土木工程毕业设计（论文）-上海地铁1号线副线宜山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号线副线宜山路站基坑设计与施工专 题：结构性粘土的力学特性及其微观变形的分析姓 名：学 号：班 级：土木工程城市地下方向2011-8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1号线副线宜山路站基坑设计与施工专 题：隧道水平冻结施工技术参数研究指导教师：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 19日毕业设计日期： 2015 年 1 月 19 日至 20105年 6 月 8 日毕业设计题目：上海地铁1号线副线宜山路站基坑设计与施工毕业设计专题题目：结构性粘土压缩特性研究进展毕业设计主要内容和要求：设计要求：根据上海地铁1号线副线宜山路站基坑工程的实际资料，进行该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围护方案设计、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、施工进度计划及管理措施、质量、安全、文明管理措施等内容。绘制图纸：基坑围护结构平面图、剖面图（含支撑系统）； 施工总平面布置图。专题要求：收集相关资料，分析结构性对粘土特性的影响，提出相关结论。绘制图纸：1张其他要求：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 日全套图纸加扣3012250582目 录 第一部分 上海地铁1号线副线宜山路站基坑围护结构设计1.工程概况11.1. 工程地质及水文地质资料11.1.1. 工程地质条件11.1.2. 水文地质条件21.2. 工程周围环境21.2.1. 临近建筑21.2.2. 地下管线21.2.3. 周围道路31.2.4. 施工条件31.2.5. 邻近地区对地面沉降很敏感的建筑资料和要求32. 设计依据和设计标准42.1. 工程设计依据42.2. 基坑工程等级及设计控制标准43. 基坑围护方案设计53.1. 基坑围护方案53.1.1. 钢板桩53.1.2. 钻孔灌注桩63.1.3. 地下连续墙63.1.4. SMW工法73.1.5. 高压旋喷桩挡墙73.1.6. 水泥搅拌桩挡墙73.2. 基坑围护结构方案比选84. 基坑支撑方案设计94.1. 支撑结构类型94.2. 内支撑布置基本形式104.2.1. 对撑104.2.2. 角撑104.2.3. 钢筋混凝土环梁支撑104.2.4. 组合桁架104.3. 支撑体系方案比选114.3.1. 支撑材料和类型114.3.2. 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. 基坑施工应变措施115. 计算书135.1. 荷载计算135.1.1. 各层土的物理力学性质指标135.1.2. 计算土压力系数155.2. 围护结构地基承载力验算155.3. 基坑底部土体的抗隆起稳定性验算155.4. 抗渗验算165.5. 抗倾覆验算175.6. 整体圆弧滑动稳定性验算185.7. 围护结构及支撑内力计算185.8. 支撑强度验算225.8.1. 强度验算225.8.2. 弯矩作用平面内的稳定性验算235.9. 地下连续墙配筋验算235.9.1. 纵向通长钢筋设计245.9.2. 水平钢筋设计246. 基坑主要技术经济指标266.1. 开挖土方量266.2. 混凝土浇筑量266.3. 钢筋用量266.4. 人工费用26 第二部分 上海地铁一号线副线宜山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271.2.1. 拆除现场障碍物271.2.2. 测量放线271.2.3. 三通一平271.2.4. 临时设施的准备281.3. 基坑施工的其他准备281.3.1. 施工物资的准备281.3.2. 劳动力准备291.3.3. 季节施工291.3.4. 应急准备工作302. 施工方案312.1. 概况312.1.1. 基坑主要技术特征312.2. 施工方法的确定312.2.1. 施工方案的确定312.2.2. 基坑工程的施工顺序312.2.3. 施工工期的确定312.3. 车站施工312.3.1. 地下连续墙施工312.3.2. 立柱桩施工382.3.3. 基坑开挖382.3.4. 支撑安装402.3.5. 车站主体施工402.4. 质量控制412.4.1. 质量保证措施412.4.2. 围护结构质量控制要求412.4.3. 质量检验方法412.5. 施工主要技术措施422.5.1. 地下连续墙防渗漏措施422.5.2. 季节性施工措施422.5.3. 坑内加固方案及优化措施432.5.4. 支撑体系及优化措施432.5.5. 基坑开挖安全保障措施432.6. 关键部位技术措施432.6.1. 基坑角点的施工方法432.6.2. 内部支撑体系变形控制措施443. 施工总平面布置453.1. 施工现场广场临时建筑物的布置原则及位置453.2. 施工用的临时运输线路的布置453.3. 建筑材料的堆放布置454. 施工进度计划及管理措施464.1. 工程安排原则464.2. 施工进度计划464.2.1. 主要工程工期464.2.2. 施工进度计划464.3. 施工质量过程控制475. 质量、安全、文明控制措施485.1. 质量管理措施485.1.1. 工程质量标准485.1.2. 质量管理网络485.1.3. 质量保证体系485.2. 土方运输环境管理规定495.2.1. 土方卸载与运输495.2.2. 运输车辆管理495.3. 安全生产管理措施495.4. 文明施工措施49 第三部分 结构性粘土的力学特性及其微观变形研究1. 引言512. 结构性粘土的制备技术523. 结构性粘土的一维压缩特性研究533.1. 粘土的结构性的影响因素533.2. 一维压缩特性534. 结构性粘土的三轴压缩特性研究565. 结构性粘土的微观形态研究586. 结论与展望616.1. 结构性土研究中存在的不足616.2. 对未来的展望61参考文献62翻译部分70致谢91第一部分上海地铁1号副线宜山路站基坑围护结构设计 全套图纸加扣3012250582第38页工程概况工程地质及水文地质资料工程地质条件表1.1 土层分布情况水文地质条件工程周围环境临近建筑基坑东侧为居民住房区，分布有宜山路1755弄居民楼、上海石崇汽车修理厂、星中旅社和漕宝广场，楼层均高度在七层左右，最近建筑物距离基坑28m左右，距离略近，须注意施工过程中该处建筑物的沉降问题。基坑西侧是一些商场，分布有莎卡娅、联华超市、美的电器专营店和易购便利店等，均为五层左右高度楼房，最近的建筑物距离基坑左侧边缘38m左右，距离较远，可不考虑基坑的开挖所引起建筑沉降的问题。基坑沿宜山路南北方向布置，由于宜山路距离东侧建筑物太近，故基坑布置在宜山路下靠西一些，路下距基坑由近及远的管线分布如表1.2中所示。地下管线根据现有的管线资料显示，宜山路下具体管线分布情况参见表1.2。表1.2宜山路管线分布详细列表周围道路场地沿宜山路布置，使用明挖逆做法施工，故施工时应将施工路段进行封锁，场地西侧空位比较宽，故可在场地西侧施做双向四车道的临时通道，道路宽15m，以引导宜山路上的车辆从此绕行。在基坑东侧有多条小路与宜山路交汇，往来车流量比较少，故在工地施工时可另开临时道路使其绕行。施工条件邻近地区对地面沉降很敏感的建筑资料和要求基坑周围的建筑物主要是商业用房和居民住房，虽然西侧楼房距离基坑较近，但这些楼层的高度都不高。受地面沉降的影响很小，所以可以忽略这方面的考虑。设计依据和设计标准工程设计依据基坑工程等级及设计控制标准具体见下表2.1。表2.1：支护结构的安全等级基坑工程安全等级的的判段从一级开始算，如果有两项或两项条件以上最先符合该等级标准内规定的，则可以判定为该等级。宜山路站基坑深度16m12m,地下水位很高，所以可以判定宜山路基坑为一级基坑。基坑围护方案设计基坑围护方案 目前，地下车站深基坑按制作方式进行的围护结构分类如图3.1所示。钢板桩钢板桩支护一般是用槽钢正反扣搭接组成，根据工程情况有时也会用到U型或Z型截面的锁口钢板。使得相邻板桩能互相咬合，带锁口的钢板桩有一定的防水作用，钢板桩可以间隔式打入，也可以预先连接成片，形成“屏风”整片沉入。完成支挡任务后，钢板桩还可以回收以供以后再使用，一般用于开挖深度为310m的基坑。如果基坑的深度不深的话，可直接使用悬臂板桩形式；倘若基坑的深大比较深，钢板桩则可结合内支撑或者外拉锚定同时施用。钢板桩支护的特点有：(1) 钢板在工厂内预制加工，可以循环使用。(2) 施工简便，但板桩打入时时会对周围产生比较大的噪声。(3) 整体刚度不高，受荷较大时容易引起变形，有时会需配合多道支撑同时使用，有时在软弱土层中也可使用钢板桩来支护。(4) 止水性一般，有时需采取一些防水措施来避免漏水现象的发生。应特别注意接头防水处理，以防止水土从桩间接头处流失而导致桩侧土体塌陷及失稳的问题；另外，基坑土体开挖后板桩容易产生较大的挠度变形；打拔桩过程中不仅会产生很大噪声，而且它的震动很容易引起围护桩旁边土体的挠动，情况严重时还会引起周围地基比较严重的沉降。钻孔灌注桩钻孔灌注桩施工应事先在场地所要成孔的位置测量放线，然后利用钻孔机械在设计的桩位上钻孔，孔截面一般为圆形，然后将在地面上加工好的钢筋笼吊放到孔内，浇灌混凝土，最后形成并列的连续墙体，从而达到支护目的。钻孔灌注桩围护墙一般是间隔排列的，它不具备挡水功能，因此比较适用于那些地下水位较深、土质较好的工程。钻孔灌注桩施工时产生的噪声和振动较小，没有挤土的现象，形成的墙体刚度较大，抗弯能力比较好，变形相对来说也小，在水文地质条件较好的深大基坑比较适用；桩墙现场就地浇制，对周边地层以及邻近建筑的影响也小；比较适合软弱地层或水位较深的地区使用，接头防水性很差，在施工中往往需要要根据现场地质状况从注浆、旋喷桩和搅拌桩等止水措施配合使用钻孔灌注桩在砂砾层和卵石中施工慎用，也不适合兼做主体结构，施工工艺及施工技术水平决定了墙体本身的质量，另外在施工过程中要做好排污处理、的工作。地下连续墙地下连续墙的施工，即在将要修建地下工程的地面上，在深开挖工程的周边按设计的位置和尺寸，划分好数段槽段，导墙施工好之后，在泥浆护壁的左右下，利用成槽机进行槽段开挖，当开挖到设计深度后，用履带吊将事先加工好的钢筋笼吊放入沟槽内，注浆成墙，槽段和槽段之间采用接头管连接，然后按此顺序逐段完成往后各个槽段的开挖和注浆工作，相邻的墙段互相连接，形成一道连续的地下墙体，从而达到截水防渗以及挡土承重的效果。由于地连墙造价比较高，所以它比较适用于那些土质不好、基坑较深、对周边环境要求高等的大型建筑工程，拥有很多其他工法无法比拟的优点。相比于其他工法，地连墙采用一定结构构造措施后，还可兼做地下工程的部分结构，合理又经济；（3）采用地连墙围护法，可以使用“逆作法”施工，可同时修筑地下室和地面房屋，使施工总工期；得到大大缩短（4）适用于多种复杂地质条件的工程，当前遇到在一些复杂的地质状况时，地连墙几乎成为唯一可采用的有效围护方法。地下连续墙的缺点为：（1）处理槽段开挖出来的弃土及泥浆护壁过程中产生的废浆会额外花很多钱，如果对它们的处理措施没做好的话，还会对场地内或者周边造成污染。（2）从理论上讲，地下连续墙施工比较适用于塑性较好的粘性地层，在那些承压水头较高的砂砾层或粘土很软的地质条件下，如果不采取其他辅助措施配合施工，则使用地连墙在施工上还是有很大难度的。（3）如施工操作不当或者地层条件特殊，轻则容易出现不规则超挖，重者还会引起槽壁坍塌，严重威胁到工程的安全（4）现浇地下连续墙的墙面由于施工原因一般较粗糙，如果对墙面光滑度要求较高，则可使用喷浆或喷砂等手段处理槽面，但这样无疑增加了工程的造价和工期。（5）因为地连墙造价较高，所以选用地下连续墙支护需综合考虑，一般来说，地下连续墙更适合那些地下水位较高，基坑深度较深，且以后墙体兼做主体部分结构的工程使用。地下连续墙对于另外几种工法来说造价相对昂贵，所以工程中若要选用地下连续墙作为围护结构，必须在经过技术经济比较后确认使用该工法是比较经济与安全的，则可采用。从长期的工程施工中看，软土地基或砂土地基、场地周围存在密集的建筑群或重要地下管线，或对周围地面与建筑物沉降的变形和沉降有严格限制时，采用地下连续墙较为合适；地连墙既用作土方开挖的临时围护结构，后期又须作为主体结构的某一部分时； SMW工法SMW工法是先在地面设计好的位置上用用机器松泥钻孔，然后按设计好的距离与位置将H型钢或钢管等打入地下形成劲性水泥土桩，最后形成了既可以受荷又可以抗渗的止水帷幕。SMW工法施工噪声较少，对周围环境几乎无影响；结构抗变形能力强，防水抗渗性能好，在各种土层条件下均较适用，和多道支撑配合使用时可作为深基坑的围护结构；后期拔出的型钢可以循环使用，经济省钱；在一定条件下，SMW工法可代替地连墙作为基坑的围挡结构，发展前景比较广阔。高压旋喷桩挡墙高压旋喷桩挡墙是将喷头式的钻机钻到地底下的设计深度后，再将已经在场地内预先配制好的水泥浆液用高压水泵喷射到土中，然后一边喷注一边将旋转的喷头匀速缓缓地往上拔，使水泥浆和土体均匀混合形成柱状固结体，按此方法继续施工下一道桩体，使其相互咬合形成一道完整的高压旋喷桩挡墙。高压旋喷桩挡墙在挖深不大于7m的基坑能发挥比较好的作用，并且还应处在周边环境要求不是很高的软土地区；高压旋喷桩施工时产生的噪声小、震动低，因此对周围环境的影响相比要小得多。桩体间相互咬合，止水防渗性能好；如果当做自立式水泥挡土墙使用，由于旋喷桩墙体较厚往往会占用到基坑红线内一部分，故规划时应考虑到这个问题；由于施工会产生废气的土浆，所以得注意这方面的处理。避免对环境造成污染；整套施工工艺、流程比较复杂，造价高；当旋喷桩用作其他围护结构的止水加固措施时，现在能做到30m的高度。水泥搅拌桩挡墙水泥搅拌桩挡墙经常在软基处理中使用，它以水泥为固化剂的主剂，在搅拌桩机的作用下把水泥注入土中并使其充分搅拌，注入的水泥在土中发生一系列物理化学反应后硬结，从而提高地基的整体强度。水泥搅拌桩挡墙不需使用支撑体系，止水性能显著，并且造价不高，但其墙体抗变形能力弱，墙体比较容易发生侧移。基坑围护结构方案比选根据地质条件资料得知，施工场地土的种类较多，土质较软并且地下水位较高，场地地处上海市区，故应严格控制施工噪音以及对周围建筑物的影响。从防水性能方面比较，高压旋喷桩挡墙和水泥搅拌桩的防水效果一般，而地连墙和SMW工法都要比以上四种工法的防水效果好；从强度方面对比，SMW工法、高压旋喷桩挡墙与钢板桩支护强度都比较好，地下连续墙的强度较高，而水泥搅拌桩和钻孔灌注桩强度相对较差。从对环境的影响方面比较，钢板桩施工在打桩时产生的噪声最大，地下连续墙施工时用于护壁的泥浆如果处理不当时会对环境造成污染，而其他几种工法对环境的影响都相对较小。从经济成本方面比较，高压旋喷挡墙最经济，SMW工法、水泥搅拌桩和钻孔灌注桩的成本也相对较低，钢板桩支护成本一般，而地下连续墙的造价相对最高，但地下连续墙施工时占地空间小，开挖深度深，而且可以结合逆作法进行施工，防水堵漏效果好，安全系数高，采用地下连续墙作为围护结构相对于其他几种工法来说有很多它们不具有的优势。上海地铁宜山路站基坑深度为16.0m，属于深基坑。各勘察钻孔稳定水位埋深 0.521.09m，水位较高。从防水和基坑开挖深度等等等方面考虑，水泥搅拌桩、高压旋喷桩挡墙、钻孔灌注桩和钢板桩等几种工法已不太适用。从以上几方面综合考虑，SMW工法以及地连墙围护都能满足本工程经济及质量安全上的考虑，虽然地连墙造价比较高，但考虑到地下连续墙在车站后期施工时可用作车站主体的部分结构，故选用地下连续墙作为围护方案。从很多施工中看，地连续墙的总高度取值一般可取基坑深度的1.72.0倍，墙体厚度一般取600mm到1200mm。嵌固深度取0.8倍基坑深度，故本工程地连墙的总高度取（0.8+1.0）16.0=28.8m，取整29.0m；初选地下连续墙的厚度为1000mm，混凝土强度等级为C30，抗渗等级为S6。基坑支撑方案设计支撑结构类型基坑工程中的支撑体系有两种形式，一种是为围护结构配合内支撑系统的形式，另一种是围护结构配合外锚的形式。水、土压力作用在围护结构上，然后经由内支撑或外拉锚传递和平衡。外拉锚设置在围护墙体外侧，不占基坑内部空间，给基坑开挖和主体结构的施工带来很大方便；内支撑则比较容易布置，能直接平衡掉作为围护结构的地下连续墙两侧所受到的压力。围护结构抵挡外界压力的应力传递路径是围护墙传到围檩（腰梁），然后再传到支撑当采用横撑比较困难而地质条件较好时，基坑支撑可采用土层锚杆或拉锚。内支撑体系由围檩、对内支撑竖向方向上起到支撑作用的立柱、支撑及其他附属构件几个部分组成。内支撑体系按材料可分为两种，一种是现浇钢筋混凝土支撑，另一种是预制刚支撑体系，两种支撑体系的性能有挺多区别，具体对比见下表4.1。表4.1两类支撑体系的形式和特点钢结构支撑体系一般为装配式，直接由供应商提供材料，到现场直接组装。钢筋混凝土支撑则为现场直接立模、浇筑成型。内支撑布置基本形式支撑体系一般分为单层水平支撑、两层水平支撑、多层平面支撑和斜支撑体系。支撑结构在平面上的布置形式，有对撑、对撑桁架、角撑、斜撑桁架以及八字撑等。支撑主要根据场地形状和周围条件进行合理布置，所以很多时候这几种形式会在同一基坑内混合使用，以达到最优效果。对撑对于那些平面形状较为规则的基坑，对撑无疑是再合适不过得选择，特别是那些长条形的基坑。对撑利用基坑的对称性将支撑支于基坑内侧，当基坑的长宽比不是很大时，有时会在纵横两个方向上呈“井”字形布置对撑。见下图4.1。图4.1 垂直对撑布置角撑角撑就是把支撑设置在基坑坑角的地方，并和墙体两边相交形成一定角度。使用角撑使得基坑中部匀出比较大的空间，给后面的挖土施工作业带来了很大方便。在一些平面形状比较复杂的基坑的某些地方布置角撑，可以增强局部的稳定，如果基坑比较长，则在基坑短边可以布置角撑。角撑布置见图4.2。图4.2 角撑体系布置钢筋混凝土环梁支撑钢筋混凝土环梁支撑是在这些年来被广泛运用的一种支撑形式，一般用在轮廓形状类似正方形的基坑。如果基坑的轮廓大概呈长方形形状，则可以和对撑配合使用或者选用双圆环梁形式。若基坑某部分为圆弧状，则可与环梁结合，将部分做为钢筋混凝土环梁部分使用。组合桁架由于现实很多工程中的基坑形状都是很复杂的，此时内支撑一般都会采用钢筋混凝土组合桁架的形式。而组合桁架又可以分为对撑桁架、斜撑桁架以及边桁架几种。组合桁架支撑形式依据钢筋混凝土支撑平面灵活布置，在支撑平面内给施工留了较大作业空间，并且各构件间连接可靠，各构件共同作用，受力协调，强度大，整体性强。支撑体系方案比选支撑材料和类型由于场地地质条件的限制，围护结构结合外锚的形式不太适用于本工程，故确定使用内支撑形式。钢支撑目前常用的有钢管支撑型钢支撑，它们本身重量轻，可回收重复使用，可随挖随撑，而且还能添加和调节预应力；现浇钢筋混凝土支撑抗变形能力强，能够适应各种形状类型的基坑，节点间不易松弛，可靠性好。但其自重大，拆除起来也比较费力，材料无法回收，而且混凝土的浇筑和拆除费时费钱。由于本工程的基坑形状较为规则，呈长条状，开挖时需随挖随支，并且通过表4.1的比较，确定本工程采用四道钢管支撑，钢管规格为60916。支撑道数宜山路站从上到下采用四道钢管支撑，各道支撑位置分别为-1.5m，-5.7米,-9.9m和-14.1m。围檩、立柱和支撑的之间的结点全部看成是铰接的，两立柱之间跨度由工程实际的情况决定，但还是别比15m大好。支撑体系的平面布置若腰梁采用的是钢筋混凝土围檩，则沿着围檩方向的支撑点间距宜应不大于九米,故本工程支撑的水平间距取为6m。支撑立柱桩竖向支撑钢立柱一般有以下几种形式，钢筋混凝土立柱、角钢格构柱或H型钢柱，设立立柱除需考虑它的承载力外，还应考虑到能够方便后期穿越底板、楼板施工和防水处理等工作的施工。基坑施工应变措施基坑围护方案设计好了之后，还应对在施工中可能出现的墙壁变形、墙体漏水等一系列问题预先做打算和应对措施。表4.2为基坑开挖过程中可能出现的问题及相应的稳定应变措施。表4.2 基坑施工应变措施计算书荷载计算各层土的物理力学性质指标场地内地下各标准段土层的物理指标及厚度，如表5.1所示。表5.1 标准段土层的物理性质指标为了计算的简便以及合理性，重度、粘聚力和内摩擦角等可按土层厚度的加权平均值来计算。地下水位定为地下0.8m，由于地层中多为粘性土，故采用水土合算计算。坑内墙底至坑底每一土层的物理指标为：即开于。基坑离。计算土压力系数静土：主：被数：围护结构地基承载力验算地连墙自重：根据经验，上部载取，则所以围护结构地基承载力满足要求。基坑底部土体的抗隆起稳定性验算图5.1 基坑抗隆起计算简图 （5.6）式中 ,所以基坑底部破坏现象。抗渗验算计算结果：故满足渗条件。抗倾覆验算 （5.8）将式（5.8）对A点取矩，求得为： 其中，是地固深度，为13m，ht为A点距离，取为1m。据此求得。将式（5.7）对A点取矩，求得为： 求得。所以所以本工程要求。整体圆弧滑动稳定性验算围护结构及支撑内力计算挡土墙背后的静止土压力为： （5.9）式中代入数据得 通过比较系数求得，。在荷载计算量的土重，厚度为1.12m。（1）第一道计算：第一到支。所以k=1，h0k=1.5+4.2+1.12=6.82m，h1k=4.2m。代入式（5.12）得：简化得：解得： 将代入式（5.11）中得出轴力为：墙矩为：第一道支弯矩为：。（2）第二道支力计算：继续开挖至撑顶面，此时，k=2，h0k=6.82+4.2=11.02m，h1k=8.4m，h2k=4.2m，代入式（5.12）得：简化得：解得： 将代入式（5.11）中得出轴力为： 墙体弯矩为：第二道的弯矩为：（3）第三道支撑计算：继续开顶面，此时，k=3，h0k=11.02+4.2=15.22m，h1k=12.6m，h2k=8.4m，h3k=4.2m，代入式（5.12）得：简化得：解得： 将代入式（5.11）中得力为：第三道的弯矩为：（4）第四道支计算：继续开挖至基坑底板，此时，k=4，h0k=15.22+1.9=17.12m，h1k=14.5m，h2k=10.3m，h3k=6.1m，h4k=1.9m，代入式（5.12）得：简化得：解得： 将代入式（5.11）中得出轴力为：第四道支的弯矩为：基坑矩为：（5）连续大弯矩：墙体的最大体底面处：故连续墙剪力经过，确在支撑下端，紧邻道支撑。为： 求得支撑强度验算强度验算第三道支撑，进行验算。支平间距为6m，则支撑的验算轴力为：基坑宽度为20m，根据规范要求临时立柱，实际跨度为10m，则计算长度为：。假定为简支算模型，如图5.4。图5.4 支撑计算简图根据钢结构设计规范（GB50017-2003），有： （5.13）式中 60916钢管的截能计算：面积：惯性矩：截面模量：回转半径：每米重量：由竖向荷载（支工活荷载）引起的最弯矩为：由于安装偏生的弯矩，偏心值为：截面弯矩：所以有：故支撑满足设计要求。弯矩作用平面内的稳定性验算根据钢结计规范（GB50017-2003）压弯构内的稳定性算用下式进行。 所以有：支撑弯矩平面内的稳合设计要求。地下连续墙配筋验算混凝土采用C30，根据建筑地设规范， 主筋采用HRB335，钢筋强设计值，主筋保护层厚度取70mm，构造采用HPB235，选取单位宽下连续墙验算。最大正弯矩，最大弯矩。纵向通长钢筋设计（1）开挖面墙体配筋：所以只需采受拉区选配28155钢筋，配筋面积为。（2）墙背侧配筋：水平钢筋设计（1）验算截面尺寸（2）验算是否需置水平钢筋 （5.19）式中 混凝土能抵抗的最大剪力；混凝土抗拉强度。代入各数值有：如下图5.5所示。图5.5 地连墙截筋图基坑主要技术经济指标基坑结构类似与，其长度为216m，总高度16m，总宽度20m。开挖土方量实体土方开挖量为：根据工程经验，取松散系数为1.2。则松散体土方量为：混凝土浇筑量墙体厚度为1000mm，因此所需要的混凝土浇筑量为：钢筋用量地下连续墙长度为216m，宽度为20m，厚度1000mm。根据筋计算内侧（临坑面）配筋积为。纵筋体积及其质量分别计算如下：人工费用施工数按80人算，日按110元/人计算，总为380天，则人工费用为：万元基坑施工准备基坑施工的技术准备基坑施工的现场准备拆除现场障碍物 场地周围主要有商家楼层、居民楼已经一些公共设施，在宜山路下主要有电信电缆、自来水管、污水管、煤气管道等。原有建筑物应该在一切安全工作都做好以后才可以进行拆除。本次基坑工程应重点关注的是地下管线的迁移，一般对埋得不深的地下障碍在开挖前全部清理干净，并用素土填回去；如果地下有埋得比较深的小面积地下障碍，也可在留到支护墙施工过程中再对它们进行迁移，而如果地下障碍体积比较大，而且埋得也很深的话，应该在开挖前进行清理，避免对后期施工造成影响。 场地西侧为商家楼房，与基坑距离36米左右，在基坑开挖影响范围以外。基坑东侧有居民小区、小区公园，与基坑距离40m左右，距离较远，可不做基坑开挖对其造成变形与沉降影响的考虑。总体而言，本工程周围建筑物与基坑的距离都比较较远，建筑物结构形式较好，在沉降影响范围之外。测量放线根据工程要求，事先应在拟建场地进行测量放线的工作，其内容主要包括：工作带来麻烦。三通一平（1）路通 施工主体围护结构和土建结构的时候，在宜山路南北两端各布置一个大门，场地内生活区和施工场地做好水泥硬化工作。进行基坑开挖与围护结构施工的时候，在基坑周边修筑七米宽左右的施工便道，以方便施工期间机械设备和运土车辆的进出。（2）水通 布置好各水管的数量与位置，以满足施工中用水的需求。施工用水水压不足时，可以选择性地在适宜位置设置增压泵，保证水压足够。（3）电通根据施工要求选择合适的大容量配电箱，确保在用电高峰期时施工的正常进行。（4）场地平整 平整时按场地设计的标高进行平整，对那些大型机械、构件，由于它们自重较大，所以对于它们堆放和使用的地方，需进行仔细碾压，必要时还应采取一些手段进行地基处理。临时设施的准备（1）施工围墙 围墙采用现场装配式彩色喷涂钢围挡做施工围挡，围挡板采用宽一米、高两米的漂亮蓝色硬质彩钢板，使用坚实耐用的大体积混凝土砌块作为踢脚，踢脚正反两面都抹上1：2的防水砂浆。（2）临时居住活动板房 （3）用于地下墙施工的临时设施1）钢筋笼制作场 钢筋笼制作场主要由钢筋堆场、钢筋加工棚以及钢筋笼制作胎模三个部分组成,施做地连墙阶段在基坑东、西两侧位置分别设置一个钢筋笼制作场。2）泥浆系统 泥浆池布置在场地西侧，泥浆池的总容积为一个开挖单元槽段体积的2到3倍左右。3）临时集土坑 在地下连续墙槽段开挖时挖出的土体多为浆液和烂泥，若直接使用车辆往外拉送会沿途滴漏，造成对环境的污染。因此为解决这个问题，一般都会在工地上搞一个能容纳2幅地下墙土方量左右的临时集土坑，用以临时收集刚挖出来的湿土，等泥浆沥干后，再用车将其往外运走。在地连墙施工完毕后，撤掉场地西边的泥浆池，以用作临时集土坑。基坑施工的其他准备施工物资的准备 为了保证施工能顺利地进行，在开挖前须计算好所需的机械设备、材料、构件等的计划用量，提前联系好货源充足的供货方，安排运输以及储备，以便所需的物资及时到位。开工前有以下两项工作需要提前做好：（1）基坑工程所需的施工机械设备、机具进场。（2） 施工所需的主要材料以及特殊材料、构件的到位与落实。所需的机械设备见本文2.2.3部分。劳动力准备 为确保工程施工的顺利进行，除了机械设备要及时到位之外，施工人员的安排也是一个很重要的工作。人员安排应主要参照工程施工进度计划来，并通过对劳动力使用计划来进行分析，以分配好每个施工阶段所需的工种及其人员数量，且应对作业人员进行相关培训，然后筛选和审核，在完成交底后才可以上岗作业。本工程劳动力计划安排见下表1.1。表1.1劳动力安排表季节施工（1）雨季施工措施 上海降雨主要集中在5-8月份，故选定开工日期应避免在这几个月份。做好雨季来临时的准备工作，如疏通下水道，建设排水沟，做好相应的排水系统，并提前准备好下雨时所需的物资，如塑料薄膜袋、篷布和水泵等。如果条件允许，应避开在下雨的时候进行土方开挖施工。 如在浇捣混凝土过程中遇到下雨等特殊天气，应架上蓬布继续将这一个节段的混凝土浇筑完成，避免产生纵向冷缝。 采取防雨、防潮等措施保护好机电设备的电闸，并安装好接地保护装置以及避雷装置，防止雷雨天气时场地内的电器被劈坏。（2）冬季施工措施 冬季天气条件较恶劣，冬季温度低，而且还会有结冰、下雪和下冰雹等恶劣的天气状况。根据有关规范，混凝土在终凝前温度不得低于-4度，因此冬季施工时要准备好充足的覆盖物，浇捣完成后及时把混凝土盖上，做好保温养护工作。另外结冰时场地内做好防滑措施，避免产生人员滑倒受伤的状况。应急准备工作 在施工过程中，制定好预防对策及相应的应急措施，落实必要的器具、材料，认真做好监测方案，布置好各个测点，组织落实应急抢险的人员，培养员工紧急状况疏散的意识。对于施工中围护结构、支撑结构可能出现的安全问题，应以设计第一部分基坑施工应急措施表中的内容作好各项应急措施。施工方案概况 上海地铁1号线副线宜山路站沿宜山路南北布置。宜山路站基坑长222m,宽20m。车站结构为地下二层岛式，底板埋深为16.00m。基坑主要技术特征 施工方法的确定施工方案的确定车站位于宜山路中，站宽20m左右，路东侧为居民楼，西侧为人民公园绿地，场地较宽，满足场地施工及交通改道的要求。故从工期以及成本上的考虑，可以使用明挖顺筑法施工其主要施工步骤为：交通改道场地圈围及布置地连墙施工土方开挖施做车站内部结构回填覆土及交通恢复。基坑工程的施工顺序本工程基坑施工序为：导制作、泥浆备、槽段挖、钢筋笼与吊装、混凝筑、立坑降水、基坑开挖、支撑安拆除。施工工期的确定上海地铁宜山路站基坑工程从2016年3月24号开工，到2016 年4月11日结束，历时380天。车站施工地下连续墙施工地下连续墙施工，一般分为准备工作和墙体施工两个阶段。准备阶段包括准确定好墙体位置，现场核对单元槽段的划分尺寸，安装好泥浆制备系统和废弃泥浆处理系统，清除地下原有的旧基础和各类管线，人工挖好导沟、准确地施作导墙，铺设轨道和组装成槽设备、拔管线、吊车等设备，准备好钢筋笼及接头设备，并检查所有机械设备，确保其能正常运行工作。墙体施工阶段，具体流程如图2.1所示。(1) 导墙的施工 1）导墙的作用导墙作为测量挖槽的标高、垂直度的衡量标准，它的施工控制着地连墙施工精度。同时，由于地表土层容易发生地面超载的影响而发生塌陷，此外导墙还起到挡土作用，故导墙内侧每隔1到2m的距离加设上下两道木支撑。除此之外导墙内储蓄泥浆，为保证槽壁的稳定，应使泥浆液面始终比地下水位高1.0m以上。2）导墙的形式 导墙采用现浇混凝土结构，形导墙。3）导墙的制作导墙采用C20混凝土浇筑，配筋采用，导墙净宽1040mm，采用挖掘机配和破碎机的方式开挖，导墙沟槽进行人工清底及侧壁修正，导墙垫地层浇筑，钢筋绑扎，模板支设，最后浇筑混凝土。若地表土较好，在导墙开挖时能保持外侧土壁垂直自立，则用土壁置换外模板，避免回填土，防止槽外地表水渗入槽内。如果地表土开挖后外侧土壁不能垂直自稳，则在其外侧增设模板。除此之外，导墙外侧应该用粘土回填密实，避免地表水从导墙背后渗到槽内而导致槽段塌方。两侧导墙内表面的净距应比地连墙厚度略宽，故此次导墙间净距选1040mm。为防止雨水流入槽内稀释及弄脏泥浆，施工时导墙顶面高出地面100mm。导墙的垂直度对地连墙施工的垂直性有很大影响，故现浇的钢筋混凝土导墙在拆模之后，在其水平方向每隔1.5m、垂直导墙方向1.3m设置上下两道木支撑，并且在导墙的混凝的强度还没达到设计强度之前，为防止导墙因受压而变形，应禁止任何重型机械设备在其旁边行驶。导墙在施工时应平整好其顶部，以方便过后铺设转机机架轨道，也便于以后作为钢筋笼、混凝土导管、接头管等物资的支撑面。（2） 泥浆的制备和处理在槽段开挖的过程中，泥浆起到护壁、携带土渣、滑润切土以及冷却机具的作用，而其中护壁是其最重要的一个功能。所以要想成功挖槽，泥浆的正确使用是很重要的一个方面。泥浆池布置见施工布置平面图。1）泥浆的种类泥浆不仅要有良好的固壁性能，而且还应便于混凝土的灌注。为保证泥浆的物理、化学的稳定及适宜的流动性，应随时对泥浆的各项控制指标进行监控以及调整，以保证泥浆的质量。从经济成本方面考虑，本工程选用膨润土泥浆。2）泥浆的需要量 泥浆的需要量采用以下经验公式2-1估算 （公式2-1）式中，Q-泥浆总需要量（）； V-设计总挖土量（）；n-单元槽段数；-浇注混凝土时的泥浆回收率（%），取-泥浆消耗率（%），包括泥浆循环、排土、形成泥皮、漏浆的损失，取3）泥浆的制备泥浆制备的流程较为复杂，需要较专业的人员进行生产和管理，具体工艺流程如图2. 2所示。 图2.2 泥浆制备流程示意图4)泥浆的再生处理从循环系统排出的泥浆，由于受到成分上的消耗以及电解质离子和土渣的混入而显著恶化，故应视其恶化程度而选择舍弃或者再生处理。被污染的泥浆，可根据具体情况可选择重力沉降处理或者机械处理。对于不可以再回收利用的泥浆，在用车拉走之前，应采用泥水分离的方法对泥浆进行预处理，将泥浆经过三级沉淀后分离成水和泥渣两部分，水可以引到下水道排走，泥渣用作填土或按有关规定运至合理地点。(3)槽段开挖导墙强度达到一定程度后，进行成槽工序，地连墙是按一个槽段一个槽段分段施工的，一个槽段就是一次混凝土灌注单位,所以在槽段放样时应根据设计图纸和业主提供的测量控制桩点在导墙上精确划分好分段标记线。槽段开挖是地连墙施工一个非常重要的环节，所以它消耗的时间也较长，占工期一半的时间左右，所以应合理施工，严格把关挖槽的精度。1）槽段长度地下连续墙槽段开挖长度的确定需要考虑到很多因素，比如地质条件、周围环境、起重机的起重能力、单位时间内混凝土的供应能力、稳定液槽的容积和工地所占用的场地面积等等，无论是从哪方面考虑，其实都是为了确保施工的安全性。根据我国的施工经验，本次槽段的开挖长度取为6m。2）槽段平面形状和接头位置根据计算书中结构的受力计算，本次地下连续墙厚度取1000mm，采用纵向连续一字型。为保证槽段之间接头位置的合理性，应避免将接头设置在转角的地方以及地连墙和内部结构连接的地方，从而使得地下连续墙能获得良好的整体性。3）槽孔的深度和宽度此次挖槽的器械采用MHL-80120型液压抓斗挖深和地连墙高度相当，取29m。由于每部挖槽机都有各自的最大和最小挖槽宽度，施工时就可以根据这变化范围来选择所需要施工的墙厚。在任何情况下，墙体完工时的实际厚度尺寸是不允许小于设计尺寸的，但往往在开挖的过程中，软弱地基中会发生“颈缩”的现象，或者是因为泥浆质量不好在槽壁形成了较厚的泥皮，从而使得实际挖槽宽度设计墙厚度实际墙体厚度。所以，为防止上述现象发生，令挖槽机的挖槽宽度比设计墙体厚度小1020mm，再将挖槽的超挖量计入，则实际开挖的墙体厚度一般都会大于设计的墙体厚度。4）排渣方式根据泥浆的循环方式，本次排渣采用反复循环排渣的方式。5）挖槽顺序根据工期要求，地连墙挖槽采用施工更简易的两期挖槽法，即先挖奇数槽孔，后挖偶数槽孔，注浆后即可建成一道连续墙体。具体如下图2.3所示。图2.3挖槽顺序6）废浆及渣土处理 刚挖出的淤泥、淤泥质粘土及石渣由于带有大量水分，应使用一定数量的生石灰和这些渣土混合后，再用普通自卸汽车将土运