基坑支护设计开题报告

时间:2018-01-05 编辑:雅菲 手机版

  开题报告的撰写完成,意味着毕业论文(设计)工作已经开始,学生已对整个毕业论文(设计)工作有了周密的思考,是完成毕业论文(设计)关键的环节。以下是小编整理的基坑支护设计开题报告,欢迎阅读。

  1 课题的研究目的和意义

  随着经济的发展社会的进步,大城市的高层建筑,地下建筑,还有隧道等工程的大幅度增加,而同时为了节省土地,充分利用地下空间,深基坑工程也随之不断增加。深基坑工程是一个古老而具有划时代特点的综合性的岩土工程课题,因为它既涉及到土力学典型强度问题和变形问题,又涉及到土体与支护结构的相互作用问题。经过分析不难看出,基坑工程的发展是一种新的支护型式的出现带动新的分析方法的产生,并遵循实践,认识,再实践,再认识的规律而逐渐趋向成熟。20世纪30年代,太沙基和皮克等最先从事基坑工程的研究,60年代在奥斯陆等地的基坑开挖中开始实施施工监测,从70年代起,许多国家陆续制订了指导基坑开挖与支护设计和施工的法规。我国于20世纪80年代初才开始出现大量的基坑工程。 80年代前,国内为数不多的高层建筑的地下室多为一层,基坑深不过4 m,常采用放坡开挖就可以解决问题。到80年代,随着高层建筑的大量兴建,开始出现两层地下室,开挖深度一般在8 m左右,少数超过10 m。 进入90年代,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10 m 的比比皆是。

  基坑支护工程的设计与施工,既要保证整个支护结构在施工过程中的安全,又要控制结构和周围土体的变形,以保证周围环境(相邻建筑物和地下公共设施等) 的安全。因此,如何确保基坑工程的安全可靠、经济合理、实用可行是当前现代化城市建设中一个非常重要和迫切的问题。特别是在20世纪,随着大基坑工程的要求越来越高,随之出现的问题也越来越多。本设计力求在宫老师的指导下,因地制宜做出一个合理的设计。

  泛海酒店基坑支护结构设计地处旅游区与住宅区交界处,地理位置十分重要,土地资源珍贵,该地区地下室较少,泛海酒店为两层地下室结构,将为以后的城市地下空间开发与利用奠定坚实的基础,同时该地下室也可作为本市的标志性地下建筑,具有一定的经济影响力。

  选定该课题也是为了培养自己的综合能力。根据土木工程专业(岩土与地下工程方向)的培养目标要求及本人毕业后的主要服务去向,通过毕业设计,能够使我们把所学过的专业知识综合应用于实际工程设计中,使理论与生产实践相结合提高工程设计能力,能独立进行基坑支护结构设计。通过泛海酒店基坑支护结构设计,使我们在应用现行规范、标准、技术指标与经济指标等方面得到基本训练,达到对所学专业知识进行巩固、综合掌握和灵活运用的目的,提高分析问题、解决问题的能力。

  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,从而把我们四年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,巩固了我们的专业知识,培养了我们的动手能力,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基坑支护方向的研究现状

  改革开放以来,我国在交通、水利水电、 市政、地下工程开发和利用等基础设施领域取得了令人瞩目的成就 ,尤其是近十年来 ,更取得了突飞猛进的发展 ,其中铁路隧道、公路隧道、水利水电隧洞、市政共同沟以及城市地铁也取得了前所未有的发展,同时在设计和施工技术水平上也有了很大提高。我国改革开放和国民经济持续高速增长的形势下,全国工程建设亦突飞猛进,高层建筑迅猛发展,建筑高度越来越高,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。我国城市地下工程、隧道及井孔工程等先后采用了明挖法、暗挖法、盖挖法、盾构法、沉管法、冻结法及注浆法等,这些技术有的已达到国际先进水平。促进了建筑科学技术的进步和施工技术、施工机械和建筑材料的更新与发展。为了保证建筑物的稳定性,建筑基础都必须满足地下埋深嵌固的要求。随之出现的问题也越来越多,这给建筑施工、特别是城市中心区的建筑施工带来了很大的困难。

  地下工程包括市政管线工程 ,地下仓储工程 ,地下商场,地下车库,城市地下空间综合开发利用等地下建筑物以及大中型平战结合工程。随着现代化城市高密度化 ,生活水准的高标准化 ,各种供给设施(如电信、 电气、 煤气、 上下水等)的需求量将会急剧增加 ,需要改造和增设的供管线愈来愈多 ,解决这一问题的最好对策乃是进行统一规划与管理的城市地下共同沟(城市地下公用事业综合隧道) ,1994年上海浦东建成了我国第一条规模较大的张扬路共同沟。城市地下空间开发利用 ,目前较广泛的有高层建筑物地下室 ,平战结合的人防工程 ,如上海人民广场地下商场 ,哈尔滨、 长春地下商业街等。利用地下工程恒温恒湿 ,受地面干扰小,防灾抗灾能力强等的特点 ,我国修建了许多地下储库 ,如地下粮库、 油库、金库等。随着我国经济和科技的发展 ,地下工程的应用领域和应用深度将不断拓展。

  国外城市地下空间开发利用起步早,大规模的开发大约经历了150多年的发展历程,经验比较成熟。国外地下空间的开发开始于建设地铁,比如说英国伦敦1863年就建成了世界上第一条地铁,开创了城市地下铁道建设的先河,美国纽约1865年建设是第一条地铁,法国的巴黎1900年建设了第一条地铁,德国的柏林1902年建设了第一条地铁,西班牙的马德里1919年建设了第一条地铁,日本的东京1927年建设了第一条地铁,目前世界上已经修建地铁投资运营的国家和地区有40多个,城市有一百多个。

  国外地下空间的开发开始于第二次世界大战,第二次世界大战战前加强地下工势建设,牵引了地下空间的开发。第二次世界大战中战略轰炸已经成为战争的主要样式,巨大的平民伤亡和财产损失,使各交战国充分认识加强民防工程建设,修建地下防护设施的重要地位和作用,在遭受敌空袭时,民防和地下防护设施建设相对较好的英国平均每受弹一吨伤亡1人,在过去的战争中,*队的伤亡人数和平民的伤亡人数是20:1,而现代战争军人的伤亡人数和平民的伤亡人数是1:20,所以在战后欧洲各国在十分重视在民用建筑下面修建防空地下室,并以法律形势加以规定,瑞士作为一个中立国家,接近300年没有战争,但是瑞士所有的建筑物都修建了地下防护工程,它的地下空间的开发主要是战时的防护和防灾。 注重立体开发,充分利用地下空间的多功能性,建设四通五达的地下城,从地铁交通工程、大型建筑物向地下自然的延伸发展,到复合型地下综合体,再到地下城,形成了地下交通、地下商业、地下疏散干道、地下共同管沟建设的有机融合。同时,公共建筑也向地下发展,如公共图书馆、会议中心、展览中心、体育馆、音乐厅、大型的科研实验室等文化体育设施。国外的地下建筑的内部空间环境质量、应急系统和运营管理都达到了较高的水平。例如:美国基本上是实行道路交通的地下化,比如波士顿中央大道就是经历了城市由高架道路转入地下的过程,验证了城市道路及高架道路走进地下化的发展趋势,美国的地铁建设在世界上运营最长,纽约有443公里,车站达504个,每天有510多万人在地铁里面运行,每年将近20亿人次,真正的市中心曼哈顿地区常住人口只有10万,但白天进入该地区是300万,多数是乘坐地铁的人员。法国也是城市地下空间开发较早国家,一是对废弃的矿井进行再开发利用,改变为城市的下水道和防空设施,巴黎市早在18世纪末就开发利用了几个世纪之前的废弃矿井,于1890年成功用于巴黎世博会中国馆和印度馆的设计,取得成功。二是大力建设地下车库。三是用于保护历史文化景观,比如卢浮宫改造,地上已经没有空间利用,就在地下扩建,成功对古典建筑进行了现代化改造。

  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:

  (1)钢板桩

  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。

  (2)钢筋混凝土板桩

  这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。

  (3)钻孔灌注桩排桩挡墙

  常用直径为600~1000mm,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7~8m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100~150mm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。

  (4)H型钢支柱、木挡板支护挡墙

  这种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488mm×300mm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。

  (5)地下连续墙

  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600~1000mm,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。 (6)土钉墙

  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粘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SMW法(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。

  基坑工程设计多在主体工程设计结束施工图完成之后,基坑工程施工之前进行。但为了使基坑工程设计与主体工程之间协调,使基坑工程的实施能更加经济,对大型深基坑工程,应在主体结构设计阶段就着手进行,以便协调基坑工程与主体工程结构之间的关系,如地下结构用逆作法施工,则围护墙和中间支承柱(中柱桩)的布置就需与主体工程地下结构设计密切结合;如大型深基坑工程支护结构的设计,其立柱的布置、多层支撑的布置和换撑等,皆与主体结构工程桩的布置、地下结构底板和楼盖标高等密切有关。

  进行基坑工程设计之前,应对下述地下结构设计资料进行了解:

  (1)主体工程地下室的平面布置和形状,以及与建筑红线的相对位置。这是选择支护结构形式、进行支撑布置等必须参考的资料。如基坑边线贴近建筑红线,便需选择厚度较小的支护结构的围护墙;如平面尺寸大、形状复杂,则在布置支撑时需加以特殊处理。

  (2)主体工程基础的桩位布置图。在进行围护墙布置和确定立柱位置时,必须了解桩位布置。尽量利用工程桩作为立柱桩,以降低支护结构费用,实在无法利用工程桩时才另设立柱桩。

  (3)主体结构地下室的层数、各层楼板和底板的布置与标高,以及地面标高。根据天然地面标高和地下室底板底标高,便可确定基坑开挖深度,这是选择支护结构形式、确定降水和挖土方案的重要依据。

  了解各层楼盖和底板的布置,则便于支撑的竖向布置和确定支撑的换撑方案,如楼盖局部缺少时,还需考虑水平支撑换撑时如何传力等。

  在规划和设计建筑物时,常常用安全系数来考虑许多未知或不确因素的影响 新的建筑结构规范的 制定 ,使安全系数的概念及含义有了质的飞跃。以前 的安全系数的大小并不能定量地表示安全性 的大小 利用 以概率统计为手段分析建筑物破坏或失效概率 的可靠度理论的引进成为一种必然 .新的建筑 结构规 范中用可靠度理论定义的评价指标,是在大量工程实践基础上以概率统计为手段制定 的具有小于某破坏 概率的指标 .

  建筑物的上部结构的设计已全部采用基于可靠度理论的新规范 ,但在基础工程中,仅桩基工程率先采用可靠度设计 ,其他方面则刚刚起步 。在基坑工程 中开展这方面的工作较少 ,主要是基坑工程中影响因素众多 ,积累的资料较少 ,较难进行 。目前上部结构采用可靠度设计 ,而基础(包括基坑 )则采用定值设计存在各种不协调的问题 。因此进行基坑可靠度研究而与上部结构设计相衔接 ,成为亟待懈决的问题,国家地基基础设计规范正采用可靠度理论进行修改,本文拟在基坑工程的可靠度研究方面作一些探讨。基坑支撑开挖的确定性分析本身就相当复杂,不是一二个公式所能解决的,因此国内外基坑支护结构基于不确定性分析 的可靠度研究成果很少 。只有 Matsuo等人在这方面作过较细致的工作 ,但该文采用的是简支梁近似法,用其进行可靠度研究 ,其本身的误差极有可能掩盖可靠度分析的作用 。所以本文采用有限元方法来 将可靠度理论引入基坑支护结构的受力及变形分析 ,考虑 了模型不确定性和计算参数变异性对结构的影响,提出了深基坑支护结构受力及变形的近似概率预测方法。

  3 基本内容、拟解决的主要问题

  3.1设计内容

  泛海酒店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:泛海酒店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08日 方案比选 10天

  3月11日—3月15日 土压力计算 5天

  3月18日—4月19日 基坑支护结构计算 25天

  4月22日—5月03日 基坑稳定性验算 10天

  5月06日—5月17日 基坑降水设计 10天

  5月20日—5月24日 基坑监测方案设计 5天

  5月27日—6月07日 撰写毕业设计说明书 10天

  6月10日—6月14日 毕业设计资料上交及评阅 5天

  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》(JGJ79-2012).北京:中国建筑工业出版社, 2012.

  [3]《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001) .北京:中国建筑工业出版社,2001. [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,2006

  [11] 刘建航, 侯学渊. 基坑工程手册[M]. 北京: 中国建筑工业出版社, 1997 [12] 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, 1995 [13] 尉希成. 支护结构设计手册[M]. 北京: 中国建筑工业出版社, 1995

  [14] 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,1999

  [15] 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: 广西大学, 1999.

  [17] 张引平. 浅谈深基坑支护结构设计计算[J]. 科技情报开发与经济,2004,14(4): 182-182

  [18] Clough G.W, Dunean J.M. Finite Element Analyses of Retaining wa11Behavior[J]. ASCE, 1971, 165-167

  [19]Andrew J.W, Youssef M.A. Analysis of Deep Excavation in Boston[J]. Journal of Geotechnical Engineering, 1993, 69-89

  [20]Sunil S.Kishnani, Ronaldo I. Seepage and Soi1-structure Interface Effects in Braced Excavations[J]. Journal of Geotechnical Engineering, 1993, 912- 929

  [21]Andrew J.W,Youssef M.A. Analysis of Deep Excavation in Boston[J].Journalof Geotechnanical Engineering, 1993,69-89

  [22]Sunil S.Kishnani,Ronaldo I.Seepage and Soil-structure Interface EffectsinBracedExcavations[J].JournalofGeotechnicalEngineering,1993,912-929

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