【正文】 筑以及高層住宅樓，整個(gè)基坑為維護(hù)等級(jí)為一級(jí)，對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的整體剛度提出了很高的要求， SMW 工法很難保證這一點(diǎn)，因而綜合考慮 各方因素，地下連續(xù)墻成為最有的選擇、 綜合來(lái)說(shuō)，最終選擇地下連續(xù)墻 這一 基坑圍護(hù)方式作為國(guó)偉路站的基坑開(kāi)挖 的 圍護(hù) 結(jié)構(gòu) ，因?yàn)檫@一圍護(hù)方法，在眾方案中首重 “安全 ”這一大前提，它具有剛度大、強(qiáng)度高、抗 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 7 頁(yè) 滲性好等其他維護(hù)措施不可比擬的工程優(yōu)勢(shì) ，同時(shí)地連墻可作為主體結(jié)構(gòu)的一部分， 綜合經(jīng)濟(jì)成本低，在 “經(jīng)濟(jì) ”這一要素中也具有相當(dāng)優(yōu)勢(shì) 。具體 一點(diǎn) 來(lái)說(shuō)， 本工程主體結(jié)構(gòu)采用800mm厚的地下連續(xù)墻， 地下墻砼設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為 C30，抗?jié)B等級(jí)為 p8。 深入地下約 ，并采用鋼板止水接頭，為減少開(kāi)挖過(guò)程中吃的垂直沉降，地下墻底部實(shí)施墻趾注漿。 4 基坑支撐方案設(shè)計(jì) 支撐結(jié)構(gòu)類型 支撐結(jié)構(gòu)的類型多種多樣，按照布置形式可分為內(nèi)支撐和土錨兩大類 。 內(nèi)支撐又可分為水平支撐、豎直向斜撐和逆筑法三類。土錨又可分為錨桿和錨碇兩類。 工程中，由材料的不同分為鋼筋混凝土支撐體系和鋼結(jié)構(gòu)支撐體系 。 深基坑的開(kāi)挖一般選擇內(nèi)支撐中的水平支撐形式，特點(diǎn)如下表 41. 表 41 按材料不同支撐結(jié)構(gòu)類型對(duì)比 支撐類型 界面形式 布置形式 特點(diǎn) 鋼筋混凝 土支撐 斷面形狀和尺寸 由 設(shè)計(jì)要求確定 豎向布置有水平撐，斜撐； 平面布置有對(duì)撐、邊桁架、環(huán)架結(jié)合邊桁架等 該種形式的支撐的缺點(diǎn)主要是在混凝土澆筑以及硬化過(guò)程中本身沒(méi)有足夠的剛度，需要嚴(yán)格的控制變形。有點(diǎn)也較為明顯，鋼筋混凝土支撐剛度很大，支撐過(guò)程幾乎不變形。 鋼結(jié)構(gòu)支撐 工字鋼 H 型鋼、雙鋼管、 單鋼管、單工字鋼、雙槽鋼以及以上鋼材的組合 。 平面布置有對(duì)撐、井字撐、角撐 ； 豎向布置有水平撐，斜撐也可以與鋼筋混凝土支撐結(jié)合使用，但是要小心處理變形協(xié)調(diào)問(wèn)題。 鋼支撐的主要缺點(diǎn)就是本身要求較高的施工工藝，需要有專業(yè)的技術(shù)人員進(jìn)行操作。優(yōu)點(diǎn)是它安裝、拆卸方便，可以多次利用 ，預(yù)應(yīng)力可調(diào)。 支撐體系布置形式 現(xiàn)澆混凝土支撐體系由圍檁（最上方為圈梁）、 立柱和圍檁托架、 支撐以及角撐等其他從屬結(jié)構(gòu)組成。 鋼結(jié)構(gòu)支撐體系 一般為 裝配式的， 可以進(jìn)行 現(xiàn)場(chǎng)組裝，它由內(nèi)圍檁、角撐、軸力傳感器、支撐體系監(jiān)測(cè)監(jiān)控裝置、 支撐、千斤頂（包括千斤頂自動(dòng)調(diào)壓或人工調(diào)壓裝置）、 立柱樁以及其他附屬裝配式構(gòu)件。常用的支撐體系的布置形式見(jiàn)下表 42。 表 42 支撐體系布置形式分類 支撐類型 布置形式 特點(diǎn) 內(nèi) 單 層 井字型集中式布置 （ 1）適用于不 是很 大 的 基坑； （ 2）在采用混凝土支撐時(shí) 而定時(shí)候 ， 如果工程對(duì) 環(huán)境要求不高 可以 將水平直交的支撐集中布置，從而 有利于 土的開(kāi)挖， 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 8 頁(yè) 支 撐 或 多 層 水 平 支 撐 可與施工用棧橋結(jié)合設(shè)計(jì)； （ 3）拆除 比較 困難，造價(jià) 很 高。 水平直交式 （ 1） 該方法一般采用鋼制成的布置形式，一般在軟土地層分布廣，對(duì)環(huán)境要求很高的時(shí)候才采用； （ 2） 該方法能夠發(fā)揮材料的強(qiáng)度，能夠很好地控制墻體變形 ； （ 3） 采用該布置方式時(shí)，需要進(jìn)行合理的布置設(shè)計(jì)，否則會(huì)造成土體開(kāi)挖和主體施工困難。 邊桁架 （ 1）適用于不 是很 大的基坑； （ 2）土方開(kāi)挖 很方便，主體 工程施工 容易 ； （ 3） 基坑的變形控制較差 ， 整體穩(wěn)定性 不好控制 。 水平 對(duì)撐布置 （ 1） 對(duì)于 長(zhǎng)方形基坑 比較適用，往往基坑也比較大 ； （ 2） 土方開(kāi)挖 很方便，主體 工程施工 容易 ； （ 3） 在 整體穩(wěn)定性以 還有 整體剛度 方面， 比井字型以及水平直交是布置 差很多 。 圓形環(huán)梁 （ 1）適用于荷載分布均勻，土性差異小的基坑； （ 2） 土方開(kāi)挖 很方便，主體 工程施工 容易 ，經(jīng)濟(jì)性好； 豎直向斜撐 （ 1）適用于開(kāi)挖面積大，而深度小 的 基坑； （ 2）經(jīng)濟(jì)性好，節(jié)省材料； （ 3）邊坡穩(wěn)定性 不易保持， 基坑穩(wěn)定性不 好 控制，接頭處結(jié)構(gòu) 很難 處理。 逆筑法 （ 1） 沒(méi)有足夠的施工場(chǎng)地，或者上方為重要道路需要快速恢復(fù)的情況； （ 2） 該方法以梁板作為支撐，剛度非?？煽?，同時(shí)作為主體結(jié)構(gòu)的一部分，綜合效益好； （ 3） 土方的開(kāi)挖很困難，施工組織困難 。 錨桿、錨碇 （ 1） 要求周圍有進(jìn)行錨固的條件，即地下設(shè)施不復(fù)雜 ； （ 2）經(jīng)濟(jì)性好， 土方開(kāi)挖 很方便，主體 工程施工 容易 ； （ 3）支撐剛度以及整體穩(wěn)定性較差。 組合式布置 將各種支撐方法有機(jī)的組合起來(lái)， 結(jié)合工程的地質(zhì)條件以及周圍環(huán)境。 基坑支撐體系的方案比選 支撐材料的選擇 上海地鐵 8 號(hào)線國(guó)偉路站的基坑開(kāi)挖深度為 屬于 超 深基坑，且工程地質(zhì)與水文地質(zhì)情況復(fù)雜，周圍建（構(gòu)）筑物較多，施工環(huán)境差，因而支撐的材料不能選用錨桿或者錨定，無(wú)論是從現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境還是基坑的強(qiáng)度以及穩(wěn)定性各方面的要求來(lái)看，土錨的支撐方式都是不滿足要求的。 支撐材料選擇鋼結(jié)構(gòu)或是鋼筋混凝土材料均能達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度以及變形穩(wěn)定性要求，但 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 9 頁(yè) 是考慮到，雖然 鋼結(jié)構(gòu)支撐體系相較于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系具有構(gòu)造以及安裝相對(duì)復(fù)雜 ，整體性差，質(zhì)量不以保證額缺陷，然而，鋼結(jié)構(gòu)支撐的體系的所具有 的 安裝、拆卸方便可、重復(fù)利用、可預(yù)加應(yīng)力的、施工速度快、自重小等 優(yōu)點(diǎn) 卻是無(wú)可比擬的 ，鋼結(jié)構(gòu) 支撐材料的綜合效益要更高一些，因而，選用鋼管支撐作為國(guó)偉路站基坑的支撐體系的材料。 支撐體系布置形式的選擇 8 號(hào)線國(guó)偉路站基坑內(nèi)凈長(zhǎng) ，端井 最大 凈寬 ，標(biāo)準(zhǔn)段凈寬 ，基坑深度 ，總體屬于長(zhǎng)條形基坑，由表 42 各種支撐體系布置形式的特點(diǎn)可知，選用水平對(duì)撐形式的支撐體系布置形式是合理的，但是考慮到，基坑兩端井施工作業(yè)多，對(duì)于施工過(guò)程中的穩(wěn)定性要求較高，單純的采用水平對(duì)撐很難保證 施工過(guò)程中的絕對(duì)安全，因而，在兩端井部分，結(jié)合角撐，局部增強(qiáng)基坑的穩(wěn)定性和整體強(qiáng)度。所以，最終選用 組合式布置的支撐布置體系，即主體采用水平對(duì)撐的支撐方式，兩端井結(jié)合角撐得混合支撐體系。 鋼支撐 平面 布置 方案 水平方向上考慮基坑開(kāi)挖采用明挖法，需要保證機(jī)械的作業(yè)空間以及開(kāi)挖土的及時(shí)運(yùn)出，鋼管支撐在水平方向的距離不宜 過(guò)小 ?；觾?nèi)凈長(zhǎng) ，故選擇布置 31 道 水平對(duì)撐，兩端各 10m 范圍內(nèi)選用角撐。 同時(shí)需要注意以下各條。 （ 1） 當(dāng)局部 情況 比較 復(fù)雜 時(shí)可以添加 適當(dāng)?shù)臋M撐，并在基坑四角設(shè)置水平角撐； （ 2） 圍檁（腰梁）設(shè)置在 鋼支撐與圍護(hù)結(jié)構(gòu) 的 連接處； （ 3） 支撐端部設(shè)置八字撐以減小圍檁的計(jì)算跨距用以解決 相鄰支撐之間水平距離較大 的問(wèn)題， 八字撐 應(yīng)該 左右對(duì)稱。 圍護(hù)結(jié)構(gòu)剖面及其構(gòu)造 豎直方向上，考慮到基坑的 最大 開(kāi)挖深度為 ，明挖時(shí)，考慮到施工的便利，豎直方向上鋼管支撐的間距不宜小于 4 米，故豎直方向上采用 4 到支撐。 標(biāo)準(zhǔn)段開(kāi)挖深度，也設(shè)置 4 道支撐。 同時(shí)注意以下各條。 （ 1） 主體工程構(gòu)件的施工不能受到 設(shè)定的各層水平支撐 的 妨礙； （ 2） 為節(jié)省材料，圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻頂?shù)娜α嚎梢灾苯硬捎?第一道水平支撐的圍檁，為 了使計(jì)算深度得以 降低，可以放低墻頂圈梁的標(biāo)高，但不宜低于自然地面以下 3m； （ 3） 當(dāng)布設(shè)有多道支撐的時(shí)候， 最下一道支撐在不影響主體結(jié)構(gòu)底板施工的條件下，應(yīng)盡可能降低。 基坑施工應(yīng)變措施 國(guó)偉路站施工場(chǎng)地，工程地質(zhì)、水文地質(zhì)以及周圍環(huán)境都比較復(fù)雜，因而基坑開(kāi)挖過(guò)程中容易出現(xiàn)各種各樣的問(wèn)題，下面是一些基坑開(kāi)挖過(guò)程中易出現(xiàn)的問(wèn)題及應(yīng)變措施。 （ 1）支護(hù)體系以及周圍土體的變化速率突然加快，超過(guò) 預(yù)定 警戒值，應(yīng)該采取以下措施：放水回灌；對(duì)基坑進(jìn)行局部甚至是全部的回填處理； 也可同時(shí)采取 兩項(xiàng) 以上的 措施，待土體穩(wěn)定后，立即進(jìn)行地基或支撐加固。 （ 2） 施工中 支撐 發(fā)生 撓曲變形，應(yīng) 采取以下 措施： 立即對(duì) 鋼管 件進(jìn)行加固，設(shè)置臨時(shí) 的 拉系 或支撐 構(gòu)件； 同時(shí) ， 地面上對(duì)稱卸載，坑內(nèi)堆載 。 （ 3）支撐 的 支柱發(fā)生不均勻沉降或上浮 以后 ，應(yīng)采取以下措施： 為了使支撐穩(wěn)定設(shè)需設(shè)置臨時(shí)的拉系構(gòu)件； 根據(jù)實(shí)際情況支撐上加載或卸載；設(shè)立豎向十字撐；調(diào)整立柱上支托支撐的支托構(gòu)件標(biāo)高。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 10 頁(yè) （ 4） 為了 防止因?yàn)?支撐截面不足 而被壓損 ，應(yīng)采取以下措施：對(duì)支撐進(jìn)行 必要的 加固 ；在豎向及水平向增設(shè)支撐 。 （ 5） 為了防止 土方開(kāi)挖不均衡、 支撐施工不及時(shí) 而導(dǎo)致的 導(dǎo)致支護(hù)系統(tǒng)受力和變化速率過(guò)大 等問(wèn)題 ，應(yīng)采取以下措施：緊急加快開(kāi)挖和支撐的施工進(jìn)度；調(diào)整開(kāi)挖及支撐施工次序，縮小每步開(kāi)挖的空間尺寸，使基坑受載均衡。 （ 6） 若是 圍護(hù)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)漏泥 、滲水 或 者 開(kāi)挖面以下出現(xiàn)冒水等現(xiàn)象，應(yīng)采取以下措施：緊急采取止水堵漏措施；立即尋找 到 薄弱環(huán)節(jié)， 立即 采取加固措施。 （ 7） 為了防止因?yàn)?圍護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度不足， 其 變形超出設(shè)計(jì)值，應(yīng)采取以下措施： 對(duì)支撐加設(shè)預(yù)應(yīng)力； 增加臨時(shí)的斜撐、角撐；在坑內(nèi)堆載或坑周卸載。 （ 8） 若是 基坑隆起過(guò)大，應(yīng) 采取 以下 措施： 開(kāi)挖 最下層時(shí)，采取分塊挖、分塊澆筑墊層混凝土 等措施 ，以控制墻體位移；采用中心島法挖土；超前在坑底進(jìn)行塊凝壓力注漿。 5 計(jì)算書(shū) 荷載計(jì)算 地下連續(xù)墻的設(shè)計(jì) 地下連續(xù)墻的厚度一般取值范圍為 600~1000mm 之間，連續(xù)墻深度為基坑 最大 深度（ h=）的 ~ 倍。基坑設(shè)計(jì)等級(jí)為一級(jí)，初步確定連續(xù)墻厚為 800mm，深度為 倍 基坑最大深度 。 則有，地下連續(xù)墻深度： H==，初步取連續(xù)墻深度為 。 土體的物理力學(xué)指標(biāo) 由 施工勘察資料可以 得到該工程土層的 相應(yīng)的 物理性質(zhì) 指標(biāo) ，如下表 51。 表 51 場(chǎng)地中 各 土層 的物理性質(zhì)指標(biāo) 序號(hào) 土層名稱 土重 γ/KN/m3 粘聚力 c/kPa 內(nèi)摩擦角 φ/176。 側(cè)摩阻力特征 值 fsi/KPa 平均土層厚度 ① 填土 9 13 ② 褐黃色粘土 16 35 ③ 灰色淤泥質(zhì) 粉質(zhì)粘土 18 25 ④ 灰色淤泥質(zhì) 泥質(zhì)粘土 11 18 ⑤ 1 灰色粘土 16 40 ⑤ 3 灰色粉質(zhì)粘 土 19 30 ⑦ 1 灰色粉砂 3 28 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 11 頁(yè) ⑧ 灰色粘土 15 50 為了達(dá)到計(jì)算方便的目的，需對(duì)土層的各項(xiàng)基本性質(zhì)進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?，土層的各?xiàng)指標(biāo)按照加權(quán)平均值來(lái)計(jì)算。 iimihh?? ???? （ ） （ ） （ ） 式中 γ、 c、 φ—土 的加權(quán)平均重度 （ KN/m3） 、加權(quán)平均凝聚力（ KPa）、加權(quán)平均內(nèi)摩擦角 ； γi、 ci、 φi— 第 層土的重度（ KN/m3） 、凝聚力（ KPa）、內(nèi)摩擦角 ； hi— 第 i 層土的厚度 （ m） 。 由此可計(jì)算，地下連續(xù)墻外側(cè)土層的 加權(quán) 平均物理指標(biāo) （地下 0~） 為： ??1 = + + + + + = (KN/m3) ??1 = 9 + 16 +18 +11 +16 +19 = (KPa) ??1 = + + + + + = 176。 地下連續(xù)墻內(nèi)側(cè)土層的平均物理指標(biāo)（地下 ~）為： ??2 = + = (KN/m3) ??2 = 16 +19 = (KPa) ??2 = + = 176。 根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，取地面超載為 q=20KPa。將地面的軍部荷載換算成位于地表下的當(dāng)量土重，則有當(dāng)量的土層厚度 h39。為： h′ = qγ （ ） 式中