【正文】 筑以及高層住宅樓，整個基坑為維護等級為一級，對圍護結(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，因而綜合考慮 各方因素，地下連續(xù)墻成為最有的選擇、 綜合來說，最終選擇地下連續(xù)墻 這一 基坑圍護方式作為國偉路站的基坑開挖 的 圍護 結(jié)構(gòu) ，因為這一圍護方法，在眾方案中首重 “安全 ”這一大前提，它具有剛度大、強度高、抗 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 7 頁 滲性好等其他維護措施不可比擬的工程優(yōu)勢 ，同時地連墻可作為主體結(jié)構(gòu)的一部分， 綜合經(jīng)濟成本低，在 “經(jīng)濟 ”這一要素中也具有相當(dāng)優(yōu)勢 。具體 一點 來說， 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)計強度等級為 C30，抗?jié)B等級為 p8。 深入地下約 ，并采用鋼板止水接頭，為減少開挖過程中吃的垂直沉降，地下墻底部實施墻趾注漿。 4 基坑支撐方案設(shè)計 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 。 深基坑的開挖一般選擇內(nèi)支撐中的水平支撐形式，特點如下表 41. 表 41 按材料不同支撐結(jié)構(gòu)類型對比 支撐類型 界面形式 布置形式 特點 鋼筋混凝 土支撐 斷面形狀和尺寸 由 設(shè)計要求確定 豎向布置有水平撐，斜撐； 平面布置有對撐、邊桁架、環(huán)架結(jié)合邊桁架等 該種形式的支撐的缺點主要是在混凝土澆筑以及硬化過程中本身沒有足夠的剛度，需要嚴格的控制變形。有點也較為明顯，鋼筋混凝土支撐剛度很大，支撐過程幾乎不變形。 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)問題。 鋼支撐的主要缺點就是本身要求較高的施工工藝，需要有專業(yè)的技術(shù)人員進行操作。優(yōu)點是它安裝、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， 可以進行 現(xiàn)場組裝，它由內(nèi)圍檁、角撐、軸力傳感器、支撐體系監(jiān)測監(jiān)控裝置、 支撐、千斤頂（包括千斤頂自動調(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 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 而定時候 ， 如果工程對 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 土的開挖， 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 8 頁 支 撐 或 多 層 水 平 支 撐 可與施工用棧橋結(jié)合設(shè)計； （ 3）拆除 比較 困難，造價 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，對環(huán)境要求很高的時候才采用； （ 2） 該方法能夠發(fā)揮材料的強度，能夠很好地控制墻體變形 ； （ 3） 采用該布置方式時，需要進行合理的布置設(shè)計，否則會造成土體開挖和主體施工困難。 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 對撐布置 （ 1） 對于 長方形基坑 比較適用，往往基坑也比較大 ； （ 2） 土方開挖 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） 土方開挖 很方便，主體 工程施工 容易 ，經(jīng)濟性好； 豎直向斜撐 （ 1）適用于開挖面積大，而深度小 的 基坑； （ 2）經(jīng)濟性好，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） 沒有足夠的施工場地，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?，同時作為主體結(jié)構(gòu)的一部分，綜合效益好； （ 3） 土方的開挖很困難，施工組織困難 。 錨桿、錨碇 （ 1） 要求周圍有進行錨固的條件，即地下設(shè)施不復(fù)雜 ； （ 2）經(jīng)濟性好， 土方開挖 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的組合起來， 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 號線國偉路站的基坑開挖深度為 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，無論是從現(xiàn)場環(huán)境還是基坑的強度以及穩(wěn)定性各方面的要求來看，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到設(shè)計強度以及變形穩(wěn)定性要求，但 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 9 頁 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 卻是無可比擬的 ，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 號線國偉路站基坑內(nèi)凈長 ，端井 最大 凈寬 ，標準段凈寬 ，基坑深度 ，總體屬于長條形基坑，由表 42 各種支撐體系布置形式的特點可知，選用水平對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，對于施工過程中的穩(wěn)定性要求較高，單純的采用水平對撐很難保證 施工過程中的絕對安全，因而，在兩端井部分，結(jié)合角撐，局部增強基坑的穩(wěn)定性和整體強度。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挖采用明挖法，需要保證機械的作業(yè)空間以及開挖土的及時運出，鋼管支撐在水平方向的距離不宜 過小 ?；觾?nèi)凈長 ，故選擇布置 31 道 水平對撐，兩端各 10m 范圍內(nèi)選用角撐。 同時需要注意以下各條。 （ 1） 當(dāng)局部 情況 比較 復(fù)雜 時可以添加 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算跨距用以解決 相鄰支撐之間水平距離較大 的問題， 八字撐 應(yīng)該 左右對稱。 圍護結(jié)構(gòu)剖面及其構(gòu)造 豎直方向上，考慮到基坑的 最大 開挖深度為 ，明挖時，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。 標準段開挖深度，也設(shè)置 4 道支撐。 同時注意以下各條。 （ 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 了使計算深度得以 降低，可以放低墻頂圈梁的標高，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 國偉路站施工場地，工程地質(zhì)、水文地質(zhì)以及周圍環(huán)境都比較復(fù)雜，因而基坑開挖過程中容易出現(xiàn)各種各樣的問題，下面是一些基坑開挖過程中易出現(xiàn)的問題及應(yīng)變措施。 （ 1）支護體系以及周圍土體的變化速率突然加快，超過 預(yù)定 警戒值，應(yīng)該采取以下措施：放水回灌；對基坑進行局部甚至是全部的回填處理； 也可同時采取 兩項 以上的 措施，待土體穩(wěn)定后，立即進行地基或支撐加固。 （ 2） 施工中 支撐 發(fā)生 撓曲變形，應(yīng) 采取以下 措施： 立即對 鋼管 件進行加固，設(shè)置臨時 的 拉系 或支撐 構(gòu)件； 同時 ， 地面上對稱卸載，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)置臨時的拉系構(gòu)件； 根據(jù)實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)件標高。 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 10 頁 （ 4） 為了 防止因為 支撐截面不足 而被壓損 ，應(yīng)采取以下措施：對支撐進行 必要的 加固 ；在豎向及水平向增設(shè)支撐 。 （ 5） 為了防止 土方開挖不均衡、 支撐施工不及時 而導(dǎo)致的 導(dǎo)致支護系統(tǒng)受力和變化速率過大 等問題 ，應(yīng)采取以下措施：緊急加快開挖和支撐的施工進度；調(diào)整開挖及支撐施工次序，縮小每步開挖的空間尺寸，使基坑受載均衡。 （ 6） 若是 圍護結(jié)構(gòu)出現(xiàn)漏泥 、滲水 或 者 開挖面以下出現(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） 為了防止因為 圍護結(jié)構(gòu)的強度、剛度不足， 其 變形超出設(shè)計值，應(yīng)采取以下措施： 對支撐加設(shè)預(yù)應(yīng)力； 增加臨時的斜撐、角撐；在坑內(nèi)堆載或坑周卸載。 （ 8） 若是 基坑隆起過大，應(yīng) 采取 以下 措施： 開挖 最下層時，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；超前在坑底進行塊凝壓力注漿。 5 計算書 荷載計算 地下連續(xù)墻的設(shè)計 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)計等級為一級，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 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 ，如下表 51。 表 51 場地中 各 土層 的物理性質(zhì)指標 序號 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 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 11 頁 ⑧ 灰色粘土 15 50 為了達到計算方便的目的，需對土層的各項基本性質(zhì)進行適當(dāng)?shù)奶幚?，土層的各項指標按照加?quán)平均值來計算。 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） 。 由此可計算，地下連續(xù)墻外側(cè)土層的 加權(quán) 平均物理指標 （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（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