软土基坑设计计算与监测分析

来源 :中国地质大学(武汉) | 被引量 : 0次 | 上传用户:asjkdhfjkhasdjklfhjk
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基坑开挖是基础和地下工程施工中的一个古老而传统的课题,是一项实践性很强的岩土工程问题。它与工程地质、水文地质条件、主体结构及其施工方法、周围环境等因素密切相关,其支护计算方法在深基坑工程中尤为重要。 然而,由于深基坑工程岩土自身的复杂性、区域的复杂性以及许多环境因素的不确定性等,深基坑支护理论远远落后于实践,造成我国的深基坑支护设计大多还处于经验加校核的初级阶段,这样设计出来的支护方案一方面险象环生,事故频出,如支护结构破坏、基坑塌方及大面积地面沉降甚至滑坡;基坑周围道路开裂、塌陷,临近建筑物开裂甚至倒塌等,导致建设工期的延误,造成了严重的环境工程问题;另一方面又隐含着巨大的经济浪费。其计算参数的选取仍然是目前基坑支护计算分析的关键,现有的研究与方法还存在着不足之处。 本文在搜集大量工程资料的基础上,分析了天津地区浅层土物理力学性质,对弹性抗力法在深基坑支护计算中的适用性进行了分析,并紧密联系实际工程,根据典型现场试验资料着重分析研究了天津地区深基坑支锚排桩支护计算方法,通过分析研究可以得出:弹性抗力法能够考虑不同的边界条件及施工过程更多复杂因素,在一定程度上体现了土与结构的相互作用,适宜支护结构内力及位移的计算;并应用该理论对上述支护结构,在分别采用直剪固结快剪水土合算、直剪固结快剪水土分算、直剪快剪水土合算指标时,进行支护计算分析,并与实际工程的实测资料进行分析对比,采用直剪固结快剪水土合算时,其结果与工程实测资料基本吻合,较好地反映了工程实际。 本文研究的详细内容主要有: 1.结合天津地区的具体条件,分析天津地区浅层土物理力学性质,对软土地基特征进行研究,为软土地基基坑支护设计计算方法研究打下基础。 2.对基坑支护设计计算弹性抗力法理论进行适用性分析研究,分析弹性抗力法的理论基础,研究弹性抗力法的计算原理。 3.进行基坑支护支锚排桩设计计算方法研究,进行了典型现场试验及分析验证,研究确定适合软土地基条件下的水泥土挡墙及悬臂桩设计计算方法。 4.通过对典型工程的动态监测,将实测结果与理论计算结果进行比较分析,从而确定合理的计算参数和计算方法。 第一章绪论介绍了论文的选题依据、国内外的研究现状及本文的主要工作。 第二章在搜集大量工程资料的基础上,分析了天津地区浅层软土地基概况、土的物理力学指标及特征,并简要介绍了目前天津地区深基坑的支护现状。 第三章对弹性抗力法在深基坑支护计算中的适用性进行了分析。弹性抗力法是将支护结构单位宽度作为竖直于土中的弹性地基梁,将嵌固部分的土抗力抽象为连续分布的弹簧,墙背作用的土压力为理论恒定值,在此模型的基础上进行支护结构的变形与内力计算。在基础工程中普遍采用板桩墙、地下连续墙等这一类的柔性挡土支护结构,所谓柔性挡土支护结构是指其主要借助于板桩嵌固部分的土抗力和基底以上的支撑(或锚位)力来抵抗墙背作用的土压力及水压力的一类结构,这与主要靠自重和摩阻力来维持自身稳定平衡的刚性挡土支护结构无论在受力和变形上都是显著不同的。弹性抗力法主要应用于柔性挡土支护结构的计算与分析。本章主要介绍了弹性抗力法的理论基础、计算原理,并就该方法的优缺点进行了分析。 第四章主要介绍了基坑支锚排桩的设计计算方法,并选取了一个典型的工程实例进行计算分析,在此基础上进行了计算方法的研究。其中,计算方法介绍了内力、位移分析计算原理、整体稳定性分析方法、极限平衡嵌固深度验算、坑底抗隆起验算、坑底抗渗流稳定性验算;工程实例介绍了支护方案的选取及计算分析;计算方法的研究主要从以下三个方面展开:支护结构内力与位移计算方法的选取、设计计算强度指标参数的选取、水土合算与水土分算的选取。 深基坑工程是土体与围护结构体相互作用的一个动态变化的复杂系统,仅依靠理论分析和经验估计是难以把握在复杂的开挖和降雨等条件下基坑支护结构与土体的变形破坏,也难以完成可靠而经济的基坑设计。通过施工时对整个基坑工程系统的监测,可以了解其变化的态势,利用监测信息的反馈分析,能较好地预测系统的变化趋势。当出现险情预兆时,可作出预警,及时采取措施,保证施工和环境的安全;当安全储备过大时,可及时修改设计,削减围护措施,通过反分析,可修改计算模型、调整计算参数,总结经验,提高设计与施工水平。 第五章主要介绍深基坑监测,内容包括:常用的监测方法及应用、基坑变形监测、基坑实测及与理论计算结果的分析比较。其中,常用的监测方法及应用主要介绍了常用的监测手段;基坑变形监测介绍了变形观测点的布置、监测仪器埋设方法与计划、监测方法、监测项目警戒值的确定、监测资料整理与信息反馈;基坑实测采取对所选取的基坑工程实例在开挖期间进行动态监测,监测主要分两个方面来进行: 1.深层水平位移测量:采用测量围护桩墙和土体在不同深度上的点的水平位移,将围护桩墙在不同深度上的点的水平位移按一定比例绘制出水平位移随深度变化的曲线,即围护桩墙深层挠曲线。 2.围护墙顶水平位移和沉降监测:主要采用精密水准测量,在一个测区内,设3个以上基准点,基准点要设置在距基坑开挖深度5倍的距离以外的稳定地方。
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