安徽工业大学

 

毕业设计(论文)任务书

 

课题名称

马鞍山xxS2地块3#楼深基坑支护及施工组织设计

学    院  

建筑工程学院

专业班级

 

姓    名

 

学    号

 

毕业设计（论文）的主要内容:

 

本次毕业论文（设计）内容主要是对马鞍山xxS2地块3#楼深基坑支护及施工组织进行设计。通过调研，资料查阅，完成在指定的地下室的支护工程设计，设计阶段为施工图设计。

进行支护方案比选、基坑土体计算参数选取、土压力计算分析、抗力计算分析、支护结构内力计算分析、支护工程平面设计、分区支护断面设计、支护结构构件设计、施工组织设计等设计工作，了解并掌握深基坑支护设计的基本过程及计算方法、施工组织方法。

对支护工程进行设计概算的编制，掌握工程概算的编制过程。

绘制工程图纸10张A3以上，写出设计说明书，培养计算机应用能力。

起止时间：

 

年

 

月

 

日至

 

月

 

日共

 

周

 

指 导 教 师

签   字

 

系 主 任

签  字

 

院   长

签   字

 

填写说明："任务书"封面请用鼠标点中各栏目横线后将信息填入，字体设定为楷体－GB2312、四号字；在填写毕业设计（论文）内容时字体设定为宋体、小四号字。

 

 

 

马鞍山xx世际花园S2地块3#楼深基坑工程支护及施工组织设计

内容摘要

拟建工程安徽马鞍山市xx·xx（S2地块）工程位于马鞍山市xx以西，拟建桥山路以北S2地块内，总建筑面积为170000m。±0.00相当于绝对标高6.5m，基坑南北向长40m，东西向宽35m，开挖深度5.1m。

结合本工程地质、环境、挖深等诸多因素确定安全可靠的支护方案；为考虑到邻近坑边有建筑和道路（下设有水、电、气等管线），为确保安全，以“变形”控制设计。

本着“安全可靠、经济合理、技术可行、施工方便”原则，整个基坑采用一排钻孔灌注桩作挡土结构, 锚杆支撑作为支撑结构体系。基坑采用双轴深层搅拌桩作止水帷幕。

关键词：深基坑     支护结构         锚杆支撑    钻孔灌注桩

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Oriental Pearl Garden, Ma an Shan Sai International, Building 3, Block S2 support deep foundation engineering and construction organization design

abstract

Plans to construct the project Anhui Ma'anshan oriental pearl* the century garden (the S2 land parcel) the project located at the Ma'anshan kind lake waterway west, plans to construct north of the bridge mountain road in the S2 land parcel, the total floor space is 170000m ². ±0.00 is equal to absolute level 6.5m, the hole excavated for building foundation north and south to long 40m, the thing to extends 35m, cutting depth 5.1m.

 Unifies this engineering geology, the environment, the sump and so on many factor determination safe reliable supports and protections plan; In order to consider nearby the neighbor pit has the construction and the path (next is equipped with pipelines and so on water, electricity, gas), to ensure the security, by “distortion” control design.

The spirit of "safe, reliable, economical, technically feasible and convenient construction" principle, the entire pit with a row of bored piles for retaining structures, anchor support system as a support structure.Foundation for using biaxial waterproof curtain of deep mixing piles.

 

Key words:     Foundation pit;       Bracing structure;   

 Anchor rod support   Nondisplacement pile

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

目录

内容摘要 2

目录 4

文 献 综 述 7

第一章  设计方案综合说明 12

1.1 概述 12

1.1.1 工程概况 12

1.1.2 场地地形、地貌及地质构造概况 12

1.1.3 场地内各岩土层的分布、性质 13

1.1.4 场地地下水概况 13

1.1.5 基坑侧壁安全等级及重要性系数 13

1.2 设计总说明 13

1.2.1 设计依据 13

1.2.2 支护结构方案比较与选取 14

1.3 基坑监测 20

第二章  基坑支护结构设计计算书 21

2.1 设计计算 21

2.1.1 地质计算参数 21

2.1.2 计算区段的划分 21

2.1.3 计算方法 21

2.1.4 土压力计算 21

2.3 AB .BC段支护结构设计计算 23

2.2.1 侧向土压力计算 24

2.2.2 等值梁计算桩的嵌固深度： 25

2.2.3 配筋计算 26

2.2.4 锚杆设计 26

2.2.5 整体稳定性验算 27

2.2.6 抗倾覆稳定性验算 28

2.2.7 抗隆起验算 28

2.2.8 抗管涌验算 30

2.2.9 变形验算 30

2.3 CD .AD段支护结构设计计算 31

2.3.2 等值梁计算桩的嵌固深度： 33

2.3.3 配筋计算 34

2.3.4 锚杆设计 35

2.3.5 整体稳定性验算 35

2.3.6 抗倾覆稳定性验算 37

2.3.7 抗隆起验算 37

2.3.8 抗管涌验算 38

2.3.9变形验算 39

2.4  圈梁设计计算 40

2.4.1 AB.BC段圈梁设计计算 40

2.4.1.1正截面强度计算 40

2.4.1.2 斜截面强度计算 40

2.4.2 DA.CD 段圈梁设计计算 40

2.4.2.1正截面强度计算 40

2.4.2.2 斜截面强度计算 40

2.5 AB.BC段基坑止水设计 41

2.5.1 止水桩长确定 41

2.5.2 基坑止水帷幕设计 41

2.6 CD.DA段基坑止水设计 41

2.6.1 止水桩长确定 41

2.6.2基坑止水帷幕设计 41

2.7 基坑监测方案 41

2.7.1 基坑及周围环境的监测、测试 41

2.7.2 监测与测试的控制要求： 42

2.7.3 观测频率 42

第三章  施工组织设计 43

3.1 工程概况 43

3.1.1 工程概况 43

3.1.2 现场施工条件 43

3.1.3 施工主要特点 43

3.2 施工部署 43

3.2.1 现场总平面布置 43

3.2.2施工指导思想与组织机构 44

3.2.3主要施工顺序 45

3.3 施工准备工作和各项资源需要量计划 45

3.3.1施工现场准备工作 45

3.3.2技术准备工作 46

3.3.3 材料、设备准备工作 46

3.3.4 劳动力组织准备 47

3.3.5 机械配置计划 47

3.4 主要工程项目施工 48

3.4.1 测量放线 48

3.4.2 双层搅拌桩与钻孔灌注桩施工 49

3.4.3 土方开挖 52

3.4.4 锚杆（预应力） 52

3.4.5 冠梁施工工艺流程图 53

3.4.6 护坡观测方案 53

3.5 施工进度计划 53

3.6 临时施工用电组织计划 54

3.7 保证安全措施 55

3.8 保证质量措施 57

3.8.1 质量目标 57

3.8.2 质量要求 57

3.8.3 质量技术措施 57

3.9 保证工期措施 57

3.9.1 组织管理措施 57

3.9.2 技术措施 58

3.9.3 机械设备措施 58

3.10 雨季施工措施 58

3.11 文明施工 59

工程费用概算 61

英文翻译 64

致谢 81

参考文献 82

 

文 献 综 述

1.1 基坑含义与土方开挖

在建造埋置深度较大的基础或地下工程时，往往需要进行较深的土方挖。这个由地面向下开挖的地下空间称为基坑。从地表面开挖基坑，最简单的方法是放坡开挖。这种方法既经济又方便，在空旷地区应优先用。如果由于场地的局限性，在基槽平面以外没有足够的空间安全放坡，或者为了保证基坑周围的建筑物，构筑物以及地下管线不受损坏，又或者为了满足无水条件下施工，需要设置挡土和截水的结构。这种结构称为围护结构。一般来说，围护结构应满足以下3个方面的要求；

1.保证基坑周围未开挖土体的稳定，满足地下结构施工有足够空间的要求，这就要求围护结构要起挡土作用。

2.保证基坑周围相邻的建筑物，构筑物和地下管线在地下结构施工期间不受损害。这就要求维护结构能起控制土体变形的作用。

3.保证施工作业面在地下水位以上。这就要求维护结构有截水作用，结降水，排水等措施，将地下水位降到作业面以下。

总的来说，围护结构都要满足第一和第三个要求。第二个要求要视周围建筑物，构筑物和地下管线的位置，承受变形的能力，重要性和一旦损坏可能发生的后果等方面的因素来决定。

         如果维护结构部分活全部作为主体结构的一部分，譬如将支护墙做成地下室的外墙，围护结构还应满足作为主体结构一部分的要求。围护结构是临时结构，而主体结构是永久结构,两者的要求并非一致。"两墙合一"后,围护结构应按永久结构的要求处理，在强度，变形和抗渗能力等方面的要求都要相应提高。 维护结构是临时结构，主体结构施工完成时，围护结构即完成任务。因此，围护结构的安全储备相应较小，因而具有较大的风险。在基坑开挖过程中应对围护结构进行监测，并应预先指定应急措施，一旦出现险情，可及时抢救。

         基坑工程包括了围护体系的设置和土方开挖两个方面。土方开挖的施工组织是否合理对围护体系是否成功产生重要影响。不合理的土方开挖方式，步骤和速度有可能导致主体结构桩基础变位，围护结构变形过大,甚至引起围护体系失稳而导致破坏。同时，基坑开挖必然引起周围土体中的地下水位和应力场的变化，导致周围土体的变形，对相邻建筑物，构筑物和地下管线产生不利影响。严重时有可能危机它们的安全和正常使用。

   总的来说，基坑的开挖深度在基坑工程中是主导因素，基坑场地的地质条件和周围的环境决定支护方案，而基坑的开挖方式对基坑安全直接相关。

1.2 基坑主要支挡方法、技术类型

基坑工程中采用的围护墙、支撑（或土层锚杆）、围檩、防渗帷幕等结构体系总称为支护结构。支护结构的传统方法是钢板桩加支撑系统或钢板桩锚拉系统，其优点是材料可以回收，但拔出板桩时会引起土体的变形。目前经常采用的主要基坑支挡类型有：

（1）深层搅拌水泥土挡墙（以下简称搅拌桩）：将土和水泥强制搅和成水泥土桩，结硬后成为具有一定强度的整体壁状挡墙，一般用于开挖深度不超过7m的基坑，适合于软土地区，环境保护要求不高，施工低噪声、低振动，结构止水性较好，造价经济，但围护较宽，一般取基坑开挖深度的0.7～0.8倍。

国内外试验研究和工程实践表明，搅拌桩适宜于加固淤泥、淤泥质土和含水量较高而地基承载力小于120kPa的粘土、粉质粘土、粉土等软土地基。当土中含高龄石、蒙脱石等矿物时，加固效果较好，土中含伊利石、氯化物等矿物时，加固效果较差，土的原始抗剪强度小于20～30kPa时，加固效果也较差。搅拌桩用于泥炭土或土中有机质含量较高，酸碱度较低（<7）及地下水有侵蚀性时，宜通过试验确定其适用性。当地表杂填土层为厚度大于100mm的石块时，一般不宜使用搅拌桩。

搅拌桩的平面布置可视地质条件和基坑围护要求，结合施工设备条件，分别选用桩式、块式、壁式、格栅式或拱式，它在深度方向可采取长短结合形式。

（2）钢板桩：用槽钢正反扣搭接而组成，或用U型、H型和Z型截面的锁口钢板桩。用打入法打入土中，相互连接形成钢板桩墙，既用于挡土又用于挡水，用于开挖深度3～10m的基坑。钢板桩具有较高的可靠性和耐久性，在完成支挡任务后，可以回收重复利用；于多道钢支撑结合，可适合软土地区的较深基坑，施工方便，工期短。但钢板桩刚度比排桩和地下连续墙小，开挖后绕度变形较大，打拔桩振动噪声大，容易引起土体移动，导致周围地基较大沉陷。

  钢板桩支护结构，有永久性结构和临时性结构两类。永久性结构在海港码头中应用较多，如：码头岸墙，护墙等；临时性结构多用于高层建筑的深基础。

（3）钻孔灌注桩挡墙：直径φ600～φ1000mm，桩长15～30m，组成排桩式挡墙，顶部浇筑钢筋混凝土圈粱，用于开挖深度为6m～13m的基坑。具有噪声和振动小，刚度大，就地浇制施工，对周围环境影响小等优点。适合软弱地层使用，接头防水性差，要根据地质条件从注浆、搅拌桩等方法中选用适当方法解决防水问题，整体刚度较差，不适合兼作主体结构。桩身质量取决于施工工艺及施工技术水平，施工时需作排污处理。

（4）地下连续墙：在地下成槽后，浇筑混凝土，建造具有较高强度的钢筋混凝土挡墙，用于开挖深度达10m以上的基坑或施工条件较困难的情况。具有施工噪声低，振动小，就地浇制、墙接头止水效果较好，整体刚度大，对周围环境影响小等优点。适合于软弱土层和建筑设施密集城市市区的深基坑，高质量的刚性接头的地下连续墙可作永久性结构，并可采用逆筑法施工。

地下连续墙按成桩（成槽）形式的不同，划分为桩排式连续墙和壁式连续墙两大类，前一类主要用各种类型的桩，相互连接或搭接以及交错的单桩连锁组成的直线、圆弧、圆形等形式的排桩组合，具有一定的入土深度，墙顶用压顶粱连在一起，形成地下连续墙的墙体。壁式地下连续墙具有多种功能，有着广泛的应用前景。最主要用于深基坑工程的围护，特别适合于软土地区深基坑的开挖。

（5）SMW工法（劲性水泥土搅拌桩）：劲性水泥土搅拌桩以及水泥土搅拌桩法为基础，凡是适合应用水泥土搅拌桩的场合都可以使用劲性桩。特别是适合于以粘土和粉细砂为主的松软地层，对于含砂卵石的地层要经过适当处理后方可采用。

劲性桩适宜的基坑深度与施工机械有关，国内目前一般以基坑开挖深度6～10m，国外尤其是日本由于施工钻孔机械先进，基坑深度达到20m以上时也采用SMW工法，劲性桩法可取得较好的环境和经济效果。劲性桩是在水泥土搅拌桩中插入受拉材料构成的，常插入H型钢。

（6）土锚：用拉杆锚固支护基坑的开挖或用作抗拔桩抵抗浮托力等的应用已日益普遍。拉锚最大的优点是在基坑内部施工时，开挖土方与支撑互不干扰，尤其是在不规则的复杂施工场所，以锚杆代替挡土横撑，便于施工。这是人们乐于大量使用的主要原因。随着对锚固法的不断改进和使用可靠性的监测手段，使拉锚支护的范围更加广泛。

拉锚是将一种新型受拉杆件的一端（锚固段）固定在开挖基坑的稳定地层中，另一端与工程构筑物相联结（钢板桩、挖孔桩、灌注桩以及地下连续墙等），用以承受由于土压力等施加于构筑物的推力，从而利用地层的锚固力以维持构筑物（或土层）的稳定。

锚杆支护体系由挡土构筑物，腰粱及托架、锚杆三个部分所组成，以保证施工期间边坡的稳定与安全。

（7）土钉墙：土钉墙支护是通过沿土钉通长与周围土体接触形成复合体。在土体发生变形的条件下，通过土钉与土体的接触界面上的粘结力或摩擦力，使土钉被动受拉，通过受拉工作面给土体约束加固，提高整体稳定性和承载能力，增强土体变形的延性。

土钉墙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和卵石土等。对于淤泥质土、饱和软土，应采用复合型土钉墙支护。

1.3 基坑主要支撑方法、技术类型

深基坑的支护体系由两部分组成，一是围护壁，二是基坑内的支撑系统。为施工需要而构筑的深基坑各类支撑系统，既要轻巧又需有足够的强度、刚度和稳定性，以保证施工的安全、经济和方便，因此支撑结构的设计是目前施工方案设计的一项十分重要的内容。

在深基坑的支护结构中，常用的支撑系统按其材料分可以有钢管支撑、型钢支撑，钢筋混凝土支撑，钢和钢筋混凝土组合支撑等种类；按其受力形式分可以有单跨压杆式支撑，多跨压杆式支撑，双向多跨压杆支撑，水平桁架相结合的支撑，斜撑等类型。

这些支撑系统在实践中有各自的特点和不足之处，以其材料种类分析，钢支撑便于安装和拆除，材料消耗量小，可以施加预紧力以合理控制基坑变形，钢支撑架设速度较快，有利于缩短工期。但是钢支撑系统的整体刚度较弱，由于要在两个方向上施加预紧力，所以纵横杆之间的联结始终处于铰接状态。

钢筋混凝土支撑结构的整体刚度好，变形小，安全可靠，施工制作时间长于钢支撑，但拆除工作比较繁重，材料回收利用率低，钢筋混凝土支撑因其现场浇筑的可行性和高可靠度而在目前国内被广泛的使用。