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我国基坑工程不论在理论方面,还是设计和施工信息化管理方面都在向世界水平靠近,并逐步走向领先水平。建筑基坑设计优化目前总结出三级优化的模式:第一级支护结构类型优化;第二级设计细部优化;第三级信息化施工过程管理优化。本论文研究的主要内容,第一,在掌握分析基坑工程概况的基础上,进行基坑支护结构类型的优选并总结出优选模式。第二,对优选的支护类型进行设计计算,并用多因素评分优选法进行优化,得出最终的设计方案。第三,对优化的设计方案进行结构设计。第四,对方案进行分析与评价,最后得出结论与建议。该论文的研究既具有现实意义和实际意义,又具有理论意义。1、基坑支护方案的优选1.1 基坑基本情况概述该基坑位于长春市黑水路与南京路的交汇处,基坑长约55米,宽约25米,开挖深度分别为10.5米与5.5米。北面与南面与公路相临,西面与远东批发市场相临,东面与规划建筑物相接。地层自上而下为:杂填土厚1-3米,粉质粘土与粘土厚12-17米,砾砂层厚1.2-3.2米,其下为白垩系泥岩。地下水为潜水,水位埋深1.7-2.25米。1.2 支护类型的优选与确定在分析上述基坑基本情况的基础上,根据总结出来的基坑支护类型优选的模式,即:(1)设计尽可能多的支护方案;(2)进行方案筛选;(3)对筛选的方案进行对比分析;(4) 具价值工程原理确定方案。用该模式确定出本工程的支护方案是:IH段采用单支点桩锚支护;IJA段选用悬臂桩支护;HGF段采用土钉墙支护;BCD段上部放坡,下部土钉墙支护;AB、DEF段放坡开挖。 2、基坑支护结构设计计算与优化2.1 放坡开挖设计计算采用泰勒图表法,对南侧进行放坡开挖设计计算,其结果是,放坡坡角60度即可满足要求。2.2 悬臂桩设计计算2.2-1 悬臂桩设计计算方法采用布鲁姆、试算法、静力平衡、极限平衡四种方法进行设计计算。2.2-2 四种设计计算方法的计算结果布鲁姆方法计算的最大弯矩为360.4KN·M,插入深度5.96m;试算法计算最大弯矩为350.2 KN·M,插入深度8.20m;极限平衡法计算最大弯矩<WP=88>为94.2 KN·M,插入深度2.15m;静力平衡法计算最大弯矩为443.2 KN·M,插入深度6.75m。 2.2-3 采用多因素评分优选法进行优化 1、 多因素评分优选法原理多因素评分优选法,就是对需要进行分析评价的设计方案设定若干个评价指标和按其重要程度分配权重,然后按评价标准给各指标打分,将各项指标所得分数与权重相乘并汇总,便得出各设计方案的评价总分,以获总分高者为最佳方案的办法。2 、优化的结果选用造价、工期、最大弯矩、插入深度、桩顶位移五项评价指标,优化结果是布鲁姆法计算结果为最佳。2.3 单支点桩锚设计计算2.3-1单支点桩锚设计计算方法采用等值梁、自由端、极限平衡、山肩帮男四种方法进行设计计算。2.3-2 四种设计计算方法的计算结果等值梁法计算最大弯矩为941.8 KN·M,支点力为308.3 KN,插入深度5.8m;自由端法计算最大弯矩为574 KN·M,支点力为222.6KN,插入深度5.9m;山肩帮男法计算最大弯矩为616.4 KN·M,支点力为213.1 KN,插入深度3.9m;极限平衡法计算最大弯矩为462.4 KN·M,支点力为180.9 KN,插入深度4.2m。2.3-3 采用多因素评分优选法进行优化1、多因素评分优选法原理及计算公式同前。2、优化的结果选用造价、工期、最大弯矩、插入深度、锚固力、五项评价指标,优化结果是极限平衡法计算结果为最佳。2.4 两层锚桩设计支护计算2.4-1 两层锚桩设计计算方法采用逐层开挖支撑力不变法、山肩帮男法、极限平衡法三种方法进行设计计算。 2.4-2 三种设计计算方法的计算结果逐层开挖支撑力不变法计算最大弯矩为1131.6 KN·M,支点力一119.2KN,支点力二300.8KN,插入深度6.8m;山肩帮男法计算最大弯矩为268.3 KN·M,支点力一168.4KN,支点力二192.5KN,插入深度3.3m;极限平衡法计算最大弯矩为220.4 KN·M,支点力一187.8KN,支点力二177.9KN,插入深度3.1m。 2.4-3 采用多因素评分优选法进行优化1、多因素评分优选法原理及计算公式同前。2、优化的结果选用造价、工期、最大弯矩、插入深度、锚固力、五项评价指标,优化<WP=89>结果是极限平衡法计算结果为最佳。2.5 单支点桩锚与两层锚桩支护结构的优化2.5-1 采用多因素评分优选法进行优化,计算原理及计算公式同前。2.5-2 优化的结果选用造价、工期、最大弯矩、插入深度、锚固力五项评价指标,优化结果是单支点桩锚方案为最佳。2.6 土钉墙支护设计计算土钉墙支护技术是70年代发展起来的一种基坑支护类型,在国外已有几十年的发展历史。在我国最早是王步云大师于1980年将该技术应用于山西柳湾煤矿的边坡支护工程,这是国内应用土钉工程的首例。到目前已广泛应用,从理论、设计、施工等各方面都得到很大的应用和发展。从目前看还存在一些难以解决的问题。目前土钉墙设计方法有多种,按基本原理可分为极限平衡方法和有限元方法,在工程上多采用极限平衡方法,如法国圆弧形破裂面方法,德国双线形破裂面方法,运动学方法,王步云方法,Brule方法等。到目前为