深基坑开挖的研究论文

基坑支护论文开题报告

基坑支护是为保证地下结构施工及基坑周边环境的安全，对基坑侧壁及周边环境采用的支挡、加固与保护措施。是理论上尚待发展的综合技术学科。

毕业设计题目：郑州市豫东大楼基坑围护结构设计

学 院： 建筑工程学院 专业班级： 学生姓名： 指导教师：

2015年3月31日

一、设计的目的和意义

1.目的

毕业设计是培养学生综合能力的重要环节，根据土木工程专业的培养目标要求及毕业生的主要服务去向，通过毕业设计，使每个学生把所学的专业知识综合应用于实际工程设计中，使理论与生产实践相结合以提高工程设计能力，能独立进行基坑支护结构设计。通过该服务性办公楼地基支护结构设计，使学生在应用现行规范、标准、技术指标与经济指标等方面得到基本训练，达到对所学专业知识进行巩固、综合掌握和灵活运用的目的，提高毕业生分析解决问题的能力。 2.意义

本项毕业设计题目为郑州市某综合型服务性办公楼基坑支护结构设计，为详细学习和了解与基坑支护工程相关的知识，巩固之前学习过的土力学与地基基础、土木工程施工、结构力学、工程地质、水力学等专业课程，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，同时也培养了毕业生调查研究、查阅文献、收集和整理资料的能力。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。

二、工程概况及设计条件

1.工程概况 (1)工程简介

本项目位于郑州市东二环某繁华步行街，基地面积为3500平方米。本项目为服务性办公楼，由主楼(地面三层)及二层地下室组成，总建筑面积为㎡。 (2)基坑面积及开挖深度

该工程建筑±相当于绝对标高+，室外自然地面平均标高取+;基坑开挖面积约2123㎡，基坑围护周长约210m，根据结构图纸，底板面标高为，底板厚为700mm，局部厚为1100mm，垫层厚为100mm。因此基坑开挖深度为米，局部电梯井、集水坑等落深尚未确定。 2.设计条件 (1)周边条件

本工程位于郑州市西二环某地块，周边环境情况较为复杂： 东侧：基坑开挖面与红线间距离为～米，红线外为中原大厦。该建筑物地上33层、地下4层，采用桩基础，与基坑开挖面最小距离为米。

南侧：基坑开挖面与红线间距离为～米，红线外为一栋居民楼。该建筑物主楼46层，裙房5层，地下3层，采用桩基础，与基坑开挖面最小距离为米。

西侧：基坑开挖面与红线间距离为～米，红线外为中原路。

北侧：基坑开挖面与红线间距离为～米，红线外为郑开大道。

基坑平面详细布置图如图1所示

中原路

图1 基坑平面布置图

(2)工程水文地质条件

根据《郑州市地块项目岩土工程勘察报告》，本工程基坑开挖影响范围内岩土工程地质有以下特点：

拟建场地现为停车场，场地地形基本平坦，实测各勘探点的孔口

地面标高在～米之间，一般地面标高在左右。

场地内①层填土较厚，在～之间，上部米为碎石、砖块、建筑垃圾等，下部为灰黄～灰色粘性土、粉性土，土质不均。 基坑开挖深度范围内分布有第②层粉土，富水性好，透水性强，在水头差的作用下易产生流砂等不良地质现象。

拟建场地浅部地下水属潜水类型，其水位动态变化主要受控于大气降水和地面蒸发，勘察期间实测取土孔内地下水位静止水位埋深在～，设计计算时地下水位取。

场区内第⑦层为承压含水层，承压水头在3～11m，其中⑦1层顶最浅埋深约为32米。经计算，按承压水头为自然地面以下3米考虑，当基坑开挖深度小于米时，可不考虑承压水对基坑突涌的影响。由于本工程底板处开挖深度为米，预计局部电梯井、集水坑处开挖深度不会大于15米，因此可不考虑承压水对基坑的影响。 场地内土层分布情况及基坑围护设计参数如下表(一)所示：

表1 土层分布情况及基坑围护设计参数

土层名 ①杂填土 ②粉土 ③淤泥质土 ④粘土① ⑤粘土②

厚度(m) ～ ～ ～ ～ ～

γ(kN/m3) ～ ～ ～ ～ ～

φ(度) 20～26 26～30 21～25 13～17 ～12

C(kPa) ～ ～10 15～17 16～19 18～20

渗透系数(cm/s)

注：C、φ均为勘察报告所提供的基坑支护设计参数(直剪固结峰值); (3)基坑侧壁安全等级及重要性系数

根据本工程的开挖深度、地质情况及周边环境情况，基坑安全等级为二级，基坑重要性系数γ0 = 。

三、结构设计任务及要求

1.任务

该工程是对基坑围护做排桩结合锚杆的设计。运用了所学的土力学及基坑围护设计等专业知识，结合毕业实习的现场实习经验，通过对勘察资料的分析，结合场地环境及工程实际并运用计算机应用软件进行设计计算。其主要内容包括：围护结构设计方案的确定、基坑降排水方案的选择、止水帷幕的设计计算、围护结构的.设计计算、主被动土压力计算、围护桩的配筋计算、施工方案的选择、基坑整体稳定验算、坑底抗隆起验算、抗倾覆稳定性验算、抗管涌稳定性验算、施工图纸的绘制等。 2.要求

目的：根据勘探报告资料和相关规范并结合专业知识设计合理的设计方案以达到实际工程设计要求标准。 主要指标：

(1)保证开挖面积达2459㎡; (2)保证基坑深度达;

(3)抗倾覆稳定性验算Ks≥; (4)抗隆起验算Ks≥; (5)抗管涌验算K≥。

四、支护方案比选

方案一：桩锚支护结构

特点：排桩包括单排装和双排桩，双排桩相当于一个插入土体的刚架，能够靠基坑一下桩前土的被动土压力和刚架插入土中部分的前桩抗压、后桩抗拔所形成的力偶来共同抵抗倾覆力矩。双排桩支护具有较大的侧向刚度，可有效地限制基坑的变形。双排桩支护结构作为空间超静定结构，整体性能优越，使围护结构纵向和横向的整体性都大大提高，从而使基坑的侧向变形和位明显减小。但双排桩支护对桩间土的要求比较高，所以在软土地区必须考虑加固问题。

当场地条件允许时，为节约成本，也可使用单排桩支护，单排桩刚度较大，也可以有效的抵抗倾覆力矩，从而控制变形。预应力锚杆的主要特点是通过施加预应力来约束基坑壁的变形，采用排桩与锚杆组合式支护技术，可以有效地控制基坑变形，大大提高基坑边坡的稳定性，特别是在基坑比较深，地质条件及周围环境比较复杂，而对基坑变形又有严格要求时这种联合支护型式更显示出它的优点。预应力锚杆增加了边坡的稳定性，减小了基坑的边线，在布置上也比较灵活。

当对坡顶的位移要求严格时，在上部布置预应力锚杆，当深度较深时，预应力锚杆均匀布置，因锚杆造价较高，为节约成本，锚杆与土钉可间隔布置，效果更好。这种复合的支护形式在边坡支护工程中应用广泛。

桩锚支护结构平纵剖面图如下所示：

图2 桩锚支护横向剖面图

图3 桩锚支护纵向剖面图

方案二：桩撑支护结构

特点：排桩的特点是侧向刚度大，能很好地控制变形。由于排桩部分嵌固于基坑底土层中，所以具有强大的抗拔力，有效抵挡基坑土层的倾覆力矩，从而保证基坑的稳定性。在土质较好的情况下可以独立使用并能产生较好的效果。内支撑的加入使拍桩支护的应用范围大大扩展，同时也减少了围护桩的长度，节约成本。特别是在一些土质不好的地区，桩撑支护的使用也取得了良好的效果。在深基坑工程中，可以设置多道内支撑，但是这样就会限制工作空间，特别是机械的使用，对工程的效率具有一定的影响。

复合土钉墙支护型式平纵剖面图如下：

图4 桩撑支护横向剖面图

图5 桩撑支护纵剖面图

方案三:排桩+土钉支护结构

特点：排桩的特点在前面方案中已做过详细介绍，这里主要针对土钉墙支护特点进行叙述。土钉墙用于基坑开挖支护能够显著提高边坡整体稳定性和承受边坡超载的能力，而且土钉支护施工设备简单，占用空间小，施工效率高，占用着周期短，对相邻建筑影响不大。此外，土钉墙施工没有噪音，振动小，不影响周围环境。土钉支护一般适用于地下水位以上或经过降排水措施后的杂填土、普通粘性土、非松散沙土边坡，即使有局部的软塑粘性土层，在采取一定措施后有可能采用土钉支护。土钉支护施工采用边开挖边支护，安全程度较高。由于土钉数量众多并作为群体起作用，即使个别土钉出现质量问题或失效对整体影响不大。但是土钉支护也有一定的缺点和局限性，主要是基坑变形大，由于土钉支护是一种被动受力支护形式，只有土体发生变形时土钉才会受力，因此基坑变形位移相对较大。所以土钉支护的应用受到基坑变性条件的限制，对于对基坑变形有严格要求的工程不宜采用土钉支护。

排桩、土钉支护平纵面剖面图如下：

图7 双排桩支护纵剖面图

图8 土钉支护纵剖面图

针对以上三种方案从技术经济性、施工难易程度、施工周期、对

结合本工程实际环境和地质情况等因素，根据以上方案从多方面进行综合比较后决定，选取方案一作为本设计的设计方案。

六、主要参考资料

[1] 建筑地基基础设计规范(GB50007-2002)及基础工程教材

[2] 岩土工程勘察规范(GB50021-94)及勘察测试教材

[3] 建筑地基处理技术规范(JGJ79-2002)及教材

[4] 高层建筑箱形与筏形基础技术规范(JGJ6-99)及高层建筑基础

教材

[5] 建筑基坑工程技术规范(YB9258-97)及深基坑工程教材。

[6] 浙江大学谢新宇、俞建霖主编.《特种基础工程》.北京：中国建

筑工业出版社,2006年2月第1版。

[7] 重庆大学张永兴主编.《岩石力学》.北京：中国建筑工业出版社，

2008年73期第2版。

[8] 基坑土钉支护技术规范(CECS 96:97)

[9] 土工试验方法标准.(GB/T50123-1999)

[10] 土工试验方法标准(GBT50123-1999)条文说明

[11] 《原状土取样技术标准》(JGJ89-92)

[12] 中华人民共和国建设部.建筑制图标准(GB/T50104-2001)，

北京：中国计划工业出版社，2002

[13] 中华人民共和国国家标准.混凝土结构设计规范

(GB50010-2002).北京：中国建筑工业出版社，2001

[14] 《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2002)条文说明

[15] 《建筑桩基技术规范》(JGJ94-94)

[16] 《土层锚杆设计与施工规范》(CECS22-90)

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房建工程深基坑施工常见问题及施工技术浅述论文

摘要：深基坑土方开挖是房建工程的重要环节，是后面一切工序的顺利开展的前提，因此需要加强对深基坑土方开挖的施工管理，确保工程上产生的误差保持在规定范围内，保证施工数据与方案数据一致，做到具体问题具体分析。文章对进房建工程深基坑施工常见问题及施工技术行了分析探讨，希望对相关从业人员具有借鉴意义。

关键词：房建工程；深基坑施工；问题；施工技术

当下是一个电子信息时代，科学技术每天都在呈上升趋势在发展，各个行业都受到了它的影响。房屋建筑企业也不例外，它将科学技术融入到施工中，不断地完善现有的施工技术。由于世界人口一直只升不降，造成了很多城市用地紧张的出现，因此，房屋建筑理念也渐渐地向高层建筑转变，而这无形之中也增加了基坑的施工深度和难度。为了能够承受起几十层的高楼建筑基坑是最基础也是最重要的一步。但是就目前的施工水平来说，仍然存在着一些常见问题需要对其进行进一步地分析和研究。

1 房屋建筑工程深基坑的施工现状

深基坑工程的施工与很多因素有关，它易受到多方面因素的影响，如：施工地的水文条件和地质状况，周围场地条件，基坑周围的地下情况、地下管网的安装位置等等。与同类的工程相比，深基坑工程的风险性会更高一筹，而且它的施工场地比较狭窄，施工周期也更长。如果遇到降雨或大风等恶劣天气，这些可变因素都会对深基坑的稳定性造成一定的影响。它分为多个相邻的场地进行施工，主要的是施工工序包括基础浇筑混凝土、挖土以及扑水等。这些工序常常会相互影响、相互牵制，从而增加了协调的难度。随着房屋建筑的高度不断上升，深基坑也需要不断挖掘地更深，开挖的面积更大，有时甚至会将宽度以及深度扩展到几百米以上，同时也增加了支撑系统的难度。一般开挖深基坑都选择在较硬的土层进行施工，因为土层软弱会造成沉降和发生位移的情况，对以后的地下管线的施工以及周遭建筑物产生不利的影响。

2 目前在深基坑施工中出现的主要问题

开挖和挡土支护环节出现的问题

大多数房建工程的'深基础都是利用大规模的机械设备来进行开挖。然而经常由于边坡修理达不到总的设计要求，出现欠挖或者超挖的情况。在实际的开挖施工过程中，施工的管理人员没有尽到自己的责任，技术交底不明确，导致各个地方开挖的高度不一，而操作机械设备的工作者操作水平不到位，使得开挖后边坡表面的顺直度不能形成一个规则的状态。当人工对边坡进行修理时，只能对表面进行稍微的修正，没有对其进行严格的检查就进行下一个施工过程——初喷，所以在挡土支护后就容易引起超挖、欠挖情况的发生。

设计与实际施工状况有着很大的不同

搅拌桩的施工在深基坑施工中通常是必不可少的一个步骤，可是很多施工人员对水泥的用量不明确，掌握不好精确的用量，经常导致水泥掺量不够的情况出现，降低基坑支护的强度，裂缝的产生影响整个施工的质量。而这一切的主要原因就是施工单位为了更早地完成工程量，没有严格地按照施工图纸进行施工，对施工材料的监管力度也不大，容易出现偷工减料的情况，大多数施工管理人员仅仅关注着眼见微小的利益而放弃长远的利益，这种短浅的目光会给施工工程带来很大的潜在危害。一般情况下，在还未形成一个立体空间结构前，施工主要按照最初设计好的平面结构的规划来进行调整，从而更好地达到既定的空间施工的效应。

深基坑边坡的修整操作控制难度大

深基坑施工相比于其他类型的施工项目来说，存在的施工难度较大。人和机械设备相互协调、想和配合的操作模式是当前施工企业最常用的一种施工方法。大面积的挖掘施工需要庞大的机械设备来完成，然后人工对挖掘部分的边缘进行更加精细的施工，对其进行细微的处理。但是在现实的生活中，机械设备经常不能掌握精确的挖掘深度，不是太深就是太浅，有时甚至将挖掘面积扩大很多。除此之外，由于机械设备挖掘基坑的深度不能把握好，所以导致边坡的修正质量不能得到有效地保证，但是如果不靠机械的帮助，仅仅依赖人力是很难完成挖掘工作的，人为变化因素非常多，由于这些因素的限制导致深基坑工作的挖掘更加不能顺利地进行。

3 针对当前深基坑存在的主要问题提出相应的施工技术分析

增强对开挖施工工序的组织以及管理

在整个开挖施工过程中，对施工的位置、时间、挡土支护的时间进行合理精细的安排，并且尽可能地对已经开挖部分进行保护，将其无支护暴露时间大大缩短，尽量减少土体被扰动的时间以及范围，从而在一定程度上对自身的位移进行一个固定，能够与尚未被挖动的土体一起对基坑支护周围的土体进行一个固定的作用。对土方开挖的施工顺序以及施工进度进行有效地控制，再结合已开挖土体与未开挖土体之间的相关性，两者相互渗透，有利于对支护结构的土体移动的控制。为了对支护结构以及基坑周围土体移动的情况更加了解，就要加强对开挖过程进行检测。

加强设计与实际情况之间的衔接

对深基坑进行设计时，首先要注意的就是对挖掘的深度、防水措施等方面进行合理的规划，其次对一些比较细微的挖掘工作进行详细的设计。在施工前期，要充分对各个环节的细节进行了解和掌控，因为有些细节施工比较复杂。通常情况下，以相关技术作为标准，并且要严格参照技术标准以及施工设计来对整个队伍进行监管，除此之外，施工人员在选用技术以及设备时要小心谨慎，严格按照章程来进行。为了对深基坑施工条件有进步一地了解，可以在对它周围的一些建筑或者土地条件进行拍照或者调查，并结合有关施工区域的详细资料和地质勘探结果，对整个施工地进行一个细致的分析，从而能够大大地缩小设计与实际之间的差距。例如：在处理软土层时，它的挖掘要求相对来说比较严格，深度、速率都要有一定的把握，否则容易出现施工失衡的状况，造成土壤的稳定性以及硬度有下降的趋势，如果严重的话可能引起土体滑坡的状况出现。这不仅会使工程不能及时完成，而且建筑质量也会遭受到一定的损伤。因此，利用各种现代的渠道来加强对施工场地、条件等方面的了解，增强设计与实际情况的差距，从而更好地进行施工。

增强对深基坑周边的处理控制

一般情况下，选择在枯水或者降雨少的天气下进行挖掘工作。大多数施工工程都会被水所影响到，所以在选择施工区域时，地下水位的考察是它优先考虑的一个因素，并且在施工时要有一定的防水措施，以免遭受到它的侵害。深基坑边坡是最容易受到水的侵害的一个区域，为了保证房建工程的施工安全和稳定，通常情况下是先用堵的方法，然后用水量抽取的方法来解决这个问题，这样才能降低基坑周边土体发生滑落的情况发生。深基坑边坡的处理是非常繁琐的一道工序，但是它在整个施工过程中又是必不可少的。为了能够挖掘出一个尺寸合适的深基坑，可以先用机械设备开挖一个尺寸比计划小的基坑，然后再利用人工来对它的边坡进行修整，这样既可以达到所需要的平整度，也可以挖掘出最准确的深基坑，减少差距的产生。

4 结语

综上所述，房间施工中的深基坑施工存在的问题虽然不是难度很大的问题，但是它关系着整个施工工程的质量和安全，因此，要大力对深基坑中出现的问题进行分析，并制定详细的施工技术方案解决它，同时加强对施工人员的技术考核和监管。只有不断地进步和完善，才能保证建筑工程的质量，促进企业的市场竞争力。

参考文献

[1] 郭影.房建工程深基坑施工技术研究[J].科技与企业，2013（11）.

[2] 莫次伦.浅谈房建工程深基坑施工常见问题及施工技术[J].城市建设理论研究，2012（24）.