土木工程毕业设计（论文）-上海地铁1号线副线呼兰西路站基坑设计与施工.docx

全套图纸加扣3012250582编号：（ ）字 号本科生毕业设计设计题目：上海地铁1号线副线呼兰西路站基坑设计与施工专 题：地铁基坑灾害与防护技术姓 名：学 号：班 级：土木工程地下2011-3班二一五年六月全套图纸加扣3012250582中国矿业大学本科生毕业设计姓 名：学 号：学 院：力学与建筑工程学院专 业：土木工程专业（城市地下工程方向）设计题目：上海地铁1号线副线呼兰西路站基坑设计与施工专 题：地铁基坑灾害与防护技术指导教师：职 称：二一五年六月 徐州中国矿业大学毕业设计任务书学院力学与建筑工程专业年级土木工程专业地下2011学生姓名任务下达日期： 2015年 1 月 19 日毕业设计日期：2015 年 1 月 19 日至2015 年 6 月 8 日毕业设计题目：上海地铁1号线副线呼兰西路站基坑设计与施工毕业设计专题题目：地铁基坑灾害与防护技术毕业设计主要内容和要求：设计要求：根据上海市地铁1号线呼兰西路站基坑工程的实际资料，进行该基坑的结构设计和施工组织设计。结构设计内容应包括基坑围护方案设计、基坑支撑方案设计，并编制设计计算书。施工组织设计内容应包括基坑施工准备、施工方法、施工总平面布置、施工进度计划和施工管理等内容。绘制图纸：基坑平面图；基坑施工平面布置图；基坑支撑结构平面布置图、基坑支撑结构1-1，2-2剖面图。专题要求：通过查阅国内外相关文献，了解和掌握地铁基坑灾害与防护技术研究现状和发展方向。绘制图纸：救援和施工机械图（手工绘制）。其它要求：图纸需使用计算机独立绘制，整个设计图纸不少于4张，至少有1张图纸为手工绘制。翻译一篇与设计或专题内容相关的外文参考文献，其中文字数不少于3千字，并且附原文。院长签字： 指导教师签字：中国矿业大学毕业设计指导教师评阅书指导教师评语（基础理论及基本技能的掌握；独立解决实际问题的能力；研究内容的理论依据和技术方法；取得的主要成果及创新点；工作态度及工作量；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 指导教师签字： 年 月 日中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书评阅教师评语（选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 指导教师签字： 年 月 日中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书评阅教师评语（选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 指导教师签字： 年 月 日中国矿业大学毕业设计答辩及综合成绩答辩情况提出问题回答问题正确基本正确有一般性错误有原则性错误没有回答答辩委员会评语及建议成绩：答辩委员会主任签字： 年 月 日学院领导小组综合评定成绩：学院领导小组负责人： 年 月 日全套图纸加扣3012250582摘 要本毕业设计主要包括三个部分，第一部分是上海地铁1号线副线呼兰西路站基坑围护结构设计；第二部分是上海地铁1号线副线呼兰西路站基坑施工组织设计；第三部分是专题部分，内容是地铁基坑灾害与防护技术。在第一部分地铁车站基坑围护结构设计中，根据基坑施工现场地质勘查资料、水文地质条件和周边环境情况，经过设计方案比选，确定运用明挖法施工，基坑围护结构采用地下连续墙结合钢支撑的方式，并对设计基坑进行相应的强度、变形和稳定性验算。第二部分是基坑工程施工组织设计，根据基坑施工方法和基坑周边环境情况，结合施工前准备工作，施工场地布置，基坑开挖与围护结构施工等进行设计，并编制了工程进度计划，编写了相应的质量、安全、环境保护等措施。第三部分是专题部分，内容是地铁基坑灾害与防护技术。结合工程实例和相关的参考资料，总结分析有关地铁基坑在修建时对灾害的规避、防护技术。关键词：基坑；围护结构；施工组织；基坑灾害；防护技术ABSTRACTThe graduation design mainly includes three parts.The first part is the foundation pit design of Shanghai Metro Line 1 Hulan Road Station sub-line.The second part is the foundation pit construction organizational design of Shanghai Metro Line 1 Hulan Road Station sub-line.The third part is the special subject part which contains the disasters and prevention techniques of subway foundation pit.In the first part, according to the engineering geology, the hydrology geology conditions and environment circumstances of the foundation pit excavation, through comparing the construction schemes, it is confirmed that the foundation pit will be constructed in accordance with the open-cut method and concrete diaphragm wall combined with steel support system is selected as support structure. At the last, the strength checking computation, deformation checking computation and stability checking computation are carried on.The second part is the organization design of foundation pit construction, according to the construction method of the foundation pit and the environment circumstance of the foundation pit round, the construction preparation, the arrangement of construction place, foundation pit excavation and foundation pit retaining structure construction are designed in this part. The construction schedule is estimated and the homologous quantity, safety, environmental protection measures are organized.The third part is the special subject part .Its contains disasters and prevention techniques. According to engineering examples and related reference materials, proposes disaster avoidance and protection techniques of subway foundation pit construction.Keywords: pit; retaining structure; construction organization; pit disasters; protection technology目 录第一部分 上海地铁1号线副线呼兰西路站基坑围护结构设计1工程概况11.1工程内容11.2工程地质11.3水文地质21.4周边环境21.5施工条件和要求42设计依据和设计标准42.1设计依据42.2工程等级及基坑设计标准53基坑围护方案设计63.1基坑围护方案63.1.1 钢板桩63.1.2 钻孔灌注桩73.1.3 SMW工法73.1.4 水泥土搅拌桩挡墙83.1.5 地下连续墙83.2基坑围护结构方案比选94基坑支撑方案设计104.1支撑结构类型104.2支撑体系的布置形式104.3支撑体系方案115计算书115.1荷载计算125.2土压力和地基承载力的计算145.3基坑底部土体的抗隆起稳定性验算155.4抗渗验算165.5抗倾覆验算185.6整体圆弧滑动稳定性验算195.7围护结构内力计算及强度验算195.8支撑强度验算及稳定性验算235.9地下连续墙配筋设计及验算256基坑主要技术经济指标276.1基坑土方开挖量276.2浇筑混凝土量286.3地下连续墙施工的钢筋用量286.4人工费用29第二部分 上海地铁1号线副线呼兰西路站基坑施工组织设计1基坑施工准备301.1技术准备301.2现场准备301.3物资准备311.4劳动力配置331.5季节施工331.6应急工作342施工方案352.1概况362.2施工方法362.2.1 施工方案362.2.2 施工工序362.2.3 施工工期362.2.4 围护结构施工工艺362.2.5 基坑开挖402.2.6 支撑安装422.2.7 施工质量控制422.3施工主要技术措施442.4关键部位技术措施463施工总平面布置图463.1施工临时建筑物布置463.2施工临时运输路线布置473.3施工材料堆放原则484施工进度计划及管理措施484.1施工工期和进度计划484.1.1 进度计划编织原则484.1.2 施工质量计划控制494.1.3 施工总工期494.1.4 施工进度计划504.2施工进度管理504.2.1 围护结构工期保证措施504.2.2 基坑开挖及支撑工期保证措施514.2.3 主体结构工期保证措施514.2.4 防水工期保证措施515质量、安全、文明管理措施515.1质量管理措施515.1.1 质量管理标准515.1.2 质量管理组织机构525.1.3 质量保证体系525.2土方运输环境管理规定535.3安全生产措施545.4文明施工措施545.5环境保护管理54第三部分 地铁基坑灾害与防护技术1引言552国内外研究现状552.1国内研究现状552.2国外研究现状563常见地铁基坑灾害573.1基坑工程的特点573.2地铁基坑灾害统计573.3地铁基坑事故类型613.4地铁基坑事故分析634地铁基坑灾害防治措施654.1制度管理654.2勘察措施664.3设计措施664.4施工措施674.5监理措施674.6监测措施685工程事故实例685.1杭州地铁深基坑事故分析685.1.1 工程概况685.1.2 事故概况695.1.3 事故原因分析695.2某地铁明挖基坑事故原因分析及处理方法705.2.1 工程概况：705.2.2 事故概况：705.2.3 事故原因分析：705.2.4 灾害处理方法：715.3北京某地铁基坑事故分析725.3.1 工程概况：725.3.2 事故概况725.3.3 事故分析：735.3.4 防范措施：736结语73参考文献73翻译部分74致 谢77第一部分上海地铁1号线副线呼兰西路站基坑围护结构设 全套图纸加扣3012250582 第 29 页1 工程概况1.1 工程内容上海轨道交通1号线副线呼兰西路车站位于呼兰西路与共和新路交叉口，车站的主体结构可分为地下两层的结构，换乘方式为岛式站台，站厅层即地下一层高4.25m，站台层即地下两层高6.08m，大致延共和新路呈南北走向，基坑长度为178.0m，车站基坑标准段宽19.3m、深15.1m，南北工作井尺寸一致：宽23.7m、深16.0m。1.2 工程地质呼兰西路车站基坑施工范围土层中上部主要为软塑土和流塑土，在地面以下深10m处左右有近10m厚的淤泥质粘土土层，在车站地质土层下面为性质较好且含水量不大的粘土。依据相关规范确定本工程抗震等级取为7度，对浅部地基土液化不予考虑计算。车站基坑工程详细地质情况见表 11。表 11 车站基坑工程地质土层编号土层名称土 层 描 述厚度m底层标高m杂填土含碎砖、水泥、碎混凝土块等建筑废料与粘性土，性状松散，均匀分布2.003.401.59-0.87灰黄色粉质粘土软塑，土质均匀，含氧化铁斑点及铁锰质结核，分布连续0.862.580.35-1.62灰色淤泥质粉质粘土流塑，伴有少许腐殖质和有机质，夹粘质粉土、薄层粉砂，土质不均匀2.035.14-2.76-6.251淤泥质粉质粘土流塑，土面较光滑，伴有少许腐植质、云母、有机质及少量贝壳碎屑，夹杂有粉土或粉砂薄层，土质均匀6.8910.23-12.65-14.462灰色砂质粉土含有机质，夹粘性土薄层，局部为淤泥质土，稍密，局部中密0.934.43-15.23-19.581灰色粘土流塑，含云母、有机质，夹少量泥钙质结核，夹粉土（粉砂）薄层，含有机质，呈流塑状态1.948.43-14.90-21.862灰色粉质粘土夹粘质粉土含云母、有机质，并夹杂着粘性土薄层，部分区域为粉砂，土质不均匀3.1415.13-23.87-28.78暗绿草黄色粉质粘土含云母、氧化铁及有机质。土面较光滑，夹杂着粉土（粉砂）薄层，整体呈软或流塑状态2.155.08-26.91-33.501草黄灰黄色砂质粉土含氧化铁斑点及铁锰质结核夹杂些许粘性土薄层，偶尔伴有些许腐植质，中密，部分地方呈稍密，饱和 1.735.26-31.05-35.882草黄色粉细砂含云母、少量氧化铁，内部夹杂有卵砾及些许粘性土，密实，局部中密，有些湿润，4.638.10-38.08-41.531.3 水文地质呼兰西路站基坑距蕰藻浜河最近246m，地质为软弱土层，由于上海地处长江入海口其导致基坑浅层土层为淤泥质粉质粘土，较深的土层主要为砂质粉土和粉细砂。基坑土层的地下水为大气降水和地表水补给的潜水类型，地下潜水埋深在1.21.4m之间，平均埋深1.3m，承压水埋深在4.54.7m，平均埋深4.6m。1.4 周边环境（1）临近建筑物：本工程延共和新路建设，临近基坑周边没有高层建筑物。周边工程环境情况如下：1）蕰藻浜河：上海市北侧河流，河流的发源地为嘉定区安亭镇的吴淞江，途径上海市北区最终流入黄浦江的江水中，据现有资料显示河流长度为38公里。河流距离车站基坑最短距离：246m。2）上海智力产业园：单层厂房，条形基础，与基坑最小距离：35m。3）明光便利店一带楼房：24层建筑，筏形基础，与基坑最小距离：33m。4）高架桥墩：桩基础，与基坑最小距离15m。5）呼玛三村：6层居民楼延共和新路排列，筏形基础，与基坑最小距离63m。6）上海婚礼中心：5层楼，桩基+筏形基础，与基坑最小距离108m。7）金色大厅会展中心：高12m，桩基+筏形基础，与基坑最小距离175m。8）和欣国际花园：17层居民楼，桩基+箱形基础，与基坑最小距离：253m。基坑附近的建筑物中，筏形基础的光明便利店一带楼房距离最近，在车站修建过程中对基坑变形控制不当的话将会危及这些楼房的基础，从而影响建筑物的结构导致出现安全问题。 （2）周围管线本工程位于呼兰西路和共和新路交叉路口，沿路有大量市政管线，地下埋置管线种类、规格、埋深、位置情况见表 12。表 12 呼兰西路车站附近管线管线种类管径(mm)/规 格埋深(m)位置和走向影响处置方法上水管道300铁1.7呼兰西路南侧人行横道下、东西穿越车站基坑搬迁煤气管道400铁1.1呼兰西路南侧人行横道下、东西穿越车站基坑搬迁电力1根0.8呼兰西路南侧人行横道下、东西穿越车站基坑搬迁电话1根0.6呼兰西路南侧人行横道下、东西穿越北端头井搬迁上水管道300铁0.8呼兰西路北侧人行横道下、东西穿越北端头井搬迁电话48孔0.8共和新路西侧、南北穿越车站结构搬迁煤气管道300铁0.9共和新路西侧、南北穿越北端头井搬迁上水管道1000铁1.6共和新路西侧、南北穿越北端头井搬迁电力20孔0.8共和新路西侧、南北在车站结构内搬迁上水管道900铁1.4共和新路东侧、南北穿越车站结构搬迁雨水管道1200砼3.8共和新路东侧、南北在车站结构内搬迁电力1根0.4共和新路东侧、南北进入车站结构搬迁煤气管道500铁1.1共和新路东侧、南北穿越车站结构搬迁（3）周围道路交通状况呼兰西路站沿共和新路布置，横穿呼兰西路，因此，该站的建设直接影响共和新路高架地面道路和呼兰西路，这两条道路状况如下：共和新路高架地面道路：高架地面道路为双向4车道，路宽12m，两侧非机动车道各约宽2m。由于临近蕰藻浜河，南北向车流量大部分被高架承担，高架地面道路车流量较小，施工期间道路改迁对市民影响较小。呼兰西路：道路分为为机动车4车道宽约12m，两侧非机动车宽约3m，道路总宽18m。附近居民小区多，该路为东西走向，人流和车流量较大。占道施工时统筹相关部门做好交通改迁，确保周围居民的正常安全出行。施工道路调整：对共和新路高架地面道路改迁，呼兰西路道路车流量大且横穿基坑主体，为减少施工对交通的影响，在基坑南北侧进行道路改迁疏导车流。图 11 呼兰西路站周边环境情况图片1.5 施工条件和要求呼兰西路站位于呼兰西路和共和新路高架地面道路的交叉路口附近，周围施工交通便利，且在道路下施工，不需要对场地进行平整。呼兰西路东西走向，沿路居民楼和商铺较多，人流和车流量较大，交通繁忙，场地布置时尽量少占用场地，减少对大型机械设备运输和施工带来不便，现场工作人员操作需符合施工操作规范，使施工得以安全顺利进行。周围最近的建筑物为高架桥墩、高层建筑及高层居民楼，对地面沉降要求较高，在基坑施工期间需采取措施控制地面沉降。基坑施工场地靠近居民区，对于施工要求不能低于当地的相关施工规范在降低施工噪音和施工环境污染方面更需要做的好点。2 设计依据和设计标准2.1 设计依据工程施工主要技术规范和设计参考依据见表 21。表 21设计参考资料序号名称1钢结构设计规范GB50017-20032建筑结构荷载规范GB 50009-20123混凝土结构设计规范GB50010-20104上海市基坑工程设计规程DG/DJ08-61-20105建筑基坑支护技术规范JGJ120-20126地铁设计规范GB 50157-20137岩土工程勘察规范DGJ08-37-20128地下工程防水技术规范GB50108-20089建筑施工场界环境噪声排放标准GB12523-201110建筑垃圾处理技术规范CJJ 134-200911基坑管井降水工程技术规程DB42T 830-201212建筑工程抗震设防分类标准GB 50223-200813上海市文明施工规范DGJ 08-2102-201214建筑工程施工组织设计规范GBT 50502-20092.2 工程等级及基坑设计标准建筑基坑支护技术规范JGJ120-2012规定，根据基坑侧壁的安全定级不同相对应的重要性系数ro也会有差异，基坑侧壁的安全等级分级如表 22。表 22基坑侧壁安全等级及重要性系数安全等级破坏后果重要性系数ro一级支护结构破坏、图题诗文或过大变形对基坑周围环境及地下结构施工影响很严重1.10二级支护结构破坏、图题诗文或过大变形对基坑周围环境及地下结构施工影响一般1.00三级支护结构破坏、图题诗文或过大变形对基坑周围环境及地下结构施工影响不严重0.90在我国上海市施工的深基坑项目较多，依据基坑工程的重要性，上海市标准基坑工程设计规程DG/DJ08-61-2010将基坑分为以下三级：1.基坑包括以下条件之一，基坑工程即应评定为一级：（1）支护结构作为主体结构的一部分时；（2）基坑开挖深度大于等于10m时；（3）距基坑边两倍开挖深度范围内有历史文物、近代优秀建筑、重要管线等需严加保护时。2.开挖深度小于7m，且周围环境无特别要求时，属于三级基坑工程。3.除一级和三级基坑工程以外的，均属二级基坑工程。呼兰西路站基坑工程平均开挖深度在16m，参照以上规定本基坑工程应定为一级，并依据上海的基坑工程设计规程，规定基坑勘探测试孔的深度、提供的各土层物理、力学实验指标的统计值、支护结构设计采用的土体抗剪强度指标、支护结构设计所采用的安全系数等。基坑支护方案设计时，需结合基坑的水文地质条件、周围环境要求、工程功能要求等。依据上海已有深基坑工程经验和周围环境要求将基坑变形控制标准分为四个保护等级，如表 23。表 23 基坑变形控制保护等级标准保护等级地面最大沉降量及围护墙水平位移控制要求环境保护要求特级1.地面最大沉降量0.1H；2.围护路最大水平位移0.14H； 3.Ks2.2离基坑10m，周围有地铁，共同沟、煤气管、大型压力总水管等重要建筑及设施必须确保安全一级1.地面最大沉降量0.1H；2.围护墙最大水平位移量0.3H；3.Ks2.0 离基坑周围H范围内没有重要干线、水管、大型在使用的构筑物、建筑物二级1.地面员大沉量控制在0.5H；2.围护堵最大水平位移0.7H；3.Ks1.5在基坑周围H范围内没有较重要支线管道和一般建筑、设施注: H为基坑开挖深度，在17m左右，Ks为抗隆起安全系数，按圆弧滑动公式算出.上表是上海地铁总公司按上海软土层深基坑工程经验资料而提出的.三级1.地面最大沉降量1H；2.围护墙最大水平位移1.4H；3.Ks1.2在基坑周围30m范围内没有需保护建筑设施和管线、构筑物3 基坑围护方案设计3.1 基坑围护方案基坑围护结构设计的原则为：（1）安全可靠性：保证基坑稳定性符合要求、变形在合理范围内，且满足围护结构本身的强度要求，确保开挖现场周边的环境安全；（2）经济合理性：在确保围护结构安全的条件下结合施工进度工期、机械设备、人力费用和环境保护等方面，确定最经济合理的方案；（3）施工便利、确保工期：在保证安全可靠性和经济合理性前提下，尽量设计的方便施工，如合理的支撑布置方便施工出土，并缩短工期。结合工程地质和水文地质条件，基坑可采用的围护方案有：3.1.1 钢板桩钢板桩工法是靠打入土中的钢管或钢板或各种型钢通过相互的咬合形成连续的钢板桩墙结构，以达到挡土和挡水的功能。钢板桩的优点：（1）施工操作简单，修筑围护结构工期短；（2）钢板在工厂加工好后运至施工现场，其强度、接缝要求能得到很好的保障；（3）耐久性高，临时性结构的钢板桩可插拔多次修正后重复利用，降低施工成本；（4）刚板桩与钢支撑作为围护结构可以适用较深的软土地质的基坑开挖。钢板桩的缺点：（1）在刚度方面钢板桩、排桩相比地下连续墙较小，其在水土压力的作用下容易发生较大的挠度变形；（2）在地质、水文条件较差的地层钢板桩之间的接头容易发生渗水，需要做好特殊的防水措施，防止由于接头处漏水引起的水土流失，造成地层坍塌和地基失稳；（3）打桩机施工操作噪声比较大，振动也比较厉害，施工周围土体容易发生位移，影响周围建筑物安全和居民日常生活；（4）适用地质有限，不适用土层较为坚硬且密实或含有许多漂石的地质条件。3.1.2 钻孔灌注桩钻孔灌注桩是通过采用机械或者人工的方法在设计的基坑位置进行钻孔，把编织好的钢筋笼放置在钻好的孔中并灌注混凝土，等到凝固后形成桩体，从而可以起到围护基坑的作用。对桩体的施工工艺和施工技术水平决定了桩的质量，在施工时要有排污措施保护周围环境。钻孔灌注桩的优点：（1）钻孔灌注桩施工时机械噪音小、对周围土体扰动小，随挖随浇、无挤土情况，对周边建筑物环境和安全影响较小；（2）钻孔灌注桩单个桩体刚度大，稳定性比较好。钻孔灌注桩的缺点：（1）钻孔灌注桩的接头防水性不好，对于特殊的地质条件要采用其他合适的方法进行防水处理。（2）部分地质受限，砂砾层和卵石层钻孔难度和成本较大，需谨慎使用；（3）由于钻孔灌注桩是单独浇筑成桩，桩与桩之间连接较差，不适合作永久主体结构。3.1.3 SMW工法SMW（Soil Mixing Wall）工法也称为加筋水泥土地下连续墙，即在水泥土桩内插入H型钢等，利用水泥土混合体和受拉材料的力学特性起到承受荷载与防渗挡水作用。在钻孔前需对桩位位置进行初步处理松软土质，且要求钻孔之间应有部分相互重叠，以保证围护结构成型后能连成一体，然后将水泥浆液注入土中，搅拌混合后在桩内插入型钢或者其他受拉材料，发挥围护结构的功能作用。SMW工法的优点：（1）施工产生噪声小，减少周边居民不满情绪；（2）桩体之间连接性好，结构整体性强，挡水挡土效果好；（3）适用地质条件广，在黏土和粉细砂松软土层多用此工法；（4）围护结构需要的材料简单、成本低廉、施工快捷对环境影响小。SMW工法的缺点：（1）SMW工法要求在水泥桩初凝之前插入型钢，为保证插入垂直度的要求需有插入导向设备，如果插入失败将会大幅提高工程成本；（2）在施工场地大小受限时水泥土围护墙不利于作地下建筑物的结构，浇筑桩体时如果控制不严格容易造成基坑破坏；（3）插入型钢噪音是小但拔型钢时会产生振动和噪音，对围护墙的变形也很难控制从而导致围护结构变形过大。3.1.4 水泥土搅拌桩挡墙水泥土搅拌桩挡墙是以水泥作为固化剂添加到搅拌桩的地下土层中，并通过充分的机械搅拌形成柱状相互搭接的水泥土加固体挡墙，抵挡土层和地下水。水泥土搅拌桩挡墙的优点：（1）防渗止水的效果好，可以作为隔水的帷幕；（2）施工噪音和振动小，减少周边居民不满情绪。（3）坑内一般不设支撑，属于重力式挡墙，有利于机械化快速施工；（4）适用于软土地质条件。水泥土搅拌桩挡墙的缺点：（1）挡墙结构较宽，施工需占用地基红线内一部分的面积；（2）适用基坑深度较浅，一般为7m以下的基坑。3.1.5 地下连续墙地下连续墙工法又称为槽壁法（diaphragm wall 或 slot wall）。地下连续墙的施工工艺为：利用成槽机在需开挖的基坑周边按照设计开挖出一定深度槽段，并在槽段内注满泥浆（即稳定液）支护槽壁，通过机械将钢筋笼吊放在注有泥浆的槽段内，并在钢筋笼内插入导管注入混凝土液，把槽内泥浆置换出来，依次对槽段进行施工，相互邻近槽段的接头需进行特殊处理。地下连续墙的优点：（1）此工法的施工机械程度化高，施工快捷工期短振动小、噪音低；（2）围护结构整体性好、变形小刚度大，可作围护结构也可作主体结构；（3）混凝土和钢筋共同浇筑的主体结构耐久性和抗渗性好；（4）逆筑法施工既可缩短工期、降低工程成本也能提高工程的安全性；（5）适用地质土层广、技术成熟、工程经验丰富。地下连续墙缺点：（1）处理基坑出土和泥浆时会增加工程成本，也有污染环境的风险；（2）适用范围广，在软塑和可塑的粘性土层最适宜，对于处理复杂地层时施工成本和技术难度都有所增加；（3）施工槽段期间槽壁容易出现坍塌；（4）浇筑完成的地下连续墙的表面平整度低；（5）地下连续墙不作为主体结构时，此工法的经济性低。3.2 基坑围护结构方案比选基坑围护结构方案比选，应考虑技术、安全、经济、施工工期和执行性、对周围的影响等方面，通过综合考虑选定围护方案。参照上海其他地铁基坑设计的经验，结合上述几种不同的围护结构的适用范围和优缺点分析，选出适合呼兰西路站工程施工的围护方案。基坑围护结构形式比较如表 31：表 31基坑围护结构形式围护结构基坑深度安全等级地层条件1钢板桩10m二、三级含水量较少的软土地层2钻孔灌注桩15m二、三级软土地层3SMW工法15m一、二、三级软土地层4水泥土搅拌桩挡墙7m二、三级软土地层5地下连续墙各种条件一、二、三级地层广泛呼兰西路车站基坑深度在16m左右的深基坑，且跨度比较大。地质勘察报告显示，开挖基坑地质条件：基坑开挖的浅层部分包含粉质粘土和淤泥质粉质粘，基坑开挖的深层部分包含淤泥质粉质粘土、粉土和粉细砂，地质条件较差；地下水比较丰富，基坑防水要求高；基坑在两条道路的交叉口日常的交通较为繁忙，基坑周围临近居民小区，地下管线比较多，靠近高架桥墩，沉降控制要求高、环保要求较严格。若采用钢板桩的话容易发生挤土现象，影响高架桥墩的基础，导致周围地基沉陷，施工带来的影响会造成周围居民的不满情绪，不适合本工程；方案二钻孔灌注桩的整体性不好，防水效果差，不适合本工程；方案三SMW工法技术较为成熟，但缺乏一定的工程实际数据和经验，从施工安全性考虑开挖深度较大不宜采用此工法；从开挖深度考虑，方案四水泥土搅拌桩挡墙也不适用此工程。地下连续墙在上海基坑设计中运用较为广泛，其整体性高，抗渗性好，能和结构内衬墙一起共同作用形成永久结构的外墙等特点，可以降低成本，再结合上海市其他地铁车站施工经验，考虑呼兰西路站工程的基坑为一级基坑，对围护结构要求比较高，最后选择方案五地下连续墙方法为本工程的基坑围护方案。考虑地下连续墙的特点及施工场地的土层不够稳定，基坑附近有高架桥墩、高层建筑及周边环境等情况，本车站基坑开挖决定采用地连墙维护形式。基坑工程采用地下连续墙工法时墙厚一般选为0.6、0.8、1.0和1.2m，根据呼兰西路车站，初步选定地连墙厚度为1.0m，基坑开挖标准段开挖深度为15.1m，墙体总深度大概是1.72.0倍的基坑开挖深度，结合本工程的重要性即系数确定为1.9。深度地下连续墙标准段开挖总深度为29m，端头井段取31m，其中选15m为标准段嵌固深度。槽段长度受钢筋笼加工吊装能力、混凝土浇筑能力和泥浆生产供应能力因素的制约，结合现场周围的环境，确定槽段长度为5m。基坑抗渗等级取P8，混凝土为C30。4 基坑支撑方案设计4.1 支撑结构类型基坑支撑结构在软弱地质土层条件下主要起到传递基坑周围土压力和水压力对围护结构的作用力，支撑体系包括圈梁、支撑、立柱及其他附属构件。现浇钢筋混凝土支撑体系和钢支撑体系特点见表 41：表 41两类支撑体系的形式和特点材料截面布置形式特点现浇钢筋混凝土可根据工程设计要求确定截面的尺寸和形状形式多样灵活，竖向布置有水平撑、斜撑；平面布置有对撑、边桁架、环架结合边桁架等混凝土硬结后刚度大、变形小，强度的安全可靠性强，施工方便，但支撑浇制和养护时间较长，周围结构处于无支撑的暴露状态的时间长、软土中被动区土体位移大、如对控制变形有较高要求时需对被动区软土加固，施工工期长，拆除困难，爆破拆除对周围环境有影响钢结构单钢管，双钢管、单工字钢、双工字钢、H型钢、槽钢及以上钢材的组合竖向布置有水平撑、斜撑；平面布置形式一般为对撑、井子撑、角撑，亦有与钢筋混凝土支撑结合使用，但要谨慎处理变形协调问题安装、拆除施工方便，可周转使用，支撑中可加预应力，可调整轴力而有效控制围护墙变形；施工工艺要求较高，如节点和支撑结构处理不当，施工支撑不及时不准确，会造成失稳。4.2 支撑体系的布置形式表 42支撑体系布置形式编号布置形式图例特点1直交式（同一水平面、非同一水平面）最适合环境保护要求高的软土地，如果开挖土方设备和工艺不协调时，土方开挖和主体结构施工较困难。2井字型集中式一般适用于环境保护要求不高的条件，水平直交的支撑布置成井字型与角撑结合的支撑体系便于土方开挖和主体工程施工3角撑体系适应基坑整体稳定性及变形控制要求不高的局部支撑。优点：方便土方开挖和主体结构施工。4圆形环粮适应于坑外荷载分布不均，土性软硬差异大，部分地层水平基床系数较小等条件。特点：材料一般钢筋混凝土，圆形支撑受力条件较好，节省钢筋混凝土用量。土方开挖与主体施工方便。5垂直对称适用于长条形基坑。6逆做法施工逆作法施工工期短，气候适应性强，占用场地少，对周围交通影响较小。但施工环境封闭，对施工施工组织要求高。4.3 支撑体系方案基坑结构标准段宽19.3m，端头宽23.7m，南端、北端井开挖深度16m，车站基坑的标准段深度为15.1m。根据相关经验在软土地质土层条件下第一道支撑一般设于地面下1.0至2.5m，每道支撑的竖向间隔一般介于2.5至4.5m之间，一般越接近基坑底部，侧向土压力越大，地连墙弯矩也越大，因此在基坑底部支撑布置间距较小，理论上基坑底部标高处应布置支撑，但为方便底板等施工，最下道支撑应高出坑底60cm以上。此基坑工程支护采用4道支撑，采用的钢支撑型号为：60916mm。车站基坑的第一道钢支撑距墙顶0.7m，第一、二道钢支撑相距4.5m，第二、三道钢支撑相距4.2m，第三、四道钢支撑相距3.8m，最后一道支撑距离距基坑底部为2.8m，支撑水平间距平均为3米。钢支撑布置详见基坑剖面图。5 计算书5.1 荷载计算（1）地下连续墙设计参数地连墙厚度一般为0.61.2m，一般地下连续墙的厚度选为0.6、0.8、1.0或1.2m，根据上海基坑设计经验本车站墙厚取1.0m，考虑本工程基坑等级为一级地下连续墙深度选为开挖深度的1.9倍。车站基坑标准段地连墙深度：，取；端头井墙深；取。（2）车站基坑土层地质物理力学性质参数表 51 土层地质物理力学性质参数土层编号土层名称土层厚度h（m）重度（kN/m3）直剪固快(峰值)侧壁摩阻力特征值粘聚力c（kPa）内摩擦角（）填土2.8118.621.716.558褐黄灰黄色粉质粘土2.9017.917.617.237灰色淤泥质粉质粘土3.6017.213.413.2281淤泥质粉质粘土6.5216.913.612.0302灰色砂质粉土1.2218.411.320.7401-1灰色粘土4.6317.917.715.5352-2灰色粉质粘土夹粘质粉土6.8618.11521.534暗绿草黄色粉质粘土3.0719.74917.5311草黄灰黄色砂质粉土3.6118.6930.02灰色粉砂7.4318.81031.5呼兰西路车站地区土层多为粘土，适合用水土合算方法。各土层的厚度、粘聚力、重度和内摩擦角都不同，此处采用山肩邦男法的假定，假定为已开挖的部分墙背土压力呈三角形分布。为了计算的方便性，开挖深度和基底到地连墙底部的土层各项物理指标按加权平均值来计算。（ 51 ）式中：；第层土的重度，第层土的厚度，m。（ 52 ）式中：地连墙墙顶至墙底范围内土的加权平均粘聚力，；第层土的粘聚力，；第层土的厚度，m。（ 53 ）式中：地连墙墙顶至墙底范围内土的加权平均内摩擦角；第层土的内摩擦角；第层土的厚度，m。基坑底部至墙底的各土层物理指标：（3）荷载计算荷载的计算主要是计算水土压力的。本基坑的施工作业平面距地下连续墙墙顶有0.7m，因此在计算超载部分时应考虑地连墙顶端以上的杂填土。根据规范，地面超载为无限均布活荷载，设计值取为q=20kPa。根据土力学理论，将超载换算成位于地表以上的当量土重，按照（ 54 ）计算：（ 54 ）式中：当量土层厚度，m；：地面超载，kNm-2；：围护结构周围土体的平均重度，kNm-3。假定地面为水平面，代入数据，计算出当量的土层厚度。即开挖深度相当于h+=16+1.116=17.116m。基坑底板距离地连墙底部距离（地下连续墙嵌固深度）：hd=31-17.110=13.88m，取嵌固深度为15m。5.2 土压力和地基承载力的计算在围护结构后土体因自重或者在外荷载作用下，对墙背产生的侧向压力即为侧向荷载。用作围护结构的墙体上存在侧向压力，具体见图 51，根据朗肯土压力理论计算，基坑开挖深度范围内主要是粘土和粉土，所以要按水土合算计算。依据规范，考虑到地下连续墙将设计作为地铁车站的主体结构，要严格控制围护结构的水平方向上的位移，故运用静止土压力作为挡土墙上土的压力，基坑底部以下的土体采用被动土压力计算。图 51 围护墙体上的土压力分布围护墙静止土压力和被动土压力计算公式分别为：（ 55 ）（ 56 ）（ 57 ）（ 58 ）式中：地面处的静止土压力强度，kPa；：墙底处的静止土压力强度，kPa；：基坑底面处的被动土压力强度，kPa；：墙底处的被动土压力强度，kPa；：地面超载，20kPa；：静止土压力系数，其中为经验系数，砂土、粉土取1.0；黏性土、淤泥质土取0.95；Ka主动土压力系数：被动土压力系数，；：墙底以上各土层天然重度、粘聚力、内摩擦角按厚度的加权平均值，按照（ 51 ）（ 53 ）计算；：墙底至坑底各土层天然重度、粘聚力、内摩擦角按厚度的加权平均值，按照（ 51 ）（ 53 ）计算；代入数值计算：p1=222.121.958=61.910kPap2