土木工程专业毕业论文--基坑边坡支护设计

土木工程专业毕业论文--基坑边坡支护设计内容摘要：

........................................................................................... 错误 !未定义书签。 1 第一篇 基 坑支护方案设计 第 1 章 设计条件及分析 工程概况 **省 **市青龙王府由 1商住楼和 2住宅楼组成。 位于 **市 **河畔， **东路与东风路交汇处的东南角。 拟建建筑场地的东侧现为一边坡，长约 120m，开挖后高度为 ～ ，北段采用毛石挡墙进行支挡，整个坡顶分布有大量民房。 1商住楼北侧水平距离约 处，有一栋 6 层楼的砖混结构的办公楼，据业主介绍，基础为桩基础；南侧有一栋 6 层楼砖混结构的商住楼，与边坡的最小水平距离约为 ，据业主介绍，基础为桩基础。 1栋商住楼地下室开挖后，基坑（边坡）最大高度达到。 本工程基坑开挖和土方开挖可能危及坡顶部位既有建筑及道路的安全，破坏后果严重，该工程安全性等级定位一级。 工程地质条件 场地位置及地形地貌 本场地位于 **市 **河畔，东风路与 **东路交汇处的东北角，场地原始地貌属**河流堆积地貌流水堆积低岗 （Ⅱ Ⅱ 5dal） ，位处二级阶地，由白垩系下统泥质粉砂岩组成基座阶地，地面起伏较大。 场地目前地面标高为 ～ ,在场地东侧有一较高边坡，开挖后高度在 2～ 13m 之间，北段采用毛石挡土墙进行支挡，坡顶分布大量民房。 1商住楼北侧水平距离约 ，有一栋 6 层楼砖混结构的商住楼，基础为桩基础；南侧有一栋 6 层楼砖混结构的商住楼，与边坡的最小水平距离约为 ，基础为桩基础。 现有边坡的坡脚为拟建的 2住宅楼，设计层数为6+1 层，高度 ，地下室一层，高度为 ； 1商住楼设计层数 1+23 层，高度 ，地下室一层，高度 ；地下室开挖后，基坑（边坡）最大高度将达到。 场地在 **市东风路与 **东路交汇处的东侧，交通十分便利。 2 地层岩性 根据勘察结果，结合区域地质资料，场地内揭露地层自上而下依 次为杂填土①、粉质粘土②、圆砾③、强风化泥质粉砂岩④、中风化泥质粉砂岩⑤。 分述如下： 杂填土① （ ①为地层编号，下同 ） （ Qml） 灰褐色，主要由杂土组成，夹含大量建筑垃圾，结构松散，密实度差。 此层在场地钻孔均有分布，层厚 ～ ，层顶标高 ～ ,层底标高～。 粉质粘土②（ Qal) 黄褐色、棕红色，局部钻孔见黑色铁锰质氧化物，无摇振反应，稍湿，高层部分因含水量大呈可塑状，多层部分呈硬塑状，切面无光泽，干强度中等，韧性中等。 此层全场地分布， 层厚 ～ ，层顶标高 ～ ,层底标高 ～。 3．圆砾③（ Qal) 灰褐色，颗粒呈亚圆形，母岩成份主要为石英砂岩、硅质岩等，砾径一般 2～30mm，大者达 40mm 左右，孔隙为粗、中砂充填，含少量粘粒，级配一般，呈中密状态，饱和。 此层在场地仅 ZK ZK ZK8 中有分布，层厚 ～ ，层顶标高 ～ ，层底标高为 ～。 4．强风化泥质粉砂岩④（ K1） 紫红色，粉砂质结构，中厚层状构造，钙泥质胶结，节理裂隙发育 ，多为强、中风化互层，岩芯多呈饼状、块状、短柱状，偶夹白色方解石脉带，宽约 1～ 3mm，岩芯较坚硬，易风化，遇水易软化，岩体基本质量等级Ⅴ级。 此层为场地基岩，层厚 ～ ，层顶标高 ～。 5．中风化泥质粉砂岩⑤ (K1) 紫红色，粉砂质结构，中厚层状构造，钙泥质胶结，节理裂隙较发育，岩芯多呈短柱状，少量长柱状，偶夹白色方解石脉带，宽约 1～ 3mm，偶见米粒大小的溶蚀现象，岩芯较完整坚硬，多呈短至长柱状，易风化，岩体基本质量等级Ⅳ级，RQD 值为 85%左右。 此层为场地基岩，钻孔 控制厚度最大为 ，此层层顶标高～。 地质构造 根据钻孔揭露及有关区域资料，场地基底为白垩系下统（ K1）泥质粉砂岩，上覆第四系地层。 第四系地层岩性主要为冲积成因的粉质粘土②、圆砾③，地表覆盖一层杂填土。 据《 1： 20 万区域地质调查报告》（ **幅），未见断裂构造穿过拟建场地及其附近。 3 据钻孔揭露，场地基底岩面较为平 缓， 泥质粉砂岩为场地基底岩层，埋深不大，岩层稳定，尚未发现有不良地质现象 ，同时 地下水活动较弱。 不良地质作用 场地位于一至二级阶地，地形起伏较大，基 底稍有起伏，北侧有一较高边坡，场地局部分布有防空洞，防空洞高 3m，宽 2m，主要分布在拟建场地的北侧，需进行开挖处理，以免防空洞产生地面沉陷而造成不良影响，根据拟建建筑物的设计标高和地下室的设计标高确定， 2楼北侧的边坡将增加到 10m 左右。 如不采取切实有效的支护措施，极有可能产生滑坡，进而危及坡顶部位既有建筑物的安全而引发地质灾害。 岩土工程参数选取 根据 **省资源规划勘察院提供的 **市福星 178。 青龙王府 2楼 岩土工程详细勘察报告，岩土设计参数采用如下参数： 表 岩土工程参数取用表 土层 重度（ kN/m3） 216。 (176。 ) C（ kpa） m(kN/m4) 杂填土 6 6 720 粉质粘土 4380 泥质粉砂岩 20 20 15 7500 水文地质条件 通过查阅 **省资源勘察院提供的 **市福星 178。 青龙王府 2楼 岩土工程详细勘察报告 ，可以知道本工程的地下水位相对较低，而且主要为上层滞水：主要存在杂填土，勘测期间水量较小；孔隙潜水：赋存于圆砾层中，勘测期间水量一般；岩石裂隙水： 赋存于白垩系泥质粉砂 岩裂隙中 ，水量贫乏 ，因此在后面的方案选型及设计计算中不考 虑地下水的影响。 本基坑支护特点分析 场地东侧 南段既是基坑又是边坡， 2住宅楼开挖深度为 13m，开挖深度相对较大，因此挡土墙的处理是本工程的重中之重 ，所以本段采用桩锚支护。 1号楼周边建筑物紧挨，施工场地 狭小，同时在 1号楼南侧 ，地下管线紧挨建筑红线，有煤气等重要管线， 不具备放坡开挖 和打锚杆 的条件， 因此 采用 排桩支护。 4 场地东侧挡土墙的周长较长，约有 120m。 工期要求相对短。 基坑安全等级：由于周边环境复杂，基坑开挖深度大，地质条件复杂，支护结构破坏后对周边环境和地下结 构的施工影响很严重，基坑安全等级为 1 级。 基坑使用期限：由于“零排放”工程工期紧，设计基坑使用期限为 180 天。 5 第 2 章 设计依据及设计原则 本基坑工程设计依据 随着我国经济建设的迅猛发展，地下工程越来越多，应用范围日益扩大，有力的促进了基坑工程这一新兴学科的进步与发展，我国许多地区都施工了一大批规模大、深度深、地质条件和周边环境复杂多样的基坑工程，通过时间积累了极为丰富的经验，已能熟练的掌握各种高难度基坑工程施工技术，为新世纪施工更多、更复杂的地下建筑工程打下了坚实的基础。 然而在深基坑 支护和边坡防治中，由于地层复杂，周围建筑荷载差异等因素，使得深基坑工程的失事率逐年增加，尤其是沿海城市更加突出。 根据相关资料，或多或少的存在问题，从而会使得周围建筑物发生不均匀沉降，导致建筑物倾斜、开裂、甚至倒塌，结果给国家和社会造成巨大的经济损失，如果设计过于保守的话会造成材料的严重浪费。 因此要做到基坑支护的安全可靠，又要做到经济合理。 相关技术规范规程 《岩土工程勘察规范》 (GB50021— 2020) 《建筑基坑支护技术规程》 (JGJ12099) 《建筑边坡工程技术规范》 (GB50330— 2020) 《岩土锚杆 (索 )技术规程》 (CECS22— 2020) 《建筑桩基技术规范》 (JGJ942020) 《混凝土结构设计规范》 (GB50010— 2020) 《混凝土结构工程质量验收规范》 (GB50204— 2020） 《建筑地基基础设计规范》 (GB500072020) 《 **市福星178。 青龙王府 2楼岩土工程勘察报告》 **省资源规划勘测院提供 《 **市178。 青龙王府总平面图》 **华艺工程设计有限提供 采用相关资料、施工图纸 基坑地质条件、周边 环境、地下管线等资料由 **省资源规划勘测院提供； 基础底板平面图由 **华艺工程设计有限公司提供。 基坑支护设计原则与设计思路 本基坑支护坚持安全、经济、方便施工的设计原则和思路。 在掌握基坑工程要求（平面尺寸和深度等）、场地工程和水文地质条件、场地周边环境条件等资料后，对影响基坑工程维护体系安全的主要矛盾作出分析。 根据本基坑的特点，基坑首先要保证其安全性，这就要求控制坑壁的变形，基坑设计时选用变形小的支护体系。 安全原则不仅指维护体系本身安全，保证基坑开挖、地下结构施 工顺利，而且要保证临近建（构）筑物和市政设施的安全和正常使用。 6 经济原则不仅是指维护体系的工程费用，而且要考虑工期，考虑开挖是否方便，考虑安全贮备是否足够，应采用综合分析，确定该方案是否经济合理。 方便施工原则也应是维护体系的选用原则和思路之一。 方便施工可以降低开挖费用，而且可以节约工期、提高维护体系的可靠性。 围护设计要因地 3 宜，根据基坑工程周围建（构）筑物对维 护体系变位的适应能力，选用合理的围护型式，进行围护结构体系设计。 7 第 3 章 基坑支护方案论证 深基坑支护 三 种方案简介 随着基础建设的不断发展，深基坑支护手段也在不断发展与改进，如混凝土灌注排桩支护、地下连续墙支护、桩锚支护、土钉墙支护、喷锚网支护等。 但无论方法手段怎样改进，深基坑支护的基本要求及设置原则是不会变的。 深基坑支护的基本要求是 【 3】 ： 确保基坑维护体系能起到挡土作用，使基坑四周边坡稳定； 确保基坑四周相邻的建（构）筑物、地下管线、道路等的安全，在基坑土方开挖及地下工程施工期间，不因土体的变形、沉陷、坍塌或位移而 受到危害； 在有地下水的地区，通过排水、降水、截水等措施，确保基坑工程施工在地下水以上进行。 深基坑支护的设置原则是： 要求技术先进，结构简单，因地制宜，就地取材； 尽可能与工程永久性支挡结构相结合，作为结构的组成部分或材料能够部分回收重复利用； 受力可靠，能确保基坑边坡稳定，不给邻近已有建（构）筑物、道路及地下设施带来危害； 保护环境，保证施工安全； 经济上合理。 下面简要介绍几种常用的深基坑之护手段。 土钉支护 土钉墙是近年来发展起来用于土体开挖和边坡稳定的一种 新型挡土结构。 它由被加固土、放置于原位土体中的细长金属杆件（土钉）及附着于坡面的混凝土面板组成，形成一个类似重力式墙的挡土墙，以此来抵抗墙后传来的土压力和其它作用力，从而使开挖坡面稳定。 工作原理 【 4】 土钉一般是通过钻孔、插筋、注浆来设置的，但也可通过直接打入较粗的钢筋或型钢形成土钉。 土钉沿通长与周围土体接触，依靠接触界面上的粘结摩阻力，与周围土体形成复合土体，土钉在土体发生变形的条件下被动受力，并主要通过其受拉工作对土体进行加固。 而土钉间土体变形则通过面板（通常为配筋喷射混凝土）予以约束。 深基坑逐层开挖，逐层在边坡以较密排列（上下左右）大如图钉（钢筋），强化受力土体，并在土钉坡面设置钢筋网，分层喷射混凝土，就是土钉支护。 喷射混凝土内的钢筋网既调整结构了锚杆或土钉和喷射混凝土之间的受力使之均匀 ,以使喷层有一定柔性 ,允许边坡有一定位移 .同时喷射混凝土防止雨水冲刷 ,保持边坡稳定和安全 【 5】。 土钉支护特点 土钉支护优点： 8 （ 1）土钉与土体形成复合体，提高了边坡整体稳定和承受坡顶超载能力，增强土体破坏延性，改变边坡突然塌方性质，有利于安全施工； （ 2）设备简单，易于推广。 由于土钉壁 土层锚杆长度小得多，钻孔方便，注浆亦易，喷射混凝土等设备，施工单位均易办到； （ 3）如能与土方开挖配合好，实行平行流水作业，则工期可缩短，噪音小； （ 4）经济效益好，一般成本低于灌注桩支护； （ 5）分层施工，边监测边施工，便于采取必要措施； （ 6）适宜于地下水位以上或经降水措施后的杂填土，普通粘土或非松散型的砂土，一般认为可用于标贯击数 N值在 5以上的砂质土与 N值在 3以上的粘性土。 土钉支护也有其缺点和局限性，主要有： （ 1）现场需有允许设置土钉的地下空间。 当基坑附近有地下管线或建筑物基础时，在施工时会存在影 响； （ 2）在松散砂土、软塑、流塑粘性土，以及有丰富地下水源的情况下不能单独使用土钉支护，必须与其它的土体加固支护方法相结合。 尤其在饱和粘。