土木工程毕业设计（论文）-上海地铁1号线副线交通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号线副线交通路站基坑设计与施工专 题：高喷插芯组合桩的作用机理及其工程应用姓 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1号线副线交通路基坑设计与施工毕业设计专题题目：高喷插芯组合桩的作用机理及其工程应用毕业设计主要内容和要求：设计要求：根据上海地铁交通路路站基坑工程的实际资料，进行该车站基坑的围护结构设计和施工组织设计。结构设计内容应包括基坑地下连续墙施工方案、结开挖方案、围护构设计，并编制设计计算书。施工组织设计内容应包括施工准备、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：交通路站基坑总平面图，交通路站基坑平面图，交通路站基坑纵剖面图。专题要求：通过查阅国内外相关文献，了解高喷插芯组合桩的作用机理及其工程应用研究现状和发展方向，完成研究课题的综述。绘制图纸：1张。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 要本毕业设计主要包括三个部分，第一部分是上海地铁1号线副线交通路站基坑围护结构设计；第二部分是上海地铁1号线副线交通路站基坑施工组织设计；第三部分是专题部分：高喷插芯组合桩的作用机理及其工程应用。在第一部分基坑围护结构设计中，根据基坑穿越地层的工程地质、水文地质条件和周边环境情况，通过施工方案的比选，确定围护结构采用地下连续墙，支撑体系采用钢结构，并对其进行相应的强度和稳定验算。第二部分是基坑施工组织设计，根据基坑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，地下连续墙结构施工与基坑开挖等进行设计，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，内容是高喷插芯组合桩的作用机理及其工程应用。通过查阅国内外相关文献，了解高喷插芯组合桩的作用机理及其工程应用研究现状和发展方向，完成研究课题的综述。关键词：基坑；地下连续墙；施工组织设计；围护结构；高喷插芯组合桩ABSTRACTThis graduation design mainly includes three part, the first part is the structure design of the Shanghai Metro Line No.1 Jaotong Road Station Pit; The second part is the design of the Shanghai Metro Line No.1 Jaotong Road Station Pit construction organization，The third part is Jet Grouting pile Mechanism and Engineering Application.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 Jet Grouting pile Mechanism and Engineering Application. Through the review of related literature at home and abroad, understand the high spray inserted core mechanism of composite piles and its engineering application research status and development direction, to complete the review of research topic. Keyword: foundation pit; diaphragm wall; the construction organization design; retaining structure; High spraying core composite piles目 录第一部分 上海地铁1号线副线交通路站基坑围护结构设计1第一章 工程概况11.2 水文地质11.3 基坑周围临近建筑物21.4 周围管线及地下构筑物21.5 周围交通状况3第二章 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3第三章 基坑围护方案设计43.1 土钉墙支护43.2 水泥土墙支护43.3 地下连续墙支护53.4 逆作拱墙支护53.5 方案比选6第四章 基坑支撑方案设计64.1 支撑结构类型64.2 支撑体系的布置形式74.3 支撑体系的方案比较和合理选定84.4 基坑施工应变措施8第五章 计算书95.1 荷载计算95.3 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155.7 围护结构内力变形计算155.8 钢支撑强度验算195.9 地下连续墙配筋验算22第六章 基坑主要技术经济指标246.1 开挖土方量246.2 浇筑混凝土量246.3 钢筋用量246.4 人工费用25第二部分 上海地铁1号线副线交通路站基坑施工组织设计25第一章 基坑施工准备251.1基坑施工的技术准备251.2 基坑施工的现场准备251.3 三通一平261.4 临时设备的准备271.5 施工物资准备271.6 劳动力准备281.7 季节施工281.8 应急准备工作29第二章 施工方案29 2.1概况30 2.2基坑主要技术特征30 2.3施工方案的确定30 2.4工程的施工顺序30 2.5施工机械30 2.6施工周期31 2.7地下连续墙的施工工艺31 2.8施工质量控制33 2.9支撑桩施工35 2.10基坑开挖35 2.11支撑安装36 2.12施工主要技术措施36 2.13关键部位技术措施38第三章 施工总平面布置39 3.1施工现场广场临时建筑的布置原则及位置393.2施工用的临时运输线路的布置393.3建筑材料的堆放位置39第四章 施工进度计划及管理措施394.1工程安排原则404.2工程总进度计划表404.3施工质量过程控制40第五章 质量、安全、文明管理措施415.1 质量管理措施415.2 土方运输环境管理规定435.3安全生产管理措施445.4 文明施工措施45第三部分 高喷插芯组合桩的作用机理及其工程应用47第四部分 外文文献及翻译65致 谢80第一部分上海地铁1号线副线交通路站基坑围护结构设计第 25 页全套图纸加扣3012250582 第一章 工程概况拟建交通路地铁站位于上海火车站北广场以东，该地铁车站设计地铁行车道长约220m，宽约20m，人行通道长约80m，宽约10m。车站结构形式为地下二层岛式，地板埋深16m。1.1工程地质资料：施工现场地势比较平坦，地面标高在4.24.8 m之间。地貌形态单一，属沿海平原地貌类型。本次勘察的地层最大深度约为40.0m，地层名称自上而下依次为：表1.1 交通路站土层物理参数表土层编号土层名称土层描述厚度（m）层底标高（m）重度（kN/m3）杂填土层杂色，稍密，稍湿湿，含砖块、石块，以生活垃圾为主，局部地段以建筑垃圾为主0.65.41.518.0粉质粘土层黄褐色，属中压缩性土，含云母、氧化铁、有机质、砂粒等6.89.2-4.519.3淤泥质粘土层土质均匀，土面较光滑，含云母。贝壳碎屑夹少量薄层粉砂814-15.517.5粉细砂层褐黄色，中密密实，饱和，属低压缩性土，含砾石，局部夹中粗砂透镜体812-25.518.8中粗砂层褐黄色，密实，湿饱和，属低压缩性土，含砾石，局部夹粉土透镜体914.8-37.418.51.2 水文地质 据上海地区水文地质资料显示，上海地区地下水主要是浅部粘性土层中的潜水。跟据地区资料显示，浅部土层中的潜水位埋深离地表大约1.52.8m，年平均地下水位离地表面1.51.7m。深部承压水位埋深在311m之间。潜水位和承压水位随季节、气候等因素而有所变化。据相关资料显示，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1.202.54m，通过现场试验测承压水水位埋深为9.45m。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。根据上海区域经验，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。根据邻近工点水分析报告并结合同类工程经验，本区段地下水对钢结构有弱腐蚀性。1.3 基坑周围临近建筑物交通路站东侧是上海火车站北广场，北侧是中祥大酒店，东侧是上海铁路出入境边防检查站，西侧是新视界中兴眼科医院停车场。车站所在交通路路段位临近上海火车站，交通较为繁忙，车站附近环境比较简单，建筑物与车站基坑之间的距离适中，但保护要求比较高。总体看来，车站附近无大型复杂建筑物，且大多数距离比较远，因此只需在施工过程中及时支撑、加强监测，采取相应措施，即可保证周边建筑物的安全，不需要拆迁。1.4 周围管线及地下构筑物交通路站基坑地下基本没有地下建筑物，但是地下管线较多，具体情况如下表：表1.2 施工现场内地下管线分布管线类型管径（mm）/规格埋深（m）材质所处位置处理方法电力1根0.7缆交通路道路下搬 迁煤气3001.2铁交通路道路下搬 迁雨水10001.9砼交通路道路下搬 迁污水4002.0砼交通路道路下搬 迁上水3001.2铁交通路道路下搬 迁上水3000.9铁上海站北广场下搬 迁电话1根0.6缆交通路道路下搬 迁1.5 周围交通状况交通路地处上海市中心地区，位于上海火车站附近，交通繁忙。但由于该地段有多条道路可选择，所以施工对交通的影响不是很大。第二章 设计依据和设计标准2.1 工程设计依据 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）(5)地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范（GB 50307-1999）(6)钢结构设计规范（GB 50017-2003）(7)混凝土结构设计规范（GB 50010-2010）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（JGJ 120-2012）规定，基坑的侧壁安全等级分为三级，基坑支护结构设计应根据下表选用相应的侧壁安全等级及重要性系数。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机构破坏、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1.1二级支护机构破坏、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1.0三级支护机构破坏、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该车站附近建筑较多，又地处上海中心区域，所以支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑在周围坏境及地下结构施工影响很严重，因此确定支护结构的安全等级为一级，重要性系数取值1.1。第三章 基坑围护方案设计基坑围护方案较多，现举出四种方案进行比较选择。3.1 土钉墙支护土钉墙支护是由较密排列的土钉体和喷射混凝土面层所构成的一种支护。土钉长度宜为开挖深度的0.51.2倍，与水平方向俯角宜为520。3.1.1适用情况：土钉墙支护适用于一般粘性土、粉土、杂填土和素填土、非松散的砂土、碎石土等，但不太适用于有较大粒径的卵石、碎石层。也不适用于饱和的软粘土场地。3.1.2优点：和地下连续墙和排桩相比，其造价低廉，施工快捷。3.1.3缺点：土钉全孔注浆，不施加预应力，而钢筋与土的变形模量相差很大，因而只有土体与土钉间发生一定的相对位移，土与砂浆、砂浆与钢筋界面间的粘结力和摩擦力才会产生，土钉才会起到加筋作用，因而土钉墙支护对基坑侧壁的位移和基坑周围地面的沉降影响较大，故当周边有重要建筑物时不宜使用。3.2 水泥土墙支护水泥土墙实在设计基坑的外侧用深层搅拌法或高压喷射注浆法施工的一排或数排相互搭接的水泥土桩，形成格栅式或连续式的墙体。墙体的深度为基坑的深度加必要的嵌固深度。开挖基坑时就成为水泥土墙支护。3.2.1适用情况：水泥土墙适用于软土地区，如淤泥质土、含水量较高的黏土、粉质黏土、粉质土等。3.2.2优点：施工时振动小，无侧向挤压，对周围影响小。最大限度急用原状土，节省材料。开挖简单，有良好的隔水性能。工程造价低。3.2.3缺点：水泥土墙体的材料强度比较低，不适于支撑作用，所以其位移量比较大。而墙体材料强度收施工因素影响导致墙体质量离散性比较大。3.3 地下连续墙支护地下连续墙是用专门的挖槽设备，按一定顺序沿着基础或者地下结构的周边按要求的宽度和深度挖出一个槽形孔，然后在槽型孔内安放钢筋笼，浇筑混凝土，再将一个个槽板连成一道钢筋混凝土地下连续墙，成为基坑施工中有效的支挡机构。3.3.1适用情况：地下连续墙适用的土类很广，一般无土类限制；在合理支撑条件下，目前尚没有深度限制。3.3.2优点：地下连续墙支护可以挡土和防渗，还可以成为永久建筑物的地下室外墙。地下连续墙支护的刚度大，整体性好，因基坑开挖而引起的四周地基土的变形小，较之其他形式的支护更能保证周边建筑物的安全。3.3.3缺点：每段连续墙之间的接头质量较难控制，往往容易形成结构的薄弱点。施工技术要求高，施工成本较高。制浆及处理系统占地较大，管理不善易造成现场泥泞和污染。3.4 逆作拱墙支护逆作拱墙支护是以地下结构的梁、板、柱等作为开挖的支撑，自上而下施工的方法。3.4.1适用情况：当开挖面较大、覆土较浅、周围沿线建筑物过于靠近，为尽量防止因开挖基坑而引起的邻近建筑物沉降，或需要及早恢复路面交通，但又缺乏定型覆盖结构时采用逆作法施工。3.4.2优点：可使建筑物上部结构的施工和地下基础结构施工平行立体作业，在建筑规模大、上下层次多时，大约可节省工时1/3。施工可少受风雨影响，且土方开挖可较少或基本不占总工期。一层结构平面可作为工作平台，不必另外架设开挖工作平台与内撑，这样大幅度削减了支撑和工作平台等大型临时设施，减少了施工费用。3.4.3缺点：支撑位置受地下室层高的限制，无法调整高度，如遇较大层高的地下室，有时需另设临时水平支撑或加大围护墙的断面及配筋。挖土作业空间狭小，不利于规模机械化施工、土方施工困难。对围护结构施工精度要求高。3.5 方案比选基坑围护体系的选择，应从经济效益、安全、技术、工期和对周围环境的影响等方面考虑，并通过技术和经济的比较后方可确定。交通路站基坑开挖深度达16m，所以不适合使用逆作拱墙支护。本工程地处上海中心地区，周围建筑较多，所以土钉墙支护也不适合。而水泥土墙支护强度较低，位移较大。所以本工程决定采用地下连续墙支护。凭借施工经验判断，地下连续墙的总高度一般为基坑深度的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1.0倍的基坑开挖深度，所以本工程地下连续墙的总长度为（1.0+1.0）16.0=32.0m；初步确定地下连续墙的厚度为800mm，混凝土强度等级为C30，抗渗等级为S6。第四章 基坑支撑方案设计4.1 支撑结构类型 支撑系统的主要作用是承受由围护结构传来的水、土压力及其它外荷载，由围檩、立柱和支撑组成。围檩是固定在围护墙上，能将围护墙承受的侧压力传递给支撑（纵、横两个方向）。支撑属于受压构件，当支撑长度超过一定范围时会失去稳定性，所以在其中央部分需要增设立柱，立柱的底端需要固定，最好插入工程桩内，当无法利用工程桩时要另外设桩（灌注桩）。深基坑围护系统的支撑体系可以采用木材、钢材、钢筋混凝土等作材料，其中经常使用的是钢筋混凝土和钢支撑。表4.1 不同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。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但钢管、双钢管、单工字钢、双工字钢、H型钢、槽钢和以上刚才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，也有与钢筋混凝土支撑结合使用。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表4.2 常见支撑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 支撑体系的方案比较和合理选定 目前经常使用的钢支撑结构有钢管支撑结构和H型钢支撑结构，这两种结构重量轻，刚度大，装拆容易，能很快发挥支撑作用，降低时间效应的影响，并且材料消耗少。而钢筋混凝土支撑之所以由于被广泛采用，主要原因是其制作方便，对支撑变形控制的可靠度高，但在拆除时相对比较困难，材料也不能回收利用。因本车站工期较紧张，要求装拆容易，能尽快发挥作用，故采用钢管支撑。交通路车站基坑开挖深度16 m，属于深基坑，形状较规则，类似于长方形，因此本工程应主要采用对撑形式，端头井四角要设置角撑，保证其稳定性，支撑与围护墙要用围檩连接，以加强支护墙体的整体性。 本工程，标准段设4道的钢支撑。其中第一道支撑距墙顶2m，第二道钢支撑距离第一道为4.0m，后面间距依次为4.0m、3.0m、3.0m，第四道距基坑底部为3.0m。具体见基坑剖面图。4.4 基坑施工应变措施表4.3 基坑问题及解决方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，漏泥或开挖面一下出现冒水1. 出现渗水，漏泥应采取止水堵漏措施；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开挖土方不均匀，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板抵制墙体变位；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、周围地标变形、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第五章 计算书5.1 荷载计算在交通路基坑工程中，围护结构所受的荷载主要考虑地面超载、竖向荷载和侧向荷载。根据相关规定，可取地面超载。5.1.1 各土层的物理力学性质指标表5.1 交通路站土层的厚度及物理力学性质参数表土层层厚（）重度（）粘聚力摩擦角（）侧壁摩阻力特征值fs(kPa)杂填土318.0201214粉质粘土619.32522.528淤泥质粘土1117.5402025粉细砂1018.803732中粗砂11.918.504040由于周围的摩擦角土壤和其它物理参数的重层是不同的，如果分层而言，该方法是相对复杂的，所以为了使计算简单，合理，通过取加权平均层厚度计算指数。 底壁高于平均水平的物理指标各土层：(1-1) (1-2) (1-3)式中：土的加权平均重度（）、加权平均粘聚力（）、加权平均 内摩擦角（）； 第i层土的重度、粘聚力、内摩擦角； 第i层土的厚度（m）。底壁高于平均水平的物理指标各土层： (1-4) (1-5) (1-6)5.1.2土压力系数根据相关规范要求，静止土压力系数按计算静止土压力系数： (1-7)主动土压力系数： (1-8)被动土压力系数： (1-9)5.2 围护结构地基承载力验算地下连续墙单位长度的竖向承载力特征值： (2-1)式中：地连墙竖向承载力特征值，kN； B、L地连墙厚度、长度（m），B=0.8、L=1.0； 墙底土承载力特征值，=145kPa； 第i层土的墙体侧壁摩阻特征值； 第i层土的厚度（m）。；地下连续墙自重：;其中钢筋混凝土重度为。根据规范取施工及地面超载为400kN，则：所以可以确定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5.1 极限承载力模式的抗隆起计算简图根据相关规范要求，同时考虑的抗隆起，采用地基承载力公式进行验算，如图5.1所示。 ； (3-1) ； (3-2) ； (3-3)式中： 抗隆起稳定安全系数；一级基坑取2.5； 墙背处墙底以上各土层的加权平均重度，取； 基坑内开挖面至墙底各土层的天然加权平均重度，取； 地面均布荷载，根据规范取； 地基极限承载力的计算系数； 挡土构件底面以下土的加权粘聚力、内摩擦角， ； 墙体入土深度，取16m； 基坑开挖深度，取16m。计算得： ；所以可以确定满足抗隆起要求。5.4 抗渗验算上海小南门站浅部地下水属于潜水类型，水位随季节而变化，年平均地下水位一般在0.91.2m。验算时取0.9m。 图5.2 潜水类型抗渗验算简图 (4-1)式中：抗渗稳定安全系数。根据上海市标准基坑工程设计规程规定，当墙底土 为砂土、砂质粉土或有明显的砂土夹层时取3.0，其他土层取2.0，故本工程 取；坑底土土粒的比重，天然孔隙比，；基坑内外土体渗流水头，取坑内外地下水位差，；地下连续墙的嵌固深度；最短渗径流线总长度，。坑底土的渗流水力梯度，；坑底土体的临界水头坡度，。；所以可以确定本基坑围护设计满足抗渗透破坏要求。5.5 抗倾覆验算抗倾覆稳定性验算原理：基坑内外的主动土压力、被动土压力分别对最底道支撑A点取矩，被动土压力对A点的转动力矩要大于主动土压力对A产生的力矩。计算简图如图5.3所示： 图5.3 抗倾覆验算简图其抗倾覆稳定性安全系数应满足： ； (5-1)式中：抗倾覆稳定性系数，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，本工程取1.20； 基坑内侧被动土压力对点（最下一道支撑处）的力矩；基坑外侧主动土压力对点的力矩。根据图5.3及主动土压力与被动土压力计算公式，得：； (5-2)； (5-3)其中，是地连墙的嵌固深度为16m，为A点至基坑地面的距离，。将式对A点取矩，得：求得将式对A点取矩，得：求得代入得：所以可以确定本基坑满足抗倾覆稳定性要求。5.6 整体圆弧滑动稳定性验算当使用基坑结构的圆弧滑动法检查的安全性和稳定性，以及为基础，当整体防滑稳定的计算，都需要考虑到内部钢结构基坑支护的作用。与一般边坡稳定复核，本发掘现场支持和钢筋混凝土支撑，一般不会发生动摇的整体，它不能做检查坑的整体稳定性。5.7 围护结构内力变形计算5.7.1 山肩邦男法计算土压力即使使用进行基坑壁，所以坑土体水平位移有严格的要求。将被连接到土压土压力的后壁处，休息通过考虑所得到的结果是更安全的，土压力来连接与前壁被动土压。用肩膀来计算，计算山肩邦男近似解。山肩邦男近似解基本假设：(1) 在粘土地层中，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以上取为三角形，在开挖面一下取为矩形（已抵消开挖面一侧的静止土压力）；(3) 开挖面以下土的横向抵抗反力取为被动土压力；(4) 横撑设置后，即作为不动支点；(5) 下道支撑设置后，认为上道横撑的轴向压力值保持不变，而且下道横撑点以上的板桩仍然保持原来的位置；(6) 开挖面以下板桩弯矩为0的那点，假想为一个铰，而且忽略此铰以下的墙体对上面墙体的剪力传递。 图5.4 山肩邦男法计算简图挡土墙背后的静止土压力： (7-1)式中：静止土压力（）；距离地面的深度（m）；侧压力系数，即竖向土压力转换为水平土压力的转换系数。由此，可求得：根据山肩邦男法近似解的第三条假设，可得：； (7-2)式中：开挖基坑底面以下处被动土压力与静止土压力的差值（kPa）；到坑底的距离。计算得：；通过比较系数求得：；利用山肩邦男法求近似解只需要两个静力平衡方程，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： (7-3) 由得： (7-4) 式中：第道支撑的轴力（）； 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）； 第道支撑距当前开挖面高度（m）； 已设的最下面的支撑距当前开挖面的高度（m）。地面超载换算成地表以上等效的土： 式中：当量土层厚度（m）； 地面超载（）； 围护结构周围土体的加权平均重度（）。5.7.2支撑内力计算（1） 第一道支撑的内力计算：第一道支撑距墙顶2m，开挖至第二道支撑顶端，距墙顶6m处。所以；。代入式（5.15）简化得：；解得：；将代入式（5.14）中得出轴力为：；墙体弯矩公式：；第一道支撑处墙的弯矩为：。（2）第二道支撑内力计算：继续开挖至第三道支撑顶面，此时，；代入式（5.15）简化得：；解得：；将代入式（5.14）中得出轴力为：;第二道支撑处墙的弯矩为：。（3） 第三道支撑内力计算：继续开挖至第四道支撑顶面，此时，；代入式（5.15）简化得：；解得：；将代入式（5.14）中得出轴力为：；第三道支撑处墙的弯矩为：。（4）第四道支撑内力计算：继续开挖至基坑底板，此时，;代入式（5.12）简化得：;解得：；将代入式（5.14）中得出轴力为：;第四道支撑处墙的弯矩为：；基坑底部弯矩为：。（5）计算连续墙墙体最大弯矩：假设最大弯矩点距基坑底高度为，则有;令，解得;所以地连墙墙体的弯矩在基坑底部水平位置取得最大值：;经过比较，地下连续墙最大剪力在第三道支撑的下端，且紧邻第三道支撑，为：5.8 钢支撑强度验算 当采用钢支撑支护时，按偏心受压构件验算钢支撑的截面承载力，其中偏心距包括两部分：（1） 由竖向荷载产生的弯矩；（2） 安装误差产生的偏心距。根据建筑基坑支护技术规程（JGJ 120-2012）偏心距可取支撑计算长度的1/1000。由于支撑未考虑温度变化产生的影响，所以本工程支撑轴向力乘以1.1的增大系数，以抵消影响。第四道支撑轴力最大，所以取值进行验算。其中支撑的水平间距取3m，则支撑的验算轴力：。交通路基坑取标准段宽度（20.0m）进行验算钢支撑验算，为减小支撑跨度，在基坑中间设临时立柱，因此钢支撑的实际跨度为总宽度的一半（10.0m），钢支撑两端铰。计算长度为：。 图5.5 钢支撑验算简图根据钢结构设计规范（GB50017-2003），有：； (8-1)式中：对x轴的净截面模量，； 截面承受的最大弯矩，； 所计算构件段范围内轴向压力值，； 刚才的抗压强度设计值，Q235钢按规范取； 净截面面积，； 截面塑性发展系数，本钢支撑为圆形断面，按规范取。60916钢管的截面性能计算：面积：mm2惯性矩：截面模量：回转半径：每米重量：由竖向荷载引起的最大弯矩为：；由于安装偏心产生的弯矩，偏心值为：；截面最大弯矩：。所以有：由此可以判断，60916支撑强度满足基坑的设计要求。5.8.2 支撑的弯矩作用平面内稳定性验算根据钢结构设计规范（GB 50017-2003），压弯构件的平面内稳定性验算公式为： ； (8-2)式中：所计算构件段范围内轴向压力的设计值；所计算构件段范围内最大弯矩的设计值；弯矩作用平面内的截面模量，；长细比，；参数，；等效弯矩系数，；弯矩作用平面内的轴心受压构件的稳定系数，根据的值，查表得（a类截面）。所以有：由此可判断60916钢支撑在平面内的稳定性符合设计要求。5.9 地下连续墙配筋验算交通路车站基坑的地连墙采用的混凝土型号为，根据规范查的混泥土抗压、拉强度为，根据建筑地基基础设计规范，主筋可采用HRB400型钢筋，钢筋受拉屈服强度设计值，屈服受压强度设计值，主筋保护层厚度取70 mm，构造筋采用，选取单位宽度的连续墙进行验算。最大正弯矩：；最大负弯矩：。5.9.1 纵向通长钢筋设计（1）主受拉侧墙体配筋：按最大配筋率计算单筋矩形截面墙体所能承受的最大弯矩为： (9-1) (9-2) (9-3) (9-4) 式中：与混凝土强度相关的常数，混凝土等级小于C50时取；受弯构件截面最大的抵抗矩系数，查表取0.384；混凝土截面有效高度，钢筋半径 为15mm；混凝土抗压强度值，；地连墙的宽度，；截面抵抗弯矩系数；钢筋抗拉强度设计值，；截面配筋率；截面最小配筋率，查表取0.2。先按布置一排钢筋来设计验算，则 故按单筋矩形截面来配筋就能满足要求。满足最小配筋率的要求受拉区配832125钢筋（配筋面积）。（2）墙背侧配筋：经计算，最大负弯矩较小可忽略不计，按照构造配筋：选配818125，。配筋面积： 图5.6 单位长度地连墙的截面配筋图第六章 基坑主要技术经济指标6.1 开挖土方量基坑总长为220m，西端头井，东端头井，标准段宽为20.0m，深16.0m，根据施工经验，土体松散系数为1.2。则基坑的土体开挖量为：，交通路站基坑工程土方开挖量约为。6.2 浇筑混凝土量根据地连墙布置图可得地连墙混凝土的浇筑体积为：本基坑现浇混凝土量为。6.3 钢筋用量钢筋用量主要计算地连墙中竖向钢筋的配筋量，可按下面公式粗略估算：即本工程钢筋用量约为。6.4 人工费用工程施工时按照总人数为132人，日工资按照200元/人计算，工程总工期按照313 天计算，则人工总费用为：即本工程的人工总费用为769.98万元。 第二部分上海地铁1号线副线交通路站基坑施工组织设计 第一章 基坑施工准备1.1基坑施工的技术准备1.1.1图纸交底 ：建设所有的设计及相关图纸说明建筑工人的施工，理解设计意图和钻井监测程序识别该项目负责人，了解了水文地质条件。而且，在这之前，你需要确保设计图纸和说明，如果完全是意志的问题出现，并与相关单位进行必要的磋商。1.1.2工艺材料试验：基于质量控制的要求，前坑建材需要做各种测试，然后记录材料的性能。1.1.3掌握地形、地质、水文等勘察资料：完成对地形、地质、水文、天气条件的勘察，内容包括：表2.1 施工前需要勘察的各类地质资料地形情况地形起伏、河流、交通、拟建地区附近建筑物和地下管线分布地质情况地质构造、土的性质和类别、土的承载力、土的渗透性水文情况河流流量、水质、最高洪水位、枯水期水位、地下水质量、含水层厚度、地下水最高及最低水位气象情况