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本 科 生 毕 业 论 文（设 计）

题    目：    浅谈建筑基坑工程及其应用    

学习中心：                    

                层    次：     专科起点本科      

专    业：       土木工程      

年    级：        年  季        

学    号：                  

学    生：                      

指导教师：                    

完成日期：   2022年7月31日    

内容摘要

伴随时间流逝，社会发展日益增快，科学技术不断进步，建筑产业不断升级，越来越完善的地基加固技术让人叹为观止。本文就对建筑地基的重要性及施工中地基处理技术进行深入地谈论，让人们在未来的生活中更好、更快地理解房屋建筑。建筑基坑工程是一个比较复杂的，主要包括基坑支护体系、土方开挖和施工等。建筑基坑工程是一项综合性很强的系统工程，它要求岩土工程和结构工程的人员密切配合。基坑支护体系是临时结构，安全储备较小，具备较大风险。基坑的开挖深度占主导因素，其地质条件和环境决定了支护方案。基坑工程进行在建筑施工的前期，针对不同建筑施工的情况，基坑工程的施工过程和作用也是不相同的。本文对建筑基坑进行了介绍与分析。国内外基坑工程的发展现状，受到社会发展和经济因素的限制，我国的基坑工程整体发展比较晚。虽然，我国目前基坑工程越来与趋于成熟，但是，仍有很多围绕着基坑工程的问题没有解决，需要相关人员继续研究探讨。

当基坑工程的土质条件较差，土壤不具备自稳定能力时，则需要加强基坑支护结构。比较常见的支护结构包括：深层搅拌水泥土围护墙、土钉支护、地下连续墙、槽钢钢板桩、型钢桩和SMW工法桩。最后，分析了常见的基坑问题和解决方法。希望通过文本的分析与介绍，能够对建筑基坑施工提供理论依据，有利于建筑基坑施工的实施与进步。

关键词：基坑工程；支护方法；基坑监测；发展创新；

目录

内容摘要........................................................................................................................... I

引  言............................................................................................................................... 1

1  基坑工程发展概况..................................................................................................... 2

2  基坑设计的基本要求................................................................................................. 3

2.1  设计理念要求.................................................................................................. 3

2.2  技术问题要求.................................................................................................. 3

2.2.1  岩土参数的选取................................................................................... 3

2.2.2  水土分算与水土合算........................................................................... 3

2.2.3  支护方案选型要求............................................................................... 4

2.3  其他设计的要求.............................................................................................. 4

3  基坑支护结构的常用类型......................................................................................... 6

3.1  重力式水泥土墙.............................................................................................. 6

3.1.1  工程特点............................................................................................... 6

3.1.2  应用实例............................................................................................... 6

3.2  支护桩.............................................................................................................. 7

3.2.1  工程特点............................................................................................... 7

3.2.2  应用实例............................................................................................... 7

3.3  锚杆（索）挡墙.............................................................................................. 8

3.3.1  工程特点............................................................................................... 8

3.3.2  应用实例............................................................................................... 9

3.4  钢板桩.............................................................................................................. 9

3.4.1  工程特点............................................................................................... 9

3.4.2  应用实例............................................................................................... 9

4.1  基坑排水........................................................................................................ 11

4.1.1  基坑底面内发生的事故..................................................................... 11

4.1.2  基坑侧面及周围内发生的事故......................................................... 12

4.2  基坑变形监测................................................................................................ 12

4.2.1  监测点的布置..................................................................................... 12

4.2.2  位移监测方法及精度要求................................................................. 13

4.2.3  实施跟踪监测..................................................................................... 13

4.3  基坑工程中的规范要求问题........................................................................ 14

5  结论与展望............................................................................................................... 17

参考文献......................................................................................................................... 18

引  言

伴随着经济的迅猛发展，越来越多的大规模建筑工程应运而生，针对大规模建筑工程的施工与建设离不开基础的基坑工程。建筑基坑工程是一个比较复杂的，主要包括基坑支护体系、土方开挖和施工等。建筑基坑工程是一项综合性很强的系统工程，它要求岩土工程和结构工程的人员密切配合。基坑支护体系是临时结构，安全储备较小，具备较大风险。基坑的开挖深度占主导因素，其地质条件和环境决定了支护方案。基坑工程进行在建筑施工的前期，针对不同建筑施工的情况，基坑工程的施工过程和作用也是不相同的。建筑工程的一个非常重要的施工指标就是安全，在进行建筑施工时，要充分的保证建筑的整体稳定性。那么，如何保证建筑的整体稳定性呢，需要做好地基工程的施工。本论文主要介绍了建筑基坑工程及其应用^[1]。

1  基坑工程发展概况

基坑工程的发展比较早，人类在实施土木工程的时候，采用木条或树枝等对边坡进行固定，其实就是一种简单的基坑工程。正是人类的的聪明智慧，才促进了基坑工程的不断发展与进步。

国内基坑工程发展状况：受到社会发展和经济因素的限制，我国的基坑工程整体发展比较晚。到2O世纪70年代，我国的大型建筑工程项目仍然非常少见，基坑工程的规模往往与建筑工程的规模是有很大联系的，所以当时，基坑工程的规模通常也是比较小的。20世纪80年代，我国开始兴建大型的建筑，基坑工程的规模也随之开始增大。20世纪90年代，我国开始比较大规模的旧城改造，为基坑工程的发展提供了新契机，越来越多的人开始认识到基坑工程的重要性，促进了基坑工程的发展，产生了很多针对基坑工程的新工艺，新设计。虽然，我国目前基坑工程越来与趋于成熟，但是，仍有很多围绕着基坑工程的问题没有解决，需要相关人员继续研究探讨

国外基坑工程发展状况：国外针对基坑工程的研究相对于国内要早很多，早在早在20世纪40年代，建筑家Terzaghi已经开始了针对基坑工程的研究，重点对岩土问题进行了深入的探讨，初步具备了支撑荷载大小的总应力法，这一理论一直沿用至今，只不过有了许多改进与修正。50年代初期Bjeruum重点对基坑底板隆起问题进行了研究，系统的分析了影响基坑底板隆起的因素有哪些，为后来人们预防基坑隆起提供了较为科学的理论依据。50年代后期，随着科技的发展，人们研制出检测基坑的仪器，通过仪器进一步提高了基坑施工质量。在70年代，对基坑工程中的开挖工序制定了规范。80年代，越来越多的开始投入到基坑工程的专研中，形成了一系列研究成果。90年代至今，国外一些发达国家针对建筑基坑工程的研究已经日趋成熟，形成了一系列完整科学的基坑工程规范。

2  基坑设计的基本要求

2.1  设计理念要求

为一个基坑进行设计，受委托单位的委托后，设计的宗旨是先人后己。意思是作为一个方案，不仅仅是只考虑工程本身，更多应考虑的是应响到的所以建筑物、道路、管道等，因为如果是因此基坑施工而造成相关方的损失，所付出引起的代价远大于基坑支护本身失败所致。因此，设计的前期工作应深入调查基础坑的影响，对建筑基础类型、埋深、管道间距、道路沉降的要求等因素进行分析。如果上述问题没有解决，则后续工作无法进行。这不仅是一个技术问题，而且是一种社会态度的专业。作为一个设计师应该是一个社会责任计划。要考虑客户端的利益是客户，要负责客户的利益。委托方可能有一些本专业或什么，设计人员从委托人的利益出发，做出自己的选择。方案的选择要安全并且要经济、合理^[2]。

2.2  技术问题要求

岩土工程是一门半经验半理论的学科，基坑工程也不例外。随着地下空间的不断发展，设计师的深度和难度也面临着前所未有的挑战。设计方案不仅要计算，它更类似于工程的比较、参考。在专家评审的过程中，资深专家所提到的不仅是程序的选择、计算结果和参数的选取，更多的是采取多项补充措施，交流类似的经验。现将在以往审查过的方案中，专家提出较多的事项归纳如下：

2.2.1  岩土参数的选取

岩土参数直接影响计算结果，也是衡量基坑安全的一项最主要指标之一。所以选取参数要慎之又慎。岩土主要的参数一般包括：土体抗剪强度指数、内摩擦角、过载值、摩擦阻力等。参数的选取主要依据岩土工程勘察报告所提供的数据，并根据现场的具体情况。一般计算软件，该软件根据软土的计算结果与实际出入较大，可靠性差的专家的经验，所以在这种土壤上的参数计算调整计算，通过对计算结果的分析比较。设计时采用不同的支护参数，程序只是一种岩土参数对不同岩土条件进行检查，或采取最不利的情况来检验。粘性土的C、Ф值取值不能偏大。地质钻孔的选择应选取附近最有代表性的（应考虑弱层厚、水位等）。

2.2.2  水土分算与水土合算

水土分算一般适用于黏性土，当土层为砂质土和粉质土时要用水土分算。部分程序可设计计算人员的原则是不明确或计算的结果的标准，这往往发生在砂质土壤和粉砂质土壤与水和土壤的安全系数计算。坑在阴阳角问题，由于现场条件限制结构或所需的多解的交界处，经常在基坑坑壁或底部的结合位点崖（凸），从表面看这减少截断土方量的正面的角度，但这不仅会增加支持的复杂程度，也带来了不稳定因素。因此，这种做法往往是不可取的，专家们普遍指出，过渡到一个更大范围的原始的角度在逐渐过渡。根据专家经验和计算结果，可以严格控制锚杆的顶部位移，锚杆应靠近顶部。除应力的需要，以满足预应力锚（索）的需要，该群锚效应（即不太小的间距）应考虑。对一、二级基坑首先应进行锚杆（锚索）在改土层中抗拔力进行试验，根据试验数据来设置锚杆长度、间距。

2.2.3  支护方案选型要求

基坑支护方案选型的原则是“技术先进、经济合理、确保基坑边坡稳定、基坑周围建筑物、道路及地下设施安全”。 因此应考虑工程地质条件、水文地质条件、基础类型、基坑开挖深度、排水条件及周边环境对基坑位移、荷载的基础坑、施工季节、支护结构使用年限等因素的影响，合理设计。深基坑工程是一项系统工程，是一门综合性的技术学科，需要在理论和实践两个方面进行开发。它是一项系统工程，如岩土工程、结构工程、环境工程等。区域性明显，工程地质及水文地质条件不同其深基坑工程的区域差异性更为突出。

深基坑工程不仅施工周期长，而且从开挖到完成地下全部隐藏工程，往往遇到降雨，周围的桩荷载，振动，和许多其他不利影响，安全性的随机性，技术的复杂性比永久性基础设施或结构的上部结构。基坑的深度、平面的形状随时间的推移和外界条件的变化，其稳定性和变形将产生较大的影响。因此，对深基坑工程问题的研究应重视时间和空间的影响。影响深基坑支护体系选择的因素很多，无论是支护结构强度、埋深、支护和构造应力的支护结构形式，都应设计和详细检查，并对施工过程中的跟踪监测和信息反馈及时进行。深基坑支护结构体系的选择和设计应满足安全、可行性、经济、环境保护和施工四个基本要求，在作详细结构设计时还应对这四个基本要求选择各种具体的评价指标来评价深基坑支护系统方案的优劣^[3]。

2.3  其他设计的要求

部分安全等级为一级的的基坑和周边环境变形有限定要求的二级基坑侧壁没有根据周边环境的重要性、对变形的适应能力及土的性质等因素确定支护结构的水平变形限值，而只根据开挖深度和结构形式只给出控制值和报警值；大部分提交计划。在深度仅从开挖到地面高程计算地下室底板的计算，在桩帽在电梯井的底部基坑实际开挖，这里相对差异的地下室底板一般大于1.5m，有时甚至高达3m。从实际情况和计算模型开挖深度等都是开挖地面到承台、电梯井底一致。

3  基坑支护结构的常用类型

基坑的支护结构起到维护基坑整体稳定的目的，在进行基坑支护的设计时，需要根据工程的实际情况，合理的确定基坑采用的支护结构形式。通常，支护形式的确定需要重点考虑基坑周边的环境因素、地质条件、工程造价和施工进度等。当基坑工程的地质条件较好，土壤本身具备一定的自稳能力的情况下，可以适当的简化基坑支护结构。当基坑工程的土质条件较差，土壤不具备自稳定能力时，则需要加强基坑支护结构。下面具体的介绍几种常见的基坑支护结构^[4]。

3.1  重力式水泥土墙

3.1.1  工程特点

水泥土墙是使用水泥作为固化剂，通过搅拌或者喷射将混凝土凝固成挡墙结构。水泥挡土墙可以挡水和挡土，依靠自身重力低档土的压力，因此不需要其他支撑就可以保证基坑的稳定性，这为基坑开挖创造较好的条件，基坑内可不限制机械挖空间，从而能加快施工进度，节能工期。不足之处。该支护体系只适用于基坑开挖深度较浅的工程，一般不超过6m，且对基坑地基承载力也有一定得要求。

3.1.2  应用实例

成都市某12层高大厦，其为框架剪力墙结构，基坑开挖深度为5.7m。该基坑施工场地狭小，周围高层建筑较多，根据场区地质条件及周边环境，最终选用了格栅式水泥土搅拌桩重力式挡墙的支护方案（如图3-1所示）。桩长分为9.0m和11.0m两种，桩径为700mm，桩间搭接距离为200mm，每格3.0m加一格构，加固效果较好。

图3-1 水泥土搅拌桩重力式挡墙示意图

3.2  支护桩

3.2.1  工程特点

支护桩（如图3-2所示）工程在边坡支护中的应用十分的广泛，这是因为支护桩的支护效果好，同时施工工艺较为简单，通过大量的工程实践可以得出支护桩具有以下显著的特点：排桩桩掉型应根据工程与水文地质条件及当地施工条件确定，桩径应通过计算确定。一般人工挖孔桩桩径不宜小于800mm，冲（钻）孔灌注桩桩径不宜小于600mm。排桩中心距可根据桩受力及桩间土稳定条件确定，一般取1.2～2.0d（d为桩径），砂性土或粘土中宜采用较小桩距。排桩支护的桩间土，当土质较好时，可不进行处理，否则应采用横挡板、砖墙、挂钢丝网喷射砼面层等措施维护桩间土的稳定^[5]。

图3.2  支护桩实际工程示意图

3.2.2  应用实例

宜宾市春桂大厦主楼地面以上20层，设有2层地下室，基坑开挖深度约10米。该大楼东邻刚盖好二年多的20层的A大厦，西侧临近6层砖混结构居民住宅楼群，南侧紧靠一排年代较久的居民平房，北临平安路。施工现场地下情况较复杂，基坑周围土质差，上部2~3m左右均为杂质土、素填土，基坑开挖深度范围内为粉土、淤泥质粉质粘土，地下水位仅在地面下0.6-1.2m。深基坑支护设计和开挖施工方法的概况：深基坑支护结构采用钻孔灌注桩和钢支撑作为受力结构。由于在基坑支护结构上的作用具有许多不确定因素，要避免产生重大基坑事故的最好办法是采取预防为主的对策。因此只要在施工期间引起高度重视，采取有效的防治措施则可将基坑支护事故以及事故所产生的危害减至最小甚至根除。

3.3  锚杆（索）挡墙

锚杆挡土墙（如图3-3所示）是利用锚杆技术形成的一种挡土结构物。锚杆是一种新型的受拉杆件，它的一端与工程结构物联结，另一端通过钻孔、插人锚杆、灌浆、养护等工序锚固在稳定的地层中，以承受土压力对结构物所施加的推力，从而利用锚杆与地层间的锚固力来维持结构物的稳定。目前我国常见的锚杆式挡土墙有两种形式：柱板式和板壁式。柱板式挡土墙是锚杆连接在肋柱上，肋柱间加挡土板；而板壁式是由钢筋混凝土面板和锚杆组成^[6]。

图3-3  锚杆挡土墙实际工程示意图

3.3.1  工程特点

锚杆式挡土墙的优点是：（1）结构质量轻，与重力式挡土墙相比，可以节约大量的圬工和节省工程投资；（2）利于挡土墙的机械化、装配化施工，可以提高劳动生产率；（3）不需要开挖大量基坑，能克服不良地基挖基的困难，并利于施工安全。锚杆式挡土墙的缺点是：使设计和施工受到一定的限制，如施工工艺要求较高，要有钻孔、灌浆等配套的专用机械设备，且要耗用一定的钢材。

   锚杆式挡土墙可根据地形设计为单级或多级，每级墙的高度不宜大于8M，具体高度应视地质和施工条件而定。在多级墙的上、下两级墙之间应设置平台，平台宽度一般不小于1.5M。平台应用厚度不小于0.15M的C15混凝土封闭，并设向墙外倾斜2％的横坡。在50年代以前，锚杆技术只是作为施工过程的一种临时措施，60年代以后，锚杆技术迅速发展并应用到土木工程的许多领域中。现已广泛用于公路、铁路、煤矿和水利等支挡工程中。锚杆式挡土墙一般适用于岩质路堑地段，但其他具有锚固条件的路堑墙也可使用，还可应用于陡坡路堤。

3.3.2  应用实例

由宜宾市工程建设有限责任公司投资兴建的山庄位于山体旁。拟建物有20栋多层和小高层住宅组成。场地平整后，在场地东北侧形成了山体边坡，边坡高度为15米，长度约230米。该段建筑红线位置即为边坡开挖线，拟建建筑外墙距边坡线为3米。因为边坡距离山庄太近，如果边坡支护出现问题，拟建居民区均有被破坏的危险。高达15米的土质边坡只能够直立支护。综合考虑，采用刚性的重力式挡墙是不可行的，只能考虑柔性的支挡结构。既能节省场地空间，又能保证边坡的稳定性和变形要求。综合考虑还是采用锚杆式较为合适^[7]。

3.4  钢板桩

3.4.1  工程特点

钢板桩（如图3-4所示）是一种由槽钢正反扣或并排组成的简易钢板桩围护墙。钢板桩受到广泛使用的原因在于：其具有良好的耐久性,且基坑施工结束后可将槽钢拔出回收再次继续使用；施工方便,施工工期短。钢板桩由于不能阻挡水中和土中的细小颗粒,因此在地下水位高的施工场所需要采取隔水的措施。同时，钢板桩的抗弯能力较弱，在深度较高的基坑，需要在顶部设置一道支撑或拉锚^[7]。

图3-4  钢板桩现场施工示意图

3.4.2  应用实例

成都市景城路雨水出口沟槽基坑支护是钢板桩的一个应用实例，雨水出口管道于湖光路相邻，两者仅距离3.5m。施工场地的土质层可分为：层杂填土、粉层质黏土和层黏土夹砾石，该工程项目所建的雨水管道位于淤泥质粉质粘土层。该施工场地地下水主要为分布于杂填土和淤泥质素填土的上层滞水及分布于淤泥质粉质粘土中层间水考虑到该工程紧邻城市交通干道及场地的土质和地下水分布，决定采用钢板桩支护。通过进一步的计算，该工程采用400×170 钢板桩，齐总桩身长10.5m，外露5.0m，并在桩顶设一个间距4 m 的钢管做为横撑。