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1、西安科技大学 硕士学位论文 西安地铁潏河停车场出入线基坑支护方案优化设计 姓名：姚进 申请学位级别：硕士 专业：地质工程 指导教师：唐胜利;王振福 论文题目：西安地铁潏河停车场出入线基坑支护方案优化设计 专 业：地质工程 硕 士 生：姚 进 （签名） 指导老师：唐胜利 （签名） 王振福 （签名） 摘 要 基坑支护工程是一个综合性很强的系统工程，其支护方案的优劣直接影响工程进 度、质量和成本，在整个基坑施工工程中占有重要的地位。随着我国城市土地资源紧缺 状况越来越严重，地下空间的利用变得越来越重要，这对基坑工程的开挖与支护提出了 更高、更严格的要求。 本文研究基于西安地铁二号线潏河停车场出入段线
2、基坑支护方案的优化设计， 利用 系统工程地质调查法、对比排除法、模糊数学综合评判法以及计算机模拟技术，对出入 段线基坑进行了系统研究设计， 反应了浅、 深基坑支护设计的过程。 通过实际调查资料， 统计分析该研究区基本工程概况、环境条件以及相关地质情况，确定研究区基坑等级， 综合分析当前基坑支护方案的类型及其适用范围， 根据研究区基坑等级及其基坑开挖对 周边环境影响等因素综合考虑， 利用比选排除法得出适合该研究区基坑支护方案并对每 个方案进行支护设计，进而利用数学模糊评判方法对所有适用方案进行综合评分，选出 最优方案。利用理正深基坑设计软件进行验算，ADINA 软件进行模拟，验证了最终方案 的可
3、行性，对基坑支护方案选型及设计有一定的参考意义。 关 键 词：基坑支护；方案选择；对比排除法；加权评分法；支护结构设计 研究类型：设计型 Subject ：The Optimum Design of Foundation Pit for Xian Metro Bubble Creek Parking Lot of out and in Line Specialty ：Geological Engineering Name ：YaoJin （signature） Instruction ：Tang Shengli （signature） Wang Zhenfu （signature） ABSTR
4、ACT Foundation Pit is very complex system engineering, its pros and cons of supporting programs directly affect the progress, quality and cost. So it occupies an important position throughout the excavation construction project. As Chinas urban land resource constraints, more and more serious condit
5、ions, the use of underground space has become increasingly important, and this foundation pit excavation support the project proposed by a higher, more stringent requirements. This paper explores the bubble Creek parking lot and out of Xian Subway Line excavation section of the programs optimal desi
6、gn, use the method of systems engineering geological survey, compared exclusion, fuzzy comprehensive of evaluation and computer simulation technology to design the lines, it reflects the design process of shallow and deep foundation pit. Though actually survey data to ensure the level of the study a
7、rea, it includes statistic analysis of the basic engineering, environmental conditions and related geological conditions. Comprehensive analysis of the current excavation program of the type and scope， according to the study area and the excavation pit level impact on the surrounding environment int
8、o account factors, obtained using comparison of elimination to the study of foundation pit support and supporting design of each program, and then use fuzzy evaluation mathematical method to score all of applicable comprehensive programs, select the best program. Use of management software for deep
9、excavation design checking, ADINA software to simulate，verify the feasibility of the final program, it has a certain reference value on the excavation plan selection and design. Key words：Foundation Pit Program of Choice Contrast Exclusion Weighted Fat Supporting Structure Design Thesis ：Design Type
10、 1 绪论 1 1 绪论 1.1 选题背景 近年来，随着城市现代化建设的迅速发展，地上地下空间同时开发，各类用途的地 下空间已在各大中城市中得到开发利用，诸如地下停车库、地下商城、地铁、地下仓库 以及多种地下民用和工业设施等，由此而产生了大量深基坑工程，其规模和深度不断加 大。而且，城市基坑工程往往处于房屋和生命线工程的密集地区，所以对基坑工程的要 求也越来越高，迫使工程技术人员须从新的角度去审视基坑工程这一古老课题，使得参 与这一领域研究的人也越来越多，也取得了一系列的成功经验和成果 1。但是不容回避 的事实是，由于基坑工程的复杂性以及设计、施工的不当，基坑工程发生事故的概率仍 然很高。一些
11、大城市，如北京、上海、广州、南京、杭州地铁工程也相继全面展开 2。 随着建筑密度，建筑高度和开挖深度的增加，对基坑支护技术提出了更高的要求。由于 缺乏对基坑支护技术的认识而酿成了一些事故，从而引起了政府主管部门及科研、设计 单位的重视。如杭州地铁基坑塌陷事故已致多人遇难、失踪。究其原因，问题症结可能 出在杭州当地土质、基坑维护设计以及施工单位操作这三方因素上。事实上，在当前中 国的地铁建设热潮之中，地铁塌陷事故已非首例，在北京、上海等城市发生地铁塌陷事 故时就有专家指出，各地城市决策者们还存在着一定程度上不够清醒的地方。比如说， 对一个城市地铁路网的层次和分工缺乏系统性、整体性的考量；有些线路
12、设计的前期论 证做得不够扎实，给后期工作带来很多隐患。 此外，技术力量不足和违规建设，也是 地铁事故频发的深层原因。 对于基坑工程的研究早在 40 年代 Peck 和 Terazgi 3-5等人就开始进行并对土方开挖 的稳定和支撑的内力等进行了研究并提出了计算方法； 50 年代 Eide 和 Bjerrum 6等人又 分析了基坑坑底的隆起从此对基坑工程开始进行科学分析和计算方法的研究， 此后随着 世界各地深基坑工程的增多，引起科学家和工程技术人员的重视，逐步采用仪器进行监 测。在我国 80 年代以前深基坑工程较少，除去北京在修建地下铁道时有些较深的开挖 之外，多达不到深基坑的范围。在上海当时修
13、建的多层和高层建筑的地下室多为一层， 深度一般不超过较深基坑，在北方地区由于土质较好、地下水位低，已有 10m 以上的基 坑；而在上海一带的软土地区，亦开始出现少量的两层地下室，开挖深度-8m 左右，开 始应用钢板桩支护。但此时的计算方法比较简单，多采用“等值梁法” 、 “弹性曲线法” 等简易方法对支护结构进行计算，对基坑的稳定研究较少。 进入 90 年代，我国的高层和超高层建筑进入一个迅速发展阶段。以上海为例，地 铁工程开始建造。其他如天津、广州、深圳等大中城市都发展迅速。随着交通的发展， 为了充分利用地下空间，地下铁路也逐渐增多（如现在修建的西安、杭州等城市地铁） ， 西安科技大学硕士学位
14、论文 2 基坑的开挖深度也逐渐增大。工程实践的增多，促进了基坑工程学科的发展，此时支护 结构的形式逐渐多样化，水泥土围护结构、钢板桩、钻孔灌注桩、挖孔桩、地下连续墙 等同时加以采用。支撑形式亦得到发展，钢支撑和各种形式钢筋混凝土支撑都有应用。 在计算理论和计算技术方面提高更快，有限元方法和计算机的应用日趋普及，大大提高 了计算精度。 与此同时，中国土木工程学会和中国建筑学会也召开了一些深基坑工程方面的会 议，交流研究成果和工程经验。近几年来，为了总结基坑工程的设计、施工经验，更好 地指导工程实践，上海市、深圳市、广东省和武汉市等陆续制订了一些基坑工程方面的 地方标准，国家亦制订了国家行业标准建
15、筑基坑支护技术规程JGJ120 一 99，这些 基坑工程方面法规的出现进一步提高基坑工程的设计和施工水平， 带来巨大的经济效益 和社会效益。 基坑工程设计包括勘察、支护结构设计、降水设计(地下水位控制)、土方开挖方案 设计、 监测和环境保护方案设计等内容。 基坑工程设计的特殊性是与施工过程密不可分， 其施工的每一阶段，外荷载、结构体系等都在变化。施工工艺和施工顺序的变化、支撑 形成时间的长短、支撑拆除的顺序和方式、基坑尺寸的大小及气温的变化，都影响最后 的计算结果。因此，详细了解各个施工工况对正确进行基坑设计十分重要。此外，基坑 工程设计虽然有了很大的进步.但其计算理论并非完美无缺，而且诸多影
16、响因素在计算 中也难以全面反映，施工过程中也可能出现一些意外的情况。因此，目前进行基坑工程 设计，要采取理论计算、监测数据和工程经验相结合的办法，以求基坑工程设计更加合 理和经济。 西安市从 20 世纪 90 年代初开始筹划、研究发展城市快速轨道交通。目前西安 市城市快速轨道交通建设规划已经报国家批复，近期正在建设 2 号线和 1 号线。西安 市城市快速轨道交通 2 号线(以下简称 2 号线)是西安市首条开工建设的轨道交通工程， 为西安市轨道交通线网南北向骨干线，以出入段基坑作为研究对象，从而更好的了解西 安地带基坑特点；西安地铁正在大力兴建中，我们针对基坑问题一方面吸取以往地铁事 故的经验教训，加强设计、施工管理，确保工程的安全；另一方面，在
