1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

文 献 综 述

为了进行高层建筑地下室、地铁车站和地下停车场、商城、仓库、变电站以及市政排水与污水处理系统等地下工程的施工，需要从地表面向下开挖土体，挖出相应的地下空间。这个为进行建（构）筑物地下部分的施工由地面向下开挖出的空间就是基坑，基坑临空面称为基坑侧壁。基坑土体的开挖造成周围土体的应力应变状态和地下水位状态发生改变，必然对周边建（构）筑物、地下管线、道路等造成一定的影响。与基坑开挖相互影响的周边建（构）筑物、地下管线、道路、岩土体及地下水体，统称为基坑周边环境。

为保护地下主体结构施工和基坑周边环境的安全，对基坑采用的临时性支挡、加固、保护与地下水控制的措施，就是基坑支护。改革开放之前基坑开挖规模较小，开挖深度较浅，通常采用放坡开挖或者用少量钢板桩进行临时性支护。随着城市建设的发展，基坑的开挖面积以及开挖深度越来越大，而且这些深大基坑通常都位于周边建筑物密集分布区域，周边环境复杂，为此不得不采用支护结构来保证施工的顺利进行。

支护结构指的是支挡或者加固基坑侧壁的承受荷载的结构，是在建筑物地下工程建造时为确保土方开挖，控制周边环境影响在允许范围内的一种施工措施。通常有两种情况，一种情况是基坑支护结构是属于地下工程施工过程中作为一种临时性结构设置的，施工完成后即失去作用；另一种情况是基坑支护结构在地下工程施工期间起支护作用，建成后作为建筑物的永久性构件继续使用。

至今工程实践中已发展多种支护结构，如：支挡式结构、双排桩、土钉墙和复合土钉墙、重力式水泥土墙以及上述方式的各类组合支护结构。为了避免产生流土（砂）、管涌、突涌等渗流破坏，保证基坑开挖和地下结构的正常施工，保护地下水资源环境，对地下水水位较高、水量较大或存在承压水的基坑，有必要采取截水、降水、排水、回灌等地下水控制措施。

1.1基坑支护的原则与依据

基坑支护的原则：安全可靠；经济合理；施工便利；工期保证。

基坑支护的依据：基坑支护相关规范；岩土工程规范；基坑支护工程勘察报告；基坑的深度；基坑支护结构设计资料；周边环境等。

1.2 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。

挡土系统：常用的有钢板桩、钢筋混凝土板桩、深层水泥搅拌桩、钻孔灌注桩、地下连续墙。其功能是形成支护排桩或支护挡土墙阻挡坑外土压力。

挡水系统：常用的有深层水泥搅拌桩、旋喷桩、压密注浆、地下连续墙、锁口钢板桩。其功能是阻挡抗外渗水。

支撑系统：常用的有钢管与型钢内支撑、钢筋混凝土内支撑、钢与钢筋混凝土组合支撑。其功能是支承围护结构侧力与限制围护结构位移。

目前经常采用的主要基坑支护类型有：

（1）放坡开挖：放坡是指土方工程在施工过程中，普通土（一类二类）挖深超过1米，有些省市为1.2米，坚土（三类土）和四类土挖深超过1.5米，有些省市为1.5米和2米，为了防止土壁崩塌，保持边坡稳定，需要加大挖土上口宽度，使挖土面保持一定坡度。方坡的坡度大小一般由施工组织设计规定，无规定时，普通土按1：0.5，有些省市按1：0.75（即每挖深1米就加宽0.5米）坚土按1：0.33，沙砾按1：0.25放坡。

基坑放坡开挖应符合下列条件：①当场地条件允许，并经验算能保证边坡稳定性时，可采用放坡开挖。多级放坡时应同时验算各级边坡和多级边坡的整体稳定性。坡脚附近有局部坑内深坑时，应按深坑深度验算边坡稳定性；②应根据土层性质、开挖深度、荷载等通过计算确定坡体坡度、放坡平台宽度。多级放坡开挖的基坑，坡间放坡平台宽度不宜小于3.0m；③无隔水帷幕放坡开挖基坑采取降水措施的，降水系统宜设置在单级放坡基坑的坡顶，或多级放坡基坑的放坡平台、坡顶；④坡体表面可根据基坑开挖深度、基坑暴露时间、土质条件等情况采取护坡措施，护坡可采取水泥砂浆、挂网砂浆、混凝土、钢筋混凝土等方式，也可采用压坡法；⑤边坡位于浜填土区域，应采用土体加固等措施后方可进行放坡开挖；⑥放坡开挖基坑的坡顶及放坡平台的施工荷载应符合设计要求。

放坡方法施工简单、一般情况下造价较低；对软土施工时变形量较大、占地面积过大；对土体条件有一定要求，不宜过软、开挖不宜过深。

（2）水泥土搅拌桩围护：它是利用水泥、石灰等材料作为固化剂，通过深层搅拌机械，将软土和固化剂（浆液或粉体）强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理-化学反应，使软土硬结成具有整体性、稳定性和一定强度的桩体。

一般用于开挖深度不超过6m的基坑，适合于软土地区。深层搅拌法最适宜于各种成因的饱和软土，包括淤泥、淤泥质土、粘土和粉质粘土等，加固深度从数米至30～40m。一般认为含有高岭石、多水高岭石与蒙脱石等粘土矿物的软土加固效果较好；含有伊利石、氯化物等粘性土以及有机质含量高、酸碱度（pH）较低的粘性土的加固效果较差。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。

水泥土搅拌桩围护的环境保护要求不高，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。搅拌桩是一种具有一定刚性的脆性材料所构成，其抗拉强度比抗压强度小得多，在工程中要充分利用抗压强度高的特点，一般由相互搭接的水泥土桩组合形成水泥土墙，依靠墙体自身的自重和刚度保护坑壁。

水泥土围护结构的计算包括抗倾覆、抗滑动验算、整体稳定性、抗渗计算及墙体应力计算。

（3）钢板桩：用槽钢正反扣搭接而组成，建筑工程施工中常见的是U型、H型和Z型截面的锁口钢板桩。用打入法将其打入土中，相互连接形成钢板桩墙，既可用于挡土又可用于挡水。

钢板桩具有较高的可靠性和耐久性，在完成支挡任务后，可以回收重复利用；于多道钢支撑结合，可适合软土地区的较深基坑，施工方便，工期短。钢板桩的施工可能会引起相邻地基的变形和产生噪声振动，对周围环境影响很大，因此在人口密集、建筑密度很大的地区，其使用常常会受到限制。而且钢板桩本身柔性较大，如支撑或锚拉系统设置不当，其变形会很大，所以当基坑支护深度大于7m时，不宜采用。同时由于钢板桩在地下室施工结束后需要拔出，因此应考虑拔出时对周围地基土和地表土的影响。

（4）排桩支护：排桩支护主要指的是将钻孔灌注桩以及其中的钢筋混凝土挖孔，并作为挡土的结构。柱列式间隔布置包括桩与桩之间有一定净距的疏排布置形式和桩与桩相切的密排布置形式。柱列式灌注桩作为挡土围护结构有很好的刚度，但各桩之间的联系差必须在桩顶浇注较大截面的钢筋混凝土帽梁加以可靠联接。为了防止地下水并夹带土体颗粒从桩间孔隙流入（渗入）坑内，应同时在桩间或桩背采用高压注浆，设置深层搅拌桩、旋喷桩等措施，或在桩后专门构筑防水帷幕。

排桩支护可分为悬臂式和支锚式，而支锚式又分单点支锚和多点支锚。大多数情况下，悬臂式柱列桩适用于三级基坑，支锚式柱列桩适合于一、二级基坑工程。一般来说，当基坑深h=8m～14m，周围环境要求不十分严格时，多考虑采用排桩支护。

灌注桩施工简便，可用机械钻（冲）孔或人工挖孔，施工中不需要大型机械，且无打入桩的噪声、振动和挤压周围土体带来的危害，成本较地下连续墙低。同时，灌注桩围护结构在建筑主体结构外墙设计时也可视为外墙中的一部分参与受力（承受侧压），这时在桩与主体之间通常不设拉结筋，并用防水层隔开。

悬臂式排桩围护在坑底以上外侧主动土压力作用下，桩将向基坑内侧倾移，而下部则反方向变位，可根据静力平衡条件计算桩的入土深度和内力。通常用静力平衡法和布鲁姆（Blum）法。单支点排桩围护是顶端支撑的围护结构，由于顶端有支撑而不致移动而形成一铰接的简支点。通常用图解分析法（弹性线法）和等值梁法。多支点排桩围护，为了减少支护桩的弯矩可以设置多层支撑。支撑层数及位置要根据土质、坑深、桩径、支撑结构的材料强度，以及施工要求等因素拟定。目前对多支撑围护结构的计算方法一般有等值梁法（连续梁法）；支撑荷载的1/2分担法；逐层开挖支撑力不变法；有限元法等。

（5）土钉墙支护：它是在基坑开挖过程中将较密排列的细长杆件土钉置于原位土体中，并在坡面上喷射钢筋网混凝土面层，使得土钉、土体和喷射混凝土面层共同工作，形成复合土体。土钉墙支护充分利用土层介质的自承力，形成自稳结构，承担较小的变形压力，土钉承受主要压力，喷射混凝土面层调节表明应力分布，体现整体作用；同时，由于土钉排列较密，通过高压注浆扩散后使土体性能提高。

土钉墙施工快捷简便，经济可靠，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。土钉墙支护设计应满足规范的强度、稳定性、变形和耐久性等要求。土钉墙支护的土钉设计和稳定性计算采用总安全系数法。其中以荷载和材料性能的标准值作为计算值，并根据此确定土压力。层面设计计算采用以概率理论为基础的结构极限状态计算方法，此时作用于层面的土压力乘以分项系数1.2后作为计算值。

（6）复合型土钉墙支护：复合土钉墙是将土钉墙与一种或几种单项支护技术或截水技术有机组合成的复合支护体系，它的构成要素主要有土钉、预应力锚杆、截水帷幕、微型桩、挂网喷射混凝土面层、原位土体等，通过多种组合形成复合基坑支护技术，大大扩展了土钉墙支护的应用范围。

复合土钉墙支护具有轻型，机动灵活，适用范围广、造价低、工期短、安全可靠等特点，支护能力强，可作超前支护，并兼备支护、截水等效果。在实际工程中，组成复合土钉墙的各项技术可根据工程需要进行灵活的有机结合，形式多样，复合土钉墙是一项技术先进、施工简便、经济合理、综合性能突出的基坑支护技术。

（7）劲性水泥土搅拌连续墙（SMW工法）：它是以水泥土搅拌桩法为基础，在水泥土搅拌桩中插入型钢或其它芯材料形成的同时具有承力和防渗两种功能的支护形式。

凡是适合应用水泥土搅拌桩的场合都可以使用SMW工法，特别是适合于以粘土和粉性土为主的软土地区。SMW 工法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，取得较好的环境和经济效果，它极有可能逐步代替钻孔灌注桩围护，在某些工程中有可能代替地下连续墙。

SMW工法具有占用场地小、施工速度快、环境污染小，无废弃泥浆、施工方法简单、造价低等优点。

（8）地下连续墙：它是利用特制的成槽机械在泥浆（又称稳定浆）护壁的情况下进行开挖，形成一定槽段长度的沟槽；再将地面上制作好的钢筋笼放入槽段内，采用导管法进行水下混凝土浇筑，完成一个单元的墙段，各墙段之间的特定的接头方式相互联结，形成一道连续的地下钢筋混凝土墙。

地下连续墙具有墙体刚度大、整体性好，因而结构和地基变形都较小，既可用于超深围护结构，也可用于主体结构；适用于各种地层；可以减少工程施工时对环境的影响；可进行逆筑法施工。但是，地下连续墙施工法也有不足之处：对废泥浆的处理；槽壁坍塌；地下连续墙如作临时挡土结构，则造价高，不够经济。

1.3 基坑主要支撑方法、技术类型

深基坑的支撑体系主要有内支撑和土层锚杆。作用在挡墙上的水、土压力可以由内支撑有效地传递和平衡，也可以由坑外设置的土锚维持平衡，它们可以减少支护结构位移。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，因此支撑结构的设计是目前施工方案设计的一项十分重要的内容。

内支撑可以直接平衡两端围护墙上所受到的侧压力，结构简单，受力明确。土锚设置在围护墙的背后，为挖土、结构施工创造了空间，有利于提高施工效率。在软土地区，特别是在建筑密集的城市中，应用比较多的还是支撑。

在深基坑的支护结构中，常用的支撑系统按其材料分可以有钢管支撑、型钢支撑，钢筋混凝土支撑，钢和钢筋混凝土组合支撑等种类；按其受力形式分可以有单跨压杆式支撑，多跨压杆式支撑，双向多跨压杆支撑，水平桁架相结合的支撑，斜撑等类型。

这些支撑系统在实践中有各自的特点和不足之处，以其材料种类分析。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。

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

土层锚杆是一种新型的受拉杆件，它的一端与结构物或挡土墙联结，另一端锚固在地基的土层或岩层中，以承受结构物的上托力、拉拔力、倾侧力或挡土墙的土压力、水压力，是利用地层的锚固力维持结构物的稳定。拉锚的优点是在基坑内部施工时，开挖土方与支撑互不干扰，便于施工，施工时噪音和振动均小，锚杆可采用预应力，以控制结构的变形。

锚固方法以钻孔灌浆为主，受拉杆件有粗钢筋、高强钢丝束和钢绞线等不同类型。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。

锚杆长度应为锚固段、自由段的长度之和，并应满足下列要求：

（1）锚杆自由段长度按外锚头到潜在滑裂面的长度计算，预应力锚杆自由段长度应不小于5m，且应超过潜在滑裂面1.5m。

（2）锚杆锚固段长度应按规定进行计算，并取其中大值，同时，土层锚杆的锚固段长度不应小于4m，且不宜大于10m；岩石锚杆的锚固段长度不应小于3m，且不宜大于和6.5m或8m（对预应力锚索）；位于软质岩中的预应力锚索，可根据地区经验确定最大锚固长度。当计算锚固段长度超过上述数值时，应采取改善锚固段岩体质量、改变锚头构造或扩大锚固段直径等技术措施，提高锚固力。

1.4 基坑主要止（降）水方法、技术类型

基坑的开挖施工，无论是采用支护体系的垂直开挖还是放坡大开挖，如果施工地区的地下水位较高，都将涉及地下水对基坑施工的影响这一问题。当开挖施工的开挖面低于地下水位时，土体的含水层被切断，地下水将会从坑外或坑底不断地渗入基坑内，另外在基坑开挖期间由于下雨或其他原因，可能会在基坑内造成滞留水。对于采用支护体系的垂直开挖，这种情况下对控制支护体系的稳定性、强度和变形都是十分不利的；对于放坡开挖来讲，增加了边坡失稳和产生流砂的可能性。因此，为保证深基坑工程开挖、地下主体结构施工的正常进行以及地基土的强度免遭损失，当开挖面低于地下水位时，需采取降低地下水位的措施，并在基坑开挖期间坑内需采取排水措施以排除坑内滞留水，使基坑处于干燥的状态，以利施工。

1.4.1降水

在基坑开挖施工中采取降低地下水位的作用为：

（1）防止基坑坡面和基底的渗水，保持坑底干燥，顺利施工。

（2）增加边坡和坡底的稳定性，防止边坡上或基底的土层颗粒流失。

（3）减少土体含水量，有效提高土体物理力学性能指标。

（4）提高土体固结程度，增加地基抗剪强度。

（5）防止基坑的隆起和破坏。

地下水控制的设计和施工应满足支护结构设计要求应根据场地及周边工程地质条件水文地质条件和环境条件并结合基坑支护和基础施工方案综合分析确定，地下水控制方法可分为集水明排、降水、截水、和回灌等型式，单独或组合使用。

降水有各种不同的方法，应视工程性质、开挖深度、土质特性及经济等因素进行考虑。在选择和设计基坑降水前，必须由甲方提供工程地质勘察资料，建筑物平面图和立面图，建筑物场地附近房屋平面图等，对于重大工程，设计人员除掌握相应资料外，必须在设计前到工程现场亲自了解，最好能目测各土层的土样，对将来降水工程的布置及其与邻近建筑物的影响。

降水方法按降水机理不同，可分为明沟排水和井点降水。明沟排水是在基坑的周围，有时在基坑中心，设置排水沟，每隔30～40cm 设一个集水井，使地下水汇流于集水井内，用水泵将水排出基坑外。明沟排水一般适用于土层较密实，坑壁较稳定，基坑较浅，降水深度不大，坑底不会产生流砂和管涌等的降水工程。井点降水的适用条件较广，并经过二十多年来的应用、发展和改进，已形成了多种井点降水的方法。目前常用的井点降水方法有：轻型井点、喷射井点、电渗井点、深井井点、管井点、辐射井点等。这些有效的降水方法现已被广泛用于各种降水工程中，但由于降低地下水位以后，可能带来一些不良影响，如地面沉降，邻近已有建筑物或构筑物的安全稳定及残留滞水的处理等。

在地下水位以下施工基坑工程时，通常采用井点（垂直和水平井点）降水法来降低地下水位。垂直井点常沿基坑四周外围布设，水平井点则可穿越基坑四周和底部，井点深度大于要求的降水深度，通过井点抽水或引渗来降低地下水位，实现基坑外的暗降，保证基坑工程的施工。经井点降水后，能有效地截住地下渗流，降低地下水位，克服基坑的流砂和管涌现象，防止边坡和基坑底面的破坏；减少侧土压力，增加挖掘边坡的稳定性，有利于边坡的支护和施工；防止基底隆起和破坏，加速地基土的固结作用；有利于提高工程质量，加快施工进度及保证施工安全。

表1-1降水类型及适用范围

降水方法	降水深度（m）	土体渗透系数（m/d）	土层种类
集水沟明排水	﹤5	7～20.0
单级轻型井点	﹤6	0.05～20	粉质黏土、砂质粉土、粉砂、细砂、中砂、粗砂、砾砂、砾石、卵石（含砂粒）
多级轻型井点	﹤20	0.05～20.0	同上
电渗井点	6～7	﹤0.05	淤泥质土
喷射井点	﹤20	0.05～20.0	粉质黏土、砂质粉土、粉砂、细砂、中砂、粗砂
管井井点	不限	1.0～200	粗砂、砾砂、砾石
深井井点	不限	10～80	中砂、粗砂、砾砂、砾石
砂（砾）渗井	根据下伏导水层的性质及埋设确定	﹥0.1	含薄层粉砂的粉质黏土、粉质粉土、砂质粉土、粉土、粉细砂；水量不大的潜水、深部有导水层
回灌井点	不限	0.1～200	填土、粉土、砂土、碎石土

1.4.2止水帷幕

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，基坑截水是利用沿基坑周边闭合布置的截水帷幕隔断基坑内外的水力联系，切断或限制基坑外地下水渗流到基坑内。

根据施工工艺基坑截水方法分为：水泥土搅拌桩帷幕、高压旋喷或摆喷注浆帷幕、搅拌-喷射注浆帷幕、地下连续墙或咬合式排桩，应根据工程地质条件、水位地质条件及施工条件进行选用。支护结构采用排桩时，可采用高压喷射注浆与排桩相互咬合的组合帷幕。

采用防水帷幕，用来阻止或限制地下水渗流到基坑中去。采用防水帷幕后，有时还需要在帷幕内或外面降水。常用的防渗帷幕有以下三种：

(1)水泥土搅拌桩连续搭接的水泥土搅拌桩，是一种最常用的防渗止水结构。水泥土挡墙可以同时起到挡土和止水作用。在钻孔桩排桩挡土时，可以用水泥土搅拌桩止水。

(2)地下连续墙地下连续墙一般能达到自防渗，不会产生渗漏情况。地下连续墙的防渗薄弱点是墙段间的接头部位，在防渗要求较高时，可在墙段接头处的坑外增设注浆防渗。

(3)水泥和化学灌浆帷幕 在透水的土层内，沿基坑喷射水泥化学浆以填充土的孔隙，灌浆孔一个紧靠以形成连续防水帷幕。

1.4.3 降水时的注意事项

在城市中由于深基坑降水，使邻近建筑物下的水位也降低，若其下是软弱土层，则将因水位降低而减少土中地下水的浮托力，从而使软弱土层压缩而沉降，影响邻近建筑物和管线，降水的时候应该注意：（1）井点降水应减缓降水速度，均匀出水；（2）井点应连续运转，尽量避免间歇和反复抽水；（3）降水场地外侧设置挡水帷幕，减小降水影响范围；（4）设置回灌井系统。

采用止水帷幕，将坑外地下水位保持原状，仅在坑内降水。目前，采用钻孔压浆成桩法、地下连续墙、板桩、深层搅拌桩墙等止水结构形式，效果均较好。其入土深度，取决于土层的透水性，要防止出现管涌、流砂等问题。

当因降水而危及基坑及周边环境安全时，宜采用截水或回灌方法，截水后，基坑中的水量或水压较大时，宜采用基坑内降水；当基坑底为隔水层且层底作用有承压水时，应进行坑底突涌验算，必要时可采取水平封底隔渗或钻孔减压措施保证坑底土稳定。

1.5基坑开挖

为了确保工程的顺利进行和周围建筑物的安全，基坑开挖时的注意事项：

（1）基坑开挖应根据支护结构设计降排水要求确定开挖方案；

（2）基坑边界周围地面应设排水沟且应避免漏水渗水进入；

（3）坑内放坡开挖时应对坡顶坡面坡脚采取降排水措施；

（4）基坑周边严禁超堆荷载；

（5）软土基坑必须分层均衡开挖层高不宜超过1m；

（6）基坑开挖过程中应采取措施防止碰撞支护结构工程桩或扰动基底原状土；

（7）发生异常情况时应立即停止挖土并应立即查清原因和采取措施方能继续挖土；

（8）开挖至坑底标高后坑底应及时满封闭并进行基础工程施工；

（9）地下结构工程施工过程中应及时进行夯实回填土施工。

1.6基坑工程监测

基坑工程是一门实践性很强的学科。由于基坑支护结构在施工期和使用期可能出现土层含水量、基坑周边荷载、施工条件等自然因素和人为因素的变化，而且现阶段各种计算模型都存在较大的局限性。因此，基坑工程的理论计算结果与实测数据往往有较大差异，在工程设计阶段就准确无误地预测基坑支护结构和周围土体在施工工程中的变化是不现实的。

在这方面，基坑监测技术显示了极大的优势。大量工程实践表明，多数基坑工程事故是有征兆的，不论基坑是安全还是隐患状态，都会在监测数据上有所反映。通过基坑监测可以及时掌握支护结构受力和变形状态以及基坑周边受保护对象变形状态是否在正常设计状态之内，当出现异常时，以便采取应急措施。基坑监测是预防不测，保证支护结构和周边环境安全的重要手段。

基坑工程应对支护结构、地下水状况、基坑底部及周边土体、周边建筑、周边管线及设施、周边重要的道路等周边环境以及其他应监测的对象进行现场监测。其中，支护结构包括围护墙、支撑或锚杆、立柱、冠梁和围檩等；地下水状况包括基坑内外原有水位、承压水状况、降水或回灌后的水位；基坑底部及周边土体指的是基坑开挖影响范围内的坑内、坑外土体；周边建筑指的是在基坑开挖影响范围之内的建筑物、构筑物；周边管线及设施主要包括供水管道、排污管道、通信、电缆、煤气管道、人防、地铁、隧道等工程；周边重要的道路是指基坑开挖影响范围之内的高速公路、国道、城市主要干道和桥梁等；此外，根据工程的具体情况，可能会有一些其他应监测的对象，由设计和有关单位共同确定。从基坑边缘以外1～3倍基坑开挖深度范围内需要保护的周边环境均应作为监测对象。必要时尚应扩大监测范围。

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2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

2.1工程概况

xxxx有限公司拟在xx市xxxxx交汇处新建泰润广场项目。A区拟建项目由2栋27～28层综合楼及2栋5层商业裙楼组成，设2层地下室；B区拟建项目由2栋28层住宅楼、综合楼及商业裙楼组成，设1层地下室；A区与B区地下室外墙间距约4.0m，并在地下一层处设两处连通车道。A区地下室开挖面积约为15000m²，主楼、裙楼及地下室均采用钻孔灌注桩桩基；B区地下室开挖面积约为8700m²，其中主楼采用钻孔灌注桩，裙楼及地下室采用PHC管桩。

本项目的施工图设计由xxxx工程咨询有限公司承担，场地岩土工程详细勘察工作由xxxx有限公司于2010年1月完成。

根据业主提供资料，本项目#177;0.00标高相当于绝对标高30.75m。本基坑地下一层板面标高为-5.80m，地下二层板面标高介于-9.50～-11.60m之间，基础承台高度介于1400～2300mm之间，基础梁高度介于1300～1400mm之间。基坑周边拟开挖深度为5.55m～12.35m。

2.2场地岩土工程条件

2.2.1 基坑周边环境

拟开挖基坑位于xx市xxxxxx交汇处。根据业主提供的场地岩土工程详勘报告，拟建场地内无地下管线分布。

基坑东北侧CD段：该侧地下室外墙距目前正在施工的B区项目最近不足4m。B区设一层地下室，邻近A区侧裙楼基础类型为管桩，基底标高约为23.20m，开挖深度约6.8m，原设计拟采用1：2坡率放坡开挖，坡面采用土钉挂网喷面保护。据业主介绍，B区地下室将在A区地下室基坑开挖前施工至#177;0.00标高。该地段基坑 支护结构设计由我院根据A、B区基坑支护实际需要统一考虑。

基坑东侧DEFGH段：该侧地下室外墙距用地红线（围墙）距离介于4.3～6.40m之间，具有一定的放坡卸载空间，紧邻围墙外分布有多栋2～5层民用住宅楼，天然地基，基础埋深约0.5～1.0m。

基坑南侧HIJ段：该侧地下室外墙距离现有临建设施约6.0m，距离用地红线（围墙）约14.0m，存在一定的放坡卸载空间。围墙外为钟惺大道人行道，分布有地下电信光缆及雨、污水管线，需保护。

基坑西侧JKA段：拟建地下室外墙距用地红线4.5～5.5m，距离围墙约14m，围墙内2.5m分布有巨型广告牌；围墙外为接官路人行道，分布有地下电信光缆及雨、污水管线。

基坑北侧ABC段：拟建地下室距离该侧用地红线（围墙）约5.5m，围墙外即为南环路，局部地段分布有污水管线。

综上所述，本基坑周边主干道、生命线工程及邻近建（构）筑物基础边缘与地下室边线距离多小于基坑开挖深度，基坑周边环境十分严峻。

2.2.2 场地工程地质条件

拟建场地地貌单元属河流一级阶地，地势较平坦，地面标高在29.56～30.56m之间变化。根据业主提供的场地岩土工程详细勘察报告，与基坑支护工程有关岩土层性质、特征、描述详见表2-1。

表2-1地层分布情况一览表

2.2.3场地水文地质条件

拟建场地地下水有上层滞水及承压水两种类型。上层滞水主要赋存于上部（1）层人工填土中，以大气降水、场地沟渠积水及附近工厂和生活区排放水为主要补给来源，勘察期间实测上层滞水水位埋深在现地面以下0.2～0.5m。（2）层～（5）层粘性土为相对隔水层。（6）层粉质粘土夹粉土中含少量地下水，从区域范围来看，该层中地下水具微承压性，但水量很小。（7）层-（9）层砂性土含孔隙承压水。与附近河流具有水力联系。（10）层泥岩为相对隔水层。

根据勘察报告，拟建场地历年承压水最高水头埋深在现地表下0.10m。据此按最不利组合计算，当基坑开挖深度为12.15m时，计算所得的承压水抗突涌系数为1.27，基坑底板不会发生突涌，无须进行降水设计。

表2-2基坑设计土层参数取值表

2.3基坑特点分析

2.3.1开挖范围广、深度大

基坑周边拟开挖深度为5.55m～12.35m，面积达15000㎡，呈不规则梯字形，基坑周长约515m，属超深基坑。

2.3.2周边环境严峻

基坑周边环境严峻，地下室结构边线与用地范围、主干道、生命线工程及邻近建（构）筑物等分布情况详见2.2节。因此，基坑的安全至关重要。

2.3.3场地地层条件差

地表土层主要为松散的杂填土，其下分布有深厚软塑～流塑状态为主的③层淤泥质粘土夹淤泥，该层土强度低，属高压缩性土，在开挖过程中，易产生流动，对基坑坑壁稳定性非常不利。

基坑上部的②层粉质粘土夹粉土层，基坑开挖后对基坑稳定性或防渗十分不利。

2.3.4场地水文地质条件

基坑开挖后揭露的地下水有浅部填土中的上层滞水，由于开挖造成的水力坡降，上层滞水从坑壁杂填土层中排出，使部分土体固结压缩。

在基坑开挖过程中，未揭露承压水含水层，经承压水抗突涌验算，无需进行承压水处理。

2.4基坑支护类型

2.4.1基坑支挡方案

根据对本工程的场地工程地质条件、水文地质条件、基坑开挖深度、场地周边环境的综合考虑，本工程拟采用排桩加支撑的支护形式。

2.4.2基坑止水或降水方案

基坑开挖较深，鉴于工程地质情况，本基坑可在场区内采用明沟降水，配合采用水泥土搅拌桩止水结构止水。

选型总结：根据上述对基坑支护类型的分析，本着”安全可靠、经济合理、技术可行、方便施工”的原则，结合基坑开挖深度、施工工艺、施工周期及场地工程地质条件等因素，本工程基坑支护方案采用如下形式：采用钻孔灌注桩支护 钢筋混凝土支撑 水泥土搅拌桩止水帷幕（坑内采用管井降水）。

2.5设计计算

2.5.1土压力计算

土压力指的是支护结构后填土自重或外荷载对支护结构产生的侧向压力，土压力分为主动土压力、被动土压力和静止土压力。主动土压力和被动土压力在理论计算中均采用朗肯土压力理论计算，但要注意是水土分算和水土合算时参数的选取。土压力计算步骤如下：

（1）土压力参数计算；

（2）主动土压力强度标准值计算（临界深度）；

（3）被动土压力强度标准值计算；

（4）主、被动土压力合力值计算以及作用位置的确定。

2.5.2支撑轴力计算

根据《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012 4.1 条计算。

（1）作用在挡土构件上的分布土反力计算；

（2）挡土构件内侧嵌固段上土的水平反力系数计算；

（3）土的水平反力系数的比例系数根据桩的水平荷载试验及地区经验取值；

（4）排桩的土反力计算宽度确定；

（5）内支撑对挡土构件的作用确定；

（6）支撑式支挡结构的弹性支点刚度系数宜通过对内支撑结构整体进行线弹性结构分析得出的支点力与水平位移的关系确定。

2.5.3稳定性验算

根据《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012 4.2 条计算。稳定性验算包括以下内容：

（1）嵌固稳定性验算；

（2）抗隆起稳定性验算；

（3）抗倾覆稳定性验算；

（4）整体稳定性验算；

（5）抗管涌验算；

（6）地下水渗透稳定性验算；

（7）嵌固深度设计。

2.5.4弯矩计算

（1）弯矩设计值；

（2）剪力设计值；

（3）轴向力设计值。

2.5.5桩的配筋计算

根据计算得到的轴向力设计值、弯矩设计值和剪力设计值,可以计算截面承载力,从而进行桩的配筋计算。

2.5.6降水设计

该工程中拟采用管井降水，水位降至基坑底面以下0.5～1.0m。基坑管井降水计算包括以下内容：

（1）基坑涌水量计算；

（2）等效半径计算；

（3）降水影响半径计算；

（4）井点数量计算；

（5）井点布置。

2.6相关图件

（1）设计总说明图（A1或A2）1张；

（2）基坑支护、降水平面图（A1或A2）2～3张；

（3）基坑支护各剖面，大样图（A1或A2）2～3张；

（4）降水井结构剖面图（A1或A2）1张；

（5）监测平面布置图（A1或A2）1张。