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基坑支护毕业设计.doc

基坑支护毕业设计

leijuntao163
2013-08-23 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《基坑支护毕业设计doc》,可适用于高等教育领域

本科毕业设计(论文)专业名称:土木工程年级班级:土木本班学生姓名:指导教师:河南理工大学土木工程学院二○一三年六月十日摘要基坑支护工程是我国当前工程领域一个重要的研究方向随着我国建设事业的发展城市的高层建筑大量涌现极大的推动了深基坑工程设计理论和施工技术的不断发展同时也产生了大量的深基坑支护设计与施工问题。如何根据场地工程性质、水文地质、环境条件制定合理的设计方案如何在保证稳定性的前提条件下设计最经济的方案也是基坑比较重要的问题。因此在基坑工程设计与施工中需要严谨、周密的分析与计算。本基坑根据工程概况及其特点在考虑基坑的安全性和经济性的前提下通过方案比选采用地下连续墙加钢支撑支护方案采用朗肯土压力理论计算土压力通过等值梁法计算墙体内力及各支点反力。本设计主要内容有:工程概况的论述支护方案的比选土压力计算围护结构内力的计算钢支撑设计基坑的稳定性分析基坑变形估算及控制施工组织设计。关键词:基坑支护地下连续墙钢支撑等值梁法AbstractFoundationpitsupportingprojectiscurrentlyanimportantresearchdirectioninthefieldofengineeringinChina,withthedevelopmentofconstructioncauseinourcountry,thecity'shighrisebuildingsspringingup,thedeepfoundationpitengineeringhasbeenheavilypromotedbythedevelopmentofdesigntheoryandconstructiontechnology,atthesametimealsoproducedalargenumberofdeepfoundationpitsupportingdesignandconstructionproblemsHowtoaccordingtothenatureofsiteengineering,hydrogeology,environmentalconditions,formulatereasonabledesignschemeHowtoensurethestabilityofthepremisecondition,designthemosteconomicalsolution,alsoisfoundationofthemoreimportantquestionThereforeindesignandconstructionoffoundationpitengineering,theneedtorigorous,carefulanalysisandcalculationAccordingtotheengineeringgeneralsituationandcharacteristicsofthefoundationpit,andonthepremiseofthesafetyoffoundationpitandeconomy,throughschemescomparisonusingundergroundcontinuouswallwithsteelsupportsupportscheme,earthpressureisobtainedbyusingtheRankine'searthpressuretheory,throughtheequivalentbeammethodtocalculateinternalforceandthepivotreactionforceofwallThisdesignmaincontentincludes:projectoverviewisdiscussedSupportschemecomparisonEarthpressurecalculationRetainingstructureinternalforcecalculationSteelsupportdesignStabilityanalysisoffoundationpitDeformationcalculationsandcontrolConstructionorganizationdesignKeywords:FoundationpitsupportingTheundergroundcontinuouswallSteelsupportEquivalentbeammethod目录第一章绪论毕业设计目的及意义国内外研究现状简述毕业设计主要内容及方法第二章工程概况工程简介设计依据设计原则工程地质与水文地质条件工程地质条件地震烈度水文地质条件工程地质评价车站基坑周边情况车站基坑周边管线情况车站基坑周边建筑物情况车站基坑周边交通疏解情况第三章支护方案的选择与比较基坑支护的类型及其特点和适用范围深层搅拌水泥土围护墙土钉墙排桩支护槽钢钢板桩SMW工法地下连续墙方案的比较及确定基坑的特点支护方案的选择第四章支护结构设计土压力计算参数确定地面荷载的确定计算参数的确定结构内力计算计算理论的确定初步选定各支撑点位置土压力计算用等值梁法计算弯矩地下连续墙的配筋计算纵筋配置水平筋配置支撑设计方案比较内支撑系统的材料及结构布置支撑设计立柱设计基坑的稳定性验算概述基坑的整体稳定性验算基坑的抗隆起稳定验算基坑支护结构踢脚稳定性验算基坑变形估算及控制概述水平位移估算基坑隆起估算地表沉降估算第五章支护结构施工地下连续墙的施工导墙施工槽段开挖施工钢筋笼吊装施工接头形式泥浆系统施工钢支撑施工地下连续墙施工难点导墙施工的难点及对策成槽的难点及对策钢筋笼安装难点及对策导管装配、浇筑混凝土的难点及对策工程质量的保证文明施工措施环境保护措施第六章结论参考文献致谢第一章绪论毕业设计目的及意义基坑支护工程造价高开工数量多是各施工单位争夺的重点由于其技术复杂涉及范围广变化因素多也是工程中最具有挑战性的技术难点同时也是降低工程造价确保工程质量的重点。本设计根据车站建筑及市区施工对环境的要求经过与其它支护方案对比采用了地下连续墙加钢支撑支护。地下连续墙支护刚度大止水效果好工效高工期短质量可靠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对振动、噪音要求较高的基坑。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几乎不会引起地面沉降因此对周围建筑影响较小。国内外研究现状简述地下连续墙正在代替很多传统的施工方法被用于基础工程的很多方面。随着许多新技术、新设备和新材料的出现地下连续墙的研究与创新仍在不断进行。目前地下连续墙多为现浇地下连续墙常用成槽施工机械有:抓斗式成槽机回转式成槽机冲击式成槽机。由于工厂化预制技术的发展预制技术也在不断运用到地下连续墙中。预制地下连续墙多为空心截面节省材料便于运输制作与养护不占用绝对工期泥浆护壁时间大大缩短免掉了拔出锁口管的过程节约成本和工期。随着施工技术的的发展、高强混凝土的开发、施工自动化管理的实现以及新型深槽挖掘机的面世超薄型、大深度、工厂化预制已成为地下连续墙的重要研究方向。毕业设计主要内容及方法根据车站周边建筑及市区施工对环境的要求车站基坑采用地下连续墙及钢支撑技术。根据车站地质勘察资料采用朗肯理论计算土压力。在进行结构内力计算时按照等值梁法来计算挡土结构的弯矩和支撑力参照《建筑基坑支护技术规程》确定地下连续墙的嵌固深度。为保证基坑的安全与稳定对基坑稳定性进行验算并对基坑变形进行估算。第二章工程概况工程简介碧沙岗站是郑州市轨道交通号线一期工程的一个盾构过渡站车站位于建设西路与百花路十字交叉口靠建设路北侧。建设西路为双向六车道为郑州市十条精品街之一路面交通流量及商业客流量大站位附近的用地以商业用地居住用地为主。车站起点里程右DK终点里程右DK有效站台中心里程右DK车站基坑长度m基坑开挖深度m。车站主体结构为地下二层双跨结构结构宽m高m顶板覆土厚m车站底板底埋深m。设计依据⑴《郑州轨道交通号线一期工程施工图设计第四篇车站工程第六册碧沙岗站第二分册车站结构第一部分主体围护结构》(年月发)⑵招标文件和投标文件⑶我单位上报的总体施工组织设计设计原则⑴根据对现场的实地考察设计和编制经济合理、切实可行的施工图纸和施工方案。⑵采用先进施工技术和施工设备严格管理确保工程质量。⑶严格服从总体施工组织设计安排。工程地质与水文地质条件工程地质条件碧沙岗站地貌类型为山前冲洪积缓倾斜平原场地较平整。根据野外编录资料结合场地原位测试与室内土工试验成果本场地m以上地基土属第四系(Q)沉积地层按其成因类型、岩性和工程性能可划分七个主层六个亚层。各土层特征自上而下分述如下:第eqoac(○,)层(Qml):杂填土杂色稍湿稍密上部~cm为沥青路面下部主要为三七灰土、碎石子等含建筑垃圾。层底标高~m层底深度~m平均层厚m。第eqoac(○,)层(Qal):粉砂浅黄色稍湿中密矿物成分以长石、石英、云母为主可见植物根系及贝壳碎片该层分布极不均匀局部可见此层。静力触探Ps平均值为MPa标贯击数N经杆长修正后的值为。第eqoac(○,)层(Qal):粉土褐黄色稍湿~湿中密含锈黄斑、浅灰斑粘粒含量稍高局部有少量小钙核和蜗牛碎片。无光泽反应,干强度低韧性低摇振反应中等。静力触探Ps平均值为MPa标贯击数N经杆长修正后的值为。第eqoac(○,)层(Qal):粉土浅黄色稍湿中密~密实局部含大量铁锈斑、少量浅灰斑含少量小钙核、砂质含量高偶见蜗屑少许钙白色斑点。无光泽反应,干强度低韧性低摇振反应中等。静力触探Ps平均值为MPa标贯击数N经杆长修正后的值为。第eqoac(○,)层(Qal):粉砂褐黄色稍湿中密~密实矿物成分以长石、石英、云母为主含少量粘粒。标贯击数N经杆长修正后的值为。第eqoac(○,)层(Qal+pl):粉土黄褐色稍湿~湿稍密~中密粘粒含量较高局部为粉质粘土含铁锈斑、少量浅灰斑含较多钙质结核粒径~cm。无光泽反应,干强度低韧性低摇振反应中等。静力触探Ps平均值为MPa标贯击数N经杆长修正后的值为。第eqoac(○,)层(Qal+pl):粉土黄褐色稍湿中密~密实砂质含量较高局部为粉质粘土含铁锈斑少量浅灰斑含少量钙质结核粒径~cm。无光泽反应,干强度低韧性低摇振反应中等。静力触探Ps平均值为MPa标贯击数N经杆长修正后的值为。第eqoac(○,)层(Qal+pl):粉土棕黄~褐黄色稍湿~湿中密~密实含Fe、Mn铁斑点含少量钙核。无光泽反应,干强度低韧性低摇振反应中等。静力触探Ps平均值为MPa标贯击数N经杆长修正后的值为。第eqoac(○,)层(Qal+pl):粉土棕黄~褐黄色稍湿中密~密实含铁、锰斑点含大量钙质局部钙质胶结。稍有光泽,干强度中等韧性中等摇振反应中等。静力触探Ps平均值为MPa标贯击数N经杆长修正后的值为。第eqoac(○,)层(Qal+pl):粉质粘土棕黄~褐黄色可塑~硬塑含铁锈斑夹有少量青灰斑、黑色斑块含少量钙核稍有光泽,干强度中等韧性中等无摇振反应。静力触探Ps平均值为MPa标贯击数N经杆长修正后的值为。第eqoac(○,)层(Qal+pl):粉质粘土棕黄~褐红色可塑~硬塑含铁锰质斑点、少量浅灰斑含大量钙核局部夹有钙质胶结。稍有光泽,干强度中等韧性中等无摇振反应。静力触探Ps平均值为MPa标贯击数N经杆长修正后的值为。第eqoac(○,)层(Qal+pl):粉质粘土褐黄色~棕红色可塑~硬塑见铁锰质斑点较多钙质结核切面光滑。稍有光泽,干强度中等韧性中等无摇振反应。静力触探Ps平均值为MPa标贯击数N经杆长修正后的值为。第eqoac(○,)层(Qal+pl):粉土褐黄色~棕红色湿密实具有绿色团块含锰质斑点含钙质结核局部钙质胶结层局部夹薄层钙质胶结层无光泽强度中等韧性中等摇震反应中等。标贯击数N经杆长修正后的值为。表基坑的土层设计参数值地层岩土自地面往下深度(m)平均深度(m)天然密度凝聚力kPa内摩擦角°压缩系数压缩模量Mpa静止侧压力系数承载力特征值Kpaeqoac(○,)杂填土~eqoac(○,)粉砂~eqoac(○,)粉土~eqoac(○,)粉土~eqoac(○,)粉砂~eqoac(○,)粉土~eqoac(○,)粉土~eqoac(○,)粉土~eqoac(○,)粉土~eqoac(○,)粉质粘土~eqoac(○,)粉质粘土~eqoac(○,)粉质粘土~eqoac(○,)粉土~地震烈度据《建筑抗震设计规范》“GB”规范附录A郑州市抗震设防烈度为度设计地震分组为第一组设计基本地震加速度值为g。根据本场地资料覆盖层厚度m左右根据站点波速测试资料场地m深度内土层的等效剪切波速为ms、ms平均值Vse大于ms根据《建筑抗震设计规范》GB第条确定本场地为中硬场地土属Ⅱ类建筑场地按照“GB”规范第条场地特征周期值为s。水文地质条件()地表水位于工作区东约Km为金水河且金水河河水位变化受人为控制目前河底部及河床两侧已进行表面硬化因此与地下水联系不大。但根据前期对暴雨条件下的地面水情况的观察本地区市政排水管网排水能力较差根据走访调查在雨季本区域的地表水最高达cm对施工影响较大。()地下水位埋深本区浅层含水层岩性以粉土、粉质粘土为主属松散岩类孔隙潜水。本场地~年最高水位埋深约为m(标高约m)抗浮设计水位按百年最高水位考虑最高水位埋深约为m(标高约m)。()地下水类型及富水性在现有勘探深度内含水层岩性以粉土、粉质粘土为主属松散岩类孔隙潜水。据规范GB表条含水层属弱透水层富水性较差深m的单井涌水量<md。()地下水的补给、径流、排泄及动态特征含水层岩性以粉土为主主要接受大量降雨及侧向迳流补给。天然条件下浅层地下水流向为WN向o水力坡度为地下水降落漏斗流速×md郑州市浅层中心在西开发区附近场地地下水流向北西度水力坡度‰。受周围棉纺厂生活区地下开采的影响排泄方式主要以人工开采及水平径流为主。()水化学特征及腐蚀性评价本场水化学类型主要为HCOCLCa型。本地区干燥指数小于属湿润区场地土层含水量一般小于本地区环境类型为Ⅲ类。工程地质评价本车站地层以粉土、粉质粘土为主中间夹两层粉砂对施工而言总体地质条件较差尤其是粉砂层土层凝聚性系数为。填土层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。拟建场地可能分布废弃枯井枯井中可能充填有块石施工中还可能遇到未查明的地下构造物等硬物应及时处理。车站基坑周边情况车站基坑周边管线情况本车站横跨主体结构的管线相对较多主要有给水管、通讯、电力、燃气、路灯、排水等。附属结构范围内管线相对较多部分对施工影响大的管线需要改迁。根据主体及围护结构范围内各种管线的具体情况编制各种管线拆迁、保护方案。建设单位应当在基坑工程勘察前对基坑外边缘倍开挖深度范围内的各类管线进行详细调查结合基坑围护设计绘制管线分布图详细标明管线类型、管径、埋深、管线与基坑距离等信息并交管线权属单位认可。工程开工前建设单位(施工单位)应与管线权属单位协商制定专项管线保护方案并经管线权属单位认可。办理正式施工手续前应完成、项工作并提交基坑工程周边管线保护确认会签单。表主体结构范围内管线序号管线名称型号位置m长度m埋深m处理方案排水砼DN建设路中北m改迁中北m通讯PVC*百花路中西m悬吊保护热力钢根百花路中西m抬高后悬吊排水砼DN百花路中心临时废除电力隧道钢筋砼*百花路中东m永久改迁给水铸铁DN百花路中东m悬吊保护热力钢DNDN百花路中东抬高后悬吊燃气钢DN百花路中东m悬吊保护电力PVC*百花路中东m悬吊保护表附属结构范围内管线序号管线名称型号位置m长度m埋深m处理方案雨水砼DN中北废除燃气钢DN中北临时改迁给水铸铁DN中北临时改迁电力PVC*中北临时改迁雨水砼DN中南废除污水砼DN中南废除给水铸铁DN中南永久改迁电力PVC*中南废除通讯PVC*中南临时改迁电力PVC中北临时改迁车站基坑周边建筑物情况根据有关要求对碧沙岗站基坑周围m范围的的建筑物进行了初步调查。表基坑周围的建筑物序号结构物名称距基坑距离结构形式地上层数地下层数基础形式埋深(m)建造时间鑫苑国际m框架结构箱式房产交易中心m框架结构桩基群艺宫m框架结构桩基泰隆大厦m框架结构条形五厂家属楼m砖混结构条形车站基坑周边交通疏解情况建设西路为双向六车道为郑州市十条精品街之一路面交通流量及商业客流量大。施工期间建设西路主线机动车道需向两侧绕行通行根据相关单位批准的碧沙岗站临时用地范围及施工期间交通疏解方案:在建设路北侧破除施工围挡米宽的现状混行车道、拆除米宽的现状人行道在施工围挡北侧新建米宽临时道路(占用规划红线外米)在建设路南侧施工围挡以南新建米宽临时道路其中拆除米现状花坛和米现状人行道保留现状米混行车道拆除的人行道和花坛按新建机动车道沥青混凝土路面恢复保留的现状米湖混行车道在其上复浇米厚的沥青混凝土。第三章支护方案的选择与比较基坑支护的类型及其特点和适用范围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。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m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:①土钉墙可适用于塑不塑或坚硬的粘性土②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③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。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~m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。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基坑中应用时需要特别慎重。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~m,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m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。这与本工程地下水位高地水丰富的地质条件极不相称。很显然本基坑软弱的地质条件m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。SMW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。地下连续墙通常连续墙的厚度为mm、mm、mm也有厚达mm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优点:①施工时振动小噪音低非常适合本基坑的开挖支护设计②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③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④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⑤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:①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②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③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采用地下连续墙费用要相对较高。方案的比较及确定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:()基坑开挖面积较大下方市政管线较多。()基坑开挖深度范围内的土层的工程性较差地层复杂施工控制难度大。()基坑周围存在高层建筑及待建高层对沉降要求较高且可能牵扯到文物的保护环境条件复杂。()开挖深度达米属一级基坑。()基坑所在地地下水常年在米以下而开挖深度在米所以无需作降水处理。()站址周围居民区较多对于施工噪音、泥浆排放、废水处理及排放等均有较高的要求。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。另外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:主体结构深度太大支护结构整体性较差施工复杂难度较大。()采用地下连续墙及钢支撑。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在交通干线旁高度大等特点。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。由于碧沙岗站周围都是住宅或是商用建筑所以对整个车站建设过程的要求都比较高这样对本站的建设工期提出了严峻的考验为了应对这一问题地下连续墙工法是有绝对优势的它不但在降低噪音方面可以不用考虑对周围居民的影响而且这种工法在整个施工过程中机械化程度高施工效率高可以减少按预定工期完成建设的压力。其次碧沙岗站施工场地占用空间有限工作展开比较困难而连续墙它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几乎没有影响的在这一问题的解决上有绝对的优势。再者地下连续墙作为本基坑的开挖支护方案它在防渗性能方面也有极好的作用对建成后的车站有防水防渗方面的保护。地下连续墙工法在诸多方面都满足周围环境的要求所以通过综合比较选择第二种开挖支护方案地下连续墙工法作为本基坑的开挖支护方案。第四章支护结构设计土压力计算参数确定地面荷载的确定本车站位于五厂家属院附近站址周围居民区较多城市中心地带施工交通干扰大道路交通繁忙,车流量较大。因此取上部荷载为kPa。计算参数的确定表土体物理学参数岩土名称平均深度(m)天然密度凝聚力kPa内摩擦角°杂填土粉砂粉土粉土粉砂粉土粉土粉土粉土粉质粘土粉质粘土粉质粘土粉土本工程场地平坦土体上部荷载kPa在影响范围内无建筑物产生的侧向荷载假定支护墙面垂直光滑故采用郎肯土压力理论计算。()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:()()、朗肯主动与被动土压力强度地面均匀荷载第层土的重度第层土的厚度、朗肯主动与被动土压力系数()()式中、计算点土的抗剪强度指标()参数加权平均数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:()EMBEDEquation平均抗剪强度指标:()EMBEDEquation()()土压力系数主动土压力系数:被动土压力系数:结构内力计算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墙的弯矩可以设置多层支撑。在进行结构内力计算时按照等值梁法来计算挡土结构的弯矩和支撑力。这种方法考虑了施工时的实际情况。初步选定各支撑点位置根据《建筑基坑支护技术规程》JGJ要求采用多层水平支撑时各水平支撑宜布置在同一竖向平面内层间净高不宜小于m支撑至基底的净高不宜小于m。本基坑采用四道水平支撑竖向深度依次为mmmm。土压力计算()土压力零点深度由得:()m()各支点及坑底处的土压力:O点:A点:B点:C点:D点:E点:()土力零点(近似弯矩零点)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。因为反弯点确定困难较大且结果都不太理想参考已有案例将土压力零点近似为弯矩零点。基底粉质粘土重度()()()基坑支护计算简化基坑支护结构简图如图所示将点F近似看作为弯矩点看做地下支点无弯矩。将基坑支护图简化成为一连续梁其荷载为水土压力及地面荷载如图所示:图连续梁结构计算简图用等值梁法计算弯矩等值梁法的基本思想:找到基坑底面下连续墙弯矩为零的某一点以该点假想为一个铰。一旦假想较的位置确定即可将梁划分为两段上段相当于多跨连续梁下段为一次超定静梁。()分段计算固端弯矩)连续梁OA段悬臂部分弯矩计算简图如下所示:图OA段计算简图())连续梁AB段弯矩将B支点固定计算简图如下所示:()图AB段计算简图)连续梁BC段弯矩将B、C支点固定计算简图如下所示:()()图BC段计算简图)连续梁CD段弯矩将C、D支点固定,计算简图如下所示:()()图CD段计算简图)连续梁DEF段弯矩计算简图如下所示其中F点为零弯矩点从《建筑结构静力计算手册》可以查得:()图DEF段计算简图()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。在等截面杆件的情况下各杆的转动刚度和传递系数如下:远端为固定支座时:S=iC==远端为铰支座时:S=iC=其中i=EIl称为杆件的线刚度。在前面的分段计算中得到的固定端C、D的弯矩不能相互平衡需要继续用刚刚介绍的弯矩分配法来平衡支点C、D的弯矩。分配系数()A点:B点:C点:D点(远端固定时为远端铰支时为):由于D点的不平衡力矩M=MM=–=kN⋅mC点的不平衡力矩M=MM=–=kN⋅mB点的不平衡力矩M=MM=–=–kN⋅m显然应当首先对D支点进行弯矩分配如下:表弯矩分配表ABCD分配系数固端弯矩D点一次分配传递←C点一次分配传递←→B点一次分配传递→C点二次分配传递←→D点二次分配传递←C点二次分配传递←→B点二次分配传递→最后近似杆端弯矩通过力矩分配得到各支点的弯矩为:弯矩图如下:图弯矩图()各支点反力计算根据连续梁各支点的弯矩平衡可以求得各支点反力。OA段梁:AB段梁:BC段梁:CD段梁:DF段梁(F点弯矩为零):()反力核算:土压力及地面荷载总计:支点反力:误差:()嵌固深度计算根据《建筑基坑支护技术规程》JGJ多层支撑地下连续墙对于均质粘性土及地下水位以上的粉土或砂类土嵌固深度可按下式来计算:式中为嵌固深度系数整体稳定分项系数当无经验时取可根据三轴试验(当有可靠经验时可采取直接剪切试验)确定土层固结不排水快剪内摩擦角及粘聚力系数查表A粘聚力系数可按本规程A(确定。根据碧沙岗站则查表A得可得嵌固深度:()根据规程A嵌固深度设计值按下式确定地下连续墙的配筋计算纵筋配置基坑支护地下连续墙厚度不小于初拟地下连续墙厚度以m为单元长度进行配筋。同时根据《深基坑工程设计施工手册》本基坑支护墙体作为永久性支护结构所以采用混凝土(大于)保护层厚()基坑安全等级为一级主筋采用HRB基坑安全等级系数。()背土侧:查表得:因为混凝土等级为所以受压区等效矩形应力图形系数钢筋=()有效高度:EMBEDEquation截面抵抗矩系数:()=截面相对受压区高度:()所以满足适筋要求()所以选配筋:()迎土侧:截面抵抗矩系数:=截面相对受压区高度:所以满足适筋要求所以选配筋:水平筋配置根据《建筑基坑支护技术规范》构造配筋宜采用HPB直径不小于Φ净保护层厚不小于mm构造筋间距离~mm。故选择Φ的水平配筋。本工程钢筋笼采用整幅起吊入槽考虑到起吊时钢筋笼的刚度和强度应对钢筋笼进行加固。每幅钢筋笼设置纵向桁架榀横向桁架沿竖向每m设置一榀选择钢筋。支撑设计方案比较在深基坑支护结构中常用的支护系统按材料可以分为钢管支撑型钢支撑钢筋混凝土支撑以及钢筋混凝土钢管混合支撑等。其中钢筋混凝土支撑结构整体性好刚度好变形小安全可靠但施工制作时间长于钢支撑拆除工作繁重材料回收率低钢支撑便于安装和拆除材料的消耗量小并且可以施加预紧力合理控制基坑变形同时钢支撑的架设速度快节约时间可以很有效的提高施工效率另外钢支撑的回收率高能减少大量浪费现今建筑行业积极推广钢支撑的运用。本基坑地处软土地区且位于闹市区基坑工程对环境及变形沉降都有较高要求同时考虑经济效益的要求从长远利益及能源角度考虑本工程拟采用钢管支撑支护。

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