深基坑支护设计优化及工程实证研究
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摘要
我国人口众多,为了节约土地,必然大量兴建高层建筑和充分利用城市地下空间,这样就带来了大规模基坑工程的开挖与支护,为地下工程建筑提供必要和安全的环境。深基坑开挖施工,对坑壁进行支护,不仅要面对场地水文、工程地质条件的复杂性,还要充分考虑极其有限的场地环境条件下施工的可行性和难度。因此,基坑支护方案的适宜性、安全性及经济性,是确定设计及施工方案的主要依据。
基坑支护优化设计是使基坑支护设计对工程特点、水文、工程地质条件及环境条件有显著的针对性,突出合理、科学的设计成果,更好地体现设计成果的适宜性、安全性及经济性,而基坑支护类型的优选和支护设计计算的优化,是解决这个难点和重点的关键。
本文依托湖南人民广播电台办公大楼基坑护壁施工项目,对深基坑支护结构进行了优化设计。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,考虑到地下水较丰富等因素,为确保安全,最终分段采用了水泥土墙重力式挡墙和钻孔灌注桩加止水帷幕两种支护方案。文中对两种方案分别进行了设计计算并分析了稳定性。最后为更全面地分析支护效果,采用大型岩土软件PLAXIS对两种支护结构分别进行了模拟,用有限元方法分析了各组成部分的受力和位移,并与前面计算结果对比,对两者的差异进行了详细分析。对同类工程基坑支护设计和施工具有指导意义。
Because China has a huge population, to save land, the construction of massive high-rise buildings and making full use of urban undergroud space are necessary. And it leads to the digging and support of large-scale excavation projects, as well as the necessary and safe environment of underground construction. Construction of deep excavation and support of pit wall involves not only the the coplexion of the venues hydrological and geological conditions, but also feasibility and difficulty of construction under limited space environment. Therefore, the suitability, security and economy of the pit support design will be the initial considerations when the owners determine the design and construction plan.
Optimal pit support design shares obvious target on construction features, hydrologial, engineering geological and environmental conditions. It highlights the rational, scientific design results and reflects the outcome of suitability, security and economy. The preferred type and optimization of the calculation of supporting design is the key to solve the difficulty and importance.
This essay offers an optimal support design by giving the design project of Hunan People’s Radio Broadcasting Office Building. To confirm a safe and reliable support design related to engineering geological and environmental conditions of deep pit, two support design of concrete earth gravity wall and drilling bored reperfusion in addition to the water-proof curtain have been implemented respectively to be safe considering the factor of abundent underground water. This essay gives the design calculation and stability check of these two designs. In order to achieve complete analysis of the supporting effect, the large-scale geotechnical software PLAXIS is used to simulate two supporting design and the approach of finite element is employed to analyze the force and displacement on components. Comparing with the calculation results, variance analysis is carefully carried. This essay offers a meaningful instuction to the project on support design and construction
基坑支护优化设计是使基坑支护设计对工程特点、水文、工程地质条件及环境条件有显著的针对性,突出合理、科学的设计成果,更好地体现设计成果的适宜性、安全性及经济性,而基坑支护类型的优选和支护设计计算的优化,是解决这个难点和重点的关键。
本文依托湖南人民广播电台办公大楼基坑护壁施工项目,对深基坑支护结构进行了优化设计。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,考虑到地下水较丰富等因素,为确保安全,最终分段采用了水泥土墙重力式挡墙和钻孔灌注桩加止水帷幕两种支护方案。文中对两种方案分别进行了设计计算并分析了稳定性。最后为更全面地分析支护效果,采用大型岩土软件PLAXIS对两种支护结构分别进行了模拟,用有限元方法分析了各组成部分的受力和位移,并与前面计算结果对比,对两者的差异进行了详细分析。对同类工程基坑支护设计和施工具有指导意义。
Because China has a huge population, to save land, the construction of massive high-rise buildings and making full use of urban undergroud space are necessary. And it leads to the digging and support of large-scale excavation projects, as well as the necessary and safe environment of underground construction. Construction of deep excavation and support of pit wall involves not only the the coplexion of the venues hydrological and geological conditions, but also feasibility and difficulty of construction under limited space environment. Therefore, the suitability, security and economy of the pit support design will be the initial considerations when the owners determine the design and construction plan.
Optimal pit support design shares obvious target on construction features, hydrologial, engineering geological and environmental conditions. It highlights the rational, scientific design results and reflects the outcome of suitability, security and economy. The preferred type and optimization of the calculation of supporting design is the key to solve the difficulty and importance.
This essay offers an optimal support design by giving the design project of Hunan People’s Radio Broadcasting Office Building. To confirm a safe and reliable support design related to engineering geological and environmental conditions of deep pit, two support design of concrete earth gravity wall and drilling bored reperfusion in addition to the water-proof curtain have been implemented respectively to be safe considering the factor of abundent underground water. This essay gives the design calculation and stability check of these two designs. In order to achieve complete analysis of the supporting effect, the large-scale geotechnical software PLAXIS is used to simulate two supporting design and the approach of finite element is employed to analyze the force and displacement on components. Comparing with the calculation results, variance analysis is carefully carried. This essay offers a meaningful instuction to the project on support design and construction
引文
[1]刘建航,侯学渊.基坑工程手册[M].中国建筑工业出版社,1997
[2]龚晓南.深基坑工程设计施工手册[M]第一版.中国建筑工业出版社,1998.281-285
[3]杨志明.关于基坑支护技术的十二个问题探讨[J].建材与装饰.2007,(08):120-121
[4]龚晓南.基坑工程发展中应重视的几个问题[J].岩土工程学报.2006,(S1): 1321-1324
[5]刘二栓.深基坑工程特点及存在的问题[J].有色金属设计,2004.31(1):45-47
[6]黄强.深基坑支护工程设计技术[M].中国建材工业出版社,1996
[7]张锦屏.基坑工程的特点和若干问题分析[J].低温建筑技术.2003(.3).64-65
[8]钱家欢.土力学[M].河海大学出版社,1995.第二版.139-167,184-186
[9]陈东佐,李静.岩土工程的现状与发展[J].太原大学学报,2003.4(3):35-38
[10]李钟.深基坑支护技术现状与发展趋势(一)[J].岩土工程界,.2001
[11]崔江余,梁仁旺.建筑基坑工程设计计算与施工[M].中国建筑工业出版社,1999.第一版11-73
[12]陈肇元.土钉支护技术.深基坑开挖土钉支护技术研讨会,1996.9
[13]黄强,惠永宁.深基坑支护工程实例集[M].中国建筑工业出版社,1997:.1-15
[14]李继业,李树枫.深基坑支护存在的问题与研究方向[J].建筑技术开发,.2003.(3)
[15]中国岩土工程锚杆工程协会.岩土工程中的锚固技术[M].地震出版社,1992:103-109
[16]彭振斌.深基坑开挖与支护工程设计计算与施工[M].中国地质大学出版社,1997.
[17]曾国熙.地基处理手册[M].中国建筑工业出版社,1988:.514-518
[18]王庆,潘志刚.基坑支护结构类型及选型原则综述.西部探矿工程,2005,5
[19]葛磊.灌注桩与土层锚杆在深基坑支护中的应用[J].港口工程,1997(1):39-40
[20]方江华.深基坑支护技术综述[J].西部探矿工程.2003
[21]于斌.关于深基坑支护结构设计若干问题探讨[J].建筑技术,21(5).
[22]尉希城.支挡结构设计手册[M].中国建筑工业出版社,1995
[23]秦四清.深基坑工程优化设计[M].地震出版社,1998
[24]何颐华,杨斌等.深基坑支护桩设计计算的研究.中国建筑科学研究院地基基础研究所,北京市建筑工程总公司
[25]刘之葵,深基坑支护设计土压力计算方法中的几个问题.广西地质,2000,13(3)
[26]张学洪,张峻然.钢筋混凝土结构概念计算与设计[M].中国建筑工业出版社,1992
[27]杨位洸.地基与基础[M].中国建筑工业出版社,1998.第三版
[28]洪敏康.土质学与土力学(第二版)[M].人民交通出版社,1998
[29]陈汉忠,黄书铁,程丽萍.深基坑工程(第二版).机械工业出版社,2002 2001
[30]余志成,施文华.深基坑支护设计与施工[M].中国建筑工业出版社,1999:71-75.
[31]黄生根,张希浩,曹辉.地基处理与基坑支护工程[M].中国地质大学出社,1999.9,第二版
[32]彭振斌.灌注桩工程设计计算与施工[M].中国地质大学出版社,1997.
[33]杨志银,程良奎.土钉墙稳定性分析.第二届全国岩土锚固技术学术会讨论文集,1992.10
[34]冶金工业部建筑研究总院主编.基坑工程技术规范(YB9258-97)[M].冶金工业出版社,1998
[35]中国建筑科学研究院主编.建筑桩基技术规范(JGJ94-94)[M].中国建筑工业出版社,1995
[36]黄强.深基坑支护结构实用内力计算手册[M].中国建材工业出版,1995
[37]《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002),2002
[38]袁锦根,余志武.《混凝土结构设计基本原理》.北京:中国铁道出版社,2002
[39]Yang H, Huang, H. J. Carpooling and congestion pricing in a multilane highway with high-occupancy-vehicle lanes. Transportation Research, 1998, 33: 139-155
[40]陈幼雄.《井点降水设计与施工》.上海:上海科学普及出版社,2004
[41]冯玉国.深基坑挡土支护钻孔灌注桩设计方法[J].探矿工程,1996(3):14-17
[42] Joseph E.Bowles,唐念慈等译.基础工程分析与设计[M].中国建筑工业出版社,1987
[43]层建筑深基坑开挖三维弹性,弹塑性有限元分析(硕士学位论文).北京工业大学,2003
[44]黄文熙.土的工程性质[M].水利电力出版社,1983
[45]Itasca Consulting Group,Inc.FLAC3D version 2.1 on line manual table of contents,2002
[46]吴顺唐,邓之光.有限差分方程概论[M].河海大学出版社,1993.第一版
[47]王金安.建筑物下厚煤层特殊开采的三维数值分析[J].岩石力学与工程学报,1999.18(1)
[48]尹清锋,白冰.FLAC3D及其在地下空间开挖分析中的一些问题[J].西部探矿工程.2005(11)
[49]C.S.德赛,J.T.克里斯琴编.卢世深等译.岩土工程数值方法[M].中国建筑工业出版社,1981.第一版
[50]钱家欢,殷宗泽.土工数值分析[M].中国铁道出版社,1991
[51]俞建霖.基坑性状的三维数值分析研究[J].建筑结构学报,2002.23(4):65-70
[52]俞建霖,龚晓南.深基坑工程的空间性状分析[J].岩土工程学报,1999.21(1):21-25
[53]王燕.某基坑土钉支护的三维数值分析[J].武汉化工学院学报,2005.27(4):30-33
[54]张建标.混凝土钻孔灌注桩支护结构的技术分析.浙江大学硕士学位论文,2007
[55]董俊顺.输煤转运站深基坑支护方案的设计与应用.安徽建筑,2005,4
[56]宋青君,王卫东,翁其平.多种围护结构在超大面积深基坑工程中的组合设计.岩土工程学报,2006,28
[57]陈福全,杨敏.地面堆载作用下邻近桩基性状的数值分析.岩土工程学报,2005,27(11)
[58]尹彦礼,刘志敏,王华锋.基坑工程数值分析及环境评价.华北水利水电学院学报,2007,28(5)
[2]龚晓南.深基坑工程设计施工手册[M]第一版.中国建筑工业出版社,1998.281-285
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[39]Yang H, Huang, H. J. Carpooling and congestion pricing in a multilane highway with high-occupancy-vehicle lanes. Transportation Research, 1998, 33: 139-155
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[45]Itasca Consulting Group,Inc.FLAC3D version 2.1 on line manual table of contents,2002
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[49]C.S.德赛,J.T.克里斯琴编.卢世深等译.岩土工程数值方法[M].中国建筑工业出版社,1981.第一版
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[53]王燕.某基坑土钉支护的三维数值分析[J].武汉化工学院学报,2005.27(4):30-33
[54]张建标.混凝土钻孔灌注桩支护结构的技术分析.浙江大学硕士学位论文,2007
[55]董俊顺.输煤转运站深基坑支护方案的设计与应用.安徽建筑,2005,4
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[58]尹彦礼,刘志敏,王华锋.基坑工程数值分析及环境评价.华北水利水电学院学报,2007,28(5)