1.1目的及意义

随着国民经济的高速发展，我国城市化水平正在快速提高，标志着城市工程建设的飞速发展。但是，我国城市建设基本上沿用“摊大饼”的粗放发展模式，给国民经济带来不应有的损失。主要是:城市范围无限制地外延扩展，耕地损失严重。土地问题是我国可持续发展的关键，城市人口急剧增长与地域规模的限制已成为城市发展的突出矛盾，城市发展非走节约土地的集约化发展模式不可。要解决这些问题，首先要解决的就是在基坑支护的方法和手段上取得创新^【1】。新型水泥土搅拌桩墙（SMW工法）作为一种新型支护方式，将承受荷载和防渗挡水结合起来，在各种支护方式中显示出独特的优势。但正由于其发展时间较短，还有很多方面有待优化，其中一个显著的问题，就是在设计计算时，一般仅将型钢作为承力构件，而忽略搅拌桩体，将其作为一种安全储备，那么在对防渗需求较低的工程中，传统的型钢水泥土桩墙将造成较大的浪费^{【2】【3】}。本文将重点从该方面着手，采用型钢水泥土桩，并减小拌合桩体截面，从而达到既能安全承载，又能节约工程成本的目的。

1.2国内外研究现状

随着我国经济的发展，社会的进步，大城市的高层建筑越来越多，而同时为了节省土地，充分利用地下空间，地下建筑，还有隧道等工程的大幅度增加，与之相应的基坑开挖越来越深，深基坑工程也随之不断增加。众所周知，地下岩土工程是一个具有悠久历史的领域。可以说自有人类以来就有岩土工程，特别是进入工业社会以后岩土工程处处存在，但是城市岩土工程，除了传统的地面房屋工程外，地下岩土工程却是随着现代城市的兴起而发展的^【4】。经过最近几十年的实践，无论从设计、施工、设备和工艺，还是理论、技术和经验，都已达到相当高的水平，特别是深埋地下岩石工程，更是达到了较成熟的程度。但是，城市地下岩土工程却具有与一般岩土工程不同的特点，主要是:多数埋深较浅。地面建筑、交通设施密集，地下管线多，开挖造成的影响大，地质条件复杂，多以土体为主，常有膨涨土、沙层、地下水，尤其是沿海沿江城市，淤土、软土的开挖难度更大。因此，城市地下岩土工程存在许多需要解决的特殊问题^【5】。在地下水位高的粘性土地区基坑支护工程中,一般采用灌注桩和搅拌桩或高压旋喷桩结合的复合结构围护形式,即灌注桩利用其较大的刚度作为支挡结构,搅拌桩或高压旋喷桩作为防渗帷幕来确保基坑的安全。然而在日益发展的城市改造、扩建过程中,基坑与建筑物距离过小,不能满足这种支挡与止水结构所需的施工作业面,而采用SMW工法或运用SMW工法的原理,将高压旋喷桩和型钢结合起来,使之同时具有挡土和防渗两种功能,巧妙地解决了因施工场地限制而给基坑支护工作带来的困难^【6】。而在SMW工法的基础上，本文提出的创新应用将具有更高的使用价值。

1.3存在的问题

1.3.1理论设计中的问题

忽视水泥土强度对基坑施工的影响，SMW工法中水泥土强度低对基坑失稳可能造成的影响：在基坑开挖过程中，随着开挖深度的加深，SMW工法围护的内外压力差加大，挖到基底时达到最大，随着开挖的进行，基底以上的SMW工法水泥土暴露于空气中，强度很快可以达到设计指标，能够满足H型钢之间水泥土局部抗剪的要求^【7】。而基底下SMW工法的水泥土强度根据试验数据推断可能很低，不能够满足H型钢之间水泥土局部抗剪的要求，在巨大的内外压力差下，坑外的土体可能从H型钢之间流入基坑内，造成基坑隆起，基坑失稳^【8】。我们认为不排除这是SMW工法围护基坑失稳的一种可能，特别是在天津溏沽区基坑开挖10米左右时，基底下土层一般淤泥质粉质粘土和淤泥质粘土，该土层被动区土压力值非常低，而且该土层中具有明显的触变流动性^{【9】【10】}。这也是SMW工法围护桩外土体通过H型钢之间流入基坑内的重要因素。因此必须对基坑内该土层进行加固，改变其土体物理力学性能，提高被动区土压力。然而，SMW工法理论上通常认为：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。所以设计中受力计算一般仅考虑由H型钢独立承受作用在围护体上的力，水泥土搅拌桩体仅作为一种安全储备加以考虑^{【11】【12】}。因此造成许多工程管理人员、技术人员忽视了SMW工法中水泥土强度的重要性，甚至以此为借口推脱施工中水泥土强度达不到设计指标的问题。型钢水泥土桩的创新设计中，若要减小拌合体的截面，此时的设计计算就显得尤为重要^{【13】【14】}。

1.3.2实际工程中的问题

SMW工法支护体系的设计与施工问题：（1）SMW工法支护体系的设计问题：根据掌握的基坑施工经验，支护体系中支撑的设计至关重要，特别是首道支撑形式的选择。首道采用钢筋混凝土支撑能有效地控制基坑变形，对基坑施工的安全性能起到重大作用。（2）开挖过程中支撑体系施工控制问题：在支撑体系中，围檩的刚度对整个支撑结构的刚度影响很大，但目前普遍存在对型钢围檩制作不规范、认识不足的现象，造成了一些因围檩失稳引起的基坑事故。因此设计、施工单位都必须高度重视这个问题^【15】。

2.1研究的基本内容及目标

1gt;根据现有国家规范及相关的规程^{【16】【17】【18】}，阐述SMW工法的特点、稳定性评价方法以及设计方法，并综述国内外相关研究现状及发展动态与趋势。

2gt;提出考虑新型型钢水泥土桩在完全共同作用下安全系数计算的设计方法与流程，并对典型案例在创新应用前后进行对比分析，找出不同方法存在的一些缺陷。

3gt;将新型型钢水泥土桩采用规范的方法进行验算，证实新方法的可行性及优越性。

4gt;整理成果，撰写论文。

2.2拟采用的技术方案及措施

2.2.1方案及措施

1gt;查阅相关文献与规范，完成相关知识与规范的学习，掌握现有规范在型钢水泥土桩创新应用条件下安全系数的计算。

2gt;学习相关软件，并建立SMW工法支护基坑的典型模型。

3gt;通过典型案例分析，找出传统SMW工法存在的问题，并提出一种新方法。

4gt;将传统SMW工法与型钢水泥土桩创新应用进行对比分析。

5gt;工程应用研究。

2.2.2技术路线图

第1-3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解所需要的相关材料和软件。确定方

案，完成开题报告；

第4-5周：学习和掌握天汉/理正软件中有关基坑设计计算的模块；

第6周：熟悉场地的工程勘察资料和建设方要求；

第7-11周：对基坑支护进行设计和计算，对工程效果进行分析，探讨存在的问题；

第12-14周：完成毕业论文的撰写和相应的外文翻译；

第15-16周：毕业论文的修改和论文答辩准备工作。

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[2] 沈保汉．桩基与深基坑支护技术进展[M]．北京: 知识产权出版社，2006

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