刘涛毕业设计完成版

本科毕业设计说明书合肥地铁紫云路车站基坑支护设计与施工组织THESUBWAYFOUNDATIONPITDESIGNANDCONSTRUCTIONORGANIZATIONOFZIYUNROADINHEFEI学院（部）土木建筑学院专业班级土木111班学生姓名刘涛指导教师王晓健副教授2015年5月31日安徽理工大学毕业设计安徽理工大学毕业设计任务书专业、班级土木111班姓名刘涛日期20155311设计题目合肥地铁紫云路车站基坑支护设计与施工组织（专题）2设计原始资料任务书、勘察报告、图集、规范3设计文件说明书合肥地铁紫云路车站基坑支护设计与施工组织说明书图纸施工总平面图、桩配筋图、大样图4设计任务下达日期5设计完成日期6设计各章节答疑人部分王晓健部分王晓健部分王晓健部分王晓健部分王晓健部分王晓健7指导教师王晓健8教研室负责人9系负责人安徽理工大学毕业设计安徽理工大学毕业设计成绩评定专业、班级土木111班姓名刘涛完成日期20155311、设计题目合肥地铁紫云路车站基坑支护设计与施工组织2、专题3、答辩评定意见4、毕业设计成绩的评定指导教师（分）评阅教师（分）毕业答辩（分）总分5、答辩委员会（签名）日期安徽理工大学毕业设计合肥地铁紫云路车站基坑支护设计与施工组织摘要本设计为地铁车站的基坑支护设计。本设计是根据国家现行建筑基坑支护技术规程,在给定地质勘察报告的条件下，进行基坑支护设计，主要目的是掌握基坑支护的设计方法。本设计采用了钻孔灌注桩加锚杆的基坑支护结构。在土压力计算过程中，运用了朗肯土压力理论；在内力计算过程中，运用了等值梁法；在配筋计算过程中，参照了混泥土结构设计规范在降水处理设计时参照了建筑基坑支护技术规程；计算过程中除了以国家现行建筑基坑工程技术规程为依据外,还大量的把实际经验运用其中,加强理论与实践的结合。此次设计的主要指导原则是如何保证基坑的安全可靠、方便施工，并达到经济的效果。通过这篇论文，直观的说明了基坑支护设计所需的各种参数。工程技术人员在进行基坑支护设计时可参照本文的设计方法。关键词深基坑，钻孔灌注桩，锚索，施工组织安徽理工大学毕业设计THESUBWAYFOUNDATIONPITDESIGNANDCONSTRUCTIONORGANIZATIONOFZIYUNROADINHEFEIABSTRACTTHISDESIGNISTHEFOUNDATIONPITDESIGNFORASUBWAYSTATIONTHEDESIGNISBASEDONTHEEXISTINGNATIONALBUILDINGTECHNICALREGUATIONS,EXCARATION,GEOLOGICALSURVEYINTHEGIVENCONDITIONSOFTHEREPORTDESIGNFOUNDATIONPITTHEMAINPURPOSEOFTHEDESIGNISTOGRASPTHEDESIGNMETHODSOFFOUNDATIONPITTHEDESIGNHASUSEDTHEFOUNDATIONPITMETHODSOFBOREDCAISSONPILEWITHPILEANCHORDURINGTHECALCULATINGOFSOILPRESSURE,PUTTHESOILPRESSURETHEORIESOFWJMRANKINETOUSEINTHECOURSEOFCALCULATINGININTERNALFORCE,MAKEUSEOFTHEEQUIVALENTBEAMMETHODWHENMATCHINGTHESTEELTOCALCULATE,HAVECOMPLYWITHTHECEMENTSTRUCTUREDESIGNSPECIFICATIONNORMINTHEDESIGNOFDRAINING,MAKEUSEOFTHETECHNICALSPECIFICATIONFORRETAININGANDSTRENGTHENEDTHECOMBINATIONOFTHEACTUALEXPERIENCEWITHTHETHEORIESTHEGUIDELINEOFTHISDESIGNISHOWTOGUARANTEETHEFOUNDATIONPITSAFE、RELIABLE、CONVENIENTTOCONSTRUCT,ANDWHETHERREACHTHEECONOMICRESULTORNOTTHROUGHTHISPAPERS,WECANSEEVARIOUSKINDSOFPARAMETERSTHATARENEEDEDINTHEFOUNDATIONPITDESIGNENGINEERSANDTECHNICIANSCANCONSULTTHEDESIGNMETHODOFTHISTEXTWHILECARRYINGONTHEFOUNDATIONPITDESIGNKEYWARDSDEEPFOUNDATION，PILEANCHORRETAININGSTRUCTURE,CONSTRUCTIONORGANIZATION安徽理工大学毕业设计目录1工程基本情况111建筑工程概况112工程地质与水文地质条件1121工程地质1122水文地质22深基坑围护结构方案与选择421支护体系的组成422支护结构类型423围护墙（挡墙）型式选择5231深层搅拌水泥土围护墙5232钢板桩6233钻孔灌注桩6234地下连续墙6235SMW工法8236土钉墙824支撑（拉锚）型式选择825基坑降水方法926基坑特点1027基坑支护方案选择103围护结构设计1231设计基本参数1232土压力的计算12321土压力计算算法的选择12322土压力的计算方法13323主动土压力计算1633围护结构的设计计算20331计算理论的确定20332各层锚索拉力计算2034围护结构的内力27341排桩的嵌固深度计算27342排桩所受最大弯矩和最大剪力3035围护结构及基坑的稳定性验算35351整体稳定性验算35352抗隆起验算3836支护结构的设计计算39361钻孔灌注桩的设计计算39362冠梁的设计计算41363锚杆的设计计算41364腰梁的设计4737基坑降水494围护结构施工及土方开挖50安徽理工大学毕业设计41施工方法选择5042围护结构施工50421钻孔灌注桩施工50422锚索施工5143基坑开挖53431施工准备53432施工流程53433施工设备5344施工组织设计5345施工安全技术措施54451安全用电措施54452现场消防安全措施54453建筑施工安全措施5446基坑质量检查与验收545工程检测5551监测内容5552量测原件布置与安装55521监测点布置55522监测原件安装5553监测时间5554监测数据分析与预报566工程概预算5761材料消耗量计算5762概预算费用58参考文献59致谢60安徽理工大学毕业设计11工程基本情况11建筑工程概况本工程（合肥地铁1号线紫云路地铁站）位于合肥市滨湖新区启动区内，车站主体位于庐州大道东侧，跨紫云路路口南北向布置，与远期的7号线成十字侧岛换乘。车站设置南北菱格半地下站厅，站前设置下沉广场，出入口分布形式为2个下沉广场集散出入口位于庐州大道东侧，分别位于紫云路南北两侧。该车站有效站台中心里程为右CK21919000，设计起点分界里程为右CK21692703，终点分界里程为右CK22001653。车站主体结构外包长度为31035M。本次设计为一期部分，施工车站长度为1775M、标准段基坑开挖深度1531M。车站主体侧墙结构采用复合式侧墙体系，采用钢筋混凝土双层双跨和双层三跨的框架结构。主体结构受力体系由侧墙、立柱、梁和顶板、楼板、底板等构件组成。出入口通道采用单层单跨矩形框架，出入口敞开段为U形槽结构。车站结构工程设计使用年限为100年，安全等级为一级，结构按6度地震烈度进行抗震设计。地下结构具有战时防护功能，按平战转换进行设计，设防部位按6级人防荷载进行验算，设置相应的防护设施。结构主要构件耐火等级为一级。根据车站底板所处地层的特性，为避免人为设缝导致结构纵向刚度降低，故不设置贯通整个横断面方向的变形缝，而采用设置后浇带、分段浇筑等方法，以消除大部分收缩应力，并适当增大结构底板的厚度、加强纵向配筋数量以抵抗后期差异沉降对结构的影响。地下车站、人行通道及机电设备集中区段的结构防水等级为一级，不允许渗水，结构表面无湿渍。风道结构的防水等级为二级，即结构不漏水，结构表面允许有少量、偶见湿渍。12工程地质与水文地质条件121工程地质根据地质资料，地层层序自上而下依次为填土层层号1，具体如下褐色灰色，局部褐黄色，上部为杂填土，松散，下部以素填土、耕植土为主，呈软可塑状。该层填料较复杂，由粉质粘土与碎砖、碎石填积，局部夹含有机质的淤泥及淤泥质土。主要堆积于老城区，厚度为10M。晚更新世冲湖积相沉积成因土层层号2，具体如下2粉质粘土灰黄色，下部渐变为灰色。可软塑，层厚50M。晚更新世浅海相、海陆交相沉积成因土层层号3，具体如下安徽理工大学毕业设计23粉土灰黄灰色，稍密状，摇振反映迅速。含云母片，偶见贝壳碎片。层厚60M。晚更新世湖、冲湖积相沉积因土层层号4，具体如下4粉质粘土褐黄色、灰色，可软塑，呈上硬下软状，均质性差，局部地段无规律地分布有薄层流塑状粉质粘土和粉土，微层理较发育，偶见铁质斑，夹泥质结核硬块。层厚70M。（5）晚更新世泻湖相沉积因土层层号5，具体如下5粉质粘土灰色，以流塑软塑，局部夹可塑状粉质粘土和粉土、粉砂，均一性差，见有贝壳碎屑，微层较发育。仅在深孔中揭露，层厚200M。（6）中更新世冲湖积相沉积成因土层层号6，具体如下6粉质粘土灰绿青灰色，可塑，局部软塑，见微层理。仅在深孔中揭露，层厚120M。7中更新世的古沙洲相沉积成因土层层号7，具体如下7粉土灰色，中密，摇振反映中等。局部夹粗砂和粉质粘土，层厚40M。122水文地质合肥城市地区地属亚热带季风气候区，气候温和湿润，冬冷夏热，四季分明，降水量丰富。合肥城市市地处江南水网区，属长江流域太湖水系，区内地表水系极为发育，常年平均水位088M，历史最高水位249M，最低水位001M。雨季主要在78月份，旱季出现在12月份至翌年3月份，水位受季节性控制，年水位变幅为1M左右，且与地表水存在着较为密切的水力关系互补关系。根据地质报告，可将地下水分为孔隙潜水层、微承压含水层、承压含水层。（1）孔隙潜水含水层由填土层组成含水层。人工填土层由粉质粘土夹碎石、碎砖混填，在粗颗粒较高处存在大孔隙，成为地下水的赋存空间，其透水性较好，但不均匀。量测的孔隙潜水水位埋深在地面以下0918M，地下水的补给来源主要为大气降水、地表水。水位受季节性控制，年水位变幅为10M左右，且与地表水存在着较为密切的水力关系。（2）微承压含水层由晚更新世沉积的3层粉土4层粉质粘土构成含水层组。该含水层组埋藏较浅，厚度较大，其中3层赋水性、透水性较好，含水量较丰富。（3）水质及腐蚀性评价经调查场地及周围无环境污染源，场地土通常对建筑材料无腐蚀性。场地地下水埋藏较浅，根据地下水腐蚀性评价结果，判定场地土对混凝土有弱腐蚀性；对钢筋混凝土安徽理工大学毕业设计3结构中钢筋有腐蚀性；对钢结构有弱腐蚀。安徽理工大学毕业设计42深基坑围护结构方案与选择近年来我国随着经济和城市建设的迅速发展，地下工程越来越多，开发和利用地下空间的要求日显重要。地下铁道、地下车库、地下变电站、地下商场、地下仓库、地下人防工程以及高层建筑的多层地下室日益增多。改革开放前，基坑开挖规模较小，开挖深度较浅，通常均可采用放坡开挖，或用少量钢板桩进行临时性支护。随着城市建设的发展，地下空间的开发和利用成为一种必然趋势，单个基坑的开挖面积越来越大，开挖深度也越来越深，而且，这些深、大基坑通常都位于周边建筑物密集分布区域，施工场地紧张，周边环境复杂，在基坑平面外没有足够的放坡空间，采用以往临时性简单施工措施已经难以保护地下主体结构施工和基坑周边环境的安全，为此，不得不采用支护结构来保证施工的顺利进行。支护结构指的是支挡或加固基坑侧壁的承受荷载的结构。是在建筑物的地下工程建造时为确保土方开挖，控制周边环境影响在允许范围内的一种施工措施。通常有两种情况，一种情况是在大多数基坑工程中，基坑支护结构是属于地下工程施工中过程中作为一种临时性结构设置的，地下工程施工完成后，即失去作用。另一种情况是基坑支护结构在地下工程施工期间起支护作用，在建筑物建成后的正常使用期间，作为建筑物的永久性构件继续使用。21支护体系的组成至今，工程实践中已发展多种支护结构体系。支护结构体系按其工作机理和材料特性，分为水泥土挡墙体系、排桩和板墙式支护体系和边坡稳定式三类。水泥土挡墙体系，依靠其本身的自重和刚度保护坑壁，一般不设支撑，特殊情况下经采取措施后亦可局部加设支撑。排桩和板墙式支护体系，通常由围护墙、支撑（或土层锚杆）及防渗帷幕等组成。当主体工程建设或环境条件有特殊要求、采用逆作法施工多层地下室结构时围护墙就兼作地下室结构外墙，在基坑土方开挖阶段，地下室的各层楼板结构就用作围护墙的支撑。此种情况下的支护体系就与地下室结构合二为一。为了避免产生流沙、管涌、突涌等渗流破坏，保证基坑开挖和地下结构的正常施工，保护地下水资源环境，对地下水水位较高、水量较大或存在承压水的基坑，有必要采取截水、降水、排水、回灌等地下水控制措施。22支护结构类型支护结构按其工作机理和围护墙的型式分为下列类型安徽理工大学毕业设计5上述各类支护型式的支护结构，各有其特点和适用范围。支护结构应具有挡土、防渗功能。上述支护结构中，有的类型除能挡土外，本身亦具备或基本具备挡水、防渗功能，如深层搅拌水泥桩、高压旋喷桩、小趾口的拉森钢板桩、地下连续墙、组合式支护结构等。而有些类型的支护结构本身不具备挡水、防渗功能，如排桩式支护结构，用于地下水位较高地区则需在其背后加作防水帷幕，最常用的防水帷幕即一定厚度的深层搅拌水泥土桩或高压旋喷桩挡墙。23围护墙（挡墙）型式选择现将上述部分支护结构围护墙的特点和适用范围介绍如下，供选择时参考。231深层搅拌水泥土围护墙深层搅拌水泥土围护墙式采用深层搅拌机就地将土和输入的水泥浆强行搅拌，形成连续搭接的水泥土柱状加固体挡墙。有湿法和干法之分。湿法即输入的是水泥浆，将水泥浆与土强行搅拌，应用较多；干法即输入的是水泥粉，亦即粉喷桩，即将干水泥粉与土搅拌，较少应用，使用时要采取措施保证喷粉和搅拌的均匀，目前应用较少。水泥土加固体的渗透系数一般不大于107CM/S,能止水防渗，因此水泥土围护墙属重力式挡墙，利用其自身的重量和刚度，来进行挡土和防渗，具有双重作用，水泥土围护安徽理工大学毕业设计6墙亦兼作隔水帷幕。水泥土围护墙采用湿法施工时，开挖深度一般不超过7M，此种情况下较经济，围护墙的变形亦易控制，当然在特殊情况下采取措施后亦可超过限值。水泥土围护墙的优点由于一般坑内无支撑，便于机械化快速挖土；具有挡土、止水的双重功能；一般情况下较经济。其缺点首先是位移相对较大，尤其在基坑长度大时。为此可采取中间加墩、起拱等措施以限制过大的位移；其次是厚度较大，只有在红线位置和周围环境允许时才能采用，而且在水泥土搅拌施工时要注意防止影响周围环境。一般情况下，当红线位置和周围环境允许，基坑深度7M，在软土地区应优先考虑采用此方法。232钢板桩一般使用的钢板桩有两种槽钢钢板桩、热轧锁口钢板桩，可根据不同情况选用适合的钢板桩。钢板桩的优点是材料质量可靠，在软土地区打设方便，施工速度快而且简便；有一定的挡水能力；可多次重复使用；一般费用较低。其缺点是一般的钢板桩刚度不够大，用于较深的基坑时支撑工作量大，否则变形较大；在透水性较好的土层中不能完全挡水；拔除时易带土，如处理不当会引起土层移动，可能危害周围的环境。233钻孔灌注桩钻孔灌注桩围护墙是桩排式中应用最多的一种，在我国得到广泛的应用。根据目前我国常用的钻孔灌注桩施工工艺，钻孔灌注桩围护墙多为间隔排列式，它不具备挡水功能，适用于地下水位较深、土质较好地区。在地下水位较高地区应用，则需另做挡水帷幕，在上海等地挡水帷幕应用最多的是施工12M厚的水泥土搅拌桩。钻孔灌注桩围护墙与水泥土搅拌桩挡水帷幕之间的缝隙（100MM左右），如遇透水性大的砂性土层，亦可进行注浆，以进一步增强防水能力。钻孔灌注桩施工具有无噪声、无振动、无挤土的优点。钻孔灌注桩桩排围护墙刚度大、抗弯能力强、变形相对较小。如基坑周围狭窄，不允许在钻孔灌注桩后再施工12M厚的水泥土桩防水帷幕时，可考虑在水泥土桩中打钻孔灌注桩。234地下连续墙地下连续墙主要有预制钢筋混凝土连续墙和现浇钢筋混凝土连续墙两类，通常地下连续墙一般指后者。通常连续墙的厚度为600MM、800MM、1000MM，也有厚达1200MM的。安徽理工大学毕业设计7地下连续墙刚度大，止水效果好，是支护结构中最强的支护型式，适用于地质条件差和复杂，基坑深度大，周边环境要求较高的基坑，但是造价较高，施工要求专用设备。地下连续墙施工采用专用的挖槽设备，沿着基坑的周边，按照事先划分好的幅段，开挖狭长的沟槽。挖槽方式可分为抓斗式、冲击式和回转式等类型。在开挖过程中，为保证槽壁的稳定，采用特制的泥浆护壁。泥浆应根据地质和地面沉降控制要求经试配确定，并在泥浆配制和挖槽施工中对泥浆的相对密度、黏度、含砂率和PH等主要技术性能指标进行检验和控制。每个幅段的沟槽开挖结束后，在槽段内放置钢筋笼，并浇筑水下混凝土。然后将若干个幅段连成一个整体，形成个连续的地下墙体，即现浇钢筋混凝土壁式连续墙。优点施工时振动小，噪音低，非常适合本基坑的开挖支护设计；墙体刚度大，特别适合本基坑复杂的地质条件，尤其是对松散填土及软塑淤泥质粉质粘土的支挡效果明显，基坑安全性能够得到保证；防渗性能好，地下连续墙现今工艺已成熟，在墙体结头和施工方法上都得到改进，墙体几乎不透水，因此对于本基坑高达1M的地下水位相当适合采用连续墙可以不降排水，在施工时只要及时的进行排水即可；占地少，且对周边地层扰动小，适用于城市建筑密集区，空间狭小，采用地下连续墙可以充分利用建筑红线以内有限的地面和空间，能够充分发挥其经济效益，在施工过程中，不会引起地面沉降，因此对周围建筑没有丝毫影响；工效高，工期短，质量可靠，经济效益高。采用地下连续墙是真正的优质高效，符合现代都市的竞争理念，业主容易接受；对基坑开挖所处环境要求低，可适用于多种土层，除夹有孤石、大颗粒卵砾石等局部障碍物时影响成槽效率外，对黏性土、无黏性土、卵砾石层等各种地层均能高效成槽。缺点对废泥浆处理，不但会增加工程费用，如泥水分离不完善或处理不当，造成新的环境污染；安徽理工大学毕业设计8槽壁坍塌问题。如地下水位急剧上升，护壁泥浆液面急剧下降，土层中有软弱的砂性砂层，泥浆的性质不当或已变质，施工管理不当等均可能引起壁槽壁坍塌，引起地面沉降，危害邻近工程结构和地下管理的安全。同时也可能使墙体混凝土体积超方，墙面粗躁结构尺寸超出允许界限；本基坑支护均为临时支护，采用地下连续墙费用要相对较高，但为保证安全稳定及效率，费用仿高510的预算之内，同时采用连续墙施工，工序简单，变更较少，费用易于控制。235SMW工法SMW工法亦称劲性水泥土搅拌桩法，即在水泥土搅拌桩内插入H型钢等，将承受荷载与防渗挡水结合起来，使之成为同时具有受力与抗渗两种功能的支护结构的围护墙。坑深大时也可以加设支撑。236土钉墙土钉墙是一种边坡稳定式的支护结构，其作用与被动的起挡土作用的上述围护墙不同，它是起主动嵌固作用，增加边坡的稳定性，使基坑开挖后坡面保持稳定。施工时每挖深15M左右，挂细钢筋网，喷射细石混凝土面层厚50100MM,然后钻孔插入钢筋（1015M左右、纵、横向的间距均为15M左右），加垫板并灌浆，依次进行直至坑底。基坑坡面有较陡的坡度。土钉墙主要用于土质较好的地区，我国华北和华东北部一带应用较多，目前我国南方地区亦有应用，有的已用于坑深10M以下的基坑，效果较好，经济性好，在土质较好的地区应积极推广。24支撑（拉锚）型式选择深度较大的基坑，为使围护墙经济合理和受力后变形的控制在一定范围内，都需要沿围护墙竖向增设支承点，以减小跨度。如在坑内对围护墙加设支承称为内支撑；如在坑外对围护墙拉设支承，则称为拉锚（土锚）。内支撑受力合理、安全可靠、易于控制围护墙的变形，但内支撑的设置给基坑内挖土和地下室结构的支模和浇筑带来一些不便，需通过换撑加以解决。用土锚拉结围护墙，坑内施工无任何阻挡，但于软土地区土锚的变形较难控制，且土锚有一定长度，在建筑物密集地区如超出红线尚需专门申请，否则是不允许的。一般情况下，在土质好的地区，如具备锚杆施工设备和技术，应发展土锚；在软土地区为便于控制围护墙的变形，应以内支撑为主。安徽理工大学毕业设计9支护结构的内支撑体系包括围檩、支撑和立柱。围檩固定在围护墙上，将围护墙承受的侧压力传给支撑。支撑为受压构件，长度超过一定限度时稳定性不好，所以中间需加设立柱，立柱下端需稳固，力争插入工程桩内，实在无法利用工程桩处只得另专门设置桩（灌注桩）。支护结构的内支撑，按材料分，分为钢支撑和钢筋混凝土支撑两类（1）钢支撑的优点是安装和拆除速度快，能尽快发挥支撑作用，减小时间效应，能使围护墙因时间效应增加的变形减小；可以重复使用，多为租赁方式，便于专业化施工；可以施加预紧力，还可以根据围护墙变形发展情况，多次调正预紧力值以限制围护墙变形发展。其缺点是整体刚度相对较弱，支撑的间距较小；由于在两个方向施加预紧力，使纵、横向支撑的连续处处于铰接状态。（2）钢筋混凝土支撑，是随着挖土的加深，根据设计规定的位置现场支模浇筑的支撑。其优点是形状多样性，由于是现浇而成，可浇筑成直线、曲线构件，可根据基坑平面形状，浇筑成最优化的布置型式；整体刚度大、安全可靠，可使围护墙的变形小，有利于保护周围环境；可方便地变化构件的截面和配筋，以适应其内力的变化。其缺点是支撑成型和发挥作用时间长，现场浇筑需要时间较长，再加上养护达到规定的强度，时间更加长，为此时间效应大，使围护墙因时间效应而产生的变形增大；属一次性的支撑结构，不能重复使用（做成装配式者例外）；拆除相对困难，如利用控制爆破拆除，有时周围环境不允许，如用人工拆除，时间较长，劳动强度大。在软土地区有时在同一个基坑工程中，钢支撑和钢筋混凝土支撑同时应用。如为了较好的保护环境、控制地面变形，上层支撑用钢筋混凝土支撑；基坑下部为了加快支撑的装拆、加快施工速度，下层支撑采用钢支撑。25基坑降水方法在深基坑工程中，降水是重要的一环。降水设计和施工是否得当，对深基坑工程能否顺利进行起重要作用。降水的作用是（1）对于放坡开挖的基坑，可截住坡面和坑底的渗水，防止土粒流失，增加边坡的稳定性和防止坑底隆起；（2）对有支护开挖的基坑，如坑外降水，可减少围护墙的侧向压力；如坑内降水，可降低土的含水量，使土壤产生固结，有利于提高土壤的被动抗力，也有利于机械下坑开挖施工，同时，也可防止或减少坑底隆起。实行坑内降水，支护结构的围护墙需有良好的隔水性能，如上所述，桩排式围护墙需有隔水帷幕，板墙式围护墙需处理好接头部位，使其能有效隔水。否则坑外地下水会渗入基坑，使坑外地下水位降低，影响环境。安徽理工大学毕业设计10深基坑降水，目前在软土地区应用最多的是真空深井泵、喷射井点以及轻型井点的联合应用，即上层地下水用轻型井点降水，以便及早进行挖土，拔出后下层地下水用深井泵等降水。26基坑特点综合分析本工程的地理位置、土质条件及基坑开挖深度的影响，有以下的特点（1）施工车站长度为1775M，宽度467M，标准段基坑开挖深度1531M，属于面积较大基坑。工程范围内基本无建（构）筑物及地下管线的影响，不需管线保护措施。（2）施工区域内土层多为粘性土，而且透水性不高，因此施工期间只需要进行排水沟降水即可满足正常施工所需的条件。（3）开挖深度较深，深度为1531M。基坑保护等级地下三层结构区为二级，地下二层结构区为三级。（4）基坑开挖深度范围内的土多为粉粘土，土层的工程性较差。27基坑支护方案选择根据本工程的特点，设计时此基坑有可能采用的几种支护形式从技术上和经济上进行了分析比较。（1）采用地下连续墙及钢支撑优点1施工时振动小，噪音低，非常适合本基坑的开挖支护设计；2墙体刚度大，特别适合本基坑复杂的地质条件，尤其是对松散填土及软塑淤泥质粉质粘土的支挡效果明显，基坑安全性能够得到保证；3防渗性能好，地下连续墙现今工艺已成熟，在墙体结头和施工方法上都得到改进，墙体几乎不透水，因此对于本基坑高达1M的地下水位相当适合采用连续墙可以不降排水，在施工时只要及时的进行排水即可。本方案充分考虑了基坑地下水位高，面积大，高度大，且土层为软塑型粉粘土等特点。主体采用地下连续墙强度高又可以止水，并成为基础的结构部分，与后浇的内衬共同组成永久性结构的侧墙。机械化程度高，能保证工期，是比较安全可靠的施工方法。缺点地下连续墙作为挡土结构时造价比较高；在一些特殊地质条件下施工难度大；还须有泥浆处理条件，对废泥浆的处理会造成环境污染。施工中如出现槽壁坍塌问题会引起邻近地面沉降，墙体混凝土超方。（2）采用钻孔灌注桩结合锚索钻孔灌注桩支护墙体的特点有安徽理工大学毕业设计111施工时无振动、无噪音等环境公害,无挤土现象,对周围环境影响小；2墙身强度高,刚度大,支护稳定性好,变形小；3当工程桩也为灌注桩时,可以同步施工，从而施工有利于组织、方便、工期短；4桩间缝隙易造成水土流失,特别时在高水位软粘土质地区,需根据工程条件采取注浆、水泥搅拌桩、旋喷桩等施工措施以解决挡水问题；5如基坑周围狭窄，不允许在钻孔灌注桩后再施工12M厚的水泥土桩防水帷幕时，可考虑在水泥土桩中打钻孔灌注桩。6占地少，且对周边地层扰动小，适用于城市建筑密集区，空间狭小，采用钻孔灌注桩可以充分利用建筑红线以内有限的地面和空间，能够充分发挥其经济效益，在施工过程中，不会引起地面沉降，因此对周围建筑没有丝毫影响；7工效高，工期短，质量可靠，经济效益高。采用钻孔灌注桩是真正的优质高效，符合现代都市的竞争理念，业主容易接受；8对基坑开挖所处环境要求低，可适用于多种土层。综合考虑，选用第二种支护方式。安徽理工大学毕业设计123围护结构设计31设计基本参数合肥地铁1号线紫云路地铁车站的施工区原为乡下的农田或宅基地等，全部拆迁完毕，周边环境较空旷。即工程前期上部荷载较小，对土体的影响较小。合肥地铁1号线紫云路地铁站位于合肥市滨湖新区启动区内，车站主体位于庐州大道东侧，跨紫云路路口南北向布置，与远期的7号线成十字侧岛换乘。故可以推测工程后期地面荷载较大，为设计稳定，采取保守取值，取后期荷载作为计算对象。表31土体物理力学参数层号及土层名称剖面厚度（M）重度KN/M3固结快剪主动土压力系数AK被动土压力系数PK粘聚力CKPA内磨擦角01人工填土101831002000492042粉质粘土501852201600571763粉土60177801350621614粉质粘土701681801830521925粉质粘土2001771501600571766粉质粘土1201821702650382617粉土4018070195050200本工程场地空旷平坦，土体上部底面超载20KPA，在影响范围内无建筑物产生的侧向荷载，且不考虑施工荷载及邻近基础工程施工的影响，假定支护墙面垂直光滑，故采用朗肯土压力理论计算。32土压力的计算321土压力计算算法的选择根据基坑工程手册可知，在基坑开挖深度范围内存在地下水时，作用与围护结安徽理工大学毕业设计13构上的侧压力一般按照如下规定计算（1）对砂土和粉土等无粘性土按照水土分算的原则计算，即作用于围护结构上的侧压力等于土压力和静水压力之和。地下水位以下的土压力采用浮重度和有效应力抗剪强度指标C和计算；（2）对粘性土宜根据工程经验按水土分算或者水土合算原则进行计算。水土合算时，地下水位以下的土压力采用饱和重度SAT和总应力抗剪强度指标C和计算。由于施工区的地下水较丰富，且地下水位较高。而场地土质主要为粉土、粘性土，且无稳态渗流，故采用水土合算法。322土压力的计算方法1无粘性土的主动土压力计算主动土压力计算公式245TAN2245TAN2CPZAAAZKCK231其中245TAN2KA称为朗肯理论的主动土压力系数。假设墙后填土为干的均质无粘性土，并且填土表面无超载作用，即ZZ且0C则可以得到任一深度Z处主动土压力大小为AAKZP32由公式知主动土压力沿深度Z呈三角形线性分布。设挡土墙高度为H，则总用在墙上的总主动土压力大小可按三角形分布图的面积计算，即AAKHE22133AE作用点位于图形的形心处，即距墙底3H处。如果填土表面有均匀荷载Q，则深度Z处土单元体所受竖向应力为安徽理工大学毕业设计14QZZ则作用在地面下深度Z处墙背上的主动土压力为AAAAQKZKKQZP34可见，主动土压力一部分是由均布荷载引起的，与深度无关，沿墙高呈矩形分布，另一部分是有土的自重引起的，与深度成正比，沿墙高呈三角形分布，于是作用在墙背上的总的主动土压力大小为AAAQHKKHE22135AE在梯形的形心处2粘性土的主动土压力计算假设墙后填土为干的均质粘性土，即有C0，则任一深度Z处主动土压力大小为AAAKCZKP236可见，粘性土与无粘性土不同的是，它由两部分组成一是土自重引起的压力，沿墙高呈三角形分布；一是由粘聚力引起的拉力与深度无关，沿墙高呈矩形分布。拉力区深度Z0为0AP处Z的值，有AKCZ2037总的主动土压力大小AAKZHE022138AE作用点位于墙底面以上30ZH处。如果填土表面有均布荷载Q，深度Z处单元体所受竖向应力为QZZ则主动土压力为安徽理工大学毕业设计15AAAAAZAKCQKZKKCKP2239由公式知主动土压力的构成，则可得到填土受拉区的最大深度为QKCZA20310主动土压力合力作用点位于墙底面以上30ZH处。总的主动土压力为AAAAKCHQHKKHE2212311AE位于梯形形心处。3无粘性土的被动土压力计算被动土压力计算公式PPZZPKCKCP2245TAN2245TAN2312式中245TAN2PK称为朗肯理论的被动土压力系数。假设墙后填土为干的均质无粘性土，且填土表面无超载作用，即有ZZ且0C可以得到任一深度Z处被动土压力大小为PPZKP（313）设挡土墙高度为H，则作用在墙上的总的被动土压力大小为PPKHE221（314）PE作用点位于图形的形心处，即底面以上3H处。如果填土表面有均布荷载Q，深度Z处单元体所受竖向应力为安徽理工大学毕业设计16QZZ，则被动土压力为PPPPQKZKKQZP（315）由公式知土压力的组成则作用在墙背上的总的被动土压力大小为PPPKCHKHE2212（316）PE作用在梯形的形心处。4粘性土的被动土压力计算假设墙后填土为干的均质粘性土，有C0,则任一深度Z处被动土压力的大小成为PPPKCZKP2（317）作用在墙背上的被动土压力大小为PPPKCHKHE2212（318）PE作用点位于梯形的形心处。如果填土表面有均布荷载Q，则被动土压力为PPPPPPKCQKZKCKZKP22（319）总的被动土压力大小为PPPPKCHQHKKHE2212（320）PE作用点位于梯形的形心处。323主动土压力计算0P为土层表面附加应力，I表示编号为I的土层重度，IH为计算土层依次向下的编号。各土层的主动土压力系数安徽理工大学毕业设计17第1层土的主动土压力系数为49022045TAN245TAN2121AK第2层土的主动土压力系数为57021645TAN245TAN2222AK第3层土的主动土压力系数为620251345TAN245TAN2323AK第4层土的主动土压力系数为520231845TAN245TAN2424AK第5层土的主动土压力系数为57021645TAN245TAN2525AK各土层的分层面处垂直压力地面处KPAP2001层土底面383KPA1031820110Z1HP2层土底面KPAHHP81305018533822110Z23层土底面237KPA6017713083322110Z3HHHP4层土底面3546KPA7081623744Z3Z4H安徽理工大学毕业设计185层土底面7086KPA20717635455Z4Z5H各土层上下面土压力强度计算1号土层顶面42KPA049102490202K11A101AAKCPP上1号土层底面KPAKCKPAAA76740491020493382111Z11下则可得到1号土层受拉区的最大深度为MQKCZA468031820049318100221110即在距地面0468M处主动土压力为零。2号土层顶面KPAKCKPAAA388110572220573382222Z12上2号土层底面KPAKCKPAAA3374105722205781302222Z22下则可得到2号土层受拉区的最大深度为MQKCZA0815183380571852202222220即在距地面108M处主动土压力为零。3号土层顶面KPAKCKPAAA496680628206281302333Z23上3号土层底面KPAKCKPAAA342134062820622372333Z33下安徽理工大学毕业设计194号土层顶面KPAKCKPAAA28970521820522372444Z34上4号土层底面KPAKCKPAAA43215805218205263542444Z44下5号土层顶面KPAKCKPAAA47217905715205763542555Z45上5号土层底面KPAKCKPAAA25238105715205767082555Z55下该剖面主动土压力示意图图31基坑主动土压力示意图安徽理工大学毕业设计2033围护结构的设计计算331计算理论的确定工程地质条件较为均匀，但开挖深度较深，为了减少排桩的弯矩作用可以设置多层土层锚索。开挖深度为1531M，可采取设置3道土层锚索。由于土层厚度变化范围较大，很难将土层锚索置于土层分界处，故采取均匀分布土层锚索的方法，与基坑顶部距离分别为3M、8M、13M，这种等距布置一方面考虑了施工开挖的方便，也使得锚固点的位置在实际施工中保证了准确。为计算嵌固深度，需要先行计算锚索拉力。计算锚索拉力时，我们采取假定边开挖边锚固的方法分段计算锚索拉力的方法。考虑到施工因素，每次开挖深度分别为3M、5M、5M、231M。为提高安全系数，第一道锚索的计算深度距基坑顶部8M，第二道锚索的计算深度距基坑顶部13M，第三道锚索的计算深度距基坑顶部1531M。由设定弯矩零点可根据力的平衡条件求得锚索的拉力。当三道锚索均设定求出后，再根据力的平衡求得嵌固深度。332各层锚索拉力计算各开挖层面对应的弯矩零点距开挖面顶部用IH表示，各支撑力从上到下为IT，其中I1,2,3。这里考虑土体的宽度为1M，即锚索拉力IT的单位为KN/M。主动土压力用AE表示，被动土压力用PE表示。1开挖第一层第一层层底距基坑顶部为3M，用以安放第一道锚索。确定第一道锚索的力时应以第二开挖面确定，因为在安放第二道锚索前，土体的土压力均由第一道锚索作用。在此需要验算第一开挖面无锚索时主动土压力、被动土压力是否可以实现自稳定。开挖第一层土后，2号土层还剩3M，现在可以通过对被动土压力和主动土压力的计算值对比，观察在剩余的2号土层内有无弯矩零点。开挖后基坑内2号土层顶面被动土压力KPAKPPP373581762222C22开挖后基坑内2号土层底面被动土压力KPAKPPP05315617622217635182CKH22P222计算结果和图31中数据相比可得在2号土层范围内总有APPP。安徽理工大学毕业设计21根据主动土压力和被动土压力的公式，并结合上述计算，可以归纳得，在开挖第一层3M时，总有APPP。弯矩零点只能在较深处，或者也不存在弯矩零点。所以被动土压力产生的弯矩一定可以维持墙体平衡。即第一层开挖过程中总可以实现自平衡。（2）开挖第二层开挖面距基坑顶部为8M，由此确定第一道锚索的拉力。开挖第二层土后，3号土层还剩4M，现在可以通过对被动土压力和主动土压力的计算值对比，观察在剩余的3号土层内有无弯矩零点。弯矩零点的计算在第二开挖面以下距弯矩零点所在土层顶部2H处，有22PHAHPP。其中3332322A22AAZHKCKHP3332322PPPHKCKHP所以有333233332322KH22PPAAZKCKCKH即16182161717062820622H717813022H解得333333332222APPAAZKKKKCKH62016171716106282062271781304M2318M显然弯矩零点所在位置不在3号土层内，下面继续计算4号土层内是否有弯矩零点。在距3号土层底面2H处，有22PHAHPP。安徽理工大学毕业设计22其中44424Z32A2AAHKCKHP444243322PPPHKCKHHP（所以有44424Z32AAKCKH44424332PPKCKHH（则有244444A44334Z32APPPAKKKKCKHKH520192168192052182192471705223709317M因此，弯矩零点位于3号土层底面。第二开挖面下3号土层顶面被动土压力为KPAKCHKPPPP30220161821610717233333上第二开挖面下3号土层底面被动土压力为KPAKCKHPPPP2901341618216147172333333下第二次开挖土压力示意图安徽理工大学毕业设计23图32基坑主、被动土压力示意图主动土压力、被动土压力、支撑力1T对弯矩零点取矩平衡。故有424534230220134296245420302132451T249241337152453053220532767462453496683421347245649668245103924）（）（解得1T276361KN/M。取1T280KN/M（3）开挖第三层开挖面距基坑顶部为13M，由此确定第二道锚索的拉力。开挖第三层土后，4号土层还剩6M，现在可以通过对被动土压力和主动土压力的计算值对比，观察在剩余的4号土层内有无弯矩零点。弯矩零点的计算在第三开挖面以下距弯矩零点所在土层顶部3H处，有33PHAHPP。安徽理工大学毕业设计24故有44434Z3321AAAHKCKHP4453432PPPKCKHP则有44434Z321AAKCKH445342PPKCKH解得244444444Z33APPAAKKKKCKH）（520192168192052182052816237）（6M3872M因此，弯矩零点位于距第三次开挖土层底面2387M处的4号土层内。第三次开挖基坑底面被动土压力计算KPAKCHKPPPP883491921821920816244444上弯矩零点所在土层处的被动土压力计算KPAKCKHPPPP87812619218219223878162444444下弯矩零点所在土层处的主动土压力计算KPAKCKHPAAA8781260521820523387816237244444Z34下第三次开挖土压力示意图安徽理工大学毕业设计25图33基坑主、被动土压力示意图主动土压力、被动土压力、支撑力2T对弯矩零点取矩平衡。故有6123878834987812621238788349123872807387222T638764966829387349249233741214387305320532767461338728978781262133879728538734966834213422）（解得MKNT/3072382，取MKNT/3002。（4）开挖第四层开挖面距基坑顶部为1531M，由此确定第三道锚索的拉力。开挖第四层土后，4号土层还剩369M，现在可以通过对被动土压力和主动土压力的计算值对比，观察在剩余的4号土层内有无弯矩零点。弯矩零点的计算在第四开挖面以下距弯矩零点所在土层顶部4H处，有44PHAHPP。安徽理工大学毕业设计26故有44444Z342313AAAHKCKHP4444442PPPHKCKHP所以有44444Z32313AAKCKH444442PPKCKH解得44444444342313APPAAZKKKKCKH520192168192052182052331816237）（369M2453M因此，弯矩零点位于距第四次开挖土层底面3245M处的4号土层内。第四次开挖基坑底面被动土压力计算KPAKCHKPPPP883491921821920816244444上弯矩零点所在土层处的被动土压力计算KPAKCKHPPPP55415419218219232458162444444下弯矩零点所在土层处的主动土压力计算KPAKCKHPAAA5541540521820526555816237244444Z34下第四次开挖土压力示意图安徽理工大学毕业设计27图34基坑主、被动土压力示意图主动土压力、被动土压力、支撑力3T对弯矩零点取矩平衡。故有63245883495541542132454988310555300155552805555223T95556496685551232942492337415551735320205327674）（）（665552897154554265559728855534966834213422）（解得MKNT/6692903，取MKNT/300334围护结构的内力341排桩的嵌固深度计算嵌固深度DH表示地下连续墙底部到基坑底部的距离。在这里暂且考虑