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基坑支护毕业设计.doc

基坑支护毕业设计

指示针议程
2013-10-01 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《基坑支护毕业设计doc》,可适用于经济金融领域

安徽理工大学毕业设计南京某地铁车站维护结构设计摘要基坑工程是为保证基坑施工、主体地下结构的安全和周围环境不受损害而采取的支护结构、降水和土方开挖与回填包括勘察、设计、施工、监测和检测等的一项综合性很强的系统工程。基坑工程是土力学基础工程中一个古老的传统课题同时又是一个综合性的岩土工程问题。随着基坑的开挖越来越深、面积越来越大基坑围护结构的设计和施工越来越复杂所需要的理论和技术越来越高。深基坑工程涉及结构工程、岩土工程和环境工程等众多学科领域综合性高影响因素多设计计算理论还不成熟在一定程度上还依赖于工程实践经验。本文在第一章中介绍了深基坑的发展状况、人们对其设计理论的研究状况及重点研究方向。第二章介绍了本工程的工程背景和工程的相关的地质条件及相关的土层参数。第三章通过基坑特点的分析及维护方案选择的原则确定了本工程的基坑支护方案。第四章主要进行了基坑围护结构的计算包括土压力的计算支撑内力的计算维护结构的配筋计算支撑结构的配筋计算等内容。第五章初步讨论了该工程的施工方案。第六章简要的论述了关于该基坑施工质量保证措施相关内容。关键词:基坑工程,基坑维护,施工MaintenancedesignofNanjingmetrostationstructureAbstractFoundationpitengineeringistoensurethefoundationpitconstruction,Themainundergroundsafetyofstructureandthesurroundingenvironmentisnotdamagedandthesupportingstructure,Rainfallandearthexcavationandbackfill,includingsurvey,design,construction,monitoringanddetectionofsuchacomprehensivesystemengineeringSoilmechanicsandfoundationengineeringfoundationpitengineeringisatraditionaltopic,butalsoacomplexgeotechnicalengineeringproblemsWiththeincreasinglydeepexcavation,theareaislargerandlarger,retainingstructureoffoundationpitdesignandconstructionisgettingmoreandmorecomplex,theneedfortheoryandtechnologyismoreandmorehighDeepfoundationpitengineeringrelatestostructuralengineering,geotechnicalengineeringandenvironmentalengineeringandotherfields,comprehensivehigh,affectedbymanyfactors,designcalculationtheoryisnotmature,toacertainextentisalsodependentontheexperienceofEngineeringpracticeInthefirstchapterofthisarticleintroducesthedevelopmentconditionofdeepfoundationpit,thedesigntheoryresearchstatusandkeyresearchdirectionThesecondchapterintroducedtheengineeringbackgroundandengineeringrelatedgeologicalconditionsandrelatedparametersofsoillayersThethirdchapterthroughanalysisofcharacteristicsanalysisandmaintenanceschemeselectionprincipletodeterminetheengineeringoffoundationpitsupportingschemeThefourthchapteroffoundationpitenclosurestructurecalculations,includingthecalculationofsoilpressure,supportingstructureinternalforcecalculation,maintenanceofstructuralreinforcementcalculation,supportstructurereinforcementcalculationetcThefifthchapterdiscussestheengineeringconstructionschemeThesixthchapterbrieflydiscussesonthefoundationpitconstructionqualityassurancemeasuresKeywords:foundationengineering、foundationpitmaintenance、construction目录I摘要(中文)II摘要(外文)绪论深基坑工程的发展状况深基坑支护设计理论及计算方法研究现状深基坑工程中存在的主要问题及重点研究方向概述工程概况气象地形、地貌、地质、水文工程地质场地岩土工程性质岩土物理力学性质车站围护设计方案设计依据设计依据设计原则设计方案选择车站维护结构设计计算关于探测点处断面设计第一道支撑计算第二道支撑计算第三道支撑计算第四道支撑计算排桩入土深度计算最大弯矩计算配筋计算冠梁计算电算结果施工方案施工总体步骤施工总体流程施工组织方式相邻搅拌桩施工顺序施工工艺施工质量保证技术组织措施钻孔灌注桩施工方案钻孔灌注桩施工工艺测量放样护筒埋设成孔施工清孔钢筋笼制作钢筋笼安放水下砼施工钻孔灌注桩施工技术要点钢筋混凝土圈梁施工土方开挖土方开挖深井降水施工工艺流程管井施工方法及技术措施深井降水停止降水注意事项井措施施工质量保证措施质量保证体系开工前质量准备工作施工过程质量控制结论参考文献致谢绪论深基坑工程的发展状况自年代以来我国城市建设进入了一个新的发展时期高层、超高层的建筑越来越多仅从年到年的十年间我国各大中城市己建层以上的建筑物超过亿m。相应的基坑开挖的深度也就越来越大如武汉的国贸大厦基坑开挖到地面以下m北京市经贸委大楼地下层结构基础埋置深度为地面以下m上海的经贸大厦基坑开挖到地面以下m。我国迄今已竣工的深基坑工程在各大城市中可谓比比皆是不胜枚举。据有关部门估计我国目前己开发利用的地下空间约×m时这大体上反映了其仅完成的深基坑工程的规模。总之我国高层建筑数量越来越多的同时深基坑将向大深度、大面积方向发展已成必然趋势。深基坑工程是基础工程的一个组成部分。深基坑工程在国外称为“深开挖工程”(DeepExcavation)这比称之为“深基坑”似乎更全面。因为从上面的描述可知为建(构)筑物的基础结构而开挖只是深开挖的一种类型深开挖还包括为各种地下工程整体(并非基础而己)所需进行的深层开挖。如果完整而形象的说它是为了高层建筑和高耸杆塔烟囱等构筑物的基础结构或城市地铁车站、地下商场、地下车库、地下影剧院、地下变电站等各类地下工程开辟地下空间以便它们进入施工的一个重要技术领域。深基坑工程最终并不形成任何物质产品或固定资产它是一种大型的技术含量高的“服务性工程行为”一旦基础结构或地下工程施工完毕深基坑即完全消失。因此也可以把它称为基础结构或地下工程施工的先导技术。在复杂、众多的基坑工程实践中我国深基坑工程技术已得到长足发展其标志是:()基坑工程技术标准与规范的编制为经济安全的进行基坑工程的施工减少工程事故发生各地都组织技术力量进行基坑工程技术标准的编制工作这足以说明基坑工程由“乱”到“治”正逐渐走上向许可循的新时期。我国的许多专家学者纷纷参与深基坑工程的实际工程或咨询答疑或进行专题研究。中国科学院和工程院孙钧、刘建航、叶可明、陈肇元、钱七虎等多位院士的直接参与指导我国大量深基坑工程解决了面临的一个又一个难题到了一个新水平。两本国家行业标准《建筑基坑工程技术规范(YB)》和《建筑基坑支护技术规程(JGJ)》相继编成颁发实施。()基坑支护工程新结构与新技术的提出各地在基坑工程实践中结合地区的具体情况相继发展了一些行之有效的新技术如加筋水泥土地下连续墙、土钉墙、水泥土重力墙、圆拱形支护结构、逆作法、内支撑支护体系、组合式支护、双排桩支护等。在施工机械与技术上也有新的突破如可拆除式锚杆技术潜孔锤气动土钉打入机等()支护结构设计理论与方法的提出针对各地的具体问题不少单位和学者相继提出了不少设计新理论与新方法。如秦四清提出的支护结构优化设计理论杨光华等提出的多锚撑涉及增量计算法刘建航院士提出的软土深基坑开挖的时空效应理论其他学者建议的设计方法还有多锚撑设计分段等值梁法“m”法。还有有限元分析理论如弹性抗力有限元法、二维、三维弹塑性有限元法大变形有限元理论等已相继应用于基坑工程取得了满意的效果。深基坑支护设计理论及计算方法研究现状支护结构强度和变形的分析计算基本方法可总结为三类即极限平衡法、土抗力法和有限元分析法。()极限平衡法极限平衡法在基坑支护设计发展早期一直被广泛应用且仍是目前我国相关设计人员最熟悉的基坑支护设计计算方法之一。由于它具有计算简便可以手算且在目前情况下即使应用弹性地基反力法计算支护结构内力其嵌固深度还是要用极限平衡法确定此外对空间效应不明显的不级基坑和地层较稳定、周围环境较简单的二级基坑中的悬臂支护结构及单支点支护结构采用极限平衡法计算也是适宜的。所以在今后一段时期内极限平衡法还会得到一定范围的应用。等值梁法、静力平衡法、太沙基法、二分之一分割法等都属于极限平衡法国内较多采用等值梁法和静力平衡法。极限平衡法假定作用在围护墙前后的土压力分别达到被动土压力和主动土压力在此基础上再作某些力学上的假设把超静定问题简化为静定问题求解。它未考虑围护墙位移对土压力的影响也不能反映支护结构的变形情况尤其是对有支撑(或锚杆)的支护结构采用等值梁法设计时对支点力的计算假定与支点刚度系数无关因而不能模拟分步开挖工况。此外该方法没有也无法考虑基坑的空间效应。所以极限平衡法无论在理论上还是应用中都存在很大的局限性。()土抗力法土抗力法又称为基床系数法或地基反力法。当假定地基为弹性时也称为弹性地基反力法我国《建筑基坑支护技术规程(JGJ)推荐的方法称为弹性支点法。土抗力法在横向受荷桩的分析中被广泛应用。按地基反力的不同假设主要有极限地基反力法、弹性地基反力法(包括线性弹性地基反力法和非线性弹性地基反力法)和复合地基反力法(py曲线法)三种。它们不同程度地考虑了桩与土之间的共同作用。目前应用最多的是假定地基反力系数为深度的线性函数的线性弹性地基反力法。基坑支护设计土抗力法是在横向受荷桩分析方法的基础上改进发展而来的。早期由于受计算技术的限制对实际情况作了很大的简化以便可以用解析方法求解。例如日本的“山肩邦南法”“弹性法”和“弹塑性法”等它们都假定围护墙后作用已、知的主动土压力。“山肩邦南法”和“弹塑性法”将开挖面以下墙前的土体分成塑性区和弹性区“弹性法”则假定开挖面以下的土体均为弹性区。随着计算技术的发展使得基坑支护设计土抗力法可以采用数值解法。世纪SO年代波尔斯(Bowles)提出了求解弹性地基梁的有限元程序大大促进了土抗力法的发展。目前通用的土抗力法是弹性地基反力法它是在地基基础设计计算的弹性地基梁分析方法基础上形成、并引用横向受荷桩的分析方法改进而来。即将计算宽度的围护墙视为竖向地基梁支撑(或锚杆)简化为与其截面积和弹性模量有关的二力杆弹簧。开挖面以下墙前土对梁的地基反力用土弹簧来模拟墙后荷载常用的有两种计算图式:采用主动土压力(我国现行规程采纳)或用土弹簧模拟土弹簧系数即为地基土的水平基床系数。按荷载的施加情况求解方法有“总量法”“增量法”等。目前采用的弹性地基反力法部分地考虑了支护结构与土的线性共同作用分析中所需土性参数单一并可有效地计人基坑开挖过程中多因素的影响。如作用在围护墙两侧土压力的变化、支撑(或锚杆)数量随开挖深度的增加而变化、预紧力及支撑(或锚杆)设置前的围护墙位移对内力和变形的影响等因而可大体模拟分步开挖各工况。同时从支护结构的水平位移可以初步估计基坑开挖对周围环境的影响。因此弹性地基反力法得到日益广泛的应用。但它没有考虑支护结构与土的非线性共同作用我国现行规程推荐的弹性支点法对墙后开挖面以上按主动土压力、开挖面以下则按定值土压力考虑这些都与工程实际存在很大的差距需作进一步的研究和完善。()有限元分析法由于基坑工程的复杂性采用常规分析方法很难反映诸多因素的综合影响近年来多采用数值力一法主要是有限单元法来分析基坑的整体性状即把包括地基土在内的整个基坑作为一个空间结构体系并考虑开挖过程、支护结构与土共同作用、渗流、时间等因素的影响综合分析支护结构的内力、变形及开挖引起的环境效应。采用的土体本构模型有线性弹性模型、非线性弹性模型、弹塑性模型、粘弹塑性模型等。有二维和三维有限元两种分析方法。二维有限元分析法是把空间形式的基坑结构体系用竖直面和水平面来代替分别采用弹性杆系有限元分析求解这两个平面将分析结果加以综合便得到关于基坑支护结构体系的整体认识和分析结果。这种方法虽然具备一些只维分析的特征但存在明显的缺陷:将竖直面分析得到的支撑反力和支点位移作为水平面分析的外荷载和边界条件并不能反映两平面的协同工作且分析过程中没有考虑竖直面与水平面各构件刚度的匹配问题等。三维有限元分析法取一定范围为求解域土体和围护墙一般采用六面体八节点等参元空间接触单元可取由四根线段组成的固体单元支撑(或锚杆)构件取为空间杆单元对基坑空间结构体系进行整体分析求解。有限元分析方法可以较全面地考虑多种因素的复杂影响近年来国内外学者在有关整体计算模型选择、边界条件和排水条件及施工过程模拟、本构模型和土性参数确定等方面进行了大量的研究。但由于存在着土体模型和土性参数难以准确确定、边界条件难处理、计算工作量大、成本高等问题目前条件下直接采用有限元分析法与一般工程设计的实用性之间还有很大的距离还只是用于某些重要工程的辅助设计。总之上述基坑支护结构设计分析与计算基本方法中极限平衡法较简单且便于手算但因忽略的因素太多计算结果不够理想很多时候不能满足工程设计要求应用已越来越少有限元分析法理论上较完善但因前述困难目前难以实际应用弹性地基反力法的力学模型直观且较符合实际并可采用弹性杆系有限元进行求解其应用越来越广但需作进一步研究完善。深基坑工程中存在的主要问题及重点研究方向多年来我国已成功地设计和施工了许多技术先进、经济合理的基坑但由于问题的复杂性基坑工程的成功率仍较低。究其原因主要存在四个方面的问题:①对支护结构受力状态不甚明了②计算简化与实际情况相差过大③对某些新的支护型式的计算理论滞后于工程实践④施工方面存在很大程度的随意性和盲目性。为了提高基坑工程的成功率使支护结构设计既安全又经济今后拟重视以下几方面的研究:()能基本考虑基坑工程实际工作性状的实用设计方法研究如前所述目前分析计算基坑支护结构的三类方法都存在不同程度的缺陷。因此寻找一种能基本考虑基坑工程的实际工作性状特别是能考虑支护结构与土的非线性共同作用及深基坑的空间效应的实用设计方法具有重要的现实意义。()基坑工程施工监测、反演分析与安全预报研究目的是通过监测和分析各施工阶段的相关信息来了解支护结构的受力状态和变形特征及对周围环境的影响反演推求土性参数不断修正支护设计使设计逐渐逼近实际情况并对基坑的安全性状及时预报。国内外对基坑施工监测、反演分析和安全预报的研究一直非常关注。今后应重视基于反演分析和安全预报双重要求的基坑施工监测的研究和实践在积累丰富工程资料的基础上完善反演分析和安全预报的计算模型并研制相应的应用软件。()基坑支护结构设计可靠度分析长期以来对基坑支护结构的设计都是按传统方法采用安全系数来表达虽然直观简便但由于支护系统的荷载、结构抗力特别是土性参数等均非定值而是随机变量传统的定值设计法越来越显露出其缺陷。对基坑支护结构可靠度的研究起步较晚且由于问题的复杂性至今仍处于探索性研究阶段还没能取得实质性的成果。今后对如何合理地进行土性参数的统计分析如何确定可靠指标和建立极限状态方程特别是怎样建立与传统定值分析法相应的计算模型尚需进行大量的研究。()对新型支护结构型式的设计理论与计算方法研究数量众多的工程项目和复杂多变的工程环境以及市场竞争机制的引人给基坑工程开挖与支护新技术的表现提供了广阔的舞台富于创新精神的广大工程建设者在工程实践中不断地探索和应用新的基坑开挖与支护技术。新的支护结构型式不断出现它们在概念和理论上与传统方法迥异。设计理论滞后于工程实践的情况是基坑工程的一个重要特点。如近年来逐渐应用的拱形支护结构由于许多单位仍沿用传统的平面计算理论未能充分发挥该结构空间受力合理的优势迫切需要新的计算理论与方法来指导。再如很有发展前途的冻结支护技术对冻结以后土的强度特性包括强度一温度关系、强度一时间关系、土的冻胀性等问题都有待进行深入研究。概述工程概况汉中门站位于汉中路下南侧其南侧为市民广场北侧为南京中医学院门前绿化带西端离虎踞路高架桥约m车站东端南侧距南水苑宾馆外墙最小距离为m车站范围管线密集。考虑盾构穿越秦淮河的埋深要求经综合比较车站设计为地下三层三跨箱形结构岛式站台站台宽m地下一层为站厅层地下二层为商业开发层及设备层地下三层为站台层。车站总长为m标准段宽有效站台中心里程为K该处顶板顶面标高m车站顶部覆土m~m。车站东西两端设活塞风道风井在南北两侧设四个出入口通道。车站起点里程(端墙外皮)左线K右线K终点里程(端墙外皮)K车站沿线路前进方向‰上坡。车站主体结构采用明挖顺做法施工基坑深~m围护结构采用密排的φ钻孔灌注桩钻孔灌注桩采用钢筋砼桩与素砼桩间隔布设(局部地段采用密排钢筋砼桩)桩芯相切护壁咬合。气象本项目所在区域处于长江下游北热带季风气候区具有气候温和雨量充沛日照充足无霜期长四季分明等特点因受大陆、海洋以及来自南北天气系统段影响气候比较复杂年际间的变化大气象灾害比较频繁年降雨量为~mm年内分布也不均衡主要集中在夏季~月份雨量占%夏秋之际多台风暴雨。地形、地貌、地质、水文汉中门站拟建场区隶属于Ⅰ级阶地地貌单元。地表以下~米为近期杂填土、粉质粘土、质素填土第四系沉积层底板埋深~米主要为全新世~上更新世沉积粉质粘土和混合土下部基岩为白垩系“红层”岩芯为泥质粉砂岩加粉砂质泥岩软硬相间属极软岩。汉中门车站地质参数由《南京地铁二号线汉中门站岩土工程详细勘察报告》(编号:)提供。穿越的主要土层由上至下依次为:①~杂填土①~b素填土②~b粉质粘土②~b粉质粘土③b粉质粘土③b粉质粘土③b粉质粘土③e粉质粘土Kga强风化泥质粉砂岩Kga中风化泥质粉砂岩。表土层性质描述表①杂填土:表层米位混凝土沥青路面,以下为碎砖、碎石混粉质粘土。①b素填土:以可塑壮粉质粘土为主夹少量碎砖、碎石②b粉质粘土:含铁锰质浸染刀切面光滑干强度中等韧性中等。②b粉质粘土:高压缩性高灵敏度刀切面较光滑干强度中等韧性中等。②b粉质粘土:中高压缩性刀切面较光滑干强度中等韧性中等。③b粉质粘土:含铁锰质结核刀切面光滑干强度中高韧性中等土质结构较紧密。③b粉质粘土:含铁锰质结核刀切面光滑干强度高韧性中等。③b粉质粘土:铁锰质结核富集刀叨面较光滑干强度高韧性中等。③e混合土:本层为泥质粉砂岩粉砂质泥岩风化物混可~硬塑粉质粘土。Kga泥质粉砂岩:原岩经强烈风化后取山岩芯呈砂土壮手捏易碎遇水软化崩解。采心率~%。Kga泥质粉砂岩:岩石经强烈风化后取出岩芯呈长柱状短柱状。间夹泥岩。本层岩性极软锤击可碎遇水软化。不规则闭合裂隙发育。采心率RQ~。本站地下水类型主要为上层滞水孔隙潜水和基岩风化裂隙水。上层滞水主要赋存于①层填土的碎砖、碎石等杂物的孔隙格架中孔隙潜水分布在②层软土中③层硬可塑粉质粘土可视为相对隔水层:基岩风化裂隙水主要分布于岩石风化界面和粉砂岩、泥质粉砂岩裂隙中裂隙多被充填、裂隙一般不富水。地下水年变幅~米地下水对砼无腐蚀性对钢筋砼结构中的钢筋无腐蚀性对钢结构具有弱腐蚀性。场地土对砼无腐蚀性对钢结构有弱腐蚀性。设计时地下水位埋深按米考虑。汉中门站~上海路站区间拟建场区隶属于I级阶地地貌单元。勘探深度范围内地表浅部为近期杂填土、素填土局部有②层新近沉积土下部主要为上更新世沉积粉质粘土和混合土基岩为白垩系“红层”岩性为泥质粉砂岩、角砾砂岩软硬相间属极软岩其中③b层具弱膨胀潜势。本区间地下水类型主要为上层滞水、孔隙潜水和基岩风化裂隙水。上层滞水土要赋存于①层填土的碎砖、碎石等杂物的孔隙格架中:孔隙潜水主要赋存于②层粉质粘土中③层便可塑粉质粘土可视为相对隔水层:基岩风化裂隙水主要分布于岩石风化界面和粉砂岩、泥质粉砂岩裂隙中裂隙多被充填一般不富水。判别场地土对砼无腐蚀性对钢筋混凝土中钢筋无腐蚀性对钢结构有弱腐蚀性。工程地质场地岩土工程性质工程地质表工程地质层分布与特征描述一览表时代成因层号地层名称颜色状态特征描述分布层底埋深(m)厚度(m)层亚层最小~最大最小~最大新近期①①杂填土杂黄色松散表层米位混凝土沥青路面以下为碎砖、碎石混粉质粘土。分布稳定~~①b粉质粘土质素填土灰黄色软塑~可以粉质粘土为主夹少量碎砖、碎石除G孔外均有分布~~Q②②b粉质粘土灰黄色硬塑~可塑含铁锰质浸染切面稍有水平干强度中等韧性中等。见于HZ、HZ、HZ、HZ、HZ、HZ、HZ、HZ、HZ、HZ、HZ、HZ、HZ孔~~②b粉质粘土灰色软塑~流塑高压缩性高灵敏度刀切面较光滑干强度中等韧性中等。仅见HZ、HZ、HZ、HZ、HZ、HZ、HZ、HZ孔~~②b粉质粘土灰夹青灰色可塑~软塑局部偶夹粉土切面稍有光泽干强度中等韧性中等。仅见HZ、HZ、HZ、HZ、HZ、HZ、HZ、HZ孔~~QQ③③b粉质粘土灰黄~褐黄色硬塑~可塑含铁锰质结核切面光滑干强度高韧性中等土质结构较紧密。见于HZ、G、HZ、HZ、HZ、HZ、HZ、HZ、HZ、HZ、HZ、HZ孔~~③b粉质粘土灰黄色可塑~软塑含铁锰质结核刀切面稍有光泽干强度中等韧性中等。见于HZ、HZ、HZ、HZ、HZ孔~~③b粉质粘土褐黄色硬塑~可塑铁锰质结核富集切面稍有光泽干强度高韧性中等。大部分钻孔揭露~~③e混合土紫红色混褐黄色硬塑局部中密由泥质粉砂岩粉砂质泥岩风化物混粘性土组成。本站均有分布~~KgKga泥质粉砂岩(强风化)紫红色原岩经强烈风化后取出岩芯呈砂土状手捏易碎遇水软化崩解。采芯率~。岩体基本质量等级Ⅴ级本站钻孔均揭露~~Kga泥质粉砂岩(中风化)紫红色原岩经强烈风化后取出岩芯呈长柱状短柱状。间夹泥岩。本层岩性极软锤击可碎遇水软化。不规则闭合裂隙发育。采芯率~。岩体基本质量等级Ⅴ级。本站深孔有揭露~顶板埋深(最大控制厚度)水文地质条件本站地下水类型主要为孔隙潜水和基岩风化裂隙水。孔隙潜水分布在①层及②层软土中③层硬可塑粉质粘土可视为相对隔水层基岩风化裂隙水主要分布于岩石风化界面和粉砂岩、泥质粉砂岩裂隙中裂隙多被充填裂隙一般不富水。勘察期间钻孔内初见水位~米静止稳定水位埋深~米。本次勘察部分钻孔测不到地下水水位。地下水年变幅约米设计时地下水位埋深按米考虑。岩土物理力学性质表围岩分类及土石可挖性分级表层号岩土名称主要工程地质特征围岩类别土石等级①杂填土松散状态成分复杂非均质低强度ⅠⅠ①b粉质粘土质素填土松软状粉质粘土低强度ⅠⅠ②b粉质粘土中等压缩性中等强度欠均质ⅠⅠ②b粉质粘土高压缩性低强度高灵敏度ⅠⅠ②b粉质粘土高压缩性低强度ⅠⅠ③b粉质粘土中等压缩性中等强度欠均质ⅡⅠ③b粉质粘土中等压缩性中等强度欠均质ⅠⅠ③b粉质粘土中等压缩性中等强度欠均质ⅡⅠ③e混合土中等压缩性中等强度非均质ⅡⅡKga泥质粉砂岩(强风化)风化强烈呈土状非均质岩基低强度ⅡⅢKga泥质粉砂岩(中风化)岩芯较完整欠均质为低强度岩基ⅢⅣ表基坑开挖支护设计参数一览表层号层名γ固快标准值渗透系数锚固体砂浆与岩土的粘结强度特征值(KPa)备注CΦKKNmKPa度cms①杂填土()()()()非均质①b粉质粘土质素填土()()×~×非均质②b粉质粘土×~×②b粉质粘土()()×~×②b粉质粘土()()×~×③b粉质粘土×~×③b粉质粘土()()×~×③b粉质粘土×~×③e混合土×Kga泥质粉砂岩(强风化)()()Kga泥质粉砂岩(中风化)注:()内为经验值。车站围护设计方案设计依据设计依据)《南京市城市总体规划》(~))《南京地铁二号线一期工程可行性研究报告》及专家评审意见)《南京地铁二号线一期工程上海路站初步设计》())《南京地铁二号线一期工程初步设计预评审专家审查意见》())《关于地铁二号线一期工程初步设计优化方案报告暨施工设计实施报告》())《沿线建(构)筑物调查报告》)《南京地铁二号线一期工程施工设计技术规定》())《地铁设计规范》(GB)及江苏省、南京市的相关规范、规定)二号线设计总体组下发的相关技术联系单)南京地铁二号线一期工程设计合同)采用的主要设计规范《地下铁道设计规范》(GB)《地下铁道工程施工及验收规范》(GB)《混凝土结构设计规范》(GB)《建筑结构荷载规范》(GB)《水工钢筋混凝土结构设计规范》(SDJ)《钢结构设计规范》(GB)《建筑抗震设计规范》(GB)《铁路工程抗震设计规范》(TBJ)《建筑基坑工程技术规范》(YB)《建筑地基基础设计规范》(GB)《南京地区地基基础设计规范》(DB)《地下工程防水技术规范》(GB)《基坑土钉支护技术规程》(CECS:)《锚杆喷射混凝土支护规范》(GB)《人民防空工程设计规范》(GB)。设计原则()附属结构中主要构件(即构成主体承重框架且不易维护的构件)的设计使用年限为年。()结构的安全等级为一级构件的重要性系数取。()出入口、风道基坑保护等级根据深度及周边条件为特级、一级或二级基坑侧壁重要性系数γ=。()围护结构应满足基坑稳定要求不产生倾覆、滑移和局部失稳。支撑系统不失稳围护结构构件不发生强度破坏。钢管内支撑预加轴力按支撑设计轴力的%~%计。()结构设计应进行抗浮稳定验算,按最不利情况进行验算。在不考虑侧壁摩阻力时,其抗浮安全系数不得小于。当计及侧壁摩阻力时其抗浮安全系数不得小于。当结构抗浮不能满足要求时应采取相应的工程措施。()地下结构设计宜采用信息化设计法为此须建立严格的监控量测制度。()结构的净空尺寸应满足使用功能的要求、施工工艺的要求。施工中要考虑施工误差等因素的影响施工误差的允许量值为cm基坑围护结构垂直度允许偏差≤‰。()基坑地面最大沉降量≤H%围护结构最大水平位移≤H%。()风井、风道结构防水等级二级,出入口通道结构防水等级一级,采用柔性防水层全包防水的原则。()南京地区的地震基本烈度为度框架结构抗震等级为三级。()地下结构须具有战时防护功能。在规定的设防部位结构设计按级人防的抗力标准进行验算并设置相应的防护设施。设计方案选择整个基坑单元进行计算同时将采用理正深基坑支护设计软件进行校核。要计算和设计内容为:()土压力计算:()基坑排桩入土深度和支撑反力计算:()排桩配筋计算:()基坑稳定性验算:()基坑内支撑结构计算:()基坑降水井设计计算:()基坑监测方案设计:()绘制基坑支护施工图。因此本基坑设计方案如下:根据已知土层信息档土支护结构采用密排的φ钻孔灌注桩钻孔灌注桩采用钢筋砼桩与素砼桩间隔布设(局部地段用密排钢筋砼桩)桩芯相切护壁咬合。采用分期围挡场地施作围护桩混凝土的强度等级处注明外均为C排桩中钢筋均采用HRB级钢。基坑内支撑使用的是钢管支撑内支撑用φ钢管支撑t=mm(部分为mm)。基坑竖向设四道支撑支撑竖向间距m水平间距m基坑端部设角撑。钢管支撑在安装时要施加预加力预加力按设计轴力%~%施加沿每道支撑端部设钢腰梁腰梁采用~根[C加缀板组合而成腰梁固定于间隔布设的钢支架上支架通过高强螺栓锚固于围护桩上。各基坑支撑预加轴力如下表:(括号内数值为设计轴力)桩型第一道支撑第二道支撑第三道支撑第四道支撑D型桩KN(KN)KN(KN)KN(KN)KN(KN)E型桩KN(KN)KN(KN)KN(KN)KN(KN)其余桩型KN(KN)KN(KN)KN(KN)KN(KN)第一道支撑设在m第二道支撑设在m第三道支撑m第四道支撑设在m。车站维护结构设计计算关于探测点处断面设计第一道支撑计算主动土压力计算如下:===mEMBEDEquation=tan(============================EMBEDEquation=EMBEDEquation=EMBEDEquation=被动土压力:====零点位置计算设距基坑底x米X=mKNMKNMKNMKNMKNM第二道支撑计算KNMKNM第三道支撑计算KNMEMBEDEquationKNMKNM第四道支撑计算排桩入土深度计算假设嵌固深度设计值为===KNM=KNM≥≥=m桩长L=H(a)=()=m嵌固深度==m最大弯矩计算之间最大弯矩计算已知:=KNM,设剪力Q=点位于亚层顶面下米处。=KNMM之间最大弯矩计算已知:=KNM=KNM,设剪力Q=点位于亚层顶面下米处。=KNMM之间最大弯矩计算已知:=KNM=KNM,=KNM,设剪力Q=点位于亚层顶面下米处。=KNMM之间最大弯矩计算已知:=KNM=KNM,=KNM,=KNM,设剪力Q=点位于亚层顶面下米处。=KNMM基坑开挖面之下最大弯矩计算设剪力Q=点位于层顶面下米处。EMBEDEquation=KNMM配筋计算弯矩设计值为KNMM弯矩放大系数为,故弯矩设计值M==KNM钻孔灌注桩纵向受力钢筋沿圆截面周边均匀布置其正截面受弯承载力按下列公式计算:取混凝土强度C,主筋采用HRBⅡ级钢筋箍筋采用HPBⅠ级钢筋。钻孔灌注桩半径r=mm截面积A=保护层厚度取mm,主筋采用直径D=mmⅡ级钢筋,单根钢筋截面积。按n=根进行计算=将数据代入公式满足条件:配筋率故配筋采用均匀分布箍筋加强筋。冠梁计算冠梁作为连系梁其主要目的是增加排桩的整体刚度其设计按构造要求进行设计。,根据《规程》规定冠梁宽度不宜小于排桩的直径冠梁高度不宜小于mm本设计中宽度取mm高度取mm。混凝土强度等级为C构造筋采用HPB钢筋直径mm净保护层厚度mm构造筋间距为mm。电算结果排桩支护基本信息内力计算方法增量法规范与规程《建筑基坑支护技术规程》JGJ基坑等级一级基坑侧壁重要性系数γ基坑深度H(m)嵌固深度(m)桩顶标高(m)桩截面类型圆形└桩直径(m)桩间距(m)桩材料类型钢筋混凝土混凝土强度等级C有无冠梁有├冠梁宽度(m)├冠梁高度(m)└水平侧向刚度(MNm)放坡级数超载个数支护结构上的水平集中力附加水平力信息水平力作用类型水平力值作用深度是否参与是否参与序号(kN)(m)倾覆稳定整体稳定土层信息土层数坑内加固土否内侧降水最终深度(m)外侧水位深度(m)内侧水位是否随开挖过程变化否内侧水位距开挖面距离(m)弹性计算方法按土层指定ㄨ弹性法计算方法m法土层参数层号土类名称层厚重度浮重度粘聚力内摩擦角(m)(kNm)(kNm)(kPa)(度)杂填土素填土粉土粉土粉土粉土粘性土强风化岩层号与锚固体摩粘聚力内摩擦角水土计算方法m,c,K值抗剪强度擦阻力(kPa)水下(kPa)水下(度)(kPa)m法m法m法m法m法m法分算m法分算m法支锚信息支锚道数支锚支锚类型水平间距竖向间距入射角总长锚固段道号(m)(m)(°)(m)长度(m)内撑内撑内撑内撑支锚预加力支锚刚度锚固体工况锚固力材料抗力材料抗力道号(kN)(MNm)直径(mm)号调整系数(kN)调整系数~~~~土压力模型及系数调整弹性法土压力模型:经典法土压力模型:层号土类名称水土水压力主动土压力被动土压力被动土压力调整系数调整系数调整系数最大值(kPa)杂填土合算素填土合算粉土合算粉土分算粉土分算粉土

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