清涼門(mén)隧道基坑支護(hù)設(shè)計(jì)

1、合肥工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)目錄中文摘要4英文摘要51 緒 論51.1 基坑工程簡(jiǎn)介51.2 基坑支護(hù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展51.3 設(shè)計(jì)的研究目的與主要任務(wù)61.4 設(shè)計(jì)研究?jī)?nèi)容62 南京清涼門(mén)隧道工程概況62.1 南京城西干道清涼門(mén)隧道工程背景62.2 工程環(huán)境及范圍72.3 工程勘察資料72.3.1 地形、地貌72.3.2 工程地質(zhì)條件72.3.3 水文地質(zhì)條件82.4 K2+660K2+760處基坑工況82.4.1 各層土主要物理力學(xué)指標(biāo)綜合建議值92.4.2 地基承載力評(píng)估93 基坑支護(hù)體系方案比選103.1圍護(hù)體系的組成103.2 基坑支護(hù)體系比較163.3 支護(hù)方案的確定173.4 計(jì)算方法18

2、4 基坑支護(hù)體系設(shè)計(jì)計(jì)算184.1 土壓力計(jì)算方法184.2 第一道支撐軸力Rc1（挖深4m）的計(jì)算194.3 第二道支撐軸力 Rc2 (挖深7m)的計(jì)算214.4 第三道支撐軸力 Rc3（挖深10m）的計(jì)算224.5 樁長(zhǎng)計(jì)算235 支護(hù)體系布置及支撐結(jié)構(gòu)配筋設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核245.1 鉆孔咬合樁布置及選型245.2冠梁配筋計(jì)算265.3 鋼圍檁強(qiáng)度驗(yàn)算205.4 內(nèi)支撐配筋計(jì)算285.4.1 第一道內(nèi)支撐計(jì)算285.4.2 鋼支撐穩(wěn)定性驗(yàn)算305.5 立柱配筋326 基坑降水與穩(wěn)定性分析356.1 降水分析356.1.1 水井的布置356.1.2 降水井366.2 基坑帷幕設(shè)計(jì)376.3 抗

3、隆起驗(yàn)算386.4 整體穩(wěn)定驗(yàn)算386.5 滲流穩(wěn)定驗(yàn)算407 電 算408 鉆孔咬合樁施工工藝及常見(jiàn)問(wèn)題568.1 鉆孔咬合樁施工工藝568.1.1 單樁施工工藝578.1.3 關(guān)鍵技術(shù)的質(zhì)量控制578.2 常見(jiàn)工程事故的預(yù)防及處理措施588.2.1 “管涌”處理588.2.2 鋼筋籠上浮處理588.2.3 鉆進(jìn)入巖的處理589 開(kāi)挖施工及深基坑施工中遇到的問(wèn)題599.1 基坑開(kāi)挖施工599.2 深基坑施工中遇到的問(wèn)題6010 安全措施6010.1 安全保證總則6010.2 安全技術(shù)措施61結(jié)論64致謝65主要參考文獻(xiàn)66清涼門(mén)隧道基坑支護(hù)設(shè)計(jì)摘要:基坑工程指是指在地表以下開(kāi)挖的一個(gè)地下空間

4、及其配套的支護(hù)體系?；又ёo(hù)是為了確?；娱_(kāi)挖，基坑施工順暢以及周圍環(huán)境的安全。基坑支護(hù)體系是一個(gè)臨時(shí)的結(jié)構(gòu)，比較小的安全儲(chǔ)備，具有很強(qiáng)的風(fēng)險(xiǎn)，還具有很強(qiáng)的區(qū)域性。不同的水文，地質(zhì)環(huán)境條件下差異很大?；庸こ涕_(kāi)挖復(fù)雜，基坑開(kāi)挖不僅要保證周圍環(huán)境安全性和穩(wěn)定性，而且還要有效地控制周圍的巖層移動(dòng)以及保護(hù)周圍的環(huán)境。本畢業(yè)以南京市公路改造工程為背景，對(duì)標(biāo)段K2+660K2+760的深基坑工程進(jìn)行了支護(hù)方案的比選，并最終決定咬合灌注樁結(jié)構(gòu)并且設(shè)置一道鋼筋混凝土支撐和兩道鋼支撐，重點(diǎn)進(jìn)行了支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算和強(qiáng)度驗(yàn)算。同時(shí)，還對(duì)地下水控制、基坑底穩(wěn)定性分析、鉆孔咬合樁的施工工藝和質(zhì)量控制作出了相關(guān)說(shuō)明，而

5、且繪制出了支護(hù)結(jié)構(gòu)平面布置圖、剖面圖、有關(guān)詳圖及支撐結(jié)構(gòu)的配筋圖。關(guān)鍵詞：深基坑工程 土壓力計(jì)算 支護(hù)結(jié)構(gòu)體系計(jì)算 穩(wěn)定性分析 Abstract: Foundation pit engineeringis a supporting system that about underground space below the surfaceof excavationand supporting. The role offoundation pitengineering is that ensure smoothly of thefoundation pit excavation and found

6、ation construction, and it can be reinforcement supporting of the lateral wall of the foundation pitand surrounding environment. Foundation pit supportingsystemis a temporarystructure, which characteristics is that the safety margin is small and regional, different hydrological and engineering geolo

7、gical environment have much difference. Engineering environment of foundation pit engineering is complex, the excavation of foundation pit is not only protect the safe of foundation pit but also control the ground of around foundation pit move and protect the surrounding environment. In this paper,

8、Nanjing, west roads renovation project as the background for tenders K2+660 K2 +760 deep excavation works carried out over election support programs in order to finalize the drilling bitten pile as a supporting structure, set up a steel concrete support with two steel support, focusing on the suppor

9、ting structure and the strength of internal forces calculation checking. Meanwhile, also on groundwater control, pit bottom stability analysis, construction technology and quality control of bored pile bite made instructions. And draw a floor plan supporting structure, sections, details and the rele

10、vant supporting structure reinforcement diagram.Keywords: Deep foundation pit engineering Calculation of earth pressure Calculation of supportingstructure system Stability analysis1 緒 論1.1 基坑工程簡(jiǎn)介 作為基礎(chǔ)工程中一個(gè)古老的傳統(tǒng)課題的基坑工程，是一個(gè)綜合性的巖土工程的問(wèn)題，它既涉及到土力學(xué)中典型的強(qiáng)度、穩(wěn)定與變形問(wèn)題，又涉及到土和支護(hù)結(jié)構(gòu)間的共同作用的問(wèn)題。這些將隨著土力學(xué)理論、計(jì)算技術(shù)、測(cè)試技術(shù)以及施工

11、技術(shù)、施工機(jī)械的發(fā)展而進(jìn)步?；庸こ叹哂幸韵聨追N特點(diǎn)：a.基坑支護(hù)體系結(jié)構(gòu)只是個(gè)臨時(shí)結(jié)構(gòu)，它具有較大風(fēng)險(xiǎn)性。b.基坑工程區(qū)域性比較強(qiáng)。c.基坑工程有較強(qiáng)的個(gè)性。d.基坑工程的綜合性很強(qiáng)。e.基坑工程具有較強(qiáng)的環(huán)境效應(yīng)。1.2 基坑支護(hù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展國(guó)外20世紀(jì)的30年代，皮克和太沙基第一個(gè)開(kāi)始基坑研究，20世紀(jì)60年代開(kāi)始在奧斯陸等地的施工過(guò)程中進(jìn)行監(jiān)控，20世紀(jì)70年代以來(lái)許多國(guó)家已逐步發(fā)展相應(yīng)的工作法律法規(guī)來(lái)指導(dǎo)基礎(chǔ)工程。除了沉管法、暗挖法、盾構(gòu)法、蓋挖法、凍結(jié)法、明挖法及注漿法等開(kāi)挖技術(shù)外又有了新進(jìn)展。我國(guó)城市地下工程建設(shè)與其他國(guó)家相比比較晚，20世紀(jì)80年代，出現(xiàn)一些高層建筑不過(guò)主要是

12、在地下一層，基坑的深度只不過(guò)4米，為解決問(wèn)題邊坡開(kāi)挖的方法經(jīng)常被使用。直到20世紀(jì)80年代初，大量基坑開(kāi)挖涌出。直到20世紀(jì)80年代，伴隨著大量的高層建筑，逐漸開(kāi)始出現(xiàn)兩層地下室，開(kāi)挖深度最大約8米，但也很少能超過(guò)10M左右。等到1990年以后，隨著中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和改革開(kāi)放的形勢(shì)的持續(xù)高速增長(zhǎng)，中國(guó)已經(jīng)處于高層建筑的快速發(fā)展建設(shè)中，這個(gè)時(shí)候，在全國(guó)各地許多大型地下的地鐵站、市政設(shè)施、地下商場(chǎng)等都在規(guī)劃新建，多層地下室的逐漸增加，此時(shí)開(kāi)挖基坑的深度一般是超過(guò)10m，并其越來(lái)越深埋置深度對(duì)基坑工程的要求越來(lái)越高，隨著倉(cāng)庫(kù)、地鐵、地下商場(chǎng)、影劇院、人防等大型工程的建設(shè)，近年來(lái)，城市地下空間技術(shù)已經(jīng)得到

13、了快速發(fā)展和完善。伴隨著城市不斷繁榮，高層建筑、市政工程以及地下工程大量涌現(xiàn)，基礎(chǔ)埋深也不斷增加，各種基坑支護(hù)的設(shè)計(jì)方法和施工工藝不斷進(jìn)步?；又ёo(hù)的設(shè)計(jì)、施工以及監(jiān)測(cè)，都直接關(guān)系到建筑物的安全、經(jīng)濟(jì)和正常使用。根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料顯示，地基基礎(chǔ)占土建總造價(jià)相當(dāng)大的比例，并且地基和基礎(chǔ)工程的質(zhì)量問(wèn)題，占總事故的21。因此，基坑支護(hù)工程在工程中具有重要地位，做好基坑支護(hù)是節(jié)約成本和確保施工安全的必備基礎(chǔ)?；又ёo(hù)技術(shù)作為一項(xiàng)實(shí)踐性很強(qiáng)的技術(shù)，其自身的發(fā)展與實(shí)際工程的施工需要是密不可分，目前基坑支護(hù)形式主要分為支擋型和加固型兩大類。支擋型包括：地下連續(xù)墻、樁排支擋結(jié)構(gòu)等。加固型包括: 高壓旋噴樁加固法、水

14、泥攪拌樁加固法、網(wǎng)狀樹(shù)根樁加固法、注漿加固法、插筋補(bǔ)強(qiáng)法等。上述支護(hù)方法在各類工程中已被廣泛使用，技術(shù)比較成熟，各自形成了一整套的施工方法和施工工藝，為基坑開(kāi)挖和支護(hù)提供支持。1.3 設(shè)計(jì)的研究目的與主要任務(wù)通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，一方面其可以將我們所學(xué)到的理論知識(shí)綜合運(yùn)用到實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中，用來(lái)解決基坑工程中的方案比選、規(guī)劃、設(shè)計(jì)以及施工等方面的問(wèn)題；另一方面還能夠提高自身的工程設(shè)計(jì)能力、制圖能力、文字表達(dá)能力以及計(jì)算機(jī)繪圖能力等，同時(shí)還可以熟悉和掌握基坑支護(hù)方面出臺(tái)的相關(guān)國(guó)家規(guī)范，提高獨(dú)立分析和解決基坑工程設(shè)計(jì)中實(shí)際問(wèn)題的能力,以達(dá)到培養(yǎng)工程師技能的目的。設(shè)計(jì)任務(wù)包括如下方面：a.進(jìn)行基坑支護(hù)方案選型，

15、選擇基坑支護(hù)方案，并作合理性說(shuō)明；b.進(jìn)行基坑設(shè)計(jì)計(jì)算，如土壓力計(jì)算；c.進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算，包括：支護(hù)類型、截面積、高度的確定，支護(hù)結(jié)構(gòu)的抗壓驗(yàn)算、抗彎驗(yàn)算及配筋的計(jì)算。d.完成計(jì)算書(shū)一份。e.繪制基礎(chǔ)施工圖。要求：CAD繪圖、布圖合理、線型正確、應(yīng)有圖框、標(biāo)題欄且圖面整潔。1.4 設(shè)計(jì)研究?jī)?nèi)容本畢業(yè)設(shè)計(jì)以南京城西干道改造工程為背景，對(duì)標(biāo)段為K2+660K2+760的深基坑工程進(jìn)行支護(hù)方案的比選，最終確定出用鉆孔咬合樁作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)，設(shè)置一道鋼筋混凝土支撐與兩道鋼支撐的支護(hù)方案，并且對(duì)支護(hù)體系進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算和強(qiáng)度驗(yàn)算等，使得支護(hù)結(jié)構(gòu)能夠滿足基坑穩(wěn)定性要求。2 南京清涼門(mén)隧道工程概況2.1 南京城西

16、干道清涼門(mén)隧道工程背景南京西環(huán)西邊道路作為城市快速內(nèi)環(huán)路，采用雙向四車道高架交叉道路交叉口的原始形式。多年來(lái)，在南京經(jīng)濟(jì)和社會(huì)得到了巨大的發(fā)展，惡劣的道路交通日益嚴(yán)重，導(dǎo)致事故頻發(fā)，改造項(xiàng)目位于沿南京虎踞路-鳳臺(tái)路，將原有的高架地面道路形式改造為隧道地面道路形式，重建的路線長(zhǎng)度6.13公里。改造工程起自古平崗立交高架橋落地段，設(shè)計(jì)里程K0+000，以地平方式前進(jìn)，新建雙向六車道隧道穿越北京西路后出地面繼續(xù)南行，再次進(jìn)入隧道繼續(xù)南行穿穿建鄴路、水西門(mén)大街、隧道在水西門(mén)廣場(chǎng)的南端，形式地平線交織段后，將改造現(xiàn)有的水隧道為六車道，然后以賽虹橋立交為終點(diǎn)，建立里程K6+130.332。一共有四個(gè)隧道全

17、線，分別草場(chǎng)門(mén)隧道、清涼門(mén)隧道、水西門(mén)隧道和集慶門(mén)隧道。本標(biāo)段起訖里程:K1+670-K3+600.其中清涼門(mén)隧道北起清涼門(mén)大街與城西干道交叉口以北約362m，南至漢中門(mén)大街與城西干道交叉口以南約306米接地，下穿清涼門(mén)大街、漢中門(mén)大街，隧道工程全長(zhǎng)約1.66km，工程主要包括清涼門(mén)主線隧道、漢中門(mén)匝道隧道、清涼門(mén)大街地下人行通道。線路平面位置見(jiàn)圖2.1。圖2.1 清涼門(mén)隧道平面位置圖清涼門(mén)隧道總長(zhǎng)為1660m，其中暗埋段1253m，北側(cè)敞開(kāi)段216m，南側(cè)敞開(kāi)段191m；漢中門(mén)匝道隧道長(zhǎng)445 m，其中暗埋段280m，南側(cè)敞開(kāi)段165m。主隧道橫斷面為雙向六車道，采用單箱雙室的箱涵形式；匝道

18、隧道橫斷面為單車道加緊急停車帶，采用單體箱涵形式。2.2 工程環(huán)境及范圍城西干道地處老城區(qū)，沿線構(gòu)筑物密集，地下管線眾多。線路分別與廣州路、清涼山路、龍?bào)绰泛蜐h中路交叉，各交叉路口處交通繁忙，車流量較大。清涼門(mén)隧道修建范圍K1+670K3+600,主要工作內(nèi)容包括隧道主體及附屬工程及路線范圍內(nèi)的地面道路、橋涵、給排水、供電照明工程以及綜合管線等設(shè)施。2.3 工程勘察資料2.3.1 地形、地貌南京處于長(zhǎng)江流域的丘陵和平原的復(fù)合地區(qū)，其地貌由構(gòu)造格局，嚴(yán)重收到地貌和水文的影響，明顯的表現(xiàn)就是在河漫灘平原、河流階地和侵蝕的形式殘丘三種類型沿著東北 - 西南走向的平行條帶的分布，并大體上相應(yīng)地分屬堆積

19、地形、侵蝕堆積地形和剝蝕構(gòu)造地形三類成因類型。隧道區(qū)域大部分地段地貌單元屬秦淮河漫灘；北側(cè)清涼山隸屬丘崗地貌單元，間夾有沖溝，沿線地形起伏變化較大，地面高程約在1128m之間。2.3.2 工程地質(zhì)條件場(chǎng)地地基巖土層自上而下描述如下：1雜填土：灰黃色褐灰色，松散，是粉質(zhì)黏土混碎石、碎磚等堆填而成的。層厚0.64.5m；2素填土：褐黃灰黃色，可塑為主，局部為軟塑、硬塑，土質(zhì)不均，是由粉質(zhì)黏土填積。局部為粉質(zhì)黏土混卵石、塊石填積，埋深0.64.5m，層厚1.55.5m；3雜填土：灰灰黃色，可塑為主，土質(zhì)不均。由粉質(zhì)黏土混卵石、塊石填積，含大量木樁等，局部分布。埋深3.05.6m，層厚2.38.6m；

20、1粉質(zhì)黏土：灰黃黃灰色，軟可塑，含鐵錳氧化物，韌性、干強(qiáng)度中等。埋深3.57.2m，層厚1.74.5m；2粉質(zhì)黏土：灰色，軟流塑，部分為淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土。，深7.814.0m，層厚1.020.9m。粉質(zhì)黏土：灰色灰黃色棕紅色，可塑，局部硬塑，含鐵錳結(jié)核，局部底部夾風(fēng)化殘積物，埋深1.228.8m，層厚0.611.5m；粉質(zhì)黏土混礫石、卵石：灰色灰黃色棕紅色，粉質(zhì)黏土為軟可塑，埋深26.830.4m，層厚1.36.0m；1強(qiáng)風(fēng)化泥巖、泥質(zhì)粉砂巖：棕紅色，風(fēng)化強(qiáng)烈，結(jié)構(gòu)已破壞，礦物成分顯著變化，巖芯用手易碾碎，局部夾少量中風(fēng)化巖塊，屬極軟巖，遇水極易軟化。埋深0.836.0m，層厚0.96.5m；2

21、a中風(fēng)化泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖：棕紅色，泥質(zhì)膠結(jié)，泥質(zhì)及粉粒狀結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，巖質(zhì)軟硬相間，有裂隙發(fā)育，屬極軟巖，為軟化巖石，遇水易軟化。埋深0.939.0m，層厚0.812.2m；2中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖：棕紅色，泥質(zhì)膠結(jié)，粉粒結(jié)構(gòu)。埋深5.443.0m；3中風(fēng)化砂礫巖、礫巖：棕紅色，鈣質(zhì)泥質(zhì)膠結(jié)，礫狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，有節(jié)理發(fā)育，巖質(zhì)硬，屬較軟巖，埋深21.223.0m；3a中風(fēng)化砂礫巖、礫巖：棕紅色，鈣質(zhì)泥質(zhì)膠結(jié)，膠結(jié)較差、碎裂結(jié)構(gòu)，巖質(zhì)較硬，屬較軟巖，局部分布。2.3.3 水文地質(zhì)條件（1）地表水此處范圍及附近現(xiàn)有的主要地表水體基本上為來(lái)自場(chǎng)地西側(cè)的秦淮河。西側(cè)秦淮河與隧道走向大致平

22、行，秦淮河距隧道（南段）中軸線60100m左右，距隧道（北段）中軸線距離在200400m左右。西側(cè)的秦淮河河水與該場(chǎng)區(qū)的地下水沒(méi)有明顯水力聯(lián)系。（2）地下水根據(jù)勘探提示的地層結(jié)構(gòu)，場(chǎng)地內(nèi)對(duì)本工程施工有影響的地下水主要為淺層潛水、弱承壓水及基巖風(fēng)化裂隙水。（3）淺層潛水地下水主要賦存于人工填土及新近沉積的層土中，場(chǎng)地人工填土厚度較大，水量豐富，透水不均，但總體上屬弱透水透水地層；層新近沉積的軟弱黏性土飽含地下水，為微透水地層。潛水穩(wěn)定水位埋深與地面下的1.43.5m處，與地形起伏大致一樣。水位受大氣降水的滲入或地下管道滲漏補(bǔ)給（和周邊地表水體亦呈互補(bǔ)關(guān)系），以蒸發(fā)和徑流方式排泄，水位受季節(jié)性變化

23、影響，年變幅約0.5m1.0m。（4）弱承壓水弱承壓水型的地下水賦存于層粉質(zhì)黏土混礫石、卵石中，根據(jù)鄰近場(chǎng)地類似地層經(jīng)驗(yàn)，該層含少量地下水，具弱承壓性。（5）基巖風(fēng)化裂隙水基巖風(fēng)化裂隙水主要分布于巖石風(fēng)化界面和泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖裂隙中。本場(chǎng)地巖石裂隙多被填充，裂隙水不豐富，基巖風(fēng)化裂隙水對(duì)本工程設(shè)計(jì)和施工影響有限。2.4 K2+660K2+760處基坑工況此段基坑開(kāi)挖深度10米，寬度28米，工程重要性等級(jí)為一級(jí)，中等復(fù)雜地基，抗震設(shè)防類別為乙級(jí)，地下水埋深距地面處2.7米,基坑底面以下一定范圍內(nèi)無(wú)承壓水。土層分四層，均為粘性土，其分布情況如圖2.2所示。圖2.2 基坑土層分布情況2.4.1 各

24、層土主要物理力學(xué)指標(biāo)綜合建議值基坑土層參數(shù)見(jiàn)表2.1。表2.1 土層參數(shù)土層名稱層底埋深(m)重度壓縮模量飽和重度sat(KN/)泊松比粘聚力內(nèi)摩擦角（）靜止側(cè)壓力系數(shù)K松散雜填土4.117.810.719.30.25（0.24）14(13)11(10)0.28(0.30)可塑雜填土9.818.49.220.10.2310170.31軟-流塑粉質(zhì)粘土14.317.93.2519.50.3512140.53可塑粉質(zhì)粘土19.48.220.70.3017160.43注:松散雜填土層中，括號(hào)內(nèi)數(shù)值為地下水位以下土的物理力學(xué)指標(biāo)。2.4.2 地基承載力評(píng)估按建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50007-200

25、2），根據(jù)各項(xiàng)現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試、理論公式計(jì)算及地區(qū)經(jīng)驗(yàn)綜合評(píng)判提供的地基承載力特征值見(jiàn)表2.2。表2.2 地基承載力特征值層號(hào)土層名稱承載力特征值fak（kpa）備注松散雜填土190(170)粉質(zhì)黏土混碎石、碎磚等堆填可塑雜填土210粉質(zhì)黏土混卵石、塊石填積，軟-流塑粉質(zhì)粘土140部分為淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土可塑粉質(zhì)粘土170局部硬塑，含鐵錳結(jié)核注:松散雜填土層中，括號(hào)內(nèi)數(shù)值為地下水位以下土的物理力學(xué)指標(biāo)。3 基坑支護(hù)體系方案比選3.1圍護(hù)體系的組成基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)通常分為樁式圍護(hù)體系和重力式圍護(hù)體系兩大類，根據(jù)不同的工程類型及具體情況，這兩大類可分成多種圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式。1.地下連續(xù)墻特點(diǎn)：a.水下混凝土澆筑需

26、要更復(fù)雜的施工工藝，成本較高;b.適用于軟弱地基和建筑設(shè)施密集的城市地區(qū)深基坑;c. 施工噪聲本底，振動(dòng)小，與墻的接縫更好的密封效果，整體剛度，對(duì)周圍環(huán)境影響不大;d.施工基坑范圍可達(dá)到基地紅線，從而使基地的建筑物使用面積提高，如果建筑物工期緊、施工場(chǎng)地較小，、還可以把地下連續(xù)墻當(dāng)做主體結(jié)構(gòu)并可以采用逆作法、半逆作法施工；e.為保證地下連續(xù)墻質(zhì)量，要求較高的施工技術(shù)和管理水平。2.板樁式.鋼板樁鋼板樁特點(diǎn)：a. 鋼板樁的成品結(jié)構(gòu)、精密的接縫有質(zhì)量保證；b. 施工時(shí)要注意防水連接器，從而防止水土流失，使接縫處地層塌陷和不穩(wěn)定;c.具有很強(qiáng)耐久性，就可循環(huán)使用；d.施工比較方便、其工期比較短； e

27、.鋼板樁剛度比排樁和地下連續(xù)墻小，開(kāi)挖后撓度變形較大；f.打樁產(chǎn)生的振動(dòng)噪聲，這往往會(huì)導(dǎo)致土壤的移動(dòng)，從而導(dǎo)致大的地面下沉的生成。.預(yù)制混凝土板樁特點(diǎn)：a.接頭防水性差；b.施工方便，快捷，施工周期短，成本低;c. 打樁對(duì)周圍土壤板結(jié)振動(dòng)和環(huán)境的影響比較大，不適合在城市建成區(qū)使用;d.可與主體結(jié)構(gòu)相結(jié)合;e.對(duì)于在硬土層中施工，其很是不適合。.柱樁橫列式特點(diǎn)：a. 施工方便，成本低，適合于挖掘深度淺寬度窄市政排水管道工程;b.容易引起周圍地基沉降。3.組合式.SMW工法特點(diǎn)：a.良好的密封結(jié)構(gòu)，可靠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，適用于各種土壤，加上多道支撐，可適合開(kāi)挖各種地形;b.低噪音的施工，對(duì)周圍環(huán)境影響小

28、;c.在一定條件下這種施工方法不可以被替換，有很大的發(fā)展前景。4.自立式水泥土擋墻.水泥土攪拌樁特點(diǎn)：a.低噪音，低振動(dòng)，結(jié)構(gòu)密封較好的施工，造價(jià)經(jīng)濟(jì)；b.適用于軟土地區(qū)，環(huán)保要求不高，不超過(guò)7米深處開(kāi)挖；c.維護(hù)墻寬，一般占用3-4m，需占用基地紅線內(nèi)一部分面積。.高壓旋噴樁擋墻特點(diǎn)： a.低噪音，低振動(dòng)，對(duì)周圍環(huán)境影響較小，密封性好；b.適用于軟土地區(qū)，環(huán)保要求不高，不超過(guò)7米深處開(kāi)挖；c.所需的污水處理，工藝復(fù)雜，成本高；d.作自立式水泥土擋墻，墻體較厚需占用基坑紅先內(nèi)一部分面積；e.由于密封的加固措施，以維持旋噴樁深度高達(dá)30米。5.柱列式.鉆孔灌注樁 特點(diǎn)：a.噪音和振動(dòng)小，其對(duì)周邊

29、環(huán)境的影響相對(duì)較??；b.適用于軟地面使用時(shí)，其相對(duì)較差的防水連接器，從注漿的方法，選擇適當(dāng)?shù)姆椒?，根?jù)地質(zhì)條件，解決其嚴(yán)重的水問(wèn)題；c.在砂和礫石地質(zhì)中必須謹(jǐn)慎使用;d. 樁基質(zhì)量取決于施工技術(shù)和施工工藝，需要考慮污水處理水平。.挖孔灌注樁 特點(diǎn)：a.施工方便，造價(jià)便宜，成樁質(zhì)量有保證;b.施工、勞動(dòng)保護(hù)條件較差；c.不能用于地下水不穩(wěn)定的地質(zhì)。6.放坡.土釘墻 特點(diǎn)：a. 土釘墻是一種加筋土技術(shù)，可以支持側(cè)邊開(kāi)挖，流水作業(yè)，不占獨(dú)立時(shí)期，施工也比較快；b. 設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，所需的施工現(xiàn)場(chǎng)小以及少量的材料，良好的經(jīng)濟(jì)效果；c. 土體位移很小，可以利用信息技術(shù)施工。.自然放坡 特點(diǎn)：a.適用

30、土質(zhì)條件好，具有放坡空間的情況；b.經(jīng)濟(jì)效果比較好。3.2 基坑支護(hù)體系比較本基坑K2+660K2+760里程段工程地下水位較高，基坑開(kāi)挖深度為10.0米，且周邊建筑物較多，應(yīng)確?；又苓吔ㄖ锊怀霈F(xiàn)較大變形，根據(jù)我國(guó)目前基坑工程中所取得的經(jīng)驗(yàn)，其圍護(hù)結(jié)構(gòu)可選擇以下幾種方案：方案1：可以采用鋼板樁并且設(shè)三道支撐；方案2：可采用鉆孔咬合樁另外設(shè)三道內(nèi)支撐；方案3：對(duì)于要求圍護(hù)結(jié)構(gòu)作永久結(jié)構(gòu)的，則可采用設(shè)支撐的地下連續(xù)墻；方案4：可采用灌注樁加止水帷幕和錨桿；方案5：可采用SMW工法；方案6：對(duì)于較長(zhǎng)的排管工程，可采用打設(shè)鋼板樁，設(shè)三至四道支撐，或灌注樁后加必要的降水帷幕，設(shè)三至四道支撐。由于本工

31、程離建筑物較近，故圍護(hù)結(jié)構(gòu)可考慮的方案有：方案2、方案3及方案4，表3.1為這三種方案的比較。表3.1 基坑支護(hù)方案比較方案名稱鉆孔咬合樁加內(nèi)支撐地下連續(xù)墻加內(nèi)支撐灌注樁加止水帷幕（或降排水）和錨桿整體性能較好好一般抗?jié)B性較好好較好對(duì)環(huán)境的影響小小較小施工工期一般較短一般造價(jià)一般高一般其他特點(diǎn)受力性能好可以貼近施工，工效高地下結(jié)構(gòu)施工方便3.3 支護(hù)方案的確定本工程地下水位較高，基坑開(kāi)挖深度為10米，且周圍建筑物較為密集，嚴(yán)格按照建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程（JGJ12002）、建筑基坑工程技術(shù)規(guī)范（YB9258-12）、深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)與施工中的有關(guān)要求進(jìn)行。經(jīng)過(guò)仔細(xì)的分析后，可以得出：對(duì)于造價(jià)較高的

32、地下連續(xù)墻施工，從經(jīng)濟(jì)的角度考慮，方案3是不可取的；由于此工程地下水位較高，由于開(kāi)挖的基坑土質(zhì)較差，錨桿不能起到錨固的作用，而且灌注樁與止水帷幕相結(jié)合會(huì)增加工程造價(jià)，造成工期延長(zhǎng)等很多不良問(wèn)題，所以方案4也是不可以采用的；對(duì)于方案2，一方面在一定程度上比較安全，另一方面其不像地下連續(xù)墻那樣增加工程預(yù)算，所以采用方案2，以鉆孔咬合樁作為受力結(jié)構(gòu)和止水帷幕，設(shè)一道鋼筋混凝土支撐和兩道鋼管支撐作為此基坑的圍護(hù)體系。其特點(diǎn)如下：a.施工噪聲低，施工方便，造價(jià)經(jīng)濟(jì)，止水效果好；b.鉆孔咬合樁作受力結(jié)構(gòu)和止水；c.受力性能好；d.地下結(jié)構(gòu)施工方便；e.對(duì)周圍環(huán)境影響小。鉆孔咬合樁的“樁墻”和圓形樁與異形樁

33、組合而成的“樁墻”不同，咬合樁的混凝土終凝出現(xiàn)在樁的咬合以后，從而形成了連續(xù)沒(méi)有縫隙的“樁墻”；它和普通的鉆孔支護(hù)排樁來(lái)比較的話，在某種程度上大幅度使得支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全性和抗剪強(qiáng)度得以提高；它的截水性能比較良好，不需要采取其他的截水措施。鉆孔咬合樁加數(shù)道適量的混凝土支撐和鋼支撐為支護(hù)結(jié)構(gòu)體系，這種組合式結(jié)構(gòu)可取得較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。本基坑支護(hù)體系方案，滿足基坑土方開(kāi)挖、主體結(jié)構(gòu)施工及周圍環(huán)境保護(hù)對(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的要求，符合“安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理，技術(shù)可行，方便施工”的原則。通過(guò)對(duì)支護(hù)體系形式的對(duì)比，從安全以及經(jīng)濟(jì)施工的角度上解決，本基坑采用鉆孔咬合樁加三道內(nèi)支撐作為基坑支護(hù)體系形式。第一道鋼筋混凝土

34、支撐設(shè)置在地表下0.5m，第二道鋼管撐設(shè)在3.5m處，即第二次開(kāi)挖面以上0.5m處,第二道鋼管撐與第三道鋼管撐間距為3m，即6.5m處。水平方向鋼筋混凝土支撐每8m一道，鋼管撐每3m一道。圖3.2 第一道支撐施工后的基坑橫斷面圖3.4 計(jì)算方法按照建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程（JGJ 120-12）的要求，土壓力計(jì)算采用朗肯土壓力理論。求多層支點(diǎn)混合支護(hù)結(jié)構(gòu)按等值粱法（連續(xù)梁法）計(jì)算，樁長(zhǎng)是根據(jù)樁端力矩求出，并應(yīng)滿足抗隆起滲流穩(wěn)定性以及整體穩(wěn)定性要求。4 基坑支護(hù)體系設(shè)計(jì)計(jì)算4.1 土壓力計(jì)算方法主動(dòng)土壓力；被動(dòng)土壓力有上述資料得；各土層 - - 各土層 - 4.2 第一道支撐軸力Rc1（挖深4m）的

35、計(jì)算主動(dòng)土壓力地表層土壓力 地下2.7m以上既地下水位以上上表層 地下2.7m以上既地下水位以上下表層 第一層土最低面上表層 第二層土上表面 第二層土底面 被動(dòng)土壓力 （1）-（1）上層 （1）-（2）下層 （2）-（1）上層 （2）-（2）下層圖4.1 基坑開(kāi)挖第一層土壓力假設(shè)土壓力零點(diǎn)距（2）-（1）第二層土上表層 層頂面x米，則有 對(duì)土壓力零點(diǎn)取矩，計(jì)算第一道支撐軸力 Rc1 第一道與第二道支撐之間最大彎矩 Ma1計(jì)算假設(shè)此段的剪應(yīng)力零點(diǎn)在距層頂 X m 處，則有 所以X=2.7m彎矩最大為 4.3 第二道支撐軸力 Rc2 (挖深7m)的計(jì)算被動(dòng)土壓力 (1) - (1) (1) - (

36、2)圖4.2 基坑開(kāi)挖第二層土壓力假設(shè)土壓力零點(diǎn)位于距挖深面x米，則 取Rc1=27.68KN/m,然后對(duì)土壓力零點(diǎn)求矩，計(jì)算第二道支撐軸力Rc2 第二道與第第三道支撐之間樁的最大彎矩 Ma2計(jì)算假設(shè)此段的剪應(yīng)力零點(diǎn)在距挖深最底層層頂 x m 處，則有 對(duì)剪應(yīng)力零點(diǎn)求矩，計(jì)算最大彎矩Ma2 Ma2=570-（111.89+93.88+29.152+49.67+6.463）=279.369KN.m4.4 第三道支撐軸力 Rc3（挖深10m）的計(jì)算主動(dòng)土壓力第三層土上層 挖深10m最低面 第三層土最低面 被動(dòng)土壓力 （1）-（1） （1）-（2）圖4.3 基坑開(kāi)挖第三層土壓力假設(shè)此時(shí)的土壓力零點(diǎn)在

37、基坑底下x m處，則 此時(shí)對(duì)土壓力為零點(diǎn)求矩 第三道與第第四道支撐之間最大彎矩 Ma3計(jì)算假設(shè)此段的剪應(yīng)力零點(diǎn)在距第一層土底面x m 處，則有 對(duì)剪應(yīng)力零點(diǎn)取矩，計(jì)算最大彎矩 Ma3 Ma3=478.42KN.m4.5 樁長(zhǎng)計(jì)算由等值梁法求樁入土深度,設(shè)裝進(jìn)入第三層土下y m，由得；4727.225+1035.39y+67.5y2+1.83y3=4241.844+812.9y+85.589y2+6.78y34.95y3+18.089y2-222.49y-485.381=0 y=4.2樁長(zhǎng)為14.3+4.2=18.5m，取樁長(zhǎng)為19m。5 支護(hù)體系布置及支撐結(jié)構(gòu)配筋設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核5.1 鉆孔咬合

38、樁布置及選型采用1000mm的樁徑，樁中心距800mm，咬合厚度為200mm，鉆孔咬合樁排列方式為一個(gè)素混凝土樁和一個(gè)鋼筋混凝土樁間隔，素混凝土樁的承載力較鋼筋混凝土樁小得多，故素混凝土樁只作為一種安全儲(chǔ)備。因此，作用在單位計(jì)算長(zhǎng)度l上，鋼筋混凝土樁上的最大彎矩為： MAmax=0 MBmax=lMmaxMAmax素混凝土樁承受的最大彎矩;MBmax鋼筋混凝土樁承受的最大彎矩;Mmax開(kāi)挖過(guò)程中承受的最大彎矩；l單位計(jì)算長(zhǎng)度，l=2d-2a，d為鉆孔咬合樁直徑， a為鉆孔咬合樁的咬合厚度。工藝流程（圖5-1）：總的原則是先施工A樁，后施工B樁，其施工工藝流程為：A1A2B1A3B2A4B3An

39、Bn。要求必須在A樁混凝土初凝之前完成B樁的施工，B樁施工時(shí)，利用套管樁機(jī)的切割能力，切割掉A樁相交部分的混凝土，實(shí)現(xiàn)咬合。圖5.1 鉆孔咬合樁的工藝流程A按均勻周邊配筋計(jì)算：樁身采用C35混凝土，混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。12根直徑28mm的HRB335鋼筋，鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 保護(hù)層厚度，則 全部縱向鋼筋面積 ： 圓形截面面積：B 單樁承受最大彎矩： 鉆孔灌注樁縱向受力鋼筋沿圓截面周邊均勻布置，其正截面受彎承載力按下列公式計(jì)算：解得將，與各已知值代入M可得： 故按主筋1228配筋可以滿足要求。螺旋箍筋根據(jù)構(gòu)造要求采用8200，加強(qiáng)筋根據(jù)構(gòu)造采用121000。 圖5.2 鉆孔咬合樁的配筋圖5.2冠梁

40、配筋計(jì)算（1）冠梁設(shè)計(jì)冠梁截面尺寸 1000800mm，頂面標(biāo)高0.00，支撐最大間距取 8.0m ，采用 C35砼，HRB335 級(jí)鋼筋為縱筋，HPB300 級(jí)鋼筋為箍筋。a.正截面受彎計(jì)算（按對(duì)稱配筋計(jì)算） R1max=27.68kN/m ，L=8.0m M=1.251.127.68821/12=202.98 kNm 選用26鋼筋，此時(shí) 0.256%所以滿足要求 斜截面受剪計(jì)算 故只需按構(gòu)造配筋。選用四肢8200為箍筋，驗(yàn)算最小配筋； 圖5.3 冠梁的尺寸及配筋5.3 鋼圍檁強(qiáng)度驗(yàn)算第二、三層均為鋼支撐，圍檁均采用 Q235級(jí) H型鋼，尺寸為 4883001118mm，加勁肋采用鋼板 35

41、8193.520mmN=338.7KNM=358.815KN.m截面積；A=164.40mm2慣性矩；Ix=7.14108回轉(zhuǎn)半徑；毛截面模量；a.鋼圍檁抗彎驗(yàn)算 滿足要求b.鋼圍檁抗剪驗(yàn)算 滿足要求c.鋼圍檁抗壓驗(yàn)算 滿足要求圖5.4 鋼圍檁大樣圖5.4 內(nèi)支撐配筋計(jì)算考慮到地鐵施工的方便性，內(nèi)支撐中第一道采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其它內(nèi)支撐均采用Q235 號(hào)鋼支撐。5.4.1 第一道內(nèi)支撐計(jì)算截面尺寸 800700mm，采用 HRB335 級(jí)鋼筋為縱筋，HPB300 級(jí)鋼筋為箍筋，即10200，C35砼。支撐最大間距8.0m，立柱最大間距 12.6m。取混凝土重度c=25.00kN/m3。a.支

42、撐軸力：b.支撐彎曲自身產(chǎn)生彎矩施工荷載產(chǎn)生的彎矩（取q=5KN.m施工安裝偏心產(chǎn)生的彎矩（2）= 所以，總的支撐彎矩M合=305.6+109.2+7.6728=422.4728KN.mc.偏心距計(jì)算：附加偏心距；軸向壓力對(duì)截面重心的偏心距：初始偏心距；由于所以要考慮偏心增大系數(shù)折減系數(shù)；偏心距增大系數(shù)則a.配筋計(jì)算由于且故，為大偏心受壓砼受壓區(qū)高度 x 計(jì)算： 選用2622鋼筋，實(shí)配圖5.5 第一層混凝土支撐配筋圖5.4.2 鋼支撐穩(wěn)定性驗(yàn)算由于第二道至第三道內(nèi)支撐均采用60916mm 的 Q235 號(hào)熱軋鋼管，故只需對(duì)其中最大支撐軸力進(jìn)行驗(yàn)算，取 Rc，max=225.8kN/m，角撐最大

43、間距為 3.0m，立柱最大間距為8.13m；對(duì)撐最大間距為 3.0m，立柱最大間距為 12.6m。(1)計(jì)算參數(shù) 外徑D=609mm 內(nèi)徑d=591mm 壁厚t=16mm截面積 慣性矩 毛截面模量 (2)對(duì)撐驗(yàn)算軸力自重彎矩； 自重產(chǎn)生彎矩： 施工荷載產(chǎn)生彎矩（） 施工安裝偏心產(chǎn)生的彎矩（1）所以總支撐彎矩計(jì)算支撐強(qiáng)度L=8.13m長(zhǎng)細(xì)比 該截面為 a 類，查表知桿件穩(wěn)定性系數(shù)a.強(qiáng)度驗(yàn)算 滿足強(qiáng)度要求b：穩(wěn)定性驗(yàn)算彎矩作用平面內(nèi)穩(wěn)定性驗(yàn)算： 彎矩作用平面外穩(wěn)定性驗(yàn)算： 經(jīng)驗(yàn)算，穩(wěn)定性均滿足要求圖5.6 鋼支撐大樣圖5.5 立柱配筋該立柱選用Q235號(hào)四肢L14014mm組成的截面尺寸為400

44、400mm的綴板式格構(gòu)柱，入樁深度為 2.0m，其單肢力學(xué)特性為： =37.57cm2，Z0 =3.98cm，= =688.8cm4。綴條選用 L706600， = =13.8mm， =816.0mm2。(1) 上部荷載計(jì)算a: 單層砼支撐、聯(lián)系梁自重和活載的設(shè)計(jì)值砼支撐：鋼支撐：b:使支撐縱向穩(wěn)定所需水平壓力產(chǎn)生的豎向荷載NK2=0.1231.128=23.11KNNK3=0.1544.095=54.41KNNK4=0.1956.8275=95.68KN(2)LZ1 立柱上部鋼格構(gòu)強(qiáng)度驗(yàn)算 a：一、二層支撐之間鋼格構(gòu)強(qiáng)度驗(yàn)算N=23.11+139.7=162.81KN 柱長(zhǎng)L0=3m 組合構(gòu)

45、件慣性矩為：回旋半徑,查表；考慮立柱上作用彎矩 50kN.m 滿足設(shè)計(jì)要求b：二、三層支撐之間鋼格構(gòu)強(qiáng)度驗(yàn)算 N=255.02KN 柱長(zhǎng)L0=3m組合構(gòu)件慣性矩為：回旋半徑,查表；考慮立柱上作用彎矩 70kN.m 滿足設(shè)計(jì)要求c：三層支撐以下鋼格構(gòu)強(qiáng)度驗(yàn)算N=388.5KN 柱長(zhǎng)L0=3.5m組合構(gòu)件慣性矩為：回旋半徑,查表；考慮立柱上作用彎矩 90kN.m滿足設(shè)計(jì)要求(3)鋼格構(gòu)柱綴條驗(yàn)算柱中剪力； 查表得； 滿足要求圖5.7 鋼格柱大樣圖 (4)下段鋼筋混凝土立柱強(qiáng)度驗(yàn)算取立柱樁徑900，基坑面下樁長(zhǎng)L米,取=26KPa P=388.5+3.140.452L251.2=388.5+19.1

46、L KN=3.140.926L=73.48L KN由F=1.2P 得L=8.28 實(shí)取L=8.3m配筋：主筋為1222，螺旋筋8200。圖5.8 立柱下部樁配筋6 基坑降水與穩(wěn)定性分析6.1 降水分析6.1.1 水井的布置 基坑內(nèi)降水井根據(jù)地質(zhì)情況采用無(wú)砂管或鋼管井，其布置原則：一般根據(jù)基坑的面積按照單井的有效抽水面積a的經(jīng)驗(yàn)值來(lái)確定，而經(jīng)驗(yàn)值是根據(jù)場(chǎng)地潛水含水層的特性及基坑的平面形狀來(lái)確定。根據(jù)該城西干道地區(qū)地質(zhì)、水文特點(diǎn)，結(jié)合以往類似工程經(jīng)驗(yàn)，單井有效的抽水的面積a的經(jīng)驗(yàn)值為150m2250m2，取250m2，降水井最大深度18m，按LH+5m（H為對(duì)應(yīng)井點(diǎn)里程處的基坑深度）設(shè)計(jì)；降水井?dāng)?shù)

47、量估算如下：坑內(nèi)降水井?dāng)?shù)量的估算公式：n=A/a 式中：n-井?dāng)?shù)(口)； A-基坑降水面積(m2)； a -單井有效抽水面積(m2)；基坑底部面積約為50026m2，N=50026/250=200.1,取201口。降水井沿基坑內(nèi)分兩排，梅花形布置。6.1.2 降水井（1）井口：井口要高出地面200mm，地面以下1.5m范圍內(nèi)采用優(yōu)質(zhì)粘土封閉。（2）井徑：直徑為705mm。（3）濾水管：采用273*3mm鐵制橋式濾水管，井口下1.5m外包一層100150g/m2針刺無(wú)紡布。（4）填礫料：井深范圍內(nèi)回填37mm濾料。（5）井深：LH+5m（H為對(duì)應(yīng)井點(diǎn)里程處的基坑深度）。如圖圖6.1 降水井結(jié)構(gòu)6.2 基坑帷幕設(shè)計(jì)采用單排三軸深攪樁作為基坑支護(hù)的全封閉止水帷幕，樁徑 d=900mm。按抗管涌要求求止水樁樁長(zhǎng)基坑最大挖深為10米，地下水位位于地面2.7米，坑內(nèi)水位埋深11米，止水樁嵌固深度；綜合考慮，