上海某工程深基坑围护设计与施工技术研究_开题报告

一、文献综述

基坑开挖是基础和地下工程施工中经久不衰的研究课题，同时又是一个综合性的岩土工程难题，不仅涉及土力学中的强度、稳定以及变形等问题，同时还涉及到土与支护结构的共同作用，对这些问题的认识及其对策的研究，是随着土力理论、分析技术、测试仪器以及施工机械、施工技术的进步而逐步完善的。随着城市建设的快速发展，开发三维城市空间便成为了必然，高层建筑的多层地下室、地铁及地下车库等多种地下设施对其地下结构提出了新的要求。发达国家在这方面已经有了大量的研究与实践，随着我国经济的快速发展，许多大型的高层建筑如雨后春笋般拔地而起，为深基坑工程的研究与实践提供了良好的平台。

（一）国外研究现状

基坑研究始于上世纪30年代，1943年，Terzaghi K[1]、Peck[2]等人首次提出用总应力法预估开挖稳定程度和支撑荷载大小，随后又先后有人提出了计算基坑坑底隆起量的方法[3]，并在后期进行了大量的实测，在大规模数据的支撑下，该方法的准确性得到了显著的提高。随着数学领域的有限元法在围护结构设计及稳定性评价中的广泛运用，更进一步将基坑工程相关预测推向定量化，大大提高了预测的能力[4-8]。而准确估计由于开挖引起的土体和支护系统的变形，一方面依赖于有限元等现代分析工具的成功应用，另一方面依赖于土的计算参数的正确性。

 土与支护结构相互作用是不争的事实，目前，在分析基坑支护结构与岩土相互作用的理论中，广泛应用在工程实践中的土介质本构关系主要包括Mohr-Coulomb模型、Drucker-Prager模型、修正剑桥模型、Dun-Chang模型、PLaxis Hardening SoilModel模型等在内的多种模型，分析的方法主要包括连续介质有限元法、有限差分法在内的多种分析方法，但采用合理的计算方法以及运用合理的本构模型来确立正确的应力应变特征是现在学者们正在研究的重要课题。上世纪六十年代后期，有学者提出了无厚度接触面单元模型、三维数值模拟应用、有限元法分析土的应力应变关系等理论方法[4-5,40]，可较为真实的模拟边坡开挖，提高了对工程的控制能力。

（二）国内研究现状

我国在深基坑工程方面的研究略晚于发达国家，随着我国经济的飞速发展，国内建筑业也快速的跟进了西方国家的步伐。在吸收国外早期基坑设计理论的基础上，我国逐步完善了适应不同地区而且经济可靠的施工方法[9]。

上世纪七十年代初，受北京成功建成深20m基坑的影响，全国大中城市修建的深基坑数量越来越多，而且基坑深度也变得越来越深，但八十年代以前多采用钢板桩支护，计算多采用等值梁法、弹性曲线等简单方法[10-11]。随着我国高层、超高层建筑物的增加，在大量的工程实践中计算理论和计算技术也得到了快速的发展，尤其是有限元法和计算机的广泛运用，使得计算精度和速度得到了显著的提高[12-14]。与此同时，随着新结构、新技术的不断出现，一些专家针对各地的具体问题提出了新的设计理论和设计方法，并在实际基坑工程运用中取得了比较好的效果[15-21]。九十年代以来，上海市大型基坑实践证明，采用合理的施工组织设计，以及基坑分块开挖和支撑及时安装两者有机地结合是保证基坑满足强度和变形两大要求的关键工序，即刘建航院士提出的“时空效应”的概念，该理论目前在基坑工程中得到了成功的验证[9]。考虑土体流变和结构安装时间因素和土体开挖工序的地层空间因素的祸合作用，研究其机理，并且用理论导向、量测定量、经验判断及精心施工的原则，总结出了一套“时空效应”理论和措施，得出一系列施工参数，并指导现场施工，取得了明显的经济效益和社会效益[22]。。

支护结构的内力计算是基坑工程设计中的重要内容，随着理论和实践的不断更新，内力分析也从早期的古典分析法到解析法再到现在的数值分析法，目前应用较多的为平面弹性地基梁法和平面连续介质有限元法。然而，对于存在明显的空间效应的基坑，采用以上办法可能不能够很好的反映基坑的三维变形的规律，结果会较为保守。因此，在基坑工程日趋复杂的今天，对于有明显空间效应的基坑和不规则形状的基坑，己经逐渐采用空间弹性地基板法和三维连续介质有限元法进行分析，并已在工程实践中得到运用[23-27]。

基坑支护设计中岩土参数的选取主要是土体抗剪强度指标黏聚力和内摩擦角值的测定。在设计过程中，选用何种实验条件下的土体参数一直是工程界和学术界争论的课题。岩土参数合理选取为确定合理的支护方案奠定了基础，然而传统的土工试验所提供的岩土参数与实际有一定的偏差，可能导致基坑支护结构的安全性不足，或者是经济性不合理。因此，岩土参数试验方法的选取具有重要的工程实践意义。就目前而言，国内外测定土体抗剪强度指标常用的方法有室内直接剪切试验和三轴剪切试验，根据实验时的不同排水条件可分为不排水剪(快剪)、固结不排水剪(固结快剪)、排水剪(慢剪)、室外的静力触探、旁压剪切、十字板剪切、扁铲侧胀、螺旋板载荷、大型直剪试验等[28-34]。

深基坑设计中土压力的计算是核心问题，它计算得是否准确合理直接关系到基坑工程的安全性和经济性，因此，土压力的计算模式是目前急需解决和研究的前沿问题。目前，计算基坑工程土压力的基本理论主要有静止土压力理论、Rankine土压力理论、Coulomb土压力理论，根据支护结构相对土体的位移可以将土压力分为静止土压力、主动土压力和被动土压力。而在进行土压力计算的同时，不得不考虑水压力的作用，水土分、合算的问题一直是工程专家们研究的重点。另外，随着对土压力计算认识的不断加深，发现土压力的计算不仅仅由土体本身参数决定，还与支护结构与土体的位移情况及支护结构的刚度密切相关。通过研究表明不同类型的土，发现其土压力差距较大，因此计算支护结构的土压力，对不同的土质应采用不同的方法，否则可能造成支护体系过于冒进或过于保守。多个基坑工程的实测表明，计算土压值与实测值有较大的差别，不同支护结构、不同的土质其土压力的分布图式也很不相同[35-39]。

由于不同区域在工程和水文地质上存在明显的差异，因此，岩土工程施工方案会有明显的不同；目前，无论是国内还是国外，设计理论尚不完善，对设计参数的选取还需要改进，由于无法完全考虑的诸多复杂因素，在基坑施工中处理不当而引发的事故不胜枚举，这对从事基坑工程研究的工程及科研人员而言既是挑战也是机遇，我们的工作还任重而道远。

二、^范文提纲

1绪论

1.1国内外研究现状

1.1.1国外研究现状

1.1.2国内研究现状

2工程概况

2.1工程周边环境简介

2.2工程地质条件

2.3水文地质条件

3基坑围护设计方案选择

  3.1概述

  3.2常用围护结构的类型与特点 

3.3方案选择及其依据

3.3.1岩土分层及其特征

3.3.2地质构造

3.3.3围护方案确定

  3.4全套管钻机的组成及工作原理 

  3.5全套管钻机主要的优缺点及其适用范围 

  3.6钻孔咬合桩的经济效益比较 

4基坑围护施工技术研究

4.1总体方案布置

4.2施工技术分析

4.2.1五轴搅拌桩止水帷幕施工方案研究

    4.2.1.1工艺流程

    4.2.1.2施工步骤

4.2.1.3施工难点及关键技术环节

4.2.2钻孔灌注桩施工方案研究

    4.2.2.1工艺流程

    4.2.2.2钻孔灌注桩砼初灌量计算

4.2.2.3施工难点及关键技术环节

4.2.3双轴搅拌桩施工方案研究

4.2.3.1施工技术参数确定

4.2.3.2工艺及施工流程

    4.2.3.3施工难点及关键技术环节

4.2.4 降水施工方案研究

4.2.5土方开挖方案探讨

4.3本章小结

5施工事故预防对策分析

5.1 围护体渗漏预防对策分析

5.2 围护墙体位变形过大预防对策分析

5.3 坑底隆起预防对策分析

5.4 保护建筑变形过大预防对策分析

5.5 地块基坑边场地变形过大预防对策分析

6结论及建议

6.1结论

6.2建议

三、参考文献

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