完整版基坑排桩土木毕业设计论文.docx
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完整版基坑排桩土木毕业设计论文
优秀论文审核通过
未经允许切勿外传
三峡大学科技学院
毕业设计(论文)
题目宜昌某排球训练馆基坑支护--侧重基坑排桩支护设计计算
学生姓名:
周勇学号:
专业:
土木工程班级:
指导教师:
曹玲
评阅教师:
完成日期:
二○一二年六月一日
学位论文原创性声明
本人郑重声明:
所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果,除文中已经注明引用的内容外,本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明,本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名:
日期:
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本学位论文属于
1、保密□,在_________年解密后适用本授权书。
2、不保密√。
(请在以上相应方框内打“√”)
作者签名:
2008年月日
导师签名:
2008年月日
第一篇绪论
绪论1
选题的依据与意义2
国内外研究现状及发展趋势2
基坑稳定性研究存在的意义5
第二篇基坑支护设计
第一章设计条件6
1.1工程概况6
1.2工程地质条件6
1.3水文地质条件7
1.4区域地质构造7
1.5地震效应7
1.6气候条件7
第二章设计依据及设计原则9
2.1设计所采用的相关规范规程9
2.2业主提供的相关资料9
2.3基坑工程设计技术依据9
第三章基坑稳定分析11
3.1基坑特征11
3.2勘察条件11
3.3基坑稳定计算12
3.3.1基本参数的选取13
3.3.2计算结果13
3.3.3计算结果分析24
第四章基坑支护方案论证25
4.1支护方案简介25
4.1.1抗滑桩25
4.1.2桩锚支护26
4.1.3水泥土墙27
4.1.4地下连续墙墙27
4.2方案的综合论证29
4.2.1技术比较29
4.2.2经济比较29
4.2.3施工环境比较29
4.2.4结论29
第五章基坑支护结构设计计算30
5.1设计方法和参数选择30
5.1.1基坑支护方案选择30
5.1.2地层计算参数30
5.1.3计算方法的选择31
5.1.4土压力系数计算31
5.1.5嵌固深度计算32
5.1.6锚杆长度计算32
5.2基坑北面一侧支护结构设计计算32
5.3基坑北面一侧支护结构设计计算分析46
5.4基坑东面一侧支护结构设计计算46
5.5基坑西面一侧支护结构设计计算分析63
第三篇施工组织设计
第一章施工方案78
1.1多支锚式排桩支护结构施工顺序78
1.2支护桩施工方法78
1.3地下连续墙施工方法80
1.4水泥土墙施工方法82
1.5锚索施工方法83
1.5.1锚索施工工艺83
1.5.2锚索施工方法83
第二章基坑监测及排水措施86
第四篇施工图
第一章附图91
第一篇绪论
本基坑支护设计是以拟建工程葛洲坝实验小学新建体操馆基坑支护收集的资料为基础,结合本科阶段学习的理论知识和工地实习的现场实践经验,根据相关文献和规范完成。
设计正文部分包括设计条件及其分析、设计依据及设计原则、基坑支护工程方案论证及设计计算等内容。
本文首先对基坑的稳定性进行分析,判定了其稳定程度,再根据岩土工程勘察报告和相关资料,通过分析论证,从几种可行的方案中,选取最终的支护方案——排桩加锚杆支护。
然后,进行了单排桩加锚杆支护的设计计算和分析调整,得出了本工程的设计结果。
设计还进行了详实的施工组织设计,制定出了一个比较合理、科学的施工方案。
关键词:
基坑稳定性分析;基坑支护设计;排桩加锚杆支护
TheFoundationPitdesignisbasedondatacollectedbytheproposedworksGezhoubaExperimentalPrimarySchoolnewgymnasiumFoundationPitsitepracticalexperience,theoreticalknowledgecombinedwithundergraduatelearningandsiteinternshipcompletedinaccordancewiththerelevantliteratureandspecifications.Designthebodyofthedesignconditionsandtheiranalysis,designbasisanddesignprinciple,thefoundationpitsupportengineeringprogramdemonstrationanddesigncalculationsandsoon.Firstly,thestabilityofthefoundationpit,todetermineitsstability,accordingtothegeotechnicalengineeringinvestigationreportandrelatedinformation,analysisandappraisal,fromtheseveralpossibleoptions,selectthefinalsupportprogram-pileAnchoragsupport.Thenasinglerowofthepileandboltsupportdesigncalculationsandanalysistoadjust,cometothedesignoftheprojectresults.Thedesignalsocarriedoutadetailedconstructiondesign,workedoutarational,scientificconstructionprogram.
1.1选题的依据与意义
目前,高层建筑发展迅速,深基坑工程也越来越多。
由于深基坑工程本身是一种多学科多专业的系统工程,实施时存在着较多风险,稍有不慎就会酿成重大事故。
因此,深基坑工程也越来越被重视。
随着城市建设的发展,高层建筑和市政工程大量涌现。
1929年我国在上海建成14层的锦江饭店,1934年建成24层的国际饭店。
但是我国高层建筑大规模发展还是从20世纪70年代末开始的。
在北京、上海、广州等城市陆续建造了一大批的高层建筑。
国内外大量工程实践的经验表明,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。
深基坑支护设计与施工是一项系统工程,必须具有结构力学、土力学、地基基础、地基处理、原位测试等多种学科知识,同时要有丰富的施工经验,并结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。
近几年来,高层建筑与市政建设处于大发展时期,由于设计与施工队伍对当地的深基施工特点不够熟悉,因而引发了一些事故。
为避免这些事故的发生,应加强对深基坑工程的研究。
基坑工程正确、科学的设计和施工,能带来巨大的经济效益和社会效益,对加快施工进度、保护环境发挥重要的作用。
通过这次毕业设计,使自己大学四年中所学的专业知识得到系统、全面的运用,并培养自己动手解决问题的能力,为以后走上工作岗位打下基础。
1.2国内外研究现状及发展趋势
近年来我国随着经济和城市建设的迅速发展,地下工程愈来愈多,开发和利用地下空间的要求日显重要。
地下铁道、地下车库、地下变电站、地下商场、地下仓库、地下人防工程以及高层建筑的多层地下室日益增多。
基坑工程是一涉及多学科的新兴学科,是随着土力学,计算技术、施工技术和测试技术的进步而不断完善的。
基坑工程的实践性强,随着工程实践的不断扩大而逐步提高。
早在40年代Peck和Terzaghi等人就对土方开挖的稳定和支撑的内力等进行了研究并提出了计算方法。
50年代Eide和Bjerrum等人又分析了基坑坑底的隆起。
从此对基坑工程开始进行科学分析和计算方法的研究,此后随着世界各地深基坑工程的增多,引起科学家和工程技术人员的重视,逐步采用仪器进行监测并制定了有关指导基坑土方开挖的规定。
在我国80年代以前神基坑工程较少,除去北京在修建地下铁道时有些较深的开挖之外,多不属于深基坑。
在上海当时修建的多层和高层建筑的地下室多为一层,深度一般不超过5m,采用常规的方法进行降水和开挖难度不大。
至80年代末期我国开始出现一些较深的基坑,在北方地区由于土质较好、地下水位低,已有10m以上的基坑;而在上海一带的软土地区,亦开始出现少量的两层地下室,开挖深度-8m左右,开始多应用钢板桩支护。
但此时的计算方法比较简单,多采用“等值梁法”、“弹性曲线法”等简易方法对支护结构进行计算,对基坑的稳定研究较少。
进入90年代,我国的高层和超高层建筑进入一个迅速发展阶段。
以上海为例,1991年只有862幢高层建筑,1994年发展至1304幢,1996年为1953幢。
其他大中城市同样也发展迅猛。
随着高层建筑的发展为了充分利用地下空间,多层地下室逐渐增多,基坑的开挖深度也逐渐增大。
工程实践的增多,促进了基坑工程科学的发展,此时支护结构的形式逐渐多样化,水泥土维护结构、钢板桩、钻孔灌注桩、挖孔桩、地下连续墙等同时加以采用。
支撑形式亦得到发展,钢支撑和各种形式钢筋混凝土支撑都有应用。
在计算理论和计算技术方面提高更快,有限元方法和计算机的应用日趋普及,大大提高了计算精度。
深基坑支护技术的发展趋势:
(一)改变传统的静态设计观念
对于深基坑支护结构的设计,国内外至今尚没有一种精确的计算方法,我国也没有统一的支护结构设计规范。
深基坑支护结构的设计仍采用传统的“结构荷载法”,计算结果与深基坑支护结构的实际受力有较大差距,既不安全也不经济。
国内外岩土工作者对探讨和建立动态设计体系已形成共识,许多学者己开始从事这方面的研究。
近十几年来,我国在深基坑支护技术上已经积累很多实践经验,收集了施工过程中的一些技术数据,已初步摸索出岩土变化支护结构实际受力的规律,为建立深基坑支护结构设计的新理论打下了良好的基础。
(二)建立变形控制的新的工程设计方法
按变形控制设计中变形控制量应根据基坑周围环境条件因地制宜确定,不是要求基坑围护变形愈小愈好,也不宜简单地规定一个变形允许值,应以基坑变形对周围市政道路、地下管线、建(构)筑物不会产生不良影响,不会影响其正常使用为标准。
鉴于此,应建立新的变形控制设计方法,着重研究以下问题:
(1)支护结构变形控制的标准。
这是关系支护结构成败的决定性数据,但至今仍未有一个具体标准。
(2)空间应变简化为平面应变。
这是如何将开挖过程中的空间效应转化为设计中的平面应变问题。
(3)地面超载的确定及其对支护结构变形的影响。
(三)探讨新型支护结构的计算方法
随着大量高层、超高层建筑以及地下工程的不断涌现,对基坑工程的要求越来越高,随之出现的问题也越来越多,导致许多新的支护结构型式相继问世,如:
双排桩、土钉、组合拱帷幕、旋喷土锚、预应力钢筋混凝土多孔板等。
但是,这些支护结构型式的计算模型如何建立、计算简图怎样选取、设计方法如何趋于正确,仍是当前新型支护结构设计中急需解决的问题。
目前,深基坑支护结构正在向着综合性方向发展,即受力结构止水结构相结合、临时支护结构与永久支护结构相结合、基坑开挖方式与支护结构型式相结合。
这些结合必然使支护结构受力复杂,因此,工程技术人员必须探讨新型支护结构的计算方法。
(四)开展支护结构的试验研究
理论来自于实践,我国至今在深基坑支护结构方面尚未进行系统的试验研究。
在支护工程施工的过程中积累的技术资料很丰富,但缺少科学的测试数据,无法进行科学分析。
一些支护结构工程成功了,也讲不出具体成功之处;一些支护结构工程失败了,也说不清失败的真实原因。
因此,开展支护结构的试验研究是非常有必要的。
通过实验室模拟试验和工程现场试验,发现问题、总结规律,寻找解决的问题的最佳途径,为其他工程提供经验和方法,减少工程事故的发生,为深基坑支护结构计算方法提供了可靠的第一手资料。
(五)优化深基坑支护结构方案
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。
(六)发展信息监测与信息化施工技术
基坑工程力学参数的不确定性及施工过程的不可预见性,使基坑工程设计和施工中难免出现与实际地层条件不符合的情况,需要在施工过程中通过监测信息的反馈来修正设计,指导施工。
因此,基坑工程监测是基坑工程施工中的一个重要的环节,组织良好的监测能够将施工中各方面信息及时反馈给基坑开挖组织者,根据预测判定施工对周围环境造成影响的程度,对基坑工程围护体系变形及稳定状态加以评价,并预测进一步挖土施工后将导致的变形及稳定状态的发展,制定进一步施工策略,实现所谓信息化施工。
1.3基坑稳定性研究存在的问题
基坑是建筑工程的一部分,其发展与建筑业的发展密切相关,而深基坑是充分利用土地资源的方式之一。
由于我国地少人多,人均占有土地还不及全世界人均占有土地的十分之一,为节约土地,向空间要住房,向旧房要面积,许多高层建筑拔地而起。
据不完全统计,年10年间,我国新建高层建筑1000余幢,1990年-1999年10年间,全国新建的高层建筑超过9000幢。
适当发展多层和高层,向空中和地下发展,是解决我国土地资源紧张的一条重要出路。
随着城镇建设中高层及超高层建筑的大量涌现,深基坑工程越来越多。
同时,密集的建筑物、大深度的基坑周围复杂的地下设施,使得放坡开挖基坑这一传统技术不再能满足现代城镇建设的需要。
因此,深基坑开挖与支护引起了各方面的广泛重视。
尤其是90年代以来,基坑开挖与支护问题已经和正在成为我国建筑工程界的热点问题之一。
基坑工程数量、规模、分布急剧增加,同时所暴露的问题也很多。
总体来看,目前我国基坑开挖与支护状况具有以下特点:
(1)基坑越挖越深。
或为了使用方便,或因为地皮珍贵,或为了符合建管规定及人防需要,建筑投资者不得不向地下空间发展。
过去,即使在大城市建1-2层地下室,也不普遍,中等城市更为少见。
现在在大城市、沿海城市,尤其是特区,地下3-4层已很寻常,5-6层也有。
因此,基坑深度多大于10m。
(2)工程地质条件越来越差。
城市建设不像水电站、核电站等重要设施那样,可以在广阔地域中选择优越的建设场地,只能根据城市规划需要,随遇而安。
因此,地质条件往往较差。
这一点在某些沿海经济开发区较为突出。
有些开发区位于填海、填湖、淤河、泥塘或沼泽地,工程地质条件十分复杂。
(3)基坑四周已建或在建高大建筑物密集或紧靠重要市政设施大兴土木不仅要确保本身基坑稳定,更不能殃及池鱼。
(4)基坑围护方法多"诸如人工挖孔桩、预制桩、深层搅拌桩、地下连续墙、钢支撑、木支撑、砂袋堆撑、拉锚、抗滑桩、注浆、喷锚网支护法、各种桩板墙管撑同锚杆联合支护法,以及土钉墙法等等,应有尽有,各显神通。
第二篇基坑支护设计
第1章设计条件
1.1工程慨况
拟建工程为葛洲坝实验小学新建体操馆。
拟建建筑物为二层框架结构,总高16.20m,拟采用桩基础。
±0.000=65.00m,拟建体操馆南临城市干道夜明珠路,北侧与7层楼房相距约12m;东接葛洲坝实验小学,西临城市支路镇镜山路。
地面标高63.0m~69.0m。
基坑设计高程-3.500m。
基坑最大深度7.20米。
基坑重要性等级三级。
1.2工程地质条件
场地地势平坦,地貌属丘陵地貌。
根据地质勘察报告,场地土自上而下分为杂填土,含淤泥粉土,强风化粉砂岩,中风化粉砂岩。
与基坑支护有关的各层物理力学指标如表4.1。
层号
名称
层顶综合埋深
天然重度
(KNm3)
(kPa)
(kPa)
(°)
1-1
杂填土
0.00
18.0
80
19.0
8.0
1-2
杂填土
3.50
18.0
80
20.0
5.0
2
粉质粘土
8.00
18.18
160
8.7
7.0
3-1
强风化粉砂岩
11.50
--
400
40.0
28.0
3-2
中风化粉砂岩
13.00
--
1000
200.0
35.0
1.3水文地质条件
场地位于丘陵中上部,补给源为大气降水,场地地势较高,排水顺畅,水文地质条件简单,勘察期间,钻孔均无地下水。
1.4区域地质构造
宜昌市地理环境复杂多样,地质构造较为复杂,距今18亿年前的元古界到距今百万年前的新生界之间的各个地质时代的地层均有分布,且发育完整,出露齐全。
地层是中国南方标准地层区之一,出露的许多典型地质剖面在中外地质学界负有盛名。
宜昌市城区无大断层通过,地壳相对稳定,无孕震构造。
据1600多年的记载,城区地震烈度未超过5度。
宜昌市地形比较复杂,高低相差悬殊。
西部山地(海拔大于500米的高山、中山、低山)是全境地貌的主体,占全市总面积的69%
1.5地震效应
根据《中国地震参数区划图》(GB),支护区地震动峰值加速度为0.0325s,小于0.05g,地震基本烈度小于Ⅵ级,支护段内无区域性活动断裂带,区域稳定性较好。
1.6气候条件
宜昌四季分明,春秋较长。
年平均水量为992.1~1404.1毫米之间。
雨水丰沛,多在夏季,较长的降水过程都发生在6~7月份,雨热同季,全年积温较高,无霜期较长,年平均气温为13.1℃~18℃,但随着海拔高度上升而递减,每上升100米降低0.6℃。
7月平均气温24.1℃~28.8℃,元月平均气温1.7℃~6.5℃。
极端最高气温41.4℃,最低气温-15.6℃。
第2章设计依据及设计原则
2.1设计所采用的相关规范规程
1、《建筑基坑支护技术规程》(GB50330—2002);
2、《建筑地基基础技术规范》(GB50007—2002);
3、《建筑桩基技术规范》(JGJ94—2008);
4、《滑坡防治工程设计与施工技术规范》(DZT0219—2006);
5、《地质灾害防治工程设计规范》(DB);
6、《混凝土结构工程质量验收规范》(GB50204—2002);
7、《混凝土强度检验评定标准》(GBH107—87);
8、《混凝土结构设计规范》(GB50010—2002);
9、《土层锚杆设计与施工规范》(CECS22:
90);
10、《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99);
12、《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(GB);
13、《基坑工程技术规定》(DB);
14、《总图制图标准》(GBT50103—2001)等规程规范。
2.2业主提供的相关资料
1、《葛洲坝实验小学新建体操馆拟建场地岩土工程勘察报告》;
2、《体育训练馆》建筑施工图、结构施工图(宜昌市建筑设计研究院有限责任公司)
3、基坑场地平面图;
4、现场踏勘资料。
2.3基坑工程设计技术依据
1、设计方案是建立在确保基坑稳定的基础上,根据开挖范围,岩土工程条件,周边环境条件及基坑开挖高度等要求,采用先进技术、经济合理的设计方案,体现文明施工的思想。
2、依据《建筑基坑支护技术规程》(GB50330—2002),三级基坑支护取安全系数K=0.9。
3、根据勘察结果和当地工程经验,基坑各土层作支护设计时,其物理力学参数采用表2.1中数值。
层号
名称
层顶综合埋深
天然重度
(KNm3)
(kPa)
(kPa)
(°)
1-1
杂填土
0.00
18.0
80
19.0
8.0
1-2
杂填土
3.50
18.0
80
20.0
5.0
2
粉质粘土
8.00
18.18
160
8.7
7.0
3-1
强风化粉砂岩
11.50
--
400
40.0
28.0
3-2
中风化粉砂岩
13.00
--
1000
200.0
35.0
4、勘察期间,钻孔中见地下水,主要为上层滞水和潜水。
虽然水量较小,但在基坑开挖施工时,须做好地表水的疏排工作,在基坑四角设置集水井,并且在排桩底部设置排水沟,上部设置截水沟等截水排水设施。
防止雨水流入基坑内,影响基坑的安全稳定。
5、抗滑桩冲孔及支护施工时,在基坑顶应设置一定数量的沉降和位移观测点,定期对基坑进行有效的系统监测。
6、在基坑支护时,对裸露的岩土体加以整治和护面,完善地表排水系统。
7、采用动态的设计方法,充分结合设计条件进行设计,并在施工中进行动态跟踪。
第3章基坑稳定性分析
3.1基坑特征
从基坑地形图上可以看出,开挖之后该处基坑设计高程为-3.5m,最大深度为-7.2,最大宽度为58.4m。
设计时不进行放坡开挖。
开挖后坡体露地层为杂填土,含淤泥粉土,强风化粉砂岩,中风化粉砂岩。
由于开挖后产生临空面,坡体分为上、下两部分。
下部出露为强风化粉砂岩,中风化粉砂岩,由于该处片岩为反倾岩层,故处于稳定状态;上部杂填土,含淤泥粉土,由于存在结构面,易产生滑动。
滑体中存在三个潜在的滑动面,第一个是含淤泥粉土与风化粉砂岩的交界处,易在粉质粘土层中形成圆弧形滑动面;第二个是强风化片岩与中风化粉砂岩的交界处,由于砂岩风化严重,岩体力学性质较差,易在产生折线形滑坡。
3.2勘察条件
从业主提供的《葛洲坝实验小学新建体操馆拟建场地岩土工程勘察报告》可以看出,勘察进行了钻探,在该基坑四边两端和中间进行了钻探取土,分别分析了各土层的结构形式,其各土层物理力学参数采用表3.2中数值。
K1
K2
K3
K4
K5
K6
K7
K8
1-1杂填土c=19.0kPa∅=8.0°r=18.0kNm
1-1杂填土c=19.0kPa∅=8.0°r=18.0kNm
1-1杂填土c=19.0kPa∅=8.0°r=18.0kNm
1-1杂填土c=19.0kPa∅=8.0°r=18.0kNm
1-1杂填土c=19.0kPa∅=8.0°r=18.0kNm
1-1杂填土c=19.0kPa∅=8.0°r=18.0kNm
1-1杂填土c=19.0kPa∅=8.0°r=18.0kNm
1-1杂填土c=19.0kPa∅=8.0°r=18.0kNm
1-2杂填土c=20.0kPa∅=5.0°r=18.0kNm
1-2杂填土c=20.0kPa∅=5.0°r=18.0k
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