清凉门隧道基坑支护设计毕业论文.doc

合肥工业大学毕业设计清凉门隧道基坑支护设计毕业论文目录中文摘要4英文摘要51 绪 论51.1 基坑工程简介51.2 基坑支护研究现状及发展51.3 设计的研究目的与主要任务61.4 设计研究内容62 南京清凉门隧道工程概况62.1 南京城西干道清凉门隧道工程背景62.2 工程环境及范围72.3 工程勘察资料72.3.1 地形、地貌72.3.2 工程地质条件72.3.3 水文地质条件82.4 K2+660K2+760处基坑工况82.4.1 各层土主要物理力学指标综合建议值92.4.2 地基承载力评估93 基坑支护体系方案比选103.1围护体系的组成103.2 基坑支护体系比较163.3 支护方案的确定173.4 计算方法184 基坑支护体系设计计算184.1 土压力计算方法184.2 第一道支撑轴力Rc1（挖深4m）的计算194.3 第二道支撑轴力 Rc2 (挖深7m)的计算214.4 第三道支撑轴力 Rc3（挖深10m）的计算224.5 桩长计算235 支护体系布置及支撑结构配筋设计和强度校核245.1 钻孔咬合桩布置及选型245.2冠梁配筋计算265.3 钢围檩强度验算205.4 内支撑配筋计算285.4.1 第一道内支撑计算285.4.2 钢支撑稳定性验算305.5 立柱配筋326 基坑降水与稳定性分析356.1 降水分析356.1.1 水井的布置356.1.2 降水井366.2 基坑帷幕设计376.3 抗隆起验算386.4 整体稳定验算386.5 渗流稳定验算407 电 算408 钻孔咬合桩施工工艺及常见问题568.1 钻孔咬合桩施工工艺568.1.1 单桩施工工艺578.1.3 关键技术的质量控制578.2 常见工程事故的预防及处理措施588.2.1 “管涌”处理588.2.2 钢筋笼上浮处理588.2.3 钻进入岩的处理589 开挖施工及深基坑施工中遇到的问题599.1 基坑开挖施工599.2 深基坑施工中遇到的问题6010 安全措施6010.1 安全保证总则6010.2 安全技术措施61结论64致谢65主要参考文献66清凉门隧道基坑支护设计1 绪 论1.1 基坑工程简介 作为基础工程中一个古老的传统课题的基坑工程，是一个综合性的岩土工程的问题，它既涉及到土力学中典型的强度、稳定与变形问题，又涉及到土和支护结构间的共同作用的问题。这些将随着土力学理论、计算技术、测试技术以及施工技术、施工机械的发展而进步。基坑工程具有以下几种特点：a.基坑支护体系结构只是个临时结构，它具有较大风险性。b.基坑工程区域性比较强。c.基坑工程有较强的个性。d.基坑工程的综合性很强。e.基坑工程具有较强的环境效应。1.2 基坑支护研究现状及发展国外20世纪的30年代，皮克和太沙基第一个开始基坑研究，20世纪60年代开始在奥斯陆等地的施工过程中进行监控，20世纪70年代以来许多国家已逐步发展相应的工作法律法规来指导基础工程。除了沉管法、暗挖法、盾构法、盖挖法、冻结法、明挖法及注浆法等开挖技术外又有了新进展。我国城市地下工程建设与其他国家相比比较晚，20世纪80年代，出现一些高层建筑不过主要是在地下一层，基坑的深度只不过4米，为解决问题边坡开挖的方法经常被使用。直到20世纪80年代初，大量基坑开挖涌出。直到20世纪80年代，伴随着大量的高层建筑，逐渐开始出现两层地下室，开挖深度最大约8米，但也很少能超过10M左右。等到1990年以后，随着中国国民经济和改革开放的形势的持续高速增长，中国已经处于高层建筑的快速发展建设中，这个时候，在全国各地许多大型地下的地铁站、市政设施、地下商场等都在规划新建，多层地下室的逐渐增加，此时开挖基坑的深度一般是超过10m，并其越来越深埋置深度对基坑工程的要求越来越高，随着仓库、地铁、地下商场、影剧院、人防等大型工程的建设，近年来，城市地下空间技术已经得到了快速发展和完善。伴随着城市不断繁荣，高层建筑、市政工程以及地下工程大量涌现，基础埋深也不断增加，各种基坑支护的设计方法和施工工艺不断进步。基坑支护的设计、施工以及监测，都直接关系到建筑物的安全、经济和正常使用。根据统计资料显示，地基基础占土建总造价相当大的比例，并且地基和基础工程的质量问题，占总事故的21。因此，基坑支护工程在工程中具有重要地位，做好基坑支护是节约成本和确保施工安全的必备基础。基坑支护技术作为一项实践性很强的技术，其自身的发展与实际工程的施工需要是密不可分，目前基坑支护形式主要分为支挡型和加固型两大类。支挡型包括：地下连续墙、桩排支挡结构等。加固型包括: 高压旋喷桩加固法、水泥搅拌桩加固法、网状树根桩加固法、注浆加固法、插筋补强法等。上述支护方法在各类工程中已被广泛使用，技术比较成熟，各自形成了一整套的施工方法和施工工艺，为基坑开挖和支护提供支持。1.3 设计的研究目的与主要任务通过毕业设计，一方面其可以将我们所学到的理论知识综合运用到实际生产当中，用来解决基坑工程中的方案比选、规划、设计以及施工等方面的问题；另一方面还能够提高自身的工程设计能力、制图能力、文字表达能力以及计算机绘图能力等，同时还可以熟悉和掌握基坑支护方面出台的相关国家规范，提高独立分析和解决基坑工程设计中实际问题的能力,以达到培养工程师技能的目的。设计任务包括如下方面：a.进行基坑支护方案选型，选择基坑支护方案，并作合理性说明；b.进行基坑设计计算，如土压力计算；c.进行支护结构计算，包括：支护类型、截面积、高度的确定，支护结构的抗压验算、抗弯验算及配筋的计算。d.完成计算书一份。e.绘制基础施工图。要求：CAD绘图、布图合理、线型正确、应有图框、标题栏且图面整洁。1.4 设计研究内容本毕业设计以南京城西干道改造工程为背景，对标段为K2+660K2+760的深基坑工程进行支护方案的比选，最终确定出用钻孔咬合桩作为围护结构，设置一道钢筋混凝土支撑与两道钢支撑的支护方案，并且对支护体系进行内力计算和强度验算等，使得支护结构能够满足基坑稳定性要求。2 南京清凉门隧道工程概况2.1 南京城西干道清凉门隧道工程背景南京西环西边道路作为城市快速内环路，采用双向四车道高架交叉道路交叉口的原始形式。多年来，在南京经济和社会得到了巨大的发展，恶劣的道路交通日益严重，导致事故频发，改造项目位于沿南京虎踞路-凤台路，将原有的高架地面道路形式改造为隧道地面道路形式，重建的路线长度6.13公里。改造工程起自古平岗立交高架桥落地段，设计里程K0+000，以地平方式前进，新建双向六车道隧道穿越北京西路后出地面继续南行，再次进入隧道继续南行穿穿建邺路、水西门大街、隧道在水西门广场的南端，形式地平线交织段后，将改造现有的水隧道为六车道，然后以赛虹桥立交为终点，建立里程K6+130.332。一共有四个隧道全线，分别草场门隧道、清凉门隧道、水西门隧道和集庆门隧道。本标段起讫里程:K1+670-K3+600.其中清凉门隧道北起清凉门大街与城西干道交叉口以北约362m，南至汉中门大街与城西干道交叉口以南约306米接地，下穿清凉门大街、汉中门大街，隧道工程全长约1.66km，工程主要包括清凉门主线隧道、汉中门匝道隧道、清凉门大街地下人行通道。线路平面位置见图2.1。图2.1 清凉门隧道平面位置图清凉门隧道总长为1660m，其中暗埋段1253m，北侧敞开段216m，南侧敞开段191m；汉中门匝道隧道长445 m，其中暗埋段280m，南侧敞开段165m。主隧道横断面为双向六车道，采用单箱双室的箱涵形式；匝道隧道横断面为单车道加紧急停车带，采用单体箱涵形式。2.2 工程环境及范围城西干道地处老城区，沿线构筑物密集，地下管线众多。线路分别与广州路、清凉山路、龙蟠路和汉中路交叉，各交叉路口处交通繁忙，车流量较大。清凉门隧道修建范围K1+670K3+600,主要工作内容包括隧道主体及附属工程及路线范围内的地面道路、桥涵、给排水、供电照明工程以及综合管线等设施。2.3 工程勘察资料2.3.1 地形、地貌南京处于长江流域的丘陵和平原的复合地区，其地貌由构造格局，严重收到地貌和水文的影响，明显的表现就是在河漫滩平原、河流阶地和侵蚀的形式残丘三种类型沿着东北 - 西南走向的平行条带的分布，并大体上相应地分属堆积地形、侵蚀堆积地形和剥蚀构造地形三类成因类型。隧道区域大部分地段地貌单元属秦淮河漫滩；北侧清凉山隶属丘岗地貌单元，间夹有冲沟，沿线地形起伏变化较大，地面高程约在1128m之间。2.3.2 工程地质条件场地地基岩土层自上而下描述如下：1杂填土：灰黄色褐灰色，松散，是粉质黏土混碎石、碎砖等堆填而成的。层厚0.64.5m；2素填土：褐黄灰黄色，可塑为主，局部为软塑、硬塑，土质不均，是由粉质黏土填积。局部为粉质黏土混卵石、块石填积，埋深0.64.5m，层厚1.55.5m；3杂填土：灰灰黄色，可塑为主，土质不均。由粉质黏土混卵石、块石填积，含大量木桩等，局部分布。埋深3.05.6m，层厚2.38.6m；1粉质黏土：灰黄黄灰色，软可塑，含铁锰氧化物，韧性、干强度中等。埋深3.57.2m，层厚1.74.5m；2粉质黏土：灰色，软流塑，部分为淤泥质粉质黏土。，深7.814.0m，层厚1.020.9m。粉质黏土：灰色灰黄色棕红色，可塑，局部硬塑，含铁锰结核，局部底部夹风化残积物，埋深1.228.8m，层厚0.611.5m；粉质黏土混砾石、卵石：灰色灰黄色棕红色，粉质黏土为软可塑，埋深26.830.4m，层厚1.36.0m；1强风化泥岩、泥质粉砂岩：棕红色，风化强烈，结构已破坏，矿物成分显著变化，岩芯用手易碾碎，局部夹少量中风化岩块，属极软岩，遇水极易软化。埋深0.836.0m，层厚0.96.5m；2a中风化泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩：棕红色，泥质胶结，泥质及粉粒状结构，层状构造，岩质软硬相间，有裂隙发育，属极软岩，为软化岩石，遇水易软化。埋深0.939.0m，层厚0.812.2m；2中风化泥质粉砂岩、粉砂岩：棕红色，泥质胶结，粉粒结构。埋深5.443.0m；3中风化砂砾岩、砾岩：棕红色，钙质泥质胶结，砾状结构，块状构造，有节理发育，岩质硬，属较软岩，埋深21.223.0m；3a中风化砂砾岩、砾岩：棕红色，钙质泥质胶结，胶结较差、碎裂结构，岩质较硬，属较软岩，局部分布。2.3.3 水文地质条件（1）地表水此处范围及附近现有的主要地表水体基本上为来自场地西侧的秦淮河。西侧秦淮河与隧道走向大致平行，秦淮河距隧道（南段）中轴线60100m左右，距隧道（北段）中轴线距离在200400m左右。西侧的秦淮河河水与该场区的地下水没有明显水力联系。（2）地下水根据勘探提示的地层结构，场地内对本工程施工有影响的地下水主要为浅层潜水、弱承压水及基岩风化裂隙水。（3）浅层潜水地下水主要赋存于人工填土及新近沉积的层土中，场地人工填土厚度较大，水量丰富，透水不均，但总体上属弱透水透水地层；层新近沉积的软弱黏性土饱含地下水，为微透水地层。潜水稳定水位埋深与地面下的1.43.5m处，与地形起伏大致一样。水位受大气降水的渗入或地下管道渗漏补给（和周边地表水体亦呈互补关系），以蒸发和径流方式排泄，水位受季节性变化影响，年变幅约0.5m1.0m。（4）弱承压水弱承压水型的地下水赋存于层粉质黏土混砾石、卵石中，根据邻近场地类似地层经验，该层含少量地下水，具弱承压性。（5）基岩风化裂隙水基岩风化裂隙水主要分布于岩石风化界面和泥质粉砂岩、粉砂岩裂隙中。本场地岩石裂隙多被填充，裂隙水不丰富，基岩风化裂隙水对本工程设计和施工影响有限。2.4 K2+660K2+760处基坑工况此段基坑开挖深度10米，宽度28米，工程重要性等级为一级，中等复杂地基，抗震设防类别为乙级，地下水埋深距地面处2.7米,基坑底面以下一定范围内无承压水。土层分四层，均为粘性土，其分布情况如图2.2所示。图2.2 基坑土层分布情况2.4.1 各层土主要物理力学指标综合建议值基坑土层参数见表2.1。表2.1 土层参数土层名称层底埋深(m)重度压缩模量饱和重度sat(KN/)泊松比粘聚力内摩擦角（）静止侧压力系数K松散杂填土4.117.810.719.30.25（0.24）14(13)11(10)0.28(0.30)可塑杂填土9.818.49.220.10.2310170.31软-流塑粉质粘土14.317.93.2519.50.3512140.53可塑粉质粘土19.48.220.70.3017160.43注:松散杂填土层中，括号内数值为地下水位以下土的物理力学指标。2.4.2 地基承载力评估按建筑地基基础设计规范（GB50007-2002），根据各项现场原位测试、理论公式计算及地区经验综合评判提供的地基承载力特征值见表2.2。表2.2 地基承载力特征值层号土层名称承载力特征值fak（kpa）备注松散杂填土190(170)粉质黏土混碎石、碎砖等堆填可塑杂填土210粉质黏土混卵石、块石填积，软-流塑粉质粘土140部分为淤泥质粉质黏土可塑粉质粘土170局部硬塑，含铁锰结核注:松散杂填土层中，括号内数值为地下水位以下土的物理力学指标。3 基坑支护体系方案比选3.1围护体系的组成基坑围护结构通常分为桩式围护体系和重力式围护体系两大类，根据不同的工程类型及具体情况，这两大类可分成多种围护结构形式。1.地下连续墙特点：a.水下混凝土浇筑需要更复杂的施工工艺，成本较高;b.适用于软弱地基和建筑设施密集的城市地区深基坑;c. 施工噪声本底，振动小，与墙的接缝更好的密封效果，整体刚度，对周围环境影响不大;d.施工基坑范围可达到基地红线，从而使基地的建筑物使用面积提高，如果建筑物工期紧、施工场地较小，、还可以把地下连续墙当做主体结构并可以采用逆作法、半逆作法施工；e.为保证地下连续墙质量，要求较高的施工技术和管理水平。2.板桩式.钢板桩钢板桩特点：a. 钢板桩的成品结构、精密的接缝有质量保证；b. 施工时要注意防水连接器，从而防止水土流失，使接缝处地层塌陷和不稳定;c.具有很强耐久性，就可循环使用；d.施工比较方便、其工期比较短； e.钢板桩刚度比排桩和地下连续墙小，开挖后挠度变形较大；f.打桩产生的振动噪声，这往往会导致土壤的移动，从而导致大的地面下沉的生成。.预制混凝土板桩特点：a.接头防水性差；b.施工方便，快捷，施工周期短，成本低;c. 打桩对周围土壤板结振动和环境的影响比较大，不适合在城市建成区使用;d.可与主体结构相结合;e.对于在硬土层中施工，其很是不适合。.柱桩横列式特点：a. 施工方便，成本低，适合于挖掘深度浅宽度窄市政排水管道工程;b.容易引起周围地基沉降。3.组合式.SMW工法特点：a.良好的密封结构，可靠的结构强度，适用于各种土壤，加上多道支撑，可适合开挖各种地形;b.低噪音的施工，对周围环境影响小;c.在一定条件下这种施工方法不可以被替换，有很大的发展前景。4.自立式水泥土挡墙.水泥土搅拌桩特点：a.低噪音，低振动，结构密封较好的施工，造价经济；b.适用于软土地区，环保要求不高，不超过7米深处开挖；c.维护墙宽，一般占用3-4m，需占用基地红线内一部分面积。.高压旋喷桩挡墙特点： a.低噪音，低振动，对周围环境影响较小，密封性好；b.适用于软土地区，环保要求不高，不超过7米深处开挖；c.所需的污水处理，工艺复杂，成本高；d.作自立式水泥土挡墙，墙体较厚需占用基坑红先内一部分面积；e.由于密封的加固措施，以维持旋喷桩深度高达30米。5.柱列式.钻孔灌注桩 特点：a.噪音和振动小，其对周边环境的影响相对较小；b.适用于软地面使用时，其相对较差的防水连接器，从注浆的方法，选择适当的方法，根据地质条件，解决其严重的水问题；c.在砂和砾石地质中必须谨慎使用;d. 桩基质量取决于施工技术和施工工艺，需要考虑污水处理水平。.挖孔灌注桩 特点：a.施工方便，造价便宜，成桩质量有保证;b.施工、劳动保护条件较差；c.不能用于地下水不稳定的地质。6.放坡.土钉墙 特点：a. 土钉墙是一种加筋土技术，可以支持侧边开挖，流水作业，不占独立时期，施工也比较快；b. 设备简单，操作方便，所需的施工现场小以及少量的材料，良好的经济效果；c. 土体位移很小，可以利用信息技术施工。.自然放坡 特点：a.适用土质条件好，具有放坡空间的情况；b.经济效果比较好。3.2 基坑支护体系比较本基坑K2+660K2+760里程段工程地下水位较高，基坑开挖深度为10.0米，且周边建筑物较多，应确保基坑周边建筑物不出现较大变形，根据我国目前基坑工程中所取得的经验，其围护结构可选择以下几种方案：方案1：可以采用钢板桩并且设三道支撑；方案2：可采用钻孔咬合桩另外设三道内支撑；方案3：对于要求围护结构作永久结构的，则可采用设支撑的地下连续墙；方案4：可采用灌注桩加止水帷幕和锚杆；方案5：可采用SMW工法；方案6：对于较长的排管工程，可采用打设钢板桩，设三至四道支撑，或灌注桩后加必要的降水帷幕，设三至四道支撑。由于本工程离建筑物较近，故围护结构可考虑的方案有：方案2、方案3及方案4，表3.1为这三种方案的比较。表3.1 基坑支护方案比较方案名称钻孔咬合桩加内支撑地下连续墙加内支撑灌注桩加止水帷幕（或降排水）和锚杆整体性能较好好一般抗渗性较好好较好对环境的影响小小较小施工工期一般较短一般造价一般高一般其他特点受力性能好可以贴近施工，工效高地下结构施工方便3.3 支护方案的确定本工程地下水位较高，基坑开挖深度为10米，且周围建筑物较为密集，严格按照建筑基坑支护技术规程（JGJ12002）、建筑基坑工程技术规范（YB9258-12）、深基坑支护设计与施工中的有关要求进行。经过仔细的分析后，可以得出：对于造价较高的地下连续墙施工，从经济的角度考虑，方案3是不可取的；由于此工程地下水位较高，由于开挖的基坑土质较差，锚杆不能起到锚固的作用，而且灌注桩与止水帷幕相结合会增加工程造价，造成工期延长等很多不良问题，所以方案4也是不可以采用的；对于方案2，一方面在一定程度上比较安全，另一方面其不像地下连续墙那样增加工程预算，所以采用方案2，以钻孔咬合桩作为受力结构和止水帷幕，设一道钢筋混凝土支撑和两道钢管支撑作为此基坑的围护体系。其特点如下：a.施工噪声低，施工方便，造价经济，止水效果好；b.钻孔咬合桩作受力结构和止水；c.受力性能好；d.地下结构施工方便；e.对周围环境影响小。钻孔咬合桩的“桩墙”和圆形桩与异形桩组合而成的“桩墙”不同，咬合桩的混凝土终凝出现在桩的咬合以后，从而形成了连续没有缝隙的“桩墙”；它和普通的钻孔支护排桩来比较的话，在某种程度上大幅度使得支护结构的安全性和抗剪强度得以提高；它的截水性能比较良好，不需要采取其他的截水措施。钻孔咬合桩加数道适量的混凝土支撑和钢支撑为支护结构体系，这种组合式结构可取得较好的技术经济效果。本基坑支护体系方案，满足基坑土方开挖、主体结构施工及周围环境保护对基坑支护结构的要求，符合“安全可靠，经济合理，技术可行，方便施工”的原则。通过对支护体系形式的对比，从安全以及经济施工的角度上解决，本基坑采用钻孔咬合桩加三道内支撑作为基坑支护体系形式。第一道钢筋混凝土支撑设置在地表下0.5m，第二道钢管撑设在3.5m处，即第二次开挖面以上0.5m处,第二道钢管撑与第三道钢管撑间距为3m，即6.5m处。水平方向钢筋混凝土支撑每8m一道，钢管撑每3m一道。图3.2 第一道支撑施工后的基坑横断面图3.4 计算方法按照建筑基坑支护技术规程（JGJ 120-12）的要求，土压力计算采用朗肯土压力理论。求多层支点混合支护结构按等值粱法（连续梁法）计算，桩长是根据桩端力矩求出，并应满足抗隆起渗流稳定性以及整体稳定性要求。4 基坑支护体系设计计算4.1 土压力计算方法主动土压力；被动土压力有上述资料得；各土层 - - 各土层 - 4.2 第一道支撑轴力Rc1（挖深4m）的计算主动土压力地表层土压力 地下2.7m以上既地下水位以上上表层 地下2.7m以上既地下水位以上下表层 第一层土最低面上表层 第二层土上表面 第二层土底面 被动土压力 （1）-（1）上层 （1）-（2）下层 （2）-（1）上层 （2）-（2）下层图4.1 基坑开挖第一层土压力假设土压力零点距（2）-（1）第二层土上表层 层顶面x米，则有 对土压力零点取矩，计算第一道支撑轴力 Rc1 第一道与第二道支撑之间最大弯矩 Ma1计算假设此段的剪应力零点在距层顶 X m 处，则有 所以X=2.7m弯矩最大为 4.3 第二道支撑轴力 Rc2 (挖深7m)的计算被动土压力 (1) - (1) (1) - (2)图4.2 基坑开挖第二层土压力假设土压力零点位于距挖深面x米，则 取Rc1=27.68KN/m,然后对土压力零点求矩，计算第二道支撑轴力Rc2 第二道与第第三道支撑之间桩的最大弯矩 Ma2计算假设此段的剪应力零点在距挖深最底层层顶 x m 处，则有 对剪应力零点求矩，计算最大弯矩Ma2 Ma2=570-（111.89+93.88+29.152+49.67+6.463）=279.369KN.m4.4 第三道支撑轴力 Rc3（挖深10m）的计算主动土压力第三层土上层 挖深10m最低面 第三层土最低面 被动土压力 （1）-（1） （1）-（2）图4.3 基坑开挖第三层土压力假设此时的土压力零点在基坑底下x m处，则 此时对土压力为零点求矩 第三道与第第四道支撑之间最大弯矩 Ma3计算假设此段的剪应力零点在距第一层土底面x m 处，则有 对剪应力零点取矩，计算最大弯矩 Ma3 Ma3=478.42KN.m4.5 桩长计算由等值梁法求桩入土深度,设装进入第三层土下y m，由得；4727.225+1035.39y+67.5y2+1.83y3=4241.844+812.9y+85.589y2+6.78y34.95y3+18.089y2-222.49y-485.381=0 y=4.2桩长为14.3+4.2=18.5m，取桩长为19m。5 支护体系布置及支撑结构配筋设计和强度校核5.1 钻孔咬合桩布置及选型采用1000mm的桩径，桩中心距800mm，咬合厚度为200mm，钻孔咬合桩排列方式为一个素混凝土桩和一个钢筋混凝土桩间隔，素混凝土桩的承载力较钢筋混凝土桩小得多，故素混凝土桩只作为一种安全储备。因此，作用在单位计算长度l上，钢筋混凝土桩上的最大弯矩为： MAmax=0 MBmax=lMmaxMAmax素混凝土桩承受的最大弯矩;MBmax钢筋混凝土桩承受的最大弯矩;Mmax开挖过程中承受的最大弯矩；l单位计算长度，l=2d-2a，d为钻孔咬合桩直径， a为钻孔咬合桩的咬合厚度。工艺流程（图5-1）：总的原则是先施工A桩，后施工B桩，其施工工艺流程为：A1A2B1A3B2A4B3AnBn。要求必须在A桩混凝土初凝之前完成B桩的施工，B桩施工时，利用套管桩机的切割能力，切割掉A桩相交部分的混凝土，实现咬合。图5.1 钻孔咬合桩的工艺流程A按均匀周边配筋计算：桩身采用C35混凝土，混凝土强度设计值。12根直径28mm的HRB335钢筋，钢筋抗拉强度设计值 保护层厚度，则 全部纵向钢筋面积 ： 圆形截面面积：B 单桩承受最大弯矩： 钻孔灌注桩纵向受力钢筋沿圆截面周边均匀布置，其正截面受弯承载力按下列公式计算：解得将，与各已知值代入M可得： 故按主筋1228配筋可以满足要求。螺旋箍筋根据构造要求采用8200，加强筋根据构造采用121000。 图5.2 钻孔咬合桩的配筋图5.2冠梁配筋计算（1）冠梁设计冠梁截面尺寸 1000800mm，顶面标高0.00，支撑最大间距取 8.0m ，采用 C35砼，HRB335 级钢筋为纵筋，HPB300 级钢筋为箍筋。a.正截面受弯计算（按对称配筋计算） R1max=27.68kN/m ，L=8.0m M=1.251.127.68821/12=202.98 kNm 选用26钢筋，此时 0.256%所以满足要求 斜截面受剪计算 故只需按构造配筋。选用四肢8200为箍筋，验算最小配筋； 图5.3 冠梁的尺寸及配筋5.3 钢围檩强度验算第二、三层均为钢支撑，围檩均采用 Q235级 H型钢，尺寸为 4883001118mm，加劲肋采用钢板 358193.520mmN=338.7KNM=358.815KN.m截面积；A=164.40mm2惯性矩；Ix=7.14108回转半径；毛截面模量；a.钢围檩抗弯验算 满足要求b.钢围檩抗剪验算 满足要求c.钢围檩抗压验算 满足要求图5.4 钢围檩大样图5.4 内支撑配筋计算考虑到地铁施工的方便性，内支撑中第一道采用钢筋混凝土结构，其它内支撑均采用Q235 号钢支撑。5.4.1 第一道内支撑计算截面尺寸 800700mm，采用 HRB335 级钢筋为纵筋，HPB300 级钢筋为箍筋，即10200，C35砼。支撑最大间距8.0m，立柱最大间距 12.6m。取混凝土重度c=25.00kN/m3。a.支撑轴力：b.支撑弯曲自身产生弯矩施工荷载产生的弯矩（取q=5KN.m施工安装偏心产生的弯矩（2）= 所以，总的支撑弯矩M合=305.6+109.2+7.6728=422.4728KN.mc.偏心距计算：附加偏心距；轴向压力对截面重心的偏心距：初始偏心距；由于所以要考虑偏心增大系数折减系数；偏心距增大系数则a.配筋计算由于且故，为大偏心受压砼受压区高度 x 计算： 选用2622钢筋，实配图5.5 第一层混凝土支撑配筋图5.4.2 钢支撑稳定性验算由于第二道至第三道内支撑均采用60916mm 的 Q235 号热轧钢管，故只需对其中最大支撑轴力进行验算，取 Rc，max=225.8kN/m，角撑最大间距为 3.0m，立柱最大间距为8.13m；对撑最大间距为 3.0m，立柱最大间距为 12.6m。(1)计算参数 外径D=609mm 内径d=591mm 壁厚t=16mm截面积 惯性矩 毛截面模量 (2)对撑验算轴力自重弯矩； 自重产生弯矩： 施工荷载产生弯矩（） 施工安装偏心产生的弯矩（1）所以总支撑弯矩计算支撑强度L=8.13m长细比 该截面为 a 类，查表知杆件稳定性系数a.强度验算 满足强度要求b：稳定性验算弯矩作用平面内稳定性验算： 弯矩作用平面外稳定性验算： 经验算，稳定性均满足要求图5.6 钢支撑大样图5.5 立柱配筋该立柱选用Q235号四肢L14014mm组成的截面尺寸为400400mm的缀板式格构柱，入桩深度为 2.0m，其单肢力学特性为： =37.57cm2，Z0 =3.98cm，= =688.8cm4。缀条选用 L706600， = =13.8mm， =816.0mm2。(1) 上部荷载计算a: 单层砼支撑、联系梁自重和活载的设计值砼支撑：钢支撑：b:使支撑纵向稳定所需水平压力产生的竖向荷载NK2=0.1231.128=23.11KNNK3=0.1544.095=54.41KNNK4=0.1956.8275=95.68KN(2)LZ1 立柱上部钢格构强度验算 a：一、二层支撑之间钢格构强度验算N=23.11+139.7=162.81KN 柱长L0=3m 组合构件惯性矩为：回旋半径,查表；考虑立柱上作用弯矩 50kN.m 满足设计要求b：二、三层支撑之间钢格构强度验算 N=255.02KN 柱长L0=3m组合构件惯性矩为：回旋半径,查表；考虑立柱上作用弯矩 70kN.m 满足设计要求c：三层支撑以下钢格构强度验算N=388.5KN 柱长L0=3.5m组合构件惯性矩为：回旋半径,查表；考虑立柱上作用弯矩 90kN.m满足设计要求(3)钢格构柱缀条验算柱中剪力； 查表得； 满足要求图5.7 钢格柱大样图 (4)下段钢筋混凝土立柱强度验算取立柱桩径900，基坑面下桩长L米,取=26KPa P=388.5+3.140.452L251.2=388.5+19.1L KN=3.140.926L=73.48L KN由F=1.2P 得L=8.28 实取L=8.3m配筋：主筋为1222，螺旋筋8200。图5.8 立柱下部桩配筋6 基坑降水与稳定性分析6.1 降水分析6.1.1 水井的布置 基坑内降水井根据地质情况采用无砂管或钢管井，其布置原则：一般根据基坑的面积按照单井的有效抽水面积a的经验值来确定，而经验值是根据场地潜水含水层的特性及基坑的平面形状来确定。根据该城西干道地区地质、水文特点，结合以往类似工程经验，单井有效的抽水的面积a的经验值为150m2250m2，取250m2，降水井最大深度18m，按LH+5m（H为对应井点里程处的基坑深度）设计；降水井数量估算如下：坑内降水井数量的估算公式：n=A/a 式中：n-井数(口)； A-基坑降水面积(m2)； a -单井有效抽水面积(m2)；基坑底部面积约为50026m2，N=50026/250=200.1,取201口。降水井沿基坑内分两排，梅花形布置。6.1.2 降水井（1）井口：井口要高出地面200mm，地面以下1.5m范围内采用优质粘土封闭。（2）井径：直径为705mm。（3）滤水管：采用273*3mm铁制桥式滤水管，井口下1.5m外包一层100150g/m2针刺无纺布。（4）填砾料：井深范围内回填37mm滤料。（5）井深：LH+5m（H为对应井点里程处的基坑深度）。如图图6.1 降水井结构6.2 基坑帷幕设计采用单排三轴深搅桩作为基坑支护的全封闭止水帷幕，桩径 d=900mm。按抗管涌要求求止水桩桩长基坑最大挖深为10米，地下水位位于地面2.7米，坑内水位埋深11米，止水桩嵌固深度；综合考虑，桩长10+1+3.06=14.06m，实际取14.5m6.3 抗隆起验算已知支护结构嵌入深度t=9m球的坑底下土层参数加权平均值Cp=21.23kpa 由满足要求图6.2 支护结构底部抗隆起验算简图6.4 整体稳定验算 无论是放坡开挖还是支护开挖，都需要进行整体稳定性验算，当支护结构嵌固深度不足，可能发生失稳。一般进行整体稳定性验算都会使用瑞典条分法。总应力法计算公式为； 式中，K为整体稳定安全系数(1.3);Mk为抗滑力矩() ;Mq为滑动力矩（）；为最危险滑动面上第i土条滑动面上的固结不排水剪粘聚力（kpa），内摩擦角标准值（）；为第i土条的滑裂面弧长（m）;为第i土条的宽度（m）；作用于滑裂面上第i土条的重量，水位以上按上覆土层的天然土重计算，水位以下按上覆土层的饱和土重计算（）；为第i土条弧线中点切线与水平线夹角（）；为建筑基坑侧壁重要性系数；为作用于基坑面上的荷载（kPa）。本设计中为了对其进行稳定性验算，圆点位于距离基坑上段x=-2m,y=2m取其弧半径为21m，将滑动面分成8个土条进行稳定性验算如图6-2图6.3 整体稳定性计算图分成八块土条后对各个系数进行求取得如下表；表6.4 稳定性计算各系数大小111.630.40.489.04413.414.2825211.620.90.488.32814.4714.2725311.611.30.488.32815.414.2625411.61.70.488.32816.414.2525511.592.150.488.32817.414.2425611.582.580.488.32818.514.2325711.573.010.488.32819.514.2225811.563.440.488.32820.514.2125由表得； 1.3所以其稳定性满足要求。6.5 渗流稳定验算此基坑按坑底下一段深度范围内无承压