第２５卷第１２期２００４年１２月岩土力学Ｖｏｌ．２５ Ｎｏ．１２Ｒｏｃｋ ａｎｄ Ｓｏｉｌ ＭｅｃｈａｎｉｃｓＤｅｃ． ２００４文章编号：１０００一７５９８一（２００４） １２一１８８５一１２深基坑支护结构的实用计算方法及其应用杨光华（广东省水利水电科学研究院．广东广州５１０６１０）摘要：对深基坑支护结构的受力和变形计算提出了一套系统的实用计算方法，较好地解决了基坑支护结构设计、计算的关键问题，并在广州地铁和许多重大基坑工程应用中取得了较好的效果。该方法把支护结构简化为一竖放的弹性地基梁，支撑、锚杆及岩土体用弹簧系统来代替，岩土的弹簧刚度可用岩土的变形模量来计算，针对基坑工程施工和结构的动态特点，提出了一套系统的计算方法，其中包括考虑施工过程的增量计算法、合理确定支护结构入土深度的计算法、支撑加预应力及支撑拆除的计算方法等，并应用提出的增量法，首次较完整地对国际上著名的支护土压力Ｔｅｒｚａｇｈｉ－Ｐｅｃｋ表观土压力给出了理论解释，对岩土的变形模量提出采用承载力反算的经验方法，为岩土参数的确定提供了更简便的方法。这一系列的研究成果为深基坑支护结构的设计提供了一套新颖的实用计算方法，较好地解决了基坑支护结构中的一系列设计计算难题，己在工程实践中成功应用。关键词：深基坑：增量法：共同作用中图分类号：ＴＵ ４７３文献标识码：ＡＰｒａｃｔｉｃａｌ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｒｅｔａｉｎｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｆｏｒ ｄｅｅｐｅｘｃａｖａｔ ｉｏｎｓ ａｎｄ ｉｔｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＹＡＮＧ Ｇｕａｎｇ－ｈｕａ（Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ， Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０６１０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ａ ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃ ａｎｄ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｉｎｔｅｎｒａｌ ｆｏｒｃｅｓ ａｎｄ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｒｅｔａｉｎｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｆｏｒ ｄｅｅｐｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ｉｓ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ； ａｎｄ ｂｙ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ， ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｒｅｔａｉｎｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｆｏｒ ｄｅｅｐ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ｃａｎ ｂｅ ｐｅｒｆｅｃｔｌｙ ｆｉｎｉｓｈｅｄ． Ｔｈｅｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｄｅｅｐ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ｐｒｏｊｅｃｔ ｏｆ Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ｍｅｔｒｏ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｐｒｏｊｅｃｔｓ； ａｎｄ ｉｔ ｉｓ ｐｒｏｖｅｄ ｔｏ ｂｅ ｅｆｅｃｔｉｖｅａｎｄ ａｖａｉｌａｂｌｅ ．Ｉｔ ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｓ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｓ ａｎ ｅｌａｓｔｉｃ ｂｅａｍ ｏｎ ｇｒｏｕｎｄ； ａｎｄ ｔｈｅ ｂｒａｃｅｓ， ｏｒｃｋ ａｎｄ ｓｏｉｌ ａｒｅ ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ ａｓ ａ ｓｐｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ；ｔｈｅ ｒｏｃｋ ａｎｄ ｓｏｉｌ ｓｐｒｉｎｇｓ ｃａｎ ｂｅ ｅｘｐｒｅｓｓ ｂｙ ｔｈｅ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｍｏｄｕｌｕｓ ｏｆ ｔｈｅ ｒｏｃｋ ｏｒ ｓｏｉｌ． Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ａｌｓｏｉｎｃｌｕｄｅｓ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅｍｅｎｔａｌ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｔｈａｔ ｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ， ｏｂｔａｉｎｉｎｇ ｔｈｅ ｅｍｂｅｄｄｉｎｇ ｄｅｐｔｈ ｏｆｔｈｅ ｒｅｔａｉｎｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｒｅａｓｏｎａｂｌｙ； ａｎｄ ｉｔ ａｌｓｏ ｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｔｈｅ ｐｒｅｌｏａｄｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｂｒａｃｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｉｓｍａｎｔｌｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｂｒａｃｅ ｅｔｃ．．Ｔｈｅ ｆａｍｏｕｓ Ｔｅｒｚａｇｈｉ－Ｐｅｃｋ ａｐｐａｒｅｎｔ ｅａｒｔｈ ｐｒｅｓｕｒｅ ｉｓ ｆｉｒｓｔｌｙ ｅｘｐｌａｉｎｅｄ ｐｒｅｆｅｒａｂｌｙ ｂｙ ｔｈｉｓ ｍｅｔｈｏｄ． Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｅｎｔｉａｌ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｍｅｔｈｏｄｆｏｒ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｍｏｄｕｌｕｓ ｏｆ ｓｏｉｌｓ ｂｙ ｔｈｅ ｂｅａｒｉｎｇ ｃａｐａｃｉｙｔ ｉｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ． Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ａｎ ｅｆｅｃｔｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｒｅｔａｉｎｉｎｇ ｓｔｕｒｃｔｕｒｅ ｆｏｒ ｄｅｅｐ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ； ａｎｄ ａ ｓｅｒｉｅｓ ｏｆ ｋｅｙ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ａｒｅ ｓｏｌｖｅｄ ｐｒｅｆｅｒａｂｌｙ ｂｙ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ． Ｉｔ ｉｓａｐｐｌｉｅｄ ｔｒｉｕｍｐｈａｎｔｌｙ ｉｎ ｐｒａｃｔｉｃｅ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｄｅｅｐ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ； ｉｎｃｒｅｍｅｎｔａｌ ｍｅｔｈｏｄ； ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ１引言国内，基坑工程从８０年始兴起，由于地铁和高层建筑地下室的建设需要，出现了大量的基坑工程。基坑支护在国外己有较多的实践，早在２０世 但一直未形成较系统的基坑支护结构的受力计算和纪６０年代，Ｔｅｒｚａｇｈｉ和Ｐｅｃｋ根据地铁支护结构的理论。由于基坑工程涉及岩土和结构工程，在许多实测资料，提出了著名的Ｔｅｒｚａｇｈｉ－Ｐｅｃｋ表观土压力情况下，又属临时工程，最初并未受到重视，随着理论［［１－３１，并为国际上基坑支护设计所广泛采用。在基坑开挖深度的增加，以及工程事故的发生，工程收稿日期：２００３－０６－２３修改稿收到日期：２００４－０３－１６作者简介：杨光华，男，１９６２年生，博士，教授级高工，博导，广东省水利水电科学研究院副院长兼总工程师，主要从事土的本构理论、软土工程、深基坑支护及高层建筑基础工程等的科研和设计工作．Ｅ－ｍａｉｌ：ｙｇｈｓｋｓ）２１．ｃｏｍ万方数据万方数据１８８６界才开始重视深基坑工程问题，２０世纪９０年代国内出现了相当规模的基坑工程热潮。相继出版了许多深基坑工程方面的著作，１９９９年国家建设部颁布了《建筑基坑支护技术规程》［４１，上海、广州、深圳等城市也编制了有关的技术规程，为基坑工程的设计和施工提供了可依据的规定。２０世纪８０年代的末期，在广州已出现了较大 的基坑工程，如广州华侨大厦的地下连续墙基坑工程，开挖深度为１１．７ ｍ，是广州市第一个地下连续墙基坑工程。１９８８－１９８９年设计的珠江隧道黄沙段深基坑支护地下连续墙，基坑深度达１７．８ ｍ，是广州当时最大深的基坑工程。针对该工程多支撑的情况和这种结构存在先位移后支撑的特点，作者提出了考虑施工过程的增量法，解决了一系列深基坑工程设计中的技术难题。随后，该方法在工程实践中得到了丰富和完善，成为一套较为系统和完整的深基坑支护结构实用计算方法，与此同时，对广东地区的岩土变形模量进行了大量的现场试验研究，总结出一套参数确定的经验方法等，从而为深基坑支护结构的设计计算提供了一套先进和实用的计算方法。目前，增量法已成为广州地铁基坑的设计计算方法［５－７１，并己在超深基坑工程中（开挖深度约２０ ｍ）得到了应用［ 随着城市建设的发展，高层建筑设置地下室已［８－１０］０较为普遍，部分建筑设有４．５层地下室，如何对其基坑支护进行合理和安全的设计，己是一个重要的工程问题。广东省内曾出现过的重大基坑工程事故，如０“工程（基坑约深１７ ｍ）、京光广场（基坑约深１５ ｍ）、祖国大厦（基坑约深１７ ｍ），每个工程仅经济损失就在千万元以上。因此，要使设计做到既安全又合理，就必须要有一套合理的设计理论，提供科学、合理的设计方法。 与此同时，城市地铁工程也正在不断发展，北京、上海、广州等地地铁线路不断增加。据报道，“十五”期间，我国将斥资２ ０００亿元用于地铁建设。因此，地铁建设在不久的将来在国内将有一个大的发展，而其中涉及大量的基坑工程，迫切需要合理而实用的设计理论。本文介绍的一套实用计算方法，能较好地解决 基坑设计过程中的一些关键性和主要的技术难题，使基坑支护的设计能达到安全、经济、合理的效果。２深基坑支护结构计算理论概述 本文研究的深基坑支护是指用于支护垂直岩土坡的桩、墙及支撑或锚杆等组成的支护结构，如２００４年图１所示。（ａ）锚杆（ｂ）支撑 图１支护结构Ｆｉｇ．１ Ｒｅｔａｉｎｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ 一般情况下，深基坑支护结构可简化为一个受侧向土压力作用的受力结构，目前对这种结构的计算的基本方法主要可分为三类。２．１经典方法经典方法主要是考虑力的平衡方法，取单位宽 度受侧向荷载作用的梁系，如经典的１／２分割法、等值梁法以及刚性支承连续梁法等，如图２－４所示。土压力既有Ｔｅｒｚａｇｈｉ－Ｐｅｃｋ的经验表观土压力，也有经典的理论土压力方法，如朗肯土压力法等。这些方法的优点是可以手算，计算较简单，缺点是不能计算支护结构的位移，同时，计算的支点力与实际的差距也较大，因支点是边挖边撑的，这样，支点力是与施工过程有关的，经典方法不能很好地考虑施工过程的影响。２．２弹性地基梁法弹性地基梁法把支护结构看作为一竖放的弹 图２ １ｎ分割法Ｆｉｇ．２ Ｈａｌｆ ｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ图３刚性支点连续梁法 Ｆｉｇ．３ Ｒｉｇｉｄ－ｐｉｖｏｔ－ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｂｅａｍ ｍｅｔｈｏｄ第１２期杨光华：深基坑支护结构的实用计算方法及其应用１８８７（２）基坑面以下：Ｇ１ＬＩＴ ｄ４ｙ＿＿二，＿ｒｒ＼＿＿Ｌ Ａ‘＿、ｒ ｒ＼，，、ａ公弓 ．一ＩＩ．－Ｕ Ｉ＇－一Ｊ７ ）Ｙ一ｅａｉｋ Ｕｓ＝Ｖ ｌ ｌ；－－ ｎ，ｌ－），｝Ａ ＩＬ ２（ａ） （ｂ） （ｃ） 图４等值梁法Ｆｉ ｇ．４ Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｂｅａｍ ｍｅｔｈｏｄ性地基梁，受侧向土压力的作用。土压力一般采用经典的土压力理论，如朗肯土压力理论或库仑土压力理论。基坑面以上的支撑可看作为一弹性支点，基坑以下的土层可用一系列的土弹簧的作用代替，如图５所示。这样，可把支护结构看作为一弹性支承的地基梁。对弹性地基梁的解法通常有解析法、结构力学方法和有限元数值法等。通常的方法，如日本的山肩邦男法，弹性法及弹塑性法等，是把基坑面以上的支撑力作一定的简化，如下道支撑设置后，上道支撑轴力不变等，以便于简化。对入土段也可假定达到极限被动土压力，这样可用力的平衡条件求解。也可以假定入土段的土抗力与变形有关，这样就要分别建立入土段以上以及入土段的弹性地基梁微分方程，根据两段微分方程的解，并考虑两 图５弹性地基梁法Ｆｉｇ．５ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｂｅａｍ ｏｎ ｅｌａｓｔｉｃ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ段墙在基坑底面处的连续条件进行求解。这种方法对于入土段是多层土时，还要根据每一层土再分段，因此，对多层土较为复杂。目前，国家基坑规程中的弹性支点法（ 图６）把支撑作为一个弹性支点，对弹性地基梁的微分方程进行求解，地基土抗力按ｍ法计算，建立的微分方程如下。（１）基坑面以上： ＥＩ业一ｅａａｂ，＝０ （Ｏ｝＜，ｚ｀Ｈ）（１）万方数据图６规范计算方法简图 Ｆｉｇ．６ Ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｎａｔｉｏｎａｌ ｓｔａｎｄａｒｄ 对于分层土情况，每一层土的ｍ值不同，这样，分段微分方程更加复杂，因此，一般采用杆系有限元数值解法求解。２．３有限元法 这种方法把墙、土都划分为单元，土体可以采用相应的本构模型，既可以采用平面有限元，也可以采用空间有限元。该方法在理论上较为完善，但由于本构模型参数不易确定，有限元程序较为复杂，使得计算工作量较大，因此，该方法在工程实践中尚未得到普遍应用。另一种简化的有限元法则是把支护结构体系 作为一平面或空间结构，采用有限元法求解，而周围土体则分别用土压力和土弹簧代替。从总的情况来看，目前，支护结构受力计算普 遍应用弹性地基梁的数值方法，与经典方法和有限元法相比，其计算简便，结果更为理想。因此，弹性地基梁经过完善后，可望成为一个既简便实用，又能较好地解决工程问题的实用方法。在这一思想指导下，本文基于一种新的弹性地 基梁简化计算方法［１１），考虑先开挖、变形后支撑的这种基坑支护结构所特有的施工受力过程，提出了可模拟复杂施工过程的增量计算法，在此ｒ进一步应用增量法，解决了支护结构的入土深度的础上，确定问题，支撑或锚杆施加预应力及支撑拆除过程的计算等一系列的难题，并进一步应用增量法，对著名的Ｔｅｒｚａｇｈｉ－Ｐｅｃｋ表观土压力和经典的理论土压力的差异问题给出了理论解释，由这些一系列的工作而形成了深基坑支护结构的一个系统的实用计算方法。３支护结构计算的结构力学简化方法目前，建立于ｗｉ ｎｋｌｅ假设基础上求解弹性地基１８８８２００４年梁的方法仍较为复杂，对于分层土情况下，一般要求采用杆系有限元法，本文对弹性地基梁的解法采ｍｏ＝。；Ｖ＇Ｅ１ Ｙ２．．Ｙｎ ０ ０取｝二ＭＯ （９）式（（８）， （９）可简写为＝Ｈ Ｗ ｛ｘ｝０‘户．、，１．１、．尹用文献【１１〕提出的一种新的简化方法。如图７所示，把挡土结构取单位宽度作为一竖放的弹性地基梁，支撑或锚杆以及土体对地基梁的作用由一系列弹簧ｋ‘代替，对地基梁在各弹簧力ｘ，作用下，各弹簧支承点处的位移协调方程为！斗１饥酬纵图７简化方法计算简图 。。Ｆｉｇ．７ Ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｒｘｌ、ｌ！凡凡 ． Ｙ１ｌ， ！△ 、ｌ如几５１．－１ ．ｅｓ乓ｌｒ ．． ．．几．－１ ｅｓ ．１△ ＩＰ ｖ． 里一为・ ．２ ＺＰ．Ｌ．．．如．．．乱．‘ｗｅ李凡己．ｓｅ ．ｓｅ ．ｌ：之ｅｓｅｅｅｓＪｌ△ ！ｅｅｗｅ△。 －－（３）编一Ｙ．ｓｅ 甲．Ｊ‘Ｊ 盆Ｌｔａｎ几 式中８，ｆ表示在为＝１作用下ｋ；处地基梁的位移，为 柔度系数：ｄｏ为口点处梁的水平位移；Ａ为。点处梁的转角；斗为梁在外力，如弯矩Ｍ，水平力Ｈ作用下ｋ，处梁的位移，各系数可据图７ （ｂ）￣（ｄ）按结构力学方法计算。其中：ｓ，，＝ｗ，！十ｓｆ（４）、＝＿６ ｂＥ３ ｌ （ ＿Ｙｂｉ ） ２ （ ＿３Ｙｂ一ＪＬ ｂｊ （５）０ ＊ ．１）’ｌ（二力（６）Ｈｃ（，一ａ）ａ｝ ＥＩ‘，，式中ａ＝丝；Ｅ为地基梁的弹模；Ｉ为其截面惯性ｃ 矩；ＥＩ为地基梁的弯曲刚度。式（ ３）中有ｎ＋２个未知数，但只有ｎ个方程。因此，求解时，还需补充２个力的平衡方程：ＥＦ， ＝ ０；卜１．．．１０。卜卜Ｈ（８）万方数据困 ｛ｘ｝＝ＭＯ．了．．．１，．１、、．了结合变形协调方程，可得求解方程如下：Ｓｌｙ由此可解出ｘ１ ，△。及ｔａｎ ｒｐｏ，基梁任一截面处的弯矩Ｍ，剪力Ｑ可由截面法求得。任一弹簧处地基梁的位移为 Ａ．二二－ｘ Ｋ （１３）与连杆法不同，对于土弹簧刚度Ｋ的确定，简 化为Ｂｏｕｓ ｓｉｎｅｓｑ解来确定。任一土弹簧的力为ｘ，面积为ｂＸｄ； ｂ为土弹簧间距；ｄ为地基梁宽度。土弹簧集中力ｘ变成分布力为（１４）则近似用Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ求得的土弹簧处土的变形为△＝ｄｑ（１Ｅ， －ｆｉｓ）２ ｗ（１５）式中从，Ｅ，分别为该土弹簧处土的泊松比和变形模量。或有：△＝ｄｘ（１ｂｄＥ， －，ｕ，２ ）（１６）则土弹簧的刚度可根据弹簧刚度的定义为人＝一ｘ ｂＥ＿△ ＝－（１一ｆ一去甲一ｐｓ ）ｘ＇（１７）式中ｗ为与ｂｌｄ有关的形状系数，当ｂｌｄ＝１．０时，ｗ－－０．８８。这样，土弹簧刚度可近似由土的变形模量Ｅ，和泊松比Ｋ来计算：ｂ， ｗ均为几何参数，而Ｅｓ，从参数的物理和力学意义明确，其确定可近似通过压板试验等确定，比通常的ｍ法中的地基参数采用桩的水平载荷试验来确定的方法更方便，且对分层土可以由不同土层中的Ｅ．， Ａ来反映，而要对不同土层试验确定ｍ值较为复杂，故对目前土层通常为分层情况的地质条件是较合适的。支撑或锚杆的弹簧刚度以材料力学方法，按受 第１２期杨光华：深基坑支护结构的实用计算方法及其应用１８８９压或受拉杆件的弹簧刚度定义来计算。４考虑施工过程的基坑支护结构的增量计算法 在一些较深的基坑支护结构中，对支护结构还 要采用支撑或锚杆支承，甚至是多层的，如广州珠江隧道基坑黄沙段基坑开挖１７．８ ｍ，采用了地下连续墙支护加３层钢支撑；广东亚洲国际大酒店开挖１９．２ ｍ，采用人工挖孔的密排桩挡土，局部采用了（ａ） （ｂ） （Ｃ）３－４层的预应力锚杆，而有支撑或锚杆的挡土支护图８开挖过程中，支择设置与墙体位移关系结构一般作为刚性支承的连续梁来计算，或作为弹Ｆｉｇ．８ Ｒｅｌａｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｂｒａｃｉｎｇ ｓｅｔｔｉｎｇａｎｄ ｗａｌｌ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ性支承的连续梁结构来计算，但未合理考虑施工过程。由于在实际工程施工中各支撑或锚杆的受力先土弹簧，本次施工将其挖掉时，应将其所受的力作后是不同的，支撑或锚杆是在基坑开挖到一定深度为本次的荷载增量，反向作用于结构上。每一施工后才加上的，亦即在支撑或锚杆加上前，墙体已产过程支护结构的受力和变形为前面增量计算结果的生了内力和位移，支撑或锚杆是在墙体产生了一定迭加。增量法计算多撑和多锚式支护结构，与通常的位移后才加上的，如图８所示。而对多层支撑或把其作为一弹性支承连续梁结构而不考虑施工过程多层锚杆的情况，则先加上的支撑或锚杆较早参与的计算方法的结果有较大的差别，这种方法的计算了共同作用，而后加上的则较迟产生作用，它们都如图１０所示，称其为连续梁法。图１１为通常的弹不是预先加上的，各支撑或锚杆发挥作用的时刻是性支承连续梁方法的弯矩及支撑力情况。图１２为珠不同的，为考虑这一种设置支撑和开挖的施工过程，江隧道黄沙段有３层支撑的地下连续墙开挖到最后文献［１２］提出了一种增量计算法，增量法计算过程时增量法计算的弯矩及支撑力情况。无论连续梁的如图９所示，把每一施工过程所增加的荷载作为外弯矩还是各支撑反力，两者都有较大区别。不考虑荷载，称为增量荷载，作用于每一施工过程的支护施工过程方法计算出的弯矩是偏小的，不安全的，结构，每一施工过程的结构由于支撑及土弹簧均发而增量法中下部支撑的受力相应较小，这些都是施生了变化，因而其计算体系是不同的。增量荷载一工过程的影响，故对多撑或多锚式支护结构的计算，般包括两部分，土压力增量和在上一过程己受力的应考虑施工过程的影响，即用增量法来进行计算。图，增ｔ法计算过程 Ｆｉｇ．９ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ ｏｆ ｉｎｃｒｅｍｅｎｔａｌ ｍｅｔｈｏｄ万方数据１８９０２００４年５支护结构入土深度的计算 如何合理确定支护结构进入基坑底以下的入土深度，是一个较为重要的问题，入土深度过深将增加投资及施工难度，使工期增长；而入土深度过浅，又难以保证安全。过去，主要是采用考虑桩前图１０不考虑施工过程的连续梁法 土体被动土压力的平衡的方法，确定入土深度。而Ｆｉｇ．１０ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｂｅａｍ ｍｅｔｈｏｄ ｗｉｔｈｏｕｔｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｃｏｎｓ ｔｒｕｃｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ实际上桩前土体未必能达到被动土压力值，因桩前土体抗力是与桩的位移有关的。另一方面，若桩前６土体达到被动土压力，可能会出现较大的位移。因４此，常用的方法是在主、被动土压力达到平衡后，２再加２０％的经验值，或者取被动土压力的一个折减。值，这些方法缺乏完善的理论依据。文献〔１３］提出－－２了一个较为完善的解决方法，即应力转移法，主要－－４６７０ ｋＮ・ｍ是根据支护结构的位移及桩前土体反力分布情况来场确定结构的合理入土深度，其思想是：以被动土压劣力作为桩前土体反力的极限值，超过部分则转移给－－ｌ０－－ｌ２未超过被动土压力的土体承担，其迭代计算过程如书图１３所示，凡是土体抗力超过被动土压力的，将通 图ｉｌｌ连续梁法弯矩及支撑反力过迭代计算把超过部分转移给未超过被动土压力的Ｆｉｇ．１１ Ｍｏｍｅｎｔ ａｎｄ ｂｒａｃｉｎｇ ｆｏｒｃｅ ｆｏｒｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｂｅａｍ土体承担，直到所有抗力都在被动土压力包络线范ｍｅｔｈｏｄ 围内。由此，即可以得到桩前土体真实的弹塑性抗力分布情况，如图１３ （ｅ）所示，当土体抗力全部达到或超过被动土压力时，则支护结构会不稳定，迭代也不收敛，支护结构位移将很大；当采用悬臂结构时，会出现倾倒现象：当有支撑时，则将出现－－２－’－４，通常的“踢脚”现象。因此，通过计算分析，我们２６６０ｋＮ＂ｍ－６不但可以得到桩前土体弹塑性抗力的真实分布情．褚况，同时还可以得到反映桩前土体处于弹塑性状态，下对应的支护结构的变形情况，从抗力分布情况可判别其稳定性；从支护结构的位移及基坑附近建筑 图１２增ｆ法弯矩及支撑反力物的情况可控制支护结构变形，从而调整确定其入Ｆｉｇ．１２ Ｍｏｍｅｎｔ ａｎｄ ｂｒａｃｉｎｇ ｆｏｒｃｅ ｆｏｒ ｉｎｃｒｅｍｅｎｔａｌ ｍｅｔｈｏｄ土深度。因此，这是一个较为完善的分析方法。乙乙乙（ｃ） （ｄ）图１ ３入土深度计算模型Ｆｉｇ．１３Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｅｍｂｅｄｄｉｎｇ ｄｅｐｔｈ万方数据第１２期杨光华：深基坑支护结构的实用计算方法及其应用１８９１６预应力锚杆或预应力支撑支护结构及支撑拆除的计算 在一些较深的基坑支护中，经常采用预应力锚杆或在支撑中加预应力的方法，以控制支护结构的位移。而实际上支护结构受预应力的作用，其受力和变形与未加预应力时的情况是不同的，而对预应力的设计计算，通常缺乏合理的方法，对预应力作用的分析通常也不够深入。预应力锚杆等支护结构的设计计算，完全可用以上增量法进行ｐ４］０ 预应力的作用主要有３个，一是减少支护结构的侧向位移：二是可以调整支护结构的内力；三是对于刚度小，强度大的锚杆可以充分发挥锚杆的作用。对预应力作用的计算采用增量法计算时，可用图１４ （ａ）有一层锚杆的情况来说明，计算预应力作用时，只要把加预应力的过程作为一增量步来计算即可，荷载增量为预应力Ｆｈ，此时相当于挡土侧的土弹簧在支承预应力，该增量计算如图１４ （ｂ）所示，把这一增量步的结果迭加到前面的计算结果，即可以得到考虑预应力作用后支护结构内力和变形的真正结果。同理，只需把拆除支撑作为一增量步来计算，而其增量荷载则为被拆除支撑的支撑力的反力，增加的楼板等则作为新增加的支撑，增量计算过程如图１５所示，把这一增量步的计算结果迭加上前面的计算结果，即可得到支撑拆除后支护结构的受力变化的结果．以预应力锚杆为例，图１６， １７所示为某工程的计算结果比较，在挡土桩顶用一层锚杆，图１６为施加１２０ ｋＮ水平预应力的结果，桩顶水平位移为３６ ｍｍ。图１７为不加预应力的结果，桩顶水平位移为９０ ｍｍ，可见预应力可减少桩顶位 图１４施加预应力时增盘法计算简图Ｆｉｇ．１４ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｉｎｃｒｅｍｅｎｔａｌｍｅｔ ｈｏｄ ｗｉｔｈ ｐｒｅｌｏａｄ万方数据图１ ５拆除支撑时增量法计算过程简图Ｆｉｇ．１５ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｉｎｃｒｅｍｅｎｔａｌｍｅｔ ｈｏｄ ｆｏｒ ｂｒａｃｉｎｇｓ ｄｉｓｍａｎｔｌｅｄ水平位移角１１１１２４０ １６０ ８０ ０ ８０ １６０ ２４０朔反力瓜Ｎ邢绷一姜侧毖１１１４一图１６加预应力后开挖的位移及反力 Ｆｉｇ．１６Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｆｏｒｃｅ ｏｆ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｐｒｅｌｏａｄ水平位移／ｎｏ ｍ反力／１Ｎ１６０劝０ ８０ １６０ ４００ ０ ４００‘、侧疑ｌ２１６图１７不加预应力后开挖的位移及反力Ｆｉｇ．１７Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｓ ａｎｄ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｆｏｒｃｅｓ ｏｆｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ｗｉｔｈｏｕｔ ｐｒｅｌｏａｄ移。桩顶锚杆的反力为未迭加预应力的结果，也即是由于开挖过程而新增加的反力。 图１８， １９分别为某工程采用预应力与无预应力锚杆支护下挡土桩的弯矩计算情况，当无预应力时，桩身最大弯矩为１ ６３０ ｋＮ－ｍ，在第二、三层锚杆分别加１５０ ｋＮ和２５０ ｋＮ水平预应力后计算的最大弯矩为１ ２１０ ｋＮ－ｍ，故加预应力后可改善桩身弯矩。尤其是对于下层锚杆，由于其施工较迟，产生的拉力较小，未能充分发挥其抗拉能力，通过施加预应力后，既可充分发挥其材料强度，又可以改善挡土结构的弯矩和变形。预应力的合理设计应通过计算分析来选择，一 般而言，在离开挖面越高的位置加预应力，对减少支护结构侧移的效果越明显，而要改善弯矩，则应在弯矩最大处（开挖侧）加预应力。１８９２岩土弯矩瓜Ｎ．ｍ４００ ０ ４００】２００反力瓜Ｎ０别）０４００ ０ ４００ ８００４乏忿洲班１２１６２０２４图１８不加预应力开挖时桩身有矩及剪力Ｆｉｇ．１８ Ｍｏｍｅｎｔ ａｎｄ ｓｈｅａｒ ｆｏｒｃｅ ｏｆ ｐｉｌｅｓｆ ｏｒ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ｗｉｔｈｏｕｔ ｐｒｅｌｏａｄ弯矩瓜Ｎ．ｍ反力瓜Ｎ４００ ０ ４００１２印８田４仪】０ ４的别刀乏 ８ 侧１２送１６２０２４图１９加预应力开挖时桩身有矩及剪力Ｆｉｇ．１９ Ｍｏｍｅｎｔｓ ａｎｄ ｓｈｅａｒ ｆｏｒｃｅｓ ｏｆ ｐｉｌｅｓｆ ｏｒ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｐｒｅｌｏａｄ 拆除支撑也是工程中经常遇到的，因支撑都是临时的，施工过程中地下室侧墙是要拆除的，而支撑的拆除会对支护结构的内力产生影响，为模拟这一过程，可以用增量法把支撑拆除作为一增量步，而此时的增量荷载则为被拆除的支撑力的反力，由此可计算出支撑拆除所产生内力及位移增量，与拆撑前的结果迭加而得到拆撑后的结果。计算时，注意已施工的楼板是新的支撑点。由此可见，增量计算方法可以模拟支撑或锚杆 预应力以及支撑拆除等对支护结构受力和变形的影响。７深层搅拌桩等嵌入式重力挡土结构的计算 深层搅拌桩挡土结构在软土地基的基坑支护中己逐步得到推广应用，但这种挡土结构的计算理论还不很成熟，目前的计算通常是将其作为一重力式挡土结构，来验算其抗滑和抗倾稳定性，而对其变形的计算则不够重视，也缺乏适用的计算方法，通常稳定和变形是分开计算的，将稳定和变形统一起来进行计算的方法还较少见到。尤其是对变形的计算，有效的方法不多。也有一些文献用脚法来进行计寰１５１，但均未考虑开挖侧桩前土的屈服及其对变形的影响。本研究中亦把其看作为一竖放的弹性地基１１６１，计算简圈如民加所示，考虑幼体熏盘ｗ，万方数据力学２００４年底部抗剪力Ｑ及底部的抗转动弹簧刚度ＫＢ，通过计算可算出基坑一侧土弹簧的抗力，当某些土弹簧的抗力达到被动土压力时，则采用前面的增量应力转移法进行迭代，转移土弹簧抗力中超过被动土压力部分的抗力，这样，挡土桩的位移将进一步增加。当迭代到稳定状态时，土弹簧并没有全部破坏，则挡土结构是稳定的，而相应于一定土体屈服条件下挡土墙的位移已算得，当土弹簧全部破坏时，则位移会不断增大，显然是不稳定的。因此，用这样的方法可以计算出此种挡土结构是否稳定，而在稳定情况下，由于基坑侧土弹簧屈服的程度不同，相应的位移也不同。这样可以同时得到挡土桩是否稳定或在稳定条件下的位移是多少的结果，从而可判断设计是否合理，与通常计算位移的ｍ法不能考虑基坑侧土体屈服的方法相比，本方法则显得更为合理。图２０计算简图Ｆｉｇ．２０ Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｓｃｈｅｍｅ８ Ｔｅｒｚａｇｈｉ－Ｐｅｃｋ表观土压力理论问题 深基坑支护结构的土压力问题是人们较为关注的问题，目前，应用较多的是基于经典的朗肯土压力或库仑土压力理论，沿深度呈三角形分布，如图２１所示。另一种是国际上较为流行的Ｔｅｒｚａｇｈｉ－Ｐｅｃｋ的表观土压力理论，是根据工程实测的结果而提出的经验表观土压力，根据不同的土类，其分布如图２２所示［１－３１。同一结构，同一问题，存在两种不同的土压力图，显然是不合理的。目前，还有一些观点认为，经典土压力理论不适用于基坑工程，而 图２１朗肯土压力川解１ Ｒａｎｋｉｎｅ ｅａ而ｐｒｅｓｓｕｒｅ第１２期杨光华：深基坑支护结构的实用计算方法及其应用１８９３Ｋｏ ＝ｔａｎ＇ｔ咔Ｊ￣，。．．１尸Ｊ中、ＫＺ 若Ｎ一ｏ一，一卜粤二１备施工期短，则用下限若板桩移动小，且｝ １．０ＫｏｙＨＮ翔的叫．０七峭卜０（ａ）砂（ｂ）软・中硬粘土‘（ｃ）硬裂隙粘土图２２ Ｔｅｒｚａｇｈｉ－Ｐｅｃｋ的表观土压力Ｆｉｇ．２２ Ｔｅｒｚａｇｈｉ－Ｐｅｃｋ ａｐｐａｒｅｎｔ ｅａｒｔｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅ一些实测的支撑力与按经典理论计算的结果认为差距较大［１７１。而在国外Ｔｅｒｚａｇｈｉ－Ｐｅｃｋ表观土压力理论应用较为普遍，因此，这两种土压力到底哪一种是正确的，或它们是否存在一定联系，仍是一个未很好解决的问题。为对Ｔｅ ｒｚａｇｈｉ－Ｐｅｃｋ的表观土压力给出一个理论解释，同时分析其与经典的土压力理论的关系，本研究采用增量法对支撑支护结构进行分析阴．为说明问题，采用图２３所示的施工过程进行计算分析。ｖ－．０．００ 图２３计算简圈（单位：ｍ）Ｆｉｇ．２３ Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｓｃｈｅｍｅ （ｕｎｉｔ＝ ｍ） 为便于比较，采用均质土来分析，施工过程也如图２３所示，施工过程为：逐步开挖到支撑位置以下０．５ ｍ处，开始加该层支撑，计算采用增量法，土压力采用朗肯土压力理论，计算出开挖到底以后各层支撑的支撑力，然后，把支撑力按支撑上、下１／２支撑间距范围内变成平均分布力，称其为支撑分布力，将其与朗肯土压力、Ｔｅｒｚａｇｈｉ－Ｐｅｃｋ的表观土压力以及日本规范的经验土压力进行比较，不同土质情况下的比较结果如图２４所示．由图２４可见，各种土质情况下计算出的支撑分布力均在Ｔｅｒｚａｇｈｉ－Ｐｅｃｋ及日本规范的经验土压力范围内，且与这些经验土压力的分布规律较一致，面与经典土压力理论万方数据沙基一佩克土压７旧本声压力）９６ｋＮ／ｍ｀土压力）—一一一Ｅ＝８０ ／Ｆ１．０ Ｍ８３ Ｍｍ＇ｍ（墙厚）Ｐａｈ＝Ｏ．８ ｍ硬粘土的计算土压力－一一（深基坑Ｅ＝６０ ＭＰａ）ｎ４６蝙｀—一ｈ１．０ ｍ—ｈ＝０．８ ｍ（墙厚）９６ ｋＮ／ｍ＇Ｒ１１１ ｋＮ／ｍ＇（ｂ）中硬粘土的计算土压力ｑ－２０ ｋＮ／ｍ＇１古占工去ｎ店＼ 、＼ 、 ＼ （ｃ）软土的计算土压力ｑ＝２０ Ｗ／ｍ＇｛４占１咨占孟占４１＂，０．５５｝．｝ 、Ｉ、 ！Ｉ‘、｝｝、 、 Ｉ＼Ｊ ｝！｝｝Ｉ！－Ｉ｝｝｝Ｉ｝Ｉ Ｉ＿＿＿＿＿＿＿」州／ｍ６９ ｋＮ／ｍ＇Ｃｄ）砂土的计算土压力 图２４计算土压力与各种土压力的比较Ｆｉｇ．２４ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｃｏｍｐｕｔｅｄ ｅａｒｔｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅｏｆ ｓａｎｄｓ ａｎｄ。场ｅｒ．汕ｐｒｅｓｓｕｒｅｓ１８９４岩土力学２００４年不同，主要表现在其上部的支撑分布力均大于经典理论土压力，下部支撑分布力小于经典理论土压力。但这些支撑分布力均是在采用增量法考虑施工过程，而土压力是采用经典理论土压力计算出来的，其与经验土压力较一致，说明通常的经验土压力并不是作用于支护结构的土压力，而是支撑力，而支撑力是与施工过程有关，亦即与支撑设置的先后有 （５）中微风化软岩：Ｅ＝８００＾２ ０００ ＭＰａ．对于残积土，原广东地基规范提供了根据标贯 击数Ｎ确定Ｅ的经验公式［１９１．文献〔 ２０］通过统计一些压板试验的结果，提出了另一经验关系：Ｅ ＝ ２．７７凡Ｎ （１９）Ｅ＝２． ２Ｎ （１８）关的。由手上部支撑先设置，较早开始承担荷载，其分担了部分下部支撑的力，因此，上部支撑力的式中凡＝ ０．７一０．９．式（１ ９）与广东省地基基础规范建议值是接近分布力大于理论土压力的分布力，而下部支撑力则小于理论分布力，这是由于下部支撑迟施加，部分荷载被早施加的上部支撑分担，因而下部支撑力小，这完全是由于受施工过程对支撑力的影响，而不是真正的土压力，真正作用于支护结构上的土压力仍应是理论土压力。从而把理论土压力、经验土压力及其对施工过程的影响通过增量法给出了理论上的解释。但由于实际的土质是分层的，施工过程也是复 杂的，有时还存在支撑预应力，经验土压力不能较好地反映这些复杂因素对支撑力的影响，而采用增量法则可以给予合理的计算，因此，通过增量法计算表明：作用于支护结构上的土压力应仍是经典的理论土压力，Ｔｅｒｚａｇｈｉ－Ｐｅｃｋ的表观土压力其实是一种支撑分布力的经验值，而不是真正作用于支护结构上的土压力，这也进一步从理论上对Ｔｅｒｚａｇｈｉ－Ｐｅｃｋ的表观土压力进行了解释，也说明了其与经典理论的土压力的关系。９土的参数问题本项研究中土的弹簧刚度是采用土的变形模 量Ｅ和泊松比产来计算的，对于一般土体，产可取０．３－０．４，岩石可取０．２＾＂０．３，对结果影响不大，关键是Ｅ的确定。确定Ｅ的合理方法应是对不同土层进行现场压板或旁压试验等确定，显然这种试验要比通常用桩进行侧向荷载试验确定的ｍ值要简便一些。再者，用Ｅ来考虑土的非线性要比用ｍ值法易于实现，且Ｅ具有更明确的物理及力学意义，更易于从经验上判断其取值的合理性。因此，用Ｅ来表征土的变形特性具有更好的效果。对于广东地区Ｅ的确定，根据大量的压板试验 和许多工程实测的反分析，一般岩土的变形模量范围为： （１）软土，淤泥质土：Ｅ＝１￣ １０ ＭＰａ；（２）软￣可塑土：Ｅ ＝１０＾２０ ＭＰａ；（３）硬塑￣坚硬土：Ｅ ＝２０＾－６０ ＭＰａ；（４）强风化岩：Ｅ －１００＾－２００ Ｎ Ｐａ－，万方数据的。显然，由于Ｅ比通常的ｍ值法具有更明确的物理意义，因而从经验上更易于判断取值的合理性。目前，已对广东各种岩土积累了一定的Ｅ值经验。除以上的参考值以外，也可以采用一种经验的近似方法计算Ｅ值［２１１，这样更易于工程计算时取值。按国家地基规范［ ２２１，地基修正后的承载力特征值为： ．ｆ．二几＋Ｙｂｙ（ｂ一３）＋Ｙｄｙ．（ｄ一０．５） （２０）式中．ｆ．ｋ为从载荷试验或其他原位测试、经验值等方法确定的地基承载力特征值。当采用浅层土压板试验和沉降确定凡时，其沉降ｓ与压板直径ｂ的比值为ｓ／ｂ＝０．０１－０．０１５，当压板面积Ａ＝０．５ ｍ２时，相应的压板直径ｂ约为７９ ｃｍ，则压板相应的沉降ｓ＝０．８＾－１．２ ｃｍ。对于标准基础：ｂ＝ ３ ｍ，当埋深ｄ＝０．５ｍ时，则相应的沉降量：约为３＾４．６ ｃｍ。实际上，：值对不同土层是不同的，硬土的：值小，软土的：值大。对于标准基础尺寸，参考以上分析，并结合广东地区的经验，对应的基础沉降经验值可取表１所示数值［２１１０ 表１变形ｆ经验取值表Ｔａｂｌｅ １ Ｅｘｐｅｒｉｅｎｔｉａｌ ｖａｌｕｅｓ ｏｆ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｓ石／ ｋＰａ ＞－５００ ４００ ３００ ２００ １５０ １００ ５０ 又／ｃｍ １．０ １．４ １．８ ２．２ ３ ５ ２０肠爪开． １２０ ６８．６ ４０ ２１．８ １２ ４．８ ０．６ 因此，若一般地质报告提供ｆ．值或通过其他经验及理论计算得到标准基础尺寸下的ｆ．值时，可以按弹性力学公式近似计算出土的变形模量经验值：Ｅ二丛上．Ｓｋ Ｐ兰ｗ（２１）近似取ｗ＝０． ８８， ｂ＝３ ｍ， Ｓｋ值根据ｆ．由表１确定或插值得到。由此，为经验确定土的变形模量提供了一种经验的定量计算方法，经不同岩土类的计算与经验值比较，说明本方法是可行的。１０工程应用本项成果目前己为国内同行所关注，其中增量 法已被编入多本专着１２斗４‘１．广州地铁基坑工程中规第１２期杨光华：深基坑支护结构的实用计算方法及其应用１８９５定支护结构的计算要用增量法进行计算［５－７１，并经受了实践检验。此外，在广州地区增量法已被许多工程所采用，应用于工程设计、咨询的达１００多项，支护型式包括地下连续墙、挡土桩、钢板桩等，实践证明本项成果是科学、合理的，具有较好的实用性，实际应用也取得了显著的效益。限于篇幅，仅列出两例：（１） １９９４年施工的广东亚洲国际大酒店基坑工程［８１， ４层地下室，开挖深度约２０ ｍ，也是当时广州最深的基坑工程，经咨询优化后，采用１－４层锚杆，节省工程投资４００多万元，计算与实测位移结果比较如图２５， ２６所示。注：括号内数值指位移图２５亚洲大酒店实测位移与计算位移结果比较（单位：ｍｍ）Ｆｉ ｇ．２５ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｍｅａｓｕｒｅｄ ａｎｄ ｃｏｍｐｕｔｅｄｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｓ ｏｆ Ａｓｉａ Ｈｏｔｅｌ ｂａｓｅｍｅｎｔ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ（ｕｎｉｔ： ｍｍ） 日８０三 ＼６０协划４０礴 日、 侧－８晰１２１６图２６亚洲大酒店８６＂桩桩顶位移与开挖深度、时间的关系Ｆｉｇ．２６ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｈｅａｄ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｓｏｆ ｐｉｌｅ Ｎｏ．８６ ａｎｄ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ｄｅｐｔｈ ｏｆＡｓｉ ａ Ｈｏｔｅｌ ｂａｓｅｍｅｎｔ ｖｓ． ｔｉｍｅ （２）广州地铁一号线体育中心站基坑支护优化咨询。该车站基坑采用人工挖孔桩加钢管支撑，经优化，并由施工单位实施后，减少了支撑，节省造价约１００万元，当时由于拆迁而曾使工期延后，成为影响整个一号线的关键工程，采用优化方案，万方数据工期缩短了一个月，使工程顺利完成，经监测证明与计算结果一致，成果受到地铁总公司一致好评，经评审，地铁一号线采用优化方案后，效益较好。支护桩位移实测值与计算结果比较如图２７， ２８所示。李‘斗，书。刃一计算值－ －２一 １－载一测试值一３一 －４一／／一５一荞 １，任兀加支撑前－６一／ ’．、侧馨珑哪今绷／鑫－４Ｅ Ｘ二０８－ －１Ｉ１７Ｕｑ １ － Ｆ－－．＇’ｆＪ＿ｌｔｉｔ前渭一ｌ ２－．－１ ３ －：淮一一１ ４ －ｒ．－一一１ ５了６－。０Ｓ １．０ １．５ ２０－１７ ０．０肠１．０ １５１０位移／ｍｍ 位移／ｍｍ西侧 东侧 图２７地铁体育中心站１４８＂桩断面桩身 位移计算与实侧结果的比较Ｆｉｇ．２７ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｍｅａｓｕｒｅｄ ａｎｄ ｃｏｍｐｕｔｅｄｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｐｉｌｅ Ｎｏ． １４８ ｏｎ ｔｈｅ ｓｐｏｒｔｓｃｅｎｔｅｒ ｓｕｂｗａｙ ｓｔａｔｉｏｎ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ！２加１０００三・２枷赶翔朗柳２０００！２的！ａ洲）日・绷２之翔柳柳期（ｂ） 图２８地铁体育中心站１ ４８＂桩加撑前、后 桩身有矩计算与实测结果比较Ｆｉｇ．２８ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｍｅａｓｕｒｅｄ ａｎｄ ｃｏｍｐｕｔｅｄｂｅｎｄｉ ｎｇ ｍｏｍｅｎｔｓ ｏｆ ｐｉｌｅ Ｎｏ． １４８ ｏｎ ｔｈｅ ＳｐｏｒｔｓＣｅｎｔ ｅｒ Ｓｕｂｗａｙ ｓｔａｔｉｏｎ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ｉｎ ｃａｓｅｓｏｆ如如抽．翻一 ．ｆｔｅｒｂｒａｃｉｎｇｓ１８９６岩土１１结论 本项研究工作历经十余年，对基坑支护结构计算中的一些关键技术问题提出了较合理的实用计算方法，如用增量法模拟施工过程、支护结构入土深度的合理确定、预应力及支撑拆除的计算、土的参数的合理确定等，并应用增量法对著名的Ｔｅｒｚａｇｈｉ－Ｐｅｃｋ土压力给出了理论解释，形成了一套基坑支护结构系统而实用的计算方法，经受了许多工程的实践检验，已为广州地铁这样的重大工程设计所采用，是目前基坑工程设计中较为系统和实用的计算理论和方法，相信对推动我国的基坑工程设计和发展具有较好的作用。致谢：本项工作得到本院许多同事的指导和帮助，许 多工程项自是由本院的同事完成或共同完成的，他们是：陆培炎、李思平、赖琼华、曹洪、熊丽珍、陈海新、陈晓文、杜秀忠、史永胜、蔡小英、方大勇、倪光乐、沈建华等，对他们的辛勤工作表示衷心感谢！参考文献［Ｉｌ陈仲颐，叶书麟主编．《基础工程学》［Ｍ］．北京：中国建筑工业出版社，１ ９９０．［２］ Ｔｅｒｚａｇｈｉ． Ｋ， Ｐｅｃｋ Ｒ Ｂ． Ｓｏｉｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ｉｎ ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＰｒ ａｃｔｉｃｅ［Ｍ］． Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ： ［ｓ．ｎ．］ １９４８．［３ｌ［美】卡尔．塔萨奇，雷尔夫．皮．泼克著．蒋彭年译．工程实用土力学［ Ｍ］北京：水利水电出版社，１９６０．［ Ａｍｅｒｉｃａｎ］ ＴｅｒｚａｇｈｉＫ． Ｐｅｃｋ Ｒ Ｂ．Ｔｒａｎｓｌａｔｅｄ妙ＪＩＡＮＧｐｅ ｎｇ－ｎｉａｎ． Ｓｏｉｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ｉｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｐｒａｃｔｉｃｅ（Ｍ．Ｂｅｉ ｊｉｎｇ：Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ Ｈｙｄｒｏ－ｐｏｗｅｒ ｐｕｂｌｉｓｈｅｒ，１９６０． ［４１ ＪＧＪ １２０－９９，建筑基坑支护技术规程［Ｓ］．［５］广州市地下铁道公司．广州地铁二号线首期工程初步设计《技术要求》［ Ｒ］．广州：广州市地下铁道总公司，广州市地下铁道设计院，１ ９９９．６－２１．［６ｌ广州市地下铁道公司．广州市轨道交通三号线工程《技术要求》［ Ｒ］，广州：广州市地下铁道总公司，广州市地下铁道设计研究院，２００２．５一１ ５．（７ｌ张志良，刘应海．广州地铁一号线地下车站基坑工程技术简ｚ ｔ［Ｊ］．广州建筑（增刊），１９９９． １４４一１４９．ＺＨＡＮＧ Ｚｈｉ－ｌｉａｎｇ， ＬＩＵ Ｙｉｎｇ－ｈａｉ． Ｒｅｓｕｍｅ ｏｎ ｔｈｅＧｕａ ｎｇｚｈｏｕ ｓｕｂｗａｙ ｌｉｎｅ Ｉ ｓｔａｔｉｏｎ＇ｓ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ［ Ｊ］． Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ， １９９９， （Ｓｕｐｐ．）： １４４一１４９．Ｎ陆培炎，杨光华，李思平．广东亚洲国际大酒店基坑开 挖锚杆支护结构的计算分析【Ａｌ．广东省深基坑开挖工程学术研讨奔掩奔家［ Ｃ］．协 Ｔ－州众、广东科技出版社，万方数据力学２００４年１９９４．４９一５５． ［９］周湘渝，易觉，严敬泽．中国工商银行广东省分行业务大楼深基坑围护方案设计［ Ｉｉｉ．广州建筑，１９９７， （１）： ３０一３４． ＺＨＯＵ Ｘｉａｎｇ－ｙｕ，ＹＩ Ｊｕｅ，ＹＩＮ Ｊｉｎｇ－ｚｅ． Ｄｅｅｐ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｐｉｔｓ ｕｐｐｏｒｔｓ ｃｈｅｍｅ ａｎｄ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｏｆ Ｇｕａｎｇｄｏｎｇｂｒ ａｎｃｈ ｏｆ ｉｎｄｕｓｔｙｒ ａｎｄ ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ ｂａｎｋ ｏｆ ｃｈｉｎａ＇ｓｂｕｓ ｉｎｅｓｓ［Ｊ］． Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ， １９９７， （１）： ３０一３４． ［１０１严敬泽，夏振军，邓万福．广东省工商银行业务大楼深基坑施工技术［ Ｊ］．岩石力学与工程学报，２００２， （６）： ９１０一９１４． ＹＩＮ Ｊｉｎｇ－ｚｅ， ＸＩＡ Ｚｈｅｎ一ｕｎ， ＤＥＮＧ Ｗａｎ－ｆｕ． Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｔ ｅｃｈｎｉｑｕｅ ｏｆ ｄｅｅｐ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｐｉｔ ｆｏｒ ｔｈｅ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｏｆＧｕａ ｎｇｄｏｎｇ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ａｎｄ ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ ｂａｎｋ Ｐｌａｚａ［月．Ｃｈｉ ｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｒｏｃｋ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ Ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００２，（ ６）： ９１０一９１４．【川陆培炎．横向荷载作用下土、桩结构共同作用的简化法［ Ｊ］．广东水电科技，１９９１， （１）：１一１０．ＬＵ Ｐｅｉ－ｙａｎ， Ａ Ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｐｉｌｅ－ｓｏｉｌ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｕｎｄｅ ｒ ｌａｔｅｒａｌ ｌｏａｄｉｎｇ［月，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ， １９９１， （１）： １一１０．［１２１杨光华，陆培炎．深基坑开挖中考虑施工过程的多撑或多锚地下连续墙的增量计算法阴．建筑结构，１ ９９４，（ ８）： ２８一４７． ＹＡＮＧ Ｇｕａｎｇ－ｈｕａ， ＬＵ Ｐｅｉ－ｙａｎ， Ｔｈｅ ｉｎｃｒｅｍｅｎｔａｌｃ ａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｉａｐｈｒａｇｍ ｗａｌｌ ｗｉｔｈｍｕｌ ｔｉ－ｂｒａｃｅ ｏｒ ｍｕｌｔｉ－ａｎｃｈｏｒ ｉｎ ｄｅｅｐ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｂｕｉ ｌｄｉｎｇ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ， １９９４， （８）： ２８一４７．［１３］杨光华．地下连续墙的入土深度问题［Ａ］．第六届全国土力学与基础工程学术会议论文集［ Ｃ］．北京：中国建筑１业出版社，１ ９９１． ８５９－８６２．［１４］杨光华．深基坑开挖中预应力锚杆或预应力支撑支护结构的计算分析［ ［Ｊ］．建筑结构，１９９６，（４）： ９－１２．ＹＡＮＧ Ｇｕａｎｇ－ｈｕａ． Ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｔａｉｎｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗｉ ｔｈ ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ ａｎｃｈｏｒ ｏｒ ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ ｂｒａｃｅ ｉｎ ｄｅｅｐｅ ｘｃａｖａｔｉｏｎ［Ｊ］． Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ， １９９６， （４）： ９－１２．［Ｉ习高大钊主编．软土地基理论与实践［Ｍ］．北京：中国建筑工业出版社，１ ９９２．１３２－１３６．［１６］杨光华．深层搅拌桩等嵌入式重力挡土结构稳定和变形的计算田．岩土工程学报，１ ９９６，１８（４）：９１一９４．ＹＡＮＧ Ｇｕａｎｇ－ｈｕａ． Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄｄｅ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｇｒａｖｉｙｔ ｒｅｔａｉｎｉｎｇ ｗａｉｌ ｗｉｔｈ ｄｅｅｐ ｍｉｘｉｎｇｃｏｌ ｕｍｎｓ闭．Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ＧｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＥｎｇｉ ｎｅｅｒｉｎｇ， １９９６， １８（４）：９１一９４．下转第１９０２页１９０２２００４年量的不同对波传播的影响。基于数值模拟结果表明，准饱和土中含有的少量气体对波传播有着重要的影响，少量气体对饱和砂土动力特性的影响很大：准饱和土中液相的体积含量多少对波传播的影响也很ｂｅｔｗｅｅｎ ｓｏｉｌ ａｎｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ＤＩＡＳＳｃｏｄｅ［Ｒ］． Ｄａｌｉａｎ： Ｕｎｉｖｅｒｓｉｙ ｔｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆ Ｄａｌｉａｎ．１９９０．［４］中国防护工程科研报告一饱和土力学性质试验研究报大。本文的工作还为进一步研究准饱和砂土在爆炸荷载作用下的液化问题打下一定的基础。参考文献［１］王明洋，赵跃堂，钱七虎．饱和砂土动力特性及数值方法研究［Ｊ］．岩土Ｔ－程学报，２００２， ２４（６）： ７２３一７２９．ＷＡＮＧ Ｍｉｎｇ－ｙａｎｇ， ＺＨＡＯ Ｙｕｅ－ｔａｎｇ， ＱＩＡＮ Ｑｉ－ｈｕ． Ｓｔｕｄｙｏｆ ｄｙｎａｍｉｃ ｂｅｈａｖｉｏｕｒ ａｎｄ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｓａｔｕｒａｔｅｄｓａｎｄ［Ｊ］． Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００２，２４（６）： ７３２一７２９．［２］梁霍夫著．刘光寰，王明洋译．岩土中爆炸动力学基础［Ｍ］．南京：工程兵工程学院（内部教材），１９９３．［３］大连理工大学力学所，上海地下建筑设计院．土壤与结构相互作用动力有限元分析及ＤＩＡＳＳ程序系统【Ｒ］．大连：大连理工大学，１９９０．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ， Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｄａｌｉａｎ， Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅＤｅｓｉｇｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ． Ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｏｆ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ上接第１８９６页［１７）赵维茂．上海永华大楼深基坑开挖及支护技术【几施１技术，１ ９９４，（９）： ３１－３３．ＺＨＡＯ Ｗｅｉ－ｍａｏ． ． Ｒｅｔａｉｎｉｎｇ ａｎｄ ｐｒｏｔｅｃｔｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｆ ｏｒ Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｙｏｎｇｈｕａ ｍａｎｓｉｏｎ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｅｘｃａｖａｔｉｏｎ［Ｊ］．ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， １９９４， （９）： ３１一３３．［１８１杨光华．深基坑开挖中多支撑支护结构的土压力问题［Ｊ］．岩土工程学报，１９９８，２０（６）：１１３一１１５．ＹＡＮＧＧｕａｎｇ－ｈｕａ Ｔｈｅ ｅａｒｔｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｆｏｒｔ ｈｅ ｍｕｌｔｉ－ｂｒａｃｅｄ ｒｅｔａｉｎｉｎｇ ｓｔｕｒｃｔｕｒｅ ｏｆ ｄｅｅｐｅ ｘｃａｖａｔｉｏｎ［月．Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ＧｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＥｎｇｉ ｎｅｅｒｉｎｇ， １９９８， ２０（６）：１１３一１１５．［１９］ ＤＢＪ－１５－３－９１，广东省标准建筑地基基础设计规范Ｃ ｓｌ｝［２０］赖琼华．岩土变形模量取值研究切．岩石力学与工程学报， ２００１， ２０（增）：１７５０一１７５４．ＬＡＩ Ｑｉｏｎｇ－ｈｕａ Ａ ｒｅｓｅａｒ比ａｂｏｕｔ ｈｏｗ ｔｏ Ａｃｑｕｉｅｒ万方数据［５］［６］（７］［８］［９］［２１］杨光华．根据经验地基承载力反算土的强度和变形［２２］ ［２３］唐业清．（深基坑１程学》（［２４］黄运飞编著．《深基坑工程实用技术》［［２５］孙福，魏道垛主编．［２６］陈忠汉，程丽萍编著．深基坑工程【告［Ｒ］．洛阳：８９００２，１９９３．王明洋．三相饱和土中核爆炸冲击波的传播规律及浅埋结构荷载试验研究【Ｒ］．南京：理工大学工程兵工程学院，１９９９．赵跃堂，王明洋．饱和土中单建式人防工程结构爆炸荷载实用计算方法【Ｒ］．南京：理工大学工程兵工程学院，２００１．Ｐｕｅｂｌａ Ｈ， Ｂｙｒｎｅ Ｐ Ｍ， Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｒ． Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ＣＡＮＬＥＸｌｉｑｕｅｆａｃｔｉｏｎ ｅｍｂａｎｋｍｅｎｔｓ： ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ ａｎｄ ｃｅｎｔｒｉｆｕｇｅｍｏｄｅｌｓ［Ｊ］． Ｃａｎａｄｉａｎ Ｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ， １９９７， ３４（５）：６４１－６５７．Ｂｙｒｎｅ Ｐ Ｍ， Ｃｈｅｕｎｇ Ｈ， Ｙａｎ Ｌ． Ｓｏｉｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｆｏｒｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｓａｎｄ ｍａｓｓｅｓ团．ＣａｎａｄｉａｎＧｅｏｔｅｃｈｎｉｉｃａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ， １９８７， ２４（３）： ３６６一３７６．赵跃堂．爆炸荷载作用下三相饱和土中波传播及其与结构的相互作用问题研究［博士学位论文Ｄ］．南京：工程兵工程学院、１９９６．ｇｅｏｔ ｅｃｈｎｉｃａｌ ｍｏｄｕｌｕｓ［Ｊ］． Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ＲｏｃｋＭｅ ｃｈａｎｉｃｓ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， ２００１， ２０（增）：１７５０一１７５４． 参数［ ［Ｊ］．广东水利水电，２００２，（１）：３－６．ＹＡＮＧ Ｇｕａｎｇ－ｈｕａ． Ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ ｓｏｉｌ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄｄｅ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｂａｓｅｄ ｏｒ ｅｍｐｉｒｉｃａｌ ｂｅａｒｉｎｇｖａ ｌｕｅ ｏｆ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ［Ｊ］． Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄ Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ， ２００２， （１）： ３一６．ＧＢＪ７－８９，建筑地基基础规范［Ｓ］．讲义）．［ｓ．ｌ．］： ［ｓ．ｎ．］１９９４．Ｍ］．北京：兵器工业出版社，１ ９９６．《岩土工程勘察设计与施工》Ｍ．北京：地质出版社，１ ９９８．明．北京：机械工业出版社，１ ９９８．
