基坑支護論文開題報告

基坑支護論文開題報告

　　基坑支護是為保證地下結構施工及基坑周邊環(huán)境的安全，對基坑側壁及周邊環(huán)境采用的支擋、加固與保護措施。是理論上尚待發(fā)展的綜合技術學科。

　　基坑支護開題報告

　　畢業(yè)設計題目：鄭州市豫東大樓基坑圍護結構設計

　　學 院： 建筑工程學院 專業(yè)班級： 學生姓名： 指導教師：

　　2015年3月31日

　　一、設計的目的和意義

　　1.目的

　　畢業(yè)設計是培養(yǎng)學生綜合能力的重要環(huán)節(jié)，根據(jù)土木工程專業(yè)的培養(yǎng)目標要求及畢業(yè)生的主要服務去向，通過畢業(yè)設計，使每個學生把所學的專業(yè)知識綜合應用于實際工程設計中，使理論與生產(chǎn)實踐相結合以提高工程設計能力，能獨立進行基坑支護結構設計。通過該服務性辦公樓地基支護結構設計，使學生在應用現(xiàn)行規(guī)范、標準、技術指標與經(jīng)濟指標等方面得到基本訓練，達到對所學專業(yè)知識進行鞏固、綜合掌握和靈活運用的目的，提高畢業(yè)生分析解決問題的能力。 2.意義

　　本項畢業(yè)設計題目為鄭州市某綜合型服務性辦公樓基坑支護結構設計，為詳細學習和了解與基坑支護工程相關的知識，鞏固之前學習過的土力學與地基基礎、土木工程施工、結構力學、工程地質、水力學等專業(yè)課程，并按照現(xiàn)行規(guī)范，通過對實際情況的分析把它運用到生產(chǎn)實踐中去，同時也培養(yǎng)了畢業(yè)生調查研究、查閱文獻、收集和整理資料的能力。通過本次設計使自己能夠理論聯(lián)系實際，并為以后的工作和學習打下堅實的基礎。

　　二、工程概況及設計條件

　　1.工程概況 (1)工程簡介

　　本項目位于鄭州市東二環(huán)某繁華步行街，基地面積為3500平方米。本項目為服務性辦公樓，由主樓(地面三層)及二層地下室組成，總建筑面積為6458.3㎡。 (2)基坑面積及開挖深度

　　該工程建筑±0.00相當于絕對標高+4.25，室外自然地面平均標高取+4.00;基坑開挖面積約2123㎡，基坑圍護周長約210m，根據(jù)結構圖紙，底板面標高為-7.55，底板厚為700mm，局部厚為1100mm，墊層厚為100mm。因此基坑開挖深度為8.10米，局部電梯井、集水坑等落深尚未確定。 2.設計條件 (1)周邊條件

　　本工程位于鄭州市西二環(huán)某地塊，周邊環(huán)境情況較為復雜： 東側：基坑開挖面與紅線間距離為5.495～5.528米，紅線外為中原大廈。該建筑物地上33層、地下4層，采用樁基礎，與基坑開挖面最小距離為19.125米。

　　南側：基坑開挖面與紅線間距離為10.997～16.636米，紅線外為一棟居民樓。該建筑物主樓46層，裙房5層，地下3層，采用樁基礎，與基坑開挖面最小距離為17.479米。

　　西側：基坑開挖面與紅線間距離為4.259～4.357米，紅線外為中原路。

　　北側：基坑開挖面與紅線間距離為8.696～12.053米，紅線外為鄭開大道。

　　基坑平面詳細布置圖如圖1所示

　　中原路

　　圖1 基坑平面布置圖

　　(2)工程水文地質條件

　　根據(jù)《鄭州市地塊項目巖土工程勘察報告》，本工程基坑開挖影響范圍內巖土工程地質有以下特點：

　　擬建場地現(xiàn)為停車場，場地地形基本平坦，實測各勘探點的孔口

　　地面標高在3.84～4.36米之間，一般地面標高在4.00左右。

　　場地內①層填土較厚，在1.80～3.10m之間，上部1.0米為碎石、磚塊、建筑垃圾等，下部為灰黃～灰色粘性土、粉性土，土質不均。 基坑開挖深度范圍內分布有第②層粉土，富水性好，透水性強，在水頭差的作用下易產(chǎn)生流砂等不良地質現(xiàn)象。

　　擬建場地淺部地下水屬潛水類型，其水位動態(tài)變化主要受控于大氣降水和地面蒸發(fā)，勘察期間實測取土孔內地下水位靜止水位埋深在0.90～1.20m，設計計算時地下水位取0.5m。

　　場區(qū)內第⑦層為承壓含水層，承壓水頭在3～11m，其中⑦1層頂最淺埋深約為32米。經(jīng)計算，按承壓水頭為自然地面以下3米考慮，當基坑開挖深度小于15.0米時，可不考慮承壓水對基坑突涌的影響。由于本工程底板處開挖深度為8.1米，預計局部電梯井、集水坑處開挖深度不會大于15米，因此可不考慮承壓水對基坑的影響。 場地內土層分布情況及基坑圍護設計參數(shù)如下表(一)所示：

　　表1 土層分布情況及基坑圍護設計參數(shù)

　　土層名 ①雜填土 ②粉土 ③淤泥質土 ④粘土① ⑤粘土②

　　厚度(m) 2.2～2.5 2.6～3.0 5.5～6.1 6.1～7.2 7.8～8.0

　　γ(kN/m3) 17.6～18.0 18.1～18.6 17.2～18.4 17.6～17.9 18.0～18.2

　　φ(度) 20～26 26～30 21～25 13～17 9.5～12

　　C(kPa) 7.9～8.4 8.5～10 15～17 16～19 18～20

　　滲透系數(shù)(cm/s)

　　1.1E-03 1.1E-03 4.0E-06 8.0E-06

　　注：C、φ均為勘察報告所提供的基坑支護設計參數(shù)(直剪固結峰值); (3)基坑側壁安全等級及重要性系數(shù)

　　根據(jù)本工程的開挖深度、地質情況及周邊環(huán)境情況，基坑安全等級為二級，基坑重要性系數(shù)γ0 = 1.0。

　　三、結構設計任務及要求

　　1.任務

　　該工程是對基坑圍護做排樁結合錨桿的設計。運用了所學的土力學及基坑圍護設計等專業(yè)知識，結合畢業(yè)實習的現(xiàn)場實習經(jīng)驗，通過對勘察資料的分析，結合場地環(huán)境及工程實際并運用計算機應用軟件進行設計計算。其主要內容包括：圍護結構設計方案的確定、基坑降排水方案的選擇、止水帷幕的設計計算、圍護結構的設計計算、主被動土壓力計算、圍護樁的配筋計算、施工方案的選擇、基坑整體穩(wěn)定驗算、坑底抗隆起驗算、抗傾覆穩(wěn)定性驗算、抗管涌穩(wěn)定性驗算、施工圖紙的繪制等。 2.要求

　　目的：根據(jù)勘探報告資料和相關規(guī)范并結合專業(yè)知識設計合理的設計方案以達到實際工程設計要求標準。 主要指標：

　　(1)保證開挖面積達2459㎡; (2)保證基坑深度達8.1m;

　　(3)抗傾覆穩(wěn)定性驗算Ks≥1.200; (4)抗隆起驗算Ks≥1.1; (5)抗管涌驗算K≥1.5。

　　四、支護方案比選

　　方案一：樁錨支護結構

　　特點：排樁包括單排裝和雙排樁，雙排樁相當于一個插入土體的剛架，能夠靠基坑一下樁前土的被動土壓力和剛架插入土中部分的前樁抗壓、后樁抗拔所形成的力偶來共同抵抗傾覆力矩。雙排樁支護具有較大的側向剛度，可有效地限制基坑的變形。雙排樁支護結構作為空間超靜定結構，整體性能優(yōu)越，使圍護結構縱向和橫向的整體性都大大提高，從而使基坑的側向變形和位明顯減小。但雙排樁支護對樁間土的要求比較高，所以在軟土地區(qū)必須考慮加固問題。

　　當場地條件允許時，為節(jié)約成本，也可使用單排樁支護，單排樁剛度較大，也可以有效的抵抗傾覆力矩，從而控制變形。預應力錨桿的主要特點是通過施加預應力來約束基坑壁的變形，采用排樁與錨桿組合式支護技術，可以有效地控制基坑變形，大大提高基坑邊坡的穩(wěn)定性，特別是在基坑比較深，地質條件及周圍環(huán)境比較復雜，而對基坑變形又有嚴格要求時這種聯(lián)合支護型式更顯示出它的優(yōu)點。預應力錨桿增加了邊坡的穩(wěn)定性，減小了基坑的邊線，在布置上也比較靈活。

　　當對坡頂?shù)奈灰埔�求嚴格時，在上部布置預應力錨桿，當深度較深時，預應力錨桿均勻布置，因錨桿造價較高，為節(jié)約成本，錨桿與土釘可間隔布置，效果更好。這種復合的支護形式在邊坡支護工程中應用廣泛。

　　樁錨支護結構平縱剖面圖如下所示：

　　圖2 樁錨支護橫向剖面圖

　　圖3 樁錨支護縱向剖面圖

　　方案二：樁撐支護結構

　　特點：排樁的特點是側向剛度大，能很好地控制變形。由于排樁部分嵌固于基坑底土層中，所以具有強大的抗拔力，有效抵擋基坑土層的傾覆力矩，從而保證基坑的`穩(wěn)定性。在土質較好的情況下可以獨立使用并能產(chǎn)生較好的效果。內支撐的加入使拍樁支護的應用范圍大大擴展，同時也減少了圍護樁的長度，節(jié)約成本。特別是在一些土質不好的地區(qū)，樁撐支護的使用也取得了良好的效果。在深基坑工程中，可以設置多道內支撐，但是這樣就會限制工作空間，特別是機械的使用，對工程的效率具有一定的影響。

　　復合土釘墻支護型式平縱剖面圖如下：

　　圖4 樁撐支護橫向剖面圖

　　圖5 樁撐支護縱剖面圖

　　方案三:排樁+土釘支護結構

　　特點：排樁的特點在前面方案中已做過詳細介紹，這里主要針對土釘墻支護特點進行敘述。土釘墻用于基坑開挖支護能夠顯著提高邊坡整體穩(wěn)定性和承受邊坡超載的能力，而且土釘支護施工設備簡單，占用空間小，施工效率高，占用著周期短，對相鄰建筑影響不大。此外，土釘墻施工沒有噪音，振動小，不影響周圍環(huán)境。土釘支護一般適用于地下水位以上或經(jīng)過降排水措施后的雜填土、普通粘性土、非松散沙土邊坡，即使有局部的軟塑粘性土層，在采取一定措施后有可能采用土釘支護。土釘支護施工采用邊開挖邊支護，安全程度較高。由于土釘數(shù)量眾多并作為群體起作用，即使個別土釘出現(xiàn)質量問題或失效對整體影響不大。但是土釘支護也有一定的缺點和局限性，主要是基坑變形大，由于土釘支護是一種被動受力支護形式，只有土體發(fā)生變形時土釘才會受力，因此基坑變形位移相對較大。所以土釘支護的應用受到基坑變性條件的限制，對于對基坑變形有嚴格要求的工程不宜采用土釘支護。

　　排樁、土釘支護平縱面剖面圖如下：

　　圖7 雙排樁支護縱剖面圖

　　圖8 土釘支護縱剖面圖

　　針對以上三種方案從技術經(jīng)濟性、施工難易程度、施工周期、對

　　結合本工程實際環(huán)境和地質情況等因素，根據(jù)以上方案從多方面進行綜合比較后決定，選取方案一作為本設計的設計方案。

　　六、主要參考資料

　　[1] 建筑地基基礎設計規(guī)范(GB50007-2002)及基礎工程教材

　　[2] 巖土工程勘察規(guī)范(GB50021-94)及勘察測試教材

　　[3] 建筑地基處理技術規(guī)范(JGJ79-2002)及教材

　　[4] 高層建筑箱形與筏形基礎技術規(guī)范(JGJ6-99)及高層建筑基礎

　　教材

　　[5] 建筑基坑工程技術規(guī)范(YB9258-97)及深基坑工程教材。

　　[6] 浙江大學謝新宇、俞建霖主編.《特種基礎工程》.北京：中國建

　　筑工業(yè)出版社,2006年2月第1版。

　　[7] 重慶大學張永興主編.《巖石力學》.北京：中國建筑工業(yè)出版社，

　　2008年73期第2版。

　　[8] 基坑土釘支護技術規(guī)范(CECS 96:97)

　　[9] 土工試驗方法標準.(GB/T50123-1999)

　　[10] 土工試驗方法標準(GBT50123-1999)條文說明

　　[11] 《原狀土取樣技術標準》(JGJ89-92)

　　[12] 中華人民共和國建設部.建筑制圖標準(GB/T50104-2001)，

　　北京：中國計劃工業(yè)出版社，2002

　　[13] 中華人民共和國國家標準.混凝土結構設計規(guī)范

　　(GB50010-2002).北京：中國建筑工業(yè)出版社，2001

　　[14] 《建筑邊坡工程技術規(guī)范》(GB50330-2002)條文說明

　　[15] 《建筑樁基技術規(guī)范》(JGJ94-94)

　　[16] 《土層錨桿設計與施工規(guī)范》(CECS22-90)

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