基坑工程的设计原则培训讲义

6-2基坑工程近年来我国随着着经济建设设和城市建建设的快速速发展，地地下工程愈愈来愈多。高高层建筑的的多层地下下室、地铁铁车站、地地下车库、地地下商场、地地下仓库和和地下人防防工程等施施工时都需需开挖较深深的基坑，有有的高层建建筑多层地地下室平面面面积达数数万平方米米，深度有有的达26.668m，施工难难度较大。大量深基坑工程程程的出现现，促促进了设设计计计算理论论的提提高和施施工工工艺的发发展，通通过大量量的工工程实践践和科科学研究究，逐逐步形成成了基基坑工程程这一一新的学学科，它它涉及多多个学学科，是是土木木工程领领域内内目前发发展最最迅速的的学科科之一，也也是是工程实实践要要求最迫迫切的的学科之之一。对对基坑工工程进进行正确确的设设计和施施工，能能带来巨巨大的的经济和和社会会效益，对对加加快工程程进度度和保护护周围围环境能能发挥挥重要作作用。6-2-1基基基坑工程程的内内容基坑开挖的施工工工工艺一一般有有两种：：放坡坡开挖（无无支支护开挖挖）和和在支护护体系系保护下下开挖挖（有支支护开开挖）。前前者者既简单单又经经济，在在空旷旷地区或或周围围环境允允许时时能保证证边坡坡稳定的的条件件下应优优先选选用。但是在城市中心心心地带、建建筑筑物稠密密地区区，往往往不具具备放坡坡开挖挖的条件件。因因为放坡坡开挖挖需要基基坑平平面以外外有足足够的空空间供供放坡之之用，如如在此空空间内内存在邻邻近建建（构）筑筑物物基础、地地下下管线、运运输输道路等等，都都不允许许放坡坡，此时时就只只能采用用在支支护结构构保护护下进行行垂直直开挖的的施工工方法。对对支支护结构构的要要求，一一方面面是创造造条件件便于基基坑土土方的开开挖，但但在建（构构）筑筑物稠密密地区区更重要要的是是保护周周围的的环境。基坑土方的开挖挖挖是基坑坑工程程的一个个重要要内容，基基坑坑土方如如何组组织开挖挖，不不但影响响工期期、造价价，而而且还影影响支支护结构构的安安全和变变形值值，直接接影响响环境的的保护护。为此此，对对较大的的基坑坑工程一一定要要编制较较详细细的土方方工程程的施工工方案案，确定定挖土土机械、挖挖土土的工况况、挖挖土的顺顺序、土土方外运运方法法等。在软土地区地下下下水位往往往较较高，采采用的的支护结结构一一般要求求降水水或挡水水。在在开挖基基坑土土方过程程中坑坑外的地地下水水在支护护结构构阻挡下下，一一般不会会进入入坑内，但但如如土质含含水量量过高、土土质质松软，挖挖土土机械下下坑挖挖土和浇浇筑围围护墙的的支撑撑有一定定困难难。此外外，在在围护墙墙的被被动土压压力区区，通过过降低低地下水水位还还可使土土体产产生固结结，有有利于提提高被被动土压压力，减减少支护护结构构的变形形。所所以在软软土地地区对深深度较较大的大大型基基坑，在在坑内内都进行行降低低地下水水位，以以便利基基坑土土方开挖挖和有有利于保保护环环境。支护结构的计算算算理论和和计算算手段，近近年年虽有很很大提提高，但但由于于影响支支护结结构的因因素众众多，土土质的的物理力力学性性能、计计算假假定、土土方开开挖方式式、降降水质量量、气气候因素素等都都对其产产生影影响。因因此其其内力和和变形形的计算算值和和实测值值往往往存在一一定差差距。为为有利利于信息息化施施工，在在基坑坑土方开开挖过过程中，随随时时掌握支支护结结构内力力和变变形的发发展情情况、地地下水水位的变变化、基基坑周围围保护护对象（邻邻近近的地下下管线线、建筑筑物基基础、运运输道道路等）的的变变形情况况，对对重要的的基坑坑工程都都要进进行工程程监测测，它亦亦成为为基坑工工程的的内容之之一。为为此，基基坑工工程包括括勘测测；支护护结构构的设计计和施施工；基基坑土土方工程程的开开挖和运运输；；控制地地下水水位；基基坑土土方开挖挖过程程中的工工程监监测和环环境保保护等。6-2-2基基基坑工程程的设设计原则则与基基坑安全全等级级6-2-2-111基坑支护护结结构的极极限状状态根据中华人民共共共和国行行业标标准《建建筑基基坑支护护技术术规程》JGJ1120--999的规定，基基基坑支护护结构构应采用用以分分项系数数表示示的极限限状态态设计方方法进进行设计计。基坑支护结构的的的极限状状态，可可以分为为下列列两类：：1．承载能力极极极限状态这种极限状态，对对应于支护结结构达到最大大承载能力或或土体失稳、过过大变形导致致支护结构或或基坑周边环环境破坏。2．正常使用极极极限状态这种极限状态，对对应于支护结结构的变形已已妨碍地下结结构施工，或或影响基坑周周边环境的正正常使用功能能。基坑支护结构均均均应进行行承载载能力极极限状状态的计计算，对对于安全全等级级为一级级及对对支护结结构变变形有限限定的的二级建建筑基基坑侧壁壁，尚尚应对基基坑周周边环境境及支支护结构构变形形进行验验算。6-2-2-222基坑支护护结结构的安安全等等级《建筑基坑支护护护技术规规程》JGJ1120--999规定，其其坑坑侧壁的的安全全等级分分为三三级，不不同等等级采用用相对对应的重重要性性系数γ，基坑侧侧壁壁的安全全等级级分级如如表6-64所示。基坑侧壁安全等等等级及重重要性性系数表6-644安全等级破坏后果重要性系数γ000一级支护结构破坏、土土体失稳或过过大变形对基基坑周边环境境及地下结构构施工影响很很严重1.10二级支护结构破坏、土土体失稳或过过大变形对基基坑周边环境境及地下结构构施工影响一一般1.00三级支护结构破坏、土土体失稳或过过大变形对基基坑周边环境境及地下结构构施工影响不不严重0.90注：有特殊要求求求的建筑筑基坑坑侧壁安安全等等级可根根据具具体情况况另行行确定。支护结构设计，应应考虑其结构构水平变形、地地下水的变化化对周边环境境的水平与竖竖向变形的影影响。对于安安全等级为一一级的和对周周边环境变形形有限定要求求的二级建筑筑基坑侧壁，应应根据周边环环境的重要性性，对变形适适应能力和土土的性质等因因素，确定支支护结构的水水平变形限值值。当地下水位较高高高时，应应根据据基坑及及周边边区域的的工程程地质条条件、水水文地质质条件件、周边边环境境情况和和支护护结构形形式等等因素，确确定定地下水水的控控制方法法。当当基坑周周围有有地表水水汇流流、排泄泄或地地下水管管渗漏漏时，应应妥善善对基坑坑采取取保护措措施。对于安全等级为为为一级及及对支支护结构构变形形有限定定的二二级建筑筑基坑坑侧壁，应应对对基坑周周边环环境及支支护结结构变形形进行行验算。基坑工程分级的的的标准，各各种种规范和和各地地也不尽尽相同同，各地地区、各各城市根根据自自己的特特点和和要求作作了相相应的规规定，以以便于进进行岩岩土勘察察、支支护结构构设计计、审查查基坑坑工程施施工方方案等用用。《建筑地基基础础础工程施施工质质量验收收规范范》GB55002022-22002对基坑分分级级和变形形监控控值作如如下规规定：基坑变形的监控控控值（cm）表6-655基坑类别围护结构墙顶位位位移监控控值围护结构墙体最最最大位移移监控控值地面最大沉降监监监控值一级基坑353二级基坑686三级基坑81010注：1．符合下下列情情况之一一，为一一级基基坑：（1）重要工程程或或支护结构构构做主体体结构构的一部部分；；（2）开挖深度度大大于10m；（3）与临近建建筑筑物、重要要要设施的的距离离在开挖挖深度度以内的的基坑坑；（4）基坑范围围内内有历史文文文物、近近代优优秀建筑筑、重重要管线线等需需严加保保护的的基坑。2．三级基坑为为为开挖深度度小小于7m，周围环环境境无特别别要求求的基坑坑。3．除一级和三三三级外的基基坑坑属二级级基坑坑。4．与周围已有有有的设施有有特特殊要求求时，尚尚应符合合这些些要求。位于地铁、隧道道道等大型型地下下设施安安全保保护区范范围内内的基坑坑工程程，以及及城市市生命线线工程程或对位位移有有特殊要要求的的精密仪仪器使使用场所所附近近的基坑坑工程程，应遵遵照有有关的专专门文文件或规规定执执行。6-2-3基基基坑工程程勘察察为了正确地进行行行支护结结构设设计和合合理地地组织施施工，在在进行支支护结结构设计计之前前。需要要对影影响基坑坑支护护结构设设计和和施工的的基础础资料，全全面面地进行行收集集，并加加以深深入了解解和分分析，以以便其其能很好好地为为基坑支支护结结构的设设计和和施工服服务。在进行支护结构构构设计之之前，主主要需要要收集集下面三三方面面的资料料；工工程地质质和水水文地质质资料料；场地地周围围环境及及地下下管线状状况；；地下结结构设设计资料料。现现分述如如下。6-2-3-111岩土勘察察基坑工程的岩土土土勘察一一般不不单独进进行，应应与主体体建筑筑的地基基勘察察同时进进行。在在制定地地基勘勘察方案案时，除除满足主主体建建筑设计计要求求外，亦亦应同同时满足足基坑坑工程设设计和和施工要要求，因因此，宜宜统一一布置勘勘察要要求。如如果已已经有了了勘察察资料，但但其其不能满满足基基坑工程程设计计和施工工要求求时，宜宜再进进行补充充勘察察。基坑工程的岩土土土勘察一一般应应提供下下列资资料：1．场地土层的的的成因类型型、结结构特点点、土土层性质质及夹夹砂情况况；2．基坑及围护护护墙边界附附近近，场地地填土土、暗洪洪、古古河道及及地下下障碍物物等不不良地质质现象象的分布布范围围与深度度，并并表明其其对基基坑的影影响；；3．场地浅层潜潜潜水和坑底底深深部承压压水的的埋藏情情况、土土层的渗渗流特特性及产产生管管涌、流流砂的的可能性性；4．支护结构设设设计和施工工所所需的土土、水水等参数数。岩土勘察测试的的的土工参参数，应应根据基基坑等等级、支支护结结构类型型、基基坑工程程的设设计和施施工要要求而定定，一一般基坑坑工程程设计和和施工工要求提提供的的勘探资资料和和土工参参数见见表6-66。基坑工程设计和和和施工所所需的的勘探资资料和和土工参参数表6-666标高（m）压缩指数Cc深度（m）固结系数Cv层厚（m）回弹系数Cs土的名称超固结比OCRRR土天然重度γccc（kN/mm3）内摩擦角φ（°°°）天然含水量w（%）粘聚力c（kPPPa）液限wL（%）总应力抗剪强度度度塑限wP（%）有效抗剪强度塑性指数IP无侧限抗压强度度度qu（kPa）孔隙比e十字板抗剪强度度度cu（kPa）不均匀系数（ddd60/d10）渗透系数（cmmm/s）水平kh压缩模量Es（MPa）垂直kv对特殊的不良土土土层，尚尚需查查明其膨膨胀性性、湿陷陷性、触触变性、冻冻胀胀性、液液化势势等参数数。在基坑范围内土土土层夹砂砂变化化较复杂杂时，宜宜采用现现场抽抽水试验验方法法，测定定土层层的渗透透系数数。内摩擦角和粘聚聚聚力，宜宜采用用直剪固固结快快剪试验验取得得，要提提供峰峰值和平平均值值。总应力抗剪强度度度（φcu、ccu）、有有效效抗剪强强度（φ'、c'），宜采采用三轴固固结不排水水剪试验、直直剪慢剪试试验取得。当支护结构设计计计需要时时，还还可采用用专门门原位测测试方方法，测测定设设计所需需的基基床系数数等参参数。基坑范围及附近近近的地下下水位位情况，对对基基坑工程程设计计和施工工有直直接影响响，尤尤其在软软土地地区和附附近有有水体时时。为为此在进进行岩岩土勘察察时，应应提供下下列数数据和情情况：：1．地下各含水水水层的视见见水水位和静静止水水位；2．地下各土层层层中水的补补给给情况和和动态态变化情情况，与与附近水水体的的连通情情况；；3．基坑坑底以以以下承压水水的的水头高高度和和含水层层的界界面；4．当地下水对对对支护结构构有有腐蚀性性影响响时，应应查明明污染源源及地地下水流流向。地下障碍物的勘勘勘察，对对基坑坑工程的的顺利利进行十十分重重要。在在基坑坑开挖之之前，要要弄清基基坑范范围内和和围护护墙附近近地下下障碍的的性质质、规模模、埋埋深等，以以便便采用适适当措措施加以以处理理。勘察察重点点内容如如下：：1．是否存在旧旧旧建（构）筑筑物的基础和和桩；2．是否存在废废废弃的地下下室室、水池池、设设备基础础、人人防工程程、废废井、驳驳岸等等；3．是否存在厚厚厚度较大的的工工业垃圾圾和建建筑垃圾圾。6-2-3-222周围环境境勘勘察基坑开挖带来的的的水平位位移和和地层沉沉降会会影响周周围邻邻近建（构构）筑筑物、道道路和和地下管管线，该该影响如如果超超过一定定范围围，则会会影响响正常使使用或或带来较较严重重的后果果。所所以基坑坑工程程设计和和施工工，一定定要采采用措施施保护护周围环环境，使使该影响响限制制在允许许范围围内。为限制基坑施工工工的影响响，在在施工前前要对对周围环环境进进行应有有的调调查，做做到心心中有数数，以以便采取取针对对性的有有效措措施。1．基坑周围邻邻邻近建（构构）筑筑物状况况调查查在大中城市建筑筑筑物稠密密地区区进行基基坑工工程施工工，宜宜对下述述内容容进行调调查：：（1）周围建（构构构）筑物的的分分布，及及其与与基坑边边线的的距离；；（2）周围建（构构构）筑物的的上上部结构构形式式、基础础结构构及埋深深、有有无桩基基和对对沉降差差异的的敏感程程度，需需要时要要收集集和参阅阅有关关的设计计图纸纸；（3）周围建筑筑物物是否属于于于历史文文物或或近代优优秀建建筑，或或对使使用有特特殊严严格的要要求；；（4）如周围建建（构构）筑物物在基坑坑开挖挖之前已已经存存在倾斜斜、裂裂缝、使使用不不正常等等情况况，需通通过拍拍片、绘绘图等等手段收收集有有关资料料。必必要时要要请有有资质的的单位位事先进进行分分析鉴定定。2．基坑周围地地地下管线状状况况调查在大中城市进行行行基坑工工程施施工，基基坑周周围的主主要管管线为煤煤气、上上水、下下水和和电缆。（1）煤气管道道。应应调查掌掌握下述述内容容：与基基坑的的相对位位置、埋埋深、管管径、管管内压力力、接接头构造造、管管材、每每个管管节长度度、埋埋设年代代等。煤气管的管材一一一般为钢钢管和和铸铁管管，管管节长度度约4~6m，管径常常用100、150、200、250、300、400、500mmm。铸铁管管接接头构造造为承承插连接接、法法兰连接接和机机械连接接；钢钢管多为为焊接接或法兰兰连接接。（2）上水管道道。应应调查掌掌握下述述内容容：与基基坑的的相对位位置、埋埋深、管管径、管管材、管管节长长度、接接头构构造、管管内水水压、埋埋设年年代等。上水管常用的管管管材有铸铸铁管管、钢筋筋混凝凝土管和和钢管管，管节节长度度约3~5m，管径为100~~220000mmm。铸铁管管接接头多为为承插插式接头头和法法兰接头头；钢钢筋混凝凝土管管多为承承插式式接头；；钢管管多用焊焊接。（3）下水管道道。应应调查掌掌握下述述内容容：与基基坑的的相对位位置、管管径、埋埋深、管管材、管管内水水压、管管节长长度、基基础形形式、接接头构构造、窨窨井间间距等。下水管道多用预预预制钢筋筋混凝凝土管，其其接接头有承承插式式、企口口式、平平口式等等，管管径为300~~224000mmm。（4）电缆。电电缆缆种类很多多多，有高高压电电缆、通通讯电电缆、照照明电电缆、防防御设设备电缆缆等。有有的放在在电缆缆沟内，有有的的架空。有有的的用共同同沟，多多种电缆缆放在在一起。电缆有普通电缆缆缆与光缆缆之分分，光缆缆的要要求更高高。对电缆应通过调调调查掌握握下述述内容：：与基基坑的相相对位位置、埋埋深（或或架空高高度）、规规规格型号号、使使用要求求、保保护装置置等。3．基坑周围邻邻邻近的地下下构构筑物及及设施施的调查查如基坑周围邻近近近有地铁铁隧道道、地铁铁车站站、地下下车库库、地下下商场场、地下下通道道、人防防、管管线共同同沟等等，亦应应调查查其与基基坑的的相对位位置、埋埋设深度度、基基础形式式与结结构形式式、对对变形与与沉降降的敏感感程度度等。这这些地地下构筑筑物及及设施往往往有有较高的的要求求，进行行邻近近深基坑坑施工工时要采采取有有效措施施。4．周围道路状状状况调查在城市繁华地区区区进行基基坑工工程，邻邻近常常有道路路。这这些道路路的重重要性不不相同同，有些些是次次要道路路，而而有些则则属城城市干道道，一一旦因为为变形形过大而而破坏坏，会产产生严严重后果果。道道路状况况与施施工运输输亦有有关。为为此，在在进行深深基坑坑施工之之前应应调查下下述内内容：（1）周围道路路的的性质、类类类型、与与基坑坑的相对对位置置；（2）交通状况况与与重要程度度度；（3）交通通行行规规则（单行行行道、双双行道道、禁止止停车车等）；；（4）道路的路路基基与路面结结结构。5．周围的施工工工条件调查查基坑现场周围的的的施工条条件，对对基坑工工程设设计和施施工有有直接影影响，事事先必须须加以以调查了了解。（1）施工现场场周周围的交通通通运输、商商业业规模等等特殊殊情况，了了解解在基坑坑工程程施工期期间对对土方和和材料料、混凝凝土等等运输有有无限限制，必必要时时是否允允许阶阶段性封封闭施施工等，这这对对选择施施工方方案有影影响；；（2）了解施工工现现场附近对对对施工产产生的的噪声和和振动动的限制制。如如对施工工噪声声和振动动有严严格的限限制，则则影响桩桩型选选择和支支护结结构的爆爆破拆拆除混凝凝土支支撑；（3）了解施工工场场地条件，是是否有足够场场地供运输车车辆运行、堆堆放材料、停停放施工机械械、加工钢筋筋等，以便确确定是全面施施工、分区施施工还是用逆逆作法施工。6-2-3-333施工工程程的的地下结结构设设计资料料调查查主体工程地下结结结构设计计资料料，是基基坑工工程设计计的重重要依据据之一一，应周周密进进行收集集和了了解。基坑工程设计多多多在主体体工程程设计结结束施施工图完完成之之后，基基坑工工程施工工之前前进行。但但为为了使基基坑工工程设计计与主主体工程程之间间协调，使使基基坑工程程的实实施能更更加经经济，对对大型型深基坑坑工程程，应在在主体体结构设设计阶阶段就着着手进进行，以以便协协调基坑坑工程程与主体体工程程结构之之间的的关系，如如地地下结构构用逆逆作法施施工，则则围护墙墙和中中间支承承柱（中中柱桩）的的布布置就需需与主主体工程程地下下结构设设计密密切结合合；如如大型深深基坑坑工程支支护结结构的设设计，其其立柱的的布置置、多层层支撑撑的布置置和换换撑等，皆皆与与主体结结构工工程桩的的布置置、地下下结构构底板和和楼盖盖标高等等密切切有关。进行基坑工程设设设计之前前，应应对下述述地下下结构设设计资资料进行行了解解：1．主体工程地地地下室的平平面面布置和和形状状，以及及与建建筑红线线的相相对位置置。这这是选择择支护护结构形形式、进进行支撑撑布置置等必须须参考考的资料料。如如基坑边边线贴贴近建筑筑红线线，便需需选择择厚度较较小的的支护结结构的的围护墙墙；如如平面尺尺寸大大、形状状复杂杂，则在在布置置支撑时时需加加以特殊殊处理理。2．主体工程基基基础的桩位位布布置图。在在进进行围护护墙布布置和确确定立立柱位置置时，必必须了解解桩位位布置。尽尽量量利用工工程桩桩作为立立柱桩桩，以降降低支支护结构构费用用，实在在无法法利用工工程桩桩时才另另设立立柱桩。3．主体结构地地地下室的层层数数、各层层楼板板和底板板的布布置与标标高，以以及地面面标高高。根据据天然然地面标标高和和地下室室底板板底标高高，便便可确定定基坑坑开挖深深度，这这是选择择支护护结构形形式、确确定降水水和挖挖土方案案的重重要依据据。了解各层楼盖和和和底板的的布置置，则便便于支支撑的竖竖向布布置和确确定支支撑的换换撑方方案，如如楼盖盖局部缺缺少时时，还需需考虑虑水平支支撑换换撑时如如何传传力等。6-2-4支支支护结构构的类类型和选选型6-2-4-111支护结构构的的类型和和组成成支护结构（包括括括围护墙墙和支支撑）按按其工工作机理理和围围护墙的的形式式分为下下列几几种类型型：水泥土挡墙式，依依靠其本身自自重和刚度保保护坑壁，一一般不设支撑撑，特殊情况况下经采取措措施后亦可局局部加设支撑撑。排桩与板墙式，通通常由围护墙墙、支撑（或或土层锚杆）及及防渗帷幕等等组成。土钉墙由密集的的的土钉群群、被被加固的的原位位土体、喷喷射射的混凝凝土面面层等组组成。现将常用的几种种种支护结结构介介绍如下下。6-2-4-222支护结构构的的选型1．围护墙选型型型（1）深层搅拌拌水水泥土桩墙墙墙深层搅拌水泥土土土桩墙围围护墙墙是用深深层搅搅拌机就就地将将土和输输入的的水泥浆浆强制制搅拌，形形成成连续搭搭接的的水泥土土柱状状加固体体挡墙墙（图6-48）。图6-48水水水泥土围护护墙墙（a）砂土及碎碎石石土；（b）粘性土土及及粉土水泥土加固体的的的渗透系系数不不大于10-7cm//s，能止水水防防渗，因因此这这种围护护墙属属重力式式挡墙墙，利用用其本本身重量量和刚刚度进行行挡土土和防渗渗，具具有双重重作用用。水泥土围护墙截截截面呈格格栅形形，相邻邻桩搭搭接长宽宽不小小于200mmm，截面置置换换率对淤淤泥不不宜小于0.8，淤泥质质土土不宜小小于0.7，一般粘粘性性土、粘粘土及及砂土不不宜小小于0.6。格栅长长度度比不宜宜大于于2。墙体宽度b和插插插入深度度hd，根据坑坑深深、土层层分布布及其物物理力力学性能能、周周围环境境情况况、地面面荷载载等计算算确定定。在软软土地地区当基基坑开开挖深度h≤5m时，可按按经经验取b＝（0.6~~00.8）h，hd＝（0.8~~11.2）h。基坑深深度度一般不不应超超过7m，此种情情况况下较经经济。墙墙体宽度度以500mmm进位，即b＝2.7m、3.2m、3.7m、4.2m等。插入入深深度前后后排可可稍有不不同。水泥土加固体的的的强度取取决于于水泥掺掺入比比（水泥泥重量量与加固固土体体重量的的比值值），围围护墙墙常用的的水泥泥掺入比比为12%~~114%。常用的的水水泥品种种是强强度等级级为32.5的普通硅硅酸酸盐水泥泥。水泥土围护墙的的的强度以以龄期期1个月的无无侧侧限抗压压强度度qu为标准，应应应不低于0.8MMPPa。水泥土土围围护墙未未达到到设计强强度前前不得开开挖基基坑。如为改善水泥土土土的性能能和提提高早期期强度度，可掺掺加木木钙、三三乙醇醇胺、氯氯化钙钙、碳酸酸钠等等。水泥土的施工质质质量对围围护墙墙性能有有较大大影响。要要保保护设计计规定定的水泥泥掺合合量，要要严格格控制桩桩位和和桩身垂垂直度度；要控控制水水泥浆的的水灰灰比≤0.45，否则桩桩身身强度难难以保保证；要要搅拌拌均匀，采采用用二次搅搅拌工工艺，喷喷浆搅搅拌时控控制好好钻头的的提升升或下沉沉速度度；要限限制相相邻桩的的施工工间歇时时间，以以保证搭搭接成成整体。水泥土围护墙的的的优点：：由于于坑内无无支撑撑，便于于机械械化快速速挖土土；具有有挡土土、挡水水的双双重功能能；一一般比较较经济济。其缺缺点是是不宜用用于深深基坑、一一般般不宜大大于6m；位移相相对对较大，尤尤其其在基坑坑长度度大时。当当基基坑长度度大时时可采取取中间间加墩、起起拱拱等措施施以限限制过大大的位位移；其其次是是厚度较较大，红红线位置置和周周围环境境要作作得出才才行，而而且水泥泥土搅搅拌桩施施工时时要注意意防止止影响周周围环环境。水水泥土土围护墙墙宜用用于基坑坑侧壁壁安全等等级为为二、三三级者者；地基基土承承载力不不宜大大于150kkPPa。高压旋喷桩所用用用的材料料亦为为水泥浆浆，只只是施工工机械械和施工工工艺艺不同。它它是是利用高高压经经过旋转转的喷喷嘴将水水泥浆浆喷入土土层与与土体混混合形形成水泥泥土加加固体，相相互互搭接形形成桩桩排，用用来挡挡土和止止水。高高压旋喷喷桩的的施工费费用要要高于深深层搅搅拌水泥泥土桩桩，但它它可用用于空间间较小小处。施施工时时要控制制好上上提速度度、喷喷射压力力和水水泥浆喷喷射量量。（2）钢板桩1）槽钢钢板桩桩桩是一种简易的钢钢钢板桩围围护墙墙，由槽槽钢正正反扣搭搭接或或并排组组成。槽槽钢长6~8m，型号由由计计算确定定。打打入地下下后顶顶部接近近地面面处设一一道拉拉锚或支支撑。由由于其截截面抗抗弯能力力弱，一一般用于于深度度不超过4m的基坑。由由由于搭接接处不不严密，一一般般不能完完全止止水。如如地下下水位高高，需需要时可可用轻轻型井点点降低低地下水水位。一一般只用用于一一些小型型工程程。其优优点是是材料来来源广广，施工工简便便，可以以重复复使用。2）热轧锁口钢钢钢板桩（图图6-49）热轧锁口钢板桩桩桩的形式式有U型、L型、一字字型型、H型和组合合型型。建筑筑工程程中常用用前两两种，基基坑深深度较大大时才才用后两两种，但但我国较较少用用。我国国生产产的鞍IV型钢板桩桩为“拉森式”（U型），其其截截面宽400mmm、高310mmm，重77kgg//m，每延米米桩桩墙的截截面模模量为20422ccm3。除国产产者者外，我我国也也使用一一些从从日本、卢卢森森堡等国国进口口的钢板板桩。钢板桩由于一次次次性投资资大，施施工中多多以租租赁方式式租用用，用后后拔出出归还。钢板桩的优点是是是材料质质量可可靠，在在软土土地区打打设方方便，施施工速速度快而而且简简便；有有一定定的挡水水能力力（小趾趾口者者挡水能能力更更好）；；可多多次重复复使用用；一般般费用用较低。其其缺缺点是一一般的的钢板桩桩刚度度不够大大，用用于较深深的基基坑时支支撑（或或拉锚）工工作作量大，否否则则变形较较大；；在透水水性较较好的土土层中中不能完完全挡挡水；拔拔除时时易带土土，如如处理不不当会会引起土土层移移动，可可能危危害周围围的环环境。常用的U型钢板板板桩，多多用于于周围环环境要要求不甚甚高的的深5~8m的基坑，视视视支撑（拉拉锚锚）加设设情况况而定。图6-49钢钢钢板桩支护护结结构（a）内撑方式式；；（b）锚拉方方式式1-钢板桩；22--围檩；3-角撑；4-立柱与支支撑撑；5-支撑；6-锚拉杆（3）型钢横挡挡板板（图6-50）型钢横挡板围护护护墙亦称称桩板板式支护护结构构。这种种围护护墙由工工字钢钢（或H型钢）桩桩和和横挡板板（亦亦称衬板板）组组成，再再加上上围檩、支支撑撑等则一一种支支护体系系。施施工时先先按一一定间距距打设设工字钢钢或H型钢桩，然然然后在开开挖土土方时边边挖边边加设横横挡板板。施工工结束束拔出工工字钢钢或H型钢桩，并并并在安全全允许许条件下下尽可可能回收收横挡挡板。图6-50型型型钢横挡板板支支护结构构1-工字钢（HH型型钢）；2-八字撑；3-腰梁；4-横挡板；5-垂直联系系杆杆件；6-立柱；7--横横撑；8-立柱上的的支支撑件；9-水平联系系杆杆横挡板直接承受受受土压力力和水水压力，由由横横挡板传传给工工字钢桩桩，再再通过围围檩传传至支撑撑或拉拉锚。横横挡板板长度取取决于于工字钢钢桩的的间距和和厚度度由计算算确定定，多用用厚度度60mm的木板或或预预制钢筋筋混凝凝土薄板板。型钢横挡板围护护护墙多用用于土土质较好好、地地下水位位较低低的地区区，我我国北京京地下下铁道工工程和和某些高高层建建筑的基基坑工工程曾使使用过过。（4）钻孔灌筑筑桩桩（图6-51）根据目前的施工工工工艺，钻钻孔孔灌筑桩桩为间间隔排列列，缝缝隙不小小于l00mmm，因此它它不不具备挡挡水功功能，需需另做做挡水帷帷幕，目目前我国国应用用较多的的是厚厚1.2m的水泥土土搅搅拌桩。用用于于地下水水位较较低地区区则不不需做挡挡水帷帷幕。钻孔灌筑桩施工工工无噪声声、无无振动、无无挤挤土，刚刚度大大，抗弯弯能力力强，变变形较较小，几几乎在在全国都都有应应用。多多用于于基坑侧侧壁安安全等级级为一一、二、三三级级，坑深7~155m的基坑工工程程，在土土质较较好地区区已有有8~9m悬臂桩，在在在软土地地区多多加设内内支搅搅（或拉拉锚），悬悬悬臂式结结构不不宜大于5m。桩径和和配配筋计算算确定定，常用用直径径600、700、800、900、10000mmm。图6-51钻钻钻孔灌筑桩桩排排围护墙墙1-围檩；2--支支撑；3-立柱；4-工程桩；5-钻孔灌筑筑桩桩围护墙墙；6-水泥土搅拌拌桩桩挡水帷幕幕幕；7-坑底水泥泥土土搅拌桩桩加固固有的工程为不用用用支撑简简化施施工，采采用相相隔一定定距离离的双排排钻孔孔灌筑桩桩与桩桩顶横梁梁组成成空间结结构围围护墙，使使悬悬臂桩围围护墙墙可用于-14..55m的基坑（图图6-52）。图6-52双双双排桩围护护墙墙1-钻孔灌筑桩桩；；2-联系横梁梁如基坑周围狭窄窄窄，不允允许在在钻孔灌灌筑桩桩后再施施工1.2m厚的水泥泥土土桩挡水水帷幕幕时，可可考虑虑在水泥泥土桩桩中套打打钻孔孔灌筑桩桩。（5）挖孔桩挖孔桩围护墙也也也属桩排排式围围护墙，多多在在我国东东南沿沿海地区区使用用。其成成孔是是人工挖挖土，多多为大直直径桩桩，宜用用于土土质较好好地区区。如土土质松松软、地地下水水位高时时，需需边挖土土边施施工衬圈圈，衬衬圈多为为混凝凝土结构构。在在地下水水位较较高地区区施工工挖孔桩桩，还还要注意意挡水水问题，否否则则地下水水大量量流入桩桩孔，大大量的抽抽排水水会引起起邻近近地区地地下水水位下降降，因因土体固固结而而出现较较大的的地面沉沉降。挖孔桩由于人下下下孔开挖挖，便便于检验验土层层，亦易易扩孔孔；可多多桩同同时施工工，施施工速度度可保保证；大大直径径挖孔桩桩用作作围护桩桩可不不设或少少设支支撑。但但挖孔孔桩劳动动强度度高；施施工条条件差；；如遇遇有流砂砂还有有一定危危险。（6）地下连续续墙墙地下连续墙是于于于基坑开开挖之之前，用用特殊殊挖槽设设备、在在泥浆护护壁之之下开挖挖深槽槽，然后后下钢钢筋笼浇浇筑混混凝土形形成的的地下土土中的的混凝土土墙。我国于20世纪纪纪70年代后期期开开始出现现壁板板式地下下连续续墙，此此后用用于深基基坑支支护结构构。目目前常用用的厚厚度为600、800、l0000mmm，多用于-12m以下的深深基基坑。地下连续墙用作作作围护墙墙的优优点是：：施工工时对周周围环环境影响响小，能能紧邻建建（构构）筑物物等进进行施工工；刚刚度大、整整体体性好，变变形形小，能能用于于深基坑坑；处处理好接接头能能较好地地抗渗渗止水；；如用用逆作法法施工工，可实实现两两墙合一一，能能降低成成本。由于具备上述优优优点，我我国一一些重大大、著著名的高高层建建筑的深深基坑坑，多采采用地地下连续续墙作作为支护护结构构围护墙墙。适适用于基基坑侧侧壁安全全等级级为一、二二、三三级者；；在软软土中悬悬臂式式结构不不宜大大于5m。地下连续墙如单单单纯用作作围护护墙，只只为施施工挖土土服务务则成本本较高高；泥浆浆需妥妥善处理理，否否则影响响环境境。（7）加筋水泥泥土土桩法（SMW工法）即在水泥土搅拌拌拌桩内插插入H型钢，使使之之成为同同时具具有受力力和抗抗渗两种种功能能的支护护结构构围护墙墙（图图6-53）。坑深深大大时亦可可加设设支撑。国国外外已用于于坑深深-20m的基坑，我我我国已开开始应应用，用用于8~100m基坑。图6-53SSSMW工法围护护墙墙1-插在水泥土土桩桩中的H型钢；2-水泥土桩桩加筋水泥土桩法法法施工机机械应应为三根根搅拌拌轴的深深层搅搅拌机，全全断断面搅拌拌，H型钢靠自自重重可顺利利下插插至设计计标高高。加筋水泥土桩法法法围护墙墙的水水泥掺入入比达达20%，因此水水泥泥土的强强度较较高，与H型钢粘结结好好，能共共同作作用。（8）土钉墙土钉墙（图6---54）是一种种边边坡稳定定式的的支护，其其作作用与被被动起起挡土作作用的的上述围围护墙墙不同，它它是是起主动动嵌固固作用，增增加加边坡的的稳定定性，使使基坑坑开挖后后坡面面保持稳稳定。图6-54土土土钉墙1-土钉；2--喷喷射细石混混混凝土面面层；；3-垫板施工时，每挖深深深1.5m左右，挂挂细细钢筋网网，喷喷射细石石混凝凝土面层层厚50~11000mm，然后钻钻孔孔插入钢钢筋（长10~115m左右，纵纵、横间距距1.5mm×1.55m左右），加加垫板并灌灌浆，依次次进行直至至坑底。基基坑坡面有有较陡的坡坡度。土钉墙用于基坑坑坑侧壁安安全等等级宜为为二、三三级的非非软土土场地；；基坑坑深度不不宜大大于12m；当地下下水水位高于于基坑坑底面时时，应应采取降降水或或截水措措施。目目前在软软土场场地亦有有应用用。（9）逆作拱墙墙当基坑平面形状状状适合时时，可可采用拱拱墙作作为围护护墙。拱拱墙有圆圆形闭闭合拱墙墙、椭椭圆形闭闭合拱拱墙和组组合拱拱墙。对对于组组合拱墙墙，可可将局部部拱墙墙视为两两铰拱拱。拱墙截面宜为ZZZ字型（图6-55），拱壁壁的的上、下下端宜宜加肋梁梁（图图6-555a）；当基基坑坑较深，一一道道Z字型拱墙墙不不够时，可可由由数道拱拱墙叠叠合组成成（图图6-555b），或沿沿拱拱墙高度度设置置数道肋肋梁（图6-555c），肋梁梁竖向间距距不宜小于于2.5m。亦可不不加设肋梁梁而用加厚厚肋壁（图图6-555d）的办法法解决。图6-55拱拱拱墙截面示示意意图1-地面；2--基基坑底；3-拱墙；4-肋梁圆形拱墙壁厚不不不宜小于400mmm，其他拱拱墙墙壁厚不不宜小小于500mmm。混凝土土强强度等级级不宜宜低于C25。拱墙水水平平方向应应通长长双面配配筋，钢钢筋总配配筋率率不小于0.7%。拱墙在垂直方向向向应分道道施工工，每道道施工工高度视视土层层直立高高度而而定，不不宜超超过2.5m。待上道道拱拱墙合拢拢且混混凝土强强度达达到设计计强度度的70%后，才可可进进行下道道拱墙墙施工。上上下下两道拱拱墙的的竖向施施工缝缝应错开开，错错开距离离不宜宜小于2m。拱墙宜宜连连续施工工，每每道拱墙墙施工工时间不不宜超超过36h。逆作拱墙宜用于于于基坑侧侧壁安安全等级级为三三级者；；淤泥泥和淤泥泥质土土场地不不宜应应用；拱拱墙轴轴线的矢矢跨比比不宜小小于1/8；基坑深深度度不宜大大于12m；地下水水位位高于基基坑底底面时，应应采采取降水水或截截水措施施。2．支撑体系选选选型对于排桩、板墙墙墙式支护护结构构，当基基坑深深度较大大时，为为使围护护墙受受力合理理和受受力后变变形控控制在一一定范范围内，需需沿沿围护墙墙竖向向增设支支承点点，以减减小跨跨度。如如在坑坑内对围围护墙墙加设支支承称称为内支支撑；；如在坑坑外对对围护墙墙设拉拉支承，则则称称为拉锚锚（土土锚）。内支撑受力合理理理、安全全可靠靠、易于于控制制围护墙墙的变变形，但但内支支撑的设设置给给基坑内内挖土土和地下下室结结构的支支模和和浇筑带带来一一些不便便，需需通过换换撑加加以解决决。用用土锚拉拉结围围护墙，坑坑内内施工无无任何何阻挡，位位于于软土地地区土土锚的变变形较较难控制制，且且土锚有有一定定长度，在在建建筑物密密集地地区如超超出红红线尚需需专门门申请。一一般般情况下下，在在土质好好的地地区，如如具备备锚杆施施工设设备和技技术，应应发展土土锚；；在软土土地区区为便于于控制制围护墙墙的变变形，应应以内内支撑为为主。对对撑式的的内支支撑见图6-56。图6-56对对对撑式的内内支支撑1-腰梁；2--支支撑；3-立柱；4-桩（工程程桩桩或专设设桩）；5-围护墙支护结构的内支支支撑体系系包括括腰梁或或冠梁梁（围檩檩）、支支撑和立立柱。腰腰梁固定定在围围护墙上上，将将围护墙墙承受受的侧压压力传传给支撑撑（纵纵、横两两个方方向）。支支撑撑是受压压构件件，长度度超过过一定限限度时时稳定性性不好好，所以以中间间需加设设立柱柱，立柱柱下端端需稳固固，立立即插入入工程程桩内，实实在在对不准准工程程桩，只只得另另外专门门设置置桩（灌灌筑桩桩）。（1）内支撑类类型型内支撑按照材料料料分为钢钢支撑撑和混凝凝土支支撑两类类。1）钢支撑：钢钢钢支撑常用用者者为钢管管支撑撑和型钢钢支撑撑两种。钢钢管管支撑多多用φ609钢管，有有多多种壁厚厚（10、12、14mm）可供选选择择，壁厚厚大者者承载能能力高高。亦有有用较较小直径径钢管管者，如φ580、φ406钢管等；；型型钢支撑撑（图图6-57）多用H型钢，有有多多种规格格（表表6-67）以适应应不不同的承承载力力。不过过作为为一种工工具式式支撑，要要考考虑能适适应多多种情况况。在在纵、横横向支支撑的交交叉部部位，可可用上上下叠交交固定定（图6-57所示）；；亦亦可用专专门加加工的“十”形定型接接头头，以便便连接接纵、横横向支支撑构件件。前前者纵、横横向向支撑不不在一一个平面面上，整整体刚度度差；；后者则则在一一个平面面上，刚刚度大，受受力力性能好好。在在端头的的活络络头子和和琵琶琶斜撑的的具体体构造参参见图图6-58。图6-57型型型钢支撑构构造造（a）示意图；；（b）纵横支支撑撑连接；；（c）支撑与与立立柱连接接1-钢板桩；22--型钢围檩檩；3-连接板；4-斜撑连接接件件；5-角撑；6-斜撑；7-横向支撑撑；；8-纵向支撑；；99-三角托架架；10-交叉部紧紧固固件；11-立柱；12-角部连接接件件H型钢的规格表6-677尺寸（mm）单位重量（kg/m）断面积（cm2）回转半径（cm）截面惯性矩（cm4）截面抵抗矩（cm3）A×B×t1××t2WAixiyIxIyWxWy200×20000×8××12249.963.538.625.0247201600472160250×25000×9××14472.492.1810.86.29108003650867292300×30000×100×11594.0119.813.17.512040067501360450350×35000×122×119137173.915.28.8440300136002300776400×40000×133×221172218.717.510.10666002240033301120594×30222×144×223175222.424.96.90137000106004620701⊙700×30000×133××24185235.529.36.78201000108005760722⊙800×30000×144××23210267.433.06.62292000117007290782⊙900×30000×166××28243309.836.46.39411000126009140843⊙600×20000×122××24131166.424.54.399950032103320321⊙600×20000×155××34173220.024.44.5513100045504370456注：A—型钢断断断面高度度；BB—型钢断面面宽宽度；t1—型钢腹板板厚厚度；t2—上、下翼翼缘缘厚度。图6-58琵琵琵琶撑与活活络络头子（a）琵琶撑；；（b）活络头头子子钢支撑的优点是是是安装和和拆除除方便、速速度度快，能能尽快快发挥支支撑的的作用，减减小小时间效效应，使使围护墙墙因时时间效应应增加加的变形形减小小；可以以重复复使用，多多为为租赁方方式，便便于专业业化施施工；可可以施施加预紧紧力，还还可根据据围护护墙变形形发展展情况，多多次次调整预预紧力力值以限限制围围护墙变变形发发展。其其缺点点是整体体刚度度相对较较弱，支支撑的间间距相相对较小小；由由于两个个方向向施加预预紧力力，使纵纵、横横向支撑撑的连连接处处处于铰铰接状态态。2）混凝土支撑撑撑：是随着着挖挖土的加加深，根根据设计计规定定的位置置现场场支模浇浇筑而而成。其其优点点是形状状多样样性，可可浇筑筑成直线线、曲曲线构件件，可可根据基基坑平平面形状状，浇浇筑成最最优化化的布置置型式式；整体体刚度度大，安安全可可靠，可可使围围护墙变变形小小，有利利于保保护周围围环境境；可方方便地地变化构构件的的截面和和配筋筋，以适适应其其内力的的变化化。其缺缺点是是支撑成成型和和发挥作作用时时间长，时时间间效应大大，使使围护墙墙因时时间效应应而产产生的变变形增增大；属属一次次性的，不不能能重复利利用；；拆除相相对困困难，如如用控控制爆破破拆除除，有时时周围围环境不不允许许，如用用人工工拆除，时时间间较长、劳劳动动强度大大。混凝土支撑的混混混凝土强强度等等级多为C30，截面尺尺寸寸经计算算确定定。腰梁梁的截截面尺寸寸常用用600mmmm×8000mmm（高×宽）、800mmmm×100000mm和10000mmm×112000mm；支撑的的截截面尺寸寸常用用600mmmm×8000mmm（高×宽）、800mmmm×100000mm,,8800mmm××12000mmm和l0000mmm×112000mm。支撑的的截截面尺寸寸在高高度方向向要与与腰梁高高度相相匹配。配配筋筋要经计计算确确定。对平面尺寸大的的的基坑，在在支支撑交叉叉点处处需设立立柱，在在垂直方方向支支承平面面支撑撑。立柱柱可为为四个角角钢组组成的格格构式式钢柱、圆圆钢钢管或型型钢。考考虑到承承台施施工时便便于穿穿钢筋，格格构构式钢柱柱较好好，应用用较多多。立柱柱的下下端最好好插入入作为工工程桩桩使用的的灌筑筑桩内，插插入入深度不不宜小小于2m，如立柱柱不不对准工工程桩桩的灌筑筑桩，立立柱就要要作专专用的灌灌筑桩桩基础。在软土地区有时时时在同一一个基基坑中，上上述述两种支支撑同同时应用用。为为了控制制地面面变形、保保护护好周围围环境境，上层层支撑撑用混凝凝土支支撑；基基坑下下部为了了加快快支撑的的装拆拆、加快快施工工速度，采采用用钢支撑撑。从发展看，就该该该继续完完善和和推广钢钢支撑撑，使钢钢支撑撑实现标标准化化、工具具化，建建立钢支支撑制制作、装装拆、使使用、维维修一一体化的的专业业队伍。（2）内支撑的的布布置和型式式式内支撑的布置要要要综合考考虑下下列因素素：1）基坑平面形形形状、尺寸寸和和开挖深深度；；2）基坑周围的的的环境保护护要要求和邻邻近地地下工程程的施施工情况况；3）主体工程地地地下结构的的布布置；4）土方开挖和和和主体工程程地地下结构构的施施工顺序序和施施工方法法。支撑布置不应妨妨妨碍主体体工程程地下结结构的的施工，为为此此事先应应详细细了解地地下结结构的设设计图图纸。对对于大大的基坑坑，基基坑工程程的施施工速度度，在在很大程程度上上取决于于土方方开挖的的速度度，为此此，内内支撑的的布置置应尽可可能便便利土方方开挖挖，尤其其是机机械下坑坑开挖挖。相邻邻支撑撑之间的的水平平距离，在在结结构合理理的前前提下，尽尽可可能扩大大其间间距，以以便挖挖土机运运作。支撑体系在平面面面上的布布置形形式（图6-59），有角角撑撑、对撑撑、桁桁架式、框框架架式、环环形等等。有时时在同同一基坑坑中混混合使用用，如如角撑加加对撑撑、环梁梁加边边桁（框框）架架、环梁梁加角角撑等。主主要要是因地地制宜宜，根据据基坑坑的平面面形状状和尺寸寸设置置最适合合的支支撑。一般情况下，对对对于平面面形状状接近方方形且且尺寸不不大的的基坑，宜宜采采用角撑撑，使使基坑中中间有有较大的的空间间，便于于组织织挖土。对对于于形状接接近方方形但尺尺寸较较大的基基坑，采采用环形形或桁桁架式、边边框框架式支支撑，受受力性能能较好好，亦能能提供供较大的的空间间便于挖挖土。对对于长片片形的的基坑宜宜采用用对撑或或对撑撑加角撑撑，安安全可靠靠，便便于控制制变形形。图6-59支支支撑的平面面布布置形式式（a）角撑；（b）对对撑；（c）边桁架架式式；（d）框架式式；；（e）环梁与与边边框架；；（f）角撑加加对对撑钢支撑多为角撑撑撑、对撑撑等直直线杆件件的支支撑。混混凝土土支撑由由于为为现浇，任任何何型式的的支撑撑皆便于于施工工。支撑在竖向的布布布置（图6-60），主要要取取决于基基坑深深度、围围护墙墙种类、挖挖土土方式、地地下下结构各各层楼楼盖和底底板的的位置等等。基基坑深度度愈大大，支撑撑层数数愈多，使使围围护墙受受力合合理，不不产生生过大的的弯矩矩和变形形。支支撑设置置的标标高要避避开地地下结构构楼盖盖的位置置，以以便于支支模浇浇筑地下下结构构时换撑撑，支支撑多数数布置置在楼盖盖之下下和底板板之上上，其间间净距距离B最好不小小于600mmm。支撑竖竖向向间距还还与挖挖土方式式有关关，如人人工挖挖土，支支撑竖竖向间距A不宜小于3m，如挖土土机机下坑挖挖土，A最好不小小于4m，特殊情情况况例外。图6-60支支支撑竖向布布置置在支模浇筑地下下下结构时时，在在拆除上上面一一道支撑撑前，先先设换撑撑，换换撑位置置都在在底板上上表面面和楼板板标高高处。如如靠近近地下室室外墙墙附近楼楼板有有缺失时时，为为便于传传力，在在楼板缺缺失处处要增设设临时时钢支撑撑。换换撑时需需要在在换撑（多多为为混凝土土板带带或间断断的条条块）达达到设设计规定定的强强度、起起支撑撑作用后后才能能拆除上上面一一道支撑撑。换换撑工况况在计计算支护护结构构时亦需需加以以计算。6-2-5荷荷荷载与抗抗力计计算作用于围护墙上上上的水平平荷载载，主要要是土土压力、水