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第3章 车站维护结构设计
3.1 维护结构选型
根据深圳地区工程经验，结合深圳有关规范，地铁车站作为一级深基坑，其基坑围护结构形式主要有地下连续墙、钻孔灌注桩、套管咬合桩、人工挖孔桩等，各围护结构形式技术经济比较见下表。
表3-1 围护结构类型比较表
围护结构型式 优 点 1．技术相对成熟； 1．施工机具要求较高，施工工2．适用于各种地层，复杂周边地下连续墙 环境工程；特别是止水要求严2．施工技术要求较高。 格的基坑支护。 1．技术相对成熟，工艺相对简1．施工精度控制较困难，技术单； 要求较高； 2．适用于各种地层，受地质条钻孔灌注桩 件的限制较小； 3．对环境有一定影响； 3．单桩成孔时间短，施工进度4.桩间需另设止水结构。 快。 1．技术比较成熟，综合造价低； 1．施工机具要求较高，施工工2．对环境影响小； 艺较复杂，对混凝土配合比要3．桩间止水效果较好； 套管咬合桩 4．成桩精度较高，一般为干作2．对中风化岩层及以下的地层业成孔，混凝土浇筑质量好； 施工成桩困难。 5．成桩时间短，施工进度快。 1．成孔单价低； 人工挖孔桩 2．施工设备简单； 2．受地质条件的限制较大，一1．工人劳动强度大，危险性高； 求较高； 2．工程投资较高； 艺较复杂； 缺 点 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第19页
3．成桩直径大； 4．成桩质量容易保证。 般不宜用于淤泥及含水砂层； 3．作为一种落后的施工工艺，广东省建设厅已发文要求严格限制使用并逐步淘汰本项施工技术； 4．桩径大，需混凝土护壁，综合造价较高。
选择基坑围护结构型式时，需依据场地工程地质及水文地质条件、环境情况、开挖深度、施工方法、工期、工程造价、地区常用的基坑支护型式作综合的技术经济比较。
本站主要处于台地区，上覆地层主要为第四系全新统人工填筑土、冲洪积砂层及粘性土、残积粘性土层，下伏基岩为燕山期花岗岩。未发现对工程有影响的不良构造。地表水不发育。地下水有孔隙水、基岩裂隙水。孔隙水主要赋存于沿线冲洪积砂层及残积砂（砾）质粘土层中。以孔隙潜水为主，局部微承压。岩层裂隙水主要分布在花岗岩的中～强风化带中。地下水水量较丰富。场地稳定，场地内无不良地质，基坑开挖深度内：人工填土均匀性、自稳性差，该层管线较多，砂层自稳性差，开挖易塌，开挖时可能出现流砂、管涌，残积土、全风化、土状强风化花岗岩遇水易软化及崩解。地下水对混凝土结构及混凝土结构中的钢筋无腐蚀，对钢结构具弱腐蚀。工程地质条件一般。
在填土、砂层和淤泥较厚的深基坑中，如围护结构采用人工挖孔桩，施工难度及风险大，容易造成涌水、涌砂及塌孔；而钻孔灌注桩防渗性差，桩间需加止水帷幕，在深基坑中采用旋喷、搅拌及注浆止水的效果不易得到保证；对套管咬合桩，上部填石层不易施工，下部存在部分液化土层（如淤泥质粘土、粗砂）随着钻孔深度增加和套管的摇动，淤泥质粘土、粗砂在饱和压力水作用下，软化呈流塑状，引起管涌。而地下连续墙整体性、防渗性好，既能有效控制地面沉降及变形，又能保证周边环境的安全。虽然周围场地环境较开阔，鉴于地质条件的复杂性，经综合技术经济比较，车站主体围护结构采用地下连续墙。
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3.2 维护结构计算 3.2.1 维护结构计算
1）、围护结构受力计算模拟施工全过程，按荷载“增量法”原理进行。围护结构内力按弹性地基梁有限元法计算分析，模拟开挖、支撑的实际施工过程，基坑外侧土压力按朗肯主动土压力计算，水土分算。开挖面以下用一组弹簧模拟地层水平抗力。
地下连续墙计算时，其荷载主要有以下几种： ① 结构自重：钢筋混凝土自重按25KN/m计算。
② 水土侧压力：施工阶段按朗肯主动土压力进行计算，对粘性土地层采用水土合算，对砂性土地层采用水土分算。
③ 地面超载：按20KN/m2计。
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3.2.2 计算结果及分析
应用同济启明星软件计算，维护结构基坑开挖深度为16.46m，采用厚度为800mm的地下连续墙围护结构，墙长度为21.152m，墙顶标高为0m。计算时考虑地面超载3.3kPa。
q=3.3hw=0(素填土)25H=16.46(砾质粘性土)12(全风化花岗岩)D=4.69(强风化花岗岩)B=0.8
共设3道支撑，见下表。
地下连续墙
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中心标高（m） -2 -5 -12
场地地质条件和计算参数见表1。地下水位标高为0m。 表1 土层 层底标高(m) 层厚(m) 重度(kN/m) 素填土 砾质粘性土 全风化花岗岩 强风化花岗岩
坑内进行加固，加固土层的计算参数见表。 表2 土层 层底标高(m) 层厚(m) 重度(kN/m) 素填土 砾质粘-2.9 -10.1 2.9 7.2 19 18.3 15 18 25 20 33刚度（MN/m） 50 50 50 2预加轴力（kN/m） 200 400 250 ?(?) c(kPa) 渗透系数 (m/d) 压缩模量 (MPa) m(kN/m4kmax(kN/m) 3) -2.9 -10.1 2.9 7.2 19 18.3 15 18 25 20 5500 6680 15950 48096 -13.3 3.2 18.6 22 23 9780 31296 -63.3 50 18.8 23 24 10680 534000 ?(?) c(kPa) 渗透系数 (m/d) 压缩模量 (MPa) m(kN/m4kmax(kN/m) 3) 5500 6680 15950 48100 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第22页
性土 全风化花岗岩 强风化花岗岩 三、工况
工况编号 工况类型 深度(m) 支撑刚度 (MN/m) 1 2 3 4 5 6 7 工况简图如下：
32652-13.3 3.2 18.6 22 23 9780 31300 -63.3 50 18.8 23 24 10680 534000 支撑编号 预加轴力 (kN/m) 开挖 加撑 开挖 加撑 开挖 加撑 开挖 3 2 6 5 13 12 16.46 50 50 50 1 2 3 200 400 250 13工况 1工况 2工况 3工况 4工况 5