【文章內(nèi)容簡介】 40 現(xiàn)場(chǎng)要求 較少 較少 一般 一般 較高 施工占地 較大 小 較大 小 大 施工工藝 較簡單 較復(fù)雜 較簡單 較復(fù)雜 復(fù)雜 環(huán)保要求 廢 土 外 運(yùn)少，對(duì)環(huán)保影響較小 廢土外運(yùn)少，對(duì)環(huán)保影響較小 泥漿對(duì)環(huán)保影響大 噪聲低，無泥漿，對(duì)環(huán)保影響小 泥漿對(duì)環(huán)保影響大 整體剛度 一般 較大 較大 較大 大 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 7 頁 抗?jié)B漏 較好 較好 一般 好 好 樁（墻）體質(zhì)量 較好 好 一般 好 好 技術(shù)成熟程度 熟練 熟練 熟練 熟練 較熟練 與永久結(jié)構(gòu)關(guān)系 臨時(shí)結(jié)構(gòu) 臨時(shí)結(jié)構(gòu) 可作為永久結(jié)構(gòu)的一部分 可作為永久結(jié)構(gòu)的一部分 永久結(jié)構(gòu)或永久結(jié)構(gòu)的一部分 與結(jié)構(gòu)抗浮的關(guān)系 與 主 體 結(jié)構(gòu) 抗 浮 無關(guān) 與主體結(jié)構(gòu)抗浮無關(guān) 與主體結(jié)構(gòu)拉結(jié)，對(duì)主體結(jié)構(gòu)抗浮有利 與主體結(jié)構(gòu)拉結(jié)，對(duì)主體結(jié)構(gòu)抗浮有利 與主體結(jié)構(gòu)拉結(jié)，對(duì)主體結(jié)構(gòu)抗浮有利 費(fèi)用 低 低 一般 一般 高 ， 最大開挖深度達(dá)到 ，而標(biāo)準(zhǔn)段的最大開挖深度也達(dá)到。 ，年平均地下水位離地表面 ～ ，圍護(hù)方案對(duì)防水要求高，車站及人行通道均按防水等級(jí)一級(jí)的要求設(shè)計(jì)，即結(jié)構(gòu)頂板不允許滲漏水，側(cè)墻表面只允許有少量偶見濕漬；車站的風(fēng)道、空調(diào)機(jī)房均按防水等級(jí)二級(jí)處理；車站及出入口的混凝土結(jié)構(gòu)采用防水混凝土，其抗?jié)B等級(jí)≥ S8【 3】 。 3. 周邊環(huán)境保護(hù)要求非常嚴(yán)格，施工場(chǎng)地狹小，并有承壓水的影響。 ，南北端頭井之間的距離將近 200m。 對(duì)于主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)，結(jié)合本工程的特點(diǎn)：鋼板樁由于變形較大，不利于深基坑的穩(wěn)定性，故不宜采用。而 SMW 雖然在國外尤其是日本開挖深度達(dá)到 20 m 以上時(shí)也曾得到應(yīng)用，但畢 竟在國內(nèi)應(yīng)用于深基坑工程的技術(shù)要求高，亦不宜采用。沉井法應(yīng)用于深基坑也對(duì)技術(shù)要求高、對(duì)施工的要求高、成本高、且不利于同時(shí)施工。綜合本深基坑工程自身特點(diǎn)、經(jīng)濟(jì)、工期、施工技術(shù)等各方面因素綜合考慮，本工程主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)均采用剛度大、強(qiáng)度高、抗?jié)B性能好的地下連續(xù)墻。 地下連續(xù)墻的墻厚一般為 600～ 1000mm 范圍內(nèi)，墻深一般為基坑深度的 ～ 倍。由于本工程基坑等級(jí)為二級(jí)，主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)及與越洋廣場(chǎng)夾弄墻厚擬定為 1000mm， 1號(hào)出入口（含 1號(hào)風(fēng)亭）墻厚定為 800mm，地連墻深度取 ，則： 南北端頭 井地墻總深為： =，取 。 標(biāo)準(zhǔn)段（軸 3至軸 25 段）： =，取 。 根據(jù)以上計(jì)算初定，主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)中，南、北端頭井地墻總深為 ；標(biāo)準(zhǔn)段地墻總深為 。 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 8 頁 4 基坑支撐方案設(shè)計(jì) 在軟弱地層的基坑工程中，支撐結(jié)構(gòu)是承受圍護(hù)墻所傳遞的土壓力，水壓力的結(jié)構(gòu)體系。支撐按材料種類可分為現(xiàn)澆鋼筋混凝土支撐體系和鋼支撐體系兩類，如表 ： 表 支撐形式按材料分類表 現(xiàn)澆鋼筋混凝土支撐體系通常由圍檁 (頭道為圈梁 )、支撐及角撐、立柱和圍檁托架或吊筋、立柱、托架錨固件等其它附屬構(gòu)件組成。 鋼結(jié)構(gòu)支撐體系通常為裝配式的，由內(nèi)圍檁、角撐、支撐、千斤頂 (包括千斤頂自動(dòng)調(diào)壓或人工調(diào)壓裝置 )、軸力傳感器、支撐體系監(jiān)側(cè)監(jiān)控裝置、立柱樁及其它附屬裝配式構(gòu)件組成。 在本工程中，由于考慮到施工工期、工程造價(jià)等方面影響，南北端頭井及標(biāo)準(zhǔn)段的橫向支撐全部采用鋼支撐形式，并在南北端頭井各設(shè)置 4 個(gè)角撐。 支撐體系的布置形式 常用支撐體系的布置形式有：同一水平面的直交式或非同一水平面的直交式、井字型集中式布置、角撐體系布置、邊桁架、圓形環(huán)梁布置、垂直對(duì)稱布置、圓拱布置、豎向斜材料 截面形式 布置形式 特點(diǎn) 現(xiàn)澆鋼筋混凝土 可根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定斷面形狀和尺寸 豎向布置有水平撐、斜撐；平面布置有對(duì)撐、邊桁架、環(huán)梁結(jié)合邊桁架等，形式靈活多樣 混凝土結(jié)硬后剛度大、變形小、強(qiáng)度的安全可靠性強(qiáng)、施工方便，但支撐澆制和養(yǎng)護(hù)時(shí)間長，圍護(hù)結(jié)構(gòu)處于無支撐的暴露狀態(tài)的時(shí)間長、軟土中被動(dòng)區(qū) 土體位移大、如對(duì)控制變形有較高要求時(shí)，需對(duì)被動(dòng)區(qū)軟土加固。施工工期長，拆除困難，爆破拆除對(duì)周圍環(huán)境有影響 鋼結(jié)構(gòu) 單鋼管、雙鋼管、單工字鋼、雙工字鋼、 H型鋼、槽鋼及以上鋼材的組合 豎向布置有水平撐、斜撐；平面布置形式一般為對(duì)撐、井字撐、角撐、亦有與鋼筋混凝土支撐結(jié)合使用，但要謹(jǐn)慎處理變形協(xié)調(diào)問題 安裝、拆除施工方便，支撐中可加預(yù)應(yīng)力，可調(diào)整軸力而有效控制圍護(hù)墻變形；施工工藝要求較高，如節(jié)點(diǎn)和支撐結(jié)構(gòu)處理不當(dāng)，施工支撐不及時(shí)不準(zhǔn)確，會(huì)造成失穩(wěn) 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 9 頁 撐、中心島式開挖的支撐布置、逆作法施 工、拉錨（錨碇）、錨桿、組合式布置等。 結(jié)合本工程的水文地質(zhì)情況、周圍環(huán)境、基坑長度、深度及寬度經(jīng)濟(jì)等因素選取支撐形式，具體為南北端頭井均采用 7道 216。609 鋼支撐，標(biāo)準(zhǔn)段采用 6道 216。609 鋼支撐。 南端頭井基坑凈寬 ，北端頭井基坑凈寬度 ，標(biāo)準(zhǔn)段基坑凈寬 ，為維護(hù)支撐穩(wěn)定，所有支撐均設(shè)置中間支承樁。 考慮后期車站主體結(jié)構(gòu)的澆筑，支撐應(yīng)避開設(shè)置。初定標(biāo)準(zhǔn)段各道支撐中心標(biāo)高（從上到下）分別為： 177。 （地表）、 、 、 、 、 ；端頭井各道支撐中心標(biāo)高（從上到下）分別為： 177。 （地表）、 、 、 、 、 。其中，南北端頭井角撐位置見靜安寺 2 號(hào)基坑橫斷面圖和靜安寺 2號(hào)基坑平面圖。 基坑方案總體設(shè)計(jì)確定后，應(yīng)對(duì)以后施工中可能出現(xiàn)的問題預(yù)先做周密的考慮。對(duì)支撐和開挖施工過程中，可能出現(xiàn)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)、支撐結(jié)構(gòu)的過大變形和內(nèi)力、 周圍 地表過大沉降、以及圍護(hù) 墻和支撐體系的破壞和失穩(wěn)等問題，在基坑工程設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)提出應(yīng)變措施設(shè)計(jì)。同時(shí)在施工過程中按照設(shè)計(jì)所提的各項(xiàng)監(jiān)測(cè)管理體系進(jìn)行施工監(jiān)測(cè)，并根據(jù)檢測(cè)提出的警告信息及時(shí)采取相應(yīng)預(yù)防災(zāi)害事故的應(yīng)變措施。表 4 為基坑開挖過程中可能出現(xiàn)的問題及相應(yīng)的穩(wěn)定應(yīng)變措施。 表 4 基坑施工應(yīng)變措施 序號(hào) 開挖中可能出現(xiàn)的問題 安全、穩(wěn)定應(yīng)變措施 1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)滲水，漏泥或開挖面以下出現(xiàn)冒水 ，漏泥應(yīng)及時(shí)采取止水堵漏措施； ，及時(shí)加固彌補(bǔ)措施 2 開挖土方不均衡，支撐延時(shí)導(dǎo)致圍護(hù)和支撐的受力和變形速率變化過大，基坑回彈和周圍土體變位過大 采取調(diào)整開挖及支撐的施工部位及參數(shù)，是基坑外荷均衡，減少每步開挖的空間尺寸，加快支撐的時(shí)間，增加支撐復(fù)加預(yù)加軸力的次數(shù) 3 圍護(hù)結(jié)構(gòu)剛度，強(qiáng)度不足，圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形過大 、角撐； ； ； 4 基坑隆起，變形過大 ，并在最下層開挖中，分步挖分步澆注快硬混凝土墊層先形成部分墊層底版抵制墻體變位； ； 注漿加固土體或壓載 5 支撐撓曲變形 ；采用臨時(shí)拉系構(gòu)件縮短長細(xì)比必要時(shí)在水平向及豎向增設(shè)支撐； ，坑內(nèi)壓載 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 10 頁 6 支撐截面不足，有壓損跡象 對(duì)支撐斷面加固；在豎向及水平向增設(shè)支撐 7 支撐立柱樁不均勻沉降（上?。? ； ； ； 8 圍護(hù)、支撐、周圍地表變形、坑底土體隆起變化速率均急劇加大，基坑有失穩(wěn)趨勢(shì) 對(duì)基坑進(jìn)行局部甚至全面回填或放水回灌以得到臨時(shí)穩(wěn)定，贏得時(shí)間進(jìn)行地基或支撐加固 5 計(jì)算 書 土壓力計(jì)算 一般來說，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)所受的荷載主要有側(cè)向荷載、豎向荷載、地震荷載、風(fēng)載、地面超載等。在本工程中，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)所受的荷載主要考慮地面超載、豎向荷載和側(cè)向荷載。考慮到基坑在施工完成后，在使用階段會(huì)回填 的高度，所以在地墻頂端以上的雜填土也相當(dāng)于超載的一部分。取雜填土的重度 γ 為 18 3k /mN ，回填土位于地下水位之上。 地鐵車站建成若干年后，土壓力會(huì)由施工時(shí)的主動(dòng)土壓力轉(zhuǎn)變成為靜止土壓力，由于在施工時(shí)要求嚴(yán)格控制墻體的側(cè)向位移，另外地墻還作為正常使用時(shí)的結(jié)構(gòu)（即永久結(jié)構(gòu)），所以在本基坑中采用靜止土壓力來進(jìn)行圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算。這樣會(huì)使圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)偏于安全。 土壓力計(jì)算公式： （ 1）成層土自重應(yīng)力 1nc i ii h? ???? （ ） 式中 c? 天然地面下任意深度 z處的豎向有效自重應(yīng)力， kPa； n深度 z范圍內(nèi)的土層總數(shù)； hi 第 i層土的厚度， m； i? 第 i層土的天然重度，對(duì)地下水位以下的土層取浮重度 39。i? ， 3/kNm 。 （ 2）靜止土壓力強(qiáng)度 ? ? ?00zK （ ） 式中 0? 靜止土壓力強(qiáng)度， kPa； 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 11 頁 0K 靜止土壓力系數(shù)，由于本工程各土層有效內(nèi)摩擦角未知，對(duì)于粘土， 0K 的計(jì)算采用 Massarsch經(jīng)驗(yàn)公式，0 0 .4 4 0 .4 2 100PIK ??；對(duì)于砂土，粉土， 0K 按經(jīng)驗(yàn)公式取 。 （ 3）靜止土壓力 2021E = gH K2 （ ） 式中 0E 靜止土壓力， kN/m； H擋土墻高度， m。 對(duì)于由地面超載 q引起的側(cè)壓力按主動(dòng)土壓力計(jì)算，為方便計(jì)算且考慮到使用階段的實(shí)際使用情況， q 按滿布均布荷載計(jì)算： 考慮超載后的靜止土壓力： 39。00aE E K q?? （ ） 式中 aK 主動(dòng)土壓力系數(shù)， 2ta n (45 )2aK ?? ?? pK 主動(dòng)土壓力系數(shù)， 2ta n (45 )2pK ?? ??， φ為土層內(nèi)摩擦角。 表 5 靜安寺站土層物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)表 土層編號(hào) 土層名稱 各層平均重度 γ， kg/m3 各層平均浮重度 γ’， kg/m3 各層平均層厚 hi， m 各層內(nèi)摩擦角 Ψi，度 粘聚力C,kPa ① 1 填土 18 19 ① 1 填土 18 8 25 ② 1 褐黃～灰黃色粉質(zhì)粘土 26 ③ 1 灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土 4 26 ④ 1 淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土 29 ④ 2 灰色砂質(zhì)粉土 17 ⑤ 11 灰色粘土 27 ⑤ 22 灰色粉質(zhì)粘土夾粘質(zhì)粉土 35..5 18 ⑥ 暗綠～草黃色粉質(zhì)粘土 26 ⑦ 1 草黃～灰黃色砂質(zhì)粉土 18 ⑦ 2 灰色粉砂 16 ⑧ 1 暗灰～草黃色粉質(zhì)粘土 8 29 ⑧ 2 淺黃色粉質(zhì)粘土 3 28 在地下連續(xù)墻深度范圍內(nèi)，由于土的重度、粘聚力、內(nèi)摩擦角和厚度都各不相同，為了達(dá)到計(jì)算方便和合理，各指標(biāo)采用按土層厚度的加權(quán)平均值來計(jì)算。計(jì)算公式如下： iiihh?????? （ ） 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 12 頁 iiichC h???? （ ） iiihh?????? （ ） 式中 ih第 i 土層的厚度（ m）； ci 第 i 土層的粘聚力（ kPa）； i?第 i 土層的天然重度（ kg/m3）； 各參數(shù)加權(quán)平均值計(jì)算結(jié)果如表 6： 表 6 各參數(shù)加權(quán)平均值計(jì)算結(jié)果 ? ( 3/kgm ) c(kPa) ()?? 端頭井 標(biāo)準(zhǔn)段 圍護(hù)結(jié)構(gòu)地基承載力驗(yàn)算 本工程地下墻兼作永久承重結(jié)構(gòu)，由規(guī)范可知，地下連續(xù)墻的豎向承載力 P 是由側(cè)壁摩阻力 F 和墻底端承力 R 兩部分組成，即： P F R?? （ ）