地下工程课设

1、地下工程课程设计地铁车站深基坑支护设计学 院：土木工程与力学学院姓 名：学 号：专 业：土木工程班 级：指导老师：目录基坑支护体系设计1一 工程概况1二 设计依据1三 支护体系选型2四 计算部分4五 结构体系建模7六 稳定性验算9七 配筋计算12基坑降水方案设计15一 工程地质和水文地质概况15二 降水设计方案15基坑监测方案设计19一 工程概况19二 监测目的19三 监测方案编制依据19四. 监测项目20五 监测精度及报警值20六 监测频率23七 监测方法24八 信息化监测及成果反馈28基坑支护体系设计一工程概况地铁车站深基坑开挖，基坑预计开挖深度10m，宽为20m，长20m,基坑等级为二级

2、。地下水位3m，地下为单一粘土层，开挖土层的强度参数见下表。黏土层和界面特性参数符号参考值单位水位以上土体容重18KN/水位以下土体容重20KN/水平方向上的渗透系数0.001m/天竖直方向上的渗透系数0.001m/天弹性模量（常数）10000KN/Poisson比0.35内聚力（常数）16.0KN/摩擦角15°剪胀角0.0°界面强度折减因子0.52 设计依据设计过程中所遵照的主要技术标准和规范如下：1. 地下工程防水技术规范 GB501082. 混凝土质量控制标准 GB501643. 建筑基坑支护技术规程 JGJ1204. 混凝土结构设计规范 GB500105. 建筑地基

3、基础工程施工质量验收规范 GB502026. 钢结构工程施工质量验收规范 GB502057. 混凝土结构工程施工质量验收规范 GB505048. 其他相关规范和标准。3 支护体系选型 地铁车站基坑支护结构体系选择双排锚拉式连续墙结构体系。（1） 、连续墙设计 地下连续墙的墙体厚度选取1000mm，混凝土采用C30抗渗等级不小于p6。内部配置纵向受力钢筋选用HRB500钢筋，水平钢筋及构造钢筋选用HPB300。地铁车站地下连续墙计算参数见下表。地下连续墙（板）特性参数名称数值单位行为类型材料种类弹性轴向刚度EAKN/m抗弯刚度EIKN/m等效厚度d0.346m容重8.3KN/m/mPoisson

4、比0.15（2） 、锚杆设计锚拉结构材料采用钢绞线锚杆，并采用套管护壁成孔工艺，锚杆注浆采用二次压力注浆工艺。第一层锚杆非锚固段长8m，锚固段长15m，倾角15°，第二层锚杆非锚固段长10m,锚固段长15m倾角25°（非锚固段长度选择计算如下所示）。土体与锚杆杆体极限摩阻力标准值为60kpa。采用C25砂浆进行固结，孔径取100mm。锚杆的非锚固段长度：1.上层锚杆：取为： 2.下层锚杆：同理 取为： 锚杆（点对点锚杆）的特性参数名称数值单位行为类型材料种类弹性轴向刚度EAKN水平间距2.5m最大内力注浆体（土工格栅）的特性参数名称数值单位行为类型材料种类弹性轴向刚度EAK

5、N/4 计算部分（1） 、水平荷载计算主动土压力零点至地面距离：地下水处的主动土压力：支护端处的主动土压力：基坑底处的被动土压力：地下水处的被动土压力：支护端处的被动土压力：（2） 、计算支护结构的嵌固深度：对第一层锚杆取距，需要满足满足嵌固稳定性的要求：由于：求出支护结构的嵌固深度:解得：=8.0=0.8*h因此：取嵌固深度设计值为8m。五结构体系建模工况表工况号工况类型深度（m）支锚名称1挖土降水42加第一层锚杆4锚杆13挖土降水74加第二层锚杆7锚杆25挖土降水10建模软件输出数据：截图如下所示 ： 第一层锚杆非锚固段轴力 第二层锚杆非锚固段轴力 第一层锚杆锚固段轴力 第二层锚杆锚固段轴

6、力六稳定性验算（一）、坑底抗隆起稳定性：故满足坑底抗隆起稳定性。（2） 、抗拔稳定性：锚杆的极限抗拔承载力应符合下式要求： 由建模可以输出数据第一层、第二层锚杆的轴向拉力分别为： 锚杆极限抗拔承载力：因此， 故满足锚杆抗拔稳定性要求。（3） 、渗流稳定性：需要满足：即： 故满足渗流稳定性要求。（4） 、围护墙底地基承载力验算：地下连续墙单位长度的竖向承载力特征值：式中，则： 地下连续墙自重：根据经验，上部施工及超载传递下来的荷载值取为300KN，则， 故，围护墙体的地基承载力满足要求。7 配筋计算由plaxis软件建模输出数据可得地下连续墙所受最大弯矩，纵筋采用HRB500级钢筋，水平、构造钢

7、筋采用HPB300级钢筋，混凝土强度C30，取计算长度l=1000mm，根据简明深基坑设计施工手册及地下连续墙设计与施工，用于基坑支护连续墙厚度,同时本基坑支护墙体作为永久性支护结构，所以保护层厚度，采用混凝土（大于），基坑安全等级为一级，主筋采用HRB500，其安全等级系数。背土侧： 查表得：，有效高度： 根据混凝土结构上册， 所以， 所以 , 选配筋： 迎土侧： 根据混凝土结构上册，得： 所以 , 选配筋： 基坑降水方案设计1 工程地质和水文地质概况地铁车站深基坑开挖，基坑预计开挖深度10m，宽为20m，长20m，基坑等级为二级。地下为单一粘土层，地下水位3m，浅水层厚度20m，含水层渗透

8、系数k=4m/d，选用降水方法，降水深度控制在基坑开挖面以下1.0m。2 降水设计方案 根据各种降水方法的适用条件表，选用真空井点法（单级井点），井管采用金属管，管壁上渗水孔按梅花状布置，渗水孔直径取15mm，渗水孔孔隙率大于15%，渗水段长度大于1.0m，管壁外设置滤网，孔壁与井管之间的滤料采用中粗砂，滤料上方使用粘土封堵，封堵至地面的厚度大于1m，出水能力取为。降水井在平面布置上沿基坑周边行成闭合状。当地下水流速较小时，降水井等间距布置；当地下水流速较大时，在地下水补给方向适当减小井间距。基坑内任一点的地下水位降深应不小于基坑地下水位的设计降深，即： 影响半径（R）:计算点与降水井的关系：

9、基坑涌水量（Q）计算：降水井的数量（n）:因此井的数量可取15口。降水引起的地层变形量（s）：降水引起的地层压缩变形量可按下式计算：1. 计算点位于初始地下水位以上时： 2. 计算点位于降水后水位与初始地下水位之间时：3. 计算点位于降水后水位以下时：基坑监测方案设计1 工程概况 拟建基坑开挖深度为10m，采用锚杆连续墙支护，嵌固深度8m，第一排锚杆打在4m处，倾角15°，第二排锚杆打在7m深处，倾角25°，不采用预应力。场地中工程涉及的土层为单层粘土，地下3m有地下水，地面无荷载。其指标为c=16kPa，=15°，水位以上土体容重 unsat=18kN/m2，水

10、位以下土体容重sat=20kN/m2。基坑为二级基坑。2 监测目的通过检测各种变形数据（基坑的水平位移，结构及土体侧向位移，地下水位，建筑物沉降和倾斜等），及时反映工程的各种施工影响，并做出相应措施，保证工程的安全和避免对周围环境造成过大的影响，确保工程的各种施工顺利进行，一般可达到以下目的：（1） 为基坑周围环境进行及时有效的保护提供依据，确保基坑支护结构和相邻建筑物的安全；（2） 验证支护结构设计，及时反馈信息，指导基坑开挖和支护结构的施工；（3） 将监测结果反馈设计，为其他工程区的优化设计提供依据。3 监测方案编制依据1.建筑地基基础设计规范  （ GBJ50007-2002

11、) 2.建筑变形测量规范 （ JGJ/T8-2007 ）3.地基与基础工程施工与验收规范 （GBJ502O2-2002 ) 4.工程测量规范 （ GB50026-2007 ）5.岩土工程监测规范 （ YS5229-1996 ) 6.建筑基坑工程监测技术规范 （征求意见稿）7.建筑基坑支护技术规程 （ JGJ 120-99 ) 8.建筑边坡工程技术规范 （GB50330-2002 )四.监测项目 基坑的监测项目包括：  （1）坡顶水平位移和垂直位移监测； （2）已有建筑以及围墙的的沉降观测； （3）对地下水

12、位进行监测； （4）坡体深层水平位移观测；  （5）对施工场地内边坡、道路、周围已有建筑物、居民区围墙进行巡视检查。主要包括以下内容：  边坡有无塌陷、裂缝及滑移。  开挖后暴露的土质情况与岩土工程勘察报告有无差异。  基坑开挖有无超深开挖。  基坑周围地面堆载是否有超载情况。  基坑周边建筑物、道路及地表有无裂缝出现。5 监测精度及报警值建筑基坑工程仪器监测项目表 监测项目 二级基坑（坡）顶水平位移应测墙（坡）顶竖向位移应测围护墙深层水平位移应测土体深层水平位移应测墙（桩）体内力可测支撑内力宜测立柱竖向位移宜测锚杆，土钉拉力宜测坑底

13、隆起可测土压力可测孔隙水压力可测地下水位应测土层分层竖向位移可测墙后地表竖向位移应测周围地下管线变形应测周围建筑物竖向位移应测周围建筑物倾斜宜测周围建筑物水平位移可测周围建筑物裂缝应测（1） 、监测精度要求 1.水平位移监测精度要求（mm）设计控制值<=303060>60监测点坐标中误差<=1.0<=1.0<=1.0 注：监测点坐标中误差，系指监测点相对监测站的坐标中误差。2. 深层水平位移监测精度（测斜）（mm）基坑类别二级系统精度mm/m0.25分辨率mm/500mm0.02注：测斜管长度应超过围护结构深度不小于23米或不小于所监测整体稳定的土层深度；测斜管与

14、钻孔之间孔隙应填充密实。3. 沉降监测精度（mm）竖向位移报警值<=20(35)2040(3560)>=40(60)监测点测站高差中误差<=0.3<=0.5<=1.5注：1.监测点测站高差中误差系指相应精度与视距的几何水准测量单程一测站的高差中误差；2.括号内数值对应于基坑周边地表及立柱的竖向位移报警值；3.地下水位监测宜通过孔内设置水位管，采用水位计等方法进行测量，水位孔深度宜在最低设计水位下23m，地下水位监测精度为1mm。（2） 、监测点要求 1、基坑工程监测点的布置应最大程度地反映监测对象的实际状态及其变化趋势，并应满足监控要求。  2、基坑工程

15、监测点的布置应不妨碍监测对象的正常工作，并尽量减少对施工作业的不利影响。  3、监测标志应稳固、明显、结构合理，监测点的位置应避开障碍物，便于观测。 4、在监测对象内力和变形变化大的代表性部位及周边重点监护部位，监测点应适当加密。 5、应加强对监测点的保护，必要时应设置监侧点的保护装置或保护设施。（三）、监测项目警戒值根据基坑等级、周边环境及施工方法等实际工程状况，确定相应的监测项目，及相应监测项目的控制值、预警值及变化速率等。各个检测项目的警戒值设置如下表：序号监测项目控制值（警戒值）1地（路）面沉降60mm(48mm,5mm/d)2水平位移60mm(48mm,

16、5mm/d)3结构及土体侧向位移60mm(48mm,5mm/d)六监测频率 （1）在土建施工尚未开始时，进场布设监测点，并测定稳定初始值（不少于三次）；  （2）基坑开挖前3步深度在5m以内，可每2d观测一次，基坑开挖至5m以下及基坑开挖完成后一周内，每天观测一次。基坑开挖至基底后一周后无明显位移时，可适当延长观测周期，每510d观测一次。  （3）当出现下列情况之一时，应进一步加强监测，缩短监测时间间隔，加密观测次数，并及时向施工、监理和设计人员报告监测结果：  监测项目的监测值达到报警标准；  监测项目的监测值变化量较大或速率加快； 基坑及

17、周围环境中大量积水、长时间连续降雨、市政管线出现泄漏；  基坑附近地面荷载突然加大； 临近的建筑物或地面突然出现大量沉降、不均匀沉降或严重开裂。 （4）当有危险事故征兆时，应连续监测。现场仪器监测的监测频率基坑类别施工进程基坑设计开挖深度10m 二级开挖深度（m）<=51次/2d5101次/1d底板浇筑后时间（d）<=71次/2d7141次/3d14281次/5d>281次/10d7 监测方法 各个监测项目的实施方法：（1） 、沉降监测实施方法 1、监测内容： 本监测项目的监测内容有：基坑立柱沉降、周边建（构）筑物沉降、地（路）面沉降监测。

18、60;2、基准点、工作点及观测点的布设原则 (1)、基准点位置的选择要求 基准点点位应选择在基坑土建施工影响范围外的稳定区域，一般情况下,应布设在3倍的开挖深度以外的稳定区域。其数量和分布在保证观测精度的前提下，应便于施工、施测和保存。根据实际情况,可采用基岩式基准点,亦可选择具有挖孔桩基础的高层建筑物的结构上建立基准点或稳固道路连续4个基准互相检核。  (2)、观测点的布设位置 观测点的布设按“监测设计图”的布点要求进行布设，并根据工程需要和现场情况做适当优化、调整。3、监测点制作及安装 监测点点位的选择除了要满足精度的要求之外，还

19、要做到不影响建筑物的外观，不影响车辆或行人的交通。 工作点采用浅埋钢筋水准标志，观测点的布置及数量视具体情况而定。 对于混凝土结构墙体上的观测点，采用在结构上钻孔后埋设“L”型点位标志的方法。测点采用16不锈钢制作，测点端头加工成半球形，先用冲击钻在墙柱上成孔，在孔内灌注云石胶及其凝固剂进行固定，然后在孔中装入16不锈钢测点（测点固定部位做成螺纹）。 4、 沉降观测方法及精度  沉降观测时，根据周边建筑物监测点的分布情况，按如下步骤进行：  (1)、布设水准控制路线 水准路线控制网布设的基本原则采用分级，首先根据工程走向及周边建筑物监

20、测点分布情况，布设首级控制网（起始、闭合于水准基点），观测首级控制点高程；其次，布设二级水准网（起始、闭合于首级控制点），观测各沉降点高程。首级控制和二级控制以布设成附合路线或闭合路线均可，具体采用那种路线，根据监测点分布情况和建筑物密集程度决定。在布设水准控制路线时，为确保前后视距差满足二级精度要求，同时满足变形监测的“三定”要求（测站固定、仪器固定、人员固定），在布设的同时量测出每次仪器的安置位置，并用红油漆在地面做出标记。 (2)、水准控制点观测  水准控制点采用闭合水准路线或附合水准路线进行往返测，取两次观测高差中数进行平差。各站观测的测站观测顺序： 往测

21、奇数站：后、前、前、后 往测偶数站：前、后、后、前 返测时，奇、偶测站观测顺序分别与往测的偶、奇测站相同。（2） 、水平位移监测实施方法1. 监测点布设方法（1）、工作基点及基点的布设按照建筑物变形测量规程的二级精度进行水平位移观测，视线长度100m，在每个基坑中布设1-2个工作基点（工作基点建立观测墩，以下称工作基点墩），工作基点墩位置布置在基坑的拐角处（在基坑拐角处，变形最小，一般仅为基坑最大变形的1/10左右）。工作基点墩的布置按如下要求进行，首先在基坑边的支护桩冠顶梁上钻孔，孔深100mm，在孔内埋设25钢筋，并浇筑混凝土观测墩，墩尺寸：长×宽×

22、高=250×250×1200mm，墩顶部埋设强制对中螺栓和仪器整平钢板，螺栓尺寸暂定为10mm，并刻十字丝，在墩的中间增加加强钢筋，每个墩都加工一个钢盖板，不使用点时将盖板扣上，以保护测点不受破坏。（2）、监测点布设 监测点按“第三方监测设计图”进行布设，并根据工程需要和现场情况做适当优化、调整。 在基坑支护结构的冠顶梁上布设观测点，观测点也采用埋设观测墩的形式, 观测点观测墩的布置按如下要求进行，首先在基坑边的支护桩冠顶梁上钻孔，孔深100mm，在孔内埋设25钢筋，并浇筑混凝土观测墩，墩尺寸：长×宽×高=150×

23、150×300mm，墩顶部埋设强制对中螺栓和棱镜整平钢板，螺栓尺寸暂定为10mm，具体尺寸根据仪器基座丝口尺寸决定，同时将强制对中螺栓顶部加工成半球形，并刻十字丝，在墩的中间增加加强钢筋，每个墩都加工一个钢盖板，不使用点时将盖板扣上，以保护测点不受破坏。2.观测方法（1）、水平位移基点及工作基点观测方案 水平位移基点观测采用前方交会法，工作基点墩的稳定性检查采用后方交会法。 （2）、水平位移监测点观测方案 根据基坑施工现场实际条件，水平位移监测极坐标法进行： 极坐标法是利用数学中的极坐标原理，以两个已知点为坐标轴，以其中一个点为极点建立极坐标系，测定观测点到极点的距离，测定观测点与极点连线和两个已知点连线的夹角的方法。（3） 、结构及土体侧向位移监测实施方法1. 监测原理及技术要点 在基坑监测中，测斜仪主要用来监测挡土墙、围护桩及土体水平位移。（1）、观测方法  测斜观测分正测和反测，观测时先进行正测（每个测斜仪的导轮架上都标有一个正方向），再进行反测，一般是每0.5m，读数一次，测斜探头放入测斜管底应等候