 的 设 计 有 多 层 地 下 室 ， 所 以 高 层 建 筑 的 基 础 埋 深 较 深 ， 施 工 时 基 坑 开 挖 深度 较 大 ， 如 北 京 外 经 贸 委 综 合 楼 为 26 68m、 北 京 的 京 城 大 厦 为 23 76m、 北 京中 银 大 厦 为 22 715m； 上 海 金 茂 大 厦 为 19 65m、 上 海 银

2、冠 大 厦 为 19 5m、武 汉 中 南 商 业 广 场 为 17 4m、 深 圳 鸿 昌 广 场 为 20 7m 等 。 许 多 城 市 的 高 层 建 筑施 工 都 需 开 挖 深 度 较 大 的 基 坑 ， 给 施 工 带 来 很 多 困 难 ， 尤 其 在 软 土 地 区 或 城 市 建 筑 物 密集 地 区 。 施 工 场 地 邻 近 的 已 有 建 筑 物 、 道 路 、 纵 横 交 错 的 地 下 管 线 等 对 沉 降 和 位 移 很 敏感 ， 不 允 许 采 用 较 经 济 的 放 坡 开 挖 ， 而 需 在 人 工 支 护 条 件 下 进 行 基 坑 开 挖 。 对 支

3、护 结 构如 何 选 型 、 合 理 的 布 置 和 计 算 、 如 何 组 织 施 工 ， 以 及 施 工 过 程 中 的 支 护 结 构 监 测 和 环 境保 护 等 ， 就 是 本 章 需 要 研 究 的 问 题 。支 护 结 构 的 设 计 和 施 工 ， 影 响 因 素 众 多 ， 如 土 层 种 类 及 其 物 理 力 学 性 能 、 地 下 水 情况 、 周 围 形 境 、 施 工 条 件 和 施 工 方 法 、 气 候 等 因 素 都 对 支 护 结 构 产 生 影 响 ； 再 加 上 荷 载取 值 的 精 确 性 和 计 算 理 论 方 面 存 在 的 问 题 ， 要 想 使

4、 支 护 结 构 的 设 计 完 全 符 合 客 观 实 际 ，目 前 还 存 在 一 定 的 困 难 。 为 此 ， 如 施 工 过 程 稍 有 疏 忽 或 未 严 格 按 照 设 计 规 定 的 工 况 进 行施 工 ， 都 易 产 生 恶 性 事 故 ， 造 成 巨 大 的 经 济 损 失 和 社 会 影 响 ， 并 严 重 拖 延 工 期 ， 在 这 方面 已 有 不 少 教 训 。 为 此 ， 虽 然 支 护 结 构 多 数 皆 届 施 工 期 间 挡 土 、 挡 水 、 保 护 环 境 等 所 用的 临 时 结 构 ， 但 其 设 计 和 施 工 都 要 采 取 极 端 摈 重 的

5、 态 度 ， 在 保 证 施 工 安 全 的 前 提 下 ， 尽力 做 到 经 济 合 理 和 便 于 施 工 。支 护 结 构 的 种 类 很 多 ， 其 构 成 亦 各 异 ： 重 力 式 水 泥 土 挡 墙 式 通 常 以 挡 墙 的 自重 和 刚 度 保 护 基 坑 壁 ， 既 挡 土 又 挡 水 ， 一 般 不 设 内 支 撑 ， 个 别 情 况 下 必 要 时 亦 可 辅 以 内支 撑 ， 以 加 大 基 坑 的 支 护 深 度 ； 排 桩 与 板 墙 式 由 板 桩 、 排 桩 (有 的 地 区 加 止 水 帷幕 )或 地 下 连 续 墙 等 用 作 挡 墙 ， 另 设 内 支

6、撑 或 外 拉 的 土 层 锚 杆 ； 边 坡 稳 定 式 有 土钉 墙 和 喷 锚 支 护 ， 是 一 种 利 用 加 固 后 的 原 位 土 体 来 维 护 基 坑 边 坡 土 体 稳 定 的 支 护 方 法 ，由 土 钉 (锚 杆 )、 钢 丝 网 喷 射 混 凝 土 面 板 和 加 固 后 的 原 位 土 体 三 部 分 组 成 。 除 上 述 三 类 支护 结 构 外 ， 还 有 其 他 一 些 形 式 ， 有 时 还 可 以 两 种 类 型 混 合 应 用 ， 如 上 面 用 土 钉 墙 下 面 用排 桩 支 护 等 。 二 、 支 护 结 构 的 选 型支 护 结 构 设 计 的

7、 第 一 步 即 支 护 结 构 选 型 ， 根 据 基 坑 的 安 全 等 级 、 开 挖 深 度 、 周 围 环境 情 况 、 土 层 及 地 下 水 位 ， 根 据 工 程 经 验 或 专 家 系 统 并 经 过 经 济 比 较 ， 正 确 地 选 择 支 护结 构 形 式 。（ 一 ） 基 坑 侧 壁 的 安 全 等 级根 据 我 国 的 行 业 标 准 “建 筑 基 坑 支 护 技 术 规 程 ”(报 批 稿 )， 基 坑 根 据 其 破 坏 后 果的 严 重 程 度 ， 分 为 表 22 所 示 的 三 级 安 全 等 级 ， 在 计 算 时 要 分 别 取 用 不 同 的 重 要

8、 性 系数 。0（ 二 ） 基 坑 工 程 勘 察 要 求为 使 支 护 结 构 的 设 计 和 施 工 有 据 可 依 ， 在 进 行 地 基 勘 察 阶 段 ， 对 需 进 行 支 护 的 基 坑工 程 ， 宜 按 下 列 要 求 进 行 勘 察 ： 确 定 勘 察 范 围 时 ， 宜 在 开 挖 边 界 外 按 开 挖 深 度 的 12 倍 范 围 内 布 置 勘 探 点 ， 对 软 土 ， 勘 探 范 围 尚 宜 扩 大 。 当 开 挖 边 界 外 无 法 布 置 勘 探 点 时 ，应 通 过 调 查 取 得 相 应 资 料 。 应 查 明 基 坑 开 挖 深 度 及 挡 墙 边 界

9、附 近 范 围 内 的 暗 滨 、 地 下 管线 及 障 碍 物 的 分 布 及 埋 藏 情 况 ， 当 使 用 浅 层 小 螺 纹 钻 孔 勘 探 难 以 查 明 时 ， 可 采 用 浅 层 物探 方 法 进 行 普 查 。勘 探 点 的 间 距 视 地 层 条 件 而 定 ， 可 在 1530m 范 围 内 选 择 ， 地 层 变 化 较 大 时 ， 应增 加 勘 探 点 以 查 明 地 层 分 布 规 律 。勘 探 点 的 深 度 ， 应 满 足 支 护 结 构 的 设 计 要 求 。 在 软 土 地 区 ， 为 满 足 支 护 结 构 稳 定 性验 算 的 要 求 ， 深 度 一 般

10、不 宜 小 于 基 坑 开 挖 深 度 的 2 5 倍 ， 对 重 要 的 基 坑 工 程 宜 穿 透 淤泥 质 软 弱 土 层 。勘 探 时 还 要 查 明 开 挖 范 围 及 邻 近 场 地 地 下 水 含 水 层 和 隔 水 层 的 层 位 、 埋 深 和 分 布 情况 ； 查 明 各 含 水 层 (包 括 上 层 滞 水 、 潜 水 、 承 压 水 )的 补 给 条 件 和 水 力 联 系 。 同 时 要 分析 施 工 过 程 中 水 位 变 化 对 支 护 结 构 和 基 坑 周 边 环 境 的 影 响 ， 提 出 应 采 取 的 措 施 。进 行 基 坑 工 程 勘 察 时 ， 岩

11、 土 工 程 测 试 参 数 应 包 括 ： 土 的 常 规 物 理 试 验 指 标 ； 直 接 剪切 试 验 测 定 固 结 快 剪 指 标 ， c 值 ； 室 内 或 原 位 试 验 测 试 渗 透 系 数 K 等 。对 基 坑 周 边 环 境 的 勘 查 ， 应 包 括 下 述 内 容 ：(1)查 明 基 坑 开 挖 影 响 范 围 内 的 建 (构 )筑 物 的 结 构 类 型 、 层 数 、 基 础 类 型 、 埋 深 、基 础 荷 藏 及 上 部 结 构 现 状 ；(2)查 明 基 坑 周 边 的 各 类 地 下 设 施 ， 包 括 上 水 、 下 水 、 电 缆 、 煤 气 、

12、污 水 、 雨 水 、 热力 等 管 线 、 管 道 的 分 布 和 性 状 ；(3)查 明 场 地 周 围 邻 近 地 区 池 表 水 的 汇 流 和 排 泄 情 况 ； 地 下 水 管 渗 漏 情 况 及 对 基 坑 开挖 的 影 响 ； (4)查 明 场 地 四 周 道 路 与 基 坑 的 距 离 、 车 辆 载 重 、 道 路 的 构 造 与 重 要 程 度 。（ 三 ） 支 护 结 构 的 形 式支 护 结 构 按 其 工 作 机 理 和 挡 墙 形 式 ， 一 般 分 为 图 214 所 示 的 一 些 类 型 。 下 面 简单 介 绍 各 种 形 式 支 护 结 构 的 特 点

13、及 其 适 用 范 围 ， 供 支 护 结 构 选 型 时 参 考 。1 挡 墙 的 选 型 支 护 结 构 中 常 用 的 挡 墙 结 构 有 下 列 一 些 类 型 ： (1)钢 板 桩 钢 板 桩 常 用 的 有 简 易 的 槽 钢 钢 板 桩 和 热 轧 锁 口 钢 板 桩 。 槽 钢 钢 板 桩槽 钢 钢 板 桩 是 一 种 简 易 的 钢 板 桩 挡 墙 ， 由 槽 钢 并 排 或 正 反 扣 搭 接 组 成 。 槽 钢 长6 8m， 型 号 由 计 算 确 定 。 由 于 其 抗 弯 能 力 较 弱 ， 多 用 于 深 度 不 超 4m 的 基 坑 ， 顶 部近 地 面 处 设

14、一 道 支 撑 或 拉 锚 。 热 轧 锁 口 钢 板 桩其 形 式 有 U 型 、 z 型 、 一 字 型 、 H 型 和 组 合 型 。 我 国 一 般 常 用 者 为 U 型 ， 即 互相 咬 接 形 成 板 桩 墙 ， 只 有 在 基 坑 深 度 很 大 时 才 用 组 合 型 。 一 字 型 在 建 筑 施 工 中 基 本 上 不用 ， 在 水 工 等 结 构 施 工 中 有 时 用 来 围 成 圆 形 墩 隔 墙 。 U 型 钢 板 桩 可 用 于 开 挖 深 度5 10m 的 基 坑 ， 目 前 我 国 各 地 区 尚 有 应 用 。 由 于 热 轧 锁 口 钢 板 桩 一 次

15、性 投 资 较 大 ， 多以 租 赁 方 式 租 用 ， 用 后 拔 出 归 还 。 在 软 土 地 基 地 区 钢 板 桩 打 设 方 便 ， 有 一 定 挡 水 能 力 ，施 工 迅 速 ， 且 打 设 后 可 立 即 开 挖 ， 当 基 坑 深 度 不 太 大 、 且 周 围 环 境 要 求 不 太 严 格 时 往 往是 考 虑 的 方 案 之 一 。但 是 ， 钢 板 桩 毕 竟 柔 性 较 大 ， 基 坑 较 深 时 支 撑 (或 拉 锚 )工 程 量 较 大 ； 给 坑 内 施 工带 来 一 定 困 难 ； 而 且 ， 由 于 钢 板 桩 用 后 拔 除 时 带 土 ， 如 处 理

16、 不 当 会 引 起 土 层 移 动 ， 将会 给 施 工 的 结 构 或 周 围 的 设 施 带 来 危 害 ， 故 应 予 以 充 分 注 意 ， 采 取 有 效 技 术 措 施 以 减 少带 土 。(2)钢 筋 混 凝 土 板 桩 这 是 一 种 传 统 的 支 护 结 构 ， 截 面 带 企 口 有 一 定 挡 水 作 用 ， 顶 部 设 圈 梁 ， 用 后 不 再 拔除 ， 永 久 保 留 在 地 基 土 中 ， 过 去 多 用 于 钢 板 桩 难 以 拔 除 的 地 段 。 有 的 施 工 单 位 将 其 用 于高 层 建 筑 深 基 坑 支 护 。 其 做 法 是 先 放 坡 开

17、 挖 上 层 土 (如 地 下 水 位 高 则 用 轻 型 井 点 降 水 )，然 后 打 设 钢 筋 混 凝 土 板 桩 ， 由 于 挡 土 高 度 减 小 ， 在 开 挖 下 层 土 时 可 用 单 锚 板 桩 代 替 复 杂的 多 支 撑 板 桩 ， 简 化 支 撑 或 拉 锚 。 如 钢 筋 混 凝 土 板 桩 沿 基 础 边 线 精 确 地 打 设 ， 还 可 兼 作基 础 混 凝 土 浇 筑 时 的 模 板 ， 简 化 了 基 础 工 程 施 工 。 但 总 的 说 来 ， 此 支 护 结 构 应 用 较 少 。(3)钻 孔 灌 注 桩 排 桩 挡 墙常 用 者 为 600 100

18、0mm， 做 成 排 桩 挡 墙 ， 顶 部 浇 筑 钢 筋 混 凝 土 圈 梁 ， 设 内 支 撑体 系 。 我 国 各 地 都 有 应 用 ， 是 支 护 结 构 中 应 用 较 多 的 一 种 。 如 北 京 地 区 近 年 来 基 坑 深 度在 -10m 左 右 的 33 个 有 代 表 性 的 高 层 建 筑 深 基 坑 工 程 中 ， 有 22 个 是 用 灌 注 桩 排 桩 挡 墙作 支 护 结 构 。 上 海 地 区 近 年 来 亦 应 用 较 多 ， 两 层 地 下 室 及 其 以 下 的 深 基 坑 多 用 之 。 其 他地 区 也 多 应 用 。灌 注 桩 挡 墙 的 刚

19、 度 较 大 ， 抗 弯 能 力 强 ， 变 形 相 对 较 小 ， 在 土 质 较 好 的 地 区 已 有78m 悬 臂 者 ， 在 软 土 地 区 坑 深 不 超 过 14m 皆 可 用 之 ， 经 济 效 益 较 好 。 但 其 永 久 保 留在 地 基 土 中 ， 可 能 为 日 后 的 地 下 工 程 施 工 造 成 障 碍 。 由 于 目 前 施 工 时 它 难 以 做 到 相 切 ，桩 之 间 留 有 100150mm 的 间 隙 ， 挡 水 效 果 差 ， 有 时 将 它 与 深 层 搅 拌 水 泥 土 桩 挡 墙 组 合应 用 ， 前 者 抗 弯 ， 后 者 做 成 防 水

20、帷 幕 起 挡 水 作 用 。 或 用 树 根 桩 或 注 浆 止 水 。(4)H 型 钢 支 柱 、 木 挡 板 支 护 挡 墙这 种 支 护 结 构 适 用 于 土 质 较 好 、 地 下 水 位 较 低 的 地 区 ， 国 外 应 用 较 多 ， 国 内 亦 有 应用 。 如 北 京 京 城 大 厦 深 23 5m 的 深 基 坑 即 用 这 种 支 护 结 构 ， 它 将 长 27m 的488mm300mm 的 H 型 钢 按 1 1m 间 距 打 入 土 中 ， 用 三 层 土 锚 拉 固 。 上 海 有 的 工 程 亦曾 应 用 ， 但 总 的 来 说 ， 应 用 不 多 。 H

21、型 钢 支 柱 按 一 定 间 距 打 入 ， 支 柱 间 设 木 挡 板 或 其 他 挡 土 设 施 ， 用 后 可 拔 出 回 收 重复 使 用 ， 较 为 经 济 ， 但 一 次 性 投 资 较 大 。 (5)地 下 连 续 墙 地 下 连 续 墙 已 成 为 深 基 坑 的 主 要 支 护 结 构 挡 墙 之 一 ， 国 内 大 城 市 深 基 坑 工 程 利 用 此支 护 结 构 为 多 ， 常 用 厚 度 为 600 1000mm， 目 前 也 可 施 工 厚 450mm 者 ， 上 海 至 今 已完 成 一 百 多 万 平 方 米 地 下 连 续 墙 。 如 北 京 王 府 井

22、宾 馆 、 京 广 大 厦 ； 广 州 白 天 鹅 宾 馆 ； 上海 电 信 大 楼 、 海 伦 宾 馆 、 上 海 国 际 贸 易 中 心 大 厦 、 上 海 金 茂 大 厦 等 著 名 的 高 层 建 筑 的 基础 施 工 都 曾 采 用 地 下 连 续 墙 。 尤 其 是 地 下 水 位 高 的 软 土 地 区 ， 当 基 坑 深 度 大 且 邻 近 的 建(构 )筑 物 、 道 路 和 地 下 管 线 相 距 甚 近 时 ， 它 往 往 是 首 先 考 虑 的 支 护 方 案 。 上 海 地 铁 的 多个 车 站 施 工 中 都 采 用 地 下 连 续 墙 。 当 地 下 连 续 墙

23、与 “逆 筑 法 ”结 合 应 用 ， 可 省 去 挖 土后 地 下 连 续 墙 的 内 部 支 撑 ， 还 能 使 上 部 结 构 及 早 投 入 施 工 或 使 道 路 等 及 早 恢 复 使 用 ， 对深 度 大 、 地 下 结 构 层 数 多 的 深 基 础 的 施 工 十 分 有 利 。 我 国 已 有 不 少 “逆 筑 法 ”施 工 成功 的 先 例 。 地 下 连 续 墙 如 单 纯 用 作 支 护 结 构 ， 费 用 较 高 ， 如 施 工 后 即 成 为 地 下 结 构 的 组成 部 分 (即 两 墙 合 一 )则 较 为 理 想 ， 我 国 在 这 方 面 亦 有 许 多

24、成 功 应 用 的 例 子 。(6)深 层 搅 拌 水 泥 土 桩 挡 墙深 层 搅 拌 水 泥 土 桩 挡 墙 在 软 土 地 区 近 年 来 应 用 较 多 ， 尤 以 上 海 应 用 最 多 ， 过 去 多 用于 地 基 加 固 工 程 。 它 是 用 特 制 进 入 土 深 层 的 深 层 搅 拌 机 将 喷 出 的 水 泥 浆 固 化 剂 与 地 基 上进 行 原 位 强 制 拌 合 而 制 成 水 泥 土 桩 ， 相 互 搭 接 ， 硬 化 后 即 形 成 具 有 一 定 强 度 的 壁 状 挡 墙(有 各 种 形 式 ， 计 算 确 定 )， 既 可 挡 土 又 可 形 成 隔

25、水 帷 幕 。 对 于 平 面 呈 任 何 形 状 、 开 挖 深度 不 很 深 的 基 坑 (一 般 认 为 不 超 过 6m)， 皆 可 用 作 文 护 结 构 ， 比 较 经 济 ； 水 泥 土 的 物 理力 学 性 质 ， 取 决 于 水 泥 掺 入 比 ， 多 用 12 左 右 。 目 前 在 上 海 地 区 广 为 应 用 ， 收 到 较 好的 效 果 ， 它 特 别 适 应 于 软 土 地 区 。深 层 搅 拌 水 泥 土 桩 挡 墙 ， 属 重 力 式 挡 墙 ， 深 度 大 时 可 在 水 泥 土 中 插 入 加 筋 杆 件 ， 形成 加 筋 水 泥 土 挡 墙 ， 必 要

26、时 还 可 辅 以 内 支 撑 等 。(7)旋 喷 桩 挡 墙 它 是 钻 孔 后 将 钻 杆 从 地 基 土 深 处 逐 渐 上 提 ， 同 时 利 用 插 入 钻 杆 端 部 的 旋 转 喷 嘴 ， 将水 泥 浆 固 化 剂 喷 入 地 基 土 中 形 成 水 泥 土 桩 ， 桩 体 相 连 形 成 帷 幕 墙 ， 可 用 作 文 护 结 构 挡 墙 。在 较 狭 窄 地 区 亦 可 施 工 。 它 与 深 层 搅 拌 水 泥 土 桩 一 样 ， 亦 为 重 力 式 挡 墙 ， 只 是 形 成 水 泥土 桩 的 工 艺 不 同 而 已 。 在 施 工 旋 喷 桩 时 ， 要 控 制 好 上

27、 提 速 度 、 喷 射 压 力 和 喷 射 量 ， 否 则质 量 难 以 保 证 。(8)土 钉 墙土 钉 墙 是 一 种 利 用 土 钉 加 固 后 的 原 位 土 体 来 维 护 基 坑 边 坡 土 体 稳 定 的 支 护 方 法 。 它由 土 钉 、 钢 丝 网 喷 射 混 凝 土 面 板 和 加 固 后 的 原 位 土 体 三 部 分 组 成 。 该 种 支 护 结 构 简 单 、经 济 、 施 工 方 便 ， 是 一 种 较 有 前 途 的 基 坑 边 坡 支 护 技 术 ， 适 用 于 地 下 水 位 以 上 或 经 降 水后 的 粘 性 土 或 密 实 性 较 好 的 砂 土

28、地 层 ， 基 坑 深 度 一 般 不 大 于 15m。除 上 述 者 外 ， 还 有 用 人 工 挖 孔 桩 (我 国 南 方 地 区 应 用 不 少 )、 打 入 预 制 钢 筋 混 凝 土桩 等 支 护 结 构 挡 墙 。 近 年 来 SMWI 法 (水 泥 土 搅 拌 连 续 墙 )在 我 国 已 成 功 应 用 ， 有 一 定发 展 前 途 。 北 京 还 采 用 了 桩 墙 合 一 的 方 案 。 即 将 支 护 桩 移 至 地 下 结 构 墙 体 位 置 ， 轴 线 桩既 承 受 侧 向 土 压 力 又 承 受 垂 直 荷 载 ， 轴 线 桩 间 增 加 一 些 挡 土 桩 承

29、受 土 压 力 ， 桩 间 砌 墙 作为 地 下 结 构 外 墙 ， 收 到 较 好 的 效 果 ， 目 前 亦 得 到 推 广 。支 护 结 构 挡 墙 的 选 型 ， 涉 及 技 术 因 素 和 经 济 因 素 ， 要 从 满 足 施 工 要 求 、 减 少 对 周 围的 不 利 影 响 、 施 工 方 便 、 工 期 短 、 经 济 效 益 好 等 几 方 面 ， 经 过 慎 重 的 技 术 经 济 比 较 后 加以 确 定 。 而 且 支 护 结 构 挡 墙 选 型 要 与 支 撑 选 型 、 地 下 水 位 降 低 、 挖 土 方 案 等 配 套 研 究 确定 。 图 215 为 常

30、 用 支 护 结 构 挡 墙 形 式 。2 支 撑 (拉 锚 )的 选 型 当 基 坑 深 度 较 大 ， 悬 臂 的 挡 墙 在 强 度 和 变 形 方 面 不 能 满 足 要 求 时 ， 即 需 增 设 支 撑 系统 。 支 撑 系 统 分 两 类 ： 基 坑 内 支 撑 和 基 坑 外 拉 锚 。 基 坑 外 拉 锚 又 分 为 顶 部 拉 锚 与 土 层 锚杆 拉 锚 ， 前 者 用 于 不 太 深 的 基 坑 ， 多 为 钢 板 桩 ， 在 基 坑 顶 部 将 钢 板 桩 挡 墙 用 钢 筋 或 钢 丝绳 等 拉 结 锚 固 在 一 定 距 离 之 外 的 锚 桩 上 。 土 层 锚

31、 杆 锚 固 多 用 于 较 深 的 基 坑 。目 前 支 护 结 构 的 肉 支 撑 ， 常 用 的 有 钢 结 构 支 撑 和 钢 筋 混 凝 土 结 构 支 撑 两 类 。 钢 结 构支 撑 多 用 圆 钢 管 和 H 型 钢 。 为 减 少 挡 墙 的 变 形 ， 用 钢 结 构 支 撑 时 可 用 液 压 千 斤 顶 施 加预 顶 力 。(1)钢 结 构 支 撑 钢 结 构 支 撑 拼 装 和 拆 除 方 便 、 迅 速 ， 为 工 具 式 支 撑 ， 可 多 次 重 复 使 用 ， 且 可 根 据 控制 变 形 的 需 要 施 加 预 顶 力 ， 有 一 定 的 优 点 。 但 与

32、 钢 筋 混 凝 土 结 构 支 撑 相 比 ， 它 的 变 形 相对 较 大 ， 且 由 于 圆 钢 管 和 型 钢 的 承 载 能 力 不 如 钢 筋 混 凝 土 结 构 支 撑 的 承 裁 能 力 大 ， 因 而支 撑 水 平 向 的 间 距 不 能 很 大 ； 相 对 说 来 ， 对 于 机 械 挖 土 不 太 方 便 。 在 大 城 市 建 筑 物 密 集地 区 开 挖 深 基 坑 ， 支 护 结 构 多 以 变 形 控 制 ， 在 减 少 变 形 方 面 钢 结 构 支 撑 不 如 钢 筋 混 凝 土结 构 支 撑 ， 但 如 果 分 阶 段 根 据 变 形 多 次 施 加 预 顶

33、 力 亦 能 控 制 变 形 量 ， 钢 结 构 支 撑 仍 为 发展 方 向 。 钢 管 支 撑 钢 管 支 撑 一 般 利 用 609 钢 管 余 料 接 长 ， 用 不 同 壁 厚 的 钢 管 来 适 应 不 同 的 荷 载 ， 常用 的 壁 厚 为 12mm， 14mm， 亦 有 时 用 16mm 者 。 除 609 钢 管 外 ， 亦 有 用 较 小 直径 钢 管 者 ， 如 580， 406 钢 管 等 。 钢 管 的 刚 度 大 ， 单 根 钢 管 有 较 大 的 承 载 能 力 ， 不足 时 还 可 两 根 钢 管 并 用 。钢 管 支 撑 的 形 式 ， 多 为 对 撑 或

34、角 撑 (图 2-16)。 当 为 对 撑 时 ， 为 增 大 间 距 在 端 部 可加 设 琵 琶 撑 ， 以 减 小 腰 梁 的 内 力 。 当 为 角 撑 时 ， 如 间 距 较 大 、 长 度 较 长 ， 亦 可 增 设 腹 杆形 成 桁 架 式 支 撑 ， 对 撑 纵 横 钢 管 交 叉 处 ， 可 以 上 下 叠 交 ； 亦 可 增 设 特 制 的 十 字 接 头 ，纵 横 钢 管 都 与 十 字 接 头 连 接 ， 使 纵 横 钢 管 处 于 同 一 平 面 内 。 后 者 可 使 钢 管 支 撑 形 成 一 平面 框 架 ， 刚 度 大 ， 受 力 性 能 好 。钢 管 支 撑

35、 端 部 的 活 络 头 子 和 琵 琶 斜 撑 的 具 体 构 造 ， 参 见 图 2-17。用 钢 管 支 撑 时 ， 挡 墙 的 腰 梁 可 为 钢 筋 混 凝 土 腰 梁 ， 亦 可 为 型 钢 腰 梁 。 前 者 刚 度 大 ，承 载 能 力 高 ， 可 增 大 支 撑 的 间 距 。 H 型 钢 支 撑 H 型 钢 支 撑 用 螺 栓 连 接 ， 为 工 具 式 钢 支 撑 ， 现 场 组 装 方 便 ， 构 件 标 准 化 ， 对 不 同 的基 坑 能 按 照 设 计 要 求 进 行 组 合 和 连 接 ， 可 重 复 使 用 ， 有 推 广 价 值 。 H 型 钢 常 用 者

36、为 焊 接 H 型 钢 和 轧 制 H 型 钢 。H 型 钢 支 撑 的 构 造 如 图 2-18 所 示 。 (2)钢 筋 混 凝 土 支 撑钢 筋 混 凝 土 支 撑 是 近 年 来 在 上 海 等 地 区 深 基 坑 施 工 中 发 展 起 来 的 一 种 支 撑 形 式 ， 它多 用 于 土 模 或 模 板 随 着 挖 土 逐 层 现 浇 ， 截 面 尺 寸 和 配 筋 根 据 支 撑 布 置 和 杆 件 内 力 大 小 而定 。 它 刚 度 大 ， 变 形 小 ， 能 有 效 地 控 制 挡 墙 变 形 和 周 围 地 面 的 变 形 ， 宜 用 于 较 深 基 坑 和周 围 环 境

37、 要 求 较 高 的 地 区 。 但 在 施 工 中 要 尽 快 形 成 文 撑 ， 减 少 土 壤 蠕 变 变 形 ， 减 少时 间 效 应 。由 于 钢 筋 混 凝 土 支 撑 为 现 场 浇 筑 ； 因 而 其 形 式 可 随 基 坑 形 状 而 变 化 ， 故 它 有 多 种 形 式 ，如 对 撑 ； 角 撑 ； 桁 架 式 支 撑 ； 圆 形 ； 拱 形 ； 椭 圆 形 等 形 状 支 撑 (图 2-19)。钢 筋 混 凝 土 支 撑 的 混 凝 土 强 度 等 级 多 为 C30， 截 面 尺 寸 由 计 算 确 定 。 腰 梁 的 截 面尺 寸 常 用 者 为 600mmx800

38、mm(高 宽 )、 800mm1000mm 和 1000mm1200mm； 支撑 的 截 面 尺 寸 常 用 者 为 600mm800mm(高 宽 )、800mm1000mm、 800mm1200mm 和 1000mm1200mm。 支 撑 的 截 面 尺 寸 在 高 度 方向 要 与 腰 梁 相 匹 配 。 配 筋 由 计 算 确 定 。对 平 面 尺 寸 大 的 基 坑 ， 在 支 撑 交 叉 点 处 需 设 立 柱 ， 在 垂 直 方 向 支 承 水 平 支 撑 。 立 柱可 为 四 个 角 钢 组 成 的 格 构 式 柱 、 圆 钢 管 或 型 钢 。 考 虑 到 承 台 施 工 时

39、便 于 穿 钢 筋 ， 格 构 式柱 较 好 ， 应 用 较 多 。 立 柱 的 下 端 插 入 作 为 工 程 桩 使 用 的 灌 注 桩 内 ， 插 入 深 度 不 宜 小 于2m， 否 则 立 柱 就 要 作 专 用 的 灌 注 桩 基 础 。 因 此 ， 格 构 式 立 柱 的 平 面 尺 寸 要 与 灌 注 桩 的 直径 匹 配 。对 于 多 层 支 撑 的 深 基 坑 ， 在 进 行 挖 土 时 如 要 求 挖 土 机 不 上 支 撑 ， 有 时 有 一 定 的 困 难(理 论 上 应 该 要 求 挖 土 机 不 上 支 撑 )， 如 果 遇 到 挖 土 机 上 支 撑 挖 土 ，

40、 则 设 计 支 撑 时 要 考 虑这 部 分 荷 载 ， 施 工 中 亦 要 采 取 措 施 避 免 挖 土 机 直 接 压 支 撑 。如 果 基 坑 的 宽 (长 )度 很 大 ， 所 处 地 区 的 土 质 又 较 好 ， 在 内 部 支 撑 需 耗 费 大 量 材 料 ，且 不 便 挖 土 施 工 ， 此 时 可 考 虑 选 用 土 层 锚 杆 在 基 坑 外 面 拉 结 固 定 挡 墙 ； 我 国 不 少 地 区 已广 泛 应 用 ， 并 取 得 较 好 的 经 济 效 益 。三 、 荷 载 与 抗 力 计 算 作 用 于 挡 墙 上 的 水 平 荷 载 ， 主 要 是 土 压 力

41、、 水 压 力 和 地 面 附 加 荷 载 产 生 的 水 平 荷 载 。要 求 精 确 计 算 土 压 力 是 困 难 的 ， 因 为 影 响 因 素 根 多 ， 它 不 仅 取 决 于 土 质 ， 还 与 挡 墙的 刚 度 、 施 工 方 法 、 基 坑 空 间 尺 寸 、 无 支 撑 时 间 的 长 短 、 气 候 条 件 等 有 关 。目 前 计 算 土 压 力 多 用 朗 金 (Rankine)土 压 力 理 论 。 其 基 本 假 定 是 ： 挡 墙 背 竖 直 、光 滑 ； 墙 后 为 砂 性 填 土 ， 且 表 面 水 平 并 无 限 长 ； 墙 对 破 坏 楔 体 无 干 扰

42、 。 该 理 论 由于 未 考 虑 墙 背 和 填 土 间 的 摩 擦 力 ， 求 得 的 主 动 土 压 力 偏 大 ， 而 被 动 土 压 力 偏 小 ， 用 于 设计 围 护 墙 偏 于 安 全 。由 上 述 朗 金 土 压 力 理 论 的 基 本 假 定 可 知 ， 其 堵 后 境 土 为 匀 质 无 粘 性 砂 土 ， 非 一 般 基坑 的 杂 填 土 、 粘 性 土 、 粉 土 、 淤 泥 质 土 等 ， 不 呈 散 粒 状 ； 朗 金 理 论 的 土 体 应 力 是 先 筑 墙后 填 土 ， 土 体 应 力 是 增 加 的 过 程 ， 而 基 坑 开 挖 是 土 体 应 力 释

43、放 过 程 ， 完 全 不 同 ； 朗 金 理论 将 士 压 力 视 为 定 值 ， 实 际 上 土 压 力 在 开 挖 过 程 中 是 变 化 的 ； 朗 金 理 论 所 解 决 的 挡 墙 土压 力 为 平 面 问 题 ， 实 际 上 土 压 力 存 在 显 著 的 空 间 效 应 ； 朋 金 理 论 属 极 限 平 衡 原 理 ， 属 静态 设 计 原 理 ， 而 土 压 力 处 于 动 态 平 衡 状 态 ， 开 挖 后 由 于 土 体 蠕 变 等 原 因 ， 会 使 土 体 强 度逐 渐 降 低 ， 具 有 时 间 效 应 ； 另 外 ， 在 朗 金 计 算 公 式 中 ， 土 工

44、参 数 ( ， c 等 )是 定 值 ，不 考 虑 施 工 效 应 ， 实 际 上 在 施 工 过 程 中 由 于 打 桩 、 降 水 等 施 工 措 施 ， 会 引 起 挤 土 效 应 和土 壤 固 结 ， 使 ， c 值 得 到 提 高 。由 于 上 述 原 因 ， 所 以 目 前 要 精 确 计 算 土 压 力 是 困 难 的 ， 只 能 根 据 具 体 情 况 选 用 较 合理 的 计 算 公 式 ， 并 进 行 必 要 的 修 正 。 根 据 建 筑 基 坑 支 护 技 术 规 程 (送 审 稿 )的 规 定 ， 荷 载 和 抗 力 按 以 下 所 列 公 式 进行 计 算 。 （

45、一 ） 水 平 荷 载 标 准 值 (图 2-20)作 用 于 挡 墙 上 的 土 压 力 、 水 压 力 和 地 面 附 加 荷 载 产 生 的 水 平 荷 载 标 准 值 ， 宜 按 当 地可 取 经 验 确 定 ， 当 无 经 验 时 按 下 列 规 定 计 算 ：1 对 于 碎 石 土 和 砂 土当 计 算 点 位 于 地 下 水 位 以 上 时 ，eaik = aik Kai -2Ci (2-8)ai当 计 算 点 位 于 地 下 水 位 以 下 时 ，eaik = aik Kai -2Ci + wa (Zi hwa)(1- Kai) (2-9)i w式 中 aik作 用 于 深 度

46、 Zi 处 的 竖 向 应 力 标 准 值 ， 按 式 （ 2-12） 计 算 ；Kai第 i 层 土 的 主 动 土 压 力 系 数 ， Kai = tan2(45- )；i第 i 层 土 的 内 摩 擦 角 标 准 值 ；iZi计 算 点 深 度 ；hwa基 坑 外 侧 地 下 水 位 深 度 ； wa基 坑 外 侧 水 压 力 系 数 ， 对 于 密 排 桩 、 墙 底 部 土 层 为 隔 水 层 时 ： wa = 1.0；对 于 桩 、 墙 底 部 土 层 为 透 水 层 时 ： wa = （ 2-10）)(2wpdwpahh式 中 ， 为 水 的 重 度 。w2 对 于 粉 土 和

47、粘 土eaik = aik Kai -2Ci （ 2-11）ai当 按 上 述 公 式 计 算 的 基 坑 开 挖 面 以 上 水 平 荷 载 标 准 值 小 于 零 时 ， 取 其 值 为 零 。（ 二 ） 基 坑 外 侧 竖 向 应 力 标 准 值竖 向 应 力 标 准 值 aik 按 下 列 规 定 计 算 ： aik = + 0k + 1k （ 2-12）1 自 重 竖 向 应 力当 计 算 点 位 于 基 坑 开 挖 面 以 上 时 ， 计 算 点 深 度 Zi 处 自 重 竖 向 应 力 ： = mi Zi (2-13)当 计 算 点 位 于 基 坑 开 挖 面 以 下 时 ， 计

48、 算 点 深 度 Zi 处 自 重 竖 向 应 力 ： = mh h (2-14)式 中 mi深 度 Zi 以 上 土 的 加 权 平 均 天 然 重 度 ； mh开 挖 面 以 上 土 的 加 权 平 均 天 然 重 度 。2 地 面 附 加 荷 载 引 起 的 竖 向 应 力当 支 护 结 构 外 侧 地 面 作 用 均 布 荷 载 q0 时 ， 基 坑 外 侧 任 意 深 度 处 竖 向 应 力 标 准 值 0k， 按 下 式 计 算 ： 0k = q0 （ 2-15）当 距 离 支 护 结 构 外 侧 b1 处 开 始 作 用 有 宽 度 为 b0 的 条 形 荷 载 q1 时 （ 图 2-21） ， 基坑 外 侧 深 度 OD 范 围 内 的 附 加 竖 向 应 力 标 准 值 1k， 按 下 式 计 算 ： 1k = q1 （ 2-16）102b（ 三 ） 基 坑 内 侧 被 动 区 水 平 抗 力 标 准 值被 动 区 水 平 抗 力 标 准 值 epik 按 下 列 规 定 计 算 （ 图 2-22） ：1 对 于 砂 土 和 碎 石 土epik = pik Kpi -2Ci + wp