苏州轨道交通1号线工程影响技术评估报告Word格式.docx
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第④2层草黄～兰灰色粉质粘土夹粘质粉土（Q38-2），呈可塑～硬塑状态，层面埋深约2.5～5.5m（层面标高-0.73～-2.61m左右），含氧化铁条纹及铁锰质结核，底部以粉性土为主，土质不均。
第⑤1层灰色砂质粉土（Q37），呈稍密～中密状态，层面埋深约6.0～9.0m（层面标高-3.15～-6.00m左右），含云母，层顶夹粘质粉土，局部夹多量薄层粘性土，下部以粉砂为主，土质不均。
第⑤2层灰色粉砂（Q37），呈中密状态，层面埋深约10.0～12.8m（层面标高-7.76～-9.58m左右），含云母，颗粒组成成分以长石、石英为主，局部夹薄层粘性土，土质不均。
第⑥层灰色粉质粘土（Q36），呈软塑～可塑状态，层面埋深约13.4～16.7m（层面标高-10.33～-13.49m左右），含云母、有机质，局部夹多量粉性土，土质不均。
第⑧1层暗绿色粉质粘土（Q34），呈可塑～硬塑状态，层面埋深约为20.1～23.0m（层面标高-16.83～-19.67m左右），含氧化铁条纹及铁锰质结核，土质较好。
第⑧2层草黄～灰色粉质粘土夹粘质粉土（Q34），呈可塑状态，层面埋深约24.5～26.9m（层面标高-22.08～-23.87m左右），含云母，粉质粘土与粘质粉土呈互层状分布，约31m以下以粘性土为主，土质尚可。
第⑨层灰色粘质粉土夹粉质粘土（Q33），呈中密～密实状态，层面埋深约为29.8～35.1m左右（层面标高-26.70～-31.77m左右），含云母，夹多量薄层粘性土，土质不均。
第⑩1层灰色粉质粘土（Q32），呈可塑状态，层面埋深约40.0～43.0m（层面标高-36.66～-39.97m左右），含云母、有机质，局部夹多量薄层粉性土、粉砂，土质不均，厚度较厚，平均厚度约20m。
第⑩2层暗绿色粉质粘土（Q32），呈可塑～硬塑状态，层面埋深约61.0～64.3m（层面标高-57.97～-61.27m左右），含氧化铁条纹及铁锰质结核，土质较好。
（3）第四系中更新统Q2土层：
第⑾1层灰绿～灰色粉砂（Q23），呈密实状态，层面埋深约63.6～66.0m（层面标高-60.56～-63.0m左右），层厚11.0～13.6m，含云母，颗粒组成成分以长石、石英为主，层顶夹少量薄层粘性土，下部以细砂为主。
第⑾2层灰色含砾粉细砂（Q23），呈密实状态，层面埋深约75.0～77.6m（层面标高-71.97～-74.45m左右），层厚5.7～8.5m，含云母，颗粒组成成分以长石、石英为主，6号孔及C18号孔约80.0m左右夹少量薄层粘性土，局部区域80.0m以下含较多砾砂和中粗砂，土质不均。
基坑底部大部分区域位于（8-1、8-2）粉质粘土层。
3.2水文地质概况
3.2.1地表水
苏州地处江南水网区，属长江流域太湖水系，区内地表水系极为发育。
一般地表水历史最高水位2.49m，最低水位0.01m，常年平均水位0.88m，近3～5年最高水位为2.49m。
拟建场地南侧为河道（距离本工程基坑边线仅约20m左右），勘察期间测得河面水位标高为1.22m（黄海高程）。
3.2.2潜水
拟建场地浅部地下水属潜水类型，受大气降水及地表迳流补给。
勘察期间所测得的潜水静止水位埋深一般在0.60～3.10m之间，其相应标高为1.84～-0.31m。
根据苏州地区区域潜水稳定水位资料，苏州地区最高水位为1.33～2.63m，最低水位为-0.21～1.35m，变化幅度为1.0～2.0m，近3～5年最高水位为2.50m。
潜水与地表水的水力联系：
由于地下水与地表水间的相互补给，地下水与地表水间一般存在一定的水力联系，当对潜水层降水时，巨大的水头差会加速地表水对潜水的补给，但对深度基坑，其基坑围护的止水效果一般较好，可基本隔断两者间的水力联系。
3.2.3微承压水
拟建场地浅部第⑤1层砂质粉土及第⑤2层粉砂为微承压水含水层，属同一组含水层，动态变化同样受到大气降水、地形地貌、地表水体的制约影响，表现为降水入渗型特征。
根据苏州区域水文调查资料，该层微承压水历史最高水位为1.74m，近3～5年最高水位为1.60m，年变幅为0.80m左右。
本次详勘期间，在拟建场地布置了一个微承压水水位观测孔，勘察期间测得第⑤层微承压水头埋深约为3.10～3.15m，相应标高-0.08～-0.13m。
微承压水水质受人类活动影响甚微，仍主要反映原生态环境所特有的变化规律。
3.2.4承压水
拟建场地内承压水对本工程有直接影响的为第⑨层中赋存的第一承压水。
本次在拟建场地设置一个承压水观测孔，以观测勘察期间第⑨层中承压水水头埋深，测得第⑨层承压水水位埋深为5.00～5.10m，相应标高为-1.96～-2.06m。
3.2.5地下水、土对建筑材料腐蚀性
拟建场地周围无地下水污染源，同时本次详勘时在部分钻孔采取地下水样进行水质分析，按国标《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001及2009年局部修订版）中有关条文判定，拟建场地地下水对Ⅱ类场地环境下的混凝土有微腐蚀性，在长期浸水环境下，对钢筋混凝土结构中的钢筋有微腐蚀性，在干湿交替环境下对钢筋混凝土结构中的钢筋有微腐蚀性。
苏州地区地下水位较高，地基土呈饱和状态，根据工程经验，若地下水对混凝土有微腐蚀性，则地基土对混凝土亦有微腐蚀性。
综上判定：
拟建场地地下水和土对Ⅱ类场地环境下的混凝土有微腐蚀性；
在长期浸水环境下，地下水对钢筋混凝土结构中的钢筋有微腐蚀性，在干湿交替环境下对钢筋混凝土结构中的钢筋有微腐蚀性。
3.3不良地质作用
根据本次详勘揭露，拟建场地在南侧分布一条东西走向的暗浜（局部地表为水塘）。
浜底最大埋深约4.2m（相应标高约-1.0m），暗浜分布区域填土成分复杂、土质软弱（水塘底部为淤泥）。
本次现场勘探情况反映，暗浜区域局部在地表下1.4～4.0m分布有大量大块混凝土块等建筑垃圾，对本工程基坑围护设计及桩基施工均有一定的不利影响，设计及施工时应引起注意。
3.4有关土质参数
根据勘察报告，各土层主要物理力学特性指标见表3-1。
表31各土层主要物理力学特性指标
层
号
重度
固结快剪
（峰值）
三轴不固结
不排水剪（UU）
三轴固结不排水剪（CU）
静止土侧压力系数
侧向基床反力系数
渗透系数
室内试验
推荐值
γ
Ｃ
φ
ＣＵU
φＵU
ＣCU
φCU
Ｃ’
φ’
Ｋ0
kh
ＫＨ
ＫＶ
K
kN/m3
kPa
ＯＣ
Ｏ
MPa
cm/s
4-1
18.7
21.5
14.0
55.3
1.0
17.2
2.2
29.9
0.50
20
1.0E-6
4-2
18.8
19.4
16.1
77.0
0.9
25.6
20.0
5.4
31.5
0.47
30
5.0E-5
5-1
0.0
0.38
40
5.0E-4
5-2
18.5
32.2
0.36
60
8.0E-4
6
15.8
19.2
53.1
2.3
17.9
19.5
1.5
31.2
15
3.0E-5
8-1
43.8
16.4
122.1
43.0
20.3
6.9
33.0
0.45
80
2.0E-6
8-2
21.8
97.9
24.3
20.7
0.5
31.0
0.46
4.0E-5
9
18.9
6.3
28.4
0.41
10
4.0E-4
10-1
21.7
75.2
2.0
23.4
22.6
6.8
32.6
2.0E-5
注：
重度为平均值；
基床系数、渗透系数为建议值；
直剪（固快、快剪）、三轴（UU）、三轴（CU）为标准值。
4271号地块基坑围护方案与地铁车站结构
苏州工业园区271地块超高层项目为苏州标志性建筑，位于苏州工业园区华池街东、翠园路南、星湖街西、旺敦路北侧。
第一期工程由办公塔楼及酒店式公寓组成，下部为统一的5层大地下室。
塔楼办公建筑地上共92层、高450米；
裙房酒店公寓楼地上共24层、高80米。
基坑北侧紧邻翠园路，路宽约30m，路面下为轨道交通1号线华池街-星湖街区间。
该区段地铁主体采用现浇钢筋砼双层三跨箱形框架结构。
271号地块超高层项目的基坑呈“L”形，总面积约1.85万平方米，东西最长处约173m，南北最宽处约150m，基坑周长约632m。
基坑挖深22.45m；
中间核心筒挖深26.15m。
基坑的位置及范围见图4-1。
图41基坑的位置及范围
271号地块超高层项目北侧紧临已建地铁1号线，南侧紧邻河道，东西侧均为已建建筑。
复杂的周边环境对该工程的基坑围护设计和施工提出了很高的要求。
根据基坑围护的设计方案，在借鉴类似工程经验的基础上综合考虑周边环境、开挖深度、场地工程地质条件以及方便施工等因素，按照国家行业标准《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99中规定，该基坑安全等级定为一级。
基坑北侧紧邻地铁线路，而地铁轨道结构对变位十分敏感，这对基坑的围护提出了更严格的要求。
4.1围护方案
4.1.1围护方案
基坑采用1.0m～1.2m厚的地下连续墙进行围护。
连续墙深42.7m，由四道水平支撑支撑。
核心圆筒采用φ650@1000支护，详见《苏州市271地块超高层项目基坑围护设计方案》。
基坑的平面、剖面布置见图4-2和图4-3。
图42基坑围护平面布置图
图43北侧围护结构与地铁主体构件的立剖图
4.1.2施工工序
先平整场地，施工硬地坪；
再施工工程桩、立柱桩、止水帷幕、降水井、围护墙；
再开挖至支撑圈梁顶标高，开槽浇筑砼圈梁。
基坑土体开挖按字母顺序，依次开挖土块及施工支撑。
总体上先开挖A、B、C区，随后陆续开挖D区和E区，这样开挖纵剖面形成台阶状。
即先开挖A区、B区和C区至第一道撑底，施工I区第一道撑；
待支撑砼达到设计强度后再挖A区、B区和C区至第二道撑底，开挖D区至第一道撑底，施工各区支撑…支撑均为随挖随撑。
基坑开挖分区编号见图4-4。
图44基坑开挖分区编号示意图
4.2地铁车站结构
车站主体采用现浇钢筋砼双层三跨箱形框架结构，目前该车站已完成主体结构及覆土。
结构顶板覆土埋深约3.0m，车站结构底板埋深约16m。
车站主体采用深30m，厚0.8m地下连续墙围护，明挖顺作法施工；
车站设计为全包防水。
该区段的地铁车站剖面见图4-5。
图45基坑附近地铁站的主体结构断面
5271号地块基坑对轨道交通1号线影响评估
5.1计算内容和工况
5.1.1计算工况
在基坑开挖、支护施工过程中，系统受重力场、土和地下水作用，地面可变荷载20kPa，地铁结构的中板上可变荷载8kPa。
5.1.2计算内容
（1）计算基坑开挖、围护引起附近区段地铁主体结构的变位。
（2）计算基坑开挖、围护引起附近区段地铁主体结构的内力变化。
5.2地质断面选取
综合考虑计算范围内的地质资料后，选取的地层断面见图5-1。
根据勘察报告提供的土工试验成果，基坑支护设计参数取值见表5-1。
图51地质层分布及主要物理参数
表51各土层物理力学特性统计表
三轴不固结不排水剪（UU）
5.3计算分析及主要步骤
基坑分区、分层开挖、支护。
下一道水平支撑在上层开挖结束后进行，在水平支撑前，桩基支护已发生变位；
在上一道钢筋混凝土水平支撑强度达到设计要求后进行下一开挖工序。
上、下层水平支撑结构与桩位移协同，共同承担土体侧向压力。
因此，整个开挖过程是系统应力、应变连续、承接的过程。
地下水位的变动会起起地面沉降和建筑设施的变位；
基坑及周围土体变形模量较小，层厚深，容易引起变形，大大加大了变形控制难度。
系统作用主要包括车站建筑的地下孔隙水压力、围护体外侧的主动侧向土压力、围护体内侧的被动土压力、围护体的弹性抗力、支撑的水平力、立柱的竖向摩擦力以及它们在变位过程中的动态分配。
事实上，围护体、防渗帷幕、加固的被动土体、水平支撑和竖向支撑相互作用、相互影响，其应力、应变是一个高次超静定的、系统的空间变化过程。
围护系统和基坑周围土体形成了非常复杂的空间力学系统，围护效果不仅与基坑本身的几何尺度有关，还与地下水位、地质层物理特性、支护系统的刚度和强度有关；
土本构的非线性和围护结构变位的非线性，使得系统呈更复杂的非线性，设计和计算难度大。
而对地铁站的变位变形控制和内力增力控制是本基坑围护的关键，也是难点！
现利用有限元数值理论和方法，结合计算技术和图形技术，建立地铁轨道主体结构、地基、基坑、围护体、水平支撑和竖向支撑的有限元模型，计算基坑开挖、支护和回拆等对附近地铁站主体结构的内力和变位影响。
基坑开挖，改变了原始土基的空间结构和应力状态，甚至地下水位置变化。
这种改变，会引起地铁站主体结构的内力变化和变位。
围护结构通过对基坑界面土体的约束来控制土体和地铁主体结构的变位。
因此，要研究地铁结构的变位，必须研究地基土体的应力状态的变化。
土体、地铁主体结构、围护结构都受到重力场作用。
由于重力场作用，土体处于自然固结状态，具有初始应力。
在地质层一定的情况下，初始应力的大小随埋深线性分布，比例常数为重力加速度。
在地铁主体结构下的土体受到结构底板的压力，具体附加应力，呈超固结状态，其应力状态不再随埋深线性分布，应力由建筑结构面向地基非线性扩散。
地下连续墙附近的土体由于受到主、被动土压力作用，其应力状态也十分复杂。
首先应计算地铁结构及周围土体进行初始应力，围护结构施工前，应对地铁结构及周围土体进行应力初始化。
这是地铁变位分析的前提，是成功计算的关健，也是计算难点。
然而，因为土体本身分层，物理特性在空间上变化多样；
受建筑物的影响，土体不连续；
土体固结程度不一，应力状态复杂；
而且建筑物与土体的弹性模量有巨大差异，给消除建筑物、桩与土体的相对沉降差带来了很大难度。
所以，要精确求解地铁结构和周围土体的初始应力是一项艰巨而复杂的工作，却又必不可少。
根据基坑围护设计方案，地铁轨道主体结构、地基、基坑、围护体、水平支撑和竖向支撑形成一个连续承接、空间联动的力学系统，因此，数值计算应能真实有效的反映这些特征。
根据设计的围护方案和施工工序，拟计算的主要步骤如下：
资料收集、分析
模型规划及建立（3D模型）
重力场初始化（t=0）
现况分析（连续墙、打桩、土体加固桩等后的平衡态）（t=1）
基坑第一序开挖，计算模型内力和变位（t=2）
加载第一序支撑
，进行第二序开挖，计算模型内力和变位（t=3）
加载第二序支撑
，进行第三序开挖，计算模型内力和变位（t=4）
加载第三序支撑
，进行第四序开挖，
计算模型内力和变位（t=5）
加载第四序支撑
，进行第五序开挖，
计算模型内力和变位（t=6）
进行第六序开挖，
计算模型内力和变位（t=7）
灌注底板，核心圆筒开挖，
计算模型内力和变位（t=8）
回拆第四序支撑，计算模型内力和变位（t=9）
回拆第三序支撑，计算模型内力和变位（t=10）
回拆第二序支撑，计算模型内力和变位（t=11）
回拆第一序支撑，计算模型内力和变位（t=12）
成果分析与总结
5.4计算模型及参数
5.4.1计算软件的选取
计算由著名的大型通用数值仿真平台Adina等完成，前、后处理由HyperMesh和自编程序辅助完成。
ADINA在计算岩土变形和稳定性方面具有很强优势，主要体现在岩土材料模式丰富；
提供多种地质断层、节理裂隙处理方法；
具有锚杆、抗滑桩等杆单元算法；
多孔介质特性耦合各种非线性岩土模型进行渗流、固结沉降、以及渗流/结构/温度场耦合分析；
ADINA的材料模型可模拟岩土材料的非线性、岩土材料随时间变化的性能、考虑岩土中由于静水压力和结构变形引起的孔隙水压力的变化。
ADINA提供多种岩土材料模型，包括Drucker-Prager材料模型、Cam-clay材料模型、Mohr-coulomb材料模型、曲线描述的地质材料模型、Duncan-Zhang模型以及参数随时间变化的模型。
Drucker-Prager材料模型是理想弹塑性材料模型，具有理想塑性Drucker－Prager屈服性能和Cap硬化性能；
Cam-clay材料模型主要用来模拟黏土材料在正常固结和超固结情况下的应变硬化和软化、模拟静水压力和弹性体积应变的非线性关系、模拟理想塑性材料的极限状态；
Mohr-coulomb材料模型是理想弹塑性材料模型。
另外ADINA提供一种曲线描述的地质材料，这种材料模型允许用户自己定义模拟地质材料（包括岩土材料），材料曲线用分段线性的方式给出了加载和卸载两种不同状态下的体积模量、剪切模量与体积应变的关系，可以模拟材料的弹塑性流动、裂纹等现象。
除此之外，ADINA还提供专业的岩土徐变材料模式Lubby2模式；
用于土体多孔介质属性模拟的多孔介质材料（Porous）。
由于地质条件的复杂性，有限元分析时岩土中节理、裂隙、断层等结构的处理在分析中极为重要。
ADINA中提供如非线性间隙单元（NonlinearGapElement）和由用户输入单元刚度（质量、阻尼）特性的通用单元（General2D/3DSolidElement）以及不同的接触摩擦算法（各种变摩擦模型）对地质中的节理、裂隙、断层进行模拟。
对于边坡稳定性分析中的抗滑桩、锚杆、土钉、钢筋混凝土结构中的加强钢筋等结构模型，ADINA专门提供了Rebar单元。
Rebar单元的优点之一是不需要用户划分单元，而是由AUI前处理自动生成单元，同时使用者可以方便指定不同的RebarLine的截面特性，并定义其预应力特性以及与应力损失，这对于模拟复杂的锚固系统、钢筋混凝土预应力系统是非常重要的。
在地下空间的施工过程中，岩土材料开挖过程和支护、锚固结构的施加需要使用到单元的生死功能（ElementBirth/Death）。
为了与工程实际相符，ADINA的单元死亡功能（Death）对单元（材料）刚度的处理与其它软件不同，其刚度的变化不是瞬间完成，而是在用户指定的一个时间段从真实刚度降低到零，这是ADINA能够非常成功地模拟极为复杂施工工序真正原因。
同时ADINA提供各种方法，让用户方便处理如初始地应力等具体问题。
岩土地质中常常采用到各种基于应力波传播的地质探测的技术。
ADINA提
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