杭州市地铁1号线设计毕业设计.doc
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1、河北工程大学毕业设计(论文)前言毕业设计是检验我们在大学期间学习的一个重要环节,它对培养我们的知识运用能力、实践能力和创造性思维起着非常重要的作用;毕业设计又可以使我们对所学的专业知识进行深化理解和系统掌握。因此,毕业设计是我们对所学知识的掌握程度和运用能力的一次全面的总。在作设计之前,我到中铁三局桥隧公司杭州市地铁1号线标段文泽路站项目部进行了毕业实习,在实习的同时,我不但了解了野外工作的具体操作,同时也熟悉了资料的收集和整理的过程。在实习过程中,我收集到了一套比较完整的资料杭州市地铁1号线标段文泽路站详勘阶段岩土工程勘察报告和杭州市地铁1号线标段文泽路站抽水试验井报告说明书,基本可以满足我
2、的毕业设计的要求。1)工程任务拟建杭州市地铁1号线标段文泽路站建筑总面积20283.42,由主体结构、车站出入口、通风口和端头井四部分组成。车站主体结构底板埋深16.00m,端头井埋深17.6m,初步设计采用明挖法进行施工,地下连续墙进行支护;其他附属结构开挖最大深度约9.2m。在建筑场地范围内,钻孔施工过程中初见水位埋深为1.204.00,相应高程4.23-3.35m(1985国家基准高程)补给来源为大气降水及地表径流,并以蒸发、向锦鳞河侧向径流排泄,根据收集到的区域水文地质数据,杭州市下沙区地下水位年变化幅度在1.0m左右。深部承压水位场地局部分布在1中砂层中,为弱承压水,因本层为局部分布
3、,未测到其承压水位,根据临近场地经验,该层承压水位在6.00m左右,以侧向径流的补排为主。潜水位和承压水位随季节、气候的因素而有所变化。因为基坑开挖槽底位于水位线以下,所以需要进行基坑降水1。2)工程设计要求: 依据场地的岩土工程勘察报告、抽水实验报告和有关参考文献资料对场地的地下水类型、埋藏情况、渗透性及其腐蚀性及地下水位季节变化规律等进行分析和论述,得出用于基坑降水的场地基本资料。 在掌握场地工程地质条件、水文地质条件和场地周围环境条件的基础上,提出适应于本场地的几种方案,经多方面论证取舍选出适合用于本场地的降水方案深井井点降水法。 论述深井井点降水法的原理,同时进行方案的论述、计算得出相
4、应的设计值,并进行反复的验算直到达到要求为止。最后确定降水井的井管管径300mm,由滤水管、吸水管和沉砂管三部分组成。沿车站纵向在在轴线上布设一排井点,每两眼井间的间距为23.8m,井孔直径600mm,井点深度为19.5m,单井出水量为100m3/d,基坑的涌水量为3811.61m3/d,对降水深度进行反复验算,最终确定降水深度已满足到要求。第1章区域概况杭州市位于杭州嘉湖平原与浙西山区交汇处的浙北地区,钱塘江下游,京杭运河南部,地理位置为北纬3015,东经12010。杭州市地处亚热带北缘,属于亚热带季风气候,四季交替明显,雨量充沛,据杭州气象台资料,常年平均气温16.0,极端最高气温42.1
5、(1930年8月10日),极端最低气温-20.2(1967年1月16日)。年平均降水量1461.2mm,每年有两个雨季,46月份为梅雨季节,79月份为台风雨季节。依据区域地质、地震数据,存在于本区的球川萧山深断裂、昌化普陀大断裂和孝丰三门大断裂,均为形成历史悠久、延续时间长、反复活动多次,在近代地质历史上有过活的微弱活动性断裂,球川萧山深断裂由江西弋阳经本省普陀大断裂横跨浙江北部,西起浙皖边界,东至杭州湾处,宽20km,长150km,形成于震但纪中后期;孝丰三门大断裂,由孝丰向东,经杭州南到宁海入三门湾,长480km。三条断裂相交于本区萧山西兴闻堰间。上述微弱活动性断裂的新构造运动表现在浙北平
6、原第三纪、第四纪堆积厚度(下沉)的差异,以及有感地震两个方面。根据史料记载历史上杭州曾经发生过4级以上地震三次,如发生在公元929年的西兴地震为5级,震中烈度为度,震中区房屋有损坏。但未曾有有关地面水平位移、错位及地裂记载。根据浙江省地震部门资料,上述断裂最新活动年代为第四纪晚更新世(Q3),全新世(Q4)无构造运动,地震总的活动特点是强度低,震级小。按建筑抗震设计规范(GB50011-2001),拟建场区地震动峰值加速度为0.05g,抗震设防烈度为6度区,区域稳定性较好。总体上,本场地作为拟建项目的建设场地是适宜的。第2章工程场地概况拟建杭州市地铁1号线标段文泽路站站台中心位置位于杭州市下沙
7、二号大街(东西向)、五号大街(北端)和文泽路(南端)三路交汇处。车站主体部分位于二号大街上(车站具体位置详见勘探点平面位置图)。本站所在的二号大街为下沙主要街道,为现状30m、规划50m的城市干道,人(车)流量较大。东侧为九号大街,下沙大学城在二号大街北侧,与之一河相隔。车站西南侧为月雅苑住宅小区,东南侧为一天然气站。本站临近学生公寓和下沙城常规公交中心站,客流较集中。本工程范围主要包括杭州地铁1号线二期工程文泽路站工程主体部分及附属部分的土建工程。车站总长451.80m(其中地铁车站部分长度为150m,车站折返线加临时存车线长度为301.8m),标准段宽19.40m,开挖深度为16.00m;
8、两端盾构端头井开挖深度约17.6m,宽度为23.7m,其他附属结构开挖最大深度约为9.2m,车站主体建筑面积为17849.72,建筑总面积为20283.42。主体部分为两层,地下一层是站厅层和物业开发段,地下二层为站台层。车站共设8个出入口和4组风亭。根据勘察报告,场地内的稳定地下水水位埋深为1.204.00,其标高为4.233.35。杭州市下沙区地下水位年变化幅度在1.0m左右。深部承压水位于场地局部分布的1中砂层中,为弱承压水,因本层为局部分布,所以未测到其水位,根据临近场地经验,该承压水位在6.00m左右,以侧向径流的补排为主。潜水位和承压水位随季节、气候等因素而有所变化。因为基坑的槽底
9、位于水位线以下,为保证支护结构施工、基坑挖土及地下室施工的顺利进行,则需要进行基坑降水2。第3章工程地质条件第3.1节 地层岩性文泽路站所处区域属于临钱塘江的冲海积平原,第四纪覆盖层厚度达5575.6m,由于堆积年代及固结条件不同,性质不一,竖向由松散至中密状态变化,厚度一般在20m左右;其下为淤泥质软土及粘性土,地面下深约4045m左右为圆砾层,中密密实状态,底部基岩埋深一般在地面下5580m左右。拟建场地地基土按成因类型,各土层按由上至下由新到老的顺序分述如下:2:素填土(mlQ4):灰杂色,松散,稍湿,以粉土为主,含少量碎砖块及碎石块等。地表0.3m为沥青。全场地分布,层顶高程5.358
10、.01m,层厚0.53.00m。1:砂质粉土(al-mQ4):灰黄色,稍密,很湿,含云母碎屑。切面无光泽反应,干强度较低,韧性低,摇振反应迅速。局部缺失,层顶深度0.503.00m,层顶高程3.085.92,层厚0.401.87m。1砂质粉土(al-mQ4):灰黄色,稍密,局部中密,很湿,含云母碎屑,局部夹粉砂。切面无光泽反应,摇振反应迅速,干强度较低,韧性低。全场分布,层顶深度0.54m4.00m,层顶高程2.294.99m,层厚2.707.50m。2砂质粉土(al-mQ4):灰色、灰黄色,稍密,很湿,含云母碎屑,局部夹粉砂。切面无光泽反应,干强度较低,韧性低,摇振反应迅速。局部缺失,层顶深
11、度5.009.80m,层顶高程-4.180.43m,层厚0.504.29m3砂质粉土(al-mQ4):灰色,中密,很湿,含云母碎屑,局部夹粘性土薄层。切面无光泽反应,摇振反应中等,干强度较低,韧性低。全场分布,层顶深度6.0012.08m,层顶高程-5.981.38m,层厚5.0015.80m。4砂质粉土(al-mQ4):灰色,稍密,很湿,含云母碎屑,局部夹粘质粉土。摇振反应迅速,切面无光泽反应,干强度较低,韧性低。局部缺失,层顶深度14.5022.20m,层顶高程-16.82-8.97m,层厚0.6511.69m。6粘质粉土夹淤泥质粉土(al-mQ4):灰色,粘质粉土呈稍密状,含云母碎屑,局
12、部夹砂质粉土;淤泥质粉质粘土呈流塑状,含有机质,单层层厚0.100.50cm。全场分布,层顶深度18.1227.69m,层顶高程-22.20-12.70m,层厚2.9115.50m。2淤泥质粘土(mQ14):灰色,饱和,流塑,含有机质,见贝壳碎片,局部夹薄层状粉土。刀切面光滑,摇震反应无,干强度中等,韧性高。全场分布,层顶深度31.0035.00m,层顶高程-29.60-25.57m,层厚4.138.00m。2粉质粘土(lQ23):褐灰色,软塑,含少量腐殖质,局部夹薄层状粉土及粘土,层底粉砂含量较高。摇震反应无,切面较光滑,干强度中等,韧性中等。局部缺失,层顶深度36.0042.20m,层顶高
13、程-36.82-30.57m,层厚1.1115.8m;1中砂(alQ13):浅灰色、灰黄色,饱和,中密,局部夹粘性土,含云母碎屑及少量贝壳。主要分布场地东部,层顶深度36.6644.10m,层顶高程-38.71-31.24m,层厚1.739.10m;2粘土(alQ13):青灰色,可塑状,局部软塑,含少量有机质,局部夹有粉砂,切面光滑,摇震反应无,干强度高,韧性高。局部分布,层顶深度45.3048.80m,层顶高程-43.34-39.92m,层厚1.205.50m;(20)1全风化泥质粉砂岩(K):褐红色,全风化,岩心呈可塑粘性土状,矿物结构模糊,矿物成分以粘土化,合金钻头钻进容易。仅Zlwzl
14、-5号孔揭露,层顶深度55.00m,层顶高程-49.48m,未揭穿。第3.2节场地周边环境拟建场地位于杭州市钱塘江西岸的冲海积平原,地貌形态单一,现状大部分为通行道路,路面平坦,局部为绿化带,绿化带处地势稍高,拟建车站主要位于杭州市下沙去3二号大街上,二号大街东西向穿过场地,南侧距车站4m左右为二号渠,渠宽约17.0m,勘探期间渠中有水,水深约1.2米因渠两侧和渠底均为水泥封底,与地下水联系不大。东北侧为浙江理工大学,南侧距车站7m左右为锦鳞苑小区(612层),锦鳞苑西侧为锦鳞河,河宽约24m,水深约1.8m;场地中西部有一暗渠通过,是连通锦鳞河和二号渠的地下水力通道。场地东北面为下沙公交中心
15、站。整个场地地下尚有交多的市政管线(包括上、下水线、污水、雨水、煤气、电力、通讯光缆等)通过。第4章 工程水文地质条件第4.1节 工程水文地质条件据岩土工程勘察报告场区的地下水主要有浅部粉(砂)性土层(层)中的潜水和局部的砂土层1的弱承压水。外业勘探时测得勘探孔内潜水水位埋深,一般在1.24.00m之间,相应高程4.233.35m(1985年国家基准高程),补给来源为大气降水及地表径流,并以蒸发、向附近锦鳞河侧向径流排泄,据收集到的区域水文地质数据,杭州市下沙区地下水的年变化幅度在1.0m左右。深部承压水位于场地局部分布的1中砂层中,为弱承压水,因本层为局部分布,所以未测到其水位,根据临近场地
16、经验,该承压水位在6.00m左右,以侧向径流的补排为主。潜水位和承压水位随季节、气候等因素而有所变化。场地中西部有一暗渠通过,是锦鳞河和二号渠的通道,对潜水影响不大。第4.2节 抽水试验本次采用单孔非完整井(带两个观测孔)的试验方法进行,目的是查明第四系含水层埋深、厚度;地下稳定水位、水质;场区潜水含水层的渗透系数、涌水量、影响半径等。为基坑降水设计提供所需要的水文地质参数。4.2.1抽水孔的布置按照文泽路站抽水试验方案要求,抽水井布置在整个车站的中部,两个观测孔距主孔距离分别为2m和5m。4.2.2抽水试验的方法及工作量依据杭州市地铁1号线工程详细勘察阶段岩土工程勘察技术要求及资料整理标准结
17、合文泽路站抽水试验方案,本次布置1组抽水试验井进行3个降深的抽水试验、观察恢复水位,最后以非完整井稳定流求取水文地质参数。抽水井井口直径为300mm,使用140PVC滤管,滤水管采用4层包网,滤水管和井壁之间填中砂。于2007年1月28日2007年2月8日共计完成钻探工作量60.00m。抽水试验成果见表4.1表4.1 抽水实验成果表降落高程主孔降深S(m)观1降深S1(m)观2降深S2(m)涌水量Q(m3/h)单位降深涌水量q(m3/h.m)稳定时间(h)第一次降深3.800.800.151.500.39512第二次降深9.801.600.362.750.28112第三次降深14.802.40
18、0.753.500.23612注:该主孔地下水稳定水位为2.2m稳定流计算含水层渗透系数,按照岩土工程试验监测手册,不完整井计算公式:K=0.16Q/l/(S1-S2) arsh(l/r1)-arsh(l/r2) (41)l=l0-0.5(S1+S2)Q为涌水量(m3/d)arsh()为反双曲线函数l0滤管长度(m)r1,r2观测孔至抽水孔的距离(m)S1,S2为观测孔水位降深(m)根据上式及抽水试验所得的结果,经过计算得出各降深的渗透系数为:K1=0.620m/d;K2=0.621m/d;K3=0.625m/d求出平均渗透系数:k=0.622m/d即7.2010-4cm/s4.2.4水质分析
19、根据本次岩土工程勘察报告,在抽水试验孔中连续4天测得地下水的温度1415,进而确定地层温度1415。根据本次勘探水质分析数据及临近工程数据,按国标岩土工程勘察规范(GB500212001)判定,本场地地下水对混凝土无腐蚀性,对钢结构具有中腐蚀性,对钢筋混凝土结构中的钢筋具有中腐蚀性。第5章基坑降水方案推选第5.1节基坑降水方案概述在地下水位较高的透水土层(例如砂类土及粉土)中进行基坑开挖施工时,由于坑内外的水位差大,较易产生潜蚀、流砂、管涌、突涌等渗透破坏现象,导致边坡或基坑坑壁失稳,直接影响到建筑物的安全3。在基坑开挖施工中,为了避免产生流砂、管涌,防止坑壁土体坍塌,保证施工安全和工程质量,
20、必须对地下水进行有效的治理。在基坑工程施工中,对地下水的治理一般可以从两个方面进行,一是堵截地下水;二是降低地下水位。目前,国内外对地下水进行堵截的方法有钢板桩、地下连续墙、稀浆槽、夹心墙、防渗垂直帷幕、防渗水平帷幕及冻结法等4。而通常采用的降水法有明沟排水和井点降水法两种5:1)明沟排水:在基坑内(或外)设置排水沟、集水井,并用抽水设备把地下水从集水井中不断抽走,保持基坑干燥。此法因设备简单、施工简便、成本低,而得到广泛采用。单独使用时,降水深度不宜大于5m,否则在坑底容易产生软化、泥坡脚出现流砂、管涌,边坡塌陷,地面沉降等问题。2)井点降水:在拟建工程的基坑四周埋设能渗水的井点管,配置一定
21、的抽水设备,不间断的将地下水抽走,使基坑范围内的地下水降至设计深度。井点法降水适用于具有不同几何形状的基坑,它有克服流砂、稳定边坡的作用。由于基坑内土方干燥,有利机械化施工,缩短工期,保证工程质量与安全,是一种行之有效的现代化施工方法,已广泛应用。目前国内常用的井点降水法有轻型井点、喷射井点、管井降水(降水深度大于15m称为深井井点)、自渗井点等。第5.2节降水方案各论及比选5.2.1 明沟排水法明沟排水是指在基坑内设置排水明沟或渗渠和集水井,然后用水泵将水抽出基坑外的降水方法。明沟排水(简称明排)一般适用于土层比较密实,坑壁较稳定,基坑较浅,降水深度不大,一般不超过5米,且坑底不会产生流砂和
22、管涌等的降水工程。 当场地为较密实的、分选好的土层,特别是带有一定胶结度或粘度的土层时,由于其渗透性低,渗流量较少,在地下水流出时,边坡仍稳定,即使在挖土方时,底部可能会出现短期翻浆或轻微变动,但对地基无损害,所以适宜明排;而该工程降水深度超过了5米,、砂质粉土为主要含水层,其土层为松散稍密,分选性中等差,部分为中砂,含砾石,含云母碎屑,局部夹粉砂,不适合采用明沟排水法。井点法降水适用于具有不同几何形状的基坑,它有克服流砂、稳定边坡的作用。由于基坑内土方干燥,有利机械化施工,缩短工期,保证工程质量与安全,是一种行之有效的现代化施工方法,已广泛应用。选用明排降水时,应根据场地的水文地质条件、基坑
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