1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

文献综述

随着城市建设的发展，地下空间的开发和利用成为一种必然趋势。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。与基坑开挖相互影响的周边建（构）筑物、地下管线、道路、岩土体以及地下水体，统称为周边环境。而为了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。

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。其中，支挡式结构又有直接采用顶端自由的挡土构件（如支护桩、地下连续墙）作为悬臂式支挡式结构，以及采用挡土构件和锚杆、内支撑组合形成的锚拉式和支撑式支挡结构。另外，支护结构与主体结构相结合的逆作法由于具有挡土安全性高、变形小、工期短、经济效益显著等优点而得到大量应用，而具有挡土安全和截水功能的钻孔咬合桩支护方式也在许多地方的得到应用。

为避免产生流土（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，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基坑支护原则和依据

基坑支护的原则：安全可靠；经济合理；施工便利和工期保证。

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；基坑支护结构设计资料；周边环境；基坑的深度。

1.2基坑支护的主要支挡方法与技术类型

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：它适用于基坑侧壁安全等级为三级，基坑较浅，周围无紧邻的重要建筑及地下管线，地基土质较好。放坡只要求稳定，位移控制无严格要求，价钱最便宜，但回填土方较大，当地下水位高于坡脚时，应采取降水措施。放坡可以独立或与其他支护结构结合使用。

采用放坡开挖时，应该考虑到边坡稳定性，边坡稳定验算方法有极限平衡法、极限分析法和有限元法。在工程实践中，稳定性分析较多采用极限平衡法，将土坡稳定问题视作平面应变问题。

（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、水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，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，但围护结构较宽，一般取基坑开挖深度的0.7～0.8倍。

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。

水泥土围护结构的计算包括抗倾覆、抗滑动验算、整体稳定、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，或用U型、H型和Z型截面的锁口钢板桩。用打入法打入土中，相互连接形成钢板桩墙，既用于挡土又用于挡水。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。

钢板桩支护结构，有永久性结构和临时性结构两类。永久性结构在海港码头中应用较多，如：码头岸墙，护墙等；临时性结构多用于高层建筑的深基础。

（4）排桩支护：排桩支护是指柱列式间隔布置钢筋混凝土挖孔、钻（冲）孔灌注桩作为主要挡土结构的一种支护形式。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。

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。

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。柱列式灌注桩的工作比较可靠，但要重视帽梁的整体拉结作用，在基坑边角处，帽梁应连续交圈。当要求灌注桩围护结构起到抗水防渗作用时，必须做好桩间和桩背的深层防水搅拌桩或旋喷桩。当周围环境保护要求严格时，为减少排桩的变形，在软土地区有时对基坑底沿灌注桩周边或部分区域，用水泥搅拌桩或注浆进行被动区加固，以提高被动区的抗力，减少支护结构的变形。

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，通常土钉、土体和喷射混凝土面层的共同工作，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，主要用于基坑支护工程。新型复合土钉墙技术是将土钉墙与深层搅拌桩、旋喷桩、树根桩、钢管土钉及预应力锚杆结合起来，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。

当基坑安全等级为一级或者基坑潜在滑动面内有建筑物、重要地下管线时，不宜采用复合土钉墙或土钉墙。基坑安全等级为二级、三级时，预应力锚杆复合土钉墙适用于地下水位以上或经降水的非软土基坑，且基坑深度不宜大于 15m；水泥土桩垂直复合土钉墙用于非软土基坑时，基坑深度不宜大于 12m；用于淤泥质土基坑时，基坑深度不宜大于 6m；不宜用在高水位的碎石土、砂土、粉土层中；微型桩垂直复合土钉墙适用于地下水位以上或经降水的基坑，用于非软土基坑时，基坑深度不宜大于 12m；用于淤泥质土基坑时，基坑深度不宜大于 6m。

（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。

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。

在劲性水泥土搅拌桩中常插入H型钢作为受拉材料。通常认为：水土侧压力全部由型钢单独承担，水泥土桩的作用在于抗渗止水。SMW挂墙内力计算模式与壁式地下连续墙类似。

（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；可进行逆做法施工。逆做法施工一般用在城市建筑高层时，周围施工环境比较恶劣，场地四周邻近建筑物、道路和地下管线不能因任何施工原因而遭到破坏，为此，在基坑施工时，通过发挥地下结构本身对坑壁产生支护作用能力（即利用地下结构自身的桩、柱、梁、板作为支撑，同时可省去内部支撑体系），减少支护结构变形，降低造价并缩短工期的有效方法。

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；地下续墙如作临时挡土结构，则造价高，不够经济。

地下连续墙的静力计算方法主要有假定支撑轴力、山肩邦男法和弹性法，以及考虑土与结构作用的有限元法。排桩围护的一般计算方法，包括悬臂式排桩围护、单支点排桩围护、多支点排桩围护的各种计算方法以及杆系有限元法，都适用于地下连续墙的静力计算。

1.3基坑支护的主要支撑方法与技术类型

深基坑的支撑主要是内支撑或者土层锚杆。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。在软土地区，特别是在建筑密集的城市中，应用比较多的还是内支撑。而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，但对周围环境，特别是地面以下的部分影响较大。

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；按其受力形式划分可以分为单跨压杆式支撑，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基坑支护的主要降（止）水的方法与技术类型

在沿海软土地区，一般地下水位都比较高，当地层中有厚层饱和淤泥质土、粘质粉土、砂质粉土或粉砂等，基坑开挖时，坑内地下水位必然产生大大低于四周，周围的地下水向坑内渗流，产生渗透力。为了防止由此产生的渗流破坏，基坑必须有止（降）水方案。

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。

1.4.1降水

工程降水是基坑工程的一个难点。在地下水位以下开挖基坑时，采用降水的作用是：

（1）截住基坑边坡面及基底的渗水；

（2）增加边坡的稳定性，并防止基坑从边坡或基底的土粒流失；

（3）减少板桩和支撑的压力，减少隧道内的空气压力；

（4）改善基坑和填土的砂土特性；

（5）防止基底的隆起和破坏。

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。明沟排水由于其制约条件较多，多与其他的降水方法相互结合使用，应用较广。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。

不同降水方法及适用范围 表1-1

降水方法	降水深度（m）	土体渗透系数（ /d）	土层种类
集水沟明排水	lt;5	7～20.0
单级轻型井点	lt;6	0.05～20	粉质粘土、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	lt;20	0.05～20.0	同上
电渗井点	6～7	lt;0.05	淤泥质土
喷射井点	lt;20	0.05～20.0	粉质粘土、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深确定	gt;0.1	含薄层粉砂的粉质粘土、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

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。

1.4.2止水帷幕

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

为正确指导施工，确保工程的顺利进行和周围建筑物的安全，应加强施工期间的监测工作，实施信息化施工，随时预报，及时处理，并根据监测数据及时调整施工进度和施工方法。

基坑监测的内容大致有：

（1）围护结构的竖向位移与水平位移；

（2）坑周土体位移

（3）支撑结构轴力

（4）邻近建（构）筑物、道路及地下管网等的变形；

（5）地下水位及孔隙水压力

（6）坑底隆起量

参考文献

【1】GB50021-2009 .岩土工程勘察规范[S].

【2】GB50007-2011 .建筑地基基础设计规范[S].

【3】JGJ120-2012 .建筑基坑支护技术规程[S].

【4】JGJ942008. 建筑桩基技术规范[S].

【5】GB50497-2009.建筑基坑工程监测技术规范.[S].

【6】GB50739-2011.复合土钉墙支护技术规范.[S].

【7】JGJ/T199-2010.型钢水泥土搅拌墙技术规程.[S].

【8】薛亚忠. 钢板桩在深基坑支护中的应用[J]. 科技与创新, 2016(1).

【9】陈根文. 关于深基坑的支护设计与岩土勘察技术探讨[J]. 城市建设理论研究:电子版, 2013.

【10】王建西. 排桩支撑体系在深基坑支护中的应用研究[D]. 浙江工业大学, 2012.

【11】熊智彪.建筑基坑支护[M].北京：中国建筑工业出版社，2013.7.

【12】陈国兴,樊良本,等.基础工程学[M].北京:中国水利水电出版社,2002.

【13】郁昂. 土建基础施工中的深基坑支护施工技术[J]. 城市建设理论研究:电子版,2015.

【14】黎家明. 浅析不同支护型式在复杂基坑中的应用[J]. 江西建材,2016 (1):102-103.

【15】赵峰. 深基坑内支撑施工的研究[J]. 山西建筑, 2015 (19):58-59.

【16】丁敏.深基坑支护细部结构优化及应用研究[D].重庆：重庆大学，2012.

【17】姚胜.基坑支护方案优化研究及其应用[D].南京：河海大学.2007.

【18】易晓勇. 基坑支护设计的探讨研究[J]. 城乡建设, 2010(6):185-185.

【19】张永. 浅谈城市地铁深基坑降水施工[J]. 民营科技, 2015(11).

【20】陶莉.基坑支护方案优选研究[D].杭州：浙江大学，2007.

【21】GB50010-2010.混凝土结构设计规范[S].

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

2.1工程概况

信达花园位于xx市xx区xx路北侧、xx新村小区西侧及南侧位置，地上层数为2-27层，地下2层，主体结构采用框架或框剪结构，桩基础形式；支护周长约为640m，基坑面积约13500m²。该项目地下2层，据《信达花园岩土工程勘察报告》(编号：HK11-381)，基坑底设计标高为41.70m，现自然地坪标高约50.50，基坑开挖深度为现地面下8.80m。本工程施工两步进行施工，先施工2号楼及以北部分，等地下部分施工结束后，再进行以南部分的施工。

2.2基坑周边环境

⑴.北侧：距离现有围墙约6.00m，围墙外侧设有老年及幼儿健身器械；距离现有xx新村住宅楼边线约24.00m，该住宅楼地上6层，无地下室，砖混结构，天然地基，基础埋深约1.00m。

⑵.东侧：该边线北部距离现有xx新村住宅楼边线9.1～12.6m不等，该住宅楼高2-6层，砖混结构，天然地基，基础埋深约1.00m；该边线中部距离xx市残联服务中心办公楼边线10.0m，该住宅楼高5层，砖混结构，天然地基，基础埋深约1.00m，该办公楼南北不规则分布有1层砖房及板房，距离6.5-8.1m；该边线南部距离新世纪科汇电子办公楼边线6.5m，该办公楼高5层，砖混结构，天然地基，基础埋深约1.00m，该办公楼北部不规则分布有1层砖房。

⑶.南侧：紧邻xx路，基坑南侧依次有东西走向天然气管线、给水管线、（网通、共通、移动、电信、广播电视）管线、路灯管线、雨水管线、蒸汽管线、供电管线，底边线距天然气管道7.5m（埋深1.29m），给水管线约8.4m（埋深1.19m），距离网通、共通、移动、电信、广播电视管线约8.0m（埋深1.10m），距离路边线6.0m。

⑷.西侧：AB段距路边线10.0-13.00m，基坑边线与路边线之间为道路绿化带，建设方已与相关单位协商，施工期间临时征用为施工空间；BC段距围墙一般不足9.00m，围墙外侧为道路。

2.3场地工程地质与水文地质条件、气候气象条件

2.3.1岩土工程地质条件

该区地貌属黄河冲积平原地貌，其地貌单元属鲁西黄泛平原区。根据《信达花园岩土工程勘察报告》(编号：HK11-381)，基坑影响深度范围内的主要土层情况如下：

①层素填土(Q₄^ml)：灰黄色，稍湿～湿，成分以粉土为主，近地表0.30～0.50m为以砖块、水泥块等建筑垃圾为主的杂填土。据访问，堆填时间不少于10年，成分复杂且结构性差。场区普遍分布，厚度：0.30-1.20m；层底标高：49.18-50.40m；层底埋深：0.30-1.20m。

②层粉土(Q₄^al)：灰黄色～土黄色，中密～密实，湿～很湿，低韧性，低干强度，摇震反应迅速，局部砂粒含量较高或夹粉砂薄层，该层具中等压缩性，土质均匀性稍差。该层在场区普遍分布，厚度：5.40-7.20m；层底标高：42.90-44.12m；层底埋深：6.40-7.90m。

③层粘土(Q₄^al)：浅灰色～灰色, 软塑～可塑, 高～中等韧性，中等干强度，切面有光泽，靠近顶部0.40m左右粉粒含量较高且土质普遍偏软，局部夹粉质粘土或淤泥质土薄层，该层具中～高压缩性，土质均匀性较差。该层场区普遍分布，厚度：3.80-6.10m；层底标高：37.69-39.06m；层底埋深：11.50-13.00m,埋深9.50m～10.50m左右夹③-1粉土亚层。

③-1层粉土(Q₄^al)：灰色，中密，局部密实，湿～很湿，低韧性，低干强度，摇震反应中等～迅速，局部粘粒含量较高，该层具中等压缩性，土质均匀性较差。该层主要在场区北部分布，勘探揭露厚度：0.80-1.10m；层底标高：40.38-40.80 m；层底埋深：10.00-10.50m。

④层粉土(Q₄^al)：黄灰色～灰黄色，中密～密实，湿～很湿，低韧性，低干强度，摇震反应中等～迅速，局部砂粒含量较高或夹粉砂薄层，该层具中等压缩性，土质均匀性稍差。该层在场区普遍分布，厚度：1.10-2.50m；层底标高：35.70-37.20m；层底埋深：13.60-14.70m。

⑤层粉质粘土(Q₄^al)：黄褐色～棕黄色，可塑～硬塑，局部坚硬，高～中等韧性，高～中等干强度，切面稍有光泽，局部夹粘土薄层，偶含细小姜石，最大粒径约1.5cm，下部含量较高，含量约20%以上，局部17.50m～19.00m粉粒含量较高或夹粉土薄层，该层具中等压缩性，土质均匀性稍差。该层在场区普遍分布，厚度：4.50-7.00 m；层底标高：28.90-32.30 m；层底埋深：18.30-21.50m。

⑥层粉土(Q₄^al)：褐黄色～灰黄色，中密～密实，湿，低韧性，低干强度，摇震反应迅速，砂粒含量较高，局部夹粉细砂层。该层具中等～低压缩性，土质均匀性稍差。该层在场区普遍分布，厚度：7.20-11.50m；层底标高：20.13-22.53m；层底埋深：28.20-30.20m。

⑦层粉质粘土(Q₄^al)：褐黄色～棕黄色，硬塑～坚硬，局部可塑，中等韧性，中等干强度，稍有光泽，局部夹粘土薄层或粉土薄层，该层具中压缩性，土质均匀性较差。该层在场区普遍分布，厚度：4.70-6.20m；层底标高：14.63-16.77m；层底埋深：33.70-35.70m。

2.3.2水文地质条件

拟建场地浅层地下水属于第四系孔隙潜水，其主要补给来源为大气降水入渗，以地面蒸发为主要排泄方式，侧向径流滞缓。

勘探期间从钻孔内测得终孔稳定地下水位埋深2.45～3.60m，相应地下水位标高46.99～48.25m，设计采用水位埋深为2.50m。

本场地环境类别为Ⅱ类，该场地地下水对混凝土结构具弱腐蚀性，干湿交替情况下对钢筋混凝土结构中的钢筋具弱腐蚀性，长期浸水情况下对钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性；水位以上土质对混凝土结构及钢筋混凝土结构中的钢筋均具微腐蚀性。

2.3.3气候气象条件

该区属半湿润暖温带季风气候区，冬冷夏热，四季分明。春季(3-5月)气候干燥、蒸发量大，降水稀少，易形成春旱；夏季(6-8月)天气酷热、降水集中且量大，又易形成涝灾；秋季(9-11月)气温下降、降水偏少；冬季(12-2月)天气寒冷，雨雪稀少。据xx气象局多年统计资料，区内年最大降雨量1040mm，最小降雨量422mm，年平均降雨量643.9mm；年最大蒸发量1203.5mm；年最高气温42.9℃，年最低气温-16.8℃，年平均气温13.6℃；最大日照时数为2580小时，无霜期212天。最大冻土深度0.35m。本区以南风为主导风向，次为北风；年平均风速为3.7m/s，冬季盛行北风，春季盛行南风和西南风；风速极大值达27-29m/s，最大风压25kg/m2，大风风向以北风、西北风为主。

2.4基坑支护设计相关参数

根据该场地的岩土工程勘察报告结合附近类似工程的实际情况，综合确定与支护相关力学参数如表2-1：

基坑支护设计相关力学参数 表2-1

层号	岩土名称	γ（kN/m3）	Ck（kPa）	φk（#176;）	渗透系数K（m/d）
①	素填土	18.0	8.0	15.0
②	粉 土	19.1	9.0	24.0	1.00
③	粘 土	18.1	25.5	11.0	0.02
③-1	粉 土	19.1	8.0	23.3	0.50
④	粉 土	19.2	10.5	25.0	0.50
⑤	粉质粘土	18.5	26.0	14.0	0.05
⑥	粉 土	19.5	12.0	26.4	0.50
⑦	粉质粘土	19.1	27.0	16.0	0.05

2.5支护方案选择及主要涉及计算内容

根据对本工程的场地工程地质条件、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内支撑的支护形式，采用搅拌桩做止水帷幕，坑内采用管井降水。

2.5.1计算步骤

（1）土压力计算

土压力计算是个比较复杂的问题，主动土压力与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。

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。

（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。

（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。

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 抗管涌验算；

⑤ 整体稳定性验算；

⑥ 地下水渗透稳定性验算；

⑦ 嵌固深度设计。

（4）弯矩计算

① 弯矩设计值；

② 剪力设计值；

③ 轴向力设计值。

（5）桩的配筋计算

根据计算得到的支点力设计值、弯矩设计值和剪力设计值,可以计算截面承载力，进行桩的配筋计算。

（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0.5m。

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。

2.5.2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）一张；

（5）监测平面布置图（A1或A2）1张。