地铁基坑内支撑支护技术-杨金雷(2018年工程勘察学术会议).ppt

1、石家庄地铁基坑内支撑支护技术石家庄地铁基坑内支撑支护技术杨杨 金金 雷雷二零一八年六月中国兵器工业北方勘察设计研究院有限公司中国兵器工业北方勘察设计研究院有限公司河河 北北 省省 地地 下下 空空 间间 工工 程程 技技 术术 研研 究究 中中 心心 第第1 1页页 杨杨 金金 雷雷研究员级高级工程师、一级注册结构工程师研究员级高级工程师、一级注册结构工程师中国兵器工业北方勘察设计研究院副总经理中国兵器工业北方勘察设计研究院副总经理中国勘察设计协会工程勘察与岩土分会企业发展工作部成员中国勘察设计协会工程勘察与岩土分会企业发展工作部成员河北省工程建设标准化协会副秘书长河北省工程建设标准化协会副秘

2、书长河北省建筑信息模型学会常务理事河北省建筑信息模型学会常务理事河北省土木建筑学会工程诊治与质量控制学术委员会常务委员河北省土木建筑学会工程诊治与质量控制学术委员会常务委员欢迎交流！欢迎交流！第第2 2页页 导导 言言地铁地铁已经修到已经修到“庄庄”里啦里啦围护工程危险性重大、投资占比大围护工程危险性重大、投资占比大支护方案优选、设计优化支护方案优选、设计优化信息化技术应用信息化技术应用石地铁石地铁2号线嘉华站基坑支护设计号线嘉华站基坑支护设计.第第3 3页页 目目 录录石地铁2号线嘉华站工程概况1 1嘉华站基坑支护结构设计简介2 2BIM技术在基坑工程中的应用3 3基坑工程监测数据反分析研究

3、4 4 第第4 4页页 工程概况工程概况 石家庄城市轨道交通石家庄城市轨道交通2 2号线一期工程北起西古城，南至嘉华站，全号线一期工程北起西古城，南至嘉华站，全长约长约16.216.2公里，设站公里，设站1515座，其中换乘站座，其中换乘站5 5座，北端设西古城车辆段，座，北端设西古城车辆段，南端设嘉华停车场，规划建设年限为南端设嘉华停车场，规划建设年限为20152015年至年至20202020年。年。第第5 5页页 工程概况工程概况嘉华站嘉华站 位于胜利南街与位于胜利南街与嘉华路交口；西侧紧嘉华路交口；西侧紧邻石南线铁路（邻石南线铁路（11111818米），东侧有石家米），东侧有石家庄市染料

4、厂，商脉陶庄市染料厂，商脉陶瓷城、石家庄运输总瓷城、石家庄运输总公司加油站。公司加油站。第第6 6页页 工程概况工程概况490m20.1mB出入口A出入口D出入口C出入口风亭风亭嘉华站嘉华站车站形式为地下双层岛式车站，本站设置车站形式为地下双层岛式车站，本站设置4 4个出入口和两组个出入口和两组风亭，车站两端均设置盾构始发井，车站总长风亭，车站两端均设置盾构始发井，车站总长490.0m490.0m，标准段宽度，标准段宽度20.1m20.1m，基础埋深约，基础埋深约181819m19m。第第7 7页页 工程概况工程概况嘉华站典型剖面嘉华站典型剖面站厅层站厅层站台层站台层 第第8 8页页 支护结构

5、设计支护结构设计工程勘察工程勘察采用了采用了钻探钻探、探井探井、原位测试原位测试、物探物探、室内试验室内试验等多种手段，等多种手段，对一定数量的土样、水样进行易溶盐分析和水质分析。对一定数量的土样、水样进行易溶盐分析和水质分析。原状土样采用对开式取土器，原状砂样采用专用取砂器原状土样采用对开式取土器，原状砂样采用专用取砂器。第第9 9页页 支护结构设计支护结构设计岩土特殊指标热物理参数包括导热系数、导温系数、比热容。对保证地铁建筑良好的使用功能及降低工程造价和运行管理有着不可忽视的作用。静止侧压力系数反映地基中水平向应力的变化，推算出作用在结构上的压力分布及工程安全性。渗透系数综合反映土层渗透

6、能力，用于渗透计算。基床系数(水平，垂直)通过室内固结试验，分析石家庄浅层黄土状土的湿陷性与基床系数的关系及变化特征。得出不同湿陷系数范围内，基床系数的变化趋势。无侧限抗压强度反映土层性质。动参数包括动弹性模量、动泊松比、动剪切模量。第第1010页页 支护结构设计支护结构设计地铁车站基坑支护的特点基坑周边环境复杂风险等级高施工场地狭小车站多设置在人口稠密、车站多设置在人口稠密、构建筑物密集地段，交构建筑物密集地段，交通繁忙，地下管线复杂。通繁忙，地下管线复杂。风险源多，诱发事故的风险源多，诱发事故的因素多。如果发生危险，因素多。如果发生危险，社会影响大，经济损失社会影响大，经济损失大。大。多数

7、车站施工场地狭多数车站施工场地狭小，不允许放坡大开小，不允许放坡大开挖，受交通等影响，挖，受交通等影响，分段施工，施工顺序分段施工，施工顺序复杂多样。复杂多样。地铁车站多为狭长型平地铁车站多为狭长型平面，宽度基本一致。面，宽度基本一致。平面相对标准 第第1111页页 支护结构设计支护结构设计支护方案 嘉华站采用嘉华站采用钻孔灌注桩钻孔灌注桩+三道三道内支撑内支撑的型式，内支撑第一道为钢筋混的型式，内支撑第一道为钢筋混凝土支撑，下两道为钢管支撑。凝土支撑，下两道为钢管支撑。桩D8001200mm钢筋砼支撑8001000开挖深度约1819m钢管支撑D630X16围护桩采用围护桩采用 8001200

8、8001200；第一道采用第一道采用800mm800mm1000mm1000mm的钢筋混凝土支撑；的钢筋混凝土支撑；第二道、第三道支撑及倒撑第二道、第三道支撑及倒撑采用钢管采用钢管D630D630，t=16mm;t=16mm;桩顶桩顶800mm800mm1000mm1000mm冠梁。冠梁。2I45b钢围檩钢筋砼冠梁钢管支撑D630X162I45b钢围檩 第第1212页页 支护结构设计支护结构设计支护方案对周边环境影响小，噪音小变形小，便于监测紧邻铁路线，稳定性要求严格第一道采用混凝土支撑 第第1313页页 支护结构设计支护结构设计分析计算l基坑安全等级为一级，变形控制基坑安全等级为一级，变形控

9、制标准：地面最大沉降量标准：地面最大沉降量0.15%H0.15%H且且30mm30mm；支护结构最大水平位；支护结构最大水平位移移0.15%H0.15%H且且30mm30mm。l挡土结构主要采用平面杆系结构挡土结构主要采用平面杆系结构弹性支点法进行分析弹性支点法进行分析l内支撑结构按受力杆件进行分析内支撑结构按受力杆件进行分析l辅助有限元分析（主要用于基坑辅助有限元分析（主要用于基坑两侧荷载不平衡）两侧荷载不平衡）第第1414页页 支护结构设计支护结构设计局部平面图（第一道混凝土支撑）第第1515页页 支护结构设计支护结构设计局部平面图（第二、三道钢支撑）第第1616页页 支护结构设计支护结构

10、设计施工步序l明挖顺做法倒边施工明挖顺做法倒边施工l先主体、后附属先主体、后附属l自上而下分层、分段依次开挖自上而下分层、分段依次开挖l先支撑、后开挖先支撑、后开挖l先倒撑、后拆除先倒撑、后拆除支护结构设计支护结构设计支撑平面、竖向合理布置，基坑阳角传力可靠盾构端头井部位设置钢管倒撑风险分析，风险控制措施基坑两侧荷载不对称时对结果的调整临铁路一侧灌注桩直径和配筋加强，第一道支撑采用钢筋混凝土撑桩分段配筋主要的技术措施 第第1717页页 第第1818页页 支护结构设计支护结构设计与主体设计、现场施与主体设计、现场施工联系紧密，配合事工联系紧密，配合事项多，由于相互协调项多，由于相互协调引起的设计

11、修改多。引起的设计修改多。设计图纸多，设计变设计图纸多，设计变更时需要同时修改平更时需要同时修改平面面 、剖面及详图，、剖面及详图，工作效率低。工作效率低。支护结构设计理论和支护结构设计理论和方法不够完善，内支方法不够完善，内支撑支护结构在本地区撑支护结构在本地区经验少。经验少。存在的问题 BIM BIM技术应用技术应用BIM技术应用背景20142014年年7 7月月 住建部住建部关于建筑业发展和改革的若干意见关于建筑业发展和改革的若干意见20152015年年6 6月月 住建部住建部关于推进建筑信息模型应用的指导意见关于推进建筑信息模型应用的指导意见20162016年年8 8月月 住建部住建部

12、2016-20202016-2020年建筑业信息化发展纲要年建筑业信息化发展纲要在在工工程程项项目目勘勘察察中中，推推进进基基于于BIMBIM进进行行数数值值模模拟拟、空空间间分分析析和和可可视视化化表表达达，研研究究构构建建支支持持异异构构数数据据和和多多种种采采集集方方式式的的工工程程勘勘察察信信息息数数据据库库，实现工程勘察信息的有效传递和共享。实现工程勘察信息的有效传递和共享。在在工工程程项项目目策策划划、规规划划及及监监测测中中，集集成成应应用用BIMBIM、GISGIS、物物联联网网等等技技术，对相关方案及结果进行模拟分析及可视化展示。术，对相关方案及结果进行模拟分析及可视化展示。

13、在在工工程程项项目目设设计计中中，普普及及应应用用BIMBIM进进行行设设计计方方案案的的性性能能和和功功能能模模拟拟分析、优化、绘图、审查，以及成果交付和可视化沟通，提高设计质量。分析、优化、绘图、审查，以及成果交付和可视化沟通，提高设计质量。开开展展BIMBIM与与物物联联网网、云云计计算算、3S3S等等技技术术在在施施工工过过程程中中的的集集成成应应用用研研究，建立施工现场管理信息系统，创新施工管理模式和手段。究，建立施工现场管理信息系统，创新施工管理模式和手段。20172017年年2 2月月 国务院办公厅国务院办公厅关于促进建筑业持续健康发展的意见关于促进建筑业持续健康发展的意见国家政

14、策推动国家政策推动 第第2020页页 BIM BIM技术应用技术应用BIM技术应用背景各地应用指导各地应用指导u北北京京、上上海海、深深圳圳、广广东东、湖湖南南、福福建建、河河北北、山山东东等等地地，相相继继出出台台关关于于BIMBIM技技术术应应用用指指导导意意见见或或实实施施纲纲要要，具具体体的的规规划划了了BIMBIM应应用用的的推进计划、工程范围及奖励措施等。推进计划、工程范围及奖励措施等。u河河北北省省：从从20162016年年起起投投资资额额1 1亿亿元元以以上上或或单单位位建建筑筑面面积积2 2万万m2m2以以上上的的政政府府投投资资工工程程、公公益益性性建建筑筑、大大型型公公共

15、共建建筑筑及及大大型型市市政政基基础础设设施施工工程程等等开开展展BIMBIM应应用用试试点点，力力争争到到20202020年年末末，我我省省以以国国有有资资金金投投资资为为主主的的大大中中型型建建筑筑和和市市政政基基础础设设施施工工程程、申申报报绿绿色色建建筑筑的的公公共共建建筑筑和和绿绿色生态示范小区，集成应用色生态示范小区，集成应用BIMBIM的项目比率达到的项目比率达到90%90%。第第2121页页 BIM BIM技术应用技术应用BIM技术应用背景技术标准、导则技术标准、导则20172017年年7 7月月 建筑信息模型应用统一标准建筑信息模型应用统一标准GB/T51212-2016GB

16、/T51212-201620142014年年9 9月月 北京市北京市民用建筑信息模型设计标准民用建筑信息模型设计标准DB11T 1069-2014DB11T 1069-201420162016年年1010月月 成都市民用建筑信息模型设计技术规定成都市民用建筑信息模型设计技术规定(2016(2016版版)20162016年年5 5月月 浙江省建筑信息模型（浙江省建筑信息模型（BIMBIM）技术应用导则）技术应用导则20162016年年9 9月月 天津市民用建筑信息模型（天津市民用建筑信息模型（BIMBIM）设计技术导则）设计技术导则20152015年年4 4月月 深圳市深圳市BIMBIM实施管理标准实施管理标准(2015(2015版版)20162016年年9 9月月 河北省河北省建筑信息模型应用统一标准建筑信息模型应用统一标准DB13(J)/T213-2016DB13(J)/T213-2016 第第2222页页 BIM BIM技术应用技术应用BIM的优势作用可视化可视化参数化参数化数字化数字化协同化协同化可模拟可模拟可优化可优化BIMBIM是一个共享的知识是一个共享的知识资源，是一个分享