支护结构设计及施工

1、一般设设计部分工程地质及水文地质资料1.1 工程概况及工程地质工程地质南京地铁珠江路综合楼工程位于中山路吉兆营路路口东南角，占地面积南北长约 70m，东西宽约 50m。综合楼主楼26 层，高约 100m，采用钢结构体系；裙楼高 6 层，采用框架结构体系。综合楼设三层地下室，基坑开挖深度分为17.86m。本工程地质条件与珠江路车站北段基本类似，地面实测标高在10.46m 左右。建址范围内自上向下土层构成分别为：（1）杂填土：褐黄色，松散稍密，由碎砖、碎石及粉质粘土混填；（2）-2b2-3 素填土：褐黄褐灰色，软可塑，主要由粉质粘土填积，夹少量碎砖；（3） -1b3 粉质粘土：灰黄褐灰色，软塑，局

2、部夹粉土；（4） -2b3-4 粉质粘土：灰色，软流塑，夹淤泥质粘土；（5） -1-1b1-2 粉质粘土：灰黄绿灰色，可硬塑；（6） -1-1b2 粉质粘土：灰黄褐黄色，可塑；（7） -1-2b3-4 粉质粘土：褐黄褐灰，软流塑；（8） -2-1b2-3 粉质粘土：褐黄褐灰，可软塑；（9） -2-2b3-4 粉质粘土：褐灰灰色，软流塑，夹薄层粉砂；-3-1b2 粉质粘土：褐灰灰色，可塑；-3-2b2 粉质粘土：灰黄绿灰色，可塑，夹少量粉细砂及卵砾石；(12） -3-3d2 中粗砂：灰灰黄色，中密，局部分布；-4e 粉质粘土混粗砂卵砾石：灰黄色紫红色，可塑，卵砾石含量一般为 5 30，粒径 1

3、8cm，局部含量达 60，粒径大于 10cm。水文地质场区内地下水主要为浅层孔隙潜水和微承压水。浅层孔隙潜水直接由大气降水和地表水的渗入补给，地下水位埋深约1.01.4 米。我们取地下水位为1 米，高程为 9.46 米。深层微承压水主要分布在第 -3-3d2 层 2.0m 厚的粗砂混砾石土层中，地下水位埋深约 32m 左右。该层地下水的补给来源和径流条件较复杂。场地内水的渗透性较差， 在 4.5m 厚的第 -1-2b3-4 层粉质粘土（夹薄层状粉砂）中，水平渗透系数为 12.1 10-7 cm/s，垂直渗透系数为 5910-7cm/s，此层降水后可较大幅度提高土体强度，减少基坑位移。1.2 工

4、程周围环境根据基坑工程手册，在大中城市建筑物稠密地区进行基坑工程施工，宜对下述内容进行调查：(1)周围建 (构)筑物的分布，及其与基坑边线的距离，(2)周围建 (构)筑物的上部结构型式、 基础结构及埋深、 有无桩基和对沉降差异的敏感程度，需要时要收集和参阅有关的设计图纸，(3)周围建筑物是否属于历史文物或近代优秀建筑，或对使用有待殊严格的要求；(4)如周围建 (构)筑物在基坑开挖之前已经存在倾斜、裂缝、使用不正常等情况通过拍片、绘图等手段收集有关资料。必要时要请有资质的单位事先进行分析鉴定。本工程建址为一块已拆迁的空地，南侧为同仁大厦的附属建筑，该建筑结构为 6 层钢筋混凝土框架结构， 其地下

5、室边墙距离车站东边墙约 8m，基础为 30m 深的 450450 静压预制桩。东侧为同仁宾馆，该建筑为 7 层框架结构，片筏基础，柱下 450450 静压预制桩，深度 24m。在吉兆营路的北侧，有二幢省电力建设公司的砖混结构多层房屋，其中一幢为 7 层， 1 幢为 4 层，均为条形基础，结构较差。两幢建筑距基坑北边线12.5m。中山路下有若干地下市政管线， 与本工程关系密切的是下水 1050、电力 380V 和电信排管，这些管线由于地铁施工的需要目前正在搬迁中。吉兆营路目前正在拓宽，拟作为中山路翻交后的非机动车绕行道路。2设计依据和设计标准2.1 基坑工程设计依据建筑基坑支护技术规程 (JGJ

6、12099)混凝土结构设计规范 （GB50010 2002）地基与基础工程施工及验收规范 （ GBJ20283）建筑地基处理技术规范 （JGJ792002）地基处理技术规范（DBJ08 4094）地铁基础工程施工规程 （SZ082000）基坑工程设计规程（DBJ08 6197）简明深基坑工程设计施工手册基坑工程手册2.2 基坑工程等级确定在基坑方案总体设计中 ,必须根据周围环境要求、工程功能要求等制定出安全而合理的设计标准。按深基坑工程已有工程经验，根据周围环境保护要求，将基坑变形控制标准分为四个等级如下表 2-1表 2-1 ：基坑变形控制保护等级标准地面最大沉降量及围护墙水平移保护等级控制要

7、求环境保护要求离基坑 10m，周围有地铁，1.地面最大沉降量0.1 H；共同沟、 煤气管、大型压力特级2.围护墙最大水平位移0.14 H；总水管等重要建筑及设施3. K 2.2必须确保安全1.地面最大沉降量0.2 H；离基坑周围 H 范围内设有2.围护墙最大水平位移0.3H ；重要干线、 水管、大型在使一级3. K 2.0用的构筑物、建筑物1.地面最大沉降量0.5 H；在基坑周围 H 范围内设有2.围护墙最大水平位移0.7 H；较重要支线管线和一般建二级3. K 1.5筑、设施1. 地面最大沉降量1 H；在基坑周围 30m范围内设2.围护墙最大水平位移1.4 H；有需保护建筑设施和管线三级3.

8、 K 1.2构筑物注： H 为基坑开挖深度，在17m 左右， K 为抗隆起安全系数，按圆弧滑动公式算出。根据以上标准，该工程等级可以确定为二级。2.3 基坑设计控制原则全面响应招标文件，严格遵守招标文件的各项条款。采用先进、成熟、有效、切实可行的施工方案，确保在业主要求工期内，安全、优质、高效、低耗地完成本标段施工任务。充分考虑本标段工程特点和周边施工环境，最大限度地降低工程施工对城市秩序、环境卫生、市容市貌、地面交通、既有设施安全及市民正常生活带来的不利影响。严格贯彻“安全第一”的原则；采用监控量测措施和信息反馈系统指导施工，确保施工安全、环境安全及周边建筑物安全。确保工程质量和工期。文明施

9、工和环境保护达到沈阳市政府及业主的要求。坚持优化技术方案和推广应用“四新”成果，加强科技创新和技术攻关，应用新技术、新材料、新工艺、新设备，确保工程全面创优。加强施工管理，提高生产效率，降低工程造价。基坑维护方案设计3.1 支护体系的组成当基坑工程的土方开挖、采用有支护开挖方式时，在基坑土方开挖之前则需先施工支护体系。支护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， 通常由围护堵、支撑 (或土层诺杆 )及防渗旅幕等组成。3.2 几

10、种常见支护体系在基坑支护中，实际上多采用以下四种方法，根据工程水文地质及工程安全等级、周围环境等各方面的要求，对以下四种支护方式进行具体的分析，从而选出最适合于本工程施工的一种支护方式。深层搅拌水泥土围护墙深层搅拌水泥土围护墙是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。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，而且在水泥土搅拌桩施工时要注意防止影

11、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之。槽钢钢板桩这是一种简易的钢板校园护墙， 由槽钢正反扣搭接或并排组成。 槽钢长 68m，型号由计算确定。打人地下后顶部近地面处设一道拉锚或支撑。由于搭接处不严密，一般不能完全止水。如地下水位高，需要时可用轻型井点降低地下水位。一般只用于一些小型工程。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 (小趾口音挡水能力更好 )；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(或拉锚 ) 工作量大，否则变形较大；在透水性较好的土层中不能

12、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。由于其截面抗弯能力弱，一般用于深度不超过4m 的基坑。地下连续墙地下连续墙是于基坑开挖之前，用特殊挖槽设备、在泥浆护壁之下开挖深槽，然后下钢筋笼浇筑混凝土形成的地下土中的混凝土墙。地下连续墙用作围护墙有厂述优点：施工时振动少、噪声低，可减少对周围环境的影响，能紧邻建筑物和地下管线施地下连续墙刚度大、整体性好、变形相对较小，可用于深基坑；地下连续墙为连续整体结构，施工时处理好接头部怔，能有较好的抗渗止水作用地下连续墙有如下的缺点：如单独用作围护堵成本较高；施工时需泥浆护壁，泥浆要妥善处理，否则影响环境。当基坑深度大，周围环境复

13、杂井要求严格时，往往首先考虑采用。工法 (劲性水泥土搅拌桩法 )SMW 工法为日本的叫法，国内亦称劲性水泥土搅拌校法，即在水泥土搅拌桩内插入 H 型钢等 (多数为 H 型钢，亦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，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培。坑深大时亦可加设支撑。从我国目前的设计施工水平看，SMW 工法围护墙在软土地区用于两层地下室的基坑工程 (深度 810m)完全是可以的，上海东方明珠二期工程用于10.7m 基坑。如果用后能将 H 型钢拔出回收，则经济效益显著。3.3 方案对比分析及选择对于深层搅拌水泥土围护墙，由于基坑开挖深度达到 17.86

14、 米,坑内无支撑肯定达不到安全施工的要求。同时基坑长度过大，达到 71.06 米，为此要采取中间加墩、起拱等措施以限制过大的位移，所以施工比较复杂。其次是由于其厚度较大，只有在红线位置和周围环境允许时才能采用，而且在水泥土搅拌桩施工时要影响周围环境。该工程两侧都有建筑物，可施工的空间有限。因此此工法在此不可应用。对于槽钢钢板桩，由于搭接处不严密，一般不能完全止水。且一般的钢板桩刚度不够大，用于较深的基坑（本工程17.86m）时支撑 (或拉锚 )工作量大，变形较大；且由于其截面抗弯能力弱，一般用于深度不超过 4m 的基坑。对于本工程，显然不合要求，故放弃此支护方案。对于地下连续墙和 SMW( 劲

15、性水泥土搅拌桩法 )，是深基坑支护方式最常用的几种方法之一，在此工程中两种方法都可以应用。但是考虑到环境和造价要求，我认为还是优先使用 SMW( 劲性水泥土搅拌桩法 )工法进行施工。因为该工程南侧为同仁大厦的附属建筑，东侧为同仁宾馆，在吉兆营路的北侧，有二幢省电力建设公司的砖混结构多层房屋， 两幢建筑距基坑北边线 12.5m，由于地下连续墙施工对环境的要求和破坏都很大，同时由于该工程开挖深度深，基坑长，如果采用地下连续墙施工的话，那么工程造价势必会提高很多。 所以采用 SMW 工法较为合理。具体参数如下。型钢选择SMW 工 法 中 ， 由 于 内 插 型 钢 ， 不 需 要 配 筋 。 选 用

16、 h b1 t w t 取 HW394*398*18*11 H 型钢，型钢截面见图 3-1。图 3-1 型钢示意图水泥土搅拌桩水泥土搅拌桩桩机钻孔直径为800mm，孔轴间距为 600mm，且水泥搅拌桩选择 w=394mm， t=600mm，见图 3-2。基坑支撑方案设计4.1 支撑结构类型根据基坑工程手册，对于深度较大的基坑，为使围护堵经济合理和受力后变形的控制在一定范围内，都需沿围护墙竖向增设文承点，以减小跨度。如在坑内对围护墙加设支承称为内文撑；如在坑外对围护墙拉设支承，则称拉锚 (土锚 )。内支撑受力合理、安全可靠、易于控制图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

17、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油需专门申请，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。支护结构的内支撑，按材料分，可分为钢支撑和钢筋混凝土支撑两类。钢支撑的优点是安装和拆除速度较快，能尽快发挥艾撑的作用，减小时间效应，既使围护墙因时间效应增加的的变形减小；可以重复利用，多为租赁方式，便于专业化施工；可以施加预紧力，还可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

18、刚度相对较弱，支撑的间距相对较小；由于在两个方向施加预紧力，使纵、横向方捏的诈接处处于铰接状态。钢筋混凝土支撑优点是形状多样性，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，浇筑成最优化的市置型式；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，现场浇筑需时较长，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，不能重复利用 (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，

19、劳动强度大。4.2 支撑方式的对比选择由于本工程的施工同时施工影响着珠江路地铁车站的施工，所以工期较为紧张。而钢筋混凝土支撑由于其成型和发挥作用时间长，现场浇筑需时较长，同时养护要达到规定的强度，时间更加长，一来是时间不允许，二来是围护墙也会因时间效应而产生变形增大的后果；且不能重复利用；拆除相对困难。又由于工程周围建筑物较多，空间上也不许。而钢支撑的安装和拆除速度较快，能尽快发挥支撑的作用，减小时间效应，有利于保证工期；可以重复利用。此基坑长度长,开挖深度大 ,若是连结处处于绞结状态的话，对于基坑开挖的安全性是不能保证的，也能满足环境的要求。因此我建议采用钢支撑施工，采用580 钢管作为支撑

20、，设置四道钢支撑。4.3 立柱当基坑的平面尺寸较大时，需布置支撑立柱来支撑水平支撑系统的自重，同时还可以防止支撑弯曲，在一定程度上起到缩短支撑的计算长度，防止支撑失稳破环的作用。580 钢管。支撑立柱通常采用钢立柱。由于在基坑开挖结束建筑底板的时候支撑立柱一般不能拆除，所以立柱最好做成格构式，以利于底板钢筋的通过，否则必须截断底板钢筋或在立柱侧壁上穿洞，而造成不必要的麻烦。本工程中，立柱采用和钢支撑同样的材料，为4.4 围檩围檩的作用为将支护墙体上所承受的土压力、水压力等外荷载传递到支撑上，围檩的另一个重要作用是加强支护墙体的整体性，将支护墙体的各施工单元组成一个整体而共同受力。4.5 支撑制

21、作注意事项内支撑施工体系安装施工要点：（1）千斤顶预加轴力必须对称同步，以平衡横撑自重下落的可能和初期开挖预放的初应变。（2）钢管横撑的设置时间必须严格按设计工程条件掌握，土方开挖时应分段分层，严格控制安装横撑所需的基坑开挖深度。（3）所有支撑连接处，均应垫紧贴密，防止钢管支撑偏心受压。（4）端头斜撑处钢围囹及支撑头，必须严格按设计尺寸和角度加工焊接、安装、保证支撑为轴心受力。（5）钢管支撑安装的允许偏差应满足表 4.1 的规定表 4.1 钢管横撑安装的允许偏差横撑中心标支撑两端支撑主柱横撑与主横撑水平项目高及同层顶的标高差挠曲度垂直度柱的轴线轴线偏差面的标高差偏差允许 30mm 20mm 1

22、/1000L 1/3000H 50mm 30mm值 1/600L4.6 基坑施工应变措施支护墙的渗水与漏水土方开挖后支护墙出现渗水或漏水，对基坑施工带来不便，如渗漏严重时则往往会造成土颗粒流失，引起支护墙背地面沉陷甚至文护结构坍塌。在基坑开挖过程中，一旦出现渗水或漏水应及时处理，常用的方法有：对渗水量较小，不影响施工区不影响周边环境的情况，可采用坑底设沟排水的方法。对渗水量较大，但没有泥砂带出，造成施工困难，而对周围影响不大的情况，可采用“引流修补”方法。断桩及漏桩的处理在成桩过程中有时会遇到无法清除的地下障碍，使支护桩形成断桩或漏桩现象，在钻孔灌注校施工中也会遇到坍孔等原因造成断校。这对支护

23、堵的受力会带来影响，断桩或漏桩处也易造成严重漏水。对于施工过程中已知的或怀疑可能发生的断桩或漏桩，在基坑开挖前，应先行对该桩险及桩背进行压密注浆或高压喷射注浆，保证其在开挖后不发生严重漏水，以便开挖后处理。断桩如发生在基坑底面以上，则在开挖后，可将断校部位的泥浆、粘土、浮浆及不密实的棍凝土凿干净，支模后用很凝土补浇填实。对于施工过程中未知的断桩或漏校，开挖发现后应先进行止水处理，再用混凝土补浇填实施工阶段未知的断桩，其位置又发生在基坑底面以下，一般很难发现也难以修复。防止侧向位移发展的措施基坑开挖后，支护结构发生一定的位移是正常的，但如位移过大，或位移发展过快，则往往会造成较严重的后果如发生这

24、种情况，应针对不同的支护结构采取相应的应急措施。流砂及管涌的处理在细砂、粉砂层土中往往会出现局部流砂或管涌的情况，对基坑施工带来困难。如流砂等十分严重则会引起基坑周围的建筑、管线的倾斜、沉降。对轻微的流砂现象， 在基坑开挖后可采用加快垫层浇筑或加厚垫层的方法 “压住”流砂。对较严重的流砂应增加坑内降水措施，使地下水位降至坑底以下 0.51m 左右。降水是防治流砂的员有效的方法。但应注意，坑内降水不能对基坑外产生不利影响，因此，如果支护结构本身没有止水惟幕或止水椎幕渗漏严重的，则应慎用。临近建筑与管线位移的控制基坑开挖后，坑内大量土方挖去，土体平衡发生根大变化，对坑外建筑或地下管线往往也会引起较

25、大的沉降或位移，有时还会造成建筑的倾斜，并由此引起房屋裂缝，管线断裂、泄漏。对建筑的沉降的控制一般可采用跟踪注浆的方法。对基坑周围管线保护的应急措施一般有二种方法：一是打设封闭桩或开挖隔离沟；二是管线架空。4.7 支撑施工技术要点支撑安装钢支撑安装的质量直接影响到工程安全和施工人员的安全，对于工程质量和地表沉降有着至关重要的作用，必须引起高度重视，施工中，必须加强以下几个方面的控制：（1）本次基坑施工的钢支撑选用 580 规格，钢支撑进场后，应有技术人员专人负责（2）钢支撑进入施工现场后都应作全面的检查验收，必须进行试拼装，不符合要求的坚决不用。（3）对施加支撑轴向预应力的液压装置要经常检查，

26、使之运行正常，使量出的预应力值准确，每根支撑施加的预应力值要记录备查。（4）钢管支撑连接螺栓一定要全数栓上，不能减少螺栓数量，以免影响钢支撑的拼接质量。（5）在基坑开挖与支撑施工中，应对 SMW墙体的变形和地层移动进行监测，内容包括 SMW墙体变形观测及沉降观测、邻近建筑物沉降观测。要求每天都有日报表，及时反馈资料指导施工。内支撑体系的拆除支撑体系拆除的过程其实就是支撑的“倒换”过程，即把由钢管横撑所承受的侧土压力转至永久支护结构或其他临时支护结构。支撑体系的拆除施工应特别注意以下两点：（1）拆除时应避免瞬间预加应力释放过大而导致结构局部变形、开裂。（2）利用主体结构换撑时，主体结构的楼板或底

27、板混凝土强度应达到设计强度。支撑体系主要施工技术措施（1）严格遵循“边挖边撑”的原则，合理安排施工周期第一层土方开挖沿纵向长度一次不超过6m，一旦挖出工作面即迅速安装钢支撑，当支撑预应力施加完成后，才能继续沿纵向开挖。第二层及以下各层土体开挖中，每一小段长度不超过 6m，开挖每一层的小段土方，要再 16 小时内完成，随即在 8 小时内安装好两根钢支撑，完成后方可进行下一段或下一层土方开挖。斜支撑的头部设置垫箱。（2）施加支撑预应力开挖前准备好合格的支撑以及施加支撑预应力的各项装置、仪表，支撑时按设计支撑轴向力的 80%施加预应力，考虑到所加预应力损失 10%，对施加预应力的油泵装置要经常检查，

28、使之运行正常。计算书5.1 土压力计算标准段地下连续墙深度的确定按照基坑工程手册，搅拌桩的加固深度，亦即桩的长度，与开挖深度及土层分布等因素有关，一般取开挖深度的 1.8 2.2 倍进行试算。即m) 。土的特征计算计算中通常考虑粘性土的内摩擦角和粘聚力 c 的影响。为简化计算， 对成层构造的土体，墙底以上各层土的物理力学性质指标按各层土的厚度加权平均计算，即：nri * hi / h(5-1)1 ni* h i/ h(5-2)i1n(5-3)cc i* h i/ hi1式中：i : 第 i 层土天然重度（ kN/m3 ）；hi ：第 i 层土的厚度（ m）；i ：第 i 层土的内摩擦角（o）；

29、Ci ：第 i 层土的粘聚力（ KPa）；H：墙深（ m）, 取 H=1.8h=32.12m.由墙底至坑底间各土层参数计算得:+1.8*18.73+3.5*17.96+6.1*19.62+3.12*20 ) 19.07（ kN/m3）= 19.07 （kN/m 3 ）（KPa）=10.4 （ KPa）（ ）=22.4 （ ）水土压力计算由于年平均地下水位在地表以下 1.0-1.4m ，取地下水位在地表以下 1.0m 处。 21）开挖面以下主动土压力：计算压力简图 5-1 如下 :qPa1Pp22 Pa2EaEp3Pp3Pa3有公式 :Pa(* h0qr0 (zh0 )2ckar ( zh0 )

30、(5-4)Ka=tan 2 (45 o-/2)=0.45其中：pa 坑内土的被动土压力；计算厚度内土的平均天然重度（ KN/m 3）；计算厚度内土的平均内摩擦角（ o；）c计算厚度内土的平均粘聚力（KPa）；3r 水的重度；取为10 KN/m ；h0 水土压力的临界值点。代入数值计算得：pa1-4.42 KPapa2248.45 KPapa3454.62 KPa2）开挖面以下被动土压力：PP0 * x * K p 2c0 K p(5-5)其中：K P =tan 2 (45 o+/2)=2.19代入公式计算得：pp231.64 KPapp3628.01 KPa5.2 支撑及墙体内力计算在本设计中

31、 , 我采用日本的山肩邦男为简化计算，山肩邦男提出了如下近似解法，其基本假定如下：在粘土地层中，挡土结构作为底端自由的有限长弹性依；挡土结构背侧土压力在开挖面以上取为三角形，在开挖面以厂取为矩形，已抵消开挖面侧的静止上压力；开挖面以下土的横向抵抗反力取为被动土压力；横撑没置后即作为不动支点；下道横撑设置后， 认为上道横撑的轴力保持不变且下道横撑点以上的挡土结构仍保持原来的位置；开挖面以下挡土结构弯矩 M0 的那点假设为一个铰，而且忽略此铰以下的挡土结构对此铰以上挡土结构的剪力传递。各参数的计算按水土分算公式计算水土压力等于零的点：令式（ 5-4 ）等于零得 :h0 =0.96 m由式（ 5-4

32、 ）计算得基坑底水土压力： 248.45KPa由上面计算的水土压力等于零的点力地面以下 0.96m，考虑地下水位的作用取水土压力等于零的点力地面以下 1.0m 处，近似取水土压力为三角形分布，三角形的顶点在地表以下 1.0m 处，可得三角形荷载的斜率 ：203.07=15.45714.73= 248.45(17.861) * 1016.86=4.73- 14.73-4.7310因为PP =x+，由式（ 5-5 ）可得：PP 41.76x+31.64则有：=41.76=31.64=104.7314.73支撑内力的计算因为我们所考虑的墙后水、土荷重图式与山肩邦南法所采用的不一样，故虽然照山肩邦南的

33、基本假定，但是另行推导了近似解的计算公式。基本假定与山肩邦南法相同。开挖面以下的水平力认为衰减到零。被动侧的土抗力认为达到被动主动力，为区别于山肩邦南已减去静止土压力部分，以(xv) 代替 (x) 。计算简图 5-2 如下：由Y0和M0推导得出以下式子(5-6),(5-7)：1)3(111hkk1hkk1h0 k )2(mh0 k2223m32( h1h)h( N hhN1h2h0 k) 00kkk mkki0k(h和20 ki ikkk23Ni h1 h210k m0 k222h0k11mN i 1m222m根据计算机 VB 编写的计算小程序可以直接得出各支撑的轴力和墙体所受的弯矩。各计算参

34、数如下：第一道支撑的参数： K=1 i=0h0 k =6.5+20/r=7.55hkk = h1k =4.5N k = N1 ；第二道支撑的参数： K=2 i=0,1h0 k =12.01h1k =9h2k =4.5N k = N 2Ni = N1 ；第三道支撑的参数： K=3 i=1,2h0k =16.51h1k =13.5h2 k =9h3k =4.5N k = N3 ；第四道支撑的参数： K=4 i=1,2,3h0k =18.85h1k =15.84h2k =11.34h3k =6.84 h4 k =2.34N k = N 4 ；计算得：X =3.65X 2 =5.86X 3 =7.93

35、X 4 =8.631N1 =325.33N 2 =599.38N3 =940.73N 4 =675.45M 1 =8.28M 2 =-407.43M 3 =-1372.36M 4 =-2971.53M 5 =-3522.32注:M 5 为坑底的弯矩值。求最大弯距及剪力值最大弯矩值由经验可知最大弯矩处位于基坑底面和最后一道支撑之间 . 设该点距最后一道支撑的距离为 x m。则对此点取距得 :M max325.3x13.5599.38x9940.73x4.5675.45xx 15.5 314.736对两边求导M max 325.33+599.38+940.73+675.45-14.73(x+15.

36、5)2/2使 M max =0可得 :X =2.077m代回可得最大弯矩M max围护结构及支撑内力见下图5-3 ：最大剪力值坑底处剪力最大，最大值 Vmax 为：Vmax(325.33 599.38 940.73 675.45 0.5*16.84*14.73*16.84)452.29 KN325.33kN599.38kN940.73kN675.45kN弯矩值轴力值图5-3围护及支撑结构内力图的内力验算(1) 内力计算按厚度为 h 的混凝上壁式地下墙，计算出每延米墙之内力MW,QW, 然后换算得每根型钢承受的内力 : 其中 w=394mm， t=600mm。M P ( w t )M WQP(

37、w t )QW(5-8)注 :w 为型钢的宽度； t 为型钢间的净距。由于我们只要验算出内力最大处的强度若满足要求, 那么结构就会安全在5.2 的支撑和墙体的内力计算中我们已经得最弯矩和剪力为:M W= 3546.45(KN.m )QW =452.29( N)故:MP= 3546.45*（0.394+0.600 ）= 3525.17(KN.m)QP=452.29*(0.394+0.600)= 449.57(KN )强度验算抗弯验算考虑弯矩全部由型钢承担，则型钢应力需满足下式 :M xf y(5-9)xWnx注:W 型钢抵抗矩 ( mm3) ； W =2860cm3M X 绕 X 轴的最大计算弯

38、矩 ()；x 塑性截面发展系数，为x1.05 ；fy 一钢材抗弯强度设计值，为f y 215 N/mm2。代入数值得 :3525.17 * 10 5117.38 N/mm2 215 N/mm21.05* 2860 * 103故满足抗弯要求。2) 型钢抗剪验算 :VS(5-10)f vIt w注:计算剪力 (N) ：S 型钢面积矩 ( mm3；)S 398 * 18 * (19718/2)(19718)2*11/21523057.5 mm3I 毛截面惯性矩，为 I56400cm4；t w 所验算点处的钢板厚度；=11mmf v 钢材的抗剪强度设计值，为 f v125 N/mm2。代入数值得 :4

39、49.57 * 103 * 1523057.5110.3621.2故抗倾覆稳定性满足要求。整体圆弧滑动稳定性验算全面地对有支护基坑进行稳定性分析，是基坑工程设计的最重要环节之一。分析中所需地质资料要能反映基坑顶面以下至少 2.3 倍基坑开挖深度的工程地质和水文地质条件。采用圆弧滑动法验算支护结构和地基的整体抗滑动稳定性时，应注意支护结构一般有内支撑或外锚拉结构，墙面垂直的特点，不同于边坡稳定验算的圆弧滑动，滑动面的圆心一般在挡墙上方，靠坑内侧附近通过试算确定最危险的滑动面和最小安全系数。考虑内支撑作用时，通常不会发生整体稳定破坏，因此，对支护结构，只设一道支撑时，需验算整体滑动、对设置多道支撑

40、时可不作验算。抗渗流验算在地下水位较高地区基坑开挖以后，地下水形成水头差 hw ，使地下水由高处向低处渗流。当渗流力较大时，就有可能造成基坑底部的潘流或管涌稳定性破坏。为防止此类破坏，便可通过提高挡水帐幕入土深度，增长地下水渗流路线，从而减小渗流水力坡度，达到防止渗流或管涌失稳破坏的目的。由于该工程地下水位埋深约 32m 左右 ,而搅拌桩的入土深度为 32.12m,故取坑底渗流路径刚好通过基坑底部。如图 5-7 所示，可通过下式验算基坑底部稳定性：ic(5-17)ksi式中：ic 坑底土体临界水力坡度，根据坑底土的特性计算：1ic1 e坑底土体的相对密度；依规范取2.65 ；e坑底土体天然孔隙

41、比；依照地质资料，按平均加权计算得：0.828 ；i坑底土体渗流水力坡度；ihw；Lhw 基坑内外土体的渗流水头( m) ，取坑内外地下水位差； 取为 17.84 m；L最短渗径流线总长度 ( m) ， LLhm LV ；Lh渗径水平段总长度 ( m) ；Lh0.8m；LV 渗径垂直段总长度 ( m) ；Lh hw2* DD基坑底部下地下水位距离桩底部距离（m）；D；D 1D基坑底部距离桩底部距离（m）； D=14.26m；m路径垂直段换算成水平段的换算系数，单排挡小帷幕墙取时，m1.50 ；多排帷幕墙取m=2.0；K S 抗渗流或抗管涌稳定性安全系数， 取 1.5 2.0 。基坑底土为砂性土

42、、砂质粉土或粘性土与粉性土中有明显薄层粉砂夹层时取大值。hwHDD图 5-7 坑底土体渗透计算简图由 hw =17.84m D D 1=14.26-1=13.26(m)得： Lh hw 2* D =17.84+2*13.26=44.32(m)由于按单排桩计算，故m取为 1.5 ，由公式得：Lh m LV =45.52(m)由于=2.65、 e=0.828，由公式得：12.651ic=1e10.828=0.9026由于 hw =17.84m、 L =45.52，由公式得：hw = 17.84L45.52=0.3919故 ksic=0.9026i0.3919=2.302.0,满足要求。基坑主要技术

43、经济指标基坑结构类似与长方形，其长度为71.6m，总高度 17.84m，总宽度 45.8m。6.1 开挖土方量实体土方开挖量 V 为：3)根据工程经验，取松散系数为1.2。则松散体土方量 V1 为：V158502 .35* 1.270202.82m36.2SMW 工法水泥土搅拌桩水泥用量水泥搅拌桩长度 L 计算如下：L( 71.645.8) * 225209.8 m水泥搅拌桩的直径为 1m，则水泥搅拌桩组成的板桩墙的厚度也取为 1.0m，水泥搅拌桩长 32.12m。水泥采用普硅 325#水泥，水灰比 1.5 2.0，水泥搅拌桩中的水泥与土之比取为 1: 2 。所以，水泥搅拌桩内的水泥用量 V2

44、 为：V21* 209.8 * 32.12* 2* 11497.51 mm3336.3 钢材用量计算根据所选型钢可求型钢截面积A1 为：A1398* 18 * 2(39418 * 2) * 1118266 mm3每根水泥土搅拌桩内插一根所选型钢，根据水泥土搅拌桩的总长度可知总共需要约 210 根型钢。型钢体积 V3 和型钢质量 M 1 分别计算如下：V3210 * 18266 * 10 6 * 32.12123.21 mm3M 1123.21* 7.8 * 1030.961* 106 Kg钢支撑用钢计算 M 2 ，由于选用580 钢管：钢管壁厚 12mm。取对撑钢支撑的水平平均距离为9m，钢支

45、撑平均长度为 45.8m。钢管截面积 An 计算如下：A21* *(D2d 2 )3.14 * (58025562) / 421402.24 mm24因此，支撑用钢量的体积 V7 和质量 M 4分别计算如下：V4(71.61) * 4 * 45.8 * 21402.24 * 10 627.44mm39M 227.44 * 7.8 * 1030.214 * 106Kg立柱的用钢计算 M 3 ：M 3( 71.61)*4*32.12*21402.24*106 *7.8*10390.150*10 6 Kg6.4 人工费用计算施工过程中，主要工序人员如下： 1 支围护桩专业施工队，二个作业面， 60

46、人；基坑开挖， 1 支机械化基坑施工队， 90 人 ,分为 2 个作业面；内部结构回筑 ,1 支结构施工队， 170 人， 2 个作业面同时展开。剩余工序人员分配如下，注浆加固， 1 支地基加固施工队， 30 人；制作支撑支承桩， 1 支桩基施工队， 35 人。根据目前的市场行情和以往的工程经验，人工费用计算见表6.1 。表 6.1人工费用计算表工种每天需相应工种工作日人工日费用人工总费用人数（个）（天）（元）（元）混凝土工408050160000钢筋工20506060000挖土工90155067500地基加固32206038400制作支撑30306054000管理费10907063000总计

47、442900基坑施工准备7.1 基坑施工的现场准备拆除障碍物首先拆除场地上的妨碍施工的建筑物或构筑物，再改造地下的妨碍施工的管线。测量放线按照设计单位提供的建筑总平面图及给定的永久性的经纬坐标控制网和水准控制基桩，进行场区施工测量，设置场区永久性经纬坐标桩，水准基桩和建立场区工程测量控制网。“三通一平”“ 三通一平”是指路通、水通、电通和平整场地。（1）通路：施工现场的道路是组织物资运输的动脉。在工程开工前，必须按照施工总平面布置图的要求，修好施工现场的永久性道路以及必要的临时道路，形成完整畅通的运输网络。（2）通水：水是施工现场的生产和生活不可缺少的。在工程开工前，必须按照施工平面布置图的要

48、求，接通施工用水和生活用水的管线，使其尽可能与永久性的给水系统结合起来，做好地面排水系统，为施工创造良好的环境。（3）通电：在工程开工前，要按照施工组织设计的要求，接通电力和电讯设施，做好其他能源（如蒸汽、压缩空气）的供应，计算选择配电变压器；架设好连接电力干线的工地内外临时供电线路及通讯线路。（4）平整场地：按照建筑总平面图的要求，首先拆除场地上的妨碍施工的建筑物或构筑物，然后根据建筑总平面图规定的标高和土方的竖向设计图纸，进行挖填土方的工程量计算，确定平整场地的施工方案，进行平整场地的工作。临时设施的准备按照施工总平面图的布置，建造施工临时设施，为正式开工准备好生活、办公、生产、居住和贮存

49、等的临时用房。（1）现场布置方案根据业主要求，周边工程环境，施工总体安排及经四路交通疏导的需要，施工现场布置应达到以下目的：分期疏导场外交通，确保经四路交通安全畅通。确保按期恢复经四路交通，满足奥体中心整体绿化的要求。不对周边在建工程造成不良影响，特别是紧邻商业区的联强大厦。生产、生活、办公区域分开布置，方便生产生活。场地布置美观、整洁、尽量绿化，满足文明工地的要求。（2）临时设施临时房屋办公用房均采用二层彩钢夹芯复合板结构，宿舍采用二层彩钢板夹芯复合板或水泥复合板结构生活用房中的食堂、厕所、锅炉房、浴室采用一层彩钢板夹芯合板结构或砖木结构。生产用房中材料库，电工房，机修间等采用一层水泥复合板

50、结构或砖木结构，材料库，木工房等采用钢管支撑简易工棚。临时供水供水：采用 100mm上水管从业主提供的供水接口接入，再采用 50mm水管沿基坑四周环向布置，然后通过 25mm 分管引入施工场地内。在基坑四周每 50m 设置一个阀门及水龙头，以便于水管维修，并将生产用水引入工作面。生活用水的水龙头距离根据实际情况布置。临时供电施工用电：通过业主提供的变压器 380V 下线，经动力、照明总配电柜分配后引至各分配电箱。另外设 1 台 250KVA 合 1 台 120KW 发电机作自备应急电源， 以满足临时停电时降水井井口水泵等小型设备运转及办公、生活照明用电。变压器及自备电源发电室均设避雷装置。全线

51、配备 30 个施工电箱，其中 24 个用于生产及设备运转，另外 6 个用于施工场地及生活区照明。现场照明沿基坑四周每 30 米搭设一灯塔，同时配备足够的高压钠灯作局部照明，以确保基坑照明要求。车站站台层结构施工时，每 50 米增设一配电箱作为施工照明用电，电箱应设置良好的接地装置，有漏电开关，防止触电事故发生。临时供风本工程施工采用 2 台 12 立方米的移动式空压机供风，车站和商业区共用，根据施工需要灵活布置。7.2 基坑施工的技术准备技术准备是施工准备的核心。具体有以下内容：在基坑开挖前，必须布置做基坑施工的测量网点，放出各轴线位置及地面标高。以便控制挖土标高，确定板、梁、柱的位置与立模基

52、准。开挖基坑前，应对全体施工人员进行技术交底，使全体施工人员熟悉并掌握本工程所执行的各项技术措施和技术标准。根据基坑施工的工作量及工期要求， 配备好开挖基坑挖掘机和运土工程车辆。基坑开挖时，井点降水持续时间应在 20 天以上，地下水位必须降至该次开挖深度以下 0.51.0m。井内基底土体加固已有 28 天以上龄期。开挖基坑前，应检查地基加固龄期与强度，必须达到设计要求的龄期与强度。预降水必须基坑内地下水位低于开挖面 3m。7.3 施工物资的准备物资准备在物资准备工作中主要有以下几方面的内容：（1）建筑材料的准备。（2）构（配）件、制品的加工设备。（3）建筑安装机具的准备。劳动力准备在劳动力准备

53、工作中主要有以下几方面的内容：（1）建立拟建工程项目的领导机构；（2）建立精干的施工队组；（3）集结施工力量、组织劳动力进场；（4）向施工队组、工人进行施工组织设计、计划和技术交底；（5）建立健全各项管理制度。结合本工程特点，进行人力资源的优化配置，做到管理人员职责分明、权限到位，操作人员一专多能，特殊工种持证上岗。工区作业队计划由机械队、钢筋队、混凝土队和综合队成，作业队下设作业班组，为直接生产单位，将根据工程进度需要，分期分批组织进场施工。施工过程中，主要工序人员如下： 1 支围护桩专业施工队，二个作业面， 60 人；基坑开挖， 1 支机械化基坑施工队， 90 人 ,分为 2 个作业面；内

54、部结构回筑 ,1 支结构施工队， 170 人， 2 个作业面同时展开。剩余工序人员分配如下，注浆加固， 1 支地基加固施工队， 30 人；制作支撑支承桩， 1 支桩基施工队， 35 人。季节施工及应急准备工作雨季施工措施南京处在多雨的地带，由于本工程工期紧迫，不可能在雨天完全停工，因此必须采取雨季施工措施。a、雨季施工注意切实做好避雷装置和防漏电措施。c、在雨季施工，基坑底两侧的排水沟和集水坑应加大加深，以适应大体积抽水的及时需要，尽量做到雨停时基坑内无积水现象。d、雨季混凝土施工要充分做好运输、劳力准备，使浇筑、振捣等各工序间隔缩短，若中间遇雨，应盖上蓬布继续施工，必须完成一个节段的混凝土施

55、工后再停止浇筑，避免发生纵向冷缝。f 、要在雨后及时检查浇捣好的混凝土， 发现因雨损伤应立即报告监理工程师，并提出合理的处理意见，必须使混凝土整体质量得到监理工程师的认可。夏季施工措施在夏季施工时应注意以下几点：a、夏季施工的特点是气温高，水份蒸发快，混凝土表面容易产生收缩裂缝。为此在高温时要加强养护，及早养护，保证质量。b、在高温季节施工时，要准备好足够的覆盖物，并在必要时采用遮阳棚架设在混凝土浇灌部位，防止阳光直晒。c、在夏季施工中，应和监理工程师商定更改施工时间，避开高温浇捣，尽量利用下午 6 时至次日上午 10 点之间来浇筑混凝土。d、夏季施工时，在基坑底的气温较高，应注意施工人员的安

56、全，做好防暑降温工作。施工方案8.1 工程概况南京地铁珠江路综合楼工程位于中山路85 吉兆营路路口东南角， 占地面积南北长约 70m，西宽约 50m。综合楼主楼 26 层，高约 100m，裙楼高 6 层，采用框架结构体系。综合楼设三层地下室，基坑开挖深度为 17.84m。珠江路综合楼的一部分作为南京地铁的控制中心，因此综合楼的建设进度对整个地铁工程进度控制有着至关重要的意义，业主要求在2002 年 7 月至 11 月末完成综合楼的地下部份，为了在安全、优质的基础上保证工程质量，尽量降低工程造价，要对工程方案进行优化设计。由于本工程设计施工和珠江路车站有着密切关系，在设计和施工方案编制时必须与珠

57、江路车站协调考虑，因此，本工程施工方案的复杂程度远远高于单一的车站施工和常规的深基坑施工。8.2 工程技术特征工程开挖量：3),根据工程经验，取松散系数为 1.2, 所以本工程的土方开挖量大约为 7 万立方米。SMW 施工型钢型号： HW394 39811 18 型钢，采用“ 1 插 1”方式插入，由于型钢长度较长，采用 KH 180 履带吊抬吊起竖，自重插入搅拌桩体。支撑和立柱均采用580 钢管。8.3 施工工法基坑开挖类型我国地域辽阔，地质状况十分复杂，根据不同区域的工程土质和地下水位分布情况基坑的开控按其坑壁结构可分为放坡开挖、直壁内支撑开挖、直壁拉锚开挖和直壁无支撑开挖。放坡开挖当基坑

58、深度较浅、周围无紧邻的重要建筑、施工场地允许放坡开挖时，可采用此类形式，但如地下水位较高，必须采取井点降水以降低施工区域的地下水位。直立壁无支撑开挖这是一种重力式坝体结构，一船采用水泥土搅拌桩作坝体材料，也可采用粉喷校等复合桩体作坝体。重力式坝体既挡土又止水，给坑内创造宽畅的施工空间和可降水的施工环境。直壁内支撑开挖在基坑深度大、地下水位高、周围地质和环境又不允许做拉锚和锚杆的情况下，一般采用直壁内支撑开挖形式。基坑采用内支撑。能有效控制例壁的位移，具有较高的安全度，只要支撑结构布置得当，一般不会对坑内的机械化挖土产生很大的制约，仍能保持良好的机械化作业程度。直壁拉锚开挖当周围的环境和地质可以

59、允许进行拉铅和采用土层钱杆时，直壁拉锚开挖坑内的施工空间宽畅，容易组织不同的施工方案，进行优化比较，加快挖土施工速度。在本工程施工中我们采用直壁内支撑开挖的方式。在 SMW 围护结构的支护下，利用钢筋混凝土支撑来保证开挖过程的安全。基坑开挖及支撑顺序根据基坑工程手册，支护墙体施工冠梁及第一道支撑 (拉锚 )施工挖土至下一道支撑 (拉锚 )位置下一道围模与支撑 (拉锚 )施工 (重复上面二道工序 )挖至基底一地下室底板施工换撑向上一层地下室施工换撑 (重复上面二道工序 )基坑工程完成。本工程基坑开挖按支撑的标高逐层开挖、逐层分块、逐块分条的方式进行开挖，每次开挖面为下道支撑底面位置，这样每层挖土

60、的深度和标高如下表8.1：土面标高（板底） （ m）挖土深度（ m）第一次开挖8.462.00第二次开挖3.964.50第三次开挖-0.544.50第四次开挖-5.044.50第五次开挖-7.382.34基坑开挖安全保证措施根据基坑工程手册，对于有支护的基坑土方开挖，需注意下列问题：（1）配合支撑的加设，先撑后挖基坑土方开挖之前，先要了解支护结构的计算工况，按照计算工况来安排分层开招的顺序。支护结构设计都要求先撑后挖，即挖土至支撑设置标高时，要停止挖土，待支撑加设完毕井能起作用后，再继续往下开挖土方，这是保证支护结构安全和限制其变形的重要措施，土方开挖一定要遵守。（2）考虑时空效应，合理安排挖