土木工程毕业设计（论文）-上海地铁祁连山南路站车站设计与施工.docx

全套图纸加扣3012250582编号：（ ）字 号本科生毕业设计设计题目：上海地铁祁连山南路站车站设计与施工专 题：新施工荷载对既有地铁隧道的影响与控制姓 名：学 号：班 级：土木工程地下2011-1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：上海地铁祁连山南路站车站设计与施工专 题：新施工荷载对既有地铁隧道的影响与控制指导教师：职 称：讲师二一五年六月 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 10 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：上海地铁祁连山南路站车站设计与施工毕业设计专题题目：隧道水平冻结施工技术参数研究毕业设计主要内容和要求：设计要求：根据上海市轨道交通13号线祁连山南路站车站工程的实际资料，进行该基坑工程的围护结构设计和施工组织设计。围护结构设计内容应包括基坑维护方案设计，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、施工方案、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：基坑位置平面图，基坑支护平面图，支撑纵、横剖面图，基坑施工平面布置图。专题要求：通过资料收集了解新施工荷载对既有地铁隧道的影响及目前采用的控制方法，通过不同类型施工荷载和控制方法对比，针对某一类或某工程中的相关问题进行探讨。其它要求：绘制的图纸中，要求手工绘制1张。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： 评阅教师签字： 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： 评阅教师签字： 年 月 日全套图纸加扣3012250582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 摘 要本毕业设计包括三个部分，第一部分是上海地铁祁连山南路站基坑围护结构设计；第二部分是上海地铁祁连山南路基坑施工组织设计；第三部分是专题部分，内容为新施工荷载对既有地铁隧道的影响与控制。在第一部分基坑围护结构设计中，根据上海地铁祁连山南路站基坑所处的的工程地质、水文地质条件和周边环境情况，通过施工方案的比选，确定采用地下连续墙作为基坑的围护方案，使用钢支撑作为支撑体系，从地面至坑底设五道钢管支撑，进行了荷载计算、围护墙底地基承载力验算、基坑底部土体的抗隆起稳定性验算、抗渗验算、抗倾覆验算、整体圆弧滑动稳定性验算、围护结构内力变形计算、钢支撑强度验算，地下连续墙配筋计算，还有基坑主要技术经济指标的计算。第二部分为基坑施工组织设计，根据基坑围护方案、施工方法和隧道周边的环境情况，对施工前准备工作，施工场地布置，围护结构施工、基坑开挖与支撑安装等进行设计，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。第三部分专题内容是新施工荷载对既有地铁隧道的影响与控制，通过对基坑开挖对邻近地铁隧道变形的影响因素的研究，提出了多种能够控制地铁隧道变形的手段。关键词：基坑；地下连续墙；施工组织设计；地铁隧道变形； ABSTRACTThis graduation project consists of three parts, the first part of the Qilian Mountain Road is Shanghai subway station foundation pit design; the second part is the Qilian Mountain Road Shanghai subway foundation construction design; The third part is the thematic section, the contents of the new construction loads on the existing subway Tunnel influence and control.In the first part of the foundation pit structure design, according to Shanghai Qilian Mountain Road subway station pit in which engineering geological, hydrogeological conditions and the surrounding environmental conditions, through comparison and selection of construction scheme, as determined using underground continuous wall pit envelope Programme, use steel support as a support system, from the ground to the bottom of the pit is located five steel support, load calculation performed, bottom enclosure wall ground Bearing Capacity and anti-bottom pit soil uplift stability computations, impermeability checking, anti-overturning checking, checking the stability of the whole arc sliding, inner force and deformation envelope calculation, steel support strength checking, diaphragm wall reinforcement calculation, as well as computing pit main technical and economic indicators.The third part of the thematic content is new construction loads on the existing subway tunnel influence and control, through the excavation of factors near subway tunnel deformation studies, we proposed a variety of means capable of controlling the subway tunnel deformation.Keyword: Foundation; underground continuous wall; construction design; tunnel deformation;目 录第一部分 上海祁连山南路站车站围护结构设计1 工程概况11.1工程地质及水文地质资料11.2工程周围环境22 设计依据和设计标准32.1 工程设计依据32.2 基坑工程等级及设计控制标准33 基坑围护方案设计43.1基坑围护方案43.2基坑围护结构方案比选54 基坑支撑方案设计64.1支撑结构类型64.2支撑材料64.3 支撑体系的布置形式64.4基坑施工应变措施75 计算书85.1荷载计算85.2围护墙底地基承载力验算105.3基坑底部土体的抗隆起稳定性验算115.4抗渗验算125.5抗倾覆验算125.6 整体圆弧滑动稳定性验算155.7围护结构内力变形计算155.8钢支撑强度验算205.9地下连续墙配筋验算226 基坑主要技术经济指标266.1开挖土方量266.2浇筑混凝土量266.3钢筋用量266.4人工费用26第二部分 上海祁连山南路站基坑施工组织设计1 基坑施工准备271.1 基坑施工的技术准备271.2 基坑施工的现场准备271.3 基坑施工其他准备292 施工方案312.1工程的特征312.2施工工法322.3 施工流程342.4施工质量控制392.5特殊施工技术措施392.6关键部位技术措施413 施工总平面布置414施工进度计划及管理措施424.1 工程安排原则424.2施工进度计划424.3质量过程控制455 质量、安全、文明管理措施455.1工程质量管理措施455.2土方运输环境管理规定465.3安全生产管理措施465.4文明施工措施47第三部分 新施工荷载对既有地铁隧道的影响与控制1引言482基坑工程的特点492.1基坑工程的特点492.2基坑工程对邻近地铁隧道影响的控制标准493基坑开挖对邻近地铁隧道的影响分析503.1目前对基坑开挖对邻近地铁隧道变形的影响的研究513.2基坑开挖对邻近地铁隧道的影响的监测523.3基坑开挖对邻近地铁隧道的影响的数值模拟方法543.4基坑开挖对邻近地铁隧道的影响的因素574基坑开挖对邻近地铁隧道的影响的控制574.1概述574.2基坑周围土体加固的形式584.3基坑周围土体加固的方法604.4基坑结构624.5基坑开挖方案654.7信息化施工的方法675总结70参考文献70翻译原文72中文译文82致谢89第一部分上海地铁祁连山南路站车站围护结构设计 全套图纸加扣3012250582 第28页1 工程概况13号线祁连山南路站位于祁连山路和金沙江路交汇处，车站主体为沿着金沙江路从东至西走向，主体东部为吉镇路。本工程的站台有效中心里程为K4+940.014，车站整体长度为193m，车站宽度为12m共分地下两层。站台形式为岛式站台车站。本站与主体位于祁连山路下的16号线车站 “T”字相交换乘，16号线车站宽度为12m共分地下三层，站台有效长度为120m，总长154m。1.1工程地质及水文地质资料1.1.1工程地质条件本工程基坑地处于上海市普陀区，施工场地的地面标高（以吴淞高程为标准）位于3.39至4.33米之间，地貌类型为滨海平原型，其形态较为单一。位于本工程施工场地深度75.45m的范围内，土体都是上更新世Q3至第四纪全新世Q4的松散沉积物，主要是由湖泽、滨海、河口、浅海沉积所形成的沉积层，组成主要为饱和砂土、粘性土以及粉性土，土体之间具有成层分布的特性。表1.1 地基土土层特性土层编号土层名称土层描述1填土上部一般以混凝土地坪为主，其下为杂填土，含大量碎砖、碎石等建筑垃圾杂物，底部以粘性土为主，含植物根茎、小石子等。2滨填土以粘性土为主，含大量黑色有机质及腐植物，有腐臭味。1砂质粉土夹粉质粘土含氧化铁条纹及铁锰质结核，局部以粘性土为主，土质不均。摇震反应快，土面粗糙，干强度无，韧性无。3-1砂质粉土含云母，夹粉砂，局部夹多量粘性土，土质不均。摇震反应快，土面粗糙，干强度无，韧性无。淤泥质粘土含云母、有机质，夹少量薄层粉砂，土质较均匀。无摇震反应，土面光滑有光泽，干强度高等，韧性高等。1-1粘土含云母、腐植物及钙质结核，局部夹粉质粘土，土质较均匀。无摇震反应，土面光滑有光泽，干强度高等，韧性高等。1-2粉质粘土含云母、腐植物及钙质结核，夹粘土，下部夹多量粉性土。无摇震反应，土面光滑无光泽，干强度中等，韧性中等。粉质粘土含氧化铁条纹及铁锰质结核。无摇震反应，土面光滑无光泽，干强度中等，韧性中等。1粉砂颗粒组成成分以长石、石英、云母为主，上部夹多量粉性土，局部夹细砂。2细砂颗粒组成成分以长石、石英、云母为主，局部夹多量粉砂，底部夹薄层粘性土。1粉质粘土夹粉砂含云母、有机质，夹粘土，局部砂性较重，土质不均。无摇震反应，土面光滑无光泽，干强度中等，韧性中等。2粉质粘土、粉砂互层含云母、有机质，粉质粘土与粉砂呈互层状分布，局部砂性较重，土质不均。无摇震反应，土面光滑无光泽，干强度中等，韧性中等。粉砂夹粉质粘土颗粒组成成分以长石、石英、云母为主，局部夹多量薄层粘性土，土质不均。1.1.2水文条件本工程施工场地的地下水类型属性潜水。其地下水的静止水位一般位于地表以下0.40值1.90m之间，相应的吴淞高程为1.88至2.99米。本工程地下水中承压水主要分布在第层，第层距离地面约30m。根据相关的勘察资料，场地附近的地下水对钢筋混凝土以及钢筋混凝土之中的钢筋没有腐蚀性，对单独的钢结构具有较弱的腐蚀性。根据以往的工程经验，施工场地的地基土对钢筋混凝土没有腐蚀性。表1.2地下水渗透系数表层序土名现场注水试验测得渗透系数k（cm/s）室内渗透试验测得渗透系数KV（cm/s）KH（cm/s）1砂质粉土夹粉质粘土7.18E-051.29E-043-1砂质粉土7.61E-051.21E-042.01E-044.40E-04淤泥质粘土1.59E-051.81E-052.17E-076.95E-071-1粉质粘土1.23E-051.61E-058.36E-081.16E-071-2粉质粘土1.83E-052.33E-055.74E-071.04E-06粉质粘土1.15E-051.62E-051.02E-071.07E-071粉砂1.31E-041.38E-043.19E-046.05E-042细砂1.42E-042.72E-043.34E-046.24E-041粉质粘土夹粉砂2.77E-065.43E-062粉质粘土、粉砂互层1.45E-063.32E-061.2工程周围环境1.2.1道路状况金沙江路是普陀区东西向的交通干道，地面交通繁忙，目前主车道为双向五车道，本站东北、西南方向有两处公交站点，地铁与地面交通换乘便捷。祁连山路是普陀区南北向的交通干道，为双向五车道，在金沙江路口处增加一右转弯车道，变为双向六车道。1.2.2周边环境本站周边为高密度居住用地，金沙江路北侧已开发成型，为金沙雅苑居住小区，施工场地的东南侧为三家进行汽车销售的公司，施工场地的西南侧为正在进行方案设计的地块，底部将建成商业，上部为住宅，地铁3号通道将接入该地块的下沉广场，通过广场内的楼扶梯到达地面。1.2.3控制性建筑金沙江路北侧的金沙雅苑居住小区及其售楼处为本站主要控制性建筑。本站1号出入口和16号线1号风井设置在金沙雅苑售楼处位置，需拆除售楼处东端，保留西端主体；本站4号出入口设置在金沙雅苑前的人行道上，需拆除西北角的一层裙房。西南地块的建筑方案后退祁连山路红线5m，将影响16号线2号出入口宽度。1.2.4控制性管线及地下构筑物站址范围内管线众多，沿金沙江路平行于13号线线路方向主要埋设有：12孔、18孔、24孔通讯电缆（管顶埋深分别为1m、1.4m、0.9m）；1000铸铁上水管（管顶埋深1.3m）；800、1200水泥雨污水管（管底埋深分别为3.6m 、3.3m）；以及煤气、电力等管线。沿祁连山路垂直于13号线线路方向主要埋设有：12孔通讯电缆（管顶埋深为1.1m）；800、1000铸铁上水管（管顶埋深分别为2m、1.4m）；300、800、1200水泥雨污水管（管底埋深分别为2.9m 、2.8m、2.8m）；及煤气管。以上管线之中对施工会造成较大影响的时金沙江路下800、1200水泥雨污水管（管底埋深为3.6m 、3.3m）。2 设计依据和设计标准2.1 工程设计依据（1）国家和地方政府颁布的强制性条文（2）上海市轨道交通13号线工程可行性研究报告及专家评审意见（3）上海市轨道交通13号线一期工程总体设计及专家评审意见（4）上海市轨道交通13号线工程初步设计技术要求（试行稿2.0版）（5）地铁设计规范（GB50157-2003）（6）城市轨道交通设计规范（DGJ08-109-2004）（7）上海市基坑工程技术规范（DGTJ08-61-2010）（8）建筑设计防火规范（GB50016-2006）（9）城市道路和建筑物无障碍设计规范（JGJ 502001）（10）城市轨道交通设计规范（DGJ08-109-2004）（11）基坑工程设计规程（DGJ08-61-97）（12）钢结构设计规范（GB50017-2003）（13）建筑结构荷载规范（GB5009-2001 2006）（14）建筑基坑支护技术规程 JGJ120-2012（15）现行的国家及上海市颁发的其他技术规范和标准2.2 基坑工程等级及设计控制标准根据建筑基坑支护技术规程 JGJ120-2012规定，在施工时应该根据表2.1中的内容来选择基坑支护结构的重要性系数以及侧壁安全等级。表2.1 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0一级支护结构破坏、土体失稳或变形过大对基坑周围环境及地下结构施工影响很严重1.1二级支护结构破坏、土体失稳或变形过大对基坑周围环境及地下结构施工影响一般1.0三级支护结构破坏、土体失稳或变形过大对基坑周围环境及地下结构施工影响不严重0.9在本工程中，施工场地周围的建筑都与基坑有着合适的距离，其结构形式完好，但是基坑附近有较多距离较近的管道，因此当支护结构发生土体失稳、破坏或者变形过大时对周围建筑以及地下管道的影响一般，因此将侧壁安全等级选为二级，取重要性系数为1.0。3 基坑围护方案设计3.1基坑围护方案当基坑位于软土地区并且地下水位较浅时，有以下几种在先前的施工之中采用得比较广泛的挡土结构，这些挡土结构的特点如下：3.1.1水泥土搅拌桩水泥土搅拌桩的适用范围较广，当地基为粉土、素填土、饱和黄土、粘性土、淤泥质土和没有流动地下水情况下的松散饱和砂土时均可选用。基坑附近土层中地下水的酸碱度小于4的时、土层的含水量小于30%或者大于70%时、土层为黄土含水量小于25%或大于70%时不宜采用。3.1.2钻孔灌注桩+搅拌桩组成的围护结构这种围护结构也被称作采用止水帷幕加上柱列桩组成的组合式围护结构。在相关规范中规定，当基坑深度小于等于6m，施工水泥桩时这一区域的地基土承载力小于等于150kPa以及基坑侧壁安全等级为二级或者三级时可以选用。3.1.3地下连续墙地下连续墙是使用特殊的开挖设备，在使用泥浆进行护壁的情况下进行沟槽的开挖，沟槽一般为长条形，然后在沟槽内吊放钢筋笼并浇筑混凝土，施工成一段段相互连接的钢筋混凝土墙体。再重复之前的步骤修筑成单元槽段相互连接的连续墙，墙体的厚度一般为0.3- 2.0m，最大深度可达100m。3.1.4 SWM工法SMW工法是在基坑的设计位置使用螺旋转孔机钻孔形成连续的具有一定的搭接长度的孔洞。钻孔完成之后向孔洞之中灌注混凝度并且将H型型钢按照设计间距打入，型钢与混凝土相互作用形成具有挡土以及止水帷幕功能的围护结构。3.1.5钢板桩钢板桩是按照一定的搭接方式将钢板支护采用打桩机打入基坑的土体中，形成可以在基坑开挖时承受卸荷产生的荷载的围护结构。钢板桩的形式有钢管、钢板、各种类型的型钢或在工厂定制的特殊形状。钢板桩在打入时可以有一定的间隔；也可以以带榫槽进行连接，钢板桩与钢板桩之间设有防渗构件；还有就是在打入前先将钢板桩连接，成片打入土层之中。表3.1 主要挡土结构比选挡土结构优点缺点水泥土搅拌桩（1）施工时无振动、无噪声、无泥浆废水污染；（2）水泥土实体相互咬合较好，比较均匀，桩体连续性好，强度较高；（3）既可挡土又可形成隔水帷幕；（4）适用于任何平面形状；（5）施工简便；（6）同一墙体可设计为变截面、变深度、变强度。（1）坑顶水平位移较大；（2）维护挡墙较宽，一般需34m，需占用基地红线内部分面积。（3）仅适用于深度较小的基坑工程。钻孔灌注桩+搅拌桩组成的围护结构（1）施工造价较低；（2）施工方法较为简单，施工机械也较多；（3）易于分段进行施工。（4）施工噪音低，振动小，造价经济，止水效果较好（1）施工用电量较大，重复占用施工场地，相对工期长；（2）场地污染大，泥浆多，文明施工不易保持。地下连续墙（1）施工时振动小，噪音低，非常适于在城市施工；（2）墙体刚度大，目前国内地下连续墙的厚度可达0.61.3m，用于基坑开挖时，可承受很大的土压力，极少发生地基沉降或塌方事故，已经成为深基坑支护工程中必不可少的挡土结构；（3）防渗性能好；（4）可用于逆做法施工。地下连续墙刚度大，易于设置埋件，很适合于逆做法施工；（5）适用于多种地基条件；（6）安全经济，占地少，可以充分利用建筑红线以内有限的地面和空间，充分发挥投资效益，工效高，工期短，质量可靠。（1）在一些特殊的地质条件下（如很软的淤泥质土，含漂石的冲积层和超硬岩石等），施工难度很大；（2）如果施工方法不当或地质条件特殊，可能出现相邻墙段不能对齐和漏水的问题；（3）地下连续墙如果用作临时的挡土结构，比其它方法所用的费用要高些；（4）在城市施工时，废泥浆的处理比较麻烦。SWM工法（1）造价较低，用过的型钢能够回收；（2）成桩止水效果好，若水泥掺量达到25%效果会更好些；（3）分段施工容易处理，不会形成施工缝；（4）施工进度快。（1）机械施工用电量较大；（2）在粉细砂层易产生抱钻现象；（3）属柔性支护，变形大，不适合太深基坑。钢板桩（1）钢板桩系工厂成品，其强度、品质、接缝精度等质量保证，可靠性高。（2）具有耐久性，可回拔修正再进行使用。（3）与多道钢支撑结合，适合软土地区的较深基坑。（4）施工方便，工期短。（1）施工中需注意接头防水，以防止桩缝处水土流失所引起的地层塌陷及失稳问题。（2）钢板桩刚度比排桩和地下连续墙小，开挖后挠度变形较大。（3）打拔桩振动噪声大，容易引起土体移动，导致周围地基较大沉陷。3.2基坑围护结构方案比选本车站基坑的开挖面积、开挖深度较大，其中开挖深度达到了18m，东西端头井的间距为193m，基坑周边的环境比较复杂。本基坑的土层中，第层具有承压水，地下水的水位较高，年均地下水水位为地表以下0.5m0.7m，对围护结构的防水性能要求较高。结合之前所描述的围护结构的特点，由于在本工程之中基坑的开挖深度达到了18m，故不宜使用水泥土搅拌桩；SMW工法虽然在国外有超过20m开挖深度的应用，但鉴于国内这一工法在开挖深度较大时的经验较少，而且技术要求较高，因此不选用；除却基坑深度的因素，基坑所处土层为砂质地层，而且周边为居民区对环境要求高，因此不选用钻孔灌注桩+搅拌桩组成的围护结构。在另一方面，钢板桩在将桩打入土层时的噪声较大，对土体的扰动较大，基坑的变形较大，而且钢板桩的防水性较大，因此不选用钢板桩。根据基坑的特点，基坑的围护结构选用强度较高、刚度较大、具有良好防水性能的地下连续墙。4 基坑支撑方案设计4.1支撑结构类型支撑结构是承受基坑周围由于水土压力等造成的荷载的结构体系，由立柱、支撑和围檩所组成。其中围檩的位置位于基坑挡土墙上，通过围檩能够将基坑挡土墙承受的荷载传递给支撑。支撑为主要承受的是压力的构件，其稳定性随着支撑长度的增加而降低，因此在支撑长度大于一定值时需要在支撑中间增加立柱，降低支撑的最大弯矩。4.2支撑材料根据支撑使用的不同材料的区别，其大致可以分为以下两种：表4.1 支撑形式材料分类表材料截面形式布置形式特点现浇钢筋混凝土可根据设计要求确定断面形状和尺寸竖向布置有水平撑、斜撑；平面布置有对撑、边桁架、环梁结合边桁架等，形式灵活多样混凝土结硬后刚度大、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长，围护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、井字撑、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，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4.3 支撑体系的布置形式现有的支撑体系在工程中得到比较广泛的运用的布置形式有：角撑式、井字形集中式、同一水平面或非同一水平面的直交式、边桁架式、垂直对称式、圆形环梁式、圆拱式、中心岛式、竖向斜撑式、逆作法、锚杆式等布置形式。因为本工程对工期不算很长，而且对工期的要求较高，因此不采用需要很长的浇制以及养护时间的现浇钢筋混凝土支撑，而是采用需要很少安装时间的钢支撑体系。由于本工程之中开挖的基坑为软土地区，根据相关规范的规定，第一道支撑需要布置距离地面以下1.02.5m处，竖向上的支撑相互之间的间距应于2.54.5m之间，为了减少支护结构因基坑开挖而导致的变形，最下方的支撑距地面的距离越大越好，但是为了便于外墙以及底板的施工，应该高于开挖地面0.6m以上。支撑、立柱和围檩之间的结合处假定为铰接，支撑的最大跨度不应大于15m，大于15m时需要设置立柱，立柱之间的间距根据基坑的情况来决定。本基坑标准段基坑宽度为23.4m，东西端头井的宽度为23.4m，为了保证支撑的稳定性，所有支撑的中部均设置支承桩。支撑采用的是5道609钢支撑。标准段以及东西端头井各道支撑与地面的距离分别为：1.20m、5.10m、9.00m、12.90m、16.80m,支撑水平间距为3m。4.4基坑施工应变措施在进行基坑施工的时候可能发生的问题以及这些问题的应变手段：（1）基坑的开挖底面出现冒水或者基坑的围护结构出现渗漏的事态时应该迅速采取相应的堵漏以及止水的措施，并且发现在设计以及施工中关于止水部分的不足之处，并且采用相对应的加强措施。（2）基坑开挖土方时没有平衡开挖量，支撑支护时间超过设计值导致围护结构以及支撑本身的受力过大，变形速率过快，基坑因开挖卸荷导致的回弹以及基坑周围土体的变形过大调整基坑开挖以及支撑施工时的方法以及位置，降低每一次开挖的土方量，减少支撑的支护时间，尽量平衡基坑内外的荷载。（3）围护结构的强度以及刚度过低，导致过大的围护结构变形。 1）增加临时支撑，如角撑，斜撑。 2）支撑施工之前先施加预应力。 3）降低支撑之间的竖向距离。 4）在基坑底部施加压载或者基坑四周进行卸载。（4）基坑底部的隆起变形过大。 1）分条、分块进行开挖，在开挖至最下层的时候，一边开挖一边浇筑混凝土形成垫层降低墙体的位移。 2）采用中心岛式开挖方法。 3）对基坑底部的被动土层中提前进行土体加固。（5）支撑发生挠曲变形现象。 1）增加支撑数量。 2）在基坑内部实施压载措施或者在基坑外部地面支撑对称的两端处进行卸载。 3)对支撑进行加固，通过采用拉系构件来降低支撑的长细比。 （6）不同支撑的立柱桩发生不均匀的竖向位移。 1）在竖向设置剪刀撑。 2)采用拉系构件。 3）对支撑和节点进行加载或者卸载。 4）调整位于支撑和立柱桩的连接处之间的支托的高度。5 计算书5.1荷载计算5.1.1地下连续墙设计进行现浇地下连续墙设计时，目前施工中使用得比较广泛地墙体厚度为1200mm、1000mm、800mm以及600mm。地连墙的总埋设深度一般取为基坑深度的1.7倍至2.0倍之间。结合本工程的实际情况，地下连续墙的厚度选用为800mm，地下连续墙的深度取为1.8倍基坑深度：标准段与东西端头井的地连墙总深为：18.00m1.8=32.4m 5.1.2计算各截面处土的平均物理指标通过地质勘探资料可得各计算截面处土层的物理力学性质，如表5.1所示：表5.1 祁连山南路站土层物理力学性质参数表土层编号土层名称层厚hi,m层底标高,m重度, kN/m3粘聚力C,kPa内摩擦角i,度侧壁摩阻力力标准值fs,kPa1填土2.191.5618158.5202滨填土1.22-0.27191610201砂质粉土夹粉质粘土1.100.5918.5430.5103-1砂质粉土6.32-5.8818.3333.520淤泥质粘土3.93-9.8116.81411.5251-1粘土8.10-17.9117.51613.0351-2粉质粘土5.81-23.7117.91618.045粉质粘土3.23-26.9219.44716.0701粉砂3.94-30.8218.4032.5902细砂6.94-37.6818.9032.5110 根据下面计算过程中采用的山肩邦男法的假设：要求墙背土压力呈线性三角形分布。因此为达到合理以及方便计算的目的，土层物理力学性质各指标均采用按土层层厚的加权平均值来计算。地层之中沙性土层的厚度较小，假定地下水的水位为地面以下0.7m。采用水土合算的方法来进行计算。 =ihihi （5.1）式中，地连墙深度范围内的加权平均重度；i第i层土的重度； hi第i层土的厚度。 C=Cihihi （5.2）式中，C地连墙深度范围内的加权平均凝聚力；Ci第i层土的凝聚力；hi第i层土的厚度。 =ihihi （5.3）式中，地连墙深度范围内的加权平均摩擦角；i第层土的摩擦角；hi第层土的厚度。所以，地连墙深度范围以上各层土的平均物理指标为：1=ihihi= 182.19+191.22+18.51.10+18.36.32+16.83.93+17.58.10+17.95.81+19.43.23+18.40.532.4 =17.97 kN/m3C1=Cihihi= 152.19+161.22+41.10+36.32+143.93+168.10+165.81+473.23+00.532.4 =15.59 kPa1=ihihi= 8.52.19+101.22+30.51.10+33.56.32+11.53.93+13.08.10+18.05.81+16.03.23+32.50.532.4 =18.49坑底至地连墙深度范围内各层土的物理指标为：2=ihihi= 17.54.86+17.95.81+19.43.23+18.40.514.4 =18.11kN/m3C2=Cihihi= 164.86+165.81+473.23+00.514.4 =22.39 kPa2=ihihi= 13.04.86+18.05.81+16.03.23+32.50.514.4 =16.36将地面上的超载均布荷载换算为地面之上的等效土重，也就是将地面超载替换为一个假想数值的土重。设地面为水平面，等效土层的厚度h为： h=q （5.4） 式中，h当量土层厚度，m； q地面超载，取20 KN/m2； 围护结构周围土体的加权平均重度,KN/m3。即h=2017.97=1.11即开挖深度相当于h+h=32.4+1.11=33.51m基坑底板距离地连墙底部的距离hd=32.4-18=14.4m。5.1.3计算土压力系数根据上海规范，静止土压力系数：砂性土、粉土 黏性土、淤泥质土 根据勘探地质情况，本工程取=0.61 （5-5）主动土压力系数：=0.52 （5-6）被动土压力系数：=2.66 （5-7） =1.60 （5-8）5.2围护墙底地基承载力验算根据规范，地下连续墙的竖向承载力特征值由两部分组成墙底端承力以及侧壁摩阻力，也就是：Ra=F+R （5.9）F=Lfsihi （5.10）R=fakBL （5.11）式中，L、B地墙所取宽度、厚度，;hi第i土层的厚度，；fsi第i层土的墙体侧壁摩阻力标准值（具体值查相关规范）；fak墙底土的承载力标准值（查表：本基坑中取fak=242.0 kPa）因为基坑标准段与东西端头井的开挖深度相同，因此只验算标准段截面。在标准段处：F=1.0202.19+201.22+101.10+206.32+143.93+353.24+2354.86+455.81+703.23+900.5=1779.32kNR=242.01.00.8=193.6kN所以单位长度地连墙的竖向承载力为：Ra=1779.32+193.6=1972.92kN地连墙自重： G=26000.81.032.4=673.92kN （5.12）结构上部传来的荷载取300kN，则673.92+300=973.92Ra=1972.92kN(满足)5.3基坑底部土体的抗隆起稳定性验算KL=2hdNq+cNc1(h+hd)+q （5.13）式中，KL三级基坑取1.7，二级基坑取2.0，一级基坑取2.5，本工程取2.01坑外地表至地墙底各土层天然重度的加权平均值；2坑内开挖面以下至地墙底各土层天然重度的加权平均值，为8.05kN/m3；h基坑开挖深度；hd地墙在基坑开挖面以下的插入深度；q坑外地面超载，取20kN/m2；c、地墙底以下主要影响范围内地基土的粘聚力、内摩擦角峰值。c=0kPa、=32.5Nq、Nc地基土的承载力系数；图 5.1 基坑底部土体的抗隆起稳定性验算图在标准段处,采用普朗特公式：Nq=etg32.5tg2(45+32.5/2)=24.58 （5.14）Nc=(24.58-1)/tg32.5=37.01 （5.15）带入数据得：KL=8.0514.424.58+037.0117.97(18+14.4)+20=4.732.0（满足）5.4抗渗验算由于本工程中基坑的围护墙同时作为防水结构，所以在进行抗渗验算时，验算至连续墙底部，基坑底部稳定性通过式5.16进行验算。 图5.2 抗渗验算简图Ks=ici=(ds-1)/(1+e)hw/L （5.16）式中，Ks抗渗稳定安全系数，取1.52.0。基坑底土砂性土、砂质粉土或粘性土与粉性土中有明显薄层粉砂夹层时取大值。本工程取Ks=2.0；ic坑底土体的临界水头坡度， ic=w=ds-11+e；ds、e坑底土的土粒比重、天然孔隙比，ds=2.69、e=0.850；i坑底土的渗流水力梯度，i=hwL；hw基坑内外土体的渗流水头，取坑内外地下水位差，hw=18-0.7=17.3m；L最短渗径流线总长度，L=h+hd+hw=18+14.4+17.3=49.7m。hd地下连续墙的嵌固深度；Ks=(2.69-1)/(1+0.850)17.3/49.7=2.622.0本工程的抗渗验算满足要求。5.5抗倾覆验算根据上海市的相关规范，地下连续墙需要依据板式支护体系验算绕最下方的道支撑的抗倾覆稳定性，抗倾覆验算图如图5.3所示。图5.3 抗倾覆验算图计算公式为：(5-17)(5-18) (5-19)式中，最下道支撑至墙底的墙背主动土压力与净水压力（坑内外水压力的差） 对最下道支撑处的倾覆力矩标准值，kNm/m； 坑内坑底至墙底的被动土压力对最下道支撑处的抗倾