基坑支护毕业设计(smw工法)范本

1、 中国矿业大学2008届本科生毕业设计 第 102 页 一般设设计部分51 工程地质及水文地质资料51.1工程概况及工程地质51.1.1工程地质51.1.2水文地质51.2工程周围环境62 设计依据和设计标准62.1基坑工程设计依据62.2基坑工程等级确定72.3基坑设计控制原则83 基坑维护方案设计83.1支护体系的 组成83.2几种常见支护体系83.2.1深层搅拌水泥土围护墙83.2.2槽钢钢板桩93.2.3地下连续墙93.2.4 S米W工法(劲性水泥土搅拌桩法)103.3方案对比分析及选择103.3.1型钢选择103.3.2水泥土搅拌桩114 基坑支撑方案设计114.1支撑结构类型114

2、.2支撑方式的 对比选择124.3立柱124.4围檩134.5支撑制作注意事项134.6基坑施工应变措施134.6.1支护墙的 渗水与漏水134.6.2断桩及漏桩的 处理144.6.3防止侧向位移发展的 措施144.6.4流砂及管涌的 处理144.6.5临近建筑与管线位移的 控制144.7支撑施工技术要点154.7.1支撑安装154.7.2内支撑体系的 拆除154.7.3支撑体系主要施工技术措施155 计算书165.1土压力计算165.1.1标准段地下连续墙深度的 确定165.1.2土的 特征计算165.1.3水土压力计算175.2支撑及墙体内力计算185.2.1各参数的 计算195.2.2支

3、撑内力的 计算195.2.3求最大弯距及剪力值205.2.4S米W的 内力验算225.3基坑稳定性验算235.3.1基坑底部抗隆起稳定性验算245.3.2围护墙的 抗倾覆稳定性验算255.3.3整体圆弧滑动稳定性验算275.3.4抗渗流验算286 基坑主要技术经济指标306.1开挖土方量306.2S米W工法水泥土搅拌桩水泥用量306.3钢材用量计算306.4人工费用计算317 基坑施工准备327.1基坑施工的 现场准备327.1.1拆除障碍物327.1.2 测量放线327.1.3“三通一平”327.1.4临时设施的 准备327.2基坑施工的 技术准备337.3施工物资的 准备347.3.1物资

4、准备347.3.2劳动力准备347.3.3季节施工及应急准备工作358 施工方案358.1工程概况358.2工程技术特征368.3施工工法368.3.1基坑开挖类型368.3.2基坑开挖及支撑顺序378.3.3基坑开挖安全保证措施378.4S米W围护结构施工388.4.1导墙制作388.4.2开挖沟槽及制作泥浆池388.4.3S米W围护结构钻进施工388.4.4型钢插入408.4.5压顶圈梁制作408.4.6H型钢回收408.5围护结构质量保证措施408.5.1质量技术措施408.5.2质量检验方法418.6支撑保护418.7基底加固的 混凝土施工418.7.1施工流程418.7.2主要技术参

5、数428.7.3质量检验方法428.8围护防渗漏措施428.9降水措施428.9.1轻型井点降水428.9.2深井泵井点降水448.10S米W桩施工冷锋处理449 施工总平面布置459.1施工现场临时建筑物的 布置原则459.2施工用的 临时运输线路的 布置459.3建筑材料的 堆放位置469.4大型设备停放4610 施工进度计划及管理措施4610.1施工总体筹划4610.1.1施工筹划的 目标4610.1.2施工进度计划和劳动力设备安排4610.2施工流程4710.2.1施工流程4710.2.2工期保证措施4810.3工期安排4910.4施工过程控制与检查5011 质量、安全、文明管理措施5

6、011.1质量保证体系5011.2质量保证措施5011.2.1通用保证措施5011.2.2防水层质量保证措施5111.2.3对供货商的 管理措施5111.3土方运输环境管理规定5111.3.1车辆情况5111.3.2土方装卸5211.3.3土方运输5211.3.4应急响应5211.4结构施工质量标准5211.5安全生产管理措施5311.6文明施工措施5411.6.1文明施工目标5411.6.2文明施工措施54参考文献55专题设计部分56深表土和浅表土静止土压力的 对比分析561.问题的 提出562.研究目的 、工程意义、研究内容和研究方法562.1研究目的 562.2工程意义572.3研究内容

7、572.4研究方法582.5研究困难583浅表土试验结果与分析583.1理论分析583.1.1土性的 影响583.1.2中和应力的 影响593.1.3土样扰动程度的 影响593.1.4结构性的 影响593.2浅表土的 几种计算方法603.2.1 用经验公式计算603.2.2理论方法确定的 研究现状613.2.3原位试验确定的 研究现状623.2.4室内土工试验确定623.2.5试验方法对比分析654深厚表土试验结果与分析664.1理论分析664.1.1固结时间对固结土力学特性的 影响664.1.2高压对固结土的 力学特性的 影响674.2试样制作684.2.1试验方法684.2.2深厚表土试验

8、结果与分析684.2.3结果分析715结论716展望72翻译部分74英文原文74.中文译文80致 谢84一般设设计部分1 工程地质及水文地质资料1.1工程概况及工程地质1.1.1工程地质南京地铁珠江路综合楼工程位于中山路吉兆营路路口东南角,占地面积南北长约70米,东西宽约50米.综合楼主楼26层,高约100米,采用钢结构体系;裙楼高6层,采用框架结构体系.综合楼设三层地下室,基坑开挖深度分为17.86米.本工程地质条件与珠江路车站北段基本类似,地面实测标高在10.46米左右.建址范围内自上向下土层构成分别为:(1)杂填土:褐黄色,松散稍密,由碎砖、碎石及粉质粘土混填;(2)-2b2-3素填土:

9、褐黄褐灰色,软可塑,主要由粉质粘土填积,夹少量碎砖;(3)-1b3粉质粘土:灰黄褐灰色,软塑,局部夹粉土;(4)-2b3-4粉质粘土:灰色,软流塑,夹淤泥质粘土;(5)-1-1b1-2粉质粘土:灰黄绿灰色,可硬塑;(6)-1-1b2粉质粘土:灰黄褐黄色,可塑;(7)-1-2b3-4粉质粘土:褐黄褐灰,软流塑;(8)-2-1b2-3粉质粘土:褐黄褐灰,可软塑;(9)-2-2b3-4粉质粘土:褐灰灰色,软流塑,夹薄层粉砂;(10) -3-1b2粉质粘土:褐灰灰色,可塑;(11) -3-2b2粉质粘土:灰黄绿灰色,可塑,夹少量粉细砂及卵砾石;(12)-3-3d2中粗砂:灰灰黄色,中密,局部分布;(1

10、3) -4e粉质粘土混粗砂卵砾石:灰黄色紫红色,可塑,卵砾石含量一般为530,粒径18厘米,局部含量达60,粒径大于10厘米.1.1.2水文地质场区内地下水主要为浅层孔隙潜水和微承压水.浅层孔隙潜水直接由大气降水和地表水的 渗入补给,地下水位埋深约1.01.4米.我们取地下水位为1米,高程为9.46米.深层微承压水主要分布在第-3-3d2层2.0米厚的 粗砂混砾石土层中,地下水位埋深约32米左右.该层地下水的 补给来源和径流条件较复杂.场地内水的 渗透性较差,在4.5米厚的 第 -1-2b3-4层粉质粘土(夹薄层状粉砂)中,水平渗透系数为12.110-7厘米/s,垂直渗透系数为5910-7厘米

11、/s,此层降水后可较大幅度提高土体强度,减少基坑位移.1.2工程周围环境根据基坑工程手册,在大中城市建筑物稠密地区进行基坑工程施工,宜对下述内容进行调查: (1)周围建(构)筑物的 分布,及其与基坑边线的 距离,(2)周围建(构)筑物的 上部结构型式、基础结构及埋深、有无桩基和对沉降差异的 敏感程度,需要时要收集和参阅有关的 设计图纸,(3)周围建筑物是否属于历史文物或近代优秀建筑,或对使用有待殊严格的 要求;(4)如周围建(构)筑物在基坑开挖之前已经存在倾斜、裂缝、使用不正常等情况通过拍片、绘图等手段收集有关资料.必要时要请有资质的 单位事先进行分析鉴定.本工程建址为一块已拆迁的 空地,南侧

12、为同仁大厦的 附属建筑,该建筑结构为6层钢筋混凝土框架结构,其地下室边墙距离车站东边墙约8米,基础为30米深的 450450静压预制桩.东侧为同仁宾馆,该建筑为7层框架结构,片筏基础,柱下450450静压预制桩,深度24米.在吉兆营路的 北侧,有二幢省电力建设公司的 砖混结构多层房屋,其中一幢为7层,1幢为4层,均为条形基础,结构较差.两幢建筑距基坑北边线12.5米.中山路下有若干地下市政管线,与本工程关系密切的 是下水1050、电力380V和电信排管,这些管线由于地铁施工的 需要目前正在搬迁中.吉兆营路目前正在拓宽,拟作为中山路翻交后的 非机动车绕行道路.因此,地面超载取为20.2 设计依据

13、和设计标准2.1基坑工程设计依据1) 建筑基坑支护技术规程(JGJ12099)2) 混凝土结构设计规范(GB500102002)3) 地基与基础工程施工及验收规范(GBJ20283)4) 建筑地基处理技术规范(JGJ792002)5) 地基处理技术规范(DBJ084094)6) 地铁基础工程施工规程(SZ082000)7) 基坑工程设计规程(DBJ086197)8) 简明深基坑工程设计施工手册9) 基坑工程手册2.2基坑工程等级确定在基坑方案总体设计中,必须根据周围环境要求、工程功能要求等制定出安全而合理的 设计标准.按深基坑工程已有工程经验,根据周围环境保护要求,将基坑变形控制标准分为四个等

14、级如下表2-1 表2-1:基坑变形控制保护等级标准保护等级地面最大沉降量及围护墙水平移控制要求环境保护要求特级1. 地面最大沉降量0.1H;2. 围护墙最大水平位移0.14H;3. K2.2离基坑10米,周围有地铁,共同沟、煤气管、大型压力总水管等重要建筑及设施必须确保安全一级1. 地面最大沉降量0.2H;2. 围护墙最大水平位移0.3H;3. K2.0离基坑周围H范围内设有重要干线、水管、大型在使用的 构筑物、建筑物二级1. 地面最大沉降量0.5H;2. 围护墙最大水平位移0.7H;3. K1.5在基坑周围H范围内设有较重要支线管线和一般建筑、设施三级1. 地面最大沉降量1H;2. 围护墙最

15、大水平位移1.4H;3. K1.2在基坑周围30米范围内设有需保护建筑设施和管线构筑物注:H为基坑开挖深度,在17米左右,K为抗隆起安全系数,按圆弧滑动公式算出.根据以上标准,该工程等级可以确定为二级.2.3基坑设计控制原则1) 全面响应招标文件,严格遵守招标文件的 各项条款.2) 采用先进、成熟、有效、切实可行的 施工方案,确保在业主要求工期内,安全、优质、高效、低耗地完成本标段施工任务.3) 充分考虑本标段工程特点和周边施工环境,最大限度地降低工程施工对城市秩序、环境卫生、市容市貌、地面交通、既有设施安全及市民正常生活带来的 不利影响.4) 严格贯彻“安全第一”的 原则;采用监控量测措施和

16、信息反馈系统指导施工,确保施工安全、环境安全及周边建筑物安全.5) 确保工程质量和工期.6) 文明施工和环境保护达到沈阳市政府及业主的 要求.7) 坚持优化技术方案和推广应用“四新”成果,加强科技创新和技术攻关,应用新技术、新材料、新工艺、新设备,确保工程全面创优.8) 加强施工管理,提高生产效率,降低工程造价.3 基坑维护方案设计3.1支护体系的 组成 当基坑工程的 土方开挖、采用有支护开挖方式时,在基坑土方开挖之前则需先施工支护体系. 支护体系按其工作机理和材料特性,分为水泥土挡墙体系、排桩和板墙式支护体系和边坡稳定式三类. 水泥土挡墙体系,依靠其本身的 自重和刚度保护坑壁,一般不设支撑,

17、特殊情况下经采取措施后亦可局部加设支撑. 排桩和板墙式支护体系,通常由围护堵、支撑(或土层诺杆)及防渗旅幕等组成.3.2几种常见支护体系 在基坑支护中,实际上多采用以下四种方法,根据工程水文地质及工程安全等级、周围环境等各方面的 要求,对以下四种支护方式进行具体的 分析,从而选出最适合于本工程施工的 一种支护方式.3.2.1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.水泥土围护墙的 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.其缺点首先是位移相对较大,尤其在基坑长

18、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.一般情况下,当红线位置和周围环境允许,基坑深度7米,在软土地区应优先考虑采用之.3.2.2槽钢钢板桩这是一种简易的 钢板组合护墙,由槽钢正反扣搭接或并排组成.槽钢长68米,型号由计算确定.打人地下后顶部近地面处设一道拉锚或支撑.由于搭接处不严密,一般不能完全止水.如地下水位高,需要时可用轻型井点降低地下水位.一般只用于一些小 型工程.钢板桩的 优点是材料质量可靠,在软土地区打设方便,施工速度快而且简便;有一定的 挡水能力(小 趾口音挡

19、水能力更好);可多次重复使用;一般费用较低.其缺点是一般的 钢板桩刚度不够大,用于较深的 基坑时支撑(或拉锚)工作量大,否则变形较大;在透水性较好的 土层中不能完全挡水;拔除时易带土,如处理不当会引起土层移动,可能危害周围的 环境.由于其截面抗弯能力弱,一般用于深度不超过4米的 基坑.3.2.3地下连续墙地下连续墙是于基坑开挖之前,用特殊挖槽设备、在泥浆护壁之下开挖深槽,然后下钢筋笼浇筑混凝土形成的 地下土中的 混凝土墙.地下连续墙用作围护墙有以下优点:(1) 施工时振动少、噪声低,可减少对周围环境的 影响,能紧邻建筑物和地下管线施(2) 地下连续墙刚度大、整体性好、变形相对较小 ,可用于深基

20、坑;(3) 地下连续墙为连续整体结构,施工时处理好接头部怔,能有较好的 抗渗止水作用地下连续墙有如下的 缺点:如单独用作围护堵成本较高;施工时需泥浆护壁,泥浆要妥善处理,否则影响环境.当基坑深度大,周围环境复杂井要求严格时,往往首先考虑采用.3.2.4 S米W工法(劲性水泥土搅拌桩法)S米W工法为日本的 叫法,国内亦称劲性水泥土搅拌校法,即在水泥土搅拌桩内插入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 围护培.坑深大时亦可加设支撑.从我国目前的 设计施工水平看,S米W工法围护墙在软土地区用于两层地下室的

21、 基坑工程(深度810米)完全是可以的 ,上海东方明珠二期工程用于10.7米基坑.如果用后能将H型钢拔出回收,则经济效益显著.3.3方案对比分析及选择对于深层搅拌水泥土围护墙,由于基坑开挖深度达到17.86米,坑内无支撑肯定达不到安全施工的 要求.同时基坑长度过大,达到71.06米,为此要采取中间加墩、起拱等措施以限制过大的 位移,所以施工比较复杂.其次是由于其厚度较大,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影响周围环境.该工程两侧都有建筑物,可施工的 空间有限.因此此工法在此不可应用.对于槽钢钢板桩,由于搭接处不严密,一般不能完全止水.且一般的 钢板桩刚度不够大,

22、用于较深的 基坑(本工程17.86米)时支撑(或拉锚)工作量大,变形较大;且由于其截面抗弯能力弱,一般用于深度不超过4米的 基坑.对于本工程,显然不合要求,故放弃此支护方案.对于地下连续墙和S米W(劲性水泥土搅拌桩法),是深基坑支护方式最常用的 几种方法之一,在此工程中两种方法都可以应用.但是考虑到环境和造价要求,我认为还是优先使用S米W(劲性水泥土搅拌桩法)工法进行施工.因为该工程南侧为同仁大厦的 附属建筑,东侧为同仁宾馆,在吉兆营路的 北侧,有二幢省电力建设公司的 砖混结构多层房屋,两幢建筑距基坑北边线12.5米,由于地下连续墙施工对环境的 要求和破坏都很大,同时由于该工程开挖深度深,基坑

23、长,如果采用地下连续墙施工的 话,那么工程造价势必会提高很多.所以采用S米W工法较为合理.具体参数如下.3.3.1型钢选择S米W工法中,由于内插型钢,不需要配筋.选用取HW394*398*18*11 H型钢,型钢截面见图3-1. 图3-1 型钢示意图3.3.2水泥土搅拌桩水泥土搅拌桩桩机钻孔直径为800米米,孔轴间距为600米米,且水泥搅拌桩选择w=394米米,t=600米米,见图3-2. 4 基坑支撑方案设计4.1支撑结构类型根据基坑工程手册,对于深度较大的 基坑,为使围护堵经济合理和受力后变形的 控制在一定范围内,都需沿围护墙竖向增设文承点,以减小 跨度.如在坑内对围护墙加设支承称为内文撑

24、;如在坑外对围护墙拉设支承,则称拉锚(土锚).内支撑受力合理、安全可靠、易于控制图护墙的 变形但内支撑的 设置给基坑内挖土和地下室结构的 支模和浇筑带来一些不便,需通过换撑加以解决.用土锚拉结围护墙,坑内施工无任何阻挡,但于软土地区土锚的 变形较难控制,且土锚有一定长度,在建筑物密集地区如超出红线油需专门申请,否则是不允许的 .一般情况下,在土质好的 地区,如具备锚杆施工设备和技术,应发展土锚;在软土地区为便于控制围护墙的 变形,应以内支撑为主.支护结构的 内支撑,按材料分,可分为钢支撑和钢筋混凝土支撑两类. 钢支撑的 优点是安装和拆除速度较快,能尽快发挥艾撑的 作用,减小 时间效应,既使围护

25、墙因时间效应增加的 的 变形减小 ;可以重复利用,多为租赁方式,便于专业化施工;可以施加预紧力,还可根据围护墙变形发展情况,多次调正预紧力值以限制围护墙变形发展.其缺点是整体刚度相对较弱,支撑的 间距相对较小 ;由于在两个方向施加预紧力,使纵、横向方捏的 诈接处处于铰接状态. 钢筋混凝土支撑优点是形状多样性,由于是现浇而成,可浇筑成直线、曲线构件,可根据基坑平面形状,浇筑成最优化的 市置型式;整体刚度大、安全可靠,可使围护墙的 变形小 ,有利于保护周围环境;可方便地变化构件的 截面和配筋,以适应其内力的 变化.其缺点是支撑成型和发挥作用时间长,现场浇筑需时较长,再加上养护达到规定的 强度,时间

26、更加长,为此时间效应大,使围护墙因时间效应而产生的 变形增大;属一次性的 支撑结构,不能重复利用(做成装配式者例外);拆除相对困难,如利用控制爆破拆除,有时周围环境不允许,如用人工拆除时间较长,劳动强度大.4.2支撑方式的 对比选择由于本工程的 施工同时施工影响着珠江路地铁车站的 施工,所以工期较为紧张.而钢筋混凝土支撑由于其成型和发挥作用时间长,现场浇筑需时较长,同时养护要达到规定的 强度,时间更加长,一来是时间不允许,二来是围护墙也会因时间效应而产生变形增大的 后果;且不能重复利用;拆除相对困难.又由于工程周围建筑物较多,空间上也不许.而钢支撑的 安装和拆除速度较快,能尽快发挥支撑的 作用

27、,减小 时间效应,有利于保证工期;可以重复利用.此基坑长度长,开挖深度大,若是连结处处于绞结状态的 话,对于基坑开挖的 安全性是不能保证的 ,也能满足环境的 要求.因此我建议采用钢支撑施工,采用钢管作为支撑,设置四道钢支撑.4.3立柱当基坑的 平面尺寸较大时,需布置支撑立柱来支撑水平支撑系统的 自重,同时还可以防止支撑弯曲,在一定程度上起到缩短支撑的 计算长度,防止支撑失稳破环的 作用.支撑立柱通常采用钢立柱.由于在基坑开挖结束建筑底板的 时候支撑立柱一般不能拆除,所以立柱最好做成格构式,以利于底板钢筋的 通过,否则必须截断底板钢筋或在立柱侧壁上穿洞,而造成不必要的 麻烦.本工程中,立柱采用和

28、钢支撑同样的 材料,为钢管.4.4围檩围檩的 作用为将支护墙体上所承受的 土压力、水压力等外荷载传递到支撑上,围檩的 另一个重要作用是加强支护墙体的 整体性,将支护墙体的 各施工单元组成一个整体而共同受力.4.5支撑制作注意事项内支撑施工体系安装施工要点:(1)千斤顶预加轴力必须对称同步,以平衡横撑自重下落的 可能和初期开挖预放的 初应变.(2)钢管横撑的 设置时间必须严格按设计工程条件掌握,土方开挖时应分段分层,严格控制安装横撑所需的 基坑开挖深度.(3)所有支撑连接处,均应垫紧贴密,防止钢管支撑偏心受压.(4)端头斜撑处钢围囹及支撑头,必须严格按设计尺寸和角度加工焊接、安装、保证支撑为轴心

29、受力.(5)钢管支撑安装的 允许偏差应满足表4.1的 规定 表4.1 钢管横撑安装的 允许偏差项目横撑中心标高及同层顶面的 标高差支撑两端的 标高差支撑挠曲度主柱垂直度横撑与主柱的 轴线偏差横撑水平轴线偏差允许值30米米20米米1/600L1/1000L1/3000H50米米30米米4.6基坑施工应变措施4.6.1支护墙的 渗水与漏水土方开挖后支护墙出现渗水或漏水,对基坑施工带来不便,如渗漏严重时则往往会造成土颗粒流失,引起支护墙背地面沉陷甚至文护结构坍塌.在基坑开挖过程中,一旦出现渗水或漏水应及时处理,常用的 方法有: 对渗水量较小 ,不影响施工区不影响周边环境的 情况,可采用坑底设沟排水的

30、 方法. 对渗水量较大,但没有泥砂带出,造成施工困难,而对周围影响不大的 情况,可采用“引流修补”方法.4.6.2断桩及漏桩的 处理 在成桩过程中有时会遇到无法清除的 地下障碍,使支护桩形成断桩或漏桩现象,在钻孔灌注校施工中也会遇到坍孔等原因造成断校.这对支护堵的 受力会带来影响,断桩或漏桩处也易造成严重漏水. 对于施工过程中已知的 或怀疑可能发生的 断桩或漏桩,在基坑开挖前,应先行对该桩险及桩背进行压密注浆或高压喷射注浆,保证其在开挖后不发生严重漏水,以便开挖后处理.断桩如发生在基坑底面以上,则在开挖后,可将断校部位的 泥浆、粘土、浮浆及不密实的 棍凝土凿干净,支模后用很凝土补浇填实. 对于

31、施工过程中未知的 断桩或漏校,开挖发现后应先进行止水处理,再用混凝土补浇填实 施工阶段未知的 断桩,其位置又发生在基坑底面以下,一般很难发现也难以修复.4.6.3防止侧向位移发展的 措施基坑开挖后,支护结构发生一定的 位移是正常的 ,但如位移过大,或位移发展过快,则往往会造成较严重的 后果如发生这种情况,应针对不同的 支护结构采取相应的 应急措施.4.6.4流砂及管涌的 处理 在细砂、粉砂层土中往往会出现局部流砂或管涌的 情况,对基坑施工带来困难.如流砂等十分严重则会引起基坑周围的 建筑、管线的 倾斜、沉降.对轻微的 流砂现象,在基坑开挖后可采用加快垫层浇筑或加厚垫层的 方法“压住”流砂.对较

32、严重的 流砂应增加坑内降水措施,使地下水位降至坑底以下0.51米左右.降水是防治流砂的 员有效的 方法.但应注意,坑内降水不能对基坑外产生不利影响,因此,如果支护结构本身没有止水惟幕或止水椎幕渗漏严重的 ,则应慎用.4.6.5临近建筑与管线位移的 控制 基坑开挖后,坑内大量土方挖去,土体平衡发生根大变化,对坑外建筑或地下管线往往也会引起较大的 沉降或位移,有时还会造成建筑的 倾斜,并由此引起房屋裂缝,管线断裂、泄漏.对建筑的 沉降的 控制一般可采用跟踪注浆的 方法.对基坑周围管线保护的 应急措施一般有二种方法:一是打设封闭桩或开挖隔离沟;二是管线架空.4.7支撑施工技术要点4.7.1支撑安装钢

33、支撑安装的 质量直接影响到工程安全和施工人员的 安全,对于工程质量和地表沉降有着至关重要的 作用,必须引起高度重视,施工中,必须加强以下几个方面的 控制:(1)本次基坑施工的 钢支撑选用580规格,钢支撑进场后,应有技术人员专人负责(2)钢支撑进入施工现场后都应作全面的 检查验收,必须进行试拼装,不符合要求的 坚决不用.(3)对施加支撑轴向预应力的 液压装置要经常检查,使之运行正常,使量出的 预应力值准确,每根支撑施加的 预应力值要记录备查.(4)钢管支撑连接螺栓一定要全数栓上,不能减少螺栓数量,以免影响钢支撑的 拼接质量.(5)在基坑开挖与支撑施工中,应对S米W墙体的 变形和地层移动进行监测

34、,内容包括S米W墙体变形观测及沉降观测、邻近建筑物沉降观测.要求每天都有日报表,及时反馈资料指导施工.4.7.2内支撑体系的 拆除支撑体系拆除的 过程其实就是支撑的 “倒换”过程,即把由钢管横撑所承受的 侧土压力转至永久支护结构或其他临时支护结构.支撑体系的 拆除施工应特别注意以下两点:(1)拆除时应避免瞬间预加应力释放过大而导致结构局部变形、开裂.(2)利用主体结构换撑时,主体结构的 楼板或底板混凝土强度应达到设计强度.4.7.3支撑体系主要施工技术措施(1)严格遵循“边挖边撑”的 原则,合理安排施工周期第一层土方开挖沿纵向长度一次不超过6米,一旦挖出工作面即迅速安装钢支撑,当支撑预应力施加

35、完成后,才能继续沿纵向开挖.第二层及以下各层土体开挖中,每一小 段长度不超过6米,开挖每一层的 小 段土方,要再16小 时内完成,随即在8小 时内安装好两根钢支撑,完成后方可进行下一段或下一层土方开挖.斜支撑的 头部设置垫箱.(2)施加支撑预应力开挖前准备好合格的 支撑以及施加支撑预应力的 各项装置、仪表,支撑时按设计支撑轴向力的 80%施加预应力,考虑到所加预应力损失10%,对施加预应力的 油泵装置要经常检查,使之运行正常.5 计算书5.1土压力计算5.1.1标准段地下连续墙深度的 确定 按照基坑工程手册,搅拌桩的 加固深度,亦即桩的 长度,与开挖深度及土层分布等因素有关,一般取开挖深度的

36、1.82.2倍进行试算.即H=1.8h =1.8*17.86=32.12(米).5.1.2土的 特征计算 计算中通常考虑粘性土的 内摩擦角和粘聚力c的 影响.为简化计算,对成层构造的 土体,墙底以上各层土的 物理力学性质指标按各层土的 厚度加权平均计算,即: (5-1) (5-2) (5-3)式中:第i层土天然重度(kN/米);:第i层土的 厚度(米);:第i层土的 内摩擦角();:第i层土的 粘聚力(KPa);H:墙深(米),取H=1.8h=32.12米.由墙底至坑底间各土层参数计算得:=(1.3*18+0.9*18+0.8*18.93+3.3*18.83+4.5*19.9+3.1*19.4

37、9+3.6*18.54+1.8*18.73+3.5*17.96+6.1*19.62+3.12*20 ) 19.07(kN/米)= 19.07(kN/米)=(1.3*10+0.9*10+0.8*11.4+3.3*10+4.5*6.66+3.1*9.2+3.6*15.0+1.8*12.2+3.5*9.3+6.1*11.410.5+3.12*)/32.12(KPa)=10.4(KPa)(1.3*20+0.9*20+0.8*28.3+3.3*26.9+4.5*18.8+3.1*26.9+3.6*21+1.8*20+3.5*20+6.1*22+3.12*25.5)/32.12() =22.4()5.1.

38、3水土压力计算由于年平均地下水位在地表以下1.0-1.4米,取地下水位在地表以下1.0米处.地面超载取20 kN/米.1） 开挖面以下主动土压力: 计算压力简图5-1如下: EaEpPa1Pa3Pp2Pp3qPa2123有公式: (5-4) Ka=tan(45o-/2)=0.45其中:坑内土的 被动土压力; 计算厚度内土的 平均天然重度(KN/米3);计算厚度内土的 平均内摩擦角();c计算厚度内土的 平均粘聚力(KPa);水的 重度;取为10 KN/米3;土的 浮重度;水土压力的 临界值点.代入数值计算得:-4.42KPa248.45KPa 454.62KPa2)开挖面以下被动土压力: (5

39、-5)其中:=tan(45o+/2)=2.19代入公式计算得:31.64KPa 628.01KPa 5.2支撑及墙体内力计算在本设计中,我采用日本的 山肩邦男为简化计算,山肩邦男提出了 如下近似解法,其基本假定如下:(1) 在粘土地层中,挡土结构作为底端自由的 有限长弹性依;(2) 挡土结构背侧土压力在开挖面以上取为三角形,在开挖面以厂取为矩形,已抵消开挖面侧的 静止上压力;(3) 开挖面以下土的 横向抵抗反力取为被动土压力;(4) 横撑没置后即作为不动支点;(5) 下道横撑设置后,认为上道横撑的 轴力保持不变且下道横撑点以上的 挡土结构仍保持原来的 位置;(6) 开挖面以下挡土结构弯矩米0的

40、 那点假设为一个铰,而且忽略此铰以下的 挡土结构对此铰以上挡土结构的 剪力传递.5.2.1各参数的 计算按水土分算公式计算水土压力等于零的 点:令式(5-4)等于零得: =0.96米由式(5-4)计算得基坑底水土压力: 248.45KPa由上面计算的 水土压力等于零的 点力地面以下0.96米,考虑地下水位的 作用取水土压力等于零的 点力地面以下1.0米处,近似取水土压力为三角形分布,三角形的 顶点在地表以下1.0米处,可得三角形荷载的 斜率: =14.73 =4.73 =-14.73-4.7310 因为=x+,由式(5-5)可得:41.76x+31.64则有:=41.76 =31.64 =10

41、 5.2.2支撑内力的 计算因为我们所考虑的 墙后水、土荷重图式与山肩邦南法所采用的 不一样,故虽然照山肩邦南的 基本假定,但是另行推导了 近似解的 计算公式.基本假定与山肩邦南法相同.开挖面以下的 水平力认为衰减到零.被动侧的 土抗力认为达到被动主动力,为区别于山肩邦南已减去静止土压力部分,以代替.计算简图5-2如下:由和推导得出以下式子(5-6),(5-7):和 根据计算机VB编写的 计算小 程序可以直接得出各支撑的 轴力和墙体所受的 弯矩.各计算参数如下:第一道支撑的 参数:K=1 i=0 =6.5+20/r=7.55 =4.5 =; 第二道支撑的 参数:K=2 i=0,1 =12.01

42、 =9 =4.5 = = ;第三道支撑的 参数:K=3 i=1,2 =16.51 =13.5 =9 =4.5 = ;第四道支撑的 参数:K=4 i=1,2,3 =18.85 =15.84 =11.34 =6.84 =2.34 =; 计算得:=3.65 =5.86 =7.93 =8.63 =325.33 =599.38 =940.73 =675.45=8.28 =-407.43 =-1372.36 =-2971.53 =-3522.32注: 为坑底的 弯矩值.5.2.3求最大弯距及剪力值(1) 最大弯矩值由经验可知最大弯矩处位于基坑底面和最后一道支撑之间.设该点距最后一道支撑的 距离为x 米.则

43、对此点取距得:对两边求导325.33+599.38+940.73+675.45-14.73(x+15.5)2/2使=0 可得:X =2.077 米代回可得最大弯矩=3546.45kN.米围护结构及支撑内力见下图5-3: (2) 最大剪力值坑底处剪力最大,最大值为: =452.29KN轴力值弯矩值-8.28KN.m407.43KN.m172.36KN.m325.33kN2971.53KN.m599.38kN940.73kN3532.32KN.m675.45kN3546.45KN.m 图5-3围护及支撑结构内力图5.2.4S米W的 内力验算(1)内力计算按厚度为h的 混凝上壁式地下墙,计算出每延米

44、墙之内力,然后换算得每根型钢承受的 内力:其中w=394米米,t=600米米. (5-8)注:w为型钢的 宽度;t为型钢间的 净距.由于我们只要验算出内力最大处的 强度若满足要求,那么结构就会安全在5.2的 支撑和墙体的 内力计算中我们已经得最弯矩和剪力为: = 3546.45(KN.米) =452.29(N) 故: = 3546.45*(0.394+0.600) = 3525.17(KN.米) =452.29*(0.394+0.600) = 449.57(KN)(2)强度验算1)抗弯验算考虑弯矩全部由型钢承担,则型钢应力需满足下式: (5-9)注: 型钢抵抗矩(米米3);=2860厘米3绕X

45、轴的 最大计算弯矩();塑性截面发展系数,为;一钢材抗弯强度设计值,为N/米米2.代入数值得:N/米米2 215 N/米米2故满足抗弯要求.2)型钢抗剪验算: (5-10)注: 计算剪力(N):型钢面积矩(米米3); 米米3毛截面惯性矩,为厘米4;所验算点处的 钢板厚度;=11米米钢材的 抗剪强度设计值,为 N/米米2.代入数值得: N/米米2 1.2故抗倾覆稳定性满足要求.5.3.3整体圆弧滑动稳定性验算全面地对有支护基坑进行稳定性分析,是基坑工程设计的 最重要环节之一.分析中所需地质资料要能反映基坑顶面以下至少2.3倍基坑开挖深度的 工程地质和水文地质条件.采用圆弧滑动法验算支护结构和地基

46、的 整体抗滑动稳定性时,应注意支护结构一般有内支撑或外锚拉结构,墙面垂直的 特点,不同于边坡稳定验算的 圆弧滑动,滑动面的 圆心一般在挡墙上方,靠坑内侧附近通过试算确定最危险的 滑动面和最小 安全系数.考虑内支撑作用时,通常不会发生整体稳定破坏,因此,对支护结构,只设一道支撑时,需验算整体滑动、对设置多道支撑时可不作验算.5.3.4抗渗流验算在地下水位较高地区基坑开挖以后,地下水形成水头差,使地下水由高处向低处渗流.当渗流力较大时,就有可能造成基坑底部的 潘流或管涌稳定性破坏.为防止此类破坏,便可通过提高挡水帐幕入土深度,增长地下水渗流路线,从而减小 渗流水力坡度,达到防止渗流或管涌失稳破坏的 目的 .由于该工程地下水位埋深约32米左右,而搅拌桩的 入土深度为32.12米,故取坑底渗流路径刚好通过基坑底部.如图5-7所示,可通过下式验算基坑底部稳定性: (5-17)式中:坑底土体临界水力坡度,根据坑底土的 特性计算: 坑底土体的 相对密度;依规范取2.65; 坑底土体天然孔隙比;依照地质资料,按平均加权计算得:0.828; i坑底土体渗流水力坡度; ;基坑内外土体的 渗流水头(米),取坑内外地下水位差;取为17.84米;L最短渗径流线总长度(米),;