北京地鐵九號(hào)線地鐵深基坑設(shè)計(jì)計(jì)算與施工監(jiān)測(cè)的幾點(diǎn)想法

1、（優(yōu)選）北京地鐵九號(hào)線地鐵深基坑設(shè)計(jì)計(jì)算與施工監(jiān)測(cè)的幾點(diǎn)想法第一頁(yè)，共二十六頁(yè)。第二頁(yè)，共二十六頁(yè)。2、如何評(píng)價(jià)既有北京地鐵深基坑設(shè)計(jì)（1）體系單一：即支護(hù)結(jié)構(gòu)型式單一（2）參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化：（3）相對(duì)比較保守：（4）監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì)有不盡合理之處。第三頁(yè)，共二十六頁(yè)。3.本次投標(biāo)追蹤的明挖車站（含聯(lián)絡(luò)道）特點(diǎn)：重點(diǎn)追蹤郭公莊站六里橋西站段：8站、7區(qū)間 明挖車站：南馬蓮道站、豐臺(tái)北路站、六里橋西站第四頁(yè)，共二十六頁(yè)。第五頁(yè)，共二十六頁(yè)。南馬蓮道站：9號(hào)線與11號(hào)線換乘站，為雙島四線島式站臺(tái)車站，主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用樁錨的支護(hù)體系而聯(lián)絡(luò)線段采用樁和鋼支撐的支護(hù)體系 第六頁(yè)，共二十六頁(yè)。聯(lián)絡(luò)線段圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系剖

2、面圖第七頁(yè)，共二十六頁(yè)。豐臺(tái)北路站主體結(jié)構(gòu)橫剖面圖第八頁(yè)，共二十六頁(yè)。擬投標(biāo)段的明挖基坑特點(diǎn)：（1）基坑寬度大：采用樁+錨體系（南馬蓮道站）（2）基坑形狀不規(guī)則：不符合平面應(yīng)變模型要求，因此常規(guī)二維計(jì)算不能滿足要求。（3）基坑開(kāi)挖深：豐臺(tái)北路站四道支撐（4）穿越的地層為砂礫層，給鉆孔樁和錨索的施工帶來(lái)困難。（5）考慮車站基坑施工對(duì)鄰近橋梁基礎(chǔ)的影響：豐臺(tái)北路車站：鄰近萬(wàn)壽路橋；風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)屬于“風(fēng)險(xiǎn)大或風(fēng)險(xiǎn)較大”：1）鄰近橋梁現(xiàn)狀質(zhì)量調(diào)查；2）加固措施：地表注漿、擴(kuò)大承臺(tái)等3）確定沉降控制標(biāo)準(zhǔn)：順橋向、橫橋向：4）開(kāi)挖及加固效果的數(shù)值計(jì)算：橋樁作為實(shí)體單元處理。南馬蓮道站：鄰近人行天橋，8.4米。

3、按施工影響破裂面劃分，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為：風(fēng)險(xiǎn)一般，可以先“施工、后加固”第九頁(yè)，共二十六頁(yè)。4、在編制施工組織設(shè)計(jì)中，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算目的：（1）圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系的安全性驗(yàn)算（2）不同的開(kāi)挖與支撐方案比較（3）為圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)化服務(wù)5、圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)： 設(shè)計(jì)和檢算內(nèi)容：（1）圍護(hù)結(jié)構(gòu)的入土深度；（2）圍護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移（3）彎矩、剪力（4）抗傾覆（5）抗隆起（6）基坑整體穩(wěn)定性等。第十頁(yè)，共二十六頁(yè)。6、設(shè)計(jì)計(jì)算方法： 關(guān)于圍護(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算理論和方法，除了有一些地方性法規(guī)以外，至今還未制定出全國(guó)同一的設(shè)計(jì)計(jì)算技術(shù)規(guī)范或規(guī)程，目前一般認(rèn)為圍護(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算理論和方法主要有：（1）荷載-結(jié)構(gòu)法 所謂荷載-結(jié)構(gòu)法

4、，即假定作用于圍護(hù)結(jié)構(gòu)上的水、土壓力均已知，且圍護(hù)結(jié)構(gòu)和支撐的變形，不會(huì)引起圍護(hù)結(jié)構(gòu)上水、土壓力的變化。在計(jì)算過(guò)程中，首先采用土壓力計(jì)算的經(jīng)典理論（如朗金理論），確定作用于圍護(hù)結(jié)構(gòu)上的水、土壓力的大小和分布，然后用結(jié)構(gòu)力學(xué)的方法，計(jì)算圍護(hù)結(jié)構(gòu)和內(nèi)支撐的內(nèi)力，荷載-結(jié)構(gòu)法對(duì)荷載的計(jì)算和邊界約束條件的確定有一定的隨意性，因而與結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力情況有較大的差別。（2）地層結(jié)構(gòu)法（也稱桿系有限元法） 隨著計(jì)算機(jī)的普及，數(shù)值解方法已經(jīng)成為深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算的有效方法，其中彈性地基梁的數(shù)值解法是此類方法中相當(dāng)實(shí)用且使用廣泛的一種方法。彈性地基梁的數(shù)值解法又稱為桿系有限元法，該計(jì)算方法沿縱向取單位寬度的圍

5、護(hù)結(jié)構(gòu)，將其視為一個(gè)豎放的彈性地基梁，并將其劃分為若干段梁?jiǎn)卧?，支撐可用二力桿桁架單元模擬，地層對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的約束作用采用一系列彈簧來(lái)模擬，彈簧采用彈性地基梁的局部變形理論即文克爾（Winkler）假定。第十一頁(yè)，共二十六頁(yè)。（3）連續(xù)介質(zhì)的有限單元法 連續(xù)介質(zhì)的有限單元法可以用于處理很多復(fù)雜的巖土工程問(wèn)題，是研究地下結(jié)構(gòu)和周圍介質(zhì)之間相互共同作用問(wèn)題的有力工具。用于分析圍護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)，可以考慮各種邊界條件、初始狀態(tài)、多種巖土介質(zhì)等復(fù)雜因素，可以考慮巖土介質(zhì)的各向異性、彈塑性、粘滯性等多種性態(tài)。三維問(wèn)題的有限元法還可以考慮基坑分區(qū)分段開(kāi)挖的空間效應(yīng)。 連續(xù)介質(zhì)有限元法已經(jīng)跳出了荷載-結(jié)構(gòu)法的束縛，不

6、再機(jī)械地將支護(hù)體系和地層介質(zhì)割裂成結(jié)構(gòu)和荷載兩部分，而是將結(jié)構(gòu)和地層看作是有機(jī)聯(lián)系的整體，圍護(hù)結(jié)構(gòu)受力的大小與周圍地層介質(zhì)的特性、基坑的的幾何尺寸、土方開(kāi)挖順序以及圍護(hù)結(jié)構(gòu)本身的剛度有著十分密切的聯(lián)系。 第十二頁(yè)，共二十六頁(yè)。7、深基坑的計(jì)算：（）整體穩(wěn)定性計(jì)算：瑞典(條分法)圓弧法，簡(jiǎn)化Bishop法第十三頁(yè)，共二十六頁(yè)。1）瑞典條分法條分法最初是由瑞典工程師W費(fèi)倫紐斯（Fellenius）提出的采用條分法分析邊坡穩(wěn)定性時(shí)，先任意假定一個(gè)圓弧滑動(dòng)面，將滑動(dòng)面以上的土體等分為n個(gè)土條。取出其中的第i條作為隔離體進(jìn)行分析。 第十四頁(yè)，共二十六頁(yè)。定義穩(wěn)定性安全系數(shù)K為土體抗滑力矩與下滑力矩比值，

7、第十五頁(yè)，共二十六頁(yè)。第十六頁(yè)，共二十六頁(yè)。（2）圍護(hù)樁的水平位移、彎矩、剪力不同軟件的計(jì)算結(jié)果：采用浙江大學(xué)基坑輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件第十七頁(yè)，共二十六頁(yè)。采用曙光計(jì)算軟件圍護(hù)樁變形控制標(biāo)準(zhǔn):最大水平位移不超過(guò)0.2%H（H為基坑深度）第十八頁(yè)，共二十六頁(yè)。（3）計(jì)算中需要準(zhǔn)備的基礎(chǔ)資料：1）土層：層數(shù)、厚度、重度、粘聚力，內(nèi)摩擦角等2）地下水位3）均布超載4）局部超載：坑邊堆土5）支撐信息：支撐的道數(shù)、水平間距、垂直間距、支撐剛度 k=E*A/L 其中 E=200KN/mm2；A:截面積；L:支撐長(zhǎng)度6）樁的信息：樁長(zhǎng)、樁間距、樁直徑、樁的彈性模量7）彈性抗力系數(shù)：基床系數(shù)8）水土壓力計(jì)算：水土

8、合算，水土分算。9）土壓力計(jì)算：朗肯土壓力理論第十九頁(yè)，共二十六頁(yè)。第二十頁(yè)，共二十六頁(yè)。10）土釘計(jì)算需要的信息第二十一頁(yè)，共二十六頁(yè)。（4）某地鐵車站的土釘墻穩(wěn)定檢算：抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)Kq= 8.8 1.3 ，滿足要求！抗滑移穩(wěn)定安全系數(shù)Kh= 1.7 1.2 ，滿足要求！基底平均壓力P= 176.95 kPa = 地基承載力f= 323.82 kPa，滿足要求！基底最大壓應(yīng)力Pmax= 237.31 kPa 1.3 ，滿足要求！8、理論計(jì)算對(duì)施工的指導(dǎo)作用以熊貓環(huán)島站作為算例： 探討超挖、支撐架設(shè)時(shí)機(jī)、坑邊堆土、管線漏水等情況對(duì)基坑穩(wěn)定性的影響。第二十二頁(yè)，共二十六頁(yè)。9、施工監(jiān)測(cè)方案

9、的編制：（1）常規(guī)監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì)：1）監(jiān)測(cè)目的、意義2）監(jiān)測(cè)項(xiàng)目、測(cè)點(diǎn)布置、監(jiān)測(cè)儀器方法、監(jiān)測(cè)頻率3）監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理4）監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析、反饋5）監(jiān)測(cè)管理措施。（2）抓住主要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目 必測(cè)項(xiàng)目：圍護(hù)樁水平位移，支撐軸力、錨索錨固力 選測(cè)項(xiàng)目：土壓力、鋼筋應(yīng)力等。（3）影響基坑穩(wěn)定的兩個(gè)重要階段：基坑開(kāi)挖到底部、第三道支撐的拆除。（4）圍護(hù)樁水平變形測(cè)試 圍護(hù)樁位移量的大小主要取決于圍護(hù)結(jié)構(gòu)的剛度、支撐系統(tǒng)的剛度、水土壓力以及土方開(kāi)挖強(qiáng)度、土方開(kāi)挖順序等因素。 根據(jù)對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移的監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，可以調(diào)整基坑土方開(kāi)挖順序、土方開(kāi)挖強(qiáng)度；第二十三頁(yè)，共二十六頁(yè)。1）測(cè)斜管 測(cè)斜管一般是塑料管或鋁合金管。測(cè)斜管內(nèi)有兩對(duì)互成正交的縱向?qū)Р?，其中一?duì)槽口應(yīng)該垂直于基坑邊線，以保證測(cè)得圍護(hù)結(jié)構(gòu)撓曲的最大值。2）測(cè)斜原理 目前工程上應(yīng)用的比較多的是活動(dòng)式測(cè)斜儀，活動(dòng)式測(cè)斜儀采用帶導(dǎo)輪的測(cè)斜探頭，測(cè)斜管內(nèi)分成m段，每段長(zhǎng)度為L(zhǎng)（一般為500mm或1000mm），為了真實(shí)反映圍護(hù)結(jié)構(gòu)的撓曲情況，測(cè)斜管與圍護(hù)樁的鋼筋綁扎在一起，在進(jìn)行測(cè)斜管管段連接時(shí)，必須將上、下管段的滑槽相互對(duì)準(zhǔn)，以便測(cè)斜儀的探頭在管內(nèi)能夠平滑運(yùn)行，為了防止泥漿從縫隙中滲入管內(nèi)，接頭處應(yīng)進(jìn)行密封處理，涂上柔性密封材料或貼上密封條。 圍護(hù)樁在背后水土壓力、機(jī)械荷載和其它活載的