南京某地铁站围护结构设计方案.doc

南南京京地地铁铁向向兴兴站站围围护护结结构构设设计计方方案案 第第1章章 围围护护结结构构设设计计说说明明 1 1 1 1 概概述述 1 设计依据 1 南京地铁二号线一期工程向兴路站施工设计的相关图纸及业主的招标文件 2 南京地铁二号线一期工程的 D2 TA01标向兴路站岩土工程详细勘察报告工 程编号 2003 08 K08 3 国家现行的有关设计 技术及验收规范 2 设计范围 本围护结构设计范围包括车站 商业区 风道及1 2 5 6号出入口的基坑 围护结构 3 设计原则及标准 1 围护结构不作为主体结构一部分 仅作为临时结构设计 2 根据相关图纸及现场实地踏勘 车站深度达16 5 左右 基坑西侧紧靠交通 要道 应按一级基坑设计 基坑地面最大沉降25mm 围护结构最大水平位移 30mm 商业 区及附属结构基坑深在 9 左右 周围目前无重要建筑 可按三级基坑设计 基坑允许地 面最大沉降 54mm 围护结构允许最大水平位移 72mm 3 围护结构应满足基坑稳定要求 不产生倾覆 滑移和局部失稳 基坑底 部不产生隆起 管涌 支撑系统不失稳 围护结构构件不发生强度破坏 钢管内支 撑预加轴力按支撑设计轴力的 40 60 设计 4 基坑围护结构设计必须遵循根据检测与监测结果进行动态设计与信息化 施工相结构的原则 5 结构的净空尺寸应满足地铁建筑限界及各种设备使用功能的要求 施工工艺要 求 施工中要考虑误差等因素的影响 施工误差的允许量值为5 围护结构 垂直度允 许偏差 1 6 地面超载平均按 20KPa考虑 7 总结南京河西地区属河漫滩地层的特殊的地质条件及水文状况 在本次施工应 充分利用在南京地铁一期工程西延线奥 元区间深基坑施工中积累的经验 为向兴路站 施 工打下良好基础 8 总结利用本企业在地铁一期工程西延线TA25标的人员以及在保质保量的前提 下抢工期的综合施工能力 9 由于本工程项目任务量大 含一个车站 一个大型地下商场 总工期16个月 2005年全运会将在此举办 而本工程施工场地占用全运会广场 为不影响的全运会的举 办 所以围护结构设计及基坑开挖支护充分考虑以按时完工为前提 10 本工程西临正在施工奥体中心主会场 东靠正在施工的联强国际大厦 宋都 大厦以及将动工的南京市新市政府大楼 南北两侧有在建的青石埂路及纬八路 周边环 境 近期之间变得比较复杂 尤其是联强大厦深基坑与本标的商业区深基坑仅7 间 距 所 以 本基坑围护必须充分考虑周边环境的影响 并鉴于此情况 本投标人已与联强国际大 厦等 相邻单位签订共同协作施工的意向协议书 1 1 2 2 工工程程概概况况 向兴路站工程位于南京河西地区的经四路路中 平行道路南北方向布置 该工程由 车站和商业建筑组成 东 西两侧分别有联强大厦和奥体中心建设项目 车站为地下二层岛式车站 车站主体总长度为 192 10米 车站宽度 21 30米 车站标准段高度约 13 30米 顶板埋深约 3米 基坑开挖深度约 16 50米 车站由车站主体 西侧两个独立出入口 东侧两个与商业混合出入口及南北 两端各一座风道组成 结构型式为钢筋混凝土箱形框架结构 商业建筑紧邻车站东侧 为地下一层建筑 有 5 个通道与车站相连接 有 2 个商业出入口 地下商业面积为 8000 余平方米 其结构形式为地下单层框架结 构 车站及商业建筑仅位于经四路及规划绿地的下方 由于河西地区正处于全面 开发建设时期 周边均为已开的重要建筑 向兴路场地地垫平坦 现地面高程约 在 7 80 8 95 之间 1 31 3 工程地质与水文地质条件工程地质与水文地质条件 1 资料来源 本工程施工设计的地质资料由中国化学工程南京岩土工程公司提供 资料名 称为 南京地铁二号线一期工程 XK01 标向兴路站岩土工程详细勘察报告工程编 号 2003 08 K08 2 工程地质条件 向兴路站地形平坦 现地面高程约在 7 64 8 59m 原地面高程约在 6 00m 左右 人工堆填土约 2 00m 地貌类型属长江低漫滩 场地地势基本平坦 车站所在场地范围内自上向下土层分布特征见下表 层号 层底埋深 m 厚度 m 时代 成因 层亚层 地层名称颜色状态特征描述 分布状 况 最小 最大最小 最大 Qml 1杂填土灰黄杂色 以砼块 碎砖 碎石等建筑垃圾 为主 夹以粘性 土 结构松散 均布0 50 4 500 50 4 50 Qml 2b素填土褐黄色可 软塑含少量碎砖 碎均布2 00 5 200 80 5 20 石 主要由褐黄 色粘性土组成 Qml 3淤泥黑灰色软 流塑 含有机质及多量 腐植质 主要为 塘泥 零星分 布 2 70 3 800 50 0 70 Q4al 1a3粘土灰黄色软塑 含少许氧化铁 偶含零星贝壳 夹有少许粉土 局部有植物根 含有机质 零星 分布 2 80 5 200 30 2 00 Q4al l 2b4 淤泥质 粉质粘土 灰色流塑 含有机质及少许 腐植质 夹少许 粉土薄层 土质 较为均匀 均布7 80 10 503 40 6 80 Q4al 3d3粉砂灰色稍密 含少许腐植质 夹有粘性土薄层 局部为粉土 均布12 50 16 502 90 7 80 Q4al 3d2粉砂灰色中密 偶夹有粘性土薄 层 局部含少许 腐植质 含云母 砂质较为均匀 均布18 10 24 604 50 11 00 Q4al 4d1粉细砂灰色 密实 局部中 密 含少许腐植质 含云母 均布38 5016 00 Q4al 5d1粉细砂灰色 密实 局部中 密 含云母 砂质较 为均匀 局部含 少许腐植质 均布47 008 50 Q4al 6d1细砂灰色密实 含零星卵砾石 粒径大小不等 级配较为良好 裂隙欠发育 均布63 7016 70 K1g 1粉砂质泥岩褐红色 岩芯完整 取芯 率 100 风化 较为严重 强度 低 为强风化层 未钻穿 注 车站底板坐落在 3D2 土层中 地下商业底板坐落在 3D3 土层中 承载力特征值建议值 室内试验承载力标准 值 fak KPa 层号土 层 名 称 查表法计算法 静力触探 承载力标准值 fak KPa 标准贯入试验 承载力标准值 fak KPa 螺旋板载荷 试验 f0 kPa 承载力特征值 建议值 fak KPa 1a3 粘土75 877 684 084 015580 2b4 淤泥质粉质粘土58 868 065 0102 265 3d3 粉砂140 0130 0188 0130 3d2 粉砂170 0165 0300 0150 4d1 粉细砂200 0200 0175 5d1 粉细砂210 0200 6d1 细砂260 0210 K1g 1粉砂质泥岩400 土的物理性质指标 平均值 4d1 粉细砂25 218 80 737 5d1 粉细砂21 318 60 717 6d1 细砂18 619 60 605 土的抗剪强度指标 平均值 标准值 三轴固快三轴固结 直剪固快三轴快剪 总应力法有效应力法 粘聚 力 内摩 擦角 粘聚 力 内摩擦 角 粘聚 力 内摩 擦角 粘聚 力 内摩擦 角 无限侧抗压 强度 十字板抗剪 强度及灵敏 度 Cq qCuu uukCcu cuC cu cuquStCuSt 层号名 称 kPa度kPa度kPa度kPa度kPakPa 平均值2322 9 2b 素填土 标准值 平均值2816 5 1a 3 粘土 标准值13 711 4 平均值2310 3162 85 319 817 624 9468 0645 53 2 2b4 淤泥质粉 质粘土标准值19 37 5142 04 216 312 521 936 7 平均值2028 51130 89 234 0 3d3 粉砂 标准值16 322 2729 55 432 9 平均值931 4832 38 833 5 3d2 粉砂 标准值5 329 5431 15 632 2 平均值631 6934 37 535 1 4d1 粉细砂 标准值5 430 5733 35 134 4 平均值931 7 5d1 粉细砂 标准值 平均值833 1 6d1 细砂 标准值 各地基土层基床系数 室内固结法 标贯 计算法 规范查表法 螺旋板 试验 旁压 试验法 基床系数 建议值 KxKvKKKv1KxKxKv 方法 指标值 层号MPa mMPa mMPa mMPa mMPa mMPa m 2b4 7 89 53 61 816 47 56 06 5 3d3 20 819 216 210 1517 716 315 016 5 3d2 23 123 527 215 2528 834 922 020 0 Kx Kv 分别为水平及垂直向基床系数 MPa m 各地基土层的静止侧压力系数 K0及孔隙水压力系数 Af建议值见下表 室内试验法公式计算法查表法建议值指标含义 指标值 层号 K0AfK0AfK0AfK0Af 2b4 0 510 420 630 75 0 800 600 42 3d3 0 290 050 460 40 0 500 450 05 3d2 0 280 020 470 36 0 500 400 02 4d1 0 210 010 440 40 0 500 350 01 Kai Kpi 系依据 JGJ120 99 规范第 3 4 3 第 3 5 3 条计算求得 其中取三 轴有效内摩擦角 3 水文地质条件 根据向兴路站勘探资料 向兴路站长江漫滩相沉积物呈二元结构 上部主要 以淤泥质粉质粘土为主 下部以砂性土为主 因而场地地下水类型上部属孔隙潜 水 深部砂层中地下水具微承压性 属承压水 地下水主要补给来源为大气降水入渗 深部承压含水层中地下水与长江有水 力联系 地基土的渗透性表明 2B4 层淤泥质粉质粘土层为微透水 不透水层 为 相对隔水层 3D3 3D2 4D1 5D1 6D1 层为弱透水 透水层 为场区的主要含水层 综合厚度达 54 20m 1 41 4 业主在投标文件中对基坑工程的要求业主在投标文件中对基坑工程的要求 1 基坑施工时除应考虑土压力外 还应注意基坑周边可能存在的车辆 堆 载施工材料等施工荷载 施工单位应根据自己的场地布置及堆料情况确定施工荷 载标准值 一般该荷载标准值不小于 20kpa 基坑周边严禁超堆荷载 2 紧邻经四路 江东南路 一侧的基坑顶面还要考虑有大型载重车辆正常 通行 大型车辆的荷载标准值应根据有关荷载规范取用 3 基坑设计以经交管部门批准的施工期间道路交通组织方案为依据 原则 上是分成两期施工 第一期将车站和商业同时围档 待车站和商业施工完毕后恢 复部分道路 进行第二期围档 第二期围档主要是对出入口进行围档施工 4 围护结构按临时结构设计 不考虑作为永久结构的一部分 5 根据结构防水设计要求 结构墙与围护桩为密贴形式 因此 在施工放 线时要使围护结构留有合理的施工误差 该施工误差一般 100mm 6 该站位地下水丰富 水位较高 渗透性强 场地距离长江较近且基坑低 于长江水位 因此 基坑施工时 应注意围护结构的隔水作用以确保防止流砂 管涌等不良地质现象发生 保证基坑稳定 7 基坑开挖时 应注意时空效应 要及时支撑或打锚 基坑周边地面应设 置排水沟 避免漏水 渗水进入坑内 加强对基坑变形的监控量测 发现异常情 况时 应立即停止开挖 并采取相应应急处理措施 1 51 5 基坑围护结构设计方案基坑围护结构设计方案 1 5 1 围护结构设计参数 基坑围护结构设计参数详见下表 三轴 Cu 直剪固快 总应力法有效应力法 渗透系数 主动土 压力系数 被动土 压力系数 Cqk qkCcuk cukCcuk cukKVKH 层号 天然 重度 KN m3 KPa度KPa度KPa度 静止侧压 力系数 K0 10 6cm s 10 6cm s KaiKpi 1a3 17 913 711 4 2b4 17 419 37 54 216 312 52190 600 593 470 462 19 3d3 18 316 322 2729 55 432 90 4550010000 303 38 3d2 18 45 329 5431 15 632 20 40100050000 303 28 4d1 18 85 430 5733 35 134 40 35100050000 283 60 钻孔灌注桩参数详见下表 层号 1 2b 1a3 2b4 3d3 3d2 4d1 qsik20204018305070 qpk7001100 注 1 qsik qpk为桩极限侧阻力 端阻力标准值 KPa 2 设计参数应以业主提供的地质详勘资料为准 1 5 2 围护方案的选择 围护方案主要考虑工期的影响因素 为了减少施工措施对施工进度的影响 加快施工进度 基坑内不宜大面积采用水平支撑系统 1 车站基坑 车站基坑开挖深度较深 16 5m 局部 17 4m 周围没有放坡的条件 也不 宜采用无支撑的围护结构 重力式挡墙 LXK 工法等 宜采用有支撑的围护体系 车站如果全部采用有支护的围护体系 则只能先施工车站后施工商业区 这样给 工期要求带来很大压力 甚至不能按要求完工 为此投标人考虑采用有支撑和无 支撑相结合的方法 即商业基坑底以下部分采用有支撑的围护体系 以上采用悬 臂体系 这样可省去二道支撑 并且车站与商业可同时施工 为按时完成工程奠 定了良好基础 2 商业基坑 商业基坑较浅 但较宽 如果采取有支护的结构型式则施工措施比较复杂 又会对施工构成较大干扰 影响施工进度 为此商业部分本投标人决定采取无支 护的围护体系 1 5 3 围护结构型式比选 接到标书后 本投标人组织人力对现场进行多次实地踏勘 结合向兴路车站 的环境和地质特点以及在河西地区的施工经验 对多种基坑围护结构型式从工期 可靠性 经济性上进行了认真的比选 详见 向兴路车站基坑围护结构设计方 案综合比选表 1 钻孔灌注桩 止水帷幕 优点 钻孔灌注桩是一种施工设备普及 工艺简单 技术成熟可靠并且适应 性很强的基坑围护结构 被广泛应用于南京地区各种复杂地层的基坑工程中 在 地下水位很高的地层中配合各种止水帷幕也能得到很好的挡土止水效果 在结构 抗浮不满足时可以兼作抗拔桩 桩体刚度较大 对控制基坑变形较有利 适宜在 一级基坑中使用 缺点 现场有污染 需设排污措施 2 地下连续墙方案 优点 地下连续墙是一种工艺先进 技术成熟 安全可靠的基坑围护结构 被广泛应用与软土地层且地下水位高的基坑围护工程中 地下墙刚度大 整体性 好 不仅可以很好的用作施工期间的基坑挡土止水围护结构 能较好的控制地面 沉降 同时也作为永久结构侧墙 或侧墙的一部分 使用 缺点 工程造价高 施工工艺复杂 槽段接头施工质量较难保证 给结构防 水带来困难 3 钻孔咬合桩方案 钻孔咬合桩为拄列式钻孔灌注桩围护结构的基础上进行了改进 是一种新型 的围护结构形式 咬合桩分素混凝土桩和钢筋混凝土桩 钻孔咬合桩墙强度及刚 度均较大 可作为永久结构的一部分 在结构抗浮不满足时可兼作抗拔桩 优点 钻孔咬合桩具有施工噪音低 无泥浆污染 造价低 止水效果好等优 点 缺点 造价较高 施工设备少 钻孔咬合桩对施工精度 工艺和混凝土配合 比均有严格要求 否则桩体无法形成充分咬合 根据元通站施工经验 在地下水 位高的粉砂地段成桩困难 4 SMW 桩方案 此工法在日本应用较多 是用特制的多轴型深搅桩机在现场向一定深度钻掘 同时在钻头处喷出高掺量的水泥强化剂与地基土进行反复混合搅拌 然后在水泥 土混凝土体未硬化前靠自重插入一定断面的 H 型钢或钢板桩作为其应力补强筋 待水泥土固化后便形成了一道具有一定强度和刚度的无接缝 连续墙 SMW 桩 墙既能承受侧压力又能止水 如能采用技术措施 用后将 H 型钢拔出重复使用 则经济效益更好 SMW 桩的缺点 该工法受专用设备的影响较大 国内施工设备少 专用 H 型钢缺 一旦租用不到合适的机器设备 将对工期带来较大的影响 占用施工空 间较大 同深度基坑成功范例少 珠江路车站基坑采用类似的围护结构 但其地 质条件优于本标段 根据上海经验 桩长达 26m 以上 现有机械难以施工 另外 该工法对变形控制要求较高 过大的变形将导致型钢不能拔除 型钢一旦不能拔 除 则造价是非常高的 碎石桩施工时挤压土体 极易造成 H 型变形 5 LXK 工法 LXK 工法是利用加筋水泥土搅拌桩结合大直径水泥土地锚的一种新型工法 在车站深基坑中 LXK 工法被排除 只能在商业区基坑中使用 其缺点是只 在广东试用过 而在南京没有成功先例 并且针对河西地区的地质情况 能否完 全发挥其功效尚难确定 其次 LXK 工法为专利工法 施工设备均要专利设备 对施工各方面带来影响 LXK 工法施工必须是在大直径地锚达到设计强度后才能 进行下一步开挖 对工期影响大 1 5 4 比选结果 经过以上对工期 道路保护 安全 造价等因素的综合比选 决定采用围护 方案如下 a 车站围护结构采用钻孔灌注桩与有支撑和无支撑相结合的围护型式 b 商业部分与出入口的围护采用重力式挡墙和放坡相结合的围护型式 向兴路车站基坑围护结构设计方案综合比选表 方案一方案二方案三方案四工 法 名 称 门式悬壁钻孔桩围护 主推方案 深浅基坑分期开挖施工围护 备用方案 大基坑环形支撑围护上层大放坡围护 优化方案 横 剖 面 示 意 图 方 案 综 述 商业区无支撑开挖 上部放坡 下部重力式挡 土墙 车站上部门式悬壁钻孔桩 下层钻孔桩内 支撑上层基坑深取 9 7 米 放坡开挖上部 4 米 坡 度为 1 1 5 下部采用搅拌桩重力式挡土墙 下 层基坑深取 6 8 米 两侧分别采用深浅不一的钻 孔桩 深桩为两门式结构 深桩长 29 7 米 前排 间距 1 2 米 后排间距 3 6 米 两排桩中间土体 用深搅桩加固 浅桩长 17 米 深搅桩止水 围护同时施工 基坑分两期开挖 先施工车站 基坑 待车站主体施工完毕后再开挖商业区基 坑 施工商业区主体 车站基坑深取 16 5 米 围 护桩采用 SMW 工法或钻孔桩 采用 SMW 工 法 桩长 30 米 由直径 850 间距 600 深搅桩 及 H700 型钢 间距 900 构成 钻孔灌注桩 桩长均为 30 米靠马路侧桩径 1000 间距 1200 靠商场部分桩径 850mm 间距 1050mm 深搅桩止水 商业层基坑深取 9 7 米 全部采用水泥土重力式挡墙 上层基坑深 9 7 下层基坑深取 6 8 米 两 桩围护采用 SMW 工法或钻孔桩 深桩长 32 米 浅桩长 18 5 米 由直径 850 间距 600 深搅桩及 H700 型钢 间距 900 构成 车站基坑内侧采用钻孔桩 桩长 17 米 间 距 1 05 米 止水帷幕由深搅桩直径 700 间距 500 构成 优化改道 车站及商业区上层全部放坡 下层钻孔桩 加内支撑 上层基坑深取 9 7 米 放坡开挖 坡度为 1 1 5 中间留 3 米宽平台 下层基坑深取 6 8 米 中间基 坑采用钻孔桩 桩长 17 米 间距 1 05 米 累计 420 根 背 后用直径 70cm 搭接 15cm 深搅桩止水 工 期 15 5 月17 5 月17 5 月14 月 造 价 13218050 元用 SMW16235682 元 用钻孔桩 16744728 元 用 SMW18321567 元 用钻孔桩 18953286 元 11677900 元 优 点 1 能满足工期要求 2 施工机械普遍 3 施工技 术成熟 安全 桩体刚度较大 4 造价低 5 物资材料进出基坑方便 6 中间无排桩节省凿 桩时间与费用 1 施工技术较成熟 2 物资材料进出基坑方便 1 施工技术较成熟 2 施工机械普遍 1 能满足工期要求 2 施工机械普遍 3 施工技术很成 熟 类似工程很普遍 4 造价很低 5 物资材料进出 基坑方便 6 中间无排桩节省凿桩时间与费用 7 所 有工程部均能同时施工 能及时提供奥体中心广场施 工用 缺 点 现场有污染 需设排污措施 1 很难满足工期要求 2 SMW 施工机械少 H 型 钢缺乏 3 同类深度基坑成功先例少 4 SMW 围护结构刚性小 型钢易变形难以拔出导致造 价增高 而用钻孔桩造价较高 5 碎石桩施工 对 SMW 桩影响较大 1 难满足工期要求 2 基坑与联强大厦 70m 左右相邻段土体只有 7m 厚 支撑系统极易 失稳 3 土方 材料 设备进出基坑不方便 施工组织难度大 1 基坑西边为江东南路 公路需要向西改移 20 左右 及改移西边高压电线杆 需与交管部门及电力协调 综 合 评 价 本方案技术成熟 工期有保证 造价较低 为 主推方案 本方案对基坑稳定性较好 采用 SMW 工法造 价适中 工期能稍延后 不失为一种稳妥方案 所以本方案作为备用方案 本方案施工组织难度大 且与联强大厦同 时施工 协调困难 难以实施 此方案主要制约因素在于道路改移 如能解决道路改 移用地及管线迁移问题 则采用此方案 1 5 5 主推方案设计参数 通过综合比选和计算并经过专家研究讨论 决定采用如下设计方案 1 基坑形式 采用围护结构 重力式挡墙和放坡开挖结合的形式 1 车站基坑分上下两部分 上部深 7 5 靠公路侧采用无支撑门式 悬臂钻孔桩 下层深 9 采用钢管支撑支护 主体围护结构门式钻孔桩 29 7m 里侧一排 1000 1200mm 外侧一排 1000 2400mm 两排桩中 间土体采用水泥搅拌桩加固 靠商业区侧钻孔桩 16m 1200 1400mm 止水帷幕采用双排 600 450mm 搅拌桩 钻孔桩与止水帷幕内净距 150mm 靠公路侧止水帷幕深 20 靠商业区侧深 12 采用 650 500mm 搅拌桩 2 商业区基坑深取 9 7 米 商业区放坡开挖上部 4 米 坡度为 1 1 5 下部 采用水泥土搅拌桩重力式挡土墙 墙厚 3450 深 10700 3 为保证车站主体结构尺寸 车站主体围护结构桩体外放 150mm 商业区重力式挡墙外放 1500mm 4 施工流程 所有围护结构及基底加固施工 开挖车站和商业基坑上 层 7 5m 厚土体 开挖车站下层土体 车站负二层主体结构施工 车站负一层 及商业区主体结构施工 防水及回填施工 2 基坑降水 基坑内外均采用深井及自渗井点降水 3 地基加固 采用振冲碎石桩加固 基坑围护结构详细设计见附件 围护结构设计图纸 1 5 6 主推方案计算及结果 1 5 6 1 车站深基坑门式桩整体计算 一 计算模型及参数 为减少车站围护的横撑道数 提高施工速度 车站西侧围护结构采用门 式框架 悬臂高度为 7 5 按最不利工况计算该门式框架的内力及变形 1 门式框架平面布置 2 门式框架计算模型 门式刚架之间土体以深搅桩加固 使两桩形成整体工作功效 取一榀钢 架计算 A1为近基坑的桩 A2为远离基坑的桩 3 门式框架计算过程 A1截面积为 22 1 785 0 5 0mA A2为换算截面积 其换算直径 21 2 218 0 0 6 3 m A A mR26 0 218 0 2 组合截面形心距 A1中心mx0 869 0 2180 785 4218 0 组合截面对形心轴的惯性矩 I I1 A1x2 I2 A2y2 0 0491 14 0 785 0 8692 0 0491 0 522 0 218 3 15 2 0 049 0 593 0 00359 2 136 2 781m4 内力计算 将最不利工况简化成如图计算简图 式中 EI 28000000 2 781 77868000KN m2 Mmax 2q1 q2 l2 2 10 77 5 7 52 914KN 6 1 6 1 Qmax q1 q2 l 10 77 5 0 000142m 0 142mm 2 1 2 1 对面浅桩第一道支撑预加力为 Qmax与 7 5m 以下 3m 土体侧压力的一半 即 Q Qmax 18 3 3 0 5 10 328 137 25 465 25kN m 2 1 位移 mmm EI Lqq 142 0 0 000142 77868000120 7 5 77 541011 120 411 44 21 max 将 Mmax按刚度分配在两个桩上 M1max Mmax 914 715KN m 218 0 785 0 785 0 218 0 785 0 785 0 M2max 914 199KN m 218 0 785 0 218 0 计算结果表明 本刚架悬臂 7 5 可以满足结构强度和基坑变形的要 求 4 门式框架钻孔配筋计算 利用上述计算结果 考虑到适度的安全储备 4 1 前排桩配筋计算 结构安全等级 2 级 重要性系数 1 混凝土强度等级 C 25 钢筋种类 2 Fy N mm mm 300 Fc N mm mm 11 9 圆柱直径 D mm 1000 混凝土保护层 a mm 50 前排最大弯矩值 715 KM m 保险起见 实际 M 715 1 4 1008KM m 受压区混凝土截面面积的半圆心角 度 51 1 全部纵向钢筋的截面面计 As mm mm 8531 5 A 可配 级钢筋 14 28 实际钢筋截面面积为 8621 纵向钢筋配筋率 1 09 所以前排 1000 钻孔桩配筋取值 14 28 4 2 后排桩配筋计算 后排最大弯矩值为 199 KM m 保险起见 M 取 569KM m 受压区混凝土截面面积的半圆心角 度 51 1 全部纵向钢筋的截面面计 As mm mm 4293 5 A 可配 级钢筋 14 22 实际钢筋截面面积为 5322 纵向钢筋配筋率 0 68 所以后排 1000 钻孔桩配筋取值 14 22 5 门式桩稳定性验算 门式桩稳定性验算采用同济大学的启明星软件验算 验算结果如下 20 1 2 3 4 5 16 513 2 Y X O K 2 07 O 5 1 0 20 1 2 3 4 5 1 16 513 2 Prandtl K 8 8Terzaghi K 20 82 20 1 2 3 4 5 1 16 513 2 K 2 79 13 5m 20 1 2 3 4 5 1 2 7 5 10 5 13 5 16 513 2 10706 25 3 2127 7 22 5 O Kc 6 56 抗管涌验算 按砂土 安全系数 K 1 476 按粘土 安全系数 K 2 342 1 5 6 2 车站靠商业区侧围护桩计算 一 工程概况一 工程概况 向兴路站围护计算基坑开挖深度为 9m 采用 1200 1400 灌注桩围护结 构 桩长为 16m 桩顶标高为 0m 计算时考虑地面超载 20kPa d 1 2 q 20 2 3 4 5 hw 1 0 3 3 3 6 3 H 9D 7 S 1 4m 共设 3 道支撑 见下表 中心标高 m 刚度 MN m2 预加轴力 kN m 0 3115 91600 3 3115 910 6 3115 910 二 地质条件二 地质条件 场地地质条件和计算参数见表 1 地下水位标高为 1m 表 1 土层层底标 高 m 层厚 m 重度 kN m3 c kPa 渗透系 数 m d 压缩模 量 MPa m kN m4 kmax k N m3 2 1 61 617 47 519 32 3 3 6 14 518 322 216 39 27 4 13 57 418 429 35 314 77 5 33 52018 830 55 416 09 三 工况三 工况 工况编号工况类型深度 m 支撑刚度 MN m2 支撑编号预加轴力 kN m 1开挖0 6 2加撑0 3115 911600 3开挖3 6 4加撑3 3115 9120 5开挖6 6 6加撑6 3115 9130 7开挖9 8换撑8 62400 9拆撑3 10拆撑2 11换撑0 61200 工况简图如下 1 0 6 2 0 3 3 3 6 4 3 3 5 6 6 6 6 3 7 9 8 8 6 9 10 11 0 6 四 计算四 计算 20 2 3 4 5 97 Y X O K 2 08 O 2 55 0 20 2 3 4 5 1 97 Prandtl K 8 61Terzaghi K 20 4 20 2 3 4 5 1 97 K 2 68 6 3m 20 2 3 4 5 1 0 3 3 3 6 3 97 3022 2 13 6 670 6 11 8 O Kc 6 01 抗管涌验算 按砂土 安全系数 K 1 495 按粘土 安全系数 K 2 349 包络图 水土合算 矩形荷载 420 2 4 0 2 4 6 8 10 12 14 16 深的 m 水平位移 mm Max 2 2 4000 20000 2000 4000 0 2 4 6 8 10 12 14 16 深度 m 弯矩 kN m 37 3 2330 6 1000 5000 500 1000 0 2 4 6 8 10 12 14 16 深度 m 剪力 kN 460 6 840 600kN m 0kN m 10 6kN m 钢筋混凝土圆柱受弯配筋计算 结构安全等级 2 级 重要性系数 1 混凝土强度等级 C 25 钢筋种类 2 Fy N mm mm 300 Fc N mm mm 11 9 圆柱直径 D mm 1200 混凝土保护层 a mm 50 弯矩 M kN m 881 受压区混凝土截面面积的半圆心角 度 51 1 全部纵向钢筋的截面面计 As mm mm 16817 A 可配 级钢筋 28 28 实际钢筋截面面积为 17241 纵向钢筋配筋率 1 5 所以 1200 钻孔桩配筋取值 28 28 1 5 6 3 重力式挡墙计算 重力式挡墙计算模型如下 一 坡顶荷载 由于放坡 可以考虑坡顶以上一半的土体作用于挡墙的一半 即仅考虑 2m 厚的土体作用 即 q 20 2 18 56KN m 二 侧压力计算 1 墙顶侧压力 q1 50 ka 56 0 5 28kn m 根据勘察数据 ka 0 46 取 0 5 2 墙底侧压力 q2 56 ka 5 7 18 0 5 28 51 3 80kn m 3 主动土压力 Ea 28 80 5 7 2 307 8KN 作用位置 O 点距离 h 28 5 7 4 85 52 5 7 0 5 0 39 307 8 4 39m 4 挡墙自重 G 3 5 7 7 20 539KN 5 抗滑移验算 3 1 tat ann GE EG Ks 533 8 42 8 0 4 304 8 75 1 003 1 3 不满足 应加深挡墙高度 提高自重 增加挡墙深度 1m G 3 5 8 7 20 609KN Gn 609 cos80 603KN Ean 307 8 cos820 42 8 Gt 609 sin80 84 7KN Ks 603 42 8 0 4 304 8 84 7 1 173 1 3 考虑 值的影响 按墙背粗糙有降水的影响 按照规范 0 42 0 42 7 5 3 150 Gn 603KN Gt 84 7KN Ean Ea cos a a0 307 8coa 90 8 3 15 307 8 cos78 85 59 52 Eat Ea cos a a0 307 8sin 90 8 3 15 307 8 sin78 85 302 Ks 603 59 52 0 4 302 84 7 1 221 3 满足要求 所以 挡墙尺寸 长 8 7m 宽 4m 插入 3m 6 抗倾覆验算 5 1 0 fax faz zE xEGx Kt Ea 5 7 3 0 q1 q2 2 q1 28KN m q2 28 8 7 18 0 5 106 3 Ea 8 7 28 106 3 584 2 G 8 7 4 20 696KN X0 2 0m Eaz Ea cos a 696 cos 90 3 15 38 24KN Eax Easin a 696 sin 90 3 15 695KN Xf z b ctana0 4 0m zf z b tana0 2 94 4 tan10 2 23m 其中 Z 28 8 7 4 35 78 3 8 7 0 5 2 9 696 2 94m 所以 Kt 696 2 38 24 4 695 2 23 0 991 5 满足要求 1 5 6 4 钢管支撑及钢围檩计算 钢管支撑受力计算 N fA f 215Mpa A 304 52 292 52 22506 4mm2 I 0 049 6094 5854 1 109 i 211 A I 4 22506 1000000000 1 l0 i 21300 211 100 9 查 0 549 N fA 0 549 215 22506 2656 KN 即一根钢管能承受的压力为 2656 1 2 2213KN 钢支撑间距 2213 537 5 4 12m 取 4m 钢围囹受力计算 以 H400 的 H 型钢 Mx frxwx 215 1 05 3340000 754 KN m 两根并排为 754 2 1508KN 1500 KN Mx 得 L 12 llq q Mx 12 钢围囹的最大间距为 L 5 78m q Mx 12 540 1500 12 实际为 4m 5 78 所以符合要求 第第 2 2 章章 基坑围护结构与开挖支护施工方案基坑围护结构与开挖支护施工方案 2 2 1 1 围围护护结结构构施施工工 方方案案 2 2 1 1 1 1 施施工工工工艺艺流流程程 1 围护结构施工工艺流程框图 车站围护结构施工工艺流程框图 图 2 1 1 车站围护结构施工流程图 2 商场部分围护结构施工工艺流程框图 施工准备 重力式挡墙搅拌桩施 工 基底加固振冲碎石桩 施工 降水施工 土方开挖 超前降水 基底平整 垫层施工 图 2 1 2 商场围护结构工艺流程图 3 施工方法 采用钻孔桩和深搅桩的施工方法 2 2 1 1 2 2 钻钻孔孔灌灌注注桩桩施施工工工工艺艺 钻孔桩采用 GPS 15 正循环旋转钻机施工 泥浆护壁成孔 导管法 灌注水下成砼 其施工流程见图 2 2 3 钻孔灌注桩施工流程图 施工准备 钻孔桩 搅拌桩施工地基加固 桩顶冠梁施工降水井施工 超前降水 振冲碎石 桩施工 土方开挖 支撑施工 基底平整 垫层及主体结构施工 平整场地 桩位放样 埋设护筒 钻机就位 钻孔 成孔检验 监理工程师验 孔 清孔 安放钢筋骨架 安放导管 二次清孔 灌注混凝土 拔除护筒 钢筋护筒制作 泥浆准备 钢筋骨架制作 砼制备 泥浆外运 泥浆外运 试拼装检验导 管 成桩检测 泥浆外运 图 2 1 3 钻孔灌注桩施工流程图 施工步骤 施工准备 进场后迅速破除原有路面及清除各种杂物 并用推土机推平场地 钻机 就位施工前按施工设计图纸要求放出钻孔桩桩位中心线及桩位 在桩孔周围 设置护桩并保护好 以备钻孔时经常检查校核桩位偏差情况同时还应作好接 桩复测 安设泥浆池 沉淀池 制作安放用于导入泥浆的钢板槽 确定钻机 移位路线和方法 接通水源 电源 安装水泵 桩架 加工钢板箱存放泥浆 并使钻机就位 沉淀池边设泥浆泌水台 边钻孔边清渣 然后在夜间运至业 主指定弃土场 设护筒 精确定出桩位后 经现场监理工程师检查无误 埋设钢护筒 护筒采用 4 8 mm 钢板卷制 护筒内径大于钻头 10cm 护筒长约为 2 米 在粘性土层中 一般埋置后护筒底标高应在原地面以下不少于 1 0m 在砂土中则不小于 1 5m 可随桩位处的土质情况进行确定 护筒顶高出地面 0 4 0 6m 且护筒 周围应用粘土夯实 以防渗漏 当孔口土质较差时 在护筒下部浇筑 30cm 厚 的 C20 混凝土 上部用粘土加水夯实 最后在四周回填土并夯实 护筒埋设 位置应准确 保证护筒的垂直度和水平度 在护筒的顶部应开设 2 个溢浆口 护筒顶面位置偏差不得大于 5cm 护筒倾斜度不得大于 1 为增加护筒刚度 防止变形 在护筒上下端各焊一道加劲肋 护筒埋设完成后钻机就位 并将 钻头准确对准桩位 钻机用缆绳四周加固牢靠稳定 泥浆池及造浆 计划在区间范围内设置多个钢箱泥浆池 每一泥浆池 10m3 确保每天钻 进的需要 成孔过程中 泥浆循环系统应定期清理 确保文明施工 泥浆池 实行专人管理 对泥浆循环和沉淀池的渣土 专门配备一台抓土机进行打捞 处理后的渣土外运到指定地点 成孔过程中 泥浆循环系统应定期清理 确 保文明施工 泥浆池实行专人管理 沉淀的泥浆用泥浆车运至业主及环保部 门所规定的排放位置 造浆选用优质粘土 并在钻进过程中 为保证成孔质 量 在泥浆中掺入膨润土及少量的生石灰粉等制成优质泥浆加强护壁以防坍 孔 钻孔 a 钻机钻孔参数 旋转钻机成孔 施工前调整起重滑轮 固定钻杆的卡孔使与护筒中心线 处于同一垂直线上 钻杆晃动时应降低旋转速度和收紧钻杆 转速 15 30 转 分钟 钻压 钻杆自重 摩擦加压 沉渣厚度 100mm 孔深 不小于设计但不超过设计孔深 500mm 泥浆 比重 1 2 粘度 18 22s 含砂量 4 b 钻进 安装正循环钻机时 转盘中心应与钻架上吊滑轮在同一垂直线上 钻杆 位置偏差不大于 20mm 使用带有变速器的钻机 应把变速器扳上的电动机和 变速器被动轴的轴心设置在同一水平标高上 开钻时采用正循环开孔 当钻深超过三翼钻头位置以后 即可启动砂石 泵电机 开始反循环作业 如遇岩层 钻进速度较慢时 换装牙轮钻头 启动泥浆泵和转盘时 使之空转一段时间 待泥浆输进钻孔中一定数量 后 开始钻进 钻进时 进尺适当控制 在护筒刃脚处低档慢速钻进 使刃 脚处有坚固的护壁 每钻进一节吊杆 即接长下一节以便迅速继续钻进 当钻至设计标高后 停止钻进 砂石泵继续排泥 至要求浓度为止 验孔与清孔 钻孔至设计标高后 采用监理工程师指定的方法检测孔深 孔径和垂直 度等几何尺寸 待检测合格后 采用换浆法清孔 清孔时应将钻具提离孔底 0 3 0 5m 缓慢回转 同时加大泵量 每隔 10min 停泵一次 将钻具提高 3 5m 来回串动几次 再开泵清孔 测定孔底沉渣 应用测锤测试 测绳读 数一定要准确 用 3 5 孔必须校正一次 清孔后 孔内泥浆指标要达规范规 定标准 钢筋笼制安 钢筋笼按设计图纸及规范要求制作 钢筋按各种型号 规格 数量进场 后进行取样三组 做钢筋及钢筋焊接的抗拉和抗弯试验 符合规范要求的钢 筋方可使用 钢筋笼一次做到设计长度钢筋笼焊接两道护耳确保钢筋笼保护 层厚度 钢筋焊接搭接长度单面焊不小于 10d 双面焊不小于 5d 钢筋笼的 主筋与加强箍筋全部焊接 钢筋笼要垂直缓慢吊放 防止撞击孔壁引起坍孔 钢筋笼安放完成后 安放混凝土灌筑导管 导管采用内径为 200mm 内 壁光滑的钢管 底节 3m 普通节 2m 加配 1m 长的调节导管 灌筑混凝土用 的导管在安放前要通过试拼和密封性检查 导管安放完毕后 其轴线误差不 得超过孔深的 0 5 也不得大于 10cm 下导管时要缓慢下放 防止碰挂钢筋 笼 导管长度根据孔深 漏斗高度等计算确定 导管底距孔底距离为 30 50cm 水下砼灌注 a 砼采用输送车运至现场 砼泵车灌注砼 清孔结束后 要尽快灌筑混 凝土 其间隔时间不能大于 30min 砼灌注采用提升导管法 导管直径 30cm 按 1 2m 分节 节间采用法兰盘螺栓联接 灌前要对导管进行气密性 试验 试验无误后方可使用 桩基混凝土要一次连续浇筑完成 中途不得中 断 并控制在 3h 内浇完 以保证整根桩混凝土的均匀性 封底混凝土量经计 算后确定 保证封底后导管埋入混凝土中的深度不小于 1m 在整个浇筑过程 中 混凝土导管应埋入混凝土中 2 3m 导管随混凝土浇筑逐渐提升 混凝 土配合比要精心设计 在浇筑现场测定混凝土的坍落度 一般控制在 16 21cm 粗骨料粒径不大于 30mm b 导管上设置封底漏斗 漏斗容积 即首批砼方量 应满足封底时导管 埋深大于 1m 漏斗与导管间用自制砼球做隔水栓 封底时采用拨球法 封底 后移走封底大漏斗换上小漏斗 小漏斗旁设置储料槽 泵送砼先进入储料槽 后通过滑槽入小漏斗 导管提升利用 25t 吊机 c 灌注过程中导管埋深应大于 2 米 小于 6 米 并要认真填写灌注记录 d 灌注中 由专人负责测量混凝土顶面高度并计算导管埋入混凝土中的 深度 作好记录 以便指导拔导管 防止因埋管过深造成提升困难和导管拔 出混凝土面而造成断桩事故 混凝土灌注顶面要适当高出桩顶面设计高程 在冠梁施工时凿除桩头浮 浆 以确保桩身混凝土质量 2 冠梁施工 冠梁将钻孔桩连接成为一个整体 使其形成一个封闭框架 砼凿除 地下墙灌注完毕后 即可排除其上部泥浆 待砼终凝后 即将超灌部分 凿除 预留 10 厘米 待冠梁施工时再凿除 并将锚固筋上砂浆除去 土方开挖 开挖时保留基坑外侧导墙 基坑内侧导墙采用风镐破除后用挖掘机挖内 侧土方 钢筋绑扎 钢筋采用集中加工 现场绑扎 并应符合设计和规范要求 支模 模板采用组合钢模 模板要经过除锈 打磨 支撑要牢固 砼浇灌 采用商品砼浇灌 插入式振捣器振捣 按操作要求控制振捣器插点间距 和振捣时间 保证砼振捣密实 留施工缝时应与地下墙接头错开 并及时洒 水养护 2 1 32 1 3 深层水泥土搅拌桩施工工艺深层水泥土搅拌桩施工工艺 1 施工工艺流程 深层水泥搅拌桩具体的施工流程见图 2 1 4 和图 2 1 5 图 2 1 4 深层搅拌法施工流程图 2 施工参数的选择 依据工程设计要求 搅拌桩采用四搅两喷法 搅拌桩桩径为 场地平整 设置机架 移动导轨 搅拌机就位 钻孔 利用自重沉到设计深度 搅拌 提升 重复搅拌 搅拌机提出地面 移位进行下一循环 水泥浆拌制 水泥材质检验 700mm 间距 550mm 水泥掺量为 16 水灰比为 0 5 设计详细参数见 表 2 1 1 施工参数表 表 2 1 1 序号项目取值备注 1 水泥掺入比 16 2 供浆流量 45 60L Min 3 浆液配比 水 水 泥 0 5 1 4 泵送压力 1 2 1 8MPa 5 下沉速度 1m Min 6 提升速度 0 5m Min 各参数要求在现场 必须做到挂牌施工 3 机械设备的选择 主要的施工机械搅拌机型号为 SJB 1 其主要设备如下表 2 1 2 所示 深层搅拌桩施工机械设备一览表 表 2 1 2 序 号 设备名称型号 规格备注 1 搅拌桩机 SJB 2 2 卷扬机 3 灰浆桶 0 6m3 4 存浆桶 6m3 5 压浆泵 3 m3 h 8 水准仪 JSC 9 路基箱板 2m 6m 10 挖土机 1m3 11 推土机 2m3 4 浆液配合比的选择 浆液配比见表 2 1 3 浆液配比表 2 1 3 a 定位下沉 b 深入到设计深度 c 喷浆搅拌提升 d 原位重复搅拌下沉 e 重复搅拌提升 f 搅拌完成形成加固体 b a e c d f 图 2 1 5 深层搅拌法施工示意图 5 深层搅拌加固施工工艺操作细则 详见图 2 1 5 深层搅拌法施工示意图 项目 材料 水水泥 规 格自来水 425 重量比 0 51 1 施工场地平整 平整施工场地 清除一切地面和地下障碍物 若埋深 3 0m 以下存在障碍 物时与设计人员商量再作处理 当施工场地表面过软时 采取铺设路基箱的 措施防止施工机械失稳 2 桩机定位 桩位放样 由现场技术人员及测量人员根据设计图纸和测量控制点放出桩位 桩位平 面偏差不大于 20 按设计要求的施工顺序在地面做好桩位标志 保证搅拌 桩每次准确定位 开挖沟槽 根据结构内边控制线 采用挖机开挖 并清除地下障碍物 开挖沟槽余土 应及时处理 以保证深层搅拌加固