我的土钉墙毕业设计

山东科技大学学士学位毕业设计绪论11绪论1.1基坑工程的特点和发展概况基坑是建筑工程的一部分，其发展与建筑业的发展密切相关，而深基坑是充分利用土地资源的方式之一。基坑开挖是基础和地下工程施工中的一个古老的传统课题，同时又是一个综合性的岩土工程难题，既涉及土力学中典型的强度与稳定问题，又包含了变形问题，同时还涉及到土与支护结构的共同作用。对这些问题的认识及对策的研究，是随着土力学理论、分析技术、测试仪器及施工机械、施工技术的进步而逐步完善的。随着城市建设的发展，愈益要求开发三维城市空间。目前各类用途的地下空间已在世界各大中城市得到开发利用，诸如高层建筑多层地下室、地下铁道及地下车站、地下停车场、地下停车库、地下商场以及多种地下民用和工用设施等。国外著名的地下工程有法国巴黎中央商场、美国明尼苏达大学土木工程系的办公大楼和实验室、日本东京八重洲地下街等。近几年来，随着国民经济的快速发展，我国城市建设向高空和地下发展，交通设施向多层次立体化发展，深基坑工程已成为建筑业近年来的一大技术热点。大量的工程实践大大丰富和提高了我国基坑工程领域内的技术水平。近十年来，我国万幢高楼拔地而起(10层以上的建筑物已逾1亿㎡)，其中高度逾百米者已有约200座。尤其上海金茂大厦高达420米，深圳地王大厦高达325米，广州中天大厦高达322米，它们已跻身于世界百座超级大厦之列，而且分别排名第三、第十二和第十三。一些大城市如北京、上海、广州地铁工程也相继全面展开。各大中城市大型市政地下设施也屡见不鲜。因此深基坑工程的深度也随之迅速增加。约至20世纪70年代末，国内只有少数开挖深度达10米以上的基坑工程，而目前深度超过20米的基坑已为数不少，一些工业基坑深度已超过30米。深基坑支护的设计、施山东科技大学学士学位毕业设计绪论2工、监测技术是近10多年来在我国逐渐涉及的技术难题。深基坑的护壁，不仅要求保证基坑内正常作业安全，而且要防止基坑及坑外土体移动，保证基坑附近建筑物、道路、管线的正常运行。各地通过工程实践与科研，在基坑支护理论与技术上都有了进一步的发展，取得了可喜的成绩。我国土钉首例工程为深圳市建材集团公司投资兴建的文锦广场大厦基坑边壁工程(1992年)。至目前为止采用土钉支护技术建造的工程，在我国约有千例之数。其中深度及影响较大的工程有：广州065工程(深18.0米，1994年建造)、广州海洋馆基坑边坡工程(深18.13米，1996年建造)和烟台浅海深围堰边壁加固工程(深20.5米，1999年建造)。这些工程的成功建造表明，随着土钉支护技术的推广应用相应的设计水平和施工水平已有了较大提高。最早提出深基坑分析方法的是Terzaghi和Peck等人，他们早在40年代提出了预估挖方稳定程度和支撑荷载大小的总应力法。这一原理一直沿用至今，只不过有了许多改进与修正。50年代，Bjerrum和Eide给出了分析深基坑底板隆起的方法。60年代开始在奥斯陆和墨西哥城软粘土深基坑中使用了仪器进行监测，此后的大量资料提高了预测的准确性，并从70年代起，产生了相应的指导开挖的法规。从80年代初开始我国逐渐涉入深基坑设计与施工领域，在深圳地区的第一个深基坑支护工程率先应用了信息施工法，大大节省了工程造价。进入90年代后，为了总结我国深基坑支护设计与施工经验，开始着手编制深基坑支护设计与施工的有关法规。深基坑工程是一项综合性的岩土工程问题，主要涉及到土层性质、支护结构、支撑形式、地基处理、地下水防治以及环境影响等方面，目前研究的课题主要有：土压力理论、支护结构内力和变形的计算理论、基坑失稳破坏的机理等方面。其研究的方式和方法多种多样，但总结起来，也可归纳为三种方法：实验研究，包括室内模型实验和现场原位测试；理论分山东科技大学学士学位毕业设计绪论3析，包括各种数值模拟和解释法；经验总结，根据已有的工程数据总结、提炼。对于深基坑工程问题，目前国内外己有很多研究成果。1.2主要基坑支护的方法基坑施工安全是一项综合性工程，应从设计、施工和水文地质等方面入手，优化工程设计，精心组织施工，统筹兼顾，合理处理好各组成部分的关系，重点防治施工涌水等突发事件，确保基坑的施工安全[11]。在基坑工程建设始末，一定要根据工程的实际情况，统筹兼顾，合理处理好各组成部分的关系，使基坑施工的各环节时刻保持最优状态，才能确保基坑施工安全、优质和高效。常见的基坑支护形式有：(1)水泥搅拌桩重力坝：在软粘土地基中开挖深度为5～7米左右的基坑，应用深层搅拌法形成的水泥土桩挡墙，可以较充分利用水泥土的强度，并可利用水泥土防渗性能，同时作为防渗帷幕。因此，具有较好的经济效益和社会效益。水泥土重力式挡墙一般做成格栅形式，按重力式挡墙计算。广泛用于开挖深度7米以内的深基坑围护结构、管道沟支护结构、河道支护结构、地下人行道等。(2)钻孔灌注桩：钻孔灌注桩作为围护结构承受水土压力，是深基坑开挖常用的一种围护形式，根据不同的地质条件和开挖深度可做成悬臂式挡墙、单撑式挡墙、多层支撑式挡墙等。它的排列形式有一字形相接排列、间隔排列、交错相接排列、搭接排列、或是混合排列，常见的排列方式是一字板间隔排列，并在桩后采用水泥土搅拌桩、旋喷桩、树根桩等阻水。这样的结构形式较为经济，阻水效果较好。上海地区大部分开挖深度在7～山东科技大学学士学位毕业设计绪论412米左右的深基坑，采用钻孔灌注桩挡土，水泥土搅拌桩阻水，普遍获得成功。(3)地下连续墙：地下连续墙就是用专用设备沿着深基础或地下构筑周边采用泥浆护壁开挖出一条具有一定宽度与深度的沟槽，在槽内设置钢筋笼，采用导管法在泥浆中浇筑混凝土，筑成一单元墙段，依次顺序施工，以某种接头方法连接成的一道连续的地下钢筋混凝土墙，以便基坑开挖时防渗、挡土，作为邻近建筑物基础的支护以及直接成为承受直接荷载的基础结构的一部分。地下连续墙的优点是对邻近建筑物和地下管线的影响较小，施工时无噪音、无振动，属低公害的施工方法。(4)SMW工法桩：SMW工法是以多轴型钻掘搅拌机在现场向一定深度进行钻掘，同时在钻头处喷出水泥系强化剂而与地基土反复混合搅拌，在各施工单元之间则采取重叠搭接施工，然后在水泥土混合体未结硬前插入H型钢或钢板作为其应力补强材，至水泥结硬，便形成一道具有一定强度和刚度的、连续完整的、无接缝的地下墙体。(5)土钉墙：土钉墙是由天然土体通过土钉墙就地加固并与喷射砼面板相结合，形成一个类似重力挡墙以此来抵抗墙后的土压力；从而保持开挖面的稳定，这个土挡墙称为土钉墙。土钉墙是通过钻孔、插筋、注浆来设置的，一般称砂浆锚杆，也可以直接打入角钢、粗钢筋形成土钉。土钉墙的做法与矿山加固坑道用的喷锚网加固岩体的做法类似，故也称为喷锚网加固边坡或喷锚网挡墙，建筑基坑与护坡技术规程JGJ120－99正式定名为土钉墙。土钉技术是从70年代出现的，德国、法国和美国几乎在同一时期各白独方地开始丁土钉墙的研究和应用。出现这种情况并非偶然，内为土钉技术在许多方面与隧道新奥法施工类似，可视为是新奥法概念的延伸。60年代初期出现的新奥法，采用喷射混凝土和粘结型钳杆相结合的方法，能迅山东科技大学学士学位毕业设计绪论5速控制隧洞变形并使之稳定。特别是70年代及其稍后的时间内，先后在德国法兰克福及纽伦堡地铁的土体开挖工程中应用获得成功，对土钉墙技术的出现给予了积极的影响。此外，60年代发展起来的加筋土技术对土钉墙技术的萌发也有一定的推动作用。70年代德国法国和美国都对土钉进行了研究与应gL”J。在德国是由挡土墙和锚杆发展起来的，法国是基于新奥法的原理发展起来的，新奥法系奥地利隧道施工中利用喷射混凝土与全长粘结的锚杆相结合，为岩石隧道开挖提供有效的稳定支护。1972年法国承包商博格斯提出了新奥法原理能够用于土质边坡和软岩边坡的临时支护，并成功地应用于工程上，几乎同时德国和美国也发展了土钉技术。目前该技术在法国、德国、英国、美国和日本得到广泛应用。新兴的科学技术试验研究要得到政府的大力支持，才会很好地发展。比如1985年法国政府一次就拨款350万美元，进行土锚钉墙的实尺模拟试验。1990年在美国召开的挡上结构国际学术会议上，土钉作为一个独立的专题，与锚杆挡堵并列，使它成为一个独立的学科分支。在国内，80年代末北京工业大学和北京农村建筑总公司对插筋补强护坡和索土边坡，进行丁荷载作用下的破坏试验。插筋补强技术与土钉喷射混凝土相似，只是插筋补强的钢筋用锚定板，坡面铺钢筋网抹水泥砂浆，而土钉在坡面钢筋网上喷射混凝土。土钉支护的特点及应用范围：(1)土钉与土体形成复合体，提高了边坡整体稳定和承受坡顶超载能力，延性，改变边坡突然坍方性质，有利于安全施工。(2)土钉墙体位移小，一般测试约20mm，对相邻建筑影响小。(3)设备简单，易于推广。由于土钉比土层锚杆长度小得多，钻孔方便，注浆亦易喷射混凝土等设备，施工单位均易办到。(4)如能与土方开挖配合好，实行平行流水作业，则工期可缩短，噪音小。山东科技大学学士学位毕业设计绪论6(5)经济效益好，一般成本低于灌注桩支护。(6)因分段分层施工，易产生施工阶段的不稳定性，因此必须在施工开始就进行土钉墙体位移监测，以便于采取必要的措施。(7)适宜于地下水位以上或经降水措施后的杂填土、普通粘土或非松散性的砂土，一般认为可用于N值在5以上的砂质土与N值在3以上的粘性土。1.3本设计的工程概况拟建场区位于青岛经济技术开发区江山中路东侧，原青岛龙达公司院内。本工程勘察面积约11560平方米。本工程由青岛时代建筑设计有限公司设计，根据设计单位提供的图纸及介绍，本工程拟建物主要包括2幢19~26层高层住宅楼、1幢22～26层综合办公楼和1幢4层裙房，场区内拟带1层地下车库；勘察期间设计室内坪标高尚未最终确定，约比现地面标高高约0.3～0.45米，设计室外坪标高见平面图，地下车库层高约5米，基础埋深约6米；综合办公楼及其裙房拟采用框剪结构，1、2号住宅楼拟采用剪力墙结构。拟建场地位于南辛安前河河漫滩地貌单元，第四系厚度约12～14米。第四系以人工填土层、淤泥质砂土层、粘性土及砂层为主，下伏基岩为变质岩和岩浆岩。场区地形整体较平坦，勘察期间孔口处地面标高3.96～4.66米；地貌属南辛安前河河漫滩，后经人工改造。场区第四系主要由第四系全新统人工填土、全新统洪冲积层和上更新统洪冲积层组成；场区基岩主要为太古界~元古界变粒岩和燕山晚期细粒花岗岩岩脉。基坑开挖深度10m，土层分布：①素填土②中砂层山东科技大学学士学位毕业设计绪论7②淤泥质土④粘土各土层的物理力学指标如表1.1：各土层物理力学指标表1.1土层号土层厚度m重度kN/m3内粘聚力kPa内摩擦角o土体与锚固体极限摩阻力kPa①素填土2.017101735②中砂层4.018.5035120③淤泥质土3.019.5302530④粘土3020503080山东科技大学学士学位毕业设计水泥土搅拌桩82水泥土搅拌桩本工程地下水位在天然地坪下1.0m处。根据有关规范的具体要求，结合拟建物特征、场地与地基条件，本工程按二级地基、二级场地、二级工程重要性等级、乙级岩土工程勘察等级布置勘察工作，运用多种勘察、测试手段，做到点面结合，定性与定量结合(以定量为主)，使用合理的工作量取得可靠、丰富的勘察成果。水泥土搅拌桩是用水泥作固化剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基深部就地将软粘土和水泥浆强制拌和，使软粘土硬结成具有整体性、水稳性和足够强度的水泥土，硬结后的水泥土在地基中形成水泥土搅拌桩，从而提高地基强度和增大变形模量，连续搭接的水泥土搅拌桩可形成止水帷幕。搅拌桩可连续布置，将地基加固成所需要的几何形状。不仅可左右粒径小于处理软粘土，也可处理可塑状的粘土与含30%左右粒径小于10cm的杂填土，且处理后不增加地基的附加荷载；可利用桩周面积大的特点，充分发挥软弱地基的承载力，降低地基的沉降量。但若遇到地基中有大块石等障碍物时，必须清除后才能搅拌成桩，对中粗砂、砾石地层及硬塑的粘土层也无法进行深层搅拌成桩。水泥土搅拌桩在基坑工程中主要有如下用途：(1)直接作为深基坑开挖的侧向支挡结构；(2)用于稳定或加