土木工程毕业设计（论文）-上海地铁1号线副线莘沥路站基坑设计与施工.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号线副线莘沥路站基坑设计与施工专 题：深基坑排桩间土拱效应作用机理及其作用分析姓 名：学 号：班 级：土木工程地下2011-1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号线副线莘沥路站基坑设计与施工专 题：深基坑排桩间土拱效应作用机理及其作用分析指导教师：职 称：副研究员二一五年六月 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号线副线莘沥路站基坑设计与施工毕业设计专题题目：深基坑排桩间土拱效应作用机理及其作用分析毕业设计主要内容和要求：设计要求： 根据上海地铁1号线副线莘沥路站基坑工程的现场资料，对该基坑进行围护结构设计和施工组织设计。围护结构设计内容应包括工程概况、基坑围护方案设计、基坑支撑方案设计，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、施工主要技术措施及辅助工法、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：上海地铁1号线副线莘沥路站基坑施工平面图，上海地铁1号线副线莘沥路站基坑总平面布置图，上海地铁1号线副线莘沥路站基坑纵剖图，上海地铁1号线副线莘沥路站基坑横剖图。专题要求： 地铁工程是地下工程中一项非常重要的工程，研究深基坑排桩间土拱效应作用机理及其作用有利于我们对这项工程的掌握，明白地铁工程中涉及的土应力的分布及其破坏形式。本专题对深基坑排桩间土拱效应作用机理及其作用进行分析。其它要求：绘制的图纸中，要求手工绘制1张。翻译一篇与设计专题部分内容相关的外文文献，其中翻译文字数不少于3000字。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）：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 这次毕业设计包括三个部分：第一部分上海地铁1号线副线莘沥路站基坑围护结构设计；第二部分上海地铁1号线副线莘沥路站基坑组织设计；第三部分专题部分，深基坑间土拱效应作用机理及其作用分析。在围护结构设计部分，根据莘沥路站周边地质水文、周边环境和工程地质条件，通过方案比选，采用钻孔灌注桩围护结构，支撑体系采用钢支撑体系，防水主要采用防水帷幕结构，并对其进行相应的荷载计算、地基承载力计算、基坑底部土体的抗隆起稳定性验算、抗倾覆验算、整体圆弧滑动稳定性验算、围护结构内力计算、支撑内力变形计算和配筋验算。 在基坑工程施工组织设计部分，根据基坑围护结构施工方法和基坑周边的环境情况，对施工前准备工作，施工场地布置，钻孔灌注桩与支撑施工等进行设计，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。在专题部分，对土拱效应进行研究分析，研究了土拱效应的形成机理、土拱效应的影响因素等，最后阐述自己关于土拱效应的观点。关键词：基坑； 钻孔灌注桩； 钢支撑； 施工组织； 土拱效应ABSTRACTThis graduation design mainly includes three part,the first part is the retaining structure design of the excavation of the first subway subline in Shanghai,the second part is the construction organization design of the excavation of the first subway subline in Shanghai,the third part is special subject part which is the analysis of the Mechanism and Effect of Piles in deep pits between soil arching .In the retaining structure design, according to the engineering geology, the hydrology geology conditions and environment circumstances of the excavation, through comparing the Construction schemes, confirm that the excavation was enclosured by bored pile and supported by steel braces. It include the calculation of load,the calculation of foundation bearing capacity,checking the heavy stability of pit bottom soil,checking overturning, checking the overall stability of circular slip,the calculation of envelope force,the calculation of brace force deformation and checking reinforcement.In the excavation construction design section.According to the excavation pattern and the environment circumstance of the pit, designing the construction preparative,the construction place arrange,designing the construction of bored and steel braces. Estimating the work project, weaving to write the homologous quantity、safety、civilization management measure.In the thematic section.On soil arching research and analysis to study the formation mechanism of soil arching, soil arching effect of factors, and the last is the elaboration on soil arching view.Keyword:pit;bored castinplace pile;steel braces;construction organizing;arching effect.目录1 工程概况21.1 工程位置21.2 周边环境21.3 地下管线21.4 工程地质条件31.5水文地质条件42 设计依据43设计标准54 基坑维护方案设计64.1 围护方案比选64.2 围护方案选择95 基坑支撑方案设计105.1支撑结构类型和材料105.2支撑体系的布置形式105.3支撑体系的方案比较125.3.1 支撑材料和类型125.3.2 支撑间距和平面布置125.3.3支撑立柱桩125.4 支撑方案选定125.5 基坑施工应变预案126 计算书136.1 荷载计算146.2 地基承载力计算176.3 基坑底部土体的抗隆起稳定性验算196.4 抗渗验算206.5 抗倾覆验算216.6 整体圆弧滑动稳定性验算236.7 围护结构内力计算246.7.1 计算第一道支撑内力266.7.2 计算第二道支撑内力266.7.3 计算第三道支撑内力276.7.4 计算第四道支撑内力276.7.5 计算第五道支撑内力286.7.5最大弯矩计算296.8 支撑内力验算296.8.1 钢支撑强度验算306.8.2 弯矩平面内稳定性验算316.9 桩的配筋验算327 基坑主要经济指标337.1 开挖土方量337.2 混凝土浇筑量337.3 钢筋用量337.4 钢支撑中钢材用量347.5 人工费用341 施工组织准备351.1 基坑施工的技术准备351.2 基坑施工现场准备351.2.1 障碍物的拆除351.2.2 测量放线351.2.3 三通一平361.2.4 临时设备的准备361.3 基坑施工的其他准备371.4 劳动力准备381.4.1 劳动力配备原则381.4.2 投入劳动力情况381.5 季节性施工及应急工作391.5.1 雨季施工391.5.2 冬季施工措施401.5.3应急准备工作402 施工方案422.1 工程概况422.1.1 工程特征422.1.2 车站基坑开挖工程量422.2 施工方案422.2.1 施工方案比选422.2.2 施工方法及施工顺序432.2.3 施工机械442.2.4 施工期的确定442.2.5 钻孔灌注桩施工工艺442.2.6 施工质量控制442.2.7 基坑开挖及支撑施工方案463 施工主要技术措施和关键部位技术措施463.1 施工主要技术463.1.1 围护防渗漏措施463.1.2 施工冷缝处理463.1.3 坑内加固方案及优化方案473.1.4 基坑开挖安全保证措施473.2 施工关键部位技术措施483.2.1 基坑角点施工方法483.2.2 内部支撑体系变形控制措施483.2.3 局部补强方法484 施工总平面布置484.1 布置原则484.2 临时建筑物的布置494.3 临时运输494.4 建筑材料堆放495 施工进度计划及管理措施505.1 进度安排原则505.2 进度安排505.2.1主要施工工期505.2.2工程进度计划515.3 工期保证措施515.3.1 围护结构工期保证515.3.2 明挖基坑施工工期的保障措施515.3.3 主体工作施工工期保证措施515.3.4 工期延误处罚536 质量、安全、文明管理措施536.1 工程质量管理536.1.1 质量管理标准536.1.2 施工质量管理网络图536.1.3 质量保障体系图536.2 土方运输管理536.3 安全生产管理措施546.4 文明施工措施556.4.1 场容场貌管理556.4.2 临时道路管理556.4.3 材料堆放556.4.4 施工人员的管理556.4.5 场内环境556.4.6 工地卫生55深基坑排桩间土拱效应作用机理及其作用分析581 前言582 正文592.1 土拱效应的发展背景592.2 土拱效应成因机理592.3 深基坑开挖和支护中土层拱效应的理论分析602.3.1 深基坑中桩土的相互作用602.3.2 土拱分类和拱脚存在形式612.3.3 拱形的确定622.3.4 土拱的破坏模式652.3.5 土拱效应的影响因素662.3.6 土拱效应桩间距计算算法722.4 理论分析、试验研究和数值模拟技术742.4.1 理论分析742.4.2 试验研究742.4.3 数值模拟753 总结773.1 关于土拱效应存在的条件773.2 关于土拱效应桩间距研究783.3 桩土分担比794 展望795 参考文献80致谢94第一部分上海地铁1号线副线莘沥路站基坑结构设计 中国矿业大学2015届本科生毕业设计全套图纸加扣 30122505821 工程概况1.1 工程位置 上海地铁1号线副线莘沥路站位于上海市闵行区莘沥路与七莘路交接处，莘沥路为东西方向布置，七莘路为南北风向布置，两路交叉处原为一广场。车站西北角为上海理工大学科技园，东北角为莘庄文化活动中心，西南角为莘怡公寓，东南角为卡蒙宾馆，车站基坑东侧有一条小河。具体位置见（图1.1）。 图1.1工程地理位置图1.2 周边环境 车站基坑南侧紧临莘怡公寓和卡蒙宾馆，距离围护结构外边缘线分别为2527米和2829米；莘怡公寓基础为钻孔灌注桩基，桩长34.16m和38.37m；卡蒙宾馆基础为预制桩基，桩长为23.525.4m。 车站基坑南侧紧临凤起里一幢，距离围护结构外边缘线为22.725.5米，其基础为浅基础，埋深为2 m。凤起里一幢在主体围护结构施工期间暂不拆除。1.3 地下管线 车站周边存在管线如下表（表1.3）。表1.3车站周边既有市政管线表管类材质规格（mm）埋深（m）与车站关系措 施给水铸铁6001.23车站范围改迁至基坑南侧施工场地，完工恢复给水铸铁3001.18 车站范围改迁至基坑南侧施工场地，完工恢复给水铸铁1501.10车站范围改迁至基坑南侧施工场地，完工恢复通讯铜800.11车站范围改迁至基坑南侧施工场地，完工恢复通讯光钎6004000.51车站范围改迁至基坑南侧施工场地，完工恢复通讯铜/光8003501.15车站范围改迁至基坑南侧施工场地，完工恢复通讯光钎8008000.51车站范围改迁至基坑南侧施工场地，完工恢复路灯铜800.31车站范围改迁至基坑南侧施工场地，完工恢复煤气钢2001.63车站范围改迁至基坑南侧施工场地，完工恢复雨水砼2000.44车站范围改迁至基坑南侧施工场地，完工恢复煤气钢2000.97车站范围改迁至基坑南侧施工场地，完工恢复雨水砼10003.78车站范围改迁至基坑南侧施工场地，完工恢复污水砼10002.98车站范围永久迁出煤气铸铁2001.63车站范围改迁至基坑南侧施工场地，完工恢复煤气铸铁2001.65车站范围改迁至基坑南侧施工场地，完工恢复雨水砼2000.78车站范围改迁至基坑南侧施工场地，完工恢复路灯铜800.27车站范围改迁至基坑南侧施工场地，完工恢复供电铜8008000.51车站范围改迁至基坑南侧施工场地，完工恢复在主体结构施工期间将位于车站范围内的管线迁改至基坑南侧施工场地内，完工后依据实际情况恢复。1.4 工程地质条件 本场地属冲海相沉积平原区，地势较为平缓，未发现发生滑波、泥石流、岩溶、地面沉降等不良地质作用。 场地不良地质现象主要为地下管线和建筑物旧基础。基坑开挖处存在多条线路，包括供电管线、通讯管线、排污管线、送水管线、排水等管线。根据上海管线布置图，该处管线施工相对困难，但是埋置深度较小。 车站基坑场地地质由沥青、碎石、建筑垃圾等杂填土层、冲击粘性土、泥岩组成。基坑中杂填土性质较差，其结构疏松，具有较小的抗剪强度，不利于施工；人工填土防水性差，应该加强防水防漏工作，粉质粘土土质偏软，塑性变形大，施工时产生的震动对土体变形影响较大，可能会引起土方的塌陷。泥岩遇水软化，在空气中暴露时间过，如果不及时对其支护，会发生剥落现象产生大规模坍塌，会危及施工人员和基坑施工的安全，地质情况见下表（表1.4）。1.4 莘沥路地层状况与岩性表编号土层名称土层描述及性质1杂填土杂色，表层为混凝土和沥青地面，下部以碎石、建筑垃圾和生活垃圾为主，垃圾结构松散不均匀而且强度小、具有较大的压缩性。在同一建筑场地的不同位置，地基承载力和压缩性也有较大差异。某些地区杂填土内含有腐植质及亲水性和水溶性物质，会给地基带来更大的沉降浸水湿陷性。21层粉质粘土灰灰黄色，状态在软塑到可塑性之间，土体中多氧化铁质等及有机物质，平常称之为“硬壳层”。实测标贯锤击数7到11.5击之间，平均值为9.4击。属中偏高压缩性土。32层粉质粘土多为灰色和褐黄色等，可塑，土质分布不均匀，含砂率在20到30%之间。43层粉质粘土黄褐色，可塑，含微量锰质结核，韧性和强度中等，压缩性中等，渗透性比较弱。54层粉质粘土褐黄色，硬塑，渗透性弱，韧性和干强度中等，含有铁氧化物和黑色锰质结核，压缩性质一般，具有良好的工程性质。65层粉质粘土浅褐黄色、灰色，饱和，硬可塑，含少量氧化铁质。实测标贯锤击数8到25击，平均值为16.5击。属中压缩性土。76层中砂N为26到48击之间，饱和，密实度较高，矿物成分主要有长石和石英等，局部含有混粘性土，工程性良好。8白垩纪泥岩全风化呈粘土状或砂土状，强中风化岩呈柱状及块状，工程性质较好。1.5水文地质条件 此次施工场地有三层地下水，土中含有空隙潜水、浅层承压水、岩石岩隙裂水。施工场地地下水主要分布在第四系粘性土和砂土层中，粘性土具有较小的渗透系数，砂土易渗水，莘沥路基坑地下水距地表下3.1m处，基坑施工保证地下水位始终在基坑底面1.0m以下，保持施工场地开挖条件良好，保持施工条件相对干燥。2 设计依据 (1)上海市地铁1号线副线莘沥路站土建工程施工图； (2)上海地铁1号线副线莘沥路站岩土工程详细勘察报告 (3)现行有效的地下工程设计、施工规范和规程； (4)在上海、杭州等地对地铁盖挖逆作车站施工中所积累的成熟施工技术和施 工管理经验。 （5)主要技术规范见表2.1：表2.1主要技术规范序号编 号名 称1DG/TJ08-61-2010基坑工程技术规范2JGJ1202012建筑基坑支护技术规程3DGJ08112010地基基础设计规范3GB50204-2002混凝土结构工程施工质量验收规范4GB50205-2001钢结构工程施工质量验收规范5GB50202-2002建筑地基基础工程施工质量验收规范6DBJ08-40-94地基处理技术规范7SZ-08-2000上海地铁基坑工程施工规程9DGJ08-236-1999市政地下工程施工及验收规程10GB50300-2001建筑工程施工质量验收统一标准11GB50108-2001地下工程防水技术规范12GB50208-2002地下防水工程质量验收规范13DGJ08-11-1999上海市地基基础设计规范14GB500308-1999地下铁道、轻轨交通工程测量规范15GB/T50326-2001建设工程项目管理规范16DBJ08-202-92钻孔灌注桩施工规程17GBJ500112001建筑抗震设计规范18DGJ08992建筑抗震设计规程GB500212001岩土工程勘察规范3设计标准 由于本工程的周边建构筑物大部分比较重要、土体失稳或过大变形对基坑周边环境影响严重、对地下结构施工影响很严重，基坑开挖深度大于12m，根据基础工程技术规范（DG/TJ08-61-2010）可知，本工程基坑侧壁安全等级为一级。基坑侧壁的安全等级分级情况如表3.1。表3.1 基坑侧壁安全等级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 根据基坑工程设计规程，基坑保护等级为一级。按一级基坑保护等级保护要求，地面最大沉降量0.2%H，围护墙最大水平位移0.3%H，式中H为基坑开挖深度。具体的变形值见表3.2。表3.2 基坑允许变形值表序号监测项目允许变形值1地表沉降58mm2围护结构水平位移0.2%H，且58mm3抗隆起系数2.04 基坑维护方案设计4.1 围护方案比选 对于深基坑工程施工，首先应做到保证基坑稳定性。为了保证施工过程周围建筑物和地下设施的安全，在对围护结构类型选择的过程中，要保证基坑施工安全，又要减少对其周边土体及围护结构的变形。保证施工安全，做到设计经济合理。 对于深基坑工程施工，首先应做到保证基坑稳定性。为了保证施工过程周围建筑物和地下设施的安全，在对围护结构类型选择的过程中，要保证基坑施工安全，又要减少对其周边土体及围护结构的变形。保证施工安全，做到设计经济合理。 对于上海地铁1号线副线莘沥路站基坑，本文对钢板桩结构、放坡开挖维护形式、地下连续墙维护结构、重力式水泥土挡墙围护结构、土钉墙结构、钻孔灌注桩结构进行对比。 (1)钢板桩钢板桩是由热轧型钢制成。钢板桩墙由钢板桩互相连接形成，起到挡土和挡水的作用。 优点：施工现场所用钢板桩多为成品装，施工过程不需要进行现场养护，施工简单，要求较小，有利于缩短施工时间。维护结构施工完毕后，钢板从桩中拔出，可以重复使用。 缺点：钢板桩不适合在基坑施工要求高的场地使用，它使邻建筑地基产生变形，施工时振动噪声大，一般不宜在人员或建筑密集地区使用。此外，钢板桩长度的增加对其自身的稳定性影响较大，如果钢支撑出现破坏，容易造成基坑工程事故，在施工过程中将会出现较大风险。因此，钢板桩适用于在基坑深度小于6m时使用。 (2)放坡开挖放坡开挖是最为简单的开挖方法，放坡开挖相对于支撑系统下的开挖方法是经济，而且其技术要求较低，施工难度不大，更容易控制保障工程质量。放坡开挖一般应用于地下水位低、基坑地质条件好土质优良的场地。但其如果开挖工作量增大，需要工作空间将增大。基坑边坡开挖坡度允许值可参照表4.1。表4.1边坡允许边坡度值岩土类别土的状态坡高允许值（m）坡度（高宽比）允许值人工填土中密以上51:1.001:1.50黏性土坚硬61:0.501:1.00硬塑51:0.801:1.25可塑51:1.001:1.50粉土灵敏度0.551:1.001:1.25碎石土密实61:0.401:0.50中密51:0.501:0.75稍密51:0.751:1.00软质岩石微风化81:0.201:0.40中风化81:0.401:0.60强风化81:0.601:0.80图4.1放坡开挖示意图 (3)地下连续墙1950年在意大利实施的两项工程中最早使用地下连续墙技术，两个工程分别修筑在40m深的坝体和35深的贮水池中。从那时开始，在世界各地开始广泛推广并使用地下连续墙技术。地下连续墙施工工艺优点如下: 墙体刚度大、整体性好，既可当作超深基坑施工结构的维护，也可作为工程主体结构；可以在各种地质条件进行施工；施工过程中对周围影响小，能有效控制地面沉降； 地下连续墙具有较好的整体性，使用时间长，具有良好的防水和挡土作用； 可在逆作法中使用，提高支护质量，较少施工时间，如需要可作为主体结构地下室结构外墙部分或其一部分，降低造价。 地连墙缺点： 对废泥浆的处理不当，会造成新的环境污染并造成工程造价的增加；槽壁坍塌问题； 如果围护结构在设计时只做临时维护结构，那么施工时会造成浪费； （4）重力式水泥土挡墙 重力式水泥土挡墙施工采用机械钻进，钻进后进行喷浆或着喷粉施工，使水泥材料与土搅拌强行搅拌，从而发生一系列物理化学反应，使土体变成透水性小，强度高和稳定性好的土体。 重力式水泥挡土墙优点： 最大限度使用地使用原有土质，充分利用其自身强度； 挡土止水效果好；施工方面，不会产生侧向挤出、振动小、噪声小、污染小。 虽然重力式水泥土挡墙抗压强度高，但是使用过程中容易造成桩墙顶部的破坏，因为其抗拉强度较低，安全性存在隐患。一般在较浅基坑施工时使用。 重力式水泥土挡墙使用范围：基坑侧壁安全等级在一级以下的基坑，对于深度较大的基坑工程，可根据现场情况和工程要求设置一定支撑； 适用于基坑支护工程现场具有比较宽敞的施工场地； 可在淤泥质土含水量较大软粘土或者淤泥场地的基坑中使用； 因为重力式支护结构对周围环境产生较小的污染，在旧城改造的建筑密集场地中广泛被施工人员使用。 （5）土钉墙土钉墙技术广泛在土体开挖时使用，它的主要受力构件土钉体，它是以较密金属杆件构成，一般是钢筋。对土体进行加固，尽量发挥土体强度。其作用机理可是通过使用土钉对基坑土体进行加固，形成挡土作用。土钉墙优点：通过土钉充分利用土体自身的承载能力；土钉墙自身结构具有良好的抗震效果，自身结构具有弹性，质量相对较轻；施工工艺简单，施工所需场地相对较小，施工难度小；施工具有很大的调整空间，可以根据施工现场情况调整土钉墙中土钉长度间距，方便施工过程中施工信息的动态反应，对施工维护结构变形进行控制；土钉墙缺点：土钉墙的设置需要施工场地具有施工的条件，土钉墙的施工需要现场具有较大的地下的施工空间；土钉墙的使用需要基坑施工对变形要求不苛刻，土钉墙容易变形，不宜在基坑施工要求严厉的情况下使用；适用的土层地质有限制，一般不在软土及砂土中使用；土钉墙适用范围：为保障土体与土钉间具有足够摩擦力，施工条件在地下水位以上的基坑中施工；经常出现在粉土松散沙土和在填土中，尤其在粘性土层中经常出现，在软弱地层中施工较少；施工基坑深度小于12m的工程中出现，使用期限一般控制在1年半左右的基坑工程中； (6)柱列式钻孔灌注桩排桩支护结构现在使用较多的是地下连续墙和钻孔灌注桩。它的作用机理可认为是将桩体每隔一定距离进行排列，或进行咬合排列，形成支护挡土维护结构体系。施工特点如下：在施工过程中不会出现挤土现象，对周围环境干扰小；墙身具有较大的刚度，使用中变形小，自身强度大受力效果好；如果桩体不搭接，桩间土受力后变形较大而且透水性强，容易造成土体坍塌，必须采取相应处理措施，进行挡水处理；在卵石和砂砾层使用情况较少；桩体之间采用围檩和冠梁进行连接，造成基坑围护结构整体性能差。4.2 围护方案选择对于每一个工程，设计人员都应该考虑两个问题，那就是工程的经济性和工程的安全性。如果设计人人员在设计过程中过多的考虑施工的安全性，这种情况下一定会影响到工程的经济性，会造成经济上的浪费。但如果只是考虑到经济性问题，而忽略工程的安全性问题，那样更会造成可预防的工程事故，从而造成安工程工期的推移，更严重的是对施工人员以及以后的使用造成使用隐患，使工程的使用年限缩短，这样进一步将又会造成施工经济性的损失。综上所述，经济性问题和安全性问题在施工过程中是相互影响的两个因素，所以我们应该权衡两者之间的关系，选择合理的施工维护方案，是两者能够相互结合，在施工安全的前提下做到经济的最大化，这就是我们进行施工维护方案选择的原因。综合考虑各种因素，考虑施工安全等级、各种围护结构的使用条件、限制因素、工程施工进度、基坑开挖的地质条件、水文条件、施工现场准备情况等等因素，我们进行基坑开挖围护方案比较。钢板桩具有施工方便质量可靠等特点，但是本次开挖深度较深，故无法采取。放坡开挖经济性好，施工难度低，施工方法简单，但是此工程不具备施工条件，不具备足够大的施工场地。地下连续墙具有强度高，防水性好，安全可靠，但是经济性相比差。重力式挡土墙具有止水效果好，经济性好等优点，但是它受开挖深度条件限制。土钉墙具有开挖简单、施工占用场地小、经济性好等优点，但是此工程不具备较大的开挖空间并且开挖深度较大。钻孔灌注桩虽然整体刚度差，但是施工过程中没有挤土现象，对周围环境造成的影响较小。墙身的刚度大、强度大，稳定性好，变形小。适用于软弱地层等优点。所以本文从安全、经济性、施工条件等因素综合考虑，莘沥路站基坑本工程将采用钻孔灌注桩进行围护，并结合相应的降水帷幕，采用单排三轴水泥土搅拌桩降水帷幕，帷幕搅拌桩直径为1000，轴距860，采用一孔套打法施工，主要参数见表4.2。表4.2 围护结构设计参数表项目结构尺寸材料及规格桩围护结构钻孔灌注桩桩间距1.4mC30钢筋混凝土单排三轴降水帷幕直径1000，间距860P.O42.5级普通硅酸盐水泥冠梁C30钢筋混凝土桩间喷混凝土C25喷混凝土钢筋网5 基坑支撑方案设计 钢支撑或者钢筋混凝土组成的一系列支撑围护结构的体系称之为支撑体系。合理的围护结构和合理的支撑体系能够减少基坑开挖风险，增加基坑结构刚度，使结构施工受力条件更加合理，满足施工相关要求。5.1支撑结构类型和材料 围檩，支撑，立柱和其它的附属构件构成了支撑结构围护体系。在小型工程中，在施工支撑的选取过程中，可以首先考虑木材作为支撑的首要选择，木材材料来源广，经济方便，在发生工程事故的时候，还可以作为工程抢险的辅助材料。钢材的施工大大加快了基坑施工的发展，工厂可以生产规格化的钢管和型钢，根据工程的受力、基坑的长度对其进行加工，灵活施工。随着钢结构预应力钢筋技术的发展，加上钢材具有强度高、稳定性好、质量强度相对较低，所以，广泛被用于对基坑变形进行控制，用作支撑构件。但是，钢支撑价格昂贵，需多次使用方可降低其使用成本。钢筋混凝土支撑设计比较灵活，可在多种结构工程化中使用，根据基坑现场情况，设计成任意断面，而且支撑整体性好，稳定性好、容易处理施工节点、价格便宜，但是其施工工序繁琐，需要现场进行支护、安装钢筋、施工结束后，需对其进行拆除，其不可重复利用，从另一个方便，这有增加其使用成本。支撑结构材料通常选用钢和钢筋混凝土(见表5.1)。 表5.1 两种支撑体系形式、特点材料截面形式布置形式特点现 浇 钢 筋 混 凝 土支撑断面的形状和尺寸灵活，可根据不同的设计要求确定 竖向布置有水平支撑；平面布置有对撑、边桁架、环状梁结合边桁架自布置，形式灵活多样。混凝土到达强度后文撑结构的刚度大、变形小，强度的安全可靠性大，施工方便。但支撑浇筑的时间和养护的时间长，软土中被动区土体的位移大，施工工期长，不易拆除。钢 支撑单钢管、双钢管、单工字钢、双工字钢、H型钢、槽钢以和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、拆除时方便，可反复使用，支撑中可预加轴力，也可主动调解轴力，达到有效控制支护结构的变形效果。但是它的施工工艺要求高，在平面布置中也不如钢筋混凝土支撑体系灵活。5.2支撑体系的布置形式 支撑结构的布置影响因素很多，基坑周边地质条件、水文条件、基坑长度、深度、基坑结构形式、开挖条件和施工要求等都影响着支撑结构的布置，根据基坑施工工程的具体情况进行设计。支撑布置注意以下几点要求：(1)根据基坑周边环境、开挖深度、维护结构构件、支撑形式、地质情况、和基坑内部变形控制要求对基坑水平支撑层数进行设计； （2）在对支撑各层标高进行设计时，主体结构和最后一道支撑底部间距应大于或等于50cm，特殊情况下，可根据现场情况与施工单位商定。其次，施工支撑标高不得影响基坑主体结构各层构件施工； (3)各层支撑构件的轴线应保持在相同走向，力求避开主体结构重要施工构件（墙和柱）； (4)支撑之间的间距越大越好，方便土体的开挖，有利于缩短施工工期；(5)立柱的布置应避开主体结构梁柱以及墙的位置。一般布置在桁架式支撑的节点位置、纵横支撑的角点处。在基坑施工安全情况下，应当使立柱间距保持最大，立柱底部应设置在地质良好的区域。表5.2支撑布置简表布置形式图例特点桁架多采用钢筋混凝土支撑；中部能形成较大空间，有利于土方的开挖和主体结构的施工圆撑多采用钢筋混凝土支撑；支撑体系受力条件较好；开挖空间大，便于施工斜撑面积大、适用于深度小的基坑；但软弱底层中，不易控制基坑的变形和稳定性斜拉锚有利于土方开挖和主体结构的施工但只适用于周边场地具备设置锚杆的环境和地质条件角撑适用于平面尺寸不大、长短边相差不多的基坑；开挖土方的空间较大，但是控制变形能力不高直撑适用于钢支撑和钢筋混凝上支撑的布置，支撑受力明确，安全稳定，有利于对控制墙体的变形，但不利于土方的开挖垂直对称布置适用于长条形基坑。 本基坑工程为长条形矩形基坑，平面形状规则，跨度不大，长度较大。综合多种因素，选择垂直对称布置的形式，并在基坑阳角和转角处设置角撑。5.3支撑体系的方案比较5.3.1 支撑材料和类型 支材料的选取，应当是考虑多种因素的结果，根据施工现场地质条件、水文条件、基坑平面布置、基坑安全性要求、施工组织准备条件，在基坑开挖安全的条件下，进行经济性施工。对于简单的小型基坑，以往可选择木材作为支撑材料。现在一般首先选用钢支撑支护形式，因为其具有可重复利用，经济性良好。如果没有钢支撑，我们将选用钢筋混凝土支撑形式，因为其相对钢支撑具有良好的整体性、安全性。对于具备锚杆施工条件的场地，可以选用锚杆施工。现实工程案例中，可以根据现场的施工情况选择多种支护形式进行基坑的工程支护工作。5.3.2 支撑间距和平面布置 在对基坑竖向支撑层数，支撑点标高进行设计时，要满足工程对基坑变形和强度要求，满足基坑稳定性要求。在基坑周围维护要求高、土质差、水文地质差、基坑周边管线布置繁琐的深大基坑，首先考虑直撑(对撑)布置形式。钢筋混凝土支撑轴线，在水平间距布置为10m到12m，装配式钢支撑为6到10m布置原则。在不规则的平面基坑中，根据工程条件和实际情况，选取合理布置形式，方便土体开挖和地下结构的防水处理。 在软土地区中，在地下1.0m到2.5m设置第一道支撑，最后一道支撑一般尽量落低，但要高于底板面0.6m以上。5.3.3支撑立柱桩在顺作法中，对支撑立柱的施工，应避开主体结构梁、柱、墙的位置，多利用工程现有资源。常选用钢管、H型钢、角钢构成格构柱组成构件截面，方便对底板和楼板进行施工。5.4 支撑方案选定根据支撑受力计算分析，标准段第支撑采用609、t=14mm钢支撑，其余采用800、t=16mm钢支撑。水平间距为3米，竖向设6排横向支撑，在支撑中间设置格构柱。当开挖到每层支撑位置处停止开挖，安装钢管支撑，再开挖下一层。基坑开挖平面布置图见图5.4。1#工作面2#工作面图5.4 基坑开挖平面布置图5.5 基坑施工应变预案项目在施工前对自身风险进行评估是非常合理的，分析项目危险源进行分析，编制高效的应急处理措施，施工程施工过程中一项重要环节，有利于施工人员和项目部人员在工程事故发生前和发生后对有效降低项目风险，高效处理工程事故，减小工程事故对项目的影响和损失，尽快恢复现场施工，具体应急措施见下表(表5.5)。表5.5应急预案序号出现的问题应急措施 1 基坑坍塌当有人员伤害事故发生时，组织急救。对基坑进行紧急处理：基坑积水时抽水排污， 确保基坑的干燥；在失稳临近部位加支撑， 对危险部位进行必要加固。当基坑坍塌难以控制时，立即对基坑进行土方回填。 2支撑失稳当有人员伤害事故发生时， 组织急救。在失稳临近部位加支撑， 对危险部位进行必要加固，尽量将失稳状态控制，监测人员加强监测， 防止基坑坍塌伤人。当基坑失稳难以控制时，立即对基坑进行土方回填。 3 孔壁垮塌当塌孔较小时， 及时处理， 塌孔处理后分次进行回填注浆， 确保孔背后密实。并加强监测。当出现重大塌孔时， 组织抢修。塌孔处理全过程中， 抢险人员要随时观察塌方情况、 人员及机械设备状况等， 在抢险有困难或需要救援时及时上报， 以便领导决策， 及时提供救援4 孔内涌水采用井点降水方法降低地下水位， 备足排水设备， 孔底已被泡软的土方及时挖除，避免孔内积水。当出现涌水时，立即组织排水， 当涌水量过大， 立即停止开挖， 及时开展抢救和维护。5建筑物倾斜、开裂马上疏散建筑物内人员，应立刻停止基坑施工作业，防止建筑物变形事故的进一步发展。当变形为轻微变形，且没有发展趋势时，对建筑物出现的裂缝进行修补。6人员触电截断电源，把伤者拖离电源。切勿用手触及伤者。如果患者呼吸心跳停止，开始人工呼吸和胸外心脏按压。若伤者昏迷，则将其身体放置成卧式。若