軌道交基坑設(shè)計(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 ~ 水文條件 地下水主要有淺部黏性土層中的潛水，部分地區(qū)淺部粉性土層中的微承壓水和深部粉性土、砂土層中的承壓水。承壓水位一般低于潛水位，潛水水位埋深為 ～ m。通過現(xiàn)場試驗測得，⑦ 2 層承壓水水位埋深為 m，⑤ 2 層承壓水水位埋深為 9 m。 地基土的滲透性：地基土以微透水 ~弱透水為主。 地下水、土的腐蝕性評價：場地地下水對混凝土結(jié)構(gòu)不具腐蝕性，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋不具腐蝕性，對鋼結(jié)構(gòu)具弱腐蝕性。地下水位以上土對混凝土結(jié)構(gòu)不具腐蝕性，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋不具腐蝕性。 地下水不良作用：地下水不良作用主要表現(xiàn)為潛蝕、流砂等現(xiàn)象。 3 ①潛蝕 潛蝕表現(xiàn)為在一定的水力梯度下產(chǎn)生較大的動水壓力沖刷、帶走細(xì)小顆粒的現(xiàn)象。潛蝕的結(jié)果使土體中的孔隙逐漸增大，導(dǎo)致土體結(jié) 構(gòu)松動或破壞。 潛蝕產(chǎn)生的原因分析：② 3d23 層砂性土不均勻系數(shù) Cu=，淤泥質(zhì)軟土與砂性土滲透系數(shù)之比 K1/K210，說明產(chǎn)生潛蝕條件一般。 ②流砂 流砂系指松散細(xì)顆粒土被地下水飽和后，在水壓力即水頭差的作用下，產(chǎn)生的懸浮流動現(xiàn)象。 流砂形成的原因分析：② 3d23 層砂性土粒徑 的顆粒含量為 %，其滲透系數(shù)建議值 K=1～ 5E03cm/s，孔隙度 n=，這些數(shù)據(jù)表明具備產(chǎn)生流砂的基本條件。 設(shè)計依據(jù) 《巖土工程勘察規(guī)范》（ GB500212020）； 《建 筑抗震設(shè)計規(guī)范》（ GB500112020）； 《鐵路工程抗震設(shè)計規(guī)范》（ GBT111）； 《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（ GB500072020）； 《土工試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》（ GB/T501231999）； 《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（ JGJ9494）； 《地基動力特性測試規(guī)程》（ GB/T5026997）； 《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（ JGJ12099）； 《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（ JGJ792020， J2202020）。 《深基坑實用內(nèi)力計算手冊》 基坑設(shè)計等級控制標(biāo)準(zhǔn) 建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》 JGJ120— 99 規(guī)定，基坑側(cè)壁的安全等級分為三級，不同等級采用相對應(yīng)的重要性系數(shù)。基坑側(cè)壁安全等級分級如下表 所示。 表 12 基坑側(cè)壁安全等級 表 4 安全等級 破壞后果 重要性系數(shù) 0? 一級 支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞、土體失穩(wěn)或過大變形對基坑周圍環(huán)境及地下結(jié)構(gòu)施工影響很嚴(yán)重 二級 支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞土體失穩(wěn)或過大變形對基坑周邊環(huán)境及地下結(jié)構(gòu)施工影響一般 三級 支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞土體失穩(wěn)或過大變形對基坑周邊環(huán)境及地下結(jié)構(gòu)施工影響不嚴(yán)重 根據(jù)資料，所街站周圍主要為廠房、商城均為丙、丁類建筑，且對周圍交通等影響一般，所以本基坑側(cè)壁安全等級為二級，重要性系數(shù)取 。 基坑變形控制：地面最大沉降量不大于 （ H 為基坑深度）；支護(hù)結(jié)構(gòu)最大水平位移不大于 ，且不大于 30mm。 基坑維護(hù)方案的設(shè)計 基坑維護(hù)的常用方法有 ：放坡開挖法，圖釘墻支護(hù)和噴錨支護(hù)，水泥土墻支護(hù)，逆做拱墻支護(hù)，板樁支護(hù)，排樁支護(hù)，地下連續(xù)墻支護(hù)，逆作法。 本工程在鬧市區(qū)，放坡開挖行不通，車站離最近的民用建筑不足一米，土釘槍支護(hù)不合理，水 泥土墻適用的基坑深度不超過 6m，逆做拱墻支護(hù)不適用于深度 和寬度 大于十二米的基坑 ，當(dāng)基坑深度大于 6m時適用排樁支護(hù)就不經(jīng)濟(jì)，本工程基坑圖層以飽和黏土層為主，且深度大，含水量不高，而板樁支護(hù)主要用于含水量高的基坑 地下連續(xù)墻支護(hù)是適用專門的挖槽設(shè)備按一定的順序沿著基礎(chǔ)或地下結(jié)構(gòu)的周邊按要求的寬度和深度挖出一個槽型孔然后在槽型孔中安放鋼筋籠，澆筑混凝土，再將一個個槽板連成一道混凝土地下連續(xù)墻，成為基坑 施工中有效的支撐結(jié)構(gòu)，地下連續(xù)墻支護(hù)可以擋和抗?jié)B，適用的土類廣，一般無土類限制，在合理的支撐條件下，目前尚無深度限 制， 因此本工程采用地下連續(xù)墻支護(hù)。地下連續(xù)墻與排樁支護(hù)的比較見下表： 5 表 13 地下連續(xù)墻與排樁支護(hù) 表 地下連續(xù)墻 鉆孔灌注樁 +攪拌隔水帷幕 鉆孔咬合灌注樁 地層 適用性 適用 謹(jǐn)慎采用 謹(jǐn)慎采用 維護(hù)結(jié) 構(gòu)效果 維護(hù)結(jié)構(gòu)剛度大，強(qiáng)度高變形小 ，基坑施工對鄰近建筑物影響小，可在狹窄 條件下施工 維護(hù)結(jié)構(gòu)剛度大變形小基坑施工對周圍建筑與地下管道影響小 維護(hù)結(jié)構(gòu)剛度大變形較小成孔垂直精度高對鄰近建筑與地下管道影響小 防水 效果 施工工藝成熟防水效果好 樁間止水帷幕，防水效 果差 樁間咬合防水效果較好 與永久 結(jié)構(gòu)結(jié) 合情況 可為單層結(jié)構(gòu)亦可與內(nèi)襯墻組合形成復(fù)合結(jié)構(gòu)或重合構(gòu)件共同受力 樁與內(nèi)部結(jié)構(gòu)共同承受土壓力 樁與內(nèi)部結(jié)構(gòu)共同 承受土壓力 本地區(qū)適用深度 適用深度較大 適用深度較大 基坑深度不大于 15 m 施工對 環(huán)境的 影響 施工時震動小噪聲小對附近交通影響小因產(chǎn)生施工泥漿，對周邊環(huán)境造成一定污染 施工時產(chǎn)生泥漿和噪音 污染環(huán)境 ，套筒鉆孔樁對 環(huán)境影響小 套筒護(hù)壁，干孔作業(yè)， 無泥漿，無振動，噪音 小對環(huán)境影響小 續(xù)表 6 占用地下空間 小 大 較大 施工 工藝 工藝成熟難度小 工藝成熟難 度小 新工藝，精度要求高 造價 較高 低 高 支撐體系 在軟弱土層的基坑工程中，支撐結(jié)構(gòu)是承受圍護(hù)結(jié)構(gòu)所傳遞的土壓力、水壓力的結(jié)構(gòu)體系。支撐結(jié)構(gòu)體系包括圍檁、支撐、立柱及其它附屬構(gòu)件。 支撐按材料種類可分為現(xiàn)澆鋼筋混凝土支撐體系和鋼支撐體系兩類。其形式和特點見表 14 兩種材料支撐體系的形式和特點 表 材料 截面形式 布置形式 特點 現(xiàn)澆鋼 筋混凝 土支撐 截面的 狀 和尺寸很 靈活，可根 據(jù)不同的 設(shè)計要求 確定 豎向布置有水平 支撐、斜撐； 面 布置有對撐、邊 桁架、環(huán)梁結(jié)合邊 桁架等，布置 形 式靈活多樣 混凝土達(dá)到強(qiáng)度后支撐結(jié)構(gòu)的剛度大、變形小，強(qiáng)度的安全可靠性大，施工方便。但支撐澆筑的時間和養(yǎng)護(hù)的時間長，軟土中被動土體的位移大，施 工工期長，不宜拆除 鋼支撐 單鋼管、雙 鋼管、單工 字鋼、雙工 字鋼、 H 型 鋼、槽鋼及 以上鋼材的 組合 豎向布置有水平撐 、斜撐；平面布 置一般為對撐、 井字撐和角撐 安裝、拆卸方便，可周轉(zhuǎn)使用，支撐 中可以預(yù)加軸力，可主動調(diào)整軸力從 而有效地控制支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形；但施 工工藝要求高，在平面布置中也不如 鋼筋混凝土支撐體系布置靈活 支撐體系布置形式： 國內(nèi)工 程中常用的支撐體系布置形式主要有平面內(nèi)支撐體系，豎向斜撐體系和混合支撐體系三大類。 平面內(nèi)支撐體系 ： 7 平面內(nèi)支撐體系是由腰梁、水平支撐和立柱組成，可以直接平衡支撐兩端圍護(hù)結(jié)構(gòu)上所受到的那部分側(cè)壓力，且構(gòu)造簡單，受力明確，適用范圍廣。但當(dāng)構(gòu)件長度較大時，應(yīng)考慮彈性壓縮對基坑位移的影響。此外，當(dāng)基坑兩側(cè)的水平作用力相差懸殊時，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的位移會通過水平支撐而相互影響，此時應(yīng)調(diào)整支護(hù)結(jié)構(gòu)的計算模型。 其特點為：在軟土地層、環(huán)境保護(hù)要求高的條件下，這是應(yīng)用最多的布置形式。鋼支撐體系通常采用此布置形式；安全穩(wěn)定，利于控 制圍護(hù)結(jié)構(gòu)位移；用鋼筋混凝土支撐時經(jīng)慎重計算分析可與施工用棧橋平臺結(jié)合設(shè)計；支撐布置與開挖土方設(shè)備和工藝不協(xié)調(diào)時，土方開挖和主體結(jié)構(gòu)施工較困難。 豎向斜撐體系 ： 豎向斜撐體系通常由斜撐、腰梁和斜撐基礎(chǔ)組成。 斜撐一般采用型鋼或組合型鋼截面，要求其坡度與土坡的穩(wěn)定邊坡一致，斜撐與基坑底面之間的夾角一般不大于 35 度，在地下水位較高的軟土地區(qū)不宜大于 26 度。在不影響主體結(jié)構(gòu)施工的前提下，斜撐應(yīng)盡可能沿腰梁長度方向均勻?qū)ΨQ布置，水平方向的間距不宜大于 6m。在基坑的角部可輔以布置水平支撐。當(dāng)斜撐長度超過 15m 時，應(yīng)在 斜撐中部設(shè)置立柱，并在立柱與斜撐的節(jié)點上設(shè) 置縱向連系桿。 斜撐與腰梁、斜撐與基礎(chǔ)以及腰梁與圍護(hù)結(jié)構(gòu)之間的連接應(yīng)滿足斜撐水平分力和垂直分力的傳遞要求。 其特點為： （ 1）節(jié)省立柱和支撐材料； （ 2）有利于開挖面積較大而深度較淺的基坑； （ 3）在軟弱土層中，不易控制基坑穩(wěn)定和變形； （ 4）斜撐與底板相交處結(jié)構(gòu)處理較困難。 混合支撐體系 ： 利用前兩種基本支撐體系，可以演變成其他支撐形式，它可以綜合前兩種支撐體系的優(yōu)點，具有比較好的效果。該支撐體系是前述兩種支撐體系的結(jié)合。它可加強(qiáng)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的整體剛度，尤其 對大型基坑可方便支撐布置和施工，節(jié)省支撐材料。 在選擇合適的內(nèi)支撐體系和布置時應(yīng)根據(jù)下列因素綜合考慮確定： （ 1）基坑平面的形狀、尺寸和開挖深度； 8 （ 2）基坑周圍環(huán)境保護(hù)和臨近地下工程施工情況； （ 3）場地的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件； （ 4）主體工程地下結(jié)構(gòu)的布置，土方工程和地下結(jié)構(gòu)工程的施工順序和施工方法； 地區(qū)工程經(jīng)驗和材料供應(yīng)情況。 支撐的選定 ： （ 1）綜合考慮深大基坑的工程經(jīng)驗采用鋼支撐在支撐效果和施工速度上都有著較大的優(yōu)勢，所以本設(shè)計全部采用鋼結(jié)構(gòu)支撐體系。 （ 2）支撐體系方案比選情況見下表 所 示。 表 15 支撐體系比選 支撐方案 適用性 施工難度 可靠性 平面支撐體系 大小深淺不同的各種基坑 較大 好 豎向斜撐體系 平面尺寸較大、形狀不很規(guī)則、 深度較淺的基坑 一般 較差 混合支撐體系 大型深基坑 大 好 本基坑屬于深長基坑，從施工難度和適用性出發(fā)，宜采用平面支撐體系。選用 φ 609鋼支撐 基坑施工應(yīng)變措施 基坑方案總體設(shè)計確定后，應(yīng)對以后施工中可能出現(xiàn)的問題預(yù)先做周密的考慮。對支撐和開挖施工過程中，可能出現(xiàn)圍護(hù)結(jié)構(gòu)、支撐結(jié)構(gòu)的過大變形和內(nèi)力、周圍地表過大沉降以及圍護(hù)墻與支撐體系 的破壞和失穩(wěn)等問題，在基坑工程設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)工程實踐經(jīng)驗提出應(yīng)變措施設(shè)計。 基坑土方一般采用機(jī)械挖法，開挖前，應(yīng)根據(jù)基坑坑壁形式、降排水要求等制定開挖方案，并對機(jī)械操作人員進(jìn)行交底。開挖時，應(yīng)有技術(shù)人員在場，對開挖深度、坑壁坡度進(jìn)行監(jiān)控，防止超挖。 建立健全施工企業(yè)內(nèi)部支護(hù)結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量檢驗制度，是保證支護(hù)結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量的重要手段。質(zhì)量檢驗的對象包括支護(hù)結(jié)構(gòu)所用材料和支護(hù)結(jié)構(gòu)本身。對支護(hù)結(jié)構(gòu)原材料及半成 9 品應(yīng)遵照有關(guān)施工驗收標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗，主要內(nèi)容有：（ 1）材料出廠合格證檢查；（ 2）材料現(xiàn)場抽檢；（ 3）錨桿漿體和混 凝土的配合比試驗，強(qiáng)度等級檢驗。 在基坑施工產(chǎn)前，應(yīng)摸清基坑周邊的管網(wǎng)情況，避免在施工過程中對管網(wǎng)造成損害，出現(xiàn)爆或滲漏。同時為減少地表水滲入坑壁土體，基坑頂部四周應(yīng)用混凝土封閉，施工現(xiàn)場內(nèi)應(yīng)設(shè)地表排水系統(tǒng)，對雨水、施工用水、從降水井中抽出的地下水等進(jìn)行有組織排放，對坑邊的積水坑、降水沉砂池應(yīng)做防水處理，防止出現(xiàn)滲漏。 對采用支護(hù)結(jié)構(gòu)的坑壁應(yīng)設(shè)置泄水孔，保證護(hù)壁內(nèi)側(cè)土體內(nèi)水壓力能及時消除，減少土體含水率，也便于觀察基坑周邊土體內(nèi)地表水的情況，及時采取措施。 第 二 章 計算 書 10 北端結(jié)構(gòu)支護(hù)結(jié)構(gòu)計算 地質(zhì)計算參數(shù) 表 21 地質(zhì) 計算參數(shù)表 土層 粘聚力 (kPa)C 內(nèi)摩擦角 )(度? 重度 ? （ 3kN/m ） 厚度 m 雜填土 1015 粉質(zhì)粘土 24 19 淤泥粉質(zhì)粘土 13 淤泥粉質(zhì)粘土 13 12 灰色粘土 17 灰色粘土夾粘質(zhì) 15 粉質(zhì)粘土 49 砂質(zhì)粘土 9 30 灰色粉砂 10 計算方法 按照《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)范》（ JGJ 12099）的要求，土壓力計算采用朗肯土壓力理論，矩形分布模式，所有土層采用水土合算。求支撐軸力是用等值梁法，對凈土壓力零點求力矩平衡而得。樁長是根據(jù)樁端力矩求出，并應(yīng)滿足抗隆起及整體穩(wěn)定性要求，各段的抗隆起、整體 穩(wěn)定性驗算、位移計算詳見點電算結(jié)果。 為了對比分析，除用解析法計算外，還用理正軟件電算。由于支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力是隨工況變化的，設(shè)計時按最不利情況考慮 土壓力 計算 按照朗肯土壓力計算理論作為土側(cè)向壓力設(shè)計的計算依據(jù)，即： 主動土壓力系數(shù)： Kai=tg2(45176。 ? i/2) （ 21） 被動土壓力系數(shù)： Kpi=tg2(45176。 +? i/2) （ 22） 11 計算時，不考慮支護(hù)樁體與土體的摩擦作用，且不對主、被動土壓力系數(shù)進(jìn)行調(diào)整，僅作為安全儲備處理。計算所得土壓力系數(shù)表如下表所示 表 22 土壓力系數(shù)表 土層 Kai Kai Kp