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建筑物的基坑支護(hù)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書-全文預(yù)覽

2025-06-19 23:36 上一頁面

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【正文】 直徑)。箍筋間距200mm。環(huán)境類別為二級(jí),鋼筋采用HRB400的Ⅲ級(jí)鋼筋。 水平抗力水平抗力作用點(diǎn)離設(shè)定彎矩零點(diǎn)的距離: 設(shè)定樁插于離地面3m的位置處,則=103=7m支點(diǎn)力為:驗(yàn)算準(zhǔn)則為:,則嵌固深度設(shè)計(jì)符合基坑的受力要求。計(jì)算依據(jù)和計(jì)算公式:(1) 基坑內(nèi)側(cè)水平抗力標(biāo)準(zhǔn)值按下列規(guī)定計(jì)算:1)對(duì)于碎石土及砂土,基坑內(nèi)側(cè)水平抗力標(biāo)準(zhǔn)值按下列規(guī)定計(jì)算: 式中 ——作用于基坑底面以下深度處的豎向應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值; ——第層土的被動(dòng)土壓力系數(shù)。2) 計(jì)算點(diǎn)位于基坑開挖面以上時(shí): 式中——開挖面以上土的加權(quán)平均天然重度。圖31土層參數(shù) 水平荷載的計(jì)算 按照超載作用下水土壓力計(jì)算的方法,根據(jù)朗肯土壓力計(jì)算理論計(jì)算土的側(cè)向壓力,計(jì)算時(shí)不考慮支護(hù)樁與土體的摩擦作用。4 基坑支護(hù)設(shè)計(jì) 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容基坑支護(hù)設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括土壓力計(jì)算,零彎矩點(diǎn)位置、嵌固深度的計(jì)算、最大彎矩的確定,樁身鋼筋配置等等,然后根據(jù)所配置的支護(hù)參數(shù),進(jìn)行基坑整體穩(wěn)定性驗(yàn)算、傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算和基坑底承載力驗(yàn)算。除一級(jí)基坑和三級(jí)基坑外的基坑均屬二級(jí)基坑。4)開挖深度大于10m的基坑;符合下列情況之一的基坑,定為一級(jí)基坑的情況: 地質(zhì)計(jì)算參數(shù) 根據(jù)提供的勘察報(bào)告,選取各土層的固結(jié)快剪指標(biāo)作為基坑支護(hù)設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù),并按照郎肯土壓力計(jì)算理論作為土側(cè)向壓力設(shè)計(jì)的計(jì)算依據(jù)。該層場區(qū)分布較連續(xù)。該層場區(qū)普遍分布。地下水位隨季節(jié)不同有升降變化。因此,國家《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定,一般情況下本市的建筑工程抗震設(shè)計(jì)按基本烈度7度進(jìn)行設(shè)防。旱、澇、雹、凍等氣象災(zāi)害較頻繁?;窗彩械靥幠吓瘻貛Ш捅眮啛釒У倪^渡地區(qū),兼具有南北氣候特征,光熱水整體配合較好。該浮力的反力作用于孔隙水體上,故其側(cè)壓力系數(shù)為1。另外,土水合算時(shí),未考慮土顆粒質(zhì)量受到的地下水浮力的影響,也就未考慮土顆粒所受浮力對(duì)水的反作用影響。 —土的內(nèi)摩擦角(); —土的粘聚力(kPa)。采取該法的主要理由有:認(rèn)為在滲透性較低的粘性土中,水壓力的影響不會(huì)在短時(shí)間內(nèi)顯示出來;對(duì)于粘性土的不排水情況,土體受剪產(chǎn)生超孔隙水壓力,而部分水壓力通常又無法正確測量或計(jì)算;有些國內(nèi)勘察單位條件有限,有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)比較難以獲得。有學(xué)者認(rèn)為,從土的有效應(yīng)力原理這一基本概念出發(fā),對(duì)地下水位以下無論何種土均采用土水分算;但也有學(xué)者認(rèn)為,土水分算計(jì)算結(jié)果,主動(dòng)土壓力偏大,被動(dòng)土壓力偏小,且粘聚性土的有效強(qiáng)度指標(biāo)難以準(zhǔn)確測定,從工程實(shí)際應(yīng)用出發(fā),對(duì)地下水位以下滲透性較小的粘聚性土可用土水合算。不同的降水排水措施又導(dǎo)致不同的地下水運(yùn)動(dòng)形式。因此,經(jīng)典公式有其局限性和實(shí)用性。3)經(jīng)典土壓力理論是平面應(yīng)變條件下的解答,而沒有考慮末端影響。因此,經(jīng)典土力學(xué)理論對(duì)基坑支護(hù)土體的塑性發(fā)展過程沒有給出解答。由于實(shí)測位移與經(jīng)典的朗肯土壓力理論和庫侖土壓力理論計(jì)算的并不一致。而位移的性狀隨著支撐和錨桿的設(shè)置及每步開挖施工方式的不同而不同。 —土的重度(kN/m)。但是,工程中常用的土壓力計(jì)算方法仍以古典的郎肯土壓力理論和庫侖土壓力理論,用這兩種理論計(jì)算出的土壓力都是支護(hù)結(jié)構(gòu)前、后的土體處于極限平衡狀態(tài)時(shí)的土壓力。因而被規(guī)范所采用,成為工程界現(xiàn)行使用的主要方法。3深基坑設(shè)計(jì)計(jì)算方法 深基坑土壓力的計(jì)算 作用于支護(hù)結(jié)構(gòu)的荷載作用于支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載主要有:地基土產(chǎn)生的土壓力、地下水產(chǎn)生的水壓力、基坑頂面建(構(gòu))筑物的超載(荷載)、施工荷載、相鄰場地的沉樁擠土作用、地震產(chǎn)生的垂直和水平荷載以及溫度影響和混凝土收縮引起的附加荷載等。圖25地下連續(xù)墻示意圖 方案對(duì)比分析及選擇 經(jīng)過多個(gè)方案的比較分析,本基坑充分考慮到周邊地層條件,選擇技術(shù)上可行,經(jīng)濟(jì)上合理,并且具有整體性好、水平位移小,同時(shí)便于基坑開挖及后續(xù)施工的可靠支護(hù)措施。由于其截面抗彎能力弱,一般于深度不超過4m的基坑。如地下水位高,需要時(shí)可用輕型井點(diǎn)降低地下水位。⑺ 槽鋼鋼板樁槽鋼鋼板樁是一種簡易的鋼板校園護(hù)墻,由槽鋼正反扣搭接或并排組成。水泥土圍護(hù)墻的優(yōu)點(diǎn):由于一般坑內(nèi)無支撐,便于機(jī)械化快速挖土;具有擋土、止水的雙重功能;一般情況下較經(jīng)濟(jì)。當(dāng)基坑開挖平面面積很大而開挖深度不太大時(shí),宜采用單層支撐。土釘墻圍護(hù)適用于地下水位以上或者人工降水后的粘性土、粉土、雜填土及非松散砂土、卵石土等;不適用于淤泥質(zhì)及未經(jīng)降水處理地下水以下的土層地基中基坑圍護(hù)。地面拉錨式需要有足夠的場地設(shè)置錨樁,或其他錨固物;錨桿式需要地基土能提供錨桿較大的錨固力。懸臂式圍護(hù)結(jié)構(gòu)適用于土質(zhì)較好、開挖深度較淺的基坑工程。 幾種常見支護(hù)體系在基坑支護(hù)中,根據(jù)工程水文地質(zhì)及工程安全等級(jí)、周圍環(huán)境等各方面的要求,對(duì)以下幾種支護(hù)方式進(jìn)行具體的分析,從而選出最適合于本工程施工的一種支護(hù)方式。2 深基坑設(shè)計(jì)內(nèi)容2 .1 基坑支護(hù)方案設(shè)計(jì) 支護(hù)體系的組成 當(dāng)基坑工程的土方開挖、采用有支護(hù)開挖方式時(shí),在基坑土方開挖之前則需先施工支護(hù)體系。 場地水文地質(zhì)勘察應(yīng)達(dá)到以下要求:查明開挖范圍及鄰近場地地下水含水層和隔水層的層位、埋深和分布情況,查明各含水層(包括上層滯水、潛水、承壓水)的補(bǔ)給條件和水力聯(lián)系;測量場地各含水層的滲透系數(shù)和滲透影響半徑;分析施工過程中水位變化對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)和基坑周邊環(huán)境的影響,提出應(yīng)采取的措施。當(dāng)有條件時(shí),基坑應(yīng)采用局部或全部放坡開挖,放坡坡度應(yīng)滿足坡穩(wěn)定性要求。 1 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)均應(yīng)進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)的計(jì)算,計(jì)算內(nèi)容應(yīng)包括: 1) 根據(jù)基坑支護(hù)形式及其受力特點(diǎn)進(jìn)行土體穩(wěn)定性計(jì)算; 2) 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的受壓、受彎、受剪承載力計(jì)算; 3) 當(dāng)有錨桿或支撐時(shí),應(yīng)對(duì)其進(jìn)行承載力計(jì)算和穩(wěn)定性驗(yàn)算。 支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮其結(jié)構(gòu)水平變形、地下水的變化對(duì)周邊環(huán)境的水平與豎向變形的影響,對(duì)于安全等級(jí)為一級(jí)和對(duì)周邊環(huán)境變形有限定要求的二級(jí)建筑基坑側(cè)壁,應(yīng)根據(jù)周邊環(huán)境的重要性、對(duì)變形的適應(yīng)能力及土的性質(zhì)等因素確定支護(hù)結(jié)構(gòu)的水平變形限值。圖11 土體浸水濕化前后δε示意圖第二部分:深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)1 深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)原則 支護(hù)原則 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)采用以分項(xiàng)系數(shù)表示的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式進(jìn)行設(shè)計(jì)。軟化和泥化作用使巖土體的力學(xué)性能降低,內(nèi)聚力和摩擦角值減小。這個(gè)過程在斜坡受降水入滲使得地下水位上升到滑動(dòng)面以上時(shí)尤其顯著。3) 由于地下水的流動(dòng),在巖土體中產(chǎn)生滲流,對(duì)巖土體中產(chǎn)生一個(gè)剪應(yīng)力,從而降低巖土體的抗剪強(qiáng)度。地下水與巖土體相互作用影響著巖土體的變形和強(qiáng)度。嚴(yán)格控制施工現(xiàn)象,安全施工事關(guān)大局。另外,基坑降水會(huì)導(dǎo)致周邊地下水下降,地面也會(huì)下沉。由于深基坑在開挖的時(shí)候容易使地表產(chǎn)生沉降問題,從而使得鄰近建筑物發(fā)生沉降開裂,這種沉降位移的產(chǎn)生大多數(shù)與地表水的含水量有關(guān),如果地表水的含水量降低的話,沉降范圍一般而言會(huì)比較大。目前仍沒有進(jìn)入普及階段關(guān)鍵是如下兩個(gè)原因:一是專家匱乏;二是反饋信息速度慢。因此,深基坑工程的安全不僅取決于合理的設(shè)計(jì)、施工,而且取決于貫穿在工程設(shè)計(jì)、基坑監(jiān)測與工程的設(shè)計(jì)、施工也被稱為深基坑工程施工的三大基本要素。 基坑施工中地下水的處理不當(dāng):基坑施工中,地下水的處理是一個(gè)難點(diǎn),因土質(zhì)與地下水位的差異,基坑開挖施工的方法也隨之不同,尤其是在沿海等高水位地區(qū)或者表層滯水很豐富的地區(qū),深基坑工程施工中地下水的處理基本是整個(gè)工程成敗的關(guān)鍵。目前的支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,一般都以古典的庫倫公式或朗肯公式作為計(jì)算土壓力的基本公式。下面就深基坑工程存在的幾個(gè)問題進(jìn)行討論。地基的巖體與土層性質(zhì)的復(fù)雜多變性,其規(guī)律是難以掌握的,故從施工角度來說,基礎(chǔ)類型與施工方法的正確選擇,不僅關(guān)系到造價(jià)的高低、工期的長短,而且還關(guān)系施工的難易程度甚至結(jié)構(gòu)物的成敗。3 深基坑在建筑工程上的作用與地位深基坑在高層建筑整體施工中占據(jù)了很小的地位,但它且發(fā)揮著重要作用。同時(shí)在施工過程中,應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測,力求實(shí)行信息化施工。 ⑥ 基坑工程是系統(tǒng)工程。在基坑支護(hù)體系設(shè)計(jì)中要注意基坑工程的空間效應(yīng)。 ④ 基坑工程綜合性強(qiáng)?;庸こ痰闹ёo(hù)體系設(shè)計(jì)與施工和土方開挖不僅與工程地質(zhì)水文地質(zhì)條件有關(guān),還與基坑相鄰建(構(gòu))筑物和地下管線的位置、抵御變形的能力、重要性,以及周圍場地條件等有關(guān)。如軟粘土地基、黃土地基等工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件不同的地基中基坑工程差異性很大。2 深基坑的特點(diǎn)① 基坑支護(hù)體系是臨時(shí)結(jié)構(gòu),安全儲(chǔ)備較小,具有較大的風(fēng)險(xiǎn)性?;咏邓疄榛娱_挖及基礎(chǔ)施工創(chuàng)造無水作業(yè)條件,保證基坑的開挖施工的順利進(jìn)行,同時(shí)降低在開挖過程中對(duì)環(huán)境的影響。建筑物的基坑支護(hù)設(shè)計(jì)是一門從實(shí)踐中發(fā)展起來的技術(shù)。因建設(shè)需要基礎(chǔ)愈做愈深,其支護(hù)結(jié)構(gòu)難度,尤以軟土地區(qū)也愈來愈大,已經(jīng)成為高層建筑工程中的難點(diǎn)和熱點(diǎn)。在地下水位較高的透水土層(例如砂類土及粉土)中進(jìn)行基坑開挖施工時(shí),由于坑內(nèi)外的水位差大,較易產(chǎn)生潛蝕、流沙、管涌、突涌等滲透破壞現(xiàn)象,導(dǎo)致邊坡或基坑坑壁失穩(wěn),直接影響到建筑物的安全。(二)開挖深度雖未超過5m,但地質(zhì)條件、周圍環(huán)境和地下管線復(fù)雜,或影響毗鄰建筑(構(gòu)筑)物安全的基坑(槽)的土方開挖、支護(hù)、降水工程。 ② 基坑工程具有很強(qiáng)的區(qū)域性。 ③ 基坑工程具有很強(qiáng)的個(gè)性。因此,對(duì)基坑工程進(jìn)行分類、對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)允許變形規(guī)定統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)都是比較困難的?;拥纳疃群推矫嫘螤顚?duì)基坑支護(hù)體系的穩(wěn)定性和變形有較大影響。所以對(duì)基坑工程的時(shí)間效應(yīng)也必須給予充分的重視。不合理的土方開挖、步驟和速度可能導(dǎo)致主體結(jié)構(gòu)樁基變位、支護(hù)結(jié)構(gòu)過大的變形,甚至引起支護(hù)體系失穩(wěn)而導(dǎo)致破壞。大量土方外運(yùn)也將對(duì)交通和棄土點(diǎn)環(huán)境產(chǎn)生影響。有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)表明,建筑物失事70%~80%是由基礎(chǔ)失敗而引起。特別是在21世紀(jì),隨著超大基坑工程的要求越來越高,隨之出現(xiàn)的問題也越來越多。② 基坑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)土壓力的確定 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算包括外力(土壓力及地基超載)和支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力(彎矩和剪力)、支撐體系的設(shè)計(jì)計(jì)算、基坑整體穩(wěn)定性和局部穩(wěn)定性、地基承載力、支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部位移、結(jié)構(gòu)和地面的變形以及軟弱土層的局部加固、對(duì)相鄰建筑的影響等諸方面的計(jì)算。搞好基坑挖土還需要施工、業(yè)主、設(shè)計(jì)及監(jiān)測各方面配合和協(xié)作。 信息化施工的程度不高:由于深基坑工程的地質(zhì)條件復(fù)雜多變,加之特殊的受力特點(diǎn),使其在工程設(shè)計(jì)階段的預(yù)估值與其在施工過程中的實(shí)際值存在一定的差異.。這是一項(xiàng)很有發(fā)展前途的新技術(shù),具有代價(jià)小成效大的優(yōu)點(diǎn),目前在一些工程中已初步應(yīng)用。一般基坑支護(hù)措施會(huì)平衡這種傾向,但是仍會(huì)有很微小的位移。建筑物的變化跟基坑的距離和基坑深度、以及建筑物本身的地基是否在沉降影響線內(nèi)都有關(guān)系。第一應(yīng)力狀態(tài)容易使土地保持穩(wěn)定性,但是深基坑的挖掘加速了這種應(yīng)力狀態(tài)向第二應(yīng)力狀態(tài)的改變,從而引起了位移等現(xiàn)象,這樣的話對(duì)地下管道等地下設(shè)施和其他建筑物等造成了一定的影響,會(huì)使相鄰近的建筑物發(fā)生開裂甚至傾斜的情況,還會(huì)使地下管道發(fā)生變形等。一般說來地下水對(duì)巖土體有三種作用,即物理作用(潤滑作用、濕化軟化作用、泥化作用、結(jié)合水的強(qiáng)化作用) ,化學(xué)作用(離子交換、溶解作用、水解作用、溶蝕作用) ,力學(xué)作用(包括孔隙靜水壓力和孔隙動(dòng)水壓力) 。2) 地下水通過孔隙靜水壓力作用,影響巖土體中的有效應(yīng)力,從而降低巖土體的強(qiáng)度。 潤滑作用:處于巖土體中的地下水,在巖土體的不連續(xù)面邊界(如未固結(jié)的沉積物及坡體的顆粒表面或堅(jiān)硬巖石中的裂隙面、節(jié)理面和斷層面等結(jié)構(gòu)面) 上產(chǎn)生潤滑作用,使不連續(xù)面上的剪應(yīng)力效應(yīng)增強(qiáng),結(jié)果沿著不連續(xù)面誘發(fā)巖土體的剪切運(yùn)動(dòng)。一般在斷層帶易發(fā)生泥化現(xiàn)象。浸水后土顆粒間受水的潤滑在自重作用下將重新調(diào)整期間的位置,改變?cè)瓉斫Y(jié)構(gòu),使土體壓縮下沉,正是由于這種變化,極有可能導(dǎo)致基坑失穩(wěn)。 表21 基坑側(cè)壁安全等級(jí)及重要性系數(shù) 安全等級(jí)破 壞 后 果 Υ0 一級(jí)支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞、土體失穩(wěn)或過大變形對(duì)基坑周邊環(huán)境及地下結(jié)構(gòu)施工影響很嚴(yán)重 二級(jí)支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞、土體失穩(wěn)或過大變形對(duì)基坑周邊環(huán)境及地下結(jié)構(gòu)施工影響一般三級(jí)支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞、土體失穩(wěn)或過大變形對(duì)基坑周邊環(huán)境及地下結(jié)構(gòu)施工影響不嚴(yán)重注:有特殊要求的建筑基坑側(cè)壁安全等級(jí)可根據(jù)具體情況另行確定。 根據(jù)承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)要求,基坑支護(hù)應(yīng)按下列規(guī)定進(jìn)行計(jì)算和驗(yàn)算。 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)內(nèi)容應(yīng)包括對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)質(zhì)量檢測及施工監(jiān)控的要求。對(duì)于軟土,勘察范圍尚宜擴(kuò)大; 基坑周邊勘探點(diǎn)的深度應(yīng)根據(jù)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求確定,不宜小于1倍開挖深度,軟土地區(qū)應(yīng)穿越軟土層; 勘探點(diǎn)間距應(yīng)視地層條件而定,可在15~30m內(nèi)選擇,地層變化較大時(shí),應(yīng)增加勘探點(diǎn),查明分布規(guī)律。 在取得勘察資料的基礎(chǔ)上,針對(duì)基坑特點(diǎn),應(yīng)提出解決下列問題的建議:分析場地的地層結(jié)構(gòu)和巖土的物理力學(xué)性質(zhì);地下水的控制方法及計(jì)算參數(shù);施工中應(yīng)進(jìn)行的現(xiàn)場監(jiān)測項(xiàng)目;基坑開挖過程中應(yīng)注意的問題及其防治措施。排樁和板墻式支護(hù)體系,通常由圍護(hù)堵、支撐(或土層諾桿)及防滲帷幕等組成。懸臂式結(jié)構(gòu)對(duì)開挖深度很敏感,容易產(chǎn)生較大變形,對(duì)相鄰的建筑物產(chǎn)生不良的影響。錨固體系可分為錨桿式和地面拉錨式兩種。(4)土釘墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)土釘墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)的機(jī)理可理解為通過在基坑邊坡中設(shè)置土釘,形成加筋土重力式擋墻,起到擋土作用。內(nèi)撐體系可采用水平支撐和斜支撐。23內(nèi)嵌式圍護(hù)結(jié)構(gòu)示意圖⑹ 深層攪拌水泥土圍護(hù)墻深層攪拌水泥土圍護(hù)墻是采用深層攪拌機(jī)就地將土和輸入的水泥漿強(qiáng)行攪拌,形成連續(xù)搭接的水泥土柱狀加固體擋墻。一般情況下,當(dāng)紅線位置和周圍環(huán)境允許,基坑深度<7m,在軟土地區(qū)應(yīng)優(yōu)先考慮采用之。由于搭接處不嚴(yán)密,一般不能完全止水。其缺點(diǎn)是一般的鋼板樁剛度不夠大,用于較深的基坑時(shí)支撐(或拉錨)工作量大,否則變形較大;在透水性較好的土層中不能
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