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基坑支護(hù)論文開題報(bào)告
基坑支護(hù)是為保證地下結(jié)構(gòu)施工及基坑周邊環(huán)境的安全，對基坑側(cè)壁及周邊環(huán)境采用的支擋、加固與保護(hù)措施。是理論上尚待發(fā)展的綜合技術(shù)學(xué)科。
基坑支護(hù)開題報(bào)告
畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：鄭州市豫東大樓基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
學(xué) 院： 建筑工程學(xué)院 專業(yè)班級： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師：
2015年3月31日
一、設(shè)計(jì)的目的和意義
1.目的
畢業(yè)設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)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(biāo)要求及畢業(yè)生的主要服務(wù)去向，通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，使每個(gè)學(xué)生把所學(xué)的專業(yè)知識綜合應(yīng)用于實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，使理論與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合以提高工程設(shè)計(jì)能力，能獨(dú)立進(jìn)行基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。通過該服務(wù)性辦公樓地基支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使學(xué)生在應(yīng)用現(xiàn)行規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)指標(biāo)與經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等方面得到基本訓(xùn)練，達(dá)到對所學(xué)專業(yè)知識進(jìn)行鞏固、綜合掌握和靈活運(yùn)用的目的，提高畢業(yè)生分析解決問題的能力。 2.意義
本項(xiàng)畢業(yè)設(shè)計(jì)題目為鄭州市某綜合型服務(wù)性辦公樓基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，為詳細(xì)學(xué)習(xí)和了解與基坑支護(hù)工程相關(guān)的知識，鞏固之前學(xué)習(xí)過的土力學(xué)與地基基礎(chǔ)、土木工程施工、結(jié)構(gòu)力學(xué)、工程地質(zhì)、水力學(xué)等專業(yè)課程，并按照現(xiàn)行規(guī)范，通過對實(shí)際情況的分析把它運(yùn)用到生產(chǎn)實(shí)踐中去，同時(shí)也培養(yǎng)了畢業(yè)生調(diào)查研究、查閱文獻(xiàn)、收集和整理資料的能力。通過本次設(shè)計(jì)使自己能夠理論聯(lián)系實(shí)際，并為以后的工作和學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
二、工程概況及設(shè)計(jì)條件
1.工程概況 (1)工程簡介
本項(xiàng)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(xiàng)目為服務(wù)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(dāng)于絕對標(biāo)高+4.25，室外自然地面平均標(biāo)高取+4.00;基坑開挖面積約2123㎡，基坑圍護(hù)周長約210m，根據(jù)結(jié)構(gòu)圖紙，底板面標(biāo)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(shè)計(jì)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(fù)雜： 東側(cè)：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(chǔ)，與基坑開挖面最小距離為19.125米。
南側(cè)：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(chǔ)，與基坑開挖面最小距離為17.479米。
西側(cè)：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(cè)：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(xì)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(zhì)條件
根據(jù)《鄭州市地塊項(xiàng)目巖土工程勘察報(bào)告》，本工程基坑開挖影響范圍內(nèi)巖土工程地質(zhì)有以下特點(diǎn)：
擬建場地現(xiàn)為停車場，場地地形基本平坦，實(shí)測各勘探點(diǎn)的孔口
地面標(biāo)高在3.84～4.36米之間，一般地面標(biāo)高在4.00左右。
場地內(nèi)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(zhì)不均。 基坑開挖深度范圍內(nèi)分布有第②層粉土，富水性好，透水性強(qiáng)，在水頭差的作用下易產(chǎn)生流砂等不良地質(zhì)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(shí)測取土孔內(nèi)地下水位靜止水位埋深在0.90～1.20m，設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)地下水位取0.5m。
場區(qū)內(nèi)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(jì)算，按承壓水頭為自然地面以下3米考慮，當(dāng)基坑開挖深度小于15.0米時(shí)，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(yù)計(jì)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(nèi)土層分布情況及基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)如下表(一)所示：
表1 土層分布情況及基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)
土層名 ①雜填土 ②粉土 ③淤泥質(zhì)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(bào)告所提供的基坑支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)(直剪固結(jié)峰值); (3)基坑側(cè)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(zhì)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)任務(wù)及要求
1.任務(wù)
該工程是對基坑圍護(hù)做排樁結(jié)合錨桿的設(shè)計(jì)。運(yùn)用了所學(xué)的土力學(xué)及基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)等專業(yè)知識，結(jié)合畢業(yè)實(shí)習(xí)的現(xiàn)場實(shí)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，通過對勘察資料的分析，結(jié)合場地環(huán)境及工程實(shí)際并運(yùn)用計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。其主要內(nèi)容包括：圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的確定、基坑降排水方案的選擇、止水帷幕的設(shè)計(jì)計(jì)算、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算、主被動土壓力計(jì)算、圍護(hù)樁的配筋計(jì)算、施工方案的選擇、基坑整體穩(wěn)定驗(yàn)算、坑底抗隆起驗(yàn)算、抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算、抗管涌穩(wěn)定性驗(yàn)算、施工圖紙的繪制等。 2.要求
目的：根據(jù)勘探報(bào)告資料和相關(guān)規(guī)范并結(jié)合專業(yè)知識設(shè)計(jì)合理的設(shè)計(jì)方案以達(dá)到實(shí)際工程設(shè)計(jì)要求標(biāo)準(zhǔn)。 主要指標(biāo)：
(1)保證開挖面積達(dá)2459㎡; (2)保證基坑深度達(dá)8.1m;
(3)抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算Ks≥1.200; (4)抗隆起驗(yàn)算Ks≥1.1; (5)抗管涌驗(yàn)算K≥1.5。
四、支護(hù)方案比選
方案一：樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)
特點(diǎn)：排樁包括單排裝和雙排樁，雙排樁相當(dāng)于一個(gè)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(hù)具有較大的側(cè)向剛度，可有效地限制基坑的變形。雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)作為空間超靜定結(jié)構(gòu)，整體性能優(yōu)越，使圍護(hù)結(jié)構(gòu)縱向和橫向的整體性都大大提高，從而使基坑的側(cè)向變形和位明顯減小。但雙排樁支護(hù)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(dāng)場地條件允許時(shí)，為節(jié)約成本，也可使用單排樁支護(hù)，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(yù)應(yīng)力錨桿的主要特點(diǎn)是通過施加預(yù)應(yīng)力來約束基坑壁的變形，采用排樁與錨桿組合式支護(hù)技術(shù)，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(zhì)條件及周圍環(huán)境比較復(fù)雜，而對基坑變形又有嚴(yán)格要求時(shí)這種聯(lián)合支護(hù)型式更顯示出它的優(yōu)點(diǎn)。預(yù)應(yīng)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(dāng)對坡頂?shù)奈灰埔髧?yán)格時(shí)，在上部布置預(yù)應(yīng)力錨桿，當(dāng)深度較深時(shí)，預(yù)應(yīng)力錨桿均勻布置，因錨桿造價(jià)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(fù)合的支護(hù)形式在邊坡支護(hù)工程中應(yīng)用廣泛。
樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)平縱剖面圖如下所示：
圖2 樁錨支護(hù)橫向剖面圖
圖3 樁錨支護(hù)縱向剖面圖
方案二：樁撐支護(hù)結(jié)構(gòu)
特點(diǎn)：排樁的特點(diǎn)是側(cè)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(qiáng)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(zhì)較好的情況下可以獨(dú)立使用并能產(chǎn)生較好的效果。內(nèi)支撐的加入使拍樁支護(hù)的應(yīng)用范圍大大擴(kuò)展，同時(shí)也減少了圍護(hù)樁的長度，節(jié)約成本。特別是在一些土質(zhì)不好的地區(qū)，樁撐支護(hù)的使用也取得了良好的效果。在深基坑工程中，可以設(shè)置多道內(nèi)支撐，但是這樣就會限制工作空間，特別是機(jī)械的使用，對工程的效率具有一定的影響。
復(fù)合土釘墻支護(hù)型式平縱剖面圖如下：
圖4 樁撐支護(hù)橫向剖面圖
圖5 樁撐支護(hù)縱剖面圖
方案三:排樁+土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)
特點(diǎn)：排樁的特點(diǎn)在前面方案中已做過詳細(xì)介紹，這里主要針對土釘墻支護(hù)特點(diǎn)進(jìn)行敘述。土釘墻用于基坑開挖支護(hù)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(hù)施工設(shè)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(hù)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(hù)。土釘支護(hù)施工采用邊開挖邊支護(hù)，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(gè)別土釘出現(xiàn)質(zhì)量問題或失效對整體影響不大。但是土釘支護(hù)也有一定的缺點(diǎn)和局限性，主要是基坑變形大，由于土釘支護(hù)是一種被動受力支護(hù)形式，只有土體發(fā)生變形時(shí)土釘才會受力，因此基坑變形位移相對較大。所以土釘支護(hù)的應(yīng)用受到基坑變性條件的限制，對于對基坑變形有嚴(yán)格要求的工程不宜采用土釘支護(hù)。
排樁、土釘支護(hù)平縱面剖面圖如下：
圖7 雙排樁支護(hù)縱剖面圖
圖8 土釘支護(hù)縱剖面圖
針對以上三種方案從技術(shù)經(jīng)濟(jì)性、施工難易程度、施工周期、對
結(jié)合本工程實(shí)際環(huán)境和地質(zhì)情況等因素，根據(jù)以上方案從多方面進(jìn)行綜合比較后決定，選取方案一作為本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)方案。
六、主要參考資料
[1] 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50007-2002)及基礎(chǔ)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(shù)規(guī)范(JGJ79-2002)及教材
[4] 高層建筑箱形與筏形基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范(JGJ6-99)及高層建筑基礎(chǔ)
教材
[5] 建筑基坑工程技術(shù)規(guī)范(YB9258-97)及深基坑工程教材。
[6] 浙江大學(xué)謝新宇、俞建霖主編.《特種基礎(chǔ)工程》.北京：中國建
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[7] 重慶大學(xué)張永興主編.《巖石力學(xué)》.北京：中國建筑工業(yè)出版社，
2008年73期第2版。
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[9] 土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn).(GB/T50123-1999)
[10] 土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)(GBT50123-1999)條文說明
[11] 《原狀土取樣技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JGJ89-92)
[12] 中華人民共和國建設(shè)部.建筑制圖標(biāo)準(zhǔn)(GB/T50104-2001)，
北京：中國計(jì)劃工業(yè)出版社，2002
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