【正文】 第4章 西安地鐵大差市站基坑圍護設計 大差市站工程概況及設計資料 概述大差市車站位于東大街與解放路十字的南北方向的解放路、和平路現狀道路上，東北部為西安市第四醫(yī)院的門診、住院區(qū)的部分多層建筑物；東南角為阿房宮凱悅大酒店；西北側為很多連體的磚混2～3層的居民住宅；西南側為正在建設的萬達廣場、已建的和平銀座大廈、金鼎大廈、碑林區(qū)東羊市小學?；c設置應符合下列要求：（1）在施工前埋設，并經觀測確定其穩(wěn)定后，方可投入使用；（2）在施工場地影響范圍外設置，不宜少于個；（3）監(jiān)測期間，應定期聯(lián)測，檢查其穩(wěn)定性；（4）整個施工期間，應采取有效措施，確保其能正常使用。 施工監(jiān)測平面布置示意圖 基坑監(jiān)測過程的基本要求基坑監(jiān)測方法的選擇應根據工程監(jiān)測等級、現場條件、設計對參數的要求、地區(qū)經驗和測試方法的適用性等因素綜合確定。 ，監(jiān)理方進行旁站，確保監(jiān)測數據真是有效，遇有特殊情況，如連降暴雨、地下水管破裂等，應加密監(jiān)控量測頻率，必要時增加量測內容。 （7）應對發(fā)現的裂縫即時進行封堵，防止有地表水滲入土層內。（5）地表沉降過大：如屬于水土流失原因則可在基坑圍護樁外注漿隔水，同時采取回灌措施；如屬圍護結構剛度不足，則對圍護結構系統(tǒng)進行補強，方法同上。（1）施工單位應有基坑開挖應急預案，基坑開挖期間應配備必要的設備及材料，例如挖機、注漿機、水泵、砂包、水泥、速凝劑及鋼管等；（2）應備一定數量的搶險人員，指揮人員應在現場值班；（3）圍護結構水平位移過大：在基坑內墻（樁）前堆滿砂石袋，坑頂注漿或設多排樹根樁，增設內支撐，在坑底墻（樁）前打設多排旋噴樁加固被動區(qū)。，應立即停止基坑開挖作業(yè)并即時通知監(jiān)理工程師及設計工程師，提供所有資料給有關人員或部門，認真仔細分析與查找原因，提出對策，采取可靠措施后方可施工。數據處理分析地面監(jiān)測小組分析地質情況制定監(jiān)測計劃量測參數確定工 程 施 工量 測地下監(jiān)測小組施工參數調整施工狀態(tài)評價穩(wěn)定性判別施工是否繼續(xù)結 束業(yè)主監(jiān)理否是是 監(jiān)測施工組織流程圖。 。 對鄰近基坑的建筑物，應加強施工前、中、后的各項監(jiān)測工作，如有必要可對其地基進行加固，如注漿措施。若沉降、變形、裂縫等數值超過有關規(guī)定限值，應立即停止施工，并通知有關單位人員進行研究，采取注漿加固等有效處理措施?；颖O(jiān)測應達到的目的：（1）對基坑支護體系和周邊環(huán)境進行有效的安全監(jiān)護；（2）及時反饋信息，實現信息化施工；（3）根據監(jiān)測資料反演與驗證有關設計參數?；庸こ淌┕けO(jiān)測應綜合考慮基坑設計的形式與特點、工程所處的巖土條件、鄰近建筑物性狀、周邊環(huán)境條件、基坑施工條件與工期等諸多因素，因地制宜、科學合理地精心編制與實施監(jiān)測方案。 施工監(jiān)測 為確?；娱_挖安全，確?；庸こ淌┕ぶ兄苓叚h(huán)境的安全，有效監(jiān)控基坑工程施工中基坑側壁巖土體、支護結構以及基坑周邊環(huán)境的盈利、應變情況，對基坑開挖必須進行全過程監(jiān)控。 管井數量計算管井數量可用以下公式計算： (332) 輔助降水 由于地下工程的施工環(huán)境和施工條件的復雜性，施工降水的方案應在施工工程中不斷的調整完善。 基坑涌水量基坑涌水量可用下面計算公式計算： (329)式中： ——降水井端巖層的滲透系數； ——承壓水含水層厚度； ——降水井影響半徑； ——基坑等效半徑，一般取，A為基坑面積?；舆吔邓疃葹椋? (327)式中： ——基坑的寬度； ——基坑降水曲線坡降。假設結構某截面滿足以下條件： (319)則該截面上的剪力即為最大剪力： (320)假設某截面滿足以下條件： (321)則該截面上的彎矩即為最大彎矩： (322)計算得到截面最大彎矩和最大剪力的計算值后，按下式計算支點力設計值、彎矩設計值和剪力設計值： (323) (324) (325) 降水設計 管井降水一般計算方法管井降水采用JGJ/T111一98《建筑與市政降水工程技術規(guī)范》中的公式計算。 樁內力計算排樁支護結構的計算主要包括結構內力（彎矩和剪力）計算和支點力計算以及設計值得確定。按靜力平衡，支點力按下式計算： (317)式中——設定彎矩零點位置以上基坑外側各土層水平荷載標準值的合力之和；——合力作用點至設定彎矩零點的距離； ——設定彎矩零點位置以上基坑內側各土層水平荷載標準值的合力之和；——合力作用點至設定彎矩零點的距離；——支點至基坑底面的距離；——基坑底面至設定彎矩零點位置的距離。計算表明，按等值梁法確定的嵌固深度滿足整體穩(wěn)定和抗隆起要求。下面用一個簡單的模型分析一下。地下連續(xù)墻一般采用成槽機開挖方法，用防水混凝土澆筑，能有效地解決深基坑防水方面的問題，在地下工程尤其是地鐵車站施工中越來越受到人們的重視，用地下連續(xù)墻作為止水方案的工程也越來越多。 　　、工期短、質量可靠、經濟效益高。 　8. 用地下連續(xù)墻作為土壩、尾礦壩和水閘等水工建筑物的垂直防滲結構，是非常安全和經濟的。 　　7. 可用作剛性基礎。 　　6. 適用于多種地基條件。 　　5. 可用于逆做法施工。 　　4. 可以貼近施工。 　　2. 墻體剛度大，用于基坑開挖時，可承受很大的土壓力，極少發(fā)生地基沉降或塌方事故，已經成為深基坑支護工程中必不可少的擋土結構。目前，地下連續(xù)墻在城市地下工程的施工設計中已經成為了一個重要的方法，尤其是在城市地鐵這個領域也越來越受到人們的重視，它在地鐵施工中的防水作用越來越明顯。 　　：①鋼筋混凝土墻；②塑性混凝土墻；③固化灰漿墻；④自硬泥漿墻；⑤預制墻；⑥泥漿槽墻（回填礫石、粘土和水泥三合土）；⑦后張預應力地下連續(xù)墻；⑧鋼制地下連續(xù)墻。 地下連續(xù)墻的分類：①樁排式；②槽板式；③組合式。由于目前挖槽機械發(fā)展很快，與之相適應的挖槽工法層出不窮；有不少新的工法已經不再使用膨潤土泥漿；墻體材料已經由過去以混凝土為主而向多樣化發(fā)展；不再單純用于防滲或擋土支護，越來越多地作為建筑物的基礎，所以很難給地下連續(xù)墻一個確切的定義。 地下連續(xù)墻止水帷幕地下連續(xù)墻開挖技術起源于歐洲。但由于在推導過程中的條件假定和簡化，使該理論使用范圍受限。由上面兩式可知，黏性土的被動土壓力隨墻高呈上小下大的梯形分布。利用（33）和（35）可得被動土壓力強度計算公式：黏性土 (313)無黏性土 (314)式中 —被動土壓力系數。當墻在外力作用下擠壓土體時，填土中任一點的豎向應力仍不變，而水平向應力卻由小到大逐漸增大，直至出現被動朗肯狀態(tài)。由土的強度理論可知，當土體中某點處于極限平衡狀態(tài)時，大主應力和小主應力間應滿足以下關系式：黏性土 (33)或 (34)無黏性土 (35)或 (36)以，代入式（34）和（36），即得朗肯主動土壓力計算公式為：黏性土 (37)或 (38)無黏性土 (39)或 (310)上面各式中 ——主動土壓力系數，； ——墻后填土的重度（），地下水位以下取有效重度； ——填土的黏聚力（)； ——填土的內摩擦角； ——計算點距填土面的深度。 主動土壓力主動土壓力是指當擋土墻向離開土體方向偏移至土體達到極限平衡狀態(tài)時，作用在墻上的土壓力。懸壁樁在土壓力和地下水壓力下的計算土如下圖所示: 填土面水平時的朗肯土壓力朗肯土壓力理論是根據半空間的應力狀態(tài)和土單元體的極限平衡條件而得出的土壓力古典理論之一。根據彈性半無限體的應力和變形理論，z深度處的靜止土壓力為 (31)式中，——土的重度； ——靜止土壓力系數，可由泊松比來確定。即在土壓力已知的情況下不考慮樁體的變形，用靜力平衡法來計算求解樁身的彎矩和剪力，從而運用結構設計原理的知識對樁進行配筋計算以確定支護結構的支護參數。當存在下列條件時，可優(yōu)先考慮選擇使用內支撐支護結構： （1）相鄰場地有地下建筑物，并且不宜選用錨桿支護結構； （2）為保護場地周邊建筑物，基坑支護不允許有較大的內傾變形；（3）場地土質條件較差，并且對支護結構又有嚴格要求時。此外，環(huán)境溫度變化也會對支撐的內力產生很大的影響，比如20m寬的基坑若環(huán)境溫度降低10186。自重大，材料不能重復利用，安裝和拆除需要較長工期，不能做到隨挖隨撐，對控制變形不利，當采用爆破拆除支撐時會出現噪聲、振動等危害。安裝節(jié)點比較多，當構造不合理或施工不當時，很容易造成節(jié)點變形而導致基坑過大的水平位移，施工技術水平要求高。同時由于沒有嵌固深度要求，而需要設置的支撐也不需要在全高度上都設置，僅需設置在基坑開挖深度的中間段。（3） 施工方便：拱的施工非常方便，可與挖土同步交叉進行，單獨占用的工期很少，施工像做混凝土地梁一樣方便，故施工速度快。（2） 結構安全可靠：由于拱的內力主要受軸向壓力作用，彎矩比較小，這樣就能充分發(fā)揮混凝土抗壓強度高的特性。逆作拱墻具有優(yōu)點如下：（1） 結構受力合理：由于逆作拱墻其拱式結構的工作原理，能將垂直于拱截面的水平土壓力產生的彎曲拉力轉化為沿拱軸線截面方向的軸向壓力，使拱墻本身的豎向截面只受壓力而不受彎。逆作拱墻適用于黏性土、砂土和軟土地區(qū)，不適用于飽和軟土及淤泥質土。因此規(guī)定采用土釘支護的工程必須做好降水，并且它不能用來作為擋水結構。土釘在無膠結砂層，砂礫卵石層和淤泥質土中成孔困難，因此在該類土層條件下不宜采用土釘支護。土釘支護不適用于對基坑變形有嚴格要求的基坑支護工程，采用土釘支護的基坑深度也不宜太大。土釘支護的缺點以及局限性主要就是基坑的變形較大。打入式土釘的優(yōu)點是不需要預先鉆孔，施工速度快。土釘主要分為鉆孔注漿土釘和打入式土釘兩類。它是由密集的土釘群、被加固的土體、噴射混凝土面層組成的類似于重力式擋墻的擋土結構，并且以此來抵抗圍護墻后傳來的土壓力和其他外力荷載，從而達到開挖基坑時基坑穩(wěn)定或邊坡穩(wěn)定。水泥土墻與其他支護方式相比，具有如下優(yōu)點：（1） 施工時沒有振動、噪聲、泥漿廢水污染，對環(huán)境影響?。唬?） 施工操作方便，成樁工期短，且造價較低；（3） 基坑開挖不需要支撐拉錨，坑外也不需要井點降水；（4） 隔水防滲性能良好，基坑內外允許有水位差；（5） 基坑內空間寬敞且干燥整潔，有利于文明施工和安全生產，且方便后期結構施工；（6） 基坑周圍的地基變形小，對相鄰建筑物和地下設施影響?。唬?） 擋墻頂面允許設置路面行駛施工車輛，而路面結構又可增加擋墻剛度；（8） 同一墻體可設計成變截面、變強度、變深度；（9） 能夠縮短總體工期；（10）可就近利用粉煤灰等工業(yè)廢料作為固化劑的外滲劑。水泥土樁有兩種，它們分別是采用水泥土攪拌法（cement deep mixing）形成的攪拌樁和高壓噴射注漿法（jet grouting）形成的旋噴樁。既可單獨作為一種支護方式使用，也可在受到某些條件限制時與混凝土灌注樁、預制樁、鋼板樁等相結合，形成組合式支護結構，同時還可作為其他支護方式的止水帷幕。當圍護結構用作主體結構的一部分，或采用逆筑法施工時，可采用地下連續(xù)墻。但是地下連續(xù)墻的造價要高于鉆孔灌注樁和深層攪拌樁的造價，因此必須結合基坑開挖深度，土質情況和周圍環(huán)境情況的因素，通過技術經濟對比方案認為經濟合理才可采用。施工時振動少，噪聲低，對周圍鄰近的建筑物、構筑物和地下管線影響較小，比較容易控制沉降和變形；（4）施工時可進行逆筑法施工，不僅有利于加快施工進度，同時還可以降低造價。其施工工藝具有如下優(yōu)點：（1）地下連續(xù)墻的墻段剛度較大，整體性好，因而圍護結構和地基的變形都比較小，既可用作于超深基坑的圍護結構，也可用于地下主體結構的側墻；（2）該圍護方式使