16.深基坑典型支护结构分析与应用

2024-05-10

16.深基坑典型支护结构分析与应用（通用8篇）

篇1：16.深基坑典型支护结构分析与应用

远程教育学院本科生毕业论文（设计）题目深基坑典型支护结构的分析与应用姓名与学号汤庆 714129324021 年级与专业 14秋土木工程（工程管理）学习中心浙大校内直属学习中心（紫金港）指导教师鲁嘉浙江大学远程教育学院本科生毕业论文（设计）诚信承诺书 1.本人郑重地承诺所呈交的毕业论文（设计），是在指导教师的指导下严格按照学校和学院有关规定完成的。

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毕业论文（设计）作者：汤庆 2016年10月30日论文版权使用授权书本论文作者完全了解浙江大学远程教育学院有权保留并向国家有关部门或机构送交本论文的复印件和电子文档，允许论文被查阅和借阅。本人授权浙江大学远程教育学院可以将论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编论文。

毕业论文（设计）作者签名：汤庆 2016年10月30日摘要建筑物可以按处于室外地坪以上或者以下分为地上和地下两部分。地下部分在建造时，需要先挖坑，然后再建造。挖出来的坑就是基坑。基坑大致可以分为普通（浅）基坑和深基坑。一般来说，5米以上的称为深基坑。在深基坑的支护结构选择中，首先要了解基坑支护的目的，其主要的意义在于保证基坑四周的土体的稳定性，同时满足地下室施工有足够空间的要求，这是土方开挖和地下室施工的必要条件。文本从深基坑典型支护结构入手，分析了钻孔灌注桩、地下连续墙、放坡、护坡桩、锚喷支护等几种支护形式的类型、选型及工艺流程等。并且以天津某工程人防深基坑支护为例，重点分析了工程深基坑的支护结构、需要解决的工程问题以及具体计算分析过程，以及泥浆制备与管理。最后，对深基坑支护施工中存在的问题及实施策略进行了综合分析，指出当前深基坑支护施工中存在的问题，根据相应的问题提出了深基坑支护施工实施策略，进一步保障工程的安全进行。

关键词：深基坑；

工程维护；

支护结构目录摘要 I 一、绪论 1（一）国内外研究现状 1（二）本领域存在的问题 1（三）本文的目的 1 二、深基坑典型支护结构分析 3（一）钻孔灌注桩 3（二）地下连续墙 3（三）放坡 3（四）护坡桩 3（五）锚喷支护 4 三、案例分析——天津某工程人防深基坑支护分析 5（一）工程基本情况说明 5（二）工程概况 5（三）工程深基坑支护结构分析 6（四）需要解决的工程问题以及具体计算分析过程 6（五）泥浆制备与管理 7（六）泥浆的调整 8 四、深基坑支护施工中存在的问题及实施策略 10（一）深基坑支护施工中存在的问题 10 1.边坡修理不达标 10 2.施工过程与施工设计的差别大 10 3.土层开挖和边坡支护不配套 10（二）深基坑支护施工实施策略 10 1.转变传统深基坑支护工程设计理念 10 2.重视变形观测，并注意及时补救 11 3.全程控制基坑支护的施工质量 11 结论 12 致谢 13 一、绪论（一）国内外研究现状贝特指出深基坑支护工程由于具有许多有优点，并且正在代替很多传统的施工方法，而越来越多地用它作为结构物的主体结构，近年来建设行业发展的速度较快，建筑施工技术也得以较快的发展起来，深基坑施工作为建筑施工中非常重要的一项工作，最近十年更是用于大型的深基础工程中。

凯恩指出深基坑支护工程施工方法一经闯世，便受到工程界的重视与推广，很快被各函用来建造城市中的地下工程。如日我国北京火车站用深基坑支护工程施工方法建造的。欧洲最高的建筑物——修筑在法国巴黎6号地下铁道线上，层高210m的蒙巴纳斯大楼就是利用50m深的深基坑支护工程将往1.5万吨竖直荷载传到硬质灰岩上去的。我国北京的王府井宾馆、广州的白天鹅宾馆、上海的金茂大厦和杭州的黄龙饭店等高层建筑的地下室也利用了深基坑支护工程施工方法。

丛蔼森，地基．深基坑支护工程的设计施工与应用[M]．中國水利水电出版社，2001．王宇指出深基坑支护工程围护深基坑施工技术起源予欧洲，如深基础工程因为平面尺寸大，难以保证工程自身和周围环境的安全。然而，只要利用了深基坑支护工程施工方法，上述这些深基础工程的施工困难就可以得到较妥然的解决。

（二）本领域存在的问题深基坑支护工程施工方法也有一定的局限性和缺点:第一，对于岩溶地区含承压水头很高的砂砾层或很软的粘土（尤其当地下水位很高时），如不利用其它辅助措施，目前尚难于利用深基坑支护工程工法；

第二，如施工现场组织管理不善，可能会造成现场潮湿和泥石，影响施工的条件，而且要增加对废弃泥浆的处理工作；

目前在我国除岩溶地区和承压水头很高的砂砾层难以利用外，在其它各种土质中皆可应用深基坑支护工程技术。

孙立宝．超深深基坑支护工程施工中若干问题探讨[J]．探矿工程：岩土钻掘工程，2010(2)：51-55．不会影响或较少影响邻近的建筑物或构筑物。距离现有建筑物基础能兼作临时设施和永久的地下主体结构。而且在采取一定结构构造措施后可用作地面高层建筑基础或地下工程的部分结构。一种称为逆作法的新颖施工方法，传统施工方法先地下后地上的施工步骤，大大压缩了施工总工期。经过多年的实践，深基坑支护工程已在我国得到广泛应用。如高层建筑的深大基坑、大型地下商场和地下停车场利用深基坑支护工程的基坑规模长宽已达儿百米，基坑开挖深度已达30m以上，连续墙深度已超过50m。

（三）本文的目的本文的本文的目的主要包括以下几个方面：

（1）通过查阅相关资料，对于地基连续墙围护深基坑的当前应用概况进行研究，清楚这一结构形式的应用价值与当前应用概况；

（2）结合土木工程相关理论知识，对于深基坑支护工程围护深基坑的基本理论进行阐述；

（3）结合查阅的相关资料，以及本人所参与的工程实践，对于深基坑支护工程围护深基坑的具体施工技术进行研究。

二、深基坑典型支护结构分析（一）钻孔灌注桩钻孔灌注桩具有承载能力高、沉降小等特点。钻孔灌注桩的施工，因其所选护壁形成的不同，有泥浆护壁方式法和全套管施工法两种。施工时无振动、无噪声等环境公害，无挤土现象，对周围环境影响小；

墙身强度高，刚度大，支护稳定性好，变形小;当工程桩也为灌注桩时，可以同步施工，从而施工有利于施工组织、工期短。但是，桩间缝隙易造成水土流失，特别是在高水位软粘土质地区，需根据工程条件采取注浆、水泥搅拌桩、旋喷桩等施工措施以解决挡水问题。钻孔灌注桩是排桩式中应用最多的一种，多用于坑深7～15m的基坑工程，适用于软粘土质和砂土地区。

（二）地下连续墙地下连续墙的刚度大，止水效果好，是支护结构中最强的支护形式。但是通常地下连续墙的造价较高，施工要求专用设备。适用于地质条件差和复杂，基坑深度大，周边环境要求较高的基坑。

（三）放坡放坡的适用条件基坑侧壁安全等级宜为三级；

施工场地应满足放坡条件；

可独立或与上述其他结合使用；

当地下水位高于坡脚时，应采取降水措施。放坡的原理在于，土是有一个一个的细小颗粒组成的。如果是沙土的话，可以认为颗粒之间不存在粘聚力。土的边坡稳定完全是由颗粒间的摩擦力来保持的。这时，边坡的坡面斜率控制在某一范围内的时候，边坡是稳定的。

（四）护坡桩护坡桩的造价较高，但护坡桩带来的最大收益是可以竖直开挖。极大程度地省去了土地的占用率。一般来说，在准备开挖的地方先打桩，用密集的排桩形成一道墙，把土挡在后面，形成护坡桩。护坡桩一头埋在土里，另一端是自由的。这种结构其实类似一个悬臂梁，对结构的受力较为不利。因此，护坡桩和锚杆通常是配合使用的。在桩的顶端设锚索拉住（桩比较高的时候可以在桩的中间设多道锚索）。在桩顶还会设置一道横两把所有的桩连在一起，让其共同工作。

（五）锚喷支护所谓锚喷支护，就是锚杆与喷射混凝土的结合。在边坡的坡壁上人工用洛阳铲挖出来一个略向下倾斜的洞，洞的直径约为十几厘米，深度一般比较大，约有十几米。往洞里放入钢绞线，然后用泵注入水泥浆，等到水泥浆凝固并达到规定强度后，张拉钢绞线，等到钢绞线被张拉到一定的程度，会把钢绞线通过锚具锁定在已经放置在边坡坡壁上的钢梁上，被拉长的锚索回缩时就可以持续的给边坡提供压力了。锚索统称分为两段。靠近洞口的一段叫自由段，在放进锚孔的时候就套了塑料管并涂上了润滑脂，其实这一段的主要作用是传递拉力。位于深处的一段叫锚固段，这段钢绞线与水泥浆粘结产生锚固力。具体情况见图。但是锚杆只能形成一个一个的单点，无法对整个边坡提供约束，因此，一般要在锚杆之间放上钢筋网，然后喷上混凝土，形成一个整体。

三、案例分析——天津某工程人防深基坑支护分析（一）工程基本情况说明标段名称：天津市人民中学操场人防工程深基坑支护方案设计，按照天津市建设委员会宁建字（91）204号文件和本暂行规定的要求，凡基坑深度在5米以上，开控面积在500平方米以上的基坑支护工程，建设单位必须向市建委招标办公室申报，并依照本暂行规定组织招标和专家论证工作，确定中标单位。为进一步加强对深基坑支护工程的管理使深基坑支护工程的承发包工作规范化、程序化、切关搞好深基坑支护工程的施工招标和专家论证工作，工程地点：天津市玄武区中山路178号人民中学院内，建设规模：总投资约11000万元、建筑面积约17000平方米天津市人民中学操场人防工程的地下室基础施工的深基坑支护方案设计。经过招标人组织的专家评委确定中标人后，中标人须按照专家意见和招标人要求进行修改，最终须通过江苏省审图中心的深基坑施工图专项审查，并在基坑支护施工期间提供施工技术服务制定《天津市深基坑支护工程施工招标和专家论证暂行管理规定》。

（二）工程概况本基坑工程开挖深度为16.6m，由于基坑开挖深度较大，为了便于施工，基坑-5m以上部分按1:0.5放坡开挖，并采用锚杆加网喷支护。坡面设置三道锚杆，竖向间距为1.5m，距离地面分别为1.6m、3.1m和4.6m。锚杆长度分别为10m、10m、6m，倾角为10°，水平间距为1.5m，锚杆采用单根Φ22螺纹钢。基坑-5m以下部分采用桩锚支护结构，支护结构是由排桩和锚索两部分组成。排桩桩径为800mm，有效桩长18.0m，桩顶标高-5.0m，桩间距为1.0m；

桩身混凝土强度等级C30，混凝土保护层厚度50mm；

钢筋笼主筋采用对称布置，钢筋选用16Φ25@2000，螺旋箍筋选用Φ10@150。设置四道锚索，锚索水平倾角为15°，间距2.5m，预应力均为180.0kN；

锚索采用4束Φ7.5钢绞线，分别设在距地面8.9m、13.4m、15.9m及18.4m处；

锚索总长均为26m。场地地层从上往下依次为素填土、砾砂、黏土①、细沙、黏土②、强风化岩。各土层的深度和物理力学参数请参照表2-2-1。

表2-2-1 岩土材料参数表本案例采用深基坑支护结构分析模块进行验算分析，共分为以下6个计算工况：1)工况阶段：基坑放坡开挖至-5.0m并采用锚杆支护；

2)工况阶段：基坑开挖至-6.9m；

3)工况阶段：设置第一道锚索，并将基坑开挖至-9.4m；

4)工况阶段：设置第二道锚索，并将基坑开挖至-11.9m；

5)工况阶段：设置第三道锚索，并将基坑开挖至-14.4m；

6)工况阶段[6]：设置第四道锚索，并将基坑开挖至-16.6m。

（三）工程深基坑支护结构分析深基坑支护结构分析软件采用弹塑性共同变形法对围护结构进行分析。该方法又称Dependent pressure，最早由捷克学者提出，现已在欧美和日本广泛使用。该方法的基本假设是结构周围的岩土材料是理想的弹塑性Winkler材料。材料性质由土的水平反力系数和极限弹性变形决定，其中水平反力系数描述了材料在弹性区域的变形行为。

周沛．深基坑支护工程在深基坑支护中的应用[J]．工程设计与建设，2005，37(3)：22-26．当超过极限弹性变形时，材料表现为理想塑性。和弹性支点方法相比，弹塑性共同变形法可以更好的考虑结构前后土压力随变形的变化，可以更真实的反应出结构的变形和土压力的分布，从而也能得到更真实的结构内力。同时，在对于土压力不能超过极限土压力的考虑上，弹塑性共同变形考虑土体为理想弹塑性，部分区域的土体可以进入塑性状态。而弹性支点法则不做类似考虑。

（四）需要解决的工程问题以及具体计算分析过程天津市人民中学操场人防工程深基坑支护方案设计导墙设计利用整体式钢筋砼结构，导墙间距1040mm，导墙顶口一般比地面高出40～50毫米。导墙深度一般控制在2.2米左右，确保导墙趾部必须坐落在原状土层上，以防止导墙基底不实造成导墙整体沉降。导墙肋厚200mm，配Φ14＠200双向钢筋网片，顶宽1.0m左右，导墙筋与基坑内外两侧施工道路和临时便道内的钢筋连接成整体，砼强度等级C25。单幅槽段深基坑支护工程，天津市人民中学操场人防工程深基坑支护方案设计场地平整→测量定位→挖槽及处理弃土→垫层→绑扎钢筋→支模板→浇筑混凝土→砼养护→拆模及设置横撑。凡是深基坑魂记方案未经市建委、市劳动局组织专家评审批准，建设单位不得领取地下工程《建设工程规划许可证》，建设、施工单位不得组织施工。

天津市人民中学操场人防工程深基坑支护方案设计导墙外侧边回填必须用粘土回填密实，防止地面水从导墙背后渗入槽内，引起槽段塌方。导墙内墙面要垂直，墙面与纵横轴线间距的允许偏差±10毫米，内外导墙间距W+40mm控制，导墙面应保持水平，墙面平整度小于5mm，导墙平面位置±10mm。天津市人民中学操场人防工程深基坑支护方案设计导墙利用液压反铲挖掘机挖槽，人工配合修槽，符合导墙制作施工要求。导墙模板利用标准钢模板，用8#槽钢固定模板，强度达到70％后方可拆模。模板拆除后统一设置10cm直径上、中、下三道原木支撑，水平距离为1m。导墙拆模经支撑后，及时做好沟槽回填土工作，以保障施工安全。施工中应注意导墙砼底面和土面应密贴，砼养护期间起重机等重型设备不应在导墙附近作业停留，成槽前支撑不允许拆除，以免导墙变位。

天津市人民中学操场人防工程深基坑支护方案设计导墙制作可按依照施工情况30～50m长设置伸缩缝长度，施工时按3～3个伸缩缝长度作为例如区段，以进行流水施工，并满足导墙接头的施工缝与深基坑支护工程之间的接头位置错开。

天津市人民中学操场人防工程深基坑支护方案设计导墙混凝土墙顶上，用红漆标明单元槽段的编号，同时测出每幅墙顶标高，标注在施工图上。经常观察导墙的间距、整体位移、沉降，并做好记录，成槽前做好复测工作。

图3--2天津市人民中学操场人防工程深基坑支护方案设计导墙施工质量控制标准序号项目检查频率标准检测方法 1 内墙面与深基坑支护工程纵轴线平行度（导墙平面位置）每幅2点＜+10mm 麻线 2 内墙面平整度（倾斜度）每幅2点＜3 mm 钢尺 3 内外导墙间距（W+40 mm）每幅1点 0～40mm 直尺 4 内侧面倾斜度（垂直度）每幅2点＜1/500 mm 线垂 5 导墙顶面标高每幅1点＜+10 mm 水准仪 6 导墙顶面平整度每幅1点＜5mm 钢尺（五）泥浆制备与管理泥浆配合比如下：参考配合比为水：膨润土：CMC：碱 = 100：5～8：0.06：0.15～0.1.（每立方米泥浆材料用量Kg）水:1000，膨润土：70，纯碱：1.8，羧甲基纤维素作为增粘剂（CMC）：0.8上述配合比在施工中依照试验槽段及实际情况再适当调整。

泥浆应依照工程的地质情况进行配置。泥浆拌制材料利用膨润土，泥浆具有护壁防止槽壁坍塌的功能，在地墙成槽时及时灌入护壁泥浆。泥浆对挖槽施工影响很大，对用过的浆液进行净化处理达到指标后重复使用。

图3-3依照工程的地质情况及以往地墙施工经验，利用泥浆指标及检验方法如下：

泥浆类别新鲜泥浆再生泥浆成槽中泥浆清孔后泥浆再化浆（度）检验方法密度（比重）g/cm3（t/m3）1.05 1.08～1.15 1.05～1.20 1.05～1.15 ＞1.4 比重计漏斗粘度（S）19～21 19～25 22～60 22～40 ＞60 漏斗计 PH 值 8～9 7～9 7～10 7～10 ＞14 试纸失水量（ml/30min）＜10 ＜15 ＜20 ＜15 ＞30 失水量仪含砂率（%）＜3% ＜5%（可不测）＜6% ＞10% 洗砂瓶泥皮厚（mm）＜1.0 ＜2.0（可不测）＜2.0 ＞3.0 失水量仪注：新拌制泥浆应贮存24h以上或加分散剂使膨润土（或粘土）充分水化后方可使用。

（六）泥浆的调整在挖槽过程中，泥浆由循环池注入开挖槽段利用泵吸循环，泥浆由循环池泵入槽内，槽内泥浆抽到沉淀池，砼灌注过程中，上部泥浆返回沉淀池，而砼顶面以上4米内的泥浆排到废浆池，原则上废弃不用。

天津市人民中学操场人防工程深基坑支护方案设计泥浆制作所用原料符合技术性能要求，制备时符合制备的配合比。泥浆制作中每班进行二次质量指标检测，新拌泥浆应存放24小时后方可使用，补充泥浆时须不断用泥浆泵搅动。混凝土置换出的泥浆，应进行净化调整到需要的指标，与新鲜泥浆混合循环使用，不可调净的泥浆排放到废浆池，再生及废弃标准见下表：

图3-4泥浆调整、再生及废弃标准泥浆的试验项目需要调整调整后可使用废弃泥浆密度 1.3以上 1.08——1.15 ＞1.3 含砂率 10%以下＜5% ＞10% 粘度 60以下 19~25 ＞60 失水量 30以下＜15 ＞30 泥皮厚度 3.0以下＜2.0 ＞3.0 pH值 14以下 7~9 ＞14 注：表内数字为参考数，应由开挖后的土质情况而定。

图3-5泥浆检验时间、位置及试验项目序号泥浆取样时间和次数取样位置试验项目 1 新鲜泥浆搅拌泥浆达100m3时取样一次，分为搅拌时和放24h后各取一次搅拌机内及新鲜泥浆池内稳定性、密度、粘度、含砂率、pH值 2 供给到槽内的泥浆在向槽段内供浆前优质送入泵吸入口稳定性、密度、粘度、含砂率、pH值、（含盐量）3 槽段内泥浆每挖例如槽段，挖至中间深度和接近挖槽完了时，各取样一次在槽内泥浆影响之处同上在成槽后，钢筋笼放入后，混凝土浇灌前取样槽内泥浆的上、中、下三个位置同上 4 混凝土置换出泥浆判断置换泥浆能否使用开始浇混凝土时和混凝土浇灌数米内向槽内送浆泵吸入口 pH值、粘度、密度、含砂率再生处理处理前、处理后再生处理槽同上再生调制的泥浆调制前、调制后调制前、调制后同上泥浆密度检测频率宜按2h检测一次，泥浆的储备量不得低于单元槽段体积的2倍，混凝土浇筑过程中经检测合格的泥浆才可回收；

被混凝土污染的泥浆坚决废弃。

泥浆稳定性检测时，对已静置1h以上的泥浆，从其容器的上部1/3和下部1/3处各取出泥浆试样分别测定其密度，如这两者没有差别则认为泥浆质量合格。

四、深基坑支护施工中存在的问题及实施策略（一）深基坑支护施工中存在的问题 1.边坡修理不达标在深基坑施工中经常存在挖多或挖少的现象，这都是由于施工管理人员管理的不到位以及机械操作手的操作水平不够等多种因素的影响，使得机械开挖后的边坡表面的平整度和顺直度不规则，而人工修理时又由于条件的限制不可能作深度挖掘，故经常性会出现挡土支护后出现超挖和欠挖现象。这是深基坑支护工程施工中较为常见的不足之处。

吴祥祖，朱小龙，王慧康．深基坑支护工程施工中常见问题及控制措施[J]．施工技术，2005，34(6)：51-54． 2.施工过程与施工设计的差别大在实际施工中，偷工减料的现象也时常发生，深基坑挖土设计中常常对挖土程序有所要求来减少支护变形，并进行图纸交底，而实际施工中往往不管这些框框，抢进度，图局部效益，造成偷工减料现象的发生。

刘志华，周山．深基坑支护工程施工技术难点的分析及处理措施[J]．葛洲坝集团科技，2007(3)：18-20．深基坑开挖是一个空间问题。传统的深基坑支护结构的设计是按平面应变问题处理的。在未能进行空间问题处理之前而需按平面应变假设设计时，支护结构的构造要适当调整，以适应开挖空间效应的要求。这点在设计与实际施工方面相差较大，也需要引起高度重视。

3.土层开挖和边坡支护不配套当土方开挖技术含量较低时，组织管理相对容易。而挡土支护的技术含量较高，施工组织和管理都比土方开挖复杂。所以在实际施工过程中，大型工程一般都是由专业的施工队伍来完成的，而且绝大部分都是两个平行的合同。

冯虎，刘国彬，张伟立．上海地区超深基坑支护工程深基坑支护工程的变形特性[J]．地下空间与工程学报，2010，6(1)：151-156．这样，在施工过程中协调管理的难度大，土方施工单位抢进度，拖延工期，开挖顺序较乱，特别是雨天期间施工，甚至不顾挡土支护施工所需要工作面，留给支护施工的操作面几乎是无法操作，时间上也无法去完成支护工作，对属于岩土工程的地下施工项目，资质限制不严格。

（二）深基坑支护施工实施策略 1.转变传统深基坑支护工程设计理念现如今我国在深基坑支护技术上已经积累很多实践经验，为建立健全深基坑支护结构设计的新理论和新方法打下了良好的基础。但对于岩土深基坑支护结构的实际设计和施工方法仍处于摸索和探讨阶段，而且，目前我国尚无统一的支护结构设计的相关规范和标准。

杨更平，刘铁．深基坑支护设计与施工方法的探讨[J]．宁波工程学院学报，2009，21(1)：104-108．土压力分布还按库伦或朗肯理论确定，支护桩仍用“等值梁法”进行计算。这些陈旧的计算理论所计算出的结果与深基坑支护结构的实际受力悬殊较大，既不安全也不经济。因此，深基坑支护结构的施工工程设计不应该再采用以往传统的“结构荷载法”，而应彻底改变传统的设计观念，逐步建立以施工监测为主导的信息反馈动态设计体系。

2.重视变形观测，并注意及时补救岩土工程中深基坑支护结构变形观测的内容包括：基坑边坡的变形观测、周围建筑物及地下管线变形观测等。通过对监测数据可及时分析并及时了解土方开挖及支护设计在实际应用中的情况，分析其存在的偏差便可以及时了解基坑土体变形状况、土方开挖影响的沉降情况以及地下管线的变形情况等。对设计中存在的偏差，在下部施工中及时校正设计参数，对已施工的部位采取恰当的补救和控制措施，为此，要求现场变形观测的数据必须准确、可靠、及时，要求变形观测人员严格按照预定设计方案精心测量、认真负责，保证观测质量。如果在实际测量中确实发现异常情况，就需要及时研究采取措施以防止其恶化。而一旦出现大的变形或滑动，立即分析主要原因，做出可靠的加固设计和施工方案，使加固工作快速而有效，防止变形或滑动继续发展。研究和应用已有的基坑工程行业的和地区性规范以及当地的工程经验。对于重大复杂的基坑工程目前国内采用专家论证的形式，对保证工程安全、降低造价是有效和现实的一种方法。

3.全程控制基坑支护的施工质量岩土深基坑支护施工重在于过程控制，一旦施工过程控制环节出现问题，事后纠正和补救都会比较困难。因此必须进行严格的施工过程控制管理，确保施工质量。严格按设计方案组织施工。工程施工前，有关人员需要熟悉当地的地质资料、本次施工设计图纸及施工现场周围的环境，另外，降水系统应确保正常工作。施工单位在施工过程中不得随意改变锚杆位置、长度、型号、数量，钢筋网间距，加强筋范围，放坡系数等。设计方案变更时必须重新经专家评审。基坑支护施工单位要与挖土施工单位紧密配合，坚持分层分段开挖和分层分段支护的施工原则进行施工。土方开挖的顺序和具体开挖的方法必须与设计的工作情况相一致，并遵循“开槽支撑，先撑后挖，分层开挖，严禁超挖”的原则，减少开挖过程中土体的扰动范围，缩短基坑开挖卸荷后无支撑的暴露时间，对称开挖，均衡开挖。

结论本文在阅读大量国内外文献，总结以往研究成果的基础上，参照实际工程的检测；

得出以下结论地连墙成槽过程中塌方及处理在导墙施工时，导墙的底面坐到原状土上，当导墙出现裂缝或塌陷时，锁口管顶升机底座要加大，增加其受力面积，可利用三根40b工字钢并排焊接底面加铺20mm厚钢板。必须保证导墙的整体性，翼板依照地质情况、承载能力情况适当放宽，确保导墙在施工过程中不变形在成槽时，成槽机履带下铺设40mm厚钢板开挖时再张开，上、下抓斗时要缓慢进行，避免形成真空涡流冲刷槽壁，引起坍方在地连墙硷未灌注之前严禁重型机械在槽孔附近行走产生振动，泥浆液面高出地下水位0.5m以上，同时也不能低于导墙顶面0.3m以下，在泥浆供应不足时，应停止挖槽，待泥浆加足后再进行，施工中可适当加大泥浆比重。

致谢在大学的美好时光即将结束，通过这些年的学习，我收获了我的学业，也收获了我的成熟，如今我就要毕业了，在此心中有很多感谢的话语。论文能够顺利完成，离不开我的指导老师老师的细心指导，她对我的论文从确定题目，修改直到完成，给予了我许多的指点和帮助。感谢她在繁忙的工作之余，挤出时间对论文提出精辟的修改意见。在此，向老师致以最诚挚的谢意。我也要感谢大学学院的各位老师在我的学习期间给予我谆谆教诲。感谢我身边的每个关心我的朋友，生活和学习中的每一步成长都离不开你们的陪伴。

参考文献 [1]丛蔼森，地基．深基坑支护工程的设计施工与应用[M]．中國水利水电出版社，2001． [2]孙立宝．超深深基坑支护工程施工中若干问题探讨[J]．探矿工程：岩土钻掘工程，2010(2)：51-55． [3]吴祥祖，朱小龙，王慧康．深基坑支护工程施工中常见问题及控制措施[J]．施工技术，2005，34(6)：51-54． [4]刘志华，周山．深基坑支护工程施工技术难点的分析及处理措施[J]．葛洲坝集团科技，2007(3)：18-20． [5]冯虎，刘国彬，张伟立．上海地区超深基坑支护工程深基坑支护工程的变形特性[J]．地下空间与工程学报，2010，6(1)：151-156． [6]周沛．深基坑支护工程在深基坑支护中的应用[J]．工程设计与建设，2005，37(3)：22-26． [7]杨更平，刘铁．深基坑支护设计与施工方法的探讨[J]．宁波工程学院学报，2009，21(1)：104-108． [8]朱建峰．深基坑支护工程中深基坑支护工程的设计[J]．隧道建设，2005，25(1)：27-30． [9]L．Grillo，F．AIessandrini，R．Meriggi．A new system for the construction of Large Shallow tunnel sbymicro tunnelling technology[J]，TrenchlessTechnol．Res．2000，15(1)：43-58． [10]金石嵩．深基坑支护工程在地铁站深基坑支护中的应用[J]．工程建设与设计，2006(3)：42-44． [11]赵善同，陈志良．深基坑支护工程在杭州地铁车站深基坑支护中的应用[J]．铁道标准设计，2009(009)：94-97．

篇2：16.深基坑典型支护结构分析与应用

深基坑支护结构倒塌的救治措施

施工单位提议采用大孔径钢筋混凝土灌注桩,中间设土层锚杆,桩顶设R.C圈梁的`桩锚支护体系.为了节约资金,建设单位自行采用了第一方案.除基坑北侧采用1:0.3放坡之外,东、南、西、北角施筑Φ800mm钢筋混凝土灌注桩57根,混凝土强度等级C30,间距180mm.桩长18m,悬臂部分12m,锚入基底以下6m.

作者：李日福高帅华作者单位：李日福(济南二建集团工程有限公司,山东,济南,250021)

高帅华(济南高新区建筑工程管理处,山东,济南,250101)

刊名：城市建设与商业网点英文刊名：CHENGSHI JIANSHE YU SHANGYE WANGDIAN 年，卷(期)：2009 “”(22) 分类号：关键词：深基坑支护倒塌

篇3：16.深基坑典型支护结构分析与应用

昆明地铁3号线西苑立交站所处地层主要为第四系全新统人工填土(Qh)、上部陆相层(Q3h)、第一海相层(Q2h)、中上部陆相层(Q1h)及更新统海陆交互相堆积层(Qp)。本工程地下水类型为第四系孔隙潜水，主要赋存于粘性土及砂类土中。地下水埋深0.9～2.6 m(高程1.1～2.8 m)，水位变幅1.0～2.0 m。工程车站断面复杂，基坑深12.5 m，长177.3 m，最宽处达30.7 m，属大跨度、变截面、长条型深基坑(如图1所示)。基坑北侧距离康苑路(路下埋有水、电、气等管线)规划红线7.0 m左右;基坑南侧有两幢房子(浅基础)，其中距离6层房宅10.0 m，距离5层教学楼9.0m，应重点保护;基坑西侧距离科华路(路下埋有水、电、气等管线)规划红线7.0 m左右，且该路是中心交通主干道，是本次支护重点和难点;基坑东侧距离正在建设天禄大厦8.0 m。

本工程挡土方案:-2.1 m以下采用钻孔灌注桩加一层钢筋混凝土支撑挡土，-2.1 m以上基坑四周土体采用深搅桩挡土。整个基坑四周外围采用双排双头深层搅拌桩形成一个封闭的止水帷幕，同时，整个基坑采用“外止内排”的降水方案，坑内共布置15口管井，管井深为-18.0 m，坑顶做排水系统。

2 监测内容及工作量

根据本地铁招标文件的要求，施工所处的周边环境条件，深基坑开挖的深度以及支护的结构特点，基坑开挖监测项目设置为以下几项:

2.1 沉降、位移监测

(1)支护结构本身(压顶圈梁)的水平位移监测。预计共布设顶圈梁水平位移观测点18个，沿压水平位移观测点，每隔15.0 m设置一个。监测随着基坑开挖的不断加深和地铁施工的进行，支护结构体水平位移的变化发展情况。

(2)基坑南侧建筑物的沉降变形监测。在基坑南侧共计16个沉降观测点，每栋建筑各布设沉降观测点8个。监测随着基坑开挖的不断加深和地铁施工的进行，基坑周边建筑物沉降和不均匀沉降的变化发展情况。

(3)基坑周边道路的沉降变形监测。沿基坑西侧的科华路、北侧的康苑路，共计布设11个沉降观测点，每隔15.0 m设置一个沉降观测点。监测随着基坑开挖的不断加深和地铁施工的进行，基坑周边道路、地下管线沉降的变化发展情况。

(4)基坑内支撑立柱桩的沉/降监测。在基坑内，共计布设39个沉/降监测点，每个都布设在每根支撑立柱桩顶部。监测随着基坑开挖的不断加深和地铁施工的进行，基坑内每根支撑立柱桩沉降或隆起的变化发展情况。支护结构本身(压顶圈梁)的水平位移、基坑周边建筑物、道路的变形观测点的数量视现场实际情况可作适当增加。另在周围适宜处选埋3～4个测量基准点，用于垂直沉降和水平位移的基准参照点。

2.2 深层水平位移监测(测斜)

在支护结构或土体中，预先埋置特别套管形，通过测斜仪测量其变形状况，从而获得基坑支护结构体及外侧土体在不同深度的各点随着基坑开挖深度的不断加深向基坑内不同深度的水平位移发展变化情况。根据设计和招标文件的要求，在基坑支护结构体(钻孔灌注桩中)中共埋设8个深层位移监测孔:CX1,CX2，……CX8，各测斜管深度与所在位置的支护桩长相同，累计测斜管总长172.0 m，在孔深范围内每隔0.5 m为一测点。

2.3 支撑轴力的监测

在每个支撑中，选择6根钢筋混凝土支撑，各布设一组应力测试点。在其主筋上、下，每个测试点各焊接、安装1只钢筋应力计，共计12只钢筋应力计。监测随着基坑开挖的不断加深和地铁施工的进行，钢筋混凝土支撑受力的变化发展情况。

2.4 支护桩桩身应力监测

沿基坑周边平面单个监测点设置4个监测断面，布设6个监测点，监测断面为-4.5 m、-9.0 m、-13.5 m、-18.0 m。在其最大受拉、受压侧主筋上，每个断面各焊接、安装1只钢筋应力计，共计48只钢筋应力计。监测随着基坑开挖的不断加深和地铁施工的进行，支护桩桩身应力的变化发展情况。

2.5 支护结构体外侧的地下水位监测

利用基坑止水围幕外的10口回灌井作地下水位监测井:SW1,SW2，……SW10。监测随着基坑开挖的不断加深和地铁施工的进行，止水围幕外侧地下水位的变化发展情况。

3 监测工作实施步骤

3.1 前期准备阶段

根据测试项目，完成资料率定计算工作，订购沉降(水平位移)标志点、钢筋应力计、PVC高精度测斜管以及辅助材料，制作水平位移及垂直沉降观测点的标记和基准测量标石。

3.2 测试仪器、设备的现场埋设、安装阶段

在相应测点的钻孔灌注桩钢筋笼上，在地面绑扎测斜管。在钻孔灌注桩施工过程中，同钢筋笼一同植入到桩体中。在此过程中，需施工单位配合，我方将派员到现场(不管是白天还是深夜)，以确保测斜管的位置和方向满足测试的相关技术要求。

在施工过程中，首先在钻孔灌注桩钢筋笼上，将钢筋应力计在地面焊接、安装到相应位置，同钢筋笼一同植入到桩体中。在此过程中，需施工单位配合，我方将派员到现场(不管是白天还是深夜)，确保钢筋应力计埋设的位置和方向满足测试的相关技术要求，将导线沿钢筋主筋绑扎好，防止导线、钢筋应力计在焊接过程中被损坏，在钢筋笼顶部，焊接3.0 m左右，直径50的钢管，将导线穿入钢管中，钢管顶部用醒目标志提示，以防在挖土和剖桩头时确保钢筋应力计导线不被损坏。上部电线用红漆涂抹，提醒现场各方注意保护测试仪器的信号电缆。

在焊接过程中，为了防止导线、钢筋应力计被损坏，确保钢筋应力计埋设的位置和方向符合测试的相关技术要求，在浇筑支撑梁时，监测人员必须到现场。电线用红漆涂抹，提醒现场各方注意保护测试仪器的信号电缆。在基坑开挖前一周，在支护结构压顶圈梁上埋设好水平位移测量标志点，同时埋设好邻近建筑物、道路的沉降测量标志点，各监测点用红漆涂抹，提醒现场各方注意保护。

位移监测根据基坑施工现场实际条件采用极坐标法进行。极坐标法是利用数学中的极坐标原理，以两个已知点为坐标轴，以其中一个点为极点建立极坐标系，测定观测点到极点的距离，测定观测点与极点连线和两个已知点连线的夹角的方法，见图2所示。

3.3 初始数据采集阶段

在基坑开挖降水前一周，为了保证初始数据准确、连续、可靠，对各测试项目进行二次初始数据的采集。同时用数码摄像机将基坑南侧的二栋建筑物摄像，以备后用。

3.4 深基坑施工的安全监测阶段

为了确保监测仪器、设备的完好，及时掌握现场的施工动态，与业主、监理及时沟通，在基坑开挖和地铁施工期间，我方将随时保持与各方的联系。

对周边建筑物、道路，在圈梁和支撑施工中，每隔1～2 d进行以此沉降变形监测。在基坑开挖深度小于5.0 m时，每隔2～3 d对所有监测项目监测一次。如出现渗漏水等现象，则加密监测。基坑开挖深度超过5.0 m时，每隔1～2 d对所有监测项目监测一次。如出现异常或险情，则每天监测一次，甚至一天24 h连续监测，以确保基坑开挖的安全。基坑开挖到底部及基础底板施工期间，每隔1 d监测一次，如出现异常或险情，则每天监测一次，甚至一天24h连续监测，以确保基坑开挖的安全。基础底板浇筑完毕，则每隔2～3天监测一次。支撑拆除前测一次，拆除过程中每天测一次，稳定后每隔2～3 d监测一次。

3.5 监测的成果资料及提交

对各项测试数据用微机进行计算分析，及时将测试结果打印成表格送交工程施工分析使用。

提交的成果资料有:压顶圈梁的水平位移监测成果表;周边建筑物、道路的沉降监测成果表;支撑立柱桩的沉/降监测成果表;深层水平位移(测斜)监测成果表;支撑轴力变化的监测成果表;桩身应力监测成果表;支护结构体外侧的地下水位监测成果表。

监测成果资料的提交:基坑开挖初期(挖深在5.0 m以内时)，监测的打印资料在下次监测时送至工地;出现异常或险情时，将异常或险情地段的资料现场算出，正式的打印报表第二天送至工地;挖深大于5.0 m时，监测的打印资料在第二天送至工地;出现异常或险情时，将异常或险情地段的资料现场算出，正式的打印报表第二天送至工地;基坑开挖到底部及基础底板施工期间，监测当天在现场将危险地段的监测成果算出提供给工程部，全部正式的打印报表第二天送至工地;基础底板浇筑完毕，监测的打印资料在第二天送至工地;支撑拆除后，监测当天在现场将有关的水平位移、沉降监测成果算出提交给各相关单位，正式的打印报表第二天送至工地。

3.6 报警值的确定原则及报警值

当监测值达到下列数据时，则提出书面报警，以备有关方面采取工程措施时参考:(1)水平位移、深层位移速率≥2.5 mm/d;(2)累计水平位移、深层位移量≥5‰的开挖深度;(3)道路、建筑物的沉降速率≥1 mm/d;(4)道路、建筑物的累计沉降量≥15 mm;(5)建筑物差异沉降≥1/1000;(6)支撑轴力、桩身应力:超过设计值的80%;(7)坑外地下水位的下降速率≥0.5 m/d;(8)坑外地下水位的累计下降量≥1.5 m。

3.7 测试资料的综合分析阶段

地铁深基坑施工工程结束，基坑土体部分回填后，即可终止安全监测。对所测资料进行全面地综合计算分析。

4 地铁深基坑支护结构变形监测结果

基坑北侧周边建筑物设沉降检测点15个(C1～C15),C6监测点累计沉降量最大，其沉降量为-8.05 mm，基坑周边建筑建筑物各监测点沉降变化均较小。表明基坑开挖对周边建筑物未造成较大的影响。

基坑南侧道路累计沉降最大为-29.29 mm(C18)，未出现明显裂缝，基坑周边建筑物最大沉降量-8.05 mm(C6)，地铁基坑开挖及地下结构施工不影响周边建筑物主体结构的安全和使用。

基坑西侧边坡土体及支护结构变形较大，部分监测点已出现严重超出预警值，边坡土体最大沉降为-101.63 mm(W6)，最大水平位移为48 mm(W6)，出现较明显的裂缝。

基坑东侧道路上设沉降点5个(C6～C20),C17、C18监测点累计沉降量最大，其沉降量分别为-26.64 mm,-29.29 mm，其它各监测点变化相对较小。

5 结束语

工程监测是对轨道交通工程施工监测起到监督管理作用，是加强工程安全质量管理，防止重大事故发生的有力措施。

参考文献

[1]王国辉,曾卓乔.监测深基坑支护结构位移的新技术[J].岩石力学与工程学报,2001,20(2).

[2]潘培强.地铁深基坑施工中支护结构监测分析[J].湘潭大学学报:自然科学版,2004,(4).

[3]沙克非,梁仁旺.深基坑支护侧壁变形的控制与监测分析[J].科技情报开发与经济,2001,(1).

篇4：软土地区深基坑支护结构参数分析

关键词隧道；明挖暗埋；施工；深基坑

中图分类号TU文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)041-0225-02

在软土地区进行基坑开挖，变形控制尤其重要。软土通常具有强度低、压缩性高、含水量大等特性，深基坑的开挖施工过程是基坑支护结构与周围土体的相互作用过程，在此过程中土与支护结构相互作用，使支护结构的内力与变形不断发生变化，如果支护不当，容易造成过大的围护体侧向位移、结构内力及基坑地表沉陷，影响基坑和周边结构物的稳定及其正常使用。

1工程概况

基坑横断面布置如图1所示，基坑外施作100cm钻孔灌注桩，间距120cm，C30钢筋混凝土。开挖从上至下分6步进行，每次开挖完毕后立即布置横向钢支撑，钢支撑采用δ=16mm、Φ=609mm钢管，上面3道钢支撑为单根，下面3道为并排2根。

开挖到预定深度后，铺设素混凝土垫层，从下至上逐步拆除钢支撑，并修建隧道主体，隧道修建完毕后回填至地表。

支撑安装后，按要求预施加轴力。预加轴力在支撑两端同步对称进行。基坑钢支撑的预加轴力见表1。

注：图中尺寸除钢支撑为mm，钻孔桩为cm外，均以m计。

图1基坑横断面布置

2数值模拟分析

运用有限元软件进行建模、分析，建立二维有限元模型。基坑开挖宽度15.7m，深度26.9m，模型长度和深度均为基坑开挖宽度和深度的5倍。岩土体采用摩尔库仑模型，平面应变单元；摆喷桩墙和钻孔桩采用实体单元；支撑结构采用梁单元。左右两侧水平方向位移约束，底面水平和竖直方向位移均约束。考虑到钻孔灌注桩的空间间距分布效应，计算中将钻孔灌注桩的弹性物理模量除以其间距来考虑其空间效应。模型岩土体计算参数见表2。

2.1原施工方案分析

按原设计方案，从上到下布置6道横撑，横撑均在打设时施以预加轴力。运用有限元软件建模分析，可得到最终支撑计算结果:钢支撑最大轴力为300.424kN，出现在第6步开挖时第6道钢支撑上。表3中最大水平位移为钻孔桩的最大水平位移为1.90cm，出现在第1步桩身开挖时。由计算结果可知，最大轴力和最大水平位移均满足规范要求；第1道钢支撑除开挖第2步时短暂受压外，其他施工过程一直处于受拉状。因此在此施工方案基础上，欲减少第6道钢支撑，优化施工方案。

2.2施工方案优化

在原方案基础上，提出优化方案，即减少第6道钢支撑，并将第5道和第4道支撑同时拆除，在原修建了部分隧道主体的基础上一次整体将隧道主体浇筑完毕，计算结果如表4所示。计算结果显示，同时拆除第4道和第5道支撑，即使将隧道主体浇筑完成，对第3道支撑的受力影响也不是很大，但在接下来拆除第3道支撑时，会引起第2道支撑的轴力陡然增大；拆除第2道支撑时，第1道支撑的受力状态由受拉转变为受压。但就整体而言，各道支撑轴力均在设计值范围内，桩身最大水平位移也满足规范要求。

2.3数值结果分析

原施工方案中，钢支撑最大轴力出现在第6道支撑，最大轴力为300.42kN；优化支护参数后，钢支撑最大轴力出现在第5道支撑，最大轴力为117.99kN。2种方案计算结果中，最大轴力均出现在最下面一道钢支撑，但均小于钢支撑设计值。原施工方案中，第1道钢支撑除在开挖步1受压，在后续工序中均處于受拉状态；优化方案中，第1道钢支撑先期变化情况与原施工方案相同，但在拆除第2道钢支撑时，应力变化较大，由受拉时68.46kN急剧转变为受压69.68kN。钢支撑在2种不同受力状态之间发生急剧变化，应给予重视，以避免钢支撑产生折断，引起工程事故。计算结果表明，在2种方案中，各道支撑轴力值均满足设计要求。

桩身最大位移均出现在开挖步1中，且都为1.900cm，满足规范要求。其他开挖步中，由于钢支撑的存在且对其施加了预加轴力，桩身受钢支撑作用变形均匀，侧向位移均不大。

3现场监测

由于钢支撑为临时支撑，所以现场仅对基坑侧向位移进行监控量测。埋设测斜管，监测点布置在基坑周围。量测结果见表5。

由监测结果可知，由于基坑开挖后及时浇筑隧道洞身并进行拱顶回填，一定程度上限制了桩身的侧向位移，监测结果与计算结果较为吻合。

4结语

本文通过有限元数值模拟方法，对某隧道浅埋暗挖段基坑开挖施工优化方案进行了计算分析，结果表明：

1）数值计算结果较实测值偏小，可能是由于桩身刚度和隧道洞身刚度较实际偏大，但现场监测结果与数值计算较为吻合。

2）钢支撑预加轴力后，可避免其出现较大轴力值，且钢支撑多数均处于受压状态，桩身侧向位移也比较小。可见预加钢支撑轴力后，可大大改善基坑围护结构受力性状，提高基坑稳定性。

3）通过2种方案对比计算，可知钢支撑最明显变化出现在第1道钢支撑，受力状态会发生急剧变化，优化方案中第2道钢支撑轴力增大也较为明显。因此在拆除最后2道钢支撑时应引起足够重视，必要时可采取一些辅助措施，避免钢支撑受力状态由于变化过快而引起基坑失稳。

4）基坑开挖后，由于及时浇筑隧道洞身主体并进行洞顶回填，很大程度提高了基坑的稳定性，保证了拆除钢支撑后，除最上面2道钢支撑外，其他各道钢支撑轴力变化并不明显。

基坑工程是具有时空效应的系统工程，施工过程中应充分考虑其时空效应影响，尽量做到快速施工、及时支护，分部开挖、分部支护，严格有效地控制基坑的变形发展。

参考文献

[1]李晓红,王宏图,杨春和,等.城市地下空间开发利用问题的探讨[J].地下空间与工程学报,2005.

篇5：深基坑支护结构分析与经济性研究

随着我国经济建设的发展, 对城市建筑物的高度和荷载都提出了更高的要术, 因此对地基承载能力的要求越来越高, 基础的埋置越来越深, 使深基坑及其支护技术变得越发重要。随着基坑工程向着深、大、复杂的方向发展, 基坑支护的设计和施工技术日益受到人们的重视, 出版了许多关于基坑支护设计的文献和书籍, 基坑支护已成为建筑科学研究的热点之一, 一门新的科学——基坑支护学正在形成, 它是集岩土工程和结构工程, 监测技术和施工技术为一体的系统工程。

当前深基坑支护的类型很多, 有许多理论也比较成熟, 但对于土钉墙支护结构的确切工作机理, 还有相当一部分内容不能够完全确定, 特别是在实际的设计工作中, 有许多地方要么完全避开该结构形式, 要么使用很简单的办法稍微估算一下就拿到实际工程中应用了, 这样做的后果有两个极端:要么结构不安全, 要么结构承载力大大剩余, 造成极大的浪费。

在边坡支挡工程和深基坑工程问题上, 有许多设计院和科研单位做过许多设计研究工作, 但不是很系统。目前, 应用于黄土或湿陷性黄土地区的支挡结构形式逐渐由单一转向多元化, 但是它们普遍占地面积较大, 造价较高, 不符合现代设计思想。本着能够指导工程实践及将成果实用化的目的, 采用科学的理论分析方法, 揭示在西北地区的黄土或湿陷性黄土的条件下, 理论分析土钉和单支点桩板支护结构的受力情况, 并结合具体情况, 尽可能准确地确定相关参数, 使理论计算尽量与实际吻合, 从而为土钉墙、悬臂式排桩和单支点桩板支护结构的设计提供参考。

2 支护结构的计算理论

基坑支护是由支撑、挡墙和土体相互作用而形成的复杂结构体系, 而这个结构体系的形成又经历了建立 (安装) 挡墙一逐层开挖土方一逐层安装支撑, 这样一个复杂的过程, 因此, 更精确地分析其受力是比较困难的, 随着基坑支护实践的理论的发展, 目前其计算理论大致有如下几类。

2.1 极限平衡理论

该理论基于土体的极限平衡, 即“刚塑性理论”, 假定破坏的土体是刚体 (如库仑理论中的三角形土楔, 普朗特尔—太沙基理论中的螺旋线形滑动楔等) , 而滑移面上的正应力和切应力服从莫尔—库伦条件。这种理论在支护上应用, 不考虑支护自身的变形, 只根据支护移动的趋势, 假定作用于基坑面以下支护两侧的作用力为主动土压力或被动土压力, 也就是说, 开挖面下面支护的受力是已知的, 未知数仅仅是支护的入土深度和基坑面以上各层支撑的支反力。

2.2 弹性支点法 (土抗力法)

由于深基坑支护结构侧向土压力是基于刚塑体理论, 无法计算承载力极限状态以前的变形, 该理论对于破坏状态以前应力——应变关系无从解释, 因此人们不得不求助于刚塑体理论以外的方法, 弹性地基梁法正是这样一种方法。弹性地基梁理论基于土体的弹性平衡。由于多层支护挡墙入土部分的位移量较小, 难于达到出现被动土压力所产生的位移, 该理论把挡墙的入土部分作为弹性地基梁来分析。

2.3 弹性有限元方法

该理论基于土体、挡墙和支撑的共同变形, 把开挖面上下的土体作为弹性介质, 对土压力的分布不作假定, 把挡墙前后一定范围内的土体化为平面应力单元, 挡墙为梁单元, 水平支撑为杆单元。由于土体属于半无限平面, 对土体的边界条件要作适当处理。

2.4 非线性有限元方法

对于土体考虑非线性性质, 其本构关系可以采用莫尔—库仑理论弹塑性模型、剑桥模型等, 以考虑应力历史, 为了模拟围护结构与土体的共同作用, 在土体与挡墙之间, 设置接触单元, 而挡墙和支撑, 仍按弹性材料考虑。有限元方法的优点是不仅能计算支护变形, 也能计算土体本身的变形, 能处理复杂的土质条件, 加荷历史和边界条件等。但是有限元方法, 尤其是非线性有限元方法, 由于参数难以准确取值及计算工作量大等原因, 目前我国在基坑支护结构设计中尚无直接利用平面有限元方法的计算结果作为设计依据的实例。有时结合重大工程技术问题的处理, 把它作一种辅助手段。目前, 在基坑支护的计算方面, 有限元方法主要用于理论研究。

3 三种支护结构选型的经济对比分析

通过对三种不同支护结构计算 (计算从略) , 现将结果对比分析如下。

3.1 单支点桩板支护结构计算结果

单支点桩板支护结构每米宽度工程造价包括锚杆工程造价、桩身混凝土造价、桩身钢筋造价、面板混凝土造价、面板钢筋造价, 按锚杆150元/米、钢材4000元/吨、混凝土300元/吨计算, 考虑到成桩工艺较土钉墙面层复杂, 故桩板支护结构的工程造价计算中混凝土提高到400元/吨。

该计算结果是运用上述的单支点桩板支护计算程序的计算结果, 该次计算的输入参数为:填土表面超载q=20kN/m2, 填土重度Rt=20kN/m3, 填土内摩擦角φ=20°, 土体粘聚力C=10kPa, 桩柱间距s1=1.5m。

3.2 悬臂桩支护结构计算结果

悬臂桩支护结构每米宽度工程造价包括桩身混凝土造价、桩身钢筋造价, 按钢材4000元/吨、混凝土500元/m3计算, 考虑到成桩工艺较复杂, 故桩板支护结构的工程造价计算中混凝土提高到600元/m3。

该计算结果是运用上述的悬臂式板桩支护计算程序的计算结果, 该次计算的输入参数为:填土表面超载q=20kN/m3, 填土重度Rt=20kN/m3, 填土内摩擦角φ=20°, 土体粘聚力C=10kPa。

3.3 土钉墙支护结构计算结果

土钉墙每米宽度范围工程总造价包括土钉工程造价、面板钢筋造价, 面板混凝土造价, 土钉钢材4000元/吨、混凝土300元/吨计算。

该计算结果是运用上述的土钉墙支护计算程序的计算结果, 该次计算的输入参数为:

填土表面超载q=20kN/m2, 墙面与水平面的夹角, 即边坡坡度β=80°, 土钉与水平面的夹角α=10°, 填土重度Rt=20kN/m3, 填土内摩擦角φ=20°, 土体粘聚力C=10kPa, 土钉竖向间距s1=1.5m, 土钉横向间距s2=1.5m, γ0=1.0结构重要性系数, 可以用来调整圆弧滑移面的稳定性数。

3.4 对比分析

如表1、2、3和曲线图1所示。

从上述计算结果的图和表可以看出当基坑开挖深度超过时, 单支点桩板支护的单方工程总造价才超过土钉墙, 随后随着基坑开挖深度的逐渐增大。单支点桩板支护的单方工程总造价增长速率逐渐远大于土钉墙支护结构的单方总工程造价。但由于众所周知, 土钉墙支护结构的基坑顶部位移要远大于单支点桩板支护结构的顶部位移, 因此作者认为在支护结构总工程造价相差不大的情况下, 优先选择单支点桩板支护结构。不过究竟具体在基坑开挖深度超过几米时, 使用土钉墙比单支点桩板支护结构更具有优越性, 这不能仅仅依靠简单的结构本身的材料造价, 还要综合两者的施工周期、基坑的重要性等级、基坑周边环境对变形的要求等诸多的因素了, 这也是可以进行进一步的深入研究的问题。目前根据上述的对比表格, 作者综合多方面的因素, 建议基坑开挖深度在6～7m及以下时, 采用单支点桩板支护结构较适用而且比较经济, 开挖深度在6～7m以上时, 采用土钉墙支护结构比较经济 (限于与单支点桩板支护结构比较) , 但要注意控制土钉墙支护结构的地表变形值。而对于悬臂桩板桩支护结构, 由上述图表可看出, 存在造价偏高的倾向, 基本上到6m以上就很难去计算该结构形式, 而且由于悬臂式板桩结构由于结构受力为悬挑式受力结构, 结构体受力形式比较不好, 因此建议应在支护深度不大 (<4m) 的情况下使用, 另外, 在有条件的情况下, 尽量使用单支点或多支点支护等结构受力比较好的结构形式。

参考文献

[1]GB50007-2002, 建筑地基基础设计规范[S]。

篇6：16.深基坑典型支护结构分析与应用

关键词：　基坑支护；　SMW工法；H型钢；三轴水泥土搅拌桩；施工工艺

1工程概况

该工程，由A、B、C、D、E、F、G、H共8栋办公楼和一栋附属楼组成，呈矩形布局，AB楼之间、CD楼之间设连廊，建筑用地面积为75302.6m2，总建筑面积为336576m2，地下2层，地上最高19层，高度最高83.90m。商业配楼，层高三层，1层地下室。

2基坑支护方案的选择

2.1围护形式

采用Φ850mm三轴劲性水泥土搅拌桩作围护结构，内插300mm×700mm×13mm×24mmH型钢，插入基坑底以下6.5m～12m，共插入H型钢282根，水泥搅拌桩搭接250mm，H型钢间距1200mm。围护结构应用SMW工法进行基坑围护加1道型钢支撑组成的支护体系。

2.2支撑形式

基坑内采用1道钢支撑作为基坑稳定的支撑体系，采用2H600mm×300mm×12mm×20mm双拼型钢支撑。桩顶用钢筋混凝土圈梁支撑围檩，1道双拼型钢支撑搁置在围檩四周的砼牛腿上，形成了可靠的网格式基坑支撑围护体系。

2.3施工总流程

总体施工组织为钢支撑的安装与土方开挖、锚杆施工、降水井施工交叉进行。总原则是：SMW工法支护施工（包括围檩）→土方开挖到平支撑底标高→钢支撑平撑安装施工→井点降水→土方开挖→基础结构底板施工后→拆除钢支撑。

3　Φ850SMW工法施工工艺及质量保证措施

3.1　SMW施工工艺流程

施工工艺流程，应根据施工场地大小、周围环境等因素来安排。施工时不得出现冷缝，搭接施工相邻桩的施工间歇时间，应不超过10～16h，合理设计施工流程，确保安全。

①SMW搅拌机施工流程：材料进场、质量检验→桩基测量放样→开挖沟槽→设置导向定位型钢→SMW搅拌机就施工技术校核H型钢垂直度→插入型钢→固定型钢→施工完毕→搅拌机机械退场。

②为保证Ф850三轴水泥搅拌桩的连续性和接头的施工质量，达到设计要求的防渗要求，主要依靠重复套钻来保证。

3.2施工技术要点

①SMW工法水泥土搅拌桩的施工采用三轴搅拌设备，桩型采用Φ850@600水泥土搅拌桩。

②水泥土搅拌桩，采用P32.5复合硅酸盐水泥，水灰比1.5，水泥掺入比20%。

③为保证水泥土搅拌均匀，必须控制好钻具下沉及提升速度，钻机钻进搅拌速度一般在1m/min，提升搅拌速度一般在1.0～1.5m/min。施工时确保水泥土能够充分搅拌混合均匀。提升速度不宜过快，避免孔壁塌方等现象。桩施工时，不得冲水下沉。相邻两桩施工间隔不得超过12h。

④H型钢必须在搅拌桩施工完毕后3h内插入，要求桩位偏差不大于±20mm，标高误差不大于±100mm，垂直度偏差不大于0.5%。

⑤型钢须保持平直，若有焊接接头，接头处须确保焊接可靠。

⑥H型钢在地下结构完成后回收，故在成桩及浇筑围檩混凝土时施工单位应考虑相应回收措施。

3.3测量放线

①施工前，先根据设计图纸和业主提供的坐标基准点，精确计算出围护中心线角点坐标（或转角点坐标），利用测量仪器精确放样出围护中心线，并进行坐标数据复核，同时做好护桩。

②根据已知坐标进行垂直防渗墙轴线的交线定位，并提请总包、监理进行放线复核确认。

3.4开挖沟槽

①根据放样出的水泥土搅拌桩围护中心线，用挖掘机沿围护中心线平行方向开掘工作沟槽，沟槽宽度根据围护结构宽度确定，沟槽宽约1.2m，深度0.6～1.0m。

②场地遇有地下障碍物时，利用镐头机将地下障碍物破除干净，如破除后产生过大的空洞，则需回填压实，重新开挖沟槽，确保施工顺利进行。

3.5定位型钢放置

在平行沟槽方向放置两根定位型钢，规格为300×300，长8～12m，定位型钢必须放置固定好，必要时用点焊进行相互连接固定；H型钢定位采用型钢定位卡（见图1）。

3.6孔位放样及桩机就位

①在开挖的工作沟槽两侧设计定位辅助线，按设计要求在定位辅助线上划出钻孔位置。

②根据确定的位置，严格控制钻机桩架的移动就位，就位误差不大于2cm。

③开钻前应用水平尺，将平台调平，并且调直机架，确保机架垂直度不小于1/150。

④由当班班长统一指挥桩机就位，移动前看清上、下、左、右，各个方位的情况，发现有障碍物应及时清除，移动结束后检查定位情况并及时纠正不当之处，桩机应平稳、平正。

3.7喷浆、搅拌成桩

①水泥采用P32.5级复合硅酸盐水泥，水泥浆液的水灰比1.5，水泥掺入比20%。

②施工的关键在于保证桩身的强度和均匀性。施工中应加强对水泥用量和水灰比的控制，确保泵送压力。

③根据钻头下沉和提升二种不同的速度，注入土体搅拌均匀的水泥浆液，确保水泥土搅拌桩，在初凝前达到充分搅拌，水泥与被加固土体充分拌和，以确保搅拌桩的加固质量。

④水泥浆液制备系统每一个时间段，电脑计量水和水泥的量。自动拌浆系统配制好的水泥浆液，输送至储浆罐为三轴搅拌设备连续供浆。

篇7：16.深基坑典型支护结构分析与应用

1 支护结构与主体地下结构相结合的设计

支护结构与主体地下结构相结合的设计有很多种, 在不同的方面有着不同的分类。根据构件相结合的角度来看, 支护结构与主体地下结构相结合包括3种类型, 即地下室外墙与围护墙体相结合、结构水平梁板构件与水平支撑体系相结合、结构竖向构件与支护结构竖向支承系统相结合。根据支护结构与主体地下结构相结合的程度, 可以分为3大类型, 即周边地下连续墙两墙合一结合坑内临时支撑系统、周边临时围护体结合坑内水平梁板体系替代支撑、支护结构与主体地下结构全面相结合。

1.1 支护结构与主体地下结构的构件相结合设计

近年来的社会发展中, 主体地下结构与支护结构相结合进行施工与设计已成为各个城市发展中采用较多的一部分, 也是深基坑工程施工中最为常见的工程施工措施和施工方法。在目前的工程中, 常见的主体地下结构与支护结构相机和的设计方法和措施主要有顺逆结合设计、墙体结合设计和水平构件结合设计等多种不同的工作模式, 总的来说, 这些设计措施和设计方法在应用的过程中都彼此之间在这一定的联系, 也是一种综合性的工作模式和工作体系。

(1) 顺逆结合法的设计

顺逆结合法的设计是通过在设计工作中考虑到周边环境的复杂性、开挖面积以及深基坑的施工深度和周期的过渡严格, 从而采取的一种综合性的工作模式和工程处理措施, 这种工程处理措施的应用是严格控制周边环境的基础上进行的, 以总体工程周期和因素来全面部署的一种工程模式。

(2) 墙体相结合的设计

墙体相结合设计是指在进行地下连续墙建设时, 人们通过主体地下外墙与围护墙的结合, 实现两墙合一, 使得在任何情况下墙体的承载能力和正常使用能力都达到设计要求的最大化。我们在进行墙体设计时一般都是采用的单一墙、分离墙、重合墙和复合墙。在对墙体进行设计时, 我们需要对墙体施工过程中的各个方面进行考虑, 从而使得墙体在面对各个时期是承载力的能达到最好的标准。地下连续墙作为地下空间建筑的永久外墙, 我们下对其进行建设施工时, 我们都要计算好墙体的各方面的问题, 因为这涉及到了与整体的主体地下结构相连接的性能, 而且这也很好地保证了地下主体结构的协调性。因此。在人们对现浇地下连续墙时, 我们都是采用的这种两墙合一方式, 这也是这套整体的地下结构设计的基础。此外, 在对这种地下连续墙进行建设时, 我们还要考虑到它的抗渗性和全方面的防水措施, 这样就可以使得, 连续墙的承载能力和正常使用时限加长。

(3) 水平构件相结合的设计

水平结构与支护结构的结合施工是目前地下结构施工中较为常见的一种, 是通过利用地下结构中本身具备的梁板结构、横梁体系等多个方面进行总结和分析, 并且根据相关工作要点和工作处理模式全面、系统、深入的对这种现象加以完善和处理。在这种工作模式和工作方法是一种逆作法施工体系, 也是整个工程中最为常见和关键的环节。地下结构在施工的过程中作为上层主体结构的主要承力层, 其施工质量直接关系着整个建筑结构整体性。因此, 在设计的过程中我们需要从多个角度入手去解决和分析, 从而使得整个工作流程和工作模式得到人们的关注与重视, 成为整个工作体系中最值得我们关注的一部分。在地下结构水平结合设计中, 可根据结构的实际情况, 采用刚性接头、铰接接头和不完全刚接接头等形式。当围护结构为临时围护体时, 尚需处理临时围护体与内部结构之间的水平传力体系设置以及边跨结构二次浇筑的接缝止水和支撑穿外墙处止水的问题。逆作阶段往往需要在框架柱位置设置立柱作为竖向支承, 因此需解决水平结构梁钢筋穿越不同形式立柱的构造问题, 同时要处理好利用作为施工平台的水平结构与立柱的连接节点。此外, 后浇带以及结构缝位置的水平传力与竖向支承以及局部高差、错层时的处理措施也是水平构件设计中需考虑的构造问题。

(4) 竖向构件相结合的设计

竖向构件的结合即地下结构的竖向承重构件 (立柱及柱下桩) 作为逆作法施工过程中结构水平构件的竖向支承构件。其作用是在逆作法施工期间, 在地下室底板未浇筑之前承受地下和地上各层的结构自重和施工荷载;在地下室底板浇筑后, 与底板连成整体, 作为地下室结构的一部分将上部结构及承受的荷载传递给地基。竖向支承系统立柱和立柱桩的位置和数量, 要根据地下室的结构布置和制定的施工方案经计算确定。竖向立柱和立柱桩可采用临时立柱和与主体工程桩相结合的立柱桩或与主体地下结构柱及工程桩相结合的立柱和立柱桩。当采用临时立柱时, 可在地下室结构施工完成后, 拆除临时立柱, 完成主体地下结构柱的托换。当结合主体地下结构柱时, 可采用角钢格构柱、H型钢柱、钢管柱或钢管混凝土柱。

1.2 支护结构与主体地下结构相结合的类型

(1) 周边地下连续墙两墙合一结合坑内临时支撑

周边地下连续墙两墙合一结合坑内临时支撑系统是多层地下室的传统施工方法, 采用顺作法施工, 在深基坑工程中得到了广泛的应用。其结构体系包括采用连续墙的围护结构、采用杆系结构的临时水平支撑体系和竖向支承系统, 临时水平支撑体系一般采用钢筋混凝土支撑或钢支撑。连续墙上一般设置圈梁和围檩, 并与水平支撑系统建立可靠的连接, 通过圈梁和围檩均匀地将连续墙上传来的水土压力传给水平支撑。竖向支承系统承受水平支撑体系的自重和有关的竖向施工荷载, 一般采用临时钢立柱及其下的立柱桩。

(2) 周边临时围护体结合坑内水平梁板替代支撑

周边临时围护体结合坑内水平梁板体系替代支撑并采用逆作法施工, 适用于面积较大、挖深为10 m左右的深基坑工程。为某基坑工程采用该种支护体系的照片。这种围护形式的结构体系包括临时围护体、水平梁板支撑和竖向支承系统。

2 结论

支护结构与主体地下结构相结合已经完全取代了传统化的深基坑技术, 在一定程度上对我们的正常生活。目前由于城市的地下空间建设施工工程越来越多, 对人们的正常生活环境照成了一定的影响, 环境污染、资源浪费、工期的延长是现在我们都必须重视的问题。传统化的深基坑技术也逐渐的被支护结构与主体下结构相结合所取代。

摘要：如今, 随着科学技术的迅速发展, 多层地下结构的建设成为了城市地下空间发展的主要方向, 更由于支护结构和主体地下结构相结合的广泛应用, 也成为人们在城市发展中全新的设计蓝图。本文通过对支护结构与主体地下结构相结合的设计方法进行简要的议论, 来详细的分析主体地下结构与支护结构相结合的分析方法和施工技术。

篇8：深基坑排桩支护的设计与应用

【关键词】理正7.0；排桩；应用

1.基坑概况

四川省德阳市区某基坑，呈矩型，结构形式为框架剪力墙结构，其开挖深度10m，各侧地段距周边建筑近，均不具备一定的放坡条件，基坑设计等级为一级，重要性系数为1.1。

2.场地地层结构

场地地层由上到下有第四系全新统素填土（Q4ml）、粉土、中砂、砾砂、圆砾、卵石层（Q3+4al+pl）及白垩系下统泥质砂岩（K1g）。其中素填土（Q4ml）厚约0.4～0.7m。粉土（Q4al+pl）层厚约1.0～2.8m。中砂（Q4al+pl）层厚约0.5～3.2m。砾砂（Q4al+pl）：层厚约0.4～2.0m。卵石层（Q3+4al+pl）中的稍密卵石层厚约0.5～11.8m。

中密卵石回转钻孔揭露1.7～2.7m。半胶结卵石（Q2fgl）：厚度约1.3m。白垩系下统古店组泥质砂岩（K1g）：厚度约0.8～1.3m。

3.水文地质条件

场内地下潜水静止水位埋深6.20～6.80m，相应高程约485.6m～486.2m。枯丰季变幅1～1.5m。砂卵石層地下水渗透系数可取40m/d。

4.基坑设计

（1）设计软件及参数

设计软件为理正深基坑7.0版，设计采用的岩土物理力学参数值为根据该基坑勘察报告并结合我公司在该区域范围内的基坑支护施工经验，如下表1所示。

5.设计结果

该基坑均采用锚拉桩的方式进行支护，排桩为旋挖桩，取其中距周边建筑物最近一侧的桩径1.0m，桩长17m，桩间距2.5m，锚索长14m，入射角为15°，孔径150mm，采用2根直径为15.2mm的钢绞线。其余侧桩径1.0m，桩长16m，桩间距2.5m，锚索长11m，入射角为15°，孔径150mm，采用2根直径为15.2mm的钢绞线。

6.设计验算

（1）验算公式

设计的支护方式为锚拉式桩，其支挡结构整体稳定性按照圆弧滑动条分法进行验算，公式为：

式中：Ks──圆弧滑动整体稳定安全系数；安全等级为一级、二级、三级的锚拉式支挡结构，Ks分别不应小于1.35、1.3、1.25；

Ks，i──第i个滑动圆弧的抗滑力矩与滑动力矩的比值；抗滑力矩与滑动力矩之比的最小值宜通过搜索不同圆心及半径的所有潜在滑动圆弧确定；

cj、φj ──第j土条滑弧面处土的粘聚力（kPa）、内摩擦角（°）；

bj──第j土条的宽度（m）；

θj──第j土条滑弧面中点处的法线与垂直面的夹角（°）；

lj──第j土条的滑弧段长度（m），取lj=bj/cosθj；

qj──作用在第j土条上的附加分布荷载标准值（kPa）；

ΔGj──第j土条的自重（kN），按天然重度计算；

uj──第j土条在滑弧面上的孔隙水压力（kPa）；