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青岛国际贸易中心深基坑支护设计与施工研究

作　者: 文建华
导　师: 文江泉
学　校: 西南交通大学
专　业: 地质工程
关键词: 深基坑有限元稳定性钢管桩监测
分类号: TU753
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

近年来,城市建设高速发展要求空间向地下发展,形成了一些地下结构形式,如地下商场、停车场、地铁车站、地下仓库、地下民防工事及多种民用、工业设施等。这些地下结构形式都涉及到基坑工程,因此基坑工程也得到了长足的发展。随着各种复杂条件下深基坑工程的大量涌现,在理论方面经典的土力学已不能满足基坑工程的要求,有限元理论和系统工程等软科学逐渐应用到基坑中来,工程技术人员必须有针对性的在理论分析、模型试验、现场监测等诸多方面进行深入细致地研究,从而保证基坑工程的顺利实施。本文以青岛国际贸易中心深基坑为例,针对深基坑的特殊“钢管桩+锚杆“设计方案进行研究,通过现场监测及数值模拟的方法对具有复杂支护结构的深基坑动态施工进行深入分析,得出部分结论为以后的工程实践提供理论依据。本文的主要研究内容包括深基坑动态施工的数值模拟及深基坑施工工艺。研究方法包括有限元理论研究及现场长期监测两部分,最终对比分析,得出在深基坑动态开挖过程中的基坑位移、基坑岩土体与围护结构内部应力,桩的应力特征分析及基坑稳定性特征动态变化规律,并基于此对施工工艺进行优化分析。本文分析得出,在施工过程中该基坑稳定系数达到2以上,稳定性较好；施工中基坑位移主要受前阶段土体施工开挖影响较大,基坑内部各处应力变化受基坑开挖深度影响较大；不同的支护结构有不同的优势,合理利用钢管桩+锚杆的支护方式可以有效控制基坑位移。基坑在复合桩锚支护与普通拉锚支护并存的开挖施工过程中,土方开挖需要全面考虑多种支护方案的同步进行及基坑在施工过程中的稳定安全,总体需做到开挖、支护循序进行。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-12
第1章绪论  12-21
  1.1 课题依据及研究意义  12-13
  1.2 国内外研究现状分析  13-19
    1.2.1 土压力理论  13-14
    1.2.2 支护结构及其计算理论  14-16
    1.2.3 目前基坑工程研究存在的问题  16-19
  1.3 主要研究目标、内容、拟解决的关键问题  19-21
    1.3.1 研究目标及内容  19
    1.3.2 拟解决的关键问题  19-20
    1.3.3 技术路线  20-21
第2章场地工程地质条件与基坑设计  21-38
  2.1 工程地质条件  21-32
    2.1.1 地形地貌  21
    2.1.2 地层岩性  21-27
    2.1.3 地质构造  27
    2.1.4 场地稳定性及地震效应  27-28
    2.1.5 水文地质  28-30
    2.1.6 岩土体工程性状及质量状态  30-32
  2.2 基坑设计  32-38
    2.2.1 地基基础方案  32
    2.2.2 基坑支护设计方案  32-34
    2.2.3 钢管桩支护  34
    2.2.4 冠梁设计  34-35
    2.2.5 喷射混凝土设计  35
    2.2.6 锚杆支护  35-38
第3章上部双排钢管桩支护结构断面分步开挖数值模拟  38-59
  3.1 有限元数值模拟基础  38
  3.2 计算对象的选取及模型的建立  38-40
  3.3 开挖计算步骤  40
  3.4 分步开挖基坑岩土体应力变化特征  40-46
    3.4.1 水平应力特征  40-42
    3.4.2 垂直应力特征  42-44
    3.4.3 剪应力特征  44-46
  3.5 分步开挖基坑岩土体变形特征  46-52
    3.5.1 开挖后水平位移变化特征  46-49
    3.5.2 开挖后垂直位移变化特征  49-52
  3.6 钢管桩的应力特征分析  52-57
    3.6.1 上部外侧钢管桩应力特征  52-54
    3.6.2 上部内侧钢管桩应力特征  54-55
    3.6.3 下部钢管桩应力特征  55-57
  3.7 基坑开挖稳定性分析  57-59
第4章上部单排钢管桩支护结构断面开挖数值模拟  59-67
  4.1 计算对象的选取及模型的建立  59-60
  4.2 开挖完成后基坑特征分析  60-67
    4.2.1 基坑岩土体应力特征  60-61
    4.2.2 基坑岩土体变形特征  61-63
    4.2.3 钢管桩应力特征分析  63-64
    4.2.4 基坑开挖稳定性分析  64-67
第5章基坑现场监测分析  67-74
  5.1 监测目的及内容  67-68
    5.1.1 监测的目的及原则  67
    5.1.2 监测内容  67-68
  5.2 监测方法  68-70
    5.2.1 监控网的建立  68
    5.2.2 坡顶水平位移监测  68-69
    5.2.3 坡顶沉降监测  69-70
  5.3 监测结果分析  70-71
    5.3.1 支护结构表面的水平位移  70
    5.3.2 支护结构表面的沉降  70-71
  5.4 数值模拟与现场监测对比分析  71-74
    5.4.1 桩顶水平位移  71-72
    5.4.2 桩顶垂直位移  72-74
第6章支护断面应力特征综合分析  74-78
  6.1 不同断面基坑岩土体应力特征对比分析  74-75
  6.2 不同断面支护结构应力特征对比分析  75-78
    6.2.1 上部桩应力特征对比分析  75-76
    6.2.2 下部桩应力特征对比分析  76-78
第7章施工部署及施工工艺  78-98
  7.1 土方工程概况  78
  7.2 基坑支护概况  78-79
  7.3 施工部署  79-83
    7.3.1 区域划分  79-80
    7.3.2 坡道设置  80-81
    7.3.3 分层开挖深度控制  81-82
    7.3.4 土方开挖顺序  82-83
  7.4 施工工艺  83-98
    7.4.1 测量放线  83-85
    7.4.2 土方开挖  85-87
    7.4.3 边坡支护施工方案  87-98
结论  98-99
致谢  99-100
参考文献  100-102

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