土木工程毕业设计（论文）-上海地铁1号线副线长安路站基坑围护结构与施工组织设计.doc

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号线副线长安路站基坑围护结构与施工组织设计专 题：工程降水对基坑支护结构土压力计算方法影响分析法法影响分析初步研究姓 名：学号 号：班 级：土木工程地下2011-3班二o一五年六月中 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号线副线长安路站基坑围护结构与施工组织设计专 题：工程降水对基坑支护结构土压力计算方法影响分析指导教师：二0一五年六月 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：上海地铁一号线副线长安路站基坑围护结构设计毕业设计专题题目：工程降水对基坑支护结构土压力计算方法影响分析毕业设计主要内容和要求：设计要求：根据上海地铁长安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的支撑结构设计、基坑的围护结构设计，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、施工方法及辅助施工技术、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：长安路站基坑总平面图长安路站基坑平面图长安路站基坑纵剖面图；专题要求：专题部分大纲，可在教师指导下，按照本大纲的基本内容和要求由学生独立制定，不论何类专题。一般均应完成2万3万字，图纸数量按专题性质不同由指导教师确定，最少张（手工绘制）。其它要求：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 要毕业设计主要包括三个部分，第一部分是上海地铁一号线副线长安路站基坑围护结构设计；第二部分是上海长安路站基坑施工组织设计；第三部分是专题部分，工程降水对基坑支护结构土压力计算方法影响分析。在第一部分基坑围护结构设计中，根据长安路站基坑所处的工程地质、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，支撑方案选为对撑，从地面至坑底依次设四道钢管支撑，并进行围护结构及支撑的内力计算、相应的强度和地连墙的配筋验算以及基坑的抗渗、抗隆起和抗倾覆等验算。第二部分的施工组织设计，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工程降水对基坑支护结构土压力计算方法影响分析。介绍传统的土压力计算方法，以及最先进的土压力计算方法，重点介绍地下水对土压力计算的影响。关键词：基坑；地下连续墙；施工组织；支撑体系；ABSTRACTThis graduation design mainly includes three part, the first part is the structure design of the Shanghai Metro Line No.1 Changan Road Station Pit; The second part is the design of the Shanghai Metro Line No.1Changan Road Station Pit construction organization，The third part is special subject part which is a preliminary study of the effect of Dewatering earth pressure calculation methods on structural.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 special subject part. Its contents are a preliminary study of the effect of Dewatering earth pressure calculation methods on structural. The traditional calculation method of earth pressure, and the most advanced earth pressure calculation method is cited, focusing on the impact of groundwater on the earth pressure calculation.Keyword: foundation pit; diaphragm wall; the construction organization design; retaining structure; 目录第一部分 上海地铁1号线副线长安路站围护结构设计1 工程概况11.1工程地质及水文地质资料11.1.1工程地质11.1.2水文地质11.1.3不良地质现象11.2工程周围环境21.2.1邻近建筑21.2.2 地下管线21.2.3 周围道路31.2.4施工条件41.2.5 邻近地区对地面沉降很敏感的建筑资料和要求42 设计依据和设计标准52.1设计依据52.2 基坑工程等级及设计控制标准53 基坑围护方案设计63.1基坑围护方案63.1.1钻孔灌注桩63.1.2地下连续墙63.1.3高压旋喷桩挡墙73.1.4 SMW工法73.2基坑围护结构方案比选74 基坑支撑方案设计94.1支撑结构类型94.2支撑体系的布置形式94.2.1对撑104.2.2角撑104.2.3组合桁架104.3支撑体系的方案比较和合理选定104.3.1支撑材料和类型104.3.2支撑道数114.3.3支撑体系的平面布置114.3.4支撑立柱桩114.4基坑施工应急预案115 计算书135.1 荷载计算135.1.1 各计算截面处土的物理指标135.1.2计算土压力系数145.2 围护结构地基承载力验算155.3基坑底部抗隆起稳定性验算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 围护结构内力变形计算195.8 支撑强度验算245.8.1 强度验算245.8.2 弯矩作用平面内的稳定性验算265.9地下连续墙截面配筋计算275.9.1 横截面抗弯计算275.9.2 水平钢筋设计286 基坑主要技术经济指标296.1 开挖土方量296.2 浇筑混凝土量296.3 钢筋用量296.4 人工费用29第二部分 上海地铁1号线副线长安路站基坑施工组织设计1 基坑施工准备311.1基坑施工的技术准备311.2 基坑施工的现场准备321.2.1 拆除障碍物321.2.2 测量放线321.2.3 “三通一平”321.2.4 临时设施的准备321.3 其他施工准备331.3.1 施工物资的准备331.3.2 劳动力准备331.3.3 应急准备工作342 施工方案352.1 概况352.1.1 基坑主要技术特征352.2 施工工法352.2.1 具体施工方案352.2.2 施工顺序352.2.3 施工机械352.2.4 施工工期的确定372.3 地下连续墙施工372.3.1 地下连续墙施工流程372.3.2地下连续墙施工质量控制412.3.3 支撑桩施工422.4 基坑开挖422.4.1 基坑开挖原则422.4.2基坑开挖方法432.4.3 底板施工442.4.4钢支撑的安装442.4.5钢支撑拆除452.5 施工主要技术措施和关键部位技术措施452.5.1施工主要技术措施452.5.2 坑内加固方案及优化措施462.5.3基坑开挖安全保证措施462.5.4季节性施工措施462.6关键部位技术措施472.6.1基坑角点的施工方法472.6.2内部支撑体系变形控制措施473 施工总平面布置493.1 施工现场广场临时建筑物的布置原则及位置493.1.1施工现场布置原则493.1.2施工用的临时运输线路的布置493.1.3建筑材料的堆放位置504 施工进度计划及管理措施514.1 工程安排的原则514.2 施工进度计划514.3 施工质量过程控制525 质量、安全、文明管理措施535.1 质量管理措施535.1.1 工程质量标准535.1.2 质量管理网络535.1.3质量保证体系535.2 土方运输环境管理规定545.3 安全生产管理措施545.4 文明施工措施54第三部分 工程降水对基坑支护结构土压力计算方法影响分析1工程降水对基坑支护结构压力研究的意义572排桩结构内力影响因素582.1引言582.2排距变化582.3开挖深度582.4双排桩桩体刚度582.5梁的强度582.6桩长（入土深度）582.7上部荷载592.8小结593排桩结构内力计算模式综述603. 1基于弹性抗力法的双排桩支护结构计算模式603.1.1土压力分担系数603.1.2桩间土压力643.1.3前、后排桩的土压力653.1.4双排桩支护结构整体计算方法673. 2双排桩支护结构的其他计算模式693.2.1等效抗弯刚度法693.2.2基于土拱理论的计算方法704地下水对岩土体的影响725影响土压力计算的水土分算、水土合算735.1水土分算的概念与原理735.1.1基本概念735.1.2侧压力计算原理735.2水土合算的概念与原理755.2.1基本概念755.2.2侧压力计算原理756 基坑降水方式776.1明沟排水776.2喷射井点776.3轻型井点降水776.4管井降水777工程降水对土压力的影响787.1地下水渗流引起的土压力改变787.1.1渗流对有效应力和孔隙水压力的影响787.1.2当渗流是由下而上的流动，将减少土体的有效应力797.2工程降水对抗剪强度指标的影响817.2.1试验的破坏点817.2.2抗剪强度指标817.2.3孔隙水压力的增长方式827.3水位变化带来的土压力的变化828 总结84参考文献：86翻译中文87翻译原文95致 谢103第一部分工程降水对基坑支护结构土压力计算影响分析第 29 页全套图纸加扣 30122505821 工程概况上海地铁一号线一期工程长安路站位于天目西路南侧，不夜城金融大厦东侧和洲际行政楼西侧。拟建之长安路站建（构）筑物主要由地铁行车道及人行通道组成，车站段地铁行车道主体长约194m，宽19.6m，人行通道长约7080m，宽约10m。车站结构型式为地下二层岛式，底板埋深为16.0m。1.1工程地质及水文地质资料1.1.1工程地质本区间地基土在60.30m深度范围内均为第四纪松散沉积物，属第四系滨海平原地基土沉积层，主要由饱和粘性土、粉性土以及砂土组成，一般具有成层分布特点。勘察成果表明，本区间沿线地基土分布有以下特点：（1）以饱和粘性土为主，第层褐黄色灰黄色粉质粘土下为第层灰色淤泥质粉质粘土和第层淤泥质粉质粘土，其中第层中夹较多砂质粉性土。（2）第层可划分为两个亚层1-1和2-2，上部为灰色粘土含云母、有机质，夹少量泥钙质结核。下层为灰色粉质粘土夹粘质粉土土质欠均匀，含云母、有机质。（3）第层为暗绿草黄色粉质粘土含云母、氧化铁及有机质，土面较光滑。第层可划分为1-1、2-2层两个亚层，其中1-1层为草黄灰黄色砂质粉土含氧化铁斑点及铁锰质结核；第2-2层为灰色粉砂含云母、少量氧化铁条纹。1.1.2水文地质据上海地区区域资料地下水主要有浅部粘性土层中的潜水，部分地区浅部粉性土层中的微承压水和深部粉性土、砂土层中的承压水。据区域资料，承压水位，一般低于潜水位。浅部土层中的潜水位埋深，离地表面0.31.5m，年平均地下水位离地表面0.51.4m。深部承压水位（第层），埋深在311m之间。潜水位和承压水位随季节、气候、潮汐等因素而有所变化。据有关资料，地下水温度在埋深4m范围内受气温变化影响，4m以下水温较稳定，一般为1618。根据地质资料潜水水位埋深为1.201.54m，通过现场试验测得第1层承压水水位埋深为7.45m。根据本工程邻近工点水分析成果，拟建场地地下水样对混凝土无腐蚀性。根据上海地区经验，当地下水（潜水）对混凝土无腐蚀性时，其土对混凝土亦无腐蚀性，故判定拟建场地地下水和地基土对混凝土无腐蚀性。1.1.3不良地质现象（1）浅层沼气根据地质勘察资料，本工程建设范围内不含浅层沼气。（2）暗浜受场地条件限制，勘察单位未曾在拟建车站周边布置小螺纹孔探摸暗浜等不良地质现象，建议在施工过程中详细进行勘察。（3） 地下障碍物本拟建场地沿线建筑物分布密集，已有建筑的基础范围、埋深及地下管线对工程影响较大。1.2工程周围环境1.2.1邻近建筑场地西侧为居民住宅，住宅离基坑较远，在基坑开挖影响范围以外。基坑东侧为洲际行政楼和四季酒店，路面下有较多的市政管线，需在施工中加强对基坑变形的控制。在基坑施工时应采取有效措施，保证基坑施工的安全和周围建筑物及管线的安全。施工时应加强监测和信息化施工。1.2.2 地下管线根据招标文件提供的管线搬迁方案中的勘查资料，本工程施工过程中，管线需要搬迁或改排主要集中在常德路路面以下，管线分布情况如表2-1-6所示：表2-1-6 静安寺站地下管线分布表管线种类管径规格（mm）埋深（m）材质位置处置方法电话1根0.7缆长安路道路下搬 迁电话9孔0.7缆长安路道路下搬 迁电话1根0.5缆长安路道路下搬 迁电力1根0.2缆长安路道路下搬 迁污水3001.2砼长安路道路下搬 迁煤气3001.2铁长安路道路下搬 迁煤气5001.1铁长安路道路下搬 迁雨水9001.4砼长安路道路下搬 迁上水6251.7铁长安路道路下搬 迁上水1501.0铁长安路道路下搬 迁雨水9002.4砼长安路道路下搬 迁电话6孔0.7缆长安路道路下搬 迁电话1根0.4缆长安路道路下搬 迁电力2根0.6缆长安路裕通路交汇处道路下沿裕通路走向搬 迁上水1500.9铁长安路裕通路交汇处道路下沿裕通路走向搬 迁上水4000.7铁长安路裕通路交汇处道路下沿裕通路走向搬 迁电话24孔1.0缆长安路裕通路交汇处道路下沿裕通路走向搬 迁电话2根0.8缆长安路裕通路交汇处道路下沿裕通路走向搬 迁雨水12001.5砼长安路裕通路交汇处道路下沿裕通路走向搬 迁污水2301.4砼长安路裕通路交汇处道路下沿裕通路走向搬 迁煤气3001.1铁长安路裕通路交汇处道路下沿裕通路走向搬 迁煤气5001.4铁长安路裕通路交汇处道路下沿裕通路走向搬 迁煤气500.4铁长安路裕通路交汇处道路下沿裕通路走向搬 迁1.2.3 周围道路长安路站延长安路布置，在长安路站南端头井位置，是长安路、光复路的交汇处，长安路站北端头井工程位于长安路与裕通路的交汇处，场区施工将对长安路光复路以及裕通路产生影响。长安路车站施工期间，对裕通路，长安路与光复路的交通按占一还一的原则实施翻交，尽最大限度减小车站施工对周边交通的影响。1.2.4施工条件本工程场地抗震设防烈度小于6 度，不良地质作用不发育，地质环境基本未受破坏而且地形地貌简单。根据岩土工程勘察规范(GB 50021-2001),本建筑的场地类别为类，相应特征周期值为0.45S。周围环境开阔，交通便利，有足够的空间堆放土方、材料和混凝土等1.2.5 邻近地区对地面沉降很敏感的建筑资料和要求保护周边建筑的安全，将是施工过程中重点考虑的问题，主要体现在以下方面：（1）三层混合结构民房保护问题。车站中部西侧，有三层民用房屋，其建造的时间长，结构基础差，须在施工过程中加以保护； 四层及七层民房保护问题。在长安路站南端头井西侧，两幢层高分别为四层及七层居民住宅。 （2）高层结构保护问题。在基坑东侧，分别有四季酒店和州际行政楼高层建筑。如何保证上述三方面建筑免受基坑开挖而引起的破坏，是工程施工的难点。2 设计依据和设计标准2.1设计依据本工程设计执行的规范和标准：（1）岩土工程勘察规范（GB 50021-2001）；（2）建筑结构荷载规范（GB 50009-2001）（3）建筑基坑支护技术规程（JGJ 120-2012）；（4）建筑地基基础设计规范（GB 50007-2011）；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范（JGJ120-2012）规定，基坑的侧壁分为三个安全级别，基坑设计应使用适当的安全级别和重要性系数。我们应该参考下表。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一级支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周围环境及地下结构施工影响很严重1.1二级支护结构破坏、土体失稳或过大变形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、土体失稳或过大变形对基坑周围环境及地下结构施工影响不严重0.9总体而言，建筑物结构形式较好。该车站的西侧没有建筑群较为宽阔，东侧紧挨洲际行政楼和四季酒店，线路规划横穿西侧居民住宅。管线主要在长安路下敷设，地铁站位没有控制性管线。支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周围环境及地下结构施工有一定影响，据此，确定支护结构的安全按等级为一级，重要性系数取1.1。3 基坑围护方案设计3.1基坑围护方案基坑系统是相互影响，支撑结构是相互作用。由于周围建筑物和地下管线等因素的制约，对支撑结构的安全性有更高的要求。不仅要保证基坑施工的方便性，安全性和稳定性，还要使坑的底部，坑外土体位移控制在一定范围内以及相邻建筑物和市政设施正常使用。主要基坑维护结构分类为钢板桩，地下连续墙，SMW工法和旋喷桩。3.1.1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715m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。3.1.2地下连续墙地下连续墙的施工方法是连续施工方法，这是一个应用特殊的地面挖槽设备，沿着深坑的边缘，依靠泥浆护壁，对一定强度的支撑的沟槽;然后将钢筋笼入沟。替换一个稳定的液体填充的沟槽的具体使用的导管。彼此相邻的槽部由一特殊的连接器进行连接。地下连续墙的优点为：（1）整体机械化，施工的速度快，高精度，低振动，低噪音，适用于城镇密集的建筑和夜间施工，（2）多功能的用途，如渗漏，供水，承重，固定，防爆，采用钢筋混凝土或素混凝土，强度可靠，承载的压力。 （3）地层挖掘适应性好，除了中国的熔岩地质外，可适用于各种地质条件，不管是软弱地面或项目的附近有重要的建筑物，可以安全地施工。 （4）可在各种施工条件复杂的情况下，如高层建筑，码头和其他埋入地下的结构，地下连续墙都容易处理;例如广州白天鹅宾馆的基本结构，地下连续墙是鼓形，二狭义中间宽，虽然复杂但可施工。 （5）较小的土方开挖量，浇混凝土模板没有和保护.（6）建设在低温下也可以（7）降低成本，缩短施工时间。地下连续墙的缺点是：形成薄弱点的接头的质量不易控制。 （2）可确保墙壁的垂直度，但墙壁粗糙，尚需处理才可做衬里。 （3）施工技术要求高，无论是做挖掘机的选择，还是连接，污泥处理浇筑混凝土时，应妥善处理，不能遗漏。 （4）覆盖范围大，低质量的泥浆和泥浆处理系统，很容易管理不善导致污染。虽然墙壁可以保证垂直的，而是粗糙，尚未处理或做衬板。地下连续墙是一个比钻孔灌注桩和深层搅拌桩昂贵的结构，它的选择，必须经过技术经济比较，我们认为当经济是合理的，本地条件合适方可使用。通常它被归纳为小型基础设施项目的适用条件在一起，有以下几点：（1）坑的深度更大的大于10m; （2）软土或沙的基础; （3）该基地在建筑物密地方的建设，对周围的地面沉降要求要严格限制， （4）建筑物外壳的主体结构，作为主要的结构的一部分，以及严格要求的渗透性时用地下连续墙; （5）使用逆作法施工时用地下连续墙;。3.1.3高压旋喷桩挡墙高压旋喷桩挡土墙使用带有喷嘴钻机钻至预定深度，然后用高压泵将地面水泥灌浆注入准备好的土壤，而喷嘴的旋转的恒定速率使泥和土壤以及水能够形成均匀的柱状固结体结构，以形成一个辊隙压力旋转桩挡土墙。要求低的软土地区适宜旋喷桩挡墙，深度7m坑;建设低噪音，低振动，对周围环境影响小，密封性好;作为独立的混凝土挡土墙，壁厚红线将占据凹坑内的区域的一部分;需要建设污水处理，工艺复杂，成本高;强化措施，封围护结构，旋喷桩深度可达30米。3.1.4 SMW工法这种新方法是基于多轴钻掘搅拌机在现场一定的深度的转，同时喷出水泥增强剂，同时搅拌混凝土，施工单位之间的建设将采取重叠搭接，然后水泥土壤混合物结硬或钢H型钢插入作为增强材料的应力，水泥硬化，它们具有一定的强度和刚度，连续完整的无缝的地下墙一起形成。SMW工法优势：（1）建设不会干扰相邻的土壤不会产生近地面沉降和倾斜的房屋，道路和地下设施位移裂缝损伤等危害。 （2）钻杆有搅拌螺旋桨和搅拌翼特征，如钻孔和反复搅拌，水泥基强化剂和土壤能充分搅拌，壁无接缝的整个长度，使得它比传统的连续壁具有更密封可靠，它的渗透系数K可达10-7cm / s的。（3）它是在粘土，粉土，砂，砂砾土，100以上碎石和60MPa的岩石单轴抗压强度以下可用。 （4）厚度5501300毫米，常用厚度600毫米壁厚;壁的最大深度是目前65m但结构仍然用于更深的地质条件。 （5）所需的持续时间比其他的施工方法更短，在一般的地质条件，每个台班可以成为一个壁7080平方米。3.2基坑围护结构方案比选但从防水性能来看，钻孔灌注桩和钢板桩支护是不是很好，高压旋喷桩挡土墙防水好，SMW工法及地下连续墙的施工方法比上述三个更好。从强度，钢板桩支护和旋喷桩挡土墙高，SMW工法更可靠，但在一般情况下，地下连续墙强度最高。对环境的影响，除了钢板桩对环境的影响大，其他的施工方法是小的。经济成本，高压旋喷挡土墙用最低的成本， SMW工法，钢板桩支护一般，而地下连续墙的成本较高。上海长安路地铁站的基坑深度16.0米，是深坑。每一个勘测和钻稳定的水深0.41.0米，水位是高的水平，因此可以排除的高压旋喷桩挡墙，钻孔桩和钢板桩。 SMW工法和地下连续墙都适用于这个项目，但这个项目周围有不夜城东侧金融大厦和洲际行政大楼等高层建筑，因此对于基坑变形控制的更高的要求。地下连续墙控制变形比SMW工法更好，也为后续车站结构的一部分，所以地下连续墙的选择是保留方案。根据施工经验，地下连续墙的总高度为基坑深度的1.72.0倍，墙体厚度为6001000mm。本工程地下连续墙围护结构嵌固深度取0.8倍的基坑开挖深度。所以：南北端头井地墙总深为：18m1.8=32.4m，取32.5m。标准段（轴3至轴25段）：16m1.8=28.8m，取29m。根据以上计算初定，主体围护结构中，南、北端头井地墙总深为32.5m；标准段地墙总深为29m。4 基坑支撑方案设计4.1支撑结构类型在软土上进行地基开挖，支撑结构是用来传递围墙承受的土压力，系统水压的结构。支撑结构体系包括檩条，支撑，柱等配套元器件。应力固定传输路径是围墙檩条（圈梁）支撑，良好的地质条件，锚固力的形成较好，基坑支护采用锚杆拉锚（锚）。载体材料可根据现场的情况采用钢筋混凝土支撑系统与刚支撑两个类形，两个支撑系统的性能在表4.1比较的类型进行分类。现浇混凝土支撑体系的檩条（头道圈梁），支持和角撑板，柱和檩支架或吊筋，其他附属成员列，支架锚等组成。钢支撑系统一般由制作檩，角撑板，支持，千斤顶（包括千斤顶装置自动电压调节器或人工），轴力传感器支持系统的检查和监测设备，梭哈等配套装配成员组成。表4.1两类支撑体系的形式和特点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时间长，软土中被动区土体位移大，如对变形有较高要求时、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，可周转使用，支撑中加预应力，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支护结构的支撑在平面上的布置形式，也有，角撑，桁架，框架，环形等。有时混在同一个基坑里使用。主要是因地制宜，根据状态和尺寸设置坑面最适当的支持。4.2.1对撑对撑的布置较适合于平面形状较为规则的基坑。利用基坑的对称性将支撑对顶于基坑的两侧。对于长条形基坑采用对称最为有利。对撑可布置于撑在两边上。当基坑的长宽比不是很大时，需要将两个方向的对边都布置对撑，这时支撑布置成井格形。垂直对称布置见图4.1。图4.1 垂直对撑布置4.2.2角撑 被布置在所述凹坑相邻成一角度的壁的两侧的支撑角撑板。在安排褶子允许基金预留更多的空间，方便施工挖掘工作，并在一些更复杂的平面形状部分配置角度基金会的支持下可以弥补缺少支持在当地，与坑长度大，坑比较短侧可以利用联接片的支持。如图4.2角撑板布局。图4.2 角撑体系布置4.2.3组合桁架对于平面形状比较复杂的基坑，可以采用钢筋混凝土组合桁架作为平面内支撑系统。根据组合桁架的布置位置及布置形式，可以分为对撑桁架、斜撑桁架及边桁架等。在支撑平面内需要留设较大作业空间时，宜采用组合桁架支撑形式组成平面支撑体系，充分利用钢筋混凝土支撑平面布置灵活，各构件间接点可靠，整体性强等特点，从而使各构件共同作用，协调受力，组成强度高、刚度大的支撑系统。4.3支撑体系的方案比较和合理选定4.3.1支撑材料和类型钢支撑目前有钢管支撑结构和H型钢支撑结构，轻体重，刚度较大，小的组装和拆卸工作，可重复使用，而且材料消耗少。钢筋混凝土的支持，容易使被广泛使用，它支持变形控制的高可靠性，但其拆卸比较困难，基本的材料不能回收。并根据表4.1对比，采用钢支撑，最常用的609圆钢管和H两种形式的支持，根据本工程实际情况并结合工程经验，所以管的尺寸取为60916。长安路站开挖深度超过6米大得多，深基坑，规则的形状，类似的一个矩形，所以这个项目应该是在对撑的形式，端头井设置角撑，以确保其稳定性，支持和围墙檩条连接使用，以加强配套壁的完整性。4.3.2支撑道数竖向。支。撑。的。道。数、支撑。点。标高。的确。定，应。考。虑。在。一定。地。质条。件下，满足。基坑。围护和。支撑结。构体。系的。稳。定和。控制。变形。的。要。求，。还要。与浇筑。主体结构。各层楼。板时。的换撑设工程实践要求，上海首道支撑应该放置于地下1.02.5m，支撑的间隔一般介于2.54.5m，最下。道支撑。应高出。底板60。cm以上。结。合本。工程所。处。的。条件，以。安全。为大。前提，并考。虑。经济。条件，我。们设南。北。端头。井均。采。用5。道60。9钢。支撑，标。准段。采用4道609。钢支撑。对于。端头。井，第。一道。钢支撑。设于。地下2。m,其余。从。上到。下间。距依。次为4m,4m,3m,3m (最后一道高于底板2m)，对于标。准。段，。第一道钢支撑设于地下2m,其余从上到。下间距。依次。为4m。,4m,4m。 (最后。一道高。于底。板2m)。围檩、立柱。和支。撑的结点。处统一假定。为铰。接，两立柱。之间跨。度根。据实际工。程设定，但最大。跨度。不大于。15m。4.3.3支撑体系的平面布置相邻的支柱之间水平距离应首先确保整个支撑系统要求的范围之内的支撑构件的承载能力能够满足，其次应满足土方工程的需求。当使用钢筋混凝土檩，沿着不大于9米檩锚间隔的方向;采用型钢檩条，不4m以上锚间距时。以4米的水平支撑位间距。4.3.4支撑立柱桩垂直钢支撑柱可以使用格构柱，H型钢柱或钢筋混凝土柱，便于穿越地板，地坪施工和后续的水处理。檩条，结支柱和支撑统一假设两列跨度，按照实际项目之间设置铰链，但不大于15m以上的最大跨度。4.4基坑施工应急预案开挖方案设计后，决定未来应对可能出现的提前做出慎重考虑建设问题。并考虑支持开挖过程中，可能的围护结构，支撑结构过大的变形和内力，周围的地形变形太大验算的，以及围墙和破坏，不稳定等问题的验算，开挖设计的支撑系统应急预案根据工程实践设计。在施工过程中，采取相应的应急措施，以防止突发的灾害，根据监控和报警信息。表4.2开挖可能存在的问题和相应的应急措施时趋于稳定。表4.2 基坑施工应急预案序号开挖中可能出现的问题安全、稳定应变措施1围护结构出现渗水，漏泥或开挖面以下出现冒水1.出现渗水，漏泥应及时采取止水堵漏措施；2.发现止水在设计施工中的薄弱环节，及时加固弥补措施2开挖土方不均衡，支撑延时导致围护和支撑的受力和变形速率变化过大，基坑回弹和周围土体变位过大采取调整开挖及支撑的施工部位及参数，是基坑外荷均衡，减少每步开挖的空间尺寸，加快支撑的时间，增加支撑复加预加轴力的次数3围护结构刚度，强度不足，围护结构变形过大1.增加临时斜撑、角撑；2.支撑加设预应力；3.调整支撑的竖向间距；4.基坑四周卸载或坑内压载4基坑隆起，变形过大1.分区分步开挖，并在最下层开挖中，分步挖分步浇注快硬混凝土垫层先形成部分垫层底版抵制墙体变位；2.采用中心岛施工法；3.在坑底被动区土层中谨慎地超前一步进行双液快凝分层注浆加固土体或压载5支撑挠曲变形1.加固支撑杆件；采用临时拉系构件缩短长细比必要时在水平向及竖向增设支撑；2.地面上对称卸载，坑内压载6支撑截面不足，有压损迹象对支撑断面加固；在竖向及水平向增设支撑7支撑立柱桩不均匀沉降（上浮）1.设置竖向剪刀撑；2.设置稳定支撑的拉系构件；3.支撑和节点上卸载或加载；4.调整立柱上支托支撑的支托构件标高8围护、支撑、周围地表变形、坑底土体隆起变化速率均急剧加大，基坑有失稳趋势对基坑进行局部甚至全面回填或放水回灌以得到临时稳定，赢得时间进行地基或支撑加固5 计算书5.1 荷载计算长安路站开挖，基坑所受载荷主要考虑地面超载，竖向荷载和水平荷载。施工现场范围内的建设，根据上海基坑工程技术规范（2010版）提供了超载不低于20kPa的数值，在这个项目中需要将超载设为为20kPa。5.1.1 各计算截面处土的物理指标 由于本车站基坑较长，所以以下计算主要以标准段为计算对象。表5.1长安路站土层的厚度及物理力学性质参数表土层厚度 (m）含水量()饱和重度(）粘聚力()摩擦角()侧壁摩阻力特征值fs(kPa)填土2.230.618.0141230褐黄色粉质粘土1.233.818.6241924灰色淤泥质粉质粘土5.036.617.512.522.527淤泥质粉质粘土9.039.516.71518.841.5灰色粘土3.237.417.61315.655灰色粉质粘土5.025.217.52518.063灰色粉砂6.027.118.51030.653.5各地层由于土的重度、粘聚力、摩擦角和厚度各不相同，同时根据下面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，在此为了达到计算方便和合理的目的，各指标采用按土层厚度的加权平均值来计算。地下水位定为地下1.2m，地层砂性土厚度较小，计算中采用水土合算计算。 （5.1） （5.2） （5.3）式中 、土的加权平均饱和重度（kN/m3）、加权平均粘聚力（kPa）、加权平均内摩擦角（）；、第层土的饱和重度（KN/m3）、粘聚力（kPa）、内摩擦角（）；第层土的厚度（m）。：将表5.1中的数据带入以上公式求得土层各物理量的加权平均值 基坑底到墙底各土层的物理指标为： 地面的超载需要换算成位于地面之上的当量土重，即把换算后的重量当作均布荷载来进行计算。把地面假设为水平面，则当对应的土层厚度h为： （5.4）式中，当量土层厚度，m；q地面超载，kPa;围护结构周围土体的加权平均重度,kN/m3；即即开挖深度相当于基坑底板距离地连墙底部的距离。5.1.2计算土压力系数本工程各土层有效内摩擦角未知，对于粘土，Ko的计算采用massarsch经验公式，主动土压力系数： （5.5） 被动土压力系数： （5.6）5.2 围护结构地基承载力验算在标准段处，地下连续墙单位长度的竖向承载力特征值为： （5.7）式中：地下连续墙的竖向承载力特征值，kN。 B、L地下连续墙所取厚度、长度(m)，B取0.8m，L的长度取1m； 墙底土的承载力特征值，根据长安路站站详勘，fak=520kPa； 第i层土的墙体侧壁摩阻力特征值，kPa； hi第i层土的厚度，m。则有：地连墙自重： （5.8） 将结构上部的荷载取为800kN，则Ra=1692.2kN围护结构地基承载力满足要求。5.3基坑底部抗隆起稳定性验算根据上海市基坑工程技术规范（DGTJ108-61-2010，按墙底地基承载力模式验算坑底抗隆起稳定性时，应满足下列公式： (5-9)其中：D ：墙体入土深度（m），D=13 m； ：基坑开挖深度（m），= 16m；,:墙体外侧及坑底土体加权平均重度（kN/m）, =17.46 kN/m， =17.7 kN/m；，；分别为墙底地基土的粘聚力、内摩擦角峰值，取，；q：地面超载（KN/m），取q=20 kN/m；, ：地基承载力系数，由太沙基公式：其中,由太沙基公式得: (5-11) (5-12)代入得: =19.68=31.59把各数值代入公式(5-11)中得：KS为支护墙底地基承载力安全系数。根据