l   深基坑工程施工圖設(shè)計是指在基坑總體方案確定以后，根據(jù)總體方案規(guī)定的原則進行施工圖設(shè)計以供實施。主要包括確定基坑以及圍護結(jié)構(gòu)各種幾何尺寸、進行截面強度驗算與配筋、選用合理的構(gòu)造與節(jié)點處理、形成施工圖紙與文字說明。
l   1.基坑邊坡設(shè)計；
l   2.土釘墻設(shè)計；
l   3.板式圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計，包括板樁、水泥土圍護結(jié)構(gòu)、排樁式圍護結(jié)構(gòu)、地下連續(xù)墻和拱圈式圍護結(jié)構(gòu)；
l   4.內(nèi)支撐體系設(shè)計；
l   5.錨桿體系設(shè)計。
基坑邊坡設(shè)計
l      對于適宜于放坡的基坑，其坡度可參考同類土的穩(wěn)定坡度確定；對于土質(zhì)比較均勻的基坑邊坡，也可按下表的要求確定開挖放坡坡度及坡高，以確保基坑的穩(wěn)定性與安全。當采用分級放坡開挖時，應(yīng)設(shè)置分級過渡平臺。對于深度大于5m的土質(zhì)邊坡，各級過渡平臺的寬度宜取為1.0～1.5m，小于5m坡高的土質(zhì)邊坡可不設(shè)過渡平臺。
l   基坑邊坡設(shè)計時，除了滿足沿最危險圓弧滑裂面破壞的整體穩(wěn)定性的要求，一般在坡面還要進行保護性處理，以免施工活動對邊坡土體的擾動及地表水和降水等因素對邊坡的浸蝕和沖刷導(dǎo)致邊坡破壞。保護處理的方法有水泥抹面、鋪塑料布或土工布、掛網(wǎng)噴水泥漿、噴射混凝土護面等。
l   對于較高坡面的下段，或坡腳下土層含有軟弱下臥層或砂層時，可對土體采取加固措施，如土釘支護、螺旋錨、噴錨等，或采取適當?shù)钠履_地基加固措施，如在坡腳堆砌草袋或土工布砂土袋以及切筑磚石砌體等，以免出現(xiàn)坡腳失穩(wěn)或流砂。
土釘支護設(shè)計
l   隨基坑逐層開挖，在邊坡上以較密排列（上下左右）打入土釘（鋼筋）以強化受力土體，并在土釘坡面鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)分層噴射混凝土，從而實現(xiàn)擋土護坡的功能，這就是土釘支護，也稱土釘墻，
設(shè)計原則與構(gòu)造要求
l   1．一般用于基坑開挖深度在15m以內(nèi)的邊坡，坡角為70～90°；
l   2．土釘長度一般為開挖深度的0.5~1.2倍，其間距宜取1～2m，土釘與水平面夾角宜取10～20；
l   3．為保證土釘與護坡面層的有效連接，常設(shè)有承壓板和加強鋼筋；
l   4．土釘一般采用Ⅱ級以上螺紋鋼筋，鋼筋直徑為φ16～φ32 mm，鉆孔直徑為φ70～φ120 mm；
l   5．噴射混凝土面層厚度一般為80~200 mm，鋼筋網(wǎng)采用Ⅰ級鋼筋φ6～φ10 mm，間距為150~300 mm，混凝土強度等級不宜低于C20；
l   6．注漿材料宜采用水泥凈漿，強度不低于20Mpa。
土釘設(shè)計
l   1．邊坡最危險滑動面計算，以確定最危險滑動面的位置，便于布置土釘，計算時可以允許安全系數(shù)小于1.0 。
l   2．土釘抗拔驗算
圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計
l   水泥攪拌樁重力式圍護結(jié)構(gòu)的設(shè)計包括圍護墻幾何尺寸的確定、水泥攪拌樁體的布置及截面驗算等。
l   （一）水泥攪拌樁墻體尺寸
l       水泥攪拌樁墻體的深度和寬度一般根據(jù)基坑的開挖深度、土質(zhì)條件按經(jīng)驗規(guī)則選用：坑底以下的插入深度D=（0.8~1.2）H，墻體寬度B=（0.6~1.0）H，（H為基坑的開挖深度）。然后經(jīng)基坑整體穩(wěn)定性、坑底隆起穩(wěn)定性、抗?jié)B流穩(wěn)定性驗算確定基坑底面下的插入深度，由抗傾覆穩(wěn)定性和抗滑移穩(wěn)定性驗算確定寬度。
l   （二）水泥攪拌樁體的布置形式
l      目前，施工單位基本上都是使用SJB-1型和仿SJB-1型雙軸攪拌機，每軸直徑700mm、雙軸中心距500mm，形成了寬700mm、長1200mm的“∞”形加固截面，因此水泥土圍護結(jié)構(gòu)斷面就是由眾多“∞”形單元組成。用于基坑圍護的水泥土加固體的斷面主要采用了格柵式布置，常用的格柵式斷面形式見圖。
截面驗算
l   上海市標準《基坑工程設(shè)計規(guī)程》規(guī)定驗算坑底標高處的應(yīng)力，驗算的要求是截面外側(cè)的邊緣應(yīng)力大于零，即不允許出現(xiàn)拉應(yīng)力；內(nèi)側(cè)的邊緣應(yīng)力應(yīng)符合下式：
l   行業(yè)標準《建筑深基坑工程技術(shù)規(guī)范》則提出了任意斷面的墻身應(yīng)力驗算要求，規(guī)定最小邊緣應(yīng)力必須大于零，即不允許出現(xiàn)拉應(yīng)力；任意斷面的最大邊緣應(yīng)力由下式計算：
關(guān)于構(gòu)造和材料的規(guī)定
l       為了增強水泥土攪拌樁墻體的整體性，攪拌樁之間的搭接不小于200mm。并通常在頂部設(shè)置鋼筋混凝土的壓頂圈梁，也稱為壓板。其厚度一般為0.2m ,寬度至少與墻身的寬度一致，也可以與坑外的施工道路的路面連成整體。圈梁與水泥攪拌樁之間用插筋連接，插筋直徑不小于12mm，插入攪拌樁頂?shù)纳疃炔恍∮?.0m，每根攪拌樁中部設(shè)置一根插筋，并與壓板的水平筋綁扎。
l    水泥土中的水泥摻量不宜小于15%，水泥標號不低于425號。水泥土28天齡期的無側(cè)限抗壓強度不宜低于1MPa。
板樁式圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計
l    板樁是最早使用的圍護結(jié)構(gòu)，包括鋼板樁和鋼筋混凝土板樁。預(yù)制的板樁施工方便，工期短；材料質(zhì)量可靠，在軟弱土層中施工速度快，并具有較好的止水性，可以拔出回收多次重復(fù)使用，降低成本等優(yōu)點。但因板樁的剛度比較小，圍護結(jié)構(gòu)的變形比較大，只適用于開挖深度不深的基坑，也不適宜應(yīng)用于變形控制嚴格的基坑；鋼板樁拔出時又會產(chǎn)生附加的變形，不利于環(huán)境保護。
鋼板樁
l   鋼板樁是帶鎖口的熱軋型鋼，鋼板樁靠鎖口或鉗口相互連接咬合，形成連續(xù)的圍護結(jié)構(gòu)實現(xiàn)來擋土止水功能。
排樁式圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計
l      排樁式圍護結(jié)構(gòu)主要指采用鉆孔灌注樁或人工挖孔樁組成的墻體。與地下連續(xù)墻相比，其優(yōu)點在于施工工藝簡單，成本低，平面布置靈活；缺點是防滲和整體性較差。對于地下水位較高的地區(qū)，排樁式圍護結(jié)構(gòu)必須與止水帷幕相結(jié)合使用，在這種情況下，防水效果的好壞，直接關(guān)系到基坑工程的成敗，須認真對待。
l   樁排式圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計是在肯定總體方案的前提下進行，此時，挖土、圍護型式、支撐布置、降水等問題都已確定，圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計的目的是確定圍護樁的長度、直徑、排列以及截面配筋，對于坑內(nèi)降水的基坑，還要設(shè)計止水帷幕。
圍護樁的布置和材料
l      1．材料：鉆孔灌注樁通常采用水下澆筑混凝土的施工工藝，混凝土強度等級不宜低于C20（常取C30），所用水泥通常為425#或525#普通硅酸鹽水泥。鋼筋采用I級圓鋼和II級螺紋鋼。
l      2．樁體布置：如圖所示，當基坑不考慮防水（或已采取了降水措施時），樁體可按一字形間隔排列或相切排列，間隔排列的間距常取2.5~3.5倍的樁徑，土質(zhì)較好時，可利用樁側(cè)“土拱”作用適當擴大樁距；當基坑需考慮防水時，可按一字形搭接排列，也可按間隔或相切排列，外加防水帷幕。
l   3．防滲措施：鉆孔灌注樁排樁墻體防滲可采取兩種方式：一是將鉆孔樁體相互搭接，二是另增設(shè)防水抗?jié)B結(jié)構(gòu)。前一種方式對施工要求較高，且由于樁位，樁垂直度等的編差所引志的墻體滲漏水仍難以完全避免，所以在水位較高的軟土地區(qū)，一般采用后一種方式，此時，樁體間可留100~150mm施工間隙。具體的防滲止水方法主要有：① 樁間壓密注漿；② 樁間高壓旋噴；③ 水泥攪拌樁墻。
確定圍護樁的幾何尺寸
l   1.  圍護樁的長度
l   圍護樁的長度由基坑底面以上部分和以下部分組成，基坑底面以下部分稱為插入深度。插入深度取決于基坑開挖深度和土質(zhì)條件，所確定的插入深度應(yīng)滿足基坑整體穩(wěn)定、抗?jié)B流穩(wěn)定、抗隆起穩(wěn)定以及圍護墻靜力平衡的要求。設(shè)計時，先按經(jīng)驗選用，然后進行各種驗算。
l   2. 圍護樁的直徑
l   圍護樁的直徑也取決于開挖深度和土質(zhì)條件，一般根據(jù)經(jīng)驗選用。
l   在鉆孔灌注樁合理使用的開挖深度范圍內(nèi)，樁徑變化范圍從800~1100mm；對于開挖深度在10m以內(nèi)的基坑，樁徑一般不超過900mm；開挖深度大于11m的基坑，樁徑一般不小于1000mm。
l   3．排樁式圍護結(jié)構(gòu)的折算厚度
l      排樁式圍護結(jié)構(gòu)雖由單個樁體組成，但其受力形式與地下連續(xù)墻類似。分析時，可將樁體與壁式地下連續(xù)墻按抗彎剛度相等的原則等價為一定厚度的壁式地下墻進行內(nèi)力計算，稱之為等剛度法。
l   若采用一字相切排列，t<<d，則h=0.838d。這樣，即可按厚度為h的壁式地下墻計算出每延米墻之內(nèi)力、及位移，然后利用下式換算得相應(yīng)單樁的內(nèi)力、及位移，由此，可按鋼筋混凝土圓形截面構(gòu)件進行配筋。
樁身的構(gòu)造與配筋
l      樁身縱向受力主筋一般要求沿圓截面周邊均勻布置，最小配筋率為0.42%且不少于6根，主筋保護層不應(yīng)小于50mm。箍筋宜采用φ6～8螺旋箍筋，間距一般為200～300mm，每隔1500～2000mm應(yīng)布置一根直徑不小于12mm的焊接加強箍筋，以增強鋼筋籠的整體剛度，有利于鋼筋籠吊放和水下澆灌混凝土。鋼筋籠底端一般距離孔底200～500mm。
l    樁身縱向鋼筋應(yīng)按基坑開挖各階段與地下室施工期間各種工況下樁的彎矩包絡(luò)圖配筋，當?shù)刭|(zhì)條件或其它因素復(fù)雜時也可按最大彎矩通長配筋。
l    1.  樁身作為一個構(gòu)件，配筋應(yīng)滿足截面承載力的要求。樁身截面的內(nèi)力主要由土壓力產(chǎn)生的，計算土壓力的抗剪強度指標是標準值，因此求得的樁身內(nèi)力也是標準值。但截面承載力是由混凝土規(guī)范所提供的混凝土和鋼筋的強度設(shè)計值組成的。這就使得設(shè)計表達式兩側(cè)的設(shè)計變量的性質(zhì)不一致，必須加以調(diào)整。
l   2.計算樁身內(nèi)力時一般按平面問題處理，求得的是每延米圍護墻的內(nèi)力。但樁身截面配筋是按每根樁計算的，這里有一個內(nèi)力數(shù)值的換算問題，即將每延米的內(nèi)力換算為每根樁的內(nèi)力。設(shè)樁徑為d，樁的間距為t，則每根樁的內(nèi)力等于每延米的內(nèi)力乘以（d+t），計算時（d+t）以m計。
l   3.  當有可靠措施保證鋼筋籠的正確方位時可按彎矩方向采用沿圓周非均勻分布形式配筋；但無可靠措施保證時，宜采用沿圓周均勻配筋以保證安全。
防滲帷幕設(shè)計
l     防滲帷幕設(shè)計時，帷幕的插入深度應(yīng)滿足防滲穩(wěn)定性驗算的要求，帷幕的插入深度可以與鉆孔灌注樁的深度不同；當深層有不透水層或弱透水層時，防滲帷幕宜深入不透水層或弱透水層一定深度，以提高防滲效果。防滲帷幕的厚度不作計算，一般取單排攪拌樁。防滲帷幕的效果主要取決于施工的質(zhì)量，包括攪拌的均勻程度和接頭的搭接程度，在設(shè)計文件中應(yīng)對施工提出要求。
地下連續(xù)墻設(shè)計
l   地下連續(xù)墻設(shè)計包括墻的入土深度、墻的厚度、槽段的分段、接頭設(shè)計等內(nèi)容。
l   地下連續(xù)墻的插入深度按圍護結(jié)構(gòu)的靜力平衡條件確定，并分別按基坑穩(wěn)定性驗算及墻體變形控制要求進行校核�；�坑穩(wěn)定性驗算方法和墻身內(nèi)力、變形計算方法均與排樁式圍護結(jié)構(gòu)相同，通常采用桿系有限元法計算結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形；
l   地下連續(xù)墻兼有擋土和防滲兩個功能，故驗算基坑穩(wěn)定性時，同時考慮保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和滿足防滲兩方面的要求。墻身設(shè)計時亦需同時考慮這兩方面的要求，既滿足墻身結(jié)構(gòu)強度的要求，也要滿足墻身及接頭防滲的要求。
墻的厚度及槽段劃分
l    地下連續(xù)墻的厚度應(yīng)由計算確定，并與成槽機的能力相適應(yīng)。一般情況下現(xiàn)澆鋼筋混凝土地下連續(xù)墻的厚度可選用600～1000mm；預(yù)制鋼筋混凝土地下連續(xù)墻的厚度不宜大于500mm。
l    地下連續(xù)墻單元槽段的平面性狀和槽段長度應(yīng)根據(jù)墻體受力情況、施工條件和環(huán)境條件而定。平面性狀根據(jù)需要選用一字形、L形、T形或折線形等；單元槽段長度在保證槽壁穩(wěn)定和滿足施工設(shè)備能力的條件下，宜盡量采用較大的槽段長度，一般可取6~8m。
接頭設(shè)計
l   地下連續(xù)墻施工要劃分單元槽段，槽段之間就有接頭，這種接頭是施工時必須有的，稱之為施工接頭，常用的有鎖口管接頭和接頭箱接頭。另一種是在地下墻完成后與梁板柱的接頭是為結(jié)構(gòu)接頭，常用的方法有預(yù)埋連接鋼筋法、預(yù)埋連接鋼板法和預(yù)埋剪力連接件法。劃分單元槽段時必須考慮槽段之間的接頭位置，以保證地下連續(xù)墻的整體性。
l   一般情況下，接頭的位置要避免設(shè)在轉(zhuǎn)角以及墻內(nèi)部結(jié)構(gòu)的連接處。對接頭的要求：
l   1．不能妨礙下一單元槽段的挖掘；
l   2．能傳遞單元槽段之間的應(yīng)力，起到伸縮接頭的作用；
l   3．混凝土不得從接頭下端流向背面，也不得從接頭構(gòu)造物與槽壁之間流向背面；
l   4．在接頭表面上不應(yīng)粘附沉渣或變質(zhì)泥漿的膠凝物，以免造成強度降低或漏水；
l   5．造價便宜。
l   地下連續(xù)墻槽段之間的施工接頭的構(gòu)造應(yīng)便于施工，一般可采用不傳遞應(yīng)力的普通接頭；在下列情況時，應(yīng)采用專門接頭：
l   1.  當防水要求較高時應(yīng)采用防水接頭；
l   2. 當接頭間需要傳遞面內(nèi)剪力時，可采用帶穿孔的十字鋼板抗剪接頭；
l   3. 當接頭間要求傳遞面外剪力或彎矩時，可采用帶端板的鋼筋搭接接頭，將地下連續(xù)墻連成整體；
地下連續(xù)墻的配筋與構(gòu)造
l   地下連續(xù)墻的受力鋼筋應(yīng)采用II級鋼筋，直徑不宜小于16mm，構(gòu)造鋼筋可采用I級鋼筋，直徑不宜小于12mm；預(yù)制地下連續(xù)墻的構(gòu)造鋼筋直徑不宜小于10mm。
l   單元槽段的鋼筋籠應(yīng)裝配成一個整體。槽深小于30m的地下連續(xù)墻的鋼筋籠宜整幅起吊入槽；需要分段時，宜采用焊接接頭。接頭位置應(yīng)選在受力較小處。且宜相互錯開，搭接長度不小于45d（d為鋼筋直徑）；當在同一斷面搭接時，最小搭接長度為70d，且不小于1.5m。
l   現(xiàn)澆地下連續(xù)墻主筋的凈保護層厚度不應(yīng)小于70mm，預(yù)制地下連續(xù)墻主筋凈保護層厚度不應(yīng)小于30mm。
l   地下連續(xù)墻內(nèi)預(yù)埋的與主體結(jié)構(gòu)水平構(gòu)件主筋連接的鋼筋應(yīng)采用I級鋼筋，直徑不宜大于25mm，間距不小于150mm，鋼筋板直后不得留有硬彎。
l   鋼筋籠端部與接頭管或相鄰槽段混凝土接觸面之間應(yīng)留有間隙，一般不大于150mm，鋼筋籠下端500mm長度范圍內(nèi)宜按1:10收成閉合狀。
l   鋼筋籠下端與槽底之間宜留有不小于500mm的間隙。
l   當?shù)叵逻B續(xù)墻的支撐體系不設(shè)圍檁時，墻體的橫向配筋應(yīng) 適當加強，其與支撐的接觸部位應(yīng)滿足抗沖切要求。
l   地下連續(xù)墻圍護結(jié)構(gòu)的墻頂通常設(shè)置鋼筋混凝土圈梁，圍檁可采用鋼筋混凝土與型鋼結(jié)構(gòu)。頂圈梁和圍檁都必須與地下連續(xù)墻可靠固定。
l   地下連續(xù)墻墻體混凝土的抗?jié)B等級應(yīng) 根據(jù)最大作用水頭與地下連續(xù)墻厚度之比按表27-10選用；當墻段之間的接縫不設(shè)止水帶時，應(yīng)選用鎖口圓弧形、槽形或V型等防滲止水接頭，其接頭面必須嚴格清刷。
槽壁穩(wěn)定計算
l   泥漿護壁穩(wěn)定性計算是地下連續(xù)墻工藝的一項重要內(nèi)容，它主要用來確定在深度已知條件下的設(shè)計分段長度。下面僅介紹一種理論分析法，即拋物線圓柱體法。
l   假設(shè)土體沿拋物線圓樁體形狀下滑。該槽段設(shè)計長度為b，深度為z，拋物線頂點距離槽壁邊線為h，
內(nèi)支撐設(shè)計
l   內(nèi)支撐設(shè)計與一般的結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計相比，其主要差別在于其結(jié)構(gòu)體系隨基坑的形狀、開挖深度及施工條件而異。其內(nèi)力并隨圍護結(jié)構(gòu)的變形而變化，由基坑工程施工期間的最不利情況控制設(shè)計，在內(nèi)力確定的情況下，支撐構(gòu)件的截面驗算與一般結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計無異。
l   內(nèi)支撐設(shè)計一般包括下列內(nèi)容：
l   1）材料選擇和結(jié)構(gòu)體系的布置；
l   2）結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形計算；
l   3）構(gòu)件的強度和穩(wěn)定驗算；
l   4）構(gòu)件的節(jié)點設(shè)計；
l   5) 結(jié)構(gòu)的安裝與拆除設(shè)計。
支撐體系的布置與構(gòu)造要求
l      支撐體系由圍檁、支撐桿件或桁架，立柱及立柱樁等構(gòu)件組成。支撐體系的布置實例見圖， 圖中顯示了圍護結(jié)構(gòu)、圈梁、支撐與立柱的關(guān)系，圖中還給出了地下室各層的位置，支撐布置時應(yīng)考慮地下室底板及樓板的標高，留出足夠的避免施工時的相互干擾。
l      1．圍檁
l       圍檁又稱為腰粱，是直接與圍護結(jié)構(gòu)相連，將作用在圍護結(jié)構(gòu)上的水土壓力傳遞給支撐結(jié)構(gòu)的傳力構(gòu)件。圍檁的剛度對整個支撐結(jié)構(gòu)的剛度影響很大，所以一般在設(shè)計中應(yīng)十分注意圍檁構(gòu)件的設(shè)置與截面設(shè)計。圍檁的材料可以用鋼或鋼筋混凝土，不同材料制成的圍檁，其設(shè)計要求不完全相同。
l      鋼圍檁的截面寬度應(yīng)大于300mm，可以采用H鋼、工字鋼或槽鋼以及它們的組合截面。鋼圍檁的現(xiàn)場拼裝點應(yīng)盡量設(shè)置在支撐點附近，不應(yīng)超過圍檁計算跨度的三分點。鋼圍檁的分段預(yù)制長度不應(yīng)小于支撐間距的二倍。
l   由于圍護墻的表面不十分平整，為了使圍檁與圍護墻結(jié)合緊密，防止圍檁截面產(chǎn)生扭曲，鋼圍檁與混凝土圍護墻之間應(yīng)留設(shè)寬度不小于60mm的水平通長空隙，其間用不低于C30的細石混凝土填嵌。
l   鋼圍檁安裝前應(yīng)在圍護墻上設(shè)置安裝牛腿。安裝牛腿可用角鋼或直徑不小于25mm的鋼筋與圍護墻主筋后預(yù)埋件焊接組成鋼筋牛腿，其間距不應(yīng)大于2m，牛腿焊縫由計算確定。
l   如支撐與圍檁斜交，在圍檁與圍護墻之間應(yīng)設(shè)置經(jīng)過驗算的剪力傳遞構(gòu)造。
l   混凝土圍檁截面高度（水平向尺寸）不應(yīng)小于其水平方向計算跨度的1/8；圍檁的截面寬度不應(yīng)小于支撐的截面高度。圍檁的縱向鋼筋直徑不宜小于16mm，沿截面四周縱向鋼筋的最大間距應(yīng)小于200mm。箍筋直徑不應(yīng)小于8mm，間距不大于250mm。支撐的縱向鋼筋在圍檁內(nèi)的錨固長度不宜小于30倍的鋼筋直徑。
l   混凝土圍檁與圍護墻之間不留水平間隙。在豎向平面內(nèi)圍檁可采用吊筋與圍護墻連接，吊筋的間距一般不大于1.5m，直徑應(yīng)根據(jù)圍檁尺寸及支撐的自重，由計算確定。
l   地下連續(xù)墻墻體與圍檁之間需要傳遞剪力時，可在墻體上沿圍檁長度方向預(yù)留按計算確定的剪力槽或受剪鋼筋。
l   基坑平面轉(zhuǎn)角處的縱橫向圍檁應(yīng)按剛節(jié)點處理。
l   2.支撐
l    支撐主要是受壓構(gòu)件，支撐相對于受荷面來說有垂直于荷載面和傾斜于荷載面二種，對于斜支撐要注意支撐和圍檁連接節(jié)點的力的平衡，由于支撐還受到自重和施工荷載的作用，實際上是壓彎桿件，這種力學(xué)上的非線性問題，在施工實踐中常將它簡化為線性問題來解決，但必須考慮到此種因素對安全度的降低。當支撐設(shè)計成桁架時，桁架的腹桿應(yīng)該按其受力情況合理地選擇斷面尺寸和桿件材料，以求節(jié)省費用，方便施工。
l      支撐按材料分有：鋼支撐（鋼管支撐，型鋼支撐），鋼筋混凝土支撐以及鋼支撐和鋼筋混凝土共存的組合支撐；
l   按平面布置形式分有：水平框架式支撐，角撐、水平桁架式支撐，斜撐，大直徑環(huán)梁與邊桁架相結(jié)合的支撐及鋼筋混凝土支撐與鋼支撐并存的混合支撐等；
l   按受力特點分有：單跨壓桿式支撐，多跨壓桿式支撐和雙向多跨壓桿式支撐，如圖所示。這些支撐在實踐中都有各自的特點和不足之處，以其材料種類分析，鋼支撐便于安裝和折拆除，材料的消耗量小，可以施加預(yù)應(yīng)力以合理地控制基坑變形，鋼支撐施工速度較快，有利于縮短工期，但是鋼支撐系統(tǒng)的整體剛度較弱，由于要在兩個方向上施加預(yù)緊力，所以縱橫桿件之間的連接始終處于鉸接狀態(tài)，形不成整體剛接。
l   鋼筋混凝土支撐結(jié)構(gòu)整體剛度好，變形小，安全可靠，但施工制作時間長于鋼支撐，拆除工作比較繁重，材料的回收利用率低。
l   為保證內(nèi)支撐的構(gòu)件有足夠的剛度，規(guī)范規(guī)定支撐構(gòu)件的長細比應(yīng)不大于75，連系構(gòu)件的長細比應(yīng)不大于120。
l    1）鋼支撐
l    鋼支撐的截面可以采用H鋼、鋼管、工字鋼與槽鋼，以及其組合截面；
l    鋼支撐的現(xiàn)場安裝節(jié)點應(yīng)盡量設(shè)置在縱橫向支撐的交匯點附近�？v向和橫向支撐的交匯點宜在同一標高上連接，當采用重疊連接時，其連接構(gòu)造及連接件的強度應(yīng)滿足支撐在平面內(nèi)的穩(wěn)定要求。
l    相鄰橫向（或縱向）水平支撐之間的縱向（或橫向）支撐的安裝節(jié)點數(shù)不宜多于兩個。
l    鋼支撐與鋼圍檁的連接可采用焊接或螺栓連接。節(jié)點處支撐與圍檁的翼緣和腹板均應(yīng)加焊加勁板，加勁板的厚度不小于10mm，焊縫高度不小于6mm。
l   2）混凝土支撐
l   混凝土支撐體系應(yīng)在同一平面內(nèi)整澆，支撐的截面高度（豎向尺寸）不應(yīng)小于其豎向平面計算跨度的1/20；
l   支撐的縱向鋼筋直徑不宜小于16mm，沿截面四周縱向鋼筋的最大間距應(yīng)小于200mm。箍筋直徑不應(yīng)小于8mm，間距不大于250mm。支撐的縱向鋼筋在圍檁內(nèi)的錨固長度不宜小于30倍的鋼筋直徑。
立  柱
l    立柱主要用來支承支撐的自重荷載和施工荷載，同時也可起到減小支撐構(gòu)件或桁架的長細比以提高其壓彎穩(wěn)定性；
l    基坑開挖面以上的立柱宜采用格構(gòu)式鋼柱，也可以采用鋼管或H型鋼。格構(gòu)式鋼柱有利于底板中鋼筋穿越，故通常大多采用這種型式的立柱。在這些鋼立柱與鋼筋混凝土底板及結(jié)構(gòu)樓板的連接處需設(shè)置止水帶。格構(gòu)式鋼立柱大樣圖見圖。
l   立柱大樣
l      基坑開挖面以下的立柱宜采用直徑不小于600mm的灌注樁，立柱樁主要將立柱荷載傳遞到地基中，它可以借用工程樁，也可以單獨設(shè)計，立柱樁的入土深度由其所承受立柱荷載確定；在軟土地區(qū)，宜大于基坑開挖深度的2倍，并穿過淤泥或淤泥質(zhì)土層。
l   鋼柱插入灌注樁的深度不小于鋼柱邊長的4倍，，并與樁內(nèi)鋼筋焊接。
l   立柱與水平支撐的連接可采用鉸接構(gòu)造，但連接件在豎向和水平方向的連接強度應(yīng)大于支撐軸向力的1/50。當采用鋼牛腿連接時，鋼牛腿的強度和穩(wěn)定性應(yīng)由計算確定。
支撐體系的構(gòu)件設(shè)計
l   支撐體系包括圍檁、支撐和立柱的設(shè)計應(yīng)符合鋼結(jié)構(gòu)或混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范的有關(guān)規(guī)定。構(gòu)件截面承載力應(yīng)根據(jù)圍護結(jié)構(gòu)在各個施工階段的荷載效應(yīng)包絡(luò)圖進行計算。
l   （1）    圍檁
l   圍檁的承載力計算時，可按水平方向的受彎構(gòu)件計算。當圍檁與水平支撐斜交或圍檁作為邊桁架的弦桿時，應(yīng)按偏心受壓構(gòu)件計算，圍檁的受壓計算長度取相鄰支撐點的中心距。對于鋼圍檁，拼接點按鉸接考慮時，其受壓計算長度宜取相鄰支撐點中心距的1.5倍。
l   圍檁與圍護墻連接滿足上述構(gòu)造要求時可不驗算豎向平面內(nèi)的截面承載力。
l   （2）支撐               
l   鋼支撐
l      根據(jù)支撐的平面布置特點，可按單跨壓彎構(gòu)件或多跨連續(xù)壓彎構(gòu)件進行計算。鋼支撐與圍檁連接的節(jié)點以及橫撐對縱向支撐的支承節(jié)點的連接剛度都比較弱，一般按鉸接處理，鋼支撐體系的整體性比較差，設(shè)計時一般不考慮其整體作用。
l   鋼筋混凝土支撐
l       基坑支護結(jié)構(gòu)一般由圍護結(jié)構(gòu)和支撐體系兩部分組成，鋼筋混凝土支撐體系與擋土結(jié)構(gòu)可以共同組成空間結(jié)構(gòu)體系，兩者共同承受土體的約束及荷載的作用，因此支撐體系的水平位移包括兩部分：第一部分是荷載作用下支撐體系的變形；第二部分是剛體位移（包括剛體平移及轉(zhuǎn)動），該部分是由于基坑開挖過程中，基坑各側(cè)壁上的荷載不同而發(fā)生的，該剛體位移的發(fā)生使得基坑各側(cè)壁上的荷載重新調(diào)整，直至平衡。
l   當基坑各側(cè)壁荷載相差不大時，調(diào)整量很小，即剛體位移非常小，這時支護結(jié)構(gòu)的平衡是介于主動極限平衡和被動極限平衡之間的一種平衡形式，在不考慮支撐體系剛體位移的前提下，為了簡化計算，可以將圍護結(jié)構(gòu)和支撐體系在考慮相互作用后分別單獨計算。
l   沿圍護結(jié)構(gòu)周邊取單位長度作為計算單元，建立如圖所示的計算模型，圖中RC1、RC2為鋼筋混凝土支撐對圍護體系的支撐力，Kc1、Kc2是鋼筋混凝土支撐的水平變形剛度， d1、d2是鋼筋混凝土支撐點的水平位移。
l   鋼筋混凝土支撐體系按平面封閉框架結(jié)構(gòu)設(shè)計，其外荷載是由圍護結(jié)構(gòu)直接作用在封閉框架周邊與圍護體系連接的圍檁上，在封閉框架的周邊約束條件視基坑形狀、地基土物理力學(xué)性質(zhì)及圍護結(jié)構(gòu)的剛度而定，對這個封閉框架結(jié)構(gòu)，我們要計算它在最不利荷載作用階段下，產(chǎn)生的最不利內(nèi)力組合和最大水平位移，因此，需要依據(jù)基坑挖土方式及挖土的不同階段考慮多種工況，對每一種工況的最不利荷載組合下，計算支護結(jié)構(gòu)的內(nèi)力及水平位移。
l       1．選擇合適的結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)，計算鋼筋混凝土支撐的水平變形剛度Kc。
l    由于鋼筋混凝土支撐在荷載作用下，圍檁上不同點的水平位移并不相同，所以對于不同位置支撐的剛度Kc也不相同，為了控制基坑邊緣的最大水平位移，在計算中，取圍檁的最大水平位移為水平變形柔度。
l   2．求得剛度后，根據(jù)工程地質(zhì)勘察提供的有關(guān)數(shù)據(jù)，利用有限單元法的計算程序，計算圍護墻體結(jié)構(gòu)內(nèi)力和基坑邊緣的最大水平位移，并求出鋼筋混凝土支撐對圍護墻體結(jié)構(gòu)的支撐力。
l   3．判別基坑邊緣最大水平位移是否滿足設(shè)計要求。
l   4．用有限單元法計算鋼筋混凝土支撐的內(nèi)力并進行配筋計算。
節(jié)點設(shè)計
l    節(jié)點設(shè)計主要按構(gòu)造考慮，節(jié)點處理的好壞對鋼支撐體系的穩(wěn)定性影響很大，對于鋼筋混凝土支承體系節(jié)點的配筋也需要特別加強。
鋼支撐節(jié)點
鋼筋混凝土支撐節(jié)點
l   圍檁是圍護結(jié)構(gòu)與支撐體系連接的傳力構(gòu)件，圍護結(jié)構(gòu)一般是先施工，然后制作或安裝圍檁和支撐，需要處理圍檁與圍護結(jié)構(gòu)的連接構(gòu)造。圖給出了圍檁與排樁式墻體的連接構(gòu)造的一些做法，包括灌注樁中焊接拉吊鋼筋、灌注樁中預(yù)埋環(huán)形鋼板、頂圈梁中遺留豎向拉吊鋼筋等；還包括采用牛腿或拉吊鋼筋的方法連接圍檁與型鋼樁的做法。
l    （a）灌注樁中焊接拉吊鋼筋
l    （b）灌注樁中埋設(shè)環(huán)形鋼板
l    （c）頂圈梁中預(yù)埋豎向拉吊鋼筋
l    （d）圍檁與型鋼柱列式擋墻連接型式
換撐與拆除支撐
l   支撐是施工期間的臨時性構(gòu)件，在地下室澆筑過程中就必須逐步將支撐拆除，在拆除支撐的同時還需要采取一定的措施將圍護結(jié)構(gòu)傳給支撐的荷載逐步傳遞給永久性的結(jié)構(gòu)。換撐和拆除雖然都是施工的過程，但在設(shè)計時應(yīng)當考慮換撐和拆除中結(jié)構(gòu)內(nèi)力的變化，并將內(nèi)力的變化控制在結(jié)構(gòu)允許的范圍內(nèi)。 
 
l   給出了一個換撐的實例，基坑開挖時采用了兩道支撐，在澆筑底板以后，具備了拆除第二道支撐的條件，但必須采用混凝土換撐板帶，將圍護結(jié)構(gòu)與底板聯(lián)系起來，換撐傳力帶只能傳遞壓力，不能傳遞剪力。在拆除第二道支撐并澆筑了地下室樓板以后，采取同樣的方法在樓板與圍護結(jié)構(gòu)之間設(shè)置傳力帶，然后將第一道支撐拆除，為完成地下室澆筑到頂創(chuàng)造條件。
土層錨桿設(shè)計
l   1）選擇錨桿類型、確定錨桿布置和安設(shè)角度；
l   2）確定錨桿設(shè)計軸向拉力；
l   3）進行錨固體設(shè)計（長度、直徑、形狀等）；
l   4）錨頭及腰梁設(shè)計；
l   5）必要時的穩(wěn)定性驗算。
l    （1）圍護結(jié)構(gòu)
l    包括各種鋼及鋼筋混凝土預(yù)制板樁、灌注樁、地下連續(xù)墻等，以及近幾年發(fā)展起來的噴錨網(wǎng)護壁。
l    （2）腰梁及托架
l    可采用工字鋼、槽鋼或鋼筋混凝土梁作為腰梁，腰梁放置在托架上，托架（用鋼材或鋼筋混凝土制作）與圍護結(jié)構(gòu)連續(xù)固定。采用腰梁的目的是將作用于圍護結(jié)構(gòu)上的土壓力傳遞給錨桿，對于排樁式圍護結(jié)構(gòu)還能通過腰梁使各樁的應(yīng)力得到均勻分配。
l   （3）錨桿
l   錨桿是受拉桿件的總稱，與圍護結(jié)構(gòu)共同作用，從力的傳遞機理看，錨桿是由錨桿頭部，拉桿及錨固體3個基本部分組成：錨桿頭部是將拉桿與圍護結(jié)構(gòu)牢固地聯(lián)結(jié)起來，使圍護結(jié)構(gòu)的推力可靠地傳遞到拉桿上去；拉桿是將來自錨桿端部的拉力傳遞給錨固體；錨固體是將來自拉桿的力通過摩阻抵抗力或支承抵抗力傳遞至地基。
錨桿布置原則
l   （1）錨桿層數(shù)
l   錨桿層數(shù)取決于土壓力分布大小而定，除能取得合理的平衡以外，還應(yīng)考慮構(gòu)筑物允許的變形量和施工條件等綜合因素。
l   （2）錨桿間距
l   錨桿間距應(yīng)根據(jù)土層地質(zhì)情況、鋼材截面所能承受的拉力等進行經(jīng)濟比較后確定。間距太大，將增加腰梁應(yīng)力，需增加腰梁斷面，縮小間距，可使腰梁尺寸減小，但錨桿又可能會發(fā)生相互干擾，產(chǎn)生所謂“群錨效應(yīng)”。上下兩排錨桿的間距不宜小于2.5m，錨桿的水平間距一般不宜大于4.0m、也不小于1.5m，上覆土層的厚度一般也不宜小于4.0m。
l   （3）傾角
l   一般采用水平向下10°～45 °之間數(shù)值為宜。如從有效利用錨桿抗拔力的觀點，最好使錨桿與側(cè)壓力作用方向平行，但實際上，錨桿的設(shè)置方向與可錨固土層的位置，擋土結(jié)構(gòu)的位置以及施工條件等有關(guān)。錨桿水平分力隨著錨桿傾角的增大而減小，傾角太大將降低錨固的效果，而且作用于圍護結(jié)構(gòu)上的垂直分力增加，可能造成圍護結(jié)構(gòu)和周圍地基的沉降。水平向下是為了有利于灌漿所要求的傾斜度。
錨固體設(shè)計
l   （1）錨固體長度
l       錨固體長度應(yīng)按基本試驗確定，初步設(shè)計長度可按下面的公式計算。
l   對一般的灌漿錨桿（壓力為0.3～0.5MPa），錨固體長度計算公式為
l   式中 Tu—錨桿極限抗拔力（kN）；
l         d—錨固體直徑（m）；
l        Lm—錨桿的有效錨固長度（m）；
l         t—錨固段周邊土層與錨固體之間的摩阻強度（或稱為粘結(jié)強度）（kPa）。
l   （2）自由段長度
l   自由段的長度一般不小于5m，并應(yīng)超過潛在滑動面1 m；按滑動面位置計算時可采用如圖所示的方法，令O點為土壓力為零點，OD為設(shè)想滑裂面，錨桿AC與水平線夾角為， 自由段AB長度為
 
l   （3）錨桿截面計算
降水設(shè)計
l    深基坑降水包括基坑內(nèi)的明溝降水和井點降水。井點降水的設(shè)計內(nèi)容包括確定基坑涌水量、單井出水量、井徑、井深、單井水位降深、井數(shù)、井距及降水系統(tǒng)的布置形式。
l   基坑降水原理是基于井的滲流理論，滲流井的類型是根據(jù)場地水文地質(zhì)條件進行劃分的，如根據(jù)地下水的類型可劃分為承壓型和潛水型，如根據(jù)滲流井的補給源特點及滲流井的結(jié)構(gòu)可以劃分為完整井和不完整井，當同時考慮地下水的類型、滲流井的補給源特點及滲流井的結(jié)構(gòu)時，就存在四種類型，即承壓型完整井和不完整井、潛水型完整井和不完整井。
l   （1）基坑降水設(shè)計的內(nèi)容
l   1. 確定降水井類型；
l   2. 降水系統(tǒng)設(shè)計：指降水井的系統(tǒng)布設(shè)，包括井數(shù)、井深、井距、井徑、過濾管、人工過濾層、單井出水量、水位與地面沉降的監(jiān)測等；
l   3. 降水效果預(yù)測：包括基坑內(nèi)、外典型部位的最終穩(wěn)定水位及水位降深隨時間的變化，降水引起的沉降及對鄰近建筑物、地下管線等的影響；
l   4. 設(shè)置回灌井時，降水系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)包括回灌系統(tǒng)。
l    （1）基坑降水設(shè)計方法
l    1.降水井布設(shè)方式宜根據(jù)場地水文地質(zhì)、工程地質(zhì)條件，基坑的平面尺寸及開挖深度，圍護結(jié)構(gòu)型式，止水帷幕的設(shè)置情況以及鄰近建筑物的控制要求等確定；
l    2. 初步確定井深、井距；
l    3. 按基坑形狀是窄長形或圓形（矩形和不規(guī)則形狀可換算為圓形）采用不同公式計算基坑涌水量；
l    4.  估算單井干擾出水量及單井單位長度出水量；
l    5.  初步確定降水井數(shù)量及井點間距；
l    6.  檢驗降水井的出水能力；
l    7.  復(fù)核基坑抽水影響最小處的水位降深；
l    (3)  單井涌水量計算
l   根據(jù)基坑的形狀將基坑分為兩類，當基坑的長度與寬度之比大于10時，稱為窄長式基坑；當長寬比小于10時，稱為非窄長式基坑。
l    (4) 單井出水量q和單井單位長度出水量y
l   在井徑相同的條件下，可采用抽水試驗的單井出水量；當無抽水試驗資料時，可用經(jīng)驗公式估算：
l   （5）井點數(shù)量n與井點間距a
 基坑土體加固設(shè)計
l       在基坑工程中，土體加固主要有三個用途：
l   1．提高坑底土體抵抗地下承壓水沖潰坑底的能力；
l   2．對于放坡開挖的邊坡，當坡腳下土體含有軟弱土層或砂層時，加固坡腳以提高邊坡穩(wěn)定性和抗管涌能力；
l   3．對于嚴格控制支護結(jié)構(gòu)最大變形量的基坑工程，需要對坑底被動區(qū)土體進行加固，以減少圍護結(jié)構(gòu)的水平位移。
l      對于上述第一種情況，通常采用高壓三重管旋噴注漿法或化學(xué)注漿法對坑底土體進行全封閉不透水加固土層，通過加固增強土體抵抗其下承壓水壓力的能力，以保證基坑工程順利完成；對于第二種情況，可以通過土層注漿加固技術(shù)對坡腳一定范圍的土層進行加固，從而保證邊坡的穩(wěn)定和防范坡腳處管涌的發(fā)生；對于第三種情況，一般可選用旋噴樁、水泥土攪拌樁或分層注漿法對被動區(qū)一定深度范圍內(nèi)土體進行全部或局部加固，通常加固布局采用格柵形式，必要時則采用滿堂加固。
設(shè)計實例
l   鋼筋混凝土支撐設(shè)計
l   地下連續(xù)墻圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計
l   錨桿支護設(shè)計
l   鉆孔灌注樁圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計計算
l   降水與回灌設(shè)計
 
 
基坑工程事故的處理
l   1. 事故分為前兆、過大變形和破壞三種情況；
l   2. 監(jiān)測數(shù)據(jù)會顯示破壞的前兆，可以采取針對性的措施，以消除事故的原因；
l   3. 過大變形是指敏感的部位產(chǎn)生具有危險性的變形信號，必須采取局部加固的措施，以中止變形的發(fā)展；
l   4. 對于破壞性的事故，一般是難以挽回的，只能采取善后的措施進行彌補；
l   5. 如果有完善的監(jiān)測工作，事故一般可以控制在前兆的階段；
l   6. 一些典型的事故就是因為不進行監(jiān)測，或者不重視監(jiān)測提供的信息；
l   7. 發(fā)現(xiàn)位移過大時，可以根據(jù)分析的原因采取減小位移的措施：
l   在坑外卸載、在坑內(nèi)回填、加斜撐、加大鋼支撐軸力等；
l   8. 發(fā)現(xiàn)滲漏、流土等的前兆時，查明滲漏的通道采取堵漏的措施；
l   9.  如果滲漏嚴重而無法堵住，需要采取灌水的辦法來平衡坑內(nèi)外的水頭差；
l   10. 橡皮土是結(jié)構(gòu)被破壞的軟土，需要采用填石鎮(zhèn)壓的方法，不能采取挖除的方法處理；