地铁车站地下连续墙支护设计

地铁车地连续墙护计大连地2号线某车工程况地下连墙维护结构2.1下连续支护法：地下连续墙围护呈封闭状态在深基坑开挖后加上内支撑或锚杆就可以起到挡土的作用更加方便深基坑工程的施工特别是当今地下连续墙已经发展到既是基坑施工时的挡土围护结构又可以作为拟建主体结构的侧（此时在墙体内侧宜加筑钢筋混凝土衬套两墙合一。地下连续墙按照施工材料的不同可分为钢筋混凝土连续墙桩排式连续墙和水泥土地下连续墙。其施工工艺具有如下优点：墙段刚度大，整体性好，因而结构和地基变形都较小即可用于超深围护结构，也可用于主体结构；使用各种地质条件。对砂卵石地层要求进入风化岩层时，钢板桩难以施工，但却可以采用合适放入成槽机构施工的地下连续墙结构；可减少工程施工时对环境的影响。施工时振动少，噪声低，对周围相邻的工程结构和地下管线影响较小，对沉降及变位较易控制；可进行逆筑法施工，有利于加快施工进度，降低造价。由于地下连续墙具有整体刚度大和防渗性能好用于地下水位以下的软粘土和砂土多种底层条件和复杂的施工环境其是基坑底面以下有深层软粘土需将墙插入很深的情况但地下连续墙的造价高于钻孔灌注桩与深层搅拌桩因此要根据基坑开挖深度土质情况和周围环境情况通过技术经济比较认为经济合理才可采用。一般来说，当在软土层中基坑开挖深度大于10米，周围相邻建筑物如地下管线对沉降与位移要求较高或用作主体结构的一部分或采用逆筑法施工时，可采用地下连续墙。（5）对于江河沿海软土地层以及地下水位较高，地下水量丰富且变化较大的底层的基坑开挖采用地下连续墙支护最为经济且施工效果最为优越被广泛采用，据不完全统计我国已施工完成的地下连续樯总面积达150万平方公里以上，已超过中国国土面积2.2本工围护结方案：（1由于本工程地铁站位于大连市华城大厦与幸福路交汇处，车站东北面是商贸区，东南面是文娱和商业办公区，有规划中的大连歌剧院，博物馆等，西南面是居住、商务区、有邮电大厦、人寿大厦、国贸大厦，西北角是搞成居住区，处于未来人口密集、交通繁忙区23632363域以程在施工中施工单位边可利用的土地及其狭小加连市为全国著名旅游城市，全国生态文明建设示范城市，故在施工过程中对城市环境保护，噪声控制，地下水环境污染等指标的要求都十分严格。（2本工程工程地质条件见分组如下：类型素填土粉质粘土

地质描述黄褐色，由碎石和粘性土组成，硬质充填物含量松散淤泥质，灰黑色，可塑，饱和，具有腥臭味，上部含有压入回填土

厚度/m33

容重/KN·m1618

黏聚力1323

内摩擦角/°1224灰黄色，饱和，稍-中密，亚圆形卵石

主要成分为石英岩，3

20

43

26含量60%间充填有砂土及粘性土强风化岩

灰黄色，结构大部分破坏，成分显著交化节理裂隙发育，岩芯呈碎屑状

3

243332中风化板岩

青灰色，板状构造，板理节理较发育，裂隙面多见黄褐色水锈，岩芯多呈块状，少量短柱状，岩质坚硬

1534（3）工程开挖深度

14m，面超载

／m，地下水位离地面

，k=18000kN/mh根据以上三点分析再结合以往在大连地区施工的工程经验，超过14米基坑开挖宜采用地下连续墙法所以在本工程采用地下连续墙法作为支护结构并设三道支撑混土E=3。3围结构设计3．1设计原则与设计方法基坑支护结构应采用以分项系数表示的极限状态设计表达式进行设计。基坑支护结构极限状态可分为下列两类：承载能力极限状态：对应于支护结构达到最大承载能力或土体失稳、过大变形导致支护结构或基坑周边环境破坏；正常使用极限状态：对应于支护结构的变形已妨碍地下结构施工或影响基坑周边环境的正常使用功能。基坑支护结构设计应根据表选用相应的侧壁安全等级及重要性系数。表3-1基坑侧壁安全等级及重要性系数安全等级一级

破坏后果支护结构破坏失或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响很严重

重要性系数级级

支护结构破坏失或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响一般支护结构破坏失或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响不严重

注：有特殊要求的建筑基坑侧壁安全等级可根据具体情况另行确定。支护结构设计应考虑其结构水平变形下水的变化对周边环境的水平与竖向变形的影响于安全等级为一级和对周边环境变形有限定要求的二级建筑基坑侧壁应根据周边环境的重要性对变形的适应能力及土的性质等因素确定支护结构的水平变形限值。当场地内有地下水时应根据场地及周边区域的工程地质条件水文地质条件周边环境情况和支护结构与基础型式等因素确定地下水控制方法当场地周围有地表水汇流、排泻或地下水管渗漏时，应对基坑采取保护措施。根据承载能力极限状态和正常使用极限状态的设计要求坑支护应按下列规定进行计算和验算。1、基坑支护结构均应进行承载能力极限状态的计算，计算内容应包括：1)根据基坑支护形式及其受力特点进行土体稳定性计算；基坑支护结构的受压、受弯、受剪承载力计算；当有锚杆或支撑时，应对其进行承载力计算和稳定性验算。对于安全等级为一级及对支护结构变形有限定的二级建筑基坑侧壁，尚应对基坑周边环境及支护结构变形进行验算。地下水控制验算：抗渗透稳定性验算；基坑底突涌稳定性验算；根据支护结构设计要求进行地下水位控制计算。基坑支护设计内容应包括对支护结构质量检测及施工监控的要求。当有条件时基坑应采用局部或全部放坡开挖放坡坡度应满足坡稳定性要求。3．2土压力计算3．2．1计算参数表开挖基各土层参数类型素填土

地质描述黄褐色，由碎石和粘性土组成，硬质充填物含量松散

厚度/m3

容重/KN·m16

黏聚力13

内摩擦角/°1223Kp23Kp粉质粘土

淤泥质，灰黑色，可塑，饱和，具有腥臭味，上部含有压入回填土

3

23

24灰黄色，饱和，稍-中密，亚圆形卵石

主要成分为石英岩，3

20

43

26含量60%间充填有砂土及粘性土强风化岩

灰黄色，结构大部分破坏，成分显著交化节理裂隙发育，岩芯呈碎屑状

3

243332中风化板岩

青灰色，板状构造，板理节理较发育，裂隙面多见黄褐色水锈，岩芯多呈块状，少量短柱状，岩质坚硬

1534基坑开挖深度，面超载g=65kN，下水位离地面，k=18000kN/mh3．2．2土压力计算方法1)静止土压力静止土压力是墙静止不动后土体处于弹性平衡状态时作用于墙背的侧向压力。根据弹性半无限体的应力和变形理论，深度处的静止土压力为p0

（3-1）式中：—土的重度；K

—静止土压力，可由泊松比来确定，

。一般土的泊松比值砂土可取～0.25黏性土可取0.25～0.40其相应的值在0.25～0.67间。对于理想刚体

0,

K

；对于液体

0.5

，K

。由式（3-1）可知，在均质土中，静止土压力与计算深度呈三角形分布，对于高度为H的挡墙而言，取单位墙长，则作用在墙上静止土压力的合力值

为K

(3-2)合力

的方向水平，作用点在距墙底高度处。2)填土面水平时的朗肯土压力朗肯土压力理论认为在垂直墙背上的土压力相当于达到极限平衡的半无限体中任一垂直截面上的应力。当地面水平时，土体内任一竖直面都是对称面，因此竖直和水平截面上的剪应力等于零。3）主动土压力当墙后填土达到主动极限平衡状态时用于任一深度处土单元的竖直应力

应是大主应力1作用于墙背的水平向土压力a应是小主应力。由土的强度理论可知，当土体中某点处于极限平衡状态时，大主应力

和小主，即为，即为应力

间应满足以下关系式：黏性土：tan)c)2

（3-3）或

(45

)tan(45)2

（3-4）无黏性土：tan2)

（3-5）或

(45

)

（3-6）以

代入式（3-4）和（3-6得朗肯主动土压力计算公式为黏性土：p

)tan(45)22

（3-7）或

a

zKcKa

a

（3-8）无黏性土：

)

（3-9）或

p

zK

（3-10）上面各式中：

K

—主动土压力系数，

K

)

；—墙后填土的重度kN/m下水位以下取有效重度；c—填土的黏聚力（kPa)；—填土的内摩擦角；—计算点距填土面的深度（m由式（3-10）可知：无黏性土的主动土压力强度与深z成正比，沿墙高压力分布为三角形用在墙背上的主动土压力的合力

p

分布图型的面积，其作用点位置在分布图型的形心处，土压力方向为水平，即2tan(45)

（3-11）KK或

H

K

（3-12）3）被动土压力当墙在外力作用下挤压土体时，填土中任一点的竖向应力

仍不变，而水平向应力却由小到大逐渐增大直至出现被动朗肯状态此时作用在墙面上的水平向应力达到最大限值

p

，即大主应力，而竖向应力为小主应力，即

。利用（3-3）和（）可得被动土压力强度计算公式：黏性土：zKKppp

（3-13）无黏性土：p

zK

p

（3-14）式中:p—被动土压力系数，

Ktan2)