1.3 基坑工程

1.3.1 土方邊坡穩(wěn)定與基坑（槽）支護(hù)

1．土方邊坡

（1）邊坡穩(wěn)定

在開(kāi)挖基坑、溝槽或填筑路堤時(shí)，為了防止土壁坍塌，保持土壁穩(wěn)定，保證安全施工，在土方工程施工中，其邊沿應(yīng)考慮放坡。當(dāng)場(chǎng)地受限制不能放坡或?yàn)榱藴p少土方工程量而不放坡時(shí)，可設(shè)置土壁支護(hù)結(jié)構(gòu)，以確保施工安全。土方邊坡的坡度為其高度H與底寬B之比（如圖1-13所示），即

式中：m＝，稱為坡度系數(shù)。其意義為：當(dāng)邊坡高度已知為H時(shí)，其邊坡寬度B則等于mH。

邊坡坡度取決于不同工程的挖填高度、土的性質(zhì)及地下水位、坡頂荷載及氣候條件等因素，既要保證土體穩(wěn)定和施工安全，又要節(jié)省土方。

當(dāng)土質(zhì)濕度正常、結(jié)構(gòu)均勻、水文地質(zhì)條件良好（即不發(fā)生坍塌、移動(dòng)、松散或不均勻下沉），且地下水位低于基坑（槽）或管溝底面標(biāo)高，其開(kāi)挖深度不超過(guò)表1-4規(guī)定時(shí)，基坑坑壁可做成直立壁，不加支撐不放坡。

但在山坡整體穩(wěn)定的情況下，如地質(zhì)條件良好，土質(zhì)較均勻，使用時(shí)間在一年以上，高度在10m以內(nèi)的臨時(shí)性挖方邊坡應(yīng)按表1-5的規(guī)定。

（2）邊坡穩(wěn)定防護(hù)措施

在基坑、溝槽開(kāi)挖及場(chǎng)地平整施工過(guò)程中，土方邊坡的穩(wěn)定主要是依靠土體的內(nèi)摩擦力和黏結(jié)力（內(nèi)聚力）來(lái)保持的。一旦土體在外力作用下失去平衡，土壁就會(huì)坍塌。土壁坍塌不僅會(huì)妨礙土方工程的施工，還會(huì)危及附近的建筑物、道路、地下管線等的安全，甚至?xí)?dǎo)致人員傷亡，造成嚴(yán)重的后果。

造成基坑塌方的原因主要有：①邊坡過(guò)陡，使土體的穩(wěn)定性不足導(dǎo)致塌方，尤其是在土質(zhì)差、開(kāi)挖深度大的基坑中；②雨水、地下水滲入土中泡軟土體，從而增加土的自重同時(shí)降低土的抗剪強(qiáng)度，這是造成塌方的常見(jiàn)原因；③基坑上口邊緣附近大量堆土或停放機(jī)具、材料，或由于行車(chē)等動(dòng)荷載，土體中的剪應(yīng)力超過(guò)土體的抗剪強(qiáng)度；④土壁支撐強(qiáng)度破壞失效或剛度不足導(dǎo)致塌方。

為了保證土體穩(wěn)定、施工安全，針對(duì)上述塌方原因，可采取以下措施：

1）放足邊坡

邊坡的留設(shè)應(yīng)符合規(guī)范的要求，其坡度的大小則應(yīng)根據(jù)土壤的性質(zhì)、水文地質(zhì)條件、施工方法、開(kāi)挖深度、工期的長(zhǎng)短等因素確定。

2）避免或減少地面荷載

為了保證邊坡和直立壁的穩(wěn)定性，在挖方邊坡上側(cè)堆土方或材料以及有施工機(jī)械行駛時(shí)，應(yīng)與挖方邊緣保持一定距離。當(dāng)土質(zhì)條件良好時(shí)，堆土或材料應(yīng)距挖方邊緣0.8m以外，高度不宜超過(guò)1.5m。在軟土地區(qū)開(kāi)挖時(shí)，挖出的土方應(yīng)隨挖隨運(yùn)走，不得堆在邊坡頂上，坡頂亦不得堆放材料，更不得有動(dòng)載，以避免地面上加荷引起邊坡塌方事故。

在土方施工中，要預(yù)估各種可能出現(xiàn)的情況，除保證邊坡坡度大小和邊坡上邊緣的荷載符合規(guī)定要求外，在施工中還必須做好地面水的排除工作，并防止雨水、地表水、施工與生活用水等浸入開(kāi)挖場(chǎng)地或沖刷土方邊坡，基坑內(nèi)的降水工作應(yīng)持續(xù)到土方回填完畢。在雨季施工時(shí)，更應(yīng)注意檢查邊坡的穩(wěn)定性，必要時(shí)可考慮適當(dāng)放緩邊坡坡度或設(shè)置土壁支撐（護(hù)）結(jié)構(gòu)，以防塌方。當(dāng)土方工程挖方較深時(shí)，施工單位還應(yīng)采取措施，防止基坑底部土的隆起并避免危害周邊環(huán)境。

2．基坑（槽）支護(hù)

開(kāi)挖基坑（槽）或管溝時(shí)，如果地質(zhì)和場(chǎng)地周?chē)鷹l件允許，采用放坡開(kāi)挖是比較經(jīng)濟(jì)的。但在建筑物密集地區(qū)施工，有時(shí)沒(méi)有足夠的場(chǎng)地按規(guī)定的放坡寬度開(kāi)挖，或有防止地下水滲入基坑（槽）要求不能放坡開(kāi)挖，或深基坑（槽）放坡開(kāi)挖所增加的土方量過(guò)大，此時(shí)需要用基坑（槽）支護(hù)結(jié)構(gòu)來(lái)支撐，以保證施工的順利和安全，并減少對(duì)相鄰已有建筑物等的不利影響。

根據(jù)基坑（槽）支護(hù)結(jié)構(gòu)周邊環(huán)境條件，基坑工程分為3級(jí)，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)工程情況選用相應(yīng)的安全等級(jí)。當(dāng)重要工程或支護(hù)結(jié)構(gòu)作為主體結(jié)構(gòu)的一部分，或開(kāi)挖深度大于10m，或與鄰近建筑物、重要設(shè)施的距離在開(kāi)挖深度以內(nèi)時(shí)的基坑以及開(kāi)挖影響范圍內(nèi)有歷史文物、近代優(yōu)秀建筑、重要管線等需嚴(yán)加保護(hù)的基坑屬于一級(jí)基坑；當(dāng)基坑開(kāi)挖深度小于7m，且周?chē)h(huán)境無(wú)特別要求時(shí)的基坑屬于三級(jí)基坑；除一級(jí)和三級(jí)外的基坑屬于二級(jí)基坑。當(dāng)基坑周?chē)延械慕ㄖ⒃O(shè)施（如地鐵、隧道、城市生命線工程等）有特殊要求時(shí)，尚應(yīng)符合這些要求。

當(dāng)需設(shè)置土壁支護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)、開(kāi)挖深度、地質(zhì)條件、地下水位、施工方法、相鄰建筑物情況等進(jìn)行選擇和設(shè)計(jì)。基坑（槽）土方工程必須確保支護(hù)結(jié)構(gòu)安全可靠和經(jīng)濟(jì)合理，并確保施工安全。當(dāng)設(shè)計(jì)有指標(biāo)時(shí)，以設(shè)計(jì)要求為依據(jù)；當(dāng)無(wú)設(shè)計(jì)指標(biāo)時(shí)，應(yīng)按表1-6的規(guī)定執(zhí)行。

（1）基槽支護(hù)

市政工程施工時(shí)，常需在地下鋪設(shè)管溝（槽）。開(kāi)挖較窄的溝槽，多用橫撐式土壁支撐。橫撐式土壁支撐根據(jù)擋土板的不同，分為水平擋土板式［如圖1-14（a）所示］以及垂直擋土板式［如圖1-14（b）所示］兩類。前者擋土板的布置又分為間斷式和連續(xù)式兩種：間斷式水平擋土板支撐適用于濕度小的黏性土，且挖土深度小于3m；連續(xù)式水平擋土板支撐適用于松散、濕度大的土，挖土深度可達(dá)5m。對(duì)松散和濕度很高的土可用垂直擋土板式支撐，其挖土深度不限。

土方工程施工時(shí)，基槽每邊的寬度應(yīng)比基礎(chǔ)寬15～20m，以便于設(shè)置支撐加固結(jié)構(gòu)。挖土?xí)r，土壁要求平直，挖好一層，支一層支撐。擋土板要緊貼土面，并用小木樁或橫撐木頂住擋板。支撐所承受的荷載為土壓力。土壓力的分布不僅與土的性質(zhì)、土坡高度有關(guān)，還與支撐的形式及變形有關(guān)。由于溝槽的支護(hù)多為隨挖、隨鋪、隨撐，支撐構(gòu)件的剛度不同，撐緊的程度又難以一致，故作用在支撐上的土壓力不能按庫(kù)侖或朗肯土壓力理論計(jì)算。

實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)較寬的溝槽，采用橫撐式支撐便不適應(yīng)，此時(shí)的土壁支護(hù)可采用類似于基坑的支護(hù)方法。

（2）基坑支護(hù)

當(dāng)需設(shè)計(jì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)、開(kāi)挖深度、地質(zhì)條件、地下水位、施工方法、周?chē)h(huán)境保護(hù)情況等進(jìn)行選擇和設(shè)置。基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)必須牢固可靠，經(jīng)濟(jì)合理，確保地下結(jié)構(gòu)的施工安全。再者應(yīng)盡可能降低造價(jià)、便于施工。常用的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)有重力式水泥土墻、板樁支護(hù)結(jié)構(gòu)、土釘墻等形式。

1）重力式水泥土墻

重力式水泥土墻是一種重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)，屬于剛性支護(hù)。常用深層水泥攪拌樁組成的格柵形壩體作為支護(hù)墻體，依靠其自重維持土體的平衡。

深層水泥攪拌樁（或水泥土墻）支護(hù)結(jié)構(gòu)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)。深層攪拌樁是加固飽和軟黏土地基的一種方法，它利用水泥、石灰等作為固化劑，通過(guò)深層攪拌機(jī)械（如圖1-15所示）就地將軟土和固化劑（漿液）強(qiáng)制攪拌，利用固化劑和軟土間所產(chǎn)生的物理-化學(xué)反應(yīng)，使軟土硬化成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的水泥柱狀地基。

施工時(shí)將樁體相互搭接（通常搭接寬度為150～200mm），形成具有一定強(qiáng)度和整體結(jié)構(gòu)性的深層攪拌水泥土擋墻，簡(jiǎn)稱水泥土墻。水泥土利用其自重?fù)跬粒捎米髦ёo(hù)結(jié)構(gòu)，在側(cè)向土壓力和水壓力的作用下維持整體穩(wěn)定性，同時(shí)由于樁體相互搭接形成連續(xù)整體，可兼作止水結(jié)構(gòu)。施工時(shí)振動(dòng)小、噪聲低，對(duì)周?chē)h(huán)境影響小，施工速度快，成本低。它適用于4～6m深的基坑，最深可達(dá)7～8m。

拌樁一般適用于加固各種成因的飽和軟黏土，如流塑、軟塑、軟塑-可塑的黏性土、粉質(zhì)黏土（包括淤泥和淤泥質(zhì)土）、松散或稍密的粉土、砂性土，而對(duì)于有機(jī)含量高、酸堿度（pH值）較低的黏性土的加固效果較差。另外，由于深層攪拌樁施工時(shí)，攪拌頭對(duì)土體的強(qiáng)制攪拌力是由動(dòng)力頭（電動(dòng)機(jī)）產(chǎn)生扭矩，再通過(guò)攪拌軸的轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞至攪拌頭的，因此其攪拌力是有限的，如土質(zhì)過(guò)硬或遇地下障礙物卡住攪拌頭，電動(dòng)機(jī)工作電流將上升超過(guò)額定值，電機(jī)有可能被燒壞。因此，深層攪拌樁不適用于含有大量磚瓦的填土、厚度較大的碎石類土、硬塑及硬塑以上的黏性土和中密及中密以上的砂性土。當(dāng)土層中夾有條石、木樁、城磚、古墓、洞穴等障礙物時(shí)，也不適用于深層攪拌樁。

根據(jù)目前的深層攪拌樁施工工藝，當(dāng)用于深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)中時(shí)，深層攪拌樁在平面上列成壁式、格柵式和實(shí)體式三種形式（如圖1-16所示）。其中壁式（單排或雙排）主要用于組合支構(gòu)中的止水帷幕中，格柵式和實(shí)體式一般用作擋土兼止水支護(hù)結(jié)構(gòu)（水泥土墻）。水泥土墻的格柵置換率（加固土的面積∶水泥土墻的總面積）為0.6～0.8。墻體的寬度b，插入深度hd根據(jù)基坑開(kāi)挖深度h確定，一般b＝（0.6－0.8）h,hd＝（0.8－1.2）h。

①水泥土墻的施工工藝

攪拌樁成樁工藝可采用“一次噴漿、二次攪拌”或“二次噴漿、三次攪拌”工藝，主要依據(jù)水泥摻入比及土質(zhì)情況而定。“一次噴漿、二次攪拌”的施工工藝流程如圖1-17所示。

a．就位

就位時(shí)調(diào)整攪拌機(jī)機(jī)架的垂直度，攪拌機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，放松起重機(jī)鋼絲繩，使攪拌機(jī)沿導(dǎo)向架切土攪拌下沉，下沉速度控制在0.8m／min左右，如遇硬黏土等下沉太慢，用輸漿系統(tǒng)適當(dāng)補(bǔ)給清水以利于鉆入。攪拌機(jī)預(yù)攪下沉到一定設(shè)計(jì)深度后，開(kāi)啟灰漿泵，此后邊噴漿、邊旋轉(zhuǎn)、邊提升深層攪拌機(jī)，直至設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高。注意保持噴漿速度與提升速度協(xié)調(diào)及水泥漿沿樁長(zhǎng)均勻分布，并使其提升至樁頂后集料斗中的水泥漿正好排空。提升速度一般應(yīng)控制在0.5m／min。深層攪拌單樁的施工應(yīng)采用攪拌頭上下各兩次的攪拌工藝，即沉鉆復(fù)攪。

b．預(yù)攪下沉

啟動(dòng)攪拌機(jī)電機(jī)，放松起重機(jī)鋼絲繩，使攪拌機(jī)在自重和轉(zhuǎn)動(dòng)力矩作用下沿導(dǎo)向架邊攪拌切土邊下沉，下沉速度可由電動(dòng)機(jī)的電流監(jiān)測(cè)表和起重卷?yè)P(yáng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制，工作電流不應(yīng)大于70A。攪拌機(jī)預(yù)攪下沉?xí)r，不宜沖水，當(dāng)遇到較硬土層下沉太慢時(shí)，方可適量沖水，但應(yīng)考慮沖水成樁對(duì)樁身強(qiáng)度的影響。

c．制備水泥漿

待深層攪拌機(jī)下沉到設(shè)計(jì)深度后，開(kāi)始按設(shè)計(jì)配合比拌制水泥漿，壓漿前將拌好的水泥漿通過(guò)濾網(wǎng)倒入集料斗中。

d．噴漿攪拌提升

深層攪拌機(jī)下沉到設(shè)計(jì)深度后，開(kāi)啟灰漿泵，將水泥漿壓入地基中，并且邊噴漿、邊旋轉(zhuǎn)攪拌頭，同時(shí)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)確定的提升速度提升深層攪拌機(jī)。

e．重復(fù)攪拌下沉和噴漿提升

重復(fù)步驟b和d，當(dāng)深層攪拌機(jī)第二次提升至設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高時(shí)，應(yīng)正好將設(shè)計(jì)用量的水泥漿全部注入地基土中，如未能全部注入，應(yīng)增加一次附加攪拌，其深度視所余水泥漿數(shù)量而定。

f．清洗管路

每天加固完畢，隔一定時(shí)間（視氣溫情況及注漿間隔時(shí)間而定），應(yīng)清洗貯料罐、砂漿泵、深層攪拌機(jī)及相應(yīng)管道中的殘余水泥漿，以保證注漿順利，不堵管，以備再用。清洗時(shí)用灰漿泵向管路中壓入清水進(jìn)行。

②水泥土墻的技術(shù)要求：

a．水泥土墻支護(hù)的置換率、寬度與插入深度的確定。水泥土墻截面多采用連續(xù)式和格柵形，當(dāng)采用格柵形時(shí)水泥土的置換率（即水泥土面積A0與水泥擋土結(jié)構(gòu)面積A 的比值）對(duì)于淤泥不宜小于0.8，淤泥質(zhì)土不宜小于0.7，一般黏土及砂土不宜小于0.6，格柵長(zhǎng)寬比不宜大于2。墻體寬度b和插入深度hd應(yīng)根據(jù)基坑深度、土質(zhì)情況及其物理力學(xué)性能、周?chē)h(huán)境、地面荷載程度等計(jì)算確定。在軟土地區(qū)，當(dāng)基坑開(kāi)挖深度h ≤5m時(shí)，可按經(jīng)驗(yàn)取b＝（0.6～0.8）h,hd＝（0.8～1.2）h。

b．水泥摻入比。深層攪拌水泥土墻施工前，應(yīng)進(jìn)行成樁工藝及水泥摻入量或水泥漿的配合比試驗(yàn)，以確定相應(yīng)的水泥摻入比或水泥漿水灰比，漿噴深層攪拌的水泥摻入量宜為被加固土密度的15%～18%；粉噴深層攪拌的水泥摻入量宜為被加固土密度的13%～16%。為提高水泥土墻的剛性，亦可在水泥土攪拌樁內(nèi)插入H型鋼，使之成為既能受力又能抗?jié)B的支護(hù)結(jié)構(gòu)圍護(hù)墻，可用于較深（8～10m）的基坑支護(hù)，水泥摻入比為被加固土密度的20%，亦稱加筋或勁性水泥土攪拌樁法。H型鋼應(yīng)在樁頂攪拌或旋噴完成后靠自重下插至設(shè)計(jì)標(biāo)高，插入長(zhǎng)度和出露長(zhǎng)度等均應(yīng)按計(jì)算和構(gòu)造要求確定。采用高壓噴射注漿樁，施工前應(yīng)通過(guò)試噴試驗(yàn)，確定不同土層旋噴固結(jié)體的最小直徑、高壓噴射施工技術(shù)參數(shù)等，高壓噴射水泥水灰比宜為1.0～1.5。

c．施工方法。水泥土墻應(yīng)采取切割搭接法施工。即在前樁水泥土尚未固化時(shí)，進(jìn)行后序搭接樁施工，相鄰樁的搭接長(zhǎng)度不宜小于200mm。相鄰樁噴漿工藝的施工時(shí)間間隔不宜大于10h。施工開(kāi)始和結(jié)束的頭尾搭接處，應(yīng)采取加強(qiáng)措施，消除搭接勾縫。

2）板樁支護(hù)結(jié)構(gòu)

板樁支護(hù)結(jié)構(gòu)由兩大系統(tǒng)組成：擋墻系統(tǒng)和支撐（或拉錨）系統(tǒng)，如圖1-18所示。當(dāng)基坑較淺，擋墻具有一定剛度時(shí)，可采用懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)，懸臂式板樁支護(hù)結(jié)構(gòu)則不設(shè)支撐（或拉錨）。板樁支護(hù)結(jié)構(gòu)按支撐系統(tǒng)的不同可分為懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)、內(nèi)撐式支護(hù)結(jié)構(gòu)和坑外錨拉式支護(hù)結(jié)構(gòu)。懸臂式一般僅在樁頂設(shè)置一道連梁；內(nèi)撐式分為坑內(nèi)斜撐、單層水平內(nèi)撐和多層水平內(nèi)撐。

擋墻系統(tǒng)常用的材料有型鋼樁、鋼板樁、鋼筋混凝土板樁、灌注樁及地下連續(xù)墻等。當(dāng)基坑深度較大、懸臂的擋墻在強(qiáng)度和變形方面不能滿足要求時(shí)，需要設(shè)置支撐系統(tǒng)。支撐系統(tǒng)一般采用大型鋼管、H型鋼或格構(gòu)式鋼支撐，也可采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土支撐。根據(jù)基坑開(kāi)挖的深度及擋墻系統(tǒng)的截面性能可設(shè)置一道或多道支點(diǎn)，形成錨撐支護(hù)結(jié)構(gòu)，拉錨的材料一般用鋼筋、鋼索、型鋼或土錨桿，支撐或拉錨與擋墻系統(tǒng)通過(guò)圍檁、冠梁等連接成整體。

①板樁支護(hù)結(jié)構(gòu)的破壞原因

板樁支護(hù)結(jié)構(gòu)的破壞形式包括強(qiáng)度破壞和穩(wěn)定性破壞，如圖1-19所示，總結(jié)工程事故的發(fā)生原因，主要有以下幾個(gè)方面：

a．拉錨破壞或支撐壓曲

拉錨破壞或支撐壓曲過(guò)多地增加了地面荷載引起的附加荷載，或土壓力過(guò)大、計(jì)算有誤引起拉桿斷裂，或錨固部分失效、腰梁（圍檁）被破壞，或內(nèi)部支撐斷面過(guò)小導(dǎo)致受壓失穩(wěn)。為此需計(jì)算拉錨承受的拉力或支撐荷載，正確選擇其截面或錨固體。

b．支護(hù)墻底部走動(dòng)

若支護(hù)墻底部入土深度不夠，或由于挖土超深、水的沖刷等都可能產(chǎn)生這種破壞。為此需正確計(jì)算支護(hù)結(jié)構(gòu)的入土深度。

c．支護(hù)墻的平面變形過(guò)大或彎曲破壞

支護(hù)墻的截面過(guò)小、對(duì)土壓力估算不準(zhǔn)確、墻后無(wú)意地增加大量地面荷載或挖土超深等都可能引起這種破壞。為此需正確計(jì)算其承受的最大彎矩值，以此驗(yàn)算支護(hù)墻的截面。

②板樁支護(hù)結(jié)構(gòu)的支護(hù)形式

a．鋼板樁支護(hù)

鋼板樁是由帶鎖口或鉗口的熱軋型鋼制成，把這種鋼板樁互相連接起來(lái)打入地下，就形成連續(xù)鋼板樁墻，既能擋土亦能擋水。鋼板樁斷面形式很多，常用的鋼板樁有Z字形鋼板樁、波浪形鋼板樁（通常稱為“拉森”板樁）、平板樁、組合截面鋼板樁幾類（如圖1-20所示）。鋼板樁適用于地基軟弱、地下水位較高、水量豐富的深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)，但在砂礫及密實(shí)砂土中施工困難。

平板樁容易打入地下，擋水和承受軸向力的能力較好，但長(zhǎng)軸方向抗彎能力較小；波浪形鋼板樁擋水和抗彎性能都較好，其長(zhǎng)度一般有12m,18m,20m三種，并可根據(jù)需要焊接成所需長(zhǎng)度。鋼板樁在基礎(chǔ)施工完畢后還可拔出重復(fù)使用。為了適應(yīng)地下結(jié)構(gòu)施工中因基坑開(kāi)挖深度的增加或?qū)︿摪鍢秳偠扔懈叩囊螅瑖?guó)外出現(xiàn)了大截面模量的組合式鋼板樁。圖1-20（d）所示的即為一種由工字型鋼和鋼板樁拼焊而成的組合截面鋼板樁。

鋼板樁支護(hù)根據(jù)有無(wú)錨碇或支撐結(jié)構(gòu)，分為無(wú)錨鋼板樁和有錨鋼板樁兩類。無(wú)錨鋼板樁即為懸臂鋼板樁，依靠入土部分的土壓力來(lái)維持鋼板樁的穩(wěn)定。它對(duì)于土的性質(zhì)、荷載大小等較為敏感，一般懸臂長(zhǎng)度不大于5m。有錨鋼板樁是在板樁上部用拉錨或頂撐加以固定，以提高板樁的支護(hù)能力。根據(jù)拉錨或頂撐層數(shù)不同，又分為單錨（撐）鋼板樁和多錨（撐）鋼板樁。實(shí)際工程中懸臂鋼板樁與單錨（撐）鋼板樁應(yīng)用較多。

板樁施工過(guò)程中要正確選擇打樁方法、打樁機(jī)具和正確劃分施工流水階段，以便使打入后的板樁墻有足夠的剛度和良好的擋水功能，且板樁墻面平直，以滿足基礎(chǔ)施工的要求。

b．地下連續(xù)墻支護(hù)

地下連續(xù)墻系沿?cái)M建工程基坑周邊，利用專門(mén)的挖槽設(shè)備，在泥漿護(hù)壁的條件下，每次開(kāi)挖一定長(zhǎng)度（一個(gè)單元槽段）的溝槽，在槽內(nèi)放置鋼筋籠，利用導(dǎo)管法澆筑水下混凝土，即完成一個(gè)單元槽段施工。施工時(shí)，每個(gè)單元槽段之間，通過(guò)接頭管等方法處理后，形成一道連續(xù)的地下鋼筋混凝土墻，稱為地下連續(xù)墻（如圖1-21所示）。地下連續(xù)墻多用于－12m以下，地下水位高、軟土地基深基坑的擋墻支護(hù)結(jié)構(gòu)。尤其是與鄰近建筑物、道路、地下設(shè)施距離很近時(shí)，地下連續(xù)墻是首選的支護(hù)結(jié)構(gòu)形式，可以作為地下結(jié)構(gòu)的外墻部分，或用于高層建筑的逆作法施工。基坑土方開(kāi)挖時(shí)，地下連續(xù)墻既可擋土，又可擋水。其整體性好，剛度大，變形小，施工時(shí)噪聲低、振動(dòng)小、無(wú)擠土、對(duì)周?chē)h(huán)境影響小，既能擋土又能擋水，比其他類型擋墻具有更多優(yōu)點(diǎn)。但成槽需專用設(shè)備，施工或基坑開(kāi)挖深度大，對(duì)于與鄰近的建筑物、道路等市政設(shè)施相距較近的深基坑支護(hù)的難度較大，工程造價(jià)高，適用于土質(zhì)差、地下水位高、降水效果不好的軟土地基。

3）土釘墻

土釘墻是近年發(fā)展起來(lái)的一種新型擋土結(jié)構(gòu)，現(xiàn)已在全國(guó)范圍內(nèi)廣泛采用。它是在基坑開(kāi)挖的坡面上，采用機(jī)械鉆孔，孔內(nèi)設(shè)置一定長(zhǎng)度的鋼筋或型鋼，然后注漿，在坡面上安裝鋼筋網(wǎng)并噴射混凝土，使土體、鋼筋與噴射混凝土面板結(jié)合為一體，從而起到擋土作用（如圖1-22所示）。土釘與土體的相互作用還能改變土坡的變形與形態(tài)的破壞，顯著提高土坡整體穩(wěn)定性。

①土釘墻構(gòu)造要求

土釘墻由土釘和面層組成。土釘墻高度由基坑開(kāi)挖深度決定，土釘墻墻面坡度不宜大于1∶0.1，與水平夾角一般為70°～80°；土釘一般采用直徑為16～32mm的Ⅱ級(jí)以上的螺紋鋼筋，與水平夾角一般為5°～20°，長(zhǎng)度為開(kāi)挖深度的0.5～1.2倍；

土釘間距：水平間距與垂直間距之積不大于6m2；在非飽和土中宜為1.2～1.5m；在堅(jiān)硬黏土中宜為2m；在軟土中宜為1m。土釘孔徑宜為70mm～120mm，注漿強(qiáng)度不低于10MPa。

土釘必須和面層有效地連接成整體，鋼筋混凝土面層應(yīng)深入基坑底部不小于0.2m，并應(yīng)設(shè)置承壓板（鋼墊板）或加強(qiáng)鋼筋等構(gòu)造措施。混凝土面層強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C20，厚度為80～200mm，鋼筋網(wǎng)宜采用直徑為6～10mm的Ⅰ級(jí)鋼筋，間距為150～300mm。

②土釘支護(hù)的特點(diǎn)與適用范圍

土釘支護(hù)工料少、速度快；設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便；操作場(chǎng)地小且對(duì)環(huán)境干擾小；土釘與土體形成的復(fù)合土體可提高邊坡整體性、穩(wěn)定性及承受荷載的能力；對(duì)相鄰建筑影響較小。適用于淤泥、淤泥質(zhì)土、雜填土、黏土、粉質(zhì)黏土、粉土、非松散性砂土等土質(zhì)，且地下水位較低，開(kāi)挖深度在15m以內(nèi)的基坑。土釘與土體形成復(fù)合土體，提高了邊坡整體穩(wěn)定和承受坡頂荷載能力，增強(qiáng)了土體破壞的延性，利于安全施工。土釘支護(hù)位移小，約為20mm，對(duì)相鄰建筑物影響小。

③土釘支護(hù)施工

施工工藝：定位→轉(zhuǎn)機(jī)就位→成孔→插鋼筋→注漿→噴射混凝土。

a．成孔。采用螺旋鉆機(jī)、沖擊鉆機(jī)等機(jī)械成孔，鉆孔直徑為70～120mm。成孔時(shí)必須按設(shè)計(jì)圖紙的縱向、橫向尺寸及水平面夾角的規(guī)定進(jìn)行鉆孔施工。

b．插鋼筋。將直徑為16～32mm的Ⅱ級(jí)以上螺紋鋼筋插入鉆孔的土層中，鋼筋應(yīng)平直，必須除銹、除油，與水平面夾角控制在5°～20°。

c．注漿。注漿采用水泥漿或水泥砂漿，水灰比為0.38～0.5，水泥砂漿配合比為1∶0.8或1∶1.5。利用注漿泵注漿，注漿管插入距孔底150～250mm處，孔口設(shè)置止?jié){塞，以保證注漿飽滿。

d．噴射混凝土。噴射注漿用的混凝土應(yīng)滿足如下技術(shù)性能指標(biāo)：混凝土的強(qiáng)度等級(jí)不低于C20，其水泥強(qiáng)度等級(jí)宜用32.5級(jí)，水泥與砂石的質(zhì)量比為（1∶4）～（1∶4.5），砂率為45%～55%，水灰比為0.4～0.45，粗骨料碎石或卵石粒徑不宜大于15mm。混凝土的噴射分兩次進(jìn)行。第一次噴射后鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，并使鋼筋網(wǎng)與土釘牢固連接。在此之后再噴射第二層混凝土，并要求表面平整、濕潤(rùn)，具有光澤，無(wú)干斑或滑移流淌現(xiàn)象。噴射混凝土面層厚度為80～200mm，鋼筋與坡面的間隙應(yīng)大于20mm。噴射完成終凝2h后進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)3～7d。

應(yīng)該注意的是，土釘墻是隨工作面開(kāi)挖而分層分段施工的，上層土釘砂漿及噴射混凝土面層達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%后，方可開(kāi)挖下層土方，進(jìn)行下層土釘施工。每層的最大開(kāi)挖高度取決于該土體可以直立而不坍塌的能力，一般取與土釘豎向間距相同，便于土釘施工。縱向分段開(kāi)挖長(zhǎng)度取決于施工流程的相互銜接，一般為10m左右。

（3）基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算

支護(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算主要分兩部分，即圍護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算和撐錨結(jié)構(gòu)計(jì)算。圍護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算主要是確定擋墻、樁的入土深度、截面尺寸、間距和配筋。撐錨結(jié)構(gòu)計(jì)算主要是確定撐錨結(jié)構(gòu)的受力狀況和構(gòu)造措施，需驗(yàn)算的內(nèi)容有邊坡的整體抗滑移穩(wěn)定性、基坑（槽）、底部土體隆起、回彈和抗管涌穩(wěn)定性。支護(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算方法有平面計(jì)算法和空間計(jì)算法，無(wú)論哪種方法均需利用專用程序進(jìn)行。目前我國(guó)的計(jì)算已發(fā)展為空間計(jì)算法。

下面主要介紹水泥土墻的設(shè)計(jì)計(jì)算，水泥土重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要包括整體穩(wěn)定、抗傾覆穩(wěn)定、抗滑移穩(wěn)定、位移等，有時(shí)還應(yīng)驗(yàn)算抗?jié)B、墻體應(yīng)力、地基強(qiáng)度等。水泥土墻的計(jì)算圖式如圖1-23所示。

圖1-23中，p1＝2c;p2＝2c1;ea＝γH Ka;ep＝γ1hdKp;eq＝γhqKa;z0＝；

式中：Ka——主動(dòng)土壓力系數(shù)，Ka＝tan245°－，其中φ為墻底以上各土層內(nèi)摩擦角按土層厚度的加權(quán)平均值（°）；

Kp——被動(dòng)土壓力系數(shù)，Kp＝tan245°＋，其中φ1為墻底至基坑底之間各土層內(nèi)摩擦角按土層厚度的加權(quán)平均值（°）；

H ——水泥土墻的墻高（m）；

hd——水泥土墻的插入深度（m）；

c ——墻底以上各土層黏聚力按土層厚度的加權(quán)平均值（kPa）；

c1——墻底至基坑底之間各土層黏聚力按土層厚度的加權(quán)平均值（kPa）；

γ——墻底以上各土層天然重度按土層厚度的加權(quán)平均值（kN／m3）；

γ1 ——墻底至基坑底之間各土層天然重度按土層厚度的加權(quán)平均值（kN／m3）；

hq——地面荷載q的當(dāng)量土層厚度（m）；

b ——水泥土墻的寬度（m）。

按照計(jì)算圖式，墻后主動(dòng)土壓力Ea的計(jì)算公式為

式中：q ——地面荷載（kPa）。

墻前被動(dòng)土壓力Ep的計(jì)算公式為

① 整體穩(wěn)定

水泥土墻的插入深度應(yīng)滿足整體穩(wěn)定性，整體穩(wěn)定驗(yàn)算按簡(jiǎn)單條分法計(jì)算：

式中：li——第i條沿滑弧面的弧長(zhǎng)（m），li＝。

qi——第i條土條處的地面荷載（kN／m）。

bi——第i條土條寬度（m）。

Wi——第i條土條重量（kN）。不計(jì)滲透力時(shí)，坑底地下水位以上取天然重度，坑底地下水位以下取浮重度；當(dāng)計(jì)入滲透力作用時(shí)，坑底地下水位至墻后地下水位范圍內(nèi)的土體重度在計(jì)算滑動(dòng)力矩（分母）時(shí)取飽和重度，在計(jì)算抗滑力矩（分子）時(shí)取浮重度。

αi——第i條滑弧中點(diǎn)的切線和水平線的夾角（°）。

ci, φi——分別表示第i條土條滑動(dòng)面上土的黏聚力（kPa）和內(nèi)摩擦角（°）。

Kz——整體穩(wěn)定安全系數(shù)，一般取1.2～1.5。

② 抗傾覆穩(wěn)定

根據(jù)整體穩(wěn)定性得出的水泥土墻的hd以及選取的b按重力式土墻驗(yàn)算墻體繞前趾A的抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)：

式中：W ——水泥土墻的自重（kN），W＝γcbH, γc為水泥土墻體的自重（kN／m3），根據(jù)自然土重度與水泥摻量確定，可取18～19kN／m3；

Kq——抗傾覆安全系數(shù)，一般取1.3～1.5。

③ 抗滑移穩(wěn)定

水泥土墻如滿足整體穩(wěn)定性及抗傾覆穩(wěn)定性，一般可不必進(jìn)行抗滑移穩(wěn)定的驗(yàn)算，在特殊情況下可按式（1-26）驗(yàn)算沿墻底面滑移的安全系數(shù)：

式中：φ0,c0——分別表示墻底土層的內(nèi)摩擦角（°）與黏聚力（kPa）；

Kh——抗滑移穩(wěn)定安全系數(shù)，取1.2～1.3。

④ 位移計(jì)算

重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)的位移在設(shè)計(jì)中應(yīng)引起足夠重視，由于重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)的抗傾覆穩(wěn)定有賴于被動(dòng)土壓力的作用，而被動(dòng)土壓力的發(fā)揮是建立在土墻一定數(shù)量位移的基礎(chǔ)上的，因此，重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)發(fā)生一定的位移是必然的，設(shè)計(jì)的目的是將該位移量控制在工程許可的范圍內(nèi)。

水泥土墻的位移可用“m”法計(jì)算，但其計(jì)算較復(fù)雜。目前工程中常用下述經(jīng)驗(yàn)公式，該計(jì)算法來(lái)自數(shù)十個(gè)工程實(shí)測(cè)資料，突出影響水泥土墻水平位移的幾個(gè)主要因素，計(jì)算簡(jiǎn)便、實(shí)用。

式中：Δ0——墻頂估計(jì)水平位移（cm）；

L ——開(kāi)挖基坑的最大邊長(zhǎng)（m）；

ζ——施工質(zhì)量影響系數(shù)，根據(jù)地基土質(zhì)條件、施工質(zhì)量等因素并結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)確定，一般取0.1～0.2，開(kāi)挖時(shí)深度較小、土質(zhì)較好、施工質(zhì)量控制嚴(yán)格的取小值，反之，取大值；

h ——基坑開(kāi)挖深度（m）。