地铁车站深基坑支护方案#陕西#计算书.doc

题 目：西安市大差市地铁车站深基坑支护设计专 业：土木工程 本 科 生：禇 盼 (签名) 指导教师：任建喜 (签名) 摘 要随着我国经济的快速发展以及城市现代化建设的要求不断提高，地下空间的开发和利用已显得尤为重要。大型基坑工程是高层建筑和城市地下工程的重要组成部分，深基坑设计和施工技术成为热点问题。本文以黄土地区西安市地铁4号线大差市站深基坑工程为背景，结合具体工程环境和施工要求，通过对深基坑的不同围护结构形式进行比较与选型论证，确定深基坑围护结构的形式，并对围护结构进行设计计算，以期为类似深基坑工程设计和施工提供指导。本文在第1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，说明了选题的背景与依据；第2章主要介绍了大差市车站的工程概况；第3章通过对西安地铁4号线大差市站的具体分析，确定了基坑的支护形式，对基坑支护进行了设计；第4章对大差市站基坑工程降水进行设计；第5章确定大差市站基坑工程监测方案；第6章对施工组织设计做了一个简单的设计，着重介绍了降水、围护结构的施工工艺。关键词：基坑工程，围护结构，降水，施工监测，施工组织subject：deep foundation pit retaining design of dachashi subway station in xianspecialty ：civil engineering（geotechnical engineering）name：chu pan (signature) instructor：ren jianxi (signature) abstractwith the increasing demands of chinas rapid economic development and urban modernization, development and utilization of underground space has become particularly important. the large-scale foundation pit engineering is an important part of high-rise buildings and urban underground engineering, deep foundation pit engineering design and construction technology has become a hot issue. in this paper, i take the example of the deep foundation pit project of dachaishi station of xian metro line 4 in the loess region, combined with project-specific environmental and construction requirements, and choose the retaining structure by comparing with different retaining structure of the deep foundation and with the demonstration of selection, in order to provide guidance for similar deep foundation design and construction.in chapter 1, it introduces the development of the deep foundation pit engineering, the study of its design theory, and the major research direction. it provide the background and basis of topic; in chapter 2, it primarily introduces the project overview of the station; in chapter 3, through a specific analysis of the dachaishi station of xian subway line 4, and the front mentioned theoretical methods, it finishes the foundation pit support design; in chapter 4, it finishes the dewatering design. in chapter 5, it finishes monitoring program of the foundation pit of the station; in chapter 6, it has a simple design of the construction organization, focusing on the construction process of dewatering and retaining structure.key words：foundation pit engineering, retaining structure, dewatering, construction monitoring, construction organization设计总说明本文以黄土地区西安地铁四号线大差市车站为依托，进行了支护结构设计、降水设计、监测方案设计以及施工组织设计。1 设计依据（1）西安市地铁四号线大差市车站岩土工程勘察报告（2）大差市地质断面图（3）大差市平面布置图（4）岩土工程手册（5）建筑基坑支护技术规程（jgj120-99）2 工程概况大差市车站全长约537.0m，宽约23.1m，底板埋深设计17.00m；根据钻孔和探井揭露，该工程场地的地层主要为第四系堆积物，即由全新统人工填土（q4ml）、上更新统风积（q3eol）新黄土、残积古土壤（q3el）、洪积（q3pl）粉质黏土，中更新统风积（q2eol）老黄土、残积古土壤（q2el）、湖积（q2l）粉质黏土夹薄层中砂组成。表1 部分岩土的物理力学参数岩土分层重度黏聚力内摩擦角1-1杂填土1610153-1-1-新黄土117.32922.53-1-2新黄土219.431223-2-2古土壤20.235203-4粉质粘土20.74221地下水潜水位埋深7.08.8m，水位高程397.97401.29m，潜水含水层厚度大于50m。地基土的自重湿陷系数zs均小于0.015，该场地为非自重湿陷性黄土场地。湿陷性土层分布深度为9m左右。 地震液化判断深度为20m，20m以内无液化土层。该车站无地裂缝通过。3 支护结构方案设计大差市车站的支护结构型式为钻孔灌注桩+内支撑的方式，共设三道钢支撑，旋喷桩作止水帷幕。钻孔灌注桩桩径1200mm，桩间距1500mm，桩身混凝土等级c30，配筋主筋选用，桩体选用c30混凝土，箍筋选用螺旋筋，加强筋。冠梁截面为1200mm1600mm，混凝土等级为c30。三道钢管内支撑分别设置于-0.5m、-6.0m、-11.5m标高处，钢支撑直径为600mm，第一道支撑壁厚12mm，第二、三道支撑壁厚16mm，支撑水平间距3.0m。4 降水方案设计本车站采用深井井点降水法，车站底板埋深近17.0m，目前地下水水位埋深8.0m左右，水位降至基坑底板下1.5m，降深10.5m。沿基坑两侧以间距为35m布置30口降水井。 表2 基坑涌水量计算表名称k(m/d)l(m)b(m)r(m)s(m)h(m)q(m3/d)四号线车站8302512017.53098805 监测方案设计在大差市站基坑开挖过程中对以下7项进行现场监测：桩体变形；钢支撑轴力；桩内钢筋拉力；基坑内、外观察；边坡土体顶部水平位移；桩顶位移；地下水位。表3 监测项目与频率序号监测项目监测方法与仪表监测范围测点间距测试精度监测频率桩体变形测斜管测斜仪桩体全高长短边中点竖向间距1m1mm1天锚索拉力锚索计锚索端部长短边中点且间距15m1/100(f,s)1天续表3钢支撑轴力轴力计支撑端部或中部长短边中点且间距15m1/100(f,s)1天桩内钢筋应力钢筋计桩体全高长短边中点竖向间距5m0.1mpa1天基坑内、外观察现场观察基坑外地面、基坑地层土质描述围护桩、内支撑随时进行1天边坡土体顶部水平位移经纬仪边坡顶、底部长短边中点且间距30m1mm1天桩顶位移经纬仪桩顶冠梁长短边中点且间距30m1mm1天地下水位水位管水位仪基坑周边基坑四角点长短边中点6mm1天6.施工组织设计 目 录1绪论.11.1选题背景.11.1.1深基坑工程的发展历史.11.1.2生产需要.21.1.3选题目的与意义.31.2深基坑工程的研究现状.41.2.1深基坑支护设计理论与计算方法的研究现状.41.2.2深基坑工程的稳定性分析理论的研究现状.61.3深基坑工程中存在的主要问题.71.4深基坑工程中存在的几个热点问题.81.4.1作用在支护结构上的土压力.81.4.2深基坑开挖及支护的环境效应问题.81.4.3深基坑工程的动态反馈设计及信息化施工.81.4.4对现有结支护结构的优化问题.91.5选主要的研究内容、思路和方法.92西安大差市地铁车站工程概况.102.1大差市车站概况.102.2工程地质条件.102.2.1地形地貌.112.2.2地质构造.112.2.3河流水文及气候概况.112.2.4地层岩性特征.112.3水文地质条件.112.3.1第四系孔隙水.112.3.2地下水位与含水层、隔水层的分布.112.3.3地下水的补给、径流和排泄条件.132.3.4地下水的动态特征.132.4不良地质作用.132.4.1地震液化.132.4.2地裂缝.132.4.3地面沉降.132.4.4区域地面沉降.132.4.5与工程有关的地面沉降.142.4.6其他不良地质作用.142.5特殊岩土及特殊工程地质问题.142.5.1湿陷性黄土.142.5.2人工填土.152.5.2其他问题.152.6本章小结.153大差市地铁车站围护结构设计.163.1基坑支护方案的比较.163.1.1排桩或地下连续墙的支护结构.173.1.2水泥土墙支护.183.1.3土钉支护.193.1.4逆作拱墙支护.193.1.5内支撑支护.203.2支护方案的选型.213.3横断面计算.213.3.1计算各土层侧压力系数.223.3.2各工况土压力及支撑力计算.233.3.3内力设计值.303.3.4该段灌注桩配筋设计.303.3.5基坑稳定性验算.303.4横断面计算.323.4.1计算各土层侧压力系数.333.4.2各工况土压力及支撑力计算.343.4.3内力设计值.413.4.4该段灌注桩配筋设计.413.4.5基坑稳定性验算.423.5支护参数最终确定.423.6本章小结.434降水设计.444.1场地工程地质及水文地质条件.444.1.1气候条件.444.1.2工程地质与水文地质条件概述.444.2降水方案.444.3渗透系数.454.4基坑涌水量.454.5单井降水计算.464.6确定管井数量与间距.464.7本章小结.465大差市深基坑监测方案设计.475.1工程概况.475.2基坑监测方案.475.2.1监测内容.475.2.2监测仪器.475.2.3观察时间与频率.475.2.4监测点的布设.485.3本章小结.506施工组织设计.516.1施工组织设计目标.516.2工程概况.516.2.1工程简述.516.2.2工程特点及重点、难点分析及对策.526.3总体施工安排.526.3.1总体施工方案.546.3.2施工顺序.546.3.3总体施工步骤.566.4施工总平面布置.566.4.1布置原则.576.4.2布置依据.576.5施工方案及技术措施.576.5.1降水.576.5.2围护结构施工.576.6土方开挖方案.596.6.1土石方开挖方法.646.6.2土方开挖作业顺序.646.7本章小结.65结语.65致谢.67参考文献.68附录.6970 1绪论1.1 选题背景1.1.1 深基坑工程的发展历史基坑工程是一个古老,并且又非常具有时代特征的一个土木工程课题。放坡开挖及木桩围护早在很早的时候就已经开始使用了。人类的土木工程建设活动在很大的程度上促进了基坑工程的发展，尤其是到了上世纪末本世纪初，随着大量的高层甚至是超高层建筑和城市地下工程的不断涌现，基坑工程的安全、功能等各项要求也都显得都越来越高，随之出现的问题也就越来越多了，促使着岩土工程的技术人员开始以新的思维审视基坑工程这一课题，许多新的经验和理论的研究方法也得以出现并发展成熟。到了本世纪30年代，太沙基等人就早已经开始研究分析基坑工程中的相关问题。而后，全世界各国的许多学者都热衷于这项研究，并且不断地在这一领域中取得非常多的丰硕的成果。可是到了80年代初，基坑工程在我国才开始进行广泛深入的研究，在那个时候，我国的改革开放正如日中天，基础建设投入非常大，随之而来的高层建筑也就不断地涌现，相应高层建筑的基础埋深则需要不断增加，开挖深度自然也就必须不断增加，对基坑工程的各项要求也随之就越高。特别是在90年代，很多城市都开始进行大规模的改造，在经济非常繁华的市区内进行深基坑开挖。这些都给这课题不断提出了新的内容以及技术难题，那就是：如何控制并解决深基坑开挖过程中所引起的环境效应问题，并且进一步促进深基坑开挖和支护技术的研究与发展。许多先进的设计计算方法也就随之产生了，许多新的施工工艺也在工程中实践中不断实现，出现了许多技术先进的成功工程实例。但是基坑工程非常复杂，设计和施工时的考虑也会不周，工程事故自然也依然时有发生。任何一个工程方面的课题的研究发展都是理论与实践的密切结合，并不断互相促进，最终走向成熟的成果。基坑工程的发展则往往是出现一种新的围护结构型式，然后带动新的分析方法和计算理论的产生，并按照实践、认识、再实践、再认识的规律，不断完善从而走向成熟。早期的基坑开挖常采用放坡的形式来围护基坑的稳定，后来随着基坑的开挖深度的不断增加，放坡已经无法满足保持基坑稳定的要求，因此产生了围护开挖。迄今为止，围护型式已经发展至数十种。从基坑围护的机理来讲，基坑围护方法的最早是放坡开挖，然后出现了悬臂围护型式、内撑（或拉锚）围护型式、组合型围护型式等等。然而基坑放坡开挖则需要有非常大的施工工作面，并且开挖的土方量较大。在工程条件允许的情况下，依然是基坑围护的一种简便经济的好方法。悬臂围护型式是指没有内支撑和拉锚的围护结构，而是通过设置钢筋混凝土桩或钢板桩形成的围护结构。有时它也可以通过对基坑周边的土体进行改良，形成稳定的结构，例如水泥土重力式挡墙结构。内撑式（拉锚式）围护结构的发展改善了悬臂式围护结构的受力性能和变形特性，同时满足较深基坑的支档土体要求。而为了发挥围护结构材料的极限承载能力，使围护结构形式更加经济合理，并能适合各种基坑形式，发展了组合型围护型式。人们最早采用基坑围护结构的是木桩围护结构，而现在则经常使用钢板桩、钢筋混凝土桩、地下连续墙，以及通过地基处理等方法而采用的水泥土挡墙、土钉墙等。钢筋混凝土桩的施工方法通常有人工挖孔桩、沉管灌注桩、钻孔灌注桩以及预制桩等。虽然我国地大物博，但是人口却最多，人均占有的土地都不及全世界人均占有土地的l/10。为了节约每寸土地，旧房则不断被拆除，建筑逐渐向更高空或是地下发展，许多高层建筑拔地而起。根据有关数据统计，在19801989年的这10年间里，我国新建的高层或是超高层建筑多达1000余幢，而在l9901999年这l0年间里，我国新建的高层建筑或超高层建筑则超过9000幢。为解决我国土地资源紧张，其中一条重要出路就是要适当地不断发展多层和高层甚至超高层建筑，不断向空中或地下发展。中国城镇现代化建设正如火如荼，高层及超高层建筑如雨后春笋大量涌现，深基坑工程也就越来越多。同时，建筑物密集，基坑的深度极大以及地下设施周围极其复杂，使得基坑放坡开挖的这一围护方式已经再也不能满足如今的城镇现代化建设的需要。因此，深基坑的开挖与围护引起了各方面的广泛重视。特别是自90年代以后，基坑的开挖与围护问题已经成为我国土木工程界的热点问题之一。基坑工程的数量、规模快速增加，暴露了许许多多的工程问题。1.1.2 生产需要基坑工程也是建筑工程的组成部分，它的发展同建筑的发展非常密切，深基坑工程则充分利用了土地资源。伴随着城市现代化建设的不断推进，高层及超高层建筑已经十分普遍，深基坑工程也就越来越多。城市空间的利用日趋紧张，人们已经开始将三维城市空间作为重要的自然资源来加速开发利用。一方面，在2l世纪，城市现代化建设的方向就是地下空间的开发和利用；另一方面，自80年代以后，高层建筑的数量和高度都在不断上升，根据构造和使用的要求，其基础埋深也就必然随之不断增加，产生了许许多多的深基坑工程。进入90年代，城市的地价不断飙升，空间利用率也慢慢随之提高，许多的超高层建筑应运而生，迫使深基坑工程向大深度和大规模两个方向发展。然而大量地下空间的开挖都是位于建筑群十分密集的地区，在建筑物或构筑物旁进行顺利开挖十分棘手 。这些都使得深基坑的开挖与支护难度增大，同时也促进了深基坑计算方法和施工工艺的发展。深基坑围护结构虽然仅仅是临时性的，但如果采用了不合理的支护体系就完全有可能导致工程事故。深基坑支护问题研究的一个重要内容就是：如何在保证安全可靠性的前提下，根据不同的工程条件和施工技术水平等其他影响因素，选择经济合理的支护结构方案。深基坑支护设计既牵涉到岩土工程问题，同时有关系到结构工程问题，其中且在理论和技术上存在许多亟待解决的新问题。由于深基坑受力特征非常复杂，土的工程性质也很复杂性而且具有不确定性，土力学计算模型的近似假定与实际情况又存在差异，学术界和工程界人士也就越来越重视深基坑支护设计的研究。一旦发生深基坑工程事故，给国家和社会造成的生命财产损失将是非常巨大。因此现阶段我们迫切需要解决的一个课题就是：如何以最少的投资，最短的工期，同时确保设计基准期内安全运行，并且还要满足对周围环境的保护要求。深基坑工程与多方面因素相关，是一门十分复杂学科，也是一项系统工程。尽管国内的专家及学者都早已经对深基坑工程进行了大量的研究，取得了一些成功的经验，但是在理论上依然还不够成熟。深基坑开挖与支护技术与许多因素相关，许多的理论与实际问题都有待进一步完善和解决。1.1.3 选题目的