1、XX 大 学 #学 院 毕 业 设 计 （ 论 文 ）题目 XX 某大厦深基坑支护工程学生姓名： # 学 号：20#4042#专 业： 土木工程 班 级： 20#4042 指导教师： 评阅教师： 完成日期 二一三年 月 III目 录前 言 .11.1 题目背景 .11.2 研究意义 .11.3 国内外相关研究情况 .11.4 本课题的主要设计内容 .31 工程概况 .51.1 工程简介 .51.2 工程地质与水文地质条件 .62 设计依据原则及相关参数 .82.1 设计依据 .82.2 设计原则 .82.3 设计所选参数 .93 支护方案的选择与比较 .113.1 基坑支护的类型及其特点和适用
2、范围 .113.2 方案的比较及确定 .134 支护结构计算 .154.1 结构计算简图 .154.2 计算原理描述 .154.3 计算结果 .275 施工要求及监测方案 .275.1 基坑施工要求 .275.2 基坑监测方案 .29参 考 文 献 .32致 谢 .34附 录 .351前 言1.1 题目背景近些年来，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
3、定的地区经验性，方法灵活多变，视工程实际而定。本课题为 XX 某大厦深基坑支护工程，正是这一背景下的软土深基坑。该基坑周边环境及工程地质条件复杂对施工影响严重，安全等级为一级。为确保基坑开挖、地下室结构施工的顺利进行和施工安全，减少或避免对周边环境的不利影响，基坑工程施工时应采取相应的防护措施。1.2 研究意义选定该课题是为了培养自己的综合能力。根据土木工程专业（岩土与地下工程方向）的培养目标要求及本人毕业后的主要服务去向，通过毕业设计，能够使我们把所学过的专业知识综合应用于实际工程设计中，使理论与生产实践相结合提高工程设计能力，能独立进行基坑支护结构设计。通过该工程中的基坑支护结构设计，我们
4、在应用现行规范、标准、技术指标与经济指标等方面能得到基本训练，达到对所学专业知识进行巩固、综合掌握和灵活运用的目的，提高分析问题、解决问题的能力。 1.3 国内外相关研究情况由于深基坑的增多，支护技术发展很快，目前软土地区经常采用的主要基坑支挡类型有：1)深层搅拌水泥土挡墙（以下简称搅拌桩）：将土和水泥强制搅和成水泥土桩，结硬后成为具有一定强度的整体壁状挡墙，一般用于开挖深度不超过 7m 的基坑，2适合于软土地区，环境保要求不高，施工低噪声、低振动，结构止水性较好，造价经济，但围护较宽，一般取基坑开挖深度的 0.70.8 倍。2)钻孔灌注桩挡墙：直径 6001000mm ，桩长 1530m ，
5、组成排桩式挡墙，顶部浇筑钢筋混凝土圈粱，用于开挖深度为 6m 13m 的基坑。具有噪声和振动小，刚度大，就地浇制施工，对周围环境影响小等优点。适合软弱地层使用，接头防水性差，要根据地质条件从注浆、搅拌桩等方法中选用适当方法解决防水问题，整体刚度较差，不适合兼作主体结构。桩身质量取决于施工工艺及施工技术水平，施工时需作排污处理。3)地下连续墙：在地下成槽后，浇筑混凝土，建造具有较高强度的钢筋混凝土挡墙，用于开挖深度达 10m 以上的基坑或施工条件较困难的情况。具有施工噪声低，振动小，就地浇制、墙接头止水效果较好，整体刚度大，对周围环境影响小等优点。适合于软弱土层和建筑设施密集城市市区的深基坑，高
6、质量的刚性接头的地下连续墙可作永久性结构，并可采用逆作法施工。4)SMW 工法（劲性水泥土搅拌桩）：劲性水泥土搅拌桩以及水泥土搅拌桩法为基础，凡是适合应用水泥土搅拌桩的场合都可以使用劲性桩。特别是适合于以粘土和粉细砂为主的松软地层，对于含砂卵石的地层要经过适当处理后方可采用。 5)土锚：用拉杆锚固支护基坑的开挖或用作抗拔桩抵抗浮托力等的应用已日益普遍。拉锚最大的优点是在基坑内部施工时，开挖土方与支撑互不干扰，尤其是在不规则的复杂施工场所，以锚杆代替挡土横撑，便于施工。这是人们乐于大量使用的主要原因。随着对锚固法的不断改进和使用可靠性的监测手段，使拉锚支护的范围更加广泛。拉锚是将一种新型受拉杆件
7、的一端（锚固段）固定在开挖基坑的稳定地层中，另一端与工程构筑物相联结（钢板桩、挖孔桩、灌注桩以及地下连续墙等） ，用以承受由于土压力等施加于构筑物的推力，从而利用地层的锚固力以维持构筑物（或土层）的稳定。6)土钉墙：土钉墙支护是通过沿土钉通长与周围土体接触形成复合体。在土体发生变形的条件下，通过土钉与土体的接触界面上的粘结力或摩擦力，使土钉被动受拉，通过受拉工作面给土体约束加固，提高整体稳定性和承载能力，增强土体变形的延性。土钉墙适用于地下水位以上或人工降水后的粘性土、粉土、杂填土及非松散砂土和卵石土等。对于淤泥质土、饱和软土，应采用复合型土钉墙支护。31.3.1 基坑支护研究趋势1)基坑向着
8、大深度、大面积方向发展，周边环境更加复杂，深基坑开挖与支护的难度愈来愈大。因此，从工期和造价的角度看两墙合一的逆作法将是今后发展的主要方向。但逆作法施工受桩承载力的限制很大，采用逆作法时不能采用一柱一桩，而是一柱多桩，增加了成本和施工难度。如何提高单桩承载力，降低沉降，减少中柱桩（中间支承柱） ，达到一柱一桩，使上部结构施工速度可以放开限制，从而加快进度，缩短总工期，这将成为今后的研究方向。2)土钉支护方案的大量实施，使得喷射混凝土技术得以充分运用和发展。为减少喷射混凝土的回弹量以及保护环境的需要，湿式喷射混凝土将逐步取代干式喷射混凝土。3)目前，在有支护的深基坑工程中，基坑开挖大多以人工挖土
9、为主，效率不高，今后必须大力研究开发小型、灵活、专用的地下挖土机械，以提高工效，加快施工进度，减少时间效应的影响。4)为了减少基坑变形，通过施加预应力的方法控制变形将逐步被推广，另外采用深层搅拌或注浆技术对基坑底部或被动区土体进行加固，也将成为控制变形的有效手段被推广。5)为减小基坑工程带来的环境效应（如因降水引起的地面附加沉降） ，或出于保护地下水资源的需要，有时基坑采用帷幕型式进行支护。除地下连续墙外，一般采用旋喷桩或深层搅拌桩等工法构筑成止水帷幕。目前，有将水利工程中防渗墙的工法引入到基坑工程中的趋势。6)在软土地区，为避免基坑底部隆起，造成支护结构水平位移加大和邻近建（构）筑物下沉，可
10、采用深层搅拌桩或注浆技术对基坑底部土体进行加固，即提高支护结构被动区土体的强度的方法。1.4 本课题的主要设计内容根据土力学所学，确定荷载，包括土压力、水压力等；采用考虑桩土共同作用的弹性地基上的杆系或框架模型，根据施工过程中发生的实际工况分步进行计算。41)根据设计基坑的图纸情况及其使用任务和性质，确定支护方案。在此基础上，结合周围环境条件与主要技术指标的应用，进行基坑支护方案的设计与比较，确定最优支护方案，考虑一个合理可行并且在经济、施工难易、安全稳定性上都相对最优的支护方案。2)设计内容包括：支护结构的设计原则；选择设计方案的依据（基坑几何尺寸、基坑支护结构将要承受的荷载及基坑场地的工程
11、勘测地质和水文情况） ；基坑支护设计方案的选择以及相关的内力计算、稳定性验算并且由上述计算为依据所设计出的支护结构的尺寸、配筋情况并验算合格。最后完成施工图设计阶段应完成的各种图、表及设计说明书。51 工程概况1.1 工程简介该大厦是一项集商场、娱乐、办公为一体的大型建筑物。本工程位于 XX 南路以东、XX 路以北交界处。大厦由主楼和副楼组成。两者基础间设有后浇带。基础为独立承台地梁连接的格构式箱型基础，高度为 2m。独立承台下设 994 根灌注桩，桩径分别为 1000m 和 1200m 两种，桩长分别为 59.6m 和 42m 两种，建筑总面积7144800m2,建筑物占地面积 12000m
12、2，基础埋深为-9.5-11.5m，实际挖土深度为8.11-10.71m。本工程四周环境条件较差，地下管线复杂。建筑物边线距离规划红线约 68 米，东侧距新辟的崂山西路仅 7 米，北侧距民宅为 10 米。XX 路地下管线有四条，XX南路地下管线有八条，有直径为 1650 的雨水管及直径为 1200 的煤气管，且煤气管线距离规划红线只有 89 米。图 1.1 平面位置示意图61.2 工程地质与水文地质条件1.2.1 工程土层分布根据勘察资料显示，拟建场地地基土的组成自上而下为：黄褐色粉质粘土（2.4m） ；灰色淤泥质粉质粘土(2.6m)、灰色砂质粉土夹层(1m)，灰色淤泥质粉质粘土(3m)，灰色
13、淤泥质粘土(5.5m) ，灰色粘土(4.0m)，灰色粉质粘土(5.2m)等。详细信息见下表：表 1.1 土层信息表固结快剪渗透系数（10 -7）cm/sC 土层编 号土层名称 厚度（m）含水量（%）重度(KN/m3)孔隙比 e（k h） (kv) (KPa) ()1 褐黄色粉质粘土2.4 33.4 18.9 0.927 3.38 2.12 13 14452 灰色淤泥质粉质粘土2.6 42.1 18.0 1.155 4.69 3.27 7 18303 灰色砂质粉土夹层1.0 32.0 19.0 0.876 771 313 4 28154 灰色淤泥质粉质粘土3.0 42.1 18.0 1.155
14、4.69 3.27 7 18305 灰色淤泥质粘土5.5 49.6 17.1 1.406 3.17 1.56 7 6456 灰色粘土 4.0 44.0 17.7 1.229 11 5457 灰色粉质粘土5.2 35.4 18.4 1.016 15 9458 暗绿色粉质粘土2.5 22.3 20.2 0.647 32 13159 草黄色粉质 2.3 23.3 20.1 0.669 35 14307粘土10 黄色砂质粉土-粉砂29.5 29.1 19.0 0.828 2 273011 灰色粉细砂 22.0 27.8 19.2 0.791 3 29151.2.2 水文地质条件（1）地下水位：XX 所
15、在的三角洲是第四纪以来河流沉积，海水反复侵蚀形成的浅海沉积环境，地下水位埋深较浅，为-4.00m。各含水层地下水水位年变幅为 0.103.00 米。（2）地下水类型、赋存方式、补给及流向：拟建场地地下水主要为第四系孔隙潜水。主要赋存于冲、洪积砂层中，预测水量较大。本段第四系孔隙水承压含水层位于第七层土体-18.50m 处。其上层的灰色粘土为相对隔水层。（3）地下水水质特征及水、土腐蚀性：场区地下水对混凝土结构无腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋在干湿交替条件下具弱腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。地基土对混凝土结构均无腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋及钢结构具弱腐蚀性。1.2.3 特殊地质条件（1）拟
16、建场地周边除分布有复杂地下管线外还可能遇到未查明的地下构造物等硬物，应注意施工安全并及时处理。（2）填土：该层土组成物质复杂，颗粒粒度极不均匀，土性差异大，结构松散，开挖易坍塌，引起地面变形。（3）湿陷性黄土：根据本次勘察探井（本次共完成 7 个探井）土试样室内土工试验结果，无湿陷性黄土分布深度，故可不考虑黄土湿陷性问题。（4）地震作用：该工程所在地区，地震发生较少，历史最大震级仅为 4.6 级且烈度不大，区域稳定性较强，故不考虑地震作用。82 设计依据原则及相关参数2.1 设计依据1、 商厦岩土工程勘察报告 ；2、 商厦建筑施工图、结构施工图 ；3、 建筑基坑支护技术规程 （JGJ120-2
17、012） ；4、 建筑桩基技术规范 （JGJ94-94） ；5、 建筑地基处理技术规范 （JGJ79-2002） ；6、 土层锚杆设计施工规程 （GEC22-90） ；7、 锚杆喷射混凝土支护技术规范 （GB50086-2001 ） ；8、 混凝土结构工程施工及验收规范 （GB50204-92 ） ；9、 混凝土结构设计规范 （GB50010-2001） ；10、 基础工程技术规定 （DB42/159-2004） ；11、 基坑工程设计规程 （DBJ08-61-97） 。2.2 设计原则（1）满足边坡和支护结构稳定的要求，即不产生倾覆、滑移和整体或局部失稳；基坑底部不产生隆起、管涌；锚杆系统不致抗拔失效； （2）满足支护结构构件受荷后不致弯曲折断、剪断和压屈； （3）水平位移和地基沉降不超过允许值，支护结构的最大水平位移允许值见表2.1 和表 2.2，地基沉降按邻近建筑不同结构形式的要求控制；当邻近有重要管线或支护结构作为永久性结构时，其水平位移和沉降按其特殊要求控制。表 2.1 支护结构最大水平位移允许值支护结构最大水平位移允许值（mm ）安全等级排桩、地下连续墙、放坡、土钉墙 钢板桩、深层搅拌桩一级 0.0025h二级 0.0050h 0.0100h三级 0.0100h 0.0200h
