【正文】 工程地質條件 地形地貌武漢市市區(qū)處于華中地區(qū)，市區(qū)為廣闊的江漢沖積平原，地處長江北西岸高河漫灘一級階地以上，自西北部的山前地帶向東南部平原區(qū)河流相沉積物逐漸增厚，地貌單元由沖洪積扇過渡為沖積平原。地表土層雜填土及素填土組成，下部為一套第四紀沖擊物，具明顯的二元結構，上部為粘性土，局部夾粉土，下部為砂性土，局部夾粘性土，基地為志留系泥質頁巖、粉砂巖。 氣象條件武漢市平原區(qū)屬暖溫帶半濕潤、半干旱大陸性季風氣候，年平均氣溫14～17\℃。1 月份氣溫最低，月平均氣溫4～5℃；7 月份氣溫最高，月平均氣溫35～40℃。，年平均降水量1000～1500mm，且集中在雨季7～9 月份，年平均風速2～3m/s，最大風速可超過15m/s。 場地土層據中冶地勘巖土工程總公司提供的巖土工程勘察報告，本次勘探的最大深度（）范圍內，除上部為人工填土外，其下部為一般第四系沉積土。地層主要以填土、粘性土、砂土和粉質粘土等組成，其主要地層由上至下詳細描述如下：①雜填土：雜色，稍密，濕，主要以碎磚塊等建筑垃圾組成，本層在整個場地均有分布。素填土：黃褐色，可塑～硬塑，以粘質粉土、粉質粘土為主，主要回填物為粉質粘土，局部為粉土，含云母、氧化鐵及少量磚屑、灰渣和少量小磚塊及炭屑，本層在整個場地均有分布，～。②粉質粘土：褐黃色；含云母，氧化鐵；軟塑～硬塑；飽和；中壓縮性；土質較均勻，局部夾②1 粘質粉土～砂質粉土夾層及透鏡體。該層底部夾雜少量細紗及卵石顆粒。②1 粘質粉土～砂質粉土：褐黃色；含云母，氧化鐵；密實；濕；土質較均勻但分布不連續(xù)，主要呈薄層和透鏡體狀分布?！?。③淤泥質粉質粘土：灰黑、黑色，流塑，夾有腐殖物和貝殼碎屑，分布于整個基坑范圍之內。④粉質粘土：紅褐色，堅硬，含砂粒。稍有光澤，無搖震反映，韌性中等，干強度中等?！?。⑤砂土：褐黃色，含石英、云母及少量長石等，砂質不均，褐紅色，中密，濕，主要礦物成分為長石，石英，含少量小礫石，局部為細砂?！＂拚惩粒汉贮S色；含云母、氧化鐵等；土質不均，局部夾少量粉土、細砂及圓礫；飽和；可塑；中～中低壓縮性?！?。⑦粉質粘土：褐黃色；含云母、氧化鐵等；飽和；可塑～硬塑；中～中低壓縮性。夾有粘質粉土薄層或透鏡體。局部夾含云母、氧化鐵等；砂質粉土。濕；密實?！＂嗉毶埃汉贮S色，含石英、云母及少量長石等，砂質不均，夾⑦1 粘土～重粉質粘土及少量圓礫?！＂岱圪|粘土：褐黃色；含云母、氧化鐵等；飽和；可塑～硬塑；中～中低壓縮性。夾粘質粉土薄層或透鏡體。局部夾砂質粉土。濕；密實。～。 水文地質條件（1）由于本次鉆探設備采用泥漿護壁，鉆探時無法測量地下水，經過調查收集資料。（2）根據在附近場地勘察資料，本場地地下水對擬建建筑物混凝土結構無腐蝕性，但在干濕交替作用下對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具有弱腐蝕性。（3）對防水要求嚴格的地下室或構筑物，其設防水位可參考使用期限內歷年最高地下水位設計；對防水要求不嚴格的地下室或構筑物，其設防水位可參照近3～5 年的最高地下水位及勘察時實測穩(wěn)定地下水位確定。 基坑側壁安全等級，圍護結構不是主體結構的一部分，基坑周圍有建筑物，管線，道路，管道等建筑體需加以保護。按照《建筑基坑支護技術規(guī)程》關于基坑側壁安全等級及重要性系數的表述，該基坑工程基坑側壁安全等級為二級，重要性系數＝。（附表如下）表21 基坑側壁安全等級及重要性系數安全等級破壞后果 重要系數一級支護結構破壞，土體失穩(wěn)或變形過大對基坑周圍環(huán)境及地下結構施工影響嚴重二級支護結構破壞，土體失穩(wěn)或變形過大對基坑周圍環(huán)境及地下結構施工影響一般三級支護結構破壞，土體失穩(wěn)或變形過大對基坑周圍環(huán)境及地下結構施工影響不嚴重河南理工大學本科畢業(yè)論文（設計） 第三章 基坑支護方案比選第三章 基坑支護方案比選 基坑環(huán)境條件 基坑圍護結構型式有很多種，其適用范圍也各不相同，影響基坑支護方案的因素很多，并且各因素之間相互聯(lián)系、相互依賴、相互制約，相互作用。歸納起來，主要應綜合考慮如下因素：基坑支護結構所受的荷載：①側向荷載；②垂向荷載；③地震荷載；④風載；⑤地面超載等?；拥膸缀纬叽纾孩賵龅氐男螤睿虎诨由疃?；③基坑的寬度。工程地質及水文地質條件：①勘探資料的內容及測試方法；②巖土物理力學參數：③地下水情況及分布、制表水位、承壓水層、承壓氣體等。環(huán)境條件：①基坑周圍地區(qū)性質；②基坑周圍建筑物狀況及所采用的基礎類型；③基坑周圍公用設施分布及地下構筑物、管線情況；④基坑周圍交通狀況及道路狀況；⑤基坑周圍水域(河流)狀況：⑥基坑所處地區(qū)環(huán)境特殊狀況及對基坑施工的特殊要求等。建筑物的基礎結構及上部結構對支護結構的要求?；娱_挖及排水方法。對基坑支護結構施工(噪音、振動、地面污染)的要求?；訄龅刂車延谢又ёo結構形式或類似基坑支護結構的形式，施工中的成功、失敗原因、教訓。現(xiàn)己應用的各種支護技術的特點和適用范圍。業(yè)主對基坑支護設計的要求。1相應的基坑支護設計規(guī)范、指南等。 支護結構選型基坑根據上述設計依據，結合本基坑工程實際情況有以下幾種可供選擇的支護型式：土釘墻是近年來發(fā)展起來用于土體開挖和邊坡穩(wěn)定的一種新型擋土結構。它由被加固土、放置于原位土體中的細長金屬桿件（土釘）及附著于坡面的混凝土面板組成，形成一個類似重力式墻的擋土墻，以此來抵抗墻后傳來的土壓力和其它作用力，從而使開挖坡面穩(wěn)定。工作原理土釘一般是通過鉆孔、插筋、注漿來設置的，但也可通過直接打入較粗的鋼筋或型鋼形成土釘。土釘沿通長與周圍土體接觸，依靠接觸界面上的粘結摩阻力，與周圍土體形成復合土體，土釘在土體發(fā)生變形的條件下被動受力，并主要通過其受拉工作對土體進行加固。而土釘間土體變形則通過面板（通常為配筋噴射混凝土）予以約束。深基坑逐層開挖，逐層在邊坡以較密排列（上下左右）大如圖釘（鋼筋），強化受力土體，并在土釘坡面設置鋼筋網，分層噴射混凝土，就是土釘支護。噴射混凝土內的鋼筋網既調整結構了錨桿或土釘和噴射混凝土之間的受力使之均勻,以使噴層有一定柔性,保持邊坡穩(wěn)定和安全。土釘墻支護特點土釘墻支護優(yōu)點：（1）土釘與土體形成復合體，提高了邊坡整體穩(wěn)定和承受坡頂超載能力，增強土體破壞延性，改變邊坡突然塌方性質，有利于安全施工；（2）設備簡單，易于推廣。由于土釘壁土層錨桿長度小得多，鉆孔方便，注漿亦易，噴射混凝土等設備，施工單位均易辦到；（3）如能與土方開挖配合好，實行平行流水作業(yè)，則工期可縮短，噪音?。唬?）經濟效益好，一般成本低于灌注樁支護；（5）分層施工，邊監(jiān)測邊施工，便于采取必要措施；（6）適宜于地下水位以上或經降水措施后的雜填土，普通粘土或非松散型的砂土，一般認為可用于標貫擊數N值在5以上的砂質土與N值在3以上的粘性土。土釘墻支護也有其缺點和局限性，主要有：（1）現(xiàn)場需有允許設置土釘的地下空間。當基坑附近有地下管線或建筑物基礎時，在施工時會存在影響；（2）在松散砂土、軟塑、流塑粘性土，以及有豐富地下水源的情況下不能單獨使用土釘支護，必須與其它的土體加固支護方法相結合。尤其在飽和粘性土及軟土中設置土釘支護更需特別謹慎，土釘在這些土中的抗拔力低，需要有很長很密的土釘，軟土的徐變還可使支護位移量顯著增加；（3）土釘支護如果作為永久性結構，需要專門考慮銹蝕等耐久性問題。土釘墻圍護適用于地下水位以上或者人工降水后的粘性土、粉土、雜填土及非松散砂土、卵石土等；不適用于淤泥質及未經降水處理地下水以下的土層地基中基坑圍護。土釘墻圍護基坑深度一般不超過18m，使用期限不超過18月。應用土釘墻支護本基坑時，關鍵是設計土釘的長度，如長度不夠，則不能提供較強的拉力使土體穩(wěn)定，如太長會浪費。土釘長度根據基坑的土層物理力學性質來計算和土釘的其它參數通過計算來確定。 噴錨網支護 噴錨網支護，簡稱噴錨支護，其形式與土釘墻支護類似，也是在開挖邊表面鋪鋼筋網，噴射混凝土面層，并在其上成孔，但不是埋設土釘，而是預應力錨桿，借助錨桿與周圍土體間的粘聚力，使具有更大的錨固力與邊坡土體共同作用，組成穩(wěn)固的復合體，對邊坡其維護作用，使邊坡土體獲得穩(wěn)定。工作原理土體的抗剪強度較低，抗拉能力幾乎等于零，但是土體具有一定的結構整體性能，以較小的臨界高度保持直立。土坡直立的高度超過臨界高度或坡地有較大的超載以及環(huán)境因素的改變都會引起土坡失穩(wěn)。過去常采用支擋結構承受側壓力并限制其變形。這屬于被動制約機制的支擋結構?；訃婂^網支護法是以盡可能保持、顯著提高、最大限度地利用基坑邊壁土體固有力學強度、變土體荷載為支護結構體系的一部分為其基本原理。在土體內增設一定長度和分布密度的錨固體，它與土體牢固結構而共同工作，以彌補土體自身強度的不足，增強土體的穩(wěn)定性，以主動制約機制為基礎通過錨桿與土體的相互作用，使土體自身結構強度增加。其作用機制具體表現(xiàn)在以下幾個方面：（1) 錨桿對由錨桿、土體、鋼筋網等組成的復合體起骨架約束作用，由于錨桿本身的剛度和強度，以及在土體中形成的錨桿骨架，對復合土體有約束變形的作用；（2) 錨桿提高復合體的強度：由于錨桿與土體兩者材料性質上的差異，土體進入塑性狀態(tài)后，應力逐漸向錨桿上轉移，此時的錨桿骨架分擔了土體很大一部分的應力，使得復合體塑性變形延緩形成漸進開裂，很大程度上提高了復合體的強度；（3) 錨桿起著應力傳遞和擴散的作用，相關試驗表明:當荷載增加到一定程度時,坡角的應力最大部分錨桿處在滑裂面的兩側，此時的錨桿則可通過應力傳遞作用，將滑裂區(qū)內部分應力傳遞到滑裂區(qū)外的穩(wěn)定土體中，并分散在較大范圍的土體內降低應力集中，提高支護體系的抗破壞能力；（4) 面層對變形的約束作用，面層是發(fā)揮錨桿有效作用的重要組成部分，在很大程度上約束坡面的變形，面層的約束力取決于錨桿表面與土體的摩阻力，當復合土體開裂面區(qū)域擴大并連成片時，摩阻力主要來自開裂區(qū)域后的穩(wěn)定復合土體。噴錨網支護的主要特點結構簡單，承載力高，安全可靠；可用于多種土層，適應性強；施工機具簡單、施工靈活，污染小，噪聲低，對周圍環(huán)境的影響??；可與土方開挖同步進行，不占用絕對工期；本身不需要打樁，支護費用相對較低。適用范圍噴錨支護適用于土質不均勻、穩(wěn)定土層、地下水位較低、埋置較深，基坑開挖深度在18米以內時采用；對硬塑土層，可適當放寬；對風化泥巖、頁巖開挖深度可不受限制。但不適用于有流砂土層或淤泥質土層采用。 排樁支護 由于其對各種地質條件的適應性、施工簡單易操作且設備投入一般不是很大，在我國排樁式支護是應用較多的一種。排樁通常多用于坑深 7～15m的基坑工程 ，做成排樁擋墻，頂部澆筑混凝土圈梁 。它具有剛度較大、抗彎能力強、變形相對較小，施工時無振動、噪音小, 無擠土現(xiàn)象，對周圍環(huán)境影響小等特點。當工程樁也為灌注樁時，可以同步施工，從而有利于施工組織、工期短。當開挖影響深度內地下水位高且存在強透水層時，需采用隔水措施或降水措施。當開挖深度較大或對邊坡變形要求嚴格時，需結合錨拉系統(tǒng)或支撐系統(tǒng)使用。 排樁支護依其結構形式可分為懸臂式支護結構、與（預應力）錨桿結合形成樁錨式和與內支撐(砼支撐、鋼支撐)結合形成樁撐式支護結構。 懸臂式排樁支護結構 懸臂式支護結構主要是根據基坑周邊的土質條件和環(huán)境條件的復雜程度選用，其技術關鍵之一是嚴格控制支護深度。根據武漢市的經驗，懸臂式支護結構適用于開挖深度不超過l0m的粘土層，不超過5m的砂性土層，以及不超過45m的淤泥質土層。 優(yōu)點：結構簡單，施工方便，有利于基坑采用大型機械開挖。 缺點：相同開挖深度的位移大，內力大，支護結構需要更大截面和插入深度。 適用范圍：場地土質較好，有較大的c、φ值，開挖深度淺且周邊環(huán)境對土坡位移要求不嚴格。 內撐式排樁支護結構 內撐式支護結構由支護結構體系和內撐體系兩部分組成。支護結構體系常采用鋼筋混凝土樁排樁墻、SMW工法、鋼筋混凝土咬合樁等型式。內撐體系可采用水平支撐和斜支撐。根據不同開挖深度又可采用單層水平支撐、二層水平支撐及多層水平支撐。當基坑平面面積很大，而開挖深度不太大時，宜采用單層斜支撐。 內撐常采用鋼筋混凝土支撐和鋼管或型鋼支撐兩種。鋼筋混凝土支撐體系的優(yōu)點是剛度好、變形小，而鋼管支撐的優(yōu)點是鋼管可以回收，且加預壓力方便。內撐式支護結構適用范圍廣，可適用各種土層和基坑深度。內支撐結構造價比錨桿低。但對地下室結構施工及土方開挖有一定的影響。但是在特殊情況下，內支撐式結構具有顯著的優(yōu)點。 優(yōu)點： ①施工質量易控制，工程質量的穩(wěn)定程度高； ②內撐在支撐過程中是受壓構件，可充分發(fā)揮出混凝土受壓強度高的材性特點，達到的經濟目的； ③樁撐支護結構的適用土性范圍廣泛，尤其適合在軟土地基中采用。 缺點： ①內撐形成必要的強度以及內撐的拆除都需占據一定工期； ②基坑內布置的內撐減小了作業(yè)空間，增加了開挖、運土及地下結構施工的難度，不利于提高勞動效率和節(jié)省工期，隨著開挖深度的增加，這種不利影響更明顯； ③當基坑平面尺寸較大時，不僅要增加內撐的長度，內撐的截面尺寸也隨之增加，經濟性較差。 適用范圍： ①適用于側壁安全等級為一、二、三級的各種土層和深度的基坑支護工程，特別適合在軟土地基中采用； ②適用于平面尺寸不太大的深基坑支護工程，對于平面尺寸較大的，可采用空間結構支護。錨拉式排樁支護結構 排樁錨拉式支護是指它的一端與擋土樁聯(lián)結，另一端錨固在地基的土層中，以承受結構物或擋土樁、墻承受的側壓力，它利用了地層的錨固力維持樁、墻的穩(wěn)定。土層錨桿的施工是在地面或者深基礎的地下室墻面（地下連續(xù)墻）、基坑的圍護壁面及基坑側壁為開挖的土層鉆孔達到一定設計深度后，或在擴大孔的端部，形成球狀或其他形狀，在孔內放入鋼筋、鋼管或鋼絲束、鋼絞線或其他抗拉材料，灌入水泥漿或化學漿液，是與土層結合成為抗拉（拔）力強的錨桿。拉錨式圍護結構由圍護結構體系和錨固體系兩部分組成，圍護結構體系常采用鋼筋混凝土排樁墻和地下連續(xù)墻