xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究报告

1xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究 31.1研究依据 3 31.3场地工程环境 41.4周边施工影响 41.5工程地质与水文地质条件 41.5.1工程地质条件 41.5.2地形地貌及水文地质条件 71.6支护体系（详见施工图） 71.7降水设计（详见施工图） 91.8研究内容 2.1FLAC3D计算原理 2.2FLAC3D优点 2.3FLAC3D的本构模型 2.4FLAC3D计算中的问题 2.5渗流原理 2.6锚杆单元原理 20 243.1计算目的 243.2计算说明 24 28 373.5方案一和方案二对比分析 43 44 513.8方案三和方案四对比分析 57 583.10本章小节 65 674.1降水方案设计概况（初步设计） 674.2研究内容 674.3计算方案 684.4计算参数及范围 684.4.1计算范围 684.4.2网格划分 694.4.3计算参数 704.4.4边界条件 704.5计算结果及分析 71xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究24.5.1每种工况下的降水漏斗曲线 714.5.2不同工况下的相同观测点地下水位值对比曲线 754.5.3不同工况下的渗流矢量与孔隙水压力云图 764.6本章小节 86 86 88 90 92 94 963xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究第一章绪论（2）**市西客站站前广场深基坑工程初步设计文件（5）关于《站前广场基坑工程方案设计优化研究建议书》的意见，**西客**市勘察测绘研究院，2010年7月。站前广场基坑工程挖深大部分13m，北区区域挖深15.9m，预埋地铁1号线挖深16.61m～21.41m，基坑支护范围约470m³xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究42011年3月31日**轨道交通1、6号线预埋工程与站前广场同时达到±0.000标高，意味**轨道交通1、6号线预埋工程与站前广场同时建设。据了解，2010①填土：分布于场地表层，分为素填土(①层）和杂填土(①1层）。①1杂填土：杂色，成分主要为建筑垃圾，砖块、灰渣等，结构松散，位于xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究5④粉质粘土：褐黄色、灰黄色，可塑，湿，含⑤2砂层：主要为中砂，浅棕黄色，中密，矿⑤3粘土：浅棕黄色，可～硬塑，湿，含铁锰氧化物，少量姜石⑤4泥钙质胶结砾岩：浅棕黄色，呈泥钙质胶结，钻探岩芯呈碎⑥粘土：浅棕黄色，硬塑，湿，含铁锰氧化物⑥1粉质粘土：浅棕黄色，硬可塑，湿，含铁锰氧化物，无摇振层厚：1.60～10.00米，层底深度：29.00～34.50米，层底标高：-4.48~xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究6⑦粉质粘土：浅棕黄色，硬可塑，湿，含铁锰⑦2细砂：浅棕黄色，中密，矿物成分为石英、长石，局部含少层厚：7.00～22.00米，层底深度：40.00～53.70米，层底标高：-23.70~⑧卵石、中砂夹粉质粘土：该层以卵石为主，⑧卵石土：中密，其母岩成分为石灰岩，亚圆形，粒径2～6厘米，含量60~％，⑧1中砂：棕黄色，中密，矿物成分为石英、长石，混少量卵石⑧2粉质粘土：浅棕黄色，硬可塑，湿，含铁锰氧化物，无摇振层厚：25.80～38.00米，层底深度：76.00～85.00米，层底标高：-55.36~⑨辉长岩残积土：黄绿色，密实，湿，原岩剧xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究7调沟通，将土层抗剪强度指标标准值（粘聚力C、内摩擦角υ)上调10%，作为基期，在钻孔中测得地下水静止水位埋深3.40～4.76米，相应标高25.67～26.501-1剖面：挖深约12.5m，1:0.8放坡。采用分阶放坡的xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究82-2剖面：挖深约15.0m，1:0.8放坡。采用分阶放坡的土钉墙支护型式，设3-3剖面：挖深约15.0m，1:0.5放坡。采用预应力锚杆及土钉墙结合的复合上，再下挖2.61m～7.41m，采用1:0.4～1:1坡率，挂网喷砼，见剖面设计4-4、（5）预埋地铁6号线站前广场内的结构，与站钢绞线--s15.2强度标准值fpt土钉长度6.0～15.0m，钻孔直径130mmxx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究9土钉墙支护、放坡部分：面层钢筋网按6.5@250³250布置，喷砼C20，厚加强段和地铁1#线外伸部分端部：面层钢筋网按8@200³200布置，喷砼；（（5）基坑开挖边缘2m范围内无堆载，2m以外至一倍基坑开挖深度范围内按xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究采用高压摆喷/旋喷止水帷幕，形成封闭式止水帷幕防渗板墙，幕采用高压旋喷，桩径1100mm，间距800mm。桩顶位于自然地坪下4.0m，帷幕有①水泥浆：灌浆压力0.5～0.6Mpa、进浆量60～80L/min、浆液比重1.50~③压缩空气：压力0.7～0.8Mpa、流量0.8场地地下水埋深较浅，地下水较丰富，在基基坑周边布置降水井，井间距为20m；坑内设置疏干井，井间距为36m³36mxx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究北广场：周边布置降水井，共21眼，设计井深为20m。坑内设置疏南广场：周边布置降水井，共23眼，设计井深均为20m。坑内设置疏干井，共32眼。南区高层办公楼区域（24#、25#、31#、32#疏干井）井深23m，其他均预埋地铁1号线共布置降水井23眼，其中1～8号井井深26m，9-23号井井深制地下水位。基坑底部排水沟按盲沟设置，宽深300³300mm，集水井尺寸500³500³500mm，排水沟集水井均距坡脚≥300mm。侧设置33眼回灌观测井；井深设计为13.0m，水平间距约30m，井径700mm，井管xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究根据**西客站站前广场的基坑工程地质、水文地质、周边环境、地下管线、基坑设计深度等基础资料，确保高铁路基“①根据设计规范和经验，初步提出几种止水帷幕、降水井②针对不同设计方案，对不同止水帷幕深度、止水帷幕漏水情③对不同工况下计算得到地下水位变化趋势进行分析，评估降xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究第二章计算原理根据地质勘察报告、设计图纸和研究目标，我们选用FLAC3iixx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究fl(t)=αFl(t)sign(vl)(2.3)iii对每个节点●由应力及外力利用虚功原理求节点不平衡力本构方程对每个单元●由应变增量求应力增量及总应力xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究本构关系并无算法上的差别，对于已知的应计算时间，而且无法跟踪系统的演化过程。模拟岩土工程中的人工结构如支护、衬砌、锚索xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究在进行开挖或建设前，岩体已经处在一种应下，这种初始条件是没有具体的资料。这时，使用FLAC3D可以初始的自重应力场，可以先在自重条件下计FLAC3D既可以单独进行流体计算，只考虑渗流的作用，xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究i=-kilk(s)[p-pfxjgj],li=1,2,3(2.4)xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究积模量、饱和度、抗拉强度和比奥模量。考ffxx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究uu界条件(如孔隙水压力的改变)和力学边界条件(如荷载的变化)。如果问题中的扰kkxx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究△ut=（u1[b]-u1[a]）²t1+（u2[b]-u2[图2.3锚单元轴向力-变形特性曲线xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究图2.4锚杆单元中的界面力学模型xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究第三章支护方案变形规律研究），保基坑开挖对周围环境和建筑物的影响控制在允许范围之内。表3.1计算方案编号方案编号对应的设计剖面方案二1-1支护单元加强段方案三2-2支护单元方案四2-2支护单元加强段方案五3-3支护单元挖深约12.5m，1:0.8放坡。采用分阶放坡的土钉墙支护型式，设置五道土钉，挂网喷砼。加强段采用预应力锚杆和土钉墙结合的复合土钉墙支护，设置二道土钉、三道预应力锚索，挂网喷砼。挖深约15.0m，1:0.8放坡。采用分阶放坡的土钉墙支护型式，设置六道土钉，挂网喷砼。加强段采用预应力锚杆和土钉墙结合的复合土钉墙支护，设置二道土钉、四道预应力锚索，挂网喷砼。挖深约15.0m，1:0.5放坡。采用预应力锚杆及土钉墙结合的复合土钉墙支护，设置七道土钉、三道预应力xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究分布开挖，分步施作土钉、锚杆支护。每层开挖至图3.1开挖与支护顺序示意图站片区场站一体化(站区配套设施)工程东xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究甚至达到数倍。究其原因，除了由于地基土并不表3.2土体物理力学参数表序号1234567土类型素填土粉质粘土粉土粉质粘土粉质粘土粘土粉质粘土土层厚225压缩模量Es1-2变形模量比饱和容重3)粘聚力45.7角册（ExampleApplication:ExcavationandSupportforashallowTunnel，flac3D）。xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究表3.3土钉物理力学参数浆体序号12Φ20Φ28P3)弹性模横截面积A(mm2)粘聚力Cg)2³52³5浆体摩擦浆体刚度浆体周kg1.75³1071.75³107长P压缩强度F拉伸强度F表3.4预就历程锚索物理力学参数1段2段P3)2)力Cg12³105φg11长Pg度Fct土钉墙支护、放坡部分：面层钢筋网按6.5@250³250布置，喷砼C20，厚度80mm。加强段和地铁1#线外伸部分端部：面层钢筋网按8@200³200布置，喷表3.5喷射混凝土面板物理力学参数序号面板类型3)25002500弹性模量xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究图3.2模型边界约束条件xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究1-1支护剖面段土钉设计参数土钉编号杆体类型长度(mm)水平间距(mm)钻孔直径(mm)TD1TD2TD3TD4TD5图3.6计算网格和支护锚杆xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究图3.7计算网格局部透视图图3.8变形监测点示意图（地表、边坡、坑底）xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究图3.9方案一合位移云图及矢量图(第一步开挖)图3.10方案一合位移云图及矢量图(第二步开挖)图3.11方案一合位移云图及矢量图(第三步开挖)图3.12方案一合位移云图及矢量图(第四步开挖)xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究图3.13方案一合位移云图及矢量图(第五步开挖)图3.14方案一合位移云图及矢量图(第六步开挖)坑开挖坡面出形整体向上反弹趋势。整个坡面xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究)EQ\*jc3\*hps34\o\al(\s\up8(m),)EQ\*jc3\*hps34\o\al(\s\up8(m),m)(沉表地到坑顶水平距离（m）到坑顶水平距离（m）40.0040.00-5.00-10.00图3.15方案一地表沉降曲线方案一基坑坡面变形曲线-10.00-10.00))度深-10.00-12.00-14.00图3.16方案一坡面水平变形曲线xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究方案一坑底向上隆起曲线)EQ\*jc3\*hps34\o\al(\s\up8()EQ\*jc3\*hps34\o\al(\s\up8(m),m)(起底坑图3.17方案一坑底向上降起曲线xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究图3.18方案一土钉轴力图xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究图3.191-1支护单元加强段剖面图表3.71-1支护剖面加强段土钉设计参数土钉编号TD1TD2杆体类型长度(mm)水平间距(mm)钻孔直径(mm)表3.81-1支护剖面加强段预应力锚索设计参数土钉编号土钉编号MG1MG2MG3杆体类型水平间距自由段长度(mm)锚固段长度(mm)预应力锁定值(KN)钻孔直径xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究图3.201-1支护单元加强段锚杆立面图图3.221-1支护单元加强段计算网格和支护锚杆图3.231-1支护单元加强段计算网格局部透视图xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究图3.24方案二开挖完成后基坑合位移云图及矢量图坑开挖坡面出形整体向上反弹趋势。整个坡面xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究降沉表地EQ\*jc3\*hps34\o\al(\s\up13(m),m)降沉表地-5.000.0020.0040.0060.00-10.00到坑顶边缘距离（m）图3.25方案二地表沉降曲线方案二基坑坡面变形曲线方案二基坑坡面变形曲线)m(度深-10.00-12.00-14.00图3.26方案二坡面水平变形曲线xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究EQ\*jc3\*hps28\o\al(\s\up7(m),m)(隆底图3.27方案二坑底向上降起曲线图3.28方案二土钉轴力图xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究基坑坡面水平变形曲线基坑坡面水平变形曲线度深-10.00-12.00-14.00-10.00图3.29基坑坡面水平变形曲线（方案一、方案二）xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究坑底向上反弹曲线)EQ\*jc3\*hps34\o\al(\s\up8()EQ\*jc3\*hps34\o\al(\s\up8(m),m)(起底坑图3.30坑底向上反弹曲线（方案一、方案二）地表沉降曲线)EQ\*jc3\*hps34\o\al(\s\up8(m),m)EQ\*jc3\*hps34\o\al(\s\up8(m),m)(沉表地-5.00-10.00到坑顶边缘距离（m）图3.31地表沉降曲线（方案一、方案二）xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究2-2支护剖面段土钉设计参数土钉编号杆体类型长度(mm)水平间距(mm)钻孔直径(mm)TD1TD2TD3TD4TD5TD6xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究图3.332-2支护单元锚杆立面图图3.35计算网格和支护锚杆xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究图3.36计算网格局部透视图图3.37变形观测点示意图（地表、边坡、坑底）xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究图3.38方案三基坑开挖完成后合位移云图及矢量图xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究方案三地表沉降曲线)EQ\*jc3\*hps33\o\al(\s\up8(m),m)(沉表地35.00)EQ\*jc3\*hps33\o\al(\s\up8(m),m)(沉表地5.000.00-5.000.00-5.000.00-10.00到坑顶边缘距离（m）图3.39方案三地表沉降曲线方案三基坑坡面变形曲线方案三基坑坡面变形曲线0.00-2.00-4.00-6.00-8.00-10.00-12.00-14.00-16.0040.0050.00水平位移（mm）-10.000.00)m(度深图3.40方案三坡面水平变形曲线xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究方案三坑底向上反弹曲线方案三坑底向上反弹曲线)900.005.0010.0015.0020.0025.00到坑脚距离（m）EQ\*jc3\*hps33\o\al(\s\up8(m),m)(起底坑30.0035.00图3.41方案三坑底向上隆起曲线xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究图3.42方案三土钉轴力图表3.102-2支护剖面加强段土钉设计参数土钉编号TD1TD2杆体类型长度(mm)水平间距(mm)钻孔直径(mm)表3.112-2支护剖面加强段预应力锚索设计参数土钉编号土钉编号MG1MG2MG3MG4杆体类型水平间距自由段长度(mm)锚固段长度(mm)预应力锁定值(KN)钻孔直径xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究图3.442-2支护单元加强段锚杆立面图图3.452-2支护单元加强段计算网格xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究图3.462-2支护单元加强段计算网格和支护锚杆图3.472-2支护单元加强段计算网格局部透视图xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究图3.48方案四开挖完成后基坑合位移云图及矢量图坑开挖坡面出形整体向上反弹趋势。整个坡面xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究方案四地表沉降曲线)EQ\*jc3\*hps33\o\al(\s\up8(m),)EQ\*jc3\*hps33\o\al(\s\up8(m),m)(沉表地5.00-5.000.0020.0040.0060.0080.00100-5.000.00-10.00图3.49方案四地表沉降曲线方案四基坑坡面变形曲线方案四基坑坡面变形曲线0.00-10.00-2.000.0010.0020.0030.0040.0050.00-4.00m(度-8.00深-12.00-14.00-16.00-10.00图3.50方案四坡面水平变形曲线xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究方案四坑底向上反弹曲线方案四坑底向上反弹曲线)9025.0030.0035.00EQ\*jc3\*hps33\o\al(\s\up8(m),m)(起底坑图3.51方案四坑底向上隆起曲线xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究图3.52方案四土钉和锚索轴力图图3.53基坑坡面水平变形曲线（方案三、方案四）xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究图3.54坑底向上反弹曲线（方案三、方案四）图3.55地表沉降曲线（方案三、方案四）xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究图3.563-3支护单元加强段剖面图表3.123-3支护剖面土钉设计参数土钉编号土钉编号TD1TD3TD5TD7杆体类型长度(mm)水平间距(mm)钻孔直径(mm)表3.133-3支护剖面预应力锚索设计参数土钉编号土钉编号MG1MG2MG3杆体类型水平间距自由段长度(mm)锚固段长度(mm)预应力锁定值(KN)钻孔直径xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究图3.573-3支护单元加强段锚杆立面图图3.583-3支护单元加强段计算网格图3.593-3支护单元加强段计算网格和支护锚杆xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究图3.603-3支护单元加强段计算网格局部透视图xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究图3.61方案五开挖完成后基坑合位移云图及矢量图坑开挖坡面出形整体向上反弹趋势。整个坡面xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究)EQ\*jc3\*hps31\o\al(\s\up7(m),m)(沉表)EQ\*jc3\*hps31\o\al(\s\up7(m),m)(沉表地图3.62方案五地表沉降曲线))度深图3.63方案五坡面水平变形曲线xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究)EQ\*jc3\*hps31\o\al(\s\up7(mEQ\*jc3\*hps31\o\al(\s\up7(m),m)(起底坑图3.64方案五坑底向上隆起曲线xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究图3.65方案五土钉轴力图表3.14各方案数值计算地表沉降特征值地表沉降最大地表沉降最大坑顶抬升值加强段加强段最大值出现地表沉降影方案编号方案一方案二方案三方案四方案二、方案三、方案四、方案五最大水平位移分别为32.50mm、30.89mm、值分别为82.28mm、83.07mm、xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究第四章降水设计方案优化研究1-1剖面高压摆喷桩桩间距800mm，2-2剖根据**西客站站前广场的基坑工程地质、水文地质、周边环境、地下管线、基坑设计深度等基础资料，确保高铁路基“xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究4.3计算方案表4.1渗流计算方案如下表止水帷幕止水帷幕不设止水帷幕疏干井深度无无无无无无工况A工况B工况F4.4计算参数及范围xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究砂、砂砾石富水区。主要由大气降水和地下水渗xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究4.5计算结果及分析表4.2降水漏斗影响范围0.001m0.01m0.1m0.5mxx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究-150.00-130.00-110.00-90.00-70.00-)m(位水下地到基坑边距离（m）到基坑边距离（m）0.000-50.00-30.00-10.00-2.000-4.000-6.000-8.000-10.000-12.000-14.000240days-150.00-130.00-110.00-90.00-70.00)m(位水下地xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究0.000-150.00-130.00-110.00-90.00-70.00-50.00-30.00-10.0010.00-2.000)-4.000-6.000-8.000-10.000-12.000-14.000m(位水下地到基坑边距离（m）到基坑边距离（m）0.000-50.00-30.00-10.00-2.000-4.000-6.000-8.000-10.000-12.000-14.000-150.00-130.00-110.00-90.00-70.00)m(位水下地xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究到基坑边距离（m）到基坑边距离（m）0.000-150.00-130.00-110.00-90.00-70.00-50.00-30.00-10.00-2.000-4.000-6.000-8.000-10.000-12.000-14.000)m(位水下地到基坑边距离（m）到基坑边距离（m）-150.00-130.00-110.00-90.00-70.00-50.00-30.00-12.000-14.0000.000-10.00-2.000-4.000-6.000-8.000-10.000)m(位水下地xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究4.5.2不同工况下的相同观测点地下水位-150.00-130.00-110.00-90.00-70.00-50.00-30.00止水帷幕深18m止水帷幕深21m止水帷幕深24m止水帷幕深27m止水帷幕深30m)m(位水下地-150.00-130.00-110.00-90.00-70.00-50.00止水帷幕深18m止水帷幕深21m止水帷幕深24m止水帷幕深27m止水帷幕深30m-30.00-10.00-2.000-4.000-6.000-8.000-10.000-12.000-14.000)m(位水下地止水帷幕深18m止水帷幕深21m止水帷幕深24m止水帷幕深27m止水帷幕深30m-150.00-130.00-110.00-90.00-7)m(位水下地4.5.3不同工况下的渗流矢量与孔隙漏斗曲线在基坑两边不连续、发生突变。由图4xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究4.6本章小节②止水帷幕由于“悬空”作用，对远场地下水xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究方案二、方案三、方案四、方案五最大水平位移分别为32.50mm、30.89mm、值分别为82.28mm、83.07mm、xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究天后，止水帷幕深分别为18m、21m、24m、27m,在（3）因此，严格按照**西站客站前广场基坑工程设计方案施工，能确保邻xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究关键号123456789到基坑边距离（m）渗流时间（days）xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究关键号123456789到基坑边距离（m）渗流时间（days）xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究关键号123456789到基坑边距离（m）渗流时间（days）xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究xx西客站站前广场深基坑工程设计优化研究渗流时间（days）关键号渗流时间（days）关键号24579xx西客站站前广场深基坑工程