济南地铁1号线趵突泉路地铁站基坑开挖支护设计

1、济南地铁1号线趵突泉路地铁站基坑开挖支护设计上海应用技术大学毕 业 设 计（论 文）课题名称：济南地铁1号线趵突泉路地铁站基坑开挖支护设计学 院 轨道交通学院 专 业 交通工程（轨道工程） 班 级 12115412 学号 1211541239 学生姓名 魏波 指导教师 徐辰诚 起止日期 2016.2.29 2016.6.6 上海应用技术学院毕业设计（论文）任务书题目：济南地铁1号线趵突泉路地铁站基坑开挖支护设计学生姓名：魏波 学号：1211541239专业：交通工程（轨道工程）任务起至日期：2016 年    2月   &#

2、160;29  日至  2016  年    6月   6  日  共    16  周一、课题的任务内容：1、土压力计算 2、结构内力计算 3、基坑稳定性分析 4、支撑设计 5、基坑变形估算及控制 二、原始条件及数据：1、工程地质条件拟建场地地基土的组成自上而下为：人工填土；第四系上更新统风积新黄土、残积古土壤；上更新统及中更新统冲积粉质粘土及砂类土等。各层土按层分如下：1-1杂填土Q4ml：该层顶面普遍分布1030cm厚的

3、混凝土或沥青面层。1-2素填土Q4ml：中等偏高压缩性土，局部具高压缩性。3-1新黄土Q3eol：中等压缩性土，个别土样具高压缩性。3-2古土壤Q3el：液性指数平均值IL=0.43，中等压缩性土。3-4粉质粘土Q3al：液性指数平均值IL=0.33-0.51），中等压缩性土。3-6粉细砂Q3al：标准贯入试验击数平均值N36.5-61.0，湿度部分稍湿，部分饱和。3-7中砂Q3al：标准贯入试验击数平均值N33.3-49.3）。湿度稍湿或饱和。2、水文地质条件（1）地下水位：本次勘察期间测得地下水水位埋深为21.7023.80m，地下水位高程为361.91364.00m。自西向东地下水位逐渐

4、抬升。水位年变化幅度为约1.50m。（2）地下水类型、赋存方式、补给及流向：拟建场地地下水主要为第四系孔隙潜水，本区潜水含水层底板约在5868m。（3）地下水水质特征及水、土腐蚀性：场区地下水对混凝土结构无腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。（4）车站抗浮、抗渗设计水位：地铁站抗浮、抗渗设计水位高程分别为361.91364.00m三、设计的技术要求（论文的研究要求）：1、结合已给数据，正确运用已学土力学、结构力学和材料力学的理论和公式，计算出基坑开挖深度下的土压力；2、根据土压力，合理简化计算简图，运用合适的计算简图，完成支护结构、连续梁、连续墙的计算3、运用上步计算结果，根据混凝土结构设计理论，按规

5、范正确计算和配置钢筋。四、毕业设计（论文）应完成的具体1、画出支护结构计算简图2、画出导墙示意图3、画出连续梁结构计算简图4、画出各段连续墙计算简图5、画出各支点弯矩、剪力图6、画出单元槽段配筋图7、步骤清楚，计算正确，文图工整。 软硬件名称、内容及主要的技术指标（可按以下类型选择）：计算机软件Ansys、Madas、AutoCAD图      纸地下连续墙配筋图(A3)电  路  板机 电 装 置新材料制剂结 构 模 型其      他 五、查阅文献要求

6、及主要的参考文献：查阅文献要求：1、针对该设计课题，查阅最近5年内大型深基坑设计与施工案例；2、深基坑设计中与Ansys计算软件相关的计算与分析案例；3、熟悉一或二个大型具有代表性的深基坑设计与验算案例；4、查阅近几年出版的含有深基坑、连续梁、连续墙、单元槽段的计算与验算配筋的书籍；参考文献：1、深基坑工程设计理论与工程应用；郑刚、焦莹编著，中国建筑工业出版社，20102、深基坑与边坡支护工程设计施工经验录；徐至钧、王曙光、 陈静等编著，同济大学出版社，20113、深基坑支护新技术精选集； 徐至钧、曾宪明、李宪奎等编著；中国建筑工业出版社 20124、ANSYS 13.0土木工程有限元分析从入

7、门到精通；胡仁喜、康士廷等编著 机械工业出版社 2012 六、进度安排：（设计或论文各阶段的要求，时间安排）：按照学校毕业设计的时间节点逐步推进，基本在5中下旬结束。2016.02.29 2016.03.07 完成开题报告撰写2016.03.08 2016.03.22 完成软件建模和计算2016.03.23 2016.04.13 开始撰写论文2016.04.14 2016.05.04 撰写论文并，进行中期检查2016.05.05 2016.05.15 完成论文撰写，开始绘图2016.05.16 2016.05.26 所有图纸绘制完毕交指导老师看初稿2016.05.27 2016.06

8、.06 根据指导老师建议修改和调整，完成正式稿。指导教师： 徐辰诚                       审核意见：  教研室主任：  济南地铁1号线趵突泉路地铁站基坑开挖支护设计摘要：基坑工程是地下空间的支撑系统，其结构在地表以下。基坑支护是保证基坑开挖、基础施工和周围环境安全的基础，基坑侧壁和周围环境利用支护、加固和防护措施。基坑支护体系

9、一般为临时措施，安全储备较小，风险性较大，基坑工程的区域特征很明显。不同水文、工程地质条件下的基坑工程在不同区域差异较大。基坑工程周边环境复杂，基坑开挖不仅要保证基坑施工能顺利进行，而且要能较好的控制周围土体的变形对环境的影响并且保护环境。 本文首先介绍了趵突泉路站工程概况，包括水文地质及周边环境，然后通过结合现有的开挖方法和实际情况选择车站的基坑支护方案。接着通过计算土压力、结构内力计算、配筋加固、验算、支护设计和变形估算等方法对基坑开挖进行了理论分析，最后阐述了施工组织施工过程中应注意的问题及应注意的问题。关键词：基坑，支护设计，内力计算Excavation support design

10、of Ji'nan Metro Line 1 Baotu Spring Road subway stationAbstract：Foundation pit engineering is a supporting system of underground space and its configuration, which is below the surface of the earth's surface. The foundation pit support is to ensure the excavation of foundation pit, foundatio

11、n construction and the safety of foundation pit surrounding environment, the foundation pit side wall and the surrounding environment using support, reinforcement and protection measures. Supporting system for general temporary measures, safety risk is smaller, larger, regional characteristics of fo

12、undation pit engineering is very obvious. The foundation pit engineering under different hydrological and geological conditions in different regional differences. The environment surrounding the foundation pit engineering is complex, not only to ensure the construction of the foundation pit excavati

13、on can be carried out smoothly, the control effect of surrounding soil deformation and better to the environment and protect the environment.Firstly, this paper introduces the general situation of Baotu Spring Road station project, including hydrological geology and the surrounding environment, foll

14、owed by combination of existing foundation pit excavation supporting method and station actual situation compared to choose the suitable for the excavation and support scheme. Then through the calculation of the pressure, the internal force calculation, reinforcement, checking, support design, defor

15、mation estimation of foundation pit excavation and support for the theory of data analysis. Finally, through the organization of construction illustrates the method of each construction process and the problems should be paid attention to.KeyWords：Foundation pit, support design, internal force calcu

16、lation目录1绪论11.1 设计的目的和意义11.2 国内外研究现状简述11.3 发展趋势21.4 毕业设计主要内容及方法32工程概况42.1 工程简介42.2 工程地质与水文条件43支护方案的选择与比较63.1 基坑支护的类型及其特点和适用范围63.2 方案的比较及确定104支护结构设计124.1 土压力计算参数确定124.2 结构内力计算154.3 地下连续墙的配筋264.4 支撑设计284.5 基坑的稳定性验算304.6 基坑变形估算及控制335结论36致谢37参考文献381 绪论1.1 设计的目的和意义研究目的：通过了解济南地铁趵突泉路站的工程概况、水文地质和周围环境，接着配合现有

17、的基坑开挖支护方法和车站的现实情况，选择适合于车站的基坑开挖和支护方案。然后通过对土压力的计算、内力的计算，对结构配筋加固、验算、支护设计、变形估计等进行了基坑支护的理论分析，最后通过施工组织说明各个工序施工的工法和应注意的问题。研究意义：在加快推进经济发展，城市规模的过程中，城市人口的剧增给城市地面交通带来了巨大压力，轨道交通就凸显出了其十分重要的作用。有句话叫做“十九世纪修大桥，二十世纪建高楼，二十一世纪开发地下交通资源”。从30年前到现在，中国的城市轨道交通正在慢慢地进入了平稳、有序和快速发展阶段，特别是最近这10年来，国家政策在正确引导许多城市积极努力的建设轨道交通，其发展速度、规模和

18、现代化水平，都展现了其后军突起之势。地铁车站的大量建设伴随着对基坑工程的不懈研究。为了能够安全的进行基坑的施工，使周围环境不会受到损坏，就需要选择用一种合适的支护结构对基坑进行支护。基坑支护系统是一种暂时性的结构，它的安全性很小，风险却十分大。而且基坑工程具有很强的区域性特点，在不同的水文地质和工程地质条件下的基坑工程就会有很大差别。并且基坑工程在环境方面非常复杂，在开挖的时候不仅要保证基坑的安全性和稳定性，还要高效的把握好基坑周围地层是否会变形及对周围环境要给予保护。深基坑工程是与众多因素相关的综合技术，是一个系统的工程问题，必须具有结构力学、土力学、地基基础、地基处理、原位测试等多种学科知

19、识，同时具有丰富的施工经验，并结合拟建场地的土质和周围环境情况，才能制定出因地制宜的支护结构方案和实施办法。它与场地工程勘察、支护结构设计、施工开挖、基坑稳定、降水、施工管理、现场监测、相邻场地施工相互影响等密切相关。基坑设计与施工涉及地质条件、岩土性质、场地环境、工程要求、气候变化、地下水动态、施工程序和方法等许多相关的复杂问题，是理论上尚待完善、成熟和发展的综合技术学科。如何根据场地工程性质、水文地质、环境条件制定合理的设计方案；如何在保证稳定性的前提条件下，设计最经济的方案，也是基坑比较重要的问题。因此在基坑工程设计中，需要严谨、周密的分析与计算。1.2 国内外研究现状简述基坑工程最早是

20、国外的太沙基和皮克等人在20世纪30年代开始研究起来的，到了1960年后，在实际的基坑开挖施工中开始进行施工监测在奥斯陆等地。从1970年开始，越来越多的国家陆陆续续地开始编制了关于基坑开挖和支护设计与施工的规范。在1980年以前，我国有很少数的高楼建筑它的地下有一层的地下室，那时候的基坑只需要挖到4米就行，所以只需要用放坡开挖的方法就能解决问题。一直到1980年之后，我国的高楼建筑越来越多，地下室的深度也达到两层的地步，深度一般在8米左右，也有超过10米左右的。到了1990年后，我国经过了改革开放，国民的经济水平大幅度的上升，全国开始大力发展建筑业，越来越多越来越高的楼被建造，不仅如此，往地

21、下也大量建造了许多设施，如大型的市政设施、地下商场、地下车站等，这使得基坑开挖的深度远远超过10米，地下空间的资源也被发展的越来越完善。我国发展地下工程、隧道等工程运用的方法很多，明挖、暗挖、盖挖、盾构、沉管、冻结、注浆这些技术有的已经达到了国际水平，使得我国的建筑技术和施工有了进步与发展。有了基坑开挖的技术，建筑基础都一定要符合地下埋深嵌固的要求，这样才能保证建筑物的稳定性，但与此同时与之出现的问题也是越来越多，这给建筑施工特别是在城市中心区的建筑施工带来了很大的困难1。1.3 发展趋势国外许多国家陆续制订了指导基坑开挖与支护设计和施工的法规。除了明挖法、暗挖法、盖挖法、盾构法、沉管法、冻结

22、法及注浆法等开挖技术外新进展有：（1）全过程机械化。从护坡、土方开挖、结构施工，包括暗挖法施工的拱架安装、喷射混凝土、泥浆配制和处理等工序的机械化，同时采用计算机技术进行监控，从而保证了施工安全 快速施工和优良的工程质量。（2）盾构法得到较大发展。近30年内英、美、法、日等国大量采用盾构施工技术，日本已生产盾构近万台，用于地铁、铁路、公路，水工及管网施工，已出现双联、三联、四联盾构，能完成三跨地铁车站，开挖宽度达17m日本正设想设计直径80m的盾构，在地下建造人造太阳和住宅区。（3）微型盾构和非开挖技术已广泛应用。主要用于建造各种直径的雨、污水、自来水管道和电缆管道、微型盾构就是直径2m以下的

23、盾构。刀盘掘进，遥控和卫星定位控制方向和坡度，然后安装管片 非开挖技术就是采用微型钻机，通过切割轮成孔，退回钻杆后安装管线或电缆。（4）预砌块法施工技术。拱圈是在土方开挖后采用拼装机安装，管片上留有注浆孔，衬砌拼装完成后，由注浆孔向壁后注浆，堵塞空隙，增强围岩与衬砌的共同作用。法国用此法施工的最大单拱跨度达24.48m。（5）预切槽法施工技术。意、法等国制造了一种地层预切槽机，采用链条沿拱圈将地层切割出一条宽15cm，长45m的槽缝，然后向槽缝内喷射混凝土，并在其保护下开挖土方，做防水层及二次衬砌，形成隧道。（6）顶管大管棚法。修建地铁车站时，在顶管内灌混凝土，形成大管棚，再在其保护下进行暗挖

24、施工。（7）微气压暗挖法。就是在具有1个大气压以下的压缩空气环境下，按照“新奥法”原理进行施工。优点是可以排出地下水，保证工作面干燥;由于气压存在，可减少地面沉降;还可降低衬砌成本。（8）数字化掘进，又称计算机化掘进，应用于硬岩工程的开挖在数字化掘进时，钻杆的推进是程序化的，从一个洞到另一个洞也是自动的。掘进机手可以同时管理3套钻杆，其作用是监督钻杆的运动，必要时予以调整。孔位、孔深和掘进序列预先已在掘进机的计算机软件中安排，掘进方向由激光束控制，实现了孔的严格定位，从而可以实现掘进工艺的最优化以及曲线隧道的掘进。数字化掘进的优点是:控制隧道掘进的超挖;实现掘进方案的优化;消除了工作面上的人工

25、测量。1.4 毕业设计主要内容及方法本设计在考虑了车站周围的建筑以及市区施工的环境要求，将采用地下连续墙以及钢支撑作为趵突泉路地铁站基坑支护。土压力采用朗肯理论计算。在计算结构内力时，等值梁法是最适合的计算方法，用它来来计算挡土结构的弯矩和支撑力，参照建筑基坑支护技术规程确定地下连续墙的嵌固深度。最后为了使基坑安全稳定，对基坑稳定性进行了验算，并对基坑变形进行了估算。2 工程概况2.1 工程简介趵突泉路地铁站位于趵突泉北路与泉城路交叉路口西侧，泉城路南侧的规划绿化带内，与泉城路平行布置，周边的现状与规划均以商城为主，车站西南侧为趵突泉公园，东南侧为泉城广场，为高层商住楼，西北侧为五龙潭公园。趵

26、突泉北路为主干道，又靠近趵突泉公园与泉城广场，所以交通繁忙，车流量大。2.2 工程地质与水文条件2.2.1 工程地质条件拟建场地地基土的组成自上而下为：人工填土；第四系上更新统风积新黄土、残积古土壤；上更新统及中更新统冲积粉质粘土及砂类土等。各层土按层分如下：1-1杂填土Q4ml： 黄褐深褐色，稍湿且松散。土质不均，局部含有较多的灰渣、灰土等。该层顶面普遍分布1030cm厚的混凝土或沥青面层。1-2素填土Q4ml： 黄褐褐色，松散稍密。土中主要是粘性土，含有少量灰渣以及砖瓦碎块等，局部为杂填土。属中等偏高压缩性土，局部具高压缩性。3-1新黄土Q3eol：褐黄色。土中质地均匀，孔隙呈针状，含很少

27、量的氧化铁、钙质条纹及零星蜗牛壳碎片。偏上的土样有轻微到中等的湿陷性，局部有严重的湿陷性。属于中等压缩性土，个别土样具高压缩性。3-2古土壤Q3el：棕黄浅棕红。土质较均匀，结构形式为块状，含较多数量的钙质条纹及钙质结核，钙质结核集中在底部，局部富积成薄层。可塑（液性指数平均值IL=0.43）。属中等压缩性土。3-4粉质粘土Q3al： 褐黄浅灰黄色，局部呈灰白色。土质不匀，有少量氧化铁、黑色锰质斑点显现，底部有些地方含砂粒，该土层中部有些地方含中砂透镜体。可塑（液性指数平均值IL=0.33-0.51）。属中等压缩性土。3-6粉细砂Q3al：黄褐色，部分地区呈灰黄色。其中以石英、长石为主，伴随着

28、的还有云母片及暗色矿物，下部部分地方夹杂着中砂透镜体或含有较多中砂颗粒，含泥量少。级配较差。密实（标准贯入试验击数平均值N36.5-61.0）。湿度部分稍湿，部分饱和。3-7中砂Q3al：黄褐灰黄色。成份以石英、长石为主，云母片及暗色矿物次之，局部顶部夹粉细砂透镜体。级配差。密实（标准贯入试验击数平均值N33.3-49.3）。湿度稍湿或饱和。2.2.2 水文地质条件（1）地下水位：本次勘察期间测得地下水水位埋深为21.7023.80m，地下水位高程为361.91364.00m。自西向东地下水位逐渐抬升。水位年变化幅度为约1.50m。（2）地下水类型、赋存方式、补给及流向：拟建场地地下水主要为第

29、四系孔隙潜水。主要在冲、洪积砂层中，预测水量较大。本段第四系孔隙水含水层主要有中砂层3-7-3等。相对隔水层是冲击粉质黏土。根据区域地质资料，本区潜水含水层底板约在5868m。（3）地下水水质特征及水、土腐蚀性：场区地下水对混凝土结构无腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋在干湿交替条件下具弱腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。地基土对混凝土结构均无腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋及钢结构具弱腐蚀性。（4）车站抗浮、抗渗设计水位：根据工程勘察研究院提供的该地铁线抗浮水位（2007.12.3）结果，地铁站抗浮、抗渗设计水位高程分别为361.91364.00m。3 支护方案的选择与比较3.1 基坑支护的类型及其

30、特点和适用范围3.1.1 深层搅拌水泥围护墙深层搅拌水泥土围护墙是采用深层搅拌机将注入的水泥浆和周围的软土直接搅拌混合，使软土和水泥浆充分搅拌均匀，形成整体性、水稳性都具备的水泥土柱状加固体挡墙3。水泥土挡墙的好处：由于在坑里不设置支撑结构，所以有利于机械快速挖土具备挡土、止水的双重功能一般是更加经济的，而且在施工中没有振动、没有噪音、对环境的污染很少、对土体的挤压轻微, 因此在市区城市建设表现出更多的优势。水泥土挡墙的缺陷：首先是位移比较大,尤其在基坑的长度大时,这可采取中间加墩、起拱等措施来限制较大的位移。其次是较大的厚度,只有在红线位置以及周围环境准许时才能使用,而且在水泥土搅拌桩施工时

31、要注意防止周围环境的影响。适用范围：加固各种成因的软黏土。3.1.2 放坡开挖放坡开挖指的是在不设置围护墙的情况下，只是开挖基坑四周放坡的坑内土体的方法。优点：因为是在地面直接挖出坑，使得施工环境宽敞很多，而且施工简单，费用很少，工期短。缺点：由于是在地面直接开挖，所以放坡开挖的占用场地太大，受周围场地环境影响大，开挖深度也受到限制，所以无法在城市区运用此方案。而且放坡开挖的坡体必定会产生位移，如果场地附近有建筑物或者市政管线则不能承受太大的变形，所以放坡开挖受到限制。开挖深度受土质影响，土质越好，深度越深，坡度越陡，占地面积就越小。 适用范围：适用于场地开阔，周围没有建筑物的地区。3.1.3

32、 土钉墙土钉墙是由天然土通过土钉墙原位加固，并与喷射混凝土面板相结合，形成类似重力挡墙，以抵抗墙后的土压力，从而保持开挖面稳定，这个土挡墙称为土钉墙。土钉墙是通过钻孔、插筋、灌浆来设置的，一般称之位砂浆锚杆，也可以直接打入角钢、粗钢筋形成土钉。土钉墙属于边坡稳定性的支护，作用与其他被动的具备挡土功能的围护墙不同，他是主动加固作用来加大边坡的稳定性，以此来稳定基坑的后坡面。土钉墙不仅在临时支护结构中使用，而且在永久性结构中也有。适用于永久性结构时，应增加喷射混凝土表面的厚度并稍加考虑它的美观。土钉墙在基坑开挖和边坡稳定中的应用具有如下几个特点：（1） 形成土钉复合体，能显著提高边坡整体稳定性和抗

33、超载能力；（2） 施工设备简单，因为钉子的长度一般都小于锚的长度，没有预应力，所以设备简单；（3）随着基坑开挖的挖掘工作，不占或占更少的时间，施工效率高，占用时间短；（4） 施工不需要单独占用场地，到现场窄、放坡难度，有相邻的建筑物显示其优越性；（5）土钉墙的成本明显低于其他支护结构；（6）施工噪声，振动小，不影响周围环境；（7）土钉墙的变形很小，对相邻建筑物影响不大。土钉墙适用范围：地下水位以上或经过降水后的黏性土、杂填土、粉土和有一定胶结能力和密实程度的沙土。不适用于具有丰富含水量的细砂、粉砂、淤泥等软土层。施工工艺：划分开挖高度挖土、修边坡底层喷混凝土钻钉孔设置土钉注浆放钢筋网并与土钉尾

34、部焊接设置泄水管表层喷混凝土。3.1.4 桩支护排桩支护是一种被应用的非常广泛的基坑支护结构形式之一，它是一种由一定类型的桩型排列组成的基坑支护结构，以确保开挖基坑的稳定，保证工作人员的安全。最常用的桩有钢板桩、钢筋混凝土板桩及钻孔灌注桩、人工挖孔桩等。采用钻孔灌注桩的时候，桩的直径不小于400500mm；在采用人工挖孔桩时，桩的直径至少800mm，而且应该要在地下水位之上，或者采用人工降水3。排桩的形式可以是悬臂式，采用这样的排桩支护的基坑深不超过6m，否则就不经济，基坑侧壁也较容易发生位移。在基坑较深的情况下，通常会采取加设一道或几道土层锚杆或内支撑。对于基坑小于6米深度，假如无法使用重力

35、式深层搅拌桩，就可以采用600mm的密排钻孔桩，在桩的后面用树根桩防护，也可以放入预制混凝土板桩或钢板桩，为起到防渗效果在桩后可以注入水泥浆或者放入搅拌桩，在顶部设置圈梁和支撑。当开挖深度在6到10米范围内的基坑，一般采用8001000mm的钻孔桩，为起到防水效果可以在后面加上深层搅拌桩或者注入水泥浆，并设置24道支撑。当基坑深度大于10米时，多数采用地下连续墙加支撑的方法，为防水也可以采用8001000mm的大直径钻孔桩加上深层搅拌桩，设置多道支撑。适用条件：基坑侧壁安全等级为一、二、三级的基坑支护；悬臂结构不应超过5m的软土场地；当地下水位高于基坑底面时，最好采用降水、排桩加载水帷幕或地下

36、连续墙。3.1.5 钢板桩当基坑处在含水量较多的土层时，通常使用板桩支护。目前多数的工程建设多采用钢板桩和钢筋混凝土板桩。在相对较浅的基坑中，采用悬臂式板桩；在较深的基坑中时，可采用带内支撑或外部锚定的板桩3。这是由槽钢正反扣搭接或并排组成的简易钢板桩。优点：槽钢的耐久性较好，施工完成后可以抽出槽钢再次利用，施工方便，施工周期短。缺点：无法挡住水和细小颗粒，在地下水位高的地方需要采取隔水或降水的处理方法，刚度小，变形大，抗弯性能差。槽型钢板桩，这种桩在中等深度以下的基坑用得较多，一般适用于砂性土、粘质土和粒径不大于10cm的砂卵石基坑。其优点是：低成本、快捷简便的施工、良好的受力性能、省材料、

37、刚度大。缺点：止水效果较差。拉森钢板桩，多数时候在大型管道、抗洪抢险和地下铁道中使用，不过由于它在施工过程中噪声较大，所以很少在市区使用。与槽型钢板桩相比，它的止水效果十分好，而且它的刚度大、成本低、施工简便、材料可被多次利用。3.1.6 钻孔灌注桩钻孔灌注桩是指在施工现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等方式，在地基土中形成桩孔，然后在孔内放入钢筋笼、混凝土做成的桩。钻孔灌注桩按照不同的成孔方法，可将其分为挖孔灌注桩和沉管灌注桩等。钻孔灌注桩特点：施工中没有振动、没有噪音、没有挤土现象对环境有危害的情况，它对周围环境的影响比较小；墙身的强度高，刚度大，支护稳定性好，变形小；当工程桩同时为灌注

38、桩时，施工可以同步，使施工有利于组织、方便、工期短3。钻孔灌注桩施工特点：施工噪声和振动要远小于沉入桩；直径大于预制桩的直径；适用于各种地基；桩的承载力受施工质量的影响很大；由于混凝土在泥浆中，所以混凝土的质量很难控制；费时费力，钻孔速度慢，污泥污染环境。灌注桩与桩之间的缝隙容易造成水土流失，尤其在高水位土质软粘地区发生的较多，所以施工时要根据工程条件采取注浆、水泥搅拌桩、旋喷桩等施工措施来进行挡水；本方法适用于软粘土质和砂土地区，在砂砾层和卵石中施工比较困难所以要谨慎运用；桩与桩之间主要通过桩顶冠梁和围檩连成整体，所以整体性就相对来说比较差，在关键地区、特殊工程及开挖深度很大的基坑中灌注桩的

39、使用需要特别慎重。灌注桩在成孔时会有如下的问题以及预防措施：1）塌孔。预防措施：不同的地层使用不同指标的泥浆。在钻入回填土、松软层和流砂层是要掌握好钻入的速度。通过升高护筒，加大水头来应对地下水位过高。要将混凝土残渣处理干净，不留残留物。 要是孔壁严重坍塌，要查明坍塌的位置，用砂和黏土混合回填至坍塌孔段的12m以上，搅和稳固后重新钻进去。2）缩径。预防措施：钻头选用带有保径装置，并且钻头直径要满足成孔直径要求，经常检查及时修复。钻进容易缩径的孔段时，适当提高泥浆的粘度。用上下反复扫孔的方法在容易缩径的地方来扩大孔径。3）桩孔偏斜。预防措施：保证施工场所平滑整齐，钻头机器要平稳的安装，定时检查3

40、.1.7 SMW工法SMW工法也称新型水泥土搅拌桩墙，即在水泥土桩内插入H型钢等（多数为H型钢，也有插入拉森式钢板桩、钢管等），将承受荷载与防渗挡水结合起来，形成同时具有受力与抗渗两种功能的支护结构的围护墙。SMW 支护结构的支护特点主要为：施工时基本无噪音，对周围环境影响小，结构强度可靠，可使用于适合应用水泥土搅拌桩的场合，特别适合于以粘土和粉细砂为主的松散地层；挡水防渗效果好，不需要另设置挡水帷幕；可以结合多道支撑应用于较深的基坑；这种工法在一定条件下可以替代地下连续墙；在费用上如果我们能采取一些施工措施，成功回收H型钢和其他材料，则成本远低于地下连续墙，有很大的发展前景。SMW工法采用“

41、二搅二喷”或“三搅三喷”，工艺流程：施工放样开挖导槽设置导向定位型钢桩机就位制备水泥浆液喷浆、喷气搅拌下沉至桩底标高喷浆、喷气搅拌提升至桩顶标高H型钢垂直起吊、定位（H型钢涂减摩剂）校核H型钢垂直度插入H型钢固定H型钢。3.1.8 地下连续墙地下连续墙使基础工程在地面采用一种挖槽机械，沿深基坑工程的周边轴线，在泥浆护壁条件下，挖出一条狭窄的深槽，清槽后，在槽内放钢筋笼然后用导管法灌水下混凝土建造一个单元槽，如是逐步建筑一道连续的钢筋混凝土墙，作为防水、截水、承重、挡水结构。地下连续墙的优点：工期短、工效高，施工时振动小、对周围环境的影响小，能紧邻建筑物和地下管线施工；墙体刚度大、整体性好，可用

42、于重要地区特殊工程及超深基坑的支护结构；噪音低、占地少、耐久性好、防渗效果好，所以被许多大型基坑工程运用。缺点：在城市施工时，处理废泥浆比较麻烦；用作临时的挡土结构时比其它方法的费用高；由于特殊的地质条件或施工方法不当，可能会出现在相邻的墙体段不能对齐和漏水的问题；在一些特殊的地质条件（如软质粉土、冲积层中含有漂石、超硬岩石等），施工难度较大5。适用条件：（1）深基坑工程开挖深度10米以上；（2）围护结构是主体结构的一部分，对防水、抗渗性能有严格的要求；（3）在逆作法施工时，地下连续墙一般采用挡土墙；（4）附近有保护要求较高的建筑物（结构）时，基坑本身的变形和防水要求较高的工程。（5）基坑的内

43、部空间是有限的，地下室外墙和红线距离很近，而其他的建筑围护结构也不能满足施工作业的要求；（6）如在30m-50m的超深基坑中，其他挡土墙不能满足要求时，常采用地下连续墙作为挡土结构。3.2 方案的比较及确定表3.1基坑侧壁安全等级安全等级破坏后果一级支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响很严重1.1二级支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响一般1.0三级支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响不严重0.9表3.2开挖与支护结构选型表结构形式适用条件排桩或地下连续墙1）适用于基坑侧壁安全等级一、二、三级2）悬臂式结构在软

44、土场地中不宜大于5m3）当地下水位高于基坑底面时，宜采用降水、排桩加载水帷幕或地下连续墙板桩支护1） 适用于基坑侧壁安全等级为二、三级2）适用于软弱的含水地层，采用3）开挖深度不宜大于10m土钉墙1）基坑侧壁安全等级宜为二、三级的非软土场地2）基坑深度不宜大于12m3）当地下水位高于基坑底面时，应采取降水或截水措施水泥土墙支护1）基坑侧壁安全等级宜为二、三级2）水泥土桩施工范围地基土承载力不宜大于150kPa3）基坑深度不宜大于6m支护结构可根据基坑周边环境、开挖深度、工程地质与水文地质、施工作业设备和施工季节等条件，按表选用排桩、地下连续墙、水泥土墙、土钉墙、板桩支护或采用上述型式的组合。由

45、于本设计的基坑它的深度大，在17.5m，所以不适合使用土钉墙和重力式挡土墙，而且考虑到对变形要求高，所以采用钻孔灌注桩加内支撑结构或者地下连续墙结构。基于以上对总体方案、现场施工环境以及各支护方案的最大深度限制的考虑，本基坑工程选择采用地下连续墙工法作为基坑开挖支护方案。由于地下连续墙施工时振动小、噪音低、对周围环境的影响小，能紧邻建筑物和地下管线施工；其刚度大、整体性好、变形相对较小，可用于重要地区特殊工程及超深基坑的支护结构；其钢筋混凝土连续整体结构，耐久性好，防渗能力强，既可以挡土又能止水；当基坑深度较大，周围环境复杂并要求严格时，所以首先考虑采用地下连续墙工法作为开挖支护方案。4 支护

46、结构设计4.1 土压力计算参数确定4.1.1 地面荷载的确定趵突泉路地铁站位于趵突泉北路与泉城路交叉路口西侧，泉城路南侧的规划绿化带内，与泉城路平行布置，周边的现状与规划均以商城为主，车站西南侧为趵突泉公园，东南侧为泉城广场，为高层商住楼，西北侧为五龙潭公园。趵突泉北路为主干道，又临近趵突泉公园与泉城广场，所以交通繁忙，车流量大。因此取上部荷载为25kpa。4.1.2 计算参数的确定表3.1土体物理学参层号和土层名称厚度（m）重度（kN/m³）直剪（固块）静止侧压力系数Ka粘聚力 C（kpa）内摩擦角（º）1-1杂填土Q4ml1.017.5510.00.71-2素填土Q4m

47、l3.017.11012.00.663-1新黄土Q3eol6.516.43626.00.423-2古土壤Q3el3.318.73925.60.403-4粉质粘土Q3al4.719.03726.00.393-6粉细砂Q3al8.119.33927.00.38图3.1 开挖土层示意图基坑开挖深度17.5mOA-杂填土层，；AB-素填土层，；BC-新黄土，为不透水层；CD-古土壤，为不透水层；DE-粉质粘土层，；EF-粉质粘土，；本工程场地平坦，土体上部底面超载25kpa，在影响范围内无建筑物产生的侧面荷载，且不考虑施工荷载及临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4。

48、(1) 计算方法：按朗肯土压力计算主动与被动土压力强度，计算公式如下： （3.1） （3.2）式中：、-朗肯主动与被动土压力强度，kPa；-地面均匀荷载，kPa； -土的重度，； -土的厚度，m； -朗肯主动与被动土压力系数； （3.3） （3.4）式中：-分别为土的粘聚力和内摩擦角。（2）参数加权平均数由于各土层之间的物理参数相差不大，故采用加权平均法计算土压力4：平均容重： 迎土区： （3）土压力系数土压力系数：主动土压力系数： 被动土压力系数： 主动土压力：地面均布超载： ；墙顶： 故取 坑底： 被动土压力（背土区）： 4.2 结构内力计算4.2.1 计算理论的确定多道（层）支撑（锚杆）

49、挡土桩的计算方法很多，有等值梁法、二分之一分担法、逐层开挖支撑支承力不变法、弹性地基梁法（m法）、有限元计算法等。本工程地质条件较为均匀不复杂，但开挖深度较深，为了减少支撑的弯矩可以设置多层支撑。结构内力计算时可采用分段等值梁法，计算挡土结构的弯矩和支撑力，并计算桩墙的入土深度。多道支撑等值梁法，当基坑开挖深度较大时，桩体的上端受到支撑（锚杆）的支撑作用，下端受到土体的嵌固作用。应用等值梁法进行计算时，首先应确定反弯点（正负弯矩等于零）的位置，实际上地面下土压力等于零的位置与弯矩为零的位置很接近，因此计算时用土压力为零的点代替反弯点的位置5。等值梁法需计算固端弯矩并进行分配，最后计算各支点的反

50、力。4.2.2 土压力计算（1）确定临界深度，由得： （4.1）（2）各支点及坑底处的土压力：O点： A点： B点： C点： D点： G点： （3）土压力零点土压力零点距离基坑底部的距离，可根据墙前被动土压力强度与墙后主动土压力强度相等的关系求得。设土压力零点距离基坑底部的距离为y由 （4.2）得 （4.3）（4）基坑支护简图基坑支护结构简图如图4-1所示，将O点近似看作弯矩0点，地下支点无弯矩。图4-1 基坑支护结构计算示意图基坑支护可假想为一连续梁，其荷载为水土压力及地面荷载，其计算简图如图4-2。图4-2 连续梁结构计算示意图4.2.3 用等值梁计算弯矩（1）分段计算固端弯矩1）连续梁A

51、O段悬臂部分弯矩，计算简图如图4-3： 图4-3 OA段计算示意图2）连续墙AB段弯矩，计算见图如图4-4： 图4-4 AB段计算示意图3）连续墙BC段弯矩，计算简图如图4-5：图4-5 BC段计算示意图4）连续墙CD段弯矩，计算简图如图4-6： 图4-6 CD段计算示意图5）连续墙DGH段弯矩，计算简图如4-7所示，其中F点为弯矩零点： 图4-7 DEF段计算示意图（2）弯矩分配固端弯矩不平衡的计算，采用弯矩分配法，以此平衡支点弯矩。 在等截面杆件的情况下，各杆的转动刚度和传递系数如下6：分配系数A点：，分配系数B点：转动刚度（远端固定时为，远端铰支为） (4.4) (4.5) 故分配系数： 分配系数C点：转动刚度（远端固定时为，远端铰支为） (4.6) (4.7) 故分配系数： 分配系数D点：转动刚度（远端固定时为，远端铰支为） (4.8) (4.9) 故分配系数： 表4.1弯矩分配表支点OABCDH分配系数0.690.310.620.38