1、開題報(bào)告課題名稱開題報(bào)告院 （系）交 通 學(xué) 院專 業(yè)勘查技術(shù)與工程姓 名張長江學(xué) 號起訖日期2013.3.1-2013.3.17指導(dǎo)教師徐洪鐘 2013 年 03 月 171、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）綜述（題目背景、研究意義及國內(nèi)外相關(guān)研究情況）1.1題目背景近些年來，隨著城市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，高層建筑大批興建，發(fā)展趨勢是層數(shù)增多，高度增大，基礎(chǔ)埋深加大，平面布置更加復(fù)雜，與周圍建筑物聯(lián)系更加緊密。城市地下空間的開發(fā)利用，使得基坑面積和開挖深度越來越大，因此，傳統(tǒng)基坑支護(hù)方式面臨深度與廣度的挑戰(zhàn)。深基坑支護(hù)正是在人們的不斷實(shí)踐探索中發(fā)展起來，具有一定的地區(qū)經(jīng)驗(yàn)性，方法靈活多變，視工程實(shí)際而定。深基坑工

2、程是涉及到土力學(xué)、流變學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)等多門學(xué)科，是一項(xiàng)綜合性的巖土工程問題。主要涉及到土層性質(zhì)、支護(hù)結(jié)構(gòu)、支撐形式、地基處理、地下水防治以及環(huán)境影響等方面，目前研究的課題主要有：土壓力理論、支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形的計(jì)算理論、基坑失穩(wěn)破壞的機(jī)理等方面。對于深基坑工程問題，目前國內(nèi)外己有很多研究成果。本工程主體結(jié)構(gòu)0.000相當(dāng)于吳淞高程6.770，本設(shè)計(jì)除特別說明外均采用主體結(jié)構(gòu)相對高程系。主體結(jié)構(gòu)：主體為地下一層，無上部結(jié)構(gòu)，底板頂標(biāo)高為-8.600m，底板下設(shè)置抗拔樁?；右?guī)模：基坑形狀為規(guī)則的矩形，東西方向長120m，南北向?qū)?5m，基坑面積約4300，周長約310m?；油谏睿?/p>

3、周邊自然地面相對標(biāo)高為+0.6000.000，基坑周邊環(huán)境條件很復(fù)雜，破壞后果很嚴(yán)重；場地工程地質(zhì)條件復(fù)雜；地下水位埋藏淺，對施工影響嚴(yán)重，因此本工程基坑工程安全等級為一級。為確?；娱_挖、地下室結(jié)構(gòu)施工的順利進(jìn)行和施工安全，減少或避免對周邊環(huán)境的不利影響，基坑工程施工時(shí)應(yīng)采取相應(yīng)的防護(hù)措施。1.2研究意義各種建筑物與地下管線都要開挖基坑，一些基坑可直接開挖或放坡開挖，但當(dāng)基坑深度較深，放坡不便時(shí)，可以采用基坑支護(hù)。過去支護(hù)比較簡單，也就是鋼板樁加井點(diǎn)降水，一般能滿足基坑安全施工，而對于深基坑已不能滿足要求，近幾年來隨著我國綜合國力的提升，超高層建筑規(guī)模逐年攀升，基坑深度和體量的增大，對支護(hù)技

4、術(shù)的發(fā)展提出挑戰(zhàn)。 1.3國內(nèi)外相關(guān)研究情況由于深基坑的增多，支護(hù)技術(shù)發(fā)展很快，多采用鉆孔灌注樁，地下連續(xù)墻，深層攪拌水泥土墻、加筋水泥土墻和土釘墻等，計(jì)算理論相比較于從前都有很大的改進(jìn)。支撐方式有傳統(tǒng)的鋼柱（或者型鋼）和混凝土支撐，亦有在坑外采用土錨拉固。內(nèi)部支撐形式也有多種，有對撐，角撐，桁架式邊撐等。在地下連續(xù)墻用于深基坑支護(hù)的方面，還推廣了“兩墻合一”和逆作法施工技術(shù)，能有效的降低支護(hù)結(jié)構(gòu)的費(fèi)用和縮短工期。（一）軟土基坑主要支擋方法、技術(shù)類型基坑工程中采用的圍護(hù)墻、支撐（或土層錨桿）、圍檁、防滲帷幕等結(jié)構(gòu)體系總稱為支護(hù)結(jié)構(gòu)。支護(hù)結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)方法是鋼板樁加支撐系統(tǒng)或鋼板樁錨拉系統(tǒng)，其優(yōu)點(diǎn)是

5、材料可以回收，但拔出板樁時(shí)會引起土體的變形。目前軟土地區(qū)經(jīng)常采用的主要基坑支擋類型有：1） 深層攪拌水泥土擋墻（以下簡稱攪拌樁）：將土和水泥強(qiáng)制攪和成水泥土樁，結(jié)硬后成為具有一定強(qiáng)度的整體壁狀擋墻，一般用于開挖深度不超過7m的基坑，適合于軟土地區(qū)，環(huán)境保要求不高，施工低噪聲、低振動(dòng)，結(jié)構(gòu)止水性較好，造價(jià)經(jīng)濟(jì)，但圍護(hù)較寬，一般取基坑開挖深度的0.70.8倍。國內(nèi)外試驗(yàn)研究和工程實(shí)踐表明，攪拌樁適宜于加固淤泥、淤泥質(zhì)土和含水量較高而地基承載力小于120kPa的粘土、粉質(zhì)粘土、粉土等軟土地基。攪拌樁用于泥炭土或土中有機(jī)質(zhì)含量較高，酸堿度較低（7）及地下水有侵蝕性時(shí)，宜通過試驗(yàn)確定其適用性。當(dāng)?shù)乇黼s填

6、土層為厚度大于100mm的石塊時(shí)，一般不宜使用攪拌樁。 攪拌樁的平面布置可視地質(zhì)條件和基坑圍護(hù)要求，結(jié)合施工設(shè)備條件，分別選用樁式、塊式、壁式、格柵式或拱式，它在深度方向可采取長短結(jié)合形式。2） 鉆孔灌注樁擋墻：直徑6001000mm，樁長1530m，組成排樁式擋墻，頂部澆筑鋼筋混凝土圈粱，用于開挖深度為6m13m的基坑。具有噪聲和振動(dòng)小，剛度大，就地澆制施工，對周圍環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)。適合軟弱地層使用，接頭防水性差，要根據(jù)地質(zhì)條件從注漿、攪拌樁等方法中選用適當(dāng)方法解決防水問題，整體剛度較差，不適合兼作主體結(jié)構(gòu)。樁身質(zhì)量取決于施工工藝及施工技術(shù)水平，施工時(shí)需作排污處理。3） 地下連續(xù)墻：在地下成

7、槽后，澆筑混凝土，建造具有較高強(qiáng)度的鋼筋混凝土擋墻，用于開挖深度達(dá)10m以上的基坑或施工條件較困難的情況。具有施工噪聲低，振動(dòng)小，就地澆制、墻接頭止水效果較好，整體剛度大，對周圍環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)。適合于軟弱土層和建筑設(shè)施密集城市市區(qū)的深基坑，高質(zhì)量的剛性接頭的地下連續(xù)墻可作永久性結(jié)構(gòu)，并可采用逆作法施工。 地下連續(xù)墻按成樁（成槽）形式的不同，劃分為樁排式連續(xù)墻和壁式連續(xù)墻兩大類，前一類主要用各種類型的樁，相互連接或搭接以及交錯(cuò)的單樁連鎖組成的直線、圓弧、圓形等形式的排樁組合，具有一定的入土深度，墻頂用壓頂粱連在一起，形成地下連續(xù)墻的墻體。壁式地下連續(xù)墻具有多種功能，有著廣泛的應(yīng)用前景。最主要用

8、于深基坑工程的圍護(hù)，特別適合于軟土地區(qū)深基坑的開挖。4） 土錨：用拉桿錨固支護(hù)基坑的開挖或用作抗拔樁抵抗浮托力等的應(yīng)用已日益普遍。拉錨最大的優(yōu)點(diǎn)是在基坑內(nèi)部施工時(shí)，開挖土方與支撐互不干擾，尤其是在不規(guī)則的復(fù)雜施工場所，以錨桿代替擋土橫撐，便于施工。這是人們樂于大量使用的主要原因。隨著對錨固法的不斷改進(jìn)和使用可靠性的監(jiān)測手段，使拉錨支護(hù)的范圍更加廣泛。拉錨是將一種新型受拉桿件的一端（錨固段）固定在開挖基坑的穩(wěn)定地層中，另一端與工程構(gòu)筑物相聯(lián)結(jié)（鋼板樁、挖孔樁、灌注樁以及地下連續(xù)墻等），用以承受由于土壓力等施加于構(gòu)筑物的推力，從而利用地層的錨固力以維持構(gòu)筑物（或土層）的穩(wěn)定。 錨桿支護(hù)體系由擋土構(gòu)

9、筑物，腰粱及托架、錨桿三個(gè)部分所組成，以保證施工期間邊坡的穩(wěn)定與安全。5） 土釘墻：土釘墻支護(hù)是通過沿土釘通長與周圍土體接觸形成復(fù)合體。在土體發(fā)生變形的條件下，通過土釘與土體的接觸界面上的粘結(jié)力或摩擦力，使土釘被動(dòng)受拉，通過受拉工作面給土體約束加固，提高整體穩(wěn)定性和承載能力，增強(qiáng)土體變形的延性。土釘墻適用于地下水位以上或人工降水后的粘性土、粉土、雜填土及非松散砂土和卵石土等。對于淤泥質(zhì)土、飽和軟土，應(yīng)采用復(fù)合型土釘墻支護(hù)。（二）基坑支護(hù)研究趨勢1） 基坑向著大深度、大面積方向發(fā)展，周邊環(huán)境更加復(fù)雜，深基坑開挖與支護(hù)的難度愈來愈大。因此，從工期和造價(jià)的角度看兩墻合一的逆作法將是今后發(fā)展的主要方向

10、。但逆作法施工受樁承載力的限制很大，采用逆作法時(shí)不能采用一柱一樁，而是一柱多樁，增加了成本和施工難度。如何提高單樁承載力，降低沉降，減少中柱樁（中間支承柱），達(dá)到一柱一樁，使上部結(jié)構(gòu)施工速度可以放開限制，從而加快進(jìn)度，縮短總工期，這將成為今后的研究方向。2） 土釘支護(hù)方案的大量實(shí)施，使得噴射混凝土技術(shù)得以充分運(yùn)用和發(fā)展。為減少噴射混凝土的回彈量以及保護(hù)環(huán)境的需要，濕式噴射混凝土將逐步取代干式噴射混凝土。3） 目前，在有支護(hù)的深基坑工程中，基坑開挖大多以人工挖土為主，效率不高，今后必須大力研究開發(fā)小型、靈活、專用的地下挖土機(jī)械，以提高工效，加快施工進(jìn)度，減少時(shí)間效應(yīng)的影響。4） 為了減少基坑變形

11、，通過施加預(yù)應(yīng)力的方法控制變形將逐步被推廣，另外采用深層攪拌或注漿技術(shù)對基坑底部或被動(dòng)區(qū)土體進(jìn)行加固，也將成為控制變形的有效手段被推廣。5） 為減小基坑工程帶來的環(huán)境效應(yīng)（如因降水引起的地面附加沉降），或出于保護(hù)地下水資源的需要，有時(shí)基坑采用帷幕型式進(jìn)行支護(hù)。除地下連續(xù)墻外，一般采用旋噴樁或深層攪拌樁等工法構(gòu)筑成止水帷幕。目前，有將水利工程中防滲墻的工法引入到基坑工程中的趨勢。6） 在軟土地區(qū)，為避免基坑底部隆起，造成支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移加大和鄰近建（構(gòu)）筑物下沉，可采用深層攪拌樁或注漿技術(shù)對基坑底部土體進(jìn)行加固，即提高支護(hù)結(jié)構(gòu)被動(dòng)區(qū)土體的強(qiáng)度的方法。參考文獻(xiàn)1 應(yīng)宏偉，王奎華，謝康等.杭州解百商

12、業(yè)城半逆作法深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)與監(jiān)測J.巖土工程學(xué)報(bào),2001.23(1)：79-832 楊育文,袁建新.深基坑工程集成智能系統(tǒng)及土釘墻性狀研究c.中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所，1998.63 羅曉輝.深基坑開挖滲流與應(yīng)力耦合分析c.武漢城市建設(shè)學(xué)院,1998.4 劉全林.旋噴攪拌加勁樁對軟土基坑支護(hù)的機(jī)理及其支護(hù)剛度的確定方法J.巖土工程學(xué)報(bào)，2011.33（1）5 王協(xié)群，張寶華. 基礎(chǔ)工程M.北京：北京大學(xué)出版社，2006.1956 朱合華. 地下建筑結(jié)構(gòu)M.第2版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010.2067 程家文，高霈生.田灣核電站軟土深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)研究J.中國水利水電科學(xué)研究院學(xué)報(bào)，

13、2003.1（2）：123-1338 王晚中，李為民,溫文富.蘇州某軟土深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)J.山西建筑，2011.37（12）：51-529 陳文.軟土深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)J.建筑，201110 唐九如，王俊佚，郎越.狹窄場地軟土深基坑的支護(hù)設(shè)計(jì)、施工及監(jiān)測J.建筑施工,1997.19(2):31-3411 劉小麗，周賀，張占民.軟土深基坑開挖地表沉降估計(jì)方法的分析J.巖土力學(xué)，2011.32:90-9412 鄭金伙.SMW工法在福州軟土深基坑支護(hù)中的應(yīng)用J.福建建設(shè)科技,2009.13 Miranda,E. Approximate Seismic Lateral Deformation Demands

14、 in Multistory BuildingsJ. Struct Engreering, ASCE,1999.14Braja M.Das.Principles of foundation engineeringM.PWS-KENT Publishing Company,1990.15Kenneth Leet. Reinforced Concrete DesignM.McGraw-Hill Book company,1982. 2.1南京某地下車庫工程概況2.1.1 基本概況（1）工程名稱：冷熱源機(jī)房基坑支護(hù)工程；（2）地理位置：南京市鼓樓區(qū)錦江路；（3）建設(shè)單位：南京法斯克能源科技發(fā)展有限公

15、司；（4）勘察單位：江蘇南京地質(zhì)工程勘察院； （5）主體設(shè)計(jì)單位：南京市建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司。2.1.2 項(xiàng)目概況 主體結(jié)構(gòu)參考建設(shè)單位提供的該工程的主體結(jié)構(gòu)剖面圖及樁位平面布置圖。（1）本工程主體結(jié)構(gòu)0.000相當(dāng)于吳淞高程6.770，本設(shè)計(jì)除特別說明外均采用主體結(jié)構(gòu)相對高程系。（2）主體結(jié)構(gòu)：主體為地下一層，無上部結(jié)構(gòu)，底板頂標(biāo)高為-8.600m，底板下設(shè)置抗拔樁。（3）基坑規(guī)模：基坑形狀為規(guī)則的矩形，東西方向長120m，南北向?qū)?5m，基坑面積約4300，周長約310m。（4）基坑挖深：周邊自然地面相對標(biāo)高為+0.6000.000，基坑開挖深度詳見表11?；娱_挖深度一覽表表1-1區(qū)段

16、底板頂標(biāo)高（m）底板厚（m）墊層厚（m）自然地面相對標(biāo)高（m）開挖深度（m）南側(cè)-80.800.200.0009其余位置-8.600.800.20+0.60010.2（5）安全等級：根據(jù)該基坑的周邊環(huán)境及挖深，確定該工程側(cè)壁安全等級為二級。2.1.3 環(huán)境概況該場地除南側(cè)為空曠場地外其余三側(cè)均為道路，其中，北側(cè)：距離規(guī)劃道路科技一路邊線僅1.7m；西側(cè)：距離規(guī)劃道路清江路6.5m，西北角位置已經(jīng)進(jìn)入規(guī)劃道路范圍。東側(cè)：距離道路較遠(yuǎn)，大于40m。2.2地質(zhì)概況2.2.1 場地地形、地貌擬建場地原為農(nóng)田，地形較平坦，場區(qū)地面吳淞高程為6.778.11m，最大高差為1.34m。該場地地貌單元為長江漫

17、灘。2.2.2 巖土層分布及分布特征根據(jù)鉆探揭示、原位測試及室內(nèi)土工試驗(yàn)綜合分析，勘探深度范圍內(nèi)場地巖土層為素填土、第四系全新統(tǒng)（Q4）新近沉積的軟弱粘性土、一般沉積的粉細(xì)砂。具體如下：素填土：灰黃灰褐色，濕飽和，結(jié)構(gòu)松散，為耕植土，土質(zhì)不均勻，主要由粉質(zhì)粘土夾少量碎石磚塊組成。全場區(qū)分布，層厚1.102.50m。粉質(zhì)粘土淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土：灰色，飽和，流塑，高壓縮性。偶夾稍密狀薄層粉土。刀切面少有光澤，干強(qiáng)度中等，韌性低。全場區(qū)分布，頂板埋深1.102.50m，層厚20.5030.70m。粉細(xì)砂：灰青灰色，飽和，中密，局部密實(shí)，中壓縮性。主要成分為石英、長石、云母等，顆粒級配不均，局部夾含中密狀

18、薄層粉土。全場區(qū)分布，層頂埋深22.5032.50m，最大揭露厚度為14.50m。2.2.3 水文概況擬建場地淺部地下水主要賦存于素填土，為孔隙潛水，水位變化主要受大氣降水徑流補(bǔ)給影響，勘察期間實(shí)測，初見地下水位埋深0.50m左右，穩(wěn)定穩(wěn)定水位埋深0.701.50m，年水位變幅約0.50m左右，該該層透水性一般，水量較小。弱承壓含水層主要分布于粉細(xì)砂層中，該含水層厚度大、富水性好、透水性強(qiáng)、水量豐富，水位變化主要受地下水側(cè)向徑流補(bǔ)給影響，勘察期間實(shí)測弱承壓水水位埋深約2.50m左右。其余土層為相對隔水層。2.2.4 地質(zhì)參數(shù)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用地質(zhì)參數(shù)見表1-2。基坑支護(hù)設(shè)計(jì)土質(zhì)參數(shù)表1-2土

19、層序號土層名稱重度固結(jié)快剪滲透系數(shù)(10-6cm/s)（kN/m3）C（kPa）（）KVKH雜填土（18.0）（12.0）（10）（200）（100）粉質(zhì)粘土淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土18.414.011.45.654.133. 本工程擬采用的基坑支護(hù)方案、計(jì)算理論和方法3.1擬采用的基坑支護(hù)方案及選型依據(jù)擬建建筑物基坑工程開挖深度為9-10.2，開挖深度大于10米的基坑，可采用地下連續(xù)墻加支撐的方法，也可采用8001000mm大直徑鉆孔樁加深層攪拌樁防水，設(shè)置多道支撐。 3.2計(jì)算理論和方法3.2.1土壓力計(jì)算支護(hù)結(jié)構(gòu)所承受的土壓力，要精確的加以確定是有一定困難的。目前，對土壓力的計(jì)算，主要采用朗肯土壓力理論進(jìn)行計(jì)算。1)砂性土，內(nèi)聚力c=0:主動(dòng)土壓力 Pa=(q+H)tg2(45-) 被動(dòng)土壓力 Pp=(q+H)tg2(45+) 2)粘性土，內(nèi)聚力c0:主動(dòng)土壓力 Pa=(q+H)tg2(45-)-2ctg(45-) 被動(dòng)土壓力 Pp=(q+H)tg2(45+)+2ctg(45+) 3.2.2支撐軸力計(jì)算單支點(diǎn)支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)，樁的右側(cè)為主動(dòng)土壓力，左側(cè)為被動(dòng)土壓力。可采用平衡法確定水平支撐軸力R。取支護(hù)單位長度，對支撐點(diǎn)取矩，令M=0,水平方