土木工程毕业设计（论文）-上海地铁1号线副线延长中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号线副线延长中路站基坑设计与施工专 题：深基坑支护稳定性影响因素与可控分析姓 名：学 号：班 级：土木工程地下2011-3班二一五年六月中 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号线副线延长中路站基坑设计与施工专 题：深基坑支护稳定性影响因素与可控分析指导教师：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 10 日毕业设计日期： 2015年 1 月 10 日至 2015 年 6 月 10 日毕业设计题目：上海地铁一号线副线延长中路站基坑工程设计与施工毕业设计专题题目：深基坑支护结构稳定性影响因素分析和可控管理毕业设计主要内容和要求：设计要求：根据上海地铁延长中路路站基坑工程的地质资料，进行基坑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围护方案、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、施工方案及施工主要技术措施、施工总平面布置、施工进度计划及管理措施等内容。绘制图纸：基坑施工平面布置图；基坑支撑平面图基坑支撑剖面图。专题要求：根据深基坑支护结构稳定性影响因素的分析，对深基坑支护稳定性的内容和方法进行研究，提出合适的监测技术方案和要求。手工绘制图纸1张。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 要本人的毕业设计总共分为三个部分，第一部分是上海地铁一号线副线延长中路站的基坑围护结构设计；第二部分是上海地铁一号线副线延长中路站的基坑施工组织设计；第三部分是专题部分，内容为深基坑支护稳定性影响因素与可控分析。在第一部分上海地铁一号线副线延长中路站基坑围护结构设计中，本人将根据基坑所处位置的的工程地质、水文地质条件和周边环境情况，通过对施工方案的选择比较，最终确定以地下连续墙修建来作为基坑的围护方案，支撑方案选为对撑，从地面至坑底一共设四道钢管支撑，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，对施工前需要进行的准备工作，施工场地的布置，围护结构的施工、基坑开挖与支撑的安装等进行设计，并且编制工程进度计划，编写相应的质量、安全、环境保护等措施。第三部分专题内容是深基坑支护稳定性影响因素与可控分析，通过对基坑各项影响因素的分析研究，确定出对基坑支护稳定性影响的因素以及利用这些因素来达到控制管理的目的。关键词：基坑；地下连续墙； 施工组织设计；支撑体系；深基坑支护稳定性AbstractMy graduation design mainly includes three parts, the first part is the Shanghaisubway line extend road station foundation pit retaining structure design; The second part is the Shanghai subway line extend road station foundation pit construction organization design; The third part is the projects section, the content is a deep foundation pit supporting factors affecting the stability and control analysis.In the first part of the Shanghai subway line extend road station in the design of foundation pit retaining structure, based on the foundation of the engineering geological and hydrogeological conditions and the surrounding environment, through the construction scheme comparison, determine the scheme of underground continuous wall for foundation pit retaining support scheme is selected as the support, from the ground to the bottom four steel pipe support, and internal force of retaining structure and support the calculation, the corresponding strength and even the reinforcement calculation of the wall and the foundation pit of impermeability, resistance to uplift and resistance to capsizing.The second part for foundation pit construction organization design, according to the pit supporting scheme, construction methods and tunnel surrounding environment situation, the preparation work before construction, construction site layout, construction of retaining structures, such as excavation and supporting installation design, and compiled the project schedule, write the corresponding quality, safety and environmental protection measures.The third part of the project content is analysis of deep foundation pit supporting stability influence factors and controlled from the analysis and research of the influence factors of foundation pit, the factors of influence on the stability of foundation pit supporting, and USES these factors to achieve the goal of control management.Key words: foundation pit; The underground continuous wall; Construction organization design; Supporting system; Stability of deep foundation pit support目 录第一部分 上海地铁一号线副线延长中路站基坑围护结构设计1 工程概况11.1工程概况11.2工程周围环境21.3施工条件42 设计依据和设计标准42.1有关工程的设计依据42.2基坑工程等级及设计控制标准43 基坑围护方案设计43.1钢板桩43.2钢筋混凝土板桩53.3H型钢木挡板53.4钻孔灌注桩53.5SMW支护结构53.6地下连续墙53.7基坑维护方案的选择64 基坑支撑方案设计74.1 支撑体系的布置形式74.2支撑材料84.3基坑支撑体系的选择85 计算书95.1 荷载计算95.2围护墙底地基承载力115.3 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135.6整体圆弧滑动稳定性验算145.7 围护结构内力变形计算145.8 支撑强度验算205.9 地下连续墙配筋验算256 基坑主要技术经济指标256.1开挖土方量256.2混凝土浇筑量256.3钢筋用量256.4人工费用25第二部分 上海地铁一号线副线延长中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施工其他准备292 施工方案312.1工程的特征312.1.2交通组织压力大312.2施工工法312.3 管线搬迁协调方案342.4施工流程362.5施工质量控制422.6特殊施工技术措施43 2.7关键部位技术措施 .453 施工总平面布置463.1 施工平面图设计的要求463.2 施工现场临时建筑物的布置原则及位置464施工进度计划及管理措施474.1 工程安排原则474.2质量过程控制475 质量、安全、文明管理措施485.1工程质量管理措施485.2土方运输环境管理规定485.3安全生产管理措施495.4文明施工措施49第三部分 深基坑支护结构稳定性影响因素分析和可控管理1 序552基坑支护结构. .553基坑支护技术.564深基坑定义.565深基坑特点.566地基稳定性 .577深基坑失稳原因分析.588常用的围护结构.609基坑支护结构的稳定性影响因素控制管理.65 深基坑支护结构稳定性影响保证措施72第四部分 外文翻译翻译原文75翻译手抄.105致谢106第一部分上海地铁一号线副线延长中路站基坑围护结构设计 全套图纸加扣 30122505821 工程概况1.1工程概况1.1.1工程概况本工程为上海轨道交通一号线副线延长中路段地铁站施工，车站位于延长中路与万荣路普善路的交汇处，呈东西向布置，为地下两层式岛式站台，车站沿延长中路布置，横跨延长中路与万荣路和普善路，车站主体结构位于延长中路路路面下。车站基坑长180m，结构标准段宽度18m，端头段22m，基坑开挖深度为16.4米。1.1.2工程地质状况施工场地地势平坦，绝对高程为3.650m米，场区地质状况自上而下依次为（深度以地面标高为0.00m计）全套图纸加扣 3012250582表格1.1工程地质相关情况土层编号土层名称厚度重度 KN/m3 凝聚力 C Kpa摩擦角 侧壁摩阻力特征值1 1杂填土1.14m18.014.58.356.62素填土0.68m16.715.09.121.31a褐黄色粉质粘土1.10m18.620.921.221.91b灰色砂质 粉土11.15m 19.05.236.554.2灰色淤泥质粘土1.49m17.11.5311.88.81a灰色粉质 粘土4.92m17.11512.549.51b暗绿草黄色粉质粘土6.28m18.01616.350.2草黄色粘质粉土3.16m20.1382023.21a灰色粘土7.90m19.63.330.120.51.1.3水文地质本场地浅部地下水属潜水类型，补给来源主要为大气降水，表层含有地下水，水位随季节而变化，年平均地下水位一般在0.50.7m。本场地承压水分布于砂性土层，距地面约30.5m，其承压水水头埋深约为地表下6m。不良地质现象主要第-3b层灰色粉砂，且厚度较厚，达到13.26m，且该层顶部离地面仅有约3m的高度，在地下连续墙槽段开挖施工中处于扰动区域，容易造成塌方，在施工需注意控制。1.1.4地下障碍物在本工程的施工区内无地下障碍物。1.2工程周围环境1.2.1基坑周期临近建筑物测量文件所示的范围动拆迁后，基坑开挖深度2倍范围（约35m）内由东向西主要的临近建筑物如表格1表格 1建筑物汇总表编号名称地面结构形式/层数基础形式到基坑距离1启光艾嘉大厦砖混/5层条形基础17m2上佳家俱商厦砖混/5层条形基础16m3新世纪公寓框剪/122层箱型基础桩基11m4建银曙光小区框剪/12层桩基14m5延中大厦框剪/13层桩基13m全套图纸加扣 3012250582从上表可以看出，本工程周围建筑物大部分距离较远，建筑结构形式相对较好，因此，只要基坑开挖阶段按时空效应的原理快速开挖，及时做好支撑，正常施工情况下对周围建构筑物影响很小，但这些建构筑物均处于降水施工影响范围内，应采取措施减小影响。1.2.2周围管线及地下构筑物设施大连路和四平路下分布多条管线，详见表格1.3,表格1.4:表格 1.3大连西路管线情况序号编号埋深(m)位置和范围影响1上水0.9普善路以西的大连西路北侧人行道下,进入普善路西侧人行道下穿越4号出入口2电话0.9普善路以西的大连西路北侧机动车道下穿越4号出入口3污水3.3万荣路北侧机动车道下穿越东、西端头井和车站结构4雨水3.9万荣路道路中心线附近穿越东、西端头井和车站结构5煤气1.0万荣路机动车道下穿越东、西端头井和车站结构6电力0.8普善路以西的万荣路南侧人行道下，进入普善路西侧人行道下穿越西端头井和车站结构表格 1.4四平路管线情况表序号编号埋深(m)位置和范围影响1上水0.9万荣路以北的四平路西侧人行道下，进入普善路路北侧人行道下穿越4号出入口2煤气0.9普善路北侧机动车道下穿越车站结构3电话0.8普善路北侧机动车道下穿越车站结构4雨水3.8延长中路以北的四平路西侧人行道下穿越车站结构5污水2.7万荣路路以北的四平路道路中心线穿越车站结构6电力1.0普善路东侧机动车道下穿越车站结构1.2.3周围道路交通延长中路，万荣路和普善路均为3根机动车道、2根非机动车道的城市次干道。延长中路的车流量是相对较高的，普善路路面较窄，车流量较少；二条道路共同特点是车流量呈上下班高峰时段较高、平时一般的按照高峰期车流多来分布，其周边的道路相比更为窄小，所以分流作用特别不明显，因此保证万荣路和普善路施工期间的交通断面对保证交通畅通非常重要，如果考虑到工程需要则需设置路障，让机动车辆改道行驶。1.3施工条件考虑到延长中路站施工场地较狭小，且交通分阶段组织，因此在地下连续墙施工中需考虑分阶段、按不同阶段的场地限制条件搭设钢筋台架，满足施工要求。2 设计依据和设计标准2.1有关工程的设计依据（1） 地下铁道设计规范（GB50157-2010）（2） 建筑结构荷载规范（GB5009-2001 2006）（3） 混凝土结构设计规范（GB50010-2010）（4） 水工混凝土结构设计规范(SL/T191-2008)（5） 建筑抗震设计规范(GB50011-2008)（6） 钢结构设计规范（GB50017-2003）（7） 基坑工程设计规程（DBJ08-61-2005）（8） 建筑基坑支护技术规程(JGJ120-99) （9） 地下工程防水技术规范(GB50108-2008)（10） 建筑地基基础设计规范（GB 50007-2008）2.2基坑工程等级及设计控制标准建筑基坑支护技术规程JGJ12099规定，基坑侧壁的安全等级分为三级，不同等级采用相对应的重要性系数。基坑侧壁安全等级分级如表格 。表格 2基坑侧壁安全等级安全等级破坏后果重要性系数一级支护结构破坏、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1.10二级支护结构破坏土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响一般1.00三级支护结构破坏土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响不严重0.90延长中路车站结构破坏可能对主体工程和环境、人的生命安全、造成的经济损失和社会影响造成的影响一般，主体工程安全等级确定为二级。3 基坑围护方案设计基坑的围护方式一般包括钢板桩、钢筋混凝土板桩、H型钢木钢板、钻孔灌注桩、SMW支护工法、地下连续墙等。3.1钢板桩钢板桩有槽钢钢板桩和热轧锁扣钢板桩。是一种简易的钢板支护墙体，由槽钢并排或正反扣搭接而成。钢板桩是一种具有良好耐久性的围护结构，待基坑施工完毕回填土后，可将其槽钢拔出回收再次使用；施工方便，工期短。但是钢板桩抗弯能力弱支护刚度比灌注桩，地下连续墙小，开挖后墙身 度变形大，不利环境保护。打拔桩时有震动和噪声的产生，将桩拔出时会带出泥土，如果处理的不好则会引起所处土层的移动；在土质坚硬密实或含有很多漂石的地区，打桩施工困难。用这种方法会使支护的刚度小，开挖以后的挠曲变形较大。3.2钢筋混凝土板桩钢筋混凝土板桩有着施工便捷，速度较快，打桩后能够立即开挖，工期较短等优点；与地下连续墙相比起来，造价低，经济效益明显；支护强度比较高，刚度较大，变形小。 钢筋混凝土板桩打桩时产生的的振动，挤土及噪声对周围环境有着较大的影响，因此在建筑物密集或者管线复杂的地方，并不推荐使用该工艺；接头处企口虽然具有一定的防水效果，但在水位较高的软土地区，仍需要注意防止接头处漏水，因为漏水会引起土壤的的水土流失；打桩在硬土层中施工较为困难，所以不适合应用。3.3H型钢木挡板H型钢木挡板作为支护墙体是沿基坑周围先隔一定距离打下H型钢，然后在土体开挖过程中随着开挖将模板插入护壁。H型钢木挡板适用于土质较好、地下水位较低的地区；充分发挥H型钢抗弯矩能力强的特点，减少所需的支撑或拉锚的道数；它的优点有施工便杰，速度快捷，工期短暂。H型钢木挡板的缺点是一次性投资大，支护工程完毕后要拔出重复利用，否则不经济；每一次的打桩和拔桩施工都会对对周围土体产生较大的影响；对水土流失的封闭作用差，特别是在高水位的软土地区，容易导致基坑周围的土体产生较大的变形，所以需采取隔水或降水等等措施。3.4钻孔灌注桩灌注桩是指在工程现场，利用机械钻孔设备（旋挖钻机）钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔，在其内部放置钢筋牢笼、灌注砼而做成的桩，依照成孔的不同手艺，灌注桩又可分为以下几种：沉管灌注桩、钻孔灌注桩和挖孔灌注桩等。桩孔灌注桩排桩式挡土墙施工时无振动、无噪声、无挤土等环境公害，对周围环境影响小；桩孔灌注桩的自身拥有高强度和刚度，良好的支护稳定性，变形相对较小；当工程桩为灌注桩时，可以进行同步的施工，有利于施工组织安排，施工的工期短；能够适应于软黏土和砂土性地区。桩孔灌注桩排桩式挡土墙桩的间缝隙容易造成水土的流失，尤其是在高水位软黏土地区，所以我们需要根据工程条件来采取注浆、水泥搅拌桩、旋喷桩等措施，才可以解决挡水问题；该工艺在沙砾层和卵石中的施工较为困难；由于桩于桩之间主要通过桩顶冠梁和围檩连成整体，整体性相对较差。在重要地区、特殊性很强的工程及开挖深度很大的基坑中应用该工艺时则特别需要谨慎。3.5SMW支护结构Smw是soil mixing wall的缩写，是以多轴型钻掘搅拌机在现场向一定深度进行钻掘，与此同时在钻头处喷出水泥强化剂与地基土反复混合搅拌，然后在各施工单元之间则采取重叠的搭接施工，在水泥土搅拌桩内插入H型钢或其他类型的受拉材料，形成可以同时有支护和防水功能的复合结构，称为SMW工法。SMW支护结构同时具有受力和防渗两种功能。在水泥搅拌桩中插入的受拉材料常用H型钢，有时也可以用钢管、拉伸钢板桩等。SMW工法施工时产生的噪声少，对周围的环境影响较小；smw墙体的结构强度较为可靠，凡是适合应用水泥搅拌桩的场合都可以使用，特别适合于黏土和粉细砂为主的松软地层；由于结构本身的挡水防渗性能好，所以不必另外设置挡水帷幕；可以配合多道支撑用于较深基坑，在一定条件下可替代地下连续墙。3.6地下连续墙地下连续墙是一种利用各种挖槽 机械，借助于泥浆拥有护 臂的作用，在地下挖出窄而且深的沟槽，并在其内浇注适当的材料而形成一道具有防渗（水）、挡土和承重功能的、连续的地下墙体。地下连续墙施工噪声低，振动小，能够紧邻相近建筑物和地下管线施工，对周围环境的影响小；由于墙身的刚度大、强度较高、整体性较好，使得结构和地基变形都很小，可作用为特殊的工程及超深基坑的支护结构；地下连续墙是钢筋混凝土整体型结构，其耐久性好，防渗能力强，既挡土又挡，还可以作为地下室的外墙或其中一部分的优点注定使它被广泛应用；因施工时现场浇注，所以可根据需要，形成直线型或着折线形的壁板式，还可以施工成T型等特殊的形式，易增加刚度、强度及整体稳定性；可结合逆作法施工，提高工程的质量，缩短施工工期。地下连续墙施工工艺较为复杂，其施工质量相当依赖于成熟的施工工艺。3.7基坑维护方案的选择本基坑的开挖最大深度达 16m，则SMW不适用；地下水位在地表以下 0.6m，本工程的围护方案对防水要求很高，槽钢及钢板桩也不适用；钻孔灌注桩法，施工工艺较地下连续墙复杂，且工期较长，造价高；地下连续墙在车站的基坑工程建设，以及在车站的后期使用中，地下连续墙还可以作为永久结构使用。综合比较，本工程选用地下连续墙作为围护方案。4 基坑支撑方案设计内支撑系统：是由围檩、支撑杆件以及立柱等构件组成的结构体系，该系统作用是和坑底被动土压力区土体与墙外的主动区压力（包括土压力、水压力及地面荷载引起的侧压力）相互维护和平衡。围檩是一道或几道沿着维护墙体内测设置的水平向的梁，能够将围护墙体所受的力相对均匀地传递给内支撑杆件。支撑杆件承受着围檩传来的轴力和弯矩。立柱的作用一是承受支撑重量以及施工的各种荷载，二是增加对支撑杆件的约束。4.1 支撑体系的布置形式4.1.1平面支撑体系平面支撑体系一共由腰梁（或围檩）、水平支撑和立柱三个部分组成。平面支撑体系是能够将支撑两端围护墙上所受到的很大一部分侧压力相平衡的，而且因为它的构造简单，受力明确，故而适用的范围较广。但当构件的长度较大时，此刻就需要考虑弹性压缩会对基坑位移产生哪些影响。除此之外，当基坑两侧的水平作用力相差过大时，围护墙的位移就会通过水平支撑从而有相互作用影响，此时支护结构的计算模型就应该做出相应的调整。水平支撑可采用对撑或对撑桁架，斜角撑或斜撑桁架，边桁架及八字撑等形式，或者这些形式组合来组成的平面结构体系。平面支撑体系的整体性较好，水平力传递可靠，平面的刚度较大，适用于大小和深浅不同的各种基坑。4.1.2竖向斜撑体系竖向斜撑体系的作用是将围护墙上侧压力通过斜撑传到基坑开挖面以下的地基上。它是由竖向斜撑、腰梁（或围檩）和斜撑基础以及水平联系杆及立柱等构件组成。竖向斜支撑对土方开挖要求是土方采取“盆式”开挖，即先开挖基坑中部，然后沿四周围护墙边预留土坡，待斜撑安装完毕以后再挖除四周的土坡。对于平面的尺寸较大、形状不是很规则，但是深度较浅的基坑，采用竖向斜撑体系施工就比较简单，也可节省很多的支撑材料。但是墙体位移会受到坑内土坡变形、斜撑 的弹性压缩以及斜撑的基础变形等各种因素的影响。因此在土方施工和支撑安装的时候必须保证竖向斜撑体系的安装对称。4.1.3混合支撑体系该支撑体系利用平面支撑体系和竖向斜撑体系两种基本的支撑体系，可以演变成为其他的支撑形式，它可以综合将前两种支撑体系的优点结合，具有比较好的施工及使用效果。该支撑体系是前述两种支撑体系的结合。它能加强基坑围护结构的整体刚度，尤其是对大型基坑，即可方便支撑的布置和施工，又能节省支撑的材料。4.2支撑材料支撑按材料种类划分可将它们分为现浇的钢筋混凝土支撑体系、钢支撑体系两种。现浇钢筋混凝土支撑体系，优点是混凝土固结后的刚度大，变形小，强度高可靠性很强，施工方便，缺点是制作时支撑浇制和养护时间长，围护结构处于无支撑下的暴露状态的时间长，软土中被动区土体产生位移大，如对土体的控制变形有较高要求时，需对被动区软土进行加固，施工的工期长，拆除艰难，如果使用爆破拆除还会对周围环境有影响。而刚支撑体系，自重轻、安装和拆卸方便、施工速度快以及能够重复使用、可施加预应力、安装后就能立刻就能发挥作用，安装、拆除施工方便，可以有效地减少由于时间效应而产生的基坑位移，而且破坏前有明显变形。可调整轴力而有效控制围护墙变形；但是对施工工艺要求较高，如果节点和支撑结构的处理不当，或者施工支撑不及时、不准确，则会造成失稳。4.3基坑支撑体系的选择由于本基坑开挖最深大于6 m，属于深基坑，所以竖向斜撑体系不适用于本工程；对于混合支撑体系，由于施工难度大且施工组织较平面支撑体系复杂，所以本工程基坑的支撑方案选平面支撑体系。因为本工程要求的工期不是很长，而现浇钢筋混凝土支撑体系，要求很长的浇制和养护时间，而钢支撑体系安装需要很少时间，本工程采用钢支撑。竖向的支撑道数、支撑点标高的确定，是在一定地质条件下考虑的，必须满足基坑支护和支撑结构体系的稳定 ，以及控制变形的要求，还应该与浇筑主体结构的各层楼板的换撑设计协调。一般情况下，在软土地区头道支撑设于地面下的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，为减小基坑开挖后的支护结构变形，最下道支撑的布置尽量低，但是为了方便施工，应该高出地面60cm以上。本标准段（盖挖段）上下设置4道钢支撑。4道钢撑从上到下，支撑间距分别为：4m，4m，4m，2.4m（最后一个2.4m为第四道支撑距坑底距离）,第一道支撑距墙顶2m，支撑水平间距3.5米。5 计算书5.1 荷载计算5.1.1地下连续墙设计地下连续墙的墙厚一般为6001000mm范围内，墙深一般为基坑深度的1.72.0倍。由于本工程基坑等级为二级，初步设定主体结构墙厚都取800mm，地连墙深度取1.8倍，则：地下连续墙深度：16.4m，初步取地下连续墙深度为29.5m。5.1.2计算各截面处土的平均物理指标在地连墙深度范围内，由于土的重度、凝聚力、h摩擦角和厚度都各不相同，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。计算截面有： （5.1）式中，地连墙深度范围内的加权平均重度，KN/m3；第i层土的重度, KN/m3；第i层土的厚度,m。 KN/m3 (5.2)式中，地连墙深度范围内的加权平均凝聚力,kpa；第i层土的凝聚力,kpa；第i层土的厚度,m。 =12.28kpa (5.3) 式中，地连墙深度范围内的加权平均摩擦角, ；第i层土的摩擦角，；第i层土的厚度，m。 = =22基坑内底至墙底KN/m3kpa将地面的超载均布荷载换算成位于地表以上的当量土重，即用假想的土重代替均布荷载。假定地面为水平面，当量的土层厚度h为： （5.4）式中，h当量土层厚度，m；地面超载，KN/m2取20；围护结构周围土体的加权平均重度,KN/m3。即h/=即开挖深度相当于h+h,=29.5+1.073=30.573m基坑底板距离地连墙底部的距离hd=29.5-16.4=13.1m。5.1.3计算土压力系数根据规范要求，计算静止土压力系数： 主动土压力系数： 被动土压力系数：5.2围护墙底地基承载力地连墙单位长度的竖向承载力特征值为： （5.5）式中 地连墙的竖向承载力特征值，KN；、地墙所取厚度、长度,m，=0.8 m, =1.0m； 墙底土的承载力特征值，根据四平路站详勘，=140kpa; 第i层土的墙体侧壁摩阻力特征值； 第i层土的厚度,m。 地连墙自重：G= KN(25为C30混凝土重度)由基坑设计规范，上部施工及超载传递下来的荷载取400KN则所以围护结构地基承载力满足要求。5.3 基坑底部土体的抗隆起稳定性验算图1基坑底部抗隆起验算简图 （5.6）式中基坑底部土体抗隆起安全系数，一级基坑取2.5，二级基坑取2.0，三级基坑取1.7，本工程取2.0；地面荷载，取20kpa；基坑开挖深度，m，为16.4m；墙体入土深度，m，取13.1m；、分别为墙底地基土的粘聚力、内摩擦角，;、地基土的承载力系数，所以基坑底部土体抗隆起符合要求。5.4抗渗验算在对基坑进行抗渗验算时，当采用围护墙自防水时，验算至连续墙底部，可通过式验算基坑底部稳定性。图2抗渗验算简图 （5.7）式中抗渗稳定安全系数，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2.0； 坑底土体的临界水头坡度，； 、坑底土的土粒比重、天然孔隙比，=2.73、=1.0；坑底土的渗流水力梯度，；基坑内外土体的渗流水头，取坑内外地下水位差m;最短渗径流线总长度， m; 地下连续墙的嵌固深度；所以本工程基坑抗渗流符合要求5.5抗倾覆验算基坑的抗倾覆稳定性，通过验算最下一道支撑以下的主、被动区的压力绕最下道支撑支点的转动力矩是否平衡，来判断是否发生倾覆。图3抗倾覆验算简图其抗倾覆稳定性安全系数应满足： （5.8）式中抗倾覆稳定性安全系数，一级基坑工程取1.20，二级基坑工程取1.10，三级基坑工程取1.05，本工程中取1.10； 基坑内侧被动土压力对A点（最下层支撑处）的力矩； 基坑外侧主动土压力对A点的力矩；根据上图及主动土压力与被动土压力计算公式可得支护结构底部土压力： （5.9） （5.10）对A点取矩，求得为： （5.11）其中，为A点至基坑地面的距离，取为1.8m；据此求得将式对A点取矩，求得为：所以由验算得出本工程的基坑抗倾覆稳定性满足要求。5.6整体圆弧滑动稳定性验算当基坑内只设置一道支撑时，应验算整体滑动；设置多道支撑时，可以不作整体圆弧滑动稳定性验算。由于本基坑纵向设四道支撑，所以不必对其进行进行验算。5.7 围护结构内力变形计算因为采用地连墙工法对基坑进行围护，所以对坑边土体所发生的水平位移有严格的要求。将地连墙 墙背土压力按照静的止土压力考虑，得到的计算结果就是偏安全的。地连墙前端的土压力认为是用被动土压力。计算使用山肩邦男近似解进行计算，计算简图如图5.4所示。其假定为：（1）地层是粘性的，墙体作为底端自由的有限长的弹性体；（2）墙背土压力在开挖面上部取为三角形，在开挖面下取 为矩形（已经消开挖面一侧的静止土压力抵消）；（3）开挖面以下土的横向抵抗反力是以被动土压力来取的，其中为被动土压力减去静止土压力（）后的数值；（4）横撑设置后，即作为不动支点；（5）当下道横撑设置后，我们就认为上道横撑的轴向压力是恒定不变了的，而下道横撑点以上的板 桩仍然保持在原来的位置；（6）开挖面以下板桩弯矩的那点，我们将它假想为一个铰，而忽略此铰以下的墙体对上面墙体的剪力传递。图4 山肩邦男近似解计算简图地下连续墙的内力采用山肩邦男近似解法进行计算， 地下连续墙均取标准宽度1m进行计算基坑开挖深度为15.8m，C=12.5kPa,=25.1，=18.5kN/m3,有四道钢支撑，支撑间距分别为：4m，4m，4m，1.8m（最后一个1.8m为第四道支撑距坑底距离）,第一道支撑距墙顶2m。 （5.12）式中静止土压力，kpa；距离地面的深度，m；竖向土压力转换为侧向土压力的转换系数，即侧压力系数。据此，通过比较系数求得=9.882根据山肩邦男近似解假设的第三条开挖面以下的为被动土压力减去静止土压力（）后的数值 （5.13）式中基坑底面以下x处被动土压力与静止土压力的差值（kpa）； 据坑底的深度（m）。解得 =33.46x+57.963通过比较系数求得，A=33.46，B=57,963。因为地面有超载，所以在墙顶处的土压力强度不为零，为了满足山肩邦男解法的假定条件，将墙背土压力强度线反向延长，并且与地连墙的延长线交于一点，将此点作为虚拟的墙顶，这样给地墙增加了一块地面以上的三角形土压力（从图5.2中可以看出，增加的土压力相对整体而言很小），处于安全方面的考虑，以下计算将不再忽略此三角形土压力对围护结构的作用。山肩邦男近似解只需应用两个静力平衡平衡方程，即：和，即挡土结构前后侧合力为零和挡土结构底端自由。由得： (5.14) (5.15)由得：式中第K道支撑的轴力，KN； 换算墙顶至坑底高度，m；坑底至地连墙弯矩为零处的高度，m；第i道支撑距当前开挖面高度,m；最下道支撑距当前开挖面的高度,m。在荷载计算部分已将地面超载等效成当量的土重，厚度为1.08m。第一道支撑处内力计算：第一到支撑设于距墙顶2m，开挖至第二道支撑顶端，即距墙顶6m处。，m,m则有化简得： 解得mKN/mKNm/m第二道支撑处内力计算：第二到支撑与第三道支撑相距4m，开挖至第三道支撑顶端， ，m,m，m。化简得： 解得 mKN/mKNm/m第三道支撑处内力计算：第三到支撑与第四道支撑相距4m，开挖至第四道支撑顶端， ，m,m，m，m。化简得：解得： mKN/mKNm/m第四道支撑处内力计算：第四道支撑与坑底相距1.8m，开挖至坑底， m, m， m， m， m。 化简得：解得： m KN/m KNm/m基坑底部弯矩为：所以墙体的最大弯矩在第四道支撑处。 KNm/m连续墙的最大剪力经过计算比较，确定在第三道支撑下端，紧邻第三道支撑为：=即KN/m图5 围护结构支撑轴力/弯矩图5.8 支撑强度验算5.8.1 强度验算采用钢管内支撑时，支撑的截面承载力是按照偏心受压构件验算的。截面的偏心弯矩除了由竖向荷载产生的弯矩外，还应考虑因为安装误差对构件产生的偏心距，根据建筑基坑支护技术规程（JGJ 120-99），偏心距可取支撑计算长度的1/1000。支撑没有考虑到 温