地铁基坑支护设计毕业论文

地铁结构中基坑支护设计是怎样应用的？设计要点是什么？请看中达咨询整理的资讯。地铁结构施工是在地下空间内完成的，自身所处空间位置的特殊性使其面临上部及周围土体的威胁，同时由于地下开挖也给其周围的建筑及附属设施带来安全威胁，基坑支护的重要性不言而喻。本文在介绍了地铁结构基坑支护设计要点后，以上海市某地铁车站的基坑工程为设计实例进行了应用探析。地铁结构施工中，因其所处的地理位置的特殊型，基坑支护虽然是短暂的临时性辅助工程对于地铁工程的施工却起着举足轻重的作用。对地铁项目中基坑支护进行合理设计，不仅是项目施工的需要，也是保护地铁周围建筑和设施安全的重要举措。1地铁结构基坑支护设计要点对基坑支护形式进行科学选择是支护设计首先面临的问题，需要设计人员从地铁结构所处地理位置的地质条件出发，对周边建筑物的保护等级和工程造价的经济性等方面深入考量。基坑支护具有完整的结构性和体系性，必须满足变形可控和稳定性要求，也就是行业规范内常用的极限状态（负荷能力的极限和正常使用的极限）下的防护需求。负荷极限是支护结构在遭受强大不利外力作用时产生滑动、倾斜甚至是结构损坏等现象进而引发大规模失稳，通常在地铁结构的基坑支护设计中不允许出现该类极限状态；正常使用的极限是支护结构由于土石开挖所引起的土体变形过大而使支护结构也发生变形，其正常使用的功能被破坏，但结构并未失稳。所以，在设计地铁结构中的基坑支护措施时，其负荷能力的极限安全系数要相当高才能避免支护失稳的现象发生。在保障支护结构稳固性优良的前提下，结构位移量的控制是另一项重要设计内容[1]。通常设计过程中，控制支护位移的条件以水平位移为主，直接原因是便于观测。控制水平位移的标准视地铁结构周边建筑以及其他附属设施的防护等级而定，也就是对基坑所属的安全等级进行精确划分。一级基坑安全支护对位移的要求是其周边临近的建筑物或者附属设施需要保护的力度比较大，基坑变形必须控制在很小范围内；三级基坑安全支护对位移的要求是其周围没有需要保护的建筑物和相关附属设施，对于位移量的限制很宽松，控制标准在基坑整体安全范围内没有额外要求；二级基坑安全支护的控制标准介于一级和二级之间。在基坑位移量化控制标准中，水平最大位移是一项重要指标，通常而言，一级基坑中不宜超过30mm，若基坑深度比较大，水平最大位移须控制在开挖深度的3‰以内；而一般性基坑水平最大位移均不能超出50mm。从长期的施工经验来看，当基坑水平位移小于30mm时地表不会出现明显裂纹，而当基坑位移扩大到40~50mm时，地表裂纹就非常明显。所以，地铁结构的基坑水平最大位移必须控制在40mm以内，以免地面产生明显裂纹或者产生继发性沉降。通常情况下选择诸如连续墙、挡土桩或者内部支撑体系的支护形式，伴随的位移均比较小，并且具有良好的可控性，可以将水平位移精准地管控在30mm内，而土钉型的支护方式对地质条件要求比较高，如果不借助于锚杆或者超前支护等强化巩固措施，基坑水平位移多数情况下会大于30mm[2]。2对地铁结构的基坑支护方案设计的实例论述项目概况以上海市某条地铁线路中某具体地铁车站的基坑设计为例展开具体探析。该站点地铁车站总长164m，站区东北角有一居民小区距离最近的地铁出口（1#出口）的附属结构约20m，小区楼房结构为砖混结构，楼层6层，车站西南角有另一居民小区距离紧邻的地铁出口（3#出口）的附属结构约23m，距离车站10m范围内有一根钢筋混凝土雨水管（直径80cm）、两根铸铁管（直径分别为15cm和30cm）。车站主体基坑结构的标准段宽为，深为，断头井的宽为，深为，基坑等级为二级。附属基坑深为11m。设计主体基坑（1）计算地下连续墙从地铁车站主体基坑规格选用厚800mm的连续墙作为围护结构，并以厚400mm的内衬墙为辅助措施，连续墙的初始插入比拟定为。端头井部位的基坑支护以1000mm厚的连续墙作为围护结构，并辅助以600mm厚的内衬墙，连续墙初始插入比拟定为。从叠合墙独有的受力特点出发，连续墙设计时在基坑的开挖阶段和内部回填阶段分别以总量法和应力变化累加法加以计算[3]。而在施工环节的受力情况以有限元理论建立结构的荷载模型进行力学分析和设计。有限元理论的最终分析成果为此处连续墙水平最大位移，满足规范中对于二级基坑安全控制的要求。（2）计算主体结构该站区所处地理位置的地下水位偏高，降水措施在基坑施工中必须保证执行到位，土质回填后是施工环节最不利的自重工况，此时影响程度比较大荷载是填土重、站台站厅移动荷载以及地面的移动荷载。后续阶段因降水措施的停止地下水位会攀升，对底板的浮力随之增大，浮力工况下影响比较大的有填土重、底板浮力以及结构的自重。对这两种不利工况计算之后选取弯矩的外包络值[4]。进而可对连续墙及其内部结构展开配筋计算和设计。（3）设计内支撑地铁车站基坑标准段和端头井的竖向内部支撑设计分别如图2~3示。标准段采用不设围檩的刚性支撑，一共设置五道竖向支撑。第一道为钢筋混凝土支撑（800mm×800mm），剩余四道为钢管支撑（直径）。端头井大部分采用斜撑形式，共设置六道，第一道为钢筋混凝土斜撑，剩余五道为钢管斜撑（直径）。钢支撑预应力以支撑轴力的倍施加。设计附属基坑车站附属基坑全部为地下一层构筑物，个别部位带有电缆夹层，其围护结构全部采用直径800mm、间距950mm的排桩形式，出于偏高的地下水位限制，需要在排桩外围增设直径850mm、间距600mm的三轴水泥式搅拌桩来形成外层帷幕以达到止水防水的效果。附属基坑内共设置三道竖向支撑，第一道为钢筋混凝土支撑，剩余两道为钢管支撑（直径）。基坑降水该地铁车站的主基坑开挖深度比较大，加之地下水位偏高，位于地下的连续墙直接插入到了承压含水层，根据已勘察到的地质资料经过相关计算得到，主体基坑的标准段和端头井部位的基坑底板抵抗突涌的稳定性无法满足规范的设计要求，对于标准段的基坑而言，其承压水位应降到地表下11m以下，端头井部位的承压水位应降到地表下以下，并且在施工环节要对承压水头进行实时监测。附属基坑在施工环节只需要对潜水实施抽降即可。3结语地铁结构因其具体施工位置的特殊性和任务的艰巨性，其基坑结构的支护设计需要考虑的因素有很多，支护形式的合理准确选用、位移控制的量化标准等都是设计工作的重点，尤其是主体基坑的标准段和端头井部位应该投入更多的精力和心思，以保障支撑结构的整体性和稳固性。查询建筑企业、中标业绩、建造师在建、企业荣誉、工商信息、法律诉讼等信息，请登陆中达咨询、建设通或关注中达咨询微信公众号进行查询。更多关于工程/服务/采购类的标书代写制作，提升中标率，您可以点击底部官网客服免费咨询：

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把梯田的设计发挥到地下深基。

基坑支护论文开题报告

基坑支护是为保证地下结构施工及基坑周边环境的安全，对基坑侧壁及周边环境采用的支挡、加固与保护措施。是理论上尚待发展的综合技术学科。

毕业设计题目：郑州市豫东大楼基坑围护结构设计

学 院： 建筑工程学院 专业班级： 学生姓名： 指导教师：

2015年3月31日

一、设计的目的和意义

1.目的

毕业设计是培养学生综合能力的重要环节，根据土木工程专业的培养目标要求及毕业生的主要服务去向，通过毕业设计，使每个学生把所学的专业知识综合应用于实际工程设计中，使理论与生产实践相结合以提高工程设计能力，能独立进行基坑支护结构设计。通过该服务性办公楼地基支护结构设计，使学生在应用现行规范、标准、技术指标与经济指标等方面得到基本训练，达到对所学专业知识进行巩固、综合掌握和灵活运用的目的，提高毕业生分析解决问题的能力。 2.意义

本项毕业设计题目为郑州市某综合型服务性办公楼基坑支护结构设计，为详细学习和了解与基坑支护工程相关的知识，巩固之前学习过的土力学与地基基础、土木工程施工、结构力学、工程地质、水力学等专业课程，并按照现行规范，通过对实际情况的分析把它运用到生产实践中去，同时也培养了毕业生调查研究、查阅文献、收集和整理资料的能力。通过本次设计使自己能够理论联系实际，并为以后的工作和学习打下坚实的基础。

二、工程概况及设计条件

1.工程概况 (1)工程简介

本项目位于郑州市东二环某繁华步行街，基地面积为3500平方米。本项目为服务性办公楼，由主楼(地面三层)及二层地下室组成，总建筑面积为㎡。 (2)基坑面积及开挖深度

该工程建筑±相当于绝对标高+，室外自然地面平均标高取+;基坑开挖面积约2123㎡，基坑围护周长约210m，根据结构图纸，底板面标高为，底板厚为700mm，局部厚为1100mm，垫层厚为100mm。因此基坑开挖深度为米，局部电梯井、集水坑等落深尚未确定。 2.设计条件 (1)周边条件

本工程位于郑州市西二环某地块，周边环境情况较为复杂： 东侧：基坑开挖面与红线间距离为～米，红线外为中原大厦。该建筑物地上33层、地下4层，采用桩基础，与基坑开挖面最小距离为米。

南侧：基坑开挖面与红线间距离为～米，红线外为一栋居民楼。该建筑物主楼46层，裙房5层，地下3层，采用桩基础，与基坑开挖面最小距离为米。

西侧：基坑开挖面与红线间距离为～米，红线外为中原路。

北侧：基坑开挖面与红线间距离为～米，红线外为郑开大道。

基坑平面详细布置图如图1所示

中原路

图1 基坑平面布置图

(2)工程水文地质条件

根据《郑州市地块项目岩土工程勘察报告》，本工程基坑开挖影响范围内岩土工程地质有以下特点：

拟建场地现为停车场，场地地形基本平坦，实测各勘探点的孔口

地面标高在～米之间，一般地面标高在左右。

场地内①层填土较厚，在～之间，上部米为碎石、砖块、建筑垃圾等，下部为灰黄～灰色粘性土、粉性土，土质不均。 基坑开挖深度范围内分布有第②层粉土，富水性好，透水性强，在水头差的作用下易产生流砂等不良地质现象。

拟建场地浅部地下水属潜水类型，其水位动态变化主要受控于大气降水和地面蒸发，勘察期间实测取土孔内地下水位静止水位埋深在～，设计计算时地下水位取。

场区内第⑦层为承压含水层，承压水头在3～11m，其中⑦1层顶最浅埋深约为32米。经计算，按承压水头为自然地面以下3米考虑，当基坑开挖深度小于米时，可不考虑承压水对基坑突涌的影响。由于本工程底板处开挖深度为米，预计局部电梯井、集水坑处开挖深度不会大于15米，因此可不考虑承压水对基坑的影响。 场地内土层分布情况及基坑围护设计参数如下表(一)所示：

表1 土层分布情况及基坑围护设计参数

土层名 ①杂填土 ②粉土 ③淤泥质土 ④粘土① ⑤粘土②

厚度(m) ～ ～ ～ ～ ～

γ(kN/m3) ～ ～ ～ ～ ～

φ(度) 20～26 26～30 21～25 13～17 ～12

C(kPa) ～ ～10 15～17 16～19 18～20

渗透系数(cm/s)

注：C、φ均为勘察报告所提供的基坑支护设计参数(直剪固结峰值); (3)基坑侧壁安全等级及重要性系数

根据本工程的开挖深度、地质情况及周边环境情况，基坑安全等级为二级，基坑重要性系数γ0 = 。

三、结构设计任务及要求

1.任务

该工程是对基坑围护做排桩结合锚杆的设计。运用了所学的土力学及基坑围护设计等专业知识，结合毕业实习的现场实习经验，通过对勘察资料的分析，结合场地环境及工程实际并运用计算机应用软件进行设计计算。其主要内容包括：围护结构设计方案的确定、基坑降排水方案的选择、止水帷幕的设计计算、围护结构的.设计计算、主被动土压力计算、围护桩的配筋计算、施工方案的选择、基坑整体稳定验算、坑底抗隆起验算、抗倾覆稳定性验算、抗管涌稳定性验算、施工图纸的绘制等。 2.要求

目的：根据勘探报告资料和相关规范并结合专业知识设计合理的设计方案以达到实际工程设计要求标准。 主要指标：

(1)保证开挖面积达2459㎡; (2)保证基坑深度达;

(3)抗倾覆稳定性验算Ks≥; (4)抗隆起验算Ks≥; (5)抗管涌验算K≥。

四、支护方案比选

方案一：桩锚支护结构

特点：排桩包括单排装和双排桩，双排桩相当于一个插入土体的刚架，能够靠基坑一下桩前土的被动土压力和刚架插入土中部分的前桩抗压、后桩抗拔所形成的力偶来共同抵抗倾覆力矩。双排桩支护具有较大的侧向刚度，可有效地限制基坑的变形。双排桩支护结构作为空间超静定结构，整体性能优越，使围护结构纵向和横向的整体性都大大提高，从而使基坑的侧向变形和位明显减小。但双排桩支护对桩间土的要求比较高，所以在软土地区必须考虑加固问题。

当场地条件允许时，为节约成本，也可使用单排桩支护，单排桩刚度较大，也可以有效的抵抗倾覆力矩，从而控制变形。预应力锚杆的主要特点是通过施加预应力来约束基坑壁的变形，采用排桩与锚杆组合式支护技术，可以有效地控制基坑变形，大大提高基坑边坡的稳定性，特别是在基坑比较深，地质条件及周围环境比较复杂，而对基坑变形又有严格要求时这种联合支护型式更显示出它的优点。预应力锚杆增加了边坡的稳定性，减小了基坑的边线，在布置上也比较灵活。

当对坡顶的位移要求严格时，在上部布置预应力锚杆，当深度较深时，预应力锚杆均匀布置，因锚杆造价较高，为节约成本，锚杆与土钉可间隔布置，效果更好。这种复合的支护形式在边坡支护工程中应用广泛。

桩锚支护结构平纵剖面图如下所示：

图2 桩锚支护横向剖面图

图3 桩锚支护纵向剖面图

方案二：桩撑支护结构

特点：排桩的特点是侧向刚度大，能很好地控制变形。由于排桩部分嵌固于基坑底土层中，所以具有强大的抗拔力，有效抵挡基坑土层的倾覆力矩，从而保证基坑的稳定性。在土质较好的情况下可以独立使用并能产生较好的效果。内支撑的加入使拍桩支护的应用范围大大扩展，同时也减少了围护桩的长度，节约成本。特别是在一些土质不好的地区，桩撑支护的使用也取得了良好的效果。在深基坑工程中，可以设置多道内支撑，但是这样就会限制工作空间，特别是机械的使用，对工程的效率具有一定的影响。

复合土钉墙支护型式平纵剖面图如下：

图4 桩撑支护横向剖面图

图5 桩撑支护纵剖面图

方案三:排桩+土钉支护结构

特点：排桩的特点在前面方案中已做过详细介绍，这里主要针对土钉墙支护特点进行叙述。土钉墙用于基坑开挖支护能够显著提高边坡整体稳定性和承受边坡超载的能力，而且土钉支护施工设备简单，占用空间小，施工效率高，占用着周期短，对相邻建筑影响不大。此外，土钉墙施工没有噪音，振动小，不影响周围环境。土钉支护一般适用于地下水位以上或经过降排水措施后的杂填土、普通粘性土、非松散沙土边坡，即使有局部的软塑粘性土层，在采取一定措施后有可能采用土钉支护。土钉支护施工采用边开挖边支护，安全程度较高。由于土钉数量众多并作为群体起作用，即使个别土钉出现质量问题或失效对整体影响不大。但是土钉支护也有一定的缺点和局限性，主要是基坑变形大，由于土钉支护是一种被动受力支护形式，只有土体发生变形时土钉才会受力，因此基坑变形位移相对较大。所以土钉支护的应用受到基坑变性条件的限制，对于对基坑变形有严格要求的工程不宜采用土钉支护。

排桩、土钉支护平纵面剖面图如下：

图7 双排桩支护纵剖面图

图8 土钉支护纵剖面图

针对以上三种方案从技术经济性、施工难易程度、施工周期、对

结合本工程实际环境和地质情况等因素，根据以上方案从多方面进行综合比较后决定，选取方案一作为本设计的设计方案。

六、主要参考资料

[1] 建筑地基基础设计规范(GB50007-2002)及基础工程教材

[2] 岩土工程勘察规范(GB50021-94)及勘察测试教材

[3] 建筑地基处理技术规范(JGJ79-2002)及教材

[4] 高层建筑箱形与筏形基础技术规范(JGJ6-99)及高层建筑基础

教材

[5] 建筑基坑工程技术规范(YB9258-97)及深基坑工程教材。

[6] 浙江大学谢新宇、俞建霖主编.《特种基础工程》.北京：中国建

筑工业出版社,2006年2月第1版。

[7] 重庆大学张永兴主编.《岩石力学》.北京：中国建筑工业出版社，

2008年73期第2版。

[8] 基坑土钉支护技术规范(CECS 96:97)

[9] 土工试验方法标准.(GB/T50123-1999)

[10] 土工试验方法标准(GBT50123-1999)条文说明

[11] 《原状土取样技术标准》(JGJ89-92)

[12] 中华人民共和国建设部.建筑制图标准(GB/T50104-2001)，

北京：中国计划工业出版社，2002

[13] 中华人民共和国国家标准.混凝土结构设计规范

(GB50010-2002).北京：中国建筑工业出版社，2001

[14] 《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2002)条文说明

[15] 《建筑桩基技术规范》(JGJ94-94)

[16] 《土层锚杆设计与施工规范》(CECS22-90)

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