土木工程畢業(yè)設(shè)計（論文）-上海地鐵1號線副線交通大學(xué)站基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)與施工組織設(shè)計.docx

全套圖紙加扣3012250582編號：（ ）字 號本科生畢業(yè)設(shè)計設(shè)計題目：上海地鐵1號線副線交通大學(xué)站基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)與施工組織設(shè)計專 題：交通荷載作用下軟土地基長期沉降問題研究姓 名：學(xué) 號：班 級：土木工程地下2011-3班二一五年六月全套圖紙加扣3012250582中 國 礦 業(yè) 大 學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計姓 名：學(xué) 號：學(xué) 院：力學(xué)與建筑工程學(xué)院專 業(yè)：土木工程專業(yè)（城市地下工程方向）設(shè)計題目：上海地鐵1號線副線交通大學(xué)站基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)與施工組織設(shè)計專 題：交通荷載作用下軟土地基長期沉降問題研究指導(dǎo)教師：職 稱：二一五年六月 徐州中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書學(xué)院 力學(xué)與建筑工程 專業(yè)年級 土木工程專業(yè)地下2011 學(xué)生姓名 任務(wù)下達(dá)日期： 2015年 1月 19 日畢業(yè)設(shè)計日期： 2015 年1月 19 日至 2015 年 6 月 8日畢業(yè)設(shè)計題目：上海地鐵1號線副線交通大學(xué)站基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)與施工組織設(shè)計畢業(yè)設(shè)計專題題目：交通荷載作用下軟土地基長期沉降問題研究畢業(yè)設(shè)計主要內(nèi)容和要求：設(shè)計要求：根據(jù)上海地鐵1號線副線交通大學(xué)站基坑的實際資料，進(jìn)行該基坑的結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工組織設(shè)計。結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)容應(yīng)包括基坑施工方案、圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計，并編制設(shè)計計算書。施工組織設(shè)計內(nèi)容應(yīng)包括基坑施工準(zhǔn)備、施工方法及輔助施工技術(shù)、施工總平面布置、施工進(jìn)度計劃和施工管理等內(nèi)容。繪制圖紙：交通大學(xué)站基坑平面布置圖，基坑支撐結(jié)構(gòu)剖面圖，基坑施工總平面布置圖。專題要求：通過查閱國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)，了解交通荷載作用下軟土地基長期沉降問題研究進(jìn)展分析和發(fā)展方向，完成研究課題的綜述。其它要求：繪制的圖紙中，要求手工繪制1張。翻譯一篇與設(shè)計或?qū)ｎ}內(nèi)容相關(guān)的外文參考文獻(xiàn)，其中文字?jǐn)?shù)不少于3千字，并且附原文。院長簽字： 指導(dǎo)教師簽字：中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)教師評閱書指導(dǎo)教師評語（基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；獨立解決實際問題的能力；研究內(nèi)容的理論依據(jù)和技術(shù)方法；取得的主要成果及創(chuàng)新點；工作態(tài)度及工作量；總體評價及建議成績；存在問題；是否同意答辯等）：成 績： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計評閱教師評閱書評閱教師評語（選題的意義；基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；綜合運(yùn)用所學(xué)知識解決實際問題的能力；工作量的大??；取得的主要成果及創(chuàng)新點；寫作的規(guī)范程度；總體評價及建議成績；存在問題；是否同意答辯等）：成 績： 評閱教師簽字： 年 月 日中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計評閱教師評閱書評閱教師評語（選題的意義；基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；綜合運(yùn)用所學(xué)知識解決實際問題的能力；工作量的大??；取得的主要成果及創(chuàng)新點；寫作的規(guī)范程度；總體評價及建議成績；存在問題；是否同意答辯等）：成 績： 評閱教師簽字： 年 月 日中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計答辯及綜合成績答 辯 情 況提 出 問 題回 答 問 題正 確基本正確有一般性錯誤有原則性錯誤沒有回答答辯委員會評語及建議成績：答辯委員會主任簽字： 年 月 日學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組綜合評定成績：學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組負(fù)責(zé)人： 年 月 日摘 要本畢業(yè)設(shè)計主要包括三個部分，第一部分是上海地鐵1號線副線交通大學(xué)站基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計；第二部分是上海地鐵1號線副線交通大學(xué)站基坑施工組織設(shè)計；第三部分是專題部分，交通荷載作用下軟土地基長期沉降問題研究。在第一部分基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計中，根據(jù)基坑穿越地層的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件和周邊環(huán)境情況，通過施工方案的比選，確定圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻，支撐體系采用鋼結(jié)構(gòu)，并對其進(jìn)行相應(yīng)的強(qiáng)度和穩(wěn)定驗算。第二部分是基坑施工組織設(shè)計，根據(jù)基坑施工方法和基坑周邊的環(huán)境情況，對施工前準(zhǔn)備工作，施工場地布置，地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)施工與基坑開挖等進(jìn)行設(shè)計，并編制了工程進(jìn)度計劃，編寫了相應(yīng)的質(zhì)量、安全、環(huán)境保護(hù)等措施。第三部分是專題部分，針對交通荷載作用下軟土地基長期沉降問題，通過用經(jīng)驗擬合法和有限差分軟件相結(jié)合的方法，對隧道底部軟土地基的長期沉降進(jìn)行計算，總結(jié)出其長期沉降的規(guī)律。關(guān)鍵詞：基坑；地下連續(xù)墻；施工組織設(shè)計；圍護(hù)結(jié)構(gòu)；地基沉降A(chǔ)BSTRACTThis graduation project consists of three parts, the first part of Shanghai Metro Line 1, sub-line Jiaotong University Station Foundation Pit design; the second part is the Shanghai Metro Line 1 line Jiaotong University Vice pit stop construction organization design; Third part of the thematic section, the traffic load under a long-term settlement of soft ground research questions.In the first part of the foundation pit structure design, according to excavation works across strata geological, hydrogeological conditions and the surrounding environmental conditions, through comparison and selection of construction scheme, identified envelope using underground continuous wall, with steel support system, and its corresponding strength and stability in design.The second part is Foundation pit construction organization design, according to the excavation pattern and the environment circumstance of the foundation pit around, designing the construction preparative, the construction place arrange, underground continuous wall construction and the foundation pit excavation. Estimating the work project, weaving to write the homologous quantity、safety、civilization management measure. The third part is the thematic section, the content is under traffic load Soft Settlement of long-term problems. By fitting and finite difference software combined with experience, simulation out of the tunnel, at the bottom of Soft computing traffic loads in long-term settlement.Keyword: foundation pit; diaphragm wall; the construction organization design; retaining structure; Foundation settlement全套圖紙加扣3012250582目 錄第一部分 上海地鐵1號線副線交通大學(xué)站基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計1 工程概況11.1工程地質(zhì)及水文資料11.2工程周圍環(huán)境22 設(shè)計依據(jù)與設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)32.1 工程設(shè)計依據(jù)32.2 工程等級及設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)33 基坑圍護(hù)方案設(shè)計與比選43.1 基坑圍護(hù)方案43.2 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案比選64 基坑支撐方案設(shè)計與比選74.1支撐結(jié)構(gòu)類型74.2支撐體系的布置形式74.3支撐體系的方案比較和合理選定94.4支撐立柱樁94.5基坑施工應(yīng)變措施95 計算書115.1荷載計算115.2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)地基承載力計算145.3基坑底部土體的抗隆起穩(wěn)定性驗算145.4抗?jié)B驗算165.5 抗傾覆驗算175.6整體圓弧滑動穩(wěn)定性驗算185.7圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力變形計算及強(qiáng)度驗算185.8 支撐強(qiáng)度驗算235.9 地下連續(xù)墻配筋驗算246 基坑主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)266.1 土方開挖量266.2 混凝土澆筑量266.3 鋼筋的用量266.4 人工費用27第二部分 上海地鐵1號線副線交通大學(xué)站基坑施工組織設(shè)計1 基坑施工準(zhǔn)備291.1 基坑施工的技術(shù)準(zhǔn)備291.2 基坑施工的現(xiàn)場準(zhǔn)備291.3施工物資準(zhǔn)備302 施工方案312.1 工程概況312.2 施工工法322.3 地下連續(xù)墻施工342.4 支撐樁施工372.5 基坑開挖372.6 支撐的安裝382.7施工主要技術(shù)措施和關(guān)鍵部位技術(shù)措施393 施工總平面布置403.1 施工現(xiàn)場布置原則403.2 場地布置404 施工進(jìn)度計劃和管理措施414.1 進(jìn)度安排原則414.2 工程總進(jìn)度計劃414.3 工程質(zhì)量過程控制425 質(zhì)量、安全、文明管理措施435.1 質(zhì)量管理435.2 土方運(yùn)輸環(huán)境管理規(guī)定445.3 安全生產(chǎn)管理措施445.4 文明施工措施44第三部分 交通荷載作用下軟土地基長期沉降問題研究1 研究背景452 地基工后沉降組成472.1基礎(chǔ)工后沉降的組成472.2路基工后沉降機(jī)理分析483 研究現(xiàn)狀493.1目前交通動、靜荷載引起的地基沉降的分析方法493.2列車荷載引起的地基沉降研究現(xiàn)狀504 經(jīng)驗擬合法524.1循環(huán)積累應(yīng)變經(jīng)驗公式524.2 循環(huán)積累應(yīng)變計算535 計算實例545.1 工程概況545.2 有限差分模型建立545.3 計算結(jié)果555.4 列車速度對沉降的影響575.5 襯砌厚度的影響585.6 襯砌剛度的影響586 結(jié)論59參考文獻(xiàn)60翻譯中文61翻譯原文69致 謝75第一部分上海地鐵1號線副線交通大學(xué)站基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計全套圖紙加扣30122505821 工程概況 上海地鐵1號線副線交通大學(xué)站位于淮海中路。車站段地鐵行車道主體長約190m，端頭井寬約22m，標(biāo)準(zhǔn)段寬約18m。車站結(jié)構(gòu)型式為地下二層島式，端頭井底板埋深為18.00m，標(biāo)準(zhǔn)段底板埋深15.00m。1.1工程地質(zhì)及水文資料1.1.1工程地質(zhì) 交通大學(xué)站周圍場地較平緩，地面標(biāo)高在3.03m3.92m之間。標(biāo)準(zhǔn)段位置標(biāo)高為3.6m，土層由上至下的地質(zhì)情況如表1.1：表1.1 地質(zhì)表土層編 號土層名稱土層描述土層厚度（m）底層標(biāo)高(m)1人工填土均有分布。以雜填土為主。含石子、磚塊等，土質(zhì)松散，局部區(qū)域下部為素填土，偶含植物根莖、有機(jī)質(zhì)等。1.42.6褐黃灰黃色粘土局部缺失。可塑軟塑，含鐵錳質(zhì)結(jié)核及氧化鐵銹斑，夾少量粉性土，由上而下土質(zhì)漸軟，中高壓縮性。2.10.5灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土均有分布。流塑，不均勻，夾薄層、團(tuán)狀粉性土，在埋深56米處多以粉性土為主，高壓縮性。3.6-3.1灰色淤泥質(zhì)粘土均有分布。流塑，尚均勻，夾少量薄層、團(tuán)狀粉性土，含零星貝殼碎屑，局部為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，高壓縮性。11.1-14.21灰色粘土均有分布。軟塑，尚均勻，含少量泥鈣質(zhì)結(jié)核、腐植質(zhì)，夾少量粉性土，層下部多為粉質(zhì)粘土，高中壓縮性。2.5-16.7暗綠色粉質(zhì)粘土均有分布?？伤?，含鐵錳質(zhì)結(jié)核及氧化鐵斑點，夾少量粉性土，局部為粘土，下部有時為草黃色，中壓縮性。1.1-17.81-1草黃色粘質(zhì)粉土夾粉質(zhì)粘土均有分布。濕，中密，欠均勻，含云母及氧化鐵斑點，夾薄層粘性土，有時為可塑狀粉質(zhì)粘土，中壓縮性。13-19.11-2草黃色砂質(zhì)粉土均有分布。濕，密實，尚均勻，含云母及氧化鐵斑點，一般由上而下顆粒漸粗，層下部多以粉砂為主，頂層有時為粘質(zhì)粉土，中偏低壓縮性。1.5-20.61灰色粉砂部分孔揭示。飽和，密實，尚均勻，含云母，局部呈粉性土，中偏低壓縮性。2.3-22.92灰色粘質(zhì)粉土個別孔揭示。濕，密實，欠均勻，含云母、少量有機(jī)質(zhì)，夾薄層粘性土，局部為粉質(zhì)粘土，中壓縮性。2.7-25.61.1.2 水文地質(zhì) 地鐵站擬建場地的地下水主要由上部淺層土中的潛水和深部粉性土層中的（微）承壓水組成。據(jù)區(qū)域資料，淺部土層中的潛水位埋深，一般在地表下0.41.6m處，年平均地下水位在地表下0.50.7m處，低水位埋深為1.50m；第-層承壓水位埋深為417m。并且潛水位和承壓水位隨季節(jié)、氣候等因素而有所變化。據(jù)有關(guān)資料，地下水的溫度，埋深在4m范圍內(nèi)受氣溫變化影響，4m以下水溫較穩(wěn)定，一般為1618。 根據(jù)地質(zhì)資料，潛水水位埋深為1.232.80m，第-層承壓水水位埋深為4.08m。 水質(zhì)分析表明，地下水對混凝土無腐蝕性。由于擬建場地地下水水位較高，根據(jù)上海地區(qū)經(jīng)驗，當(dāng)?shù)叵滤撍炷翢o腐蝕性性時，其土對混凝土亦無腐蝕性，故判定擬建場地地下水和土對混凝土無腐蝕性。 另據(jù)同類工程經(jīng)驗和水質(zhì)分析報告判定，擬建場場地地下水對鋼結(jié)構(gòu)有弱腐蝕性。1.1.3 地下障礙物 本擬建場地沿線建筑物分布密集，已有建筑的基礎(chǔ)范圍、埋深及地下管線對工程影響較大。1.2工程周圍環(huán)境1.2.1 鄰近建筑 場地南北側(cè)多為居民住宅和商業(yè)住房，在基坑開挖影響范圍以內(nèi)。在工程南側(cè)有商務(wù)中心，商務(wù)中心東面是錦園居民住宅區(qū)，工程北面有建好的道路，其余的是一些商業(yè)住房和居民住宅區(qū)。工程西側(cè)是華山路。1.2.2 周圍道路 在交通大學(xué)站西端頭井位置，臨近華山路和淮海中路的交匯處，工程位于淮海中路，場區(qū)施工對交通有一定的影響，但影響比較小，在能控制的范圍內(nèi)。 1.2.3 地下管線根據(jù)現(xiàn)有的管線資料顯示，交通大學(xué)站端頭井圍護(hù)結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)無地下管線，在基坑?xùn)|側(cè)的淮海中路上，分布有20002350電力管溝，800上水管，1550雨水管，1050污水，7363電話管線，150天然氣管，80照明管，7248通信管；在淮海中路口上分布有800上水管，1550雨水管，1050污水管，7363電話管線，150天然氣管，80照明管。華山路上的管線分布較遠(yuǎn)，基坑開挖影響較小，但華山路下的管線需加強(qiáng)監(jiān)測和保護(hù)。具體管線分布情況參見表1.2。表1.2淮海中路管線分布詳細(xì)列表道路管線種類埋深（m）至端頭井基坑距離（m）淮海中路20002350電力管溝不詳9800上水管2.0101550雨水管1.95111050污水管3.0116.27363電話管線1.819.2150天然氣管1.6722.180照明管0.8-1.117.97248通信管1.7815.3華山路800上水管2.0超過基坑影響范圍1550雨水管1.95超過基坑影響范圍1050污水管3.21超過基坑影響范圍7363電話管線0.8超過基坑影響范圍150天然氣管2.34超過基坑影響范圍80照明管0.9超過基坑影響范圍備注：在至基坑外側(cè)邊緣1.5H(H為基坑開挖深度)距離內(nèi)為基坑影響范圍1.2.4 鄰近地區(qū)對地面沉降要求 鄰近建筑有大廈，有商業(yè)用房，有展覽館，還有居民住房，并且工程沿線淮海中路上的房屋密度較高，所以工程周邊建筑對地面沉降要求較高，在工程施工時需要嚴(yán)格控制地面沉降和做好一切保護(hù)措施，避免由地面沉降引起對周邊建筑的影響。2 設(shè)計依據(jù)與設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)2.1 工程設(shè)計依據(jù)本工程設(shè)計執(zhí)行的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)：（1） 巖土工程勘察規(guī)范（GB 50021-2001）；（2） 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB 50009-2001）（3） 建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程（JGJ 120-2012）；（4） 地下鐵道、輕軌交通巖土工程勘察規(guī)范（GB 50307-1999）；（5） 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB50017-2003）；（6） 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB50010-2010）；（7） 基坑工程手冊（8） 上海市基坑工程技術(shù)規(guī)范(DGTJ08-61-2010)（9） 建筑基坑工程技術(shù)規(guī)范（JGJ120_2012）2.2 工程等級及設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程（JGJ120-2012）規(guī)定，基坑的側(cè)壁安全等級分為三級，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)根據(jù)表2.1選用相應(yīng)的側(cè)壁安全等級及重要性系數(shù)。表2.1 基坑側(cè)壁安全等級及重要性系數(shù)安全等級破壞后果一級支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞、土體失穩(wěn)或過大變形對基坑周圍環(huán)境及地下結(jié)構(gòu)施工影響很嚴(yán)重1.1二級支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞、土體失穩(wěn)或過大變形對基坑周圍環(huán)境及地下結(jié)構(gòu)施工影響一般1.0三級支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞、土體失穩(wěn)或過大變形對基坑周圍環(huán)境及地下結(jié)構(gòu)施工影響不嚴(yán)重0.9總體而言，本工程周圍建筑物大部分距離擬建場地紅線位置較近，但建筑物結(jié)構(gòu)形式較好。該車站的南北側(cè)多為居民住宅和商業(yè)建筑。支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞、土體失穩(wěn)或過大變形對基坑周圍環(huán)境及地下結(jié)構(gòu)施工影響較大，據(jù)此，確定支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全按等級為一級，重要性系數(shù)取1.1。3 基坑圍護(hù)方案設(shè)計與比選基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計與施工工況緊密相關(guān)，必須保證圍護(hù)結(jié)構(gòu)在施工全過程中各工況條件下的安全，同時還要控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)及其周圍土體的變形，以保證周圍環(huán)境（相鄰建筑及地下公共設(shè)施等）的安全。在安全前提下，既要設(shè)計合理，又能節(jié)約造價、方便施工、縮短工期。主要分類有鋼板樁、鉆孔灌注樁、地下連續(xù)墻、SMW工法等。3.1 基坑圍護(hù)方案3.1.1 鉆孔灌注樁鉆孔灌注樁是利用鉆孔機(jī)械按設(shè)計位置鉆孔，然后用清孔機(jī)進(jìn)行清孔，其原理就是用壓縮機(jī)產(chǎn)生的高壓空氣吹入吸泥機(jī)管道內(nèi)將泥渣吹出。清完孔之后，就可將預(yù)制的鋼筋籠垂直吊放到孔內(nèi)，定位后要加以固定，然后用導(dǎo)管灌注混凝土，灌注時混凝土不要中斷，否則易出現(xiàn)斷樁現(xiàn)象。最后形成并列的樁位，組成圍護(hù)墻體來達(dá)到圍護(hù)目的。優(yōu)點：鉆孔灌注樁是機(jī)械化作業(yè)，施工簡單；鋼筋籠、砼可集中加工、配送，也可以現(xiàn)場加工，作業(yè)方便；施工速度快，工藝成熟，相當(dāng)來講過程中安全可靠。并且噪聲和振動小，無擠土，剛度較大，抗彎能力強(qiáng)、變形相對較小，就地澆制施工，對周圍環(huán)境影響??；適合軟弱地層使用，接頭防水性差，要根據(jù)地質(zhì)條件從注漿、攪拌樁、旋噴樁等方法中選用適當(dāng)方法解決防水問題；缺點：鉆孔灌注樁為隱蔽工程，質(zhì)量控制難度大；可能會產(chǎn)生大量的泥漿垃圾，處理難度大，對環(huán)保要求高；對現(xiàn)場道路的通行標(biāo)準(zhǔn)有要求。尤其在砂礫層和卵石中施工慎用，而且它的整體剛度較差，不適合兼做主體結(jié)構(gòu)，其質(zhì)量取決于施工工藝及施工技術(shù)水平，在施工過程中需作排污處理。3.1.2 鋼板樁鋼板樁由帶鎖扣或鉗口的熱軋型鋼制成，強(qiáng)度高，樁與樁之間的連接緊密，形成鋼板樁墻，隔水效果好，可多次使用。但鋼板樁一般為臨時的基坑支護(hù)，在地下主體工程完成以后即可將鋼板拔出。目前，鋼板樁常用斷面形式多為U形或Z形，還有直腹版型。我國城市隧道施工中多用U形鋼板樁。優(yōu)點：鋼板樁施工方便，課保證基坑的垂直度，并使其能封閉合攏，在城市隧道施工時基坑較深，大多采用此圍護(hù)形式。鋼板樁的邊緣一般應(yīng)設(shè)置通常鎖扣，使相鄰板樁能相互咬合成既能截水又能共同承力的連續(xù)護(hù)壁。并且鋼板樁圍護(hù)墻可以用于圓形、矩形、多邊形等各種平面形狀的基坑，對于矩形和多邊形基坑，在轉(zhuǎn)角處應(yīng)根據(jù)轉(zhuǎn)角平面形狀做相應(yīng)的異型轉(zhuǎn)角樁。缺點：雖然鋼板樁施工簡單，應(yīng)用廣泛，但鋼板樁的施工可能會引起相鄰地基的變形和產(chǎn)生噪聲振動，對周圍環(huán)境影響很大，因此在人口密集、建筑密度很大的地區(qū)，其使用常常會受到限制。而且鋼板樁本身柔軟性較大，如支撐或錨拉系統(tǒng)設(shè)置不當(dāng)，其變形會很大，所以當(dāng)基坑支護(hù)深度大于7m時，不宜采用鋼板樁作圍護(hù)結(jié)構(gòu)。同時由于鋼板樁在地下室施工結(jié)束后需要拔出，因此在拔出時對周圍地基土和地表土的影響。3.1.3 地下連續(xù)墻地下連續(xù)墻是利用一定的設(shè)備，借助于泥漿的護(hù)壁作用，在地下挖出窄而深的溝槽，再將鋼筋籠放入溝槽內(nèi)。采用導(dǎo)管在充滿穩(wěn)定液的溝槽中進(jìn)行混凝土的置換。相互鄰接的槽段由特別接頭進(jìn)行連接，形成一道具有防滲、擋土墻承重功能的連續(xù)的地下墻體。優(yōu)點：可減少施工時對環(huán)境的影響，施工時振動少，噪聲低；能夠緊鄰相近的建筑及地下管線施工，對沉降及變位較易控制；地下連續(xù)墻的墻體剛度較大、整體性好，因而結(jié)構(gòu)和地基變形都較小，既可用于超深圍護(hù)結(jié)構(gòu)，也可用于主體結(jié)構(gòu)；地下連續(xù)墻為整體連續(xù)結(jié)構(gòu)，加上現(xiàn)澆墻壁厚度不小于60cm，鋼筋保護(hù)層又較大，故耐久性好，抗?jié)B性能亦好；可實行逆作法施工，有利于施工安全，并加快施工進(jìn)度，降低造價；適用于多種地質(zhì)情況。缺點：棄土及廢漿的處理問題。除增加工程費用外，如處理不當(dāng)，還會造成新的環(huán)境污染。地質(zhì)條件和施工的適應(yīng)性問題。從理論上講，地下連續(xù)墻可適用于各種地層，但最適應(yīng)的還是軟塑、可塑的粘性地層。當(dāng)?shù)貙訔l件復(fù)雜時，還還會增加施工難度和影響工程造價。槽壁坍塌問題。引起槽壁坍塌的原因，可能是地下水位急劇上升，護(hù)壁泥漿液面急劇下降，有軟弱疏松或砂性夾層，以及泥漿的性質(zhì)不當(dāng)或已經(jīng)變質(zhì)，此外還有個施工管理等方面的因素。槽壁坍塌輕則引起墻體混凝土超方和結(jié)構(gòu)尺寸超出允許的界限，重則引起相鄰地面沉降、坍塌，危害鄰近建筑和地下管線的安全?，F(xiàn)澆地下連續(xù)墻的墻面通常較粗糙，如果對墻面要求較高，雖可使用噴漿或噴砂等方法進(jìn)行表面處理或另作襯壁來改善，但會增加工作量。地下連續(xù)墻如單純用作施工期間的臨時擋土結(jié)構(gòu)，不如采用鋼板樁等一類可拔出重復(fù)使用的園護(hù)結(jié)構(gòu)來得經(jīng)濟(jì)，因此連續(xù)墻結(jié)構(gòu)幾年來一般用在兼做主體結(jié)構(gòu)的場合較多。地下連續(xù)墻是一種比鉆孔灌注樁和深層攪撲樁造價昂貴的結(jié)構(gòu)形式，對其選用，必須經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確實認(rèn)為是經(jīng)濟(jì)合理，因地制宜時，才可采用。一般說來其在基礎(chǔ)工程小的適用條件歸納起來，有以下幾點：（1）基坑深度大于10m；（2）軟土地基或砂土地基；（3）在密集的建筑群中施工基坑，對周圍地面沉降，建筑物的沉降要求需嚴(yán)格限制時，宜用地下連續(xù)墻；（4）圍護(hù)結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)相結(jié)合，用作主體結(jié)構(gòu)的一部分，且對抗?jié)B有較嚴(yán)格要求時，宜用地下連續(xù)墻；（5）采用逆作法施工，內(nèi)襯與護(hù)壁形成復(fù)合結(jié)構(gòu)的工程。3.1.4 SMW（加勁水泥土攪拌樁墻） SMW工法是先用螺旋鉆機(jī)按設(shè)計位置鉆孔疏松泥土，且孔與孔之間有一定的搭接長度，之后向疏松泥土中注入水泥漿液，然后按設(shè)計間距打入H型鋼形成加勁性水泥土墻，承受荷載與防滲擋水結(jié)合起來，使之成為同時具有受力與抗?jié)B兩種功能的支護(hù)結(jié)構(gòu)的圍護(hù)墻。 優(yōu)點：施工時基本無噪音，對周圍環(huán)境影響小，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度可靠，凡是適合應(yīng)用水泥土攪拌樁的場合都可使用，特別適合于以粘土和粉細(xì)砂為主的松軟地層；擋水防滲性能好，不必另設(shè)擋水帷幕，可以配合多道支撐應(yīng)用于較深的基坑；此工法在一定條件下可代替作為地下圍護(hù)的地下連續(xù)墻，在費用上如果能夠采取一定施工措施成功回收H 型鋼等材料，則成本大大低于地下連續(xù)墻，因而具有較大發(fā)展前景。缺點：此工法發(fā)展較晚，是在1976年從日本發(fā)展過來，相對于其他工法，工程經(jīng)驗較少。3.2 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案比選本工程是地鐵基坑，有其特殊性，因此在比選時，著重考慮以下三個因素：（1）開挖深度大，最深處達(dá)18m；（2）長度較長，基坑總長度為190m；（3）地處市中心，周圍多商業(yè)民用建筑。從強(qiáng)度方面看，鋼板樁支護(hù)，地下連續(xù)墻和SMW工法的強(qiáng)度都較高，較為可靠，而鉆孔灌注樁的強(qiáng)度一般。從防水性能方面看，鉆孔灌注樁和鋼板樁支護(hù)都較差，而SMW工法和地下連續(xù)墻的防水性能較以上二種工法好。對環(huán)境影響方面，除了鋼板樁對環(huán)境影響較大外，其他工法都較小。經(jīng)濟(jì)成本方面，鉆孔灌注樁和SMW工法較低，鋼板樁支護(hù)一般，而地下連續(xù)墻造價較高。所以，通過簡單的比較，地下連續(xù)墻和SMW工法較適合本工程，在上海地區(qū)深基坑圍護(hù)墻體采用的結(jié)構(gòu)形式一般都為地下連續(xù)墻（單墻或雙墻），在上海地區(qū)SMW工法在深基坑中比較少用，原因是由于上海地區(qū)的地質(zhì)問題，當(dāng)基坑深度超過10m時，就需要慎重考慮是否能用SMW工法，所以，本工程初步選用地下連續(xù)墻作為本工程的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，之后連續(xù)墻還可以作為車站主體結(jié)構(gòu)，在這一點上，是優(yōu)于SMW工法的。3.2.1 地下連續(xù)墻各項參數(shù)根據(jù)建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程地下連續(xù)墻混凝土采用C40，由于本基坑最大深度為18m，根據(jù)地下工程防水技術(shù)規(guī)范當(dāng)工程埋置深度大于10m時，抗?jié)B等級應(yīng)為P8。設(shè)計地下連續(xù)墻厚度為1000mm根據(jù)基坑工程手冊來確定地下連續(xù)墻的深度，地下連續(xù)墻的深度和基坑開挖的深度、基坑開挖處土層等因素有關(guān)，一般選擇基坑開挖深度的1.82.2倍進(jìn)行初算 -端頭井連續(xù)墻深度 -標(biāo)準(zhǔn)段連續(xù)墻深度4 基坑支撐方案設(shè)計與比選4.1支撐結(jié)構(gòu)類型在軟弱地層的基坑工程中，支撐結(jié)構(gòu)是承受圍護(hù)墻所傳遞的土壓力、水壓力的結(jié)構(gòu)體系。支撐結(jié)構(gòu)體系包括圍檁、支撐、立柱及其他附屬構(gòu)件。擋土的應(yīng)力傳遞路徑是圍護(hù)墻圍檁（圈梁）支撐，在地質(zhì)條件較好的有錨固力的地層中，基坑支撐采用錨桿和拉錨（錨碇）。支撐材料按種類可分為現(xiàn)澆鋼筋混凝土支撐體系和剛支撐體系兩類，兩種支撐材料的性能對比見表4.1。表4.1兩類支撐體系的形式和特點材料截面形式布置形式特點現(xiàn)澆鋼筋混凝土可根據(jù)設(shè)計要求確定斷面形狀和尺寸豎向布置有水平撐、斜撐；平面布置有對撐、邊桁架、環(huán)梁結(jié)合邊桁架等，形式靈活多樣混凝土結(jié)硬后剛度大、變形小，強(qiáng)度的安全可靠性強(qiáng)，施工方便，但支撐澆制和養(yǎng)護(hù)時間長，圍護(hù)結(jié)構(gòu)處于無支撐的暴露狀態(tài)時間長，軟土中被動區(qū)土體位移大，如對變形有較高要求時、需對被動區(qū)軟土加固。施工工期長，拆除困難，爆破拆除對周圍環(huán)境有影響鋼結(jié)構(gòu)單鋼管、雙鋼管、單工字鋼、雙工字鋼、H型鋼、槽鋼及以上鋼材的組合豎向布置有水平撐、斜撐；平面布置形式一般為對撐、井字撐、角撐，亦有與鋼筋混凝土支撐結(jié)合使用，但要謹(jǐn)慎處理變形協(xié)調(diào)問題安裝、拆除施工方便，可周轉(zhuǎn)使用，支撐中加預(yù)應(yīng)力，可調(diào)整軸力而有效控制圍護(hù)墻變形；施工工藝要求較高，如節(jié)點和支撐結(jié)構(gòu)處理不當(dāng)，施工支撐不及時不準(zhǔn)確，會造成失穩(wěn) 現(xiàn)澆混凝土支撐體系由圍檁（頭道為圈梁）、支撐及角撐、立柱和圍檁托架或吊筋、立柱、托架錨固件等其他附屬構(gòu)件組成。 鋼結(jié)構(gòu)支撐體系通常為裝配式的，由圍檁、角撐、支撐、千斤頂（包括千斤頂自動調(diào)壓或人工調(diào)壓裝置）、軸力傳感器、支撐體系檢測監(jiān)控裝置、立柱樁及其他附屬裝配式構(gòu)件組成。4.2支撐體系的布置形式 支撐體系的布置形式在基坑工程設(shè)計中常表現(xiàn)出富有思維創(chuàng)造性，也是技術(shù)要求較高的一項設(shè)計，支撐體系布置設(shè)計應(yīng)考慮一下要求：能夠因地制宜合理選定支撐材料和支撐體系布置形式，使其綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)得以優(yōu)化；支撐體系受力明確，充分協(xié)調(diào)發(fā)揮各桿件的力學(xué)性能，安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理，能夠在穩(wěn)定性和控制變形方面滿足對周圍環(huán)境保護(hù)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)要求；支撐體系布置能在安全可靠的前提下，最大限度地方便土方開挖和主體結(jié)構(gòu)的快速施工要求。表4.2支撐體系的布置形式序號布置形式圖例特點1同一水平面的直交式非同一水平面的直交式1. 在軟土地層，環(huán)境保護(hù)要求高的條件下，這是應(yīng)用最多的布置形式。鋼支撐體系通常應(yīng)用此布置形式；2. 安全穩(wěn)定，利于控制墻體位移；3. 用鋼筋混凝土支撐時經(jīng)慎重計算分析可與施工用棧橋平臺結(jié)合設(shè)計；4. 支撐布置與開挖土方設(shè)備和工藝不協(xié)調(diào)時土方開挖和主體結(jié)構(gòu)施工較困難。2井字型集中式布置1. 一般在采用鋼筋混凝土支撐時，在環(huán)境保護(hù)要去不高的條件下，將水平直交的支撐集中布置成井字型與角撐結(jié)合的支撐體系以方便土方開挖和主體工程施工；2. 用鋼筋混凝土支撐時可與施工用棧橋平臺結(jié)合設(shè)計。3角支撐體系布置1. 方便土方開挖和主體 工程（簡體主樓）施工；2. 整體穩(wěn)定性及變形控制效果不及水平直交式支撐及井字型集中式布置。4邊桁架3. 方便土方開挖和主體 工程（簡體主樓）施工；整體穩(wěn)定性及變形控制效果不及水平直交式支撐及井字型集中式布置。5圓形環(huán)梁布置1. 在采用鋼筋混凝土支撐時，因地制宜地采用環(huán)梁方案，可方便中間筒體，主樓施工，方便土方開挖；2. 將支撐體系受力主構(gòu)件化為圓形結(jié)構(gòu)，受力條件較好，可節(jié)省鋼筋混凝土量。3. 在坑外周荷載不均勻，土性軟硬差異較大，部分地層水平機(jī)床系數(shù)很小時，此布置形式要慎用。6垂直對稱布置適用于長條形基坑，如排管和地鐵隧道工程4.3支撐體系的方案比較和合理選定4.3.1 支撐材料和類型 在軟土地區(qū)如當(dāng)?shù)亻_發(fā)商、施工單位已有鋼支撐材料的，則首先考慮用鋼支撐，而在建筑密集市區(qū)的深基坑工程中鋼支撐還需配置帶軸力調(diào)控裝置的裝配式鋼支撐，當(dāng)沒有裝配式鋼支撐和鋼支撐施工技術(shù)條件是則采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土支撐。本工程位于上海，而上海地區(qū)土層為軟土，根據(jù)工程實際情況和表4.1的比較，決定初步選用鋼支撐形式作為本工程的支撐體系。目前常用609圓鋼管和H鋼兩種形式支撐，所以鋼管規(guī)格取為60916。4.3.2支撐道數(shù)豎向支撐的道數(shù)、支撐點標(biāo)高的確定，應(yīng)考慮在一定地質(zhì)條件下，滿足基坑圍護(hù)和支撐結(jié)構(gòu)體系的穩(wěn)定和控制變形的要求，還要與澆筑主體結(jié)構(gòu)各層樓板時的換撐設(shè)計相協(xié)調(diào)。根據(jù)規(guī)范要求，軟土地區(qū)第一道支撐設(shè)于地下1.02.5m，每道支撐的豎向間隔一般介于2.54.5m之間，為減小基坑開挖后的圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形，最下道支撐的布置盡量落低，但應(yīng)高出底板60cm以上，以便于底板和外墻的施工。所以本工程標(biāo)準(zhǔn)段采取四道鋼管支撐，初定各道支撐中心從上到下分別為-1.5m，-5.5m,-9.0m和-13m，端頭井采用五道鋼支撐，支撐中心從上到下分別為-1.5m，-5.5m，-9.0m，-13m，-16m。4.3.3支撐體系的平面布置 對于地層軟弱、周圍環(huán)境復(fù)雜，控制基坑變形要求嚴(yán)格的深大基坑，應(yīng)選擇平面直交式或井字形集中式。支撐軸線的水平間隔，采用鋼筋混凝土支撐，一般為610m ，裝配式鋼支撐的水平間隔一般為48m 左右。 由于本工程的周圍建筑較緊密，對基坑變形要求嚴(yán)格，所以選擇裝配式鋼支撐，水平間隔為4m 。4.4支撐立柱樁豎向支撐鋼立柱可以采用角鋼格構(gòu)柱、H型鋼柱或鋼筋混凝土立柱，便于穿越底板、樓板施工和以后的防水處理。圍檁、立柱和支撐的結(jié)點處統(tǒng)一假定為鉸接，兩立柱之間跨度根據(jù)實際工程設(shè)定，但最大跨度不大于15m。4.5基坑施工應(yīng)變措施基坑方案總體設(shè)計確定后，應(yīng)對以后施工中可能出現(xiàn)的問題預(yù)先做周密的考慮。對支撐和開挖施工過程中，可能出現(xiàn)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)、支撐結(jié)構(gòu)的過大變形和內(nèi)力、周圍地表過大沉降、以及圍護(hù)墻和支撐體系的破壞和失穩(wěn)等問題，在基坑工程設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)工程實踐經(jīng)驗提出應(yīng)變措施設(shè)計。在施工過程中，實時根據(jù)監(jiān)測報警信息及時采取相應(yīng)預(yù)防災(zāi)害事故的應(yīng)變措施。表4.3為基坑開挖過程中可能出現(xiàn)的問題及相應(yīng)的穩(wěn)定應(yīng)變措施。表4.3 基坑施工應(yīng)變措施序號開挖中可能出現(xiàn)的問題安全、穩(wěn)定應(yīng)變措施1開挖土方不均衡，支撐延時導(dǎo)致圍護(hù)和支撐的受力和變形速率變化過大，基坑回彈和周圍土體變位過大采取調(diào)整開挖及支撐的施工部位及參數(shù)，是基坑外荷均衡，減少每步開挖的空間尺寸，加快支撐的時間，增加支撐復(fù)加預(yù)加軸力的次數(shù)2圍護(hù)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)滲水，漏泥或開挖面以下出現(xiàn)冒水1.出現(xiàn)滲水，漏泥應(yīng)及時采取止水堵漏措施；2.發(fā)現(xiàn)止水在設(shè)計施工中的薄弱環(huán)節(jié)，及時加固彌補(bǔ)措施3基坑隆起，變形過大1.分區(qū)分步開挖，并在最下層開挖中，分步挖分步澆注快硬混凝土墊層先形成部分墊層底版抵制墻體變位；2.采用中心島施工法；3.在坑底被動區(qū)土層中謹(jǐn)慎地超前一步進(jìn)行雙液快凝分層注漿加固土體或壓載4圍護(hù)結(jié)構(gòu)剛度，強(qiáng)度不足，圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形過大1.增加臨時斜撐、角撐；2.支撐加設(shè)預(yù)應(yīng)力；3.調(diào)整支撐的豎向間距；4.基坑四周卸載或坑內(nèi)壓載5圍護(hù)、支撐、周圍地表變形、坑底土體隆起變化速率均急劇加大，基坑有失穩(wěn)趨勢對基坑進(jìn)行局部甚至全面回填或放水回灌以得到臨時穩(wěn)定，贏得時間進(jìn)行地基或支撐加固6支撐立柱樁不均勻沉降（上浮）1.設(shè)置豎向剪刀撐；2.設(shè)置穩(wěn)定支撐的拉系構(gòu)件；3.支撐和節(jié)點上卸載或加載；4.調(diào)整立柱上支托支撐的支托構(gòu)件標(biāo)高7支撐截面不足，有壓損跡象對支撐斷面加固；在豎向及水平向增設(shè)支撐8支撐撓曲變形1.加固支撐桿件；采用臨時拉系構(gòu)件縮短長細(xì)比必要時在水平向及豎向增設(shè)支撐；2.地面上對稱卸載，坑內(nèi)壓載5 計算書5.1荷載計算在交通大學(xué)站基坑工程中，圍護(hù)結(jié)構(gòu)所受的荷載主要考慮地面超載、豎向荷載和側(cè)向荷載。在建筑場地范圍內(nèi)施工，根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，可取地面超載為q=20kPa。5.1.1 各層土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)表5.1 標(biāo)準(zhǔn)段土層的物理性質(zhì)指標(biāo)土層編號土層名稱飽和重度（KN/m3）粘聚力c(kPa)內(nèi)摩擦角（）土層厚度（m）側(cè)壁摩阻力力特征值fs（kPa）1填土18.0158.51.4181褐黃灰黃色粘土18.62419.02.122灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土18.21316.53.630灰色淤泥質(zhì)粘土18.91312.011.1341灰色粘土19.91715.52.541暗綠色粉質(zhì)粘土19.74917.53.945灰色粉砂18.81031.55.047各地層由于土的重度、粘聚力、摩擦角和厚度各不相同，同時根據(jù)下面采用的山肩邦男法的假設(shè)，要求墻背土壓力呈線性三角形分布，在此為了達(dá)到計算方便和合理的目的，各指標(biāo)采用按土層厚度的加權(quán)平均值來計算。地下水位定為地下0.8m，地層砂性土厚度較小，計算中采用水土合算計算。按照基坑工程手冊，攪拌樁的加固深度，亦即樁的長度，與開挖深度及土層分布等因素有關(guān)，一般取開挖深度的1.82.2倍進(jìn)行試算。即。端頭井 （5-1） （5-2） （5-3）式中: 、土的加權(quán)平均重度（）、加權(quán)平均粘聚力（kPa）、加權(quán)平均內(nèi)摩擦角（）；、第層土的重度（）、粘聚力（kPa）、內(nèi)摩擦角（）；第層土的厚度（m）。所以，墻底以上各層土的平均物理指標(biāo)為： = = = = =坑內(nèi)墻底至坑底各土層的物理指標(biāo)為：將地面的均布荷載換算成位于地表以上的當(dāng)量土重，即用假想的土重代替均布荷載。假定地面為水平面，當(dāng)量的土層厚度為： （5-4）式中:當(dāng)量土層厚度（m）；地面超載（）；圍護(hù)結(jié)構(gòu)周圍土體的加權(quán)平均重度（）。即開挖深度相當(dāng)于。基坑底板距離擋土墻底部的距離。5.1.2 土壓力系數(shù)計算根據(jù)規(guī)范要求，對粘性土靜止土壓力系數(shù)可以按計算靜止土壓力系數(shù)：主動土壓力系數(shù)：被動土壓力系數(shù)：5.1.3 水土壓力計算開挖面以下主動土壓力：EaEpq123 計算壓力簡圖5-1如下: 圖5-1 土壓力計算簡圖有公式:地下水位以上用 (5-5)地下水位以下用 (5-6) 其中：坑內(nèi)土的主動土壓力； 計算厚度內(nèi)土的平均飽和重度（）； c計算厚度內(nèi)土的平均粘聚力（kPa）； 水的重度 土的浮重度 Ka：主動土壓力系數(shù)代入數(shù)值計算得：臨界深度 Z02）開挖面以下被動土壓力（通過計算發(fā)現(xiàn)用合算公式較安全）： (5-7) 其中：坑內(nèi)土的被動土壓力； 計算厚度內(nèi)土的平均天然重度（）；c計算厚度內(nèi)土的平均粘聚力（kPa）；Kp：被動土壓力系數(shù)代入數(shù)值計算得：5.2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)地基承載力計算連續(xù)墻單位長度的豎向承載力特征值為： （5-8）式中：連續(xù)墻的豎向承載力特征值，kN；、連續(xù)墻厚度、長度（m），=1.0m、=1.0m；墻底土的承載力特征值，根據(jù)現(xiàn)場荷載試驗得；第層土的墻體側(cè)壁摩阻力特征值（見表5.1）；第層土的厚度（m）。擋土墻自重（不考慮型鋼的自重）：根據(jù)經(jīng)驗，上部施工及超載傳遞下來的荷載取，則所以圍護(hù)結(jié)構(gòu)地基承載力滿足要求。5.3基坑底部土體的抗隆起穩(wěn)定性驗算根據(jù)規(guī)范要求，使用簡化后的Terzaghi地基承載力模式分析基坑的抗隆起穩(wěn)定性。不考慮墻底以上土體的抗剪強(qiáng)度對抗隆起的影響和基坑尺寸的影響，并假定擋土墻底的平面為基準(zhǔn)面，滑動中心位于最下層支撐點處，其計算簡圖見圖5-2。圖5-2 基坑抗隆起計算簡圖 （5-9） (5-10) (5-11)式中：抗隆起穩(wěn)定安全系數(shù)，一級基坑取2.5，二級基坑取2.0，三級基坑取1.7，本工程取2.5；墻背處墻底以上各土層的加權(quán)平均重度，；坑內(nèi)坑底至擋土墻底各土層的加權(quán)平均重度，；地面荷載