基于某住宅工程基坑支护施工关键问题研究_开题报告

一、文献综述

    基坑工程是我国当前地基基础领域一个重要的研究方向。基坑工程在二十世纪八十年代末才开始全面、深入地研究与工程实践，但随着我国建设事业的发展，城市的高层建筑大量涌现，极大的推动了深基坑工程设计理论和施工技术的不断发展，同时也产生了大量的深基坑支护设计与施工问题。

一、国内外相关研究情况及研究成果 

由于深基坑的增多，支护技术发展很快，多采用钻孔灌注桩，地下连续墙，深层搅拌水泥土墙、加筋水泥土墙和土钉墙等，计算理论相比较于从前都有很大的改进。随着计算机技术的进步，在一些计算软件中（如同济大学杨敏教授开发的启明星软件JK系列中的深基坑支护工程结构分析计算软件FRWS、中航勘察设计研究院秦四清博士后开发的“深基坑支护之星”软件、北京理正软件研究所开发的“深基坑支护结构计算软件F-SPW”等），平面有限元计算方法已经得到应用并取得较好的效果。

（一）软土基坑主要支挡方法、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。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。目前软土地区经常采用的主要基坑支挡类型有： 

    1） 深层搅拌水泥土挡墙（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。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） 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。 

    3） 地下连续墙：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，并可采用逆作法施工。 

    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。

    4） 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。劲性桩是在水泥土搅拌桩中插入受拉材料构成的，常插入H型钢。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。 

    5） 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。 

    6） 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。 

（二）基坑支护研究趋势 

    1） 基坑向着大深度、大面积方向发展，周边环境更加复杂，深基坑开挖与支护的难度愈来愈大。因此，从工期和造价的角度看两墙合一的逆作法将是今后发展的主要方向。但逆作法施工受桩承载力的限制很大，采用逆作法时不能采用一柱一桩，而是一柱多桩，增加了成本和施工难度。如何提高单桩承载力，降低沉降，减少中柱桩（中间支承柱），达到一柱一桩，使上部结构施工速度可以放开限制，从而加快进度，缩短总工期，这将成为今后的研究方向。 

    2） 土钉支护方案的大量实施，使得喷射混凝土技术得以充分运用和发展。为减少喷射混凝土的回弹量以及保护环境的需要，湿式喷射混凝土将逐步取代干式喷射混凝土。 

    3） 目前，在有支护的深基坑工程中，基坑开挖大多以人工挖土为主，效率不高，今后必须大力研究开发小型、灵活、专用的地下挖土机械，以提高工效，加快施工进度，减少时间效应的影响。 

    4） 为了减少基坑变形，通过施加预应力的方法控制变形将逐步被推广，另外采用深层搅拌或注浆技术对基坑底部或被动区土体进行加固，也将成为控制变形的有效手段被推广。 

    5） 为减小基坑工程带来的环境效应（如因降水引起的地面附加沉降），或出于保护地下水资源的需要，有时基坑采用帷幕型式进行支护。除地下连续墙外，一般采用旋喷桩或深层搅拌桩等工法构筑成止水帷幕。目前，有将水利工程中防渗墙的工法引入到基坑工程中的趋势。 

    6） 在软土地区，为避免基坑底部隆起，造成支护结构水平位移加大和邻近建（构）筑物下沉，可采用深层搅拌桩或注浆技术对基坑底部土体进行加固，即提高支护结构被动区土体的强度的方法。

二、^范文提纲

1、绪论

2、工程概况

2.1工程简介

2.2工程地质与水文地质条件

2.2.1住宅工程地质层分布与特征描述

2.2.2水文地质条件

2.2.3特殊地质条件

3、支护方案的选择与比较

3.1基坑支护的类型及其特点和适用范围

3.1.1深层搅拌水泥土围护墙

3.1.2土钉墙

3.1.3排桩支护

3.1.4槽钢钢板桩

3.1.5钻孔灌注桩

3.1.6钢板桩

3.1.7 SMW工法

3.1.8地下连续墙

3.2方案的比较及确定

3.2.1基坑的特点

3.2.2支护方案的选择

4、基坑支护的重点难点分析及关键问题研究

5、基坑支护施工组织设计研究

5.1施工部署

5.2施工准备

5.3施工顺序

5.4施工工艺及施工方法

5.5土方开挖注意事项

5.6质量保证措施

5.7安全注意事项

5.8主要机械设备及劳力（针对第一阶段开挖的25#、35#）

6、结论

三、参考文献

[1]高大钊主编.深基坑工程（第二版）［M］.机械工业出版社,1999;27-48

[2]中华人民共和国行业标准.建筑基坑支护技术规程（JGJ120-99）［S］.中国建筑工业出版社，国建筑科学研究院主编,1999;7-30

[3]中华人民共和国行业标准.建筑桩基技术规范（JGJ94-94）［S］.中国建筑工业出版社,1995;11-89

[4]中华人民共和国行业标准.建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）［S］.

中国建筑工业出版社,2002;10-22

[5]中华人民共和国国家标准.混凝土结构设计规(GB50010-2002)［S］.中国建筑工业出版社, 2002;28-30

[6]中华人民共和国行业标准.建筑基坑工程技术规范(YB9258-97)［S］.冶金工业出版社 ,1997;8-14

[7]刘建航 侯学渊主编.基坑工程手册［M］.中国建筑工业出版社,1997;564-582

[8]秦四清编著.深基坑工程优化设计［M］.地震出版社,1998;187-219

[9]赵志缙 应惠清主编.简明深基坑工程设计施工手册［M］.中国建筑工业出版社,1997;89-102

[10]应惠清. 建筑工程设计施工详细图集［M］.中国建筑工业出版社,2003;13-16

[11]刘宗仁主编.基坑工程 [M].哈尔滨工业大学出版社,2008;21-36