篇一：
論文摘要：結(jié)合近年來一些深基坑支護設(shè)計與施工，概述了較成熟的深基坑支護類型及適應(yīng)范圍，簡述了深基坑設(shè)計理論及其存在的一些問題，對深基坑支護工程今后的技術(shù)應(yīng)用進行了探討，以期進一步完善深基坑支護技術(shù)。
深基坑工程是隨著城市建設(shè)事業(yè)的發(fā)展而出現(xiàn)的一種較類型的巖土工程，基坑支護設(shè)計是一個綜合性的巖土工程問題既涉及土力學(xué)中典型強度與穩(wěn)定問題，又包含了變形問題，同時還涉及到土與支護結(jié)構(gòu)的共同作用以及結(jié)構(gòu)力學(xué)等問題。隨著對這些問題的認(rèn)識及其對策研究的深入，越來越多的新技術(shù)在深基坑工程中也得到應(yīng)用。
1深基坑支護類型
1)土釘墻支護。2)攪拌樁支護。3)柱列式灌注樁、排樁支護。4)內(nèi)支撐和錨桿支護。5)鋼板樁支護。6)地下連續(xù)墻。
2深基坑支護的土壓力
2.1土強度指標(biāo)的選擇
土的抗剪強度指標(biāo)C，與土的固結(jié)度有密切的關(guān)系，土的固結(jié)過程就是土中孔隙水壓力的消散過程，對于同一種土，在不同排水條件下進行試驗，可以得出不同的抗剪指標(biāo)C和，故試驗條件的選取應(yīng)盡可能反映地基土的實際工作狀態(tài)。在基坑支護設(shè)計中應(yīng)采用三軸試驗的指標(biāo)，才能保證選取參數(shù)值的客觀性和準(zhǔn)確性。對于黏性土，計算圍護結(jié)構(gòu)背后由自重應(yīng)力而產(chǎn)生的主動土壓力采用三軸試驗的固結(jié)不排水剪的指標(biāo)與實際工作狀態(tài)較致，但由地面臨時荷載而產(chǎn)生的土壓力，通常采用三軸不排水剪指標(biāo)較合理。特別對于軟黏性土，好采用現(xiàn)場十字板的原位測試方法確定c和妒，因為室內(nèi)試驗的擾動影響太明顯，強度指標(biāo)偏低，使設(shè)計過于保守。計算基坑內(nèi)被動土壓力時，一般宜采用三軸固結(jié)不排水剪。對于砂土，由于排水固結(jié)迅速，對于任何情況，均可采用排水剪指標(biāo)，或采用固結(jié)不排水剪經(jīng)孔隙水壓力修正后的c，值來計算土壓力。
2.2土壓力計算理論及方法
1)試驗結(jié)果證實了太沙基理論的定性結(jié)論，土壓力大小取決于位移的大小和位移方向;2)實測結(jié)果表明，當(dāng)變形小于5%H(H為開挖深度)時，被動土壓力仍然能得到充分發(fā)揮，所以說，對于深基坑工程的實際變形情況而言，套用一些經(jīng)驗的位移指標(biāo)來判斷墻前土體是否達到被動極限狀態(tài)，是有局限性的;3)在黏性土上的許多基坑支護工程，護坡樁鋼筋強度未完全發(fā)揮，實際鋼筋應(yīng)力還低于鋼筋的設(shè)計強度，造成很大浪費，而造成鋼筋應(yīng)力低的原因主要是計算土壓力大于實際土壓力。實驗還表明，把基坑支護結(jié)構(gòu)視為平面不合理，因為基坑工程的“角效應(yīng)”即土壓力的空間效應(yīng)，對墻體位移有明顯的抑制作用。利用這種空間效應(yīng)可以在兩邊折減樁數(shù)或減少配筋量。
2.3水土壓力的合算與分算
按照有效應(yīng)力原理，可知“土、水壓力分算”比“土、水壓力合算”概念要清楚。但由于要測得有效應(yīng)力強度指標(biāo)，一般試驗難以做好，而且水、土壓力合算法在一些軟黏土地區(qū)的臨時性開挖工程中土壓力計算值與實測值較為符合。
土在有水作用時，墻后土壓力主要是水、土壓力共同作用的結(jié)果，在未搞清水、土耦合效應(yīng)的前提下，水、土壓力合算是一個包含一定的實踐經(jīng)驗的綜合方法，對工程實踐來說是有利的。
為搞清墻后土體在水、土共同作用下的破壞機理，進行水、土壓力分算，是符合系統(tǒng)科學(xué)原理的方法。
3支護結(jié)構(gòu)計算方法
3.1靜力平衡法
靜力平衡法亦稱自由端支承法，該法假定圍護結(jié)構(gòu)是剛性的，并可繞支撐點轉(zhuǎn)動。圍護結(jié)構(gòu)的前側(cè)產(chǎn)生被動土壓力，后側(cè)產(chǎn)生主動土壓力。靜力平衡法適用于圍護結(jié)構(gòu)的入土深度不太深即底端非嵌固的情況，此時圍護結(jié)構(gòu)由于土壓力的作用而達到極限平衡狀態(tài)。利用墻前后土壓力的極限平衡條件來求插入深度、結(jié)構(gòu)內(nèi)力等。
3.2等值梁法
單支撐(錨拉)埋深板樁計算，將其視為上端簡支、下端固定支承，變形曲線有一反彎點，一般認(rèn)為該點彎矩值為零，于是可把擋土結(jié)構(gòu)劃分為兩段假想梁，上部為簡支，下部為超靜定結(jié)構(gòu)，其彎矩圖不變，該法稱為等值梁法。實踐表明，等值梁法計算板樁是偏于安全的，實際設(shè)計計算常將大彎矩予以折減，折減經(jīng)驗系數(shù)為0.6～0.8，一般取0.74。等值梁法基于極限平衡狀態(tài)理論，假定支擋結(jié)構(gòu)前后受極限狀態(tài)的主被動土壓力作用，不能反映支擋結(jié)構(gòu)的變形情況，亦即無法預(yù)先估計開挖對周圍物的影響，故一般僅作支護體系內(nèi)力計算的校核方法之一。
3.3彈性地基梁的m法
基坑工程彈性地基梁法取單位寬度的擋墻作為豎直放置的彈性地基梁，支撐簡化為與截面面積、彈性模量和計算長度等有關(guān)的二力桿彈簧。彈性地基梁法中土對支擋結(jié)構(gòu)的抗力(地基反力)用土彈簧模擬，地基反力的大小與擋墻的變形有關(guān)，即地基反力由水平地基反力系數(shù)同該深度擋墻變形的乘積確定。即 f=mzy，其中，.f為土對支擋結(jié)構(gòu)的水平地基反力，kN/m2;為比例系數(shù)，kN/m4;為計算深度，m;為計算點處擋墻的水平位移m。彈性地基梁的 m法優(yōu)點是考慮了支護結(jié)構(gòu)與土體的變形協(xié)調(diào)。工程實踐表明，在軟土中的懸臂樁支護計算采用m法，計算位移與實測位移有很大差異，實測位移是計算值的好幾倍。這說明樁后土體變形已不再屬于彈性范圍。另外，m法無法直接確定支護結(jié)構(gòu)的插入深度，通常假定試算有很大的隨意性，有時樁底落在軟弱土層中，還需經(jīng)驗來修正。
3.4彈塑有限元法
有限單元法作為今后基坑支護設(shè)計計算的發(fā)展方向，它的優(yōu)點是考慮了土體與結(jié)構(gòu)的變形協(xié)調(diào)，而且可以得出塑性區(qū)的分布，從而判斷支護結(jié)構(gòu)的總體穩(wěn)定性。但選取合理的本構(gòu)模型與計算參數(shù)，以及塑性區(qū)范圍與穩(wěn)定性之間的定量關(guān)系均缺乏經(jīng)驗。目前，隨著技術(shù)及系統(tǒng)科學(xué)的發(fā)展，為有限單元法的完善提供了更有利的工具。在結(jié)構(gòu)計算方面，建立了能考慮基坑圍護結(jié)構(gòu)和土壓力的空間非線性共同作用理論及其計算方法，并編成程序，方便高效地完成基坑圍護工程的計算。
4地下水治理
4.1明排水治理法
在填土、淺層黏性土中開挖基坑，經(jīng)計算和現(xiàn)場試驗判斷不可能發(fā)生坑底突涌或側(cè)壁滲漏、流土，可采用明溝盲溝排水方法。
4.2井點降水治理法
降水治理方法適用以下條件：1)地下水位較淺的砂石類或粉土類土層;2)周圍容許地面有一定的沉降;3)止水帷幕密閉，坑內(nèi)降水時坑外水位下降不大;4)基坑開挖深度與抽水量均不大，或基坑施工期較短;5)有有效措施足以使鄰近地面沉降控制在容許值以內(nèi);6)具有地區(qū)性成熟經(jīng)驗，驗證降水對周圍環(huán)境不產(chǎn)生大的不良影響。填土、粉土及含薄層粉砂的粉質(zhì)黏土含水層涌水量不大時，適用輕型井點降水。黏性土、淤泥質(zhì)土和粉土，適用電滲井點降水。砂土、粉土地層適用噴射井點降水。砂土、碎石土和巖石地層適用管井井點降水。管井降水可根據(jù)水文條件，水位降幅要求和環(huán)境保護要求采用完整井或非完整井。
4.3隔滲治理法
采取隔滲措施治理方法適用以下條件：1)開挖深度以上或坑底以下接近坑底部位分布有粉土、粉砂，有可能產(chǎn)生流土?xí)r;2)鄰近基坑有地表水體(湖塘、渠道、河流)，與基坑之間沒有可靠隔水層時;3)有承壓水突涌可能，且無降水措施時。
4.4減小降水不良影響的措施
1)充分估計降水可能引起的不良影響;2)設(shè)置有效的止水帷幕，盡量不在坑外降水;3)采用地下連續(xù)墻;4)坑底以下設(shè)置水平向止水帷幕;5)設(shè)置回灌系統(tǒng)，形成人為常水頭邊界。回灌系統(tǒng)適用于粉土粉砂土層。
5動態(tài)設(shè)計和施工
深基坑工程是土體與圍護結(jié)構(gòu)體系相互作用的一個動態(tài)變化的復(fù)雜系統(tǒng)，僅依靠理論分析和經(jīng)驗估計是難以把握在復(fù)雜等條件下基坑支護結(jié)構(gòu)和土體的變形破壞，也難以完成可靠而的基坑設(shè)計。通過施工時對整個基坑工程系統(tǒng)的監(jiān)測，可以了解其變化的態(tài)勢，利用監(jiān)測信息的反饋分析，就能較好地預(yù)測系統(tǒng)的變化趨勢。當(dāng)出現(xiàn)險情預(yù)兆時，可做出預(yù)警，及時采取措施，保證施工和環(huán)境的安全;當(dāng)安全儲備過大時，可及時修改設(shè)計，削減圍護措施，通過分析，可修改設(shè)計模型，調(diào)整計算參數(shù)，經(jīng)驗，提高設(shè)計與施工水平。
6結(jié)語
我國基坑工程的設(shè)計理論有了很大發(fā)展，建立了許多新的計算理論和方法。但在工程具體應(yīng)用中，仍要堅持理論與實踐相結(jié)合的原則，根據(jù)實際選用合理的支護方法。
篇二：
1 課題的研究目的和意義
隨著經(jīng)濟的發(fā)展社會的進步，大城市的高層建筑,地下建筑,還有隧道等工程的大幅度增加，而同時為了節(jié)省土地，充分利用地下空間，深基坑工程也隨之不斷增加。深基坑工程是一個古老而具有劃時代特點的綜合性的巖土工程課題，因為它既涉及到土力學(xué)典型強度問題和變形問題，又涉及到土體與支護結(jié)構(gòu)的相互作用問題。經(jīng)過分析不難看出，基坑工程的發(fā)展是一種新的支護型式的出現(xiàn)帶動新的分析方法的產(chǎn)生，并遵循實踐，認(rèn)識，再實踐,再認(rèn)識的規(guī)律而逐漸趨向成熟。20世紀(jì)30年代，太沙基和皮克等先從事基坑工程的研究，60年代在奧斯陸等地的基坑開挖中開始實施施工監(jiān)測，從70年代起，許多國家陸續(xù)制訂了指導(dǎo)基坑開挖與支護設(shè)計和施工的法規(guī)。我國于20世紀(jì)80年代初才開始出現(xiàn)大量的基坑工程。 80年代前，國內(nèi)為數(shù)不多的高層建筑的地下室多為一層，基坑深不過4 m，常采用放坡開挖就可以解決問題。到80年代，隨著高層建筑的大量興建，開始出現(xiàn)兩層地下室，開挖深度一般在8 m左右，少數(shù)超過10 m。 進入90年代，我國的高層建筑迅猛發(fā)展，同時各地還興建了許多大型地下市政設(shè)施、地下商場、地鐵車站等,導(dǎo)致多層地下室逐漸增多，基坑開挖深度超過10 m 的比比皆是。
基坑支護工程的設(shè)計與施工,既要保證整個支護結(jié)構(gòu)在施工過程中的安全,又要控制結(jié)構(gòu)和周圍土體的變形,以保證周圍環(huán)境(相鄰建筑物和地下公共設(shè)施等) 的安全。因此,如何確?；庸こ痰陌踩煽?、經(jīng)濟合理、實用可行是當(dāng)前現(xiàn)代化城市建設(shè)中一個非常重要和迫切的問題。特別是在20世紀(jì),隨著大基坑工程的要求越來越高,隨之出現(xiàn)的問題也越來越多。本設(shè)計力求在宮老師的指導(dǎo)下，因地制宜做出一個合理的設(shè)計。
泛海酒店基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計地處旅游區(qū)與住宅區(qū)交界處，地理位置十分重要，土地資源珍貴，該地區(qū)地下室較少，泛海酒店為兩層地下室結(jié)構(gòu)，將為以后的城市地下空間開發(fā)與利用奠定堅實的基礎(chǔ)，同時該地下室也可作為本市的標(biāo)志性地下建筑，具有一定的經(jīng)濟影響力。
選定該課題也是為了培養(yǎng)自己的綜合能力。根據(jù)土木工程專業(yè)(巖土與地下工程方向)的培養(yǎng)目標(biāo)要求及本人畢業(yè)后的主要服務(wù)去向，通過畢業(yè)設(shè)計，能夠使我們把所學(xué)過的專業(yè)知識綜合應(yīng)用于實際工程設(shè)計中，使理論與生產(chǎn)實踐相結(jié)合提高工程設(shè)計能力，能獨立進行基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計。通過泛海酒店基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計，使我們在應(yīng)用現(xiàn)行規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)指標(biāo)與經(jīng)濟指標(biāo)等方面得到基本訓(xùn)練，達到對所學(xué)專業(yè)知識進行鞏固、綜合掌握和靈活運用的目的，提高分析問題、解決問題的能力。
在畢業(yè)設(shè)計的過程中，使我們對基坑支護設(shè)計的全過程有了系統(tǒng)的了解和初步的掌握，在此過程中，我們對以前所學(xué)的知識進行了綜合性的復(fù)習(xí)，并把零散的知識進行了有選擇性的系統(tǒng)綜合，從而把我們四年所學(xué)的各種知識進行了融會貫通。在做這次畢業(yè)設(shè)計的過程中我們依據(jù)實際情況并考慮各種外界因素進行理論與實際相結(jié)合的基坑支護設(shè)計，這次畢業(yè)設(shè)計課程，鞏固了我們的專業(yè)知識，培養(yǎng)了我們的動手能力，對我們以后的學(xué)習(xí)和工作有深刻的指導(dǎo)意義和實際價值。
2 文獻綜述(課題研究現(xiàn)狀及分析)
2.1基坑支護方向的研究現(xiàn)狀
改革開放以來,我國在交通、水利水電、 市政、地下工程開發(fā)和利用等基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域取得了令人矚目的成就 ,尤其是近十年來 ,更取得了突飛猛進的發(fā)展 ,其中鐵路隧道、公路隧道、水利水電隧洞、市政共同溝以及城市地鐵也取得了前所未有的發(fā)展，同時在設(shè)計和施工技術(shù)水平上也有了很大提高。我國改革開放和國民經(jīng)濟持續(xù)高速增長的形勢下，全國工程建設(shè)亦突飛猛進，高層建筑迅猛發(fā)展，建筑高度越來越高，同時各地還興建了許多大型地下市政設(shè)施、地下商場、地鐵車站等，導(dǎo)致多層地下室逐漸增多，基坑開挖深度超過10m的比比皆是，其埋置深度也就越來越深，對基坑工程的要求越來越高，隨著人防、地鐵、地下商場、倉庫、影劇院等大量工程的建設(shè)，特別是近年來的工程實踐，城市地下空間開挖技術(shù)得到了長足發(fā)展和提高。我國城市地下工程、隧道及井孔工程等先后采用了明挖法、暗挖法、蓋挖法、盾構(gòu)法、沉管法、凍結(jié)法及注漿法等，這些技術(shù)有的已達到國際先進水平。促進了建筑科學(xué)技術(shù)的進步和施工技術(shù)、施工機械和建筑材料的更新與發(fā)展。為了保證建筑物的穩(wěn)定性，建筑基礎(chǔ)都必須滿足地下埋深嵌固的要求。隨之出現(xiàn)的問題也越來越多，這給建筑施工、特別是城市中心區(qū)的建筑施工帶來了很大的困難。
地下工程包括市政管線工程 ,地下倉儲工程 ,地下商場，地下車庫，城市地下空間綜合開發(fā)利用等地下建筑物以及大中型平戰(zhàn)結(jié)合工程。隨著現(xiàn)代化城市高密度化 ,生活水準(zhǔn)的高標(biāo)準(zhǔn)化 ,各種供給設(shè)施(如電信、 電氣、 煤氣、 上下水等)的需求量將會急劇增加 ,需要改造和增設(shè)的供管線愈來愈多 ,解決這一問題的好對策乃是進行統(tǒng)一規(guī)劃與管理的城市地下共同溝(城市地下公用事業(yè)綜合隧道) ,1994年上海浦東建成了我國第一條規(guī)模較大的張揚路共同溝。城市地下空間開發(fā)利用 ,目前較廣泛的有高層建筑物地下室 ,平戰(zhàn)結(jié)合的人防工程 ,如上海人民廣場地下商場 ,哈爾濱、 長春地下商業(yè)街等。利用地下工程恒溫恒濕 ,受地面干擾小,防災(zāi)抗災(zāi)能力強等的特點 ,我國修建了許多地下儲庫 ,如地下糧庫、 油庫、金庫等。隨著我國經(jīng)濟和科技的發(fā)展 ,地下工程的應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用深度將不斷拓展。
國外城市地下空間開發(fā)利用起步早，大規(guī)模的開發(fā)大約經(jīng)歷了150多年的發(fā)展歷程，經(jīng)驗比較成熟。國外地下空間的開發(fā)開始于建設(shè)地鐵，比如說英國倫敦1863年就建成了世界上第一條地鐵，開創(chuàng)了城市地下鐵道建設(shè)的先河，美國紐約1865年建設(shè)是第一條地鐵，法國的巴黎1900年建設(shè)了第一條地鐵，德國的柏林1902年建設(shè)了第一條地鐵，西班牙的馬德里1919年建設(shè)了第一條地鐵，日本的東京1927年建設(shè)了第一條地鐵，目前世界上已經(jīng)修建地鐵投資運營的國家和地區(qū)有40多個，城市有一百多個。
國外地下空間的開發(fā)開始于第二次世界大戰(zhàn)，第二次世界大戰(zhàn)戰(zhàn)前加強地下工勢建設(shè)，牽引了地下空間的開發(fā)。第二次世界大戰(zhàn)中戰(zhàn)略轟炸已經(jīng)成為戰(zhàn)爭的主要樣式，巨大的平民傷亡和財產(chǎn)損失，使各交戰(zhàn)國充分認(rèn)識加強民防工程建設(shè)，修建地下防護設(shè)施的重要地位和作用，在遭受敵空襲時，民防和地下防護設(shè)施建設(shè)相對較好的英國平均每受彈一噸傷亡1人，在過去的戰(zhàn)爭中，軍隊的傷亡人數(shù)和平民的傷亡人數(shù)是1：20
而現(xiàn)代戰(zhàn)爭軍人的傷亡人數(shù)和平民的傷亡人數(shù)是1：20，所以在戰(zhàn)后歐洲各國在十分重視在民用建筑下面修建防空地下室，并以法律形勢加以規(guī)定，瑞士作為一個中立國家，接近300年沒有戰(zhàn)爭，但是瑞士所有的建筑物都修建了地下防護工程，它的地下空間的開發(fā)主要是戰(zhàn)時的防護和防災(zāi)。 注重立體開發(fā)，充分利用地下空間的多功能性，建設(shè)四通五達的地下城，從地鐵交通工程、大型建筑物向地下自然的延伸發(fā)展，到復(fù)合型地下綜合體，再到地下城，形成了地下交通、地下商業(yè)、地下疏散干道、地下共同管溝建設(shè)的有機融合。同時，公共建筑也向地下發(fā)展，如公共圖書館、會議中心、展覽中心、體育館、音樂廳、大型的科研實驗室等文化體育設(shè)施。國外的地下建筑的內(nèi)部空間環(huán)境質(zhì)量、應(yīng)急系統(tǒng)和運營管理都達到了較高的水平。
例如：美國基本上是實行道路交通的地下化，比如波士頓中央大道就是經(jīng)歷了城市由高架道路轉(zhuǎn)入地下的過程，驗證了城市道路及高架道路走進地下化的發(fā)展趨勢，美國的地鐵建設(shè)在世界上運營長，紐約有443公里，車站達504個，每天有510多萬人在地鐵里面運行，每年將近20億人次，真正的市中心曼哈頓地區(qū)常住人口只有10萬，但白天進入該地區(qū)是300萬，多數(shù)是乘坐地鐵的人員。法國也是城市地下空間開發(fā)較早國家，一是對廢棄的礦井進行再開發(fā)利用，改變?yōu)槌鞘械南滤篮头揽赵O(shè)施，巴黎市早在18世紀(jì)末就開發(fā)利用了幾個世紀(jì)之前的廢棄礦井，于1890年成功用于巴黎世博會中國館和印度館的設(shè)計，取得成功。二是大力建設(shè)地下車庫。三是用于保護歷史文化景觀，比如盧浮宮改造，地上已經(jīng)沒有空間利用，就在地下擴建，成功對古典建筑進行了現(xiàn)代化改造。
2.2文獻摘要
支護結(jié)構(gòu)擋墻的選型，涉及技術(shù)因素和經(jīng)濟因素，要從滿足施工要求、減少對周圍的不利影響、施工方便、工期短、經(jīng)濟效益好等幾方面，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟比較后加以確定。而且支護結(jié)構(gòu)擋墻選型要與支撐選型、地下水位降低、挖土方案等配套研究確定。
支護結(jié)構(gòu)中常用的擋墻結(jié)構(gòu)及其適用范圍如下：
(1)鋼板樁
鋼板樁常用的有簡易的槽鋼鋼板樁和熱軋鎖口鋼板樁。其中熱軋鎖口鋼板樁的形式有U型、z型、一字型、H型和組合型。我國一般常用者為U型，即互相咬接形成板樁墻，只有在基坑深度很大時才用組合型。
(2)鋼筋混凝土板樁
這是一種傳統(tǒng)的支護結(jié)構(gòu)，截面帶企口有一定擋水作用，頂部設(shè)圈梁，用后不再拔除，永久保留在地基土中，過去多用于鋼板樁難以拔除的地段。
(3)鉆孔灌注樁排樁擋墻
常用直徑為600～1000mm，做成排樁擋墻，頂部澆筑鋼筋混凝土圈梁，設(shè)內(nèi)支撐體系。我國各地都有應(yīng)用，是支護結(jié)構(gòu)中應(yīng)用較多的一種。
灌注樁擋墻的剛度較大，抗彎能力強，變形相對較小，在土質(zhì)較好的地區(qū)已有7～8m懸臂樁，在軟土地區(qū)坑深不超過14m皆可用之，經(jīng)濟效益較好。但其永久保留在地基土中，可能為日后的地下工程施工造成障礙。由于目前施工時難以做到相切，樁之間留有100～150mm的間隙，擋水效果差，有時與深層攪拌水泥土樁擋墻組合應(yīng)用，前者抗彎，后者做成防水帷幕起擋水作用。
(4)H型鋼支柱、木擋板支護擋墻
這種支護結(jié)構(gòu)適用于土質(zhì)較好、地下水位較低的地區(qū)，國外應(yīng)用較多，國內(nèi)也有應(yīng)用。如北京京城大廈深23.5m的深基坑即用這種支護結(jié)構(gòu)，它將長27m的488mm×300mm的H型鋼按1.1m間距打入土中，用三層土錨拉固。H型鋼支柱按一定間距打入，支柱間設(shè)木擋板或其他擋土設(shè)施，用后可拔出回收重復(fù)使用，較為經(jīng)濟，但性投資較大。
(5)地下連續(xù)墻地下連續(xù)墻已成為深基坑的主要支護結(jié)構(gòu)擋墻之一，國內(nèi)大城市深基坑工程
利用此支護結(jié)構(gòu)為多，常用厚度為600～1000mm，目前也可施工厚度450mm的，上海至今已完成100多萬平方米地下連續(xù)墻。尤其是地下水位高的軟土地區(qū)，當(dāng)基坑深度大且鄰近的建(構(gòu))筑物、道路和地下管線相距甚近時，往往是首先考慮的支護方案。上海地鐵的多個車站施工中都采用地下連續(xù)墻。
(6)土釘墻
土釘墻是一種利用土釘加固后的原位土體來維護基坑邊坡土體穩(wěn)定的支護方法。它由土釘、鋼絲網(wǎng)噴射混凝土面板和加固后的原位土體三部分組成。該種支護結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟、施工方便，是一種較有前途的基坑邊坡支護技術(shù)，適用于地下水位以上或經(jīng)降水后的粘性土或密實性較好的砂土地層，基坑深度一般不大于15m。除上述者外，還有用人工挖孔樁(我國南方地區(qū)應(yīng)用不少)、打入預(yù)制鋼筋混凝土樁等支護結(jié)構(gòu)擋墻。近年來SMW法(水泥土攪拌連續(xù)墻)在我國已成功應(yīng)用，有一定發(fā)展前途。北京還采用了樁墻合一的方案，即將支護樁移至地下結(jié)構(gòu)墻體位置，軸線樁既承受側(cè)向土壓力又承受垂直荷載，軸線樁間增加一些擋土樁承受土壓力，樁間砌墻作為地下結(jié)構(gòu)外墻，收到較好的效果，目前亦得到推廣。 ---------------淺談深基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計 .建筑科學(xué)論文，侯學(xué)淵2012.09基坑工程設(shè)計多在主體工程設(shè)計結(jié)束施工圖完成之后，基坑工程施工之前進行。但為了使基坑工程設(shè)計與主體工程之間協(xié)調(diào)，使基坑工程的實施能更加經(jīng)濟，對大型深基坑工程，應(yīng)在主體結(jié)構(gòu)設(shè)計階段就著手進行，以便協(xié)調(diào)基坑工程與主體工程結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，如地下結(jié)構(gòu)用逆作法施工，則圍護墻和中間支承柱(中柱樁)的布置就需與主體工程地下結(jié)構(gòu)設(shè)計密切結(jié)合;如大型深基坑工程支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計，其立柱的布置、多層支撐的布置和換撐等，皆與主體結(jié)構(gòu)工程樁的布置、地下結(jié)構(gòu)底板和樓蓋標(biāo)高等密切有關(guān)。進行基坑工程設(shè)計之前，應(yīng)對下述地下結(jié)構(gòu)設(shè)計資料進行了解：
(1)主體工程地下室的平面布置和形狀，以及與建筑紅線的相對位置。這是選擇支護結(jié)構(gòu)形式、進行支撐布置等必須參考的資料。如基坑邊線貼近建筑紅線，便需選擇厚度較小的支護結(jié)構(gòu)的圍護墻;如平面尺寸大、形狀復(fù)雜，則在布置支撐時需加以特殊處理。
(2)主體工程基礎(chǔ)的樁位布置圖。在進行圍護墻布置和確定立柱位置時，必須了解樁位布置。盡量利用工程樁作為立柱樁，以降低支護結(jié)構(gòu)費用，實在無法利用工程樁時才另設(shè)立柱樁。
(3)主體結(jié)構(gòu)地下室的層數(shù)、各層樓板和底板的布置與標(biāo)高，以及地面標(biāo)高。根據(jù)天然地面標(biāo)高和地下室底板底標(biāo)高，便可確定基坑開挖深度，這是選擇支護結(jié)構(gòu)形式、確定降水和挖土方案的重要依據(jù)。
了解各層樓蓋和底板的布置，則便于支撐的豎向布置和確定支撐的換撐方案，如樓蓋局部缺少時，還需考慮水平支撐換撐時如何傳力等。
——施工工程的地下結(jié)構(gòu)設(shè)計資料調(diào)查.基坑工程，劉建航1996，17(5) 在規(guī)劃和設(shè)計建筑物時，常常用安全系數(shù)來考慮許多未知或不確因素的影響 新的建筑結(jié)構(gòu)規(guī)范的 制定 ，使安全系數(shù)的概念及含義有了質(zhì)的飛躍 .以前 的安全系數(shù)的大小并不能定量地表示安全性 的大小 利用 以概率統(tǒng)計為手段分析建筑物破壞或失效概率 的可靠度理論的引進成為一種必然 .新的建筑 結(jié)構(gòu)規(guī) 范中用可靠度理論定義的評價指標(biāo)，是在大量工程實踐基礎(chǔ)上以概率統(tǒng)計為手段制定 的具有小于某破壞 概率的指標(biāo) .
建筑物的上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計已全部采用基于可靠度理論的新規(guī)范 ，但在基礎(chǔ)工程中，僅樁基工程率先采用可靠度設(shè)計 ，其他方面則剛剛起步 。在基坑工程 中開展這方面的工作較少 ，主要是基坑工程中影響因素眾多 ，積累的資料較少 ，較難進行 。目前上部結(jié)構(gòu)采用可靠度設(shè)計 ，而基礎(chǔ)(包括基坑 )則采用定值設(shè)計存在各種不協(xié)調(diào)的問題 。因此進行基坑可靠度研究而與上部結(jié)構(gòu)設(shè)計相銜接 ，成為亟待懈決的問題，國家地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范正采用可靠度理論進行修改，本文擬在基坑工程的可靠度研究方面作一些探討?；又伍_挖的確定性分析本身就相當(dāng)復(fù)雜，不是一二個公式所能解決的，因此國內(nèi)外基坑支護結(jié)構(gòu)基于不確定性 分析 的可靠度研究成果很少 。只有 Matsuo等人在這方面作過較細(xì)致的工作 ，但該 文采用 的是簡支梁近似法，用其進行可靠度研究 ，其本身的誤差極有可能掩蓋可靠度分析的作用 。所 以本文采 用有 限元方法來 將可靠度理論引入基坑支護結(jié)構(gòu)的受力及變形分析 ，考慮 了模型不確定性和計算參數(shù)變異性對結(jié)構(gòu)的影 響，提出了深基坑支護結(jié)構(gòu)受力及變形的近似概率預(yù)測方法。
——深基坑結(jié)構(gòu)支護的可靠度分析 劉國斌 1998.6
3 基本內(nèi)容、擬解決的主要問題
3.1設(shè)計內(nèi)容
泛海酒店的基本設(shè)計內(nèi)容有以下幾方面：1)設(shè)計方案比選：它包括對各種支護形式所使用的土體范圍，基坑深度是否滿足條件等，選取施工方便的支護結(jié)構(gòu)。
(2)土壓力計算：土壓力計算包括對土體的水平荷載(主動土壓力)、水平抗力(被動土壓力)進行計算。
(3)支護結(jié)構(gòu)計算：泛海酒店基坑支護形式應(yīng)滿足剪力和彎矩要求。計算包括內(nèi)力計算，彎矩計算，和配筋計算等。
(4)基坑穩(wěn)定性驗算：包括基坑整體穩(wěn)定性計算、基坑坑底抗隆起穩(wěn)定性分析、基坑踢腳穩(wěn)定性驗算、基坑抗管涌驗算、基坑突涌穩(wěn)定性分析計算。
(5)基坑的降水止水設(shè)計：為達到目的，基坑降水要進行疏干井設(shè)計、減壓井設(shè)計和地面沉降計算三方面的設(shè)計。
(6)基坑監(jiān)測方案設(shè)計：主要包括內(nèi)力監(jiān)測和變形監(jiān)測兩大方面的監(jiān)測。
3.2擬解決的主要問題
(1)支護方案的對比與優(yōu)選。
(2)支護的穩(wěn)定性驗算問題。
(3)深基坑的降水止水問題。
4 技術(shù)路線
(1)設(shè)計方案比選：是根據(jù)當(dāng)?shù)氐淖匀坏匦?、地質(zhì)條件、水文條件、巖土工程勘察報告及各種支護形式的適用條件，綜合考慮以確定合理地設(shè)計方案。
(2)土壓力計算：是根據(jù)郎肯的理論進行主動土壓力和被動土壓力的計算。
(3)支護結(jié)構(gòu)計算：其中是根據(jù)彈性支點法和極限平衡法進行計算的。有些支護結(jié)構(gòu)也僅采用靜力平衡狀態(tài)計算。
(4)基坑穩(wěn)定性驗算：根據(jù)極限平衡法對邊坡整體穩(wěn)定性和基坑坑底隆起穩(wěn)定性進行分析;基坑踢腳穩(wěn)定性則根據(jù)力矩平衡來進行分析;根據(jù)基坑滲流的水力梯度不應(yīng)超過臨界水力梯度的原理對基坑滲流穩(wěn)定性進行分析;基坑突涌穩(wěn)定性分析多是從壓力平衡的角度分析而得出得結(jié)論。
(5)基坑降水止水設(shè)計：應(yīng)根據(jù)基坑底面上覆土壓力承壓含水層作用在頂板上的水頭壓力相平衡的原理進行基坑降水止水設(shè)計。采用輕型井點降水的方法宜適合該地區(qū)施工。
(6)基坑監(jiān)測方案設(shè)計：采用科學(xué)儀器設(shè)備和一定的手段對支護結(jié)構(gòu)、主體結(jié)構(gòu)、桌邊環(huán)境的受力和位移等進行持續(xù)觀測。
5 進度安排
時間安排 工作內(nèi)容 有效工作天數(shù) 2月25日—3月08日 方案比選 10天 3月11日—3月15日 土壓力計算 5天 3月18日—4月19日 基坑支護結(jié)構(gòu)計算 25天 4月22日—5月03日 基坑穩(wěn)定性驗算 10天 5月06日—5月17日 基坑降水設(shè)計 10天 5月20日—5月24日 基坑監(jiān)測方案設(shè)計 5天 5月27日—6月07日 撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書 10天 6月10日—6月14日 畢業(yè)設(shè)計資料上交及評閱 5天
6 參考文獻
[1]《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程》(JGJ 120-2012).北京：中國建筑工業(yè)出版社， 2012.
[2]《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(JGJ79-2012).北京：中國建筑工業(yè)出版社， 2012.
[3]《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009-2001) .北京：中國建筑工業(yè)出版社，2001.
[4]《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》(JGJ94-2008).北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008.
[5]《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50010-2010).北京：中國建筑工業(yè)出版社， 2010.
[6]《巖土工程勘察規(guī)范》(GB 50021-2001 2009版).北京：中國建筑工業(yè)出版 社，2001.
[7]《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》(GB50330-2002).北京：中國建筑工業(yè)出版社， 2002.
[8]《深基坑工程》，高大釗主編.機械工業(yè)出版社，2003.
論文摘要：結(jié)合近年來一些深基坑支護設(shè)計與施工，概述了較成熟的深基坑支護類型及適應(yīng)范圍，簡述了深基坑設(shè)計理論及其存在的一些問題，對深基坑支護工程今后的技術(shù)應(yīng)用進行了探討，以期進一步完善深基坑支護技術(shù)。
深基坑工程是隨著城市建設(shè)事業(yè)的發(fā)展而出現(xiàn)的一種較類型的巖土工程，基坑支護設(shè)計是一個綜合性的巖土工程問題既涉及土力學(xué)中典型強度與穩(wěn)定問題，又包含了變形問題，同時還涉及到土與支護結(jié)構(gòu)的共同作用以及結(jié)構(gòu)力學(xué)等問題。隨著對這些問題的認(rèn)識及其對策研究的深入，越來越多的新技術(shù)在深基坑工程中也得到應(yīng)用。
1深基坑支護類型
1)土釘墻支護。2)攪拌樁支護。3)柱列式灌注樁、排樁支護。4)內(nèi)支撐和錨桿支護。5)鋼板樁支護。6)地下連續(xù)墻。
2深基坑支護的土壓力
2.1土強度指標(biāo)的選擇
土的抗剪強度指標(biāo)C，與土的固結(jié)度有密切的關(guān)系，土的固結(jié)過程就是土中孔隙水壓力的消散過程，對于同一種土，在不同排水條件下進行試驗，可以得出不同的抗剪指標(biāo)C和，故試驗條件的選取應(yīng)盡可能反映地基土的實際工作狀態(tài)。在基坑支護設(shè)計中應(yīng)采用三軸試驗的指標(biāo)，才能保證選取參數(shù)值的客觀性和準(zhǔn)確性。對于黏性土，計算圍護結(jié)構(gòu)背后由自重應(yīng)力而產(chǎn)生的主動土壓力采用三軸試驗的固結(jié)不排水剪的指標(biāo)與實際工作狀態(tài)較致，但由地面臨時荷載而產(chǎn)生的土壓力，通常采用三軸不排水剪指標(biāo)較合理。特別對于軟黏性土，好采用現(xiàn)場十字板的原位測試方法確定c和妒，因為室內(nèi)試驗的擾動影響太明顯，強度指標(biāo)偏低，使設(shè)計過于保守。計算基坑內(nèi)被動土壓力時，一般宜采用三軸固結(jié)不排水剪。對于砂土，由于排水固結(jié)迅速，對于任何情況，均可采用排水剪指標(biāo)，或采用固結(jié)不排水剪經(jīng)孔隙水壓力修正后的c，值來計算土壓力。
2.2土壓力計算理論及方法
1)試驗結(jié)果證實了太沙基理論的定性結(jié)論，土壓力大小取決于位移的大小和位移方向;2)實測結(jié)果表明，當(dāng)變形小于5%H(H為開挖深度)時，被動土壓力仍然能得到充分發(fā)揮，所以說，對于深基坑工程的實際變形情況而言，套用一些經(jīng)驗的位移指標(biāo)來判斷墻前土體是否達到被動極限狀態(tài)，是有局限性的;3)在黏性土上的許多基坑支護工程，護坡樁鋼筋強度未完全發(fā)揮，實際鋼筋應(yīng)力還低于鋼筋的設(shè)計強度，造成很大浪費，而造成鋼筋應(yīng)力低的原因主要是計算土壓力大于實際土壓力。實驗還表明，把基坑支護結(jié)構(gòu)視為平面不合理，因為基坑工程的“角效應(yīng)”即土壓力的空間效應(yīng)，對墻體位移有明顯的抑制作用。利用這種空間效應(yīng)可以在兩邊折減樁數(shù)或減少配筋量。
2.3水土壓力的合算與分算
按照有效應(yīng)力原理，可知“土、水壓力分算”比“土、水壓力合算”概念要清楚。但由于要測得有效應(yīng)力強度指標(biāo)，一般試驗難以做好，而且水、土壓力合算法在一些軟黏土地區(qū)的臨時性開挖工程中土壓力計算值與實測值較為符合。
土在有水作用時，墻后土壓力主要是水、土壓力共同作用的結(jié)果，在未搞清水、土耦合效應(yīng)的前提下，水、土壓力合算是一個包含一定的實踐經(jīng)驗的綜合方法，對工程實踐來說是有利的。
為搞清墻后土體在水、土共同作用下的破壞機理，進行水、土壓力分算，是符合系統(tǒng)科學(xué)原理的方法。
3支護結(jié)構(gòu)計算方法
3.1靜力平衡法
靜力平衡法亦稱自由端支承法，該法假定圍護結(jié)構(gòu)是剛性的，并可繞支撐點轉(zhuǎn)動。圍護結(jié)構(gòu)的前側(cè)產(chǎn)生被動土壓力，后側(cè)產(chǎn)生主動土壓力。靜力平衡法適用于圍護結(jié)構(gòu)的入土深度不太深即底端非嵌固的情況，此時圍護結(jié)構(gòu)由于土壓力的作用而達到極限平衡狀態(tài)。利用墻前后土壓力的極限平衡條件來求插入深度、結(jié)構(gòu)內(nèi)力等。
3.2等值梁法
單支撐(錨拉)埋深板樁計算，將其視為上端簡支、下端固定支承，變形曲線有一反彎點，一般認(rèn)為該點彎矩值為零，于是可把擋土結(jié)構(gòu)劃分為兩段假想梁，上部為簡支，下部為超靜定結(jié)構(gòu)，其彎矩圖不變，該法稱為等值梁法。實踐表明，等值梁法計算板樁是偏于安全的，實際設(shè)計計算常將大彎矩予以折減，折減經(jīng)驗系數(shù)為0.6～0.8，一般取0.74。等值梁法基于極限平衡狀態(tài)理論，假定支擋結(jié)構(gòu)前后受極限狀態(tài)的主被動土壓力作用，不能反映支擋結(jié)構(gòu)的變形情況，亦即無法預(yù)先估計開挖對周圍物的影響，故一般僅作支護體系內(nèi)力計算的校核方法之一。
3.3彈性地基梁的m法
基坑工程彈性地基梁法取單位寬度的擋墻作為豎直放置的彈性地基梁，支撐簡化為與截面面積、彈性模量和計算長度等有關(guān)的二力桿彈簧。彈性地基梁法中土對支擋結(jié)構(gòu)的抗力(地基反力)用土彈簧模擬，地基反力的大小與擋墻的變形有關(guān)，即地基反力由水平地基反力系數(shù)同該深度擋墻變形的乘積確定。即 f=mzy，其中，.f為土對支擋結(jié)構(gòu)的水平地基反力，kN/m2;為比例系數(shù)，kN/m4;為計算深度，m;為計算點處擋墻的水平位移m。彈性地基梁的 m法優(yōu)點是考慮了支護結(jié)構(gòu)與土體的變形協(xié)調(diào)。工程實踐表明，在軟土中的懸臂樁支護計算采用m法，計算位移與實測位移有很大差異，實測位移是計算值的好幾倍。這說明樁后土體變形已不再屬于彈性范圍。另外，m法無法直接確定支護結(jié)構(gòu)的插入深度，通常假定試算有很大的隨意性，有時樁底落在軟弱土層中，還需經(jīng)驗來修正。
3.4彈塑有限元法
有限單元法作為今后基坑支護設(shè)計計算的發(fā)展方向，它的優(yōu)點是考慮了土體與結(jié)構(gòu)的變形協(xié)調(diào)，而且可以得出塑性區(qū)的分布，從而判斷支護結(jié)構(gòu)的總體穩(wěn)定性。但選取合理的本構(gòu)模型與計算參數(shù)，以及塑性區(qū)范圍與穩(wěn)定性之間的定量關(guān)系均缺乏經(jīng)驗。目前，隨著技術(shù)及系統(tǒng)科學(xué)的發(fā)展，為有限單元法的完善提供了更有利的工具。在結(jié)構(gòu)計算方面，建立了能考慮基坑圍護結(jié)構(gòu)和土壓力的空間非線性共同作用理論及其計算方法，并編成程序，方便高效地完成基坑圍護工程的計算。
4地下水治理
4.1明排水治理法
在填土、淺層黏性土中開挖基坑，經(jīng)計算和現(xiàn)場試驗判斷不可能發(fā)生坑底突涌或側(cè)壁滲漏、流土，可采用明溝盲溝排水方法。
4.2井點降水治理法
降水治理方法適用以下條件：1)地下水位較淺的砂石類或粉土類土層;2)周圍容許地面有一定的沉降;3)止水帷幕密閉，坑內(nèi)降水時坑外水位下降不大;4)基坑開挖深度與抽水量均不大，或基坑施工期較短;5)有有效措施足以使鄰近地面沉降控制在容許值以內(nèi);6)具有地區(qū)性成熟經(jīng)驗，驗證降水對周圍環(huán)境不產(chǎn)生大的不良影響。填土、粉土及含薄層粉砂的粉質(zhì)黏土含水層涌水量不大時，適用輕型井點降水。黏性土、淤泥質(zhì)土和粉土，適用電滲井點降水。砂土、粉土地層適用噴射井點降水。砂土、碎石土和巖石地層適用管井井點降水。管井降水可根據(jù)水文條件，水位降幅要求和環(huán)境保護要求采用完整井或非完整井。
4.3隔滲治理法
采取隔滲措施治理方法適用以下條件：1)開挖深度以上或坑底以下接近坑底部位分布有粉土、粉砂，有可能產(chǎn)生流土?xí)r;2)鄰近基坑有地表水體(湖塘、渠道、河流)，與基坑之間沒有可靠隔水層時;3)有承壓水突涌可能，且無降水措施時。
4.4減小降水不良影響的措施
1)充分估計降水可能引起的不良影響;2)設(shè)置有效的止水帷幕，盡量不在坑外降水;3)采用地下連續(xù)墻;4)坑底以下設(shè)置水平向止水帷幕;5)設(shè)置回灌系統(tǒng)，形成人為常水頭邊界。回灌系統(tǒng)適用于粉土粉砂土層。
5動態(tài)設(shè)計和施工
深基坑工程是土體與圍護結(jié)構(gòu)體系相互作用的一個動態(tài)變化的復(fù)雜系統(tǒng)，僅依靠理論分析和經(jīng)驗估計是難以把握在復(fù)雜等條件下基坑支護結(jié)構(gòu)和土體的變形破壞，也難以完成可靠而的基坑設(shè)計。通過施工時對整個基坑工程系統(tǒng)的監(jiān)測，可以了解其變化的態(tài)勢，利用監(jiān)測信息的反饋分析，就能較好地預(yù)測系統(tǒng)的變化趨勢。當(dāng)出現(xiàn)險情預(yù)兆時，可做出預(yù)警，及時采取措施，保證施工和環(huán)境的安全;當(dāng)安全儲備過大時，可及時修改設(shè)計，削減圍護措施，通過分析，可修改設(shè)計模型，調(diào)整計算參數(shù)，經(jīng)驗，提高設(shè)計與施工水平。
6結(jié)語
我國基坑工程的設(shè)計理論有了很大發(fā)展，建立了許多新的計算理論和方法。但在工程具體應(yīng)用中，仍要堅持理論與實踐相結(jié)合的原則，根據(jù)實際選用合理的支護方法。
篇二：
1 課題的研究目的和意義
隨著經(jīng)濟的發(fā)展社會的進步，大城市的高層建筑,地下建筑,還有隧道等工程的大幅度增加，而同時為了節(jié)省土地，充分利用地下空間，深基坑工程也隨之不斷增加。深基坑工程是一個古老而具有劃時代特點的綜合性的巖土工程課題，因為它既涉及到土力學(xué)典型強度問題和變形問題，又涉及到土體與支護結(jié)構(gòu)的相互作用問題。經(jīng)過分析不難看出，基坑工程的發(fā)展是一種新的支護型式的出現(xiàn)帶動新的分析方法的產(chǎn)生，并遵循實踐，認(rèn)識，再實踐,再認(rèn)識的規(guī)律而逐漸趨向成熟。20世紀(jì)30年代，太沙基和皮克等先從事基坑工程的研究，60年代在奧斯陸等地的基坑開挖中開始實施施工監(jiān)測，從70年代起，許多國家陸續(xù)制訂了指導(dǎo)基坑開挖與支護設(shè)計和施工的法規(guī)。我國于20世紀(jì)80年代初才開始出現(xiàn)大量的基坑工程。 80年代前，國內(nèi)為數(shù)不多的高層建筑的地下室多為一層，基坑深不過4 m，常采用放坡開挖就可以解決問題。到80年代，隨著高層建筑的大量興建，開始出現(xiàn)兩層地下室，開挖深度一般在8 m左右，少數(shù)超過10 m。 進入90年代，我國的高層建筑迅猛發(fā)展，同時各地還興建了許多大型地下市政設(shè)施、地下商場、地鐵車站等,導(dǎo)致多層地下室逐漸增多，基坑開挖深度超過10 m 的比比皆是。
基坑支護工程的設(shè)計與施工,既要保證整個支護結(jié)構(gòu)在施工過程中的安全,又要控制結(jié)構(gòu)和周圍土體的變形,以保證周圍環(huán)境(相鄰建筑物和地下公共設(shè)施等) 的安全。因此,如何確?；庸こ痰陌踩煽?、經(jīng)濟合理、實用可行是當(dāng)前現(xiàn)代化城市建設(shè)中一個非常重要和迫切的問題。特別是在20世紀(jì),隨著大基坑工程的要求越來越高,隨之出現(xiàn)的問題也越來越多。本設(shè)計力求在宮老師的指導(dǎo)下，因地制宜做出一個合理的設(shè)計。
泛海酒店基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計地處旅游區(qū)與住宅區(qū)交界處，地理位置十分重要，土地資源珍貴，該地區(qū)地下室較少，泛海酒店為兩層地下室結(jié)構(gòu)，將為以后的城市地下空間開發(fā)與利用奠定堅實的基礎(chǔ)，同時該地下室也可作為本市的標(biāo)志性地下建筑，具有一定的經(jīng)濟影響力。
選定該課題也是為了培養(yǎng)自己的綜合能力。根據(jù)土木工程專業(yè)(巖土與地下工程方向)的培養(yǎng)目標(biāo)要求及本人畢業(yè)后的主要服務(wù)去向，通過畢業(yè)設(shè)計，能夠使我們把所學(xué)過的專業(yè)知識綜合應(yīng)用于實際工程設(shè)計中，使理論與生產(chǎn)實踐相結(jié)合提高工程設(shè)計能力，能獨立進行基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計。通過泛海酒店基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計，使我們在應(yīng)用現(xiàn)行規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)指標(biāo)與經(jīng)濟指標(biāo)等方面得到基本訓(xùn)練，達到對所學(xué)專業(yè)知識進行鞏固、綜合掌握和靈活運用的目的，提高分析問題、解決問題的能力。
在畢業(yè)設(shè)計的過程中，使我們對基坑支護設(shè)計的全過程有了系統(tǒng)的了解和初步的掌握，在此過程中，我們對以前所學(xué)的知識進行了綜合性的復(fù)習(xí)，并把零散的知識進行了有選擇性的系統(tǒng)綜合，從而把我們四年所學(xué)的各種知識進行了融會貫通。在做這次畢業(yè)設(shè)計的過程中我們依據(jù)實際情況并考慮各種外界因素進行理論與實際相結(jié)合的基坑支護設(shè)計，這次畢業(yè)設(shè)計課程，鞏固了我們的專業(yè)知識，培養(yǎng)了我們的動手能力，對我們以后的學(xué)習(xí)和工作有深刻的指導(dǎo)意義和實際價值。
2 文獻綜述(課題研究現(xiàn)狀及分析)
2.1基坑支護方向的研究現(xiàn)狀
改革開放以來,我國在交通、水利水電、 市政、地下工程開發(fā)和利用等基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域取得了令人矚目的成就 ,尤其是近十年來 ,更取得了突飛猛進的發(fā)展 ,其中鐵路隧道、公路隧道、水利水電隧洞、市政共同溝以及城市地鐵也取得了前所未有的發(fā)展，同時在設(shè)計和施工技術(shù)水平上也有了很大提高。我國改革開放和國民經(jīng)濟持續(xù)高速增長的形勢下，全國工程建設(shè)亦突飛猛進，高層建筑迅猛發(fā)展，建筑高度越來越高，同時各地還興建了許多大型地下市政設(shè)施、地下商場、地鐵車站等，導(dǎo)致多層地下室逐漸增多，基坑開挖深度超過10m的比比皆是，其埋置深度也就越來越深，對基坑工程的要求越來越高，隨著人防、地鐵、地下商場、倉庫、影劇院等大量工程的建設(shè)，特別是近年來的工程實踐，城市地下空間開挖技術(shù)得到了長足發(fā)展和提高。我國城市地下工程、隧道及井孔工程等先后采用了明挖法、暗挖法、蓋挖法、盾構(gòu)法、沉管法、凍結(jié)法及注漿法等，這些技術(shù)有的已達到國際先進水平。促進了建筑科學(xué)技術(shù)的進步和施工技術(shù)、施工機械和建筑材料的更新與發(fā)展。為了保證建筑物的穩(wěn)定性，建筑基礎(chǔ)都必須滿足地下埋深嵌固的要求。隨之出現(xiàn)的問題也越來越多，這給建筑施工、特別是城市中心區(qū)的建筑施工帶來了很大的困難。
地下工程包括市政管線工程 ,地下倉儲工程 ,地下商場，地下車庫，城市地下空間綜合開發(fā)利用等地下建筑物以及大中型平戰(zhàn)結(jié)合工程。隨著現(xiàn)代化城市高密度化 ,生活水準(zhǔn)的高標(biāo)準(zhǔn)化 ,各種供給設(shè)施(如電信、 電氣、 煤氣、 上下水等)的需求量將會急劇增加 ,需要改造和增設(shè)的供管線愈來愈多 ,解決這一問題的好對策乃是進行統(tǒng)一規(guī)劃與管理的城市地下共同溝(城市地下公用事業(yè)綜合隧道) ,1994年上海浦東建成了我國第一條規(guī)模較大的張揚路共同溝。城市地下空間開發(fā)利用 ,目前較廣泛的有高層建筑物地下室 ,平戰(zhàn)結(jié)合的人防工程 ,如上海人民廣場地下商場 ,哈爾濱、 長春地下商業(yè)街等。利用地下工程恒溫恒濕 ,受地面干擾小,防災(zāi)抗災(zāi)能力強等的特點 ,我國修建了許多地下儲庫 ,如地下糧庫、 油庫、金庫等。隨著我國經(jīng)濟和科技的發(fā)展 ,地下工程的應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用深度將不斷拓展。
國外城市地下空間開發(fā)利用起步早，大規(guī)模的開發(fā)大約經(jīng)歷了150多年的發(fā)展歷程，經(jīng)驗比較成熟。國外地下空間的開發(fā)開始于建設(shè)地鐵，比如說英國倫敦1863年就建成了世界上第一條地鐵，開創(chuàng)了城市地下鐵道建設(shè)的先河，美國紐約1865年建設(shè)是第一條地鐵，法國的巴黎1900年建設(shè)了第一條地鐵，德國的柏林1902年建設(shè)了第一條地鐵，西班牙的馬德里1919年建設(shè)了第一條地鐵，日本的東京1927年建設(shè)了第一條地鐵，目前世界上已經(jīng)修建地鐵投資運營的國家和地區(qū)有40多個，城市有一百多個。
國外地下空間的開發(fā)開始于第二次世界大戰(zhàn)，第二次世界大戰(zhàn)戰(zhàn)前加強地下工勢建設(shè)，牽引了地下空間的開發(fā)。第二次世界大戰(zhàn)中戰(zhàn)略轟炸已經(jīng)成為戰(zhàn)爭的主要樣式，巨大的平民傷亡和財產(chǎn)損失，使各交戰(zhàn)國充分認(rèn)識加強民防工程建設(shè)，修建地下防護設(shè)施的重要地位和作用，在遭受敵空襲時，民防和地下防護設(shè)施建設(shè)相對較好的英國平均每受彈一噸傷亡1人，在過去的戰(zhàn)爭中，軍隊的傷亡人數(shù)和平民的傷亡人數(shù)是1：20
而現(xiàn)代戰(zhàn)爭軍人的傷亡人數(shù)和平民的傷亡人數(shù)是1：20，所以在戰(zhàn)后歐洲各國在十分重視在民用建筑下面修建防空地下室，并以法律形勢加以規(guī)定，瑞士作為一個中立國家，接近300年沒有戰(zhàn)爭，但是瑞士所有的建筑物都修建了地下防護工程，它的地下空間的開發(fā)主要是戰(zhàn)時的防護和防災(zāi)。 注重立體開發(fā)，充分利用地下空間的多功能性，建設(shè)四通五達的地下城，從地鐵交通工程、大型建筑物向地下自然的延伸發(fā)展，到復(fù)合型地下綜合體，再到地下城，形成了地下交通、地下商業(yè)、地下疏散干道、地下共同管溝建設(shè)的有機融合。同時，公共建筑也向地下發(fā)展，如公共圖書館、會議中心、展覽中心、體育館、音樂廳、大型的科研實驗室等文化體育設(shè)施。國外的地下建筑的內(nèi)部空間環(huán)境質(zhì)量、應(yīng)急系統(tǒng)和運營管理都達到了較高的水平。
例如：美國基本上是實行道路交通的地下化，比如波士頓中央大道就是經(jīng)歷了城市由高架道路轉(zhuǎn)入地下的過程，驗證了城市道路及高架道路走進地下化的發(fā)展趨勢，美國的地鐵建設(shè)在世界上運營長，紐約有443公里，車站達504個，每天有510多萬人在地鐵里面運行，每年將近20億人次，真正的市中心曼哈頓地區(qū)常住人口只有10萬，但白天進入該地區(qū)是300萬，多數(shù)是乘坐地鐵的人員。法國也是城市地下空間開發(fā)較早國家，一是對廢棄的礦井進行再開發(fā)利用，改變?yōu)槌鞘械南滤篮头揽赵O(shè)施，巴黎市早在18世紀(jì)末就開發(fā)利用了幾個世紀(jì)之前的廢棄礦井，于1890年成功用于巴黎世博會中國館和印度館的設(shè)計，取得成功。二是大力建設(shè)地下車庫。三是用于保護歷史文化景觀，比如盧浮宮改造，地上已經(jīng)沒有空間利用，就在地下擴建，成功對古典建筑進行了現(xiàn)代化改造。
2.2文獻摘要
支護結(jié)構(gòu)擋墻的選型，涉及技術(shù)因素和經(jīng)濟因素，要從滿足施工要求、減少對周圍的不利影響、施工方便、工期短、經(jīng)濟效益好等幾方面，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟比較后加以確定。而且支護結(jié)構(gòu)擋墻選型要與支撐選型、地下水位降低、挖土方案等配套研究確定。
支護結(jié)構(gòu)中常用的擋墻結(jié)構(gòu)及其適用范圍如下：
(1)鋼板樁
鋼板樁常用的有簡易的槽鋼鋼板樁和熱軋鎖口鋼板樁。其中熱軋鎖口鋼板樁的形式有U型、z型、一字型、H型和組合型。我國一般常用者為U型，即互相咬接形成板樁墻，只有在基坑深度很大時才用組合型。
(2)鋼筋混凝土板樁
這是一種傳統(tǒng)的支護結(jié)構(gòu)，截面帶企口有一定擋水作用，頂部設(shè)圈梁，用后不再拔除，永久保留在地基土中，過去多用于鋼板樁難以拔除的地段。
(3)鉆孔灌注樁排樁擋墻
常用直徑為600～1000mm，做成排樁擋墻，頂部澆筑鋼筋混凝土圈梁，設(shè)內(nèi)支撐體系。我國各地都有應(yīng)用，是支護結(jié)構(gòu)中應(yīng)用較多的一種。
灌注樁擋墻的剛度較大，抗彎能力強，變形相對較小，在土質(zhì)較好的地區(qū)已有7～8m懸臂樁，在軟土地區(qū)坑深不超過14m皆可用之，經(jīng)濟效益較好。但其永久保留在地基土中，可能為日后的地下工程施工造成障礙。由于目前施工時難以做到相切，樁之間留有100～150mm的間隙，擋水效果差，有時與深層攪拌水泥土樁擋墻組合應(yīng)用，前者抗彎，后者做成防水帷幕起擋水作用。
(4)H型鋼支柱、木擋板支護擋墻
這種支護結(jié)構(gòu)適用于土質(zhì)較好、地下水位較低的地區(qū)，國外應(yīng)用較多，國內(nèi)也有應(yīng)用。如北京京城大廈深23.5m的深基坑即用這種支護結(jié)構(gòu)，它將長27m的488mm×300mm的H型鋼按1.1m間距打入土中，用三層土錨拉固。H型鋼支柱按一定間距打入，支柱間設(shè)木擋板或其他擋土設(shè)施，用后可拔出回收重復(fù)使用，較為經(jīng)濟，但性投資較大。
(5)地下連續(xù)墻地下連續(xù)墻已成為深基坑的主要支護結(jié)構(gòu)擋墻之一，國內(nèi)大城市深基坑工程
利用此支護結(jié)構(gòu)為多，常用厚度為600～1000mm，目前也可施工厚度450mm的，上海至今已完成100多萬平方米地下連續(xù)墻。尤其是地下水位高的軟土地區(qū)，當(dāng)基坑深度大且鄰近的建(構(gòu))筑物、道路和地下管線相距甚近時，往往是首先考慮的支護方案。上海地鐵的多個車站施工中都采用地下連續(xù)墻。
(6)土釘墻
土釘墻是一種利用土釘加固后的原位土體來維護基坑邊坡土體穩(wěn)定的支護方法。它由土釘、鋼絲網(wǎng)噴射混凝土面板和加固后的原位土體三部分組成。該種支護結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟、施工方便，是一種較有前途的基坑邊坡支護技術(shù)，適用于地下水位以上或經(jīng)降水后的粘性土或密實性較好的砂土地層，基坑深度一般不大于15m。除上述者外，還有用人工挖孔樁(我國南方地區(qū)應(yīng)用不少)、打入預(yù)制鋼筋混凝土樁等支護結(jié)構(gòu)擋墻。近年來SMW法(水泥土攪拌連續(xù)墻)在我國已成功應(yīng)用，有一定發(fā)展前途。北京還采用了樁墻合一的方案，即將支護樁移至地下結(jié)構(gòu)墻體位置，軸線樁既承受側(cè)向土壓力又承受垂直荷載，軸線樁間增加一些擋土樁承受土壓力，樁間砌墻作為地下結(jié)構(gòu)外墻，收到較好的效果，目前亦得到推廣。 ---------------淺談深基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計 .建筑科學(xué)論文，侯學(xué)淵2012.09基坑工程設(shè)計多在主體工程設(shè)計結(jié)束施工圖完成之后，基坑工程施工之前進行。但為了使基坑工程設(shè)計與主體工程之間協(xié)調(diào)，使基坑工程的實施能更加經(jīng)濟，對大型深基坑工程，應(yīng)在主體結(jié)構(gòu)設(shè)計階段就著手進行，以便協(xié)調(diào)基坑工程與主體工程結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，如地下結(jié)構(gòu)用逆作法施工，則圍護墻和中間支承柱(中柱樁)的布置就需與主體工程地下結(jié)構(gòu)設(shè)計密切結(jié)合;如大型深基坑工程支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計，其立柱的布置、多層支撐的布置和換撐等，皆與主體結(jié)構(gòu)工程樁的布置、地下結(jié)構(gòu)底板和樓蓋標(biāo)高等密切有關(guān)。進行基坑工程設(shè)計之前，應(yīng)對下述地下結(jié)構(gòu)設(shè)計資料進行了解：
(1)主體工程地下室的平面布置和形狀，以及與建筑紅線的相對位置。這是選擇支護結(jié)構(gòu)形式、進行支撐布置等必須參考的資料。如基坑邊線貼近建筑紅線，便需選擇厚度較小的支護結(jié)構(gòu)的圍護墻;如平面尺寸大、形狀復(fù)雜，則在布置支撐時需加以特殊處理。
(2)主體工程基礎(chǔ)的樁位布置圖。在進行圍護墻布置和確定立柱位置時，必須了解樁位布置。盡量利用工程樁作為立柱樁，以降低支護結(jié)構(gòu)費用，實在無法利用工程樁時才另設(shè)立柱樁。
(3)主體結(jié)構(gòu)地下室的層數(shù)、各層樓板和底板的布置與標(biāo)高，以及地面標(biāo)高。根據(jù)天然地面標(biāo)高和地下室底板底標(biāo)高，便可確定基坑開挖深度，這是選擇支護結(jié)構(gòu)形式、確定降水和挖土方案的重要依據(jù)。
了解各層樓蓋和底板的布置，則便于支撐的豎向布置和確定支撐的換撐方案，如樓蓋局部缺少時，還需考慮水平支撐換撐時如何傳力等。
——施工工程的地下結(jié)構(gòu)設(shè)計資料調(diào)查.基坑工程，劉建航1996，17(5) 在規(guī)劃和設(shè)計建筑物時，常常用安全系數(shù)來考慮許多未知或不確因素的影響 新的建筑結(jié)構(gòu)規(guī)范的 制定 ，使安全系數(shù)的概念及含義有了質(zhì)的飛躍 .以前 的安全系數(shù)的大小并不能定量地表示安全性 的大小 利用 以概率統(tǒng)計為手段分析建筑物破壞或失效概率 的可靠度理論的引進成為一種必然 .新的建筑 結(jié)構(gòu)規(guī) 范中用可靠度理論定義的評價指標(biāo)，是在大量工程實踐基礎(chǔ)上以概率統(tǒng)計為手段制定 的具有小于某破壞 概率的指標(biāo) .
建筑物的上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計已全部采用基于可靠度理論的新規(guī)范 ，但在基礎(chǔ)工程中，僅樁基工程率先采用可靠度設(shè)計 ，其他方面則剛剛起步 。在基坑工程 中開展這方面的工作較少 ，主要是基坑工程中影響因素眾多 ，積累的資料較少 ，較難進行 。目前上部結(jié)構(gòu)采用可靠度設(shè)計 ，而基礎(chǔ)(包括基坑 )則采用定值設(shè)計存在各種不協(xié)調(diào)的問題 。因此進行基坑可靠度研究而與上部結(jié)構(gòu)設(shè)計相銜接 ，成為亟待懈決的問題，國家地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范正采用可靠度理論進行修改，本文擬在基坑工程的可靠度研究方面作一些探討?；又伍_挖的確定性分析本身就相當(dāng)復(fù)雜，不是一二個公式所能解決的，因此國內(nèi)外基坑支護結(jié)構(gòu)基于不確定性 分析 的可靠度研究成果很少 。只有 Matsuo等人在這方面作過較細(xì)致的工作 ，但該 文采用 的是簡支梁近似法，用其進行可靠度研究 ，其本身的誤差極有可能掩蓋可靠度分析的作用 。所 以本文采 用有 限元方法來 將可靠度理論引入基坑支護結(jié)構(gòu)的受力及變形分析 ，考慮 了模型不確定性和計算參數(shù)變異性對結(jié)構(gòu)的影 響，提出了深基坑支護結(jié)構(gòu)受力及變形的近似概率預(yù)測方法。
——深基坑結(jié)構(gòu)支護的可靠度分析 劉國斌 1998.6
3 基本內(nèi)容、擬解決的主要問題
3.1設(shè)計內(nèi)容
泛海酒店的基本設(shè)計內(nèi)容有以下幾方面：1)設(shè)計方案比選：它包括對各種支護形式所使用的土體范圍，基坑深度是否滿足條件等，選取施工方便的支護結(jié)構(gòu)。
(2)土壓力計算：土壓力計算包括對土體的水平荷載(主動土壓力)、水平抗力(被動土壓力)進行計算。
(3)支護結(jié)構(gòu)計算：泛海酒店基坑支護形式應(yīng)滿足剪力和彎矩要求。計算包括內(nèi)力計算，彎矩計算，和配筋計算等。
(4)基坑穩(wěn)定性驗算：包括基坑整體穩(wěn)定性計算、基坑坑底抗隆起穩(wěn)定性分析、基坑踢腳穩(wěn)定性驗算、基坑抗管涌驗算、基坑突涌穩(wěn)定性分析計算。
(5)基坑的降水止水設(shè)計：為達到目的，基坑降水要進行疏干井設(shè)計、減壓井設(shè)計和地面沉降計算三方面的設(shè)計。
(6)基坑監(jiān)測方案設(shè)計：主要包括內(nèi)力監(jiān)測和變形監(jiān)測兩大方面的監(jiān)測。
3.2擬解決的主要問題
(1)支護方案的對比與優(yōu)選。
(2)支護的穩(wěn)定性驗算問題。
(3)深基坑的降水止水問題。
4 技術(shù)路線
(1)設(shè)計方案比選：是根據(jù)當(dāng)?shù)氐淖匀坏匦?、地質(zhì)條件、水文條件、巖土工程勘察報告及各種支護形式的適用條件，綜合考慮以確定合理地設(shè)計方案。
(2)土壓力計算：是根據(jù)郎肯的理論進行主動土壓力和被動土壓力的計算。
(3)支護結(jié)構(gòu)計算：其中是根據(jù)彈性支點法和極限平衡法進行計算的。有些支護結(jié)構(gòu)也僅采用靜力平衡狀態(tài)計算。
(4)基坑穩(wěn)定性驗算：根據(jù)極限平衡法對邊坡整體穩(wěn)定性和基坑坑底隆起穩(wěn)定性進行分析;基坑踢腳穩(wěn)定性則根據(jù)力矩平衡來進行分析;根據(jù)基坑滲流的水力梯度不應(yīng)超過臨界水力梯度的原理對基坑滲流穩(wěn)定性進行分析;基坑突涌穩(wěn)定性分析多是從壓力平衡的角度分析而得出得結(jié)論。
(5)基坑降水止水設(shè)計：應(yīng)根據(jù)基坑底面上覆土壓力承壓含水層作用在頂板上的水頭壓力相平衡的原理進行基坑降水止水設(shè)計。采用輕型井點降水的方法宜適合該地區(qū)施工。
(6)基坑監(jiān)測方案設(shè)計：采用科學(xué)儀器設(shè)備和一定的手段對支護結(jié)構(gòu)、主體結(jié)構(gòu)、桌邊環(huán)境的受力和位移等進行持續(xù)觀測。
5 進度安排
時間安排 工作內(nèi)容 有效工作天數(shù) 2月25日—3月08日 方案比選 10天 3月11日—3月15日 土壓力計算 5天 3月18日—4月19日 基坑支護結(jié)構(gòu)計算 25天 4月22日—5月03日 基坑穩(wěn)定性驗算 10天 5月06日—5月17日 基坑降水設(shè)計 10天 5月20日—5月24日 基坑監(jiān)測方案設(shè)計 5天 5月27日—6月07日 撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書 10天 6月10日—6月14日 畢業(yè)設(shè)計資料上交及評閱 5天
6 參考文獻
[1]《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程》(JGJ 120-2012).北京：中國建筑工業(yè)出版社， 2012.
[2]《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(JGJ79-2012).北京：中國建筑工業(yè)出版社， 2012.
[3]《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009-2001) .北京：中國建筑工業(yè)出版社，2001.
[4]《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》(JGJ94-2008).北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008.
[5]《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50010-2010).北京：中國建筑工業(yè)出版社， 2010.
[6]《巖土工程勘察規(guī)范》(GB 50021-2001 2009版).北京：中國建筑工業(yè)出版 社，2001.
[7]《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》(GB50330-2002).北京：中國建筑工業(yè)出版社， 2002.
[8]《深基坑工程》，高大釗主編.機械工業(yè)出版社，2003.