土木工程毕业设计（论文）-上海地铁真北路站车站设计与施工.DOC

全套图纸加扣3012250582编号：编号：（）字）字号号本科生毕业设计设计题目：上海地铁真北路站车站设计与施工上海地铁真北路站车站设计与施工专题：基坑周围土体加固的方法与应用基坑周围土体加固的方法与应用姓名：学号：班级：土木工程地下土木工程地下2011-1班班二二一五年六月一五年六月全套图纸加扣3012250582中国矿业大学本科生毕业设计姓名：学号：学院：力学与建筑工程学院力学与建筑工程学院专业：土木工程专业（城市地下工程方向）土木工程专业（城市地下工程方向）设计题目：上海地铁真北路站车站设计与施工上海地铁真北路站车站设计与施工专题：基坑周围土体加固的方法与应用基坑周围土体加固的方法与应用指导教师：职称：讲师讲师二二一五一五年年六六月月徐州徐州中国矿业大学毕业设计任务书学院力学与建筑工程学院力学与建筑工程学院专业年级土木城市地下土木城市地下11-1班班学生姓名任任务务下下达达日日期期：2015年年1月月19日日毕业设计日期：毕业设计日期：2015年年1月月19日至日至2015年年6月月8日日毕业设计题目：毕业设计题目：上海地铁真北路站车站设计与施工上海地铁真北路站车站设计与施工毕业设计专题题目：毕业设计专题题目：基坑周围土体加固的方法与应用基坑周围土体加固的方法与应用毕业设计主要内容和要求：毕业设计主要内容和要求：设计要求：设计要求：根据上海地铁真北路站工程的实际资料，进行该车站基坑的支护结构设计和施工组织设计。结构设计内容应包括基坑围护结构方案与支撑方案设计，并编制设计计算书。施工组织设计内容应包括基坑施工准备、施工方法及辅助施工技术、施工总平面布置、施工进度计划和施工管理等内容。绘制图纸：围护结构平面图，支撑系统平面布置图及剖面图，基坑施工总平面布置图。专题要求：专题要求：总结基坑周围土体加固方法，从多方面进行对比，提出适用于不同条件下的基坑加固施工技术，进行总结与展望。其它要求：其它要求：总绘制至少4张图纸。绘制的图纸中，要求手工绘制1张。翻译一篇与设计或专题内容相关的外文参考文献，其中文字数不少于3千字，并且附原文。院长签字：指导教师签字：中国矿业大学毕业设计指导教师评阅书指导教师评语（基础理论及基本技能的掌握；独立解决实际问题的能力；研究内容的理论依据和技术方法；取得的主要成果及创新点；工作态度及工作量；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成绩：指导教师签字：年月日中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书评阅教师评语（选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成绩：评阅教师签字：年月日中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书评阅教师评语（选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成绩：评阅教师签字：年月日中国矿业大学毕业设计答辩及综合成绩答辩情况回答问题提出问题正确基本正确有一般性错误有原则性错误没有回答答辩委员会评语及建议成绩：答辩委员会主任签字：年月日学院领导小组综合评定成绩：学院领导小组负责人：年月日全套图纸加扣3012250582摘要本毕业设计主要包括四个部分，第一部分是上海地铁真北路站基坑设计；第二部分是上海地铁真北路站基坑施工组织设计；第三部分是专题部分，题目是基坑周围土体加固的方法与应用；第四部分是翻译部分，翻译文章为地下连续墙的安装对深基坑数值模拟的影响。在第一部分地铁车站基坑设计中，根据基坑所处场地的工程地质、水文地质条件和周边环境情况，通过施工方案的比选，确定采用明挖法施工，围护结构采用地下连续墙，支撑结构全部采用钢支撑，并对其进行相应的强度、内力变形、承载力、抗渗、抗隆起、抗滑移、支撑内力变形验算。第二部分是车站基坑施工组织设计，主要根据基坑的施工方法与工艺以及基坑周边的环境情况，在施工前安排准备工作以及施工场地布置，对基坑的围护结构施工以及基坑开挖和支撑进行设计和施工，同时针对施工情况编制了工程进度计划，并且在施工进行的条件下完成对质量控制、安全保障、环境保护等措施的编写。第三部分是专题部分，题目是基坑周围土体加固的方法与应用。总结基坑周围土体加固的几种典型方法，在同一基坑工程条件下使用不同加固方法，从多方面进行对比，最后进行总结与展望。第四部分是翻译部分，翻译文章为地下连续墙的安装对深基坑数值模拟的影响。关键词：车站基坑；地下连续墙；施工组织；基坑土体加固ABSTRACTThisgraduationdesignmainlyincludesfourparts.ThefirstpartisShanghaiZhenBeiRoadStationFoundationPitDesignthesecondpartistheShanghaizhenbeiroadStationfoundationpitconstructionorganizationdesignthethirdpartisthetopicthetopicistheandapplicationofsoilaroundthefoundationpitreinforcementthefourthpartisthetranslationthetranslationofthearticleforInfluenceofdiaphragmwallinstallationonthenumericalanalysisofdeepexcavation.InthefirstpartoffoundationpitofsubwaystationdesignaccordingtotheexcavationofthesiteengineeringgeologicalandhydrogeologicalconditionsandthesurroundingenvironmentthroughconstructionschemecomparisonandselectiondeterminetheuseocutconstructionretainingstructureusingundergroundcontinuouswallsupportingstructureusedinallsupportedsteelbraceandtheofstrengthandstressinthecorrespondingdeationbearingcapacityantipermeabilityantiupliftantislipsupportinternalforcedeationcheckingThesecondpartisthestationfoundationpitconstructionorganizationdesignmainlyaccordingtothefoundationpitconstructionandprocessandexcavationofthesurroundingenvironmentinthepreconstructionarrangementpreparationworkandtheconstructionsitelayoutoffoundationpitretainingstructureconstructionandfoundationpitexcavationandsupportdesignandconstructionandalsofortheconstructionofthepreparationoftheprojectscheduleandintheconstructionofthecompletequalitycontrolsecurityenvironmentalprotectionandothermeasurestowrite.Thethirdpartisthespecialsubjecttheproblemistheandapplicationofsoilreinforcementaroundthefoundationpit.Summarizeseveraltypicalsofsoilreinforcementaroundfoundationpitandcomparewithdifferentreinforcementsinthesamefoundationpitengineeringandsummarizeandprospectfrommanyaspects.thefourthpartisthetranslationthetranslationofthearticleforInfluenceofdiaphragmwallinstallationonthenumericalanalysisofdeepexcavation.Keywords:stationfoundationpitdiaphragmwallconstructionorganizationsoilreinforcementoffoundationpit全套图纸加扣3012250582目录第一部分第一部分上海地铁真北路站基坑围护方案设计上海地铁真北路站基坑围护方案设计1工程概况工程概况11.1工程概况11.2工程周围环境21.3施工条件22设计依据和设计标准设计依据和设计标准22.1设计依据22.2基坑工程等级及设计控制标准33基坑围护方案设计基坑围护方案设计33.1钢板桩43.2钻孔灌注桩43.3深层搅拌水泥土围护墙43.4加劲性水泥土搅拌桩（SMW）工法43.5地下连续墙53.6基坑围护方案选择54基坑支撑方案设计基坑支撑方案设计54.1支撑体系的布置形式54.2支撑材料64.3支撑体系的选择65计算书计算书65.1荷载计算65.2围护墙底的地基承载力95.3整体稳定性验算105.4坑底土体的抗隆起验算105.5抗渗验算115.6抗倾覆稳定性验算125.7地连墙内力与变形计算135.8支撑强度验算185.9地下连续墙的配筋验算206基坑主要技术经济指标基坑主要技术经济指标226.1开挖土方量226.2混凝土浇筑量226.3钢筋用量226.4人工费用22第二部分第二部分上海地铁真北路站基坑施工组织与设计上海地铁真北路站基坑施工组织与设计1基坑施工准备基坑施工准备231.1基坑施工的技术准备231.2基坑施工的现场准备231.3施工其他准备242施工方案施工方案262.1工程的特征262.2施工工法262.3施工质量控制332.4施工主要技术措施342.5关键部位技术措施353施工总平面布置施工总平面布置363.1施工总平面设计的要求363.2施工现场广场临时建筑物的布置原则363.3临时建筑物的位置364施工进度计划及管理措施施工进度计划及管理措施374.1工程施工安排原则374.2施工进度计划374.3施工进度管理措施404.4施工质量过程控制405质量、安全、文明管理措施质量、安全、文明管理措施405.1工程质量管理措施405.2土方运输环境管理规定415.3安全生产管理措施415.4文明施工措施42第三部分第三部分专题部分：基坑周围土体加固的方法与应用专题部分：基坑周围土体加固的方法与应用1绪论绪论431.1引言431.2研究现状431.3本文研究内容442土体加固与基坑变形土体加固与基坑变形442.1基坑变形机理442.2土体加固在基坑中的作用473土体加固方法土体加固方法493.1土体加固方案493.2加固布置形式513.2各种加固法的适用性524不同加固方法在工程中的应用不同加固方法在工程中的应用534.1各类加固方法的应用现状544.2各类加固法在基坑中的施工对比544.3加固深度与加固体位置的影响分析595总结与展望总结与展望605.1总结605.2展望60参考文献参考文献62翻译部分翻译部分63致致谢谢85第一部分第一部分上海地铁真北路站基坑围护方案设计全套图纸加扣3012250582第1页1工程概况1.1工程概况1.1.1工程简介工程简介真北路站车站工程属于上海市轨道交通13号线的一期工程，车站位于金沙江路和真北路路口东侧，沿金沙江路东西向布置在道路下方，处于长风生态商务区7A地块内，该地块位于上海市中心的西部，内、外环之间，是上海市著名景观之一苏州河沿岸的重要开发区。真北路站为地下三层岛式站台车站，地下一层为地铁预留用房，地下二层为站厅层，地下三层为站台层。1.1.2工程地质条件工程地质条件本站所处区域地形平坦，其场区地质条件如表1-1：表1.1车站所处地层地质条件1.1.3水文地质条件水文地质条件上海市地下水类型主要以松散岩类孔隙水为主。针对孔隙水，主要分为潜水含水层土层编号土层名称厚度m土质情况1填土1.95上部以杂填土为主，含大量碎砖、碎石等建筑垃圾杂物，底部以粘性土为主，场地南侧上部为混凝土路面。1粘质粉土夹粉质粘土1.22含氧化铁条纹及铁锰质结核，局部夹砂质粉土，土质不均。3-1砂质粉土8.37含云母，夹薄层粘性土，局部夹多量粉砂，土质不均淤泥质粘土3.30呈流塑状态，含云母、有机质、贝壳碎屑，夹少量薄层粉砂，土质较均匀。1-1粉质粘土7.44含云母、有机质、腐植物、贝壳碎屑及钙质结核，夹少量薄层粉土，上部夹粘土，呈软塑流塑状态。1-2粉质粘土4.67含云母、腐植物、钙质结核，夹多量薄层粉性土。3粉质粘土5.78含云母、有机质、腐植物及钙质结核，局部夹多量粉性土，土质不均。4粉质粘土1.93次生硬土层，含氧化铁条纹及铁锰质结核，土质较好。1粉砂3.30颗粒组成成分以长石、石英、云母为主，上部以粉性土为主。2细砂4.29颗粒组成成分以长石、石英、云母为主，局部夹粉砂，土质致密。1粉质粘土10.28含云母、有机质，局部为粘土，夹薄层粉砂，土质较均匀。注：第、第1层具有高含水量、高压缩性、高灵敏度、低强度的特性。全套图纸加扣3012250582第2页与承压含水层。在真北路站车站基坑工程中，经过详细勘察得出，主要影响本工程施工的地下水只有潜水层，承压水对基坑无影响。针对于地域的浅部土层，其中一般都存在潜水分布，其来源主要由于大气降水入渗以及地表水循环流向地下水，主要靠蒸发的方式来进行循环。浅部土层中的地下水位埋深，一般离地表面0.31.5m，年平均地下水水位埋深离地表面0.50.7m。由于潜水与大气降水和地表水的关系十分密切，故水位呈季节性波动。1.2工程周围环境1.2.1基坑周围建筑物基坑周围建筑物本站所处地形平坦，车站北侧现状为上海富龙陶瓷批发中心，南侧现状为上海澳特来发展有限公司，西北角为新开发地块，主要为高级商务酒店及写字楼，西南角为农工商超市，西侧还有大面积的居住区，车站东侧为金沙江路1号桥，其它方向都由现有河流环绕，且周边多为工厂和各类企业单位。规划车站两侧为开发地块，本项目同步开发地铁车站地下空间及南北两个街区。1.2.2控制性管线及地下构筑物控制性管线及地下构筑物本站范围内地下管线众多，且纵横重叠交错，主要有上水、雨污水、煤气、电信及电力管等。受控制管线为直径300mm的污水管，埋深2.5m。本站覆土约为3m，因此既有管线对本站站位及埋深无太大影响。1.2.3道路状况道路状况真北路站所处的金沙江路为城市主干道，道路宽40m，双向六车道，车流量较大。与其相邻的真北路为城市的中环线，道路宽70m。1.3施工条件本工程车站风井基坑开挖深度约16m，车站主体基坑标准段开挖深度约21m，端头井的开挖深度为22m，所处地域地下水丰富，施工时需要宜采取降水措施。本工程基坑周边环境较为复杂，应加强基坑监测工作，对围护结构和周围建筑物及地下管线加强监测，随时掌握基坑周围土体的位移和应力变化及水位变化情况，做到信息化施工，以确保施工安全。2设计依据和设计标准2.1设计依据1)上海市轨道交通13号线工程可行性研究报告2)上海市轨道交通13号线一期工程总体设计3)上海市基坑工程技术规范（DGTJ08-61-2010）4)上海市地下连续墙施工规程（DGTJ08-2073-2010）5)混凝土结构设计规范（GB50010-2010）6)钢结构设计规范（GB50017-2003）7)建筑基坑支护技术规程（JGJ120-2012）8)建筑地基基础设计规范（GB50007-2011）全套图纸加扣3012250582第3页9)建筑结构荷载规范（GB50009-2012）10)建筑抗震设计规范（GB20011-2010）11)混凝土结构工程施工质量验收规范（GB50204-20022011）12)地铁设计规范（GB50157-2013）13)建设单位、设计总体单位提供的拟建线路平面图、纵断面图等，设计技术要求（本工程招标文件及招标补充文件）14)上海市轨道交通13号线一期工程-真北路站勘察报告15)现行国家和上海市的现行规范与标准2.2基坑工程等级及设计控制标准基坑工程安全等级划分根据不同规范其要求也不同，主要列举两种：（1）按照建筑地基基础工程施工质量验收规范GB50202-2002的划分方法，其描述见表2.1。表2.1基坑安全等级划分一级基坑（符合任意一种）二级基坑三级基坑（符合任意一种）1）开挖深度大于12m；2）重要工程或支护结构作为主体结构的一部分；3）与邻近建筑物、重要设施的距离在开挖深度以内的基坑；4）基坑范围内有历史文物、近代优秀建筑、重要管线等需要严加保护的基坑。除一级基坑和三级基坑外的基坑均属二级基坑。1）开挖深度小于7m；2）在周围3倍开挖深度范围无特殊要求保护的建（构）筑物、管线和道路等市政设施；3）地下水埋深大于5m，支护深度范围内软土层厚度小于2m。（2）按照建筑基坑支护技术规范JGJ120-99的区别方法，从基坑破坏后果来区分基坑侧壁安全等级，见表2.2。表2.2基坑侧壁安全等级安全等级破坏后果结构系数一级支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响很严重1.1二级支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响一般1.0三级支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响不严重0.9通过前面对车站周边环境的介绍，可知真北路站基坑对周边构筑物和环境、地下结构和和管线、造成的经济损失和社会环境影响一般，但由于本基坑最大开挖深度是22m，超过12m，所以确定基坑主体工程的安全等级为一级。3基坑围护方案设计全套图纸加扣3012250582第4页基坑围护方案的选取与施工工况关系密切，保证围护结构在施工条件下的安全，控制围护结构及周边土体的变形，以保证周围建筑物及构筑物的安全。而基坑围护方案种类比较多，下面主要介绍钢板桩、钻孔灌注桩、深层搅拌水泥土围护墙、SMW工法、地下连续墙五种围护方案。3.1钢板桩钢板桩，在基坑边缘带，利用一种特殊的联动装置，这种联动装置可以自由组合钢结构体，然后形成连续紧密的挡土墙，其本身具有较高强度和抵抗周围土压力。在施工过程中，钢板桩能够保证其适应性，且在土层互换性良好，当施工完成后，所用的钢结构体可以回收重复使用，其本身施工简单，工期相对较短。在基坑周围进行打拔桩时，本身施工具有较大的噪声和震动，对周围居民生活坏境影响较大。完成基坑施工，拔桩容易带土，容易带动周围土层，造成基坑不稳定。对于钢板桩自身支护刚度小，在基坑开挖后挠曲变形很大，抗弯能力较弱，开挖后墙身容易变形，不利于对施工环境的保护。3.2钻孔灌注桩钻孔灌注桩，利用机械钻孔手段，在土层中形成桩孔，然后将已制作好的钢筋笼置入孔内，最后浇筑混凝土，凝固后形成的圆柱桩。钻孔灌注桩在施工时对周围土层的震动极小，没有地面隆起和位移，且没有噪音，因此对环境和周边建筑的影响小；针对钻孔灌注桩的直径，大直径的比小直径和中直径入土更深；钻孔灌注桩之间的距离相对较大，群桩效应小；钻孔灌注桩形成墙本身强度较高，在基坑围护方面其稳定性强，所产生的变形小。钻孔灌注桩在沙砾层施工非常困难，不好在其中钻进，主要适用软土和砂土地域；钻孔灌注桩施工受到多种因素的影响，有时会发生缩径，针对其形成桩的变形和破坏机理尚未被人们完全掌握，需要进一步研究。3.3深层搅拌水泥土围护墙深层搅拌水泥土围护墙，是指在施工现场，深层搅拌机械在以测量确定的放线范围施工，将土层的土加入水泥浆进行搅拌，在其中相互连续搭接，形成具有一定强度且有挡水效果的水泥土挡墙。利用水泥土墙作为围护墙，基坑坑内一般不设置支撑，没有支撑的支挡，方便挖掘机械在坑内快速挖土；水泥墙自身具有挡土和止水的效果，在施工时没有振动和噪音，在土层中的挤土现象不明显，对周边环境污染小，如果在基坑工程处于闹市区比较适用。水泥土围护墙对于墙身的变形和位移相对较大，在较长和较深的基坑中，由于过大都会加大其墙身变形程度，如果所施工的基坑长度太大时，为了防止产生过大的位移，在基坑中部位置可以加设墩或桩，来分担其变形受力；当深度较大时，一般换用其他围护结构进行围护。3.4加劲性水泥土搅拌桩（SMW）工法加劲性水泥土搅拌桩法，就是利用水泥土搅拌桩形成挡墙，同时在其中插入型钢全套图纸加扣3012250582第5页（多数为H型钢），形成一种具有承受荷载与防渗挡水作用的复合型围护结构。SMW工法适用土层范围比较广，不需要开槽和钻孔，不存在槽壁坍塌现象，减少对土体的扰动，降低了对周围建筑物和构筑物的危害，从而减少了对周围环境的影响。在土层中搅拌桩相互搭接，形成无缝搭接的相邻桩体。节能环保，不需要回收处理泥浆，型钢在基坑工程施工完毕后可以回收利用，其施工工期短，投资省，具有良好的经济效益。目前SMW主要应用于沿海软土地区，在其他地区应用较少，一直以来由于对加劲性水泥土搅拌墙研究重视不够，缺乏有效的科研投入，相关规范规程和理论著作缺乏，在一定程度上制约了其工程应用。3.5地下连续墙于基坑开挖之前，地下连续墙是沿测量放线的线路，利用专门的成槽机进行挖槽，在泥浆护壁之下继续开挖，当挖到指定深度后，在其中插入已制作成形的钢筋笼，利用导管向里注入混凝土，最后在土层中形成的钢筋混凝土墙就是制作好的的地下连续墙。地下连续墙在施工时振动较小，所产生的噪音低，对周围环境影响小。其自身墙体刚度大，适用任何复杂地层条件；防渗性能好，墙体几乎不透水。在施工过程中，不会引起地面沉降，因此对周围环境的优质高效保护。地下连续墙施工工艺较为复杂，施工要求专用设备，费用要相对较高。地下连续墙的适用深度较大的基坑工程，开挖深度一般超过10m才会有较好的经济性。同时也适用于对靠近基坑周围有保护要求较高的建筑，对基坑本身的变形和防水有高要求。3.6基坑围护方案选择由于本基坑地下水水位埋深离地表面0.6m，地下水位较浅，所以钢板桩不适用；基坑开挖的最大开挖深度为22m，则深层水泥土搅拌桩与和SMW工法能施工的深度太浅，不适用；钻孔灌注桩的施工工艺与地下连续墙复杂，而且其工期长，造价高；而地下连续墙相对于其他围护结构，本身墙体具有的刚度较大，整体性较好，在基坑开挖过程中安全性高，地基和结构的变形都较小；地下连续墙厚度大于60cm，使墙身具有良好的抗渗能力，坑内降水时对坑外的影响较小；可适应于多种地质情况。综上考虑，该基坑使用地下连续墙作为围护结构。4基坑支撑方案设计内支撑系统是基坑设计与施工的组成部分，与坑底被动区土体共同作用于平衡维护墙外的主动区压力，其主要由围檩、支撑杆件及立柱桩等部分组成。围檩一般采用号相同且长度相同的型钢在基坑中进行拼接。拼接过程中必须要保证拼接质量，保证多个支撑钢管共同受力。围檩主要连接支撑杆件和支护结构，形成整体具有一定程度的固定钢支撑和传递荷载的作用。支撑杆件的作用是承受从围檩传递来的轴力和弯矩。立柱桩的作用主要有两方面，一方面是承受支撑与施工荷载时的重量，另一方面是约束支撑杆件。全套图纸加扣301225058