某基坑排桩支护设计文献综述

1、序号： 09447436常州大学毕业设计（论文）前期材料（ 2013 届）学生徐巍学号09447436学院怀德学院专业班级土木 092题目某基坑排桩支护设计类别毕业设计毕业论文校内指导教师王小平专业技术职务讲师校外指导老师专业技术职务材料目录序号名称数量备注1 毕业设计（论文）任务书2 文献综述（设计类）或开题报告（论文类）3 外文翻译（封面、译文、原文）二一三年三月学号：09447436常州大学毕业设计（论文）文献综述（ 2013 届）题目某基坑排桩支护设计学生徐巍学院怀德学院专业班级土木 092校内指导教师王小平专业技术职务讲师校外指导老师专业技术职务二一三年三月题目：某深基坑排桩支护设计

2、1 。一、前言1课题研究的意义，国内外研究现状和发展趋势1.1课题研究的意义基坑工程是一个古老而具有时代特点的岩土工程课题， 放坡开挖和简易木桩围护可以追溯到远古时代。工程建设突飞猛进，高层建筑如雨后春笋睃迅速发展，促进了建靳斟学技术的进步和施工技术、施工机械和建筑材料的更新与发展。为了保证建筑物的稳定性，建筑基础都必须满足地下埋深嵌固的要求。 建筑高度越高， 其埋置深度也就越深，对基坑工程的要求越来越高。深基坑支护的设计、施工、监测技术是近年来经常遇到的技术难题。深基坑支护不仅要求确保边坡的稳定，而且要满足变形控制要求，保证基坑内正常作业安全，而且要防止基坑及坑外土体移动，保证基坑附近建筑物

3、、道路、管线的正常运行。尤其是在闹市区，场地十分狭窄，无法放坡。如今支护结构日臻完善，出现了许多新的支护结构形式与稳定边坡的方法，为了降低工程成本，减少土方工程量和对周边建筑的影响，绝大多数高层建筑都采用垂直开挖。这样给挡土支护技术带来了革命性的发展，采用大直径灌注桩加土层锚杆的挡土支护技术以及土钉支护技术在深基坑开挖工程中广泛应用，且经济效果和社会效果十分可观1.2研究现状及发展趋势随着城市旧城改造工程的推进，对基坑支护技术提出了更高的要求，为了准确估计由于开挖引起的土体和支护系统的变形，除了应用有限元等现代分析工具，还要通过室内试验和原位测试技术得出正确的土体参数。与分析、计算方法的进步相

4、对应的是基坑支护技术的日益完善。支护系统主要有传统的排桩、双排桩、组合式排桩、地下连续墙等支护形式，并可加上内支撑或锚杆作用使其具有更大的适用性。另外，还可使用水泥搅拌桩、高压旋喷桩、土体注浆、插筋补强等方法加固边坡软弱土体，减少土体侧向变形，增强边坡整体稳定性 2 。深基坑技术的发展趋势:1) 基坑向着大深度、大面积方向发展，周边环境更加复杂，深基坑开挖与支护的难度愈来愈大。因此，从工期和造价的角度看两墙合一的逆作法将是今后发展的主要方向。2) 土钉支护方案的大量实施，使得喷射混凝土技术得以充分运用和发展。为减少喷射混凝土的回弹量以及保护环境的需要，湿式喷射混凝土将逐步取代干式喷射混凝土。3

5、) 目前，在有支护的深基坑工程中，基坑开挖大多以人工挖土为主，效率不高，今后必须大力研究开发小型、灵活、专用的地下挖土机械，以提高工效，加快施工进度，减少时间效应的影响。4) 为了减少基坑变形，通过施加预应力的方法控制变形将逐步被推广，另外采用深层搅拌或注浆技术对基坑底部或被动区土体进行加固， 也将成为控制变形的有效手段被推广。5) 为减小基坑工程带来的环境效应 ( 如因降水引起的地面附加沉降 ) ，或出于保护地下水资源的需要，有时基坑采用帷幕型式进行支护。除地下连续墙外，一般采用旋喷桩或深层搅拌桩等工法构筑成止水帷幕。目前，有将水利工程中防渗墙的工法引入到基坑工程中的趋势。6) 在软土地区，

6、为避免基坑底部隆起，造成支护结构水平位移加大和邻近建 ( 构 ) 筑物下沉，可采用深层搅拌桩或注浆技术对基坑底部土体进行加固，即提高支护结构被动区土体的强度的方法 3 。2课题的研究目标、内容和拟解决的关键问题1. 基坑支护方案设计部分通过毕业设计了解基坑支护设计全过程（包括初步设计、支护方案选定、施工图设计），培养学生在具体条件下分析问题、解决问题的能力，要求在二周内确定支护方案，进行平面、立面、剖面等的设计，绘制施工图，写出支护方案的综合说明及本人所做设计的有关依据及思想。完成的施工图有：（1）基坑支护方案总说明图；（2）平面图（ 1：100）；（3）立面图（ 1：100）；（4）剖面图（

7、 1：100或 1： 50）。注：对所完成的图纸应编制目录。2. 结构设计部分支护方案建议采用排桩（带内支撑）支护体系。通过毕业设计要求掌握排桩（带内支撑）支护结构体系计算全过程，包括土压力计算，排桩（带内支撑）嵌固深度计算，排桩（带内支撑）结构计算，截面承载力计算，锚杆计算，支撑体系计算，稳定性验算，抗渗验算，基坑止水降水设计等。完成结构计算书，要求内容完整、计算准确、条理清楚、并有目录。3. 施工和监测部分了解基坑施工的一般要求，进行基坑施工设计；了解基坑监测的重要性，进行施工监测方案的设计二、设计方案的确定1方案的原理、特点与选择依据排桩支护各种形式、特点及应用范围:由于其对各种地质条件

8、的适应性、施工简单易操作且设备投入一般不是很大，在我国排桩式支护是应用较多的一种。 排桩通常多用于坑深 7 15m的基坑工程，做成排桩挡墙，顶部浇筑砼圈梁， 它具有刚度较大、 抗弯能力强、 变形相对较小， 施工时无振动、噪音小 , 无挤土现象，对周围环境影响小等特点。当工程桩也为灌注桩时，可以同步施工，从而有利于施工组织、 工期短。当开挖影响深度内地下水位高且存在强透水层时，需采用隔水措施或降水措施。当开挖深度较大或对边坡变形要求严格时，需结合锚拉系统或支撑系统使用。排桩支护依其结构形式可分为悬臂式支护结构、与（预应力）锚杆结合形成桩锚式和与内支撑 ( 砼支撑、钢支撑 ) 结合形成桩撑式支护结

9、构。悬臂式排桩支护结构悬臂式支护结构主要是根据基坑周边的土质条件和环境条件的复杂程度选用，其技术关键之一是严格控制支护深度。根据深圳地区的经验，悬臂式支护结构适用于开挖深度不超过 l0m 的粘土层，不超过 5m的砂性土层，以及不超过 4-5m 的淤泥质土层。内撑式排桩支护结构内撑式支护结构由支护结构体系和内撑体系两部分组成。支护结构体系常采用钢筋混凝土桩排桩墙、 SMW工法、钢筋混凝土咬合桩等型式。内撑体系可采用水平支撑和斜支撑。根据不同开挖深度又可采用单层水平支撑、二层水平支撑及多层水平支撑。当基坑平面面积很大，而开挖深度不太大时，宜采用单层斜支撑。内撑常采用钢筋混凝土支撑和钢管或型钢支撑两

10、种。钢筋混凝土支撑体系的优点是刚度好、变形小，而钢管支撑的优点是钢管可以回收，且加预压力方便。内撑式支护结构适用范围广，可适用各种土层和基坑深度，如图在空间结构体系中的应用。内支撑结构造价比锚杆低。但对地下室结构施工及土方开挖有一定的影响。 但是在特殊情况下， 内支撑式结构具有显著的优点。拉锚式排桩支护结构拉锚式支护结构由支护结构体系和锚固体系两部分组成。 支护结构体系同于内撑式支护结构，常采用钢筋混凝土排桩墙和地下连续墙两种。锚固体系可分为锚杆式和地面拉锚式两种。随基坑深度不同，锚杆式也可分为单层锚杆、二层锚杆和多层锚杆。地面拉锚式支护结构需要有足够的场地设置锚桩，或其它锚固物。锚杆式需要地

11、基土能提供较大的锚固力。锚杆式较适用于砂土地基或粘土地基。由于软粘土地基不能提供锚杆较大的锚固力，所以很少使用。内支撑柱列式排桩在基坑支护中的优点(1) 内撑式排桩基坑支护结构形式结构简洁 , 受力路径明确 , 工程造价低 , 便于施工 ,而且这种支护结构的变形较小, 对周围建筑物的影响较小。(2) 内撑系统在有条件情况下尽可能设计成圆拱式 , 这样的内撑最大优点在于可为基坑开挖和地下室施工提供开阔的空间。(3) 该城区基坑开挖大都在淤泥层中进行 , 由于这层土的渗透的系数很小 , 所以不需要止水措施。(4) 深基坑开挖一定要在土体水平位移监测的指导下进行 , 要根据支护结构周围土体水平位移的

12、数值和速率 , 适时地调整基坑开挖方案和支护结构的加强措施 , 才可以保证基坑工程的顺利进行。2. 设计步骤在进行基坑工程设计之前，应收集下列资料：（ 1）岩土工程勘察报告；（ 2）邻近建筑物和地下设施的类型及分布图；（ 3）用地界线及红线图邻近地下管线图建筑总平面图地下结构平面和剖面图等。2.1 作用于支护结构的荷载计算一般在结构上的荷载类型主要有：（ 1）土压力；（2）水压力；（3）影响区范围内建筑物、结构物荷载； （4）施工荷载：汽车、吊车及场地堆载等； （ 5）若支护作为主体结构的一部分时，应考虑地震力； （6）温度影响和混凝土收缩引起的附加荷载 4 。2.1.1土压力计算挡土墙土压力

13、的大小及其分布规律受到墙体可能的移动方向、墙后填土的种类、填土面的形式、墙的截面刚度和地基的变形等一系列因素的影响。根据墙的位移情况和墙后土体所处的应力状态，土压力可分为以下三种：(1) 静止土压力：当挡土墙静止不动，土体处于弹性平衡状态时，土对墙的压力称为静止土压力 E0。(2) 主动土压力：当挡土墙向离开土体方向偏移至土体达到极限平衡状态时，作用在墙上的土压力称为主动土压力，一般用 Ea 表示。(3) 被动土压力：当挡土墙向土体方向偏移至土体达到极限平衡状态时，作用在挡土墙上的土压力称为被动土压力，用 Ep 表示。2.2 排桩支护结构设计排桩支护是指柱列式间隔布置钢筋混凝土挖孔、钻（冲）孔

14、灌注桩作为主要挡土结构的一种支护形式。 柱列式间隔布置包括桩与桩之间有一定净距的疏排布置形式和桩与桩相切的密排布置形式。柱列式灌注桩作为挡土围护结构有很好的刚度，但各桩之间的联系差必须在桩顶浇注较大截面的钢筋混凝土帽梁加以可靠联接。 6 为了防止地下水并夹带土体颗粒从桩间孔隙流入（渗入）坑内，应同时在桩间或桩背采用高压注浆，设置深层搅拌桩、旋喷桩等措施，或在桩后专门构筑防水帷幕。灌注桩施工简便，可用机械钻（冲）孔或人工挖孔，施工中不需要大型机械，且无打入桩的噪声、振动和挤压周围土体带来的危害，成本较地下连续墙低。同时，灌注桩围护结构在建筑主体结构外墙设计时也可视为外墙中的一部分参与受力（承受侧

15、压） ，这时在桩与主体之间通常不设拉结筋，并用防水层隔开。 7 排桩支护可分为悬臂式和支锚式，而支锚式又分单点支锚和多点支锚。大多数情况下，悬臂式柱列桩适用于三级基坑，支锚式柱列桩适合于一、二级基坑工程。2.3 基坑降水方案设计降水方案在总体上考虑应分为坑内降水和坑外降水这两种： 坑内降水是将降水点布置在基坑范围以内，井点位置与基坑中央水位最高点的距离最近，降水效率最高；但对放坡开挖的方案，坑内降水形式坡脚处水位低，坑外水流向坑内形成的动力水不利于边坡的稳定，且坑外水位也同时下降，影响周围环境。对于设置了围护结构和止水帷幕的基坑，坑内降水不会影响坑外水位的变化，有利于环境保护，适用于有相邻建筑

16、物和市政管线对沉降要求较高的情况，但由于坑外水位没有下降，因而，作用在围护结构上的水压力比较大，基坑的工程费用比较高。对于环境保护要求不高的基坑工程或降水引起沉降不大的地区可以采用坑外降水方案。这是比较经济的一种方法，对于放坡开挖的情况，坑外降水有利于边坡的稳定 5 。2.4 施工注意事项(1) 施工降水不宜过快 , 降水过程中应加强周边建筑物、管线和地表沉降监测。土方开挖必须在水位监测指导下进行。(2) 施工过程中注意基坑周边用水管理 , 加强管线渗漏情况观测 , 切断基坑周边水源补给途径。若放线坑壁有渗漏情况 , 应查清原因 , 切忌盲目注浆堵漏。(3) 在施工中应严格控制基坑周边堆载 ,

17、 基坑周边 2 m范围内严禁堆载 , 基坑周边 1.4 倍坑深范围应控制堆载。(4) 土方开挖必须与支撑架设同步施工 , 按设计要求分层开挖 , 严禁超挖和掏底开挖。 开挖段的长度必须根据基坑深度和坡度合理确定 , 不宜过长。当基坑挖至设计标高后 , 必须马上浇筑垫层混凝土 , 进一步减少基坑变形值。底板混凝土必须在 57 d 内完成 , 相应结构层施工及时跟上 , 以建立永久的受力平衡体系 , 从根本上控制住基坑变形。(5) 加强施工监测 , 掌握边坡的稳定状态、 安全程度和支护效果 , 以便随时调整设计参数及基坑施工方案 , 确保基坑安全可靠。2.5 基坑工程的监测2.5.1施工监测的目的

18、主要有（ 1）根据监测结果，发现可能发生危险的先兆，判断工程的安全性，防止工程破坏事故和环境事故的发生，采取必要的工程措施；（ 2）以施工监测的结果指导现场施工，进行信息化反馈优化设计，使设计达到优质安全，经济合理，施工快捷；（ 3）将现场监测的结果与理论预测值相比较，用反分析法求得更准确的设计参数，修正理论公式，以指导下阶段的施工或其它工程的设计施工 4 。2.5.2监测工程的监测内容大致有（ 1）围护结构的竖向位移与水平位移；（ 2）坑周土体位移；（ 3）支撑结构轴力；（ 4）邻近建（构）筑物，道路及地下管网等的变形；（ 5）地下水位及孔隙水压力；（ 6）坑底隆起量 4 。三、阶段性设计计划、设计目标与应用