2.4.2 深基坑支护结构
深基坑开挖采用放坡无法保证施工安全或场地无放坡条件时，一般采用支护结构临时支挡，以保证基坑的土壁稳定。深基坑支护结构既要确保坑壁稳定、坑底稳定、邻近建筑物与构筑物和管线的安全，又要考虑支护结构施工方便、经济合理、有利于土方开挖。
重力式支护结构：重力式支护结构丰要通讨加固基坑周边十形成一定厚度的重力式墙，以达到挡土目的。常用深层搅拌水泥桩支护墙，即在基坑四周用深层搅拌法将水泥与土拌和，形成块状连续壁或格状连续壁与壁间土组成复合重力式支护结构。这种支护墙具有防渗和挡土的双重功能，要求两桩间应搭接200 mm。宜用于场地较开阔，挖深不大于7 m，土质承载力标准值小于140 kPa的软土或较软土中。此外，尚有高压旋喷帷幕墙、水泥粉喷桩、化学注浆防渗挡土墙等形式的重力式支护结构。深层搅拌水泥桩支护墙宜用强度为42.5 MPa的水泥，掺灰量应不小于10%，以12%～15%为宜。横断面宜连续，形成封闭的实体或格状结构。为保证水泥壁与土形成复合体，格子间的土体面积应满足下式：
式中 F——格子内土的面积（m2）；
r——土的重度（kN/m3）；
C——土的黏聚力（kN/m2）；
μ——格子的周长（m）。
重力式支护结构的破坏包括强度和稳定性两方面，而强度和稳定性的验算又必须先知道支护结构的断面尺寸。所以，一般先根据下式估算断面尺寸
D=（1.0～2.0）h
B=（0.4～0.8）h
式中 D——墙的埋深（m）；
h——墙的挡土高度（m）；
B——墙的底宽（m）。重力式支护结构的稳定性验算内容包括抗倾覆验算、抗滑移验算、整体圆弧滑动验算、抗隆起验算和管涌验算等。
1.抗倾覆验算
如图2.16，水泥桩支护墙如截面、重量不够大，在墙后推力作用下，会产生整体倾覆失稳，抗倾覆安全系数为
式中 ∑MEP，∑MEa分别为被动土压力与主动土压力绕墙前趾a点的力矩之和（kN·m）；
∑Mw一墙前与墙后水压力对A点的动力矩之和（kN·m）；
G——墙身重量；
B——墙身宽度；
u——作用于墙底面上的水浮力
ha——主动侧地下水位至墙底的距离（m）；
hp——被动侧地下水位至墙底的距离（m）；
lw——的合力作用点距A点的距离（m）；
K0——抗倾覆安全系数，应大于1.0～1.1，当用朗肯公式计算时，应大于1.2～1.5。
图2.16
2.抗滑移验算
当水泥桩支护墙与土间产生的抗滑力不足以抵抗墙后的推力时，支护墙会产生整体滑动，使墙体失效。为此，需进行抗滑移验算。如图2.16，水平滑动安全系数为
式中 ∑Ep，∑Ea——分别为被动和主动土压力的合力（kN）；
∑Ew——作用于墙前墙后水压力的合力（kN）
φcq——墙底处土的固结快剪摩擦角（度）；
Ccq——墙底处土的固结快剪黏结力（kPa）；
Ks——抗水平滑动安全系数，取1.1～1.2，当用朗肯公式计算时，取1.25～1.55。
3.抗圆弧滑动验算
水泥桩支护墙由于水泥掺入量较少，因此只能把它看作是提高了强度的一部分土体，进行整体圆弧滑动计算，如图2.17。计算方法采用本节中介绍的“条分法”。由于水泥桩支护墙有时是按格状布置，沿桩墙部分滑动面上的内聚力可按下式估算：
Cai=Ci(1-ac)+Ccoi·ac
式中 Cai——第i个水泥桩条的平均内聚力（kPa）；
Ci——第i个土条的内聚力（kPa）；
Ccoi——水泥桩的内聚力（kPa）；
ac——置换率（单位长度内水泥桩面积与桩墙面积之比）。
图2.17
4.抗基底隆起验算
开挖较深的软黏土基坑时，如果桩墙的重量超过基坑底面以下地基的承载力时，地基中的平衡状态受到破坏，就会发生坑壁土流动，坑顶下陷、坑底隆起的现象，为防止这种现象发生，需验算地基是否会产生隆起。常用地基稳定验算法如图2.18。
图2.18 重力式挡土结构承载地基稳定性验算
图2.19 抗渗（管涌）稳定验算
式中 S1——墙底一倍墙体宽度范围内的平均强度；
S2——墙底以上土的平均强度；
Η——墙体深度；
Β——墙体宽度；
D——墙体插入深度；
W——墙重量；
Q——作用在墙顶的荷载；
Fa——安全系数。
5.抗渗稳定（管涌）验算
基坑开挖后，地下水形成水头差h'，使地下水由高处向低处渗流。因此，坑底下的土浸在水中，在水中，其有效重量为浮重力密度γ'基坑管涌的计算简图见图2.19。当地下水的向上渗流力（动水压力）大于土的浮重力密度时，土粒则处于浮动状态，于坑底产生管涌现象。要避免管涌现象产生，必须满足下式：
式中 FS——安全系数，对影响范围内的1、2、3级建筑物，FS值分别取1.6、1.55和1.5。
h'——地下水形成水头差；
γ'——坑底土浸水浮重力密度；
D——墙体插入深度；
γw——水的重度。