《地铁站基坑支护计算设计》14000字

目录TOC\o"1-2"\h\u175271前言 2121841.1基坑支护设计内容 2109851.2基坑支护设计原则 298631.3支护结构选型和方法 3163641.4基坑降水方法 341462工程概况 3180332.1工程规模 3310212.2基坑基本参数 4165132.3周边环境概况 4276712.4土层信息及水文地质条件 4174253基坑降排水设计 5198703.1基坑降水方案的设计 5223944支护方案的比较和确定 7300964.1深基坑的特点 768474.2支护方案的选择 7218995支护结构设计 10276615.1土压力计算 10169025.2地下连续墙嵌固深度设计及内支撑设计： 16268945.3支护方案的内力及弯矩计算 16227305.4配筋计算 20317556支撑强度及稳定性验算 2361676.1支撑强度验算 23232856.2构件平面的稳定性验算 2551277稳定性验算 25204197.1基坑的整体稳定性验算 26255787.2基坑的抗渗稳定性验算 2873787.3基坑的抗隆起稳定验算 29285987.4基坑支护结构踢脚稳定性验算 3195089基坑监测 32178559.1监测目的和意义 32326869.2监测方式 32903510施工措施及相关施工工艺 34566510.1安全施工措施 342836210.2文明施工措施 351299510.3基坑开挖与支撑施工工艺简述 356318结论 3616449参考文献 371前言随着中国经济发展速度不断加快，城市占地面积也快速增加，占用大量耕地和植被覆盖地，土地资源紧张，人们逐渐将建筑转向地下空间，这成为建筑工程的未来趋势。地下轨道交通就是对地下空间的利用之一，为了满足居民出行需求，地下轨道交通的数量和复杂程度不断增大，正是由此，基坑工程在未来将会朝着基坑面积更大、基坑深度更深及施工条件更困难的方向发展，并且基坑工程受多种因素影响，所以在设计时以及施工过程中要考虑安全性、周围环境和地质条件等的影响。实际基坑工程中的数据与理论计算存在一定的出入，因此，对设计有更严格的要求。本次毕业设计便是对地铁站基坑支护的选型进行设计和计算。1.1基坑支护设计内容（1）计算土压力一般有两个部分，计算主动和被动土压力。（2）支护桩桩长、截面、嵌固深度等计算。（3）配筋计算包括：最大弯矩、桩身和支撑配筋、支撑体系与支护墙和内力和变形。（4）稳定性验算有基坑的地基承载力验算，整体、抗滑移抗、渗流或管涌、抗隆起稳定性验算。（5）基坑止水与降排水。（6）基坑开挖与支撑施工工艺简述。1.2基坑支护设计原则深基坑支护设计的原则确保基坑稳定性和安全性，对人的生命和财产安全以及周围环境负责。调查周围环境和建筑物、地下管线的特性和承受压力的能力，并且分析施工地岩土结构和其力学性质，根据基坑所在场地实际情况，计算施工过程中的全部应力。基坑的支护结构的设计验算，应当参照承载力极限状态和正常使用极限状态两种情况进行具体分析。设计方案做到经济合理，工期时长合理。达到中国建设工程的相关法律和规范要求。1.3支护结构选型和方法基坑安全等级有三个等级，主要依据坑壁土层特性和基坑深度来划分，一级是适用于可能受到非常严重崩坏的结构的支护，二级是适用于可能受到比较严重崩坏的结构的支护，三级是适用于那些可能受到轻微崩坏的结构支护，基坑安全等级是选择支护结构的重要条件；选择支护形式还需要根据基坑周围建筑物的分布情况、地下管线布置情况、周边地质水文条件和基坑深度及施工技术条件这几个方面进行来选择适合的基坑支护型式，在考虑了上述因素的情况下还应该考虑工程造价及施工工期等因素，最终选择稳定安全、经济合理的支护型式。本设计项目深基坑安全等级为一级，开挖深度是16m，采用地下连续墙围护结构，地下连续墙自身优点有下列几个方面：施工噪音小，在城市中施工也不会影响周围居民的正常生活；地下连续墙支护适用于大多数土层而且其地基坚固；地下连续墙施工占地面积小，这样可以使其他施工空间变大；地下连续墙的稳定性和防水功能较好；确保施工机械高效化，可以有效缩短工期。1.4基坑降水方法深基坑的施工比较复杂包括许多部分，其中主要过程之一就是降水，深基坑降水方法多种多样。地下水位较高在基坑底部上时，降水具有以下作用：（1）阻留边坡和底部的渗透水；（2）使边坡的稳定性提升，防止边坡或基底的土壤流失；（3）降低板桩、支撑和空气压力；（4）避免发生基底隆起或破坏的情况。地下水位有明沟、井点降水法。其中明沟降水影响因素多，限制了其广泛应用，而井点降水法适用的范围广并且具有多种方法。井点降水法有：轻型、喷射和电渗井点等。降低地下水位以后也许会有一些负面影响，因此还需要考虑周围建筑物的安全、地面沉降程度和滞留水的处理等问题。选择降水方法时需要考虑地下水位深度、基坑深度及土层参数等多种条件，也要考虑项目资金来源，争取经济效益最大化。2工程概况2.1工程规模（1）工程名称：郑州地铁1号线——七里河站深基坑开挖支护设计（2）场地位置：郑州市东风东路西侧的七里河北路与祥盛路之间的郑州七里河站。2.2基坑基本参数（1）基坑大小：基坑长边长195.5m，短边长18.5m。（2）基坑开挖深度：16m。2.3周边环境概况图2-3七里河站地理位置本站工程场地位于黄河冲洪积平原，场地起伏较大，地面高程88.02~89.88m，西侧为农田，地势较低；东侧为航海东路，地势较高，车流量大，紧临航海东路，东侧为新建住宅小区；南侧为七里河路，七里河路紧临七里河，雨季河水流量较大。2.4土层信息及水文地质条件依据该地的工程地质勘察报告。各地层地质特性从上到下为：粉土、粉质粘土、粘土、粉质粘土、粉土、粉质粘土。粉土：γ=18.1kN/m³，c=15.0kPa，φ=20.0°，k=20m/d，土层底标高-1.5m；-1粉土：γ=20.9kN/m³，c=22.0kPa，φ=23.0°，k=20m/d，层底标高-4.5m；粉质粘土：γ=20.4kN/m³，c=16.0kPa，φ=17.0°，k=15m/d，层底标高-6.0m；粘土：γ=20.9kN/m³，c=12.0kPa，φ=20.0°，k=5m/d，层底标高-9.0m；粉质粘土：γ=21.4kN/m³，c=13.0kPa，φ=22.0°，k=15m/d，层底标高-11.9m；粉土：γ=21.3kN/m³，c=5.0kPa，φ=21.0°，k=20m/d，层底标高-17.0m；粉土：γ=21.8kN/m³，c=6.0kPa，φ=27.0°，k=20m/d，层底标高-18.7m；粉质粘土：γ=22.3kN/m³，c=23.0kPa，φ=38.0°，k=15m/d，层底标高-27.0m。场地内的地下水分为两层：首先是潜水层，主要位于上层粉土中；然后是承压水层，主要位于下部粉土中。依据资料，地表水，雨水、地下水对主体结构不发生腐蚀，在干湿都存在的情况下对钢筋和钢结构的腐蚀性较微弱。地层以粉土地层居多，淡水资源较为丰富：地下水位深度约为2.0m左右。地层物理力学指标见表2.1所示表2.1地层物理力学指标土层名称埋深含水量重度侧压系数内摩擦角粘聚力①粉土0~1.515.318.10.542015②-1粉土1.5~4.525.420.90.542322③粉质粘土4.5~6.029.820.40.601716④粉土6.0~9.025.620.90.552012⑤粉质粘土9.0~11.923.221.40.402213⑥粉土11.9~17.025.321.30.48215⑦粉土17.0~18.723.621.80.50276⑧粉质粘土18.7~27.017.522.30.4438233基坑降排水设计3.1基坑降水方案的设计3.1.1基坑降水方案的选择本项目是地铁站的基坑，在开挖的整个范围内土层主要有粉质黏土和粉土两种类型的土壤。场地静止地下水位在地平线以下1.5m处，整个项目范围中含水土层有14.5m，中心降低水位深度16m，土的渗透系数为k=16m/d。（1）单层轻型井点：适用于渗透系数在0.1m/d-50m/d之间的轻亚粘土和细、中、粗砂土的土层，一般降水位深度在3~6m；（2）多层轻型井点：适用于渗透系数在0.1m/d-50m/d之间的轻亚粘土、细砂、中砂、粗砂、粉砂的土层，一般降水位深度在6~12m，参考井点层数确定；（3）电渗井点：适用于渗透系数小于0.1m/d的粘土、亚粘土图层，降水位深度参考井点确定；（4）管井井点：适用于渗透系数在20m/d~200m/d的粗类砂土中，降水位深度一般大于10m；（5）喷射井点：适用于渗透系数在0.1m/d~50m/d的细、中、粗砂土和轻亚粘土土层，降水位在8到30m；结合本工程的水文地质特征及以上井点介绍，采用喷射井点降水法。3.1.2基坑总出水量的计算（1）基坑的面积考虑地面的种种因素，基坑长为195.5+0.5m，宽为18.5+0.5m。基坑圆半径A基坑面积（2）降水中心基坑的深度（3）地下水位以下井管长度S（4）有效区的深度L-滤水管的长度（5）影响半径R（6）基坑涌水量：（7）单位降水井点的抽水量根据规程JGJ111-2016查表得，渗透系数的喷射井点选取6.0型圆心式，可设计单井出水量，设计外管直径d为162mm。（8）降水井点管根数和间距因基坑宽度超过10m，所以进行双排布置；为了经济效益考虑，设置间距为18m。（9）基坑中心位置需要降低水位的验算：4支护方案的比较和确定4.1深基坑的特点通过实地的观测分析：（1）车站基坑的施工的面积大，地表较平整。（2）土层开挖大约16m，深度大，因此为一级的基坑设计，一旦开挖影响颇深。（3）基坑挖掘部分大都是软性土，所以它的工程性非常不好。（4）挖掘时做好降水工作，因地下水位高。4.2支护方案的选择4.2.1复合土钉墙支护复合土钉墙支护结构可以用于深度较小、面积较小和环境条件较好的工程，并且具有工程造价低、方便、施工速度快和施工设备较轻便等天然优势。土钉墙结构的主要作用就是让土钉墙和基坑连接成一个整体，使基坑压力分散到土钉墙上，从而增加基坑的稳定性。实际上在我国的土钉墙支护结构施工过程中一般没有对土钉墙施加预应力，所以导致土钉墙位移与沉降程度比理论上大。单一的土钉墙支护结构不适用于某些情况，既当基坑工程周围有重要建筑物时，需要严格控制建筑物的沉降，此时可以采用复合土钉墙，土钉墙与锚杆都是受力构件，但是两者存在区别，土钉墙是被动受力构件，锚固是主动受力构件。土钉墙是结构整体受力，通过支护结构的潜在滑移面来划分；而锚杆只有嵌固在支护结构中的前端受力，自由端不受力。复合土钉墙的几种形式：（1）土钉墙+预应力锚杆；（2）土钉墙+水泥土桩；（3）土钉墙+预应力锚杆+水泥土桩；（4）土钉墙+预应力锚杆+微型桩；（5）土钉墙+预应力锚杆+水泥土桩+微型桩。4.2.2悬臂式板桩支护悬臂式板桩支护适应于开挖深度较浅、周边环境要求不太严格、地表沉降与支护结构位移限制不严格的基坑工程。相较于适应条件较为相似的复合土钉墙支护来说，基坑围护结构采用悬臂式板桩支护不仅可以免去坑内锚杆与支撑的架设，还能在围护结构施工的同时进行基坑开挖作业，进而降低工程成本，加快工程进度。在周边环境要求严格的工程中，悬臂式板桩支护因板桩顶部位移较大且内力分布不理想的问题而被舍弃。4.2.3双排桩+锚钉支护双排桩是由前后两排平行的钢筋混凝土桩以及压顶梁、前后排桩桩顶之间的连梁（或板）形成类似门架的空间结构。有的基坑工程条件复杂，土钉墙、锚杆、内支撑等结构受条件影响不适合使用，而采用单排悬臂桩地基承载力不足甚至可能导致基坑变形以及经济不合理时，此时可以将基坑支护结构选为双排桩钢架结构。相对于一些支挡式支护结构，双排桩钢架支护结构具有一些优点:（1）双排桩本质上是悬臂支撑结构，因为其刚性框架梁与桩顶的连接，在结构力学上成为刚性框架结构。刚架梁有着特殊的作用，例如调整前后排桩的变形程度而且可以优化悬臂桩内力，其使内力比单排结构更均匀。正是由于其内力分布均匀，所以双排桩钢架结构在相似的耗材情况下，稳定性、经济性比单排优秀许多而且位移小。（2））相对于支撑式支挡结构来说，采用双排桩作为支护结构的基坑不需要设置支撑，双排桩结构不会影响地基工程的施工进程，可以节省内部支架的设置和拆除时间，就能够提高施工速度工期减少。（3）锚拉式支挡结构有一些本身自带的缺点，而双排桩刚架结构都能够避免，例如：1）锚杆的设计场地不能有其他地下建筑物或者杂物，不利于施工；2）不能将锚杆布设在高水头的砂土层处，不利于施工，危险系数大；3）如果施工场地的土层结构松散就不能设置锚杆，因为不能满足锚固力的要求；4）必须满足当地的法律法规。（4）双排桩还具有施工简便、支护与开挖同时进行、施工速度快等优势。在充分考虑工程所在地地质水文条件和环境后可以选择双排桩结构。4.2.4地下连续墙+钢支撑支护地下连续墙是在地面以下为截水防渗、挡土、承重而构筑的连续墙壁。（1）特点地下连续墙在基坑支护实践中具有以下明显的优点：1）结构性强，完整性好，结构性形变少，挖掘工程安全性高；2）墙壁不透水性好，大坑脱水对大坑外部几乎没有影响；3）墙体的耐用性好，与逆作法挂钩，也可以当作地下室的外墙壁使用，墙体和结构外墙的一体墙结构可大幅缩短工期，降低项目成本；4）施工时对周围环境基本没有影响，其噪声小震动小，地下连续墙也会造成类似于泥土污染和废弃物堆积处理的问题，以及通过细微的土层时，容易造成墙的塌陷和渗漏等问题。（2）适用性工程采用地下连续墙作为支护结构时，需要使用较繁杂的重型机械，所以施工费用也较高，因此在基坑工程深度较大或者条件较复杂的情况下，其经济性及安全性等特点才会体现出来。一般情况适用于：1）在土质较软的场地并且基坑挖掘深度较深时，其他支护结构不适用，尤其在超深基坑（深度达到30m至50m）中，一般会选择地下连续墙；2）受周围环境条件限制，需要严格控制基坑变形和防止水渗漏时；3）建设工程将该支护结构当做永久使用的结构。5支护结构设计5.1土压力计算表5.1土层参数土层名称层厚Z（m）重度γ（kN/m3）粘聚力c（kPa）内摩擦角φ（°）①粉土1.518.11520②-1粉土3.020.92223③粉质粘土1.520.41617④粉土3.020.91220⑤粉质粘土2.921.41322⑥粉土5.121.3521⑦粉土1.721.8627⑧粉质粘土8.322.32338表5.2土压力系数表土层名称①粉土0.4900.7002.0401.428②-1粉土0.4380.6622.2831.511③粉质粘土0.5480.7401.8261.351④粉土0.4900.7002.0401.428⑤粉质粘土0.4550.6752.1981.483⑥粉土0.4720.6882.1171.455⑦粉土0.3760.6132.6631.632⑧粉质粘土0.2380.4884.2042.050采用朗肯土压力公式对土侧向压力进行计算：主动土压力系数：（5.1）被动土压力系数：（5.2）通过查阅相关规范，本设计中取地面超载参照以上两个表的数据计算和：第一层：第二层：第三层：第四层：第五层：第六层：计算主动土压力：第一层：水土合算第二层：水土合算第三层：水土合算第四层：水土分算第五层：水土分算第六层：水土分算计算被动土压力（被动土压力从基坑底部开始计算）：第六层：水土合算第七层：水土合算第八层：水土合算在不同的基坑设计项目中，项目所处位置不同故土层特性不同，如土的渗透系数、粘聚力等都可能不同，根据本项目的地质水文条件选择山肩邦男法的近似解法来计算，参考其他文献和资料发现墙体反面的土压力应该呈三角形分布，想让计算的过程更简单，更接近实际，每个土壤层的每个变量都根据每个土壤层的厚度加权平均值确定。本项目基地下水水位是2m，粉质性土层占比较大，选择水土合算的方法进行计算。平均容重：（5.3）（5.4）（5.5）式中—土的加权平均重度；—加权平均粘聚力；—加权平均内摩擦角；—第层土的重度；—第层土的粘聚力；—第层土的内摩擦角；—第层土的厚度（m）。根据公式和土层信息计算土层参数的加权平均值：通过同样的方式，可以得到从地下连续墙底部到地基之间的土壤参数的加权平均：使用下列公式可以将假定的位于地面之上的当量土重替代于原本地面上的荷载，通过计算获取假定的土的厚度，假设水平面为即为开挖面，可以求得涂层的厚度计算为：（5.6）式中—当量土层厚度；—地面均布荷载（）；—支护处土体的加权平均重度。可以求得此情况下开挖深度实际为：基坑底部与地下连续墙底部的间距为：查阅相关土压力教材可知，各类土压力系数可使用下式进行计算；静止土压力系数：主动土压力系数：被动土压力系数：5.2地下连续墙嵌固深度设计及内支撑设计：基坑要开挖16m，查阅相关资料和文献要求如果将基坑自护结构选为地下连续墙，则嵌固深度应该在总深度的0.3倍以上，本项目将地下连续墙的高度设计为深度的1.68倍也就是27m，嵌固11m，查阅相关法规，材料是强度等级C30和抗渗等级S6的，墙体厚0.8m。钢管有多种形状的内支撑，水平面形状比较平坦有规律的基坑可以选择内撑作为支护结构。由于基坑自身具有一定对称性，把内支撑布设在基坑两边，尤其是矩形基坑最益采用。本项目的基坑正是比较有规则的矩形形状，所以选择了对撑支护的结构，依据行业规范第一道支撑应设置在地表下方1.0至2.5m处。其后，每间隔4-6m设置下一个支撑，根据计算本项目应该分别在地表下方1、6、11m处布设三道支撑；为了计算更简便将节点处假设为铰接。支护结构简图如图5-2所示。图5.2支护结构简图5.3支护方案的内力及弯矩计算本工程的支护结构整体选择了钢管内支撑和地下连续墙结构相结合。根据上文所述计算将采用山肩邦男法的近似解法，该解法中在计算时墙背方向的土压力作为静止的土压力，连续墙前的土压力作为被动土压力。计算原理的简化图如图5-3。采用的计算方法的假设为：（1）在处于粘性地层的前提下，墙体可以认为是长度有限、有弹性的；（2）墙体背面的土体压力，开挖面上为三角形，以下为矩形；（3）使被动土压力为土的横向抵力，（）是被动减静止土压力（）的值；（4）横向支撑固定后，就是不移动的支点；（5）下道横撑布设好后，可以把上道横撑的轴向压力看作固定值，支撑点上的板桩位置不变；（6）将开挖的一面下方的弯矩等于零的点设为铰点，铰下墙体对上墙体的传递剪力不计。图5.3山肩邦男法基本原理静止土压力计算：（5.7）式中—静止土压力（）；—开挖面与地面之间的距离；—即侧压力系数。由上式，计算系数确定：根据上述假设，开挖的一面下方的为被动减静止土压力后的值，因此：（5.8）式中—基坑底面以下处被动土压力与静止土压力的差值；—距离坑底的深度。解得通过比较系数求得，。山肩邦男近似解法有两个静力平衡方程，即：和，挡土结构的前后侧合力等于0和底端自由。由，得：（5.9）由得：（5.10）式中—第道支撑的轴力；—换算墙顶至坑底高度；—坑底至地连墙弯矩为零处的高度；—第道支撑距当前开挖面高度；—最底部支撑距当前开挖面的高度。在土压力计算中已求得地面荷载等量的当量的土重的厚度为0.94m。（1）第一道支撑内力计算：根据实际情况，第一道支撑位于地下1.0m处，与第二道支撑竖向间距为5m。所以，，。代入计算：化简为：解得：将结果继续代入公式并计算轴力：弯矩计算公式为：（5.11）第一道支撑处墙的弯矩为：（2）第二道支撑内力计算：开挖至第三道支撑顶面，此时，，，，。代入计算：化简：解得：将代入轴力公式计算轴力为：弯矩为：第二道支撑处墙的弯矩为：（3）第三道支撑内力计算：开挖至基坑底部时，，，，，。代入计算：化简：解得：将代入计算为：弯矩为：（4）算的最大弯矩：设最大弯矩点为距基坑底x高度，则有，令，解得所以墙体的最大弯矩在墙体底面。墙的最大剪力（）采用轴力计算的结果进行比较，紧挨第三道支撑的下端，为：5.4配筋计算上文所述地下连续墙的材料选择C30混凝土，其中心抵抗压力、抵抗拉力度是，QUOTE。相关规定显示，墙体内的垂直受压力的钢筋使用HRB335，强度值是，QUOTE混凝土保护层为95mm，构造筋选择HPB235。对单位长度的墙体进行验算。计算得最大正弯矩为，最大负弯矩为。5.4.1主筋设计验算（1）迎坑面地下连续墙配筋：根据最大配筋率，单一筋矩形截面可以承受的最大弯曲力矩为：（5.12）（5.13）（5.14）（5.15）式中—相关混凝土的强度常数，在本工程中；—混凝土抗压强度值，；—地连墙的宽度，；—混凝土截面有效高度，；—界限相对受压区高度，本工程取；—截面抵抗弯矩系数；—相对受压区高度，；—钢筋抗拉强度设计值，；—截面配筋率；—截面最小配筋率。所以只需采用单筋即可满足要求。通过计算可选用双排Ф40@100的钢筋作为受拉区的钢筋，配筋面积为，符合要求QUOTE。（2）背面配筋：前文计算中最大负弯矩过小，故可设置配筋为Ф22@100。5.4.2箍筋设计（1）单位宽度地下连续墙截面承载验算由此可代入得：式中，—为截面腹板高度；—为混凝土强度影响系数，依据C30，取1.0；—为矩形截面宽1000mm。计算通过。（2）箍筋布置计算（5.16）式中—混凝土能抵抗的最大剪力；—混凝土抗拉强度。代入各数值有：符合最大轴力要求，因此可设置钢筋，间距250mm水平分布。6支撑强度及稳定性验算6.1支撑强度验算根据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012），结合本工程设计情况，设置了采用了四道钢管内支撑进行支护，按照验算偏心受压构件来校验截面对抗荷载的能力。截面的偏心弯矩由支撑结构本身、施工阶段的临时荷载与装设误差所产生参考上述规范，设偏心距为计算中支撑长度的0.001倍。实际施工中，温差会引起支撑轴向力的改变，在此不考虑，设置增大系数为轴向力的1.1倍。通过前文内力计算中获得数据，轴向力取最大值时位于第三道支撑处，最大轴力，每道支撑水平间隔4m，带入公式验算轴力：于基坑宽边中间线位置处设置临时立柱，立柱为现成格构柱，边长460mm，间距10m，不必验算稳定性，实际情况中基坑宽边为18m长，立柱跨度取一半9m，可知其长度为：。可使用简支梁样式进行计算，如图6-1所示。图6SEQ图\*ARABIC\s11简支梁模型简支梁模型使用上文中规范查得计算公式为：（6.1）式中—净截面面积；—QUOTE对x轴的净截面模量；—截面承受的最大弯矩；—计算构件段范围内轴向压力值，QUOTE；QUOTE—钢材抗压强度，Q235钢；—截面的塑性发展系数，。Ф609×16钢管的截面性能计算：面积：惯性矩：截面模量：回转半径：每m的重量：支撑本身重量和施工阶段临时活载（取为4kPa）的最大弯矩：安装误差所产生的弯矩，偏心值为：计算得到最大弯矩为：最后通过验算公式：支撑强度验算通过。6.2构件平面的稳定性验算根据《钢结构设计规范》（GB50017-2003）验算。（6.2）式中，—结构轴向压力设定值；—最大弯矩的设定值；—弯矩作用平面内的截面模量，；—长细比，；—参数，；—力矩作用方面轴方向压缩构件的稳定性系数，查表得（a类截面）；—等效弯矩系数，；代入计算：稳定性符合设计要求。7稳定性验算在基坑的开挖过程中，基坑底部的土壤的全部压力会进行打破然后在进行平衡。基坑内土壤减少周围的土体压力会产生变化，有可能导致基坑稳定性下降，然后发生基坑隆起漏水或者两边倾斜等现象。为了保证基坑施工过程顺利进行确保安全，前期设计的时候就需要考虑周全，相关的计算要严谨，当发生异常时要及时应对，采取措施进行修改。验算基坑的稳定性是指对地下连续墙的抵抗倾斜、滑动、隆起、渗漏等能力和相关的土压力的计算。基坑稳定盐酸是为了验证设计的可靠性，确保工程能够进行。周围的水含量、支护结构类型和周围建筑物等条件会影响基坑工程的稳定性会，对于基坑工程安全性进行分析具有重要意义，对基坑的稳定性验算内容主要有：（1）基坑整体稳定性验算；（2）基坑的抗渗稳定性验算（3）基坑的抗隆起稳定验算；（4）基坑支护结构踢脚稳定性验算。7.1基坑的整体稳定性验算本项目属于深基坑，而且位置处在城市中心建筑物多以及地下管线分布复杂，施工条件较困难，采取瑞典条法演算基坑稳定性。定半径为地下27m，中点位于基坑表面，然后以中点做半径为27m的圆弧在，间隔1.5m把刚画的圆弧全面分为18份，如图7.1所示。然后通过一定的计算过程，依据计算结果分析基坑稳定性。具体过程如表7.1所示。图7.1整体稳定性验算图表7.1整体稳定性验算表分条-84933.125826260.11302.42652.38-74137.995809226.11393.14640.85-63341.745743203.48475.58579.15-52744.635780191.52536.95513.04-42046.815749181.60591.50403.71-31448.385754175.87629.52294.32-2819.452267195.91254.1862.48-1319.932303170.88262.6624.071319.932303170.88262.6624.072819.422263195.91253.7862.3831448.345749175.87629.04294.1042046.825750181.60591.62403.7952744.625779191.52536.84512.9363341.765746203.48475.79579.4074137.955803226.11392.30639.4884933.014029260.11301.54650.4695826.345736322.03200.05600.36107016.845682498.9589.13459.20则：（7.1）式中：—滑动安全系数；等级是一、二、三级围护结构的大于1.35、1.3、1.25；—分别为第土条滑孤面处土的黏聚力，内摩擦角；—第土条的宽度；—第土条弧面中点法线与垂面之间的角度；—第土条的滑弧段长度，取；—第土条上的附加分布荷载标准值；—第土条的自重，按天然重度计算；—第土条的孔隙水压力；落底式截水帷幕，基坑内外，分别取、，对于黏性土，取；—地下水重度；—第层锚杆的倾角；—第层锚杆的水平间距；—计算的系数；由确定，为第层锚杆与滑弧交点的内摩擦角。代入计算得，基坑整体稳定。7.2基坑的抗渗稳定性验算本项目选择食物支护结构为地下连续墙，该结构自身具有防止渗漏的功能，验算的时候要算到连续墙的底部，验算的公式原理的简图如7.2。基坑底部抗渗计算采用下列公式进行。图7.2抗渗稳定性验算原理图（7.2）式中—抗渗稳定系数，1.5~2.0。本工程范围内土体主要为粉土，考虑实际情况；—基坑底部土体的临界水头坡度，；、—基坑底部土的土粒占比、天然土孔隙比，、；—坑底土的渗流水力梯度，；—基坑内外渗流水头，地下水位差，；—最短渗流流线的长度，。—地下连续墙的嵌固深度；验算合格。7.3基坑的抗隆起稳定验算采用锚杆和支撑式的支挡结构时，根据规定要求嵌固深度要能够确保抗隆起的稳定性，基坑底隆起分析验算:（1）计算分析简图图7.4挡土构件底部下土的抗隆起稳定性验算式中：—抗隆起安全系数；等级为一级、二级、三级依次大于1.8、1.6、1.4；—坑外挡土结构底部上方土的重度；砂土、粉土在地下水位下方的取浮重度；参考各土层厚度，取各土层重度均值；—坑内挡土结构底部上土的重度；—坑底到挡土结构底的厚度；—基坑深度；—地面均布荷载；—承载力系数；—挡土结构底下土的加权粘聚力、内摩擦角，（2）计算过程假定墙体外侧及坑底土体重7.4基坑支护结构踢脚稳定性验算（1）根据《建筑基坑支护技术规程应用手册》，水平荷载的支撑和内部支撑轴体系时，支护结构出现问题时会失稳。单一支架结构容易导致踢脚破坏。多层支撑结构的情况是，以最低的支撑点为中心旋转，有可能引发出踢脚失稳。（2）方法及计算公式根据《建筑基坑支护技术规程应用手册》，踢脚安全系数：式中：—被动和主动土压力系数之比；—基坑的开挖深度；—最下道支撑点到基坑底的距离；—桩的入土深度；—地面荷载，；—土层的重度加权平均值；—土层的内摩擦角加权平均值；—土层的粘聚力加权平均值；—踢脚安全系数。其范围为。）计算过程∴∴满足要求。经以上验算基坑稳定性都满足设计要求，说明此基坑周边支护符合相应规定。9基坑监测9.1监测目的和意义基坑监测是基坑设计中的重要部分，在深基坑施工过程中必须要进行严格的施工监测（DB11/489-2007）。在基坑施工过程中引发工程事故的主要原因之一就是监测措施存在问题，因此要进行严格、合理的施工监测，并且及时分析、反馈监测数据，根据数据异常情况，对基坑开展修复处理工作，保证基坑施工安全顺利进行和周围构筑物的安全。根据监测数据，可以精确掌握监测基坑的变形和结构受力状态，评估采用施工方法的可行性以及设计参数的合理性，为项目施工的支护设计参数和施工方法的优化提供有力的依据。根据《基坑工程检测技术规范（2012版）》规定必测和应测两种基坑监测内容，必测内容中的地表沉降度、位移和基坑隆起等是非常重要的部分。本项目属于深基坑，安全等级为一级，而且周围环境条件较复杂，本基坑的必测监测内容有围护结构水平位移、周边地表沉降、坑底隆起等，应测监测内容有支撑内力、围护墙内力等。9.2监测方式9.2.1地表沉降监测本次地表沉降监测方式采取人工监测的方式，在基坑周边选取些许监测点，让工程技术人员每隔一定时间通过全站仪观测的方式记录周边地表沉降。地表沉降监测范围一般为3-5倍基坑开挖深度，考虑到本次基坑周边环境要求严格，故将监测范围取长边196m（监测点水平间距为10m），短边19m（监测点水平间距为5m）。9.2.2坑底隆起监测坑底隆起监测有以下方法：钢尺悬吊挂钩法、全站仪测量法、回弹标与精密水准仪四种。钢尺悬吊挂钩法操作复杂且监测频率低，无法精确记录开挖过程中坑底隆起值；此外，通过临时立柱传递坑底竖向位移，里用全站仪监测的方法人工成本高且无法实现实时监测。通过上面监测方法的比较并结合工程实际情况与经济便捷等方面的考虑，本次坑底隆起监测采用精密水准仪与回弹标法结合大方法，采取两者平均值进行记录。《基坑工程检测技术规范（2012版）》中坑底隆起监测点的布置有以下三方面要求：（1）监测点布设依照纵向或横向剖面，基坑中央、离坑底约四分之一坑底宽度或其它有代表性的地方设置剖面。监测点大于等于两个，剖面较多则间隔20～50m；（2）监测点在一个剖面上水平间隔10~20m，大于等于3点；（3）根据土层分布布设监测点，应该位于土层中间或者其它有代表性的地方，每个土层不少于1个。依据标准把坑底隆起监测点以短边中点为起点（水平间距为5m），坑底隆起监测点布设如图9.1所示。图9.1坑底隆起监测点布设图9.2.3围护结构水平位移监测本次基坑围护结构水平位移采用在地下连续墙内部埋设测斜管的方式监测，通过测斜管将围护结构变形数据传递给地面相关检测人员。《新版基坑工程检测技术规范（2012版）》中监测点有以下要求：边坡顶部的水平、竖向位移监测点按坑周布设，在周边中部、阳角处应布设。点间隔小于等于20m，每一边的点大于3点。由此对围护结构顶部与下部变形监测点进行设置：基坑长边墙体顶部与下部变形监测点均从边角处开始布设（水平间距为20m），监测点数量为3个；由边角开始基坑较短的那一边墙体上方的监测点（水平间距为10m），而墙体下部监测点从边角处开始布设（水平间距为20m），围护结构水平位移监测点布设如图9.2所示。图9.2围护结构水平位移监测点布设图10施工措施及相关施工工艺10.1安全施工措施深基坑工程虽然在如今时代已经较为常见，但仍有一定难度与危险性，安全生产管理既能防止意外的发生也能使施工作业顺利完成，防止工期延长甚至产生严重的安全事故，更重要的是安全施工措施是对人生命的负责。因此项目管理中安全生产也作为一个重要的大项，伴随着人类建筑史的发展，安全施工也有了各种各样的管理条纹，既负责人生安全，也负责施工现场物品的安全和对环境的影响。安全施工措施有以下几条：（1）安全生产责任制极为重要，需要每一个人进行贯彻落实，想要安全生产首先需要预防可能发生的事故，事故发生再补救已经为时已晚。（2）在基坑开挖之前，需要对开挖施工所使用的各种机械设施及施工用具来进行系统的严格的安全检查。禁止在没有达到相关标准或者没有经过相关部门所允许的情况下进行施工，一切方面都应符合安全规范的标准。并在基坑开挖的现场及周围设置必要的挡板、围栏，在高危区设置安全、警示标志。（3）根据规范需要在特定的位置配备消防器材，防止火灾的发生，放置易燃易爆等危险品的地方应按照相关规定进行安置，定时组织消防演习，普及消防知识并制定应急疏散方案。（4）需要定时进行安全检查，每日进行施工工作需要填写安全记录，定时开展讲座活动，普及安全知识。（5）安全施工作业主要以预防为主，需要对容易发生危险的地方进行定时的安全检查，保证施工作业的安全。在本工程开挖作业中，可能会产生危险的结构不稳定处需要设置安全警告牌。对于这些容易发生危险的地方也要安排专业的监管人员进行监察。10.2文明施工措施文明施工可以使施工有序、科学的进行，不易产生混乱；它也是管理的一方面有以下措施：在工地的主要出入口、专业监察人员选定点设置工程概况、人员名单、监督电话、消防安全、安全生产牌等，确保其能为人所见并于施工结束进行撤除；合理设置施工现场的管理制度，严格按照通过审定的设计图布置所有临时施工、生活设施，保持施工现场设施布置的合理性；确定施工现场中的危险区域如结构不稳定处，或危险物品放置处；并于此处设置安全警示标志与安全通道，安排相关人员每隔一段时间检查标志是否存在、道路是否畅通；出入口位置十分重要，且需在出入口设置按规范设置相应设备仪器保持出入口环境的基本整洁。按要求在施工场地内的所有重要交叉道路和人流、车流密集路段设立交通标志，并设置照明灯和警示标志保持夜间道路通行的安全；组织开展讲座，宣传良好精神，可以在施工场地处设置告示牌与宣传窗口，放置进步精神、文明施工等内容的醒目宣传标语，定期可以安排专人负责更换，在工地建立良好的风气。10.3基坑开挖与支撑施工工艺简述（1）深基坑开挖流程包括以下步骤：通过分析相关资料，包括周边环境图、勘察报告、地下管线埋设图等制定合理可行的支护方案—由相关人员的评审通过—进行测量放线—进行降水结构和支护结构的施工并进行分段分层开挖与降排水，本方案中需加设内支撑—做好监测的同时继续开挖达到定位深度。（2）必须考虑多方面因素选取最为合理的开挖方案，制定图纸。工作人员应该严格依照设计图纸进行施工。（3）使用挖掘机械进行施工时需要注意彼此之间的距离，选择合适的距离进行开挖，防止出现危险。（4）地基按层挖掘，为地基的排水进行分层挖掘时，可以设置集水井。在基坑施工范围内危险位置需设计警示牌，站在安全符合规定的地方进行施工，堆砌施工材料时需要与基坑开挖位置保持一定安全距离，且堆砌高度不宜过高，易发生危险材料放置于指定位置。（5）若在降水较多季节进行开挖需考虑降水的影响，此时需要在基坑边缘开挖沟槽，防止降水流入基坑，对基坑施工与稳定性造成影响，不支持施工的天气停止开挖。（6）除施工人员外，应配备技术、监理等相关人员在施工现场，对施工进行指导以及解决可能出现的问题。（7）施工流程：导墙，基槽，放钢筋笼，浇灌混凝土。（8）在达到最终目的后，符合标准的情况下可进行钢管支撑的拆除。结论本文在参照了郑州市地铁七里河站基坑处的土层信息、基坑周围地质条件、水文环境及建筑情况，依据相关规范与资料，在考虑基坑安全等级、计算难度及各种施工方案的适用性和优缺点对比下，最终选择的支护设计方案是由地下连续墙结合内支撑对撑支护的支护形式，主要的设计原理如下：1、本基坑在水平面形状为矩形较为规则，在查阅了各种支护方法的优缺点及适用条件后，选取了较为合适且稳定的支护方案；基本计算原理采用山肩邦男法的近似解法。2、计算土压力时采用了土朗肯土压力计算的基本原理及公式，因为山肩邦男法的近似解法，为了符合假设在墙面上呈三角形开挖，基坑呈矩形也方便了计算，土层参数通过计算加权平均值来表示。3、设计地下连续墙的嵌固深度时查阅资料通过施工经验设立，并通过各类稳定性验算通过。4、弯矩内力的