1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

1.基坑支护发展现状

改革开放以前，基坑开挖规模较小，开挖深度较浅，通常均可采用放坡开挖或用少量钢板桩进行临时性支护。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，单个基坑的开挖面积越来越大，开挖深度也越来越深，而且这些深、大基坑通常都位于周边建筑物密集分布区域，施工场地紧张，周边环境复杂，在基坑平面外没有足够的放坡空间，采用以往临时性简单施工措施已经难于保护地下主体结构施工和基坑周边环境的安全，为此，不得不采用支护结构来保证施工的顺利进行。

早期基坑支护只是作为施工单位进行地下工程的施工而采取的一项临时性辅助措施，随着基坑开挖规模和深度的增加，基坑工程越来越复杂，支护技术已经涵盖基坑工程的勘察、设计、施工、监测与检测、周边环境保护、地下水控制和土方开挖等一系列技术内容。

2.基坑支护结构

支护结构指的是支挡或加固基坑侧壁的承受荷载的结构。通常有两种情况，一种情况是在大多数基坑工程中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，地下工程施工完成后，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，在建筑物建成后的正常使用期间，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。

（1）支挡式结构有直接采用顶端自由的挡土构件（如支护桩、地下连续墙等）作为悬臂式支挡结构，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。

优点：支挡式结构受力明确，计算方法和工程实践相对成熟，是目前应用最多也较为可靠的支护结构形式。

1）挡土结构：该结构常用的挡土构件有各种形式的排桩和地下连续墙。

①地下连续墙：地下连续墙是基础工程在地面上采用一种挖槽机械，沿着深开挖工程的周边轴线，在泥浆护壁条件下，开挖出一条狭长的深槽，清槽后，在槽内吊放钢筋笼，然后用导管法灌筑水下混凝土筑成一个单元槽段，如此逐段进行，在地下筑成一道连续的钢筋混凝土墙壁，作为截水、防渗、承重、挡水结构。

优势：刚度大，止水效果好，是支护结构中最强的支护形式。

劣势：造价较高，施工要求专用设备。

适用：地质条件差和复杂，基坑深度大，周边环境要求较高的基坑。

②排桩：排桩是以某种桩型按队列式布置组成的基坑支护结构。最常用的桩型是钢筋混凝土钻孔灌注桩和挖孔桩，此外还有工字钢桩或H型钢桩。

优势：造价相对于地下连续墙要低。

缺点：只能适用于基坑深度不大的基坑，而且对于软土地区不大适用。

2）锚杆和内支撑

①锚杆：锚杆与作为挡土结构的排桩形成桩锚支护体系。

优势：在基坑内部施工时，开挖土方与桩锚支护体系互不干扰,能有效的缩短工期，尤其适用于复杂施工场地及对工期要求严格的基坑工程。

缺点：相比单独支护桩造价更高。

②内支撑：内支撑主要形式有钢支撑、混凝土支撑以及钢与混凝土的混合支撑。

钢支撑优点：自重轻、安装和拆除方便、施工速度快、可以重复利用（环保、绿色）。且安装后能立即发挥支撑作用，减少由于时间效应而增加的基坑位移是十分有效的。

缺点：节点构造和安装相对比较复杂，施工质量和水平要求较高。适用于对撑、角撑等平面形状简单的基坑。

混凝土支撑优点：刚度大，整体性好，布置灵活，适应于不同形状的基坑，而且不会因节点松动而引起基坑位移，施工质量容易得到保证。

缺点：现场制作和养护时间较长，拆除工程量大，支撑材料不能重复利用。

（2）双排桩：沿基坑侧壁排列设置的由前、后两排支护桩和梁连接成的刚架及冠梁组成的支挡结构。

优点：双排桩支护结构不仅挖土方便，且利于控制侧向位移。也打破了单排支护桩支护结构悬臂高度较小的限制。

缺点：从支护结构水平位移和受力情况考虑，加固基坑主动区土体贡献很小，在设计时不建议采用此种方法。

（3）土钉墙：土钉墙是一种原位土体加筋技术。将基坑边坡通过由钢筋制成的土钉进行加固，边坡表面铺设一道钢筋网，再喷射一层砼面层和土方边坡相结合的边坡加固型支护施工方法。

土钉墙作用与被动的挡土作用的围护墙不同,它是起主动嵌固作用,增加边坡的稳定性,使基坑开挖后坡面保持稳定。

优势：稳定可靠、施工简便且工期短、效果较好、经济性好、在土质较好地区应积极推广。

劣势：土质不好的地区难以运用。

适用：主要用于土质较好地区。

（4）重力式挡土墙：以挡土墙自身重力来维持挡土墙在土压力作用下的稳定。

优点：技术成熟，施工简单，基坑内不用横撑，施工无障碍。

缺点：施工速度较慢，并且基坑越深，加固宽度越大，造价越高。某些工程基坑开挖较深，基坑周边场地狭小，没有足够的场地来施作挡墙。

（5）放坡开挖：放坡是指为了防止土壁塌方，确保施工安全，当挖方超过一定深度或填方超过一定高度时，其边沿应放出的足够的边坡。土方边坡一般用边坡坡度和坡度系数表示。

优势：只要求稳定，价钱最便宜。

劣势：回填土方较大。

适用：场地开阔，周围无重要建筑物的工程

3.基坑止降水常用方法

基坑工程控制地下水的方法有：隔离地下水、降低地下水位两类。隔离地下水的方法一般为防渗帷幕：连续搭接的水泥土搅拌桩、旋喷桩、地连墙、咬合式排桩等。降低地下水位的方法有：重力式降水和强制式降水。重力式降水即排水沟及集水井排降水，强制式降水的方法即井点降水。

（1）隔离地下水

基坑截水系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。

1）水泥土搅拌桩帷幕。水泥土搅拌桩止水帷幕挡土墙是由一定比例的水泥浆液和地基土用特制的机械在地基深处就地强制搅拌而成，从而改善基坑边坡的稳定性、抗渗性能，达到止水、挡土的效果。水泥土搅拌桩适用于处理松散砂砾、粗砂、淤泥或地下水不大于80m/d的土层边坡。水泥土搅拌桩具有施工时无震动、噪音小、无污染、造价低、施工操作安全等优点。

2）高压旋喷或摆喷注浆帷幕。高压旋喷注浆法是针对砂层和粉质粘性土层的一种有效方法，但该方法在中强风化岩层、断层破碎带的富水和动水条件下存在施工效果差、造价高，泥浆对场地污染严重，影响文明施工等缺点。

3）地下连续墙。地下连续墙法是针对淤泥质地层止水施工的最佳方法，但该方法对砂层、粉质粘性土层、中强风化层、断层破碎带的富水和动水条件下施工效果和工期均难以保证，且施工造价高。

4）咬合式排桩止水帷幕。咬合桩是在桩与桩之间形成相互咬合排列的一种基坑围护结构。桩的排列方式为一条不配筋并采用超缓凝素混凝土桩 (A桩)和一条钢筋混凝土桩(B桩)（采用全套管钻机施工）间隔布置。施工时,先施工A桩,后施工B桩,在A桩混凝土初凝之前完成B桩的施工。A桩、B桩均采用全套管钻机施工,切割掉相邻A桩相交部分的混凝土,从而实现咬合。

（2）降低地下水

集水井降水属重力降水，是在开挖基坑时沿坑底周围开挖排水沟，每隔一定距离设排水井，使基坑内挖土时渗出的水经排水沟流向集水井，然后用水泵抽出基坑。排水沟和集水井的截面尺寸取决于基坑的涌水量。一般来讲，集水井降水施工方便，操作简单，所需设备和费用都较低。但是，当基坑开挖深度较大，地下水的动水压力有可能造成流砂、管涌、基坑隆起和边坡失稳时，宜采用井点降水法。

降水类型及适用范围 表1

1）明沟加集水井降水：明沟加集水井降水是一种人工排降法，它主要可以

排除地下潜水、施工用水和天降雨水。但这种降水方法并不适用于地下水较丰富

的地区，会使锚喷网支护施工的难度加大。因此这种降水方法一般不单独应用于

高水位地区基坑边坡支护中。

2）轻型井点降水：轻型井点是沿基坑四周每隔一定距离埋入井点管（下端

为滤管）至含水层内，井点管上端通过弯联管与总管相连，利用抽水设备将地下

水从井点管内不断抽出，使原有地下水位降至基坑底面以下。轻型井点降水适用

于基坑面积不大，降低水位不深的场地。该方法降低水位深度一般在3~6m 之间，

若要求降水深度大于6m，理论上可以采用多级井点系统，但要求基坑四周外需

要足够的空间，以便于放坡或挖槽。

3）喷射井点降水：喷射井点系统能在井点底部产生250mm 水银柱的真空

度，其降低水位深度打，一般在8~20m 范围。它适用的土层渗透系数与轻型井

点一样，一般为0.1~50m/d。但其抽水系统和喷射井管很复杂，运行故障率较高，

且能量损耗很大，所需费用比其他井点法要高。

4）管井井点降水：管井井点适用于渗透系数大的地层，地下水丰富的地层，

以及轻型井点不易解决的场合。每口管井出水流量可达到50-100m3/h，土的渗

透系数在20-200m/d 范围内，这种方法一般用于潜水层降水。

5）深井井点降水：深井井点降水是基坑支护中应用较多的降水方法，它的

优点是排水量大、降水深度大、降水范围大等。对于砂砾层等渗透系数很大且透

水层厚度大的场合，一般用轻型井点和喷射井点等方法不能凑效，采用此法最为

适宜。

6）电渗井点降水：电渗井点适用于渗透系数很小的细颗粒土，如粘土、亚

粘土、淤泥和淤泥质粘土等。这些土的渗透系数小于0.1m/d，它需要与轻型井点

或喷射井点结合应用，其降低水位深度决定于轻型井点或喷射井点。

参考文献

1.《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)（2009年版）

2.《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）

3.《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)

4.《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)

5.《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)；

6.《钢结构设计规范》(GB50017-2014)；

7.《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2013)

8.《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）

9.《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）

10.《岩土工程勘察设计手册》

11.《工程地质手册》

12.《基坑工程手册》

13.《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）

14.《土钉支护技术规范》（GJB5055-2006）

15.”熊猫中央广场基坑支护设计 ”岩土工程勘察报告

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

1 工程概况

1.1 一般概况：

（1）项目名称：熊猫中央广场

（2）项目位置：xx市xx区xxxxxxx

1.2 基坑概况：

项目位置见下图。

图1 项目位置图

本工程为一幢高层办公楼，通过两道抗震缝脱开为3个独立的结构单元，各为2个17层结构单体和一个2层结构单体：17层结构单体屋面建筑高度为80.0m，采用现浇钢筋混凝土框架-核心筒结构体系；2层结构单体屋面建筑高度为14.0m，采用现浇钢筋混凝土框架结构体系；中柱柱底组合内力标准值预估参考值为35000kN，基础设计拟采用桩基础。拟建建筑物下部设三层地下室，四周外扩，开挖深度约15m，地上建筑面积约14.12万平方米，地下部分约7.4万平方米。

基坑南侧：拟建建筑南部紧邻地铁2号线xxx站，部分区域与地铁1号风道及冷却塔重合，受新建建筑影响，原有地铁1号风道拟进行改造，改造拟采用明挖法施工，开挖深度10.7m，围护结构拟采用钻孔灌注桩（Ф800@1000） 止水帷幕（双轴搅拌桩Ф700@500），设两道内支撑。抗浮措施拟采用抗拔桩或压顶梁抗浮。

基坑东侧：办公楼地下室东部约40m为军区总院医疗楼。

基坑北侧：北部约30m为xxxx集团有限公司原有办公楼。

基坑西侧：西部最近处约5m为龙蟠中路。

1.3 土体工程地质条件：

1.3.1 地形、地貌

拟建场地属秦淮河漫滩地貌单元，经人工堆填改造，原有地貌形态已不复存在，现场地地势较平整，场地地面高程为9.38～10.74m，相对最大高差为1.36m。

1.3.2 岩土体工程地质层特征

根据野外勘察揭露、现场测试及土体试验成果分析，在勘探深度范围内，拟建场地可划分四个工程地质大层，9个亚层，各土层工程地质特性详见表2 ”岩土体工程地质特性综合评述一览表”。具体土体分布及工程特性详见所附工程地质剖面图。

各岩土层工程地质特征一览表 表2

（1）①层填土：结构松散，均一性与密实度差，强度低，不良工程地质层。

（2）②2层（淤泥质）粉质黏土：软弱土，强度低，压缩性高，具触变性，全场分布，易引起较大的沉降变形。

（3） = 4 * GB3 ④层软化岩：属极软岩，遇水易软化，若采用钻孔桩，施工时应及时浇筑。

场地无其它不良工程地质条件。

1.4水文地质条件

根据地下水的赋存、埋藏条件，本次勘察揭示的地下水类型主要为孔隙潜水，其次为基岩裂隙水。孔隙潜水主要赋存于③层土以浅土层孔隙中。基岩裂隙水主要赋存于④层基岩裂隙中，具微承压性，富水性和透水性不均一，连通性差。基岩裂隙水对本工程基本无影响。

根据《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001、2009年版）有关规定对地下水、土腐蚀性进行评价，对本次拟建工程而言，建筑物基础处于弱透水土层中，按不利因素考虑，该场地环境类别为Ⅱ类。

2 基坑初步方案

2.3.1基坑断面

基坑平面形状如图所示：

根据开挖深度、周边环境情况和地质条件，设计计算时将基坑分为AB、BD、DG和AG四个区段。

2.3.3支护形式

拟建建筑周围场地复杂，软弱土发育，且位于闹市区，用地紧张。支护可采用：

（1）地连墙：由于场地较大，采用地下连续墙成本太高，故不用。

（2）结合场地工程地质条件及周边建筑物、市政道路、地铁分布，建议办公楼地下室基坑开挖可采用排桩支护加内支撑，并辅以深搅桩止水帷幕止水，坑内采取明排和管井降水方式处理，水位宜降至基坑底板以下0.5～1.0m，并尽量避免对基坑底部土体的扰动。

2.3.4基本的计算理论和主要设计计算内容

(1)土压力计算：土压力采用三角形分布模式进行计算，所有土层水土合算。可采用朗肯土压力与库仑土压力理论进行笔算。

朗肯理论的应用范围：墙背垂直、光滑、墙后填土面水平，无粘性土与粘性土均可用。库伦理论的应用范围：用于包括朗肯条件在内的各种倾斜墙背的陡墙，填土面不限。

(2)排桩平面设计：其内容包括桩径、桩中心距、桩的平面布置以及桩与地下结构之间的净空间尺寸设计。

排桩竖向设计：其内容包括桩顶设计标高、嵌固深度以及桩间土的保护设计。

(3)内支撑结构设计：包括支撑结构选型、支撑形式、平面布置、竖向布置、立柱和立柱桩设计、腰梁的设计、节点构造设计、预应力设置、换撑设计等内容以及竖向斜撑设计。支撑结构的计算主要是支承构件的强度与稳定性计算。

计算内支撑结构上的水平荷载，可采用平面结构杆系弹性支点法和平面连续介质有限元法等平面分析方法。内支撑的结构计算可采用一般结构分析方法或平面杆系有限元法。

排桩结构设计：先选择桩型，进行桩的平面设计以及竖向设计，然后按平面杆系结构弹性支点法进行桩身内力和支点力以及结构变形的计算，在得到桩身弯矩和剪力的计算值 * MERGEFORMAT 、 * MERGEFORMAT 后，将计算值按规范转换成设计值M、V，考虑混凝土强度等级，以设计值M、V按正截面受弯、斜截面受剪承载力验算要求计算所需受力钢筋进行配置，之后考虑构造要求进行分布钢筋和加强钢筋的布置并进行冠梁设计。

(4)在笔算结束后，采用理正软件进行电算复核。

(5)在设计最后，还要进行支护结构体系监测布置。

拟采用监测方案：

①沿基坑周边设置水平位移监测点；

②在基坑周边道路、建筑物上设置沉降监测点；

③在基坑周边设置测斜管监测深层水平位移；

④支撑轴力监测；

⑤桩身应力监测。