江西某基坑支护方案及对周边建筑物影响研究

论文价格:150元/篇 论文用途:硕士毕业论文 Master Thesis 编辑:vicky 点击次数:116
论文字数:43221 论文编号:sb2021042511371335295 日期:2021-05-09 来源:硕博论文网
本文探究了实践支护方案对基坑稳定性及周边环境的影响。虽然本文做了一定的工作,但作者能力有限,资历尚浅,实践经验不足,论文中有诸多不足之处,且存在一些问题需要做进一步的研究。1、在模型建立时,如何使得建立的模型更加贴近实际施工过程,以及如何更准确的确定支撑材料的各种参数,使得模拟数值的结果更加准确,更加具有实用性,在日后都需要进一步的研究和完善。

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义
如果说 20 世纪是万物更新的年代,那么与上个世纪相比我国自从进入飞速发展的 21 世纪以后,社会发展日新月异。其中最为明显的标志是随着习总书记关于全面建设成为小康社会的指导要求而加速发展的城市化进程,根据人口统计我国已经进入超一线城市的发展阶段,各大一线城市人口超 1000 万,北京、上海更是达到了 2000 万人口的大关。随着城市人口的逐年增加,越来越多的人群对城市生活的要求也越来越高,更多元化的购物模块,更加快速便捷的交通系统已然成为城市发展的标志【1】。同时,由于不断增加的人口所带来的城市负面影响也越来越大,如拥挤的街道、土地资源的匮乏,加上此次新冠肺炎所引发的传染连锁反应,更加引发的人们对于城市生活合理化的思考。随着科学技术的创新与建筑施工新技术的运用,在城市建设上,工程师们给了城市发展更多的想象力,立体化空间结构的开发促使了城市中地上、地下娱乐生活空间的协调【2】。根据行业内的数据统计显示,自 2014 年起的城市发展中,中国正在以平均每 5 天就有一栋摩天大楼完工的速度不断前进着。按照这个速度,预计到今年为止,中国的摩天大楼总数量将超美国,具体数据将为美国的 2.3 倍。并且随着我国建筑制造行业的不断发展进步,我国摩天大楼的高度也在不断上涨,由于楼高与楼地基之间的关系,我们知道天上越高、地下就越深【3】。我国摩天大楼建筑物的基坑深度与空间要求越加深入地下,由此就催发了规模颇大的深基坑工程,且地下使用深度也由曾经的一层、两层逐渐发展到三层甚至更深,如在2015年投入使用的上海中心大厦,总高度已到632m,地下深度最深为31.1m,总地下面积为 34960m2,且由于该大厦与大部分的摩天大楼所处环境类似,均处于城市中心 CBD,周围环境复杂且多建筑物、地下管线密布,地铁穿行隧道较多,地面交通干道交织。如何在不影响周围人群出行生活的条件下完成施工就要求施工单位用尽量少的施工场地,在对周围影响降到最小的情况下进行施工,同时必须要保障施工的安全性,尤其是对周边建筑物不可产生扰动,对基坑开挖后的支护要求更高。
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1.2 国内外研究现状
由于社会的发展和建设的需求,在制造业发展到今天,人们的基坑开发技术也由原始的放坡施工,不断更新发展而演变成了现在的深基坑技术,施工方式方法也越来越科技化【4】。作为基建工程中的主要组成部分,深基坑施工是一个工程项目中的重点和难点,而在于常见的深基坑施工中较难处理的部分一般为施工过程中边坡支护与围挡设施的设计,这一类的设计需要根据地质条件及物理力学的结合分析才能得出,但由于深基坑的施工过程是一个动态的过程,在施工过程中周边环境会由于施工所带来的影响而不断发生变化【5】,这就要求边坡支护和围挡设施也能够应付这一类不停的力学变化,对边坡支护和围挡设施的设计要经过精密计算,确保施工过程的基坑的安全稳定。
在进行建筑施工过程中,对于建筑的地基和地下工程施工需要用到基坑的支护围挡设施,同时基坑的边坡支护技术也是综合岩土工程的一个重点难题【6】。由于我国对于深基坑支护围挡施工工作起步较晚,因此在我国对于深基坑的技术研究还处于实践阶段,在不断发展研究中,深基坑支护围挡施工成为了一项由实践经验积累发展而来的技术,是一项需要结合工程地质、土壤力学和结构力学、施工技术等等各方面不同的知识点而形成的综合性非常强的一个施工学科。
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第二章 深基坑的支护设计理论和方法

2.1 深基坑支护常规设计理论
2.1.1 对不同情况下土压力的计算
在对建筑施工中的基坑施工研究中,一般会在有重力挡土墙围护结构的情况下来研究主动土压力,探讨主动土压力的理论体系。但如果使用的围挡支护结构不一样时,所发生的受力情况也是完全不相同的,若使用柔性的围挡结构,则在基坑开挖时所产生的维护结构水平位移和主动土压力的情况,需要靠朗肯土压力和库伦土压力的理论来计算,在这一点上,不同的支护结构的理论基础相差较大【32】。
1.库仑土压力计算
1773 年法国的库伦(C. A. Coulomb)提出了一种新型的计算主体压力的方式,这种方法的主要计算原理是根据挡土墙后部所形成的滑动楔形体所产生的静力平衡条件为依据来计算土壤产生压力的方法。该计算理论问世以来,由于其较为方便的计算方式和对于大部分情况都适用的计算结果,而逐步成为了一种主流的土体压力计算模型被广泛运用【33】,更为难得的是该计算方法多次证实其计算结果与实际测量结果相符。根据库伦理论模型假定基本情况如下:
(1)挡土墙背后土壤为仅有内摩擦力而无粘聚力的无粘性土;
(2)挡土墙所受到的主动土压力或被动土压力形成了滑动的楔形体,且所形成的滑动面为通过墙体的平面;
(3)挡土墙后滑动楔形体,可视为刚体。
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2.2 理正基坑软件简介
计算机软件辅助施工方面,目前较为运用广泛的计算机软件为理正软件。使用理正深基坑软件,对不同基坑进行支护设计时可以选择的方式较为广泛,主要有圆排桩、方排桩支护方式、土钉墙支护方式与地下连续墙支护方式等。该软件的计算功能十分强大,对于不同的支护方式进行理论分析和运算都十分便捷,此外还可以通过软件分析不同的支护方式,并进行优化分析与结果推算,以便选择更加合理的支护方式。其次,对于支护方式的运算,不仅可以采用模拟支撑,还可以计算支护系统的自身结构条件,同时还可以计算出支护系统所受到的内力,加入地表沉降因素后还可验算基坑支护系统是否能够达到整体稳定和对抗地面隆起的效果。
《建筑基坑支护技术规程》、《建筑基坑工程程技术规范》、《建筑边坡工程技术规范》为理正软件主要使用的三种行业规范与国家标准。此外还可以选择各种适用于不同地方新规定的地方性规范。
图 2.7 理正深基坑软件
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第三章 江西工业设计中心基坑支护方案选型及受力变形分析.............17
3.1 工程概况.................................. 17
3.2 周边环境及基坑设计等级分析........................... 17
第四章 基坑开挖对周边环境影响研究........................ 51
4.1 概述.................... 51
4.2 研究对象及分析结果................................ 51
第五章 基坑施工过程管理及应急措施............................. 61
5.1 施工过程管理............................... 61
5.1.1 基坑开挖.................................. 61
5.1.2 SMW 工法桩.......................61

第五章 基坑施工过程管理及应急措施

5.1 施工过程管理
5.1.1 基坑开
挖基坑施工过程中开挖是重要的一道工序,如果开挖不当,很容易出现塌方、支护结构破坏甚至倒塌事故。因此开挖前必须进行施工组织设计、严格按照设计要求施工作业。具体措施如下:
1)应在取得经评审认可的基坑土石方开挖施工组织设计后,才可以对基坑土石方进行开挖。
2)对土石方开挖时需要严格按照设计的需求和施工的顺序。按需开挖、分层开挖、分段,对称均衡开挖,严禁超挖。
3)在机器开挖机坑时,需要对冠梁、腰梁和内支撑等支护系统进行保护,不得损坏已有的支撑和连接系统。挖至基坑底部时,还应该避免扰动基底的持力层结构保持其原始状态。
4)土方工程开挖时,应当立即在开挖之后完成垫层的施工,对基坑开挖完成后进行封闭,防止雨水侵入,及时对地下结构进行施工。
5)在深基坑进行开挖时,地上部分的支撑强度需要达到设计要求,若无法达到要求则不可进行下方土方的施工。当开挖完成后严禁拆除未达到拆除要求的支撑结构。
6)进行开挖时挖出土方,禁止堆放于基坑的边坡处,尤其是在基坑周边不得放置施工材料和车辆机械设施等。
7)进行深基坑开挖时,应按照设计要求做好相关监测工作,密切跟踪,及时发现异常情况并上报,以保证基坑和周边环境安全。
8)当施工时所表露出的土壤地质结构与勘测报告有出入时,应立即停止开挖,及时上报异常现象,待相关单位采取必要措施后再进行施工。
图 3.1 基坑地理位置图
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第六章 结论和展望

6.1 结论
本文以江西省工业设计中心基坑支护工程为背景,在搜集周边环境、水文地质工程地质等资料基础上,从技术、经济、工期等角度对支护方案进行了综合分析比选,采用理正深基坑软件、有限元数值模拟等方法分析了支护结构受力、变形及基坑开挖对周边建筑物的影响,得出以下结论:
1、对江西工业设计中心基坑情况进行了介绍,从工程地质、水文地质、周边环境、基坑深度等角度进行了综合分析,提出了 2 种支护结构形式及止水方案,即:方案一东侧、南侧采用工法桩+竖向斜撑,北侧、西侧采用排桩+三轴搅拌桩+ 竖向斜撑;方案二为工法桩+角撑的支护方案。从安全、经济及施工工期等角度分析了二种方案的优缺点,方案二更具有优势,是本基坑的优选方案。
2、采用理正深基坑软件单元模块及整体模块三维建模进行了基坑施工工况下支护结构变形及内力计算,计算得到的支护桩最大位移 13.89mm,冠梁最大轴力 N=2158.75kN,主梁最大轴力 N=2079.00kN 及次梁最大轴力 N=1089.00kN,内支撑的设计均能满足受力要求。
3、通过有限元分析软件分析了基坑开挖对邻近建筑物变形影响,基坑开挖时围护结构侧移最大为 10.6mm,地表沉降最大位移为 8.5mm;邻近建筑基础沉降为 6.7mm,基础倾斜为 0.3‰,结果均满足相关规范要求,基坑开挖对周围建筑物的影响在可控范围之内。
4、从基坑开挖、SMW 工法桩施工、降水、支撑、监测、应急管理等方面分析应注意的事项。针对本基坑的特点,基坑开挖时,需要对周边的环境进行进一步确认,并确定施工期间各类突发情况的处理。而支护结构的主要支撑方式为工法桩,因此在工法桩进行施工时,需要特别注意其偏差,允许范围值和施工时需要严格遵守的技术标准。尤其需要注意降水系统的搭建,不仅要选择与周围环境相匹配的降水方式,还要及时监控降水的情况,使施工时地表水与地下水的渗入不会影响正常的基坑开挖,同时也不能因为地下水降速过快而导致其他的突发情况发生。
参考文献(略)

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