1、毕业设计-南京某地铁车站维护结构设计南京某地铁车站维护结构设计摘 要基坑工程为保证基坑施工主体地下结构的安全和周围环境不受损害而采取的支护结构降水和土方开挖与回填包括勘察设计施工监测和检测等一项综合性很强的系统工程基坑工程是土力学基础工程中一个古老的传统课题同时又是一个综合性的问题随着基坑的开挖越来越深面积越来越大基坑围护结构的设计和施工越来越复杂所需要的理论和技术越来越高 深基坑工程涉及结构工程岩土工程和环境工程等众多学科领域综合性高影响因素多设计计算理论还不成熟在一定程度上还依赖于工程实践经验本文在第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Maintenance
2、design of Nanjing metro station structureAbstractFoundation pit engineering is to ensure the foundation pit construction The main underground safety of structure and the surrounding environment is not damaged and the supporting structure Rainfall and earth excavation and backfill including survey de
3、sign construction monitoring and detection of such a comprehensive system engineering Soil mechanics and foundation engineering foundation pit engineering is a traditional topic but also a complex geotechnical engineering problems With the increasingly deep excavation the area is larger and larger r
4、etaining structure of foundation pit design and construction is getting more and more complex the need for theory and technology is more and more highDeep foundation pit engineering relates to structural engineering geotechnical engineering and environmental engineering and other fields comprehensiv
5、e high affected by many factors design calculation theory is not mature to a certain extent is also dependent on the experience of Engineering practiceIn the first chapter of this article introduces the development condition of deep foundation pit the design theory research status and key research d
6、irection The second chapter introduced the engineering background and engineering related geological conditions and related parameters of soil layers The third chapter through analysis of characteristics analysis and maintenance scheme selection principle to determine the engineering of foundation p
7、it supporting scheme The fourth chapter of foundation pit enclosure structure calculations including the calculation of soil pressure supporting structure internal force calculation maintenance of structural reinforcement calculation support structure reinforcement calculation etc The fifth chapter
8、discusses the engineering construction scheme The sixth chapter briefly discusses on the foundation pit construction quality assurance measuresKeywords foundation engineeringfoundation pit maintenanceconstruction摘要中文 I摘要外文 II1 绪论 111 深基坑工程的发展状况 112 深基坑支护设计理论及计算方法研究现状 213 深基坑工程中存在的主要问题及重点研究方向 42 概述 6
9、21 工程概况 622 气象 623 地形地貌地质水文 624 工程地质 8com 土工程性质 8com 理力学性质 103 车站围护设计方案 1331 设计依据 13com 据 13com 则 14com 案选择 144 车站维护结构设计计算 1641 关于探测点处断面设计 16com 支撑计算 16com 支撑计算 22com 支撑计算 22com 支撑计算 23com 土深度计算 23com 矩计算 24com 算 26com 算 27com 果 275 施工方案 4651 施工总体步骤 46com 体流程 46com 织方式 4652 相邻搅拌桩施工顺序 46com 艺 46com 量
10、保证技术组织措施 4753 钻孔灌注桩施工方案 49com 注桩施工工艺 49com 样 51com 设 51com 工 51com 52com 制作 52com 安放 53com 施工 53com 注桩施工技术要点 5454 钢筋混凝土圈梁施工 5855 土方开挖 59com 挖 5956 深井降水施工 60com 程 60com 工方法及技术措施 60com 水停止 62com 意事项 62com 626 施工质量保证措施 6461 质量保证体系 6462 开工前质量准备工作 6463 施工过程质量控制 65结 论 68参考文献 69致谢 701 绪论 11 深基坑工程的发展状况年代以来我
11、国城市建设进入了一个新的发展时期高层超高层的建筑越来越多仅从 1990 年到 2000 年的十年间我国各大中城市己建 10 层以上的建筑 物超过 15 亿 m 2 相应的基坑开挖的深度也就越来越大如武汉的国贸大厦基坑 开挖到地面以下 168m 北京市经贸委大楼地下4 层结构基础埋置深度为地面以 下 30m 上海的经贸大厦基坑开挖到地面以下32m 我国迄今已竣工的深基坑工程在 各大城市中可谓比比皆是不胜枚举据有关部门估计我国目前己开发利用的地下空间约 510 7 m 3 时这大体上反映了其仅完成的深基坑工程的规模总之我国高层 建筑数量越来越多的同时深基坑将向大深度大面积方向发展已成必然趋势深基坑
12、工程是基础工程的一个组成部分深基坑工程在国外称为深开挖工程 Deep Excavation 这比称之为深基坑似乎更全面因为从上面的描述可知为建 构 筑物的基础结构而开挖只是深开挖的一种类型深开挖还包括为各种地下工程整体 并非基础而己 所需进行的深层开挖如果完整而形象的说它是为了高层建筑和高耸杆塔烟囱等构筑物的基础结构或城市地铁车站地下商场地下车库地下影剧院地下变电站等各类地下工程开辟地下空间以便它们进入施工的一个重 要技术领域深基坑工程最终并不形成任何物质产品或固定资产它是一种大型的技术含量高的服务性工程行为 一旦基础结构或地下工程施工完毕深基坑即完 全消失因此也可以把它称为基础结构或地下工程
13、施工的先导技术在复杂众多的基坑工程实践中我国深基坑工程技术已得到长足发展其标志是 1 基坑工程技术标准与规范的编制为经济安全的进行基坑工程的施工减少工程事故发生各地都组织技术力量进行基 坑工程技术标准的编制工作这足以说明基坑工程由乱到治正逐渐走上向许可循的新时期我国的许多专家学者纷纷参与深基坑工程的实际工程或咨询答疑或进行专题研究中国科学院和工程院孙钧刘建航叶可明陈肇元钱七虎等多位院士的直接参与指导我国大量深基坑工程解决了面临的一个又一个难题到了一个新水平两本国家行业标准建筑基坑工程技术规范 YB9285-97 和建 筑基坑支护技术规程 JGJ120-99 相继编成颁发实施 2 基坑支护工程新
14、结构与新技术的提出 各地在基坑工程实践中结合地区的具体情况相继发展了一些行之有效的新技 术如加筋水泥土地下连续墙土钉墙水泥土重力墙圆拱形支护结构逆作法 内支撑支护体系组合式支护双排桩支护等在施工机械与技术上也有新的突破 如可拆除式锚杆技术潜孔锤气动土钉打入机等 3 支护结构设计理论与方法的提出 针对各地的具体问题不少单位和学者相继提出了不少设计新理论与新方法如秦四清提出的支护结构优化设计理论杨光华等提出的多锚撑涉及增量计算法刘建 航院士提出的软土深基坑开挖的时空效应理论其他学者建议的设计方法还有多锚 撑设计分段等值梁法 m 法还有有限元分析理论如弹性抗力有限元法二维三维弹塑性有限元法大变形有限
15、元理论等已相继应用于基坑工程取得了满意的效果 12 深基坑支护设计理论及计算方法研究现状支护结构强度和变形的分析计算基本方法可总结为三类即极限平衡法土抗力 法和有限元分析法 1 极限平衡法 极限平衡法在基坑支护设计发展早期一直被广泛应用且仍是目前我国相关设计人员最熟悉的基坑支护设计计算方法之一由于它具有计算简便可以手算且在目前情况下即使应用弹性地基反力法计算支护结构内力其嵌固深度还是要用极限平衡法确定此外对空间效应不明显的不级基坑和地层较稳定周围环境较简单的二级 基坑中的悬臂支护结构及单支点支护结构采用极限平衡法计算也是适宜的所以在今后一段时期内极限平衡法还会得到一定范围的应用等值梁法静力平衡
16、法太沙基法二分之一分割法等都属于极限平衡法 国内较多采用等值梁法和静力平衡法极限平衡法假定作用在围护墙前后的土压力分别达到被动土压力和主动土压力在此基础上再作某些力学上的假设把超静定问题简化为静定问题求解它未考虑围 护墙位移对土压力的影响也不能反映支护结构的变形情况尤其是对有支撑 或锚 杆 的支护结构采用等值梁法设计时对支点力的计算假定与支点刚度系数无关因而不能模拟分步开挖工况此外该方法没有也无法考虑基坑的空间效应所以极限平衡法无论在理论上还是应用中都存在很大的局限性 2 土抗力法 土抗力法又称为基床系数法或地基反力法当假定地基为弹性时也称为弹性地基 反力法我国建筑基坑支护技术规程 JGJ12
17、0-99 推荐的方法称为弹性支点法 土抗力法在横向受荷桩的分析中被广泛应用按地基反力的不同假设主要有极 限地基反力法弹性地基反力法 包括线性弹性地基反力法和非线性弹性地基反力法 和复合地基反力法 p-y 曲线法 三种它们不同程度地考虑了桩与土之间的共同作 用目前应用最多的是假定地基反力系数为深度的线性函数的线性弹性地基反力法 基坑支护设计土抗力法是在横向受荷桩分析方法的基础上改进发展而来的 早期 由于受计算技术的限制对实际情况作了很大的简化以便可以用解析方法求解例如日本的山肩邦南法弹性法和弹塑性法等它们都假定围护墙后作用已 知的主动土压力山肩邦南法和弹塑性法将开挖面以下墙前的土体分成塑性 区和
18、弹性区 弹性法则假定开挖面以下的土体均为弹性区 随着计算技术的发展使得基坑支护设计土抗力法可以采用数值解法 20 世纪 SO 年代波尔斯 Bowles 提出了求解弹性地基梁的有限元程序大大促进了土抗力法 的发展目前通用的土抗力法是弹性地基反力法它是在地基基础设计计算的弹性 地基梁分析方法基础上形成并引用横向受荷桩的分析方法改进而来即将计算宽度 的围护墙视为竖向地基梁支撑 或锚杆 简化为与其截面积和弹性模量有关的二力杆 弹簧开挖面以下墙前土对梁的地基反力用土弹簧来模拟墙后荷载常用的有两种计 算图式采用主动土压力 我国现行规程采纳 或用土弹簧模拟土弹簧系数即为地基土的水平基床系数按荷载的施加情况求
19、解方法有总量法增量法等目前采用的弹性地基反力法部分地考虑了支护结构与土的线性共同作用分析中 所需土性参数单一并可有效地计人基坑开挖过程中多因素的影响如作用在围护墙 两侧土压力的变化支撑 或锚杆 数量随开挖深度的增加而变化预紧力及支撑 或 锚杆 设置前的围护墙位移对内力和变形的影响等因而可大体模拟分步开挖各工况 同时从支护结构的水平位移可以初步估计基坑开挖对周围环境的影响因此弹性地基反力法得到日益广泛的应用但它没有考虑支护结构与土的非线性共同作用我国现行规程推荐的弹性支点法对墙后开挖面以上按主动土压力开挖面以下则按定值土压力考虑这些都与工程实际存在很大的差距需作进一步的研究和完善 3 有限元分析
20、法 由于基坑工程的复杂性采用常规分析方法很难反映诸多因素的综合影响近年来多采用数值力一法主要是有限单元法来分析基坑的整体性状即把包括地基土 在内的整个基坑作为一个空间结构体系并考虑开挖过程支护结构与土共同作用渗流时间等因素的影响综合分析支护结构的内力变形及开挖引起的环境效应采用的土体本构模型有线性弹性模型非线性弹性模型弹塑性模型粘弹塑性模型等有二维和三维有限元两种分析方法二维有限元分析法是把空间形式的基坑结构 体系用竖直面和水平面来代替分别采用弹性杆系有限元分析求解这两个平面将分析结果加以综合便得到关于基坑支护结构体系的整体认识和分析结果这种方法虽然具备一些只维分析的特征但存在明显的缺陷将竖直面分析得到的支撑反力和支点位移作为水平面分析的外荷载和边界条件并不能反映两平面的协同工作且分析过程中没有考虑竖直面与水平
