北京地铁线二期工程某站降水设计方案

北京地铁线二期工程某站降水设计方案1、工程概况1.1场地工程概况本工程位于XX路（XX以东）拟建建筑物地下室一层，地上为25层高层建筑，建筑面积276502m，其中地下室为28502m，地下室底板厚为500mm，顶高标高为-5.50至-4.80m采用机械桩孔灌注桩、底板、承台、地梁下做100厚C15素砼垫层，200厚片石灌砂夯实，总延长米约175米。基坑维护挖土深度为7.3m。开挖面积为4175=31502m1.2场地地质条件根据岩土工程勘察报告，基坑开挖深度影范围内的涂层由上而下一次为杂填土：成分复杂，均一性差，主要碎石、碎砖、瓦砾、粘性土等组成，局部有生活垃圾，局部地表为砼地面，土性显湿，松散——稍密，全均分布，层厚2.4~3.5米；粘土：灰黄、灰褐色，含零星贝壳残片，腐植物碎屑，局部逐渐想淤泥软土过度，层厚3.3米；淤泥：青灰色，含零星贝壳残片，腐植物碎屑，局部夹少量粉细沙，土性呈流塑，高压缩性，层厚11.9~13.2米。各土层物理力学指标如下：表1各土层主要岩土工程特性指标土层含水量重度粘聚力内摩擦角杂填土18KN/m28KPa10度粘土32.7%18.69KN/m18.3KPa8.2度淤泥69.4%15.66KN/m10.4KPa5.3度场区有一层地下水，属空隙潜水类型，地下水位深度在0.70m~1.65m之间。主要接受降雨地表水、地下径流的补给。设计中，如需要其他参数，根据规范选取。2、降水方案设计综合各种类型的井点降水条件和施工环境、占地条件和对周围建筑物的影响，拟采用轻型井点降水方案。以下对方案进行设计计算2.1.设计计算井点按照完整井计算，取滤水管直径为D=38mm，填砾厚度为100mm，则井径mmD238=2×100+38=1,井点距坑壁1.5m，降水后地下水位距坑底h=0.5m。计算s、R、rhhHS'=7.31.60.56.2m'1226.20.19.712.623811922RSkHmDrmm式中：S—地下水位降低值R—抽水影响半径r—井管半径K—渗透系数H'—含水层平均厚度H—基坑开挖深度h'—地下水位深度h—降水后的地下水位距离基坑底部距离2）涌水量计算mFr38=14.36.4534==0πmrRR6.50=38+6.12=+=00dmrRSSHKQ/38.91386.50log4.64.6-7.921.0366.1log-2366.1300'式中：0r—基坑等效半径0R—抽水计算影响半径Q—基坑涌水量其他符号意义同前3）井管埋设深度计算2取沉砂管长5.11Lm，地下水位以下过滤管长0.1Lm，滤管半径19mm地下水降落坡度101=i，3.50=019.0+5.1+25.97=sLLLiLhHHsg++++≥11=m5.16=0.1+5.1+3.50×1.0+5.0+5.8取mHg17=，井管的埋设深度为17m式中：gH—井点管的埋设深度sL—井点管中心至基坑中心水平距离h—降低后地下水位距坑底距离i—地下水降落坡度1L—沉砂管长度L—过滤管长度4）单井抽水量1依据公式dmkrlq/32.31.01019.014.312012033式中：q—单井抽水量l—滤管长度r—滤管半径5）井点数量计算5.2732.338.9115.115.1qQn个考虑到在基坑边角处要加密布置，取井点数n为30个6）井点间距：nSBSLb2211式中：b—井点间距L—基坑边缘的长B—基坑边缘的宽S1—井点距离基肯边缘的距离3、基坑支护方案设计3.1复合型土钉墙虽然土钉墙主要用于有一定粘性的砂土、粉土、硬塑和硬粘土土层,但对于本工程,由于环境容许基坑产生大于闹市区的位移,因此在这里采用土钉墙还是能保证安全而且经济的。土钉墙是近年来发展起来用于土体开挖和边坡稳定的一种新型挡土结构。土钉墙支护是通过沿土钉通长与周围土体接触形成复合体。在土体发生变形的条件下，通过土钉与土体的接触界面上的粘结力或摩擦力，使土钉被动受拉，通过受拉工作面给土体约束加固，提高整体稳定性和承载能力，增强土体变形的延性。土钉墙适用于地下水位以上或人工降水后的粘性土、粉土、杂填土及非松散砂土和卵石土等。对于淤泥质土、饱和软土，应采用复合型土钉墙支护3.2重力坝式水泥土搅拌桩（以下简称搅拌桩）将土和水泥强制搅和成水泥土桩，结硬后成为具有一定强度的整体壁状挡墙，适合于软土地区，环境保护要求不高，施工低噪声、低振动，结构止水性较好，造价经济，但围护较宽，一般取基坑开挖深度的0.7～0.8倍。国内外试验研究和工程实践表明，搅拌桩适宜于加固淤泥、淤泥质土和含水量较高而地基承载力小于120kPa的粘土、粉质粘土、粉土等软土地基深层搅拌支护是利用水泥作为固化剂,采用机械搅拌,将固化剂和软土剂强制拌和,使固化剂和软土剂之间产生一系列物理化学反应而逐步硬化,形成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥土桩墙,作为支护结构。水泥土挡墙属重力式支护结构，是利用加固后的土体形成的块体结构，并以m113025.19.6525.15.97其自重来平衡土压力，使支护结构保持稳定，从而确保地下工程的顺利进展，水泥土墙在我国从80年代开始探索应用，在90年代初随着地下建筑及地下设施的大量兴建而得到迅速发展，尤其在我国沿海地区应用极为广泛。与此同时，在水泥土墙的理论分析、设计方法、施工工艺及现场测试等各方面也取得了可喜的成绩，水泥土挡墙已成为重力式支护体系中应用最为广泛的一种形式。水泥土挡墙还兼有止水作用，因此在开挖深度不大的基坑中广泛被采用。一般适用与开挖深度小于7m的基坑，最大可达8.0m，在挖深4～6m的基坑中更显经济合理，由于这类支护结构的位移一般都较大，对于周围环境保护要求较高的工程慎用。3.3排桩加内支撑钻孔灌注桩护坡是一种最为广泛的实用技术，钻孔灌注桩加内支撑围护受力合理，变形小，造价相对便宜，而且安全度高。而且排桩加内支撑体系经众多工程实践检验是安全可靠的。其主要优点如下:（1）施工质量较易控制因其工艺本身保证施工人员与监督人员较易控制质量，其质量的稳定程度较高。即或是木构件，其质量也较易于检验和控制，成品的质量稳定性相应的也较高。（2）充分发挥材料在性质上的优点，达到经济的目的作为支撑构件，不伦是多道钢管交叉支撑还是钢筋混泥土对撑和角撑，在受水平力时基本上是受压杆件。（3）尤其适合于在软土地基中采用在深厚软土地基中土压力较大，对于内支撑支护的支撑结构来说，仅要相应的加大段面以提高其承载力。而对锚拉式结构来说，除荷载加大之外，还因为土质软，要数量更多、要求更高的锚杆才能达到支护的目的。从这意义上来说内支撑式支护尤其适合于软土基坑使用。（4）在一定的条件下具备缩短工期的潜力支撑构件可以一次性开挖浇筑成行。当各种条件具备时，可以实行机械化开挖，包括支撑下方的土体在内。如能加厚开挖分层，施工占用的工期是很短的。4设计计算与验算4.1土钉墙设计计算与验算4.1.1土钉内力计算每层土钉所受到的最大拉力或设计内力N，1cosvhNpss1qppp式中：—土钉倾角p—土钉长度中点处侧压力1p—土钉长度中点处由支护土体自重产生的侧向土压力qp—地表均布荷载引起的侧压力土层性能相差较大，分为3层分别计算：第1层土压力:c80.060.05h187.3所以该层土按粘土计算。=10aktan(45)0.720.839ak=182/mkN1211.aacPkhHk=2810.71187.3187.30.839=79.102/kNm20.72014aPkq2/kNm79.101493.10P2/kNm式中：—土的重度H—基坑深度ak—主动土压力系数第2层土压力:c18.30.130.05h18.697.3所以该层土按粘土计算=8.2aktan(45)0.7520.866ak=18.692/mkN1211.aacPkhHk18.310.751183697.318.697.30.86620.752015Pkaq2/kNm71.631586.63P2/kNm第3层土压力：c18.30.130.05h18.697.3所以该层土按粘土计算=5.3aktan(45)0.8320.91ak=15.662/mkN1211.aacPkhHk=10.410.83115.667.315.667.30.9120.832016.6Pkaq2/kNm75.916.692.5P2/kNm93.186.6392.590.73p2/kNm土钉间距取1m。即2111nvssmnvNpss=90.7kN4.1.2计算土钉直径21.354sdydFNf式中：sdF—土钉的局部稳定性安全系数，一般取1.5;yf—钢筋抗拉设计值N—土钉的设计内力d—土钉钢筋直径ykf—钢筋抗拉标准值1.5sdF，钢筋抗拉强度设计值：2300yNfmm3441.590.71020.681.351.353.14300sdyFNdmmf所以选取22的Ⅱ级钢筋。4.1.3土钉长度计算223.14221.351.35300153.8844djydf表2各层土丁的自由段长度计算土钉序号高程(m)土钉内力N(kN)有效长度L(m)极限抗拔力土钉全长安全系数T11.090.77.2145.96121.61T22.090.78162.17121.79T33.090.78.5172.31121.9T44.090.710150.72131.66T55.090.710.7161.27131.78T66.090.711.5173.32141.91T77.090.714.5136.6151.5113.140.127.253.8145.96ubTDLKN23.140.12853.8162.17ubTDLKN33.140.128.553.8172.31ubTDLkN43.140.121040150.72ubTDLkN53.140.1210.740161.27ubTDLkN63.140.1211.540173.32ubTDLkN73.140.1214.525136.6ubTDLkN634.9N1107.75uT1107.751.75634.9k总4.1.4抗滑稳定验算墙宽取为7米,墙底部土40抗滑力(7.3720720)tan401975tFkN土压力引起水平推力为各道土钉拉力之和634.9N抗滑稳定安全系数9751.541.2634.9tHFKN4.1.5抗倾覆稳定验算抗倾覆力矩即土的自重平衡力矩7(7.3720720)140672WMkNm倾覆力矩090.7(7.371234567)2095.17MkNm抗倾覆稳定安全系数40761.942096.17K4.1.6面层设计面层实为支撑于土钉上的无梁连续板。面层厚100mm,土钉间距即为面层跨距1.0lm.作用于第一层土上的荷载：1ooqPPP210.50.7(0.5)79.133.2/5oSpkNm20.72014/qpkNm2147.2/pkNm作用于第二层土上的荷载220.50.7(0.5)71.6330.1/5oSpkNm20.752015/qpkNm2245.1/pkNm作用于第三层土的荷载230.50.7(0.5)75.931.88/5oSpkNm20.832016.6/qpkNm2348.48