基坑支护毕业设计1.doc

'....毕业设计说明书（毕业论文）市罗城头综合商住楼基坑支护设计（10m）专业：岩土工程学生：冯亚里指导教师：原冬霞工程大学土木工程学院.下载可编辑. ....摘要拟建市罗城头商住楼市区南部，光明大街西侧原光明饮料厂，地上29层，地下1层，建筑高度87.0m，结构形式拟采用剪力墙结构，地基基础设计等级均为乙级。基坑深度10m。通过对拟建场地的工程地质条件分析，地下水位较浅，采用挡水措施。由于基坑深度不大，因此可试着考虑采用较简单的基坑支护措施，以保证基础正常施工和主体地下结构的安全和周围建筑物不受损害。在本次基坑支护设计过程中，考虑到施工经济等原因，根据场地的土层条件及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，对基坑壁先进行了等级划分，对不同等级的基坑壁拟采用不同的支护方案。先后分析了两种方案：1.悬臂桩支护；2.悬臂桩加锚杆支护；3.土钉墙支护。由于基坑较深，计算得出悬臂桩变形和位移较大并且配筋很不经济，所以被排除。悬臂桩加锚杆的方案中，可附加单排水泥土挡墙起挡水的作用。除北侧基坑壁等级为二级外，其余皆为一级，因此除北侧外采用了相同的支护方案。关键词：土钉墙单支点排桩基坑支护AbstractProposedcompositecommercialresidentialbuildingsinHandanCity,RochesterheadHandanurbansouth,thewestsideofthestreetbrightlightdrinksfactory,29oftheground,undergroundfloor,buildingheight87.0m,theformofashearwallofthestructure,thefoundationdesignclassCategoryBare.Pitdepthof10m.Throughtheproposedvenueoftheengineeringgeologicalconditions,theshallowgroundwaterlevelbyretainingmeasures.Aslittledepthofexcavation,itmaytrytoconsideradoptingasimplerfoundationpitsupportmeasurestoensurethatthebasisfornormalconstructionandthesafetyofthemainundergroundstructuresandsurroundingbuildingswillnotbeharmed.Inthepitsupportingthedesignprocess,takingintoaccounttheconstructionofeconomicandotherreasons,accordingtothesiteandsoilconditionssimilarexcavationworksinHandanCityofexperience,toensurethestabilityofthepitandsaveasmuchaspossibleinvestment,thepitwallToarankingofthedifferentlevelsofpitwalltoadifferentsupportprogrammes.Hasanalyzedtwooptions:1.Cantileverpilesupport,2.Cantileverpileandbolting3.Soilnailwallsupport.Asdeeppit,pilescantilevercalculateddeformationanddisplacementofverylargeeconomic.下载可编辑. ....andreinforced,sobeexcluded.Cantileverpileandtheanchoroftheprogramme,additionalsingle-soildrainagefromtheretainingwalloftherole.Inadditiontothenorthpitwallforthetwogrades,therestwerelevel,usingthesamesupportprogramme.Keywords:SoilnailwallSinglefulcrumpilePitSupport目录摘要20.绪论41.工程概况41.1工程地质勘察资料42设计方案比较63.土钉墙支护：63.1土钉设计参数如下：63.2土钉计算过程：73.3土钉稳定性验算113.4土钉的抗滑动稳定性分析143.5土体的抗倾覆稳定性验算144.单支点排桩支护设计方案154.1基本参数：154.2土压力为零点(近似零点)距离基坑底面距离的计算174.3求嵌固深度174.4求桩顶的锚拉力184.5求剪力为零点O点184.6排桩墙稳定性验算194.7配筋计算19.下载可编辑. ....4.8锚杆计算204.9整体稳定性验算214.10腰梁计算234.11冠梁设计244.12位移验算245施工监测方案286应急预案：29参考文献33市罗城头综合商住楼基坑支护设计学生：冯亚里指导老师：原冬霞工程大学土木工程学院土木工程专业岩土方向0.绪论毕业设计是大学四年学习的最后一个阶段，本次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，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。.下载可编辑. ....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。由于该工程基坑开挖较深，边坡不能自然稳定，必须对其进行支护。经过对几种支护方案的分析计算比较后得出最佳方案。采用土钉墙支护体系。在西南角处用单支点排桩支护体系。1.工程概况拟建市罗城头商住楼市区南部，光明大街西侧原光明饮料厂，地上29层，地下1层，建筑高度87.0m，结构形式拟采用剪力墙结构，地基基础设计等级均为乙级。基坑深度10m。1.1工程地质勘察资料据市金地工程有限责任公司提供的《岩土工程勘察报告》，该场地土自上而下分述如下：第（1）层：杂填土【Q42ml】，杂色，稍密，稍湿。地表为0.2m厚的混凝土地面，下部为建筑垃圾以及含白灰的粉质粘土。本层在场地广泛分布，层厚0.20～1.20m，层底标高-0.60～0.50m。第（2）层：粉质粘土【Q42(al+pl)】，褐黄色，软塑～可塑，干强度中等，中等韧性，摇振反应无，稍有光泽。夹少量灰色条纹，局部含锰斑点。本层在场地广泛分布，层厚3.70～6.20m，层顶埋深0.20～1.20m，层底标高-5.90～-3.80m。第（3）层：粉土【Q42(al+pl)】，灰褐色，中密，湿，干强度低，低韧性，摇振反应迅速，无光泽。见铁锈斑。本层在场地广泛分布，层厚2.50～5.30m，层顶埋深4.00～6.50m，层底标高-10.00～-7.70m。第（4）层：粉质粘土【Q42(al+pl)】，灰褐色～灰黑色，可塑，干强度中等，中等韧性，摇振反应无，切面光滑。含少量姜石、铁锈斑。本层在场地广泛分布，部分钻孔穿透，揭露层厚1.50～5.00m，层顶埋深8.00～10.50m，层底标高-12.70～-11.20m。第（5）层：中砂【Q41(al+pl)】，黄褐色，中密，湿。主要矿物成分为石英、长石，磨圆度一般，级配较差，局部夹粘性土团块。本层部分钻孔没有穿透，揭露层厚0.50～2.40m，层顶埋深11.80～13.00m，层底标高-13.90～-12.00m。第（6）层：粉质粘土【Q41(al+pl)】，褐黄色，硬塑，局部坚硬，干强度高，中等韧性，摇振反应无，稍有光泽。含小姜石，含量约30%，局部50%。本层仅部分钻孔穿透，揭露层厚0.50～7.30m，层顶埋深13.00～14.50m，层底标高-20.30～-14.10m。第（7）层：粉质粘土【Q41(al+pl)】，灰黄色，硬塑，干强度中等，中等韧性，摇振反应无，稍有光泽。姜石含量较大，见大量灰绿色条带。.下载可编辑. ....本层见于部分钻孔中，揭露层厚1.20～4.00m，层顶埋深18.00～21.00m，层底标高-23.30～-20.20m。第（8）层：粉质粘土【Q41(al+pl)】，黄褐色，硬塑，局部坚硬，干强度高，中等韧性，摇振反应无。含灰绿色团块，含少量姜石，局部夹细砂薄层。本层见于部分钻孔中，揭露层厚5.80～10.50m，层顶埋深21.00～24.00m，层底标高-32.40～-29.10m。第（9）层：卵石【Q41(al+pl)】，黄褐色，中密。卵石含量约50%，主要成分为石英砂岩，亚圆形，磨圆度一般，直径3～10cm，大部分3～5cm，充填物为粉质粘土或中砂。本层见于部分钻孔中，且仅部分钻孔穿透，揭露层厚3.60～16.20m，层顶埋深29.80～33.00m，层底标高-46.40～-33.80m。第（10）层：粉质粘土【Q41(al+pl)】，棕褐色，坚硬，干强度高，高韧性，摇振反应无，稍有光泽。含细砂、灰绿色膨胀土团块。本层见于部分钻孔中，且所有钻孔均未穿透，揭露层厚8.00～8.10m，层顶埋深46.00～46.80m。勘察围稳定水位埋深3.00-3.60m，为上层滞水。各层土的物理力学性质指标见表1，其它资料详见《岩土工程勘察报告》表1-1土层分布情况表层号土的名称W(%)()eWWa(Mpa)F(kPa)h1杂填土180.77132.318.80.3810012粉质粘土25.419.520.75928.119.30.2012053粉土25.319.360.72728.417.00.2910044粉质粘土24.919.970.70030.117.50.2712045中砂23.119.70.66830.418.00.2416016粉质粘土24.519.60.69833.119.60.2320042.设计方案比较（1）悬臂梁方案，由于基坑深度过大，土质的摩擦角较小，经计算最大弯距过大，导致桩径过大配筋过密，不经济，不宜采用。（2）单支点排桩方案由于基坑深度为10米，，因而采用单支点排桩能有效是减少桩身的位移和变形，.下载可编辑. ....计算出的锚杆适宜，配筋合适，稳定安全。（3）土钉墙方案通过勘察报告可以看出该工程土质较好，使用土钉墙方案可以利用土体的整体性，提高土体的稳定性，从而保证基坑的安全。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。3.土钉墙支护：3.1土钉设计参数如下：（1）开挖坡度1：0.2;（2）开挖深度10m;（3）土钉直径120mm;（4）布置8道土钉；（5）土钉倾角均为15°；（6）土钉水平间距为1.2m;（7）基坑周边设计荷载取均布荷载q=10kPa。(8)土钉垂直间距为1m3.2土钉计算过程：3.2.1基坑深度围各指标的加权平均值为：主动土压力系数.下载可编辑. ....3.2.2各土钉处水平荷载标准值分别为：（3-1）3.2.3折减系数3.2.4各道土钉受拉荷载标准值为：（3-2）根据公式3-2得：.下载可编辑. ....3.2.5土钉抗拉承载力设计值为：（3-4）由公式3-4得.下载可编辑. ....经查«土钉锚固体与土体极限摩阻力标准值»表取，土钉在稳定土体的长度为：3.2.6土钉的长度（1）土钉在直线破裂面的长度：（3-5）=.下载可编辑. ....（1）土钉总长度为：取取取取取取取取3.2.7配筋计算钢筋选用HRB335级钢筋，钢筋抗拉强度设计值，土钉钢筋为：（3-6）.下载可编辑. ....第1，2，3，4排土钉选用d=20,钢筋面积，满足；第5，6，7，8排土钉选用d=25,钢筋面积，满足；3.3土钉稳定性验算采用圆弧条分法进行稳定性验算，取任意半径画圆，将土体分为9条逐条进行计算。如下图所示。具体过程见下表；.下载可编辑. ....图3-1土钉墙计算简图图3-2土条计算简图1图3-3土条计算简图2表3-1土条计算列表土钉编号dnj(m)qsikkPa)lni(m)Tnj(kN)θi(°)Tnj×(cosθi+1/2sinθitanφk)10.12504.6745.9677616.64620.12506.6751.8596719.82530.12506.7861.5785830.7140.12507.8467.5644545.2150.12508.7672.873951.7160.12509.6587.613360.170.125010.5494.232777.180.125011.67123,42291.56求和393.81表3—2土条计算参数表.下载可编辑. ....土条编号Wi(kN)θi(°)li(m)s(m)bi(m)φk(°)ck(kPa)121.12150.51071.50.512.421.93243.18220.52041.50.512.421.93354.17270.53401.50.512.421.93463.14330.55221.50.512.421.93540.72380.57661.50.512.421.93637.77450.60941.50.512.421.93734.19580.65451.50.512.421.93829.83620.71941.50.512.421.93924.41760.82051.50.512.421.93表3—3土条计算土条编号s(Wi+q0bi)cosθitanφksγkγ0(Wi+q0bi)sinθiciklis18.607016.59183.9027216.767338.20163.9958320.583556.80434.1264420.120368.03845.3011520.300276.93154.5354616.368484.57715.8502714.345384.82535.2832812.153684.86545.906298.902784..39056.8768求和.5241595.597267.9862满足条件。3.4土钉的抗滑动稳定性分析作用在墙后的滑移合力为土体主动土压力（3-7）土钉墙的厚度B.下载可编辑. ....取符合要求3.5土体的抗倾覆稳定性验算墙体的抗倾覆弯距为：（3-8）墙底受到弯距为符合要求4.单支点排桩支护设计方案4.1基本参数：（1）各层土加权平均重度：=.下载可编辑. ....（2）土的摩擦角的加权平均值∴（3）地面超载图4-1土压力分布图.下载可编辑. ....图4-2等值梁法计算简图=2.13自立高度为：.下载可编辑. ....4.2土压力为零点(近似零点)距离基坑底面距离的计算4.3求嵌固深度设嵌固深度为t（4-1）（4-2）对锚定A点取距（4-3）整理得：整理后得：经过试算得：施工时应乘安全系数嵌固深度设计值.下载可编辑. ....4.4求桩顶的锚拉力根据验算符合要求4.5求剪力为零点O点对O点取距得：桩顶到O点的距离为y（4-4）=6.48m求最大弯距（4-5）.下载可编辑. ....=4.6排桩墙稳定性验算一般排桩墙满足抗倾覆验算,就可以满足抗滑移,等验算下面进行抗倾覆验算满足要求4.7配筋计算预选桩径:钢筋保护层厚度:钢筋笼直径为1100mm钢筋笼直径:选竖向主筋经计算,（4-6）得选用24φ25=.下载可编辑. ....4.8锚杆计算取锚杆水平间距(1)支点力设计值（4-7）(2)锚杆承载力（4-8）（4-9）D取160mm取1.3符合要求(3)取锚固长度（4-10）取(4)自由段长度==.下载可编辑. ....取(5)锚杆总长（4-11）(6)锚杆横截面积选用4φ22钢筋4.9整体稳定性验算图4-3整体稳定性计算图.下载可编辑. ....图4-4整体稳定性计算简图根据上图得锚杆间距为(1)（4-12）(2)（4-13）(3)因为，要计算地面荷载4.代替墙的主动土压力经查表得.下载可编辑. ....（4-14）满足要求。4.10腰梁计算图4-5梁计算简图选配2［18ａIｘ=1270cm4Wx=184.62cm3.下载可编辑. ....σmax=＜ｆｙ=215N/㎜24.11冠梁设计按构造配筋图4-6冠梁配筋图4.12位移验算（1）参数计算（4-14）查表得：，桩底置于非岩石中由于得.下载可编辑. ....坑底处弯矩：坑底处剪力：所以属于弹性桩。查=4表得：桩底处置于非岩石地基中，且αhd>2.5,则Kh=0,所以公式为坑底处桩的水平位移：转角位移（2）坑底以下位移为下表公式为：其中系数为表4-1坑底各点位移列表.下载可编辑. ....h=αZA1B1C1D1X。φ0/αM0/α2EIQ0/α3EIXz0.110.10.0050.000170.003220.005940.004350.0001-0.002550.210.20.020.001330.003220.005940.004350.0001-0.002020.30.999980.30.0.00450.003220.005940.004350.0001-0.001530.40.999910.399990.080.010670.003220.005940.004350.0001-0.001090.50.999740.499960.1250.020830.003220.005940.004350.0001-0.000690.60.999350.599870.179980.0360.003220.005940.004350.0001-0.000340.70.9960.699670.244950.057160.003220.005940.004350.0001########0.80.997270.799270.319880.085320.003220.005940.004350.00010.0002450.90.995080.898520.404720.121460.003220.005940.004350.00010.00047310.991670.997220.499410.166570.003220.005940.004350.00010.0006581.10.96581.095080.603840.221630.003220.005940.004350.00010.0008681.20.979271.191710.717870.287580.003220.005940.004350.00010.0009031.30.969081.28660.841270.365360.003220.005940.004350.00010.0009621.40.955231.37910.973730.455880.003220.005940.004350.00010.000981.50.936811.468391.11440.559970.003220.005940.004350.00010.0009581.60.91281.553461.264030.678420.003220.005940.004350.00010.000891.70.882011.633071.420610.811930.003220.005940.004350.00010.0007811.80.843131.705751.583620.961090.003220.005940.004350.00010.0006291.90.794671.769721.75191.126370.003220.005940.004350.00010.00043320.735021.822941.924021.308010.003220.005940.004350.00010.000192.下载可编辑. ....2.20.574911.887092.272171.720420.003220.005940.004350.0001-0.000432.40.346911.87452.60822.195350.003220.005940.004350.0001-0.001232.60.0331461.754732.90672.723650.003220.005940.004350.0001-0.00223根据上表可以看最大位移为2.2mm桩顶的位移：（1）挡墙作为弹性地基杆系在基底底面处O点受P及弯距Pb后，O点的水平位移（4-15）（2）挡墙作为弹性地基杆件，在基坑底面处O点受力P及弯距Pb后产生的转角在N点引起的水平位移为按题意得（3）挡墙悬臂部分作为悬臂梁，在集中力P作用下在N点产生的水平变位，可以根据材料力学求得：.下载可编辑. ....图4-6位移计算简图（1）挡墙作为弹性地基杆系在基底底面处O点受Q及弯距Qb后，O点的水平位移（2）挡墙作为弹性地基杆件，在基坑底面处O点受力Q及弯距Qb后产生的转角在N点引起的水平位移为（4-16）按题意得（1）挡墙悬臂部分作为悬臂梁，在三角形土压力荷载下P作用下在N点产生的水平变位，可以根据材料力学求得：（4-17）.下载可编辑. ....图4-7位移计算简图水平位移由以上位移迭加得到当时=0.0051m同理当当最大位移为5.1mm5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：（1）桩顶水平位移监测：.下载可编辑. ....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。测点埋设在桩顶冠梁上。当水平位移报警值为0.35m。（2）临近建筑物沉降监测：沉降观测点布设在东南角市政大酒店和西侧三栋民用住宅楼上，一栋建筑物上布设一个测点。测点布设在建筑物墙外侧。报警值按规要求设置。（3）临近管线变形监测：热力管道上布置2~3个观测点，测点布设于管道顶部。报警值按规要求设置。水平位移、沉降和变形观测点在布设初始建立读数，在基坑开挖当日起实施。两天观测一次。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。6应急预案：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。毕业设计是大学学习的最后阶段，也是最重要的阶段。通过本次设计：首先，使我们较深入地了解和掌握了与岩土工程相关的知识；其次，也是一次很好的理论联系实际的过程。这不仅使我们巩固了以往所学的专业理论知识，而且也使我们学会主动运用知识去解决问题的能力；再其次，培养了我们的调查研究、查阅文献、收集和整理资料的能力；最后，提高了我们的计算机应用技能。总之，通过毕业设计的整个过程，它为我们以后的工作、学习打下了坚实的基础。7各方案经济指标计采用长螺旋钻机成孔灌注桩，商品混凝土,经计算：基坑总长288.8m,单支点排桩137根，按构造要求，桩长大于4m需隔2m设置圆形箍筋一道，选用HPB235,直径10mm。螺旋箍筋间距150mm,锚杆锚固段留设200mm,喷射混凝土厚50mm,冠梁主筋4为HRB300直径16mm,箍筋直径8mm,间距200mm,保护层厚度30mm.(1)灌注桩工程量：=2400.4钢筋用量：.下载可编辑. ....(2)喷锚支护工程量:(3)冠梁工程量:(4)腰梁用量:.下载可编辑. ....（5）土钉墙工程量计算面层砼土钉钢筋总量20用量总长为2357ｍ25总长2357ｍ钢筋网用量加强筋用量水泥砂浆用量.下载可编辑. ....致谢通过这次毕业设计，在原冬霞老师的悉心安排和指导下，我们的毕业设计进行的非常顺利。在此向原冬霞老师致以最诚挚的谢意，同时也向在设计和学习中帮助我们的吴雄志老师，岳文老师表示忠心的感谢，设计中还得到了同学的热心帮助，在此也向他们表示诚挚的谢意。在设计中由于本人水平有限，加之能力、知识有限和经验的不足，难免会出现一些错误和不足，难免会出现一些错误和不足之处，敬请各位老师和同学批评指正.下载可编辑. ....参考文献[1]JGJ120-99，建筑基坑支护技术规程[2]CECS96：97，基坑土钉支护技术规程[3]GB/T50001-2001，房屋建筑制图统一标准[4]GB/T50105-2001，建筑结构制图标准[5]忠汉等,深基坑工程,第2版,机械工业,2002[6]JGJ120-99建筑基坑支护技术规程,建工,1999[7]余志成等,深基坑支护设计与施工,建工,1997[8]建航等主编,基坑工程手册,建工[9]永波等，基坑降水工程，地震，2000[10]基础工程,建工[11]袁聚云等，土木工程专业毕业设计指南岩土工程分册，水电，1999[12]JGJ79-2002，建筑地基处理技术规[13]王吉望，唐业清，顾晓鲁，何颐华主编.建筑基坑工程技术规（YB9258-97）.北京：冶金工业，1999[14]唐业清主编.土力学基础工程.北京：中国铁道，1989[15]仲颐，叶书麟主编.基础工程学.北京：中国建筑工业，1990[16]黄文熙主编.土的工程性质.北京：水利电力，1983[17]钱家欢，殷宗泽合编.土工原理与计算（第二版）.北京：水利电力[18]宋二祥主编.基坑工程学术讨论会论文集.建筑技术杂志社出版，1998[19]林宗元主编.岩土工程治理手册.：科学技术[20]尉希成编著.支挡结构设计手册.北京：中国建筑工业，1995[21]黄熙龄主编.高层建筑地下结构及基坑支护.北京：宇宙，1994[22]秦惠民，叶政青主编.深基础施工实例.北京：中国建筑工业，1992[23]黄强编著.深基坑支护结构实用力计算手册.北京：中国建筑工业，1995[24]基坑支护技术进展.建筑技术增刊，1998[25]黄运飞编著.深基坑工程实用技术.北京：兵器工业，1996[26]华南理工大学，东南大学，大学，大学编（位光主编）.地基及基础.第三版，北京：中国建筑工业，1998[27]高大钊主编.土力学与基础工程.北京:中国建筑工业,1999[28]吴湘兴主编.建筑地基基础.：华南理工大学，2002[29]杰编.地基基础设计手册.上海：上海科学技术，1988[30]董建国，锡宏著.高层建筑地基基础——共同作用理论与实践.上海：同济大学，1997.下载可编辑. .....下载可编辑. ....附件1:专题附件2:读书报告.下载可编辑. ....深基坑工程中地下水问题的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.下载可编辑. ....　　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。　　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”.下载可编辑. ....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、因是基坑本身的土质情况，坑东北角部分的粉砂土层易产生流砂现象的土体。　　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。.下载可编辑. ....　　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。.下载可编辑. ....参考文献[1]王建国.浅谈地下水对地基基础的影响.建筑，2002，4[2]希哲编著.土力学地基基础.北京：清华大学，1997[3]中华人民国行业标准.建筑基坑支护技术规程（JGJ120-99）.北京：中国建筑工业，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.大学学报，2003，3[5]在明,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]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]忠汉，黄书秩，程丽萍编著.深基坑工程.北京：机械工业，1999.下载可编辑. ....读书报告一次偶然的机会我读了一篇关于螺杆桩的文章叫《螺杆桩新技术及其应用》。笔者详细的介绍了半螺丝桩作为一项新型桩，是一种“上部为圆柱型，下部为螺丝型”组合式桩，该桩及成桩工法简称螺杆桩技术(该技术2003年申请了发明专利，名称为“半螺丝桩及其成桩工法”，2006年5月获得了发明专利，专利号：ZL03128265.2)。该技术已被列为“2004年省建设科研项目”、“2005年建设部科学技术项目计划”、“2005年全国建设科技行业推广项目”。现浇螺杆桩是在施工过程中采用桩机钻具旋转挤压土体泵压砼成桩。与打入式预制桩相比，施工噪音低、无振动、对已施工的桩无影响；与全螺旋钻、普通泥浆护壁成孔的灌注桩相比，无泥浆污染和弃土问题。螺杆桩是一种具有很高实用价值的新型桩。现浇螺杆桩的成桩工艺实践及设备目前以、技术为研发重点。目前螺杆桩技术正在不断完善中，在省的数十项工程中得到了充分的肯定。该桩适用于粘性土、粉土、砂土及软土等土层，螺杆桩都被证明是一种适用广泛、安全、经济的桩基新技术。1螺杆桩技术螺杆桩技术是在螺旋灌注桩、全螺纹灌注桩和高强度钢纤维混凝土全螺纹预制桩的基础上研制成功的。螺杆桩是采用了变截面的构造形状，满足了附加应力的分布规律和应力分担比及刚度变化的要求，调整了土体与桩之间的作用，桩侧土体应力分担比及应力扩散度提高，桩端荷载减少，使桩身受力与土体受力协调一致[1]。图1螺杆桩在成桩中图2螺杆桩螺纹部分.下载可编辑. ....图3桩螺杆部分螺杆桩上下两部分的长度设计是弹性的。按照土质情况，以桩径400mm的螺杆桩为例：上部柱体部分直径为400mm；下部螺牙部分外径为400mm、径为250mm~300mm、螺牙根部高度为80mm~100mm、螺牙叶片高度为50mm、螺牙片间距为400mm。如图4所示。桩在竖向受力方面，其附加应力是遵循由上至下逐步减小的规律。因此，选择桩螺杆螺纹部分设计于何类土层是非常关键的。螺杆螺牙间的土体强度将直接影响整个桩的强度、刚度及承载力的发挥。而在软弱土体中，土的抗剪能力微乎其微。目前，国外学者对全螺纹桩承载力进行了初步探讨。在有关全螺纹桩的文献中，也提到以土体的抗剪强度确定螺纹桩的单桩竖向极限承载力[2]：（1）式中，为桩侧第i层土的极限桩抗剪强度特征值。根据上述公式，以饱和粘性土进行比较。饱和粘性土中，=，式中为的土不排水剪切强度；并引用汤姆逊（Tomlinson,1971）的α法理论：，式中，α为粘着力系数（0.2-1.0），提出了全螺纹桩与传统直线型灌注桩承载力关系为（2）式中—螺纹直线型灌注桩侧阻力。以上说明，在一定程度上反映了在饱和粘性土中螺纹桩竖向承载力大于传统灌注桩的现象和用抗剪强度计算螺纹桩侧阻力的思路。问题是，抗剪强度指标的边界条件如何界定？库仑公式中的法向应力如何取值？在已有文献中没得到解决。桩在竖向受力方面，附加应力是遵循由上至下逐步减小的规律，桩身应力逐步分担，约为10:1，螺杆桩的上大下小的分段设计满足了附加应力的分布规律。桩的竖向承载力与桩的长细比有着密切的关系，刚度的大小在制约桩的受力变形方面起决定性作用。螺杆桩上部的柱体段在荷载传递过程中，提高了桩身刚度和加大了受压面积，对螺纹段功能发挥起到了保证性作用。螺杆桩设计上利用一般土层上软下硬的特点，在承载力大于120kPa的土层中设计成桩螺牙，承载力小于120kPa的土层中设计成圆柱体桩，同时螺杆桩成桩呈螺旋状挤压土体，属于挤土灌注桩，对桩周土进行了挤密加固，提高了地基土的承载力和桩侧摩阻力。.下载可编辑. ....因此，把满足桩身强度和刚度条件作为全螺纹桩研究的先决条件，这一点应尤其重要;其次，软土对桩的螺牙负作用不可忽视。图4螺杆桩剖面图2螺杆桩的力学计算基于满足上述基本条件，螺杆桩的单桩竖向极限承载力还需要针对其受力机理建立自己的公式。（1）关于抗剪强度指标的边界条件作为螺杆桩螺纹段叶片间的螺纹形环状土体，当桩顶受荷时，先是受压后受剪。一般无排水环境，受力方向与剪切滑动面沿伸方向平行。因此，土的抗剪强度指标粘聚力C和摩擦角φ应选择固结不排水直剪方法测定值。.下载可编辑. ....（1）关于库仑公式中法向应力σ的取值问题由土力学原理和大量试验结果分析表明：砂性土抗剪强度与法向应力之间的关系是一条通过原点的直线，直线方程可用库仑公式表示。对于粘性土，抗剪强度与法向应力之间也基本成直线关系：(3)它们的共同点是都遵循抗剪强度和法向应力成正比关系的规律。根据《土工试验方法标准》（GB/T50123-1999）剪切试验中的垂直压力（法向应力）划为100kPa、200kPa、300kPa和400kPa四档。试验时根据工程实际和土的软硬程度施加各级垂直压力。在竖向荷载作用下，螺杆桩桩周土上的法向应力主要是来自成孔时挤土的水平力和成桩过程中泵压混凝土的水平挤压力而且是长期存在的实际法向应力。鉴于以上分析，在螺杆桩侧阻力剪切强度计算中，根据土性，按《土工试验方法标准》（GB/TS0123-1999）划为100kPa、200kPa、300kPa、400kPa四档确定法向应力σ值，详见表1。（2）螺杆桩桩侧阻力计算由于螺杆桩是由直杆段和螺纹段两部分构成。因此，侧阻力的计算需分段进行。直杆段侧阻力Qsk1计算。螺杆桩直杆段侧阻力Qskl是由桩土之间的摩阻力实现的。所以，计算方法与传统直线型灌注桩相同。即(4)式中：——螺杆桩直杆段极限侧阻力特征值（kPa）；可按表2取值；——桩身周长（m）；——螺杆桩直杆段穿越第i层土的厚度（m）。螺杆段侧阻力Qsk2计算。螺杆桩螺纹段的侧阻力Qsk2是由桩的螺牙与土的机械咬合作用力通过桩孔侧壁土的抗剪强度体现的，与直杆段桩的受力机理截然不同，建议按下式计算：(5)式中：——螺杆桩螺纹段第i层土抗剪强度值（kPa）；.下载可编辑. ....（1）土层抗剪强度的确定方法（c,φ）根据室土工试验抗剪强度指标xk强度按下式计算（砂类土）(6)（粘性土）(7)式中：——第i层土剪切滑动面上的法向应力（kPa）；可按表1取值——第i层土的粘聚力（kPa）；——第i层土的摩擦角（。）（2）螺杆桩桩端阻力计算由于螺杆桩在成孔过程中对孔底有挤土作用，加之管泵压混凝土有较高的压力，作用机理相似预制桩。计算式如下：(8)式中：—极限端阻力特征值（kPa），可按表2取值；—桩端面积。（3）螺杆桩单桩竖向极限承载力计算将螺杆桩直杆段侧阻力、螺纹段侧阻力和端阻力公式合拼即得螺杆桩单桩竖向极限承载力计算公式：(9)式中：—单桩竖向极限承载力特征值，（kN）；—直杆段桩第i层土极限侧阻力特征值,（kPa）,可按表2取值；—桩身周长（m）；—直杆段穿越第i层土的厚（m）；—螺纹段穿越第i层土的厚（m）；—第i层土的粘聚力（kPa）；—第i层土的摩擦角；—第i层土的抗剪强度对应的法向应力（kPa）。可按表1取值（kPa）。表1土层抗剪强度计算对应的法向应力土名称土的状态剪切试验法向应力σ（kPa）100200300400粘性土0.75121-360.750.922-44640-15001100-19001700-25000.75≤e≤.0942-64840-17001300-21001900-2700e<0.7564-851500-23002100-30002700-3600粉细砂稍密22-42800-16001500-21001900-2500中密42-631400-22002100-30003000-3800密实63-851600-24002300-32003200-4000中砂中密54-743600-51005100-63006300-7200密实74-953800-53005300-65006500-7500粗砂中密74-955700-74007400-84008400-9500密实95-1165900-76007600-86008600-9800砾砂中密、密实116-6300-10500角砾、园砾中密、密实7400-11600碎石、卵石8400-12700.下载可编辑. ....表3土层物理指标统计土层名称及层号摩擦角（o）凝聚力(kPa)压缩模量(MPa)重度(kN/m3)建议采用承载力特征值（kPa）桩极限侧阻力(kPa)桩极限端阻力(kPa)①素填土70②粉细砂20.025.07.920.910025③砂质粘土18.040.05.8420.418085④粉质粘土20.060.09.5520.3280904000⑤强风化细砂岩25.040.010.020.8300⑥中风化细砂岩1000表4单桩竖向极限承载力试验值与计算值对比建筑物编号桩型桩径mm桩长m单桩竖向极限承载力（kN）静载试验值公式计算值试验值与计算值的比值B1B2A1A240040040040012.6(8.6)9.0（6.0）8.5(5.5)9.4(6.4)2880.002640.002577.512189.112089.582117.841.111.20注：括号（）中的数安为螺杆桩螺纹段段桩长。3工程应用实例拟建的建筑物位于市，场地呈长方形。共建住宅楼4连套，框架结构，6~12层，无地下室。规划总用地面积77957.56m2，抗震设防类别为丙类建筑。从表4不难看出，计算值略抵于试验值，差值0.12~0.20之间，由此可知，本文中建立公式是比较接近工程实际的，因此可用于工程计算。4结论.下载可编辑. ....（1）螺杆桩以外型独特，受力机理及工法科学为基础，利用了土的抗剪强度大幅度提高桩侧阻力，实现了在相同条件下比传统灌注桩提高单桩竖向极限承载力的新方法;（2）螺杆桩施工工艺简单、不取土、不振动、不排浆、无污染，利于环保；（3）适用围广泛，可用于CFG桩复合地基，亦可用于基桩。.下载可编辑.'