地下建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)綜合圖書館

1、中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 地下建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)目 錄目 錄- 1 -1 任務(wù)書- 3 -1.1 目的- 3 -1.2 工程概況- 3 -1.3 工程地質(zhì)水文條件- 4 -1.4 任務(wù)- 4 -1.5 設(shè)計(jì)依據(jù)- 4 -1.6 工作方法及完成工作量- 5 -2 地下空間設(shè)計(jì)規(guī)劃設(shè)計(jì)- 6 -2.1 現(xiàn)有建筑情況- 6 -2.2 地下空間利用現(xiàn)狀- 6 -2.3 地下空間規(guī)劃- 6 -3 管片襯砌設(shè)計(jì)- 7 -3.1 設(shè)計(jì)任務(wù)- 7 -3.1.1 工程概況- 7 -3.1.2 工程地質(zhì)條件與水文地質(zhì)條件- 7 -3.1.3 設(shè)計(jì)方法的選取- 7 -3.2 管片設(shè)計(jì)- 8 -3.3 管片荷載計(jì)算- 8 -3

2、.3.1 初始計(jì)算參數(shù)的選取- 8 -3.3.2 設(shè)計(jì)方法- 9 -3.3.3 荷載計(jì)算- 9 -3.4 驗(yàn)算襯砌管片的安全性- 14 -3.4.1 截面a承受正彎矩和軸力- 15 -3.4.2 截面b承受負(fù)彎矩和軸向力- 16 -3.4.3 連接縫的驗(yàn)算- 17 -4 盾構(gòu)出入口基坑降水設(shè)計(jì)報(bào)告- 21 -4.1 降水設(shè)計(jì)的任務(wù)依據(jù)- 21 -4.2 降水地質(zhì)條件和工程環(huán)境- 21 -4.2.1 地質(zhì)條件- 21 -4.2.2 工程環(huán)境- 22 -4.3 降水水位和水量計(jì)算- 23 -4.3.1 基坑性質(zhì)- 23 -4.3.2 各參數(shù)的確定- 23 -4.3.3 各參數(shù)計(jì)算- 24 -4.3

3、.4 計(jì)算基坑涌水量- 25 -4.3.5 井點(diǎn)布置- 25 -4.3.6 井管的長度的計(jì)算- 26 -4.3.7 驗(yàn)算- 26 -4.4 工程環(huán)境問題- 27 -4.4.1 工程環(huán)境影響監(jiān)控- 27 -4.4.2 工程環(huán)境影響防治- 28 -4.4.3 降水監(jiān)測與維護(hù)的有關(guān)要求- 28 -5 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)- 30 -5.1 工程概況- 30 -5.2 編制依據(jù)- 30 -5.3 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)資料- 30 -5.4 土釘參數(shù)的選擇- 31 -5.4.1 土壓力計(jì)算- 31 -5.4.2 土釘荷載計(jì)算：- 32 -5.4.3 考慮抗拔安全系數(shù)：- 33 -5.4.4 第一排土釘計(jì)算-

4、33 -6 總結(jié)- 36 -致 謝- 37 -參考文獻(xiàn)- 38 -附圖i：土3第一組平面設(shè)計(jì)圖（1）附圖ii：土3第一組平面設(shè)計(jì)圖（2）附圖iii：土3第一組地下建筑立體圖1 任務(wù)書1.1 目的擬建工程為中國地質(zhì)大學(xué)（北京）綜合圖書館，位于中國地質(zhì)大學(xué)（北京）運(yùn)動場和籃球場地下6處，總高度為10。分地下一層和地下二層，高度均為5。其中地下一層作學(xué)生休閑室、自習(xí)室、及閱覽室，地下二層學(xué)校實(shí)驗(yàn)室。1.2 工程概況該工程占地面積約為188.7395m(南北)×219.90892m（東西），在用地范圍內(nèi)地形平坦，場地內(nèi)除一個(gè)籃球場看臺外無其它建筑物、構(gòu)筑物及地下空間,地下空間設(shè)計(jì)區(qū)域?yàn)榧t線以

5、內(nèi)（見圖11）；場地內(nèi)無要保留的樹木，無文物古跡的拆除和保留；無地下管線及管道設(shè)備穿過，無地下防空設(shè)施或地下儲庫等，目前處于完全非開發(fā)狀態(tài)。設(shè)計(jì)區(qū)域北面為校內(nèi)主馬路，南面為校外馬路及7層高的住宅樓一幢，西面為運(yùn)動場看臺，東面為教五樓及其外小花園。教五樓為地上五層地下一層的教學(xué)樓，距東操場23左右，因而對地下施工不會有太大障礙。工程所在地區(qū)處于華北，冬季寒冷干燥，夏季多雨。工程的建筑環(huán)境較好，無大的影響施工的其它條件，建筑場地內(nèi)無斷層滑坡泥石流等地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，地層多為硬黏性土；地下水無侵蝕性。工程距地大東門幾十米，因而交通便利，可方便的運(yùn)送鋼筋和混凝土等建筑材料，且場地水、電、氣、燃料等能源供

6、應(yīng)充足，能保證工程的順利施工。工程設(shè)計(jì)的規(guī)模較大，又由于是在地面以下較大的空間下開挖，故對施工技術(shù)要求較高。工程用地使用權(quán)屬中國地質(zhì)大學(xué)（北京），按相關(guān)法規(guī)得到上級審批后可以建相關(guān)建筑物。由于工程在北京，所以施工對環(huán)境要求較高，本工程采取了有效的措施進(jìn)行對環(huán)境的保護(hù)。由于工程在北京，所以施工對環(huán)境要求較高，本工程采取有效措施進(jìn)行對環(huán)境的保護(hù)。圖11 擬建中國地質(zhì)大學(xué)（北京）綜合圖書館平面圖1.3 工程地質(zhì)水文條件擬建場地地勢基本平坦。根據(jù)勘察報(bào)告，擬建場地在深度25m的范圍內(nèi)地基土主要由新近沉積和一般第四紀(jì)沉積土組成。表層主要由雜填土和黃褐色，褐黃色的新近粘性土，粉土及雜色碎石土沉積、其下地層

7、為雜色的一般第四紀(jì)地層。地下水位為-2.0m，地下水對施工會造成影響。擬建場地土層厚度及主要物理力學(xué)指標(biāo)見下表1-1。表11 土層物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)表土層類別土層厚度壓縮模量泊松比容重內(nèi)聚力內(nèi)摩擦角極限界面摩擦力雜填土粉土細(xì)砂圓礫層中砂土 層粉質(zhì)粘土層粉土地層1.67.81.92.51.00.80.75.814.827604514.848.30.270.340.270.30.30.340.3218.7519.519.926.520.52020.33727000302423.7272735352530.54080801508080801.4 任務(wù)(1)規(guī)劃紅線以內(nèi)地下空間,畫出規(guī)劃圖（cad平面和

8、立體圖）。地下步行街為地下二層，地下一層和地下二層高度均為5。其中地下一層作學(xué)生休閑室、自習(xí)室、及閱覽室，地下二層學(xué)校實(shí)驗(yàn)室。(2)要求施工方法為土釘支護(hù)。設(shè)計(jì)盾構(gòu)管片襯砌。(3)地下街出入口須采用明挖施工，支護(hù)采用土釘支護(hù)。相關(guān)地下街出入口，地下街寬度、高度，出入口形式及尺寸參考相關(guān)規(guī)范確定。(4)采用一種降水方法。(5)建立地下街三維空間模型。(6)編寫設(shè)計(jì)報(bào)告。1.5 設(shè)計(jì)依據(jù)本次規(guī)劃和設(shè)計(jì)工作的依據(jù)和執(zhí)行的規(guī)范、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn): （1）巖土工程勘查規(guī)范 （gb50021-2001）（2）建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范 （gb50016-2006）（3）圖書館建筑設(shè)計(jì)規(guī)范 （gbj38-99）（4）錨桿噴射

9、混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范 （gb50086-2001）（5）工程測量規(guī)范 （gb50026）（6）建筑與市政降水工程技術(shù)規(guī)范 （jgj/t111-98）（7）建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范 （gb5007-2002）1.6 工作方法及完成工作量本組成員對收集的信息和學(xué)校提供的底地層的資料進(jìn)行了整理，并在此基礎(chǔ)上依據(jù)相關(guān)規(guī)范和規(guī)程，對開發(fā)區(qū)用地進(jìn)行合理規(guī)劃設(shè)計(jì)。完成的主要工作量見表12。表1-2 工作量統(tǒng)計(jì)表工作項(xiàng)目單位完成工作量工程圖表繪制1：1000地下一層平面圖張11：1000地下二層平面圖張11：1000三維立體圖張1管片襯砌管片襯砌報(bào)告篇1地下支護(hù)地下支護(hù)報(bào)告篇1降水降水設(shè)計(jì)報(bào)告篇12 地下空間設(shè)計(jì)規(guī)

10、劃設(shè)計(jì)2.1 現(xiàn)有建筑情況中國地質(zhì)大學(xué)自從50周年校慶以來，學(xué)校總體規(guī)劃和建設(shè)進(jìn)入了一個(gè)新的里程碑。學(xué)校建設(shè)可以說是日新月異，但是從現(xiàn)有的資源來看，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足全校師生的需求。中國地質(zhì)大學(xué)(北京)現(xiàn)有的教學(xué)樓5棟，圖書館1棟，其中規(guī)模較大的教學(xué)樓只有綜合教學(xué)樓、教19樓和教5。實(shí)驗(yàn)室都分散設(shè)置在各院系，沒有一個(gè)比較綜合的實(shí)驗(yàn)樓，不便于學(xué)校的管理和學(xué)生的學(xué)習(xí)?，F(xiàn)可用于教學(xué)閱讀和科研實(shí)驗(yàn)的空間小，學(xué)生自習(xí)空間尤為緊張，學(xué)校用地逐漸不能滿足學(xué)生生活學(xué)習(xí)的需要。并且我校地處海淀區(qū)北四環(huán)上用地緊張，外延式拓展難度很大，而且學(xué)校地上空間的建設(shè)逐漸飽和，在這種形勢下，開發(fā)占地面積較大學(xué)校南區(qū)的地下空間迫在

11、眉睫，地下開發(fā)可以在不影響地上學(xué)生活動的基礎(chǔ)上進(jìn)行，對緩解現(xiàn)有建筑超負(fù)荷運(yùn)營的狀況而言即為有利。2.2 地下空間利用現(xiàn)狀中國地質(zhì)大學(xué)地下空間的開發(fā)利用才剛剛起步，所建成的地下空間只有教19樓地下一、二層。19樓地下一層用于學(xué)生正常的學(xué)習(xí)生活，地下二層建成停車庫，其他樓地下空間的開發(fā)和利用極為有限。2.3 地下空間規(guī)劃中國地質(zhì)大學(xué)（北京）綜合圖書館地下空間的規(guī)劃用地面積達(dá)到41505.5，主要以建筑美觀、功能齊全，布局合理為設(shè)計(jì)理念，所見地下建筑旨在解決學(xué)?，F(xiàn)有教學(xué)科研空間不足的問題，并且結(jié)合我校發(fā)展長遠(yuǎn)目標(biāo)，創(chuàng)建一個(gè)布局合理、配套齊全的綜合地下規(guī)劃區(qū)，將社會效益、經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益充分結(jié)合起來

12、以滿足學(xué)校的總體規(guī)劃以及學(xué)生使用的要求（見附圖iii）。中國地質(zhì)大學(xué)（北京）綜合圖書館地下一層位圖書館、自習(xí)室、休閑室（見附圖i），地下二層規(guī)劃為實(shí)驗(yàn)室（見附圖ii），總深度為17m，地下一二層均為5m，上覆土深度為6m，總體用地長為219m，寬188m?？紤]學(xué)生學(xué)習(xí)生活方便，設(shè)置出入口3個(gè)，2個(gè)安排成南北向另一個(gè)東西方向，北部出入口直接與中國地質(zhì)大學(xué)主馬路相連接，方便學(xué)生出入，同時(shí)考慮要與中國地質(zhì)大學(xué)北區(qū)地下廣場相連接的必要性主要出入口朝北設(shè)置，并且可以直接從綜合樓下地下廣場通過地下通道直接進(jìn)入圖書館和地下二層實(shí)驗(yàn)室。具體設(shè)計(jì)和規(guī)劃是：一層建設(shè)成為學(xué)生的閱覽室、圖書館以及休閑、仔細(xì)場所，地下

13、二層作為學(xué)校實(shí)驗(yàn)室在規(guī)劃中把北側(cè)主要規(guī)劃為學(xué)生的教室或自習(xí)室，滿足學(xué)生自習(xí)室的需求，同時(shí)東側(cè)附帶有報(bào)告廳，主入口有樓梯可直接進(jìn)入一樓，同時(shí)可進(jìn)入二樓大廳。一、二層可連通能滿足上下合力溝通的需求。地下一層?xùn)|側(cè)主要以圖書館藏書為主，分為四個(gè)閱覽室和一個(gè)專業(yè)閱覽室，不同的閱覽室可以規(guī)劃不同學(xué)科的藏書以保證滿足學(xué)生閱覽的需求，北側(cè)有學(xué)生活動中心，地大綜合超市以及休息室和綜合辦公室滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)生活娛樂和教師辦公的需求，在地下二層主要設(shè)有教室、報(bào)告廳以及一般實(shí)驗(yàn)室和國家實(shí)驗(yàn)室，可以滿足不同科學(xué)同時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)，一般實(shí)驗(yàn)室包括物理實(shí)驗(yàn)室、化學(xué)實(shí)驗(yàn)室、地質(zhì)實(shí)驗(yàn)室、綜合實(shí)驗(yàn)室等，能滿足學(xué)生實(shí)驗(yàn)要求。3 管片襯砌設(shè)

14、計(jì)3.1 設(shè)計(jì)任務(wù)3.1.1 工程概況中國地質(zhì)大學(xué)（北京）地下空間施工于中國地質(zhì)大學(xué)運(yùn)動場，本次設(shè)計(jì)為南區(qū)和北區(qū)區(qū)間隧道的盾構(gòu)區(qū)段。隧道上方為已建的國家地質(zhì)圖書館。隧道穿越的主要底層為粘土層、粉土，層后厚約。地層條件較好，地下水埋深較深，為。線路為單線，基本為南北走向。盾構(gòu)管片頂部距地表6m，設(shè)計(jì)起點(diǎn)位于線路與南區(qū)交界處。本段線路的直徑為。3.1.2 工程地質(zhì)條件與水文地質(zhì)條件場地淺部地下水屬潛水類型，主要補(bǔ)給來源為大氣降水、地表徑流。水位隨季節(jié)變化而變化。地下水位埋深一般為。設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)地下水位采用。由勘察報(bào)告提供的場地各地層主要物理力學(xué)性能指示見表3-1。表3-1 土層物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)表土層

15、類別土層厚度壓縮模量泊松比容重內(nèi)聚力內(nèi)摩擦角極限界面摩擦力雜填土粉土細(xì)砂圓礫層中砂土 層粉質(zhì)粘土層粉土地層1.67.81.92.51.00.80.75.814.827604514.848.30.270.340.270.30.30.340.3218.7519.519.926.520.52020.33727000302423.7272735352530.54080801508080803.1.3 設(shè)計(jì)方法的選取地下建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法主要包括工程類比設(shè)計(jì)方法、力學(xué)模型設(shè)計(jì)方法、結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)方法、結(jié)構(gòu)荷載共同作用設(shè)計(jì)方法種，但是由于目前尚無很成熟的盾構(gòu)管片設(shè)計(jì)規(guī)范，因此本設(shè)計(jì)只能采用工程類比設(shè)計(jì)方法

16、，通過已建工程和本工程的類比分析初步選定襯砌管片的類型、形狀、尺寸、管片系統(tǒng)、連接縫形式等參數(shù)，然后對其進(jìn)行安全校核。管片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)力計(jì)算模型主要有層狀結(jié)構(gòu)模型法、有限元法和彈性方程法。層狀模型法是利用計(jì)算機(jī)矩陣計(jì)算內(nèi)力的方法，屬于一種多靜態(tài)模糊模型，不適用于手算；有限元法是以連續(xù)體理論為基礎(chǔ)，通過計(jì)算機(jī)的高速精準(zhǔn)計(jì)算的一種設(shè)計(jì)方法，與層狀結(jié)構(gòu)模型法相同，也不適用于手算；在彈性方程中，水壓力被認(rèn)為是垂直均載和水平均載的組合在水平方向上的地基反作用力被簡化為三角形分布的可變荷載，如圖3-1。31 彈性方程法計(jì)算模型3.2 管片設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)要求盾構(gòu)隧道內(nèi)徑為，不屬于大直徑盾構(gòu)斷面，因而不采用箱型

17、管片。平板管片的抗彎剛度和強(qiáng)度相對較大，且管片混凝土截面削弱小，對盾構(gòu)推進(jìn)裝置的頂力具有較大的抵抗能力。故決定采用鋼筋混凝土平板型管片。管片厚度與管環(huán)外徑比的選擇，取決于土質(zhì)條件，覆蓋土層的厚度，施工荷載狀況，隧道的使用目的及管片施工條件等多種條件。本工程的隧道管片外徑為6000mm ,所以本工程的管片厚度選擇為，管片形心半徑為，管片寬度取。3.3 管片荷載計(jì)算3.3.1 初始計(jì)算參數(shù)的選取3.3.1.1 管片條件 管片類型：平面型； 管片外直徑： 管片的形心半徑： ； 管片的寬度： 管片的厚度： 管片截面面積：； 管片的單位重度： ； 管片的彈性模量：； 管片截面的慣性矩：； 混凝土標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度

18、：； 混凝土允許抗壓強(qiáng)度：； 混凝土彈性模量比：; 混凝土彎矩增大率：; 鋼筋允許強(qiáng)度：； 螺栓允許強(qiáng)度：;3.3.1.2 場地條件土壤條件：粘性土；土的側(cè)壓力系數(shù)：；超載：；上部土層厚度：；潛水位：；反作用系數(shù)：；水的重度；盾構(gòu)千斤頂抽壓力：片；工程地質(zhì)與水文資料見表11。3.3.2 設(shè)計(jì)方法 盾構(gòu)隧道設(shè)計(jì)主要根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范，校核內(nèi)力采用彈性方程法，校核襯砌安全性采用允許應(yīng)力法。3.3.3 荷載計(jì)算靜荷載：底部靜載反作用：因?yàn)?，不能獲得土的成拱效果，故采用總覆土壓力。(1) 隧道拱部的垂直壓力：土壓：水壓：; 拱部側(cè)壓： 底部側(cè)壓： 側(cè)向均載：襯砌底部水壓： 側(cè)向三角形變化荷載： 彈簧側(cè)向位移

19、： 反作用力：表22 內(nèi)力計(jì)算公式表 荷載彎矩/軸力/剪力/垂直方向均載側(cè)向均載側(cè)向三角形變化荷載側(cè)向地基反作用力（）000靜荷載（）000彈簧的側(cè)向位移（）計(jì)算結(jié)果如表32。表32 襯砌管片的內(nèi)力總彎矩/總軸力/總剪力/077.02 484.07 0.00 1069.60 492.42 -29.30 2048.96 515.79 -52.09 3019.69 549.59 -63.44 40-11.87 587.43 -61.15 50-39.04 622.61 -46.27 60-56.51 649.61 -23.08 70-61.62 665.76 2.42 80-54.75 671.6

20、4 24.09 90-39.07 670.66 37.28 100-16.93 667.52 51.97 1100.79 664.25 48.42 12015.08 665.09 36.80 13023.09 672.32 21.20 14024.21 685.69 6.23 15020.00 702.48 -4.36 16013.46 718.78 -8.38 1707.84 730.59 -6.10 1805.64 734.89 0.00 最大正彎矩出現(xiàn)在隧道拱部（截面a），最大負(fù)彎矩出現(xiàn)在與隧道拱部成70°角的彎曲段（截面b）。將管片視為一平板結(jié)構(gòu)，板的長度， 寬度 高， 由于

21、管片受到相反方向的彎矩，且數(shù)值相差不大，因此采用對稱配筋的方式，采用的混凝土?？箟簭?qiáng)度，抗拉強(qiáng)度，彈性模量 采用的鋼筋；彈性模量比;受壓區(qū)相對高度按不對稱配筋計(jì)算方法的處理mm；則mm；取則 按大偏心受壓情況計(jì)算：取mmmm2另外，以不考慮受壓鋼筋的情況計(jì)算，則由得： mm由公式 有mm2；取較小值進(jìn)行配筋，即取mm2；取， mm2；演算：由，得則knkn滿足要求（2）驗(yàn)證彎矩配筋所能承受的最大彎矩按單筋計(jì)算同時(shí)，滿足適用條件安全 35230 d=265 h=30035 d14150mm as=1231mm2 d14150mm as=1231mm2圖3-2 管片斷面和鋼筋布置3.4 驗(yàn)算襯砌管

22、片的安全性演算截面a，截面b，連續(xù)部分和盾構(gòu)千斤頂?shù)耐屏?，看襯砌管片是否安全。（1）截面a和截面b安全性校核計(jì)算原理：利用材料力學(xué)中的均質(zhì)材料受彎的方法進(jìn)行疊加計(jì)算，但由于鋼筋混凝土是非均質(zhì)材料，因此計(jì)算管片截面積應(yīng)把鋼筋等效成混凝土進(jìn)行計(jì)算，同理，管片截面慣性矩也應(yīng)適用等效后的截面積，計(jì)算公式如下：m2等效后的管片截面面積，m2；管片實(shí)際截面面積m2 mm43.4.1 截面a承受正彎矩和軸力kn等效截面積：m2 mm2混凝土的最大壓應(yīng)力： mn/m2mn/m2混凝土的最大拉應(yīng)力：mn/m2由圖3-3的幾何關(guān)系可得鋼筋應(yīng)力：外內(nèi)cm截面a圖33 管片襯砌臨界斷面應(yīng)力分布根據(jù)三角形形似計(jì)算，從而

23、求出。cm n/m2mn/m2 mn/m2mn/m2截面a滿足強(qiáng)度要求。注：符號代表拉應(yīng)力3.4.2 截面b承受負(fù)彎矩和軸向力 混凝土的最大壓應(yīng)力：mn/m2mn/m2mn/m2 n/m2mn/m2mn/m2mn/m2外內(nèi)cm截面b圖34管片襯砌臨界斷面應(yīng)力分布全部滿足要求，截面a、b均安全表3-4 檢查斷面a、b安全性的計(jì)算結(jié)果截面a截面b484.07665.7616.88-9.25抗壓強(qiáng)度6.42-1.67抗壓強(qiáng)度-3.495.59抗拉強(qiáng)度-9.04829.10抗拉強(qiáng)度30.47-4.563.4.3 連接縫的驗(yàn)算連接抵抗彎矩應(yīng)該不小于管片自身抵抗彎矩的60%。3.6.3.1 管自身抵抗彎矩

24、計(jì)算簡圖如圖35所示：b=1000mmx=52.71mmd=265mmd=35mm圖35 管片斷面當(dāng)內(nèi)力,受壓區(qū)峰值纖維與中和軸線的距離（受壓區(qū)高度） 當(dāng)受壓區(qū)峰值纖維壓力達(dá)到23.1mn/m2時(shí)掛念自身抵抗彎矩，23.1mn/m2是混凝土的最大抗壓強(qiáng)度： （/環(huán)）當(dāng)鋼筋應(yīng)力達(dá)到300mn/m2時(shí)管片自身的抵抗彎矩，其中300mn/m2是鋼筋的允許的最大抗拉強(qiáng)度： （mn/環(huán)）（/環(huán)）3.6.3.2 連接縫的抵抗彎矩管片連接斷面螺栓分布如圖36所示：x當(dāng)內(nèi)力n=0時(shí)，受壓區(qū)峰值纖維與中和軸的距離（受壓區(qū)高度）：cm；當(dāng)受壓區(qū)峰值纖維壓力達(dá)到23.1mn/m2時(shí)連續(xù)縫的抵抗彎矩，23.1mn/m

25、2時(shí)混凝土允許的最大抗壓強(qiáng)度：kn/m2當(dāng)鋼筋應(yīng)力達(dá)到300mn/m2時(shí)連接縫的抵抗彎矩，其中300mn/m2是螺栓允許應(yīng)力：kn/m2kn/m2x=14.03mmb=1000mmd=35mm3m24d=265mm圖36 管片連接斷面3.6.3.3 演算千斤頂?shù)耐屏κ欠穹弦骵=10mm千斤頂t=300mm圖37 管片和盾構(gòu)千斤頂推力示意圖 一個(gè)盾構(gòu)千斤頂?shù)闹行耐屏εc襯砌管片中心偏心距，e=1.0cm； 每個(gè)千斤頂?shù)耐屏?，p=1000kn； 相鄰兩個(gè)千斤頂?shù)木嚯x，=10cm； 混凝土管片最大抗壓強(qiáng)度，； 盾構(gòu)千斤頂數(shù)量，10片；t 管片厚度，t=30cm；b 定位板中心弧長，m；a 作用在襯

26、砌管片上一個(gè)千斤頂推力機(jī)的接觸面積，m2m4 混凝土的最大壓應(yīng)力 mn/m2mn/m2結(jié)論：襯砌管片初擬條件設(shè)計(jì)承載值相對設(shè)計(jì)負(fù)荷值是安全的。4 盾構(gòu)出入口基坑降水設(shè)計(jì)報(bào)告4.1 降水設(shè)計(jì)的任務(wù)依據(jù)擬建工程為中國地質(zhì)大學(xué)（北京）綜合地下圖書館，上部建筑為運(yùn)動場和籃球場地區(qū)，地下無其他形式建筑。為配合盾構(gòu)的挖掘，在圖書館主入口出設(shè)置基坑，并對基坑的挖掘進(jìn)行降水工作。為確保工程安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理，并且注重環(huán)境保護(hù)等方面的要求，降水設(shè)計(jì)內(nèi)容符合建筑與市政降水工程技術(shù)規(guī)范（jgj/t11l-98）的相關(guān)規(guī)定。根據(jù)工程需要，基坑長，寬，高，坑壁支護(hù)形式采用鉆孔灌注樁加錨桿。由降水地質(zhì)條件和工程環(huán)境決定采

27、取坑外降水，降水方法需要用管井降水法，井管距基坑邊緣10m12m圖41 降水平面圖降水時(shí)間：由自樁體的開挖至施工結(jié)束。具體工程依據(jù)及施工過程見下述說明。4.2 降水地質(zhì)條件和工程環(huán)境4.2.1 地質(zhì)條件4.2.1.1 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件場地淺部地下水屬潛水類型，主要補(bǔ)給來源為大氣降水、地表徑流。水位隨季節(jié)變化而變化。設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)地下水位采用-2.0m。擬建場地底層主要物理力學(xué)性能指標(biāo)見表4-1。表4-1 土層物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)表土層類別土層厚度壓縮模量泊松比容重內(nèi)聚力內(nèi)摩擦角極限界面摩擦力雜填土粉土細(xì)砂圓礫層中砂土 層粉質(zhì)粘土層粉土地層1.67.81.92.51.00.80.75.814.82

28、7604514.848.30.270.340.270.30.30.340.3218.7519.519.926.520.52020.33727000302423.7272735352530.54080801508080804.2.1.2 環(huán)境地質(zhì)條件4基坑周圍無建筑，無超載、應(yīng)力集中等現(xiàn)象。4.2.2 工程環(huán)境工程施工地點(diǎn)為中國地質(zhì)大學(xué)（北京）南區(qū)地下空間的入口處，所處具體位置為主馬路旁與教四樓相對。中國地質(zhì)大學(xué)（北京）處于北京市海淀區(qū)，處于對市容、交通的影響，施工的原料、施工過程中的廢渣應(yīng)在晚上運(yùn)輸。基坑開挖地點(diǎn)靠近學(xué)校的主馬路，考慮到學(xué)生通行的問題，應(yīng)盡量避免占用主馬路，并做好維護(hù)措施，防止

29、由于學(xué)生的誤入、施工原料或廢渣的對方等原因造成的安全問題。排水管通向地下排水管道，防止排水管道漏水造成地面積水，致使師生通行不便。同時(shí)，大量地下水的抽取會使地下水位降低，影響基坑周圍的植被，應(yīng)注意植被的保護(hù)。降水方案的選擇及依據(jù)：根據(jù)工程的需要和工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件，基坑降水的計(jì)算定為潛水完整井的計(jì)算。由建筑與市政降水工程技術(shù)規(guī)范（jgj/t11l-98）的規(guī)定，由表4-2和各降水方法的要求和適用范圍選擇合適的降水方法：表4-2 降水技術(shù)方法使用范圍降水技術(shù)方法適合地層滲透系數(shù)（m/d）降水深度(m)明排井（坑）真空點(diǎn)井噴射點(diǎn)井電滲點(diǎn)井引滲井管井大口井輻射井淺埋井粘性土、砂土粘性土、粉質(zhì)粘土

30、砂土粘性土粘性土、砂土砂土、碎石土砂土、碎石土粘性土、砂土、礫砂粘性土、砂土、礫砂<0.50.120.00.120.0<0.10.120.01.0200.01.0200.00.120.00.120.0<2單級<6 多級<20<20按井類型確定由下伏含水層的埋藏和水頭條件確定>5<20<20<2基坑長，寬，高 ,，基坑中心處水位比井點(diǎn)出高， 為基底水力坡降，可近似取為井點(diǎn)系統(tǒng)中心至井軸線距離，即基坑的化引圓半徑。考慮到抽水水位波動，坑底水位應(yīng)至少低于坑底所以，降水深度大于。經(jīng)計(jì)算，滲透系數(shù)（計(jì)算過程見下述說明）所以，宜選擇管井降水法。4

31、.3 降水水位和水量計(jì)算4.3.1 基坑性質(zhì)基坑長，寬，則，所以，該基坑為面狀基坑。4.3.2 各參數(shù)的確定圖4-2 基坑降水縱剖圖潛水完整井各參數(shù)如下：（1）井點(diǎn)處水位降深，??；（2）原地下水位至底部不透水層距離，??；（3）水井半徑，取3.0；（4）過濾段浸沒長度，?。?）過濾器過濾器外徑，取（6）矩形井點(diǎn)系統(tǒng)的長，（7）矩形井點(diǎn)系統(tǒng)的寬，（8）井管露出地面長度?。?）地下水位深度，?。?0）沉砂管長度，取4.3.3 各參數(shù)計(jì)算(1) 滲透系數(shù)的計(jì)算= m/d式中：第層土層的滲透系數(shù)； 第層含水層土層的厚度；與的值見表4-3。表4-3與的值層數(shù)1234(m/d)(m)551.1301.010

32、0.851.4代入公式得：=48.7（m/d）（2）化引圓半徑的計(jì)算估計(jì)矩形基坑的化引圓半徑： =查表4-4，確定系數(shù)：表4-4 系數(shù)與的關(guān)系b/a00.10.20.30.40.60.81.01.001.001.101.121.141.161.181.18則（3）影響半徑r的計(jì)算 對于潛水井，由經(jīng)驗(yàn)公式：4.3.4 計(jì)算基坑涌水量（1）單井涌水量的計(jì)算（2）井點(diǎn)系統(tǒng)涌水量的計(jì)算（3）管井單井點(diǎn)出水能力q的計(jì)算與有關(guān)的系數(shù)，參見表4-5。表4-5 經(jīng)驗(yàn)系數(shù)滲透系數(shù)（m/d）（含水層厚大于20m）25515153030701007050304.3.5 井點(diǎn)布置（1）井點(diǎn)的數(shù)量n的計(jì)算（2）井管的平

33、均距離m的計(jì)算： 結(jié)合實(shí)際的工程環(huán)境及降水條件，取值（3）一般在基坑四角適當(dāng)加密布置井點(diǎn)，因此，實(shí)際采用井管的數(shù)量n：井點(diǎn)布置圖參見圖43。43 井點(diǎn)布置圖4.3.6 井管的長度的計(jì)算4.3.7 驗(yàn)算實(shí)際化引圓半徑的計(jì)算7m777m7m6m6m圖44 引圓半徑第個(gè)經(jīng)典至環(huán)繞形狀中心的距離，引圓半徑如圖44。井點(diǎn)處水位h：則井點(diǎn)處水位s： 基坑中心處水位降深:基坑水位所以符合要求。4.4 工程環(huán)境問題4.4.1 工程環(huán)境影響監(jiān)控查明工程降水對鄰近建筑物、構(gòu)筑物、地下管線的影響，按建筑變形測量規(guī)定 （jgj/t8）的有關(guān)規(guī)定建立時(shí)空監(jiān)控系統(tǒng)；在建筑物、構(gòu)筑物、地下管線受降水影響范圍的不同部位設(shè)置固

34、定變形觀測點(diǎn)，另在降水影響范圍以外設(shè)置固定基準(zhǔn)點(diǎn)；降水以前，對設(shè)置的變形觀測進(jìn)行二等水準(zhǔn)測量，測量不少于2次，測量誤差允許為mm。降水開始后，在水位未達(dá)到設(shè)計(jì)降水深度以前，對觀測點(diǎn)應(yīng)每天觀測一次，達(dá)到降水深度后25天觀測一次，直至變形影響穩(wěn)定或降水結(jié)束為止； 變形觀測點(diǎn)的設(shè)置，符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)工程測量規(guī)范（國標(biāo)50026）的有關(guān)規(guī)定。對變形測量記錄應(yīng)及時(shí)檢查整理，結(jié)合降水觀測孔資料，查明降水對建筑物、構(gòu)筑物、地下管線變形影響的發(fā)展趨勢和變形量，分析變形影響危害程度。降水過程中，特別在基坑開挖時(shí)，隨時(shí)觀察基坑邊坡的穩(wěn)定性，防止邊坡產(chǎn)生流沙、流土、潛蝕、塌方等現(xiàn)象。4.4.2 工程環(huán)境影響防治降水

35、工程施工前或施工中，應(yīng)根據(jù)預(yù)測和監(jiān)測資料，判斷鉻鎳鋼成環(huán)境影響程度，及時(shí)采取防治措施。根據(jù)工程環(huán)境影響的性質(zhì)和大小，可選擇下列防治措施：改進(jìn)降水技術(shù)方法；基坑外建立或結(jié)合阻水護(hù)坡樁、防滲墻、樁墻、連續(xù)墻；邊坡網(wǎng)護(hù)、噴護(hù)；人工回灌地下水。水土資源保護(hù)在江水施工前，對水土資源做好利用、保護(hù)；暫時(shí)難以利用的，可將抽出的地下水引調(diào)儲存在不影響工程環(huán)境的地表或地下。降水施工期間洗井抽出的淡水，應(yīng)在現(xiàn)場基本澄清后排放，并防止淤塞市政管網(wǎng)或污染地表水體。降水施工排出的土和泥漿，不應(yīng)任意排放，防止污染城市環(huán)境或影響土地功能。4.4.3 降水監(jiān)測與維護(hù)的有關(guān)要求（1）降水監(jiān)測降水監(jiān)測與維護(hù)期對各降水井和觀測孔的

36、水位、水量進(jìn)行同步檢測。降水井和檢測孔的水位、水量和水質(zhì)的檢測應(yīng)符合下列要求：降水勘察期和降水檢驗(yàn)前應(yīng)統(tǒng)測一次自然水位；抽水開始后，在水位未達(dá)到設(shè)計(jì)降水深度以前，每天觀測3次水位、水量；當(dāng)水位已達(dá)到設(shè)計(jì)降水深度，并趨于穩(wěn)定時(shí)，可每天觀測1次；水位、水量監(jiān)測記錄應(yīng)及時(shí)整理，繪制水量（）與時(shí)間t和水位降伸值s與時(shí)間t過程曲線圖，分析水位水量下降趨勢，預(yù)測設(shè)計(jì)降水深度要求所需時(shí)間；根據(jù)水位、水量觀測記錄，查明降水過程中的不正常狀況及其產(chǎn)生原因，及時(shí)提出調(diào)整補(bǔ)充措施，確保達(dá)到降水深度。在基坑開挖過程中，隨時(shí)觀測基坑側(cè)壁、基坑底的滲水現(xiàn)象，并查明原因，及時(shí)才卻工程措施。（2）降水維護(hù)降水期間對抽水設(shè)備和

37、運(yùn)行狀況進(jìn)行維護(hù)檢查，每天檢查不少于3次，觀測記錄水泵的工作壓力、真空泵、電動機(jī)、水泵溫度，電流、電壓、出水等情況，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理，使水泵設(shè)備始終處在正常運(yùn)行狀態(tài)。抽水設(shè)備定期保養(yǎng)，降水期間不得隨意停抽。注意保護(hù)井口，防止雜物掉入井內(nèi)，經(jīng)常檢查排水管、溝，防止?jié)B漏，冬季降水，應(yīng)采取防凍措施。在更換水泵時(shí)，應(yīng)測量深度，掌握水泵安裝的合理深度，防止埋泵。發(fā)現(xiàn)基坑出水、涌砂，立即查明原因，組織處理。發(fā)生停電時(shí)，及時(shí)跟換電源，保持正常降水。5 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.1 工程概況開挖基坑長12m，寬10m，高17m，位于地質(zhì)圖書館的西側(cè)、綜合辦公樓的東側(cè)、主馬路的北側(cè)，該基坑只要被用作地下商場一層的行人

38、出入口，同時(shí)作為盾構(gòu)結(jié)構(gòu)施工的導(dǎo)航。根據(jù)基坑尺寸、周邊環(huán)境、將來施工現(xiàn)場的布置等情況綜合考慮設(shè)計(jì)基坑邊坡土釘墻支護(hù)。5.2 編制依據(jù)(1)土力學(xué)，中國建筑工業(yè)出版社，2005年版。(2)地下建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)清華大學(xué)出版社， 2007年版。(3)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)劃 （gb50010-2002） 2002年版。5.3 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)資料擬建場地地勢基本平坦。根據(jù)勘察報(bào)告，擬建場地在深度的范圍內(nèi)地基土主要由新近沉積和一般第四紀(jì)沉積土組成。表層主要由雜填土和黃褐土，褐黃色的新近粘性土，粉土及雜色碎石土沉積、其下地層為雜色的一般第四紀(jì)地層。地下水位為m，地下水對施工會造成影響。擬建場地層厚度及主要物理力

39、學(xué)性能指標(biāo)見下表51 。表51 土層物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)表土層類別土層厚度壓縮模量泊松比容重內(nèi)聚力內(nèi)摩擦角極限界面摩擦力雜填土粉土細(xì)砂圓礫層中砂土 層粉質(zhì)粘土層粉土地層1.67.81.92.51.00.80.75.814.827604514.848.30.270.340.270.30.30.340.3218.7519.519.926.520.52020.33727000302423.7272735352530.5408080150808080 基坑土釘支護(hù)技術(shù)規(guī)程中規(guī)定性質(zhì)相差不遠(yuǎn)的分層土體，土釘支護(hù)中的c,tan,可取各層圖的參數(shù)，按厚度的加權(quán)平均值。5.4 土釘參數(shù)的選擇(1)根據(jù)規(guī)范規(guī)定，結(jié)合本工程實(shí)際情況確定：采用垂直土釘墻，考慮施工堆料以及周圍建筑，坡頂超載按計(jì)算。(2)土釘鉆孔直徑,根據(jù)鉆孔設(shè)備而定，本工程中取，與水平傾角為15度。(3)土釘一般均勻布置在坡面中，間距一般為12m，本工程中取，分別表示土釘?shù)拇怪遍g距和水平間距。(4)土釘一般選ii級以上螺紋鋼筋為主筋，鋼筋直徑一般1632，本工程中取。(5)土釘墻的分層開挖深度取決該層土體可以直立