中国地质大学长城学院 地下建筑结构设计课程设计
中国地质大学（长城学院）
地下建筑结构设计课程设计
题 目 北颐路中关村段局部 地下空间规划与设计 课程 名称 地下建筑结构设计课程设计
学生姓名 成洪科 学 号 01106122 学生姓名 王志超 学 号 01106136 学生姓名 张庆川 学 号 01106137 学生姓名 蒋 海 学 号 01106135 学生姓名 吴桂庄 学 号 01106139 学生姓名 苑琳娜 学 号 01106101 学生姓名 魏晓磊 学 号 01106133 学生姓名 贾秀梅 学 号 01106109 学生姓名 秦 虎 学 号 01106117 学生姓名 田丽佳 学 号 01106104
二OO九年十月
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目 录
1 绪论.......................................................................................................................................... - 4 -
1.1 引言 ............................................................................................................................... - 4 - 1.2 北京地下空间的利用状况分析 ................................................................................... - 4 - 1.3 设计任务 ....................................................................................................................... - 4 -
1.3.1 工程概况 ............................................................................................................ - 5 - 1.3.2 地形地貌 ............................................................................................................ - 5 - 1.3.3 工程地质、水文地质条件 ................................................................................ - 5 - 1.3.4 规划区西侧调查 ................................................................................................ - 6 - 1.3.5 设计要求 ............................................................................................................ - 7 -
2 总体规划设计说明书 .............................................................................................................. - 8 -
2.1 设计思想 ....................................................................................................................... - 8 -
2.2.1 总设计总思想 .................................................................................................... - 8 - 2.2.2 设计方法 ............................................................................................................ - 8 -
2.2.2.1 各建筑物的连接通道设计 ..................................................................... - 8 - 2.2.2.2 地下三层的设计 ..................................................................................... - 9 - 2.2.3 地下空间 ............................................................................................................ - 9 -
3 盾构管片衬砌设计 ................................................................................................................ - 10 -
3.1 隧道功能（工程概况） ............................................................................................. - 10 - 3.2 编制依据 ..................................................................................................................... - 10 - 3.3 工程地质及水文地质资料 ......................................................................................... - 10 - 3.4 管片衬砌设计 ............................................................................................................. - 10 -
3.4.1 主要设计原则及标准 ...................................................................................... - 10 - 3.4.2 设计条件 .......................................................................................................... - 11 -
3.4.2.1 管片条件 ............................................................................................... - 11 - 3.4.2.2 场地条件 ............................................................................................... - 11 - 3.4.2.3 设计方法 ............................................................................................... - 12 - 3.4.3 荷载条件 .......................................................................................................... - 13 -
3.4.3.1 计算隧道拱部简化土压力 ................................................................... - 13 - 3.4.3.2 荷载计算 ............................................................................................... - 13 - 3.4.4 管片配筋计算 .................................................................................................. - 14 -
3.4.4.1 管片构造设计 ....................................................................................... - 14 - 3.4.4.2 管片按纯弯配筋 ................................................................................... - 15 - 3.4.4.3 斜截面受剪承载力计算 ....................................................................... - 17 - 3.4.4.4 衬砌管片的安全性验算 ....................................................................... - 18 - 3.4.5 截面A、截面B安全性校核 ......................................................................... - 18 -
3.4.5.1 截面A承受正弯矩和轴向力 .............................................................. - 18 - 3.4.5.2 截面B，承受符号弯矩和轴向力 ....................................................... - 19 - 3.4.6 连接缝的验算 .................................................................................................. - 20 -
3.4.6.1 管片自身抵抗弯矩，计算简图如 ...................................................... - 20 - 3.4.6.2 连接缝的抵抗弯矩，管片连接断面螺栓分布如图所示： ............... - 21 - 3.4.6.3 验算千斤顶的推力是否符合要求 ....................................................... - 22 -
4 降水设计报告 ........................................................................................................................ - 24 -
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4.1 设计依据 ..................................................................................................................... - 24 - 4.2 土层分布 ..................................................................................................................... - 24 - 4.3 降水方案设计 ............................................................................................................. - 24 -
4.3.1 降水计算：基坑开挖选择 ............................................................................ - 25 - 4.3.2 降水影响半径 .................................................................................................. - 26 - 4.3.3 单井涌水量计算 .............................................................................................. - 26 -
4.3.4 基坑涌水量的计算 ...................................................................................... - 27 -
4.3.5 井点的数量n ................................................................................................... - 27 - 4.3.6 井点间距 .......................................................................................................... - 27 - 4.3.7 验算井群点排水量及设计是否满足要求 ...................................................... - 28 -
5 支护工程报告 ........................................................................................................................ - 30 -
5.1 工程概况 ..................................................................................................................... - 30 - 5.2 编制依据 ..................................................................................................................... - 30 - 5.3 工程地质及水文地质资料 ......................................................................................... - 30 - 5.4 土压力计算 ................................................................................................................. - 31 - 5.5 深度计算 ..................................................................................................................... - 33 - 5.6 纵筋计算 ..................................................................................................................... - 37 - 5.7 箍筋计算 ..................................................................................................................... - 38 -
5.7.1 锚杆 .................................................................................................................. - 38 - 5.7.2 锚固体设计 ...................................................................................................... - 39 - 5.8 冠梁设计 ..................................................................................................................... - 39 - 5.9 稳定性验算 ................................................................................................................. - 40 -
5.9.1 基坑底土管涌验算 .......................................................................................... - 40 - 5.9.2 隆起验算 .......................................................................................................... - 41 - 5.9.3 整体稳定性验算 .............................................................................................. - 42 - 5.10 施工计划 ................................................................................................................... - 42 - 致 谢 ......................................................................................................................................... - 43 - 参考文献...................................................................................................................................... - 44 -
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1 绪论
1.1 引言
改革开放以来，我国国民经济进入持续、稳定、高速发展的新时期。高速的经济发展促使城市化进程加快。短时间内城市数量和城市规模的急剧增大，势必使与不协调的城市化相伴而生的（城市综合症）也越来越严重。城市人口超饱和，交通拥挤、堵塞，建筑物空间拥挤，绿化面积减小，城市污染加剧，环境质量下降，城市抗灾自救能力降低等等。城市化的高速发展，迫使人们开发利用地下空间。综合开发城市地下空间的这种新型国土资源是解决城市人口哦故资源环境三大危机的重要措施，是城市走可持续发展道路的重要途径。
地下确实有着供人类开发利用的无比广阔的空间，它是迄今为止地球上少数未被充分利用的自然资源之一。我国目前地下空间还应以浅层利用为主。由于东部人口密集，土地资源短缺，故更应该加快脚步。城市地下利用应与地上建筑空间相结合，统一规划，科学的协调地上及地下空间的承载、震动、污染及噪音等问题，避免对即有设施造成损害，预留与未来设施连接的可能性，满足人防、消防及防灾规划要求。
鉴于地下空间开发的迅速发展，与之相配套的地下空间开发技术也有了长足的进步，如盾构隧道施工技术、控制奥破施工技术、非开挖顶管施工技术、各类基坑支护技术、沉井施工技术沉管施工技术等技术，为城市地下空间的开发提供了有利条件
1.2 北京地下空间的利用状况分析
目前北京地下空间建筑面积已达到3000万平方m，全市地下空间平均每年增加的建筑面积约300万平方m，占总建筑面积的10%。<<北京市中心城市中心地区地下空间开发利用规则>>作为我国第一次正式编制完成的特大城市总体规划层面的地下空间专项规划，首次确定了中心城中心地区的地下空间开发目标，即:到2020年，本市地下空间开发利用面积将达到9000万平方m，人均拥有地下空间建筑面积可达到5平方m，在中心城形成“两轴、双线、多环、多点”的布局模式。当前，北京1个新城的规划，近期建设规划、地铁沿线土地利用规划等，都加入了地下空间里哦那个的内容。与此同时，中央商务区、中关村西区、奥运中心区、金融街、王府井商业区等城市重点地区，也陆续开始编制地下空间详细规划。目前，北京地下空间利用分四层，即:浅层（-10~30m）,作为近期建设和主要城市功能布置的重点；次浅层（-10~30m）;次层和深层（-30~50m）和深层（-30~100m）。
中关村西区使中关村科技园核心区的重要组成部分。规划范围东起白颐路，西至彩和放路，北以北四环路为界，南临海淀镇南街，规划中欧冠占用面积5.144?10m，其中建筑用地面积3.854?10m，供风为27个开发地块。中关村西区由海龙大厦、鼎好大厦、普天大厦、理想国际大厦、中心大厦、辉煌时代大厦等构成，详见附图1-1.
55221.3 设计任务
本次设计是针对中关村西区现在交通拥挤，地下空间未得到有效利用而对北颐路中关村段局部规划区地下空间的一次全方位立体的设计。通过对该地区的已有地下空间进行调查得出了具体的规划方案，并且通过对该区域工程地质、水文地质及周边环境条件进行研究，对
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其中的出入口基坑的降水和支护工程和隧道盾构的管片衬砌工程进行了详细的结构设计。
1.3.1 工程概况
北颐路中关村段局部地下空间规划设计工程其范围东起中关村大街，西至理想国际大厦淀中街，北以北四环路为界，南临海淀北二街，在其内修筑一个三层的较大规模地下建筑物，
本次三层地下综合体的规划建设，旨在通过连通中关村西区重要建筑群东西向主要街道的地下空间，并分层多方面的提供各种服务，使中关村地区实现了立体交通、人车分流，各建筑物地上、地下均可贯通，并建设一定规模的地下商业中心。
本次设计线路由于穿越的市中心区，街道狭窄，交通繁忙，道路两侧高楼林立，本身地下空间已经经过很大开发，并且要和正在建设的地铁四号线连接，因此设计、施工难度大。
本工程具体结构设计主要包括位于本次降水的基坑位于中芯大厦和鼎好大厦二期工地间的善缘街北侧的基坑的降水和支护的设计，降水根据工程地质和水文地质条件选择了管井降水的方法，支护选择了桩锚支护结构。从海淀北一街从理想国际大厦至鼎好二期工程东侧地铁站一段主体结构通过盾构掘进技术开挖，采取单一管片衬砌为主的衬砌方式。
1.3.2 地形地貌
北京位于华北平原的西北部，地势西北高东北低，山区约占全市面积的0%，平原约占38%，平原区系各大河流形成的一系列冲洪积扇联合堆积而成，以永定河和潮白河堆积为主。
北京市区西、北和东北三面环山，东、南河东南面为开阔的平原区，地貌自西部山前向东部平原由冲洪积扇顶部向中部和下部过渡，地层岩性构成碎石土、砂土渐变为以粘性土为主的交互地层。
北京地区的地质格局是新生代地壳构造运动形成的，其特点是以断裂和断裂控制的断块活动为主要特征，新生代活动的断裂主要有北北东—北东向和北西—东西向两组。断裂分布多集中成带，组成了北北东—北东和北西向的断裂构造带，大部分断裂为正断裂，并在不同程度上控制着新生代不同时期发育的断陷盆地。
本设计区段场区位于中关村西区原海淀镇一带，其地貌为冲积平原地貌，土层以第四纪冲洪积土层为主。拟建场地地势平坦，建筑场地不存在影响建筑整体稳定性的不良地质作用。
1.3.3 工程地质、水文地质条件
拟建场地地势基本平坦。根据勘察报告，拟建场地在深度25m的范围内地基土主要由新近沉积和一般第四纪沉积土组成。表层主要由杂填土和黄褐色，褐黄色的新近粘性土，粉土及杂色碎石土沉积、其下地层为杂色的一般第四纪地层。地下水位为-2.0m，地下水对施工会造成影响。拟建场地土层厚度及主要物理力学指标见下表1-1
表1-1土层厚度及主要物理力学性能指标
土层 杂填土 粉细砂 砂质粉土 卵石 细砂 卵石 层底标高 (m) -0.8 -2.8 -3.8 -6.8 -7.8 -17.8 层厚 (m) 0.8 2 1 3 1 10 重度（kNm3） 19 20 20 20 20 20 ?（。） 10 30 20 40 30 45 C (kPa) 15 0 15 0 0 0 渗透系数（m/d） 18 8 80 20 80 - 5 -