地下连续墙基毕业设计

清华大学本科生毕业设计（论文）I目录前言1第一章工程概况212水文地质工程地质条件2121车站工程地质层分布与特征描述2122水文地质条件4123不良地质现象4第二章支护方案的选择及比较521基坑支护的类型及其特点和适用范围5211深层搅拌水泥土围护墙5212土钉墙5213排桩支护5214槽钢钢板桩5215钻孔灌注桩6216钢板桩6217SMW工法6218地下连续墙722方案的比较及确定7221基坑的特点7222支护方案的选择7第三章土压力计算931荷载的确定932地下水对土压力的影响933按分层土计算土压力1034参数加权平均计算11第四章结构内力计算1441计算理论的确定1442结构内力计算及配筋14421土压力计算14422用等值梁法计算弯矩1643地下连续墙的配筋计算23第五章基坑稳定性分析26清华大学本科生毕业设计（论文）II51基坑的整体稳定性验算2652基坑的抗隆起稳定验算2653基坑的抗渗流稳定性验算2854基坑支护结构踢脚稳定性验算29第六章支撑设计3161方案比较3162围檩设计3163支撑设计3364立柱设计34第七章基坑变形估算及控制3571概述3572基坑的变形估算35721水平位移估算35722基坑隆起估算35723地表沉降估算36第八章降水设计3781概述3782降水的作用3783降水方案选择37831降水施工方案37832降水的设计38第九章施工组织设计3991地下连续墙施工主要技术措施3992地下连续墙的施工3993保证工程质量的主要技术措施4594技术管理措施4895安全生产措施4996文明施工措施5297环境保护措施54第十章地下连续墙施工的常见问题及处理63101连续墙施工的问题及处理63102土方开挖的应急措施66结论68清华大学本科生毕业设计（论文）III参考文献69致谢错误未定义书签。清华大学本科生毕业设计（论文）1前言基坑工程是我国当前地基基础领域一个重要的研究方向。基坑工程在二十世纪八十年代末才开始全面、深入地研究与工程实践，但随着我国建设事业的发展,城市的高层建筑大量涌现，极大的推动了深基坑工程设计理论和施工技术的不断发展,同时也产生了大量的深基坑支护设计与施工问题。国内外大量工程实践表明，许多工程的最危险阶段不一定是在正常使用阶段，而是在建造阶段和老化阶段。对许多工程事故常常发生在施工阶段而言，其原因除了施工质量没有保证、施工方法发生了不合理的改变、人为错误等原因以外，重要原因之一是由于对环境、地质、荷载等因素认识不足而导致设计和施工中的某种失误和疏忽所致。深基坑工程是与众多因素相关的综合技术，是一个系统的工程问题，必须具有结构力学、土力学、地基基础、地基处理、原位测试等多种学科知识，同时具有丰富的施工经验，并结合拟建场地的土质和周围环境情况，才能制定出因地制宜的支护结构方案和实施办法。它与场地工程勘察、支护结构设计、施工开挖、基坑稳定、降水、施工管理、现场监测、相邻场地施工相互影响等密切相关。基坑设计与施工涉及地质条件、岩土性质、场地环境、工程要求、气候变化、地下水动态、施工程序和方法等许多相关的复杂问题，是理论上尚待完善、成熟和发展的综合技术学科。如何根据场地工程性质、水文地质、环境条件制定合理的设计方案；如何在保证稳定性的前提条件下，设计最经济的方案，也是基坑比较重要的问题。因此在基坑工程设计与施工中，需要严谨、周密的分析与计算。本设计是关于苏州宝带西路站基坑的设计。主要包括了四个大的方面支护方案的选择、围护结构设计与计算、基坑的降排水和施工组织设计。根据基坑的工程概况及其特点，在考虑基坑的安全性和经济性的前提下选择了组合拱结构作为挡土结构、深层水泥搅拌桩作为止水帷幕。采用郎肯理论计算水土压力，墙体内力、弯矩和嵌固深度。在基坑的降排水设计中，采用了真空井点降水。在施工组织设计中详细的叙述了地下连续墙的施工工艺流程和施工要点。清华大学本科生毕业设计（论文）2第一章工程概况11工程概况宝带西路车站宝带西路站位于宝带西路与盘蠡路交叉路口，沿盘蠡路南北向布置。车站东北侧为苏州市供电局吴城分局，东南侧为盘蠡南苑、薛家塔别墅、薛家塔，西北侧为盘蠡村，西南侧为美之国住宅小区。路口南北方向为盘蠡路，现状为城市主干路。东西方向为宝带西路，现状为城市主干路。沿盘蠡路东侧有一条小河，宽1012M，规划河底标高为09M。图11宝带西路车站总平面图12水文地质工程地质条件121车站工程地质层分布与特征描述根据地质资料，地层层序自上而下依次为1杂填土层褐黄灰杂色，松散，以水泥、沥青路面为主，局部含较多碎石、混凝土块等建筑垃圾，局部有架空现象。属第四系全新统（Q4）近代人工堆积物，层厚0401070M，平均层厚150M，层底标高776308M，该层压缩性不均，土质不均。3素填土层褐黄灰黄色，松软，以粘性土为主，含少量碎石，含植物根茎。清华大学本科生毕业设计（论文）3属第四系全新统（Q4）近代人工堆积物，层厚050390M，平均层厚166M，层底标高227148M，层顶标高038342M，该层压缩性不均，土质不均。1粘土褐黄灰黄色，可塑为主，局部硬塑，干强度高。为第四系晚更新统（Q323）冲湖积相沉积物，层厚070460M，层底标高430198M，层顶221148M，压缩性中等。2粉质粘土灰黄青灰色，可塑为主，局部软塑，局部夹薄层粉土，稍有光泽，干强度、韧性中等，无摇振反应。为第四系晚更新统（Q323）冲湖积相沉积物，层厚050540M，层底标高870299M，层顶标高430198M，该层压缩性中等。2粉质粘土灰色，流塑，夹薄层粉土，稍有光泽，干强度中等。为第四系晚更新统（Q322）海陆交互相沉积物，层厚360950M，层底标高1590979M，层顶标高995520M，该层压缩性中等偏高。3粉砂层灰色，偶呈灰黄、灰绿色,欠均匀，局部夹薄层状粘性土，层中有时为粉土、局部呈细砂。层底埋深114270M、层底标高8182520M,饱和，中密，振动后易液化，压缩性中等。5粉质粘土灰色，流塑，夹薄层粉土，局部夹淤泥质粉质粘土薄层，干强度、韧性中等，无摇振反应。为第四系晚更新统（Q322）海陆交互相沉积物，层厚1302210M，平均层厚924M，层底标高35991714M，层顶标高20481066M，该层压缩性中等偏高。6粉土夹粉砂灰色，中密密实，很湿，夹薄层粉质粘土层，无光泽，干强度低，摇振反应迅速。为第四系晚更新统（Q322）海陆交互相沉积物，层厚8603350M，层底标高57483115M，层顶标高26922240M，该层压缩性中等偏低，为承压含水层，透水性较好。1粉砂灰色，密实，饱和，矿物成份以石英长石为主，夹少量砾石，含云母碎屑，夹粉土薄层，局部夹较多薄层粉质粘土，为第四系中更新统（Q21）冲湖相沉积物，层厚2501040M，层底标高66965859M，层顶标高57495779M，该土层压缩性中等偏低。2粉质粘土灰色，软塑为主，局部青灰色，可塑，稍有光泽，干强度中等，韧性中等，无摇振反应，为第四系中更新统（Q21）冲湖相沉积物，层厚180660M，平均层厚483M，层底标高65596459M，层顶标高62795859M，该土层压缩性清华大学本科生毕业设计（论文）4中等。1粉质粘土夹粘土灰绿灰色，硬塑为主，局部可塑，夹少量粘土层，干强度中等，为第四系下更新统（Q13）冲湖积相沉积物，本次勘察未揭穿，最大控制厚度27米，土层压缩性中等。物理力学性质指标综合建议值表土层代号及名称重度KN/M3基床系数KMPA/M地基承载力特征值FAKKPA静止侧压力系数K0钻孔桩参数直剪固快垂直水平QSIKKPAQPKKPACKPA度3素填土1901001200602001501粘土200260320210048655751472粉质粘土196200240160050482361612粉质粘土188120130110054322111666粉砂夹粉土19635040020004060100086311122水文地质条件（1）潜水潜水主要赋存于浅部粘性土层中，受区域地质、地形及地貌等条件的控制。其下的1粉质粘土层，2粉质粘土层，均属于不透水层。勘察期间，稳定水位标高200M，据区域水文资料，苏州市历年最高潜水位标高263M，最低潜水位标高为021M，年水位变幅为12M。（2）微承压水微承压水赋存于第一隔水层下的砂性土层中（B层砂），埋深56M，厚度815M，赋水性中等。（3）承压水区内承压水主要赋存于深部的砂性土层中，埋深大于25M，赋水性中等。123不良地质现象本场地在勘探深度范围内未发现地裂隙、岩溶、土洞、河岸滑坡及浅层活动断裂等不良地质作用存在。场地内20M以浅的1粉土、3粉砂夹粉土、4粉土夹粉砂层为不液化土层，地基土不存在液化趋势。清华大学本科生毕业设计（论文）5第二章支护方案的选择及比较21基坑支护的类型及其特点和适用范围211深层搅拌水泥土围护墙深层搅拌水泥土围护墙是采用深层搅拌机就地将土和输入的水泥浆强行搅拌,形成连续搭接的水泥土柱状加固体挡墙。水泥土围护墙优点由于一般坑内无支撑,便于机械化快速挖土具有挡土、止水的双重功能一般情况下较经济施工中无振动、无噪音、污染少、挤土轻微,因此在闹市区内施工更显出优越性。水泥土围护墙的缺点首先是位移相对较大,尤其在基坑长度大时,为此可采取中间加墩、起拱等措施以限制过大的位移其次是厚度较大,只有在红线位置和周围环境允许时才能采用,而且在水泥土搅拌桩施工时要注意防止影响周围环境。212土钉墙土钉墙是一种边坡稳定式的支护，其作用与被动的具备挡土作用的围护墙不同,它是起主动嵌固作用,增加边坡的稳定性,使基坑开挖后坡面保持稳定。土钉墙主要用于土质较好地区,我国华北和华东北部一带应用较多,目前我国南方地区亦有应用,有的已用于坑深10M以上的基坑,稳定可靠、施工简便且工期短、效果较好、经济性好、在土质较好地区应积极推广。采用土钉墙的一般要求，土钉墙可适用于塑，不塑或坚硬的粘性土；在有地下水的土层中，土钉支护应该在充分降排水的前提下采用；土钉墙容易引起土体位移，采用土钉墙支护应慎重考虑，墙体变形对周围环境的影响，本工程地质条件主要为粘性土。另本工程地下水位为21M，且地处海边区，若要采用土钉墙支护势必做好降水排水措施。且工程地处人口稠密的旧城区，毗邻交通主干道,排水必将引起地地面沉降，给周围建筑以极大威胁。213排桩支护基坑开挖时，对不能放坡或由于场地限制不能采用搅拌桩支护，开挖深度在610M左右时，即可采用排桩围护。排桩可采用钻孔灌注桩、人工挖孔桩、预制钢筋混凝土板桩或钢板桩等。当基坑开挖深度较大时，可设置多道支撑，以减少内力,采用冲钻孔桩能够穿越条石、旧基础。在护壁桩间做旋喷帷幕达到止水的效果，但由于基坑开挖深度大护壁不可能采用锚拉或内支撑，锚杆无法施工，也无法采用锚拉，南北两侧亦无法对称采用排桩，在设立支护时没有合适的支护方式。214槽钢钢板桩这是一种简易的钢板桩围护墙,由槽钢正反扣搭接或并排组成。槽钢长610M,型号清华大学本科生毕业设计（论文）6由计算确定。其特点为槽钢具有良好的耐久性,基坑施工完毕回填土后可将槽钢拔出回收再次使用施工方便,工期短不能挡水和土中的细小颗粒,在地下水位高的地区需采取隔水或降水措施抗弯能力较弱,多用于深度小于4M的较浅基坑或沟槽,顶部宜设置一道支撑或拉锚支护刚度小,开挖后变形较大。215钻孔灌注桩钻孔灌注桩围护墙是排桩式中应用最多的一种,在我国得到广泛的应用。其多用于坑深710M的基坑工程,在我国北方土质较好地区已有89M的臂桩围护墙。钻孔灌注桩支护墙体的特点有施工时无振动、无噪音等环境公害,无挤土现象,对周围环境影响小墙身强度高,刚度大,支护稳定性好,变形小当工程桩也为灌注桩时,可以同步施工，从而施工有利于组织、方便、工期短桩间缝隙易造成水土流失,特别时在高水位软粘土质地区,需根据工程条件采取注浆、水泥搅拌桩、旋喷桩等施工措施以解决挡水问题适用于软粘土质和砂土地区,但是在砂砾层和卵石中施工困难应该慎用桩与桩之间主要通过桩顶冠梁和围檩连成整体,因而相对整体性较差,当在重要地区,特殊工程及开挖深度很大的基坑中应用时需要特别慎重。216钢板桩采用钢板桩支护针对本基坑为临时支护的特点，施工方便，工期短，在基坑施工完毕回填土后将槽钢拔出，重新利用，可以将支护费用降到最低。但采用钢板桩支护有一致命的弱点，即不能挡水和土中的细小颗粒，且在地下水位高时还要求降水或隔水，这与本工程地下水位高，地水丰富的地质条件极不相称。另钢板桩支护抗弯能力较弱，开挖挠曲变形较大，一般适用深度不超过4M。很显然本基坑软弱含水的地质条件10M的开挖深度，以及地处城市建筑密集区对挠曲位移的严格要求等均不适宜采用钢板桩支护，一经采用必将造成严重后果。217SMW工法SMW工法亦称劲性水泥土搅拌桩法,即在水泥土桩内插入H型钢等多数为H型钢,亦有插入拉森式钢板桩、钢管等,将承受荷载与防渗挡水结合起来,使之成为同时具有受力与抗渗两种功能的支护结构的围护墙。SMW支护结构的支护特点主要为施工时基本无噪音,对周围环境影响小结构强度可靠,凡是适合应用水泥土搅拌桩的场合都可使用,特别适合于以粘土和粉细砂为主的松软地层挡水防渗性能好,不必另设挡水帷幕可以配合多道支撑应用于较深的基坑此工法在一定条件下可代替作为地下围护的地下连续墙,在费用上如果能够采取一定施工措施成功回收H型钢等受拉材料则大大低于地下连续墙,因而具有较大发展前景。清华大学本科生毕业设计（论文）7218地下连续墙通常连续墙的厚度为600MM、800MM、1000MM，也有厚达1200MM的。地下连续墙刚度大，止水效果好，是支护结构中最强的支护型式，适用于地质条件差和复杂，基坑深度大，周边环境要求较高的基坑，但是造价较高，施工要求专用设备优点施工时振动小，噪音低，非常适合本基坑的开挖支护设计；墙体刚度大，特别适合本基坑复杂的地质条件，尤其是对松散填土及软塑淤泥质粉质粘土的支挡效果明显，基坑安全性能够得到保证；防渗性能好，地下连续墙现今工艺已成熟，在墙体结头和施工方法上都得到改进，墙体几乎不透水，因此对于本基坑高达1M的地下水位相当适合采用连续墙可以不降排水，在施工时只要及时的进行排水即可；占地少，本工程地处城市建筑密集区，空间狭小，采用地下连续墙可以充分利用建筑红线以内有限的地面和空间，能够充分发挥其经济效益，在施工过程中，不会引起地面沉降，因此对周围建筑没有丝毫影响；工效高，工期短，质量可靠，经济效益高。采用地下连续墙是真正的优质高效，符合现代都市的竞争理念，业主容易接受。缺点对废泥浆处理，不但会增加工程费用，如泥水分离不完善或处理不当，造成新的环境污染；槽壁坍塌问题。如地下水位急剧上升，护壁泥浆液面急剧下降，土层中有软弱的砂性砂层，泥浆的性质不当或已变质，施工管理不当等均可能引起壁槽壁坍塌，引起地面沉降，危害邻近工程结构和地下管理的安全。同时也可能使墙体混凝土体积超方，墙面粗躁结构尺寸超出允许界限；本基坑支护均为临时支护，采用地下连续墙费用要相对较高，但为保证安全稳定及效率，费用仿高510的预算之内，同时采用连续墙施工，工序简单，变更较少，费用易于控制。22方案的比较及确定221基坑的特点综合分析本工程的地理位置、土质条件、基坑开挖深度及周围环境的影响，有以下的特点（1）基坑开挖的面积较大，下方管线较多。（2）基坑开挖深度范围内的土层的工程性较差。软土厚度大。（3）基坑周围的环境条件复杂。（4）开挖深度较深，约165M，属于一级基坑。（5）地下水位较高，施工期间需要降水和止水。222支护方案的选择根据本工程的特点，设计时此基坑有可能采用的几种支护形式从技术上和经济上进行了分析比较。清华大学本科生毕业设计（论文）8采用钻孔灌注桩作为挡土结构、深层水泥搅拌桩为止水帷幕及结合三道钢管内支撑的支护体式。优点钻孔灌注桩施工容易、造价较低，目前此种技术比较成熟。另深层水泥搅拌桩为止水帷幕时有好的效果防水。钢管内支撑具有拼装方便、施工速度快并可以多次重复使用等优点，并可施加预应力。此时支护结构有一定的安全性和经济性。缺点主体结构深度太大，地下水位较高，施工难度较大。主体采用地下连续墙及刚支撑优点施工振动小，噪音低，非常适于城市施工；墙体刚度大，防渗性能好，可以贴近施工；适用于多种地基条件，可以作为刚性基础；占地少，可以充分利用建筑红线以内有限的地面和空间；工效高，工期短，质量可靠，经济效益高。本方案充分考虑了基坑地下水位高，面积大，高度大等特点。主体采用地下连续墙强度高又可以止水，并成为基础的结构部分，与后浇的内衬共同组成永久性结构的侧墙。机械化程度高，能保证工期，是比较安全可靠的施工方法。交通层高度不大，采用人工挖孔桩是安全有效的，并在一定程度上降低了工程造价。缺点地下连续墙作为挡土结构时造价比较高；在一些特殊地质条件下施工难度大；还须有泥浆处理条件，对废泥浆的处理会造成环境污染。施工中如出现槽壁坍塌问题会引起邻近地面沉降，墙体混凝土超方。通过对比本基坑采用第二种围护方案。清华大学本科生毕业设计（论文）9第三章土压力计算31荷载的确定车站东北侧为苏州市供电局吴城分局，东南侧为盘蠡南苑、薛家塔别墅、薛家塔，西北侧为盘蠡村，西南侧为美之国住宅小区。路口南北方向为盘蠡路，现状为城市主干路。东西方向为宝带西路，现状为城市主干路,因此取上部荷载为30KPA。32地下水对土压力的影响根据基坑工程手册有在基坑开挖深度范围内存在地下水时，作用与围护结构上的侧压力一般按照如下规定计算（1）对砂土和粉土等无粘性土按照水土分算的原则计算，即作用于围护结构上的侧压力等于土压力和静水压力之和。地下水位以下的土压力采用浮重度和有效应力抗剪强度指标C和计算；（2）对粘性土宜根据工程经验按水土分算或者水土合算原则进行计算。水土合算时，地下水位以下的土压力采用饱和重度SAT和总应力抗剪强度指标C和计算。由于苏州的地下水较丰富，而场地土质主要为粘性土，且无稳态渗流，故采用水土合算法。清华大学本科生毕业设计（论文）1033按分层土计算土压力表31土体物理力学参数层号及土层名称厚度（M）重度KN/M3直剪（固块）静止侧压力系数KO粘聚力CK（KPA）内摩擦角K（O）1杂填土103素填土15190200150060粘土332005751470481粉质粘土381962361610502粉质粘土1671882101600403粉砂夹粉土19686311038注地下水位10M本工程场地平坦，土体上部底面超载30KPA，在影响范围内无建筑物产生的侧向荷载，且不考虑施工荷载及邻近基础工程施工的影响，假定支护墙面垂直光滑，故采用郎肯土压力理论计算。1）计算方法按朗肯理论计算主动与被动土压力强度，其公式如下AAIIAKCKHQP231PPIIPKCKHQP232式中AP、PP朗肯主动与被动土压力强度，AKP；Q地面均匀荷载，AKP；I第I层土的重度，3/MKN；IH第I层土的厚度，M；AK、PK朗肯主动与被动土压力系数；清华大学本科生毕业设计（论文）11245TAN2AK33245TAN2PK34式中C、计算点土的抗剪强度指标2）各层土压力计算过程图31开挖土层参数指标基坑开挖深度165M，OA为杂填土层，1M厚AB为素填土层，15M厚BC为粘土层，33M厚，为不透水层CD为粉质粘土层，38M厚，为不透水层DE为粉质粘土层，167M厚EF粉砂夹粉土34参数加权平均计算1）参数加权平均计算由于各土层物理力学参数相差不大，故采用加权平均法计算土压力，各加权平均参数计算为R190KN/M3C20KPA15R200KN/M3C575KPA147R196KN/M3C236KPA161R191KN/M3C759KPA3203OABCDEF清华大学本科生毕业设计（论文）12平均容重IIIHH/34776197168188361933205219KPA192迎土区IIIHH/3477131716168311633714521501923IIIHHCC/347768716218362333215220KPA184背土区IIIHH/51777131891603123IIIHHCC/51777688921KPA2132）土压力计算土压力系数主动土压力系数504024502TGKA710KA被动土压力系数0224502TGKP4071KP主动土压力（迎土侧）地面均布超载KPAQ30墙顶MH0KACKAHQEA20710418250403000111清华大学本科生毕业设计（论文）13取KPAEA00临界深度MH141坑底MH516KACKAHQEAJ27104182504051621930KPA65148被动土压力（背土区）KPCEP2040714182KPA7851墙低MH18KPCKPHQEPJ240714182021821930KPA7755清华大学本科生毕业设计（论文）14第四章结构内力计算41计算理论的确定本工程地质条件较为均匀，但开挖深度较深，为了减少支护桩的弯矩可以设置多层支撑。在进行结构内力计算时，按照分段等值梁法来计算挡土结构的弯矩和支撑力，并计算出桩墙的入土深度。分段等值梁法即对每一段开挖，将该段桩的上部支点和插入段土压力零点之间的桩作为简支梁进行计算，上一次算出的支点假定不变，作为外力计算下一段梁中的支点反力。这种方法考虑了施工时的实际情况。42结构内力计算及配筋421土压力计算1）确定临界深度0Z由020AAKCKRZQE得MRKQKKCZAAA14120412）各支点及坑底处的土压力A点AAAAKCKRHQE27104182504030KPA0111B点AAABKCKRHQE2710418250405221930）（KPA1813C点AAACKCKRHQE2710418250407621930KPA453D点AAADKCKRHQE27104182504021021930清华大学本科生毕业设计（论文）15KPA6987E点AAAKCKRHQE2E7104182504041321930）（KPA65118F点AAAKCKRHQE2F7104182504051621930）（KPA651483）土压力零点土压力零点距离基坑底的距离，可根据净土压力零点处墙前被动土压力强度与墙后主动土压力强度相等的关系求得。AMADPMUKREUKR42MKKREUAPAD1755040021865148434）基坑支护简图基坑支护结构简图如图41所示，将点O近似看作为弯矩0点，看做地下支点无弯矩。30KN/M42M35M32M517M31MOABCDEFEAT1T2T3T425M114M165M0图41基坑支护结构计算简图先将基坑支护图画成为一连续梁，其荷载为水土压力及地面荷载，如图42所示。清华大学本科生毕业设计（论文）16ABCDEF25M42M35M32M31M517M131853487691186514865114M1101O图42连续梁结构计算简图422用等值梁法计算弯矩1）分段计算固端弯矩连续梁AB段悬臂部分弯矩，计算简图如43所示。36131213611813BAMMKN064AB11011318136M25M图43AB段计算简图连续墙BC段弯矩，计算简图如44所示2158A22BCBMLQQLM26415241813453824181342清华大学本科生毕业设计（论文）17MKN3374BC42M1318534406图44BC段计算简图连续墙CD段弯矩，计算简图如45所示301222LQQLMCD30244536987122445322MKN568201222LQQLMDC20244536987122445322MKN575CD534876935M图45CD段计算简图连续墙DE段弯矩，计算简图如46所示301222LQQLMDE清华大学本科生毕业设计（论文）1830236987651181223698722MKN485201222LQQLMED20236987651181223698722MKN6790DE87691186532M图46DE段计算简图连续墙EFO段弯矩，计算简图如47所示，其中O点为零弯矩点23222221O5316512982428LBBQLALAAQLAAQME2222278135122781398241330278132813651182278175531617565148831806606231MKN43310清华大学本科生毕业设计（论文）19EFO1186514865Q1Q2Q331M517M827M图47EO段计算简图2）弯矩分配计算固端弯矩不平衡，需用弯矩分配法平衡支点EDC、弯矩。分配系数C点转动刚度（远端固定时为I4，远端铰支为I3）CBCBIS344CDCDIS44524EILEIICB53EILEIICD46分配系数380CDCBCBCBSSSU620CDCBCDCDSSSU分配系数D点转动刚度（远端固定时为I4，远端铰支为I3）DCDCIS447DEDEIS44853EILEIIDC23EILEIIDE49清华大学本科生毕业设计（论文）20分配系数480DEDCDCDCSSSU520DEDCDEDESSSU410分配系数E点转动刚度（远端固定时为I4，远端铰支为I3）23/44EIISEDED13/33EIISEGEG分配系数560EGEDEDEDSSSU440EGEDEGEGSSSU表41弯矩分配表支点BCDEG分配系数038062048052056044固端弯矩4064067433685755854906731043弯矩分配02236182856613056067121359535001061740861435287311155543587685005458944521424623065131000081306503106206803401020140杆端弯矩40640677437743505020705207050通过力矩分配，得到各支点的弯矩为MKNMB064MKNMC3874MKNMD50清华大学本科生毕业设计（论文）21MKNME052070GM40677435043207053082948125491321图48弯矩、剪力图（3）支座反力和轴力计算参考基坑工程（哈尔滨工业大学出版社）AB段梁0936106436132181336121BRKNBC段梁2443770643242241813453224241813BR428KN436KNRRRBBB445清华大学本科生毕业设计（论文）2224437706424322241813453224241813CR430KN37103CD段梁53504377353253453698725353453CRKN0477KNRRRCCC41180535043775332253453698725353453DRKN170DE段梁230520750323223698765118223236987DRKN576KNRRRDDD52462305207502332223698765118223236987ERKN6253EO段梁O点弯矩为零）1753133013211752131365118ER27805207278/175326514817521KN520KNRRRDEE677317532133013212131365118OR278/3175136514821KN45304清华大学本科生毕业设计（论文）23反力核算土压力及地面荷载总计2114117551665148AEKN81525支点反力OEDCBRRRRRRKN911545误差分别为31，62。3）嵌固深度计算6OAPKKRX411M505002219653046M08XUT041217508M1713应该基坑的土质不是很好，应乘系数1112，即02111TTM815514取MT514所以，地下连续墙的入土深度为145M43地下连续墙的配筋计算根据简明深基坑设计施工手册及地下连续墙设计与施工，用于基坑支护连续墙厚度一般为600800MM，故初拟连续墙厚度MMB800；同时本基坑支护墙体作为永久性支护结构，所以保护层厚度MMAS80，采用35C混凝土（大于20C），基坑安全等级为一级，主筋采用HRB335（II级），其安全等级系数110。背土侧MAX0251MM设计清华大学本科生毕业设计（论文）240520711251MKN625284查表得2/716MMNFC，011，MML1000，MMB800335HRB，2/300MMNFY，5580B，240MIN有效高度SBH080800MM7202010LHFMC设计2672010007160110625284110360查表17混凝土结构上册201P，55800250B所以，YCSFLHFA0130003607201000716012881442MM0LHAS72010008144224020MIN所以2407201000SA21728MM清华大学本科生毕业设计（论文）25选配筋1251871781A2MMS（迎土侧MAX0251MM设计113211251MKN61812010LHFMC设计26720100071601106181110230查表17混凝土结构上册201P，得55800230BYCSFLHFA013000230720100071601849210LHAS720100084921240130MIN所以2407201000SA21728MM选配筋1251871781A2MMS（清华大学本科生毕业设计（论文）26第五章基坑稳定性分析在基坑开挖时，由于坑内土体挖出后，使地基的应力场和形变场发生变化，可能导致基坑的失稳。例如基坑整体或局部滑坡，基坑底隆起及管涌等，从而引发工程事故。所以在进行基坑支护设计时，需要验算基坑稳定性，必要时应该采取适当的加强防范措施，使基坑的稳定性具有一定的安全度。保证基坑开挖整个过程安全。基坑的稳定性验算主要是指对支护结构进行抗倾覆，抗滑移，及各种内力计算外，还应进行基坑底隆起，抗渗流稳定性，管涌等各种稳定性验算。基坑稳定性分析的目的在于基坑侧壁支护结构在给定条件设计出合理的嵌固深度或验算已拟定支护结构的设计是否稳定和合理。对有支护的基坑全面地进行基坑稳定性分析和验算，是基坑工程设计的重要环节之一。目前，对基坑稳定性验算主要有如下内容基坑整体稳定性验算；基坑的抗隆起稳定验算；基坑底抗渗流稳定性验算；基坑支护结构踢脚稳定性验算。51基坑的整体稳定性验算采用圆弧滑动法验算支护结构和地基的整体稳定抗滑动稳定性，应该注意支护结构一般有内支撑或外土锚拉结构，墙面垂直的特点。不同于边坡稳定验算的圆弧滑动，滑动面的圆心一般在挡土上方，基坑内侧附近。通过试算稳定最危险的滑动面和最小安全系数。考虑支撑作用时，通常不会发生整体稳定破坏，因此对支护结构，当设置多道支撑时可不做基坑的整体稳定性验算。52基坑的抗隆起稳定验算采用同时考虑,C值的抗隆起法，以求得地下墙的入土深度。（基坑工程手册P130）基本假定将墙底面作为求极限承载力的基准面，滑移线形状见计算简图，参照PRANDTL的地基承载力公式。不考虑基坑尺寸的影响。计算分析简图清华大学本科生毕业设计（论文）27BAQ图51计算分析简图QDHCNDNKC1Q251式中D墙体入土深度（M）；H基坑开挖深度（M）；21,墙体外侧及坑底土体重度（KN/3M）；Q底面超载（KN/3M）；QCNN,地基承载力的系数。用PRANDTL公式，QCNN,分别为TGNNETGNQCTGQ12450252用本法验算抗隆起安全系数时，要求201101SK。计算过程MH516MD514KPAC4180219清华大学本科生毕业设计（论文）28021902221945TGQETGN5388502191TGNNQC54014用本法验算抗隆起安全系数时，由于图51中BA面上的抗剪强度抵抗隆起作用，假定墙体外侧及坑底土体重KPA21921。解得2110103K满足要求。实践证明，本法基本上可适用于各类土质条件。53基坑的抗渗流稳定性验算根据简明深基坑工程设计施工手册在地下水丰富、渗流系数较大（渗透系数610CM/S）的地区进行支护开挖时，通常需要在基坑内降水。如果围护短墙自身不透水，由于基坑内外水位差，导致基坑外的地下水绕过围护墙下端向基坑内外渗流，这种渗流产生的动水压力在墙背后向下作用，而在墙前则向上作用，当动水压力大于土的水下重度时，土颗粒就会随水流向上喷涌。在软粘土地基中渗流力往往使地基产生突发性的泥流涌出，从而出现管涌现象。以上现象发生后，使基坑内土体向上推移，基坑外地面产生下沉，墙前被动土压力减少甚至丧失，危及支护结构的稳定。为防止此类破坏，变通过提高挡水帷幕入土深度，增长地下水渗流路线，从而减小渗流水力坡度，达到防止渗流和管涌的目的验算抗渗。渗流稳定的基本原则是使基坑内土体的有效压力大于地下水的渗透力。抗渗流管涌稳定性验算根据岩土工程师实用手册438页，抗管涌安全系数K为WWHTHIK255105142951425162252满足要求最大水力坡降I；清华大学本科生毕业设计（论文）29浮容重；W水土容重；T基坑嵌固深度；H基坑开挖深度54基坑支护结构踢脚稳定性验算1）概述根据建筑基坑支护技术规程应用手册11支护结构在水平荷匝作用下，对于内支撑或锚杆支点体系，基坑土体有可能在支护结构产生踢脚破坏时出现不稳定现象。对于单支点结构，踢脚破坏产生于以支点处为转动点的失稳，对于多层支点结构，则可能绕最下层指点转动而产生踢脚失稳。2）方法及计算公式根据建筑基坑支护技术规程应用手册11有踢脚安全系数的无量纲表达式ATDPTDDTDDTDTKNNKNNNNNNNNK/21231/22322256其中有HNHDDHNHTTHQHC式中被动土压力系数PK与主动土压力系数AK的比值H基坑的开挖深度TH最下道支撑点到基坑底的距离DH桩的入土深度深度Q地面荷载，30Q桩长范围内土层的重度的加强平均值桩长范围内土层的内摩擦角的加强平均值C桩长范围内土层的粘聚力的加强平均值TK踢脚安全系数。其范围为5101清华大学本科生毕业设计（论文）303）计算过程KPA2190219KPAC418MH516MHD514MHT1304APKK880HHNDD1880HHNTT0940HQW0580RHC541TK满足要求。经以上验算基坑稳定性都满足设计要求，说明此段围护桩的设计合理。清华大学本科生毕业设计（论文）31第六章支撑设计61方案比较在深基坑支护结构中，常用的支护系统按材料可以分为钢管支撑，型钢支撑，钢筋混凝土支撑以及钢筋混凝土钢管混合支撑等。其中，钢筋混凝土支撑，结构整体性好，刚度好，变形小，安全可靠，但施工制作时间长于钢支撑，拆除工作繁重，材料回收率低；钢支撑，便于安装和拆除，材料的消耗量小，并且可以施加预紧力，合理控制基坑变形，同时，钢支撑的架设速度快，节约时间，可以很有效的提高施工效率，另外，钢支撑的回收率高，能减少大量浪费。从长远利益及能源角度考虑，现今建筑行业积极推广钢支撑的运用。本基坑地处软土地区，且位于闹市区，基坑工程对环境及变形沉降都有较高要求，同时考虑经济效益的要求，本工程拟采用钢管支撑。62围檩设计1）计算围檩初拟采用H型钢，由于八字撑与支撑及围檩连接的整体性不易做好，故围檩的计算跨度取相邻支撑与八字撑间距的平均值4L围檩最大弯矩82RLM86773042KPA21547围檩最大剪力2RLQ246773KN21547初拟选用345171230060021QHTTBA型钢，清华大学本科生毕业设计（论文）32ABT2T1图11工字钢其相关参数查表钢结构P323表11表11工字钢参数表XY单位重量/MKG310截面面积2CM1395回转半径CM8239416截面惯性矩4M410662410316截面模量3CM1252810842）验算345Q钢，查钢结构P322附表11有强度设计值抗弯，压，拉33/10295MKN抗剪33/10170MKN清华大学本科生毕业设计（论文）33BIYHBHHBQX248222KPAKPA3310170105274XYIMKPAKPA3102950247满足63支撑设计本基坑按照国内通常做法，采用609钢管，同时根据建筑基坑技术设计规范YB925897对支撑的相关规定，合理布置支撑，如图示，其计算跨度为安全起见，取较长的为准，即取M10L，609钢管壁厚MM12，210L756472101086704212DDA2022490M每根支撑的最大轴力为（支撑的水平距离为4M）LNNMAX46773KN43094则钢管支撑的应力清华大学本科生毕业设计（论文）34AN8670022490430943310170101158满足稳定系数（一般为0609之间，此处取0742）支撑的最大轴力3101700224908670N根/3314KN64立柱设计本基坑格构柱基础拟采用桩基，且分布均匀，故本基坑的所有立柱都利用现成的工程桩，其稳定性不必验算。清华大学本科生毕业设计（论文）35第七章基坑变形估算及控制71概述深基坑开挖不仅要保证基坑自身的安全与稳定，而且要有效控制基坑周围地层位移，保证周围环境。本基坑周围交通繁忙，且地质条件为软土，故需对基坑变形做严格控制，即作好变形估算及变形控制。72基坑的变形估算本基坑开挖165M。721水平位移估算DBLH10271808051410605162MM3398基坑开挖深度H；连续墙厚度B；挡土墙入土深度D；分段开挖的坑底长度L；80续墙取位移经验系数，地下连722基坑隆起估算根据实际情况，采用同济大学提出的模拟试验经验公式540040503551216701729TGCHDH72PHH73清华大学本科生毕业设计（论文）36地下连续墙设计施工与应用式1724,251P基坑隆起量；基坑开挖深度H；基坑底面超载P；，容重土的粘聚力，内摩擦角,C；连续墙入土深度D；4712193594051211721916701729MM3275723地表沉降估算HK110740111取属板墙支护，修正系数，对于连续墙KK；基坑开挖深度H；51，软土地区取挖深度之比地层的沉降量与基坑开；地下连续墙设计施工与应用1664,246PMM5247516510110清华大学本科生毕业设计（论文）37第八章降水设计81概述基坑的开挖施工，无论是才用支护体系的垂直开挖还是放坡开挖，如果施工地区的地下水位较高，都将涉及到地下水对基坑施工的影响这一问题。当开挖施工的开挖面低于地下水位时，土体的含水层被却断，地下水便会从坑外或坑底不断的渗入基坑内。另外在基坑开挖期间由于下雨或其他原因，可能会在基坑内造成滞留水，这样会使坑底基土强度降低，压缩性大。这样以来，从基坑的安全角度出发，对于采用支护体系的稳定性、强度和变形都是十分不利的。从施工角度出发，在地下水位以下进行开挖，坑内滞留水一方面增加了土方开挖施工的难度，另一方面亦使地下主体结构的施工难以顺利进行。而且在地下水的浸泡下，地基土的强度降低，也影响了其承载力。所以在为保证身基坑工程开挖施工的顺利进行，一方面在地下水位较高的地区，当开挖面低于地下水位时，需采取降低地下水位的措施；另一方面基坑开挖期间坑内需采取排水，使基坑处于干燥的状态，有利于施工。82降水的作用在基坑开挖施工中采取降低地下水位的措施时，其作用为1）加固基坑内和坑底下的土体，提高坑内土体抗力，从而减少坑底隆起和围护结构的变形量，防止坑外地表过量沉降。2）有利边坡稳定，防止纵向滑坡。3）疏干坑内地下水，方便挖掘机和工人在坑内施工作业。4）及时降低下部承压含水层的承压水水头高度，将其降至安全的水头高度，以防止基坑底部突涌的发生，确保施工时基坑底板的稳定性。83降水方案选择831降水施工方案工程地质与水文地质条件1、地下水类型及水位本站区场地地下水主要为微承压水，赋存于1粉土层、3粉砂夹粉土层、4粉土夹粉砂层、6粉质粘土层中，该层渗透系数大，饱和压缩性中等偏低。2、地层渗透性场地表层填土，较松散，富水性差，透水性稍好；其下土层均为粘性土组成，透清华大学本科生毕业设计（论文）38水性较差。风化基岩虽发育少量裂隙，但裂隙多呈闭合状或为细脉充填，其透水性差。地层渗透系数及渗透性评价见表表81土层参数表层号岩土层名称渗透系数X106CM/S微承压水情况水平KH垂直KV1杂填土3素填土301粉质粘土0450382粉质粘土32561粉土3050微承压水3粉砂夹粉土3050微承压水4粉土夹粉砂3050微承压水5泥质粉砂岩20606粉质粘土3000微承压水832降水的设计场地地质条件复杂，浅部土层结构松散，透水性好，在动水条件下易产生流砂等不良地质现象；基坑开挖层以下有微承压水头的承压含水层，对基坑底板的稳定性产生不利影响。根据施工区域的地质特点，拟采用降压井和混合井相配合施工。