本文是一篇土木工程论文，本文对比分析总结基坑支护结构的优缺点和适用性，以实际的昆明市某深基坑工程的支护方案进行初选和优选，将三种初选方案经过层次分析法和模糊综合评判法合理优选出最终支护方案：双排桩支护结构。
第一章绪论
1.1选题背景及研究意义
自改革开放以来，我国的经济进入到快速发展的阶段，曾经务农人员也开始大量涌入城市区域，造成城市区域的人口数量日益增多，城市规模不断扩大，这就导致了土地资源的稀缺。土地资源有限，但科技发展无限，城市建设的规模不断以城镇为中心，向周边广阔区域发展，城市建设由地上建设高楼大厦也转移到地下空间的开发。开发地下空间，能有效缓解城市土地资源的紧张，但我国疆域辽阔，地质条件复杂，形成了许多不同的特殊土，西南地区的软土地基就是我国房屋建设中的热点和难点。泥炭和泥炭质土都统称为泥炭土，它是一种带有特殊性质的软土。
泥炭土有着一般软土的性质，如天然含水率高、天然孔隙比大、压缩性大、强度低、扰动性大、透水性差等特点。但泥炭土的性质又不完全和软土性质一样，泥炭土和一般软土最大的区别为次固结时间长，次固结变形大。
泥炭土又称为草炭土或草煤土，是一种特殊土，可以等同于煤化程度最低的煤[1]，由水、矿物质和有机质组成，主要存在于水源丰富及地势低洼的平原和山谷内，颜色多为棕黄色或者是浅褐色[2]。泥炭最典型的特征就是高有机质，有机质和矿物质的含量越高，对土壤的力学性质就越大，主要表现在压缩性大，强度低[3]，并且有不同的工程材料掺入时，会有不同的影响，能直接对工程建设和地基处理造成不利影响。我国泥炭分布特点为西部多东部少、北部多南部少，在我国有五大泥炭土聚集区，昆明市的滇池区域地处于这五大聚集区的云贵地区高原泥炭分布区，其他四个聚集区分别是：青藏高原地区泥炭分布带、新疆北部泥炭分布区、临海平原泥炭分布区、东北省泥炭储存丰富区。
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1.2国内外研究状况
1.2.1深基坑工程的处理现状
深基坑工程最早出现于二十世纪二十年代，由K.Terzaghi[5]提出，标志着基坑工程越来越规范化，为土木工程这一学科奠定了基础。
随着国外学者对深基坑工程建设的不断伸入研究，Terzaghi[6]和Peck[7]早早地提出了预估挖土方稳定程度和支撑荷载大小的总应力法。
Bjerrum和Eide[8]研究如何防止深基坑底板发生隆起现象的办法。一些国外学者为了基坑工程的安全性，开始利用精密仪器监测软土区域的深基坑，得到了大量真实数据，通过对这些数据的整理，能及时发现基坑变形和沉降，大大减少了基坑的安全事故。
Clough[9]通过有限元分析基坑变形，能直观的看出深基坑的变形变化，并根据工程实例总结出沉降情况。
Long[10]通过考察许多工程案例，在监测数据方面分析了基坑变形的规律，总结基坑开挖后水平和竖向变形的特征。
M.Son[11]和G.T.Kung[12]在粘性土地质的深基坑工程中进行基坑变形的模拟基坑开挖过程，该计算模型与实际情况的变形结果差别不大。
T.Janda等[13]对按实际基坑的工程概况，通过有限元模拟建立支护结构和开挖过程的模型，通过模拟结果分析在施工过程中对周围建筑的影响因素。
Y.L.Chen等[14]对上海市六号线地铁的深基坑进行了数值模拟，通过分析基坑的位移方向和大小，在实际监测沉降方案中进行应用。
P.Xu[15]模拟研究郑州市某一条地铁线的基坑发现，控制地下水的水位线后能大致确定基坑土层土体的竖向位移和水平位移。
G.T.Kung等[16]和James M.Duncan等[17]在深基坑工程中对基坑周边布置监测位移点，通过对监测数据来绘制基坑位移变化曲线，并记录总结。
P.B.Attwell等[18]对众多基坑工程实例对比分析，研究基坑土体沉降对基坑工程的不利影响。
M.D.Bolton等[19]利用的建立模型，分析运行得到的结果，总结基坑支护失稳前后的变形曲线。
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第二章昆明泥炭土特征及支护结构理论基础
2.1昆明泥炭土的成因和地质特征
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由于泥炭、泥炭质土有区域性的特点，在全国范围内分布较少,但在昆明区域是分布广泛的土层，因此，很有必要研究区域性土层的工程特点以其对建筑物地基的影响，并提出重要观点。
2.1.1昆明泥炭土的成因
从全球气候分布来看，昆明市地处纬度较低的高原地区，盛行季风气候。因为纬度相对来说比较低、海拔较高，所以来自南方的冷空气被截留在山区，逐渐的形成冬天温暖夏天清爽的舒适气候。它的旱季以及雨季气候特征十分明显，是亚热带型的高原季风气候。该市的立体气候比较明显，有各种各样的小气候，大多数年份的年均温度是16摄氏度，一年中最为炎热的月均温度为19.8℃，极端温度是31.5℃。雨水的分布在该地区分布不均，主要表现为山区较多，山区迎风面的降水由于海拔高度的降低而减少。
滇池属高原淡水湖泊，为地震断层陷落型的湖泊，其外形似一弯新月，位于昆明市西南，该湖泊经流的区域面积总共为2920平方公里，内湖占据了10.67平方公里的面积，外湖占据了287.1平方公里的面积。湖泊长度大约为41.2千米，河流的最大宽度是13.3千米，平均的河流宽度是7.56千米，河流的深度可高达11.3米，平均的河流深度是5.12米，能容纳15.931亿立方米的水源。水位落差0.8～1.0m。滇池中污染底泥平均厚度为0.2m，最深处达0.94m。滇池主要由“草海”以及“外海”两个部分组成，湖体面积依次占据了总体湖面的2.7%以及97.3%，见图2.1。这些气候和地理环境为滇池的水生植物和水生动物创造了良好的生存环境，再加上滇池为西南第一大湖流域面积，其流域之广泛，经过漫长岁月的演变，在滇池底部形成的潮湿以及酸碱适宜的环境，这些湖内生物的尸体就形成了泥炭。
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2.2常见支护结构类型
基坑支护结构的种类繁多，要根据工程实际情况来选择合适的基坑支护形式，要充分考虑安全可靠性、经济环保性、施工难易性以及工期等因素。以下介绍常见的基坑支护结构，分析各自的特点及应用范围。随后对相关的基坑支护的理论进行论述
2.2.1放坡开挖
放坡开挖[40]是最简单的、最基本的基坑支护形式，需要选择合理的高宽比进行放坡。这种支护形式适用于基坑周围较为空旷的场地，四周没有高大建筑物，需保证足够的工作面和施工条件，但此方法要求地基土土质较好，且无地下水或地下水位低的工程。
放坡开挖适用于侧壁安全等级为三级的基坑工程，施工非常简单，工程造价成本很低，而且放坡常常与不同的支护结构连接成为一个整体，共同作用，相互结合。但在建筑结构施工完成后会造成基坑回填的土方量很大，一定程度上影响工期节点。
2.2.2土钉墙及复合土钉墙支护结构
1．土钉墙
土钉在传统上称为砂浆锚杆，一般通过在天然土体中钻孔、锚固土钉和在土体面层铺设钢筋网和喷射混凝土，作用机理可理解为土钉与天然土体形成加筋土重力式挡土墙。土钉是主要的受力构件，通常采用直接打入、后注浆和钻孔注浆三种类型，不适用于一些要求侧壁的安全级别是一级的工程，同时其所挖基坑的高度不得超过12m，同时也不适用于淤泥、淤泥质土和未经降排水的地下水位以下的土体，在设计过程中要根据基坑实际情形来确定[41]。土钉墙具有工艺简单、施工便捷、土钉布置灵活、造价较低和节约工期等特点，可边进行土方开挖边进行土钉施工，从而形成流水施工，但施工时必须要考虑周围建筑物基础和地下管线的影响。
2．复合土钉墙
土钉墙与一种或多种支护结构结合起来使用称之为复合土钉墙。复合土钉墙相比较土钉墙安全性更好、可靠度更高，在工期成本方面也更具优势，所以在工程实践中应用更加广泛。在深基坑工程中，依据工程概况，在不同的土地质量以及水源环境下与周围的建筑物或者是地下管道线路的分布状况，土钉墙可与止水帷幕、预应力锚杆和微型桩等中一种或多种支护结构进行结合应用。
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第三章昆明泥炭土区域某深基坑工程支护方案初选........................19
3.1项目工程概况...................................19
3.1.1项目位置..............................19
3.1.2项目周边环境................................20
第四章昆明泥炭土区域某深基坑工程支护方案优选.........................35
4.1基坑支护方案优选方法............................35
4.1.1层次分析法.....................................35
4.1.2模糊综合评判法..............................39
第五章支护方案有限元模拟分析.........................69
5.1Midas/GTS有限元分析软件简述.......................................69
5.1.1Midas/GTS软件建模的优点..................................69
5.1.2Midas/GTS软件主要分析功能...........................69
第六章基坑监测对比与双排桩影响因素分析
6.1基坑变形监测对比分析
6.1.1基坑监测要求
确保支护结构的稳定以及安全性能，利用分析监测数据[55]随时间的变化，同时与现场的实际进行联系，对施工进展进行指导，从而达到信息化的施工管理。根据本工程基坑特性，定义本项目基坑监测范围为3.0H（H为基坑深度）。
基坑内部监测对象为：支护桩顶水平位移、竖向位移
1.巡视检查
在施工期间，巡视检查是一起检查的补充项目。检查的细节有：
支撑保护的结构；相关结构的质量；盖梁是否有裂缝；支撑桩后地面是否有沉降以及裂缝；开挖地面是否有泥土浮动。
（1）施工过程中的情况：挖开后的裸露土质状况是否和前期勘察报告有出入；开挖段的堆积高度以及长度和设计施工条件有无差异，开挖是否过深或者是过长；开挖现场的地表以及土壤的排水情况有无异常；开挖过程中的沉降结构能否正常开展；周围的地面是否超载。
（2）周边环境：周边地面是否有裂缝出现。
（3）监测设施：参考点、测点有没有被破坏，有无影响观测工作的障碍物，监测配件是否得到保护。
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第七章结论与展望
7.1结论
（1）本文对比分析总结基坑支护结构的优缺点和适用性，以实际的昆明市某深基坑工程的支护方案进行初选和优选，将三种初选方案经过层次分析法和模糊综合评判法合理优选出最终支护方案：双排桩支护结构。
（2）将优选出的基坑支护方案进行分段设计，根据不同的地质条件和开挖深度做出不同的双排桩细部结构设计，将整个基坑支护工程分为Ⅰ、Ⅱ单元，并利用理正深基坑软件对两个单元的支护设计进行验算。
（3）利用Midas/GTS软件对Ⅰ、Ⅱ单元的双排桩支护方案进行有限元模拟分析，分析双排桩施工过程到土方开挖完成的过程中基坑的水平和竖向位移变化，并与理正深基坑软件计算结果进行对比，证明双排桩支护结构方案是可行、有效的方案。
（4）将基坑的实际监测值与数值模拟结果进行简单对比分析，结论是监测值较大，在实际工程的施工过程中，无法在模拟时将土方开挖过程的全部因素考虑，虽然存在些许差异，但是位移变形的趋势基本相同，且满足规范要求，可以判断双排桩支护结构的选择较为合理。
（5）结合Ⅱ单元有限元模型，对不同参数下的双排桩支护结构进行模拟分析，分别模拟不同桩长、桩间距、桩径的情形，发现：①桩长越长，支护结构的位移变形越小，在保证安全性的情况下，节约施工成本可以考虑采用“前长后短”的排布方式。②前排桩间距不变，后排桩桩间距越小，支护结构的位移变形越小，在安全等级较低的情况下，可以适当放宽后排桩的间距要求，达到节约成本的目的。③桩径越大，支护结构的位移变形越小，但在实际施工中，对于大桩径的混凝土灌注桩采用的施工机械要求较高，在进行支护设计时，应考虑现场是否方便。
参考文献（略）