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土钉支护主要适用于地下水位以上或经人工降水后的人工填土，粘性土和弱胶结砂土。对于无胶结砂层，砂砾卵石层和淤泥质土，土钉成孔困难，不宜采用土钉支护。对于不能临时自稳的软弱土层，土钉支护的现场施工无法实现，因此也不能采用土钉支护。从愈多工程经验来看，土钉支护的破坏几乎是由于水的作用，水使土体产生软化，引起整体或局部破坏，因此规定采用土钉支护工程必须做好降水，且不能作为挡水结构。
2.2.4 内支撑支护
表2-1钢支撑和现浇钢筋混凝土支撑的优缺点
材料 钢结构支撑 优点 缺点 自重小，安装和拆除方便，可重安装节点比较多，当构造不合复使用，可随挖随撑，能很好地理或施工不当时，很容易造成控制基坑变形，一般情况下可优节点变形而导致基坑过大的先考虑采用钢支撑 水平位移，施工技术水平要求高 混凝土结构支撑 具有较大的平面刚度，适用于各自重大，材料不能重复利用，种复杂平面形状的基坑，现浇节安装和拆除需要较长工期，不点不会产生松动而增加基坑的能做到随挖随撑，对控制变形变形，施工技术水平要求较低 不利，当采用爆破拆除支撑时会出现噪声、振动等危害 内支撑最大的缺陷还在于占据基坑内的空间，给挖土和主体结构施工造成许多困难，干扰并影响施工进度；随着主体结构的施工进展，在自下至上逐步卸去支撑时，还有可能进一步增加周围地层的位移。此外，环境温度变化可对支撑的内力产生很大的影响，比如20m宽的基坑若环境温度降低10oC，支撑就会缩短25mm，使基坑变形增加；而在温度升高后，这一变形并不能完全恢复，相反会使支撑内力增加许多，所以有时对内支撑在高温下采取冷却或涂漆（减少吸收热量）等措施。有下列条件时，可优先考虑选择使用内支撑支护结构：
（1）相邻场地有地下建筑物，不宜选用锚杆支护结构；
（2）为保护场地周边建筑物，基坑支护不得有较大的内倾变形； （3）场地土质条件较差，对支护结构有严格要求时。
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第3章 深基坑设计计算理论
深基坑计算理论有很多种，在此以古典的桩板计算理论为例做一个介绍。即在土压力已知的情况下不考虑桩体的变形，用静力平衡法来计算求解桩身的弯矩和剪力，从而运用结构设计原理的知识对桩进行配筋计算以及对基坑横撑进行稳定性验算。
3.1 土压力计算
3.1.1 静止土压力
静止土压力是墙静止不动，墙后土体处于弹性平衡状态时作用于墙背的侧向压力。根据弹性半无限体的应力和变形理论，z深度处的静止土压力为
p0?K0?z （3-1） 式中 ?—土的重度；
K0—静止土压力，可由泊松比?来确定，K0??1??。
一般土的泊松比值，砂土可取0.2～0.25，黏性土可取0.25～0.40，其相应的K0值在0.25～0.67之间。对于理想刚体??0,K0?0；对于液体??0.5，K0?1。
由式（3-1）可知，在均质土中，静止土压力与计算深度呈三角形分布，对于高度为H的挡墙而言，取单位墙长，则作用在墙上静止土压力的合力值E0为
E0?1K0?H2 (3-2) 2合力E0的方向水平，作用点在距墙底H/3高度处。 悬壁桩在土压力和地下水压力下的计算土如下图所示
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地面线地下水位线土水 图3-1土压力及水压力计算图
3.1.2 填土面水平时的朗肯土压力
朗肯土压力理论认为在垂直墙背上的土压力，是相当于达到极限平衡的半无限体中任一垂直截面上的应力。当地面水平时，土体内任一竖直面都是对称面，因此竖直和水平截面上的剪应力等于零。 3.1.2.1 主动土压力
当墙后填土达到主动极限平衡状态时，作用于任一z深度处土单元的竖直应力
?z???z应是大主应力?1，而作用于墙背的水平向土压力pa应是小主应力?3。由土的强度理论可知，当土体中某点处于极限平衡状态时，大主应力?1和小主应力?3间应满足以下关系式：
??黏性土 ?1??3tan2(45??)?2ctan(45??) （3-3）
22??或 ?3??1tan2(45??)?2ctan(45??) （3-4）
22?无黏性土 ?1??3tan2(45??) （3-5）
2?或 ?3??1tan2(45??) （3-6）
2以?3?pa，?1???z代入式（3-4）和（3-6），即得朗肯主动土压力计算公式为
??黏性土 pa??ztan2(45??)?2ctan(45??) （3-7）
22
西南交通大学毕业设计（论文） 第 15 页 或 pa??zKa?2cKa （3-8）
?无黏性土 pa??ztan2(45??) （3-9）
2或 pa??zKa （3-10）
?上面各式中 Ka—主动土压力系数，Ka?tan2(45??)；
2 ?—墙后填土的重度（kN/m3），地下水位以下取有效重度； c—填土的黏聚力（kPa)； ?—填土的内摩擦角；
z—计算点距填土面的深度（m）。
由式（3-10）可知：无黏性土的主动土压力强度与深度z成正比，沿墙高压力分布为三角形，作用在墙背上的主动土压力的合力Ea即为pa分布图型的面积，其作用点位置在分布图型的形心处，土压力方向为水平，即
1? Ea??H2tan2(45??) （3-11）
221或 Ea??H2Ka （3-12）
23.1.2.2 被动土压力
当墙在外力作用下挤压土体时，填土中任一点的竖向应力?z???z仍不变，而水平向应力却由小到大逐渐增大，直至出现被动朗肯状态。此时，作用在墙面上的水平向应力达到最大限值pp，即大主应力?1，而竖向应力为小主应力，即?3。利用（3-3）和（3-5）可得被动土压力强度计算公式：
黏性土 pp??zKp?2cKp （3-13） 无黏性土 pp??zKp （3-14）
?式中 Kp—被动土压力系数，Kp?tan2(45??)。其余符号同前。
2由上面两式可知，黏性土的被动土压力随墙高呈上小下大的梯形分布。单位墙长被动土压力合力为：
1黏性土 Ep??H2Kp?2cHKp （3-15）
2
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1 无黏性土 Ep??H2Kp （3-16）
2以上介绍的朗肯土压力理论计算公式简单，使用方便。但由于在推导过程中的条件假定和简化，使该理论使用范围受限。此外，由于朗肯理论忽略了墙背和填土之间的摩擦作用，从而使计算的主动土压力偏大，被动土压力偏小。
3.2 地下连续墙止水帷幕
地下连续墙开挖技术起源于欧洲。它是根据打井和石油钻井使用泥浆和水下浇注混凝土的方法而发展起来的，1950年在意大利米兰首先采用了护壁泥浆地下连续墙施工，20世纪50~60年代该项技术在西方发达国家及前苏联得到推广，成为地下工程和深基坑施工中有效的技术。
由于目前挖槽机械发展很快，与之相适应的挖槽工法层出不穷；有不少新的工法已经不再使用膨润土泥浆；墙体材料已经由过去以混凝土为主而向多样化发展；不再单纯用于防渗或挡土支护，越来越多地作为建筑物的基础，所以很难给地下连续墙一个确切的定义。一般地下连续墙可以定义为：利用各种挖槽机械，借助于泥浆的护壁作用，在地下挖出窄而深的沟槽，并在其内浇注适当的材料而形成一道具有防渗（水）、挡土和承重功能的连续的地下墙体。
3.2.1 地下连续墙的分类
1.按成墙方式可分为：①桩排式；②槽板式；③组合式。
2.按墙的用途可分为：①防渗墙；②临时挡土墙；③永久挡土（承重）墙；④作为基础用的地下连续墙。
3.按强体材料可分为：①钢筋混凝土墙；②塑性混凝土墙；③固化灰浆墙；④自硬泥浆墙；⑤预制墙；⑥泥浆槽墙（回填砾石、粘土和水泥三合土）；⑦后张预应力地下连续墙；⑧钢制地下连续墙。
4.按开挖情况可分为：①地下连续墙（开挖）；②地下防渗墙（不开挖）。 目前，地下连续墙在城市地下工程的施工设计中已经成为了一个重要的方法，尤其是在城市地铁这个领域也越来越受到人们的重视，它在地铁施工中的防水作用越来越明显。
3.2.2 地下连续墙的优点
地下连续墙之所以能得到如此广泛的应用和其具有的优点是分不开的，地下连续