（土木工程专业论文）铁路客运专线明挖隧道基抗复合支护方案优选研究.pdf

， 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得j 匕塞王些太堂或其它教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名：亟型叠日期： 丝呈笸：丕 关于论文使用授权的说明 本人完全了解j 匕廛王些太堂有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部 分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 日期： 一 摘要 摘要 常见的挡土结构有地下连续墙、钻孔灌注排桩或钢板桩等；支撑系统有锚杆 或喷锚、混凝土支撑和钢支撑等。传统的深基坑工程一般采用单一的挡土结构加 单一的支撑系统作为支护结构。近年来大量的深基坑工程受周围建筑与地下管 线、场地条件、地层情况、水文地质等条件的影响，更多的采用复合支护设计方 案。本文中，上部放坡、钻孔桩和旋喷桩围护、预应力锚索和钢支撑混合支撑的 新型支护方式在铁路隧道明挖基坑中的运用很成功，体现了复合支护方案的合理 性和优越性，为基坑工程的支护技术提供了有利的参考，为相似工程提供了有利 的借鉴。 本文总结了围护结构内力与变形常用的研究方法，分析了内力与变形的机 理。从支护结构内力和变形两个角度，分析探讨了围护桩刚度、支撑预加轴力、 开挖、岩土工程条件等对支护结构内力和变形的影响，并提出了一些控制基坑变 形的措施。总结概括了围护结构上的侧向土压力。结合工程实践，以海南东环铁 路美兰机场隧道明挖基坑工程为例，提出了两种复合支护方案。分析了两种方案 的优缺点，论述了复合支护方案的实施情况。在基坑开挖期间对基坑支护结构及 周边环境进行了施工现场监测。对现场监测的数据进行了整理、分析。运用 f l a c 3 d 软件对两种支护方案进行模拟计算，分析了不同支护结构的变形和受力 特点。将数值模拟与实测数据进行了比较，掌握基坑变形的变化动态，总结了基 坑施工中支护结构内力与变形规律。在此基础上总结了基坑工程变形的控制手 段，从而为设计优化提供了方法和依据，同时也对信息化施工和基坑的监测工作 起到了重要的指导和参考作用。最后，结合论文的结论以及工程中所遇到的问题， 提出了今后研究的建议与展望。 本文的主要结论如下： ( 1 ) 桩体水平位移随基坑的深度逐渐减小，在基坑顶部位移最大，基坑底部 位移趋于零。呈现“上部大、底部小”的趋势，最大位移一般出现在基坑上部冠梁 下方2 5 米处。 ( 2 ) 预应力锚索轴力在基坑开挖时变化较大，基坑开挖完成后逐渐趋于稳定， 轴力值变化较平稳，总体呈增大趋势。 ( 3 ) 钢支撑架设后，监测到的轴力有不断增加的趋势，监测值有小的跳动， 但最终趋于稳定。 ( 4 ) 总体而言，混合支撑方案数值模拟和现场监测的趋势基本一致。新型支 护方式在铁路隧道明挖基坑中的运用很成功。 北京t 、1 2 大学t 学硕十学侮论文 关键词：深基坑；复合支护；基坑变形；现场监测；数值模拟；变形控制 a b s t r a ( 可 a b s t r a c t c o m m o nr e t a i n i n gs 劬c t u r ec 0 n t a i n s u n c i e r g r o u n dd i 印h r a 肿w a l l ，嘶1 l i n g s 证l p l e xp i l i n g 觚ds t e e l s h e e tp i l e ，w h i l es u p p o r t i n gs y s t 锄c o n t a i n sa n c h o rs t o c k ， s h o 融a n dr o c k b o l t ， r e i n f b e dc o n 删e s u p p o r t 锄ds t e e l s u p p o r t f o r c o n v 咖i o m ld e 印- f o u l l d a t i o np i te i l 百n 硎n 舀s i l i l p l e x 倒撕i l i i l gs t m 叽鹏a i l ds i m p l e x s u p p o n i n gs y s 锄n a r eo r e l l a d o p t e d嬲 s u p p o r t i n g s t l u c t u r e s r e c e i l t y e a r s ， c o 戚d 嘶n g t l l ee 仟e c to f b u i l d i n 缪， u i l d e r j 印u i l dp i p e l i n e s ， s i t e c o n d i t i o i l ， s t r a c t i g r a p h i cc o n d i t i o n 锄dh y d r o l o 西c a lc o n d i t i o 玛c o m p o s i t es u p p o r t i n gs 仃i i c t l 鹏 h 硒b e 饥w i d e l ya c c 印t e d 嬲强a v a i l a b l es u p p o r t i i l gs t r u c t u r ef o rd e e p f o u n d a t i o np i t 百n e 谢n g n 删c o m p o s i t c 唧p o r t i n gm e m o d sm e i l t i o n e di nt h i sp a p e r ，s u c ha s u p p e rs l o p e ，b o r e dp i l e s ，j e tg r o u t i n gp i l ee n c l o s u r e ，p r e s 骶s s e da n c h o ra i l ds t e e l s u p p o r t ，a r es u c c e s s 向1 1 ya p p l i e di nr a i l w a y7 i 嘶n e lf 0 眦d a t i o n p i te i l 西n e 甜n g ，n l e 跚c c e s s m la p p l yo fm e s en e wm e t h o d s p r o v e sm er a t i o n a l i t y 觚ds u p e d o r i t ) ro f c o m p o s i t es u p p o r t i n gs y s t e m ，锄di ta l s 0p m v i d e sf a l r a b l er e 触n c ef o rs u p p o r t i n g t e c l l i l i c a li nf o u i l d a t i o n p i te i l 西n e 嘶n ga i l do t h e rs i m i l a re i l 西n e 甜n g s c o m b i i l i n gt l l es u p p o r t i n gs 饥l c t u l e ，廿1 i sp a p e rs u 蛐m 撕z e dc o m m o nr e s e a r c h i n g m e t h o d so ni n t e n l a lf o r c e 锄dd i s t o n i o na n ds t l l d i e dt h ef o 肌i n gp r i n c i p i 啪o f i n t 锄酊细优a n dd i s t o r t i o n s t i 硒e s so fs u p p o n i n gp i l e s ，a x i sp r e s 晌s so f b r a i 潲， e x c a v a t i o n ，锄dc o n d i t i o no fr o c ka n ds o i lh a db e e i lt a l ( e i li n t oa c c o u n tt os t u d ym o s e i n f l u 衄c e0 ni n 缸n a lf b r c e 锄dd i s t o 蹦o n ，雒dt h e i ls o m em e a s u r e s 向rc o n 仃d 1 l i n g d i s t o n i o nw e r ep r 0 讥d e d a l s o ，l a t e r a ls o i lp r e s s u r eo ns u p p o r t i n gs t m c t i l r ew a s s 硼胁l e du pi nn l i sp a p 既t a l ( i n gt 1 1 eo p e i lc u t t i n gp i te 1 1 舀n e 研n go fm e i l 锄a i 叩r t t u i m e li 1 1h a i l l a i le a s tl o o pr a i l w a ya sa i le x 锄p l e ，觚oc o m p o s i t es u p p o r t i n gm 甜l o d s w e r cp u tf o n v a r d t h et 、v om e t h o d sw e r ec o m p 卸e dw i t he a c ho t h e rt od i s c u s st 1 1 e i m p l e n l e n t a t i o n o fc o m p o s i t e s u p p o n i n gm e t h o d s t h r o u g hf 1 a c 3 d ， t h et w o c o m p o s i t es u p p o r t i n gm e t h o d sw e r es i m u l a t e dt os t u d yt h ef e a t u r e so fi n t 锄a lf o r c e a n dd i s t o r t i o no nd i f f 矗e n ts u p p o n i n gs t m c t l l r e s t h ec a l c u l a t e dd a t aa n df i e l dd a t a w a sc o m p a m t i v e l y a n a l y z e d 硒rc o n 昀l l i n gt h ed ”锄i c so fd e f o n n a t i o no f f o u n d a t i o na n df i n d i n go u tt h ef o 肿i n gp r i n c i p i u mo fi n t e m a lf o r c ea n dd e f o n n a t i o n t 1 1 ec o n t r 0 1 l i n gm e a s u r e s 南rd e s i 印o p t i m i z a t i o nw e r et h e ns u m m e du p ，a n di ta l s o p l a y e d a n i m p o r t a n tr o l ei ng u i d i n gt h ej o bo fi n f o m a t i o n a lc o n s t r u c t i o na n d c o n s t m c t i o nm o n j t o n go ff o u n d a t i o n t h em a i nc o n c l u s i o n so ft h i sp a p e ra r ea sf o l l o w s ： ( 1 ) t h eh o r i z o nd i s p l a c 锄e n to fp i l eg e t ss m a 玎w “ht h ed 印t ho f 南u n d a t i o np i t g r o w s ，m a x i m u mo nt h et o pa n dz e r oa tt h eb o t t o m 1 tp r e s e n t sat r e n dt h a t ”l a 唱e ro n t h et o p ，s m a l l e ra tt h eb o t t o m t h em a x i m 啪d i s p l a c e m e n tu s u a l l ya p p e a r sa tt h e p l a c et h a t2 3 m e t e r sb e l l o w st h eu p p e rc r o w nf o u n d a t i o nb e a m i i i 北京：、f p 人学f ：学硕十学位论文 ( 2 ) t l l ea ) 【i a lf o r c eo fa i l c h o rr o p ec h a n g e sal o ta tm e b e 酉肌i n go fc o n s 咖c t i n g ， b u ti tg e t sg e n t l e1 a t 既t h ev a l u eo fm ea x i a lf o r c ei ss t a 【b l e 。w h i c hs h o w si n c r e a s eo n t l l e 、) l ，h 0 1 e ( 3 ) a r e rm es t e e ls u p p o r t sw e r eb u i l t ，t h ea x i a l 南r c em o i l i t o r e di si n c r e a s i n 2 c o n t i n u a l l y t l l er e s u l tc h a i l g e sal i t t l e ，b u ti tg e t ss t a b l ef i n a l l y ( 4 ) o v e r a l l ，n u m 嘶c a ls i m u j a t i o na n df i e l d m o n i t 0 打n g o fm i x s u p p o r t p r o 伊a m m ea r eg o o da g r e e n l e mw i t h c ho t h 睨7 n l ec h a l l 西n g 仃e n d so ft 1 1 eh o r i z o n d i s p l a c e m e n to fp i l ea r ea c c o r d a l l t 1 ( e yw o r d s d e 印f o u n d a t i o np i t c o n 啪s i t es u p p o n ，d e f o m a t i o no f f o u n d a t i o np i t ，f i e l dm o i l i t o r i n 舀n u m 甜c a ls i m u l a t i o n ，d e f o 加1 a t i o nc o n t r o l i v 1 4 2 支护结构工作原理1 0 1 4 3 常见复合支护形式1 0 1 4 4 工程实例1 1 1 5 深基坑支护技术研究进展1 1 1 5 1 复合支护理论研究与数值分析一1 1 1 5 2 复合支护实验与工程监测1 3 1 6 论文研究的主要内容和技术路线1 4 1 6 1 研究思路及技术路线1 4 1 6 2 研究内容及工作1 4 第2 章复合支护结构内力与变形机理及影响因素分析方法1 7 2 1 支护结构计算方法1 7 2 1 1 常规设计方法17 2 1 2 弹性地基梁法18 2 1 3 有限元法2 0 2 2 支护结构内力与变形机理分析2 1 2 2 1 内力与变形模式2 l 2 2 2 抵抗水土压力分析2 2 北京t 业大学t 学硕十学位论文 2 2 3 维持基坑稳定与控制变形的措施2 3 2 3 支护结构内力与变形影响因素2 4 2 3 1 支撑设置和刚度及支撑预应力。2 4 2 3 2 围护桩的刚度和入土深度。2 5 2 3 3 开挖过程。2 5 2 3 4 被动区土体加固影响2 6 2 3 5 岩土工程条件2 6 2 4 围护结构上的侧向土压力2 6 2 4 1 传统的土压力计算方法2 7 2 4 2 基坑支挡结构实际受力特点及土压力分布图式。2 9 2 5 本章小结：31 第3 章基坑工程实例：3 3 3 1 工程概况j 3 3 3 1 1 工程简介。3 3 3 1 2 工程地质条件3 3 3 1 3 水文地质和气候条件3 5 3 1 4 工程条件评价3 6 3 2 两种设计方案3 7 3 2 1 全部钢支撑的方案3 7 3 2 2 混合支撑的方案3 8 3 3 方案比选3 8 3 4 复合支护方案实施情况4 2 3 5 本章小结4 5 第4 章现场监测及分析一4 7 4 1 监测方案4 7 4 1 1 监控量测的目的4 7 4 1 2 测点布置。4 7 4 1 3 监控量测仪器选择与监测方法4 8 4 1 4 监测频率和控制标准。4 8 4 2 监测方法及实施过程5 0 4 2 1 桩体水平位移5 0 4 2 2 锚索预应力一5 0 4 2 3 钢支撑轴力5 0 4 7 本章小结。6 2 第5 章复合支护结构数值分析6 5 5 1 数值模拟模型建立和主要参数选取6 5 5 1 1 有限差分法6 5 5 1 2f l a c 3 d 程序简介6 5 5 1 3 计算模型的确定6 7 5 2 混合支撑方案数值模拟过程及结果分析6 8 5 2 1 模型大小及模型参数6 8 5 2 2 模拟过程及结果分析。6 9 5 3 全部钢支撑方案数值模拟过程及结果分析7 4 5 3 1 模型大小及模型参数7 4 5 3 2 模拟过程及结果分析。7 4 5 4 本章小结一7 7 第6 章数值模拟和现场监测的比较分析7 9 6 1 混合支撑方案数值模拟和现场监测的比较7 9 6 2 两种方案数值分析的比较8 0 6 3 本章小结。8 2 结论与展望8 5 参考文献8 7 攻读硕士学位期间所发表的学术论文9 1 北京i j 业大学t 学硕十学位论文 致谢9 3 一v i i i 第1 章绪论 1 1 论文研究背景 第1 章绪论 近年来，随着城市建设的高速发展，地上地下空间同时开发，高层、超高层 建筑项目日益增多，建筑规模不断扩大。各类用途的地下空间已在各大城市中得 到开发利用，诸如高层建筑多层地下室、地下铁道即地下车站、地下停车库、地 下街道、地下商城、地下人防工程以及多种地下民用核工业设施等。由于建筑结 构及使用上的要求，基坑开挖的深度越来越深，开挖的面积也越来越大。基坑深 度由原来的5 m 左右发展到目前的2 0 m 3 0 m 【l 】。国外著名的地下工程有法国巴黎 中央商场、美国明尼苏达大学土木工程系得办公大楼和实验室、日本东京八重洲 的地下街等。我国近年来也兴建了大量的高层建筑。以上海为例，高层建筑基坑 的最大平面尺寸已达2 7 4 m l8 7 m ，面积约5 1 0 0 0 n 1 2 ，最深的3 2 0 m ，地铁车站基 坑平面尺寸最大也达6 0 0 m 2 2 m ，最深达2 0 m 【引。 随着基坑深度的增大，深基坑开挖对周围环境的影响也越加严重【3 j 。无论是 高层建筑或地铁车站的深基坑工程，通常是在城市密集的建筑群中建造，其场地 狭窄，绝大部分基坑不能采用放坡开挖，施工难度大是前所未有的【4 】。另外，深 基坑周围通常是交通要道，有各种建筑物、构筑物、管线等。深基坑工程开挖除 了要保证基坑自身的稳定外，还必须保证临近建筑设施的安全，因此在狭窄的场 地开挖深基坑不仅会给支护设计带来很大困难，也会对邻近建筑的安全使用造成 很大威胁。由于深基坑工程涉及面广、技术难度大，再加之国内目前设计和施工 单位的水平不一，市场管理体制不太健全，造成深基坑支护工程常常发生严重工 程事故，造成巨大的经济损失和不良的社会影响。这给岩土工程师们提出了新的 问题和挑战，为解决深基坑工程中的技术难题，国内多次举行深基坑工程技术研 讨会，总结工程实践中成功的经验与失败的教训，并对基坑设计理论、方法以及 改良对策进行研究探讨，有关深基坑支护的文章也在文献中逐渐增多。这些都说 明基坑工程已成为岩土工程界的热点问题，支护技术也成为函待解决的难点问 题。 1 2 深基坑工程概述 房屋建筑、市政工程或地下建筑物在施工时需丌挖的地坑，即为基坑。一般 认为深度在6 m 以上或有支护结构的基坑极为深基坑。为保证深基坑施工、主体 地下结构的安全与周围环境不受损害，都要进行基坑支护、降水和开挖，并进行 北京t 业大学下学硕十学何论文 相应的勘察、设计、施工和监测等工作，这项综合性的工程就成为深基坑工程。 1 2 1 现代城市深基坑工程的特点 我国基坑工程一般具有以下特尉5 8 】： ( 1 ) 深基坑工程具有很强的区域性和实践性 岩土工程区域性强，岩土工程中的深基坑工程，区域性更强。如软粘土地基、 黄土地基、砂土地基等工程地质和水文地质条件不同的地基中，基坑工程差异性 很大。因此，深基坑开挖要因地制宜，具体问题应具体分析。 ( 2 ) 深基坑工程具有很强的个性 基坑工程的支护体系设计、施工和土方开挖不仅与工程地质和水文地质条件 有关，还与基坑相邻建筑物、构筑物及市政地下管网的位置、抵御变形的能力、 重要性以及周围场地条件有关。 ( 3 ) 深基坑工程具有很强的综合性 深基坑工程涉及土力学中强度、变形和整体稳定、渗流等基本课题，根据不 同的具体情况分别重点考虑，如软土中开挖深度较大的基坑，而基坑周围又无重 要建筑物、道路和管线时，应重点考虑边坡稳定问题，而且渗流对边坡的影响也 必须计算，但对变形无严格要求。当土质条件较好、坑底在地下水位以上，距离 基坑边缘有重要建筑物、道路或地下管线时，对变形的控制就成为主要考虑的因 素。 ( 4 ) 深基坑工程具有较强的时空效应 深基坑的深度和平面形状对基坑支护体系的稳定性和变形有较大影响。在基 坑支护设计中，要注意深基坑工程的空间效应。软土土体，特别是软粘土，具有 较强的蠕变性。基坑开挖具有很强的时空效应，作用在支护结构上的土压力随时 间变化，蠕变将使土体强度降低，同时也将使土坡稳定性减小。 ( 5 ) 深基坑工程具有较强的环境效应 深基坑工程的开挖势必将引起周围地基中地下水位变化和应力场的改变，导 致周围地基土体的变形，对相邻建筑物、构筑物及市政地下管线产生影响。影响 严重的将危及相邻建筑物、构筑物及市政地下管网的安全与正常使用。大量土方 运输及材料运输也将对交通产生影响。 ( 6 ) 深基坑工程具有较大工程量及较紧工期 由于深基坑开挖深度一般较大，施工周期较长，从丌挖到完成地面以下的全 部隐蔽工程，常需经历多次降雨、周边堆载、振动、施工失当等许多条件，其安 全度的随机性很大，都对结构稳定不利。抓紧施工工期，不仅是施工管理上的要 求，它对减小基坑变形，减小基坑周围环境的变形也具有特别的意义。 ( 7 ) 深基坑工程具有很高的质量要求 一2 一 第1 章绪论 由于深基坑丌挖的区域也就是将来地下结构施工的区域，有时其支护结构还 是地下永久结构的一部分，而地下结构的好坏又将直接影响到上部结构。所以， 必须保证深基坑工程的质量，才能保证地下结构和上部结构的工程质量，进而为 保证整幢建筑物的工程质量创造一个良好的前提条件。另一方面，由于深基坑工 程中的挖方量大，土体中原有天然应力的释放也大，这就使基坑周围环境的不均 匀沉降加大，使基坑周围的建筑物出现不利的拉应力，地下管线的某些部位出现 应力集中等，故深基坑工程的质量要求高。 ( 8 ) 深基坑工程具有较大的风险性和事故率 在软土、高水位及其他复杂场地条件下开挖基坑，很容易产生土体滑移、基 坑失稳、桩体变位、坑底隆起、支挡结构严重漏水、流土以致破损等危害，对周 围建筑物、地下构筑物及管线的安全造成很大威胁。因此，基坑工程施工过程中 应进行检测，并应有应急措施。在施工过程中一旦出现险情，需要及时抢救。 ( 9 ) 土压力特点 基坑支护结构都要承受土压力的作用。作用在挡土结构上的土压力与挡土结 构的位移有关。基坑支护结构承受的土压力一般是介于主动土压力和静止土压力 之间或介于被动土压力和静止土压力之间。 ( 1 0 ) 基坑工程具有很高的不确定性 土体内部物质成分、结构构造、强度特征、应力历史、物理力学性质以及环 境、荷载条件等不同使得任一点土性可能都有较大的变异性，其所能提供的土抗 力( 基床) 系数、抗剪强度指标存在很大的离散性。由于荷载传递机理、荷载问的 相互叠加及扩散、力学模型的不足或人为的简化处理、地下水位变化、工程施工 导致作用在基坑支护结构上的土压力和水压力处于不断变化中，有很大不确定 性。 1 2 2 深基坑工程的发展趋势 我国深基坑工程的发展趋势主要表现在以下几个方耐6 j ： ( 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。 ( 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。 ( 3 ) 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、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，将成为控制变形的有效手段。 ( 5 ) 为减小基坑工程带来的环境效应，或出于保护地下水资源的需要，有时基 北京t 业大学下学硕十学何论文 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。 ( 6 ) 在软土地区，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。 1 3 常用支护形式分类及适用范围 基坑工程中采用的围护墙、支撑、围懔、防渗帷幕等结构体系总称支护结构。 首先是要创造条件便于基坑土方的开挖，保证基坑的稳定，还要满足变形控制的 要求，以确保基坑周围原有建筑物、构筑物、地下管线及道路等的安全。 1 3 1 按功能分类 ( 1 ) 挡土系统【6 ，7 】：常用的有钢板桩、钢筋混凝土板桩、深层水泥搅拌桩、钻 孔灌注桩、地下连续墙。其功能是形成支护排桩或支护挡土墙阻挡坑外土压力。 ( 2 ) 挡水系统：常用的有深层水泥搅拌桩、旋喷桩、压密注浆、地下连续墙、 锁口钢板桩。其功能是阻挡抗外渗水。 ( 3 ) 支撑系统：常用的有钢管与型钢内支撑、钢筋混凝土内支撑、钢与钢筋混 凝土组合支撑。其功能是支承围护结构侧力与限制围护结构位移。 1 3 2 按施工工艺分类 ( 1 ) 放坡开挖( 无支护开挖) ：既简单又经济，在空旷地区或周围环境所允许时 能保证边坡稳定的条件下应优先选用。但是对于深度较大的深基坑通常在城市中 心地带、建筑物稠密地区，不具备放坡开挖的条件。 ( 2 ) 在支护体系保护下开挖( 有支护开挖) 。因为放坡开挖需要基坑平面以外有 足够的空间供放坡之用，如在此空间内存在临近建( 构) 筑物基础、地下管线、运 输道路等，都不允许放坡。此时就只能采用在支护结构保护下进行垂直开挖的施 工方法。 1 3 3 工程上常用的支护结构形式分类 1 ) 放坡开挖及简易支护【6 ，8 叫 放坡开挖是指选择合理的坡比进行丌挖，基坑边坡以保证在丌挖过程中边坡 的稳定性，包括坡面的自立性和边坡整体稳定性。该方法较适用于地基土质较好， 开挖深度不大以及施工现场有足够放坡场所的工程。放坡丌挖的优点是施工简 ( a ) 草袋装土或干砌块石简易挡土( b ) 短桩支护 ( a ) g r 觞sb a go fs o i l0 rs i m p l ed d ，s t er e t a i n i n gb l o c k s ( b ) s h o r t p i l es u p p o n 图1 1基坑简易支护 f i 9 1 - 1 s i m p l es u p p o no ff 0 嘶d a t i o n 2 ) 悬臂式支护 悬臂式支护结构依靠足够的入土深度和结构的抗弯能力来维持整体稳定和 结构的安全( 图1 2 ) 。悬臂式结构对开挖深度很敏感，容易产生较大的变形，对相 邻建( 构) 筑物产生不良影响。所以悬臂式支护结构只适用于土质较好、开挖深度 较浅的基坑工程。在一层地下室或开挖深度在7 m 以内的基坑使用较普遍，但也 有用于两层地下室开挖深度在1 0 m 左右的基坑。 多、 7 图1 2 悬臂式围护结构示意图 f i g l - 2 s c h 锄a t i cd i a g 姗o f c a n t i l e v 盯r e t a i n i n gs t n l c t l l r e 悬臂式支护结构常采用钢筋混凝土钻孔灌注桩、人工挖孔灌注桩、沉管灌注 桩及钢筋混凝土预制桩、木桩、钢板桩、地下连续墙等形式。值得关注的是，钢 筋混凝土咬合桩和s m w 工法目l j 已经被广泛的使用。 ( 1 ) 地下连续墙 这种支护结构是利用特制的成槽机械在泥浆护臂的情况下进行开挖，形成一 定槽段长度的沟槽，再将在地面上制作好的钢筋笼放入槽段内。采用导管法进行 水下混凝土浇注，完成一个单元的墙段，各墙段之间用特定的接头方式( 如用接 头管或接头箱做成的接头) 相互连接，形成一道连续的地下钢筋混凝土墙。地下 北京t ：业大学t 学硕十学何论文 连续墙围护呈封闭状，并在基坑开挖后，加上支撑或锚杆系统，就可以挡土和止 水，便于深基础的施工。 地下连续墙既可以承受侧壁的土压力和水压力，在开挖时起到支护、挡土、 防渗等作用，同时又可将上部结构的荷载传到地基持力层，作为地下建筑和基础 的一个部分。地下连续墙的刚度大，能够承受较大的侧压力( 如土压力和水压力) ， 在基坑开挖过程中，墙体的变形小，因而对基坑周围地表及近邻建筑物和构筑物 的影响很小。地下连续墙可以和锚杆或内支撑联合应用，提高其抵抗侧向压力和 侧向位移的能力，进而提高基坑的整体稳定性和减少基坑开挖对周边环境的影 响。 ( 2 ) 排桩支护 基坑开挖时，对不能放坡或由于场地限制不能采用搅拌桩围护，开挖深度在 6 l o i i l 左右时，即可采用排桩围护。工程中应用最多的是钻孔灌注桩。钻孔灌注 桩施工较地下连续墙简单，采用机器钻孔施工速度快；成本低于地下连续墙；又 无打桩的噪声、振动和挤压周围土体带来的危害；墙身强度高、刚度大、支护稳 定性好、变形小。因此，钻孔灌注桩在实际工程中得到了极为广泛的应用。 ( 3 ) s m w 工法 s m w 工法为日本的叫法，国内亦称劲性水泥土搅拌桩法，即采用搅拌机具 形成连续的水泥土体，然后在水泥土提中插入h 型钢，利用水泥土作为止水帷幕， h 型钢承受土压力，使之成为同时具有受力与抗渗两种功能的支护结构的围护 墙。 s m w 支护结构的支护特点主要为：施工时基本无噪音，对周围环境影响小； 结构强度可靠，凡是适合应用水泥土搅拌桩的场合都可使用，特别适合于以粘土 和粉细砂为主的松软地层；挡水防渗性能好。较普遍的应用于开挖深度乱1 2 m 的基坑工程中。可通过围护结构刚度、经济性、工期等对比分析确定优劣后，选 择替代钻孔灌注排桩作为围护墙。 3 ) 重力式支护结构( 图1 3 ) f i g l - 3 s c 厂( 、 图l 一3 水泥十重力式围护结构示意图 h e i t l a t i cd i a g r a mo fc e m e l l t s o i lg r a v i t yr e t a i n i n gs t r u c t u r e 一6 一 第1 章绪论 ( 1 ) 深层搅拌水泥土围护墙 深层搅拌水泥土围护墙是采用深层搅拌机就地将土和输入的水泥浆强行搅 拌，形成连续搭接的水泥土柱状加固体挡墙。水泥土围护墙的优点：由于一般坑 内无支撑，便于机械化快速挖土；具有挡土、止水的双重功能；一般情况下较经 济；施工中无振动、无噪音、污染少、挤土轻微，因此在闹市区内施工更显出优 越性。水泥土围护墙的缺点：首先是位移相对较大，尤其在基坑长度大时，为此 可采取中间加墩、起拱等措施以限制过大的位移；其次是厚度较大，只有在红线 位置和周围环境允许时才能采用，而且在水泥土搅拌桩施工时要注意防止影响周 围环境。 ( 2 ) 高压旋喷桩 高压旋喷桩所用的材料亦为水泥浆，它是利用高压经过旋转的喷嘴将水泥浆 喷入土层与土体混合形成水泥土加固体，相互搭接形成排桩，用来挡土和止水。 高压旋喷桩的施工费用要高于深层搅拌水泥土桩，但其施工设备结构紧凑、体积 小、机动性强、占地少，并且施工机具的振动很小，噪音也较低，不会对周围建 筑物带来振动的影响和产生噪音等公害，它可用于空间较小处，但施工中有大量 泥浆排出，容易引起污染。对于地下水流速过大的地层，无填充物的岩溶地段、 永冻土和对水泥有严重腐蚀的土质，由于喷射的浆液无法在注浆管周围凝固，均 不宜采用该法。 4 ) 内撑式支护结构 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 用钢筋混凝土桩和地下连续墙。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