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成都地铁一号线宾馆站工程*工挖孔施工组织设计（毕业论文）第一章设计方案综合说明
拟建成都地铁一号线宾馆站工程位于成都市*民南路，指挥街与盐道街交叉路口附近。车站中心里程为YDK9+620.00,车站结构外缘起讫里程为YDK9+526.4～YDK9+692，全长165.6m。车站西侧为礼堂及其停车场、***会议中心以及正在修建的29层建筑；车站东侧紧邻成都民航售票中心；南端有宾馆、岷山饭店以及*桥、北端为*民南路与红照壁的交叉路口，仁恒实业（成都）有限公司正在拆迁的地块，高38层的四川*信托投资公司，力诚百货公司。车站站位处于城市中心，周边经济文化商业活动较为频繁，既有会议中心又有高档宾馆及写字楼，还有即将开发的商务中心，道路交叉口较多，车流*流繁忙，*民南路为城市南北向的交通主干道，双向6车道，影响车站的主要有电信电缆1条，DN150煤气管道1根，DN400给水管道1根。
宾馆站为地下二层单柱双跨岛式明挖车站，地下一层为站厅层，地下二层为站台层，车站结构为单柱两跨钢筋混凝土框架，车站顶板覆土为2.6米，底板埋深16.2米左右。
本站共设四个出入口豪园F栋施工组织设计，并预留一个出入口的接口，共设两组风亭，2号风亭包含一个紧急疏散出口设置在车站的东北端，1号风亭设置在车站的西南端，处于宾馆角部与其待建工程结合设置。
1.1.2工程水文地质条件
1.1.2.1地形地貌
宾馆站位于*民南路、指挥街与盐道街交叉路口处，地处川西平原岷江Ⅰ级阶地，为侵蚀～堆积阶地地貌，站区地形平坦，地面高程约为498.0～499.9m。
1.1.2.2岩土层特征
段内均为第四系（Q）地层覆盖。地表多为第四系全新统*工填筑（Q4ml）杂填土，其下为全新统冲积层Q4al）卵砾石土夹粉细砂；第四系上更新统冰水
沉积、冲积（Q3fgl+al）及第四系中更新统冰水沉积、冲积（Q2fgl+al）卵石土夹砂透镜体；下伏白垩系上统灌口组（K2g）泥岩。
按上述的分层依据，结合本区间场地工程地质条件，划分岩土层，按岩土地层层序，从上至下分述如下：
1.1.2.3水文地质
地下水主要有两种类型：一是松散土层孔隙水，二是基岩裂隙水。第四系孔隙水基本都赋存于全新统（Q4）、上更新统（Q3）和中更新统（Q2）的砂、卵石土中，三层砂卵石层含水极其丰富，形成一个整体含水层，含水层总厚度约14.90～20.7m，为孔隙潜水。卵石土综合含水层渗透系数K为46.22m/d，为强透水层。地下车站主体结构基本位于该层砂、卵石土中，受地下水影响较*。
表层杂填土地下水含量甚微，对工程影响较小。基岩裂隙水基岩裂隙水主要赋存于岩石裂隙中，基岩岩性为泥岩，透水性、富水性较差，水量小。
成都市充沛的降雨量（多年平均降雨量947mm，年降雨日达140天），构成了地下水的主要补给源。同时，雨洪期南河及附近沟渠也为其补给源。此外，区内地下水还接受NW方向的侧向径流补给。
根据《成都市地铁一期工程沿线水文、工程、环境地质条件，主要问题及对策专题研究报告》成果，本站附近的南河排泄地下水，地下水水坡坡度平均值3.5‰左右。
依据《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》（铁建设[2005]157号），按化学侵蚀环境判定，地下水无腐蚀性。
1.1.3基坑侧壁安全等级及重要性系数
成都地铁一号线宾馆站基坑安全等级为一级，基坑重要性系数γ0=1.1。
1.设计主要依据的规范，规程和规定：
2.《成都地铁1号线一期工程宾馆站岩土工程初勘报告》(铁道第二勘查设计院)2005.10；
3.《成都地铁1号线一期工程2标段宾馆站详勘阶段岩土工程详勘报告》(铁道第二勘查设计院)2006.04；
4.《成都地铁1号线一期工程宾馆站初步设计》(铁道第一勘查设计院)2006.02；
5.《成都地铁1号线一期工程技术要求》(试行稿、补充稿)；
6.成都地铁1号线一期工程设计总体部提供的有关技术工作联系单等。
关于“纤维筋在盾构端头井围护桩中的应用研究”会议纪要（2006）第38期及相关设计建议
成都地铁1号线一期工程车站线路平、纵面图，站址范围管线资料，站址范围地质资料（电子文件）。
成都市的有关技术规范、规定。
1.2.2支护结构方案
基坑分为AB、BC、CD、DE、EF、FG、GH、HA八个计算区段，如图1所示，均采用*工挖孔灌注桩与钢管支撑，坳沟、暗塘分布区采用单排双轴深搅桩止水结构。
本基坑工程的特点是基坑开挖面积*，地基土层以卵石土为主。周围环境较复杂，必须确保周围建筑物、道路、管线的正常安全使用，要求围护结构的稳定性好、沉降位移小，并能有效地止水。因此，围护结构的设计应满足上述要求。
综合考察现场的周边环境、道路及岩土组合等条件，为尽可能避免基坑开挖对周围建筑物、道路的影响，经过细致分析、计算和方案比较，本工程支护方案选用下列形式：
整个基坑采用*工挖孔灌注桩加三层钢管支撑作为支护结构。
基坑周围采用管井降水。
施工期间为确保基坑围护结构及周边环境的安全，必须对基坑进行监测，建议监测内容包括以下项目：
1）水平垂直位移量测：对围护墙顶、立柱顶端、地下管线及邻近构筑物的水平位移及沉降进行监测；
2）测斜：建议在围护墙内及墙后土体内埋设测斜管进行测斜；
3）支撑内力测试：每道支撑选择主要受力杆件量测轴力；
4）地下水位观测：建议布置坑外地下水位观测井。
5）邻近构筑物周边布设观测点，对沉降和裂缝进行跟踪测量。
总之，做到信息化施工，及时反馈信息，发现问题及时处理，以确保周围建（构）筑物的安全和施工的顺利进行。
第二章支护结构设计计算原理
2.1板桩墙结构分析的古典方法
板桩墙结构分析的古典方法较多，主要有悬臂板式墙体结构分析、浅层单支点板桩墙的自由端法、深埋板桩墙的等值梁法、多层支点板桩墙等弯矩布置法、多层支点板桩墙等反力布置方法、弹性曲线法等等。
这里着重说明本设计手算部分采用的深埋板桩墙的等值梁法。
2.1.1单层支点板桩墙的等值梁法
2.1.1.1等值梁法的基本原理
当板桩墙的入土深度较*，土体对入土部分的墙体起到了嵌固作用，此时支护墙体上端受到支撑（拉锚）的支承作用，下端受到土体的嵌固支承作用，如图所示。
在图中，ac梁自b点为铰支点，c点为固定端，d点为弯矩图中的零点即挠曲线的反弯点。若将ac梁自d点断开，并在d点设自由支承而形成ad梁，则ad梁的弯矩在同样分布的荷载作用下保持不变，即ad梁为ac梁上ad段的等值梁。这样可把支护墙体划分为两段假想梁，上部为简支梁，下段为超静定梁，这样就可以求得墙身内力。
应用等值梁法计算，首先应确定反弯点的位置，在这方面有以下几种假设：
（1）假设反弯点位于土压力强度为零的那一点；
（2）假设为墙体与基底相交的那一点；
（3）假设反弯点位于基底以下y处，其中y的确定与土体的标准贯入度N有关，对于多道支撑的支护结构可按表采用；
注：h0为支点至坑底的距离
在以上假设中，本设计采用第三种假设，即认为反弯点位于基底以下的由土体的标准贯入度确定的y处。
2.1.1.2等值梁法计算步骤
（1）计算作用于墙体上的土压力强度，并绘出土压力分布图。计算土压力强度时，对墙体前后的被动土压力乘以修正系数和。深度以下的土压力可暂不绘出。
（2）确定反弯点位置。例如本设计可根据标准贯入度查得y。
（3）按简支梁计算等值梁的最*弯矩和支点反力。
（4）计算墙体的最小入土深度。
2.1.2多层支点板桩墙的等值梁法
对于多层支点的板桩墙，在应用等值梁法进行设计计算时，其基本原理及计算步骤与单层支点的等值梁法相似，其不同点在于单层支点的等值梁法其上段为简支梁，在求解最*弯矩和支座反力时可按简支梁进行分析，而多层支点的等值梁法其假想铰（反弯点）以上的上段梁为多跨连续梁，因而在求解墙身弯矩和支座反力时应按连续梁进行分析，可以应用结构力学的弯矩分配法进行求解。至于求解墙身入土深度同样可以利用单层支点的等值梁法计算步骤进行。
应用等值梁法计算多层支点板桩墙时，应根据分层挖土深度与每层支点设置的实际施工情况分阶段分层计算，并假定下层挖土不影响上层支点计算的水平力。
由各层净土压力，…，及所求出的各层支点水平力，…，，分别计算各挖土阶段支护结构的弯矩分布图。按各阶段弯矩图的最*弯矩进行配筋。按，…，进行支撑抗力设计。
2.2板桩墙结构的有限元分析原理
由于古典法以及山肩邦男法、弹性法等一类计算方法不能有效地计入基坑开挖时挡土结构及支撑轴力的变化过程，采用这些计算方法所得到的计算结果用于多层支点的深基坑挡土结构分析时内力实际情况的误差较*，有的甚至达3倍以上。随着计算机的普及，有限单元法作为一种计算方法具有灵活、多样、限制少，易于模拟等优点而在挡土结构分析中具有优势。在使用有限元对挡土结构分析时，可有效地计入基坑开挖深度的增加，其架设数量的变化、支撑架设前的挡土结构位移以及架设后支撑轴力也会随后次开挖过程而逐渐得到调整，支撑轴力对挡土结构内力变化的影响，以及空间作用下挡土结构的空间效应等问题等等。这样可为有效、安全、经济地优化挡土结构形式和开挖过程的合理化开辟了新的方向。
（a）结构和分解成有限元，并用综合的p—x来表示结构
（b）外部（结点）和内部（构件）有限元的受力
结构上任一节点处可列出下式：
此式表示节点外力P是用连接常数A与构件内力F相乘积。需要说明的是P和F用广义力的矩阵表示，它既可代表力，有可代表力矩。同时，上式是一个速记符号，代表若干个AiFi之和，以等于第i个节点力。
对于任一结构上的全部节点，在略去下标及括号后，上式变为：
任何节点的内部变形和外部节点位移间的关系式为：
式中的e及X可以转角或平移。有结构力学的互换可以证明，B矩阵正好是A矩阵的转置，即，则
而内部构件力F与节点内部的构件变形的关系为：
其中为总刚度矩阵，P为已知结构外力，此方程仅有未知数X，其解为：
为方便起见，每一次可利用结构的一个单元来建立单元刚度矩阵。并根据位移连续及内力平衡原则，用叠加法从单元刚度矩阵来建立总刚度矩阵。具体单元刚度矩阵及S矩阵的推导及叠加法的实现可参阅有关资料，这里不再赘述。
利用此有限元方法对支护体系进行分析，将支撑，土体视为弹性支承，与墙体共同作用，共同变形，可以与支护体系实际工作状况很好地吻合，从而得出较为准确的计算结果。
式中——内支撑的压缩弹簧系数()；
——与支撑松弛有关的折减系数，一般取0.5—1.0；
混凝土支撑或钢支撑施加预压力时，取1.0；
——支撑结构材料的弹性模量()；
——支撑构件的截面积()；
——支撑的计算长度()；
——支撑的水平间距()。
式中、——分别为水平和垂直向压缩弹簧刚度()；
、——分别为弹簧的水平向和垂直向计算间距()。
2.2.4.1施工过程工况分析
图中、、为支撑杆轴力。地层抗力系数可根据现场试验或按有关规定取用。其取值需考虑到开挖面附近土体的变形和一定的安全储备。
因此，在进行支护结构的内力分析时，应针对各个不同的施工阶段的工况进行全面分析计算后才能确保支护结构全施工过程的正常使用。
2.2.4.2支撑预加压力的影响
2.2.4.3支撑安装前的位移影响
在支护结构内力分析时，对某一阶段的分析必须计入上一阶段产生的位移影响，该位移是本阶段支撑安装前就已经产生的，其影响可通过对杆系得边界条件修正加以解决。
第三章基坑支护结构设计计算书
3.1.1地质计算参数
根据本工程岩土工程勘察资料工程建设标准强制性条文-房屋建筑部分(2013年版)，各土层的设计计算参数如表1：
3.1.2计算区段的划分
根据具体环境条件、地下结构及土层分布厚度，将该基坑划分为八个计算区段，其附加荷载及计算开挖深度如表2：
为了对比分析，除用解析法计算外，还用理正软件电算。由于支护结构内力是随工况变化的，设计时按最不利情况考虑。
3.1.4土压力系数计算
按照朗肯土压力计算理论作为土侧向压力设计的计算依据水利工程渠道施工组织设计，即：
被动土压力系数：Kpi=tg2(45°+i/2)
计算时，不考虑支护桩体与土体的摩擦作用，且不对主、被动土压力系数进行调整，仅作为安全储备处理。计算所得土压力系数表如表3所示：