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1、基坑工程的失效模式及稳定性验算基坑工程的失效模式及稳定性验算地下连续墙大的垮塌地下连续墙大的垮塌马路开裂马路开裂土钉墙的垮塌基坑工程的失效模式基坑工程的失效模式1. 1. 整体失稳整体失稳 2. 2. 围护结构倾覆失稳围护结构倾覆失稳 3. 3. 围护结构滑移失稳围护结构滑移失稳 4. 4. 围护结构底部地基承载力失稳围护结构底部地基承载力失稳 5. “5. “踢脚踢脚”失稳失稳 6. 6. 坑底隆起坑底隆起 7. 7. 止水帷幕功能失效和坑底渗透变形破坏止水帷幕功能失效和坑底渗透变形破坏8.坑底被承压水顶破坑底被承压水顶破 9. 9. 围护结构的结构性破坏围护结构的结构性破坏10. 10.
2、支、锚体系失稳破坏支、锚体系失稳破坏整体失稳n n整体失稳是指在土体中形成了滑动面，整体失稳是指在土体中形成了滑动面，围护结构连同基坑外侧及坑底的土体一围护结构连同基坑外侧及坑底的土体一起丧失稳定性，一般的失稳形态是围护起丧失稳定性，一般的失稳形态是围护结构的上部向坑外倾倒，围护结构的底结构的上部向坑外倾倒，围护结构的底部向坑内移动，坑底土体隆起，坑外地部向坑内移动，坑底土体隆起，坑外地面下陷。面下陷。 内部稳定性验算内部稳定性验算内部稳定分析验算内部稳定分析采用条分法，计算公式为：围护结构倾覆失稳n n围护结构的倾覆失稳主要发生在重力式结构或围护结构的倾覆失稳主要发生在重力式结构或围护结构的
3、倾覆失稳主要发生在重力式结构或围护结构的倾覆失稳主要发生在重力式结构或悬臂式围护结构，重力式结构在坑外主动土压悬臂式围护结构，重力式结构在坑外主动土压悬臂式围护结构，重力式结构在坑外主动土压悬臂式围护结构，重力式结构在坑外主动土压力的作用下，围护结构绕其下部的某点转动，力的作用下，围护结构绕其下部的某点转动，力的作用下，围护结构绕其下部的某点转动，力的作用下，围护结构绕其下部的某点转动，围护结构的顶部向坑内倾倒围护结构的顶部向坑内倾倒围护结构的顶部向坑内倾倒围护结构的顶部向坑内倾倒。抵抗倾覆失稳的。抵抗倾覆失稳的。抵抗倾覆失稳的。抵抗倾覆失稳的力矩主要由围护结构自身的重力形成，坑底的力矩主要由
4、围护结构自身的重力形成，坑底的力矩主要由围护结构自身的重力形成，坑底的力矩主要由围护结构自身的重力形成，坑底的被动抗力也是构成抵抗力矩的因素。关于转动被动抗力也是构成抵抗力矩的因素。关于转动被动抗力也是构成抵抗力矩的因素。关于转动被动抗力也是构成抵抗力矩的因素。关于转动中心的位置有不同的看法，传统的方法是将中心的位置有不同的看法，传统的方法是将中心的位置有不同的看法，传统的方法是将中心的位置有不同的看法，传统的方法是将转转转转动中心放在围护结构的前趾动中心放在围护结构的前趾动中心放在围护结构的前趾动中心放在围护结构的前趾，但也有认为绕前，但也有认为绕前，但也有认为绕前，但也有认为绕前趾上面或下
5、面的某一点转动比较合理，特别的趾上面或下面的某一点转动比较合理，特别的趾上面或下面的某一点转动比较合理，特别的趾上面或下面的某一点转动比较合理，特别的软土地区由于基底土比较软弱，在力矩作用下软土地区由于基底土比较软弱，在力矩作用下软土地区由于基底土比较软弱，在力矩作用下软土地区由于基底土比较软弱，在力矩作用下前趾有下沉的可能前趾有下沉的可能前趾有下沉的可能前趾有下沉的可能。 围护结构滑移失稳n n围护结构的滑移失稳亦主要发生在重力围护结构的滑移失稳亦主要发生在重力式结构中，在坑外主动土压力的作用下，式结构中，在坑外主动土压力的作用下，围护结构向坑内平移围护结构向坑内平移。抵抗滑移的阻力。抵抗滑
6、移的阻力主要由围护体底面的摩阻力以及内侧的主要由围护体底面的摩阻力以及内侧的被动土压力构成。当坑底土软弱或围护被动土压力构成。当坑底土软弱或围护结构底部的地基土软化时，墙体发生滑结构底部的地基土软化时，墙体发生滑移失稳。移失稳。 重力式围护结构重力式围护结构主动土压力主动土压力Ea被动抗力被动抗力Ep基底摩阻力基底摩阻力H重力重力G基底摩擦系数表基底摩擦系数表基底岩土类别基底岩土类别摩擦系数摩擦系数 粘性土粘性土可可 塑塑0.25 0.300.25 0.30硬硬 塑塑0.30 0.400.30 0.40坚坚 硬硬0.35 0.450.35 0.45 粉土粉土( ( S S t t 0.50.5
7、) )0.30 0.400.30 0.40砂砂 土土0.40 0.500.40 0.50碎碎 石石 土土0.40 0.600.40 0.60软质岩石软质岩石0.40 0.600.40 0.60表面粗糙的坚硬岩石表面粗糙的坚硬岩石0.65 0.750.65 0.75外部稳定分析验算外部稳定分析验算以土钉原位加固土体，当土钉达到一定密度时所以土钉原位加固土体，当土钉达到一定密度时所以土钉原位加固土体，当土钉达到一定密度时所以土钉原位加固土体，当土钉达到一定密度时所形成的复合体就会出现类似锚定板群锚现象中的破裂形成的复合体就会出现类似锚定板群锚现象中的破裂形成的复合体就会出现类似锚定板群锚现象中的破
8、裂形成的复合体就会出现类似锚定板群锚现象中的破裂面后移现象，在土钉加固范围内形成一个面后移现象，在土钉加固范围内形成一个面后移现象，在土钉加固范围内形成一个面后移现象，在土钉加固范围内形成一个“ “土墙土墙土墙土墙” ”，在内部自身稳定得到保证的情况下，它的作用类似重在内部自身稳定得到保证的情况下，它的作用类似重在内部自身稳定得到保证的情况下，它的作用类似重在内部自身稳定得到保证的情况下，它的作用类似重力式挡墙，因此，可用重力式挡墙的稳定性分析方法力式挡墙，因此，可用重力式挡墙的稳定性分析方法力式挡墙，因此，可用重力式挡墙的稳定性分析方法力式挡墙，因此，可用重力式挡墙的稳定性分析方法对土钉墙进
9、行分析。对土钉墙进行分析。对土钉墙进行分析。对土钉墙进行分析。围护结构底部地基承载力失稳n n重力式围护结构的底面压力过大，地基重力式围护结构的底面压力过大，地基承载力不足引起的失稳。承载力不足引起的失稳。由于在围护结由于在围护结构的外侧还作用着土压力，因此其合力构的外侧还作用着土压力，因此其合力是倾斜的。在倾斜荷载作用下，地基土是倾斜的。在倾斜荷载作用下，地基土发生向坑内的挤出，围护结构产生不均发生向坑内的挤出，围护结构产生不均匀的沉降，可能导致部分围护结构的开匀的沉降，可能导致部分围护结构的开裂损坏裂损坏。“踢脚”失稳 n n在单支撑的基坑中，可能发生在单支撑的基坑中，可能发生挠支撑点挠支
10、撑点转动转动，围护结构上部向坑外倾倒，围护，围护结构上部向坑外倾倒，围护结构的下部向上翻的失稳模式，故形象结构的下部向上翻的失稳模式，故形象地称为地称为“踢脚踢脚”失稳。在多支撑的围护失稳。在多支撑的围护结构中一般不会产生踢脚失稳，除非其结构中一般不会产生踢脚失稳，除非其它支撑都已失效，只有一道支撑起作用它支撑都已失效，只有一道支撑起作用的情况。的情况。 坑底隆起n n坑底隆起是指坑底土体产生向上的塑性变形。坑底隆起是指坑底土体产生向上的塑性变形。基坑开挖以后，坑底向上位移的原因有两种，基坑开挖以后，坑底向上位移的原因有两种，一是卸载引起的一是卸载引起的回弹回弹，其数值较小；另一种，其数值较小
11、；另一种是在开挖引起的压力差作用下土体中产生的是在开挖引起的压力差作用下土体中产生的塑性变形塑性变形，这种变形如果数量较大，表示土，这种变形如果数量较大，表示土体中的塑流已经比较严重，如果围护结构和体中的塑流已经比较严重，如果围护结构和内支撑能形成整体性好的体系，则塑流仅引内支撑能形成整体性好的体系，则塑流仅引起坑外地面下沉，影响环境安全；如果是自起坑外地面下沉，影响环境安全；如果是自立式结构或节点强度差的支撑体系，隆起可立式结构或节点强度差的支撑体系，隆起可能是整体失稳的前兆；如果稳定性不能得到能是整体失稳的前兆；如果稳定性不能得到有效的控制，就会发生整体性失稳。有效的控制，就会发生整体性失
12、稳。因地下水引起的基坑内事故因地下水引起的基坑内事故承压水水头墙缝渗漏涌砂砂质土层（滞水层）粘质土层（加压层）承压含水层集水坑漏砂桩周管涌钻探孔管涌近墙处流砂止水帷幕功能失效和坑底渗透变形破坏n n 止水帷幕丧失挡水功能，产生止水帷幕丧失挡水功能，产生止水帷幕丧失挡水功能，产生止水帷幕丧失挡水功能，产生渗漏、涌水、流渗漏、涌水、流渗漏、涌水、流渗漏、涌水、流土或流砂土或流砂土或流砂土或流砂。由于水土流失使基坑外地面下沉、。由于水土流失使基坑外地面下沉、。由于水土流失使基坑外地面下沉、。由于水土流失使基坑外地面下沉、塌陷，导致邻近建筑物的开裂和损坏。引起围塌陷，导致邻近建筑物的开裂和损坏。引起围
13、塌陷，导致邻近建筑物的开裂和损坏。引起围塌陷，导致邻近建筑物的开裂和损坏。引起围护结构止水帷幕功能失效的主要原因是施工因护结构止水帷幕功能失效的主要原因是施工因护结构止水帷幕功能失效的主要原因是施工因护结构止水帷幕功能失效的主要原因是施工因素，其次是设计因素和材料的因素。由于施工素，其次是设计因素和材料的因素。由于施工素，其次是设计因素和材料的因素。由于施工素，其次是设计因素和材料的因素。由于施工质量低劣，质量低劣，质量低劣，质量低劣，止水帷幕有空洞或裂缝止水帷幕有空洞或裂缝止水帷幕有空洞或裂缝止水帷幕有空洞或裂缝，成为漏水，成为漏水，成为漏水，成为漏水的通道是最普遍的现象；的通道是最普遍的现
14、象；的通道是最普遍的现象；的通道是最普遍的现象；止水帷幕设计过短止水帷幕设计过短止水帷幕设计过短止水帷幕设计过短，没有全部切断透水层也是漏水的可能原因。没有全部切断透水层也是漏水的可能原因。没有全部切断透水层也是漏水的可能原因。没有全部切断透水层也是漏水的可能原因。 n n由于止水帷幕失效产生过大的水力坡降由于止水帷幕失效产生过大的水力坡降引起坑底引起坑底渗透变形破坏渗透变形破坏。坑内采用排水。坑内采用排水或降水措施后，造成了坑内外的水头差，或降水措施后，造成了坑内外的水头差，地下水在水头差的作用下向坑内渗流，地下水在水头差的作用下向坑内渗流，在渗流出口处土的细颗粒被带出，或土在渗流出口处土的
15、细颗粒被带出，或土颗粒处于悬浮状态涌出。这种由渗透引颗粒处于悬浮状态涌出。这种由渗透引起的破坏因破坏机理不同而有不同的名起的破坏因破坏机理不同而有不同的名称，如管涌、流砂或流土。如不及时制称，如管涌、流砂或流土。如不及时制止，由渗透变形引起的坑外土体的位移止，由渗透变形引起的坑外土体的位移和陷落是严重的。和陷落是严重的。 n n要防止渗透破坏，则要求：要防止渗透破坏，则要求： KjKj （3-543-54）式中式中 土有效重度；土有效重度； j j 渗流力（动水压力）；渗流力（动水压力）； K K 安全系数，视挡土安全系数，视挡土结构的性质和土质而定，一结构的性质和土质而定，一般取。般取。n
16、n试验和事故都表明，渗流往试验和事故都表明，渗流往往首先发生在离坑壁大约为往首先发生在离坑壁大约为桩入土深度一半（桩入土深度一半（t t/2/2）的范）的范围内，如图围内，如图3-753-75所示。所示。n n为简化计算，近似地取紧贴桩墙的最短路线来为简化计算，近似地取紧贴桩墙的最短路线来计算最大渗透力：计算最大渗透力：n n故不发生流土的条件变为：故不发生流土的条件变为：或或n n桩墙埋入坑底的深度如满足上述公式，则不会桩墙埋入坑底的深度如满足上述公式，则不会发生流砂。发生流砂。 围护结构的结构性破坏 围护结构的结构性破坏是指围护体本身发生围护结构的结构性破坏是指围护体本身发生围护结构的结构
17、性破坏是指围护体本身发生围护结构的结构性破坏是指围护体本身发生开裂、开裂、开裂、开裂、折断、剪断折断、剪断折断、剪断折断、剪断，致使结构失去了承载能力的破坏模式。，致使结构失去了承载能力的破坏模式。，致使结构失去了承载能力的破坏模式。，致使结构失去了承载能力的破坏模式。 n n结构性损坏的原因可能是方案性的错误，如支撑体结构性损坏的原因可能是方案性的错误，如支撑体结构性损坏的原因可能是方案性的错误，如支撑体结构性损坏的原因可能是方案性的错误，如支撑体系不当或围护结构不闭合；也可能是设计计算时荷系不当或围护结构不闭合；也可能是设计计算时荷系不当或围护结构不闭合；也可能是设计计算时荷系不当或围护结
18、构不闭合；也可能是设计计算时荷载估计不足或结构材料强度估计过高，支撑或围檩载估计不足或结构材料强度估计过高，支撑或围檩载估计不足或结构材料强度估计过高，支撑或围檩载估计不足或结构材料强度估计过高，支撑或围檩截面不足导致破坏；此外，截面不足导致破坏；此外，截面不足导致破坏；此外，截面不足导致破坏；此外，结构节点处理不当结构节点处理不当结构节点处理不当结构节点处理不当，也，也，也，也会因局部失稳而引起整体破坏，特别在钢支撑体系会因局部失稳而引起整体破坏，特别在钢支撑体系会因局部失稳而引起整体破坏，特别在钢支撑体系会因局部失稳而引起整体破坏，特别在钢支撑体系中，节点多，加工与安装质量不易控制。节点处
19、理中，节点多，加工与安装质量不易控制。节点处理中，节点多，加工与安装质量不易控制。节点处理中，节点多，加工与安装质量不易控制。节点处理包括支撑和墙体的连接处，如不设置围檩或连接强包括支撑和墙体的连接处，如不设置围檩或连接强包括支撑和墙体的连接处，如不设置围檩或连接强包括支撑和墙体的连接处，如不设置围檩或连接强度不够。度不够。度不够。度不够。 支、锚体系失稳破坏n n支锚体系的失稳破坏包括两种不同的破坏模支锚体系的失稳破坏包括两种不同的破坏模式。锚杆的破坏主要表现为式。锚杆的破坏主要表现为锚杆的拔出、断锚杆的拔出、断裂或预应力松弛裂或预应力松弛，土锚的破坏大多是局部的，土锚的破坏大多是局部的，群
20、锚的破坏实际上是土体的失稳而并非是锚群锚的破坏实际上是土体的失稳而并非是锚杆的结构性破坏；杆的结构性破坏；支撑的失稳很可能是整体支撑的失稳很可能是整体性的性的，其形态因体系不同而不同，支撑体系，其形态因体系不同而不同，支撑体系大多是超静定的，局部的破坏会造成整体的大多是超静定的，局部的破坏会造成整体的失稳，尤其是钢支撑体系，失稳，尤其是钢支撑体系，局部节点的失效局部节点的失效概率比较大概率比较大。 拉锚拉锚土锚土锚土锚或拉锚土锚或拉锚支撑支撑立柱立柱立柱桩立柱桩围护墙围护墙围檩围檩坑底坑底加固加固内支撑体系内支撑体系深基坑工程方案设计基坑工程方案设计n n1）确确定定开开挖挖方方案案，包包括括
21、地地下下水水的的处处理理方方案；案；n n2）选择围护结构的类型；选择围护结构的类型；n n3）选选用用土土层层锚锚杆杆或或内内支支撑撑，选选择择支支撑撑材材料；料；n n4）对对土土层层锚锚杆杆或或内内支支撑撑进进行行平平面面和和竖竖向向布置，包括围檩和立柱的布置；布置，包括围檩和立柱的布置；n n5）进进行行各各项项稳稳定定验验算算和和结结构构内内力力计计算算以以确确定定围围护护结结构构、支支撑撑、围围檩檩或或锚锚杆杆的的材材料料强强度度和和截截面面尺尺寸寸，确确定定是是否否需需要要加加固固坑底；进行降水的控制性计算；坑底；进行降水的控制性计算；n n6）进进行行变变形形验验算算以以检检验
22、验是是否否满满足足环环境境要要求；求；n n7）对施工方案提出要求；对施工方案提出要求；n n8）进进行行多多方方案案的的技技术术经经济济比比较较，优优选选方方案。案。方案设计讨论及案例n n开挖方案的选择开挖方案的选择n n选择围护结构的类型选择围护结构的类型n n支锚体系的选择支锚体系的选择n n支撑的平面布置支撑的平面布置n n支撑和锚杆的竖向布置支撑和锚杆的竖向布置n n立柱的设置立柱的设置n n降水降水开挖方案选择n n放坡开挖放坡开挖n n无支撑开挖无支撑开挖n n 重力式挡墙重力式挡墙n n 悬臂式挡墙悬臂式挡墙n n 锚固式挡墙锚固式挡墙n n有支撑的开挖有支撑的开挖 n n组
23、合型的开挖方案组合型的开挖方案 放坡开挖n n放坡开挖的直接费用最少，而且为主体放坡开挖的直接费用最少，而且为主体工程创造了比较宽敞的施工作业空间，工程创造了比较宽敞的施工作业空间，因而工作面宽，工期也比较短，如果场因而工作面宽，工期也比较短，如果场地条件允许，放坡开挖应该是首选的方地条件允许，放坡开挖应该是首选的方案。制约采用放坡开挖的因素主要是周案。制约采用放坡开挖的因素主要是周围场地和开挖深度的限制。放坡需要占围场地和开挖深度的限制。放坡需要占用比较大的场地，在城市或建成区往往用比较大的场地，在城市或建成区往往没有这个条件。没有这个条件。 n n如整体稳定性允许，可以采用放坡开挖方案如整
24、体稳定性允许，可以采用放坡开挖方案时。但有时受场地的限制，只能取用较陡的时。但有时受场地的限制，只能取用较陡的坡度；如坡面的稳定性不能得到保证时，则坡度；如坡面的稳定性不能得到保证时，则可采用喷锚支护或土钉墙的方案。喷锚支护可采用喷锚支护或土钉墙的方案。喷锚支护和土钉墙从受力机理上讲不同于无支撑的自和土钉墙从受力机理上讲不同于无支撑的自立式挡墙，而是属于坡面加固处理的一种方立式挡墙，而是属于坡面加固处理的一种方法，通过加强土体共同受力的方式来保持坡法，通过加强土体共同受力的方式来保持坡面的稳定性，属于自承支护体系。如果坑底面的稳定性，属于自承支护体系。如果坑底土质比较差，整体稳定性不足，则喷锚
25、支护土质比较差，整体稳定性不足，则喷锚支护和土钉墙的方案就不能采用。和土钉墙的方案就不能采用。 无支撑开挖n n当不能采用放坡开挖方案时，必须选用当不能采用放坡开挖方案时，必须选用围围护结构护结构以支承坑外的土体。在可能的条件以支承坑外的土体。在可能的条件下应尽可能采用下应尽可能采用无支撑开挖无支撑开挖的方案，因为的方案，因为这种方案能提供比较开阔的坑内施工条件，这种方案能提供比较开阔的坑内施工条件，便于挖土、运土以及地下室的施工；同时，便于挖土、运土以及地下室的施工；同时，也比较经济。也比较经济。重力式挡墙n n重力式挡墙是依靠自身的重力维持其稳定的重力式挡墙是依靠自身的重力维持其稳定的围护
26、结构，由于可以采用价格比较低廉的水围护结构，由于可以采用价格比较低廉的水泥土等材料制作，是一种比较经济的方案。泥土等材料制作，是一种比较经济的方案。在开挖深度不大（如软土地区不大于在开挖深度不大（如软土地区不大于67m），），环境对位移的要求可允许有环境对位移的要求可允许有50mm左左右的条件下是右的条件下是首选方案首选方案，但重力式挡墙的宽，但重力式挡墙的宽度比较大，在地下室外墙与红线之间的距离度比较大，在地下室外墙与红线之间的距离过小时就很难放得下宽度较大的重力式挡墙。过小时就很难放得下宽度较大的重力式挡墙。锚固式挡墙n n锚固式挡墙是依靠锚固式挡墙是依靠锚杆传递的拉力锚杆传递的拉力来维持
27、其稳来维持其稳定的围护结构，对于深基坑可以采用多道锚杆定的围护结构，对于深基坑可以采用多道锚杆来平衡土压力，因而可以适用于开挖得很深的来平衡土压力，因而可以适用于开挖得很深的基坑。锚固式挡墙分为拉锚式和土层锚杆式两基坑。锚固式挡墙分为拉锚式和土层锚杆式两种，拉锚常用于钢板桩顶部的锚固，或作为辅种，拉锚常用于钢板桩顶部的锚固，或作为辅助的锚固措施；土层锚杆要求具有比较好的地助的锚固措施；土层锚杆要求具有比较好的地质条件，同时还必须有足够开阔的场地条件或质条件，同时还必须有足够开阔的场地条件或者容许锚杆可以伸入红线以外的土层中。在软者容许锚杆可以伸入红线以外的土层中。在软土地区，由于土层缺乏足够的
28、锚固力而较少采土地区，由于土层缺乏足够的锚固力而较少采用锚杆，如将锚杆锚固在很深的砂层中，则锚用锚杆，如将锚杆锚固在很深的砂层中，则锚杆的长度很长，也就不是一个经济的方案。杆的长度很长，也就不是一个经济的方案。 有支撑的开挖n n在不具备采用土层锚杆条件的场地，深在不具备采用土层锚杆条件的场地，深基坑只能采取有支撑开挖的方案，但是基坑只能采取有支撑开挖的方案，但是深基坑的平面尺寸一般都比较大，给支深基坑的平面尺寸一般都比较大，给支撑的设置带来了困难；由于支撑和挖土撑的设置带来了困难；由于支撑和挖土的工序互相交叉，形成许多各具特色的的工序互相交叉，形成许多各具特色的支护开挖方案。支护开挖方案。
29、分层开挖分层支护法l这是最基本的方法，按照结构受力分析这是最基本的方法，按照结构受力分析和便于施工的原则布置每道支撑的位置，和便于施工的原则布置每道支撑的位置，在深度方向分层挖土与支撑设置交替施工。在深度方向分层挖土与支撑设置交替施工。l挖第挖第1 1层土层土 浇筑第浇筑第1 1道支撑道支撑 挖挖第第2 2层土层土 浇筑第浇筑第2 2道支撑道支撑 挖第挖第3 3层层土土 浇筑底板。浇筑底板。工况工况1工况工况2工况工况3工况工况4工况工况5工况工况6n n设计时要按照上述工况进行分别验算，设计时要按照上述工况进行分别验算，施工时要严格按照设计规定的程序实施，施工时要严格按照设计规定的程序实施，
30、才能保证围护结构的稳定性和控制变形。才能保证围护结构的稳定性和控制变形。在平面上按设定的挖土与设置支撑流程在平面上按设定的挖土与设置支撑流程由一侧向另一侧推进，也可以由中部向由一侧向另一侧推进，也可以由中部向两侧推进，但每一层作业作为一个工况两侧推进，但每一层作业作为一个工况考虑进行计算，忽略平面上流程的时间考虑进行计算，忽略平面上流程的时间差对围护结构受力的影响。差对围护结构受力的影响。中心岛法n n对于平面面积很大的基坑，采用分层开对于平面面积很大的基坑，采用分层开挖、分层支护的方法在技术和经济上都挖、分层支护的方法在技术和经济上都不太合理。由于支撑的长度很长，为了不太合理。由于支撑的长度
31、很长，为了增大支撑刚度，需要加大支撑截面和侧增大支撑刚度，需要加大支撑截面和侧向支撑，使支撑的造价很高，而且一层向支撑，使支撑的造价很高，而且一层平面的挖土量也很大，前后延续的时间平面的挖土量也很大，前后延续的时间比较长，这就需要在平面上加以划分。比较长，这就需要在平面上加以划分。n n中心岛法是平面划分的一种考虑，它结合中心岛法是平面划分的一种考虑，它结合将厚底板分设后浇带的划分，将平面分成将厚底板分设后浇带的划分，将平面分成两个部分，中心部分先施工，此时先施工两个部分，中心部分先施工，此时先施工的面积比较小，而且具有放坡的余地，可的面积比较小，而且具有放坡的余地，可以在坑内按照放坡办法施工
32、，在中心部分以在坑内按照放坡办法施工，在中心部分浇筑底板以及地下室的部分结构（如核心浇筑底板以及地下室的部分结构（如核心筒、剪力墙或柱）以后，再分层开挖四周筒、剪力墙或柱）以后，再分层开挖四周的留土，分层将支撑连接到已建成的底板的留土，分层将支撑连接到已建成的底板或地下室的构件上去。或地下室的构件上去。第一阶段，放坡，浇筑中间部分地下室第一阶段，放坡，浇筑中间部分地下室第一阶段，放坡，浇筑中间部分地下室第一阶段，放坡，浇筑中间部分地下室第二阶段，对周围部分采用分层开挖分层支撑方第二阶段，对周围部分采用分层开挖分层支撑方第二阶段，对周围部分采用分层开挖分层支撑方第二阶段，对周围部分采用分层开挖分
33、层支撑方法施工法施工法施工法施工底板底板地下室梁板地下室梁板支撑支撑组合型的开挖方案n n在方案设计时，可以根据工程的具体情在方案设计时，可以根据工程的具体情况将上述几种方法加以组合，以发挥各况将上述几种方法加以组合，以发挥各自的优点，形成最经济合理的方案。可自的优点，形成最经济合理的方案。可以在立面上组合，也可以在平面上组合。以在立面上组合，也可以在平面上组合。 组合型的开挖方案n n在方案设计时，可以根据工程的具体情在方案设计时，可以根据工程的具体情况将上述几种方法加以组合，以发挥各况将上述几种方法加以组合，以发挥各自的优点，形成最经济合理的方案。可自的优点，形成最经济合理的方案。可以在立
34、面上组合，也可以在平面上组合。以在立面上组合，也可以在平面上组合。 n n平面组合是指在基坑的几个侧面采用不同平面组合是指在基坑的几个侧面采用不同的方法，根据各个侧面场地宽余程度的不的方法，根据各个侧面场地宽余程度的不同，采取不同的方法。在场地比较宽敞的同，采取不同的方法。在场地比较宽敞的部位尽可能采用放坡的办法，场地能容纳部位尽可能采用放坡的办法，场地能容纳重力式的地方尽量采用重力式挡墙，在实重力式的地方尽量采用重力式挡墙，在实在放不下重力式挡墙的部位才采用排桩式。在放不下重力式挡墙的部位才采用排桩式。这样做的目的是为了节省造价，但在技术这样做的目的是为了节省造价，但在技术上带来了一定的困难
35、，主要是在不同型式上带来了一定的困难，主要是在不同型式的结构连接处需要做好构造处理，这些部的结构连接处需要做好构造处理，这些部位往往是最薄弱的环节，也是最容易产生位往往是最薄弱的环节，也是最容易产生事故的地方。事故的地方。 平面分区方案n n平面分区开挖的目的是为了总体上满足平面分区开挖的目的是为了总体上满足工期要求或者为了分期投资的目的。工期要求或者为了分期投资的目的。n n平面分区包括地下室同一个平面和不同平面分区包括地下室同一个平面和不同底标高两种不同的情况。底标高两种不同的情况。n n但分区开挖必须设置区域之间的分隔围但分区开挖必须设置区域之间的分隔围护结构，这部分费用是额外增加的，比
36、护结构，这部分费用是额外增加的，比整体开挖肯定费用贵。需要进行技术经整体开挖肯定费用贵。需要进行技术经济比较才能确定。济比较才能确定。支撑体系布置形式 支撑布置形式应考虑的要求：支撑布置形式应考虑的要求：支撑布置形式应考虑的要求：支撑布置形式应考虑的要求： 能能够够因因地地制制宜宜科科学学地地选选定定支支撑撑材材料料和和支支撑撑体体系系布布置置形形式式，确确保保支支撑撑体体系系安安全全可可靠靠，经经济合理；济合理； 支支撑撑体体系系受受力力明明确确，能能充充分分协协调调发发挥挥各各杆杆件件的的力力学学性性能能，在在支支撑撑体体系系稳稳定定性性和和控控制制变变形形方方面面能能满满足足对对环环境境
37、保保护护的的要求；要求； 在在确确保保支支撑撑体体系系安安全全可可靠靠的的前前提提下下，最最大大限限度度地地方方便便土土方方开开挖挖和和主主体体结结构构快快速速施施工工的要求。的要求。 特点特点特点特点: :n n在软土地层、环境保护要求在软土地层、环境保护要求高的条件下，这是应用最多高的条件下，这是应用最多的布置形式；的布置形式；n n钢支撑体系常用此布置形式；钢支撑体系常用此布置形式；n n安全稳定，有利于控制墙体安全稳定，有利于控制墙体位移；位移；n n用钢筋混凝土支撑时可与施用钢筋混凝土支撑时可与施工栈桥结合设计；工栈桥结合设计；n n支撑布置与开挖土方设备和支撑布置与开挖土方设备和工
38、艺不协调时，土方开挖和工艺不协调时，土方开挖和主体结构施工较困难。主体结构施工较困难。 直交式直交式 特点特点特点特点n n一般在用钢筋混凝土撑时，一般在用钢筋混凝土撑时，在环境保护要求不高的条在环境保护要求不高的条件下，将水平直交的支撑件下，将水平直交的支撑布置成井字型布置成井字型 与角撑相与角撑相结合的支撑体系，以便利结合的支撑体系，以便利土方开挖和主体结构施工；土方开挖和主体结构施工；n n采用钢筋混凝土支撑时，采用钢筋混凝土支撑时，可与施工栈桥结合设计可与施工栈桥结合设计。 井字型集中式井字型集中式井字型集中式井字型集中式 垂直垂直垂直垂直对对称式称式称式称式 特点特点特点特点 用于地
39、铁、隧道距形段用于地铁、隧道距形段等长条形基坑工程等长条形基坑工程。 特点特点特点特点n n方便土方开挖与主体结方便土方开挖与主体结构施工；构施工；n n整体稳定性及变形控制整体稳定性及变形控制效果不及水平直交式或效果不及水平直交式或井字型集中式。井字型集中式。 角撑式角撑式角撑式角撑式 特点特点特点特点n n节省立柱和支撑材料；节省立柱和支撑材料；n n适用于基坑面积较大而适用于基坑面积较大而深度较浅的基坑；深度较浅的基坑；n n在软弱地基中，不易控在软弱地基中，不易控制基坑稳定与变形；制基坑稳定与变形；n n斜撑与底板相交处结构斜撑与底板相交处结构处理较困难。处理较困难。 竖竖向斜撑形向斜
40、撑形向斜撑形向斜撑形 特点特点特点特点n n方便土方开挖与主体结方便土方开挖与主体结构施工；构施工；n n整体稳定性及变形控制整体稳定性及变形控制效果不及水平直交式或效果不及水平直交式或井字型集中式井字型集中式。 边边桁架式桁架式桁架式桁架式 特点特点特点特点n n在采用钢筋混凝土支撑时，在采用钢筋混凝土支撑时，因地制宜地采用环梁方案，因地制宜地采用环梁方案，可方便中间筒体、主楼施工，可方便中间筒体、主楼施工，方便土方开挖；方便土方开挖；n n将支撑体系受力主构件化为将支撑体系受力主构件化为圆形结构，受力条件效好，圆形结构，受力条件效好，可节约钢筋混凝土量。可节约钢筋混凝土量。n n在坑外周荷
41、载不均匀，土性在坑外周荷载不均匀，土性软硬差异较大，部分地层水软硬差异较大，部分地层水平基床系数很小时，此布置平基床系数很小时，此布置形式慎用。形式慎用。 圆圆形形形形环环梁式梁式梁式梁式 特点特点特点特点 利用圆拱受力特点，节利用圆拱受力特点，节约材料，方便土方开撑约材料，方便土方开撑和主体结构施工。和主体结构施工。 圆圆拱式拱式拱式拱式 特点特点特点特点n n便于土方开挖和主体结构施便于土方开挖和主体结构施工，并可节省材料和费用；工，并可节省材料和费用；n n在地质条件较差，环境保护在地质条件较差，环境保护要求较高，基坑较深的情况要求较高，基坑较深的情况下，不容易控制基坑变形。下，不容易控
42、制基坑变形。 中心中心中心中心岛岛式式式式 特点特点特点特点n n在施工场地受限止或地下在施工场地受限止或地下结构上方为重要交通道路结构上方为重要交通道路时，可利用主体结构的梁、时，可利用主体结构的梁、板、柱作支撑并合理补加板、柱作支撑并合理补加必要的临时支撑，进行逆必要的临时支撑，进行逆筑法、半逆筑法施工；筑法、半逆筑法施工；n n可节省支撑材料，更可减可节省支撑材料，更可减少基坑变形，但对开挖土少基坑变形，但对开挖土方和整个工程施工组织提方和整个工程施工组织提出较高的技术要求。出较高的技术要求。 逆筑式逆筑式逆筑式逆筑式 特点特点特点特点n n造价经济，方便开挖施造价经济，方便开挖施工和主
43、体结构施工；工和主体结构施工；n n只宜用于周围场地具有只宜用于周围场地具有拉设锚杆的环境和地质拉设锚杆的环境和地质条件。条件。锚锚杆式杆式杆式杆式特点特点特点特点 根据基坑开挖方法，根据基坑开挖方法，工程特点和基坑平面工程特点和基坑平面形状，将以上各种支形状，将以上各种支撑形式因地制宜搭配撑形式因地制宜搭配布置。布置。组组合式合式合式合式工程实例：工程实例：上体上体上体上体馆馆站站站站对对撑施工撑施工撑施工撑施工现场现场工程实例：工程实例：杨杨高路站高路站高路站高路站对对撑施工撑施工撑施工撑施工现场现场工程实例：工程实例：杨杨高路站斜撑施工高路站斜撑施工高路站斜撑施工高路站斜撑施工现场现场桁架式支撑施工桁架式支撑施工现场中心中心岛式基坑施工式基坑施工现场组合式基坑施工合式基坑施工现场
