基坑支护毕业设计--大厦基坑支护设计

'河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2012年毕业设计说明书（毕业论文）邯郸市和谐大厦基坑支护设计(8.0m)专业：土木工程姓名：指导教师：河北工程大学土木工程学院2012年6月2日 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2012年摘要邯郸市和谐大厦位于邯郸市区北部，西临建元小区，南侧隔路为建工物业办公楼，东临中华北大街。建筑面积33279.6m2，主楼20层，地下2层，框架剪力墙结构。该工程基坑深8m，局部为11m。根据场地的土层条件及邯郸市类似基坑工程的经验，为保证基坑的稳定性及尽量节省投资，经方案比选，拟采用土钉墙技术及排桩+锚杆对该基坑进行支护。通过对拟建场地的工程地质条件分析，本工程存周围建筑物较多，西侧距建元小区6层住宅楼10.7m,距其围墙8.9m，建元小区住宅楼基础埋深约2.5m，水泥土搅拌桩复合地基，桩长约4.0m。北侧偏西为热力加压站，基础埋深约3m，距建筑物外边缘线约4m，另外，南侧、东侧附近有雨污水管线通过。但基础埋深8m，因此工程基坑支护的重点主要控制基坑变形，以保证领近建筑物的安全。经初步方案选择，本工程西北两面选择支护方案一(桩+锚杆)；基坑最南侧和东侧采用支护方案二（土钉墙），两种支护方案。细部设计见后文说明。在本次基坑支护设计过程中，先后分析了4种方案：1.悬臂桩支护；2.水泥土搅拌桩3.土钉墙支护；4.单支点排桩支护。对于悬臂桩支护方案，通过计算，桩长需要16m，桩体所承受的最大弯距较大，不合理；又因为土钉墙支护形式适合于较浅基坑，宜采用；通过对单支点排桩和悬臂桩两种支护方案的比较，考虑到降低成本，最终决定采用单支点排桩支护，土钉墙支护，关键词：基坑支护土钉墙排桩 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2012年Abstractthehexiebuildingislocatedatthenortherncityofhandanharmonious,westoverlayyuanvillage,theroadsouthforconstructionpropertyofficebuilding,theeaststreetinnorthChina.Floorareaof33279.6m2,themainbuilding20floors,underground2layer,theframeshearwallstructure.Thedeepfoundationpitengineering8m,localof11m.Accordingtothesoilconditionandhandancitysimilarfoundationengineeringexperience,toensurethestabilityofthefoundationpitandtrytosaveinvestment,theschemeisselected,isusedtothesoilnailedwalltechnologyandrowpile+anchorofthefoundationpitsupportfor.Throughtotheproposedsiteoftheengineeringgeologicalconditionsoftheanalysis,theengineeringenduressurroundingbuildingsmore,thewestvillagesixfloorsofbuildingsfromjianyuan10.7m,8.9mfromitswalls,jianyuancommunitybasedburieddepthofresidentialbuildingabout2.5m,cement-soilpilecompositefoundation,pilelengthabout4.0m.Prayforthenorththermalpressurestation,basicburieddepthabout3m,isapartfromtheoutsidethebuildingforabout4medge,inaddition,thesouth,theeastnearawastewaterpipelinethroughtherain.Butthebasicburieddepth8m,sothefocusoffoundationpitengineeringmajordeformationcontrol,toensurethatbroughthimnearthebuildingsecurity.Afterthepreliminaryplanselection,theprojecttwosupportingschemeselectionnorthwesta(pile+anchor);Thesoutheastandthefoundationpitsupportingschemeii(thesoilnailedwall),twosupportingscheme.Thedesignofthedetailsseelaterunderinstructions.Inthepitsupportingthedesignprocess,therehasanalyzedfourtypesofschemeoneafteranother:1.Cantileverpilesupport;2.cement-soilwall3.Soilnailingwallsupport,4.Pileinrowsingle-Fulcrumcare.Thecantileverpilessupportingneedthelengthof16m,soitisunreasonable.Soil-nailingwallsupportisusuallytobeusedforshallowpit.Throughcomparingthesinglefulcrumpilesandpilesofcantileversupport,takingintoaccountthelowercostsandultimatelydecidedtoadoptthesingle-rowpilessupporting,soilnailwallsupport。Keywords:PitSupport;Soilnailing-wall;Pilesinrow; 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2012年目录0绪论11工程概况12工程地质及水文地质概况23设计依据34设计方案比较与选择34.1初选方案34.2支护方案一：桩锚44.2.1计算土压力44.2.2确定反弯点位置64.2.3确定主动土压力为零点的位置64.2.4确定支反力的大小及位置74.2.5确定嵌固深度74.2.6计算最大弯矩84.2.7配筋计算94.2.8锚杆设计94.2.9腰梁计算104.2.10腰梁的选择114.2.11抗隆起稳定性验算124.2.12桩锚结构的整体稳定性验算124.3支护方案二：土钉墙144.3.1土钉设计144.3.2计算各土钉的土压力154.3.3土压力放坡对土压力的修正系数154.3.4单根土钉受拉荷载标准值164.3.5计算土钉长度164.3.6土钉配筋确定174.3.7土钉墙整体稳定性验算185经济技术分析205.1土方量计算205.2混凝土费用的计算205.3钢筋费用205.4土钉墙206施工监测方案216.1土锚和土钉的验收与检测21 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2012年6.2混泥土灌注桩质量检测216.3桩顶水平位移监测216.4临近建筑物、管线沉降变形监测216.5应急方案227结束语23致谢参考文献附：邯郸市和谐大厦总平面图附录1读书报告附录2专题报告 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2012年邯郸市和谐大厦基坑支护设计（8.0m）学生：指导老师：吴雄志河北工程大学土木工程学院土木工程专业岩土工程方向0绪论近年来全国各地建筑深基坑支护工程发展很快，因建设需要基础愈做愈深，其支护结构难度，尤以软土地区也愈来愈大，已成为高层建筑基础工程中的难点和热点。深基坑支护结构涉及岩石力学、结构力学、材料力学和地质水文等学科。基坑支护设计理论的发展随着基坑支护工程实践的进展而提高，初期的设计理论主要基于挡土墙设计理论。对于悬臂桩支护结构，根据朗肯土压力计算方法确定墙土之间的土压力，也就是支护结构上作用荷载及反作用力按主动土压力与被动土压力分布考虑，以此按静力方法计算出挡土结构的内力。对于支点结构，则按等值梁法计算支点力及结构内力。由于基坑支护结构与一般挡土墙受力机理的不同，按经典方法（极限平衡法或等值梁法）计算结果与支护结构内力实测结果相比，在大部分情况下偏大。这是由于经典方法计算支护结构与实测不尽相符的事实，二则由于基坑周边环境（建筑物，地下管线，道路等）基坑内基础线对支护结构更为严格要求，需要对支护结构变形进行一定精度的预估，而经典方法则难以计算出支护结构的变形。古典理论已不适宜指导深基坑支护的发展。在总结实践的基础上，将会逐步完善理论以指导设计计算。毕业设计是大学四年学习的最后一个阶段，本次就基坑支护设计的目的是详细学习和了解与岩土工程相关的知识，巩固以前学习过的（深基坑支护、基础工程、地基处理、土力学、工程地质学等）知识，并按照现行规范，通过对实际情况的分析把它运用到生产实践中去，同时也培养了调查研究、查阅文献、收集资料和整理资料的能力。通过本次设计使自己能够理论联系实际，并为以后的工作和学习打下坚实的基础，因此要达到以下要求：⒈学会对资料的收集、整理、分析、评价等基本方法，学会阅读并编写勘察报告。⒉通过对基坑支护、基坑降水和设计，施工图的绘制，对岩土工程有更深刻的理解，具备独立分析问题、解决问题的能力。⒊通过本次设计,应学会熟练掌握和使用在岩土工程方面的应用广泛的电算技术，以提高设计的效率。1工程概况拟建邯郸市和谐大厦位于邯郸市区北部，西临建元小区，南侧隔路为建工物业办公楼，东临中华北大街。建筑面积33279.6m2，主楼20层，地下2层，框架剪力墙结构。该工程基坑深8m，局部为11m。36 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2012年该工程位于市区中心地带，建筑物外边缘线西侧距建元小区6层住宅楼10.7m,距其围墙8.9m，建元小区住宅楼基础埋深约2.5m，水泥土搅拌桩复合地基，桩长约4.0m。北侧偏西为热力加压站，基础埋深约3m，距建筑物外边缘线约4m，此外，南侧、东侧附近有雨污水管线通过，平面图见CAD文件。2工程地质及水文地质概况根据中煤邯郸设计工程有限责任公司提供的岩土工程勘察报告，该场地土层由上至下分别为：第1层，杂填土：以粉质粘土为主，土质松散，含碎砖屑及小石子，场地北侧顶部有厚15cm水泥路面。第2层，粉质粘土：黄褐色，可塑，局部软塑。韧性中等，切面稍有光滑，干强度中等，该层底部粘粒含量高，为中等压缩性。第2-1层，粉土：黄褐色，湿，稍密，摇震反映中等～迅速，局部粘粒含量高，为中等压缩性。第3层，粉质粘土：灰～灰褐色，可塑，局部软塑，韧性高，切面光滑，干强度中等～高，见有青瓦片，该层上部和底部粘粒含量高，局部相变为粘土，底部8.0m处夹有薄层细砂，厚约0.2m，地步灰黑色，近硬塑，场区普遍分布。为中等压缩性。第3-1层，细砂：黄褐色，湿，稍密，含有粘土颗粒，主要成分为石英。第4层，粉质粘土：黄褐色，可塑，局部近软塑，韧性中等～高，切面稍有光滑，干强度中等，含姜石，土中混砂粒，见有灰绿色条带。为中等压缩性。第4-1层，粉质粘土：褐黄色，可塑，韧性中等，切面稍有光滑，干强度中等，含有较多砂颗粒。场区普遍分布。为中等压缩性。第4-2层，中砂：黄褐色，湿，中密，成分以石英长石为主，含有粘土颗粒。该层主要分布于场地西侧。第5层，粉质粘土：褐黄～黄褐色，可塑，偏硬塑，韧性中等，切面稍有光滑，干强度中等，有砂感。局部粘粒含量高，近粘土，场区普遍分布。为中等压缩性。第6层，粉质粘土：黄褐色～褐黄色，可塑～硬塑，韧性中等～高，切面光滑，干强度中等，见有小姜石，有砂感。场区普遍分布。为中等压缩性。第7层，粘土：黄褐色，硬塑，局部可塑，韧性高，切面光滑，干强度高，见有黑色铁锰氧化物。该层未揭穿。为中等压缩性。该场地在勘察期间实测稳定水位埋深为5.5—5.7m，为潜水。36 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2012年表2-1工程地质及水文地质概况表层号土类名称层厚重度液性指数粘聚力内摩擦角(m)(kN/m3)(kPa)(度)1杂填土1.5117.02粉质粘土4.8218.80.5511.1014.703粉质粘土4.1415.40.7215.3011.704粉质粘土4.3819.50.5812.6015.305粉质粘土7.6319.60.2830.011.16粉质粘土10.6020.10.7315.015.07粘土10.0019.60.2215.015.03设计依据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）《建筑地基基础设计规范》（GB5007-2002）《岩土工程勘察报告》按照《建筑基坑支护技术规程》关于基坑侧壁安全等级及重要性系数的表述，该基坑工程基坑侧壁安全等级为二级，重要性系数γ。＝1.0。（附表如下）表3-1基坑侧壁安全等级及重要性系数安全等级破坏后果重要系数γ。一级支护结构破坏，土体失稳或变形过大对基坑周围环境及地下结构施工影响严重1.10二级支护结构破坏，土体失稳或变形过大对基坑周围环境及地下结构施工影响一般1.00三级支护结构破坏，土体失稳或变形过大对基坑周围环境及地下结构施工影响不严重0.904设计方案比较与选择4.1初选方案该工程周边环境较复杂，西临建元小区，南侧隔路为建工物业办公楼，东临中华北大街。此外该工程位于市区中心地带，建筑物外边缘线西侧距建元小区6层住宅楼10.7m,距其围墙8.9m，建元小区住宅楼基础埋深约2.5m，水泥土搅拌桩复合地基，桩长约4.0m。北侧偏西为热力加压站，基础埋深约3m，距建筑物外边缘线约4m，另外，南侧、东侧附近有雨污水管线通过。但基础埋深8m36 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2012年，因此工程基坑支护的重点主要控制基坑变形，以保证领近建筑物的安全。根据现场勘察和工程地质水文地质情况，拟采用的支护方案由：悬臂桩支护、单支点排桩支护、土钉墙支护。悬臂式排桩适用于土层工程状况良好的情况,缺点是支护桩顶水平位移较大。土钉墙支护位移小,一般测试位移约20mm,对相邻建筑影响小,经济效益好,一般成本低于灌注桩支护,且施工快捷,设备简单,施工所需场地小。采用信息化施工，发现墙体变形过大或土质变化，可及时修改加固或补救，确保施工安全。通过以上比较,结合工程实际情况,基坑的南、东两侧采用土钉墙支护,北、西两侧相临建筑物较高且对变形要求较高,需计算比较悬臂桩支护与单支点排桩支护。基坑支护可供选择的方案有：（1）桩+锚杆方案，经初步计算，其在变形及受力方面均能满足要求，因此选择此方案。（2）土钉墙方案，土钉墙支护方案由于其经济和施工工期短，所以，此方案是最基本方案。在本工程中，基坑深8m，经试算，可以保证土体的整体稳定性。亦符合经济要求，因此选择此方案。（3）地下连续墙方案，由于开挖深度较小，虽地下连续墙在安全和控制变形方面都是较理想的选择。但由于其造价较高，且本基坑四周无重要建筑物因此考虑经济方面不选择此方案。经初步方案选择，本工程西北两面选择支护方案一(桩+锚杆)；基坑最南侧和东侧采用支护方案二（土钉墙），两种支护方案。4.2支护方案一：桩锚4.2.1计算土压力(1)作用在桩上的主动土压力分布：参数计算：主动土压力系数……………………………………(4-1)第一层杂填土：第二层粉质粘土：第三层粉质粘土：第四层粉质粘土：第五层粉质粘土：计算主动土压力：36 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2012年（2）作用在桩上的被动土压力分布：参数计算：被动土压力系数…………………………………（4-2）第一层杂填土：第二层粉质粘土：第三层粉质粘土：第四层粉质粘土：第五层粉质粘土：计算被动土压力：36 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2012年画出各层土所受剪力图：图4-1土压力分布图4.2.2确定反弯点位置单支点支护结构的反弯点在基坑地面以下水平荷载标准值与水平抗力标准值相等的位置，由剪力图可确定，反弯点在第三层土中。设反弯点在距基坑底x米处，由……………………………………………（4-3）即得所以反弯点在距离基坑底1.79m处，即标高为9.79m处。4.2.3确定主动土压力为零点的位置设该点距离第一层土的距离为y米，则有36 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2012年得，即土压力为零点在0.52米处。4.2.4确定支反力的大小及位置假定支反力作用在距离基坑顶3米处，如图所示：图4-2单层支点支护结构支反力及嵌固深度计算简图由正负弯矩相等可得：解得所以，支反力4.2.5确定嵌固深度根据………………………………………（4-4）假定，则有36 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2012年故满足要求。确定嵌固深度为8米，即桩长为16米。4.2.6计算最大弯矩根据主动土压力=被动土压力+支反力，由剪力图可知，必然存在两点。分别位于第三层和第四层土中。第一层土的主动土压力：第二层土的主动土压力：标高为8米处的主动土压力：故在6.33~8米之间必然存在最大弯矩点，设该点位于第二层土下X米，则解得，即在标高为6.78米处存在最大弯矩。前三层土的主动土压力=前三层土的被动土压力=故在第三层土中不存在最大弯矩点。第四层土中，设最大弯矩点位于第四层土下y米处,则解得，即在标高为11.94米处也存在最大弯矩点。36 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2012年所以最大弯矩为4.2.7配筋计算预选桩径,桩间距，钢筋保护层厚度，钢筋笼直径。混凝土采用，，钢筋采用，。25根Ф20，，桩截面积。由得则所以故符合要求。4.2.8锚杆设计位于冠梁下3.0米，钻孔直径0.15米，入射角25度，水平间距为2米，锚索采用预应力镀锌钢绞线，强度标准值。锚杆拉力设计值：36 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2012年锚杆设计的轴向拉力设计值：锚杆锚固段长度计算公式：…………………………………………..…(4-5)其中------锚固段直径,计算中取150则有，解得故锚杆锚固段长度为。锚杆自由段长度计算：，按照《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99规定锚杆自由段长度不应小于5米，故取。所以锚杆总长度索杆杆体计算公式故所需锚索根数，取3根。锚杆配筋计算：由，则取二级钢筋，。则有，故取4.2.9腰梁计算锚杆和排桩需要有腰梁来连接，从而增强了地下支护结构的整体稳定性，腰梁应具备足够的抗弯刚度。在此只验算腰梁的弯矩来保证整体结构的稳定。由于腰梁的整个受力都相等，所以只要将其中一部（五跨）拿出计算即可。腰梁计算简图为:(支座间距2米,计算5跨)36 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2012年图4-3腰梁计算简图其中弯矩图如下：图4-4弯矩图剪力图如下：图4-5剪力图4.2.10腰梁的选择由，选钢筋型号为Q235，则有由，设，则所以故选36 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2012年4.2.11抗隆起稳定性验算根据，代入计算参数得：，故满足基坑抗隆起要求。4.2.12桩锚结构的整体稳定性验算36 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2012年HiCi×Li1HiCi×Li126.96164.6338451363.1844046894.5884.76096797239.2488168956.3271226376.88162.7415020862.2268579516.96128.807060556.291897922124.377909786.74159.4299017560.5867833288.73161.5640284766.875845824196.135003316.56155.1721298958.45766321810.17188.2137651273.834827345265.5647496.32149.4951007555.69446999811.37210.42187977.524372869336.257986836.02142.3988143252.33526405212.41229.6689110379.805569423399.315522775.66133.8832706148.42652248313.31246.3249964480.078686705460.932021925.25124.1850124944.10292977314.1260.9453380878.619517153520.579733554.76112.5944113239.18647766614.79273.7150035677.320823376569.647996134.2199.58455287333.91116126315.4285.0041281174.952974189616.14372123.5383.49963696927.51951377215.93294.8127117471.590027703659.452083412.8567.41472106621.458972316.39303.3258220667.355553617699.425365052.0348.01820482914.89374172116.79310.7285266962.365966462736.013568521.0925.7831740228.196235154917.12316.8357580156.663559777768.372590472628.834278790.180997417.4322.0176512550.398099717797.0181872617.62326.0891387943.61856292821.2062898617.79329.2352882636.434968844841.138056517.91423.6482997530.393621213907.0189590317.98425.3040999222.254058132918.5290082918425.7771856813.951662989925.039720866547.200561659.57941310618.4956结果：，故满足要求。36 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2012年HiCi×Li1HiCi×Li126.9945.4683514263.44710467717.9945.46835142159.7704332944.8349046966.9445.4683514262.7500968117.9845.46835142159.0260468589.4978413356.8345.4683514261.36624870117.9245.46835142157.41370414133.499344546.6845.4683514259.48691121517.835.573758771147.39678643166.464014326.4645.4683514256.88025568617.435.573758771142.33321359202.635969976.1845.4683514253.66958621217.1135.573758771137.84225551237.966729325.8545.4683514249.98191401116.7635.573758771132.58460282270.413486885.4445.4683514245.62494204416.3447.431678361125.53724515311.030496874.9760.62446856141.8599643215.8447.431678361117.5013168346.060902594.4160.62446856134.69447263715.2747.431678361108.68539425375.013048873.7760.62446856128.55750339614.6147.43167836199.101758634396.783498173.0460.62446856122.13705776713.8547.43167836188.868059715410.455977092.1960.62446856115.42587923512.9759.28959795276.699427246422.000309881.275.7805857018.373608821511.9559.28959795264.132501689420.7913504742.64973987704.255545510.7471.14751754250.007431517409.142899679.2983.00543713234.949692939380.732036717.44106.7212763118.799332141326.709098124.81177.868793861.478632237224.974967441073.18070192822.1278355169.0068769结果：，所以稳定。4.3支护方案二：土钉墙4.3.1土钉设计加权平均重度加权平均内摩擦角加权平均粘聚力加权平均主动土压力系数加权平均被动土压力系数36 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2012年采用5排土钉，设计土钉墙坡度为1:0.2，水平和竖直间距均为1.5米，入射角为10度，钻孔直径为150毫米。如下图所示：图4-6土钉设计草图4.3.2计算各土钉的土压力.…………………………………………………(4-6)土压力的零界高度为：即从基坑顶面到1.1米深度范围内土压力为零。4.3.3土压力放坡对土压力的修正系数..……………………………………….(4-7)解得36 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2012年4.3.4单根土钉受拉荷载标准值由公式..………………………………………………………………(4-8)则有：4.3.5计算土钉长度图4-7土钉长度计算草图（1）自由段长度：由所以（2）锚固段长度：…………………………………………………………….(4-9)36 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2012年设则，可以。设则，可以。设则，可以。设则，可以。设则，可以。（3）土钉总长：………………………………………………………………….(4-10)，取6.0米。，取8.0米。，取8.0米。，取8.0米。，取8.0米。4.3.6土钉配筋确定选钢筋型号为HRB335（1），选36 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2012年（2），选（3），选（4），选（5），选4.3.7土钉墙整体稳定性验算具体过程见下图，取两个圆弧，可对基坑底面以下可能滑动面用圆弧分条法进行整体稳定性验算：……………………………………………………….(4-11)36 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2012年123458.58152775102.3654155326.42885467958.58152775100.8257088552.46423709458.5815277597.80494256277.33686476458.5815277593.297063647100.2090974358.5815277587.346208933120.1959723258.5815277580.213532955136.6659570.297833371.061781295152.3598152570.297833360.81299956357.452157733161.5872795282.0141388548.8234256276.146115705165.7442614593.730444435.2678777886.261283947160.26373937117.163055520.42545909105.03957441142.00158917199.177194353.8066562277113.30768249106.88007467984.1696662802.05107205438.206814281402.1377357结果：，所以稳定。36 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2012年5经济技术分析5.1土方量计算(1)用AutoCAD在总平面图中读出基坑面积3027.04平方米，土方量(2)机械费装载机(履覆式1m3)；自卸汽车(3.5t)；(3)装载机装自卸汽车运土人工费；(4)综合:604192.7元，即60.4万元。5.2混凝土费用的计算用AutoCAD在总平面图中读出11米基坑长度为，故桩的根数根，所用混凝土体积=桩数×单桩体积冠梁所用混凝土体积锚杆:混凝土体积约取混凝土费用=混凝土体积×混凝土单价5.3钢筋费用桩:主钢筋数=桩数×单桩长度×单位长度重量箍筋数=桩数×箍筋数×单个箍筋长×单位长度重量冠梁:主钢筋数=钢筋数×钢筋长度×单位长度重量=8×228.8m×1.21kg/m=2214.8kg锚杆:锚杆个数×锚杆长度×单位长度重量=114×16m×2.98kg/m=5435.5kg钢筋费用=钢筋重量×钢筋单价5.4土钉墙一排土钉长6.0m，二排长8.0m，三排长8.0m，四排长8.0m，五排长8.0m，单排土钉数18.21/1.5=13道。36 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2012年(1)钢筋量=土钉数×土钉长度×单位长度重量(2)钢筋网面积(3)混凝土体积=混凝土面积×混凝土层厚度土钉总费用:本工程用于深基坑支护的总的费用为：6施工监测方案现场监测的准备工作应在基坑开挖前完成，从基坑开挖直至土方回填完毕均应作观测工作。在本工程深基坑施工过程中，为了随时监测基坑施工及相邻建筑物的安全，达到信息化施工，对以下项目进行了施工监测：6.1土锚和土钉的验收与检测为确定锚杆、土钉的极限承载力，验证锚杆、土钉的设计参数，施工方法和工艺的合理性，检验锚固工程施工质量，了解锚杆在软弱地层中工作的变形特性。在对锚杆进行基本试验的基础上还要进行现场抗拔试验，为基坑开挖提供可靠的数据。本工程总共设计36根锚杆，取三根做抗拔试验，土钉1452根，每道土钉取五根做抗拔试验。6.2混泥土灌注桩质量检测采用低应变动测法检测桩身完整性，总桩数为37根，检测3根。6.3桩顶水平位移监测为确保护坡桩的使用安全，在施工阶段应特别对桩顶位移监测，监测方法可采用精度为2”的经纬仪直测法。水平位移观测点延其结构延伸方向布设，每15米布设一个观测点，重点区域应适当加密，测点埋设在桩顶冠梁上。6.4临近建筑物、管线沉降变形监测为监测基坑开挖过程中，周围建筑及地面的沉降情况，应建立沉降、变形观测网络。沉降观测点布设在基坑北侧邯山区实验小学教学楼上，一栋建筑物上布设一个测点。测点布设在建筑物墙外侧。报警值按规范要求设置。自来水管道上布置2~3个观测点，测点布设于管道顶部。报警值按规范要求设置。36 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2012年水平位移、沉降和变形观测点在布设初始建立读数，监测从支护结构施工便开始。两天观测一次。当土方开挖开始时，重新设定初始点，在基坑开挖前期每天观测一次，以后根据土方开挖进度和观测结果适当减小观测次数。观测数据应及时分析整理，水平位移、沉降和变形观测项目应绘制随时间变化的关系曲线，对变形的发展趋势作出评价。监测记录和监测报告应采用监测记录表格，并应有监测、记录、校核人员签字。监测工作完成后，由监测人员提交完整的基坑工程现场检测报告。表6-1.基坑监测具体方案测点位置监测项目测试方法精度要求围护桩桩顶水平位移埋设测点，用经纬仪测1mm桩顶沉降埋设测点，用水准仪测1mm桩身水平位移预埋测斜管，用测斜仪测1mm桩侧土压力埋设土压力盒，用土压力计测1/100（F,S）及5kpa桩周土体桩外土体深层水平位移预埋测斜管，用测斜仪测1mm坑底土隆起埋设分层沉降管，用沉降仪测1mm孔隙水压力埋设孔隙水压力计1kpa地下水位埋设水位管1mm支撑或锚杆支撑轴力预先安装轴力计1/100（F,S）锚杆拉力锚杆上预先安装钢筋计1/100（F,S）立柱沉降埋设测点，用水准仪测1mm坑外建筑物沉降及倾斜度埋设测点，用水准仪及经纬仪测1mm坑外地下管线沉降及水平位移安装测点于接头，用水准仪及经纬仪测1mm6.5应急方案当观测数据达到报警值时，必须通报有关单位和人员，采取措施。针对重点区段进行压力注浆，注浆压力一般为1～2MPa。注浆管深度试具体情况而定。浆液采用掺水玻璃的水泥浆，以加速其凝固，每孔的注浆量已注满为止。在雨期施工时，注意做好基坑排水工作，防止基坑、坡面长时间大量积水。36 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2012年7结束语深基坑支护方案的确定必须全面分析工程地质水文资料、周边环境和地下结构的特点，从安全、造价和工期方面综合考虑进行多方案比较，以确定最为合理的方案。在基坑围护设计中，根据基坑条件采取多种围护方法相结合的系统是经济合理的。在护壁桩设置锚杆，既可以降低桩的造价，节约支护费用，有可以大大减少支护结构的水平位移，这对控制基坑周围建筑物的不均匀沉降、保证地下管线和道路的正常运行都是非常有必要。在软弱地层的深基坑支护与施工中，监测工作是一必要的的辅助手段，信息的及时反馈不仅可以提前预告异常情况的发生，也可以为正常施工提供信息保证。加强基坑开挖监测，做好信息化施工是围护工程能否安全、经济的关键。36 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2012年致谢首先感谢河北工程大学，土木工程学院给了我们一个亲自动手，系统复习和学习的机会。在吴雄志老师，李艳松老师和原东霞老师的悉心安排和指导下，我们的毕业设计进展的非常顺利。在此过程中三位老师不辞辛苦，抽出大量时间对我们进行耐心的讲解和指导，给我们提供了很大的帮助，借此机会要向三位老师致以最诚挚的谢意。同时也感谢迟大雨、潘建民等小组成员的热心帮助，在设计过程中大家相互帮助，共同提高。让我体会到了也让我学会了勇于拼搏，相互合作的团队精神。在设计中由于本人能力水平有限，加之知识和经验不足，设计中不妥之处在所难免，敬请各位专家，老师和同学批评指正。36 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2012年参考文献[1]陈中汗等编著，深基坑工程。北京：机械工业出版社，2003。[2]叶书鳞、叶观宝编著，地基处理。北京：中国建筑工业出版社，1997。[3]徐至军、赵锡宏编著，深基坑支护设计理论与技术新发展。北京：机械工业出版社，2002。[4]刘建航、侯学渊主编，基坑工程手册。北京：中国建筑工业出版社，1997。[5]莫海鸿、杨小平主编，基础工程。北京，中国建筑工业出版社，2003。[6]祝龙根、刘利民编著，地基基础测试新技术。北京，机械工业出版社，2003。[7]张客恭、刘松玉主编，土力学。北京，中国建筑工业出版社，2001。[8]孙永波、孙新忠主编，基坑降水工程。北京，地震出版社，2000。[9]重庆大学、同济大学等合编，土木工程施工。北京，中国建筑工业出版社，2003。[10]东南大学、同济大学等合编，混凝土结构。北京，中国建筑工业出版社，2002。[11]《建筑地基基础设计规范》（GB5007-2002）。北京，中国建筑工业出版社，2002。[12]《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）。北京，中国建筑工业出版社，2001。[13]《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）。北京，中国建筑工业出版社，1999。36 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2012年附：36 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2012年附件一：读书报告CFG桩复合地基读书报告1.概述水泥粉煤灰桩（CFG）、桩间土和褥垫层一起形成复合地基，属于地基范畴。桩基是一种简称，是一种深基础。尽管有时水泥粉煤灰碎石桩体强度等级与桩基中桩的强度等级相同，但由于在水泥粉煤灰碎石桩和基础之间设置了褥垫层，在垂直荷载作用下，桩基中的桩、土受力和水泥粉煤灰碎石桩复合地基中的桩、土受力有着明显的不同。和桩相比，由于水泥粉煤灰碎石桩桩体材料可以掺入工业废料粉煤灰、不配筋以及充分发挥桩间土的承载能力，工程造价一般为桩基的1/3-1/2，经济效益和社会效益显著。并且水泥粉煤灰碎石桩复合地基技术具有施工速度快、工期短、质量容易控制、工程造价较为低廉的特点。水泥粉煤灰碎石桩是针对碎石桩承载特性的一些不足，加以改进而发展起来的。与一般碎石桩相比，碎石桩系散体材料桩，桩本身没有粘结强度，主要靠周围他土的约束形成桩体强度，并和桩间土组成复合地基共同承担上部建筑的垂直荷载。土越软对桩的约束作用就越差；桩传递垂直荷载的能力就越差。CFG桩复合地基的发展研究现状CFG桩复合地基是一种新的地基处理技术，它既不同于一般意义的桩基础，与普通的柔性桩复合地基也有很大的不同。CFG桩复合地基成套技术是由中国建筑科学研究院于20世纪80年代末开始开发的一项新地基加固技术，90年代后开始在全国各地推广，被视为国家级工法，并列入国家行业标准《建筑地基处理技术规范》。随着CFG桩复合地基在全国范围内推广应用，关于CFG桩复合地基各方面的研究也在迅速发展，总结近20年来的研究成果，大致可归纳如下：(l)在CFG桩体材料特性的试验研究方面，范石、汪英珍[37]通过对CFG复合地基桩体材料的室内配比试验，获得了不同配比情况下桩体材料强度的变化规律，提出了CFG桩桩体材料配比时应遵循的某些原则和方法。(2)关于CFG桩复合地基的设计，赵其华、李建光等[57]提出了沉降量和承载力双重控制的CFC桩复合地基的设计思想，并且建立了CFG桩复合地基半无限约束最优化理论模型，利用MatlaL工具进行求解，经工程实例验证该模型是可行的。(3)关于CFG桩复合地基工程特性的研究，中国建科院地基所阎明礼教授和张东刚高工作了大量的试验工作[39][42][441],总结了其工程特点。(4)在复合地基垫层效用的研究方面，郑东明、邓安福等[46]36 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2012年采用有限元数值分析方法，对CFG桩单桩带台复合地基褥垫层的效用进行了研究分析，并提出了一些见解。(5)关于CFG桩复合地基承载性状的方面，张晶、李斌等[43]进行了大量的试验研究，通过对工程上较软弱土层进行复合地基处理后的静荷载试验结果，分析了CFG桩复合地基的承载力性状，并对单桩、桩土复合、桩间土等不同的复合地基试验结果进行了分析对比，得出CFG桩的后期强度增长幅度较高，对整体桩的性状是有利的结论。(6)在CFG桩复合地基变形特性计算方面，目前主要有解析法和数值解法两种。解析法大多应用以Mindlin解为基础的Geddes积分来计算复合地基中桩荷载所产生的附加应力;桩间土荷载产生的附加应力按Boussinesq解计算，复合地基中任一点的附加应力为二者的叠加;按照半无限弹性体内集中力的Mindlin公式，Geddes研究得出了桩端阻力和桩侧阻力的表达式，这样，在得到了桩间土荷载、桩端阻力、桩侧阻力的分布规律后，即可计算复合地基的应力场，求得复合地基的变形。数值解法一般采用有限元计算，在构造儿何模型时通常采用两种方法:其一是将单元划分为土体单元和增强体单元，二者采用不同的计算参数，在十体单元和增强体单元之间可以考虑设置界面单元;其二是将加固区土体和增强体考虑为复合土体单元，用复合材料参数作为复合土体单元的计算参数。在这方面作了许多工作的主要有阎明礼、刑仲星、董必昌等人[47][441](7)在文献[48]中，阎明礼、李春灵等对有边载条件下，特别是在埋深较大条件下的复合地基承载力变形特性与无边载条件下的复合地基性状有什么不同，根据试验结果认为:边载对复合地基承载力的提高具有明显的作用;有无边载条件下复合地基荷载分担比也明显不同，与无边载条件相对比，有边载条件下复合地基中桩的荷载分组比较低，而桩间土的荷载分担比较高，桩需要在更高的总荷载水平下才能发挥其承载力。(8)在CFG桩复合地基计算的数值模拟方面，邢仲星、陈晓平等[47]对CFG桩复合地基力学特性进行了研究及有限元分析，得出结论:CFG桩复合地基的变形主要是由桩间土及桩端土的压缩组成，而桩身范围内的压缩变形组成了搅拌桩复合地基的主要变形:CFG桩整个桩群的桩端应力相互影响，出现了应力叠加现象，对于搅拌桩桩身的竖向应力主要集中在桩体上部，桩端土没有明显的应力叠加发生。此外，文献[45][46]也从不同角度对CFG桩复合地基进行了有限元模拟分析。(9)吴春林、阎明礼等[54]通过室内模型试验方法，对无筋CFG桩承受水平荷载的性状进行了试验分析，并对是否会产生断桩作了评价。室内试验表明在垂直荷载作用条件下，由于褥垫层的作用，基础承受水平荷裁时，垫层厚度dH>lGem时，CFG桩桩体不会发生水平断裂破坏。36 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2012年2.加固机理CFG桩加固软弱地基，桩和桩间土一起通过褥垫层形成CFG桩复合地基。其加固软弱地基主要有三种作用。2.1桩体作用CFG桩不同于碎石桩，是具有一定粘结强度的混合料。在荷载作用下CFG桩的压缩性明显比其周边软土小，因此基础传给复合地基的附加压力随地基的变形渐集中到桩体上，出现应力集中现象，复合地基的CFG桩起到了桩体作用。2.2挤密作用CFG桩施工，由于振动和挤密作用使桩间土得到挤密。经加密后的地基土的含水量、孔隙比、压缩系数均会有所减小,重度、压缩模量均会有所增加。说明经加固后的桩间土已挤密。2.3褥垫层作用由级配砂石、粗砂、碎石等散体材料组成的褥垫，在复合地基中保证桩土共同承担荷载，褥垫层的设置为CFG桩复合地基在受荷后提供了桩上、下刺人的条件。减少基础底面的应力，集中在桩顶对应的基础底面测得的应力与桩间土对应的基础底面测得的应力之比随褥垫层的厚度而变化。褥垫层可以调整桩土荷载分担比，荷载一定时，褥垫越厚，土承担的荷载越多，荷载水平越高，桩承担的荷载占总桩荷载的百分比越大。3.施工技术3.1CFG桩的形式及布置CFG桩设计直径一般为0.5m，呈正方形或三角形布置，桩长、桩间距按各工点具体情况设计。桩顶铺0.6m碎石垫层，垫层内铺设双向高强土工格栅。桩长原则上必须穿透软土至硬底。3.2施工流程为了进行设备选型，项目经理部选取了地质情况具有代表性的地段对振动沉管和长螺旋钻机两种设备都进行了CFG桩试钻。结合现场情况，振动沉管施工至原地面2-3m时无法继续下沉（振动沉管地质适应情况较差），而长螺旋钻机可以施工至全风化层面≮1m。所以决定选用长螺旋钻机设备进行CFG桩施工。经过试桩总结出工艺流程如下：原地面处理——测量放样——机具定位——钻进成孔——灌注砼——机具移位——桩头处理、场地余土清理——质量检测——褥垫层施工。3.3材质及配合比要求桩体原材料采用碎石、粉煤灰、水泥、砂配合而成，材料按C15砼配比。水泥应为PO32.5级及以上的普通硅酸盐水泥，砼28天龄期标准试块抗压强度不小于36 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2012年C15砼标准。混合料搅拌按配合比进行配料，采用拌和站集中拌和。每盘料搅拌时间按照普通混凝土的搅拌时间进行控制，控制在60～90s，塌落度控制在160mm～180mm。3.4施工操作与工序控制1.原地面处理一般地段，清表30cm以后平整场地，适当留出CFG桩的混合料超灌量位置（一般为30-50cm）。当地基表层有淤泥或软弱层时，清瘀后回填普通土，地面低洼地段，回填土并碾压平整后即可进行CFG桩施工。处理后的地面标高同上。碾压平整后在复合地基加固范围内的回填土，压实度K≥0.9，地基系数K30≥80MPa/m。场地应做好排水坡，四周留设排水沟，保证场地不积水。2.测量放样场平工作完成后按照设计的CFG桩平面布孔图放样，在桩位处撒白灰并在地面钉设不易更改的标记（现场一般采用竹签），方便在施工中迅速确定桩位。3.机具定位钻机就位对准桩位中心后，采用在钻架上挂垂球的方法，在钻架上刻上明显的对照位置线，每根桩施工前须进行对中及垂直度检查，确保CFG桩的垂直度偏差不大于1％。4.钻进成孔钻孔开始时，首先关闭钻头阀门，向下移动钻杆至钻头触及地面时，启动马达钻进。先慢后快，同时检查钻孔的偏差并及时纠正。在成孔过程中，发现钻杆摇晃或钻进困难时，放慢进尺，防止桩孔偏斜、位移及钻杆、钻具损坏。根据钻机塔身上的进尺标记，成孔到达持力层（设计为悬浮桩地段除外）时，停止钻进。为加强CFG桩施工地质核查，可利用长螺旋钻机沿线路方向至少每25米核对一个断面，每个断面做三个长螺旋钻孔，描绘地质图，核对每个地层，同时要密切注意是否有软弱夹层。如果CFG桩施工地段同时设计有岩溶注浆，还可以充分利用岩溶注浆先导孔钻勘资料进行地质核查。若勘探出的持力层标高和设计图上相差超过1米或有其他异常情况时，必须和设计进行沟通，由设计出具处理方案。在钻进时，记录每米电流变化并记录电流突变位置的电流值，作为地质复核情况的参考。5.灌注砼钻孔至设计标高确保进入硬层1m后，停止钻进，开始混合料灌注，每根桩的投料量应不少于设计灌注量。钻杆芯管充满混合料后开始拔管，施工桩顶高程宜高出设计高程50cm，灌注成桩完成后，桩顶盖土封顶予以保护。在灌注混合料时，对于混合料的控制采用记录泵压次数的办法，对于同一种型号的输送泵每次输送量基本上是一个固定值，根据泵压次数来计量混合料的投料量。灌注时采用静止提拔钻杆，在特殊情况下采用边转边提进行灌注，如圆砾层等情况下，拔管速度控制在2～3m/min。36 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2012年6.机具移位上一根桩施工完毕，对钻杆端部进行保护，钻机移位，进行下一根桩的施工。7.桩头处理、场地余土清理砼达到70%强度后人工对CFG桩超灌部分进行凿除，并清运现场余土，确保达到场地平整要求。8.质量检测满足一个检验批地CFG桩施工完毕应立即采用低应变和静载对桩身完整性和复合地基承载力进行检测。9.褥垫层施工CFG桩检验完毕，并满足设计要求后，进行褥垫层施工。一般CFG桩桩顶面铺设0.5m厚碎石垫层，碎石粒径宜为8～20mm，最大粒径不宜大于30mm，垫层中铺设一层强度不小于110kN/m双向土工格栅，土工格栅上下各铺设0.05m厚中粗砂保护层。垫层材料虚铺后用静力压实。土工格栅铺设时应铺平拉紧。搭接宽度，横向搭接50cm，纵向搭接50cm。4．质量控制与检测4.1质量控制1.混合料灌注时钻杆提拔速率和输送泵的泵送量要密切配合，钻杆静止提拔，并保证连续提拔，施工中严禁出现超速提拔及先提管后泵料。灌注过程中芯管插入混合料的最小深度宜按25cm控制。2.确保桩长达到设计要求。设计要求CFG桩必须穿透软弱土层至硬底，对于第四系地层一般应嵌入砂类土或硬塑黏性土≮2m，对于下伏基岩段应嵌入全风化层≮1m。3.混合料的各种材料技术指标必须满足规范要求，其抗压强度必须满足设计要求。4.做好地质情况的复核工作。对有代表性的地点在施钻过程中适时提钻以确认地层分布情况是否和地质资料一致，特别是钻进达到设计深度时要确认桩尖土是否已经达到持力层足够深度。必要时，可在相邻两地质横断面中间进行补钻，以进一步复核地质情况。若出现异常情况，则必须及时通知监理和设计单位到现场确认，并提出处理意见。3.2检测按照《客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准》的规定，成桩28d后应及时进行低应变试验检测CFG桩桩身完整性，按成桩总数的10%抽样检验，且每检验批不少于5根；承载力采用复合地基平板载荷试验，其承载力、变形模量应符合设计要求，按总桩数2‰抽样检验，且每检验批不少于3根。为保证施工质量，建议首批CFG桩的前100根必须全部进行自检，以总结、检验和改进工艺质量控制。36 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2012年每台CFG桩施工机组的第一批桩自检数量不少于CFG桩总桩数的20%且不少于40根。我部通过对已完工地段的CFG桩检测发现，CFG桩使用的波速与桥桩检测时使用的波速有一定的区别，设计C15的强度，CFG桩一般在3500m/s左右，比同等强度的桥梁桩基要高一些。检测过程中还发现一部分CFG桩顶部浅层断裂，经过分析主要是在截庄过程中不注意人为造成，这应引起重视。5．结语CFG桩与桩间土以及与基础地面间的褥垫层共同组成复合地基，具有承载力高沉降小、变形稳定快、施工方便、易于控制施工质量、工程造价低的特点。根据上述施工技术指导施工的我项目部CFG桩通过了相关的质量检测，地基加固效果优良。参考文献：地基处理手册（第三版），龚晓南，中国建筑工业出版社地基处理技术，闫明礼，中国环境科学出版社软土地基加固的理论、设计与施工。李彰明中国电力出版社36 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2012年附录二：专题报告深基坑工程中地下水问题的专题研究摘要在基坑的设计与施工中，地下水问题一直深受设计者与施工组织者的关注。文中分析了由于水的渗流对基坑设计中常规土压力计算方法的影响；阐述了地下水对基坑工程施工的影响并分析了其引发工程事故的原因，介绍了施工中常用的控制地下水影响的方法。关键词基坑；地下水；渗流；土压力ResearchontheProblemsoftheGroundwaterintheFoundationPitEngineeringZhangJun-ping，ZhangyaoTangzheng-guo(EngineeringInstituteofEngineeringCorps,PLAUnivofSci&Tech,Nanjing,210007)Abstract:Theproblemsofthegroundwatercatchorganizeroftheconstructionandarchitect’sattentionallalonginthedesignandtheconstructionofthefoundationpitengineering.Analyzethegroundwater’sinfluenceonthecalculatemethodofthesoilpressureintheusualdesignfortheseepageofit，inthearticleandanalysethereasonoftheengineeringproblems.Introducetheusualmethodofcortrolinggroundwater’sinfluenceintheconstruction.Keywords:foundationpit;groundwater;seepage;soilpressure1.引言　　随着城市建设的发展，高层建筑、人防工程和地铁工程大量涌现。基坑支护的成功与否直接影响工程建设的效益与成败。地下水作为岩土体的赋存环境因素，对基坑工程的影响往往是不利的。据统计资料显示，约70％的基坑事故与地下水有关，所以地下水防治是事关全局的工作[1]。作者在参与的几项基坑工程的设计与施工中，体会到由于长江中下游地区地下水位高，基坑开挖中需大面积的临时性降水和止水，若对基坑中地下水处理不当，易造成基坑坍塌、地面沉降等事故。2.地下水对基坑工程的影响　　地下水是一种复杂的天然溶液，含有各种成分，可与岩土体之间发生离子交换、沉淀、腐蚀、固结等作用，从而对基坑工程造成各种不利影响。地下水对基坑工程的影响，主要表现为力学作用和物理化学作用两方面，不论哪个方面都是通过水土相互作用来实现的。力学作用主要表现在：水的渗流、静水压力、动水压力等导致的流砂、管涌、坑底土不能承受承压水压力而产生的突涌等。物理化学作用的表现有：如湿陷性黄土中含有大量可溶盐，遇水溶解后会使土粒间胶结力减弱，土粒变形，土体沉陷。又如膨胀土中含有亲水性强的蒙特土与伊利土，遇水膨胀隆起，失水收缩下沉，往往导致建筑物的不均匀变形[2]。当水中含量过多时，会与作用生成结晶的，使其体积增大，在孔隙中产生膨胀压力，破坏混凝土；当水中氢离子（PH值）、重碳酸离子及36 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2012年游离二氧化碳的含量多时，会对混凝土产生分解破坏作用；当水中PH值较大时，还会对金属材料产生强烈的腐蚀作用等。鉴于地下水对基坑工程的种种影响，从人们关注的基坑设计与施工两方面作简要论述。2.1地下水渗流对基坑设计的影响在基坑工程的设计中，土压力的计算是设计的基础。现行的规范是《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）。可以看出对于砂土及碎石土，采用的是“水土分算”。对于粉土及粘性土采用的是“水土合算”。前者是比较合理的，而后者却有些不妥之处。　　水土合算法在不存在渗流的情况下一般适用粘土和粉土，但如果有渗流存在，则情况将有所不同。有渗流时地下水的一部分表现为渗流力，作用于土体骨架。剩下的才是孔隙水压力。同时渗流力的存在，对土体自重产生影响。且由于渗流力在主动区与被动区的方向不一致，导致主动土压力增大被动土压力减小的情况。对此，等曾作了研究并有如下结论：　　其中渗流力与水平方向夹角，在主动区为，在被动区为。因此在设计中可根据经验，对于粘性土与粉土判断其有无渗流，并考虑渗流对土压力的影响。使设计结果更接近实际，更科学。　　基坑水土压力计算常常采用朗肯和库伦土压力理论，其中朗肯理论由于其简便而被广泛使用。土中水的问题是土压力计算的难点，简单的水土合算与分算并不能解决实际工程中的复杂问题。土中水的存在状态有多种，而地下水存在的形态又有上层滞水、潜水和承压水[4]。在基坑开挖过程中，基坑的水常常处于流动状态。由于朗肯理论要求墙后土应力状态为一维情况，这样，在一些土中水为静水压力或者水压力为一维渗流情况下适用，但有平面渗流的情况就不适用。库伦土压力理论由于考虑土楔体的极限平衡，因而更为适用在有渗流的情况下计算水土压力[5]。当挡土墙墙后水为二维渗流时，由于渗透力方向不全是竖直方向的，故朗肯理论不适用。这时朗肯理论与库伦理论计算的结果有很大的不同。水土压力的分布还受不同土层渗透系数的影响，当土层的渗透系数由大到小，或者由小到大，考虑渗透影响，其水土压力分布有很大的不同，这点在北京某些地区含地下水的土中表现特别明显。此外，渗透力方向的不同，将影响基坑的水土压力。挡土结构后面的土中存在二维分布的超静孔压时，此时不宜用朗肯理论而应用库伦土压力理论。2.2施工中控制地下水影响的措施　　在深基坑工程的挖土与地下室施工中，要保证在“干”状态下的施工。为解决这个问题，通常采取的办法有：止水、降水与排水。36 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2012年　　止水采用止水帷幕的形式，包括深搅桩、旋喷桩、挂网喷浆与地下连续墙甚至冻结法止水等，目的是阻挡基坑外水的渗入。但在实际中常出现止水帷幕的渗漏，且来势凶猛并伴有大量的漏水漏砂，边坡失稳、坍塌、倒桩及附近建筑物、路面的不均匀沉降等现象。分析止水帷幕渗漏的内因主要是其本身的缺陷，如地下连续墙接缝不吻合或在透水层处有蜂窝空洞；拉森式钢板桩沉桩遇石等硬物出现偏移不咬缝[6]；旋喷止水桩在水下成型不佳；深搅桩遇硬物不闭合等。外因主要是场地的水文地质条件不好或由于基坑开挖深度大，周围的动水压力相对增大，导致止水帷幕挠曲或侧移。　　降水是使地下水位保持在基坑底面0.5~1.0m以下，方便挖土与底板“干”作业。降水方法有轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点与深井井点等。以管井井点降水为例，在实际中常有以下情况发生：1、开挖前降水过量；2、在淤泥质土中降水效果不明显，开挖时在机械挤压下又有水流出；3、水泵不能连续运转，降降停停等。这些都将导致周边地面的不均匀沉降与开裂。对周边的管线、建筑与道路的正常使用带来威胁。　　排水是解决上部土层滞水与降雨积水的疏排。对土层滞水常用截水沟—集水井的方式明排水；对于降雨积水则应在雨后做好及时的疏排，特别是在基坑边已发现裂缝的情况下，防止雨水回灌，裂缝进一步发育，最终导致地面塌陷，甚至基坑整体失稳。　　对雨季中正在开挖的深大基坑，应做好防汛抢险措施防止基坑被淹。包括抢险人员的安排，麻包、草袋、水泵等抢险物资的储备。要确保在暴风雨来时，尽量把坑外的水堵住，不让流入基坑，施工中有浇筑钢筋砼挡水墙来隔断主要入水通道的措施；同时要尽量将坑内的水排出去，设置专用的走水管道或通路，包括坑边的截水沟或大口径的水管，并引入下水通道或指定地点。2.3工程实例南京某地下停车场基坑，开挖深度8.00m，平面形态近似方形，面积约25000m2。基坑北距在建高层建筑(基础底板埋深约8.00m)约6.00m,南距老隧道约3.00m，西距在建地铁车站(基础底板埋深约18.00m)约6.00m。地下水位埋深1.70~3.00m,年变幅1.00m左右。基坑采用深搅桩与旋喷桩两种止水帷幕形式，坑南侧主要采用钻孔灌注桩部分采用人工挖孔桩，其余段采用人工挖孔桩支护，设一道支撑，为钢筋砼支撑与钢管支撑间隔布置。基坑采用管井降水，一期工程共布设管井70余口。　　基坑开挖面积巨大，周边环境比较复杂，不同的开挖段地质情况有较大差异。在开挖施工过程中遇到了许多问题。坑东北角在开挖时，由于降水不当，而地下3m到6m左右为粉土与粉砂夹粉土层。由于水在砂性土中渗流，土中的细小颗粒在动力水的作用下，通过粗颗粒的孔隙被水流带走，为管涌的发生创造了条件。在人工挖孔桩挖到4m左右时，造成30多根人工挖孔桩全部连通，后采用钢模板封堵，才控制了险情，幸未造成人员伤亡。但引起了周边道路的下沉，相邻的房屋墙体拉裂，裂缝宽度4cm左右，屋内地面也出现了开裂。后采用压密注浆加固处理，控制了路面的下降及裂缝的扩展。但延误了将近一个月的工期。　　分析其产生的环境效应的主要原因如下:　　1、内因是基坑内本身的土质情况，坑内东北角部分的粉砂土层易产生流砂现象的土体。36 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2012年　　2、外因是挖土前管井降水时水流速度时快时慢，未均匀降水，使土粒带出，为流砂的产生创造了条件。　　为尽量避免上述情况，要注意以下几点：　　1、控制降水速度，均匀降水，勿使土粒带出。随时注意抽出的地下水是否有混浊现象。抽出的水中带走细颗粒不但会增加周围地面的沉降，而且还会使井管堵塞，井点失效。为此应选用合适的滤网与回填的砂滤料。　　2、井点应连续运转，尽量避免间歇和反复抽水，以减小在降水期间引起的地面沉降量。　　同时在开挖时做好监测工作，及时反馈监测信息是基坑安全施工的保证。在基坑东北角开挖时，底板已浇筑，深层位移与坑顶水平位移均已经稳定的情况下，某日监测数据突然变大。测斜数据增大6mm,在7米深度左右，变形速率增大到1.0mm/d,坑顶水平位移一天内增加4.6mm。经观察发现，支护桩身渗水，说明外侧两层深搅桩已破损。经调查是由于相邻的地铁车站施工引起的，后经旋喷加固控制了渗水和变形的发展。　　3.结论（1）在支护结构设计时，只要支护结构在开挖和使用阶段基坑外侧存在地下水渗流，对于粘土和粉土采用水土分算的方法是比较合适的。对于粘性土，判断采用“水土分算”或“水土合算”的依据不仅是土体渗透性的大小，关键在于渗流是否能够发生。（2）在施工中应根据经验和实际情况，并依据监测数据合理采用控制地下水不利影响的措施。同时要注意降水对周边建筑物，道路及地下管线造成的影响。并做好汛期地下水处理的方案，制定应急措施确保基坑工程的安全。参考文献:[1]王建国.浅谈地下水对地基基础的影响.山西建筑，2002，4[2]陈希哲编著.土力学地基基础.北京：清华大学出版社，1997[3]中华人民共和国行业标准.建筑基坑支护技术规程（JGJ120-99）.北京：中国建筑工业出版社，1999[4]王洋，汤连生，杜赢中.地下水渗流对基坑支护结构上水土压力的影响分析.中山大学学报，2003，3[5]张在明,孙保卫,徐宏声。地下水赋存状态与渗流特征对基础抗浮的影响[J]。土木工程学报，2001,34(1).[6]李广信,周顺和。挡土结构上的土压力与超静孔压力的关系[J]。工程力学，1999，(增刊):507～512.[7]陈忠汉，黄书秩，程丽萍编著.深基坑工程.北京：机械工业出版社，1999.36'