基坑設(shè)計(jì)方案分冊(cè)三

瑞和宜山大廈深基坑工程安全評(píng)估報(bào)告xx市隧道工程軌道交通設(shè)計(jì)研究院PAGE1PAGE2xx國際廣場C、D塊高層建筑后期沉降對(duì)地鐵車站、區(qū)間隧道影響分析xx市隧道工程軌道交通設(shè)計(jì)研究院xx年xx月PAGE1PAGE11目錄1工程概況……………11.1D地塊23＃樓概況………………………11.2C地塊19＃樓概況……………22計(jì)算理論………………22.1有限元計(jì)算理論…………………22.2計(jì)算參數(shù)…………………43地鐵保護(hù)區(qū)域高層沉降對(duì)地鐵車站影響分析……54地鐵保護(hù)區(qū)域高層沉降對(duì)區(qū)間隧道影響分析…………………75地鐵保護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求……………106結(jié)論…………101.工程概況1.1D地塊23＃樓概況xx國際廣場工程地處xx市xx區(qū)西北角，東起xx路，西至xx路，南臨xx路，北抵xx鐵路。D塊工程內(nèi)的23#辦公塔樓位于地鐵7號(hào)線xx路車站的50m保護(hù)范圍內(nèi)，距離車站的距離為31～35m。23＃樓地上總計(jì)23層，室內(nèi)外高差0.30m，塔樓屋面標(biāo)高91.5m；地下室總計(jì)二層，地下一層層高為5.95m，地下二層層高為3.55m。底板面標(biāo)高為-10.00m。地下室頂板厚度為0.18m，下一層板厚為0.15m，筏板厚度為1.8m，墊層厚度約為0.1m。筏板下設(shè)置64.6m長的φ850灌注樁，樁端進(jìn)入eq\o\ac(○,9)2層灰色粉砂土。xx路為地下兩層島式站臺(tái)車站，車站主體結(jié)構(gòu)側(cè)墻為雙層疊合墻，連續(xù)墻厚度為0.6、0.8m，內(nèi)襯墻厚度為0.4、0.6m。與地塊D區(qū)結(jié)合的結(jié)構(gòu)型式為單柱雙跨鋼筋砼框架結(jié)構(gòu)，頂板厚0.8~1.0m，中板厚0.4m，底板厚1.0m。在連接區(qū)域，xx路車站西側(cè)的連續(xù)墻深度為28m，車站底板深度約為15.3m。23＃樓相對(duì)地鐵車站關(guān)系如圖1所示。xxxxxxxx圖123＃樓相對(duì)地鐵車站關(guān)系1.2C地塊19＃樓概況C地塊內(nèi)的19＃高層位于地鐵7號(hào)線xx路與xx路地鐵區(qū)間隧道的保護(hù)區(qū)域內(nèi)，該樓為長條形，南北向長邊61.5m平行于地鐵區(qū)間隧道。19＃房屋距離地鐵區(qū)間隧道的最近距離為24.9m，平均距離約為26.8m。19＃樓為框架剪力墻結(jié)構(gòu)，樓高85m，設(shè)置一層地下室，地下室埋深6.7m(相對(duì)于既有地面絕對(duì)標(biāo)高3.90)，采用筏板基礎(chǔ)，筏板下設(shè)置64.6m長的φ850灌注樁，樁端進(jìn)入eq\o\ac(○,9)2層灰色粉砂土。19＃高層附近的地鐵7號(hào)線區(qū)間隧道線路中心間距為13.2m，區(qū)間隧道線路平面為1000m圓曲線，隧道外直徑6.2m，內(nèi)直徑為5.5m。盾構(gòu)隧道的管片混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C55，主筋采用HRB335鋼筋。區(qū)間隧道位于第eq\o\ac(○,4)層淤泥質(zhì)粘土層中，隧道頂部覆土厚度為9.24m。19號(hào)樓相對(duì)于地鐵區(qū)間隧道的關(guān)系如圖2所示。圖219＃樓與地鐵區(qū)間隧道的平、剖面圖2.計(jì)算理論2.1有限元計(jì)算理論計(jì)算采用三維有限元進(jìn)行分析，土體和混凝土結(jié)構(gòu)采用八節(jié)點(diǎn)六面體等參元進(jìn)行模擬。在局部坐標(biāo)系中，八節(jié)點(diǎn)等參元如下圖所示：圖3八節(jié)點(diǎn)等參元具有C0階連續(xù)性的八節(jié)點(diǎn)單元，在局部坐標(biāo)系中，其節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)和形函數(shù)如下所示：(1)該單元是常應(yīng)變單元，其單元?jiǎng)偠染仃嚍?4x24階，單元內(nèi)任意一點(diǎn)的坐標(biāo)可以用節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)表示為：(2)單元內(nèi)任意一點(diǎn)的位移，通過形函數(shù)可以用節(jié)點(diǎn)位移表示如下：(3)上式中，I為3x3單位矩陣。該單元的應(yīng)變－位移關(guān)系矩陣為：＝(4)即：為了得到應(yīng)變—位移矩陣中的應(yīng)變矩陣，需要得到形函數(shù)對(duì)總體坐標(biāo)的導(dǎo)數(shù)。通過先用形函數(shù)對(duì)局部坐標(biāo)求導(dǎo)，然后再利用Jacob矩陣的逆陣進(jìn)行坐標(biāo)變換，可以得到形函數(shù)對(duì)整體坐標(biāo)的導(dǎo)數(shù)。根據(jù)公式(1)，可以得到Ni對(duì)局部坐標(biāo)的導(dǎo)數(shù)。如N1對(duì)局部坐標(biāo)的導(dǎo)數(shù)如下：形函數(shù)對(duì)于局部坐標(biāo)和整體坐標(biāo)的導(dǎo)數(shù)通過Jacob矩陣建立聯(lián)系,轉(zhuǎn)換關(guān)系如下:(5)公式中為Jacob矩陣，如下式所示：(6)形函數(shù)對(duì)整體坐標(biāo)的導(dǎo)數(shù)如下所示：(7)公式中，Jacob矩陣逆陣(8)計(jì)算得到的應(yīng)變矩陣，如下式所示：(9)公式中：單元的應(yīng)力—位移關(guān)系矩陣推導(dǎo)時(shí)，考慮土體卸載過程為彈性卸載過程，土體的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系運(yùn)用廣義Hooke定律來表示：(10)各個(gè)應(yīng)力分量為：根據(jù)最小勢能原理，可以建立六面體單元的剛度矩陣：＝(11)公式中GP為每個(gè)方向的Gauss積分點(diǎn)數(shù)，Wp，Wq，Wr為相應(yīng)的權(quán)函數(shù)。在三維等參元的單元面上作用的面力，利用Galerkin原理可以得到該面力的等效荷載：(12)2.2計(jì)算參參數(shù)根據(jù)高層結(jié)構(gòu)筏筏板基礎(chǔ)計(jì)計(jì)算的最大大沉降量作作為有限元元模型的輸輸入數(shù)據(jù)，分分析基礎(chǔ)沉沉降對(duì)臨近近地鐵和區(qū)區(qū)間隧道的的影響。高高層建筑的的基礎(chǔ)沉降降由高層結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單單位提供，計(jì)算土層的主要參數(shù)如表1所示。表1土層主要參數(shù)土層層號(hào)土層名稱重度γ(KN//m3)粘聚力c(KPPa)內(nèi)摩擦角Φ(°°)壓縮模量Es00.1-00.2（Mpa）泊松比ν②褐黃－灰黃色粉粉質(zhì)粘土18.717245.90.39③灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)質(zhì)粘土夾粘粘質(zhì)粉土17.710235.180.42④1灰色淤泥質(zhì)粘土土16.812112.020.42④2灰色粉質(zhì)粘土18.35316.480.40⑤灰色粉質(zhì)粘土17.91714.53.480.40⑥暗綠－草黃色粉粉質(zhì)粘土19.546156.860.38⑦1黃－灰色砂質(zhì)粉粉土18.763510.290.363．地鐵保護(hù)區(qū)域高高層沉降對(duì)對(duì)地鐵車站站影響分析析根據(jù)筏板基礎(chǔ)的最最大沉降量量，計(jì)算筏筏板基礎(chǔ)的的沉降對(duì)地地鐵車站沉沉降的影響響。23#號(hào)樓筏板板的厚度為為1.8mm，設(shè)置φ850的鉆孔灌灌注樁，樁樁長64..6m，進(jìn)進(jìn)入eq\o\aac(○,9)2層灰色粉粉砂土層中中，單樁豎豎向承載力力設(shè)計(jì)值為為35000kN。根據(jù)TBSP計(jì)算結(jié)果果，筏板基基礎(chǔ)的最大大沉降量為為21mmm。有限元元計(jì)算模型型如圖4所示，采采用八節(jié)點(diǎn)點(diǎn)等參元模模擬土層和和結(jié)構(gòu)，單單元總數(shù)為為323664，節(jié)點(diǎn)總總數(shù)為370446。根據(jù)高層沉沉降引起的的土體位移移場如圖55所示。高高層沉降引引起的車站站結(jié)構(gòu)變形形如圖6所示，車車站最大沉沉降為0..1mm，車車站最大水水平位移為為0.144mm，車車站結(jié)構(gòu)的的傾斜為00.17mmm，高層層結(jié)構(gòu)的后后期沉降對(duì)對(duì)車站的影影響較小。高高層沉降引引起的車站站結(jié)構(gòu)內(nèi)力力變化如圖圖7所示，車車站結(jié)構(gòu)最最大豎向應(yīng)應(yīng)力變化為為0.066MPa，最大水水平應(yīng)力變變化為0.044MPa。圖4高層沉降對(duì)車站站影響計(jì)算算模型(a)土層空空間豎向沉沉降(m)(b)土層空空間水平位位移(m)圖523＃高層沉沉降引起的的土層位移移場(a)橫斷面面沉降(b)車站站結(jié)構(gòu)豎向向位移(m)(c)車站站結(jié)構(gòu)水平平位移(m)圖6車站結(jié)構(gòu)附加變變形圖(m)(a)車站結(jié)結(jié)構(gòu)豎向應(yīng)應(yīng)力變化(kPa))(b)車站結(jié)結(jié)構(gòu)水平應(yīng)應(yīng)力變化(kPa))圖7車站結(jié)構(gòu)附加應(yīng)應(yīng)力圖(kPa))4．地鐵保護(hù)區(qū)域高高層沉降對(duì)對(duì)區(qū)間隧道道影響分析析19＃樓筏板的厚度度為1.88m，設(shè)置φ850的鉆孔灌灌注樁，樁樁長64..6m，進(jìn)進(jìn)入eq\o\aac(○,9)2層灰色粉粉砂土層中中，單樁豎豎向承載力力設(shè)計(jì)值為為35000kN。根據(jù)TBSP計(jì)算結(jié)果果，筏板基基礎(chǔ)的最大大沉降量為為21mmm。根據(jù)19＃樓高層層的最大沉沉降量，分分析沉降對(duì)對(duì)地鐵區(qū)間間隧道的影響，計(jì)算模型型如圖8所示。采用8節(jié)點(diǎn)等參參元模擬土土層和結(jié)構(gòu)構(gòu)，單元總總數(shù)為259888，節(jié)點(diǎn)總總數(shù)為292227。圖9為高層沉沉降引起的的土體豎向向位移場和和水平位移移場，高層層沉降引起起的區(qū)間隧隧道結(jié)構(gòu)變變形如圖110所示，隧隧道最大豎豎向位移為為0.155mm，隧隧道最大水水平位移為為0.2mmm。高層層沉降引起起的隧道結(jié)結(jié)構(gòu)內(nèi)力變變化如圖111所示，隧道道結(jié)構(gòu)最大大豎向應(yīng)力力變化為0.0115MPaa，最大水水平應(yīng)力變變化為0.0115MPaa，能夠滿滿足區(qū)間隧隧道的結(jié)構(gòu)構(gòu)安全和正正常使用要要求。圖819＃高層沉沉降對(duì)隧道道影響計(jì)算算模型(a)土層空空間豎向沉沉降(m)(a)土層空空間水平沉沉降(m)圖919＃高層沉沉降引起的的土層位移移場(a)橫斷面面豎向位移移(m)(b)隧道結(jié)結(jié)構(gòu)豎向位位移(m)(c)隧道結(jié)結(jié)構(gòu)水平位位移(m)圖10隧道結(jié)構(gòu)構(gòu)附加變形形圖(m)(a)隧道結(jié)結(jié)構(gòu)豎向應(yīng)應(yīng)力變化(kPa))(b)隧道結(jié)結(jié)構(gòu)水平應(yīng)應(yīng)力變化(kPa))圖11隧道結(jié)構(gòu)構(gòu)附加應(yīng)力力圖(m)5．地鐵保護(hù)技術(shù)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)要求根據(jù)xx市市政政工程管理理局“xx市市政政法（xxx）第xx號(hào)文”中關(guān)于“xx市地鐵鐵沿線建筑筑施工保護(hù)護(hù)地鐵技術(shù)術(shù)管理暫行行規(guī)定”的通知，其其中第二條條“地鐵保護(hù)護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)”規(guī)定：深基坑、高樓樁樁基、降水水、堆載等等各種卸載載和加載的的建筑活動(dòng)動(dòng)對(duì)地鐵工工程設(shè)施的的綜合影響響限度，必必須符合以以下標(biāo)準(zhǔn)：：在地鐵工程（外外邊線）兩兩側(cè)的鄰近近3米范圍內(nèi)不不能進(jìn)行任任何工程。地鐵結(jié)構(gòu)設(shè)施絕絕對(duì)沉降量量及水平位位移量≤20mmm（包括各各種加載和和卸載的最最終位移量量）。隧道變形的曲率率半徑≥150000m。相對(duì)彎曲≤1//25000。由于建筑物垂直直荷載（包包括基礎(chǔ)地地下室）及及降水、注注漿等施工工因素而引引起的地鐵鐵隧道外壁壁附加荷載載≤20kPPa。由于打樁振動(dòng)、爆爆炸產(chǎn)生的的震動(dòng)對(duì)隧隧道引起的的峰值速度度≤2.5ccm/s。根據(jù)上述情況及及地鐵保護(hù)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)在基基坑開挖施施工中應(yīng)嚴(yán)嚴(yán)格控制基基坑圍護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)的變形形和坑底土土體的回彈彈，并嚴(yán)格格控制使用用階段基礎(chǔ)礎(chǔ)的工后沉沉降，以減減少對(duì)地鐵鐵車站的附附加變形影影響。6.結(jié)論xx國際廣場DD塊的23＃樓，C塊的19＃樓在地鐵7號(hào)線xx路車站站和區(qū)間隧隧道的500m保護(hù)范范圍內(nèi)。23＃樓距離離地鐵車站站的最近距距離為311m，19＃樓距離離區(qū)間隧道道的平均距