【導(dǎo)讀】困難如環(huán)境污染、地址條件差等等。本次設(shè)計的目的是在已有的資料基礎(chǔ)上進行，按照各規(guī)范對寧波軌道交通一號線望春站進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。本課程設(shè)計主要進行車站圍護結(jié)構(gòu)或主體結(jié)構(gòu)設(shè)計。依據(jù)驗算結(jié)果進行驗證，變形與穩(wěn)定性均達到設(shè)計規(guī)范要求。程施工階段進行模擬驗算。對基坑開挖、回筑過程的計算，得到最大應(yīng)力，進行。鉆孔灌注樁以及地下連續(xù)墻配筋。配筋結(jié)束后進行裂縫控制驗算等工作。最后對結(jié)構(gòu)的防水進行設(shè)。計，完成寧波軌道交通一號線望春站結(jié)構(gòu)設(shè)計。

　　

【正文】 結(jié)構(gòu)仍要選擇 1000 mm 厚地下連續(xù)墻，與內(nèi)襯墻為復(fù)合墻形式結(jié)構(gòu)。具體圍護結(jié)構(gòu)形式還應(yīng)結(jié)合周邊建筑、地下管線的變形保護等級進行調(diào)整。 工程類比： 車站名稱 土層特征 基坑開挖深度 覆土厚度 圍護結(jié)構(gòu)形式 麗園路站 （寧波） 淤泥質(zhì)亞粘土 Φ 1000鉆孔樁 盛莫路站 （寧波） 淤泥質(zhì)亞粘土 Φ 1000鉆孔樁 東外環(huán)路站 （寧波） 淤泥質(zhì)亞粘土 Φ 1000鉆孔樁 望春站 （本次設(shè)計站） 淤泥質(zhì)亞粘土 表 34 近似工程類比 結(jié)論： 通過以上 待選圍護結(jié)構(gòu)形式的優(yōu)缺點、適用情況、 造價分析 、相似工程的選型類比 得出結(jié)論：圍護結(jié)構(gòu)采用Φ 1000 鉆孔灌注樁法 + 止水帷幕 。 設(shè)計計算時使用課程設(shè)計要求的直徑 1000 的鉆孔灌注樁作為計算對象，并另假設(shè)采用 1000 的地下連續(xù)墻進行設(shè)計計算以達較為全面的練習(xí)效果。 鉆孔灌注樁換算等效的地連墻如下所示： mDh ???? 按地連墻進行截面計算后再按公式 換算得相應(yīng)單樁的彎矩、剪力及位移，然后分別進行截面與配筋計算 。 支撐結(jié)構(gòu)選型 《 城市軌道交通結(jié)構(gòu)工程》課程設(shè)計 設(shè)計說明書 作者： 101300 畢宗琦 25 采用坑內(nèi)支撐和圍檁結(jié)構(gòu)體系時，圍檁結(jié)構(gòu)的常用形式有鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的特點見表 35 結(jié)構(gòu) 優(yōu)點 缺點 適用范圍 鋼 安全，拆卸方便； 可重復(fù)利用，使用和圍護成本低；對施工的干擾小。 強度不如鋼筋混凝土； 對于形狀不規(guī)則的基坑，架設(shè)較為困難。 深度較小，形狀較規(guī)則的基坑 鋼 筋 混凝土 材料的強度較大，安全系 數(shù)高； 對于形狀不規(guī)則的基坑使 用更方便。 安裝、拆除比鋼結(jié)構(gòu)困難 ； 不能重復(fù)利用，使用成本較高 ； 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的尺寸大，對施工的干擾大 。 開挖深度大，形狀不規(guī)則的基坑 。 表 35 圍檁結(jié)構(gòu)比選 在 望春 站基坑設(shè)計中，在不同的車站基坑的選擇不同的第一道水平支撐的圍檁。由于基坑開挖深度最大達到 ，基坑所處區(qū)域地層比較均勻，根據(jù)以上條件，采用鋼筋混凝土與鋼結(jié)構(gòu)結(jié)合的形式作為車站基坑的圍檁 形式。 冠梁的結(jié)構(gòu)尺寸，主要受基坑形狀、基坑場地范圍內(nèi)土層情況和基坑開挖深度的影響，當(dāng)基坑開挖深度大、基坑形狀不規(guī)則、所處地層為軟弱土層時，冠梁的結(jié)構(gòu)尺寸要適當(dāng)增大以承受地下連續(xù)墻傳遞來的應(yīng)力?！督ㄖ庸こ碳夹g(shù)規(guī)程》中規(guī)定：圍檁的截面高度 (水平向截面尺寸 )不應(yīng)小于其水平向計算跨度的 1/8，截面不應(yīng)小于支撐的截面高度。基坑中除第一道支撐外，若第一道以下各道支撐采用鋼筋混凝土支撐，其圍檁結(jié)構(gòu)剖面的厚度和高度可與地下連續(xù)墻的厚度相同。 則 根據(jù)設(shè)計要求和車站基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計實例，頂圈梁采用 800?1000，圍檁尺寸為 800?1000。 在架設(shè)其它各道鋼支撐時，可將鋼支撐直接架設(shè)在地下連續(xù)墻開挖面，在設(shè)計時均不單獨設(shè)置圍檁結(jié)構(gòu)。 支撐豎向布置 根據(jù)標準和規(guī)范的規(guī)定，參考類似工程的經(jīng)驗，結(jié)合 望春 站的基坑安全等級和車站所在地區(qū)的土層情況，在保證安全的前提下盡量方便施工，初步擬定車站主體結(jié)構(gòu)中頂板、中板、底板的位置見表 36。 所在 層 標準斷面 (m) 《 城市軌道交通結(jié)構(gòu)工程》課程設(shè)計 設(shè)計說明書 作者： 101300 畢宗琦 26 板頂埋深 板底埋深 頂板 中板 底板 表 36 車站主體埋深初步擬定 上圖表中的數(shù)值為車站主體結(jié)構(gòu)頂板、中板、底板在地面開挖面以下的深度 。在該開挖深度范圍內(nèi)，不允許施做基坑的支撐結(jié)構(gòu)。參考規(guī)范給出的建議值，結(jié)合 寧波 地區(qū)的設(shè)計經(jīng)驗，可以初步擬定 望春 站基坑的支撐形式和道數(shù)見表 37。 支撐 標準斷面 結(jié)構(gòu)類型 中心深度 第一道支撐 鋼 第二道支撐 鋼 第三道支撐 鋼 第四道支撐 鋼 表 37 支撐形式與道數(shù) 支撐 水平 布置 《基坑工程手冊》中規(guī)定：對于地層軟弱、周圍環(huán)境復(fù)雜、控制基坑變形要求嚴格的深大基坑，支撐軸線的水平間隔，采用鋼筋混凝土支撐的，一般為 10～12m，鋼支撐的一般為 6～ 10m 左右。 根據(jù)以上設(shè)計規(guī)范有關(guān)規(guī)定，結(jié)合實際情況，鋼支撐水平距離確定：圍護墻為地下連續(xù)墻時為保證在每個槽段的墻體穩(wěn)定，一般設(shè)置至少 2 個支撐點。每幅墻長為 6m，則每道支撐的水平距離為 3m。所以基坑平面布置如表 38。 結(jié)構(gòu)類型 水平間 距 鋼支撐 3m 表 38 支承平面布置 支撐尺寸的確定 根據(jù)規(guī)范的規(guī)定， 以及課程設(shè)計車站要求， 鋼支撐選擇在地鐵車站支護結(jié)構(gòu)中常用的鋼管支撐，鋼支撐的截面尺寸為Φ 609mm，厚度 t=16mm。 圍護插入比及地下連續(xù)墻厚度的初步擬定 圍護 入土深度 ,主要取決于基坑整體穩(wěn)定性、圍護墻體抗傾覆穩(wěn)定性、基坑底土體的抗隆起穩(wěn)定性條件、防治管涌的穩(wěn)定性條件及抗基底下承壓水的穩(wěn)定條 《 城市軌道交通結(jié)構(gòu)工程》課程設(shè)計 設(shè)計說明書 作者： 101300 畢宗琦 27 件。入土深度的大小對減小地面沉降及降低工程造價有一定的影響。 根據(jù)工程實例和課程設(shè)計要求，插入比與厚度取值見表 39 尺寸 插入比 入土深度 Φ 1000 鉆孔樁 表 39 基坑穩(wěn)定性分析 根據(jù)前面初步擬定參數(shù)，得到 標準段 斷面的土層與支撐位置設(shè)計剖面圖見圖33， 支撐形式 為鋼支撐。 圖 33 標準段支撐 整體穩(wěn)定性驗算 考慮內(nèi)支撐作用時，通常不會發(fā)生整體穩(wěn)定破壞，因此對只設(shè)一道支撐的支護結(jié)構(gòu)需驗算整體滑動，而對設(shè)置多道內(nèi)支撐時可不作驗算。本次圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計需要設(shè)多道支撐，所以不用再做整體穩(wěn)定性驗算。 《 城市軌道交通結(jié)構(gòu)工程》課程設(shè)計 設(shè)計說明書 作者： 101300 畢宗琦 28 鉆孔灌注樁抗傾覆穩(wěn)定性驗算 計算示意圖如圖 34 所示 圖 34 鉆孔灌注樁抗傾覆穩(wěn)定性驗算示意圖 圖中 ： Fa —— 傾覆力； Fp —— 抗傾覆力； Za —— 傾覆力合力作用點與最后一道支撐距離； Zp —— 抗傾覆力合力作用點與最后一道支撐距離； h0 —— 基坑開挖深度； D —— 圍護結(jié)構(gòu) 底部有到基坑底部深度； 驗算公式：OCRCQ MMK /? 式中： PPRCRC ZFMM ??抗傾覆力矩: aaOCOC ZFM ??傾覆力矩: QK：抗傾覆穩(wěn)定性安全系數(shù)， 本站為一級基坑工程取 計算點處主動土壓力強度 ? ??? aaiia KcKhrqp 2)( 《 城市軌道交通結(jié)構(gòu)工程》課程設(shè)計 設(shè)計說明書 作者： 101300 畢宗琦 29 其中主動土壓力系數(shù) 計算點處被動土壓力 強度 其中 被 動土壓力系數(shù) δ為計算點處地基土與墻面間的摩擦角（176。），取δ =(2/3~3/4)φ，地基較差時取最大值，反之取最小值，且δ≤ 20。 Fp， Fa 采用土壓力分布圖計算。 標準段抗傾覆驗算 標準段基底埋深 14,286m， 底部位于 ① 3 淤泥質(zhì)亞粘土 層中，鉆孔灌注樁 長29m， 底部在 ⑤ 1 亞粘土 中。最后一道撐位于地面以下 處，在 ① 3 淤泥質(zhì)亞粘土 層中。 基坑外部地下水位埋深取 ，內(nèi)部取 土壓力系數(shù)計算如表 310。 土層編號 巖性名稱 層厚（ m） 天然重度 γ（ kN/m3） 靜止側(cè)壓力系數(shù) K0 內(nèi)摩擦角 φ（ 176。 ） 內(nèi)聚力c(kPa) 水平基床系數(shù)Kh(Mpa/m) 垂直基床系數(shù)Kv(Mpa/m) 水平滲透系數(shù) Kh（ cm/s） 垂直滲透系數(shù) Kv（ cm/s） 比例系數(shù) m（ MN/m^4） 累計土層厚度 壓縮模量(MPa) ① 2 粘土 (硬殼層 ) 1 18 33 3 2 ① 3 淤泥質(zhì)亞粘土 17 ② 22 淤泥質(zhì)亞粘土 18 14 20 6 7 ④ 2 亞粘土 28 25 ⑤ 1 亞粘土 100 28 125 土層編號 巖性名稱 含水量（ %） 含水率 w a E 天然重度 γ（ kN/m3） e 干重度 Gs 有效重度 ① 2 粘土 (硬殼層 ) 32 18 ① 3 淤泥質(zhì)亞粘土 42 ② 22 淤泥質(zhì)亞粘土 39 18 )245(tan 2 ????aK ? ?? phpiip KcKhrp 2)( 《 城市軌道交通結(jié)構(gòu)工程》課程設(shè)計 設(shè)計說明書 作者： 101300 畢宗琦 30 表 310 土壓力系數(shù) 采用水土分算計算土壓力，過程如表 31 31 313 所示： 各項分布圖見圖 3 3 37. 土層 重度 內(nèi)聚力 c 內(nèi)摩擦 角 主動土壓力系 數(shù) 深度 m 主動土壓力 kpa 粘土 (硬殼層 ) 18 33 0 18 33 1 淤泥質(zhì)亞粘土 17 1 17 17 17 17 17 淤泥質(zhì)亞粘土 18 20 14 18 20 14 亞粘土 28 28 28 亞粘土 28 28 28 29 表 311 主動土壓力計算過程 根據(jù)規(guī)范要求，按照最后一道支撐下的土壓力分布來進行計算，故主動土壓力分布圖見下圖 ④ 2 亞粘土 35 ⑤ 1 亞粘土 35 《 城市軌道交通結(jié)構(gòu)工程》課程設(shè)計 設(shè)計說明書 作者： 101300 畢宗琦 31 圖 35 主動土壓力分布圖 主動土壓力造成的力矩計算得 ?主動M kN?m 土層 重度 內(nèi)聚力 c 內(nèi)摩擦角 被動土壓 力系數(shù) 深度 被動土壓 力 淤泥質(zhì)亞粘土 17 17 17 淤泥質(zhì)亞粘土 18 20 14 18 20 14 亞粘土 28 28 28 亞粘土 28 28 《 城市軌道交通結(jié)構(gòu)工程》課程設(shè)計 設(shè)計說明書 作者： 101300 畢宗琦 32 28 29 表 312 被動土壓力計算過程 圖 36 被動土壓力分布圖 被動土壓力造成的力矩計算得 ?被動M kN?m 深度 m 水壓力 kpa 0 1 1 28 28 《 城市軌道交通結(jié)構(gòu)工程》課程設(shè)計 設(shè)計說明書 作者： 101300 畢宗琦 33 表 313 水 壓 力 計 算 圖 37 水壓力分布圖 水壓力造成的力矩計算得 ?水M kN?m 則通過以上計算數(shù)據(jù)可得： ??? PPRC ZFM抗傾覆力矩 kN?m ??? aaOC ZFM傾覆力矩 kN?m 所以， 標準段 處鉆孔灌注樁的抗傾覆穩(wěn)定性滿足要求。 抗滑移穩(wěn)定性驗算 抗滑移穩(wěn)定性驗算主要考察重力式圍護墻體沿底面滑 動的可能性。本車站圍護結(jié)構(gòu)為板式有支撐圍護結(jié)構(gòu)，可不作抗滑移穩(wěn)定性驗算。 抗隆起穩(wěn)定性驗算 29 ??? OCRCQ MMK 《 城市軌道交通結(jié)構(gòu)工程》課程設(shè)計 設(shè)計說明書 作者： 101300 畢宗琦 34 圖38 圍護墻底地基承載力模式抗隆起驗算示意圖 將墻底面作為求極限承載力的基準面，參照 Prandtl