土木毕业设计建筑基坑支护文献综述

1. 结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，撰引文献综述
文 献 综 述
1.1  基坑主要支挡方法、技术类型
基坑工程中采用的围护墙、支撑（或土层锚杆）、围檩、防渗帷幕等结构体系总称为支护结构[1]。支护结构的传统方法是钢板桩加支撑系统或钢板桩锚拉系统，其优点是材料可以回收，但拔出板桩时会引起土体的变形。目前经常采用的主要基坑支挡类型有：
（1）深层搅拌水泥土挡墙[2]（以下简称搅拌桩）：将土和水泥强制搅和成水泥土桩，结硬后成为具有一定强度的整体壁状挡墙，一般用于开挖深度不超过7m的基坑，适合于软土地区，环境保护要求不高，施工低噪声、低振动，结构止水性较好，造价经济，但围护较宽，一般取基坑开挖深度的0.7～0.8倍。
国内外试验研究和工程实践表明，搅拌桩适宜于加固淤泥、淤泥质土和含水量较高而地基承载力小于120kPa的粘土、粉质粘土、粉土等软土地基。当土中含高龄石、蒙脱石等矿物时，加固效果较好，土中含伊利石、氯化物等矿物时，加固效果较差，土的原始抗剪强度小于20～30kPa时，加固效果也较差。搅拌桩用于泥炭土或土中有机质含量较高，酸碱度较低（<7）及地下水有侵蚀性时，宜通过试验确定其适用性。当地表杂填土层为厚度大于100mm的石块时，一般不宜使用搅拌桩。

搅拌桩的平面布置可视地质条件和基坑围护要求，结合施工设备条件，分别选用桩式、块式、壁式、格栅式或拱式，它在深度方向可采取长短结合形式。
（2）钢板桩[3]：用槽钢正反扣搭接而组成，或用U型、H型和Z型截面的锁口钢板桩。用打入法打入土中，相互连接形成钢板桩墙，既用于挡土又用于挡水，用于开挖深度3～10m的基坑。钢板桩具有较高的可靠性和耐久性，在完成支挡任务后，可以回收重复利用；于多道钢支撑结合，可适合软土地区的较深基坑，施工方便，工期短。但钢板桩刚度比排桩和地下连续墙小，开挖后绕度变形较大，打拔桩振动噪声大，容易引起土体移动，导致周围地基较大沉陷。
  钢板桩支护结构，有永久性结构和临时性结构两类。永久性结构在海港码头中应用较多，如：码头岸墙，护墙等；临时性结构多用于高层建筑的深基础。
（3）钻孔灌注桩挡墙：直径φ600～φ1000mm，桩长15～30m，组成排桩式挡墙，顶部浇筑钢筋混凝土圈粱，用于开挖深度为6m～13m的基坑。具有噪声和振动小，刚度大，就地浇制施工，对周围环境影响小等优点。适合软弱地层使用，接头防水性差，要根据地质条件从注浆、搅拌桩等方法中选用适当方法解决防水问题，整体刚度较差，不适合兼作主体结构。桩身质量取决于施工工艺及施工技术水平，施工时需作排污处理。
（4）地下连续墙[5]：在地下成槽后，浇筑混凝土，建造具有较高强度的钢筋混凝土挡墙，用于开挖深度达10m以上的基坑或施工条件较困难的情况。具有施工噪声低，振动小，就地浇制、墙接头止水效果较好，整体刚度大，对周围环境影响小等优点。适合于软弱土层和建筑设施密集城市市区的深基坑，高质量的刚性接头的地下连续墙可作永久性结构，并可采用逆筑法施工。
地下连续墙按成桩（成槽）形式的不同，划分为桩排式连续墙和壁式连续墙两大类，
前一类主要用各种类型的桩，相互连接或搭接以及交错的单桩连锁组成的直线、圆弧、圆形等形式的排桩组合，具有一定的入土深度，墙顶用压顶粱连在一起，形成地下连续墙的墙体。壁式地下连续墙具有多种功能，有着广泛的应用前景。最主要用于深基坑工程的围护，特别适合于软土地区深基坑的开挖。
（5）SMW工法（劲性水泥土搅拌桩）：劲性水泥土搅拌桩以及水泥土搅拌桩法为基础，凡是适合应用水泥土搅拌桩的场合都可以使用劲性桩。特别是适合于以粘土和粉细砂为主的松软地层，对于含砂卵石的地层要经过适当处理后方可采用。
劲性桩适宜的基坑深度与施工机械有关，国内目前一般以基坑开挖深度6～10m，国外尤其是日本由于施工钻孔机械先进，基坑深度达到20m以上时也采用SMW工法，劲性桩法可取得较好的环境和经济效果。 [资料来源：https://www.doc163.com]
劲性桩是在水泥土搅拌桩中插入受拉材料构成的，常插入H型钢。
（6）土锚：用拉杆锚固支护基坑的开挖或用作抗拔桩抵抗浮托力等的应用已日益普遍。拉锚最大的优点是在基坑内部施工时，开挖土方与支撑互不干扰，尤其是在不规则的复杂施工场所，以锚杆代替挡土横撑，便于施工。这是人们乐于大量使用的主要原因。随着对锚固法的不断改进和使用可靠性的监测手段，使拉锚支护的范围更加广泛。
拉锚是将一种新型受拉杆件的一端（锚固段）固定在开挖基坑的稳定地层中，另一端与工程构筑物相联结（钢板桩、挖孔桩、灌注桩以及地下连续墙等），用以承受由于土压力等施加于构筑物的推力，从而利用地层的锚固力以维持构筑物（或土层）的稳定。
锚杆支护体系由挡土构筑物，腰粱及托架、锚杆三个部分所组成，以保证施工期间边坡的稳定与安全。
（7）土钉墙：土钉墙支护是通过沿土钉通长与周围土体接触形成复合体。在土体发生变形的条件下，通过土钉与土体的接触界面上的粘结力或摩擦力，使土钉被动受拉，通过受拉工作面给土体约束加固，提高整体稳定性和承载能力，增强土体变形的延性。
土钉墙适用于地下水位以上或人工降水后的粘性土、粉土、杂填土及非松散砂土和卵石土等。对于淤泥质土、饱和软土，应采用复合型土钉墙支护。

1.2  基坑主要支撑方法、技术类型
深基坑的支护体系由两部分组成，一是围护壁，二是基坑内的支撑系统。为施工需要而构筑的深基坑各类支撑系统，既要轻巧又需有足够的强度、刚度和稳定性，以保证施工的安全、经济和方便，因此支撑结构的设计是目前施工方案设计的一项十分重要的内容[10]。
在深基坑的支护结构中，常用的支撑系统按其材料分可以有钢管支撑、型钢支撑，钢筋混凝土支撑，钢和钢筋混凝土组合支撑等种类；按其受力形式分可以有单跨压杆式支撑，多跨压杆式支撑，双向多跨压杆支撑，水平桁架相结合的支撑，斜撑等类型。
这些支撑系统在实践中有各自的特点和不足之处，以其材料种类分析，钢支撑便于安装和拆除，材料消耗量小，可以施加预紧力以合理控制基坑变形，钢支撑架设速度较快，有利于缩短工期。但是钢支撑系统的整体刚度较弱，由于要在两个方向上施加预紧力，所以纵横杆之间的联结始终处于铰接状态。
钢筋混凝土支撑结构的整体刚度好，变形小，安全可靠，施工制作时间长于钢支撑，但拆除工作比较繁重，材料回收利用率低，钢筋混凝土支撑因其现场浇筑的可行性和高可靠度而在目前国内被广泛的使用。

1.3 基坑主要止（降）水方法、技术类型

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工程降水是基坑工程的一个难点。由于土质和地下水位的条件不同，基坑开挖的施工方法大不相同。在地下水位以下开挖基坑时，采用降水的作用是：
（1）截住基坑边坡面及基底的渗水；
（2）增加边坡的稳定性，并防止基坑从边坡或基底的土粒流失；
（3）减少板桩和支撑的压力，减少隧道内的空气压力；
（4）改善基坑和填土的砂土特性；
（5）防止基底的隆起和破坏。
一个场地的地质条件和土质条件，将决定降水或排水的形式。
在选择和设计基坑降水前，必须由甲方提供工程地质勘察资料，建筑物平面图和立面图，建筑物场地附近房屋平面图等，对于重大工程，设计人员除掌握相应资料外，必须在设计前到工程现场亲自了解，最好能目测各土层的土样，对将来降水工程的布置及其与邻近建筑物的影响[14]。
降低地下水位的常用方法可分为明沟降水和井点降水两类。明沟降水由于其制约条件较多，尚不能得到广泛的应用，而井点降水的适用条件较广，并经过二十多年来的应用、发展和改进，已形成了多种井点降水的方法。目前常用的井点降水方法有：轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井点，辐射井点等。这些有效的降水方法现已被广泛用于各种降水工程中，但由于降低地下水位以后，可能带来一些不良影响，如地面沉降，邻近已有建筑物或构筑物的安全稳定及残留滞水的处理等。 [来源：http://www.doc163.com]
明沟降水是在基坑内设置排水明沟或渗渠和集水井，使进入基坑内的地下水沿排水沟渠流入井中，然后用水泵将水抽出基坑外的降水方法。明沟降水一般适用于土层较密实，坑壁较稳定，基坑较浅，降水深度不大，坑底不会产生流砂和管涌等的降水工程[15]。
在地下水位以下施工基坑工程时，通常采用井点（垂直和水平井点）降水法来降低地下水位。垂直井点常沿基坑四周外围布设，水平井点则可穿越基坑四周和底部，井点深度大于要求的降水深度，通过井点抽水或引渗来降低地下水位，实现基坑外的暗降，保证基坑工程的施工。经井点降水后，能有效地截住地下渗流，降低地下水位，克服基坑的流砂和管涌现象，防止边坡和基坑底面的破坏；减少侧土压力，增加挖掘边坡的稳定性，有利于边坡的支护和施工；防止基底隆起和破坏，加速地基土的固结作用；有利于提高工程质量，加快施工进度及保证施工安全[16]。
   在城市中由于深基坑降水，总会引起地面产生一定的沉降，影响邻近建筑物和管线。最好的办法是采用止水帷幕，将坑外地下水位保持原状，仅在坑内降水。目前，采用钻孔压浆成桩法、地下连续墙、板桩、深层搅拌桩墙等止水结构形式，效果均较好。其入土深度，取决于土层的透水性，要防止出现管涌、流砂等问题。 [来源：http://www.doc163.com]

参考文献
1）《建筑桩基础技术规范》(JGJ94-94)
2）《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99)
3）《建筑基坑支护技术规范》(YB9258-97)
4）《岩土工程勘察规范》(GB50021-2002)
5）《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)
6）《钢结构设计规范》(GB50017-2003)
7）《高层建筑岩土工程勘察规范》(JGJ72-2004)
8）《土力学》，卢延浩，南京：河海大学出版社，2004/10.
9）《基坑工程》，蒋国盛，李红民，管典志，李汉旭，北京：中国地质大学出版社，2000.11
10）《钢结构》（上册—钢结构基础），陈绍蕃，顾强，北京：中国建筑工业出版社，2003
11）《基础工程》，王秀丽，重庆：重庆大学出版社，2001/10
12）《混凝土结构》（上，中册），程文瀼，北京：中国建筑工业出版社，2004
13）《注册岩土工程师必备规范规程汇编》（缩印本），建设部执业资格中心，北京：中国建筑工业出版社，2004
14）《支挡结构设计手册》(2版)，尉希成，周美玲，北京：中国建筑工业出版社，2004
15）《Introduction to Soil Mechanics and Shallow Foundations Design》,Samuel E.French,New Jersey:Prentice Hall,1989. [资料来源：www.doc163.com]
16）《Groundwater in Civil Engineering》,RéthatiLászLóGroundwater in Civil Engineering,Budapest:Akádémiai Kiadó,1983

   


毕 业 设 计（论 文）论 证 报 告
２．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：
 2.1  苏州高新技术创业园二期工程基坑工程概况：
拟建中的苏州高新技术创业园二期工程位于苏州新区，西邻珠江路，北邻竹园路，场地以北为已建一期工程。。由苏州高新技术创业中心投资建设，由4幢高层及裙房，附带下沉式广场及餐饮娱乐设施组成，场地下均设有两层地下室相连通，为框剪和框架结构。建筑场地地表绝对标高在+2.48m–+3.85m，以1985国家高程基准为准。基坑实际开挖深度分布：北侧约7.5m，西侧及南侧、东侧均为10m。局部基坑开挖深度达到9.00m。
2.2  苏州高新技术创业园二期工程工程地质特征
2.2.1 地形地貌
拟建场区地貌单元属长江三角洲冲、湖积平原单元，较为平坦，场地北侧有坳沟、暗塘分布。
2.2.2 地基土构成及物理力学性质
本次勘察、原位测试结合室内土工试验综合分析，在钻孔深度控制范围内，依据其工程地质性质自上而下分为： [资料来源：https://www.doc163.com]
土层
编号    土层
名称    土层厚度
（m）    平均厚度 (m)    土   层   描   述
①    杂填土    0.6～3.8    1.00    杂色，表层含碎砖等建筑垃圾，下部夹淤泥质土，均匀性、密实性差，全场地分布。
②    粘土    0.6～3.6    1.70    灰黄色～褐黄色，可塑，含铁锰氧化物及结核，无摇振反应，切面光滑，干强度和韧性高，全场地分布。
③    粉质
粘土    1.8～8.1    4.03    灰黄～兰灰色，可塑，含铁锰氧化物，无摇振反应，切面稍光滑，干强度和韧性中等，全场地分布。
④1    粉土夹粉质粘土    0.8～3.4    2.97    灰色，松散，饱和，含云母，摇振反应迅速，切面粗糙，干强度低，韧性低，分布不连续，局部缺失。
④2    粉土    2.4～9.0    5.73    灰色，中密，饱和，含云母，摇振反应迅速，切面粗糙，干强度低，韧性低，分布不连续，在本场地东侧缺失。 [资料来源：http://www.doc163.com]
⑤    粉质
粘土    5.8～22.9    9.89    灰色，软塑～可塑，无摇振反应，切面稍光滑，干强度和韧性中等，全场地分布。
⑥1    粉质
粘土    1.3～4.4    3.36    暗绿色，可塑，含铁锰氧化物，无摇振反应，切面稍光滑，干强度和韧性中等，分布不连续，局部缺失。
⑥2    粉质
粘土    3.5～8.7    5.95    灰黄色，可塑，无摇振反应，切面稍光滑，干强度和韧性中等，局部缺失。
⑦1    粉土    13.2～20.6    16.75    灰色，中密～密实，湿，含云母片，摇振反应迅速，切面粗糙，干强度低，韧性低，全场地分布。
⑦2    粉质
粘土    5.4～12.0    8.38    灰色，可塑，湿，含云母片，无摇振反应，切面稍光滑，干强度和韧性中等，全场地分布。
⑦3    粉砂    2.0～10.5    6.94    灰色，密实，湿，含云母片，摇振反应迅速，切面粗糙，韧性低，全场地分布。 [资料来源：http://www.doc163.com]
⑧    粉质
粘土    5.7～9.8    8.0    灰色，可塑，无摇振反应，切面稍光滑，干强度和韧性中等，全场地分布。
  2.3  苏州高新技术创业园二期工程水文地质条件
1.3.2 水文地质条件：
根据地下水的赋存条件，将本场地浅层地下水分划为两类：
一类为孔隙潜水，赋存于第(1)层素填土中，勘察期间测得该场地初见水位埋深为2.50m～2.60m，初见水位的标高为0.10m~0.77m；稳定水位埋深为0.65m~1.15m，稳定水位的标高为1.80m~2.52m。
另一类为孔隙微承压水，主要赋存于砂性土中，对本程有影响的主要为浅部(4)1、(4)2层粉性土中，通过对钻孔J1、J4下套管止水测得钻孔浅部微承压水的稳定水位埋深为3.20～2.70米，微承压水的稳定水位标高为0.11m～0.40m。
据苏州市区域水文地质勘察资料，苏州市孔隙潜水历史最高水位为2.63米（黄海高程，下同），近3～5年最高水位约为2.50米，历史最低潜水位约为-0.21米，地下水年变幅为1.0～2.0米；近3～5年最高水位约为1.60米，历史最低水位约为0.62米；地下水年变幅约为0.80米左右。

2.4  本工程拟采用的基坑支护方案、计算理论和方法 [版权所有：http://DOC163.com]
2.4.1拟采用的基坑支护方案及选型依据
综合各种支撑方案，首先排除了悬臂支撑的可能性，因为该方案保证不了这么大基坑的水平向变形的稳定性，再者浪费资源，增加工程量；对于用内支撑水平式的支撑也不太现实，基坑的纵横向跨度大，将致使水平支撑在竖向产生过大的挠曲，不利于支撑的稳定和支护功能的完成，故排除在外；用土钉墙支护将使工程量烦琐和增加，且整个场地的地下水位较高，土钉本身利用不了土体的抗剪强度，故也不适合本工程。综合舍取采用基坑四周采用钻孔灌注桩加预应力拉锚杆支撑支护方案，局部地段增设竖向斜撑和深搅桩墩来加固支撑；经设计验算和电算之后，能满足几坑土方开挖，地下室结构施工和对周围环境保护的要求。
2.4.2 拟采用的计算理论和方法
拟垂直开挖、钻孔灌注桩支护、锚杆支撑、局部地段采用竖向钢管斜撑，采用双轴深搅桩止水结构防渗。
双轴深搅桩止水结构，抗渗验算计算插入深度，采用公式D=Ks•γw.•hw/(2•γ’)；
单支点支撑，其支撑点的具体位置，需经计算后确定；
可用分段等值梁法计算钢管单支点支撑；
在笔算后，可用同济启明星软件复核。
2.4.3 拟定计算断面及工作量

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（1）基坑支护体系设计计算：基坑ABCDEFG,分为AB，DE段，BCD段,EF段,FGA段几个区段进行计算，
部分图所下所示：
本基坑安全等级为二级，土压力采用矩形分布模式进行计算，所有土层水土合算。各断面计算：①土压力分布强度计算，②土压力合力及其作用点，③支撑轴力及桩长计算，④桩身最大弯距计算，⑤验算桩身强度，⑥桩身配筋计算，⑦整体稳定性验算，⑧抗隆起验算。
（2）基坑止（降）水设计：由于基坑挖深较大，场区土层渗透性稍好，水位埋深较浅。鉴于工程地质情况，本基坑可在场区内采用井点降水+集水坑排水，四周采用全封闭双轴深搅桩止水结构止水，降水深度至-9.5m。止水帷幕设计分：①方案布置，②桩型选择，③桩长设计，④抗渗流稳定验算几个步骤。
（3）基坑支护体系结构计算：①支护结构设计（钻孔灌注桩），②支撑围檩设计计算，③支撑截面计算，④立柱桩设计。
（4）在笔算结束后，采用同济启明星电算复核。
（5）在设计最后，还要进行支护结构体系监测布置。
拟采用监测方案：
①沿基坑周边设置水平位移监测点；
②在基坑周边道路、建筑物上设置沉降监测点；
③在基坑周边设置测斜管监测深层水平位移；
④支撑轴力监测； [来源：http://www.doc163.com]
⑤桩身应力监测。

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