土木工程毕业设计（论文）-天津地铁水上西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：天津地铁水上西路站基坑设计与施工专 题：盾构地中对接冻结加固技术研究姓 名：学 号：班 级：土木工程地下2011-2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：天津地铁水上西路站基坑设计与施工专 题：盾构地中对接冻结加固技术研究指导教师：职 称：讲师二一五年六月 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：天津地铁水上西路站基坑设计与施工专 题 题 目：盾构地中对接冻结加固技术研究毕业设计主要内容和要求：设计要求：根据提供的天津市地铁水上西路站基坑工程的地质资料及结构设计资料，进行该基坑的设计和施工组织设计。结构设计的内容应包括基坑围护方案选择、支撑方案设计、围护结构内力计算及相关稳定性验算等，并编制设计计算书。施工组织设计的内容应包括基坑施工准备、施工方案选择、施工总平面布置、施工进度计划和施工管理、相关的管理措施等内容。绘制图纸应包括：天津地铁水上西路站基坑平面图、纵剖面图、横断面图及施工总平面布置图等专题要求：根据给定的盾构地中对接冻结加固技术研究的题目，在查询国内外相关研究资料的基础上，对地中对接冻结法的施工参数和施工难点进行了分析总结，并结合工程实例，给出盾构地中对接冻结法的技术设计和施工过程的描述。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近三年的外文参考文献，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 要本毕业设计主要包括三个部分，第一部分是天津地铁6号线水上西路站基坑结构设计；第二部分是天津地铁6号线水上西路站的基坑施工组织设计；第三部分是专题部分盾构地中对接冻结加固技术研究。在第一部分基坑设计中，基坑工程总长302米，其中标准段长100米、宽27米，端头井段宽21米，基坑开挖深度为17米，根据水文地质资料和周围环境，采用明挖法施工。围护结构采用地下连续墙形式，支撑采用钢支撑和钢筋混凝土支撑混合支撑，并对围护结构的地基承载力、抗隆起、抗渗、抗倾覆和内力变形等进行了验算，完成了地下连续墙的配筋计算。第二部分基坑施工组织设计是根据第一部分确定的设计资料，编制了施工的准备工作、施工方案、施工总平面布置、地下连续墙施工和基坑开挖等内容，并编写了施工进度控制方案和质量安全生产方案等控制措施。第三部分是专题部分，主要介绍了盾构地中对接冻结加固技术，对冻结法在地中对接施工时的难点进行了分析，研究总结了施工过程中的注意事项，并结合工程实例对地中对接冻结施工的设计过程进行了简述，得到结果验证了该工法的可靠性。关键词：基坑；施工方案；施工组织；冻结法；地中对接ABSTRACTThis graduation project consists of three parts.The first part is the foundation pit structure design of Tianjin metro line 6 water west road.And the second part is the foundation pit construction organization design of Tianjin metro line 6 water west road.And the last part is a research-the freezing reinforcement technology study on cup-shaped soil butt joint.In the first part of the structure design,the foundation pit project has a total length of 302 meters.In the project,the standard section is 27 meters wide,and the end well section is 101 meters long,21 meters wide,and the cutting depth is 17 meters.According to the hydrogeololgy material and the surrounding environment,we decide to take open cut method.We will build underground diagram walls as maintenance structure to support the foundation pit，and we will use the steel support and reinforced concrete support to mixed to support underground diagram walls.Moreover, we have checked the bearing capacity of foundation,anti-bump,impermeability,anti-overturning,the internal deformation and so on.And then have finished the reinforcement calculation of the underground diagram walls.Under the guidance of the first parts data,in the second parts construction organization design, we formulates the preparation,the construction scheme,the site layout, diaphragm wall construction and the evacuation of the foundation pit.Then,we work out the construction schedule and quality and safety regulatory measures.The third part is the projects section, the research introduces the shield to freeze of the reinforcement technology, docking in the freezing method in construction are introduced, the difficult points of the research are summarized in the matters of attention in the construction process, and connecting with the engineering example of the design process of the docking ground freezing in the brief, get results verified the reliability of this method.Keyword： foundation pit；Construction program；Construction organization；Freezing method；Connection in the ground目 录第一部分 天津地铁水上西路站基坑围护结构设计1 工程概况11.1工程地质条件11.2 地下水21.2.1承压水21.2.2潜水21.2.3地表水、地下水及地基土腐蚀性评价21.2.4 周边环境22 设计依据和设计标准32.1 设计依据32.2 设计标准33.基坑维护方案设计33.1 基坑围护方案43.1.1 地下连续墙支护43.1.2 钻孔灌注桩排桩支护53.1.3 放坡开挖53.1.4 土钉墙支护53.2 基坑围护方案比选54.基坑支撑方案设计64.1 支撑的类型64.2 支撑体系的选择74.3 基坑施工中的应急措施85.计算书95.1 土压力计算95.2 围护结构地基承载力验算105.3 基坑底部土体抗隆起验算105.4 抗渗验算115.5 抗倾覆验算125.6整体圆弧滑动稳定性验算135.7 围护结构内力变形计算135.8 支撑强度验算185.9 地下连续墙截面配筋计算195.9.1 横截面抗弯设计195.9.2 横截面抗剪计算206.基坑主要技术经济指标216.1 土方开挖量216.2 混凝土浇筑量216.3 钢筋用量216.4 人工费用21第二部分 天津地铁水上西路站基坑施工组织设计1 基坑施工准备231.1 基坑施工的技术准备231.1.1落实图纸231.1.2原始资料的调查和分析231.1.3编制施工图预算和施工预算231.1.4编制施工组织设计231.2 基坑施工的现场准备231.2.1 施工用水231.2.2 施工用电241.2.3 工地排水241.2.4施工道路241.2.5 集土坑设置251.2.6 测量放线251.2.7 临时设施251.3 施工物资准备251.3.1 机械准备251.3.2 劳动力准备261.3.3应急准备工作272 施工方案282.1 工程概况282.2 施工工法282.2.1 方案综述282.2.2施工流程图292.2.3 导墙施工302.2.4钢筋网的制作和安放322.2.5浇筑水下混凝土322.2.6 地下连续墙接头防水及泥浆处理322.3 基坑土方开挖方案332.4 支撑方案342.5 施工主要技术措施和关键部位技术措施362.5.1 地下连续墙施工可能遇到的问题和预防措施362.5.2基坑开挖可能遇见的问题和处理措施362.5.3基坑降水方案383 施工总平面布置403.1临时设施403.2办公及生活设施403.3临时道路及场地平整413.4消防设施413.5临时用电设施413.6临时通讯设施414 施工进度计划和管理措施414.1施工进度计划414.2施工进度管理措施465 质量、安全、文明管理措施465.1 质量目标465.2 主要质量保证技术措施475.2.1 施工组织控制475.2.2 施工过程控制475.2.3技术措施485.2.4质量检验验收505.3 安全生产措施515.3.1加强安全组织建设515.3.2建立健全安全生产管理制度515.3.3执行安全教育制度515.3.4安全措施515.4 文明施工措施525.5 环境保护措施535.5.1 水污染的管理措施535.5.2 减小生态破坏和水土流失535.5.3 粉尘污染的管理措施535.5.4 噪声污染的管理措施545.5.5 建筑废渣的管理措施54第三部分 盾构地中对接冻结加固技术研究1 引言562 国内外的研究现状573 盾构地中对接的施工过程583.1 总体施工流程583.2 盾构对接技术难点分析593.2.1 大直径盾构对接掘进施工593.2.2 高精度盾构对接测量593.2.3 大直径盾构掘进沉降控制604 盾构对接的冻结法施工与设计604.1 冻结设计604.1.1 冻结管的布置形式604.1.2 冻结温度场614.1.3 冻结应力场614.2 冻结施工614.2.1 冻结孔施工624.2.2积极冻结阶段634.2.3 开挖条件判定634.2.4 维护冻结634.2.5 停止冻结，防止融沉645 盾构对接冻结法施工中的关键技术645.1 对接冻结施工的难点645.1.1 厚壁钢盾壳开孔及布设水平冰冻管645.1.2 深地层冻结技术645.1.3 冻胀、融沉控制645.2 冻胀的控制655.3 融沉的控制655.3.1 预留注浆孔655.3.2 解冻655.3.3 注浆665.4 冻结检测665.4.1 冻结系统监测665.4.2 冻结区温度监测675.4.3监测计划676 工程实例分析676.1 工程概况686.2 辅助工法的选择686.3 冻结施工参数设计696.3.1 冻结壁厚度确定696.3.2 冻结孔设计696.3.3 冻结壁平均温度706.3.4 冻结时间706.4 冻结效果706.5 后记71附录：翻译部分73致 谢84第一部分天津地铁水上西路站基坑围护结构设计全套图纸加扣 3012250582第85页1 工程概况天津地铁水上西路站是轨道交通6号线的一个普通中间车站，位于水上公园西路和宾水西道的交叉路口。车站结构是双柱三跨（部分为单跨无柱）双层侧式地下车站，车站全长302米，标准段净宽为27米，端头井净宽为21米，车站基坑挖深为17米，车站设置2个出入口。1.1工程地质条件拟建水上西路地铁站地貌类型属滨海平原，地势平坦，经实测地面标高在3.582.85m之间。经过勘探查明，预建场地是古河道沉积区，缺失第层硬土。根据地基土的岩性、成因和物理力学性质的差异，可以将所有的土层分为7个工程地质层，其中、层又可以分为二个亚层，3层又可以分为二个次亚层，各个土层的特性如表1.1。表1.1 地层分布和性质序号土层标高性质1填土层底标高2.550.49m,厚度0.602.90m。上部为碎砖、石子与粘性土混杂，下部是以灰黄色粘性土为主，土质疏松2浜土层底标高-1.00m,厚度1.80m。灰黑色淤泥质土，含有机质、腐植物，有臭味褐黄色粘土层底标高0.17-0.74m，厚度0.802.70m。饱和，介于可塑和软塑之间，含有铁锰质斑点、云母，夹粉砂团块，稍显光滑，具有高干强度、高韧性，中高压缩性灰色淤泥质粉质粘土层底标高-2.98-5.51m，厚度3.105.10m。含水饱和，流塑性，含有云母，夹薄层粘质粉土或粉砂团块，土质不均匀，稍显光滑、中等干强度、中等韧性，高压缩性灰色淤泥质粘土层底标高-11.38-13.73m，厚度7.1010.10m。含水饱和，流塑性，含有云母和有机质，夹杂有粉土、粉砂团块，夹贝壳碎屑，土质尚均匀，光滑、高干强度、高韧性，高压缩性1灰色粘土层底标高-21.68-25.86m，厚度8.5013.50m。含水饱和，介于流塑和软塑之间，含有云母和有机质，夹杂有粉土薄层，夹泥钙质结核、半腐植物根茎及贝壳碎屑，土质均匀，光滑、高干强度、高韧性，高压缩性3-1灰色粉质粘土层底标高-33.32-51.55m，厚度8.0027.70m软塑性，含有云母、有机质，夹薄层粉土，夹泥钙质结核，稍显光滑、高干强度、高韧性，中压缩性3-2灰色砂质粉土层底标高-47.78-58.95m，厚度5.0021.00m中密，含氧化铁条纹、云母，夹杂薄层粘性土，土质欠均匀，摇震反应迅速、低干强度、低韧性，中压缩性1灰色砂质粉土层底标高-55.78-61.65m厚度2.008.50m，仅在西侧钻遇，中密，含有云母和石英，夹杂有薄层粘性土，土质较好，摇震反应迅速、低干强度、低韧性，中压缩性1灰色粘土层底标高-57.68-62.16m，厚度1.909.60m仅在东侧钻遇，软塑，含云母、腐植质，夹薄层砂或粉土，光滑、高干强度、高韧性，中压缩性2灰色粉质粘土夹砂可塑软塑，含云母、腐植质，以粘性土为主，具交错层理，呈互层状，局部砂性较强，稍显光滑、中等干强度、中等韧性，中压缩性。基坑施工涉及的地层基本参数如表1.2。表1.2 地层基本参数土层编号土层名称各层平均重度,kg/m3各层平均浮重度1，kg/m3各层平均厚度hi，m各层内摩擦角i，度粘聚力C，kPa1填土181.502浜土1881.80褐黄色粘土18.38.31.602726灰色淤泥质粉质粘土17.57.54.103325灰色淤泥质粘土16.66.68.6030201灰色粘土17.87.811.0036.5273-1灰色粉质粘土19.49.417.5035181.2 地下水1.2.1承压水场地内发现的承压水位于3-2层、1层中。整个场地的承压水水位呈现高低不同的周期性变化。由周围地区的观测资料，得到承压水的水头埋深大约在地表下3.0m11.0m，在勘察期间，3-2层的承压水水位埋深为7.36m、1层的承压水水位埋深为8.74m。1.2.2潜水本工程施工场地内的浅部地下水属于潜水，受到大气降水和地表泾流的补给。在勘察期间，地下潜水的水位埋深为1.201.80m。1.2.3地表水、地下水及地基土腐蚀性评价据调查，本工程场地及附近没有污染史，现场勘察中也没有发现有关的污染源存在。根据水样水质的分析结果，本工程施工场地的地基土对建筑材料没有腐蚀性，地下水对钢筋混凝土结构中的钢筋也没有腐蚀性，对钢结构具有弱腐蚀性。1.2.4 周边环境车站主体北边是珍惜爬行动物馆，南边是方正山海天小区，西北边是天津青年职业学院，东南边是水乡花园小区。周围交通发达，施工期间可以对车辆改道通行封堵施工路段，以方便基坑施工顺利进行。施工范围在小区附近，地下有大量地下管线，在施工期间要先对管线进行排查、改道和保护，以降低施工对周围环境的影响。2 设计依据和设计标准2.1 设计依据基坑设计需要的初始资料根据已有的基坑结构尺寸和勘测报告确定，具体如以下几个资料。（1）天津市轨道交通6号线水上西路站结构设计基本资料（2）天津市轨道交通6号线水上西路站建设尺寸图（3）天津市轨道交通6号线水上西路站岩土勘察报告2.2 设计标准基坑设计的要求是根据已有的一些设计标准和验收规范进行设计，具体的设计标准如表2.1所示。表2.1 设计依据序号编号名称（1）DBJ08-61-1997基坑工程设计规程（2）GB50299-2003地下铁道工程施工及验收规范（3）GB50205-2001钢结构工程施工质量验收规范（4）GB50017-2003钢结构设计规范（5）GB50010-2010混凝土结构设计规范（6）JGJ 79-2012地基处理技术规范（7）DG/TJ08-236-2013市政地下工程施工质量及验收规程（8）GB50108-2008地下工程防水技术规范（9）GB/T50326-2001建设工程项目管理规范（10）GB500212001岩土工程勘察规范（11）GB500308-1999地下铁道、轻轨交通工程测量规范3.基坑维护方案设计由于本工程不需要进行车辆的通行施工，开挖方式采用明挖法以加快施工进度、降低施工成本。根据基坑变形控制保护等级标准（表3.1）及城市管理要求，结合周围环境及基坑的开挖深度，确定基坑保护等级为二级。基于以上信息并结合基坑尺寸，基坑维护方案可采取的有地下连续墙支护、钻孔灌注桩排桩支护、放坡开挖、土钉墙支护。下面分析几种维护方案的优缺点及选用哪种维护方案。表3.1 基坑保护等级和变形控制标准保护等级地面最大沉降量及维护结构水平位移控制要求周边环境保护要求特级1.地面最大沉降量0.1%H；2.围护结构最大水平位移0.1%H，或20mm，两者取最小值1.距离基坑0.75H周围有地铁、煤气管、大型压力总水管等重要建筑市政设施必须确保安全；2.开挖深度18m，且在1.5H范围内有重要建筑、重要管线等市政设施或者在0.75H范围内有非嵌岩桩基础埋深H的建筑；一级1.地面最大沉降量0.15%H；2. 围护结构最大水平位移0.15%H，或30mm；1.距离基坑周围H范围内设有重要的干线、在使用的大型构筑物、建筑物或者市政设施；2.开挖深度14m，且在3H范围内有重要建筑物、管线等市政设施或者在1.2H范围内有非嵌岩桩基础埋深H的建筑物；二级1.地面最大沉降量0.3%H；2. 围护结构最大水平位移0.4%H，或者50mm；仅基坑附近H范围外有必须保护的重要工程设施；三级1.地面最大沉降量0.6%H；2. 围护结构最大水平位移0.8%H，或100mm；环境安全无特殊要求 注：H为开挖深度。3.1 基坑围护方案3.1.1 地下连续墙支护地下连续墙开挖技术起源于欧洲，是用专业的成槽机械，按照一定的顺序沿着基础或者地下建筑结构的外围按照要求的深度和宽度挖出一个个槽段，采用泥浆护壁，并在槽内安放预制好的钢筋笼，在水下进行混凝土的浇筑，再将一个个槽段连成一道整体的钢筋混凝土墙体，作为基坑施工中的围挡结构。地下连续墙支护可以截水、防渗、承重、挡水，有些情况还可以作为永久建筑物的地下结构外墙使用。地下连续墙由于是靠机械成槽并浇筑水下混凝土，它的施工效率高、工期短，成槽机械的施工振动小、噪音小，适合在城市里施工。工程由于是垂直施工，占用场地小，可以把有限的地面空间最大化地利用，有利于投资效益。地下连续墙在浇筑完成后，成为一个整体，防渗性能好，整体刚度大，基坑开挖时不容易发生地基沉降或者塌陷事故。较大的刚度还能够用地下连续墙代替其他的基础，承受更大荷载。地下连续墙对各种地层的适应能力强，在各种软岩、硬岩和冲积层等大多数的地基上都可以建造地下连续墙。基于以上特点，地下连续墙还可以紧贴着建筑物施工，它形成的结构质量可靠、经济效益高。但是由于地下连续墙的成本太高，如果仅仅是作为临时的挡土结构，经济效益大大低于其他施工方案，而且地下连续墙成墙时用作泥浆护壁的泥浆直接排放对于环境污染大，在城市里不好处理。地下连续墙在一些特殊的地质条件（例如很软的淤泥质地层）下施工难度较大，而且如果在成墙的过程中施工不当，还会造成接头处的漏水，引发严重事故。3.1.2 钻孔灌注桩排桩支护钻孔灌注桩是指在工程的施工现场通过机械钻孔、人力挖掘或者钢管挤土等方式在地基土中形成桩孔，再在其中放置已安装预制好的钢筋笼并进行混凝土的浇筑，形成桩体。钻孔灌注桩排桩支护是把钻孔灌注桩按一字排开或者错位并排达到支护目的的支护形式。钻孔灌注桩排桩支护可以制作出比预制桩直径更大的桩体，拥有更加强大的支护能力，在各种地质条件下都可以使用，施工噪音相对较大。但由于是现场现制成桩，施工质量的好坏直接影响桩的承载力大小；混凝土是在泥浆中浇筑而成的，混凝土的质量不好控制；该工法费时费力，成桩速度慢，挖出的泥浆污染环境。3.1.3 放坡开挖放坡是指在工程施工过程中，把土层分为几个类别，不同类别的土层当土体挖深超过一定的深度后（1米2米），为了防止周围土体发生坍塌，就需要加大挖土上方的宽度来保持边坡的稳定，使挖土面保持一定坡度。放坡开挖就是以这种土体自稳的形式进行基坑的开挖。在条件允许时，放坡开挖是最为经济和快捷的基坑开挖方式。当在深基坑开挖施工中，放坡开挖占地多，施工场地大，对土性要求大。放坡开挖适用于一般性的粘性土或粉土、密实碎石土和风化岩石等，对于地下水，放坡开挖由于其防水性能不好，只适用于地下水位较低，或者可以采用人工降水的情况下。3.1.4 土钉墙支护土钉墙是把天然土体通过打入土钉进行加固并与喷射混凝土板结合，形成一个和重力挡墙类似的结构来抵挡墙后的土压力，来确保开挖面的稳定。 土钉墙的主要受力就是土钉，由于土钉地性能比土体好，当土钉和土体形成一个复合体，可以明显地提高土体边坡的稳定性和承载能力。该工法施工设备简单，成本低；随基坑开挖分层分段施工，不单独占用工期时间，施工的效率高；施工不会单独占用施工场地，施工的噪音小，对周围的建筑物影响小。当由于受力是通过土钉提供，能承受的极限荷载不是很大，防渗能力不强。3.2 基坑围护方案比选上面方案比较如表3.2。表3.2 围护方案对比表技术指标围护方案地下连续墙钻孔灌注桩排桩放坡土钉墙施工占地大较大大小施工工艺复杂较简单简单简单现场要求较高一般一般较少经济开挖深度（m）1540615无512环保要求泥浆影响环境泥浆影响环境废土外运，环境影响小噪音小，对环境影响小整体刚度大较大小一般抗渗能力好较好差一般围护质量高高一般较好技术成熟程度较熟练熟练熟练熟练与永久结构关系永久结构可用作永久结构一部分临时结构临时结构费用高一般低低 本基坑工程具有以下几个特点，可以根据其特点比选出适合的围护结构方案。（1）本基坑的开挖深度达到17米，开挖深度大；（2）本工程地下水位较高，年平均水位距离地面1.20-1.80m，并有潜水存在，对围护结构防渗能力要求高，按照一级防水标准设计。（3）基坑长度大，东西走向超到300米；（4）基坑周围环境要求严格，位于小区和动物园附近，施工场地小。本工程基坑主题围护结构，结合本工程的特点和周围环境：放坡开挖由于施工场地小，没有放坡的空间，不能实现放坡开挖，不能采用；土钉墙的刚度和抗渗能力不强，本工程属于深基坑并有承压水存在，防渗要求高，不宜采用土钉墙支护；钻孔灌注桩排桩支护施工质量不好保证，深基坑成孔质量不好保证，亦不宜采用。结合本工程深基坑的特点、施工、工期和费用等各方面的原因，主体围护结构采用抗渗能力好、刚度大、强度高的地下连续墙进行基坑支护。地下连续墙的厚度一般为6001200mm，墙体的埋深一般为基坑开挖深度的1.72.0倍，本工程基坑的防护等级为二级，主体围护结构预采用800mm厚的地下连续墙，地下连续墙的埋深取为1.85倍，则：地下连续墙埋深：171.85=31.45m，取32米。4.基坑支撑方案设计4.1 支撑的类型本基坑工程处于软弱地层中，支撑结构承受的是地下连续墙传递过来的水平土压力和水压。支撑类型按照材料的不同可以分为钢支撑和钢筋混凝土支撑，两种支撑的特点见表4.1。表4.1 支撑对比表钢支撑钢筋混凝土支撑材料钢材现浇钢筋混凝土截面钢管、H型钢、角钢等根据需要浇筑任意断面结构和尺寸布置方式多为角撑、对撑等直线支撑，竖向有水平撑和斜撑，也可与钢筋混凝土结合使用可以为直线、曲线等多种支撑形式，形式灵活多变，竖向布置有水平撑和斜撑特点自重小，安装和拆卸方便，可重复利用，可随挖随撑，整体刚度差有较大的整体刚度，结构形式多样，可靠性高，自重大，拆卸麻烦，不能重复利用，施工过程长钢筋混凝土支撑体系基本为现浇的结构，大多有围檩（第一道为圈梁）、角撑和支撑、立柱和围檩托架或吊筋、立柱、托架锚 固件与其它附属结构等组成。钢支撑体系大多是装配式，一般有围檩、角撑、支撑、千斤顶、轴力传感器、支撑体系监测监 控装置、立柱桩及其它附属结构组成。根据本工程的实际情况，并结合工期和造价等因素的影响，支撑体系选择钢支撑和钢筋混凝土支撑混合体系，在转角的地方采用钢支撑进行角撑，可能受拉位置采用钢筋混凝土支撑。4.2 支撑体系的选择常用的支撑体系一般有直交式、井字式、角撑体系、垂直对称布置、圆拱布置、圆形环梁布置、组合布置等。根据本工程的基坑长度、深度、周围环境、基坑水位地质条件等原因，基坑支撑体系选择从上到下一共有4道支撑，具体为：第一道为600mm800mm的钢筋混凝土支撑，下面3道为600的钢支撑。基坑在转角处的斜撑也采用600的钢支撑。考虑到工程后期的车站主体结构的浇筑，支撑错落布置。预设计高度如下：-0.4m，-4.3m，-9.00m，-13.7m。支撑剖面图如图4.1。图4.1 支撑剖面图4.3 基坑施工中的应急措施基坑施工方案基本确定后，应该事先对施工中可能出现的问题进行各种应对措施。在支撑和开挖过程中，可能出现围护结构和支护结构的所受应力过大而变形过大、周围土体沉降量太大、以及支护和支撑结构破坏失稳等问题，在设计中要根据工程实际经验计划出应变措施，减少施工事故。同时在施工过程中严格监控各个指标，把问题及时发现及时处理，对可能出现的问题及时提出警告信息。表4.2为基坑施工中可能出现的一部分问题的应对措施。表4.2 基坑应急措施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出现渗水、漏泥要马上采取止水堵漏的措施；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，让基坑内外荷载平衡，并减少开挖尺寸，缩短支撑时间，增加支撑预加轴力的次数（3）围护结构的刚度和强度达不到要求，围护结构的变形过大增加临时的斜撑和角撑；支撑加设预应力；调整支撑的竖向间距；基坑四周卸载或坑内压载（4）基坑隆起，变形过大分区分步开挖，并在最下层的开挖中，分步挖、分步浇注快硬的混凝土垫层以先形成部分的垫层底版来抵制墙体变位；采用中心岛施工法；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）支撑挠曲变形加固支撑，采用临时的拉系构件来缩短支撑的长细比并在必要的时候在水平方向和竖向增加支撑；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）设置竖向剪刀撑；设置稳定支撑的拉系构件；支撑和节点上卸载或加载；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，基坑可能会发生失稳对基坑进行局部甚至全面的回填或放水回灌来达到临时的稳定，赢得足够的时间对地基或支撑进行加固5.计算书5.1 土压力计算一般来说，基坑主体围护结构所受到的主要荷载有竖向荷载、侧向荷载、地面超载、水荷载、地震荷载等。本工程中主要考虑竖向荷载、侧向荷载、地面超载、水荷载。地铁站在建成之后，由于时间的作用，土压力会由施工时的主动土压力变为静止土压力，在地连墙施工过程中严格控制了侧向位移，而且地连墙还作为永久结构使用，所以在本基坑工程中采用的是静止土压力进行基坑围护结构的安全性能计算。这种计算方式会使基坑围护结构相对比较安全。土压力的计算方法：（1）地层中某一深度所受的有效自重应力 （式5.1）式中 c天然条件下地层任意深度z处的竖向有效自重应力，KPa； n埋深z范围里的土层总数； hi第i层土的厚度，m； i第i层土的重度，kN/m3。地下连续墙所插入的土层，由于土的重度、粘聚力、内摩擦角和厚度都不是相同的，为了计算的方便和合理，各个参数都采用按土层厚度的加权平均值来计算。计算公式如下： (式5.2) (式5.3) (式5.4)式中 hi第i土层的厚度，m,；ci第i土层的粘聚力，kPa；i第i土层的天然重度，kg/m3；各参数加权平均值计算结果如表5.1。表5.1 土层参数加权平均值（kg/m3）C（KPa）（）计算数值17.6523.4933.345.2 围护结构地基承载力验算本基坑地下连续墙也作为永久承重结构，由规范可知，地下连续墙的竖向承载力P是由侧壁摩阻力F和底端承载力R这两部分组成的，即： (式5.5) (式5.6) (式5.7)式中 L、B 地墙所取宽度、厚度，m ； hi 第i 土层的厚度，m ； qsi第i 层土的墙体侧壁摩阻力标准值（具体值，查相关规范）； qp 墙底土的承载力标准值（本基坑中取qp=900 kPa ）。由于基坑各个部位开挖深度都大致相同，地下连续墙埋深最深的就是标准段，所以验算是只验算最深的一段，其中地下连续墙埋深为32米，其他部分不做验算也能满足要求。基坑中的地下连续墙墙埋深32米：F=1.03.3020+601.60+4.1050+8.660+11.030+3.470=1451kNR=90010.8=720kN单位地下连续墙的竖向承载力为：P=F+R=1451+720=2171kN地下连续墙自重：G=V=2610.832=665.60kN根据经验，结构上面超载取1000kN/m2，则传递到墙底的荷载为10001.00.8=800kN，所以：665.60+800=1465.60kNP=2171KN所以，围护结构的地基承载力满足要求。5.3 基坑底部土体抗隆起验算抗隆起验算采用同时考虑C、的计算法： (式5.8)式中 D墙体的插入深度； H基坑的开挖深度； q地面的超载； 1基坑外面地表到墙底，所有的土层天然重度加权平均值； 2基坑内开挖面到墙底，所有的土层天然重度加权平均值； c、地下连续墙墙底以下主要影响范围内的地基土内摩擦角和粘聚力的峰值； Nq、Nc地基极限承载力的计算系数。采用普朗特尔公式计算Nq、Nc为： (式5.9) (式5.10)其中1、2、c、分别用公式（5.1）（5.3）计算。计算结果见表5.2。表5.2 参数计算结果D（m）H（m）q（KP）1（kg/m3）2（kg/m3）C(kPa)()数值15172017.6518.1123.4933.34计算得出：Nq=8.81Nc=（8.81-1）/tan33.34=11.872.0（满足） 由上计算结果可知，基坑底部的土体都不会隆起。5.4 抗渗验算由于本工程地下水位较高，当基坑开挖后，基坑内外就会形成水位差hw，使地下水从高到低处渗流。当渗流的压力过大时，就容易会造成基坑底部土体的渗流稳定性发生破坏。如图5.1为渗流路径，基坑的抗渗流稳定性安全系数应满足公式（5.11）。 (式5.11)图5.1 渗流路径图式中 ic基坑底部土体的临界水力坡度，根据基坑底部土层的特性计算；ds基坑底部土体的相对密度；e基坑底部土体的天然孔隙比； i基坑底部土体的渗透水力坡度； hw基坑内外土体的渗流水头，m，取基坑内外的地下水位差，见图5.1； L最短的渗流路径线路总长度，m；Ks抗渗流或抗管涌稳定性安全系数，取值范围为1.52.0。本基坑由于地下水丰富，取2.0。 ic=（ds-1）/（1+e）=(2.88-1)/(1+0.73)=1.09 L=32-1+15=46m i=hw/L=17/46=0.37 Ks=1.09/0.37=2.952.0,根据验证，基坑底部不会发生渗流失稳的情况。5.5 抗倾覆验算地下连续墙的抗倾覆稳定性验算是验算最下道支撑下面的主动、被动土压力对最下道支撑点的转动力矩是否能够保持平衡。据地基规范，抗倾覆稳定性的安全系数KT应满足公式（5.12）。 (式5.12)式中 Mp基坑内侧被动土压力对B点（最下一道支撑处）的力矩；Ma基坑外侧BD段（最下道支撑处至地墙底端）主动土压力对B点的力矩；Ep基坑内侧的被动土压力；ea,b基坑外侧B点处的主动土压力强度；ea,d基坑外侧D点处的主动土压力强度；ht最下一道支撑距离坑底的距