软土地区基坑支护降水及土方开挖技术的应用与研究.docx

软土地区基坑支护降水及土方开挖技术的应用与研究 软土地区基坑支护、降水及土方开挖技术的应用与研究_局三等奖_2003 年 发布时间：2006-6-24 15:05:30 荣获 2003 年度局科学技术三等奖 主要完成人：齐亚峰、郑春华、崔爱珍、王宝德、王志伟、李艳华 关 键 词：天津；软土；基坑；支护；降水；土方开挖；技术；实践应用；研究 英文标题：The foundation pit to support、 drain and excavate technique synthetically apply and research in soft cl ay region ` 【内容提要】 本文根据有关的研究成果和工程实践经验，详细分析了天津地区软土工程特性和基坑，和软土基坑支护的一些问题，并简单介绍了几个基坑的设计概况。 前 言 近几年来来，天津地区基本建设规模逐渐加大，一大批的工业、民用建筑等大规模投资建设风起云涌，基础开挖深度较深、面积大，如天津泰达市民文化广场工程，其基础占地面积就 40947m2。由于天津地区典型的软土地质工程条件，无疑大大的提高了工程的投资成本，这使得深基础问题在技术上和经济上都有着举足轻重的影响。因此长期以来，对天津软土工程性质及工程应用，尤其是深基坑支护问题都是岩土专家和工程技术界所关注的问题。本文依据工程实践和相关的专家研究成果，对软土地区深基坑支护、降水及开挖技术的综合应用作了总结，并提出一些具有实践性的总结成果。我们本着总结经验和推进施工技术交流的精神，成果总结并编写成册，希望推动建筑技术交流和发展，叙述中一定会有不少错误和缺点，希指正。 一、简述 基坑工程是一个综合性和实践性很强的岩土工程问题，地区性特征很强，基坑工程设计应结合地区特征（如气候状况、环境特征、水文地质）、工程特点和实践经验进行，成功的基坑工程设计遵循的原则是“理论导向、量测定量、经验判断”三者结合的原则。 依据经验和理论分析，基坑围护体系失效一般原因主要三个方面原因造成：一是因为内在设计不合理因素导致支护体系失稳（如整体稳定、抗倾覆、抗隆起安全性小，支护结构强度、刚度不足破坏等）而引起基坑失稳；二是因为外界环境变化（如雷雨天气、超载、水渗入）引发基坑失稳；三是因为施工因素（如支护结构施工质量达不到设计要求、挖土不合理、挖土扰动支护结构等）引发的基坑失稳。为了防止基坑失稳主要应从支护结构设计、施工等方面加以控制，以及通过施工监测来预防基坑失稳。软土地区支护结构设计应采用适合的计算理论，在这方面理论研究较多，也比较成熟。依据《建筑基坑支护技术规程 JGJ20-99》要求“在基坑施工及地下 第 1 页第 1 页 软土地区基坑支护降水及土方开挖技术的应用与研究 结构施工期间，应对周边环境和支护结构进行监测”。基坑施工监测目的就是及时掌握基坑开挖降水及施工过程中支护结构的实际状态（位移、倾斜变化值和变化速率等）及周边环境(建筑物地下管道、道路)的变化情况，为基坑施工和周边环境的安全与稳定提供监控数据，为基坑安全施工提供佐证，做到施工可预控性和防患于未然。软土基坑开挖设计宜采用“时空效应”理论[3]进行挖土设计和安全控制是非常有必要的，这也是工程经验所证明的。如在基坑支护和施工方案设计过程中应依据基坑“时空效应”理论，采取了合理的开挖方案和完善的基坑施工监测技，是保证基坑安全有效实施的关键。 综上所述，完整的基坑工程设计应该包括支护结构、降、排水设计、土方开挖设计和施工监测设计，对于软土基坑工程更应如此。 2.2、软土基坑支护 2.2.1、一般设计原则 基坑支护设计的基本原则是“安全、经济、合理、可行”。基坑支护设计就是依据基坑工程要求（平面尺寸和深度）、场地工程地质条件和水文条件，以及场地周遍环境条件等资料，首先对影响基坑围护体系安全的主要矛盾进行量化分析，据此进行方案合理性选择和结构稳定性的理论计算分析，并参考地区性经验判断，最终确定基坑围护体系类型。基坑围护体系一般包括挡土体系和止水降水体系两个部分，要求基坑支护结构体系一般能够承受土压力和水压力，且具有一定的刚度和整体稳定性。基坑围护形式主要有放坡开挖、悬臂支护结构、重力式挡墙结构、内支撑支护结构、组合拱型挡墙结构等。 2.2.2、注意问题 天津地区软土的工程性能较差，对于天津地区软土基坑支护应注意如下几点内容： 1、土压力计算模型 根据土的状态和土体是否位移，土压力有静止土压力、被动土压力和主动土压力。在支护结构计算时应充分考虑桩前被动土压力的作用，根据天津市《岩土工程技术规程》（DB 29-20-200），悬臂支护结构的桩前后土压力分布图见图(1)： 2、土的抗剪强度指标 土的抗剪强度是指在外力作用下，土体内部产生剪应力时，土对剪应力的极限抵抗能力土的抗剪强度指标主要是土