1、东华理工学院毕业论文(设计) 摘要摘 要本论文首先对平阳县五显殿街地区场地的工程地质、水文地质条件进行了详细论述和评价，通过对各种基坑围护结构形式的对比分析，选择混凝土挡土墙为本基坑的支护方案，然后进行详尽的设计，包括对土压力、水压力、支护结构内力的计算，并进行稳定性验算（围护桩底地基承载力验算、抗渗验算、抗倾覆验算、整体圆弧滑动验算、板式围护桩强度验算） 。【关 键 词】: 工程地质；水文地质；围护结构；土压力；水压力；围护桩AbstractThe thesis firstly evaluates and concentrates on the hydrogeology and engine
2、ering geology conditions in detail for Wuxiandian in Pingyang. Comparing with various retaining and protection structure form of foundation pit,single strut system is chosen as the retaining and protection of foundation pit program.Then,the design is done in the thesis ,including soil pressure,water
3、 pressure and calculation of internal force of retaining and protection,verifies the stability of foundation pit(check compatations of foundation bearing capacity at the bottom of surrounding pile,percolation and overturning resistance;check compatations of integral arc slip and the flat-slab type s
4、urrounding)【Key words】: hydrogeology and engineering geology;surrounding and protection structure;earth pressure;water pressure ;protection pile东华理工学院毕业论文(设计) 前言1.前言.11.1 基坑工程的现状和特点 .11.2 基坑开挖的支护结构 .21.3 拟建场地工程概况 .32.场地工程地质条件.42.1 地形地貌特征 .42.2 岩土层构成及特征 .42.3 场地水文地质条件 .62.3.1 场地地下水类型.62.3.2 地下水对混凝土腐蚀
5、性评价.62.4 场地岩土工程地质条件评价： .62.4.1 场地的稳定性及适宜性.62.4.2 地震效应判别.92.5 岩土层物理力学性质指标 .93. 基坑开挖支护方案设计.93.1 支护方案对比分析.93.2 支护方案选型 .113.3 支护方案分析与计算 .103.3.1 水泥土墙的计算.104. 支护结构设计和稳定性验算.174.1 水泥土墙抗倾覆稳定性验算 .174.2 水泥土墙抗滑移稳定性验算 .174.3 基坑底抗隆起稳定性计算 .174.4 水泥土墙应力计算 .174.4.1 墙体正应力验算：.174.4.2 墙体切应力计算.204.5 变形计算 .204.5.1 弹性挠曲计
6、算.204.5.2 挡墙水平位移计算.214.6 基坑整体稳定性计算 .215 深层搅拌桩基坑施工.265.1 深层搅拌桩是主要施工工序.265.2 深层搅拌桩是主要施工参数 .265.4 施工监测 .27结论和建议.29结束语.30参考文献.31东华理工学院毕业论文(设计) 前言致谢.321.前言1.1 基坑工程的现状和特点我国城市化的不断发展，导致城市人口膨胀，建筑空间日趋拥挤，可利用土地资源日益紧张。为了充分利用土地，我国的高层建筑逐年增加，而地下空间的利用更是越来越受人们的重视。目前，各种用途的地下工程如地下室、地下停车场、地下铁道、和车站、地下商场以及人防工程等不断兴起，地下空间的开
7、发利用已成为当前城市建设过程中的一个重大课题。大量兴建的高层建筑和地下工程必然带来大规模的基坑工程。基坑工程是基础和地下施工中的一个古老的课题，同时又是一个综合性的岩土工程难题，既涉及到土力学中典型的强度与稳定问题，又包含变形问题，同时还涉及到土与结构物的共同作用。基坑工程具有许多特征，概括起来有以下几方面：1）基坑工程是临时工程，安全储备相对可以小些，但又与区域性有关。不同区域地质条件其特点也不相同。基坑工程是岩土工程、结构工程以及施工技术互相交叉的学科，是多种复杂的因素交互影响的系统工程，是理论上尚待发展的综合技术学科。2）由于基坑工程造价高，开工数量多，是个施工单位争夺的重点，又是技术复
8、杂，涉及范围广，变化因素多，事故频繁，是建筑工程中最具有挑战性的技术上的难点，同时也是降低工程造价，确保工程质量的重点。3）基坑工程正向大深度、大面积发展，有的长度和宽度均超过百米，工程规模日益增大。4）岩土性质千变万化，地质埋藏条件和水位地质条件的复杂性、不均匀性、往往造成勘察所得的数据离散性很大，难以代表土层的总体情况，并且精确度较低，给基坑工程的设计和施工增加了难度。5）在软土、高水位及其他复杂场地条件下开挖基坑，很容易产生滑移、基坑失稳、桩位变位、基坑隆起、支挡结构严重漏水、流土以致破损等病害，对相邻建筑物、地下构造物以及管线的安全造成很大威胁。6）基坑工程造价较高，但又是临时性工程，
9、一般不愿意投入较多资金，可是一旦出现事故，处理十分困难，造成的经济损失和社会影响往往十分严重。7）基坑工程施工工期长，从开挖到完成地面以下的全部隐蔽工程，常需要经历多次降雨、周边堆载、震动、施工失当等许多不利条件，其安全度的随机性较大，事故的发生往往具有突发性。正是由于基坑工程的上述特点，使得其成为一个复杂的岩土工程课题。各地基坑事故时有发生，给国家造成了巨大的经济损失。我国珠江三角洲一带为典型的冲东华理工学院毕业论文(设计) 前言2积平原地区，软土分布既深又广，其特点是地下水位较高，土体强度很低。因此，这一地区的基坑事故更为严重。这里面既有认为因素，又存在设计理论的不足，如控制变形，保证软土
10、地区基坑边坡的稳定，是当前岩土工程中一个值得重视的问题。1.2 基坑开挖的支护结构我国幅员辽阔，各地的地质条件各异，对于支护结构的施工工艺、适用方法等都有不同的选择，如何合理的选择支护结构应根据地质条件，周围环境要求，工程功能，当地常用的施工设备以及经济技术条件的综合考虑。一般而言，基坑工程根据其施工开挖可分为无支护开挖与有支护开挖。其中，有支护开挖一般包括以下内容：支护结构、支撑体系、土方开挖、降水工程、地基加固、变形监测、环境保护等几项内容。无支护包括降水工程、土方开挖、地基加固及土坡护面等。基坑支护结构形式主要有以下几类：（1）悬臂式围护结构悬臂式围护结构依靠足够的入土深度和结构的抗弯能
11、力来维持整体稳定和结构安全。悬臂结构所受土压力分布是开挖深度的一次函数，其剪力是深度的二次函数，弯矩是深度的三次函数，水平位移是深度的五次函数。悬臂式结构对开挖深度很敏感，容易产生较大变形，对相临建筑物产生不良影响。悬臂式围护结构适用于土质较好、开挖深度较浅的基坑工程。（2）水泥土重力式围护结构水泥土与其包围的天然土形成重力式挡墙支挡周围土体，保持基坑边坡稳定。深层搅拌水泥土桩重力式围护结构常用于软粘土地区开挖深度约在 7.0m 左右的基坑工程。水泥土抗拉强度低，水泥土重力式围护结构适用于较浅的基坑工程。（3）拉锚式围护结构拉锚式围护结构由围护结构体系和锚固体系两部分组成。围护结构体系常采用钢
12、筋混凝土排桩墙和地下连续墙两种。锚固体系可分为锚杆式和地面拉锚式两种。地面拉锚式需要有足够的场地设置锚桩，或其它锚固物。锚杆式需要地基土能提供锚杆较大的锚固力。锚杆式较适用于砂土地基，或粘土地基。由于软粘土地基不能提供锚杆较大的锚固力，所以很少使用。（4）土钉墙围护结构土钉墙围护结构的机理可理解为通过在基坑边坡中设置土钉，形成加筋土重力式挡墙起到挡土作用。土钉墙围护适用于地下水位以上或人工降水后的粘性土、粉土、杂填土及非松散砂土、卵石土等，不适用于淤泥质及未经降水处理地下水位以下的土层地基中基坑围护。土钉墙围护基坑深度一般不超过 18m，使用期限不超过 18 个月。（5）内撑式围护结构东华理工
13、学院毕业论文(设计) 前言3内撑式围护结构由围护体系和内撑体系两部分组成。围护结构体系常采用钢筋混凝土桩排桩墙和地下连续墙型式。内撑体系可采用水平支约 0.601.3m，内支撑适用与基坑较狭小的场地（7）放坡开挖及简易支护适用于地基土质较好，开挖深度不深，以及施工现场有够放坡场所的工程。放坡开挖一般费用较低。（6）其他形式支护结构其他支护结构主要有门架式支护结构、拱式组合型支护结构、喷锚支护、沉井支护结构、加筋水泥土墙支护结构、冻结法支护等。1.3 拟建场地工程概况我国城市化进程不断加快，沿海地区高层建筑密度不断加大。对于平阳县，其上部以软土和粘土层为主，厚度约为 2030 ，力学强度低。对带
14、有多层地下室的高层m建筑物，必须进行深基坑围护，一则保证基坑内正常作业安全，二则保证基坑附近建筑物、道路管线的正常进行。平阳县县城综合开发建设指挥部拟对县城五显殿街路段进行改建，改建工程由 11层商住楼 2 幢与 2 层裙房及 4-7 层商住楼等组成（均有 1 层地下室） ，拟建物总建筑面积约 52108 。设计上部采用框（剪）架（混）结构，下部拟采用桩基础。m场地地面高程为 5.50 ，建筑物结构要求基坑开挖深度 5 。场地地层性质差，m且场地无放坡开挖条件，所以基础开挖时必须进行基坑围护。本论文对 1 号楼进行基坑支护设计。东华理工学院毕业论文(设计) 场地工程地质条件62.场地工程地质条
15、件2.1 地形地貌特征本区地貌属山前边缘冲海积平原。场地位于平阳县五显殿街街区，原为居名居住区，旧房屋大部分已拆除，地面相对较平坦，勘探孔孔口地面相对高差为 0.93 。在m勘察深度内场地地曾上部为第四系全新统（ ）人工杂填土（ ）及淤泥（ ） 、4Q4lQ4中砂（ ） 、淤泥质土（ ） 、含角砾粘性土（ ）等海陆交相沉积土层，下部4alQ4m4el基岩为燕山期花岗岩（ ） 。35r2.2 岩土层构成及特征根据野外钻探取芯肉眼鉴别，结合现场原位测试和室内土工实验成果综合分析：在钻探控制深度范围内地基岩土层可划分为以下 10 个工程地质层：层 杂填土：灰黑色，湿-饱和，成分上部为碎砖瓦、粘性土、
16、花岗岩块石等，下部为淤泥质土，夹碎砖瓦。该层结构松散，均匀性差。全场分布，厚度：3.501.00 。m层 淤泥：青灰色，饱和，流塑，为高压缩性土，此层下部夹少量粉细砂，并含贝壳碎片、腐木质。全场均有分布，层面高程：4.52-10.70 ，厚度：16.900.10m。层 粘性土：黄褐色，饱和，软塑为主，属高压缩性土。该层分布不稳定。层面高程：-7.88-13.85 ，厚度：4.100.50 。m层 淤泥质土：深灰色，饱和，软塑-流塑。为高压缩性土，此层局部地段含有角砾、粉细砂与半炭化植物。层面高程：-10.20-16.52 .厚度：10.700.50 。mm层 含角砾粘性土：土黄色，灰绿色，饱和
17、，可、稍密-中密，属中压缩性土。稍密-中密，角砾含量 0-30%不等，角砾粒径 0.3-2 ，最大者为 5 。局部地段夹砾cc砂，并含有少量粒径10 的孤石。层面高程：-10.23-21.09 ，厚度：cm6.600.50 。层 粘土：深灰色，饱和，软塑-流塑，属高压缩性土。局部地段为淤泥质土和淤泥。层面高程：-10.83-26.17 ，厚度：11.601.30 。m层 含角砾粘性土：粉红色，浅黄色，饱和，软塑为主，稍密-中密，属高压缩东华理工学院毕业论文(设计) 场地工程地质条件 5性土。稍密-中密，角砾含量 0-40%不等，角砾粒径一般为 0.3-2 ，最cm大 5 ，局部地段夹砾砂及软塑
18、-流塑状薄粘土夹层，并含有少量粒径20 的cm c孤石，为风化残积土。层面高程：-4.14-32.99 ，厚度：17.001.80 。-1 层 全风化花岗岩：灰黄，褐黄色，饱和，可塑状，中等压缩性，上部经剧烈风化后呈粘性土、粉性土，下部呈砂性土，含氧化铁锰质，遇水易崩解，夹少量未完全风化的岩石碎块，工程地质特性随深度逐渐变好。层面高程：-7.61-47.05 ，m厚度：27.491.00 。m-2 层 强风化花岗岩：浅灰黄，褐黄色，斑状结构，斑晶为长石、石英及少量黑云母，基质为长英质，因强风化岩石被风化裂隙切割成碎块。层面高程：-32.67-42.06m，厚度：4.001.10m。-3 层 中
19、等风化花岗岩：灰色，岩石坚硬、较新鲜，裂隙较为发育，岩芯呈短柱状。层面高程：-35.10-43.86 ，厚度：5.700.70 。mm2.3 场地水文地质条件2.3.1 场地地下水类型2.3.1.1 孔隙潜水孔隙潜水富存于上部杂填土孔隙中，水位为 0.601.30 直接接受大气降水，m富水性与渗透性好，降水补给量直接影响地下室基坑的开挖。 2.3.1.2 风化裂隙承压水风化裂隙承压水主要赋存于强-中风化基岩风化裂隙中，该层介质透水性普遍较强，在裂隙发育的地段，富水性一般可达中等以上程度。2.3.2 地下水对混凝土腐蚀性评价根据场地取水试样分析结果：地下水类型为 型水，).(.43NaKCSOH
20、值为 6.9。侵蚀 含量为 2.20 。 含量为 183.00mg/L。 含量为PH2COLmg/ 24SO57.64 。场地土层主要为弱透水层，判定地下水对混凝土无腐蚀性。Lmg/2.4 场地岩土工程地质条件评价：2.4.1 场地的稳定性及适宜性本次勘察结果及附近调查表明，根据场地土类型为软弱场地土及场地覆盖厚度（地面至坚硬土顶面的距离）划分该建筑场地类别为类。场地为软弱地基，无不良岩土工东华理工学院毕业论文(设计) 场地工程地质条件 7程地质现象，适宜进行本工程建设。场地等级场地等级 特 点一 级 对建筑抗震危险的地段；不良地质现象强烈发育；地质环境已经或可能受到强烈破坏；地形地貌复杂二
21、级对建筑抗震不利的地段；不良地质现象一般发育；地质环境已经或可能受到一般破坏；地形地貌较复杂三 级地震设防烈度等于或小于 6 度，或对建筑抗震有利的地段；不良地质现象不发育；地址环境基本未受到破坏；地形地貌简单2.4.2 地震效应判别平阳地区地震烈度为 6 度，按 7 度判别。场地地面以下 15 深度范围内不存在饱m和砂土或粉土层，故场地可不考虑地震液化影响。 2.5 岩土层物理力学性质指标本次勘察主要通过原位标准贯入试验、重型圆锥动力触探试验、十字板剪切试验和取样进行室内土工试验等方法，来获取地基各土层物理力学性质指标。按国标岩土工程勘察规范 （GB50021-2001）和建筑桩基技术规范
22、（JGJ94-94）及土工试验方法标准 （GB/T50123-1999）中的有关方法，进行数据整理与分层数理统计，其上部岩土层物理力学性质指标统计成果见表 2-1：东华理工学院毕业论文(设计) 场地工程地质条件 6表 2-1 岩土层物理力学性质指标室 内 土 工 实 验天然含水量天然容重孔隙比 塑性指数液性指数内聚力内磨擦角压缩系数压缩模量层号岩土层名称W% 3/mkNepI%LckPa（ 0）21MasEP淤泥 62.6 16.6 1.74 23.5 1.62 10.5 11.8 1.98 1.36粘土 43.4 18.82 1.25 22.2 1.02 33.2 18 0.59 3.61淤
23、泥质土45.6 18.3 1.23 18.7 1.15 41.8 10.0 0.70 3.19东华理工学院毕业论文(设计) 基坑开挖支护方案设计83. 基坑开挖支护方案设计3.1 支护方案对比分析该场地附近没有高大的建筑物，只有只有南面和北面有拟建的市政路，南面有建设中的地铁七号线轻轨高架桥在场地 15 米左右平行经过，由于地铁七号线采用高架桥的方式，荷载对基坑不产生影响。东面和北面都是农田 不存在重大荷载。根据支护结构选型表如下支护结构选型表结构形式 使 用 条 件排桩或地下连续墙1 适用基坑侧壁安全等级一、 二 、 三级2 悬臂式结构在软土场地中不宜大于 5 米3 当地下水位高于基坑地面底面时，宜采用降水、排桩加截水帷幕或地下连续墙水泥土墙 1 基坑安全侧壁安全等级为二、三级2 水泥桩施工范围内地基土承载力大于 150 Kpa3 基坑深度不宜大于 7 米
