建筑施工安全修訂版 課件 5章不要或材料堆砌

土方工程根據(jù)施工對象、目標和要求不同，可以分為場地平整、基坑（槽）開挖、路基填筑、回填夯實等。場地平整主要是通過對整個建筑場地的豎向規(guī)劃，為后續(xù)工程提供有利的施工平面，它包括場地設(shè)計標高確定、土方量計算、土方調(diào)配以及挖、運、填的機械化施工等；基坑（槽）開挖則主要是根據(jù)設(shè)計要求開挖出適合基礎(chǔ)或地下工程修建的空間形式；路基填筑與夯實則對設(shè)計標高和填土密實度兩個方面都有較嚴格的控制。土方工程具有工程量大，勞動繁重，大多為露天作業(yè)，施工條件復雜，施工易受地區(qū)氣候條件影響等特點。而土方工程施工要求標高、斷面準確，土體有足夠的強度和穩(wěn)定性，土方量少，工期短，費用省。因此，了解土的種類和工程性質(zhì)，對制定合理的施工方案，以防止流砂或塌方等意外事故的發(fā)生，保證土方工程順利施工具有重要的意義。同時，為了減輕勞動強度，提高勞動生產(chǎn)效率，加快施工進度，降低工程成本，在組織施工時，應盡可能采用新技術(shù)和機械化施工。（2）根據(jù)土所具有的特殊性質(zhì)尚可分出特殊性土，如軟土、人工填土、黃土、膨脹土、紅粘土、鹽漬土和凍土。土的種類繁多，其工程性質(zhì)直接影響開挖方案、施工方法、勞動量消耗、施工工期和工程費用。因此，正確識別土的種類并掌握其力學性質(zhì)對于土方工程施工十分重要。表5－1土的工程分類土的分類土的名稱密度（t/m3）開挖工具及方法一類土（松軟土）砂土、粉土、沖擊砂土層、疏松的種植土、淤泥（泥炭）0.6～1.5用鍬、鋤頭挖掘，少許用腳蹬二類土（普通土）粉質(zhì)粘土；潮濕的黃土；夾有碎石、卵石的砂；粉土混卵（碎）石；種植土、填土1.1～1.6用鍬、鋤頭挖掘，少許用鎬翻松三類土（堅土）軟及中等密實粘土；重粉質(zhì)粘土、礫石土；干黃土、含有碎石卵石的黃土、粉質(zhì)粘土；圧實的填土1.75～1.9主要用鎬，少許用鍬、鋤頭挖掘，部分用撬棍四類土（砂礫堅土）堅硬密實的粘性土或黃土；含碎石卵石的中等密實的粘性土或黃土；粗卵石；天然級配砂石；軟泥灰?guī)r1.9整個先用鎬、撬棍，后用鍬挖掘，部分用楔子及大錘五類土（軟石）硬質(zhì)粘土；中密的頁巖、泥灰?guī)r、白堊土；膠結(jié)不緊的礫巖；軟石灰及貝殼石灰石1.1～2.7用鎬或撬棍、大錘挖掘，部分使用爆破方法六類土（次堅石）泥巖、砂巖、礫巖；堅實的頁巖、泥灰?guī)r，密實的石灰?guī)r；風化花崗巖、片麻巖及正長巖2.2～2.9用爆破方法開挖，部分用風鎬七類土（堅石）大理石；灰綠巖；玢巖；粗、中?；◢弾r；堅實的白云巖、砂巖、礫巖、片麻巖、石灰?guī)r；微風化安山巖；玄武巖2.5～3.1用爆破方法開挖八類土（特堅石）安山巖；玄武巖；花崗片麻巖；堅實的細?；◢弾r、閃長巖、石英巖、輝長巖、輝綠巖、玢巖、角閃巖2.7～3.3用爆破方法開挖表5－2各種土的可松性參考數(shù)值土的類別體積增加百分比（﹪）可松性系數(shù)最初最終一類（種植土除外）8～171～2.51.08～1.171.01～1.03一類（植物性土、泥巖）20～303～41.20～1.301.03～1.04二類14～281.5～51.14～1.281.02～1.05三類24～304～71.24～1.301.04～1.07四類（泥灰?guī)r、蛋白石除外）26～326～91.26～1.321.06～1.09四類（泥灰?guī)r、蛋白石）33～3711～151.33～1.371.11～1.15五～七類30～4510～201.30～1.451.10～1.20八類45～5020～301.45～1.501.20～1.30由于土方工程是以自然狀態(tài)下的土體積計算的，因此應考慮土的可松性，否則回填后會有余土，或產(chǎn)生場地標高與設(shè)計標高不符的后果。土的可松性程度一般以可松性系數(shù)表示。即：最初可松性系數(shù)（5－1）最終可松性系數(shù)（5－2）土的可松性系數(shù)是挖填土方時，計算土方機械效率、回填土方量、運輸機具數(shù)量、進行場地平面豎向規(guī)劃設(shè)計、土方平衡調(diào)配的重要參數(shù)。土的可松性與土質(zhì)有關(guān)，根據(jù)土的工程分類，相應的可松性系數(shù)可參考表5－2。（5-3）式中－—土中水的質(zhì)量；——土中固體顆粒的質(zhì)量。3.土的滲透性土的滲透性是指土被水透過的性質(zhì)。土體孔隙中的自由水在重力作用下會發(fā)生流動，當基坑（槽）開挖至地下水位以下，地下水會不斷流入基坑（槽），當由水力梯度產(chǎn)生的動水壓力超過土粒之間的聯(lián)結(jié)力時，則會產(chǎn)生管涌或流沙。同樣，地下水在滲流流動中會受到土顆粒的阻力，其大小與土的滲透性及地下水滲流的路程長短有關(guān)。根據(jù)達西定律，水在土中的滲流速度（v）與水力梯度（i）之間呈線形比例關(guān)系。即（5-4）式中，——土的滲透系數(shù)。土的滲透系數(shù)同土的顆粒大小、級配、密度等有關(guān)，土的滲透系數(shù)是選擇人工降水方法的依據(jù)，也是分層填土時，確定相鄰兩層結(jié)合面形式的依據(jù)，其參考值見表5－3。表5－3土的滲透系數(shù)參考表土的名稱滲透系數(shù)k（m/d）土的名稱滲透系數(shù)k（m/d）粘土＜0.005中砂5.0～20.00亞粘土0.005～0.10均質(zhì)中砂35～50輕亞粘土0.10～0.50粗砂20～50黃土0.25～0.50圓礫石50～100粉砂0.50～1.00卵石100～500細砂1.00～5.00土方工程施工中的危害主要以坍塌、物體打擊、高處墜落為主。5.3.1土方施工的危險性1.土方坍塌傷害土方坍塌將使施工人員部分或全部埋入土中，造成窒息死亡的重大事故。而搶救被埋的人員又比較困難，用工具挖土怕傷人，用手扒土速度又太慢。因此，一旦發(fā)生此類事故其危害性較嚴重。2.地下障礙物易造成的傷害（1）電纜容易引起觸電和其它電氣事故。（2）煤氣管道可能造成泄漏和爆炸事故。（3）化工管道造成毒氣泄漏。3.土方機械設(shè)備施工引起的危害（1）土方機械離坑邊緣過近，造成坑邊緣負荷過大而塌方，并使挖土機傾翻傷人。（2）設(shè)備失靈，造成機械失控撞人和傾翻。（2）機械與人工同時作業(yè)，發(fā)生車輛傷害。（4）使用潛水泵抽水時，由于漏電造成的觸電傷害。另外，噪聲、廢氣、振動也嚴重影響作業(yè)人員的情緒和身體健康。4.物體打擊傷害（1）挖出的泥石堆，可能發(fā)生滾落砸傷坑內(nèi)的作業(yè)人員。（2）堆放在溝邊的材料不穩(wěn)定散落到基坑內(nèi)傷人。5.人員墜落傷害（1）沒有設(shè)置跨越基坑的橋板，造成人員跳躍失足墜入基坑。（2）未設(shè)上下坑溝的梯子，使人員上下攀爬墜落。（3）橋板或梯子質(zhì)量不合要求所造成的墜落。另外，在上述墜落發(fā)生的同時，還可能引起土方坍塌而將墜落者埋沒。6.原有建筑物引起的危害溝槽上空建筑物或設(shè)施（如走行人的棧橋等）的意外墜落物給下方作業(yè)人員造成的傷害。或上空有高壓電力線時，在使用長金屬桿或塔架等機械的施工中，不小心與高壓線接觸而發(fā)生觸電傷害。5.3.2影響土方邊坡穩(wěn)定的本質(zhì)原因土方邊坡的穩(wěn)定主要是土體內(nèi)土顆粒間存在的摩擦力和粘結(jié)力，使土體具有一定的抗剪強度。粘性土既有摩擦力，又有粘結(jié)力，抗剪強度較高，土體不易失穩(wěn)，土體若失穩(wěn)是沿著滑動面整體滑動（滑坡）；砂性土只有摩擦力，無粘結(jié)力，抗剪強度較差。所以粘性土的放坡可陡些，砂性土的放坡應緩些。當外界因素發(fā)生變化，使土體的抗剪強度降低或土體所受剪應力增加時，就破壞了土體的自然平衡狀態(tài)，邊坡就失去穩(wěn)定而塌方。造成土體內(nèi)抗剪強度降低的主要原因是水（雨水、施工用水）使土的含水量增加，土顆粒之間摩擦力和粘結(jié)力降低（水起潤滑作用）；造成土體所受剪應力增加的原因主要是坡頂上部的荷載增加和土體自重的增大（含水量增加），及地下水滲流中的動水壓力的作用；此外地面水侵入土體的裂縫之中產(chǎn)生靜水壓力也會使土體內(nèi)的剪應力增加。所以，在確定土方邊坡的形式及放坡大小時，既要考慮上述各方面因素，又要注意周圍環(huán)境條件，保證土方和基礎(chǔ)施工的順利進行。一旦土體失去平衡，土體就會塌方，這不僅會造成人身安全事故，同時亦會影響工期，甚至還會危及附近的建筑物。5.3.3土方坍塌的原因（1）不按土壤特性放坡或加支撐。使土體的穩(wěn)定性不夠，而引起塌方現(xiàn)象；尤其是在土質(zhì)差，開挖深度大的坑槽中，常會遇到這種情況。較淺的基礎(chǔ)土方施工常不被人們所重視，因而發(fā)生的事故也較多。（2）從土的分布來看是非均質(zhì)土壤，在大片的密實性土壤里可能存在有回填土等。在土方施工中，若不能按各種土壤的特性來放坡就會造成土方坍塌。（3）溝沿超載而坍塌。如：沿溝邊堆放大量堆土、停放機具、物料；車輛靠近溝邊行駛；溝深超過附近建筑物或構(gòu)筑物基礎(chǔ)深度，而兩基礎(chǔ)間凈距又小于他們底面高差的1～2倍，則有可能造成原建筑物基礎(chǔ)的塌陷而引起土方坍塌。（4）溝內(nèi)積水而坍塌。雨水、地下水滲入基坑，使土體泡軟、質(zhì)量增大及抗剪能力降低，這是造成塌方的主要原因。若從溝內(nèi)向外排水時，還應注意滲透水流對土體穩(wěn)定性的影響，易發(fā)生流砂。砂粒顆粒越細或地下水滲流流速越大，越容易產(chǎn)生流砂。流砂將會使邊坡失穩(wěn)，支撐板倒塌。（5）振動也易使土坡失穩(wěn)。如在土坡附近有打夯機等重行機械裝置作業(yè)，或鄰近鐵路線上火車頻繁通過也容易土方失穩(wěn)。（6）解凍的影響，使土壤的自由水增加，降低土壤的內(nèi)聚力，而造成邊坡塌方。（7）采用的支撐措施不正確而塌陷。如：所選用的支撐方式與土的類型不相適應（如松散的土質(zhì)采用不連續(xù)支撐），就起不到支撐的作用；支撐拆除的計劃不周或方法不當，造成土坡失穩(wěn)。(一)土方邊坡及其穩(wěn)定邊坡坡度是其高度(H)與底寬度(B)之比。邊坡的形式有三種，直線形、折線形或踏步形。邊坡坡度與土質(zhì)、開挖深度、開挖方法、施工工期、地下水位、坡頂荷載及氣候條件等因素有關(guān)。[補充資料：坡度i=tgα=H/B=1:(B/H)=1:mm――坡度系數(shù)。m＝B/H](二)基坑(基槽)支護鋼板樁、混凝土板樁及水泥土攪拌樁等圍護結(jié)構(gòu)還兼有不同程度的隔水作用。對于支護的分類，應能區(qū)別開來。對于橫撐式支撐、重力式支護、板式支護各自的適用范圍、分類、作用、所用材料等應能界定清楚。橫撐式支撐開挖較窄的溝槽，多用橫撐式土壁支撐。水平擋土板間斷式濕度小的粘性土挖土深度小于3m時，可用間斷式水平擋土板支撐連續(xù)式對松散、濕度大的土可用連續(xù)式水平擋土板支撐，挖土深度可達5m。垂直擋土板式挖土深度不限重力式支護結(jié)構(gòu)重力式支護結(jié)構(gòu)是指主要通過加固基坑周邊土形成一定厚度的重力式墻，以達到擋土的目的。在支護結(jié)構(gòu)設(shè)計中首先要考慮周邊環(huán)境的保護，其次要滿足本工程地下結(jié)構(gòu)施工的要求，再則應盡可能降低造價、便于施工。（1）水泥土攪拌樁(或稱深層攪拌樁)支護結(jié)構(gòu)是近年來發(fā)展起來的一種重力式支護結(jié)構(gòu)。它是通過攪拌樁機將水泥與土進行攪拌，形成柱狀的水泥加固土(攪拌樁)。這種支護墻具有防滲和擋土的雙重功能。（2）由水泥土攪拌樁搭接而形成水泥土墻適用于4—6m深的基坑，最深達7～8m。攪拌樁成樁工藝水泥摻量較小，土質(zhì)較松時，可用“一次噴漿、二次攪拌”即：定位--預埋下沉--提升并噴漿攪拌--重復下沉攪拌--重復提升攪拌--成樁結(jié)束。水泥摻量較多，土質(zhì)較硬時，可用二次噴漿、三次攪拌”，即：上面步驟(重復提升攪拌)作業(yè)時也進行注漿，以后再重復一次(提升并噴漿攪拌)與(重復提升攪拌)的過程。3．板式支護結(jié)構(gòu)由擋墻系統(tǒng)與支撐系統(tǒng)或拉錨系統(tǒng)組成。擋墻系統(tǒng)常用的材料有槽鋼、鋼板樁、鋼筋混凝土板樁、灌注樁及地下連續(xù)墻等。鋼板樁有平板形和波浪形兩種。鋼板樁之間通過鎖口互相連接，形成一道連續(xù)的擋墻。由于鎖口的連接，使鋼板樁連接牢固，形成整體。同時也具有較好的隔水能力。鋼板樁截面積小，易于打入，U形、Z形等波浪式鋼板樁截面抗彎能力較好。鋼板樁在基礎(chǔ)施工完畢后還可拔出重復使用。支撐系統(tǒng)一般采用大型鋼管、H型鋼或格構(gòu)式鋼支撐，現(xiàn)澆鋼筋混凝土支撐。拉錨系統(tǒng)材料一般用鋼筋、鋼索、型鋼或土錨桿?；虞^淺，擋墻具有一定剛度時，可采用懸臂式擋墻而不設(shè)支撐點。5.5.1做好調(diào)查研究，掌握準確資料土方工程施工之前必須掌握下列資料：隧道坍塌致因客觀原因：地質(zhì)條件特殊，巖石巖性不準確，圍巖類別有誤，節(jié)理發(fā)育且節(jié)理方向非常不利是造成塌方的一個原因。主觀原因：①初期支護不及時，裸巖暴露時間過長、由局部塔羅而引發(fā)大規(guī)模塌方以及在圍巖類別有變化時，未根據(jù)實際情況及時調(diào)整初期支護方案，是造成塌方的主要原因之一。②爆破施工作業(yè)不合理，光面爆破效果差。周邊參差不齊，導致初期支護的格柵拱架或工字鋼拱架不能與巖面密貼，減弱了支護能力。③監(jiān)控測量手段不得力，未采用超前地質(zhì)預報，造成施工方案采用不適當?shù)奶幚泶胧?，失去施工主動?quán)。④隧道施工安全意識淺薄，防塌意識不強。如已發(fā)現(xiàn)有頂板小巖塊剝落等預兆，蛋未引起重視。⑤施工中由于欠挖而進行的二次檢底爆破，以及因超挖而回填不及時或不密實都可能造成圍巖應力的進一步調(diào)整，從而擾動破壞了圍巖的穩(wěn)定，加大產(chǎn)生塌方的隱患。通過以上隧道塌方原因的分析，可以發(fā)現(xiàn)，在隧道施工中，塌方是可以避免的。即使是在地質(zhì)情況很不利的情況下，也可以通過采取相應的預防措施加以避免。因此，要很好預防隧道塌方，必須提高施工隊伍的整體素質(zhì)和綜合施工管理水平。(1)侵入巖、沉積巖以及片麻巖、石英巖等構(gòu)成的邊坡，一般穩(wěn)定程度是較高的。只有在節(jié)理發(fā)育、有軟弱結(jié)構(gòu)面穿插且邊坡高陡時，才易發(fā)生崩塌或滑坡現(xiàn)象。(2)噴出巖邊坡，如玄武巖、凝灰?guī)r、火山角礫巖、安山巖等，其原生的節(jié)理，尤其是柱狀節(jié)理發(fā)育時，易形成直立邊坡并易發(fā)生崩塌。(3)含有黏土質(zhì)頁巖、泥巖、煤層、泥灰?guī)r、石膏等夾層的沉積巖邊坡，最易發(fā)生順層滑動，或因下部蠕滑而造成上部巖體的崩塌。(4)千枚巖、板巖及片巖。巖性較軟弱且易風化，在產(chǎn)狀陡立的地段，臨近斜坡表部容易出現(xiàn)蠕動變形現(xiàn)象。當受節(jié)理切割遭風化后，常出現(xiàn)順層(或片理)滑坡。(5)具有垂直節(jié)理且疏松透水性強的黃土，浸水后易崩解濕陷。當受水浸泡或作為水庫岸邊時，極易發(fā)生崩塌或塌滑現(xiàn)象。(6)崩塌堆積、坡積及殘積層地區(qū)，其下伏基巖面常常是一個傾向河谷的斜坡面。當有地下水在此受阻，并有黏土質(zhì)成分沿其分布時，極易形成滑動面，從而使上部松散堆積物形成滑坡。

⑴設(shè)計措施隧道工程地質(zhì)具有特殊性、復雜性、不確定性等特征，在設(shè)計階段，要根據(jù)地質(zhì)情況，制定符合實際、能指導施工的設(shè)計方案，設(shè)計參數(shù)要滿足強度要求；在施工階段根據(jù)實際開挖地質(zhì)及量測結(jié)果修正設(shè)計方案、開挖方法。⑵超前地質(zhì)預報對不良地質(zhì)，通過超前地質(zhì)預報進一步掌握地質(zhì)情況，調(diào)整支護參數(shù)和施工方法，采取防塌措施。⑶早噴錨、強支護，快速封閉成環(huán)在不良地質(zhì)地段施工時，應按照先治水、短開挖、弱爆破、先護頂、早噴錨、強支護、早襯砌的原則穩(wěn)步前進，合理控制開挖速度，提高初支的剛度和承載力。⑷控制“空間效應”，嚴防工序失衡循環(huán)開挖進尺要短，關(guān)進工序間距離要控制，控制仰拱和開挖面距離、二次襯砌和開挖面距離，已開挖段應快速封閉成環(huán)，嚴防工序失衡。⑸通過監(jiān)控測量指導施工根據(jù)量測結(jié)果，判斷支護體系及圍巖的受力與變形情況，調(diào)整支護參數(shù)、施工方法；采用監(jiān)控兩側(cè)成果檢測防塌的效果，指導超前地質(zhì)預報、設(shè)計、施工，實現(xiàn)施工信息化。當發(fā)現(xiàn)測量數(shù)據(jù)不正常變化或突變、洞內(nèi)或地表位移值大于允許位移值、動內(nèi)或地面出現(xiàn)裂縫以及噴層出現(xiàn)異常裂縫是，必須停止作業(yè)，制定處理措施后在繼續(xù)施工。進洞前應先做好洞口工程，穩(wěn)定好洞口的邊坡和仰坡，做好天溝、邊溝等排水設(shè)施，確保地表水不致危及隧道的施工安全；采用降、堵、泄等方法處理地下水，提高圍巖自穩(wěn)能力，提高噴射混凝土質(zhì)量，防止流砂、突水、突泥；及時排水避免巖層長期浸泡。⑺減小爆破震動影響在爆破時，要用淺眼、密眼，并嚴格控制裝藥量，用微差毫秒爆破或采用導洞超前、預留光爆層等措施減少爆破對圍巖自穩(wěn)能力的破壞。⑻地層加固改良對松散、無膠結(jié)、地強度巖層及開挖后有可能發(fā)生流砂、突水、突泥的巖層，根據(jù)不同情況采用超前大管棚、超前小導管注漿、水平旋噴樁、地表注漿、水平凍結(jié)等方法預加固地層和改良地層，提高圍巖自穩(wěn)能力。⑼加強管理、保證施工質(zhì)量提高施工人員素質(zhì)，嚴格設(shè)計、規(guī)范和防塌措施施工，加強管理、保證質(zhì)量。⑽加固措施對應力和應變超限的初期支護和其他坍塌預兆應及時采取措施，根據(jù)不同情況，采用嵌鋼架、加網(wǎng)噴、加錨、壁厚注漿、體腔模筑混凝土等方法加固，必要時先進行臨時支撐、頂柱、扇形支撐、方木垛支撐，然后采取加固措施。附錄：某工程深基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1本基坑工程的特點基坑大部分開挖深度較大：本基坑周邊開挖深度除東北角外為自然地面下4.40m，其它大部分地段為自然地面下8.30m，基坑開挖深度較大。基坑開挖深度范圍內(nèi)巖土層力學性質(zhì)較差，大部分為軟弱土層，基坑開挖深度范圍內(nèi)周邊土層為：第一層雜填土層，該層土土質(zhì)不均，結(jié)構(gòu)松散，工程性能差；強度很低，穩(wěn)定性弱；第二層粘土呈可塑狀態(tài)，有一定強度；第三層粉質(zhì)粘土為軟～可塑狀態(tài)，強度低，自穩(wěn)性也不佳；第四層粉質(zhì)粘土呈可塑狀態(tài)，強度及自穩(wěn)性相對較好。第五層粘土強度低，高壓縮性，軟塑狀態(tài)，也是本場地的主要軟弱土層；第六層粉質(zhì)粘土（夾粉土、粉砂）層呈可塑狀態(tài)，所夾粉土為中密狀，粉砂呈松散狀，且具有自上而下含量逐漸增大的趨勢，為上部粘性土與下部砂土的過渡層；基坑底主要座落在五層及六層土上。綜上所述，基坑周邊土層以較軟弱土層為主，并局部已揭露承壓含水層。由于上述土層均為較弱土，松散和軟~可塑狀態(tài)，強度低，其工程性能差。對基坑開挖不利。基坑對內(nèi)外環(huán)境的影響較大：對本基坑工程而言，基坑工程對周邊環(huán)境的影響主要是對周邊馬路及其地下管線與周邊構(gòu)筑物的影響。基坑工程對坑內(nèi)環(huán)境的影響主要是對坑內(nèi)已施工的工程樁的影響，基坑工程的施工與運行不能使坑內(nèi)工程樁發(fā)生偏移、斷樁。本基坑東部的多層住宅樓（采用天然地基），對沉降及變形敏感，是本次基坑支護保護的重中之重。需進行隔滲與深井降水：基坑局部已揭穿上部粘性土隔水層，大部分地段上部隔水層已較薄，故基坑開挖需進行降水處理。本基坑面積較大，且位于主城區(qū)，須合理組織施工。3.2設(shè)計依據(jù)1.《深基坑工程技術(shù)規(guī)定》（湖北省地方標準DB42/159-2004）；2.《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程（JGJ120-99）》；3.《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范（GB50330-2002）》；4.《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（GB50007-2002）》；5.《土層錨桿設(shè)計與施工規(guī)范》（CECS20：90）6.《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB50010）》；7.《錨桿噴射混凝土支護技術(shù)規(guī)范（GB50086-2001）》8．《大武漢家裝G座地下室平面圖、結(jié)構(gòu)圖》；9.《大武漢家裝G座巖土工程勘察報告》。3.3基坑支護方案的選擇基坑支護的方案較多，根據(jù)湖北省地方標準DB42/159-2004《深基坑工程技術(shù)規(guī)程》表6.1.2的推薦，在武漢市深基坑中常用的支護形式有：①自穩(wěn)放坡；②加筋土重力式擋墻；③水泥土重力式擋墻；④噴錨支護；⑤懸臂排樁；⑥樁錨；⑦內(nèi)支撐；⑧地下連續(xù)墻；⑨圍筒；等等。但每種方法都有其優(yōu)點和局限性。根據(jù)周邊條件及地層情況，對開挖不深的部位可采用放坡開挖、噴錨、擋墻等方式進行支護。結(jié)合本工程的巖土工程條件和基坑特點，對于挖深6m以上基坑比較可行的支護方案為灌注樁排加預應力錨桿（索），即樁錨支護。灌注樁樁排加預應力錨桿（索）是目前武漢市比較常規(guī)的方案，工程經(jīng)驗較多，理論計算方法也比較成熟。施工工藝相對簡便易行、經(jīng)濟可靠。根據(jù)武漢地區(qū)同類大型工程經(jīng)驗和其它工程實例，采用樁錨支護成功的大型基坑工程較多，施工經(jīng)驗較為成熟。樁錨支護結(jié)構(gòu)由豎向鋼筋混凝土灌注樁個斜向預應力錨桿構(gòu)成。在基坑內(nèi)外土壓力作用下，樁體處于受彎狀態(tài)，錨桿處于受拉狀態(tài)。由于預應力錨桿對樁體提供了支撐力，使樁體在水平土壓力作用下內(nèi)力分布趨于均勻，樁身受力較合理。通過設(shè)置預應力錨桿，在基坑開挖過程中，可有效提高支護結(jié)構(gòu)的抗傾覆穩(wěn)定性，顯著地縮短樁體在土中的嵌固程度，降低了施工難度和工程投資[6]。樁錨支護結(jié)構(gòu)設(shè)計計算包括預應力錨桿和排樁兩部分，其中錨桿位置和預應力水平的設(shè)計按等值梁法計算，排樁插入土體深度依據(jù)支護結(jié)構(gòu)整體抗傾覆穩(wěn)定性條件確定。樁錨支護結(jié)構(gòu)是基于排樁支護結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上的一種改良方法，通過設(shè)置單層或多層預應力錨桿，使排樁坑底的嵌固深度顯著降低，排樁沿豎向側(cè)壓力分布趨于均勻，并有效的減少主動側(cè)壓力產(chǎn)生的水平側(cè)移[7]。由于本基坑開挖面積大，工序工種多，工程量大，屬大型工程，必須科學安排各工序的施工流程和施工工藝的銜接。3.4巖土設(shè)計參數(shù)及基坑重要性等級3.4.1巖土設(shè)計參數(shù)根據(jù)場地巖土工程勘察報告并結(jié)合地區(qū)工程實踐經(jīng)驗,與基坑支護設(shè)計相關(guān)地層的巖土設(shè)計參數(shù)取值如下：表3.1巖土設(shè)計參數(shù)土層名稱天然重度r(kN/m3)粘聚力c(kPa)內(nèi)摩擦角φ(度)(1)雜填土18．0818．0(2)粘土18．5189．0(3)粉質(zhì)粘土18．0177．5(4)粉質(zhì)粘土18．12210．5（5）粘土18．115．08．0（6）粉質(zhì)粘土夾粉土，粉砂18．517．013．0（7-1）粉細砂18.9028.03.4.2基坑重要性等級確定根據(jù)《基坑工程技術(shù)規(guī)程》（湖北省地方標準DB42/159-2004）4.0.1條的規(guī)定，結(jié)合周邊環(huán)境、巖土工程與水文地質(zhì)條件，綜合確定本基坑重要性等級為：DE段為二級，其它段為一級。本基坑工程設(shè)計的有效使用期限為10個月。3.5樁錨支護體系設(shè)計計算基坑頂附加荷載q按15Kpa計算，支護采用人工鉆孔灌注樁，初步設(shè)置一排預應力錨桿。3.5.1土壓力計算圖3.1土壓力圖粉質(zhì)粘土圖3.1土壓力圖粉質(zhì)粘土粘土雜填土采用《基坑工程技術(shù)規(guī)范》（DB42159-2004）6.2.2條推薦的郎肯土壓力理論[8]（水土合算）計算。3.5.1.1主動土壓力主動土壓力是基坑外側(cè)的各層土壓力。（1）雜填土：如圖3.1所示：φ=18°，Ca=8Kpa，q=15Kpa，H=1.0m，=18.0KN/m其中φ——土的內(nèi)摩擦角(°)Ca——凝聚力(Kpa)Q——土層的荷載(Kpa)——第一層土的厚度(m)——重度(KN/m)Ka——郎肯主動土壓力系數(shù)雜填土上層：雜填土下層：（2）粘土層：φ=9.0°，Ca=18KPa，q=15Kpa，H2=3.6m，γ2=18.5KN/m粘土上層：粘土下層：（3）粉質(zhì)粘土層：設(shè)樁的入土深度為xmφ=10.5°，Ca=22Kpa，q=15Kpa，γ3=18.1KN/m粉質(zhì)粘土上層：=粉質(zhì)粘土下層：3.5.1.2被動土壓力粉質(zhì)粘土層：φ=10.5°，Cp=22Kpa，Z=xm，γ3=18.1KN/m粉質(zhì)粘土上層：粉質(zhì)粘土下層：3.5.2支護樁結(jié)構(gòu)設(shè)計3.5.2.1計算錨桿拉力和樁長根據(jù)受力平衡和力矩平衡方程求出錨桿拉力和樁長，如圖3.2：——總土壓力（KN/m）圖3.2總土壓力圖將上面第三層主動土壓力Ea3分解為一個長方形和一個三角形，如下圖所示Ea3可分為E31、E32圖圖3.3梯形分解圖將Ep分為一個長方形和一個三角形，則Ep可分為Ep1和Ep2三角形的重心在處，梯形重心公式為（a、b分別為梯形的上底和下底，H為梯形的高）。受力平衡方程：，即：1.79+65.15+45.05+32.18x+12.24+17.48x+6.25x=T+52.98x+13.13x化簡得：力矩平衡方程：++化簡得：解之得：則：。最小入土深度，即樁長為6.0+2.52=8.52m。3.5.2.2樁身最大彎矩及配筋根據(jù)工程力學最大彎矩的求法可知：最大彎矩在剪應力零點，令這個點為H點，在H點處彎矩最大。如圖3.4所示，根據(jù)土壓力分布圖，易得H點在第二層土內(nèi)，設(shè)H點離第二層上端距離為ym。粉質(zhì)粘土粘土雜填土粉質(zhì)粘土粘土雜填土圖3.4彎矩圖列受力平衡方程：即：解之得：故此求出每層土的總土壓力到H點的距離分別如下：Ea1到H點的距離為3.74m；到H點的距離為1.02m；T到H點的距離為2.52m。取樁中心距為1.4m，列彎矩平衡方程：（取繞H點逆時針方向為正方向）解之得：，即方向與規(guī)定的正方向相同。由《基坑工程技術(shù)規(guī)范》（DB42159-2004）可得彎矩