亿邦酒店基坑支护结构设计-开题报告

黑龙江工程学院本科生毕业设计开题报告1 课题的研究目的和意义随着高层建筑的不断增加、市政建设的大力发展和地下空间的开发利用，产生了大量的深基坑支护设计与施工问题，并使之成为当前基础工程的热点与难点。 近年来我国的经济建设和城市建筑发展迅速，人们的生活水平也不断提高，各类建筑与市政工程得到了飞速发展，高层建筑不断增加，深基坑工程愈来愈多。多层建筑及高层建筑的地下室、地下车库、地铁车站等工程施工，都会面临深基坑工程。对地下空间开发利用的重要性以及随之产生的深基坑支护设计和施工方面的问题，使得深基坑工程已经成为我国土木领域中的热点和难点问题之一，正引起广泛的关注。建筑基坑是指为进行建筑物（包括构筑物）基础与地下室的施工所开挖的地面以下空间。为保证基坑施工、主体地下结构的安全和周围环境不受损害而采取的支护结构、降水和土方开挖与回填，包括勘察、设计、施工和监测等，称为基坑工程。它是地下基础施工中内容丰富而富于变化的领域，是一项风险工程，是一门古老而具有划时代特点的综合性的新型学科，它涉及到工程地质、土力学、基础工程、结构力学、原位测试技术、施工技术、土与结构相互作用以及环境岩土工程等多学科问题。基坑工程采用的围护墙、支撑（或土层锚杆）、围檩、防渗帷幕等结构体系总称为支护结构。基坑支护工程包含挡土、支护、降水、挖土等许多紧密联系的环节，如其中某一环节失效，将会导致整个工程的失败。 本设计为亿邦酒店基坑支护结构设计，在毕业设计的过程中，使我们对基坑支护设计的全过程有了系统的了解和初步的掌握，在此过程中，我们对以前所学的知识进行了一次综合性的复习，并把零散的知识进行了一次有选择性的系统综合，从而把我们在大学期间所学的各种知识进行了融会贯通。在做这次毕业设计的过程中我们依据实际情况并考虑各种外界因素进行理论与实际相结合的基坑支护设计，这次毕业设计课程，巩固以前学习过的（深基坑支护、基础工程、地基处理、土力学、工程地质学等）知识，并按照现行规范，通过对实际情况的分析把它运用到生产实践中去，同时也培养了调查研究、查阅文献、收集资料和整理资料的能力，对我们以后的学习和工作有深刻的指导意义和实际价值！2 文献综述（课题研究现状及分析）2.1课题研究现状基坑支护工程目前国内外方法很多，而且尚在不断发展之中，每一种支护方法都有各自的适用范围和一定的局限性。对于一个具体的深基坑支护工程，究竟采取什么样的支护方案，要做具体分析。本文从深基坑的现状与发展入手，总结概括现阶段的基坑支护结构设计计算方法和基坑支护结构型式，并将对铁科院深基坑工程的开挖支护进行有限元仿真数值模拟，对基坑的变形进行分析，验证所用支护方案的可靠性。随着国外城市建设的发展，愈益要求开发三维城市空间。目前各类用途的地下空间已在世界各大城市中得到开发利用，国外著名的地下工程有法国巴黎中央商场、美国明尼苏达大学土木工程系的办公大楼和实验室、日本东京八重洲地下街等。近年来，大、重型机械制造技术，特别是美国、日本及欧洲发达国家的大功率、强动力施工机械和大型静动态测试仪器的问世，更加推动了基坑工程理论与技术的迅速发展；而在法国、意大利、日本等国家率先使用的新的基础施工法(如SMW工法等)的相继问世，又极大地发展了软土开挖与围护的技术。我国的高层建筑迅猛发展，同时各地还兴建了许多大型地下市政设施、地下商场、地铁车站等，导致多层地下室逐渐增多，基坑开挖深度超过10m的比比皆是。其埋置深度也就越来越深，对基坑工程的要求越来越高，随着人防、地铁、地下商场、仓库、影剧院等大量工程的建设，特别是近年来的工程实践，城市地下空间开挖技术得到了长足发展和提高。随着改革开放和经济建设高潮的兴起，许多城市新建和进行改建、扩建，特别是近年在沿海开放城市中高层建筑的大量兴建或地下空间的逐渐开发和利用，基坑工程的设计和施工技术的开发和实践，形成了近年国内岩土工程建设项目的热点。多种形式的围护结构，如排桩挡土、排桩与水泥土复合围护和土钉墙支护、水泥土搅拌桩支挡、引进的SMW工法以及地下连续墙等，已经逐步打破了以前单一的板桩钢板桩、混凝土板桩等围护的模式而形成了多样化格局，呈现出前所未有的技术发展与更新的势头。2.2文献摘要支护结构挡墙的选型，涉及技术因素和经济因素，要从满足施工要求、减少对周围的不利影响、施工方便、工期短、经济效益好等几方面，经过技术经济比较后加以确定。而且支护结构挡墙选型要与支撑选型、地下水位降低、挖土方案等配套研究确定。支护结构中常用的挡墙结构及其适用范围如下： 钢板桩常用的有简易的槽钢钢板桩和热轧锁口钢板桩。其中热轧锁口钢板桩的形式有u型、z型、一字型、h型和组合型。我国一般常用者为u型，即互相咬接形成板桩墙，只有在基坑深度很大时才用组合型。 钢筋混凝土板桩是一种传统的支护结构，截面带企口有一定挡水作用，顶部设圈梁，用后不再拔除，永久保留在地基土中，过去多用于钢板桩难以拔除的地段。钻孔灌注桩排桩挡墙 常用直径为6001000mm，做成排桩挡墙，顶部浇筑钢筋混凝土圈梁，设内支撑体系。我国各地都有应用，是支护结构中应用较多的一种。 灌注桩挡墙的刚度较大，抗弯能力强，变形相对较小，在土质较好的地区已有78m悬臂桩，在软土地区坑深不超过14m皆可用之，经济效益较好。但其永久保留在地基土中，可能为日后的地下工程施工造成障碍。由于目前施工时难以做到相切，桩之间留有100150mm的间隙，挡水效果差，有时与深层搅拌水泥土桩挡墙组合应用，前者抗弯，后者做成防水帷幕起挡水作用。 H型钢支柱、木挡板支护挡墙支护结构适用于土质较好、地下水位较低的地区，国外应用较多，国内也有应用。如北京京城大厦深23.5m的深基坑即用这种支护结构，它将长27m的488mm300mm的h型钢按1.1m间距打入土中，用三层土锚拉固。h型钢支柱按一定间距打入，支柱间设木挡板或其他挡土设施，用后可拔出回收重复使用，较为经济，但一次性投资较大。 地下连续墙已成为深基坑的主要支护结构挡墙之一，国内大城市深基坑工程利用此支护结构为多，常用厚度为6001000mm，目前也可施工厚度450mm的，上海至今已完成100多万平方米地下连续墙。尤其是地下水位高的软土地区，当基坑深度大且邻近的建(构)筑物、道路和地下管线相距甚近时，往往是首先考虑的支护方案。上海地铁的多个车站施工中都采用地下连续墙。 土钉墙是一种利用土钉加固后的原位土体来维护基坑边坡土体稳定的支护方法。它由土钉、钢丝网喷射混凝土面板和加固后的原位土体三部分组成。该种支护结构简单、经济、施工方便，是一种较有前途的基坑边坡支护技术，适用于地下水位以上或经降水后的黏性土或密实性较好的砂土地层，基坑深度一般不大于15m。 除上述者外，还有用人工挖孔桩(我国南方地区应用不少)、打入预制钢筋混凝土桩等支护结构挡墙。近年来水泥土搅拌连续墙在我国已成功应用，有一定发展前途。北京还采用了桩墙合一的方案，即将支护桩移至地下结构墙体位置，轴线桩既承受侧向土压力又承受垂直荷载，轴线桩间增加一些挡土桩承受土压力，桩间砌墙作为地下结构外墙，收到较好的效果，目前亦得到推广。 浅谈深基坑支护结构设计J.李钟，2008在选择和设计基坑降水前必须由甲方提供工程地质勘察资料，建筑物平面图和立面图，建筑物场地附近房屋平面图等，对于重大工程，设计人员除掌握相应资料外，必须在设计前到工程现场亲自了解，最好能目测各土层的土样，对将来降水工程的布置及其与邻近建筑物的影响。降低地下水位的常用方法可分为明沟降水和井点降水两类。明沟降水由于其制约条件较多，尚不能得到广泛的应用，而井点降水的适用条件较广，并经过二十多年来的应用、发展和改进，已形成了多种井点降水的方法。目前常用的井点降水方法有：轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井点，辐射井点等。这些有效的降水方法现已被广泛用于各种降水工程中，但由于降低地下水位以后，可能带来一些不良影响，如地面沉降，邻近已有建筑物或构筑物的安全稳定及残留滞水的处理等。 明沟降水是在基坑内设置排水明沟或渗渠和集水井，使进入基坑内的地下水沿排水沟渠流入井中，然后用水泵将水抽出基坑外的降水方法。明沟降水一般适用于土层较密实，坑壁较稳定，基坑较浅，降水深度不大，坑底不会产生流砂和管涌等的降水工程。 在地下水位以下施工基坑工程时，通常采用井点降水法来降低地下水位。垂直井点常沿基坑四周外围布设，水平井点则可穿越基坑四周和底部，井点深度大于要求的降水深度，通过井点抽水或引渗来降低地下水位，实现基坑外的暗降，保证基坑工程的施工。经井点降水后，能有效地截住地下渗流，降低地下水位，克服基坑的流砂和管涌现象，防止边坡和基坑底面的破坏；减少侧土压力，增加挖掘边坡的稳定性，有利于边坡的支护和施工；防止基底隆起和破坏，加速地基土的固结作用；有利于提高工程质量，加快施工进度及保证施工安全。 深基坑工程实用技术J.基坑工程，1996，17(5)加强型土钉墙可用于回填土、淤泥质土、黏性土、砂土、粉土等常见土层；可在不降水条件下采用，解决了在城市建设中环境限制不宜人工降水的难题；在无环境限制时，可垂直开挖与支护，易于在场地狭小的条件下方便施工；在工程规模上，深度12 m以内的深基坑均可根据具体条件，灵活、合理地推广使用,加强土钉支护的工作机理比较复杂，一般可以简单的认为：当土方开挖后土体要产生侧向位移，土钉的长度一般都超过了自然土体滑移面以外,当边坡沿滑移面滑动时，稳定土体内的土钉相当于锚杆开始受力,并阻止边坡的滑动，起缝合作用。其工作机理也可用整体作用理论来解释：即锚杆在高压注浆过程中，将边坡土体有效加固，由于注浆时一般压力都控制在0.5 MPa左右，浆液在压力作用下，沿土体裂隙及毛细孔扩散，不仅使土体得到加固，改变了原有受力性能，而且由于钢筋（钢管）的加筋作用，可以视为在加筋范围内为一重力式挡土墙。此技术的特点是：其主要组成要素普通土钉墙、预应力锚杆、深层搅拌桩、旋喷桩等。施工时，微型桩桩径一般250300 mm，间距0.52.0 m，骨架可采用钢筋笼或型钢，端头伸入坑底以下2.04.0 m。竖向钢管桩径一般4860 mm，壁厚35 mm。复合土钉墙在水位以下和软土中，采用48、厚3.5 mm钢花管土钉，直接用机械打入土中，并从管中高压注浆压入土体，通过沿土钉注浆加固地层对软土进行固化。 土钉墙在基坑支护工程中的应用J,广东省地质，2005，20(3)3 基本内容、拟解决的主要问题3.1设计内容 亿邦酒店基坑的基本设计内容有以下几方面： （1）设计方案比选：它包括对各种支护形式所使用的土体范围，基坑深度是否满足条件等，选取施工方便的支护结构。 （2）土压力计算：土压力计算包括对土体的水平荷载（主动土压力）、水平抗力（被动土压力）进行计算。 （3）支护结构计算：怡园基坑支护形式应满足剪力和弯矩要求。计算包括内力计算，弯矩计算，和配筋计算等。 （4）基坑稳定性验算：包括基坑整体稳定性计算、基坑坑底抗隆起稳定性分析、基坑踢脚稳定性验算、基坑抗管涌验算、基坑突涌稳定性分析计算。 （5）基坑的降水止水设计：为达到目的，基坑降水要进行疏干井设计、减压井设计和地面沉降计算三方面的设计。 （6）基坑监测方案设计：主要包括内力监测和变形监测两大方面的监测。3.2拟解决的主要问题 （1）支护方案的对比与优选。 （2）支护的稳定性验算问题。 （3）深基坑的降水止水问题。4 技术路线 （1）设计方案比选：是根据当地的自然地形、地质条件、水文条件、岩土工程勘察报告及各种支护形式的适用条件，综合考虑以确定合理地设计方案。 （2）土压力计算：是根据郎肯的理论进行主动土压力和被动土压力的计算。 （3）支护结构计算：其中是根据弹性支点法和极限平衡法进行计算的。有些支护结构也仅采用静力平衡状态计算。 （4）基坑稳定性验算：根据极限平衡法对边坡整体稳定性和基坑坑底隆起稳定性进行分析；基坑踢脚稳定性则根据力矩平衡来进行分析；根据基坑渗流的水力梯度不应超过临界水力梯度的原理对基坑渗流稳定性进行分析；基坑突涌稳定性分析多是从压力平衡的角度分析而得出得结论。 （5）基坑降水止水设计：应根据基坑底面上覆土压力承压含水层作用在顶板上的水头压力相平衡的原理进行基坑降水止水设计。采用轻型井点降水的方法宜适合该地区施工。 （6）基坑监测方案设计：采用科学仪器设备和一定的手段对支护结构、主体结构、桌边环境的受力和位移等进行持续观测。5 进度安排 2月25日3月02日 查阅相关资料 3月03日3月08日 设计方案比选，提交开题报告 3月11日3月13日 土压力参数确定 3月13日3月14日 主动土压力计算 3月14日3月15日 被动土压力计算 3月18日3月25日 进行支护体系具体支护参数确定 3月26日3月28日 靠近2#居民楼一侧支护结构计算 3月29日4月01日 靠近1#居民楼一侧支护结构计算 4月02日4月03日 靠近东路一侧支护结构计算 4月02日4月05日 靠近北路一侧支护结构计算 4月08日4月26日 支撑体系设计 4月29日4月30日 土钉墙整体滑动稳定性验算 5月01日5月02日 混凝土桩抗整体滑动稳定性验算 5月02日5月03日 H型钢板桩抗整体滑动稳定性进行分析 5月06日5月17日 基坑降水设计 5月20日5月24日 基坑监测方案设计 5月27日6月07日 毕业设计说明书 6月10日6月14日 毕业设计资料上交及评阅 6月17日6月21日 毕业答辩6 参考文献1建筑基坑支护技术规程(JGJ 120-2012).北京：中国建筑工业出版社，2012.2建筑地基处理技术规范(JGJ79-2002).北京：中国建筑工业出版社，2002.3建筑结构荷载规范(GB50009-2012) .北京：中国建筑工业出版社，2012.4建筑桩基技术规范(JGJ94-2008).北京：中国建筑工业出版社，2008.5混凝土结构设计规范(GB50010-2010).北京：中国建筑工业出版社，2010.6岩土工程勘察规范(GB 50021-2001 2009版).北京：中国建筑工业出版社，2001.7建筑边坡工程技术规范(GB50330-2002).北京：中国建筑工业出版社，2002.8深基坑工程，高大钊主编.机械工业出版社，2003.9基坑工程手册（第二版），刘建航、侯学渊主编.中国建筑工业出版社，2009.10 唐梦雄,陈如桂.深基坑工程变形控制M.北京:中国建筑工业出版社, 200611 刘建航, 侯学渊. 基坑工程手册M. 北京: 中国建筑工业出版社, 199712 黄强. 深基坑支护工程设计技术M. 北京: 中国建材工业出版社, 199513 尉希成. 支护结构设计手册M. 北京: 中国建筑工业出版社, 199514 唐业清. 基坑工程事故分析与处理M. 北京: 中国建筑工业出版社, 199915 龚晓南, 高有潮. 深基坑工程设计施工手册M. 北京: 中国建筑工业出 版社, 1998 16 杨予. 深基坑支护优化设计D. 南宁: 广西