地鐵基坑畢業(yè)設(shè)計

1、08屆巖土與地下結(jié)構(gòu)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文）摘 要本畢業(yè)設(shè)計包括三個部分，第一部分是上海軌道交通七號線靜安寺2號基坑圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計。在第一部分基坑圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計中，根據(jù)基坑所處的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件、周圍環(huán)境和地下管線情況，通過方案的比選，選用地下連續(xù)墻作為圍護方案，采用平面布置形式的鋼支撐作為支撐方案，。第二部分是基坑的施工組織設(shè)計，根據(jù)靜安寺站的情況，對施工準備工作、施工方案、施工場地布置等進行了設(shè)計，并編制了施工進度計劃，編寫了相應的質(zhì)量、安全、環(huán)境保護等措施。第三部分是文獻綜述以及外文文獻翻譯，主要探討了當今建設(shè)行業(yè)所新面臨的問題及新的工程技術(shù)發(fā)展方向。關(guān)鍵詞：基坑，地下連續(xù)墻，設(shè)計與施工A

2、BSTRACTThis graduation project consists of three parts, the first 2 Shanghai Rail Transit Line 7 Jingan Temple Pit Support Structure Design. In the first part of the foundation pit structure design, according to the pit in which the engineering geological and hydrogeological conditions, surrounding

3、environment and underground pipeline situation, through the program than the election, the choice of the underground continuous wall envelope program, using the layout in the form steel support as the support program.The second part is the the Excavation organizational design, according to the Jinga

4、n Temple station, construction preparation work, construction plan, construction site layout, design, and the preparation of the construction schedule, the preparation of appropriate quality, safety, environmental protection measures.The third part is a literature review and foreign literature trans

5、lation of todays problems facing the construction industry, new and new engineering and technical direction of development.KEY WORDS: excavation, diaphragm walls, design and construction08屆巖土與地下結(jié)構(gòu)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文）前 言基坑的設(shè)計與施工是城市建設(shè)中的一個普遍而重要的課題，具有很強的現(xiàn)實意義和研究的必要性。隨著社會經(jīng)濟日新月異的發(fā)展，現(xiàn)代化城市建設(shè)也正在緊鑼密鼓地進行。萬丈高樓平地起，基坑工程作為城市

6、建設(shè)工程中的基礎(chǔ)和前提，如何確保其安全可靠、經(jīng)濟合理、實用可行是當前現(xiàn)代化城市建設(shè)中一個非常重要和迫切的問題。隨著經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展和人們生活水平的提高，高層建筑和市政工程大量涌現(xiàn)，必然會出現(xiàn)大量的基坑工程。尤其是最近10年，基坑工程的數(shù)量急劇增加，技術(shù)上也有了長足的進步。在國外，如日本、美國以及歐洲一些發(fā)達國家，對地下結(jié)構(gòu)有比較完善的研究，地下商城、地下停車場、甚至地下商業(yè)街等隨處可見，已經(jīng)具有相當?shù)慕ㄔO(shè)基坑工程的能力與經(jīng)驗。本文通過對上海軌道交通靜安寺站2號基坑的圍護、支撐以及施工設(shè)計，充分地運用和發(fā)揮了基坑設(shè)計的相關(guān)理論知識，從而為以后基坑工程的相關(guān)設(shè)計提供一定的實踐經(jīng)驗和技術(shù)實例。目 錄第

7、1章 靜安寺2號基坑圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計61.1 工程概況61.1.1 工程概述61.1.2 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)資料61.1.3 周圍環(huán)境71.2 設(shè)計依據(jù)和設(shè)計標準91.2.1 執(zhí)行的規(guī)范與規(guī)程91.2.2 基坑設(shè)計等級及控制標準101.3 基坑圍護方案設(shè)計111.3.1 軟土地基常用的擋土圍護結(jié)構(gòu)類型111.3.2 圍護方案比選131.3.3 圍護方案的選擇141.4 基坑支撐方案設(shè)計141.4.1 支撐體系選型141.4.2 支撐方案比選161.5 計算書171.5.1荷載計算171.5.2 基坑底部土體的抗隆起穩(wěn)定性驗算201.5.3 抗?jié)B驗算211.5.4 抗傾覆驗算211.5.5 整體圓弧

8、滑動穩(wěn)定性驗算231.5.6 支撐內(nèi)力變形計算241.5.7 最寬標準段鋼支撐強度驗算301.5.8 最寬標準段支撐平面整體穩(wěn)定性驗算311.5.9 車站基坑端頭井支撐強度驗算321.6 計算分析341.6.1 軟件介紹341.6.2 模型介紹341.6.3 輸入?yún)?shù)介紹351.6.4 機算結(jié)果分析381.6.5 手算和機算結(jié)果比較551.7 基坑主要技術(shù)經(jīng)濟指標551.7.1 開挖土方量551.7.2 澆注混凝土量551.7.3 鋼筋用量561.7.4 人工費用56第2章 靜安寺2號基坑施工組織設(shè)計572.1 基坑施工準備572.1.1 基坑施工的技術(shù)準備572.1.2 基坑施工的現(xiàn)場準備5

9、82.1.3 施工物資準備、勞動力準備、季節(jié)施工和應急準備592.2 施工方案632.2.1 施工工法642.2.2 施工質(zhì)量控制652.2.3 支撐安裝772.2.4 施工主要技術(shù)措施782.2.5 關(guān)鍵部位構(gòu)造與技術(shù)要求792.3 施工總平面布置822.3.1 施工平面設(shè)計的要求822.3.2 施工現(xiàn)場臨時建筑物的布置原則832.3.3 施工用的臨時運輸線路的布置832.4 施工進度計劃及管理措施842.4.1施工進度計劃的編制順序842.4.2工程總進度計劃網(wǎng)絡(luò)圖842.4.3工程總工期的確定842.5 質(zhì)量、安全、文明管理措施852.5.1 工程質(zhì)量標準、質(zhì)量管理網(wǎng)絡(luò)和質(zhì)量保證體系85

10、2.5.2 安全生產(chǎn)管理措施852.5.3 文明施工措施87第1章 靜安寺2號基坑圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計41.1 工程概況41.1.1 工程概述41.1.2 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)資料41.1.3 周圍環(huán)境51.2 設(shè)計依據(jù)和設(shè)計標準71.2.1 執(zhí)行的規(guī)范與規(guī)程71.2.2 基坑設(shè)計等級及控制標準81.3 基坑圍護方案設(shè)計91.3.1 軟土地基常用的擋土圍護結(jié)構(gòu)類型91.3.2 圍護方案比選111.3.3 圍護方案的選擇111.4 基坑支撐方案設(shè)計121.4.1 支撐體系選型121.4.2 支撐方案比選131.5 計算書141.5.1荷載計算141.5.2 基坑底部土體的抗隆起穩(wěn)定性驗算171.5.3 抗

11、滲驗算181.5.4 抗傾覆驗算181.5.5 整體圓弧滑動穩(wěn)定性驗算201.5.6 支撐內(nèi)力變形計算201.5.7 最寬標準段鋼支撐強度驗算261.5.8 最寬標準段支撐平面整體穩(wěn)定性驗算271.5.9 車站基坑端頭井支撐強度驗算281.6 計算分析301.6.1 軟件介紹301.6.2 模型介紹301.6.3 輸入?yún)?shù)介紹311.6.4 機算結(jié)果分析341.6.5 手算和機算結(jié)果比較511.7 基坑主要技術(shù)經(jīng)濟指標511.7.1 開挖土方量511.7.2 澆注混凝土量511.7.3 鋼筋用量511.7.4 人工費用52第2章 靜安寺2號基坑施工組織設(shè)計522.1 基坑施工準備532.1.1

12、 基坑施工的技術(shù)準備532.1.2 基坑施工的現(xiàn)場準備532.1.3 施工物資準備、勞動力準備、季節(jié)施工和應急準備552.2 施工方案592.2.1 施工工法592.2.2 施工質(zhì)量控制602.2.3 支撐安裝722.2.4 施工主要技術(shù)措施722.2.5 關(guān)鍵部位構(gòu)造與技術(shù)要求742.3 施工總平面布置772.3.1 施工平面設(shè)計的要求772.3.2 施工現(xiàn)場臨時建筑物的布置原則772.3.3 施工用的臨時運輸線路的布置772.4 施工進度計劃及管理措施782.4.1施工進度計劃的編制順序782.4.2工程總進度計劃網(wǎng)絡(luò)圖782.4.3工程總工期的確定792.5 質(zhì)量、安全、文明管理措施79

13、2.5.1 工程質(zhì)量標準、質(zhì)量管理網(wǎng)絡(luò)和質(zhì)量保證體系792.5.2 安全生產(chǎn)管理措施802.5.3 文明施工措施81第1章 靜安寺2號基坑圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計1.1 工程概況1.1.1 工程概述上海軌道交通七號線從市區(qū)的西北部穿越市中心城區(qū)至浦東的西南地區(qū)(龍陽路)，途經(jīng)寶山區(qū)、普陀區(qū)、靜安區(qū)、徐匯區(qū)和浦東新區(qū)，線路全長約35km，共設(shè)29座車站。靜安寺站是七號線的一個中間站，其上行線上方車站為昌平路站，上行線下方車站為常熟路站。根據(jù)總體線路走向，該站沿常德路大致呈南北向布置，東臨安義路，西側(cè)為在建中的越洋廣場，東側(cè)為擬建的嘉里二期項目，需要與上海市軌道交通2號線在此進行通道換乘。靜安寺站主體為地下三

14、層結(jié)構(gòu)，基坑全長195m，整體呈喇叭型布置，北端頭井基坑凈寬度為24.906m，南端頭井基坑開挖凈寬度為31.397m，標準段基坑開挖凈寬度為22.066m27.748m?；娱_挖深度標準段最深為23.346m，端頭井最深為25.09 m。1.1.2 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)資料（1）工程地質(zhì)場地地勢較為平坦，地面標高（吳淞高程）一般在2.293.07 m之間。地貌形態(tài)單一，屬濱海平原地貌類型。擬建場地地基土在70.75m深度范圍內(nèi)均為第四紀松散沉積物，屬第四系濱海平原地基土沉積層，主要由飽和粘性土、粉性土以及砂土組成，一般具有成層分布特點。本工程擬建場地沿線地基土分布有以下特點：1) 淺部以飽和粘

15、性土為主，無粉性土分布，第1層褐黃灰黃色粉質(zhì)粘土下為第層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土和第層淤泥質(zhì)粘土，其中第層中夾較多薄層粉性土。2) 第層土分布較為穩(wěn)定，上部粘性較重，向下夾較多薄層粉土。3) 本區(qū)段第、層分布穩(wěn)定。第層硬土層層頂埋深一般在27.6535.0m，厚度2.05.0m左右；第層可劃分為1、2層兩個亞層，其中1層頂埋深一般在30.737.0m左右；第2層層頂埋深約為42.046.5m左右。4) 第1、第2層頂面埋深分別為48.251.8m和58.060.5m左右。5) 第層埋藏較深，頂面埋深為67.568.5m。（2）水文地質(zhì) 擬建場地淺部地下水屬潛水類型，補給來源大氣降水及地表逕流，潛水水位埋

16、深為0.501.50m；根據(jù)地質(zhì)資料，本擬建場地第1層存在承壓水，承壓水水頭埋深為6.85m。在基坑施工期間將采取有效的降水措施，保證開挖過程中基坑的安全和穩(wěn)定。擬建場地淺部地下水和地基土對混凝土無腐蝕性，對鋼結(jié)構(gòu)有弱腐蝕性。地質(zhì)資料顯示，根據(jù)上海市歷史河流圖，擬建場地在北側(cè)有南北轉(zhuǎn)東西向的暗浜分布（浜寬約610m）。因浜填土成分復雜，結(jié)構(gòu)松散，地下連續(xù)墻施工開挖時易產(chǎn)生坍塌現(xiàn)象，對地下連續(xù)墻及已有建筑物、地下管線等產(chǎn)生不利影響，必要時將采取適當?shù)募庸檀胧?。土層的物理力學性質(zhì)見土層信息表。1.1.3 周圍環(huán)境（1）周圍建筑靜安寺車站建設(shè)過程中，存在以下建構(gòu)筑物分布在基坑的四周：1) 運營地鐵2

17、號線。北端頭井距已建成的軌道交通2號線靜安寺站端頭井約21.8m，距2號線靜安寺站與區(qū)間隧道接頭處約26.1m，距2號線區(qū)間隧道約15.8m.。2) 越洋廣場工程。本站出入口、風亭及夾弄工程直接與越洋廣場的基坑直接相接，且整個車站全長與越洋廣場基坑并行，車站及夾弄施工過程中，須采取有效措施，保證相鄰基坑的安全。3) 名城廣場結(jié)構(gòu)。靜安寺站北端頭井東北側(cè)距現(xiàn)有“名城廣場”約7m，車站1號出入口及風道結(jié)構(gòu)距“名城廣場”約5m。4) 高架道路結(jié)構(gòu)。靜安寺站南端頭井距延安中路高架橋墩約30.1m。施工期間將采取切實有效的針對措施，保證上述周邊建筑物的安全。（2）周圍市政管線根據(jù)招標文件提供的管線搬遷方

18、案中的勘查資料，本工程施工過程中，管線需要搬遷或改排主要集中在常德路路面以下，管線分布情況如表1所示：表1 靜安寺站地下管線分布表管線種類管徑（mm）/規(guī)格埋深（m）材質(zhì)位置處置方法電話1根0.7纜常德路道路下搬 遷電話9孔0.7纜常德路道路下搬 遷電話1根0.5纜常德路道路下搬 遷電力1根0.2纜常德路道路下搬 遷污水3001.2砼常德路道路下搬 遷煤氣3001.2鐵常德路道路下搬 遷煤氣5001.1鐵常德路道路下搬 遷雨水9001.4砼常德路道路下搬 遷上水6251.7鐵常德路道路下搬 遷上水1501.0鐵常德路道路下搬 遷雨水9002.4砼常德路道路下搬 遷電話6孔0.7纜常德路道路下搬

19、 遷電話1根0.4纜常德路道路下搬 遷電力2根0.6纜常德路安義路交匯處道路下搬 遷上水1500.9鐵常德路安義路交匯處道路下搬 遷上水4000.7鐵常德路安義路交匯處道路下搬 遷電話24孔1.0纜常德路安義路交匯處道路下搬 遷電話2根0.8纜常德路安義路交匯處道路下搬 遷雨水12001.5砼常德路安義路交匯處道路下搬 遷污水2301.4砼常德路安義路交匯處道路下搬 遷煤氣3001.1鐵常德路安義路交匯處道路下搬 遷煤氣5001.4鐵常德路安義路交匯處道路下搬 遷煤氣500.4鐵常德路安義路交匯處道路下搬 遷（3）周邊社會交通靜安寺車站沿常德路布置，橫穿安義路，北端與南京西路相接。為此，該站的

20、建設(shè)直接影響常德路、高架地面道路、安義路、南京西路等沿常德路的通行，該4條道路的交通現(xiàn)狀如下：常德路香格里拉越洋廣 場常德路路寬度15 m，機動車雙向通行，設(shè)2股機動車道，路寬9m，兩側(cè)人非各約寬3m。圖1 靜安寺站周邊環(huán)境情況圖片南京西路南京西路寬度21m，機動車雙向通行，設(shè)4股機動車道，路寬12m，兩側(cè)人非各約寬4.5m。安義路安義路寬度為16m，機動車單向通行，設(shè)2股車道，路寬10m，其余為行人與非機動車通行道路。延安高架道路為城市快速交通道路，地面道路寬度為65m，其中機動車路面寬度為48m，單側(cè)行人道路與非機動車道路的寬度分別為4.5m和4m。根據(jù)招標文件，靜安寺車站施工期間，對常德

21、路與安義路的交通按占一還一的原則實施翻交，盡最大限度減小車站施工對周邊交通的影響。1.2 設(shè)計依據(jù)和設(shè)計標準1.2.1 執(zhí)行的規(guī)范與規(guī)程國家、地方政府有關(guān)安全、環(huán)境保護、水土保持的法律、法規(guī)、規(guī)則、條例。上海地鐵7號線靜安寺站招標文件、補遺文件及相關(guān)技術(shù)資料。上海地鐵7號線靜安寺站現(xiàn)場調(diào)查采集、咨詢所獲取的資料。國家現(xiàn)行有關(guān)施工及驗收規(guī)范（規(guī)程）：1地下鐵道工程施工及驗收規(guī)范(GB50299-1999)2基坑工程設(shè)計規(guī)程(DGJ08-61-97)3地下工程防水技術(shù)規(guī)范(GB50108-2001)4建設(shè)工程項目管理規(guī)范(GB/T50326-2001)5上海地鐵基坑工程施工規(guī)程(SZ-08-200

22、0)6地基處理技術(shù)規(guī)范(DBJ08-40-94)7市政地下工程施工及驗收規(guī)程(DGJ08-236-1999)8上海市地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范(DGJ08-11-1999)9混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范(GB50204-2002)10建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范(GB50202-2002)11鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范(GB50205-2001)12地下防水工程質(zhì)量驗收規(guī)范(GB50208-2002)13鋼筋錐螺紋接頭技術(shù)規(guī)程(JGJ109-96)14城市區(qū)域環(huán)境噪聲標準（GB3096-93）15鐵路橋涵施工規(guī)范(TB10203-2002)16市政橋梁工程施工和驗收規(guī)范(DBJ08-228-97)

23、17建筑抗震設(shè)計規(guī)范(GBJ500112001)18建筑抗震設(shè)計規(guī)程(DGJ08992)19巖土工程勘察規(guī)范(GB500212001)20地下鐵道、輕軌交通工程測量規(guī)范(GB500308-1999)21地鐵雜散電流腐蝕防護技術(shù)規(guī)程(CTJ49-92)22建筑工程施工質(zhì)量驗收統(tǒng)一標準(GB50300-2001)23 建筑基坑工程技術(shù)規(guī)范(YB 925897)1.2.2 基坑設(shè)計等級及控制標準建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程JGJ12099規(guī)定，基坑側(cè)壁的安全等級分為三級，基坑側(cè)壁安全等級分級如下表所示。表2 基坑側(cè)壁安全等級分級表安全等級破壞后果重要性系數(shù)一級支護結(jié)構(gòu)破壞、土體失穩(wěn)或過大變形對基坑周圍環(huán)境及

24、地下結(jié)構(gòu)施工影響很嚴重1.10二級支護結(jié)構(gòu)破壞土體失穩(wěn)或過大變形對基坑周邊環(huán)境及地下結(jié)構(gòu)施工影響一般1.00三級支護結(jié)構(gòu)破壞土體失穩(wěn)或過大變形對基坑周邊環(huán)境及地下結(jié)構(gòu)施工影響不嚴重0.90根據(jù)前期勘察資料，本基坑側(cè)壁安全等級為二級。1.3 基坑圍護方案設(shè)計1.3.1 軟土地基常用的擋土圍護結(jié)構(gòu)類型軟土地基常用的擋土圍護結(jié)構(gòu)主要有：水泥土攪拌樁、SMW工法、鉆孔灌注樁加止水措施的組合樁、全套管鉆孔咬合樁、地下連續(xù)墻。水泥土攪拌樁水泥土攪拌樁適用于處理正常固結(jié)的淤泥與淤泥質(zhì)土、粉土、飽和黃土、素填土、粘性土以及無流動地下水的飽和松散砂土等地基。當?shù)鼗恋奶烊缓?0%（黃土含水量70%或地下水的

25、pH值4時不宜采用。水泥土攪拌樁優(yōu)點：施工時無振動、無噪聲、無泥漿廢水污染；水泥土實體相互咬合較好，比較均勻，樁體連續(xù)性好，強度較高；既可擋土又可形成隔水帷幕；適用于任何平面形狀；施工簡便；同一墻體可設(shè)計為變截面、變深度、變強度。缺點：坑頂水平位移較大；坑頂寬度較大。適用范圍：建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程JGJ12099中規(guī)定：基坑側(cè)壁安全等級宜為二、三級；水泥土樁施工范圍內(nèi)地基土承載力150kPa；基坑深度6m。鉆孔灌注樁+攪拌樁的組合式圍護結(jié)構(gòu)又稱柱列樁+止水帷幕組合式，往往是內(nèi)側(cè)鉆孔灌注樁結(jié)合外側(cè)深層攪拌樁做止水帷幕的方法。其特點主要是：（1）灌注樁作受力結(jié)構(gòu)，而攪拌樁作止水結(jié)構(gòu)；（2）適用于軟

26、弱地層中的挖深12m的深基坑，當開挖深度超過12m且底層可能發(fā)生流砂慎用；（3）施工低噪音，低振動，施工方便，造價經(jīng)濟，止水效果較好；（4）攪拌樁與灌注樁結(jié)合可形成連拱形結(jié)構(gòu)，攪拌樁做受力拱，灌注樁作支承拱腳，沿灌注樁豎向設(shè)置道數(shù)適量的支撐，這種組合方式可因地制宜取得較好的技術(shù)經(jīng)濟效果。總結(jié)以上其優(yōu)點是：（1）施工造價較低；（2）施工方法較為簡單，施工機械也較多；（3）易于分段進行施工。其缺點是：（1）施工用電量較大，重復占用施工場地，相對工期長；（2）場地污染大，泥漿多，文明施工不易保持。地下連續(xù)墻它以專用的挖槽設(shè)備開挖溝槽，并采用觸變泥漿護壁，在槽內(nèi)設(shè)置鋼筋籠，采用導管法澆筑混凝土，形成一

27、個單元槽段的混凝土墻體。依次繼續(xù)挖槽、澆筑施工，連接成一道連續(xù)的地下鋼筋混凝土墻或帷幕，以作為防滲、擋土、承重的地下墻體結(jié)構(gòu)。地下連續(xù)墻的優(yōu)點：（1）施工時振動小，噪音低，非常適于在城市施工；（2）墻體剛度大，目前國內(nèi)地下連續(xù)墻的厚度可達0.61.3m，用于基坑開挖時，可承受很大的土壓力，極少發(fā)生地基沉降或塌方事故，已經(jīng)成為深基坑支護工程中必不可少的擋土結(jié)構(gòu)；（3）防滲性能好；（4）可用于逆做法施工。地下連續(xù)墻剛度大，易于設(shè)置埋件，很適合于逆做法施工；（5）適用于多種地基條件；（6）安全經(jīng)濟，占地少，可以充分利用建筑紅線以內(nèi)有限的地面和空間，充分發(fā)揮投資效益，工效高，工期短，質(zhì)量可靠。地下連續(xù)

28、墻的缺點：（1）在一些特殊的地質(zhì)條件下（如很軟的淤泥質(zhì)土，含漂石的沖積層和超硬巖石等），施工難度很大；（2）如果施工方法不當或地質(zhì)條件特殊，可能出現(xiàn)相鄰墻段不能對齊和漏水的問題；（3）地下連續(xù)墻如果用作臨時的擋土結(jié)構(gòu)，比其它方法所用的費用要高些；（4）在城市施工時，廢泥漿的處理比較麻煩。SWM工法它是先用螺旋鉆機按設(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型鋼形成勁性水泥土，最后形成一排擋土止水帷幕。其優(yōu)點是：（1）造價較低，用過的型鋼能夠回收；（2）成樁止水效果好，若水泥摻量達到25%效果會更好些；（3）分段施工容易處理，不會形成施

29、工縫；（4）施工進度快。其缺點是：（1）機械施工用電量較大；（2）在粉細砂層易產(chǎn)生抱鉆現(xiàn)象；（3）其基坑圍護結(jié)構(gòu)屬柔性支護，變形大，不適合太深基坑。全套管鉆孔咬合樁鉆孔咬合樁是一種新型圍護結(jié)構(gòu)形式，它是在平面上沿一條軸線設(shè)置單排鉆孔樁，相鄰的樁互相搭接，為一種特殊的樁列式擋土坡，它與傳統(tǒng)的人工挖孔樁、鉆孔密排樁相比，具有防滲效果好，泥漿污染小，環(huán)保好，不易塌孔等優(yōu)點。具體的，其優(yōu)點是：（1）鉆孔咬合樁的樁間互相咬合，形成排樁整體受力，抗荷載能力最強，且具有很好的防水效果；（2）強度和剛度均較大，可以作為永久結(jié)構(gòu)的一部分，在結(jié)構(gòu)抗浮不滿足是可以兼作抗拔樁；（3）全樁套管跟進成孔施工，不易塌孔、振

30、動小，特別適合緊鄰地下管線等構(gòu)筑物的施工；（4）與普通鉆孔灌注樁相比，無泥漿、噪音低、文明施工、環(huán)保效果好；（5）成樁垂直度好整體性強，節(jié)約混凝土；（6）利用套管成樁可設(shè)砂樁的優(yōu)點，圍護結(jié)構(gòu)可分段施工，對一些施工場地小、工期緊、交叉施工干擾大的工程可做到見縫插針，節(jié)約施工場地和工期。其缺點是：（1）造價較高；（2）須對接頭樁進行旋噴樁堵漏處理；（3）對施工精度、工藝和混凝土配比均有嚴格要求，否則樁體無法形成充分咬合。1.3.2 圍護方案比選上述主要方案的比較如下表所示：表3 圍護方案比選表技術(shù)特征擋土結(jié)構(gòu)水泥土攪拌樁SMW工法鉆孔灌注樁加止水措施的組合樁全套管鉆孔咬合樁地下連續(xù)墻經(jīng)濟開挖深度/

31、m61061461510202040施工工藝較簡單較復雜較簡單較復雜復雜樁（墻）體質(zhì)量較好好一般好好整體剛度一般較大較大較大大抗?jié)B能力較好較好一般好好現(xiàn)場要求較少較少一般一般較高施工占地較大小較大小大永久結(jié)構(gòu)關(guān)系臨時結(jié)構(gòu)臨時結(jié)構(gòu)部分永久結(jié)構(gòu)部分永久結(jié)構(gòu)永久或部分永久結(jié)構(gòu)費用低低一般一般高1.3.3 圍護方案的選擇根據(jù)對已有工程資料的分析結(jié)果，該基坑為深度約23m的深基坑，該工程對支護結(jié)構(gòu)要求、周邊環(huán)境要求、防水抗?jié)B要求都較高，應以最大限度確保建設(shè)工程順利進行為主，因此選擇實施地下連續(xù)墻作為圍護方案。地下連續(xù)墻的墻厚一般為 6001000mm 范圍內(nèi)，墻深一般為基坑深度的1.72.0 倍。由于本

32、工程基坑等級為二級，標準段墻厚擬定為800mm，地下連續(xù)墻總深度取1.8 倍，則端頭井地下連續(xù)墻總深為：25.09m1.8=45.16m標準段地下連續(xù)墻總深為：23.346m1.8=42.023m根據(jù)以上計算初定：端頭井地下連續(xù)墻總深為45m；標準段地下連續(xù)墻總深為42m1.4 基坑支撐方案設(shè)計1.4.1 支撐體系選型國內(nèi)工程中常用的支撐體系布置形式主要有平面內(nèi)支撐體系，豎向斜撐體系和混合支撐體系三大類。平面內(nèi)支撐體系平面內(nèi)支撐體系是由腰梁、水平支撐和立柱組成，可以直接平衡支撐兩端圍護結(jié)構(gòu)上所受到的那部分側(cè)壓力，且構(gòu)造簡單，受力明確，適用范圍廣。但當構(gòu)件長度較大時，應考慮彈性壓縮對基坑位移的影

33、響。此外，當基坑兩側(cè)的水平作用力相差懸殊時，圍護結(jié)構(gòu)的位移會通過水平支撐而相互影響，此時應調(diào)整支護結(jié)構(gòu)的計算模型。其特點為：在軟土地層、環(huán)境保護要求高的條件下，這是應用最多的布置形式。鋼支撐體系通常采用此布置形式；安全穩(wěn)定，利于控制圍護結(jié)構(gòu)位移；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；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。豎向斜撐體系豎向斜撐體系通常由斜撐、腰梁和斜撐基礎(chǔ)組成。斜撐一般采用型鋼或組合型鋼截面，要求其坡度與土坡的穩(wěn)定邊坡一致，斜撐與基坑底面之間的夾角一般不大于35度，在地下水位較高的軟土地區(qū)不宜大于26度。在不影響主體結(jié)構(gòu)施工的前

34、提下，斜撐應盡可能沿腰梁長度方向均勻?qū)ΨQ布置，水平方向的間距不宜大于6m。在基坑的角部可輔以布置水平支撐。當斜撐長度超過15m時，應在斜撐中部設(shè)置立柱，并在立柱與斜撐的節(jié)點上設(shè)置縱向連系桿。斜撐與腰梁、斜撐與基礎(chǔ)以及腰梁與圍護結(jié)構(gòu)之間的連接應滿足斜撐水平分力和垂直分力的傳遞要求。其特點為：（1）節(jié)省立柱和支撐材料；（2）有利于開挖面積較大而深度較淺的基坑；（3）在軟弱土層中，不易控制基坑穩(wěn)定和變形；（4）斜撐與底板相交處結(jié)構(gòu)處理較困難。混合支撐體系利用前兩種基本支撐體系，可以演變成其他支撐形式，它可以綜合前兩種支撐體系的優(yōu)點，具有比較好的效果。該支撐體系是前述兩種支撐體系的結(jié)合。它可加強基坑圍

35、護結(jié)構(gòu)的整體剛度，尤其對大型基坑可方便支撐布置和施工，節(jié)省支撐材料。在選擇合適的內(nèi)支撐體系和布置時應根據(jù)下列因素綜合考慮確定：（1）基坑平面的形狀、尺寸和開挖深度；（2）基坑周圍環(huán)境保護和臨近地下工程施工情況；（3）場地的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件；（4）主體工程地下結(jié)構(gòu)的布置，土方工程和地下結(jié)構(gòu)工程的施工順序和施工方法；（5）地區(qū)工程經(jīng)驗和材料供應情況。1.4.2 支撐方案比選表4.1 支撐體系對比表技術(shù)特征支撐體系鋼支撐鋼筋混凝土支撐錨桿布置形式多為正交，受力直接正交、圓環(huán)、對撐角撐預應力、非預應力；拉錨桿、壓錨桿現(xiàn)場要求適用開挖深度一般、形狀規(guī)則、狹長形基坑選取不同布置形式靈活適應現(xiàn)場要求根

36、據(jù)現(xiàn)場要求靈活選取錨桿形式施工優(yōu)勢節(jié)約工期，節(jié)省造價剛度大、整體性好、靈活多變經(jīng)濟性好、形式靈活多變施工劣勢現(xiàn)場要求高造價較高，工期較長地層和環(huán)境限制高表4.2 支撐布置方案對比表支撐方案適用性施工難度可靠性平面支撐體系大小深淺不同的各種基坑較大好豎向斜撐體系平面尺寸較大、形狀不很規(guī)則、深度較淺的基坑一般較差混合支撐體系大型深基坑大好 常見的內(nèi)支撐體系分鋼筋混凝土支撐體系和鋼支撐體系兩種。由上表可見，鋼筋混凝土支撐具有剛度大、整體性好的特點，而且可以采取靈活的平面布置形式適應基坑工程的各項要求，但工程造價高，需要現(xiàn)場澆筑和養(yǎng)護，且結(jié)束之后需要拆除，十分耽誤工期；鋼支撐體系架設(shè)和拆除速度快，架設(shè)

37、完畢后不需要等待強度即可直接開挖下層土方，而且支撐材料可重復循環(huán)使用，對節(jié)省基坑工程造價和加快工期有顯著優(yōu)勢，特別適用于像地鐵車站、共同溝或管道溝槽等開挖深度一般、平面形狀規(guī)則、形狀狹長的基坑。在選取了地下連續(xù)墻作為圍護方案的前提下，對周圍環(huán)境的保護和對基坑變形的控制都得到了保障，且工程造價已經(jīng)偏高，因此，綜合考量后，選擇鋼支撐體系作為支撐方案。由于本基坑開挖最深達23m，屬于深基坑，所以豎向斜撐體系不適用于本工程；對于混合支撐體系，由于施工難度大，施工組織較平面支撐體系復雜，所以本工程基坑的支撐方案選平面支撐體系較為合適。根據(jù)實際工程情況，初定在標準段設(shè)置6道鋼支撐，各道支撐距離地面分別為：

38、0.5m，4.8m，9m，13m，16.5m，20m。1.5 計算書1.5.1荷載計算本設(shè)計計算任務(wù)書取車站基坑標準段進行計算，標準段的各地層情況按平均值計算。具體計算如下。根據(jù)詳勘資料，計算截面處土層的物理指標及厚度（計算到墻底），如下表所示：表5 開挖范圍內(nèi)土層物理參數(shù)表555土層編號土層名稱各層平均重度，kg/m3各層平均浮重度 kg/m3各層平均層厚，m各層到地面平均距離，m各層內(nèi)摩擦角，度粘聚力C,kPa各層塑性指數(shù)地面超載q，kPa回填土超載，kPa總超載，kPa1填土1882.252.2527.22516.2209291褐黃灰黃色粉質(zhì)粘土18.68.61.75429.82615.

39、8209291灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土17.27.24833.62616.8209291淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土16.96.98.5516.5536.92920209292灰色砂質(zhì)粉土18.78.73.6520.226.31716.5209291-1灰色粘土17.97.95.125.336.72717.2209292-2灰色粉質(zhì)粘土夾粘質(zhì)粉土18.18.19.0534.3535.51814.220929暗綠草黃色粉質(zhì)粘土19.79.73.537.8537.52616.6209291草黃灰黃色砂質(zhì)粉土18.68.63.541.3532.218209292灰色粉砂18.88.86.3547.733.3162092

40、91暗灰草黃色粉質(zhì)粘土18.58.5855.736.52917.2209292淺黃色粉質(zhì)粘土18.68.6358.735.82817.520929 計算標準段截面處土的平均物理指標：在地下連續(xù)墻總深度范圍內(nèi)，由于土的重度、粘聚力、內(nèi)摩擦角和厚度都各不相同，在此為了達到計算方便和合理，各指標采用按土層厚度的加權(quán)平均值來計算。 （5.1）式中 開挖深度范圍內(nèi)的加權(quán)平均重度，單位：kN/m3； 第層土的重度，單位：kN/m3； 第層土的厚度，單位：m。 （5.2）式中 開挖深度范圍內(nèi)的加權(quán)平均粘聚力，單位：kPa； 第層土的凝聚力，單位：kPa；第層土的厚度，單位：m。 （5.3）式中 開挖深度范圍

41、內(nèi)的加權(quán)平均內(nèi)摩擦角； 第層土的內(nèi)摩擦角；第層土的厚度，單位：m。 作用在圍護墻體上的土壓力，采用朗肯土壓力理論計算。作用在基坑支護結(jié)構(gòu)上的荷載有以下幾種：（1）由上部結(jié)構(gòu)傳下來的垂直荷載水平力和彎矩以及施工期間可能產(chǎn)生的垂直荷載；（2）支護墻體的自重；（3）基坑頂面上的超載；（4）由地基土產(chǎn)生的水平土壓力；（5）由地面超載產(chǎn)生的水平土壓力；（6）水壓力；（7）地震產(chǎn)生的垂直和水平荷載。上述各項荷載中，土壓力是比較難于準確把握和計算的荷載。在設(shè)計計算和參數(shù)取值上常常采用直觀、簡單和偏于安全的方法。一般情況下不計地震產(chǎn)生的影響。考慮由于在施工時嚴格要求控制圍護結(jié)構(gòu)側(cè)向位移，墻背土壓力采用靜止土壓

42、力，又開挖深度范圍內(nèi)所處地層多為粘土，采用水土合算。求取土壓力系數(shù)：式中 主動土壓力系數(shù)；被動土壓力系數(shù)。1.5.2 基坑底部土體的抗隆起穩(wěn)定性驗算在對圍護結(jié)構(gòu)地基承載力進行驗算時，不考慮圍護結(jié)構(gòu)以上土體的抗剪強度對抗隆起的影響，按普朗德爾地基承載力公式計算，并假定圍護結(jié)構(gòu)（地下連續(xù)墻）底的平面為基準面圖2 基坑底部抗隆起穩(wěn)定性驗算圖示據(jù)規(guī)范可知，抗隆起安全系數(shù)為: （5.4）式中 抗隆起安全系數(shù)（取1.11.2）坑外地表至墻底各土層天然重度的加權(quán)平均值，單位：kN/m3；坑內(nèi)開挖面以下至墻底各土層天然重度的加權(quán)平均值，單位：kN/m3；基坑開挖深度；地下連續(xù)墻的埋深；坑外地面超載，取20kN

43、/m3；、基坑開挖面以下的土體強度指標；、地基土的承載力系數(shù)，其中：，在標準段：即基坑抗隆起滿足要求。1.5.3 抗?jié)B驗算在地下水位較高的地區(qū)基坑開挖以后，地下水形成水頭差hw，使地下水由高處向低處滲流。當滲流力較大時，就有可能造成基坑底部的滲流穩(wěn)定性破壞。由于本基坑地下水位較低，不影響基坑底部滲流穩(wěn)定性，因此無需驗算。1.5.4 抗傾覆驗算抗傾覆穩(wěn)定性又稱踢腳穩(wěn)定性，本工程圍護結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下，基坑土體有可能在支護結(jié)構(gòu)底部因產(chǎn)生踢腳破壞而出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象。通常繞最下一道支撐轉(zhuǎn)動而失穩(wěn)，據(jù)規(guī)范，抗傾覆穩(wěn)定性安全系數(shù) 應滿足： （5.5）式中 抗傾覆穩(wěn)定性安全系數(shù)（二級基坑取1.1）；基坑內(nèi)側(cè)

44、被動土壓力對最下層支點的力矩；基坑外側(cè)主動土壓力對最下層支點的力矩；計算簡圖如下圖所示：圖3 基坑抗傾覆驗算計算圖示在A點對基坑內(nèi)側(cè)取矩有： （5.6）在A點對基坑外側(cè)取矩有： （5.7）式中 基坑的等效開挖深度；地下連續(xù)墻的嵌固深度；最后一道支撐距離底板處的距離；坑內(nèi)開挖面以下至地下連續(xù)墻底各土層粘聚力的加權(quán)平均值， 將計算結(jié)果代入式5.5中得：所以整體抗傾覆穩(wěn)定性滿足要求。1.5.5 整體圓弧滑動穩(wěn)定性驗算假定土體繞最后一道支撐點滑動，并認為滑動面是一通過墻體底面的圓弧，據(jù)規(guī)范，計算公式如下： （5.8）式中 整體圓弧滑動穩(wěn)定系數(shù)（本基坑取1.3） 滑動力矩， ； 抗滑力矩式中 最后一道支

45、撐水平處土體的豎向土壓力，；坑外地面超載，取20kN/m2；最后一道支撐處墻體的極限抵抗彎矩,可取該處墻體設(shè)計彎矩。所以整體圓弧滑動穩(wěn)定性滿足要求。1.5.6 支撐內(nèi)力變形計算地下連續(xù)墻的內(nèi)力采用山肩邦男近似解法（計算簡圖如圖4 所示）進行計算，其假定為：（1） 在粘土地層中，墻體作為底端自由的有限長的彈性體；（2） 墻背土壓力在開挖面以上取為三角形，在開挖面以下取為矩形（已抵消開挖面一側(cè)的靜止土壓力）；（3） 開挖面以下土的橫向抵抗反力取為被動土壓力，其中為被動土壓力減去靜止土壓力后的數(shù)值；（4） 橫撐設(shè)置后，即作為不動支點；（5） 下道橫撐設(shè)置后，認為上道橫撐的軸向壓力值保持不變，而且下道

46、橫撐點以上的墻體仍然保持原來的位置；（6） 開挖面以下墻體彎矩的那點，假想為一個鉸，而且忽略此鉸以下的墻體對上面墻體的確良剪力傳遞。圖4 山肩邦男近似解計算簡圖下面進行結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算：因為考慮到有超載20，其當量土層厚度為取1m寬度計算標準段，基坑開挖深度23m，六道鋼支撐，間距為4.3m，4.2m，4m，3.5m，3.5m，第一道支撐距地下連續(xù)墻頂距離為0m（墻頂距離地面0.5m），最后一道支撐距離坑底3m。計算水土壓力：開挖面墻背水土壓力豎向土壓力轉(zhuǎn)換為側(cè)向土壓力的轉(zhuǎn)換系數(shù)，即側(cè)壓力系數(shù)滿足： 開挖面以下根據(jù)假定，基坑底以下處被動土壓力減去靜止土壓力后的凈土壓力值： （5.9）式中 距坑底的

47、深度，單位：m。即：根據(jù)受力圖式可得兩個靜力平衡方程： 由得： （5.10）由得：（5.11）式中 第道支撐的軸力，單位：kN/m；換算坑頂至坑底高度，單位：m；第道支撐距當前開挖面高度，單位：m；最下一道支撐距當前開挖面高度，單位：m；坑底至墻彎矩為零處的高度，單位：m。（1） 第一道支撐處內(nèi)力計算：此處，所以：取單位長度（即1m）墻體計算彎矩公式如下： （5.12） （2）第二道支撐處內(nèi)力計算：這里，所以：所以： （3）第三道支撐處內(nèi)力計算：其中， 同理可得： 所以： （4）第四道支撐處內(nèi)力計算：其中， 同理可得： 所以：（5）第五道支撐處內(nèi)力計算：其中， 同理可得： 所以： （6）第六道支撐處內(nèi)力計算：其中， 同理可得： 所以： 基坑底部彎矩：表6 各支撐處軸力與彎矩匯總表支撐道數(shù)軸力（kN/m）彎矩（kN/m）數(shù)值第一道支撐N1160.53M16.27第二道支撐N2259.05M2-376.05第三道支撐N3304.26M3-876.15第四道支撐N4308.19M4-1058.95第五道支撐N5511.93M5-618.76第六道支撐N6487.17M68.98基坑底部 958.481.5.7 最寬標準段鋼支撐強度驗算據(jù)以上可知，標準段支撐軸力最大為