毕业设计-地铁站基坑工程设计

长沙地铁3号线侯家塘站基坑工程设计摘要长沙地铁3号线全长41.4公里，设28座车站。侯家塘站位于贺龙体育馆前方，是长沙地铁1号线和3号线的换乘站。本设计根据相关规范，进行了地铁车站结构设计、基坑支护方案设计、基坑支护结构设计计算、基坑降水方案设计、基坑监测方案设计以及施工组织设计。最终将本车站设计为三层三跨岛式框架结构，基坑支护形式采用地下连续墙，施工方案采用明挖法施工，降水方案采用管井井点降水。在施工的全过程中进行监控量测，以确保施工安全。关键词：基坑工程；地下连续墙；明挖法；管井THE DESIGNOFCHANGSHAMETROLINE3HOUJIATANGSTATIONFOUNDATIONPITENGINEERINGABSTRACTChangshaMetroLine3,atotallengthof41.4kilometers,setup28stations.HouJiatangstationisinfrontoftheHeLonggymsquare,isthetransferstationofChangshaMetroLine1andline3.Accordingtotherelevantregulations,thedesignconsistofthesubwaystationstructuredesign,designoffoundationpitsupportingscheme,foundationpitsupportingstructuredesigncalculation,designofdewateringinfoundationpit,foundationpitmonitoringprogramdesignandconstructionorganizationdesign.Eventuallythisstationdesignedasathree-tieredthree-spanisland-typeframedstructures,foundationpitsupportingformsusingdiaphragmwalls,constructionprogramusingopenexcavationconstruction,precipitationschemeofdewateringusingthetubewell.Monitoringandmeasuringinconstructionprocesstoensuresafety.Keywords:Foundationpitengineering；Diaphragmwalls;Openexcavationconstruction；Tubewell目录第一章概述 11.1设计依据 11.2工程概况 11.3工程地质条件 21.3.1人工填土层() 21.3.2中更新统冲积层（Q2al） 31.3.3第四系残积层（Qel） 31.3.4基岩 31.4水文地质条件 61.4.1地表水 61.4.2地下水类型及富水性 71.5地震效应 71.5.1历史地震 71.5.2场地地震安全性评价 81.5.3地震动参数 8第二章地铁车站结构设计 102.1车站选型 102.1.1车站结构形式 102.1.2车站站台形式 102.1.3车站结构选定 122.2车站尺寸确定 122.2.1车站长度 122.2.2车站宽度 132.3施工方案比选 142.3.1施工方案种类 142.3.2施工方案选定 16第三章地铁基坑支护方案设计 173.1基坑支护形式 173.1.1排桩围护 173.1.2土钉墙支护 173.1.3地下连续墙支护 183.2基坑支护形式选定 193.3基坑支撑方案设计 203.3.1基坑支撑结构类型 203.3.2基坑支撑结构选定 20第四章、地铁基坑支护结构设计计算 224.1设计计算参数 224.2基坑稳定性验算 244.2.1基坑底部抗隆起稳定性验算 244.2.2基坑底的渗透稳定性验算 254.2.3基坑抗倾覆稳定性验算 274.2.4整体圆弧滑动稳定性验算 334.3围护结构内力变形计算 334.3.1标准段内力计算 354.3.2端头井段内力计算： 404.4钢支撑强度验算 454.4.1强度验算 454.4.2弯矩作用平面内的稳定性验算 47第五章理正基坑电算 495.1标准段电算 495.1.1支护方案 495.1.2计算信息 495.1.3结构计算 525.2端头井段电算 715.2.1支护方案 715.1.2计算信息 715.1.3结构计算 74第六章地下连续墙配筋计算 936.1基坑标准段配筋计算 936.1.1基坑标准段内侧纵向通长钢筋设计 936.1.2基坑标准段外侧侧纵向通长钢筋设计 946.2基坑端头井段配筋计算 946.2.1基坑标准段内侧纵向通长钢筋设计 956.2.2基坑标准段外侧侧纵向通长钢筋设计 956.3水平钢筋设计 96第七章 基坑降水设计 987.1基坑降水方案的选择 987.2降水井结构 1007.3降水井布置 1007.4降水井施工 1017.4.1工艺流程 1017.4.2主要施工方法及技术要求 1017.5降水井监测 102第八章地铁基坑监测方案设计 1038.1监测目的与技术要求 1038.2监测基本原则 1038.3监测依据 1038.4 监测的主要仪器和测量要求 1048.5监测项目 1048.5.1地下水文地质的监测 1048.5.2土体分层变形监测 1048.5.3建筑物监测 1058.5.4地下结构自身的强度和变形监测 1058.5.5围护结构的安全监测 1058.6监控数据及资料整理 1078.7注意事项 108第九章施工组织设计与工程概预算 1099.1施工总体部署 1099.1.1组织机构 1099.1.2施工准备 1099.2地下连续墙的施工 1109.3基坑的开挖施工 1139.3.1基坑开挖原则 1139.3.2基坑开挖方案 1149.3.3土方开挖 1149.3.4土方开挖注意事项 1159.4支撑体系安装 1169.4.1钢管横撑安装 1169.4.2钢管斜撑安装 1169.4.3施加应力 1179.5内支撑体系的拆除 1179.6施工安全 1179.7文明施工保证措施 1189.8工程概预算 1189.8.1土石方计算 1189.8.2混凝土用量 1199.8.3钢筋用量 1199.8.4总价概算 119参考文献 121致谢 122第一章概述1.1设计依据《地铁设计规范》(GB50157-2003)《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068－2001）《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)《水工混凝土结构设计规范》(SL/T191-96)《钢结构设计规范》(GB50017-2003)《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299－1999）《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)《建筑桩基技术规范》（JGJ94－94）《地下工程防水技术规范》(GB50108-2001)《地下防水工程质量验收规程》(GB50208-2002)《地下铁道工程施工及验收规范》(GB50299-1999)《基坑工程设计规程》（DBJ08-61-97）1.2工程概况长沙地铁3号线全长41.4公里，设28座车站，除起点至大王山站段高架外，其余段走地下。3号线衔接坪塘科教研发及文化创意产业基地、大河西先导区洋湖垸片区、岳麓大学城、贺龙体育中心、侯家塘—东塘商业圈、长沙火车站、长沙大学、月湖居住板块、星沙商业中心等重要地区，引导城市向西南和东北方向拓展。长沙地铁3号线线路图见图1.1。本设计为长沙地铁3号线侯家塘站基坑工程设计，侯家塘站沿劳动西路东西向布置，位于贺龙体育馆广场前方。侯家塘站是长沙地铁1号线和3号线的换乘站,1号线3号线在侯家塘车站沿劳动西路,在贺龙体育馆前向呈一字平行布置,地下设有三层结构，车站本身比一般的车站深。侯家塘站具体位置见图1.2。第1页共123页图1.1长沙地铁3号线1.3工程地质条件

图1.2侯家塘站位置场地可分为4个岩土层，各岩土层；描述如下：1.3.1人工填土层(Q4ml)主要为第四系全新统人工填筑的杂填土<1-2-1>2-1>杂填土：局部为素填土，主要由粘性土或砂土混碎石、砼块等建构筑物垃第2页共123页圾等，褐黄及褐红等杂色，硬质物含量介于30～50%，地表表部多分布有0.20～0.80m厚的砼，实测标贯击数4～8击，平均5.3击。场地均有分布，其分布厚度与地貌特征、沿线建筑物分布有关，层厚0.90～4.30m，平均2.1.3.2中更新统冲积层（Q2al）为场地第四系主要覆盖层，属湘江Ⅳ级阶地的冲积地层，具体分布地层描述如下：1>粉质粘土：褐红夹灰白色，硬塑状态，含约10%的细砂，切面稍有光滑，具网纹状结构，摇震无反应，具中等干强度及中等韧性，实测标贯击数9～29击，平均17.3击。场地均有分布，层厚0.70～5.3.21m，顶面埋藏深度0.90～4.于标高63.45～68.9>卵石：灰白色，褐黄色，饱和、中密状态，石英质、砂岩质，亚圆形，不均匀含砂、砾石及粘性土约30%，分选性较差，级配良好，卵石粒径为2～5c最大粒径大于15cm。修正后动探击数11.90～19.0击，平均15.4击。场地均有分布，层厚1.40～11.90m，平均6.41m，顶面埋藏深度8.20～18.20m，相当于标高60.92～64.1.3.3第四系残积层（Qel）1>粉质粘土：紫红、褐红色，系泥质粉砂岩或粉砂质泥岩风化残积而成，呈硬塑、局部坚硬状态，遇水易软化。摇震无反应，光泽反应稍有光滑，干强度及韧性中等。实测标贯击数12～2719.400.50～2.1.顶面埋藏深度9.30～20.10m，相当于标高51.91～59.1.3.4基岩根据钻探揭露，拟建车站场地下伏基岩主要为白垩系神皇山组（Ks）泥质粉砂岩、砾岩，陆源碎屑结构，中厚层状构造，泥质胶结为主，局部钙质胶结，勘察范围内发育的岩层主要为全风化、强风化和中风化三带，现分述如下：（1）全风化带2-1>泥质粉砂岩（Ks）：褐红色，岩性主要为泥质粉砂岩，泥质胶结，已风化成土状，岩石组织结构已基本破坏，但尚可辨认，岩芯呈坚硬土状，遇水易软化崩解，实测标贯击数42～34击，平均37.5击。该层在场地分布较广泛，共23个钻孔遇见，层厚0.80～4.00m，平均1.78m，顶面埋藏深度11.40～20.25m，相当于标高51.37～58.（2）强风化带

第3页共123页2-2>泥质粉砂岩（Ks）：紫红色，泥质胶结，成岩矿物显著风化，岩石组织结构已大部分破坏，但原岩结构清晰，岩石风化节理裂隙很发育，岩芯多呈土夹碎块状，岩块用手可折断，合金钻进速度一般。遇水易软化，实测标贯击数54～7264.7击，修正后动探击数10.70～15.0击，平均13.3击。岩体破碎，属极软岩，岩体基本质量等级为Ⅴ类。该层在在场地均有分布，层厚0.80～6.15m，平均2.41m，顶面埋藏深度12.90～26.40m，相当于标高45.94～56.（3）中等风化带2-3>泥质粉砂岩（Ks）：紫红色，粉细粒结构，中厚层状构造，泥质胶结，岩屑成分主要为粉细砂，岩石组织结构部分破坏，少部分矿物风化变质，节理裂隙发育且密闭，多为钙质或泥质物充填，裂隙面见褐色铁锰质浸染，岩芯上偶见溶蚀小孔，岩芯较完整，多呈柱状，偶呈块状，锤击声较脆，RQD=65～90%，属极软～软岩，岩体基本质量等级为Ⅴ类，遇水易软化。该层在场地内钻孔均有揭露，揭露厚度3.80～6.顶面埋藏深度17.30～36.70m，相当于标高39.61～54.3-3>）：紫红色，粗砾结构，中厚层状构造，泥钙质胶结，砾石成分主要为硅质或灰质，粒径2.0c0cm，岩石组织结构部分破坏，矿物成分基本未变化，节理裂隙发育，多泥质物充填，岩芯较完整，多呈柱状，锤击声较脆，RQD=65～85%，属软岩，岩体基本质量等级为Ⅳ类，遇水易软化、崩解。该层在场地内零星分布，共4个钻孔遇见，揭露厚度1.40～6.23.50～28.70，相当于标高41.61～49.2-3>泥质粉砂岩（Ks）：紫红色，粉细粒结构，中厚层状构造，泥质胶结，岩屑成分主要为粉细砂，岩石组织结构部分破坏，少部分矿物风化变质，节理裂隙发育且密闭，多为钙质或泥质物充填，裂隙面见褐色铁锰质浸染，岩芯上偶见溶蚀小孔，岩芯较完整，多呈柱状，偶呈块状，锤击声较脆，RQD=65～90%，属极软～软岩，岩体基本质量等级为Ⅴ类，遇水易软化。该层在场地内钻孔均有揭露，揭露厚度3.80～6.90m，顶面埋藏深度17.30～36.70m，相当于标高39.61～54.93m。第4页共123页表1-1岩性特征岩层名称平均厚度（岩性特征1,杂填土2.48主要由粘性土或砂土混碎石、砼块等建构筑物垃圾等，褐黄及褐红等杂色，硬质物含量介于30～50表表部多分布有0.20～0.80m厚的砼，实测标贯击数4～8击，平均5.3击。2，粉质粘土3.21褐红夹灰白色，硬塑状态，含约10细砂，切面稍有光滑，具网纹状结构，摇震无反应中等干强度及中等韧性，实测标贯击数9～29击，平均17.3击。3，卵石6.41灰白色，褐黄色，饱和、中密状态，石英质、砂岩质，亚圆形，不均匀含砂、砾石及粘性土约30选性较差配良好石粒径为2～5c大粒径大于15c紫红红色泥质粉砂岩或粉砂质泥岩风化残积而4，粉质粘土1.63成硬塑部坚硬状态水易软化震无反应，光泽反应稍有光滑强度及韧性中等测标贯击数12～27击，平均19.40击。褐红色性主要为泥质粉砂岩质胶结风化成5，全风化泥质粉砂岩1.78土状，岩石组织结构已基本破坏尚可辨认，岩芯呈坚硬土状水易软化崩解测标贯击数42～34击，平均37.5击。紫红色质胶结岩矿物显著风化石组织结构6，强风化泥质粉砂岩2.41已大部分破坏原岩结构清晰石风化节理裂隙很发育，岩芯多呈土夹碎块状块用手可折断，合金钻进速度一般。紫红色，粉细粒结构，中厚层状构造，泥质胶结，岩屑成分主要为粉细砂石组织结构部分破坏部分矿7，中风化泥质粉砂岩16物风化变质理裂隙发育且密闭为钙质或泥质物充填隙面见褐色铁锰质浸染芯上偶见溶蚀小孔，岩芯较完整，多呈柱状，偶呈块状，锤击声较脆，5～90属极软～软岩，岩体基本质量等级为Ⅴ类，遇水易软化。紫红色，粗砾结构，中厚层状构造，泥钙质胶结，砾石成分主要为硅质或灰质，粒径2.0c4.0c岩石组8，砾岩15织结构部分破坏矿物成分基本未变化节理裂隙发育，多泥质物充填，岩芯较完整，多呈柱状，锤击声较脆，5～85属软岩，岩体基本质量等级为Ⅳ类，遇水易软化、崩解。第5页共123页表1-2岩土体设计参数地层代号岩土名称时代成因天 然密度干密度天然含水量孔隙比天然快剪固结快剪承载力特征值凝聚力内摩擦角凝聚力内摩擦角ρρdweCφcφfak3gm3gm%kPa°kPa°kPa<1-2-1>杂填土Qm4l1.921.3526.10.79912101512120〈3-1〉粉质粘土Qal22.001.5025.20.76838164220240〈3-9〉卵石alQ22.15///440//450〈5-1〉粉质粘土3lQ2.001.6223.70.68437144118200〈7-2-1〉全风化泥质粉砂岩K2.061.7019.40.5642205022260〈7-2-2〉强风化泥质粉砂岩K2.071.96//4526//500〈7-2-3〉中风化泥质粉砂岩K2.342.23//10033.5//1000〈7-3-3〉中风化砾岩K（2.40）///(120)(34.5)//14001.4水文地质条件1.4.1地表水第6页共123页本车站位于城市中心地段，无地表水系穿越。勘察线路走向与湘江流向近于平行。1.4.2地下水类型及富水性1.4.2.1地下水类型勘察场地地下水类型分为第四系松散层中的孔隙潜水、强～中风化基岩裂隙水，局部分布赋存于人工填土、粘性土中的上层滞水。(1)上层滞水主要赋存于人工填土及第四系粘性土层中，主要接受大气降水及地表水补给，同时也接收人工及周边地下水系补给，一般水量较小，且无稳定的自由水面。(2)孔隙潜水第四系含水地层主要以中更新统砂卵石层<3-9>为主，本次勘察在2个水文地质试验钻孔中对第四系砂卵石层含水层进行了抽水试验，其渗透系数为12.96～19.属强透水性地层。含水层顶面埋深介于地表下3.35～4.81米，常年水位变化幅度2～4米，为地下水径流区，主要接受大气降水及地表水补给，与湘江河水呈互补关系，水力坡度小，迳流条件随远离湘江→近湘江逐渐增强的趋势。(3)基岩裂隙水基岩裂隙水主要赋存于强、中风化带的白垩系神皇山组（S）泥质粉砂岩类基岩裂隙中。由于节理裂隙多呈闭合状，因此地下水总体在基岩中的赋存量较小，迳流条件较差。本次勘察在勘察区内2个水文地质试验钻孔中对白垩系中风化泥质粉砂岩进行了抽水试验，在3个钻孔中对白垩系中风化泥质粉砂岩进行了压水试验，中风化岩层渗透系数计算结果为0.060～0.300m/d，说明基岩的裂隙发育程度及富水性存在较大差异。但属弱透水性地层。1.4.2.2地下水位勘察期间，场地所有钻孔均遇见地下水，勘察时测得各钻孔中潜水位初见水位埋深4.15～7.82m，相当标高为61.00～64.43m；潜水稳定水位埋深3.35～4.81m，相当标高为61.66～65.82m；基岩裂隙水稳定水位埋深为18.86～24.相当标高45.65～49.1.5地震效应1.5.1历史地震第7页共123页长沙市历史上没有中强以上地震，长沙市地震基本烈度为6度。根据湖南省地震局资料，区内记载有感地震18次。另自1978年湖南省地震局建立全省地震台网以来，共测得微地震25次，多发生于洞庭湖周围各县。长沙地区历史上有记载的有感地震列表1-3：

表1-3长沙历史地震情况表时间地点地震情况公元281.5长沙地震288.6.7长沙地震1552长沙地震1603长沙地震1631.2.15辰州（沅陵）长沙二群地震有声1631.8.8长沙府丑时闪府乡 城大震有声1631.11.1长沙五鼓地复大震1639.4.15长沙未时长沙城内外地震半时1646.10.14长沙浏阳、长沙地震1825.12.5长沙地震1888.3.29湘潭、长沙察厨中迭碗、嘎击有声下四都民木灵、床柱皆自动1910宁乡、湘潭、长沙地震、墙壁摇摇欲坠、烟袋碗盏震掉在地1915.2.16长沙地震房屋摇动、人昏迷倒地，湘潭、岳阳亦震1924长沙地震窗子动，缸水起波。湘潭、株洲亦震1926长沙地震玻璃响，墙摇动，湘潭亦震1929长沙地震灯炮摇动1940长沙地震瓷器发响2005.11长沙江西地震，长沙有感2008.5.12长沙汶川大地震，有微感1.5.2场地地震安全性评价对长沙市区域范围的地震地质调查与资料研究结果表明，区域新构造运动以大面积整体性缓慢抬升为主，并兼有间歇性抬升运动、掀斜运动和断块差异运动；近场区内没有发生过破坏性的历史地震，因此近场区内不存在发震构造。未来一百年内存在发生5-6级地震的可能性。1.5.3地震动参数第8页共123页根据《中国地震动参数区划图(1/200万)》(GB18306－2001)和《建筑抗震设计规年版）拟建工程场地的抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g，设计地震分组为第一组，设计特征周期为0.35s。根据《建筑工程抗震设防分类标准》（GB50223-2008）本工程为重点设防类，应按高于本地区抗震设防烈度1度要求加强其抗震措施，即按7度进行抗震施工设防。第9页共123页第二章地铁车站结构设计2.1车站选型2.1.1车站结构形式明挖车站可采用矩形框架结构和拱形结构，车站结构形式的选择应该在满足功能要求的前提下，兼顾经济和美观。（一）矩形框架结构矩形框架结构是应用最多的一种形式，它根据功能要求可设计成单层、双层、单跨、或多垮等形式。侧式站台一般采用双跨结构，也有采用四跨结构。岛式站台多采用三跨结构，站台宽度小于10m时站台宜采用双跨结构，有时也采用单跨结构。（二）拱形结构拱形结构多用于站台宽度较窄的单跨单层车站，可以获得其特有的建筑艺术效果。2.1.2车站站台形式车站站台形式主要分为岛式车站、侧式车站、混合式车站。（一）岛式车站站台位于上、下行行车线路之间，这种站台布置形式称为岛式站台。岛式车站具有以下优点：1.站台总宽度较侧式站台为小。2.与站台相关之设备（例如升降机、电动扶梯等等）只需购置一组，可降低投资及营运成本。3.较易于监控。4.可以衍生出同站台平行转乘的设计，而大幅节省通勤时换车旅客的转乘时间和徒步距离、提升系统运作的效率。5.旅客若搭错路线或方向较易于换线返回。第10页共123页（二）侧式车站

图2.1岛式车站侧式站台，又称岸式站台，常成对使用而又称为“相对式站台”或“对向式站台”，是指轨道在中央，而站台就在左右两侧的设计，是最常见的站台型式之一。侧式站台，广泛的定义即车站只有一面有轨道，故亦包括只有一个站台与一个轨道的情况。侧式站台的一大特色，就是站台被轨道分隔，因此产生了乘客必须要利用行人天桥或地下道才能往来两站台之缺点。但相较于岛式站台，侧式站台拥有面积不受轨道限制的优点，因此只要周边环境许可的话，站台无需更动现有轨道就可扩建。(三)混合式车站

图2.2侧式车站混合式站台多用于比较复杂的车站，如大型换乘站，一般可分为一岛一侧，一岛两侧，岛式站台与侧式站台应该以天桥或地道相互连通。岛、侧混合式站台是将岛式站台第11页共123页及侧式站台同设在一个车站内，岛、侧混合式站台可同时在两侧的站台上、下车，也可适应列车中途折返的要求。2.1.3车站结构选定侯家塘站为长沙地铁1号线和3号线的换乘站，地下至少3层，拱形结构多用于站台宽度较窄的单跨单层车站，所以本站拱形结构不适应，选择框架结构。对于站台形式，由于岛式车站站台总宽度较侧式站台为小，与站台相关之设备（例如升降机、电动扶梯等等）只需购置一组，可降低投资及营运成本。而且1号线和3号线在侯家塘站沿着劳动西路呈一字型布置，采用岛式车站旅客若搭错路线或方向较易于换线返回。综上所述，本车站选定为双柱三层三跨岛式框架结构，结构示意图见图2-4。2.2车站尺寸确定2.2.1车站长度

图2.4车站结构框架示意图站台的长度由有效站台长度、站台两端应有的设备用房长度以及端头井的尺寸确定。长沙地铁3号线采用的是B型车6节车辆编组，根据下表可查得有效站台长度为表2-1各种轨道交通车辆编组适应客流量和站台长估算表第12页共123页车型编组列车载客量（人）断面客流量（万人次/h）有效站台长度（适应范围（万人次/h）A型车4辆12403.72933.7—7.46辆18605.581408辆24807.44186B型车4辆9502.85782.8—4.35辆11953.59986辆14404.32120C型车（四轴车）3辆6101.83571.8—3.04辆8202.46765辆10303.0995再考虑到站台两端应有设备房和端头井的尺寸，车站两端分别为其预留20米，车站长度定为160米。2.2.2车站宽度站台宽度：B(2-1)式中：其中:

b1——侧站台宽度；b2——人行梯宽度、自动扶梯之和；此处选用2.4m双向公共区人行楼梯，自动扶梯取1m，共取4.4m；b3——柱宽之和；立柱宽取0.45m，b3=0.45×2=0.9m（按双柱三跨岛式进行计算）；b4——自动扶梯留洞宽度之和，取0.1m；式中：

MWb10.4b1L

（2-2）M——远期每列车高峰小时每间隔列车单侧上\下车人数；查相关资料取700人次；第13页共123页W——每人所占用站台的面积，取0.5m2/人；L——站台有效长度，取为120m；0.40——站台警戒的安全距离。1故b 7000.5120 0.4 3.3m1所以站台宽度B

2 3.3 4.4 0.9 0.1 12.02m综上可得，站台宽度12.02米，考虑到上下行车道的宽度，车站宽度定为20米。2.3施工方案比选2.3.1施工方案种类地下结构施工方法主要有明挖法、盖挖顺作法、盖挖逆作法、盖挖半逆作法。各施工方法的施工顺序及适用范围见下表。2.2.1.1明挖法从地表开挖基坑，修筑衬砌后用土石进行回填的地下建筑工程的施工方法。明挖法施工工序（如图2-3）一般分为四步：维护结构施工,内部土方开挖,工程结构施工,管线恢复及覆土。可概括性的描述如下：维护结构施工；内井点降水(或基坑底土体加固)；第一层开挖；设置第一层支撑；第n层开挖；设置第n层支撑；最底层开挖；底板混凝土浇筑；最下层支撑拆除；混凝土内衬浇筑；自下而上逐步拆支撑；顶板混凝土浇筑。图2.4明挖法施工工序2.3.1.2盖挖顺作法盖挖顺作法在地表作业完成挡土墙结构后，以定型的预制标准覆盖置于挡土墙结构上维持交通，往下反复进行开挖和加设横撑直至设计标高。依序由下而上施工主体结构和防水措施，回填土并恢复管线或架设新的管线。最后，是需要拆除当上结构的外露部分并恢复道路。第14页共123页图2.5盖挖顺作法施工工序2.3.1.3盖挖逆作法先在地表向下做基坑的围护结构和中立柱。随开挖表层土至结构顶板底面标高，利用未开挖的本体结构作为土模先注顶板。顶板可以作为一道强有力的横撑，以防止围护结构向基坑内变形，带回填土后将道路复原，恢复交通。以后的工作都是在顶板覆盖下进行的，即自上而下逐渐开挖建立主体结构至底板，主体结构的现浇梁板也是以土模浇注的。2.3.1.4盖挖半逆作法

图2.6盖挖逆作法施工工序盖挖半逆作法类似于盖挖逆作法。盖挖半逆作法与逆作法的区别在于顶板完成及恢复路面后，向下挖土到设计标高后先浇筑底板，在依次向上逐层浇筑侧墙、楼板。盖挖逆作法在围护结构及中间支承桩施工完成后，开挖至顶板，并施筑顶板结构，并做顶板防水层覆土恢复地面交通，在顶板保护下边开挖边支撑，直至最终基坑底，由下至上顺序施作底板和各层中板及内衬墙结构。第15页共123页2.3.2施工方案选定

图2.7盖挖半逆作法施工工序各施工方案适用范围见表2-2表2-2各施工方案适用范围施工方法名称适用范围明挖法在进行基坑支护时可采取不同的围护结构，不受地质条件限制，但要有足够的施工场地和可靠的交通组织方案作保证。盖挖顺作法适用于客流量大，路面比较狭窄的地段，为确保交通不受影响，宜采用盖挖顺作法施工。临时路面的铺设可利用夜间等交通量较小的时间，尽快的恢复交通。盖挖逆作法适用于客流量大的交通地段，而该路面不允许长时间封闭交通时，或围护结构的水平变形控制要求较高的地段；或者对于宽度较大的基坑，难以采用锚杆或钢支撑的情况下使用盖挖半逆作法适用于客流量大的交通地段，而该路段不允许长时间封闭交通，对于地下换乘车站的基坑较深时，应优先选用。明挖法是修建地铁与轻轨地下结构的常用施工方法，具有施工作业面多、速度快、工期短、易于保证施工质量、工程造价低等优点，盖挖法的主要优点就是在覆盖板的作用下可以恢复交通，侯家塘站沿劳动西路布置，所处位置虽然占用了一定道路宽度，但并未占用大部分车道，采用明挖法也可以保证基本的通行，不需要采取盖挖法，因此本设计采用明挖法。第16页共123页第三章地铁基坑支护方案设计3.1基坑支护形式3.1.1排桩围护基坑开挖时，对不能放坡或由于场地限制不能采用搅拌桩围护，开挖深度在6-10米左右时，即可采用排桩围护。排桩围护可采用钻孔灌注桩、人工挖孔桩、预制钢筋混凝土板桩或钢板桩等。排桩围护结构可分为：(1)柱列式排桩围护 当边坡土质较好、地下水位较低时，可用土拱作用，以稀疏钻孔灌注桩或挖孔桩支挡土坡。(2)连续排桩围护 在软土中一般不能形成土拱，支挡桩应该连续密排。密排的钻孔桩可以相互搭接，或在桩身混凝土强度未形成时，在相邻桩之间做一根素混凝土树根桩把钻孔桩排连起来。(3)组合式排桩围护 在地下水位较高的软土地区，可采用钻孔灌注桩排桩与水泥土桩防渗墙组合形式。根据基坑开挖深度及支挡结构受力情况，排桩围护可分为以下几种：(1)无支撑（悬臂）围护结构 当基坑开挖深度不大时，即可利用悬臂作用挡住墙后土体。(2)单支撑结构 当基坑开挖深度较大时，不能采用无支撑围护结构，可以在围护结构顶部附近设置一道单支撑（或拉锚）。(3)多支撑结构 当基坑开挖深度较深时，可设置多道支撑，以减少挡墙的内力。排桩围护结构的计算，包括墙体静力计算、支撑计算与基坑稳定性计算等。无支撑（悬臂）围护结构的计算方法有：静力平衡法、布鲁姆法、弹性线法、基床系数法；单支点排扎围护结构的计算方法有：平衡法、弹性线法、等值梁法；多支点排扎围护结构的计算方法有：连续梁法、支撑荷载的”法、考虑开挖过程的计算方法。3.1.2土钉墙支护土钉墙支护是在基坑开挖过程中将比较密排的细长杆件土钉置于原位土体中，并在坡面上喷射钢筋网混凝土面层。通过土钉、土体和喷射混凝土面层的共同工作，形成第17页共123页复合土体。土钉墙支护的特点：(1)土钉与土体形成复合体，提高了边坡整体稳定和承受坡顶超载能力，增强土体破坏延性，改变边坡突然塌方性质，有利于安全施工；(2)施工的设备简单，易于推广；(3)土钉墙体变形位移小，对相邻建筑物影响小；(4)如能与土方开挖配合好，实行平行流水作业，则工期可缩短，噪音小；(5)经济效益好，一般成本低于其他支护结构；(6)因分段分层施工，容易在施工阶段产生不稳定性，因此必须在施工开始就进行土钉墙体位移监测，以便于采取必要措施；土钉墙的使用范围：（1）适用于有一定粘结性的杂填土、粉土、粘性土、黄土与弱胶结的砂土边坡。（2）适用于地下水位不高于开挖层或经过降水使的地下水位不高于开挖标高的情况。p（3）对于塑性指数I>20的土，必须注意认真评价其蠕变特性后才能采用。p（4）对于标准贯入度（N）低于10击的砂土边坡采用土钉法一般不经济。（5）对于含水丰富的粉细砂层，砂卵石层土钉法是不行的。（6）土钉墙不适用于在腐蚀性土如煤渣、炉渣、煤灰、酸性矿物废料等土质作永久性支挡结构。（7）不适用于没有临时自稳能力的淤泥土层，流塑状态的软粘土保持成孔时的孔壁的稳定比较困难且界面摩阻力很低，技术经济效益不理想，因此也不宜采用。3.1.3地下连续墙支护它以专用的挖槽设备开挖沟槽，并采用触变泥浆护壁，在槽内设置钢筋笼，采用导管法浇筑混凝土，形成一个单元槽段的混凝土墙体。依此继续挖槽、浇筑施工，连接成一道连续的地下钢筋混凝土墙或帷幕，以作为防渗、挡土、承重的地下墙体结构。地下连续墙的优点：（1）施工时振动小，噪音低，非常适于在城市施工；（2）墙体刚度大，整体性好，因而结构和地基变形都较小，即可用于超深维护结构，也可用于主体结构。第18页共123页（3）防渗性能好。由于施工方法以及墙体接头形式的改进，使得地下连续墙基本不透水。如果把墙底伸入到隔水层中，那么由它围成的基坑内的降水费用就可大大减少，对周边建构筑物的影响也很小；（4）可以贴近施工；（5）可用于逆作法施工。地下连续墙刚度大，易于设置埋件，很适合于逆做法施工；（6）适用于多种地质条件；（7）安全经济，占用场地较少，可以充分利用建筑红线以内有限的地面和空间，充分发挥投资效益，工效高，工期较短，质量可靠。地下连续墙的缺点：（1）在一些特殊的地质条件下（如很软的淤泥质土，含漂石的冲积层和超硬岩石（2）如果施工方法不当或地质条件特殊，可能可能出现相邻墙段不能对齐和漏水的问题；（3）对废泥浆处理，不但会增加工程费用，如对泥水分离技术不完善或处理不当，会造成新的环境污染。（4）如果施工管理不善，可能造成坑壁坍塌问题。3.2基坑支护形式选定本设计为长沙地铁3号线侯家塘站基坑工程设计，长160米、标准段宽20米。侯家塘站最深开挖深度达到36米，平均开挖深度在30米左右，根据《建筑基坑支护技术规程》(J120-2012)规定及相关技术要求，本车站基坑支护安全等级为一级。排桩支护主要是利用螺旋钻孔机来成孔，地层中含有平均厚度达6.41米厚的卵石层，卵石层中不适合采用用螺旋钻孔机成孔，所以排桩支护不适用于本基坑工程。土钉墙支护对于含水丰富的粉细砂层，砂卵石层土是不行的，而且单独的土钉墙支护一般适用于深度不超过12m的基坑，侯家塘站基坑深度达30米，所以土钉墙支护方案也不可行。地下连续墙技术相对成熟，同时地下连续墙可用作主体地下结构外墙，还可用于截水，并且墙体刚度大，整体性好，可用于超深维护结构。所以本设计基坑支护形式采用地下连续墙支护。第19页共123页3.3基坑支撑方案设计3.3.1基坑支撑结构类型支撑结构可分为内支撑和拉锚。内支撑体系是由支撑、腰梁、支柱及附件构成。内支撑结构按照其使用的材料可以分为钢结构支撑体系和钢筋混泥土支撑体系这两种。两种支撑体系的特性表见表3-1。表3-1两种支撑体系特性材料截面形式布置形式特点混凝土结硬以后刚度大形比较小度的安钢筋混凝土支撑可根据设计要求确定其断面形式竖向布置有斜撑、水平撑；平面布置有边桁架、环梁结合边桁架、对撑等，形式比较灵活多样。全可靠性很强工方便支撑浇制和养护时间比较长护结构牌无支撑的暴露状态的时间比较长土中被动区土体位移比较大对控制变形有较高要求时对被动区软土加固工工期长除困难破折除对周围环境有影响。单钢管双竖向布置有斜撑、水钢管工平撑；平面布置形式安装、拆除施工比较方便，可以周转使用，支撑钢支撑字钢工字钢、H型钢钢一般为对撑、角撑、井字撑，亦有与钢筋混凝土支撑结合使中可以加预应力以调整轴力而有效控制围护墙变形工工艺要求比较高节点和支撑结构处理不当工支撑不及时不准确造成失及以上钢用，但要谨慎处理变稳。材组合形协调问题3.3.2基坑支撑结构选定3.3.2.1支撑材料和类型钢支撑目前常用的有钢管支撑结构和H钢支撑结构，它们重量轻，刚度大，装拆工作量小，可重复使用，并且材料消耗少。而钢筋混凝土支撑由于制作方便而被广泛采用，其支撑变形控制的可靠度高，但其拆除比较困难，材料基本不能回收。本基坑采用钢管支撑，目前常用Ф609圆钢管和H钢两种形式支撑，所以钢管规格取为Ф609×16。3.3.2.2支撑道数竖向支撑的道数、支撑点标高的确定，应考虑在一定地质条件下，满足基坑围护和支撑结构体系的稳定和控制变形的要求，还要与浇筑主体结构各层楼板时的换撑设计相协调。根据规范要求，软土地区第一道支撑设于地下1.0-2.5m，每道支撑的竖向间隔一般介于2.5-4.5m之间，为减小基坑开挖后的围护结构的变形，最下道支撑的布置尽量落低，第20页共123页但应高出底板60cm以上，以便于底板和外墙的施工。所以本工程采取八道钢管支撑，初定各道支撑中心从上到下分别为-2m、-5m、-8m、-12m、-16m、-20m、-24m、-28m。3.3.2.3支撑体系的平面布置支撑杆件的相邻水平距离首先应确保支撑系统整体变形和支撑构件承载力在要求范围之内，其次应满足土方工程的要求。当采用钢筋混凝土围檩时，沿着围檩方向的支撑点间距不宜大于9m；当采用钢围檩时，支撑点间距不宜大于4m。取水平支撑的水平间距为3.3.2.4支撑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。本基坑在中间设置中间立柱。第21页共123页第四章、地铁基坑支护结构设计计算4.1设计计算参数（1基坑分两个开挖深度标准段开挖深度为30米端头井段开挖深度为32米。（2地下连续墙标准段嵌固深度取12米断头井段嵌固深度取13米故地下连续墙标准段埋深为42米，地下连续墙端头井段埋深45米。（3、地下水位埋深为5.69米。（4、地面超载取20km2。（5、各土层物理指标。

表4-1各土层的物理指标土层重 度（k³）凝聚力 c（kPa）摩擦角φ（°）标准段端头井对应截面地下连续墙所穿越的各土层厚度（m）杂填土19.212102.482.48粉质粘土2038163.213.21卵石21.54406.416.41粉质粘土2037141.631.63全风化泥质粉砂岩20.642201.781.78强风化泥质粉砂岩20.745262.412.41中风化泥质粉砂岩23.410033.51616中风化砾岩2412034.58.111.1（6）、各土层平均物理指标对于标准段的截面： ihih

(4-1)i式中第22页共123页——地连墙深度范围内的加权平均重度；i——第i层土的重度；hi——第i层土的厚度。19.221.3

2.48

20 3.21

21.5

6.41

201.6342

20.6

1.78

20.7

2.41

23.416

24 8.1c cihih

(4-2)i式中c——地连墙深度范围内的加权平均凝聚力；ic——第i层土的凝聚力；iih——第i层土的厚度。i12c71.3

2.48

38 3.21

4 6.41

371.63 4242

1.78

45 2.41

10016

120

8.1 ihih

（4-3）i式中:φ——地连墙深度范围内的加权平均摩擦角；φi——第i层土的摩擦角；hi ——第i层土的厚度。1030.2

2.48

16 3.21

40 6.41

141.63 2042

1.78

26 2.41

33.516

34.5

8.1同理，可以计算出端头井段平均物理指标。计算汇总如表4-2所示：表4-2各截面处土的加权平均物理指标值位置重度γ（k³）凝聚力C（kPa）摩擦角φ（度）标准段21.371.330.2端头井21.574.530.5第23页共123页4.2基坑稳定性验算4.2.1基坑底部抗隆起稳定性验算参照ndtl和rzaghi的地基承载力公式,并将墙底面的平面作为求极限承载力的基准面,示意图4-1如下：图4.1基坑抗隆起稳定性验算计算简图KhNccN2d qKhNccNL1d(h h) q1d

（4-4）式中：

qN etgqqNc(NqNc

tan2(45/tan

/2)；；Nq、Nc—地基土的承载力系数；KL——抗隆起安全系数（根据深基坑设计施工手册取1.3）；1——坑外地表至地墙底各土层天然重度的加权平均值；2——坑内开挖面以下至地墙底各土层天然重度的加权平值；0——基坑开挖深度；hd——地墙在基坑开挖面以下的插入深度；第24页共123页q——坑外地面超载，取20kNc、 ——地下连续墙底以下主要影响范围内地基土的粘聚力、内摩擦角平均值；端头井段：Netg30.5Neq

tan2(45

30.5

/2)

19.5Nc(19.5Nc

1)/tan30.5

32.93.922

23.4 2413

11.1

27.5kN/m3K27.5KL

1319.5

32.9

74.5

10 1.3

（满足要求）标准段：

21.5 43 20Netan30.2Neq

tan2(45

30.2

/2)

18.8Nc(18.8Nc

1)/tan30.2

30.63.922

23.412

71.3

30.6

23.8kN/m3K23.812KL

18.8

71.3

30.6

8.3

1.3

（满足要求）21.142 20因此，基坑底部土体不会发生隆起现象。4.2.2基坑底的渗透稳定性验算在渗流作用下，基坑底部出现渗透不稳定时，往往会发生基坑底部隆起或产生流沙现象，在饱和软粘土中可能会产生流土，在砂砾石土层中则由于其中的细颗粒流走而产生管涌现象。太沙基在进行模型试验后得出结论：认为渗流引起的基坑底部不稳定现象一般发生在宽度为支护墙体嵌固深度的二分之一范围内。第25页共123页图4.2基坑底部抗渗流稳定性验算图WK (4-5)U1 2dW h '2d1 2U hi

(4-6)(4-7)d w2式中：K--渗透稳定安全系数（查基坑工程手册取2.0）w——墙后地下水位埋深（m）；w——地下水重度（kNW--支护墙体单位延米内不稳定区土的浮重U--同一土体上渗流产生的场压力hd——地墙在基坑开挖面以下的插入深度；化简得：wd(h 2h) 'wdhKhww

（4-8）基坑标准段：K

(24

12 2)2410

11.3

2.26 2

（满足要求）基坑端头井段：(26K

13 2)2610

11.5

2.3 2

（满足要求）故基坑抗渗流稳定符合要求。

第26页共123页4.2.3基坑抗倾覆稳定性验算基坑抗倾覆稳定性验算又称踢脚稳定性验算，计算简图如下：图4.3基坑抗倾覆稳定性验算简图对于多支撑结构，踢脚破坏最可能绕最下层支撑转动而破坏。抗倾覆稳定性安全系数KT应满足：MpKT (4-9)Ma式中：KT——抗倾覆稳定性安全系数（根据基坑工程手册取1.3）pM ——基坑内侧被动土压力对B点（最下一道支撑处）的力矩；paM——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；a4.2.3.1基坑标准段抗倾覆稳定性验算（1）基坑外侧水土压力计算为了方便计算将物理力学性质相近的土层合并成一层土，取其土层参数的加权平均值进行计算，以下计算将土层合并成四层进行计算。表4-3合并后土层的加权物理指标第27页共123页土层重 度（k³）凝聚力 C（kPa）摩擦角φ（度）标准段端头井对应截面地下连续墙所穿越的各土层厚度（m）①②19.726.713.45.695.69③21.54406.416.41④⑤⑥20.541.820.85.825.82⑦⑧23.6106.733.824.127.1KaP(zaaq)K 2c （4-KaP(zaa式中：a2P---主动土压力a2aaK---主动土压力系数（Kaa

tan(45-

/2)）---墙后土的重度c---土的粘聚力---土的内摩擦角z---计算点距填土表面的深度a1第一层土主动土压力系数：a1a2第二层土主动土压力系数：a2

tan(4522tan(4522

13.440

/2)/2)

0.79220.4722

0.620.22a3第三层土主动土压力系数：a3a4第四层土主动土压力系数：a4

tan(4522tan(4522

20.833.8

/2)/2)

0.69220.5322

0.480.28a当P 0时aKaZo(2KaZo

/K q)/

(2 26.7

/0.62

20)/19.7

2.4m0.620.62a当Z 5.69m0.620.62a0.22Pa上0.22

(19.7

5.69

20)

0.62

2 26.7

39.9kPaPa下

(19.7

5.69

20)

0.22 2 4

25.3kPa第28页共123页0.22(19.75.6911.56.4120)0.222 4(19.75.690.22(19.75.6911.56.4120)0.222 4(19.75.6911.56.4120)0.482 41.8Pa上

41.5kPaPa下

40.9kPa0.48当Z 17.92m0.480.48Pa上0.48

(19.7

5.69

11.5

6.41

10.5

5.82

20)

0.482 41.8

70.2kPaPa下

(19.7

5.69

11.5

6.41

10.58

5.82

20)

0.282106.7

38.2kPa0.28当Z 42m0.280.28(19.70.28

5.69

11.5

6.41

10.5

5.82

13.6

24.1

20)

0.28a2106.7a

53.6kPa水压力

10 (42-5.69)

363.1kP主动土压力合力：

图4.4标准段主动土压力和水压力分布图Ea (0.5

39.9

3.29)

(25.3

6.41

0.5

16.2

6.41)(40.9

5.82

0.5

29.3

5.82)

0.5

53.6

14.1

980.9kN主动土压力Ea作用点距墙底部为Za：第29页共123页Za (40.9

37.4

162.2

33.1

51.9 32

238 27

85.3

26.04377.9 4.7)/980.9 19.4m（2）基坑内被动土压力KpPppzK 2KpPpp

（4-11）式中：pP---被动土压力pppK---被动土压力系数（Kpp

tan2(45

/2)）---墙后土的重度c---土的粘聚力---土的内摩擦角z---计算点距基坑底部的深度Z 0mPp 2

106.7

399.7kPatan2tan2(45 33.8/2)Pp 23.612

tan2

(45

33.8

/2)

2106.7tantan2(45 33.8/2)被动土压力合力：Ep 0.5

(399.7

1393) 12

10756.2kN/m被动土压力作用点距前底部为ZpZp (399.7 12 6

0.5 12

933.3)0756.2

3.2m基坑标准段抗倾覆稳定性系数Mp 10756.2 (14 3.2) KT

6.5

1.3（满足要求）Ma 980.9

5.4

6552.15

(14

36.314.2.3.2基坑端头井段抗倾覆稳定性验算（1）基坑外侧水土压力计算第30页共123页(z

q)Ka 2c

（4-12）Ka式中Ka---主动土压力Ka---主动土压力系数（Ka

tan

2(45-

/2)）---墙后土的重度c---土的粘聚力---土的内摩擦角z---计算点距填土面表的深度第一层土主动土压力系数：Ka1第二层土主动土压力系数：Ka2

tan2(45tan2(45

13.440

/2)/2)

0.7920.472

0.620.22第三层土主动土压力系数：K 第三层土主动土压力系数：K tan2(4520.8/2)0.6920.48第四层土主动土压力系数：K tan2(4533.8/2)0.5320.28a4当0时KaZo Ka

/Ka

q)/

(2 26.7

/0.62

20)/19.7

2.4m0.62当Z 5.69m0.62(19.75.6920)(19.75.6920)0.622 26.70.6239.9kPa(19.75.6920)0.622 26.70.6239.9kPaPa上0.22(19.75.6911.56.4120)0.222 4(19.75.690.22(19.75.6911.56.4120)0.222 4(19.75.6911.56.4120)0.222 41Pa上

41.5kPaPa下

25.3kPa0.22当Z 17.92m0.220.48Pa上0.48

(19.7

5.69

11.5

6.41

10.5

5.82

20)

0.482 41.8

70.2kPaPa下

(19.7

5.69

11.5

6.41

10.58

5.82

20)

0.282106.7

38.2kPa

0.28第31页共123页0.28当Z 45m0.28(19.70.28

5.69

11.5

6.41

10.5

5.82

13.6

27.1

20)

0.282106.7

65kPa水压力

10 (45-5.69)

393.1kPa土压力合力：

图4.5端头井段主动土压力和水压力分布图Ea(0.5Ea

39.9

3.29)

(25.3

6.41

0.5

16.2

6.41)(40.940.9

5.82162.2

0.551.9

29.3238

5.82)85.3

0.5

65 171155.5kN/m土压力E作用点距墙底部为Z：a aZa(40.9Za

40.4

162.2

3361

51.9 35

238 30

85.3

29.04552.5 5.7)/1155.5 20m(2)基坑内侧被动土压力KpPppzK 2KpPpp

（4-13）式中：

Pp---被动土压力第32页共123页Kp---被动土压力系数（Kp

tan2

(45

/2)）---墙后土的重度c---土的粘聚力---土的内摩擦角z---计算点距基坑底部的深度Z 0mtan2(tan2(45 33.8/2)P2pZ 13mPp23.613Pp

tan2(45

33.8

/2)

2106.7tan2tan2(45 33.8/2)被动土压力合力：Ep0.5Ep

(399.7

1475.8) 13

12190.8kN/mp被动土压力作用点距前底部为ZpZp(399.7 13 6Zp

0.5

131076.1)2190.8

3.8m基坑端头井段抗倾覆稳定性系数MKp 12190.8MKMTM

(17

3.8)

4.8

1.3(满足要求)a1155.5 3a

7726.4

(17

36931综上可知，本基坑不会发生踢脚破坏。4.2.4整体圆弧滑动稳定性验算无论是放坡开挖还是支护开挖，都要验算基坑的整体稳定性，通常破坏的滑动面呈圆弧形。这种稳定验算是将支护结构与土体一起作为总体进行分析的。当基坑内只设置一道支撑时，应验算整体滑动；设置多道支撑时，可不作整体圆弧滑动稳定性验算。由于本基坑纵向设八道支撑，所以不必进行整体圆弧滑动稳定性验算。4.3围护结构内力变形计算地下连续墙的内力采用山肩邦男近似解法（计算简图如图4.6所示）进行计算，其假定为：第33页共123页（1）在粘土地层中，墙体作为底端自由的有限长的弹性体；（2）墙背土压力在开挖面以上取为三角形，在开挖面以下取为矩形（已抵消开挖（3）开挖面以下土的横向抵抗反力取为被动土压力，其中（ξx）为被动土压力减去静止土压力（ηx）后的数值；（4）横撑设置后，即作为不动支点；（5）下道横撑设置后，认为上道横撑的轴向压力值保持不变，而且下道横撑点以上的板桩仍然保持原来的位置；（6）开挖面以下板桩弯矩M=0的那点，假想为一个铰，而且忽略此铰以下的墙体对上面墙体的确良剪力传递。由于此建筑为永久性建筑偏于安全考虑，土压力采用水土分算（静水压力+静止土压力）的方法，墙背土压力采用静止土压力(因为地连墙是作为车站主体结构来设计的。建成若干年后，土压力由施工时的主动土压力转变为静止土压力)。其主要计算公式如下：

图4.6山肩邦男近似解计算简图由 Y 0，可得：Nh1 2Nhk 0k2

k1hxNxx12hxNxx10km i m m1 2

（4-14）第34页共123页利用 M

1hk0k0以及N hk0k2

k1x，可得：hxNx1x，可得：hxNx10km i m m1 2xh1 3 1(xhm0km0k

2mhh)x(kk 0mhh)x(

kkm

(4-15))hxk1)hx[ Nh

k1 1h N h2

1h] 02iik21

kk i 0k 0k13式中：3

——第k道支撑的轴力（kNhok——换算墙顶至坑底高度（m）；xm——坑底至地墙弯矩为零处的高度（m）；hik——第i道支撑距当前开挖面高度（m）；hkk——最下一道支撑距当前开挖面高度（m）。下面进行结构内力计算（地墙均取1m4.3.1标准段内力计算计算墙后的静止土压力（水土分算法）：0h ( 10)hK0

10h

（4-16）式中:σ——静止土压力（kPa）；00K——静止土压力系数，K00

1sin

1sin30.2

0.5；h——距离填土表面的深度（m）；——竖向土压力转换为侧向土压力的转换系数，即侧压力系数。(21.3

10)

0.5

h 10 h

15.7h即 15.7kNm3Kppx (xK 2Kpp

(4-17)式中：x ——基坑底面以下x处被动土压力减去静止土压力ηx后第35页共123页的净土压力值（Pa（如图5-4所示）；pK——被动土压力系数；ptan2(45 30.2tan2(45 30.2/2)x48.7x

(21.3231.3

tan2(45

30.2

/2) x

271.3

)15.6 x所以，

48.7，

231.3。第一道支撑处内力计算（计算简图如图4.7：图4.7第一道支撑计算简图h1k0k5m；h1k0k由公式(4-15)可得：1 3m48.7xm3

1(15.721

5 2482 1

48.7

2m3)x2m

(15.7 5m248) 3xm

( 15.7 52

5) 03m157.8xm即：16m157.8xm

508.5x

194.6 0mm解得x 0.34m。mmm将x 0.34m代入公式（4-14）求轴力N1：m第36页共123页212N115.7 5N12

15.7

5 0.34

248

0.34

148.72

0.342135kN；21 3M1 15.7 (5 3)6

20.9kNm。第二道支撑处内力计算（计算简图如图4.8）：图4.8第二道支撑计算简图k

8m，

1k

6m，k 3m由公式（4-15）可得：m1 48.7x3m3

1(15.7 82

231.3

48.71

3)x2m2m

(15.7 81m248) 3xm

(135 6

3135

15.7 82

8) 03m即：16.2x3m

134.25x2

367.2x

904.7 0mmm解得x 1.5mmmm代入公式（4-14）1 2N2 15.7 82

15.7

8 1.9

6 135

231.3

1.9

116.52

1.92第37页共123页即：N2

129.7kN；1 3M2 15.7 (8 3)6

135 3

78kNm。第三道支撑处内力计算（计算简图如图4.9）：图4.9第三道支撑计算简图kh0 12m；1k 10mh2k 7m3k 4m，h4k 4m，因此：k由公式（4-15）可得：1 3m48.7xm3

1(48.7 122

248

16.5

2m4)x2m

(15.7 12m248) 4xm

[135 10

129.7 7

4 (135

129)21215.7 122

112] 03m127.2xm即：16m127.2xm

238.4x

2356.7

0解得x

3m；m代入公式（4-14）m212N315.7 12N32

15.7 12 3

(135

129.3)

248 3

1248.7 3223即：N 463.9kN；31 3M315.7 8M36

135 6

129.7 3

140.6kNm。第38页共123页以此类推：第四道支撑处内力计算1kh01kh0k

14mh

11mh

8mh

4m因此：3k23k2k4k23m16.2x3m

95.8x

12.8x

6117.8

0解得x

5.7m；mm代入公式（4-14）得mmN4500.7kN；N44M 408kNm。4第五道支撑处内力计算1kh0k20m1kh0k

18m，h

15m，h

12m，，h

8m，h

4m，因此：3k5k23k5k2k4k23m16.2x3m

64.4x

264x

12164

0解得x

8.45m；mm代入公式（4-14）mmN5729.6kN；N5M51687.2kNm。M5第六道支撑处内力计算1kh0k24m1kh0k

22m