毕业设计(论文)-香琴花苑项目高层建筑深基坑开挖与支护方案的探讨(18页).doc
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1、-毕业设计(论文)-香琴花苑项目高层建筑深基坑开挖与支护方案的探讨-第 - 18 - 页四川农业大学网络教育毕业论文专业土木工程学号姓名成绩初审意见 初审老师签名:评审意见 评审老师签名:备注香琴花苑项目高层建筑深基坑开挖与支护方案的探讨专业:土木工程(工业与民用建筑)学号:指导老师:摘要:由于高层建筑的逐渐普及,随着我国经济建设的发展,城市的大型和高层建筑在大量建设。深基坑支护分项工程等随处可见,闹市中深基坑支护工程施工场地异常狭窄、临近建筑近、尤其是基坑越来越深、大等特点。文章在深基坑方面简要阐述了地下水存在对基坑造成的不利因数而采取有效的降水方法,同时在开挖地下土方时碰到障碍物、流砂等现
2、象时采取的有效处理措施,从而可以选择合理的方案进行地下室土方的开挖。关键词:深基坑;降水方法;边坡稳定;支护结构Abstract: Due to the growing popularity of the high-rise buildings, along with the development of economic construction in our country, the construction of large and tall buildings in a large number of city. Deep foundation pit supporting compo
3、nent project can be seen everywhere, such as city of deep foundation pit support engineering abnormal narrow construction site and a nearby building close, especially is more and more deep foundation pit, etc. Articles in deep foundation pit are briefly elaborated the groundwater to the detriment of
4、 the foundation pit cause factor and take effective precipitation method, at the same time in the underground excavation earthwork run into obstacles, sand flow, the phenomenon such as to take effective measures, in order to choose a reasonable scheme for earthwork excavation in the basement.Key wor
5、ds: Deep foundation pit; Precipitation method; Slope stability; Supporting structur.1.绪论高层建筑上部结构传到地基上的荷载很大,为此多建造补偿性基础。为了充分利用地下空间,有的设计有多层地下室,所以高层建筑的基础埋深较深,施工时基坑开挖深度较大,许多城市的高层建筑施工都需开挖深度较大的基坑,给施工带来很多困难,尤其在软土地区或城市建筑物密集地区,施工场地邻近的已有建筑物、道路、纵横交错的地下管线等对沉降和位移很敏感,不允许采用较经济的放坡开挖,而需在人工支护条件下进行基坑开挖。支护结构如何选型、进行合理的布置
6、和设计计算,这些会直接影响如何组织施工,以及施工过程中的支护结构监测和环境保护等问题。随着我国经济的不断发展和城市化进程的逐渐加速,一栋栋高楼平地而起,高层建筑,已成了人们眼中毫不陌生的普通建筑物;而与从前大量施工的七层以下的建筑相比较,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筑物、道路桥梁和各种地下设施,造成巨大损失。2.工程简介温州市茶山香琴花苑由四栋高层组成,一栋三十五层、一栋三十层、两栋二十三层,地下室二层,裙楼五层,总建筑
7、面积为45000m2。主体结构为框剪结构,基础采用钻孔灌注桩。基坑平面呈长方形,宽约50m,长约410m,平均深度11m,支护采用人工挖孔桩、预应力锚杆、土钉墙、树根桩等。该工程新近冲积含有机质粘土,呈软塑状态,强度低,施工过程中严格按照设计要求进行监测,制定应急预案,随时准备处理各种突发事件,有效地保证了该工程的施工安全。2.1基坑的特点综合分析香琴花苑工程的地理位置、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,下方市政管线较多。(2) 基坑开挖深度范围内的土层的工程性较差。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及待建高层,对沉降要求较
8、高,且可能牵扯到文物的保护,环境条件复杂。(4) 开挖深度超过11米。2.2水文地质条件香琴花苑项目在土方开挖过程中,场地地下水分上、下二层,上层主要赋存于第四系冲洪积层及第四系残积层中,其中冲洪积层中粗砂透水性强,涌水量大,是主要的含水地层,属上层滞水潜水类型,受大气降水及地表补给,水位变化因季节而变:下层赋存于大罗山晚期花岗岩中,属基岩裂隙水,受大气降水及上层地下水补给。本工程除冲洪积层中粗砂层为强透水性地层外,其余均为弱透水性地层,地下水混合稳定水位埋藏深度为0.54.6m。地下水在强透水性地层中对砼结构具有弱腐蚀性。当开挖底面标高低于地下水位的基坑(或沟槽)时,由于土的含水层被切断,地
9、下水会不断渗入坑内。地下水的存在,非但土方开挖困难,费工费时,边坡易于塌方,而且会导致地基被水浸泡,扰动地基土,造成工程竣工后建筑物的不均匀沉降,使建筑物开裂或破坏。因此,基坑槽开挖施工中,应根据工程地质和地下水文情况,采取有效地降低地下水位措施,使基坑开挖和施工达到无水状态,以保证工程质量和工程的顺利进行。2.2.1 集水坑排水法基坑、沟槽开挖时降低地下水位的方法很多,一般有设各种排水沟排水和用各种井点系统降低地下水位两类方法,其中以设明(暗)沟、集水井排水为施工中应用最为广泛、简单、经济的方法,各种井点主要应用于大面积深基坑降水。(1)排水方法集水坑排水的特点是设置集水坑和排水沟,根据工程
10、的不同特点具体有以下几种方法:(a) 明沟与集水井排水(b)分层明沟排水(c) 深层明沟排水(d) 暗沟排水(e)利用工程设施排水(2) 排水机具的选用基坑排水广泛采用动力水泵,一般有机动、电动、真空及虹吸泵等。选用水泵类型时,一般取水泵的排水量为基坑涌水量的1.52倍。当基坑涌水量Q60m3h,多用离心式水泵。隔膜式水泵排水量小,但可排除泥浆水,选择时应按水泵的技术性能选用。当基坑涌水量很小,亦可采用人力提水桶、手摇泵或水龙车等将水排出。2.2.2井点降水法在地下水位以下的含水丰富的土层中开挖大面积基坑时,采用一般的明沟排水方法,常会遇到大量地下涌水,难以排干;当遇粉、细砂层时,还会出现严重
11、的翻浆、冒泥、流砂现象,不仅使基坑无法挖深,而且还会造成大量水土流失,使边坡失稳或附近地面出现塌陷,严重时还会影响邻近建筑物的安全。当遇有此种情况出现,一般应采用人工降低地下水位的方法施工。人工降低地下水位,常用的为各种井点排水方法,它是在基坑开挖前,沿开挖基坑的四周、或一侧、二侧埋设一定数量深于坑底的井点滤水管或管井,以总管连接或直接与抽水设备连接从中抽水,使地下水位降落到基坑底0.51.0m以下,以便在无水干燥的条件下开挖土方和进行基础施工,不但可避免大量涌水、冒泥、翻浆,而且在粉细砂、粉土地层中开挖基坑时,采用井点法降低地下水位,可防止流砂现象的发生;同时由于土中水分排除后,动水压力减小
12、或消除,大大提高了边坡的稳定性,边坡可放陡,可减少土方开挖量;此外由于渗流向下,动水压力加强重力,增加土颗粒间的压力使坑底土层更为密实,改善了土的性质;而且,井点降水可大大改善施工操作条件,提高工效加快工程进度。但井点降水设备一次性投资较高,运转费用较大,施工中应合理地布置和适当地安排工期,以减少作业时间,降低排水费用。井点降水方法的种类有:单层轻型井点、多层轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点、深井井点、无砂混凝土管井点以及小沉井井点等。可根据土的种类,透水层位置,厚度,土层的渗透系数,水的补给源,井点布置形式,要求降水深度,邻近建筑、管线情况,工程特点,场地及设备条件以及施工技术水平等情
13、况,作出技术经济和节能比较后确定,选用一种或两种,或井点与明排综合使用。2.3 边坡稳定开挖基坑时,如条件允许可放坡开挖,与用支护结构支挡后垂直开挖比较,在许多情况下放坡开挖比较经济。放坡开挖要正确确定土方边坡,对深度5m以内的基坑,土方边坡的数值可从有关规范和文献上查出,对深基坑的土方边坡,有时则需通过边坡稳定验算来确定,否则处理不当就会产生事故。我国在深基坑边坡开挖方面发生过一些滑坡事故,有的虽然未滑坡,但产生了过大的变形,影响施工正常进行。对于有支护结构的深基坑,在进行整体稳定验算时,亦要用到边坡稳定验算的知识。从理论上说,研究土体边坡稳定有两类方法,一是利用弹性、塑性或弹塑性理论确定土
14、体的应力状态,二是假定土体沿着一定的滑动面滑动而进行极限平衡分析。第一类方法对于边界条件比较复杂的土坡较难以得出精确解,国内外许多人在这方面进行不少研究工作,也取得一些进展,近年来还可采用有限单元法,根据比较符合实际情况的弹塑性应力应变关系,分析土坡的变形和稳定,一般称为极限分析法。第二类方法是根据土体沿着假想滑动面上的极限平衡条件进行分析,一般称为极限平衡法。在极限平衡法中,条分法由于能适应复杂的几何形状、各种土质和孔隙水压力,因而成为最常用的方法。条分法有十几种,其不同之处在于使问题静定化所用的假设不同,以及求安全系数方程所用的方法不同。2.3.1 施工准备工程基坑开挖的施工准备工作一般包
15、括以下几方面内容: (1) 查勘现场,摸清工程实地情况。(2)按设计或施工要求标高整平场地。(3) 做好防洪排洪工作。(4) 设置测量控制网。(5) 设置就绪基坑施工用的临时设施。2.3.2 机械和人工开挖在开挖施工过程中人工开挖和机械开挖的配合问题一般要遵循以下几条原则和方法:(a) 对大型基坑土方,宜用机械开挖,基坑深在5m内,宜用反铲挖土机在停机面一次开挖,深5m以上宜分层开挖或开沟道用正铲挖土机下入基坑分层开挖,或设置钢栈桥,下层土方用抓斗挖土机在栈桥上开挖,基境内配以小型推土机堆集土。对面积很大、很深的设备基础基坑或高层建筑地下室深基坑,可采用多层同时开挖方法,土方用翻斗汽车运出。(
16、b) 为防止超挖和保持边坡坡度正确,机械开挖至按近设计坑底标高或边坡边界,应预留8050cm厚土层,用人工开挖和修坡。 (c) 人工挖土,一般采取分层分段均衡往下开挖,较深的坑(槽),每挖1m左右应检查边线和边坡,随时纠正偏差。(d)对有工艺要求,深入基岩面以下的基坑,应用边线控制爆破方法松爆后再挖,但应控制不得震坏基岩面及边坡。(e) 如开挖的基坑(槽)深于邻近建筑基础时,开挖应保持一定的距离和坡度,以免在施工时影响邻近建筑基础的稳定。如不能满足要求,应采取在坡脚设挡墙或支撑进行加固处理。(f) 挖土时注意检查基坑底是否有古墓,洞穴,暗沟或裂隙、断层(对岩石地基)存在,如发现迹象,应及时汇报
17、,并进行探查处理。(g) 弃土应及时运出,如需要临时堆土,或留作回填土,堆土坡角至坑边距离应按挖坑深度,边坡坡度和土的类别确定,干燥密实土不小于3m,松软土不小于5m。(h) 基坑挖好后,应对坑底进行抄平,修整。如挖坑时有小部分超挖,可用素土、灰土或砾石回填夯实至与地基土基本相同的密实度。(i) 为防止坑底扰动,基坑挖好后应尽量减少暴露时间,及时进行下一道工序的施工,如不能立即进行下一工序时,应预留1530cm厚覆盖土层,待基础施工时再挖去。2.4 地基局部处理对于基坑开挖过程中或开挖后遇到特殊地基问题要进行地基局部处理,以下介绍了几种特殊地基的局部处理方法。2.4.1 坑(填土,淤泥,墓穴)
18、的处理(1)若松土坑在基槽中,且较小时,将坑中软弱虚土挖除,使坑底见天然土为止,然后采用与坑底的天然土压塑性相近的土抖回填,当天然土为砂土时,用砂或级配砂回填,天然土为较密实的粘性土,则用3:7灰土分层夯实回填,天然土为中密可塑的粘性土或新近沉积粘性土,可用1:9或2:8灰土分层夯实回填。(2)若松土境较大且超过基槽边沿时,因各种条件限制,坑(槽)壁挖不到天然土层时,可将该范围内的基槽适当加宽,用砂土或砂石回填时,基槽每边均应按l1:h1=1:1坡度放宽,用l:9或2:8灰土回填时,基槽每边均应按l1:h1=0.5:1坡度放宽,用3:7灰土回填时,如坑的长度2m,基槽可不放宽,但灰土与槽壁接触
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