a基坑支护毕业论文.doc
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1、 毕业设计(论文)题 目 美景天城小区地下车库开挖与支护专 业 土木工程(岩土)班 级 学 生 指导教师 河南大学 2014年4月摘 要 基坑工程是指在地表以下开挖的一个地下空间及其配套的支护体系。而基坑支护就是为保证基坑开挖,基础施工的顺利进行及基坑周边环境的安全,对基坑侧壁以及周边环境采用的支挡,加固与保护措施。基坑支护体系是临时结构,安全储备较小,具有较大风险,基坑工程具有很强的区域性。不同水文,工程地质环境条件下基坑工程的差异很大。基坑工程环境效应复杂,基坑开挖不仅要保证基坑本身的安全稳定,而且要有效的控制基坑周边地层移动以及保护周围环境。本文先介绍了地下车库的工程概况,包括水文地质和
2、周围环境,然后通过结合对现有基坑开挖支护工法和车站实际情况的比较选择出了适合本站的开挖支护方案。下来通过土压力的计算、结构内力的计算,配筋、验算、支撑设计、沉降变形估算等对基坑的开挖支护作了理论上的数据分析,最后通过施工组织说明了各个工序施工的工法和应注意的问题。关键词:支护方案,地下连续墙,支撑,施工组织设计AbstractFoundation Pit is the excavation of an underground space below the surface and a coordinated support system. Bracing of foundation pit i
3、s to ensure that excavation and foundation construction for the smooth and safe environment Foundation Pit and used the pit retaining wall reinforcement and protection.Bracing of Foundation Pit structure is the structural safety of temporary reserves are smaller, more risk. Foundation pit structure
4、has a strong regional. Excavation works under different hydrological environmental and geological conditions are vastly. Effects complex excavation, excavation pit is not only necessary to ensure their own safety,but also to effectively control the pit surrounding strata.First,the paper introduces t
5、he general engineering situation of Mei jingtiancheng,Including hydrological geology and the environment,Then,based on the existing foundation pit excavation method and station actual situation select the suitable for the station of the excavation and support scheme。And then, through the soil pressu
6、re calculation, structure calculation, reinforcement, checking, support design, deformation estimation ,then made a theoretical analysis of the data for the excavation of foundation pit supporting。Finally , through the construction organization describes the construction process of the method and th
7、e problem which should be noted.KEY WORDS: Supporting scheme, the Underground continuous wall, Support, Construction organization design目录第一章 工程概况11.1 工程简介11.2 工程地质与水文地质条件11.2.1 车库工程地质层分布11.2.2 水文地质条件11.2.3 特殊地质条件2第二章 支护方案的选择与比较32.1 基坑支护的类型及其特点和适用范围32.1.1 深层搅拌水泥土围护墙32.1.2 土钉墙32.1.3 排桩支护42.1.4 槽钢钢板桩4
8、2.1.5 钻孔灌注桩42.1.6 钢板桩52.1.7 SMW工法52.1.8 地下连续墙52.2 方案的比较及确定62.2.1 基坑的特点62.2.2 支护方案的选择6第三章 支护结构计算83.1 地面荷载的确定83.2 按分层土计算土压力8第四章 降水方案确定94.1各种降水方案适用范围94.2降水增加边坡和坑底稳定的原理94.3. 电渗井点施工方案104.3.1. 井点设备及布置104.3.2井点埋设与使用104.3.3电渗井平面布置11第五章 建筑物沉降计算12第六章 基坑变形估算13结论14参考文献15前 言基坑工程是我国当前地基基础领域一个重要的研究方向。基坑工程在二十世纪八十年代
9、末才开始全面、深入地研究与工程实践,但随着我国建设事业的发展,城市的高层建筑大量涌现,极大的推动了深基坑工程设计理论和施工技术的不断发展,同时也产生了大量的深基坑支护设计与施工问题。国内外大量工程实践表明,许多工程的最危险阶段不一定是在正常使用阶段,而是在建造阶段和老化阶段。对许多工程事故常常发生在施工阶段而言,其原因除了施工质量没有保证、施工方法发生了不合理的改变、人为错误等原因以外,重要原因之一是由于对环境、地质、荷载等因素认识不足而导致设计和施工中的某种失误和疏忽所致。深基坑工程是与众多因素相关的综合技术,是一个系统的工程问题,必须具有结构力学、土力学、地基基础、地基处理、原位测试等多种
10、学科知识,同时具有丰富的施工经验,并结合拟建场地的土质和周围环境情况,才能制定出因地制宜的支护结构方案和实施办法。它与场地工程勘察、支护结构设计、施工开挖、基坑稳定、降水、施工管理、现场监测、相邻场地施工相互影响等密切相关。基坑设计与施工涉及地质条件、岩土性质、场地环境、工程要求、气候变化、地下水动态、施工程序和方法等许多相关的复杂问题,是理论上尚待完善、成熟和发展的综合技术学科。如何根据场地工程性质、水文地质、环境条件制定合理的设计方案;如何在保证稳定性的前提条件下,设计最经济的方案,也是基坑比较重要的问题。因此在基坑工程设计与施工中,需要严谨、周密的分析与计算。本设计主要包括了四个大的方面
11、:1、工程概况的论述及支护方案的比选, 2基坑的降排水,3周围楼房沉降估算,4根据基坑的工程概况及其特点,在考虑基坑的安全性和经济性的前提下选择了排桩加一道锚杆作为支护方案,采用郎肯理论计算土压力,用等值梁法计算锚杆拉力和嵌固深度,用轻型井点降水加电渗法降水。第一章 工程概况1.1工程简介拟在河南省郑东新区,建筑面积约140000m2,抗震设防烈度为6度,设计基本地震加速度值为0.10,设计地震分组第一组,场地类别类,属于黄河冲洪积平原的湿地,场地内分布有坑塘、新近充填土,室内地面标高高于现地面2米,在新近沉积层上进行大面积填方,基坑开挖深度7米。拟建场地周边有8层建筑物,距离基坑均为10米,
12、8层建筑采用高压旋喷桩复合地基和条形基础。1.2 工程地质与水文地质条件1.2.1 车站工程地质层分布与特征描述根据本次钻探揭露,拟建场地地基土的组成为:土层号123456789名称粉土粉质粘土粉土粉质粘土粉细砂粉质粘土细砂粉质粘土粗砂埋深(m)1.42.24.97.710.011.41315.315.3以下1.2.2 水文地质条件(1)地下水位:场地属于黄河冲洪积平原的湿地,场地内分布有坑塘、新近充填土。本次勘察期间测得地下水水位埋深为 4m,场地内水位无变化。(2)地下水类型、赋存方式:拟建场地地下水主要为孔隙潜水。主要赋存于粉土层、砂层中,整体渗透系数为0.03456m/天,含水层厚度为
13、20米,预测水量较小。(3)地下水水质特征及水、土腐蚀性:场区地下水对混凝土结构无腐蚀性,对钢筋混凝土结构中的钢筋在干湿交替条件下具弱腐蚀性,对钢结构具弱腐蚀性。地基土对混凝土结构均无腐蚀性,对钢筋混凝土结构中的钢筋及钢结构具弱腐蚀性。1.2.3 特殊地质条件 拟建场地可能分布坑塘,坑塘中可能充填有块石,上层滞水,施工中还可能遇到未查明的地下硬物,应及时处理。第二章 支护方案的选择与比较2.1 基坑支护的类型及其特点和适用范围2.1.1 深层搅拌水泥土围护墙深层搅拌水泥土围护墙是采用深层搅拌机就地将土和输入的水泥浆强行搅拌,形成连续搭接的水泥土柱状加固体挡墙。水泥土围护墙优点:由于一般坑内无支
14、撑,便于机械化快速挖土;具有挡土、止水的双重功能;一般情况下较经济;施工中无振动、无噪音、污染少、挤土轻微,因此在闹市区内施工更显出优越性。水泥土围护墙的缺点:首先是位移相对较大,尤其在基坑长度大时,为此可采取中间加墩、起拱等措施以限制过大的位移;其次是厚度较大,只有在红线位置和周围环境允许时才能采用,而且在水泥土搅拌桩施工时要注意防止影响周围环境。本工程周围有高层建筑物,要严格控制位移,故不用此种方法。2.1.2 土钉墙土钉墙是一种边坡稳定式的支护,其作用与被动的具备挡土作用的围护墙不同,它是起主动嵌固作用,增加边坡的稳定性,使基坑开挖后坡面保持稳定。土钉墙主要用于土质较好地区 ,有的已用于
15、坑深10m以上的基坑,稳定可靠、施工简便且工期短、效果较好、经济性好、在土质较好地区应积极推广。采用土钉墙的一般要求,土钉墙可适用于塑,不塑或坚硬的粘性土;在有地下水的土层中,土钉支护应该在充分降排水的前提下采用;土钉墙容易引起土体位移,采用土钉墙支护应慎重考虑,墙体变形对周围环境的影响,本工程周围有高层建筑物,要严格控制位移,故不用此种方法。 2.1.3 排桩支护基坑开挖时,对不能放坡或由于场地限制不能采用搅拌桩支护,开挖深度在610m左右时,即可采用排桩围护。排桩可采用钻孔灌注桩、人工挖孔桩、预制钢筋混凝土板桩或钢板桩等。当基坑开挖深度较大时,可设置多道支撑,以减少内力,采用冲钻孔桩能够穿
16、越条石、旧基础。在护壁桩间做旋喷帷幕达到止水的效果,排桩支护能有效的控制水平位移,保护周围建筑物,施工速度比地下连续墙快,施工工艺比地下连续墙简单,造价比地下连续墙低。本基坑开挖深度7米,且周围有高层建筑物,综合考虑使用钢筋混凝土排桩支护。2.1.4 槽钢钢板桩这是一种简易的钢板桩围护墙,由槽钢正反扣搭接或并排组成。槽钢长610m,型号由计算确定。其特点为:槽钢具有良好的耐久性,基坑施工完毕回填土后可将槽钢拔出回收再次使用;施工方便,工期短;不能挡水和土中的细小颗粒,在地下水位高的地区需采取隔水或降水措施;抗弯能力较弱,多用于深度小于4m的较浅基坑或沟槽,顶部宜设置一道支撑或拉锚;支护刚度小,
17、开挖后变形较大。2.1.5 钻孔灌注桩钻孔灌注桩围护墙是排桩式中应用最多的一种,在我国得到广泛的应用。其多用于坑深710m的基坑工程,在我国北方土质较好地区已有89m的臂桩围护墙。钻孔灌注桩支护墙体的特点有:施工时无振动、无噪音等环境公害,无挤土现象,对周围环境影响小;墙身强度高,刚度大,支护稳定性好,变形小;当工程桩也为灌注桩时,可以同步施工,从而施工有利于组织、方便、工期短;适用于软粘土质和砂土地区;桩与桩之间主要通过桩顶冠梁和围檩连成整体,因而整体性较好。适合本工程使用。2.1.6 钢板桩采用钢板桩支护针对本基坑为临时支护的特点,施工方便,工期短,在基坑施工完毕回填土后将槽钢拔出,重新利
18、用,可以将支护费用降到最低。但采用钢板桩支护有一致命的弱点,即不能挡水和土中的细小颗粒,且在地下水位高时还要求降水或隔水,这与本工程地下水位高,地水丰富的地质条件极不相称。另钢板桩支护抗弯能力较弱,开挖挠曲变形较大,一般适用深度不超过4m。很显然本基坑软弱含水的地质条件10m的开挖深度,以及地处城市建筑密集区对挠曲位移的严格要求等均不适宜采用钢板桩支护,一经采用必将造成严重后果。2.1.7 SMW工法型钢等(多数为H 型钢,亦有插入拉森式钢板桩、钢管等) ,将承受荷载与防SMW工法亦称劲性水泥土搅拌桩法,即在水泥土桩内插入H渗挡水结合起来,使之成为同时具有受力与抗渗两种功能的支护结构的围护墙。
19、SMW支护结构的支护特点主要为:施工时基本无噪音,对周围环境影响小;结构强度可靠,凡是适合应用水泥土搅拌桩的场合都可使用,特别适合于以粘土和粉细砂为主的松软地层;挡水防渗性能好,不必另设挡水帷幕;可以配合多道支撑应用于较深的基坑;此工法在一定条件下可代替作为地下围护的地下连续墙,在费用上如果能够采取一定施工措施成功回收H 型钢等受拉材料;则大大低于地下连续墙,因而具有较大发展前景。2.1.8 地下连续墙通常连续墙的厚度为600mm、800mm、1000mm,也有厚达1200mm的。地下连续墙刚度大,止水效果好,是支护结构中最强的支护型式,适用于地质条件差和复杂,基坑深度大,周边环境要求较高的基
20、坑,但是造价较高,施工要求专用设备,故不适合本基坑使用。优点:施工时振动小,噪音低,墙体刚度大,基坑安全性能够得到保证;防渗性能好,地下连续墙现今工艺已成熟,在墙体结头和施工方法上都得到改进,墙体几乎不透水。占地少,本工程地处城市建筑密集区,空间狭小,采用地下连续墙可以充分利用建筑红线以内有限的地面和空间,能够充分发挥其经济效益,在施工过程中,引起地面沉降较小,因此对周围建筑影响较小;工效高,工期短,质量可靠,经济效益高。缺点:对废泥浆处理,不但会增加工程费用,如泥水分离不完善或处理不当,造成新的环境污染;槽壁坍塌问题。如地下水位急剧上升,护壁泥浆液面急剧下降,土层中有软弱的砂性砂层,泥浆的性
21、质不当或已变质,施工管理不当等均可能引起壁槽壁坍塌,引起地面沉降,危害邻近工程结构和地下管理的安全。同时也可能使墙体混凝土体积超方,墙面粗躁结构尺寸超出允许界限;采用地下连续墙费用要相对较高,但为保证安全稳定及效率,费用仿高5-10%的预算之内,同时采用连续墙施工,工序简单,变更较少,费用易于控制。2.2 方案的比较及确定2.2.1 基坑的特点综合分析本工程的地理位置、土质条件、基坑开挖深度及周围环境的影响,有以下的特点:(1)基坑开挖面积较大。(2)基坑开挖深度范围内土层的工程性相对较差。开挖层包含较多层不同性质土层。(3)基坑周围存在高层建筑,对沉降要求较高,环境条件较复杂。(4)开挖深度
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