华东交通大学
地下铁道课程设计
设计时间：2009年12月28日——2010年1月10日
设计题目：深圳地铁1号线科技园站基坑围护设计
班级：06-城市轨道工程-1班
第一组 本组各成员如下
姓名：刘丽丽 学号：02 姓名：石江维 学号：08 姓名：陈齐欢 学号：26 姓名：王炳阳 学号：14 姓名：朱强 学号：32 姓名：张俊涛 学号：31 姓名：李幸发 学号：20
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深圳地铁1号线科技园站基坑围护设计
目 录
第一部分 围护设计说明
一、工程概况 ---------------------------------------------------------------03
二、设计依据----------------------------------------------------------------- 03 三、场地现状及工程地质情况 ---------------------------------------------------03
四、围护方案选择及介绍-------------------------------------------------------03
第二部分 围护体系计算说明
一、计算方法说明-------------------------------------------------------------05 二、计算参数及土工指标--------------------------------------------------------05 三、基坑围护体系计算分析内容-------------------------------------------------05
第三部分 基坑围护工程设计图
一、基坑围护总平图-----------------------------------------------------------10 二、基坑围护纵断面图---------------------------------------------------------10 三、基坑围护横断面图---------------------------------------------------------10 四、基坑围护人工挖孔桩钢筋构造图----------------------------------------------10
第四部分 附录-计算书
一、 工程概况 -------------------------------------------------------------10 二、 地质条件 -------------------------------------------------------------11 三、 工况模拟 ------------------------------------------------------------11 四、 工况内力计算 ---------------------------------------------------------13 五、 土压力及基坑稳定计算--------------------------------------------------16 六、 人工挖孔桩配筋计算 ---------------------------------------------------26 七、 设计总结--------------------------------------------------------------28
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第一部分 围护设计说明
一、工程概况
深圳地铁1号线科技园站深基坑场址位于深圳一游乐场和沙河立交桥之间,基坑两侧各有两栋在建工程。基坑向西为深圳机场方向，向东为世界之窗方向。基坑开挖深度大,一般开挖深达19m ,为超深基坑，其地理位置十分重要，南侧距深南大道越40m。现地面高程约5m ,地铁基坑底设计标高为-14m。围护结构安全等级为一级。
二、设计依据
1. 2. 3. 4.
深圳地铁二期1号线续建工程详勘阶段《科技园站岩土工程勘察报告》 《深圳地区建筑深基坑支护技术规范》（SJG05-96） 建设部标准“建筑基坑支护技术规程” （JGJ120-99）； 钢筋混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）；
三、场地现状及工程地质情况
站址区为海冲积平原，地势西高东低，现地面高程3.93～6.52m地势略有起伏。站区范围内上覆第四系全新统人工堆积层，海冲积层及第四系残积层。
1、 本场地地质类别为Ⅱ类（普通土：主要成分为粉质粘土的素填土、中密状态的园砾粉质
粘土等）。
2、 水文地质特征勘测期间地下水埋深0.9～5.30m 水位高程1.01～4.58m 水位变幅
0.5～2m。按赋存介质分为第四系孔隙潜水及基岩裂隙水，主要补给水源为大气降水。孔隙潜水主要赋存在第四系沙层等，地下水总的径流方向为由北向南。站端东侧约480m处为大沙河，常年有水。
3、 设计参考钻孔资料主要有ZD-KJY-02、ZD-BK-38、ZD-BK-37，计算采用地质资料以
ZD-KJY-02为主。
四、围护方案选择及介绍
（一）围护方案选择
1. 围护结构设计
本站主体基坑开挖深度约为18.4～20.5m ，根据战区的实际情况，按照《深圳地区建筑深基坑支护技术规范》（SJG05-96）规定，本站基坑工程安全等级为一级，基坑长226.38m、标准段宽20.2m,， 东端设盾构始发井，西端为接收井。
基坑采用人工挖孔桩围护，挖孔桩的嵌固深度应满足基坑整体稳定、抗倾覆、抗管涌、抗隆起要求。基坑按主体结构断面形式、地质条件、支撑布置方式从西向东依次分为A、B、C、D、四个区，在此仅根据A区的地质条件进行设计。
2.荷载
（1）永久荷载
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结构自重按实际重量计算，钢筋混凝土重度按25KN/m3 计： 侧向土压力按采用弹性计算中的“矩形分布模式”。侧压土分层计算，地下水位以下的粘性土采用水土合算沙土及碎石水土分算。 在进行围护结构计算时，按施工顺序逐阶段计算，并考虑了支撑设置时已有的位移、支撑的弹性变形及预加轴力的影响。 水土分算是净水压力采用勘探期间的稳定高水位的全水头进行计算。 （2）可变荷载
施工期间基坑侧面超载一般按20kpa计， 盾构井侧面超载按30kpa计;
3.基坑围护结构方案的选择（人工挖孔桩的优点）
地下水位较高地层上软下硬淤泥，淤泥质细砂较厚，在这种场地进行深基坑开挖对围 护结构的挡土功能要求很高，对其止水功能要求更高，因此把既可挡土又可止水作为围护结构的选择原则，从安全、经济、方便施工、因地制宜加之本设计中的深基坑,地理位置十分重要,且设计深度较大,地下水位较高的角度来看,只能垂直开挖。根据车站所处地质条件结合现场施工基坑支护的工程经验，选择人工挖孔桩作为车站的围护结构。 挖孔桩的特点
挖孔桩与其他深基础尤其是预制桩相比，主要有以下特点。
1.1受力性能好：由于挖孔桩直径大，所以单桩承载力高。挖孔桩一般直径为0.8~2.4米，可承几千千牛至几万千牛的力，适用于上部传来的荷载大而集中的结构。由于其嵌入岩层一定深度，所以能承受较大的水平荷载，扩底挖孔桩还可抵抗很大的上拔力。其抗震性能好，沉降量小，能防止不均匀沉降。
1.2施工方便，造价低。挖孔桩成孔大，容易检查桩底持力层情况及侧面土质情况，并易于混凝土浇注、振捣；施工仅需轻型工具，不需大型施工机械，适于人工费较低的地区；各桩可分别同时施工，施工速度较快；预制桩打桩时会造成相近的桩侧移或向上浮起，挖孔桩则无此问题，且无噪声污染；在密实的砂层及卵石层或有孤石的地基中，打预制桩十分困难，而挖孔桩则易于施工；持力层有一定倾斜时，预制桩会长短不齐，大量截桩、接桩，挖孔桩则无上述问题。
1.3下述情况不宜使用挖孔桩；建筑层数少，荷载小；坚硬持力层很深，桩太长，造价高；地下水位高，特别是海边回填场地应注意。
4.基坑支撑方案的选择
在地铁车站深基坑的支撑结构中常用的支撑是钢管支撑和锚杆支撑 ，钢管支撑既能解决防水问题又能及时提供支承力是普遍看好的一种支撑形式。从地铁一号线使用支撑情况看除少数车站用锚杆支撑和型钢支撑外大多数用钢管支撑且效果较好而且现有大量钢管支撑库较多因此选择钢管支撑既能满足基坑支撑要求又能利用现存的钢管支撑降低投资。
（二）围护方案介绍
基坑围护体系具体做法如下： 1、人工挖孔桩围护
人工挖孔桩直径为1000mm，间距均为1200mm，桩长35m。混凝土强度等级为C30。
2、内支撑体系
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设四道钢管内支撑，采用11排横撑（直径800mm，最大长度40m，最小长度20m），在基坑四周设有角撑，横撑与横撑之间设有角撑和托梁，横撑、托梁直接作用在四道腰梁（腰梁宽0.5m、高1m）上，腰梁将支撑内力传递给腰梁，再通过腰梁传递给人工挖孔桩。为确保人工挖孔桩排桩的整体稳定性，在人工挖孔桩桩顶设有圈梁（圈梁宽1.5m、高1.5m）。
3、中间竖向立柱
竖向立柱上部均采用井字型钢构架，下部为直径1000mm钻孔灌注桩。钢构架上部伸入支撑400mm，下部插入立柱桩内2000mm。
第二部分 围护设计计算说明
一、基坑围护体系计算方法说明
1、围护体系侧压力计算根据朗肯土压力理论，按水土分层计算的原则进行计算。 2、围护结构受力变形分析采用同济启明星FRWS4.0计算，该软件经众多围护工程运算与开挖验证，具有很好的可靠性。计算方法采用弹性地基梁法，坑底土体弹簧常数采用m法。
二、计算参数及土工指标
1、基坑计算开挖深度为19m，桩长35m，嵌固深度为16m。计算中考虑地表施工堆载20kPa。
2、土压力计算采用土体快剪指标，各土层物理力学性质指标根据浙江城建勘察研究院有限公司提供的本工程地质勘察报告取值，并进行适当折减。
三、基坑围护体系计算分析内容
1、基坑围护结构方案的选择
本设计选人工挖孔桩，详见设计说明
2、基坑围护结构支撑体系的选择
本设计选择四道支撑，详见设计说明
3、围护结构插入深度及其在各工况下的内力和变形分析
本设计人工挖孔桩插入深度为16m。内力和变形通过同济启明星FRWS4.0计算。
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