建筑深基坑工程【开题报告】

毕业论文开题报告
土木工程
建筑深基坑工程
一、选题的背景与意义
选题的背景
建筑基坑工程是岩土工程的一部分,而岩土工程是近40年来在一些发达国家发展起来的一个相对独立于土木工程的专业性技术领域。

在工程实践推动下,岩土工程在学术上亦形成了一门新兴的学科。

在我国岩土工程技术早已存在,源远流长。

但形成一个相对独立的工程技术行业以及新的学科是近20年间的事,是执行改革开放政策以来岩土工程体制改革与建设的结果。

建筑基坑工程是指建筑物或构筑物地下部分施工时,需开挖基坑,进行施工降水和基坑周边的围挡,同时要对基坑四周的建筑物、构筑物、道路和地下管线进行监测和维护,确保正常、安全施工的一项综合性工程,其内容包括勘探、设计、施工、环境监测和信息反馈等工程内容。

基坑工程的服务工作面几乎涉及所有土木工程领域,如建工、水利、港口、路桥、市政、地下工程以及近海工程等工程领域。

建筑基坑工程是地下基础施工中内容丰富而富于变化的领域。

工程界已越来越认识到建筑基坑工程是一项风险工程,是一门综合性很强的新型学科,它涉及到工程地质、土力学、基础工程、结构力学、原位测试技术、施工技术、土与结构相互作用以及环境岩土工程等多学科问题。

基坑工程大多是临时性工程,工程经费限制很紧,而影响基坑工程的因素又很多,例如,地质条件、地下水情况、具体工程要求、天气变化的影响、施工顺序及管理、场地周围环境等多种因素影响,可以说它又是一门综合性的系统工程。

建筑基坑工程的设计与施工,既要保证整个支护结构在施工过程中的安全,又要控制结构和其周围土体的变形,以保证周围环境(相邻建筑及地下公共设施等)的安全,在安全前提下,设计要合理,又能节约造价、方便施工、缩短工期,要提高基坑工程的设计与施工水平,必须正确选择土压力、计算方法和参数,选择合理的支护结构体系,同时还要有丰富的设计和施工经验教训。

此外,我国的行业建筑基坑工程技术规范与不少省市的地方性基坑工程技术规程也已相继颁布执行,可作为建筑基坑工程设计与施工的重要参考或依据。

建筑基坑工程的发展与建筑业的发展密切相关。

由于城市化的快速发展,城市人口超饱和,建筑空间拥挤和城市绿地减少,导致我国的高层建筑如雨后春笋,拔地而起。

从发展趋势看,我国正在建设的高层建筑越来越高,向地下发展越来越深,这对基坑工程提出了严峻的挑战。

随着城市建设中高层及超高层建筑的大量涌现,基坑工程越来越多。

同时密集的建筑群、大深度的基坑周围复杂的地下设
施,使得放坡开挖这一传统技术不再能满足现代城镇建设的需要,因此基坑工程引起了各方面的广泛重视。

特别是90年代以来,基坑工程问题已经成为我国建筑工程界的热点问题之一。

基坑工程数量、规模、分布急剧增加，同时也暴露出许多问题。

二、最新成果
1．深基坑工程自动化监控
深基坑工程自动化监控是指通过自动化监测手段采集基坑开挖过程中的岩土及结构体变位、内力等大量信息，然后采取反馈分析等方法，预测后续工程可能出现的新行为与新动态，从而指导深基坑工程施工，控制基坑变形和基坑安全。

主要包括自动化监测和基坑施工控制两部分。

基坑自动化监测包括硬件和软件系统，本项目采用了俫卡TCA系梁全站仪＋GeoMOS软件的全自动监测系统。

TCA全自动全站仪是硬件基础，其技术核心是ATR测量（即自动目标识别和照准进行测量），ATR测量可分为三个工程：目标搜索过程、目标照准过程和测量过程。

基坑施工控制主要包括基坑变形预制、变形控制和应急措施等。

本项目主要采用优化反分析的方法对基坑变形进行预测，提出了安全报警系统及基坑施工安全应急措施。

2.深基坑地下水控制与高喷灌浆技术在工程中的应用研究
本文研究成果主要应用于水利水电、工业与民用建筑、能源、交通、冶金、矿山等领域内的深基坑地下水控制工程。

以安全可靠、经济合理、技术先进为原则,以先进的防渗和江水技术为手段,对深基坑地下水控制方案进行优化,得出最佳治水方案。

该研究成果理论上系统充实,技术措施完善,成果具有较多独到创新之处,其主要内容如下: 通过对各种结构形式的侧向止水帷幕进行分析,得出了竖向防渗帷幕最佳结构形式。

通过大量的实测资料,利用数理统计方法,首次得出了砂土地层中喷射直径与提升速度、喷射压力、土层强度、摆动角度等主要影响因素的关系式。

提出了水平防渗帷幕最佳布孔连接形式和布孔原则,得出了底部高程起伏的结构形式为最佳结构形式。

根据设计实施的降水工程经验优先选出了一组无帷幕情况下基坑涌水量的计算公式,提出“内部环向封闭布井”形式并给出了布井原则。

基于土的有效应力原理,对降水引起的周围地层沉降机理进行了分析。

本文紧密结合工程实践,不仅保护了周围环境和设施的安全,而且产生了巨大的经济效益和社会效益。

随着高层建筑和地下空间利用的发展,该成果必将进一步得到充实完善,在深基坑地下水控制领域有较大的现实意义。

三、课题的研究内容
近20年来，我国各大中城市万幢高楼拔地而起，10层以上的建筑物已逾1亿平方米；其中高度超过100m的建筑物已有约200座。

上海金茂大厦高420．5m，深圳地王大厦高325m，广州中天大厦高322m，它们跻身于当今世界20座超级巨厦之列，令人瞩目。

同时，这些已建和在建的高楼超高大楼，其基坑深度已逐渐由6m、8m发展至10m、20m以上。

伴随着这些工程大实施，深基坑工程
的设计施工技术已取得了长足进步。

深基坑工程在国外称为“深开挖工程”（Deep Excavation），这比称之为“深基坑”更合适。

因为为了设置建筑物的地下室需开挖深基坑，这只是深基坑开挖的一种类型。

深开挖还包括为了埋设各种地下设施而必须进行的深层开挖。

深基坑工程问题在我国随着城市建设的迅猛发展而出现，并且曾造成人们困惑的一个技术热点和难点。

城市中深基坑工程常处于密集的既有建筑物、道路桥梁、地下管线、地铁隧道或人防工程的近旁，虽属临时性工程，但其技术复杂性却远甚于永久性的基础结构或上部结构，稍有不慎，不仅将危及基坑本身安全，而且会殃及临近的建构筑物、道路桥梁和各种地下设施，造成巨大损失。

从另一方面讲，深基坑工程设计需以开挖施工时的诸多技术参数为依据，但开挖施工过程中往往会引起支护结构内力和位移以及基坑内外土体变形发生种种意外变化，传统的设计方法难以事先设定或事后处理。

有鉴于此，人们不断总结实践经验，针对深基坑工程，萌发了信息化设计和动态设计的新思想，结合施工监测、信息反馈、临界报警、应变（或应急）措施设计等一系列理论和技术，制定相应的设计标准、安全等级、计算图式、计算方法等。

对开挖过程实施跟踪监测，并将信息及时反馈。

这是为了掌握支护结构和基坑内外土体移动，随时调整施工参数，优化设计，或采取相应措施，以确保施工安全，顺利进行。

施工监测的作用还在于检验设计的正确性，并有利于积累资料，为今后改进设计理论和施工技术提供依据。

对深大基坑的监测内容通常包括：
a．支护结构的位移和内力（弯矩）；
b．支撑轴力变化；立柱的水平位移、沉降或隆起；
c．坑周土体位移及土压力变化；
d．坑底土体隆起；
e．地下水位及孔隙水压力变化；
f．相邻建构筑物、地下管线、地下工程等保护对象的沉降、水平位移与异常现象。

监测手段常采用水准仪、经纬仪、测斜仪、分层沉降仪、土压力盒、孔隙水压力仪、水位观测仪、钢筋应力计等。

目前在实际工作中，以水准仪量测墙顶和地面位移以及以测斜仪量测墙体和土体深层位移较为可靠而且特别重要。

其他监测手段常被用来进行综合分析。

用钢筋应力计测支撑轴力时，尚应配以温度计埋设在支撑中，以便计算温度变化引起的应力。

实测表明，由于温度变化，支撑往往产生较大的附加轴力，对钢筋砼支撑，可达15~20%。

这说明设计时不能忽视。

钢支撑的温度变化应力更大。

但目前基坑工程的综合监测水平尚不够理想。

尽管有了计算机和遥控等先进设备，而测试元件的质量及其标定、埋设、保护和施工配合等方面存在不少问题，有待改进。

监测报警是一个极其严肃的问题。

做好了，可化险为夷，避免损失；否则，留下隐患，酿成事故。

有的工程虽作了报警，而有关当事人并不警觉，结果酿成“大祸”，实践中不乏经验和教训。

如沈阳故宫附近某
工程处于回填土和含水量高的粘性土地层，基坑开挖过程中意外地测得了锚杆拉力（它反映土压力）随基坑暴露时间而明显增长。

由于及时报警，避免了一起事故。

监测和预报的作用，从许多起基坑工程事故的分析中，我们可以得出这样一个结论，那就是任何一起基坑，工程事故无一例外的与监测不力或险情预报不准确相关。

换言之，如果基坑的环境监测与险情预报准确而及时，就可以防止重大事故的发生。

或者说，可以将事故所造成的损失减少到最小。

研究的方法与技术路线：
基坑支护技术是高层建筑在基础施工时所采取的工程技术措施，它的首要任务是保证深基坑正常施工和周围建筑的安全，但是深基坑施工事故的发生带有普遍性，并不因地域或地质条件的不同而有所不同。

针对建筑工程深基坑目前存在的问题，我们对全国一些有代表性的工程实例进行了调查研究，试图通过基坑工程施工中已显示出来的规律性，根据岩土力学的基本知识，理论联系实际，总结成功的经验和失败的教训，从技术和经济的角度，提出不同地质条件下适用的支护方式，为基坑支护的施工提供理论支持，提高人们对基坑工程的认识。

通过对实例进行分析，得知基坑开挖和基坑变形有以下几个规律： 1．坑壁的水平位移和沉降与地基土压缩层厚度和土的性质有关，因此软土的基坑水平位移和沉降要比硬土多，压缩层厚度大的要比厚度小的多。

2．由于开挖后坑壁的围压降低，使岩土的变形模量降低，所以坑壁的水平位移和沉降还与开挖深度有关。

开挖深度大者其水平位移和沉降大，稳定时间也长，反之，开挖深度浅者水平位移小，稳定时间也短。

3．当压缩层厚度和开挖深度相同时，坑壁的水平位移在平面分布上有以下的规律，基坑边的中点位移大而端部位移小；长边中间的位移比短边位移大。

4．地面发生裂缝时，它的走向平行基坑方向，从宏现来看，正方形基坑裂缝近似圆形，即缝裂距坑壁的距离是四角短而中部长。

经过分析研究，在总结已有经验的基础上可以得到以下的结论： 1．无支护开挖。

具有造价低廉，技术简单，施工方便和适应能力强的特点，适用于岩土性质好，开挖深度浅，地下水位深和周围空旷的工程。

一般可垂直开挖4-6m，适当放坡可开挖15m，但是要作护面工程，防止雨水冲刷，对于场地狭小、工期长、雨季施工和有软土存在的地层不能采用。

2．悬臂式排桩。

因为它的整体性差，变形大，统计表明90%以上的悬臂式护坡桩顶部变形过大，甚至水平位移高达1.8m，桩缝间容易流泥流砂，软土地区，软土地层和开挖深度大时不宜采用。

一般多用于土质好，开挖深度浅和四周较为空旷的工程。

3．桩-锚方案。

即护坡桩加锚杆拉结方案的总称。

在桩侧加锚杆，使护坡桩由悬臂受力状态变为连梁受力状态，不仅桩的弯矩和桩顶位移明显减少，而且桩内配筋和桩长也可以相应减少，但造价却有一定的上升。

桩-锚方案多用于开挖深度较大，软土地层和临近有建筑物的工程。

4．护坡桩加内支撑。

它也有减少桩顶水平位移的作用，为了方便施工，目前多采用角支撑，外切圆或内接圆等支撑。

5．重力式挡墙和水泥土支护。

这种支护结构是由桩群组合而成，具有整体性能好，隔水性能强和变形小的特点，它实际上是支护结构对岩土的加固或共同作用的结果。

6．地下连续墙地下连续墙的整体
性好，刚度大变形小，对各种岩性适应能力强，既是基坑支护的临时结构，又可兼作地下室的承重外墙，集挡土，防水，承重为一体。

既有悬臂式的地下连续墙，也有内支撑或锚拉式的地下连续墙。

7．喷锚网支护喷锚网是由喷射混凝土和锚杆两部分所组成，配筋的喷射混凝土面层具有一定的柔性和刚度，既能适应基坑壁的水平位移，又能限制水平位移，对岩土的应力变化有一定的限制作用，也具有良好的隔水，防止面层冲刷的作用。

锚杆对岩土有加固作用和拉结作用，它既可以使不稳定的坑壁变成加筋土而进入稳定状态，也可以使滑动的土体锚在稳定的土体中。

四、研究的总体安排与进度
设计开题：
2010年9月28日～11月30日：查资料，写文献综述、开题报告、外文翻译和论文提纲
12月1日～12月5日：提交文献综述、开题报告、外文翻译和论文提纲初稿
12月6日～12月31日：修改文献综述、开题报告、外文翻译和论文提纲并定稿
2011年2月15日～3月30日：撰写论文初稿并提交初稿
4月1日～5月10日：论文修改并定稿
5月10日～5月18日：论文完成并装订完毕。

毕业实习
毕业实习阶段： 2011.03— 2011.06
五、主要参考文献
1、刘建航，候学渊主编，基坑工程手册，中国建筑工业出版社，1997
2、中华人民共和国行业标准《建筑边坡工程技术规范》GB50030-2002
3、中华人民共和国行业标准《建筑基坑支护技术规程》JGJ 120-99
4、中华人民共和国行业标准《建筑基坑工程技术规范》YB9258-97
5、邱金荣，深基坑工程中地下水处理方法，广东科技，2007年7期起止页码：105-106
6、朱姣利潘健，某基坑开挖对临近地下隧道影响的有限元分析，广东土木与建筑，2007年5期，起止页码：13-14
7、徐传乐，周朝怀，圆环形支撑在软土地基基坑工程中的应用，地基处理，2007年18卷2期，起止页码：60-64
8、刘惠生，深大基坑设计和施工应注意的几个问题，广东科技，2007年6期，起止页码：105-106
9、律文田，深基坑支护的信息化施工，岩土工程技术，2007年21卷3期，起止页码：153-155
10、孙愚男，律文田，深基坑支护体系的内力与变形监测结果分析，
西部探矿工程，2006年18卷5期，起止页码：251-252
11、唐业清，李启民，崔江余编著，基坑工程事故分析与处理，中国建筑工业出版社，1999
12、崔江余，梁仁旺编著，建筑基坑工程设计计算与施工，中国建材工业出版社，1999。