基坑设计方案分册三

瑞和宜山大厦深基坑工程安全评估报告xx市隧道工程轨道交通设计研究院PAGE1PAGE2xx国际广场C、D块高层建筑后期沉降对地铁车站、区间隧道影响分析xx市隧道工程轨道交通设计研究院xx年xx月PAGE1PAGE11目录1工程概况……………11.1D地块23＃楼概况………………………11.2C地块19＃楼概况……………22计算理论………………22.1有限元计算理论…………………22.2计算参数…………………43地铁保护区域高层沉降对地铁车站影响分析……54地铁保护区域高层沉降对区间隧道影响分析…………………75地铁保护技术标准要求……………106结论…………101.工程概况1.1D地块23＃楼概况xx国际广场工程地处xx市xx区西北角，东起xx路，西至xx路，南临xx路，北抵xx铁路。D块工程内的23#办公塔楼位于地铁7号线xx路车站的50m保护范围内，距离车站的距离为31～35m。23＃楼地上总计23层，室内外高差0.30m，塔楼屋面标高91.5m；地下室总计二层，地下一层层高为5.95m，地下二层层高为3.55m。底板面标高为-10.00m。地下室顶板厚度为0.18m，下一层板厚为0.15m，筏板厚度为1.8m，垫层厚度约为0.1m。筏板下设置64.6m长的φ850灌注桩，桩端进入eq\o\ac(○,9)2层灰色粉砂土。xx路为地下两层岛式站台车站，车站主体结构侧墙为双层叠合墙，连续墙厚度为0.6、0.8m，内衬墙厚度为0.4、0.6m。与地块D区结合的结构型式为单柱双跨钢筋砼框架结构，顶板厚0.8~1.0m，中板厚0.4m，底板厚1.0m。在连接区域，xx路车站西侧的连续墙深度为28m，车站底板深度约为15.3m。23＃楼相对地铁车站关系如图1所示。xxxxxxxx图123＃楼相对地铁车站关系1.2C地块19＃楼概况C地块内的19＃高层位于地铁7号线xx路与xx路地铁区间隧道的保护区域内，该楼为长条形，南北向长边61.5m平行于地铁区间隧道。19＃房屋距离地铁区间隧道的最近距离为24.9m，平均距离约为26.8m。19＃楼为框架剪力墙结构，楼高85m，设置一层地下室，地下室埋深6.7m(相对于既有地面绝对标高3.90)，采用筏板基础，筏板下设置64.6m长的φ850灌注桩，桩端进入eq\o\ac(○,9)2层灰色粉砂土。19＃高层附近的地铁7号线区间隧道线路中心间距为13.2m，区间隧道线路平面为1000m圆曲线，隧道外直径6.2m，内直径为5.5m。盾构隧道的管片混凝土强度等级为C55，主筋采用HRB335钢筋。区间隧道位于第eq\o\ac(○,4)层淤泥质粘土层中，隧道顶部覆土厚度为9.24m。19号楼相对于地铁区间隧道的关系如图2所示。图219＃楼与地铁区间隧道的平、剖面图2.计算理论2.1有限元计算理论计算采用三维有限元进行分析，土体和混凝土结构采用八节点六面体等参元进行模拟。在局部坐标系中，八节点等参元如下图所示：图3八节点等参元具有C0阶连续性的八节点单元，在局部坐标系中，其节点坐标和形函数如下所示：(1)该单元是常应变单元，其单元刚度矩阵为24x24阶，单元内任意一点的坐标可以用节点坐标表示为：(2)单元内任意一点的位移，通过形函数可以用节点位移表示如下：(3)上式中，I为3x3单位矩阵。该单元的应变－位移关系矩阵为：＝(4)即：为了得到应变—位移矩阵中的应变矩阵，需要得到形函数对总体坐标的导数。通过先用形函数对局部坐标求导，然后再利用Jacob矩阵的逆阵进行坐标变换，可以得到形函数对整体坐标的导数。根据公式(1)，可以得到Ni对局部坐标的导数。如N1对局部坐标的导数如下：形函数对于局部坐标和整体坐标的导数通过Jacob矩阵建立联系,转换关系如下:(5)公式中为Jacob矩阵，如下式所示：(6)形函数对整体坐标的导数如下所示：(7)公式中，Jacob矩阵逆阵(8)计算得到的应变矩阵，如下式所示：(9)公式中：单元的应力—位移关系矩阵推导时，考虑土体卸载过程为弹性卸载过程，土体的应力应变关系运用广义Hooke定律来表示：(10)各个应力分量为：根据最小势能原理，可以建立六面体单元的刚度矩阵：＝(11)公式中GP为每个方向的Gauss积分点数，Wp，Wq，Wr为相应的权函数。在三维等参元的单元面上作用的面力，利用Galerkin原理可以得到该面力的等效荷载：(12)2.2计算参参数根据高层结构筏筏板基础计计算的最大大沉降量作作为有限元元模型的输输入数据，分分析基础沉沉降对临近近地铁和区区间隧道的的影响。高高层建筑的的基础沉降降由高层结结构设计单单位提供，计算土层的主要参数如表1所示。表1土层主要参数土层层号土层名称重度γ(KN//m3)粘聚力c(KPPa)内摩擦角Φ(°°)压缩模量Es00.1-00.2（Mpa）泊松比ν②褐黄－灰黄色粉粉质粘土18.717245.90.39③灰色淤泥质粉质质粘土夹粘粘质粉土17.710235.180.42④1灰色淤泥质粘土土16.812112.020.42④2灰色粉质粘土18.35316.480.40⑤灰色粉质粘土17.91714.53.480.40⑥暗绿－草黄色粉粉质粘土19.546156.860.38⑦1黄－灰色砂质粉粉土18.763510.290.363．地铁保护区域高高层沉降对对地铁车站站影响分析析根据筏板基础的最最大沉降量量，计算筏筏板基础的的沉降对地地铁车站沉沉降的影响响。23#号楼筏板板的厚度为为1.8mm，设置φ850的钻孔灌灌注桩，桩桩长64..6m，进进入eq\o\aac(○,9)2层灰色粉粉砂土层中中，单桩竖竖向承载力力设计值为为35000kN。根据TBSP计算结果果，筏板基基础的最大大沉降量为为21mmm。有限元元计算模型型如图4所示，采采用八节点点等参元模模拟土层和和结构，单单元总数为为323664，节点总总数为370446。根据高层沉沉降引起的的土体位移移场如图55所示。高高层沉降引引起的车站站结构变形形如图6所示，车车站最大沉沉降为0..1mm，车车站最大水水平位移为为0.144mm，车车站结构的的倾斜为00.17mmm，高层层结构的后后期沉降对对车站的影影响较小。高高层沉降引引起的车站站结构内力力变化如图图7所示，车车站结构最最大竖向应应力变化为为0.066MPa，最大水水平应力变变化为0.044MPa。图4高层沉降对车站站影响计算算模型(a)土层空空间竖向沉沉降(m)(b)土层空空间水平位位移(m)图523＃高层沉沉降引起的的土层位移移场(a)横断面面沉降(b)车站站结构竖向向位移(m)(c)车站站结构水平平位移(m)图6车站结构附加变变形图(m)(a)车站结结构竖向应应力变化(kPa))(b)车站结结构水平应应力变化(kPa))图7车站结构附加应应力图(kPa))4．地铁保护区域高高层沉降对对区间隧道道影响分析析19＃楼筏板的厚度度为1.88m，设置φ850的钻孔灌灌注桩，桩桩长64..6m，进进入eq\o\aac(○,9)2层灰色粉粉砂土层中中，单桩竖竖向承载力力设计值为为35000kN。根据TBSP计算结果果，筏板基基础的最大大沉降量为为21mmm。根据19＃楼高层层的最大沉沉降量，分分析沉降对对地铁区间间隧道的影响，计算模型型如图8所示。采用8节点等参参元模拟土土层和结构构，单元总总数为259888，节点总总数为292227。图9为高层沉沉降引起的的土体竖向向位移场和和水平位移移场，高层层沉降引起起的区间隧隧道结构变变形如图110所示，隧隧道最大竖竖向位移为为0.155mm，隧隧道最大水水平位移为为0.2mmm。高层层沉降引起起的隧道结结构内力变变化如图111所示，隧道道结构最大大竖向应力力变化为0.0115MPaa，最大水水平应力变变化为0.0115MPaa，能够满满足区间隧隧道的结构构安全和正正常使用要要求。图819＃高层沉沉降对隧道道影响计算算模型(a)土层空空间竖向沉沉降(m)(a)土层空空间水平沉沉降(m)图919＃高层沉沉降引起的的土层位移移场(a)横断面面竖向位移移(m)(b)隧道结结构竖向位位移(m)(c)隧道结结构水平位位移(m)图10隧道结构构附加变形形图(m)(a)隧道结结构竖向应应力变化(kPa))(b)隧道结结构水平应应力变化(kPa))图11隧道结构构附加应力力图(m)5．地铁保护技术标标准要求根据xx市市政政工程管理理局“xx市市政政法（xxx）第xx号文”中关于“xx市地铁铁沿线建筑筑施工保护护地铁技术术管理暂行行规定”的通知，其其中第二条条“地铁保护护技术标准准”规定：深基坑、高楼桩桩基、降水水、堆载等等各种卸载载和加载的的建筑活动动对地铁工工程设施的的综合影响响限度，必必须符合以以下标准：：在地铁工程（外外边线）两两侧的邻近近3米范围内不不能进行任任何工程。地铁结构设施绝绝对沉降量量及水平位位移量≤20mmm（包括各各种加载和和卸载的最最终位移量量）。隧道变形的曲率率半径≥150000m。相对弯曲≤1//25000。由于建筑物垂直直荷载（包包括基础地地下室）及及降水、注注浆等施工工因素而引引起的地铁铁隧道外壁壁附加荷载载≤20kPPa。由于打桩振动、爆爆炸产生的的震动对隧隧道引起的的峰值速度度≤2.5ccm/s。根据上述情况及及地铁保护护标准在基基坑开挖施施工中应严严格控制基基坑围护结结构的变形形和坑底土土体的回弹弹，并严格格控制使用用阶段基础础的工后沉沉降，以减减少对地铁铁车站的附附加变形影影响。6.结论xx国际广场DD块的23＃楼，C块的19＃楼在地铁7号线xx路车站站和区间隧隧道的500m保护范范围内。23＃楼距离离地铁车站站的最近距距离为311m，19＃楼距离离区间隧道道的平均距