毕业论文(深基坑支护技术研究).doc

石家庄铁道大学继续教育学院毕业论文 毕业设计 论文 评语及成绩 学生 姓名 王鑫专业土木工程班 级学 号 201001032 毕业设计 论文 题目 深基坑支护技术研究 指导教师 姓 名 严任苗 指导教师 职 称 指导教师评语 签字 年 月 日 成绩 院长 主任 签字 年 月 日 石家庄铁道大学继续教育学院毕业论文 毕业设计 论文 任务书 题题 目目深基坑支护技术研究 专专 业业土木工程土木工程班班 级级2010 级级学生姓名学生姓名王鑫王鑫 承担指导任务单位承担指导任务单位 导师导师 姓名姓名 严任苗严任苗 导师导师 职称职称 一 设计 论文 内容 本次毕业论文的设计内容为深圳市 7 号线地铁车站基坑设计与分析 设计内 容包括土压力结构内力计算 基坑稳定性分析 支撑设计 基坑变形估算以及控 制降水设计 二 基本要求 根据本基坑的勘查报告和基坑周围的环境情况对将要采取的方案做出初步 的估计 然后根据相关规范要求对上述方案做出修改和优化 三 主要技术指标 或研究方向 深基坑支护结构的设计与施工不同于上部结构 除地基土类别的不同外 地 下水位的高低 土的物理力学性质指标以及周围环境条件等 都直接与支护结构 的选型有关 在深基坑工程中 支护结构方案的选择至关重要 支护结构型式选 择的合理 就能做到安全可靠 施工顺利 缩短工期 带来可观的经济与社会效 益 反之 一个不合理的方案即使造价很高 也不一定能保证安全 可见 支护 结构形式的优化选择是深基坑支护技术发展的必然趋势 四 应收集的资料及参考文献 1 高大钊主编 深基坑工程 第二版 北京 机械工业出版社 1999 2 中华人民共和国行业标准 建筑基坑支护技术规程 JGJ120 99 S 北京 中国建筑工业出版社 国建筑科学研究院主编 1999 3 中华人民共和国行业标准 建筑桩基技术规范 JGJ94 94 S 北京 中国建 筑工业出版社 1995 等等 五 进度计划 1 6 月份完成土质分析及深基坑荷载计算相关内容 2 7 月份完成土压力结构内力计算 基坑稳定性分析 支撑设计 基坑变形估算 以及控制降水设计 3 8 月份完成结论及需要修改的内容 教研室主任签字教研室主任签字时时 间间 年年 月月 日日 石家庄铁道大学继续教育学院毕业论文 毕业设计 论文 开题报告 题 目深基坑支护技术研究 专 业土木工程班 级2010 级学生姓名王鑫 一 文献综述 近些年来 随着城市经济的快速发展 高层建筑大批兴建 发展趋势是层 数增多 高度增大 基础埋深加大 平面布置更加复杂 与周围建筑物联系更加 紧密 城市地下空间的开发利用 使得基坑面积和开挖深度越来越大 因此 传 统基坑支护方式面临深度与广度的挑战 深基坑支护正是在人们的不断实践探索 中发展起来 具有一定的地区经验性 方法灵活多变 视工程实际而定 本设计 正是这一背景下的软土深基坑 二 预期达到的目标 由于我国深基坑工程发展的历史不长 在理论研究落后与工程实践 而 工程经验人员技术水平的限制 我国近年来出现了一些基坑工程的事故 也出现 了许多深基坑工程施工对环境造成有害影响的工程实例 因此 从根本上加强深 基坑工程相关理论的研究 不断改进与完善设计方法 整体提高深基坑工程的技 术 三 研究方案 本文对基坑支护的的现状 发展趋势和支护设计理论以及常见支护方式的分 析 以深圳地铁7号线工程为背景 对支护的施工方法和施工工艺进行了阐述 通过和监测数据的对比 提出改进建议 四 进度计划 1 6 月份完成土质分析及深基坑荷载计算相关内容 2 7 月份完成土压力结构内力计算 基坑稳定性分析 支撑设计 基坑变形估算 以及控制降水设计 3 8 月份完成结论及需要修改的内容 石家庄铁道大学继续教育学院毕业论文 深基坑支护技术研究 Research on supporting technology of deep foundation pit 20102010 届届 土木工程土木工程 专业专业 学学 号号 201001032201001032 学生姓名学生姓名 王王 鑫鑫 指导教师指导教师 严任苗严任苗 完成日期完成日期 20142014 年年 8 8 月月 2020 日日 石家庄铁道大学继续教育学院毕业论文 摘摘 要要 近年来 随着经济的发展 我国的各类地下工程的飞速发展 地 下空间与地铁等日益受到人们的关注 与之相关的深基坑问题相继出 现 在施工过程中 怎样保证经济合理地处理好地基沉降和基坑支护 等方面的问题在整个建筑工程中占有重要地位 在基坑支护方面 地 下连续墙及刚支撑由于施工振动小 噪音低 非常适于城市施工而得 到广泛使用 本次毕业论文的设计内容为深圳市 7 号线地铁车站基坑设计与分 析 设计内容包括土压力结构内力计算 基坑稳定性分析 支撑设计 基坑变形估算以及控制降水设计 设计中首先根据本基坑的勘查报告 和基坑周围的环境情况对将要采取的方案做出初步的估计 然后根据 相关规范要求对上述方案做出修改和优化 降水井的设计包括井点类 型的选择 井深 井径及基坑周围总井数的确定 支护结构设计包括 支护结构的选型 边坡稳定性验算等以及在设计上部结构荷载作用下 复合地基承载力和沉降量的验算 设计中包括对所选择的降水井方案 支护结构方案及地下连续墙 支护处理方案在具体施工过程中的各个工序的施工流程编制 每道工 序在整个施工顺序中的合理安排 以及施工过程中应该注意的事项等 为保证按期优质完工 必须合理的编制施工计划 并严格按照计划进 行施工 关键词 深基坑 地连墙 地铁 沉降 深基坑设 石家庄铁道大学继续教育学院毕业论文 ABSTRACT In recent years with economic development China s rapid development of various types of underground construction underground space and subway increasing people s attention and its associated problems have appeared deep foundation During the construction process and how to ensure economic reasonably handle excavation foundation settlement and other issues in the entire building project occupies an important position In the excavation the underground continuous wall and just support the construction of small vibration low noise Ideal for urban construction and widely used The thesis design content is the design and construction organization of Shenzhen Subway Line No 7 station Design elements include earth pressure force calculation structure foundation stability analysis support design estimation and control precipitation pit deformation design construction organizations including the content of the above six aspects of the design of the specific implementation The first design under this foundation pit surveys and environmental conditions around the programmed is to make preliminary estimates based on relevant specifications and then make amendments to the above mentioned programmed and optimization Precipitation wells design including wells point type options the determine of wells Depth wells Drive and the total number of wells surrounding foundation pit Support 石家庄铁道大学继续教育学院毕业论文 structural design including slope of the support structure of the models slope stability who checked the contents of a pile and role in the design of complex load upper structure and the settlement of the foundation supporting who checked Organizations include the construction of choice precipitation wells programmed support structures and programmed underground diaphragm wall for dealing with composite concrete construction process in the various processes of the construction process to prepare each individual process in the entire construction reasonable sequence arrangement and the matter to be paid attention to in the construction process To ensure the quality completion on schedule the preparation of construction plans must be reasonable and in strict accordance with the planned construction Keywords Deep Foundation Underground Subway Settlement Deep Foundation Design 石家庄铁道大学继续教育学院毕业论文 1 目 录 1 1 工程概况工程概况 2 2 1 2 水文地质工程地质条件 1 1 2 1 车站工程地质层分布与特征描述 1 1 2 2 水文地质条件 3 1 2 3 不良地质现象 4 2 2 支护方案的选择及比较支护方案的选择及比较 5 5 2 1 基坑支护的类型及其特点和适用范围 5 2 1 1 深层搅拌水泥土围护墙 5 2 1 2 土钉墙 5 2 1 3 排桩支护 6 2 1 4 槽钢钢板桩 6 2 1 5 钻孔灌注桩 6 2 1 6 钢板桩 7 2 1 7 SMW 工法 7 2 1 8 地下连续墙 7 2 2 方案的比较及确定 8 2 2 1 基坑的特点 8 2 2 2 支护方案的选择 9 3 3 土压力计算土压力计算 1010 3 1 荷载的确定 10 3 2 地下水对土压力的影响 10 3 3 按分层土计算土压力 11 4 4 结构内力计算结构内力计算 1717 4 1 计算理论的确定 17 4 2 结构内力计算及配筋 17 4 2 1 土压力计算 17 4 2 2 用等值梁法计算弯矩 20 4 3 地下连续墙的配筋计算 31 石家庄铁道大学继续教育学院毕业论文 2 5 5 基坑稳定性分析基坑稳定性分析 3434 5 1 基坑的整体稳定性验算 34 5 2 基坑的抗隆起稳定验算 35 5 3 基坑的抗渗流稳定性验算 37 5 4 基坑支护结构踢脚稳定性验算 38 6 6 支撑设计支撑设计 4040 6 1 方案比较 40 6 2 围檩设计 40 6 3 支撑设计 43 6 4 立柱设计 44 7 7 基坑变形估算及控制基坑变形估算及控制 4545 7 1 概述 45 7 2 基坑的变形估算 45 7 2 1 水平位移估算 45 7 2 2 基坑隆起估算 45 7 2 3 地表沉降估算 46 8 8 降水设计降水设计 4747 8 1 概述 47 8 2 降水的作用 47 8 3 降水方案选择 48 8 3 1 降水施工方案 48 8 3 2 降水的设计 48 结结 论论 5151 参考文献参考文献 5252 致致 谢谢 5353 石家庄铁道大学继续教育学院毕业论文 1 1 工程概况 1 1 工程概况 深圳市城市轨道交通 7 号线石厦站位于福民路中 东西布置 在 石厦北二街交叉口与地铁 3 号线石厦站 T 型换乘 车站有效站台中 心里程 DK17 054 108 车站起点里程 DK16 966 408 车站终点里 程 DK17 146 358 全长 179 95m 其中换乘节点长约 40 2m 范围结构 已由地铁 3 号线预先设计施工 1 2 水文地质工程地质条件 1 2 11 2 1 车站工程地质层分布与特征描述车站工程地质层分布与特征描述 根据地质资料 地层层序自上而下依次为 1 第四系全新统人工堆积层 1 素填土 褐黄 褐红 灰黑等色 稍湿 松散 中密状态 主 要由黏性土混少量砂砾组成 偶夹碎块石 有一定程度的压实 上部 均有厚度不一的砼路面结构层 该土层厚 0 60 4 50m 平均厚度 2 8 2m 在本次勘探车站场地内均有分布 层底高程 0 57 2 24m 层底埋 深 0 60 2 88m 2 素填土 砂 浅灰 灰黄色 饱和 稍密状态 以填砾砂为 主 级配良好 主要成分为石英 含大量黏粒 偶见有卵石 仅于 MG Z2 SSX 2 号钻孔揭露该层 呈透镜状分布 厚度 1 20m 层顶高程 4 90m 层底高程 3 70m 层底埋深 1 20mo 2 第四系全新统冲洪积地层 石家庄铁道大学继续教育学院毕业论文 2 3 淤泥质粉质黏土 灰黑色 深灰色 软塑 可塑 含有较多有 机质及石英砂砾 有轻微臭味 仅于 MGZ2 SSX 5 MGZ3 SSX 12 MGZ3 TXS 116 和 MGZ3 SSX 19 号钻孔揭露该层 呈透镜状分布 厚度 1 80 4 00m 层顶高程 1 45 2 04m 层顶埋深 3 10 3 50m 11 砾砂 灰黑色 灰白色 中密 局部夹腐朽木头 MGZ3 SSX 10 MGZ3 SSX 12 MGZ3 SSX 18 MGZ3 SSX 19 MGZ3 TXS 116 号钻孔 均揭露该层 厚度 1 40 4 80m 层顶高程 0 45 2 64m 层顶埋深 2 5 0 5 50mo 11 砾砂 黄褐色 中密 MGZ3 SSX 14 MGZ3 SSX 118 MGZ3 S SX 19 号钻孔均揭露该层 厚度 1 80 2 40m 层顶高程 1 86 1 85m 层顶埋深 3 10 7 00m 3 残积层 1 砾质黏性土 褐红 灰白 灰黄色 湿 可塑 硬塑 由粗粒 花岗岩风化残积而成 含有约 30 的石英颗粒及较多高岭土 该层在 本车站各孔均有揭露 层厚 3 80 18 50m 平均厚度 11 32m 层顶高 程 3 86 4 75m 层顶埋深 0 60 9 00m 4 燕山期粗粒花岗岩 褐黄 灰黄 灰白 浅灰 浅肉红色 粗粒结构 块状构造 主 要成份为石英 长石及暗色矿物 在本区段均匀分布 本次钻探揭露按风化程度可分为 1 全风化花岗岩 2 强风化花 岗岩 3 中等风化花岗岩和 4 微风化花岗岩 4 个亚层 分述如下 1 全风化花岗岩 褐黄色 灰褐色 岩芯呈砂土状 手捏易散 车站场地内普遍分布 层厚 1 50 9 00m 层顶高程 16 60 6 10m 层 顶埋深 11 20 21 50m 石家庄铁道大学继续教育学院毕业论文 3 2 强风化花岗岩 灰褐色 褐黄色 岩芯多呈砂土状 局部呈角 砾状 遇水易崩解 局部区域该层底部为块状强风化岩 岩芯手可折 断 车站场地内普遍分布 层厚 1 70 14 30m 层顶高程 21 03 8 15m 层顶埋深 13 20 26 00m 3 中等风化花岗岩 灰白色 肉红色 岩体较破碎 节理裂隙极 发育 层厚 1 30 6 50m 层顶高程 32 38 20 36m 层顶埋深 22 0 0 35 50m 大部分钻孔均有揭露 局部未揭穿 4 微风化花岗岩 清灰色 肉红色 岩体节理裂隙发育 大部分 钻孔均有揭露 但未揭穿 揭示层 顶高程 32 38 20 36m 层顶埋 深 25 50 37 80m 表 1 1 物理力学性质指标综合建议值表 基床系数 K MPa m 钻孔桩参数直剪 固快 土层代号 及名称 重度 kN m3 垂直 水平 地基 承载 力特 征值 fak kPa 静止 侧压 力系 数 K0 qsik kPa qpk kPa C kPa 度 3素填土19 010 012 00 6020 015 0 1粘土20 026 032 02100 486557 514 7 2粉质粘土19 620 024 01600 504823 616 1 2粉质粘土18 812 013 01100 543221 116 6 6粉砂夹粉 土 19 635 040 02000 406010008 631 1 1 2 21 2 2 水文地质条件水文地质条件 本场地地下水按赋存条件主要为第四系孔隙水及基岩裂隙水 孔隙水主要赋存在表层人工填土层和残积砾质黏性土层中 略具 承压性 基岩裂隙水赋存于强风化及中等风化花岗岩中 具承压性 本次勘察期间稳定地下水位埋深 2 30 4 70m 水位高程 石家庄铁道大学继续教育学院毕业论文 4 0 65 1 32m 地下水的排泄途径主要是蒸发 主要补给来源为大气降水 1 2 31 2 3 不良地质现象不良地质现象 本场地在勘探深度范围内未发现地裂隙 岩溶 土洞 河岸滑坡 及浅层活动断裂等不良地质作用存在 场地内 20m 以浅的 1 粉土 3 粉砂夹粉土 4 粉土夹粉砂层为不液化土层 地基土不存在液化 趋势 石家庄铁道大学继续教育学院毕业论文 5 2 支护方案的选择及比较 2 1 基坑支护的类型及其特点和适用范围 2 1 12 1 1 深层搅拌水泥土围护墙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 2 1 22 1 2 土钉墙土钉墙 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 我国华北和华东北部一 带应用较多 目前我国南方地区亦有应用 有的已用于坑深 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 本工程地质条件 主要为 粘性土 另本工程地下水位为 2 1m 且地处海边区 若要采用土钉墙 支护势必做好降水排水措施 且工程地处人口稠密的旧城区 毗邻交 通主干道 排水必将引起地地面沉降 给周围建筑以极大威胁 石家庄铁道大学继续教育学院毕业论文 6 2 1 32 1 3 排桩支护排桩支护 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 6 10m 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越条石 旧基础 在护壁桩间做旋喷帷幕达到止水的效果 但由于基坑开挖深 度大护壁不可能采用锚拉或内支撑 锚杆无法施工 也无法采用锚拉 南北两侧亦无法对称采用排桩 在设立支护时没有合适的支护方式 2 1 42 1 4 槽钢钢板桩槽钢钢板桩 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 6 10m 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 开挖后变形较大 2 1 52 1 5 钻孔灌注桩钻孔灌注桩 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 7 10m 的基坑工程 在我国北方土质较好地区已有 8 9m 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 桩间缝隙易造成水土流失 特别时在高 水位软粘土质地区 需根据工程条件采取注浆 水泥搅拌桩 旋喷桩等 施工措施以解决挡水问题 适用于软粘土质和砂土地区 但是在砂砾层 和卵石中施工困难应该慎用 桩与桩之间主要通过桩顶冠梁和围檩连成 整体 因而相对整体性较差 当在重要地区 特殊工程及开挖深度很大的 石家庄铁道大学继续教育学院毕业论文 7 基坑中应用时需要特别慎重 2 1 62 1 6 钢板桩钢板桩 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 72 1 7 SMWSMW 工法工法 SMW 工法亦称劲性水泥土搅拌桩法 即在水泥土桩内插入 H 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 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 82 1 8 地下连续墙地下连续墙 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坑 但 是造价较高 施工要求专用设备 石家庄铁道大学继续教育学院毕业论文 8 优点 施工时振动小 噪音低 非常适合本基坑的开挖支护设 计 墙体刚度大 特别适合本基坑复杂的地质条件 尤其是对松散 填土及软塑淤泥质粉质粘土的支挡效果明显 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 因此对于本基坑高达 1m 的地下 水位相当适合采用连续墙可以不降排水 在施工时只要及时的进行排 水即可 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 不会引起地面沉降 因此对周围建筑 没有丝毫影响 工效高 工期短 质量可靠 经济效益高 采用地 下连续墙是真正的优质高效 符合现代都市的竞争理念 业主容易接 受 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 本基坑支护均为 临时支护 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 12 2 1 基坑的特点基坑的特点 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 基坑开挖的面积较大 下方管线较多 2 基坑开挖深度范围内的土层的工程性较差 软土厚度大 石家庄铁道大学继续教育学院毕业论文 9 3 基坑周围的环境条件复杂 4 开挖深度较深 约 26 5m 属于一级基坑 5 地下水位较高 施工期间需要降水和止水 2 2 22 2 2 支护方案的选择支护方案的选择 根据本工程的特点 设计时此基坑有可能采用的几种支护形式从 技术上和经济上进行了分析比较 采用钻孔灌注桩作为挡土结构 深层水泥搅拌桩为止水帷幕及 结合五道钢管内支撑的支护体式 优点 钻孔灌注桩施工容易 造价较低 目前此种技术比较成熟 另深层水泥搅拌桩为止水帷幕时有好的效果防水 钢管内支撑具有拼 装方便 施工速度快并可以多次重复使用等优点 并可施加预应力 此时支护结构有一定的安全性和经济性 缺点 主体结构深度太大 地下水位较高 施工难度较大 主体采用地下连续墙及刚支撑 优点 施工振动小 噪音低 非常适于城市施工 墙体刚度大 防渗性能好 可以贴近施工 适用于多种地基条件 可以作为刚性基 础 占地少 可以充分利用建筑红线以内有限的地面和空间 工效高 工期短 质量可靠 经济效益高 本方案充分考虑了基坑地下水位高 面积大 高度大等特点 主体采用地下连续墙强度高又可以止水 并 成为基础的结构部分 与后浇的内衬共同组成永久性结构的侧墙 机 械化程度高 能保证工期 是比较安全可靠的施工方法 缺点 地下连续墙作为挡土结构时造价比较高 在一些特殊地质 条件下施工难度大 还须有泥浆处理条件 对废泥浆的处理会造成环 境污染 施工中如出现槽壁坍塌问题会引起邻近地面沉降 墙体混凝 土超方 通过对比本基坑采用第二种围护方案 石家庄铁道大学毕业设计 10 3 土压力计算 3 1 荷载的确定 1 永久荷载 结构自重按实际重量计算 钢筋混凝土重度按 25kN m 计 2 可变荷载 施工期间基坑侧面超载一般按 20kpa 计 如施工中地面超载有超 过限定值的情况 需立即报设计单位重新核算 3 荷载组合 按永久荷载和可变荷载组合进行计算 荷载分项系数为 永久荷 载取 1 35 可变荷载取 1 4 3 2 地下水对土压力的影响 根据 基坑工程手册 7 在基坑开挖深度范围内存在地下水时 作用与围护结构上的侧压 力一般按照如下规定计算 1 对砂土和粉土等无粘性土按照水土分算的原则计算 即作用 于围护结构上的侧压力等于土压力和静水压力之和 地下水位以下的 土压力采用浮重度和有效应力抗剪强度指标和计算 C 2 对粘性土宜根据工程经验按水土分算或者水土合算原则进行 计算 水土合算时 地下水位以下的土压力采用饱和重度和总应力 sat 抗剪强度指标和计算 C 由于深圳的地下水较丰富 而场地土质主要为粘性土 且无稳态 渗流 故采用水土合算法 石家庄铁道大学毕业设计 11 3 3 按分层土计算土压力 表 3 1 土体物理力学参数 直剪 固块 层号及土层名称 厚度 m 重度 kN m3 粘聚力 Ck kPa 内摩擦角 k o 静止侧压 力系数 Ko 1素填土 3 018 0158 5 11砾砂 4 521 35400 65 1砾质粘性土 4 517 927 322 10 45 1全风化花岗岩 3 018 131 824 20 30 2强风化花岗岩 10 518 926 429 6 3中风化花岗岩 3 2 4弱风化花岗岩 4 2 注 地下水位 1 0m 本工程场地平坦 土体上部底面超载 30kPa 在影响范围内无建筑 物产生的侧向荷载 且不考虑施工荷载及邻近基础工程施工的影响 假定支护墙面垂直光滑 故采用郎肯土压力理论计算 1 计算方法 按朗肯理论计算主动与被动土压力强度 其公式 如下 3 1 aaiia KcKhqP2 3 2 PPiip KcKhqP2 式中 朗肯主动与被动土压力强度 a P p P a kP 石家庄铁道大学毕业设计 12 地面均匀荷载 q a kP 第 层土的重度 i i 3 mkN 第 层土的厚度 i him 朗肯主动与被动土压力系数 a K p K 3 3 2 45tan 2 a K 3 4 2 45tan 2 p K 式中 计算点土的抗剪强度指标c 2 各层土压力计算过程 石家庄铁道大学毕业设计 13 图 3 1 开挖土层参数指标 基坑开挖深度 26 5m OA 为素填土层 3m 厚 AB 为砾砂层 4 5m 厚 BC 为砾质粘性土层 4 5m 厚 CD 为全风化花岗岩层 3m 厚 DE 为强风化花岗岩层 10 5m 厚 EF 为中风化花岗岩层 3 2m 厚 FG 为弱风化花岗岩层 r 21 3kN m3 c 5kPa 40 r 21 3kN m3 c 5kPa 40 O A B C D E F r 17 9kN m3 c 27 3kPa 22 1 r 18 1kN m3 c 31 8kPa 24 2 r 18 9kN m3 c 26 4kPa 29 6 r 18 9kN m3 c 26 4kPa 29 6 r 18 9kN m3 c 26 4kPa 29 6 石家庄铁道大学毕业设计 14 3 4 参数加权平均计算 1 1 参数加权平均计算参数加权平均计算 由于各土层物理力学参数相差不大 故采用加权平均法计算土压 力 各加权平均参数计算为 平均容重 iii hh 8 32 9 18 9 170 3 1 185 4 9 175 4 3 21318 kPa19 0 迎土区 iii hh 8 32 9 17 6 290 3 2 245 41 225 44035 8 0 66 27 iii hhCC 8 32 9 17 4 263 8 315 43 275 45315 kPa12 3 2 背土区 iii hh 4 6 2 4 6 292 2 6 29 0 6 29 iii hhCC 石家庄铁道大学毕业设计 15 4 6 2 4 4 262 2 4 26 kPa 4 26 2 2 土压力计算土压力计算 土压力系数 主动土压力系数 366 0 2 45 02 tgKa605 0 Ka 被动土压力系数 95 2 2 45 02 tgKp718 1 Kp 主动土压力 迎土侧 地面均布超载 kPaq20 墙顶 mh0 KaCKahqea2 0 605 0 12 232366 0 20 066 20 取kPaea0 0 临界深度 mh97 2 坑底 mh 5 26 KaCKahqeaj2 605 012 232366 0 5 261920 kPa63 163 被动土压力 背土区 KpCep2 0 718 1 12 232 kPa44 79 石家庄铁道大学毕业设计 16 墙低 mh 9 34 KpCKphqepj2 718 1 12 23295 2 9 341920 kPa 6 2094 石家庄铁道大学毕业设计 17 4 结构内力计算 4 1 计算理论的确定 本工程地质条件较为均匀 但开挖深度较深 为了减少支护的弯 矩可以设置多层支撑 在进行结构内力计算时 按照分段等值梁法来 计算挡土结构的弯矩和支撑力 并计算出桩墙的入土深度 分段等值梁法即对每一段开挖 将该段桩的上部支点和插入段土 压力零点之间的桩作为简支梁进行计算 上一次算出的支点假定不变 作为外力计算下一段梁中的支点反力 这种方法考虑了施工时的实际 情况 4 2 结构内力计算及配筋 4 2 14 2 1 土压力计算土压力计算 1 确定临界深度 由得 0 z02 0 aa kckrzqe 4 1 m rK qKkc z a aa 97 2 2 0 2 各支点及坑底处的土压力 A 点 aaaA KCKrhqe2 605 0 12 232366 0 20 kPa66 20 B 点 aaaB KCKrhqe2 605 0 12 232366 0 6 0 1920 kPa10 21 石家庄铁道大学毕业设计 18 C 点 aaaC KCKrhqe2 605 012 232366 0 12 0 1920 kPa79 62 D 点 aaaD KCKrhqe2 605 0 12 232366 0 180 1920 kPa52 104 E 点 aaa KCKrhqe2 E 605 0 12 232366 022 0 1920 kPa34 132 F 点 aaa KCKrhqe2 F 605 012 232366 0 5 26 0 1920 kPa63 163 3 土压力零点 土压力零点距离基坑底的距离 可根据净土压力零点处墙前被动 土压力强度与墙后主动土压力强度相等的关系求得 4 2 amaDpm uKreuKr 4 3 m KKr e u aP aD 33 3 366 0 95 2 19 63 163 4 基坑支护简图 基坑支护结构简图如图 4 1 所示 将点近似看作为弯矩 0 点 O 看做地下支点无弯矩 石家庄铁道大学毕业设计 19 20kN m 6m6m4m4 5m O A B C D E F Ea T1 T2 T3 T4 6m 2 95m 26 5m 0 3m 图 4 1 基坑支护结构计算简图 先将基坑支护图画成为一连续梁 其荷载为水土压力及地面荷载 如图 4 2 所示 石家庄铁道大学毕业设计 20 A BCDEF 28 2 62 79 111 47 139 29 163 63 2 97m 20 66 O 图 4 2 连续梁结构计算简图 4 2 24 2 2 用等值梁法计算弯矩用等值梁法计算弯矩 1 分段计算固端弯矩 连续梁 AB 段悬臂部分弯矩 计算简图如 4 3 所示 03 3 3 1 2 1 03 3 1 21 BA M mkN 28 32 石家庄铁道大学毕业设计 21 AB 20 60 21 1 3 03m 6m 图 4 3 AB 段计算简图 连续墙 BC 段弯矩 计算简图如 4 4 所示 2158 A 2 2 B CB Mlqql M 2 33 76 15 5 2 2879 62 8 5 2 28 22 mkN 61 107 石家庄铁道大学毕业设计 22 BC 6m 21 10 62 79 32 28 图 4 4 BC 段计算简图 连续墙 CD 段弯矩 计算简图如 4 5 所示 3012 22 lqql MCD 30 6 79 6252 104 12 679 62 22 mkN 45 238 2012 22 lqql MDC 20 6 79 6252 104 12 679 62 22 mkN 48 263 石家庄铁道大学毕业设计 23 CD 62 79 104 52 6m 图 4 5 CD 段计算简图 连续墙 DE 段弯矩 计算简图如 4 6 所示 3012 22 lqql MDE 30 4 52 10434 132 12 452 104 22 mkN 20 154 2012 22 lqql MED 20 4 52 10434 132 12 452 104 22 mkN 61 161 石家庄铁道大学毕业设计 24 DE 104 52 132 34 4m 图 4 6 DE 段计算简图 连续墙 EFO 段弯矩 计算简图如 4 7 所示 其中点为零弯矩O 点 232 2 22 2 1 O 5 3 1 6 5 12 98 24 2 8l bbq l a l aaq l aaq ME 2 2 2 2 83 7 5 4 5 12 83 7 5 4 98 24 5 4 3 31 83 7 5 4 2 8 5 434 132 2 83 7 33 3 5 3 1 6 33 3 63 163 96 8061 9500 335 mkN 57 511 石家庄铁道大学毕业设计 25 EF O 132 34 163 63 q1 q2 q3 图 4 7 EO 段计算简图 2 弯矩分配 计算固端弯矩不平衡 需用弯矩分配法平衡支点弯矩 EDC 分配系数点 C 转动刚度 远端固定时为 远端铰支为 i 4i 3 4 4 CBCB iS3 4 5 CDCD iS4 4 6 6 EI l EI iCB 6 EI l EI iCD 分配系数 43 0 CDCB CB CB SS S u 57 0 CDCB CD CD SS S u 分配系数点 D 转动刚度 远端固定时为 远端铰支为 i 4i 3 石家庄铁道大学毕业设计 26 4 7 DCDC iS4 4 8 DEDE iS4 4 9 6 EI l EI iDC 4 EI l EI iDE 分配系数 4 10 4 0 DEDC DC DC SS S u6 0 DEDC DE DE SS S u 分配系数点 E 转动刚度 远端固定时为 远端铰支为 i 4i 3 4 44EIiS EDED 5 4 33EIiS EGEG 分配系数 6 0 EGED ED ED SS S u 4 0 EGED EG EG SS S u 表 4 1 弯矩分配表 支点 BCDEG 分配系数 0 430 570 40 60 60 4 固端弯矩 32 28 32 28107 61 238 45263 48 154 20161 61 511 57 石家庄铁道大学毕业设计 27 0 56 26 74 58 37 29 21 8 43 71 65 5 32 78 104 99 209 98140 0 0 0 9 412 45 6 23 28 46 56 92 85 37 42 69 9 55 19 1 12 7 0 0 12 24 16 22 8 11 3 15 6 31 9 47 4 74 13 2 26 19 17 46 0 0 1 371 8 0 9 0 46 0 951 42 0 71 弯矩分配 1 42 2 84 1 90 0 杆端弯矩 32 28 32 28186 51 186 51201 7 201 7339 33 339 330 通过力矩分配 得到各支点的弯矩为 mkNMB 28 32mkNMC 51 186 mkNMD 7 201 mkNME 33 3390 G M 图 4 8 弯矩图 3 支座反力和轴力计算 石家庄铁道大学毕业设计 28 参考 基坑工程 哈尔滨工业大学出版社 13 段梁 AB 86 31 3 28 323 3 2 1 213 2 1 B RkN 段梁 BC 6 51 18628 32 3 6 2 6 2 2879 62 2 6 6 1 21 B R kN43 61 kNRRR BBB 31 93 6 51 18628 326 3 2 2 6 2 2879 62 2 6 6 1 21 C R kN95 168 段梁 CD 6 7 20151 186 3 6 2 6 79 6252 104 2 6 679 62 C R kN40 165 kNRRR CCC 35 334 6 7 20151 1866 3 2 2 6 79 6252 104 2 6 679 62 D R kN52 336 段梁 DE 石家庄铁道大学毕业设计 29 4 33 3397 201 3 4 2 4 52 10434 132 2 4 452 104 D R kN32 92 kNRRR DDD 86 428 4 33 339 7 2014 3 2 2 4 52 10434 132 2 4 452 104 E R kN39 381 段梁点弯矩为零 EOO 33 3 3 5 4 3 315 4 2 1 33 3 2 5 4 5 434 132 E R 83 7 33 339 83 7 33 3 3 2 63 16333 3 2 1 kN42 588 kNRRR EEE 81 969 33 3 3 25 4 3 315 4 2 1 2 5 4 5 434 132 O R 83 7 3 33 3 5 4 63 163 2 1 kN31 393 土压力及地面荷载总计 2 1 97 2 33 3 5 26 63 163 a e kN55 2197 支点反力 石家庄铁道大学毕业设计 30 OEDCB RRRRRR kN64 2219 误差分别为 21 1 1 3 嵌固深度计算 4 11 6 O ap KK R x m 505 0 0 2 2 19 65 3046 m9 6 4 12 xut 0 33 3 9 6 m23 10 地下连续墙的入土深度为 10 23m 4 3 地下连续墙的配筋计算 根据 简明深基坑设计施工手册 用于基坑支护连续墙厚度 11 一般为 600 1200mm 故初拟连续墙厚度 同时本基坑支护mmb1000 墙体作为永久性支护结构 所以保护层厚度 采用混mmas120 35C 凝土 大于 基坑安全等级为一级 主筋采用 HRB335 II 级 20C 其安全等级系数 1 1 0 背土侧 max0 25 1 MM 设计 石家庄铁道大学毕业设计 31 33 3391 125 1 mkN 58 466 查表得 2 7 16mmNfc 0 1 1 mml1000 mmb1000 335HRB 2 300mmNfy 558 0 b 24 0 min 有效高度 s bh 0 1001000 mm900 2 01 0 lhf M c 设计 2 6 9001000 7 160 1 1058 4661 1 038 0 查表 17 混凝土结构 上册 201P