土木工程深基坑技術(shù)畢業(yè)設(shè)計論文.doc

遠程教育學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 題目 土木工程施工新技術(shù)(深基坑支護技術(shù)) 姓名與學(xué)號 712070322009 年級與專業(yè) 12春土木工程 學(xué)習(xí)中心 余杭學(xué)習(xí)中心 指導(dǎo)教師 趙團鋒 浙江大學(xué)遠程教育學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）誠信承諾書1.本人鄭重地承諾所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計），是在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下嚴(yán)格按照學(xué)校和學(xué)院有關(guān)規(guī)定完成的。2.本人在畢業(yè)論文（設(shè)計）中引用他人的觀點和參考資料均加以注釋和說明。3.本人承諾在畢業(yè)論文（設(shè)計）選題和研究內(nèi)容過程中沒有抄襲他人研究成果和偽造相關(guān)數(shù)據(jù)等行為。4.在畢業(yè)論文（設(shè)計）中對侵犯任何方面知識產(chǎn)權(quán)的行為，由本人承擔(dān)相應(yīng)的法律責(zé)任。 畢業(yè)論文（設(shè)計）作者： 2016年4月12日論文版權(quán)使用授權(quán)書 本論文作者完全了解 浙江大學(xué)遠程教育學(xué)院 有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交本論文的復(fù)印件和電子文檔，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán) 浙江大學(xué)遠程教育學(xué)院 可以將論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索和傳播，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編論文。畢業(yè)論文（設(shè)計）作者：2016年4月12日 摘要結(jié)合近年來一些深基坑支護設(shè)計與施工，概述了較成熟的深基坑支護結(jié)構(gòu)選型及適應(yīng)條件，簡述了深基坑設(shè)計理論及其存在的一些問題，對深基坑支護工程在今后的工程技術(shù)應(yīng)用進行了探討，以期進一步完善深基坑支護技術(shù)。深基坑工程是隨著城市建設(shè)事業(yè)的發(fā)展而出現(xiàn)的一種新類型的巖土工程?；又ёo設(shè)計與施工應(yīng)綜合考慮工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件、基礎(chǔ)類型、基坑開挖深度、降排水條件、周圍壞境對基坑側(cè)壁位移的要求、基坑周邊荷載、施工季節(jié)、支護結(jié)構(gòu)使用期限等因素，因做到因地制宜，因時制宜，理論設(shè)計、嚴(yán)格監(jiān)控、信息化施工。放下一段基坑支護是一個綜合性的巖土工程問題，既涉及土力學(xué)中典型強度與穩(wěn)定問題，又包含了變形問題，同時還涉及到土與支護結(jié)構(gòu)的共同作用以及結(jié)構(gòu)力學(xué)等問題。隨著對這些問題的認識及其對策研究的深入，越來越多的新技術(shù)在深基坑工程中也得到廣泛應(yīng)用。關(guān)鍵詞：深基坑 支護 設(shè)計 控制 目錄摘要I引言3第1章 深基坑支護結(jié)構(gòu)類型41.1土釘墻支護41.2排樁或地下連續(xù)墻41.3水泥土墻41.4逆作拱墻41.5放坡5第2章 深基坑支護的土壓力62.1土強度指標(biāo)的選擇62.2土壓力計算理論及方法62.3水土壓力的合算與分算6第3章 支護結(jié)構(gòu)計算方法73.1靜力平衡法73.2等值梁法73.3彈性地基梁的m法73.4彈塑有限元法8第4章 地下水控制94.1地下水的治理方法94.1.1明排水治理法94.1.2井點降水治理法9 4.1.3隔滲治理法10第5章 基坑開挖監(jiān)測11第6章 動態(tài)設(shè)計和施工12參考文獻13致謝14 引言伴隨著國民經(jīng)濟建設(shè)的迅猛發(fā)展，社會經(jīng)濟得到了高速發(fā)展，人民生活水平有很大提升，我國城市化建設(shè)步伐也不斷加快，建筑業(yè)科技的進步已經(jīng)居于世界領(lǐng)先地位。為了保證工程的順利進行，提高企業(yè)的競爭力，減少施工過程中對周邊環(huán)境的影響，采用深基坑支護的施工技術(shù)已經(jīng)勢在必行?，F(xiàn)代建筑的要求很高，對地下空間的利用非常注重，由于目前的環(huán)境條件的限制，深基坑的面積不能再擴大，那么就給深基坑支護技術(shù)帶來了更高的技術(shù)難度。由于對深基坑支護工程質(zhì)量不夠重視，帶來了很多問題，因此加強深基坑支護技術(shù)在土木工程中的應(yīng)用，對建筑的強度和穩(wěn)定性有重要的影響，對保證工程質(zhì)量具有重要意義。 第1章 深基坑支護結(jié)構(gòu)類型深基坑支護的結(jié)構(gòu)類型主要有： 1.1土釘墻支護: 土釘墻是采用土釘（如鋼筋、鋼筋錨索土釘）加固的基坑側(cè)壁土體與護面等組成的支護結(jié)構(gòu)，是一種確保邊坡穩(wěn)定式的支護,它是起主動嵌固作用,增加邊坡的穩(wěn)定性,使基坑開挖后坡面保持穩(wěn)定。土釘墻的適用條件是：基坑側(cè)壁安全等級宜為二、三級；基坑深度不宜大于12m；當(dāng)?shù)叵滤桓哂诨拥酌鏁r，應(yīng)采取降水或截水措施。1.2排樁或地下連續(xù)墻: 排樁(如旋挖樁、長螺旋灌注樁等）是以某種樁型按隊列式布置組成的基坑支護結(jié)構(gòu)。地下連續(xù)墻是用機械施工方法成槽澆灌鋼筋混凝土形成的地下墻體。通常連續(xù)墻的厚度為600mm、800mm、1000mm不等，地下連續(xù)墻剛度大，止水效果好，是支護結(jié)構(gòu)中最強的支護型式。排樁或地下連續(xù)墻適用條件是：適于基坑側(cè)壁安全等級一、二、三級；懸臂式結(jié)構(gòu)在軟土場地中不宜大于5m；當(dāng)?shù)叵滤桓哂诨拥酌鏁r，宜采用降水、排樁加截水帷幕或地下連續(xù)墻。 1.3水泥土墻: 水泥土墻是由水泥樁相互搭接形成的帷幕、壁狀等形式的重力式結(jié)構(gòu)。此結(jié)構(gòu)施工中無振動、無噪音、污染少、擠土輕微。水泥土墻適用條件：基坑側(cè)壁安全等級宜為二、三級；水泥土樁施工范圍內(nèi)地基土承載力不宜大于150KPa；基坑深度不宜大于6m。1.4逆作拱墻: 逆作拱墻結(jié)構(gòu)型式根據(jù)基坑平面形狀可采用全封閉拱墻，也可采用局部拱墻。逆作拱墻適用條件是：基坑側(cè)壁安全等級宜為二、三級；淤泥和淤泥質(zhì)土場地不宜采用；拱墻軸線的矢跨比不宜小于1/8；基坑深度不宜大于12m；地下水位高于基坑底面時，應(yīng)采取降水或截水措施。1.5放坡:放坡的適用條件是：基坑側(cè)壁安全等級易為三級；施工場地滿足放坡條件；可獨立或與上述其他結(jié)構(gòu)結(jié)合使用；當(dāng)?shù)叵滤桓哂谄履_時，應(yīng)采取有效降水措施。注：基坑側(cè)壁安全等級及重要性系數(shù)見下表：安全等級破壞后果0一級 支護結(jié)構(gòu)破壞、土體失穩(wěn)或過大變形時對基坑周邊環(huán)境及地下結(jié)構(gòu)施工影響很嚴(yán)重。1.10二級 支護結(jié)構(gòu)破壞、土體失穩(wěn)或過大變形時對基坑周邊環(huán)境及地下結(jié)構(gòu)施工影響一般。1.00三級 支護結(jié)構(gòu)破壞、土體失穩(wěn)或過大變形時對基坑周邊環(huán)境及地下結(jié)構(gòu)施工影響不嚴(yán)重。0.90 第2章 深基坑支護的土壓力2.1土強度指標(biāo)的選擇 土的抗剪強度指標(biāo)C，與土的固結(jié)度有密切的關(guān)系，土的固結(jié)過程就是土中孔隙水壓力的消散過程，對于同一種土，在不同排水條件下進行試驗，可以得出不同的抗剪指標(biāo)C，故試驗條件的選取應(yīng)盡可能反映地基土的實際工作狀態(tài)。在基坑支護設(shè)計中應(yīng)采用三軸試驗的指標(biāo)，才能保證選取參數(shù)值的客觀性和準(zhǔn)確性。對于黏性土，計算圍護結(jié)構(gòu)背后由自重應(yīng)力而產(chǎn)生的主動土壓力采用三軸試驗的固結(jié)不排水剪的指標(biāo)與實際工作狀態(tài)較致，但由地面臨時荷載而產(chǎn)生的土壓力，通常采用三軸不排水剪指標(biāo)較合理。特別對于軟黏性土，最好采用現(xiàn)場十字板的原位測試方法確定c，因為室內(nèi)試驗的擾動影響太明顯，強度指標(biāo)偏低，使設(shè)計過于保守。計算基坑內(nèi)被動土壓力時，一般宜采用三軸固結(jié)不排水剪。對于砂土，由于排水固結(jié)迅速，對于任何情況，均可采用排水剪指標(biāo)，或采用固結(jié)不排水剪經(jīng)孔隙水壓力修正后的c，值來計算土壓力。 2.2土壓力計算理論及方法 1)試驗結(jié)果證實了太沙基理論的定性結(jié)論，土壓力大小取決于位移的大小和位移方向； 2)實測結(jié)果表明，當(dāng)變形小于5H(H為開挖深度)時，被動土壓力仍然能得到充分發(fā)揮，所以說，對于深基坑工程的實際變形情況而言，套用一些經(jīng)驗的位移指標(biāo)來判斷墻前土體是否達到被動極限狀態(tài)，是有一定局限性的；3)在黏性土上的許多基坑支護工程，護坡樁鋼筋強度未完全發(fā)揮，實際鋼筋應(yīng)力還低于鋼筋的設(shè)計強度，造成很大浪費，而造成鋼筋應(yīng)力低的原因主要是計算土壓力大于實際土壓力。實驗還表明，把基坑支護結(jié)構(gòu)視為平面是不合理，因為基坑工程的“角效應(yīng)”即土壓力的空間效應(yīng)，對墻體位移有明顯的抑制作用。利用這種空間效應(yīng)可以在兩邊折減樁數(shù)或減少樁的配筋量。 2.3水土壓力的合算與分算 按照有效應(yīng)力原理，可知“土、水壓力分算”比“土、水壓力合算”概念要清楚。但由于要測得有效應(yīng)力強度指標(biāo)，一般試驗難以做好，而且水、土壓力合算法在一些軟黏土地區(qū)的臨時性開挖工程中土壓力計算值與實測值較為符合。 土在有水作用時，墻后土壓力主要是水、土壓力共同作用的結(jié)果，在未搞清水、土耦合效應(yīng)的前提下，水、土壓力合算是一個包含一定的實踐經(jīng)驗的綜合方法，對工程實踐來說是有利的。 為搞清墻后土體在水、土共同作用下的破壞機理，進行水、土壓力分算，是符合系統(tǒng)科學(xué)原理的方法。 第3章 支護結(jié)構(gòu)計算方法支護結(jié)構(gòu)的計算方法主要有： 3.1、靜力平衡法：靜力平衡法亦稱自由端支承法，該法假定圍護結(jié)構(gòu)是剛性的，并可繞支撐點轉(zhuǎn)動。圍護結(jié)構(gòu)的前側(cè)產(chǎn)生被動土壓力，后側(cè)產(chǎn)生主動土壓力。靜力平衡法適用于圍護結(jié)構(gòu)的入土深度不太深即底端非嵌固的情況，此時圍護結(jié)構(gòu)由于土壓力的作用而達到極限平衡狀態(tài)。利用墻前后土壓力的極限平衡條件來求插入深度、結(jié)構(gòu)內(nèi)力等。 3.2、等值梁法：單支撐(錨拉)埋深板樁計算，將其視為上端簡支、下端固定支承，變形曲線有一反彎點，一般認為該點彎矩值為零，于是可把擋土結(jié)構(gòu)劃分為兩段假想梁，上部為簡支，下部為一次超靜定結(jié)構(gòu)，其彎矩圖不變，該法稱為等值梁法。實踐表明，等值梁法計算板樁是偏于安全的，實際設(shè)計計算常將最大彎矩予以折減，折減經(jīng)驗系數(shù)為0608，一般取074。等值梁法基于極限平衡狀態(tài)理論，假定支擋結(jié)構(gòu)前后受極限狀態(tài)的主被動土壓力作用，不能反映支擋結(jié)構(gòu)的變形情況，亦即無法預(yù)先估計開挖對周圍建筑物的影響，故一般僅作支護體系內(nèi)力計算的校核方法之一。 3.3、彈性地基梁的m法：基坑工程彈性地基梁法取單位寬度的擋墻作為豎直放置的彈性地基梁，支撐簡化為與截面面積、彈性模量和計算長度等有關(guān)的二力桿彈簧。彈性地基梁法中土對支擋結(jié)構(gòu)的抗力(地基反力)用土彈簧模擬，地基反力的大小與擋墻的變形有關(guān)，即地基反力由水平地基反力系數(shù)同該深度擋墻變形的乘積確定。即f=mzy，其中，f為土對支擋結(jié)構(gòu)的水平地基反力，kNm2；為比例系數(shù)，kNm4；為計算深度，m；為計算點處擋墻的水平位移m。彈性地基梁的m法優(yōu)點是考慮了支護結(jié)構(gòu)與土體的變形協(xié)調(diào)。工程實踐表明，在軟土中的懸臂樁支護計算采用m法，計算位移與實測位移有很大差異，實測位移是計算值的好幾倍。這說明樁后土體變形已不再屬于彈性范圍。另外，m法無法直接確定支護結(jié)構(gòu)的插入深度，通常假定試算有很大的隨意性，有時樁底落在軟弱土層中，還需經(jīng)驗來修正。3.4、彈塑有限元法： 有限單元法作為今后基坑支護設(shè)計計算的發(fā)展方向，它的優(yōu)點是考慮了土體與結(jié)構(gòu)的變形協(xié)調(diào)，而且可以得出塑性區(qū)的分布，從而判斷支護結(jié)構(gòu)的總體穩(wěn)定性。但選取合理的本構(gòu)模型與計算參數(shù)，以及塑性區(qū)范圍與穩(wěn)定性之間的定量關(guān)系均缺乏經(jīng)驗。目前，隨著計算機技術(shù)及系統(tǒng)科學(xué)的發(fā)展，為有限單元法的完善提供了更有利的工具。在結(jié)構(gòu)計算方面，建立了能考慮基坑圍護結(jié)構(gòu)和土壓力的空間非線性共同作用理論及其計算方法，并編成程序，方便高效地完成基坑圍護工程的計算。 第4章 地下水控制 地下水控制的設(shè)計和施工應(yīng)滿足支護結(jié)構(gòu)設(shè)計要求，應(yīng)根據(jù)場地及周邊工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件和環(huán)境條件并結(jié)合基坑支護和基礎(chǔ)施工方案綜合分析、確定。地下水控制方法主要有集水明排、降水、截水和回灌等型式單獨或組合使用，可按下表選用。 地下水控制方法適用條件方法名稱土類滲透系數(shù)（m/d）降水深度（m）水文地質(zhì)特征集水明排填土、粉土、粘性土、砂土720.05上層滯水或水量不大的潛水降水真空井點0.120.0單級6多級20噴射井點0.120.05含水豐富的潛水、承壓水、裂隙水截水粘性土、粉土、砂土、碎石土、巖溶巖不限不限回灌填土、粉土、砂土、碎石土0.1200不限 當(dāng)因降水而危及基坑及周邊壞境安全時，宜采用截水或回灌方法。截水后，基坑中的水量或水壓較大時，宜采用基坑內(nèi)降水。當(dāng)基坑底為隔水層且層底作用有承壓水時，應(yīng)進行坑底突涌驗算，必要時可采取水平封底隔滲或鉆孔減壓措施保證坑底土層穩(wěn)定。4.1地下水的治理方法4.1.1、明排水治理法：在填土、淺層黏性土中開挖基坑，經(jīng)計算和現(xiàn)場試驗判斷不可能發(fā)生坑底突涌或側(cè)壁滲漏、流土，可采用明溝盲溝排水方法。 4.1.2、井點降水治理法：井點降水治理方法適用以下條件：地下水位較淺的砂石類或粉土類土層；周圍環(huán)境容許地面有一定的沉降；止水帷幕密閉，坑內(nèi)降水時坑外水位下降不大；基坑開挖深度與抽水量均不大，或基坑施工期較短；有有效措施足以使鄰近地面沉降控制在容許值以內(nèi)；具有地區(qū)性成熟經(jīng)驗，驗證降水對周圍環(huán)境不產(chǎn)生大的不良影響。填土、粉土及含薄層粉砂的粉質(zhì)黏土含水層涌水量不大時，適用輕型井點降水。黏性土、淤泥質(zhì)土和粉土，適用電滲井點降水。砂土、粉土地層適用噴射井點降水。砂土、碎石土和巖石地層適用管井井點降水。管井降水可根據(jù)水文地質(zhì)條件，水位降幅要求和環(huán)境保護要求采用完整井或非完整井。 4.1.3、隔滲治理法：采取隔滲措施治理方法適用以下條件：開挖深度以上或坑底以下接近坑底部位分布有粉土、粉砂，有可能產(chǎn)生流土?xí)r；鄰近基坑有地表水體(湖塘、渠道、河流)，與基坑之間沒有可靠隔水層時；有承壓水突涌可能，且無降水措施時。 減小降水不良影響的措施 1)充分估計降水可能引起的不良影響； 2)設(shè)置有效的止水帷幕，盡量不在坑外降水； 3)采用地下連續(xù)墻； 4）坑底以下設(shè)置水平向止水帷幕； 5)設(shè)置回灌系統(tǒng)，形成人為常水頭邊界?；毓嘞到y(tǒng)適用于粉土粉砂土層。 第5章 基坑開挖監(jiān)測基坑開挖應(yīng)按設(shè)計要求自上而下分段分層進行。在機械開挖后，應(yīng)輔以人工修整坡面，坡面平整度的允許偏差易為20mm，在坡面噴射混凝土支護前，應(yīng)清除坡面虛土?；舆吔缰車孛鎽?yīng)設(shè)排水溝，且應(yīng)避免漏水、滲水進入坑內(nèi)；放坡開挖時，應(yīng)對坡頂、坡面、坡腳采取降排水措施。基坑周邊嚴(yán)禁超堆荷載，軟土基坑必須分層均衡開挖，層高不宜超過1m，基坑開挖過程中，應(yīng)采取措施防止碰撞支護結(jié)構(gòu)、工程樁或擾動基底原狀土。發(fā)生異常情況時，應(yīng)立即停止挖土，并應(yīng)立即查清原因和采取措施，方能繼續(xù)挖土。開挖至坑底標(biāo)高后坑底應(yīng)及時滿封閉并進行基礎(chǔ)工程施工。地下結(jié)構(gòu)工程施工過程中應(yīng)及時進行夯實回填土施工?；娱_挖前應(yīng)作出系統(tǒng)的開挖監(jiān)控方案，監(jiān)控方案應(yīng)包括監(jiān)控目的、監(jiān)控項目、監(jiān)控警報值、監(jiān)測方法及精度要求、監(jiān)控點的布置、監(jiān)控周期、工序管理和記錄制度以及信息反饋系統(tǒng)等。監(jiān)控點的布置應(yīng)滿足監(jiān)控要求，從基坑邊緣以外12倍開挖深度范圍內(nèi)的需要保護物體均應(yīng)作為監(jiān)控對象。位移觀測基準(zhǔn)點數(shù)量不應(yīng)少于兩點，且應(yīng)設(shè)在影響范圍以外。監(jiān)測項目在基坑開挖前應(yīng)測得初始值，且不應(yīng)少于兩次。基坑監(jiān)測項目的監(jiān)控報警值應(yīng)根據(jù)監(jiān)測對象的有關(guān)規(guī)范及支護結(jié)構(gòu)設(shè)計要求確定。各項監(jiān)測的時間間隔可根據(jù)施工進程確定，當(dāng)變形超過有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或監(jiān)測結(jié)果變化速率較大時，應(yīng)加密觀測次數(shù)；當(dāng)有事故征兆時，應(yīng)連續(xù)監(jiān)測?；娱_挖過程中，應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求提交階段性監(jiān)測結(jié)果報告。工程結(jié)束時應(yīng)提交完整的監(jiān)測報告，報告內(nèi)容應(yīng)包括：工程概況;監(jiān)測項目和各測點的平面和立面布置圖；采用儀器設(shè)備和監(jiān)測方法；監(jiān)測數(shù)據(jù)處理方法和監(jiān)測結(jié)果過程曲線；監(jiān)測結(jié)果評價。 第6章 動態(tài)設(shè)計和施工 深基坑工程是土體與圍護結(jié)構(gòu)體系相互作用的一個動態(tài)變化的復(fù)雜系統(tǒng)，僅依靠理論分析和經(jīng)驗估計是難以把握在復(fù)雜等條件下基坑支護結(jié)構(gòu)和土體的變形破壞，也難以完成可靠而經(jīng)濟的基坑設(shè)計。通過施工時對整個基坑工程系統(tǒng)的監(jiān)測，可以了解其變化的態(tài)勢，利用監(jiān)測信息的反饋分析，就能較好地預(yù)測系統(tǒng)的變化趨勢。當(dāng)出現(xiàn)險情預(yù)兆時，可做出預(yù)警，及時采取措施，保證施工和環(huán)境的安全；當(dāng)安全儲備過大時，可及時修改設(shè)計，削減圍護措施，通過分析，可修改設(shè)計模型，調(diào)整計算參數(shù)，總結(jié)經(jīng)驗，提高設(shè)計與施工水平。我國基坑工程的設(shè)計理論有了很大發(fā)展，建立了許多新的計算理論和方法。但在工程具體應(yīng)用中，仍要堅持理論與實踐相結(jié)合的原則，根據(jù)實際選用合理的支護方法。 參考文獻1中國建筑科學(xué)研究院建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程（JGJ120-99）M北京：中國建筑工業(yè)出版社，19992中國建筑科學(xué)研究院建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（GB50007-2002）M北京：中國建筑工業(yè)出版社，20023中國建筑科學(xué)研究院建筑地基處理技術(shù)規(guī)范（JGJ79-2002）M北京：中國建筑工業(yè)出版社，20024劉建航等基坑工程手冊M北京：中國建筑工業(yè)出版社，19975