铂金府邸基坑支护设计开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

文 献 综 述

1. 基坑工程概述

基坑工程是一个古老而具有时代特点的岩土工程课题，放坡开挖和简易木桩围护可以追溯到远古时代。目前,高层建筑发展迅速,深基坑工程也越来越多。由于深基坑工程本身是一种多学科多专业的系统工程,实施时存在着较多风险,稍有不慎就会酿成重大事故。因此，深基坑工程也越来越被重视。

随着城市建设的发展，高层建筑大量兴建以及地下空间的开发利用，基坑开挖深度不断加深，开挖面积不断增大，促进了深基坑支护设计和施工技术的发展。

深基坑支护是指为保证地下结构施工及基坑周边环境的安全，对深基坑侧壁及周边环境采用的支挡、加固与保护的措施。

2. 基坑工程分类

基坑工程根据其开挖和施工方法可分为无支护开挖法和有支护开挖法两种。

2.1 无支护开挖

无支护开挖又称放坡开挖，是在空旷施工场地下的一种常用基坑开挖方法，通常用于深度在3~6 m以下且土质条件良好的基坑，若大于这一深度，则应根据现场条件分段开挖，分段之间应设置平台，当挖土经过不同土层时，可根据土层情况改变放坡斜率并酌留平台以保证安全。放坡开挖一般包括土方开挖、降排水工程、地基加固以及坡面保护等方面。

2.2 有支护开挖

有支护开挖是在基坑四周设有挡土结构的情况下向下开挖，一般包括围护结构、支撑体系、土方开挖、降排水工程、地基加固等。有支护开挖的基坑工程又可进一步划分为无支撑围护和有支撑围护。无支撑围护开挖通常适用于开挖深度较小、土质条件较好、周围环境保护要求较低的基坑开挖，具有施工方便、工期短等特点。有支撑围护开挖适合于开挖深度大、土质条件较差、周围环境保护要求高的深基坑开挖，但是存在开挖机械的施工空间受限，支撑布置需考虑适应主体工程地下结构施工、换拆支撑施工较复杂的因素。

3. 基坑支护方案

3.1 基坑围护结构方案

随着社会发展，深基坑支护形式也多种多样，现将常见的几种基坑围护结构方案介绍如下：

（1）钢板桩

钢板桩强度高，桩与桩之间的连接紧密，隔水效果好，可重复使用。因此，沿海城市如上海、天津等地区修建地下铁道时，在地下水位较高的基坑中采用较多；北京地铁一期工程在木樨地过河段也曾采用过。

（2）钻孔灌注桩

钻孔灌注桩一般采用机械成孔。地铁明挖基坑中多采用螺旋钻机、冲击式钻机和正反循环钻机等。对正反循环钻机，由于其采用泥浆护壁成孔，故成孔时噪声低，适于城区施工，在地铁基坑和高层建筑深基坑施工中得到广泛应用。

（3）重力式水泥土挡墙

重力式水泥土挡墙是将土和水泥强制拌和成水泥土桩，结硬后成为具有一定强度的整体壁状挡墙，用于开挖深度3~6 m的基坑，适合于软土地区、环境保护要求不高的条件。施工低噪音，低振动，结构止水性较好，造价经济，但墙体较宽，一般需3~4 m。

（4）SMW桩

SMW桩挡土墙是利用搅拌设备就地切削土体，然后注入水泥类混合液搅拌形成均匀的挡墙，最后，在墙中插入型钢，即形成一种劲性复合围护结构。

（5）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，通过受拉工作而给土体约束加固，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。

（6）地下连续墙

地下连续墙主要有预制钢筋混凝土连续墙和现浇钢筋混凝土连续墙两类，通常地下连续墙一般指后者。地下连续墙有如下优点：施工时振动小、噪声低，墙体刚度大，对周边地层扰动小；可适用于多种土层，除夹有孤石、大颗粒卵砾石等局部障碍物时影响成槽效率外，对黏性土、无黏性土、卵砾石层等各种地层均能高效成槽。

3.2 基坑支撑结构方案

基坑支撑结构是整个基坑支护体系的一部分，支撑结构与支护挡墙之间的相互联系，增强了支护结构的整体稳定性，不仅直接关系到基坑的安全和土方开挖，而且对基坑工程的造价和施工进度都会产生很大的影响。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，因此支撑结构的设汁是目前基坑工程或者说是地下工程施工与设计的一项十分重要的内容。

支撑系统按其材料可分为钢支撑和钢筋混凝土支撑，并可根据实际情况，在同一个基坑中采用两种支撑相结合的支撑系统。

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．当钢支撑的变形达到一定程度时，钢支撑承担的支撑轴力显著减少，维护桩上的力加不到钢支撑上去，施工安全系数也是最小的阶段。

钢筋混凝土支撑结构的整体刚度好，变形小，安全可靠，施工制作时问长于钢支撑，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。

3.3 基坑地下水控制

深基坑中经常会遇到地下水，由于地下水的存在，给深基坑施工带来很多问题，如基坑开挖，边坡稳定，基底隆起与突涌、浮力及防渗漏等。为了确保高层建筑深基坑工程施工正常进行，必须对地下水进行有效治理，若处理不当会发生严重的工程事故，造成极大的危害。因此，地下水的控制工作已越来越受到重视，成为深基坑施工中的重要组成部分。

地下水控制应根据工程地质和水文地质条件、基坑周边环境要求及支护结构形式选用截水、降水、集水明排或其组合方法。当降水会对基坑周边建筑物、地下管线、道路等造成危害或对环境造成长期不利影响时，应采用截水方法控制地下水。采用悬挂式帷幕时，应同时采用坑内降水，并宜根据水文地质条件结合坑外回灌措施。

3.4 基坑降排水方法

（1) 集水明排：排水沟和集水井

排水沟和集水井宜布置在基坑底部与基础边缘净距0.4m以外，排水沟边缘离开坡脚不应小于0.3m；在基坑四角或每隔30~40m应设一个集水井；排水沟底面应比挖土面低0.3~0.4m，集水井底面应比沟底面低0.5m以上。

基坑集水明排适用于土层比较密实，坑壁比较稳定（细粒土边坡不易被渗流冲刷而产生塌方），基础埋深较浅，降水深度不大，不易发生流砂、管涌的工程。

（2）降水法

降水法有真空井点、喷射井点、管井法或深井泵法。

① 真空井点：过去称为轻型井点是沿基坑周围以一定的间距埋入井管（下端为滤管），在地面上用水平铺设的集水总管将各井管连接起来，再于一定位置设置真空泵和离心泵，开动真空泵和离心泵后，地下水在真空吸力作用下，经滤管进入井管，然后经集水总管排出，这样就降低了地下水位

② 喷射井点降水：当基坑开挖较深或降水深度超过6m时，必须使用多级轻型井点，才能收到预期效果。这样，会增大基坑的挖土量、延长工期并增加设备数量，不够经济。因此，当降水深度超过8m时，应采用喷射井点。喷射井点根据其工作时使用液体和气体的不同，分为喷水井点和喷气井点两种。

③ 管井井点降水:管井井点降水法是围绕开挖的基坑每隔一定距离（20～50m）设置一个管井，每个管井单独用一台水泵（离心泵、潜水泵）进行抽水，以降低地下水位。管井由滤水井管、吸水管和抽水机械等组成（图1-8）。管井设备较为简单，排水量大，降水较深，水泵设在地面，易于维护，降水深度3～5m，可代替多组轻型井点作用。适于渗透系数较大，地下水丰富的土层、砂层。但管井属于重力排水范畴，吸程高度受到一定限制，要求渗透系数较大（1～200m/d）。

如果我们能够根据工程的具体地质条件，具体工程具体分析，一定能保证质量并按时完成，取得较好的经济效果。

3.5 基坑监测

基坑开挖与支护结构施工过程中，存在着时间和空间上的延迟过程，以及气象、地面堆载和施工等偶然因素的影响，使得在基坑工程设计时，对结构内力计算以及结构和土体变形的预估与工程实际情况有较大的差异，基坑工程设计在相当程度上仍依靠经验。

基坑施工过程中，在理论分析的指导下，对基坑支护结构、基坑周围的土体和相邻的建构筑物进行全面、系统的监测十分必要。

通过监测才能对基坑工程自身的安全性和基坑工程对周围环境的影响程度有全面的了解，及早发现工程事故的隐患，并能在出现异常情况时，及时调整设计和施工方案，并为采取必要的工程应急措施提供依据，从而减少工程事故的发生，确保基坑工程施工的顺利进行。

基坑工程现场监测的内容分为两大部分：围护结构监测（围护桩墙、支撑、围檩和圈梁、立柱、坑内土层、地下水位等）、相邻环境监测（包括相邻土层、地下管线、相邻房屋、地下水位等）。

在制定监测方案时可根据基坑工程等级和监测目的选定（表3-1）。

表3-1 基坑工程监测项目及测试方法

注：☆为必测项目；○为选测项目。

3.6 基坑支护方案综述

综合以上所述，基坑支护结构方案总结如下：排桩支护（悬臂、桩撑、桩锚）、重力式挡墙（水泥土墙、墙锚系统）、地下连续墙（墙撑、墙锚）、上述多种支护方案组合。

另外需进行地下水控制处理时，结合场地具体条件，应辅以基坑降排水设施进行基坑支护与降水，以达到基坑安全的目的。同时，在基坑开挖施工过程中还应进行基坑监测方案设计，实时监测基坑各方面情况，从而实现信息化施工。

参 考 文 献

[1] JGJ120-2012.建筑基坑支护技术规程 [S]．北京：中国建筑工业出版社,2012.

[2] GB50330-2013．建筑边坡工程技术规范 [S]．北京：中国建筑工业出版社,2013.

[3] GB50010-2010．混凝土结构设计规范 [S]．北京：中国建筑工业出版社,2013.

[4] GB50007-2011．建筑地基基础设计规范 [S]．北京：中国建筑工业出版社,2011.

[5] 高大钊，孙钧．深基坑工程．第二版 [M]．北京：机械工业出版社，2003．

[6] 陈忠汉等主编．深基坑工程 [M]．北京：机械工业出版社，1999．

[7] 刘国彬，王卫东．基坑工程手册 [M]．北京：国建筑工业出版社，2009．

[8] 白玉华编著．工程水文地质学 [M]．北京：中国水利水电出版社，2002．

[9] 余志成、施文华编著．深基坑支护设计与施工 [M]．北京：中国建筑工业出版社，1997．

[10] 赵锡宏等编著．高层建筑深基坑围护工程实践与分析 [M]．上海：同济大学出版社，1996．

[12] 黄强．深基坑支护工程设计技术 [M]．北京：中国建筑工业出版社，1995．

[13] 陈国兴，樊良本等编著．基础工程学.第二版 [M]．北京：中国水利水电出版社，2002．

[14] 刘俊岩编著．深基坑工程 [M]．北京：中国建筑工业出版社，2001．

[15] 赵明华．基础工程 [M]．北京：高等教育出版社，2003．

[16] 袁聚云．基础工程设计原理 [M]．上海：同济大学出版社，2001．

[17] 尉希成，周美龄．支挡结构设计手册 [M]．北京：中国建筑工业出版社，2004．

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

1. 课题概况

本课题为铂金府邸基坑支护设计，选择本课题的目的在于加深和扩大所学的基础理论和专业知识，提高独立分析和解决工程实际问题的能力。收集所需资料，熟悉基坑支护设计过程，合理选择支护结构形式，掌握基坑支护设计原则、支护结构和降水工程的设计和计算，提高的岩土工程设计能力和计算机应用能力。

1.1 工程概况

拟建铂金府邸由5栋楼及地下车库组成，其中住宅总用地面积12818m²，总建筑面积39631m²；酒店总用地面积4215m²，总建筑面积17679.8m²。场地东侧、南侧均为城市干道，西侧与北侧为多层住宅，距离约在20m左右。建筑概况汇总于表1-1。

表1-1 建筑概况一览表

1.2 场地工程地质条件

1. 地形地貌

场区隶属于长江漫滩冲积地貌单元。经人类长期生产、生活的改造，现状主要为农田，原始地貌景观已不复存在，现地势总体较平坦，局部分布有积水坑。

2.地基土工程地质特性

据土体岩性、结构、成因类型、埋藏分布特征及其物理力学性质指标的异同性，并结合前期勘察报告成果，可将勘察深度范围内岩土体划分为5个工程地质层。①层为近期填土；②层、③层为Q4沉积土。各层工程地质特征分述如下：

①层填土：灰黄色、局部受雨水浸泡呈灰色，松散，以可塑状粘性土混碎石及植物根茎为主，局部有少量碎石、砖块、砼块等杂物。填龄小于5年，普遍分布，厚度0.5～3.0m。

②1层粉质粘土：灰黄色，可～软塑，含铁锈斑块，欠均匀。无摇振反应，具光泽，干强度及韧性中高，局部粉性较高，中压缩性。普遍分布，厚度为1.0～4.2m，顶板高程为4.39～7.0m。

②2层粉质粘土：灰黄色，可塑，含铁锈斑点，欠均匀。无摇振反应，具光泽，干强度及韧性中高，中压缩性。普遍分布，厚度为0.5～3.6m，顶板高程为2.07～4.7m。

③1层粉质粘土：灰黄～黄褐色，硬塑为主，含铁锰质结核及灰白色团块。无摇振反应，具光泽，干强度、韧性高，土质较均匀，中压缩性。普遍分布，层厚2.0～9.4m，层顶高程0.38～3.98m。

③2层粉质粘土：褐黄色，可塑，含铁锰斑点，局部粉性重，无摇振反应，稍有光泽，干强度及韧性中高。普遍分布，层厚2.8～14.5m，层顶高程-6.72～-1.39m。

③3层粉质粘土：黄褐色，硬塑，含有铁锰质结核，局部夹姜结石。无摇振反应，有光泽，干强度及韧性高。普遍分布，厚度为1.4～11.7m，顶板高程为-18.68～-5.70m。

③4层粉质粘土：黄褐色，可塑，含铁锰斑点，局部粉性重。无摇振反应，有光泽反应，干强度及韧性高。普遍分布，厚度为2.0～7.2m，顶板高程为-20.7～-16.28m。

③5层粉质粘土：黄褐色，硬塑，含铁锰质结核，局部夹姜结石，间夹灰白条带。无摇振反应，有光泽，干强度及韧性高。普遍分布，厚度为3.0～12.2m，顶板高程为-26.01～-13.3m。

③5A层粉质粘土：灰～青灰色，可塑，包含物少，粉性重。无摇振反应，稍有光泽，干强度及韧性中高。局部分布于4#住宅处，厚度为0.6～1.6m，顶板高程为-33.51～-32.31m。

③6层粉质粘土：黄褐色，硬塑，含有铁锰质结核，土质较均匀，局部夹灰白条带。无摇振反应，有光泽反应，干强度及韧性高。普遍分布，勘探揭示最大厚度为12.40m，揭示顶板高程为-34.49～-24.64m。

1.3 场地水文地质条件

场地地下水类型为孔隙潜水。孔隙潜水赋存于①、②层以浅土体孔隙中，水量贫乏，连通性较差，含水性不均一。据当地水文地质资料，稳定地下水水位埋深为1.19～1.81m左右，历史最高地下水位为地表下埋深0.4m，近5年最高地下水位为0.5m，水位变化趋势较小，地下水主要受大气降水、地表水入渗补给，迳流滞缓，排泄方式以自然蒸发为主，水位年变幅约1.0m左右。抗浮设计水位可按取场地整平后埋深0.5m考虑。

1.4 基坑支护设计参数

根据江苏省地质工程勘察院提供的《铂金府邸岩土工程勘察报告》（编号2010302），得到基坑支护设计参数如表1-2所示。

表1-2 基坑支护设计参数一览表

2. 基坑支护设计方案

2.1基坑围护方案

本工程设有满堂半地下室，开挖最大深度约10m，场地东侧、南侧均为城市干道，西侧与北侧为多层住宅，距离约在20m左右。根据周边环境以及场地工程地质条件，本基坑支护采用排桩加一道内支撑的支护形式，分为三个计算断面。

2.2基坑降（排、止）水方案

根据基坑建筑概况，基坑开挖最大深度约10m，坑底标高处于孔隙潜水水位以下，固应进行基坑降排水设计，根据现场地下水赋存情况以及工程地质条件，该场地土层均为粉质粘土，即粘性土，渗透系数较小。拟采用明沟集水井排水结合轻型井点降水方案实现地下水的控制与处理。坑内地下水位降低至基坑底部以下0.5m位置处。并进行基坑抗渗验算以及抗抗突涌验算。

2.3基坑监测方案

根据基坑周边情况以及现场工程地质概况，拟对基坑周边水平位移、深层土体水平位移、桩身应力、地下水位等项目进行实时监测。

在基坑周围布设水平位移监测点，在基坑周围布设测斜管，在周边建筑物以及道路上设置沉降观测点，在支护桩身内布置应力应变测量装置。

3.基坑支护设计计算内容

（1）水平荷载标准值计算和水平抗力标准值计算。

（2）基坑围护结构设计计算（桩长及内力计算、配筋计算、内支撑算）。

（3）整体稳定性、抗隆起和抗渗验算。

（4）基坑降（排）水方案设计计算。

（5）基坑监测方案设计。

（6）理正软件验算。