地下建筑结构设计课程设计-综合图书馆.doc

中国地质大学长城学院 地下建筑结构设计目 录目 录- 1 -1 任务书- 3 -1.1 目的- 3 -1.2 工程概况- 3 -1.3 工程地质水文条件- 4 -1.4 任务- 4 -1.5 设计依据- 4 -1.6 工作方法及完成工作量- 5 -2 地下空间设计规划设计- 6 -2.1 现有建筑情况- 6 -2.2 地下空间利用现状- 6 -2.3 地下空间规划- 6 -3 管片衬砌设计- 7 -3.1 设计任务- 7 -3.1.1 工程概况- 7 -3.1.2 工程地质条件与水文地质条件- 7 -3.1.3 设计方法的选取- 7 -3.2 管片设计- 8 -3.3 管片荷载计算- 8 -3.3.1 初始计算参数的选取- 8 -3.3.2 设计方法- 9 -3.3.3 荷载计算- 9 -3.4 验算衬砌管片的安全性- 14 -3.4.1 截面a承受正弯矩和轴力- 15 -3.4.2 截面b承受负弯矩和轴向力- 16 -3.4.3 连接缝的验算- 17 -4 盾构出入口基坑降水设计报告- 21 -4.1 降水设计的任务依据- 21 -4.2 降水地质条件和工程环境- 21 -4.2.1 地质条件- 21 -4.2.2 工程环境- 22 -4.3 降水水位和水量计算- 23 -4.3.1 基坑性质- 23 -4.3.2 各参数的确定- 23 -4.3.3 各参数计算- 24 -4.3.4 计算基坑涌水量- 25 -4.3.5 井点布置- 25 -4.3.6 井管的长度的计算- 26 -4.3.7 验算- 26 -4.4 工程环境问题- 27 -4.4.1 工程环境影响监控- 27 -4.4.2 工程环境影响防治- 28 -4.4.3 降水监测与维护的有关要求- 28 -5 基坑支护结构设计- 30 -5.1 工程概况- 30 -5.2 编制依据- 30 -5.3 工程地质及水文地质资料- 30 -5.4 土钉参数的选择- 31 -5.4.1 土压力计算- 31 -5.4.2 土钉荷载计算：- 32 -5.4.3 考虑抗拔安全系数：- 33 -5.4.4 第一排土钉计算- 33 -6 总结- 36 -致 谢- 37 -参考文献- 38 -附图i：土3第一组平面设计图（1）附图ii：土3第一组平面设计图（2）附图iii：土3第一组地下建筑立体图1 任务书1.1 目的拟建工程为中国地质大学（北京）综合图书馆，位于中国地质大学（北京）运动场和篮球场地下6处，总高度为10。分地下一层和地下二层，高度均为5。其中地下一层作学生休闲室、自习室、及阅览室，地下二层学校实验室。1.2 工程概况该工程占地面积约为188.7395m(南北)219.90892m（东西），在用地范围内地形平坦，场地内除一个篮球场看台外无其它建筑物、构筑物及地下空间,地下空间设计区域为红线以内（见图11）；场地内无要保留的树木，无文物古迹的拆除和保留；无地下管线及管道设备穿过，无地下防空设施或地下储库等，目前处于完全非开发状态。设计区域北面为校内主马路，南面为校外马路及7层高的住宅楼一幢，西面为运动场看台，东面为教五楼及其外小花园。教五楼为地上五层地下一层的教学楼，距东操场23左右，因而对地下施工不会有太大障碍。工程所在地区处于华北，冬季寒冷干燥，夏季多雨。工程的建筑环境较好，无大的影响施工的其它条件，建筑场地内无断层滑坡泥石流等地质灾害的发生，地层多为硬黏性土；地下水无侵蚀性。工程距地大东门几十米，因而交通便利，可方便的运送钢筋和混凝土等建筑材料，且场地水、电、气、燃料等能源供应充足，能保证工程的顺利施工。工程设计的规模较大，又由于是在地面以下较大的空间下开挖，故对施工技术要求较高。工程用地使用权属中国地质大学（北京），按相关法规得到上级审批后可以建相关建筑物。由于工程在北京，所以施工对环境要求较高，本工程采取了有效的措施进行对环境的保护。由于工程在北京，所以施工对环境要求较高，本工程采取有效措施进行对环境的保护。图11 拟建中国地质大学（北京）综合图书馆平面图1.3 工程地质水文条件拟建场地地势基本平坦。根据勘察报告，拟建场地在深度25m的范围内地基土主要由新近沉积和一般第四纪沉积土组成。表层主要由杂填土和黄褐色，褐黄色的新近粘性土，粉土及杂色碎石土沉积、其下地层为杂色的一般第四纪地层。地下水位为-2.0m，地下水对施工会造成影响。拟建场地土层厚度及主要物理力学指标见下表1-1。表11 土层物理力学性质参数表土层类别土层厚度压缩模量泊松比容重内聚力内摩擦角极限界面摩擦力杂填土粉土细砂圆砾层中砂土 层粉质粘土层粉土地层1.67.81.92.51.00.80.75.814.827604514.848.30.270.340.270.30.30.340.3218.7519.519.926.520.52020.33727000302423.7272735352530.54080801508080801.4 任务(1)规划红线以内地下空间,画出规划图（cad平面和立体图）。地下步行街为地下二层，地下一层和地下二层高度均为5。其中地下一层作学生休闲室、自习室、及阅览室，地下二层学校实验室。(2)要求施工方法为土钉支护。设计盾构管片衬砌。(3)地下街出入口须采用明挖施工，支护采用土钉支护。相关地下街出入口，地下街宽度、高度，出入口形式及尺寸参考相关规范确定。(4)采用一种降水方法。(5)建立地下街三维空间模型。(6)编写设计报告。1.5 设计依据本次规划和设计工作的依据和执行的规范、技术标准: （1）岩土工程勘查规范 （gb50021-2001）（2）建筑设计防火规范 （gb50016-2006）（3）图书馆建筑设计规范 （gbj38-99）（4）锚杆喷射混凝土支护技术规范 （gb50086-2001）（5）工程测量规范 （gb50026）（6）建筑与市政降水工程技术规范 （jgj/t111-98）（7）建筑地基基础设计规范 （gb5007-2002）1.6 工作方法及完成工作量本组成员对收集的信息和学校提供的底地层的资料进行了整理，并在此基础上依据相关规范和规程，对开发区用地进行合理规划设计。完成的主要工作量见表12。表1-2 工作量统计表工作项目单位完成工作量工程图表绘制1：1000地下一层平面图张11：1000地下二层平面图张11：1000三维立体图张1管片衬砌管片衬砌报告篇1地下支护地下支护报告篇1降水降水设计报告篇12 地下空间设计规划设计2.1 现有建筑情况中国地质大学自从50周年校庆以来，学校总体规划和建设进入了一个新的里程碑。学校建设可以说是日新月异，但是从现有的资源来看，还远远不能满足全校师生的需求。中国地质大学(北京)现有的教学楼5栋，图书馆1栋，其中规模较大的教学楼只有综合教学楼、教19楼和教5。实验室都分散设置在各院系，没有一个比较综合的实验楼，不便于学校的管理和学生的学习。现可用于教学阅读和科研实验的空间小，学生自习空间尤为紧张，学校用地逐渐不能满足学生生活学习的需要。并且我校地处海淀区北四环上用地紧张，外延式拓展难度很大，而且学校地上空间的建设逐渐饱和，在这种形势下，开发占地面积较大学校南区的地下空间迫在眉睫，地下开发可以在不影响地上学生活动的基础上进行，对缓解现有建筑超负荷运营的状况而言即为有利。2.2 地下空间利用现状中国地质大学地下空间的开发利用才刚刚起步，所建成的地下空间只有教19楼地下一、二层。19楼地下一层用于学生正常的学习生活，地下二层建成停车库，其他楼地下空间的开发和利用极为有限。2.3 地下空间规划中国地质大学（北京）综合图书馆地下空间的规划用地面积达到41505.5，主要以建筑美观、功能齐全，布局合理为设计理念，所见地下建筑旨在解决学校现有教学科研空间不足的问题，并且结合我校发展长远目标，创建一个布局合理、配套齐全的综合地下规划区，将社会效益、经济效益、环境效益充分结合起来以满足学校的总体规划以及学生使用的要求（见附图iii）。中国地质大学（北京）综合图书馆地下一层位图书馆、自习室、休闲室（见附图i），地下二层规划为实验室（见附图ii），总深度为17m，地下一二层均为5m，上覆土深度为6m，总体用地长为219m，宽188m。考虑学生学习生活方便，设置出入口3个，2个安排成南北向另一个东西方向，北部出入口直接与中国地质大学主马路相连接，方便学生出入，同时考虑要与中国地质大学北区地下广场相连接的必要性主要出入口朝北设置，并且可以直接从综合楼下地下广场通过地下通道直接进入图书馆和地下二层实验室。具体设计和规划是：一层建设成为学生的阅览室、图书馆以及休闲、仔细场所，地下二层作为学校实验室在规划中把北侧主要规划为学生的教室或自习室，满足学生自习室的需求，同时东侧附带有报告厅，主入口有楼梯可直接进入一楼，同时可进入二楼大厅。一、二层可连通能满足上下合力沟通的需求。地下一层东侧主要以图书馆藏书为主，分为四个阅览室和一个专业阅览室，不同的阅览室可以规划不同学科的藏书以保证满足学生阅览的需求，北侧有学生活动中心，地大综合超市以及休息室和综合办公室满足学生的学习生活娱乐和教师办公的需求，在地下二层主要设有教室、报告厅以及一般实验室和国家实验室，可以满足不同科学同时进行试验，一般实验室包括物理实验室、化学实验室、地质实验室、综合实验室等，能满足学生实验要求。3 管片衬砌设计3.1 设计任务3.1.1 工程概况中国地质大学（北京）地下空间施工于中国地质大学运动场，本次设计为南区和北区区间隧道的盾构区段。隧道上方为已建的国家地质图书馆。隧道穿越的主要底层为粘土层、粉土，层后厚约。地层条件较好，地下水埋深较深，为。线路为单线，基本为南北走向。盾构管片顶部距地表6m，设计起点位于线路与南区交界处。本段线路的直径为。3.1.2 工程地质条件与水文地质条件场地浅部地下水属潜水类型，主要补给来源为大气降水、地表径流。水位随季节变化而变化。地下水位埋深一般为。设计计算时地下水位采用。由勘察报告提供的场地各地层主要物理力学性能指示见表3-1。表3-1 土层物理力学性质参数表土层类别土层厚度压缩模量泊松比容重内聚力内摩擦角极限界面摩擦力杂填土粉土细砂圆砾层中砂土 层粉质粘土层粉土地层1.67.81.92.51.00.80.75.814.827604514.848.30.270.340.270.30.30.340.3218.7519.519.926.520.52020.33727000302423.7272735352530.54080801508080803.1.3 设计方法的选取地下建筑结构设计的方法主要包括工程类比设计方法、力学模型设计方法、结构可靠度设计方法、结构荷载共同作用设计方法种，但是由于目前尚无很成熟的盾构管片设计规范，因此本设计只能采用工程类比设计方法，通过已建工程和本工程的类比分析初步选定衬砌管片的类型、形状、尺寸、管片系统、连接缝形式等参数，然后对其进行安全校核。管片结构设计的内力计算模型主要有层状结构模型法、有限元法和弹性方程法。层状模型法是利用计算机矩阵计算内力的方法，属于一种多静态模糊模型，不适用于手算；有限元法是以连续体理论为基础，通过计算机的高速精准计算的一种设计方法，与层状结构模型法相同，也不适用于手算；在弹性方程中，水压力被认为是垂直均载和水平均载的组合在水平方向上的地基反作用力被简化为三角形分布的可变荷载，如图3-1。31 弹性方程法计算模型3.2 管片设计根据设计要求盾构隧道内径为，不属于大直径盾构断面，因而不采用箱型管片。平板管片的抗弯刚度和强度相对较大，且管片混凝土截面削弱小，对盾构推进装置的顶力具有较大的抵抗能力。故决定采用钢筋混凝土平板型管片。管片厚度与管环外径比的选择，取决于土质条件，覆盖土层的厚度，施工荷载状况，隧道的使用目的及管片施工条件等多种条件。本工程的隧道管片外径为6000mm ,所以本工程的管片厚度选择为，管片形心半径为，管片宽度取。3.3 管片荷载计算3.3.1 初始计算参数的选取3.3.1.1 管片条件 管片类型：平面型； 管片外直径： 管片的形心半径： ； 管片的宽度： 管片的厚度： 管片截面面积：； 管片的单位重度： ； 管片的弹性模量：； 管片截面的惯性矩：； 混凝土标准强度：； 混凝土允许抗压强度：； 混凝土弹性模量比：; 混凝土弯矩增大率：; 钢筋允许强度：； 螺栓允许强度：;3.3.1.2 场地条件土壤条件：粘性土；土的侧压力系数：；超载：；上部土层厚度：；潜水位：；反作用系数：；水的重度；盾构千斤顶抽压力：片；工程地质与水文资料见表11。3.3.2 设计方法 盾构隧道设计主要根据设计规范，校核内力采用弹性方程法，校核衬砌安全性采用允许应力法。3.3.3 荷载计算静荷载：底部静载反作用：因为，不能获得土的成拱效果，故采用总覆土压力。(1) 隧道拱部的垂直压力：土压：水压：; 拱部侧压： 底部侧压： 侧向均载：衬砌底部水压： 侧向三角形变化荷载： 弹簧侧向位移： 反作用力：表22 内力计算公式表 荷载弯矩/轴力/剪力/垂直方向均载侧向均载侧向三角形变化荷载侧向地基反作用力（）000静荷载（）000弹簧的侧向位移（）计算结果如表32。表32 衬砌管片的内力总弯矩/总轴力/总剪力/077.02 484.07 0.00 1069.60 492.42 -29.30 2048.96 515.79 -52.09 3019.69 549.59 -63.44 40-11.87 587.43 -61.15 50-39.04 622.61 -46.27 60-56.51 649.61 -23.08 70-61.62 665.76 2.42 80-54.75 671.64 24.09 90-39.07 670.66 37.28 100-16.93 667.52 51.97 1100.79 664.25 48.42 12015.08 665.09 36.80 13023.09 672.32 21.20 14024.21 685.69 6.23 15020.00 702.48 -4.36 16013.46 718.78 -8.38 1707.84 730.59 -6.10 1805.64 734.89 0.00 最大正弯矩出现在隧道拱部（截面a），最大负弯矩出现在与隧道拱部成70角的弯曲段（截面b）。将管片视为一平板结构，板的长度， 宽度 高， 由于管片受到相反方向的弯矩，且数值相差不大，因此采用对称配筋的方式，采用的混凝土。抗压强度，抗拉强度，弹性模量 采用的钢筋；弹性模量比;受压区相对高度按不对称配筋计算方法的处理mm；则mm；取则 按大偏心受压情况计算：取mmmm2另外，以不考虑受压钢筋的情况计算，则由得： mm由公式 有mm2；取较小值进行配筋，即取mm2；取， mm2；演算：由，得则knkn满足要求（2）验证弯矩配筋所能承受的最大弯矩按单筋计算同时，满足适用条件安全 35230 d=265 h=30035 d14150mm as=1231mm2 d14150mm as=1231mm2图3-2 管片断面和钢筋布置3.4 验算衬砌管片的安全性演算截面a，截面b，连续部分和盾构千斤顶的推力，看衬砌管片是否安全。（1）截面a和截面b安全性校核计算原理：利用材料力学中的均质材料受弯的方法进行叠加计算，但由于钢筋混凝土是非均质材料，因此计算管片截面积应把钢筋等效成混凝土进行计算，同理，管片截面惯性矩也应适用等效后的截面积，计算公式如下：m2等效后的管片截面面积，m2；管片实际截面面积m2 mm43.4.1 截面a承受正弯矩和轴力kn等效截面积：m2 mm2混凝土的最大压应力： mn/m2mn/m2混凝土的最大拉应力：mn/m2由图3-3的几何关系可得钢筋应力：外内cm截面a图33 管片衬砌临界断面应力分布根据三角形形似计算，从而求出。cm n/m2mn/m2 mn/m2mn/m2截面a满足强度要求。注：符号代表拉应力3.4.2 截面b承受负弯矩和轴向力 混凝土的最大压应力：mn/m2mn/m2mn/m2 n/m2mn/m2mn/m2mn/m2外内cm截面b图34管片衬砌临界断面应力分布全部满足要求，截面a、b均安全表3-4 检查断面a、b安全性的计算结果截面a截面b484.07665.7616.88-9.25抗压强度6.42-1.67抗压强度-3.495.59抗拉强度-9.04829.10抗拉强度30.47-4.563.4.3 连接缝的验算连接抵抗弯矩应该不小于管片自身抵抗弯矩的60%。3.6.3.1 管自身抵抗弯矩计算简图如图35所示：b=1000mmx=52.71mmd=265mmd=35mm图35 管片断面当内力,受压区峰值纤维与中和轴线的距离（受压区高度） 当受压区峰值纤维压力达到23.1mn/m2时挂念自身抵抗弯矩，23.1mn/m2是混凝土的最大抗压强度： （/环）当钢筋应力达到300mn/m2时管片自身的抵抗弯矩，其中300mn/m2是钢筋的允许的最大抗拉强度： （mn/环）（/环）3.6.3.2 连接缝的抵抗弯矩管片连接断面螺栓分布如图36所示：x当内力n=0时，受压区峰值纤维与中和轴的距离（受压区高度）：cm；当受压区峰值纤维压力达到23.1mn/m2时连续缝的抵抗弯矩，23.1mn/m2时混凝土允许的最大抗压强度：kn/m2当钢筋应力达到300mn/m2时连接缝的抵抗弯矩，其中300mn/m2是螺栓允许应力：kn/m2kn/m2x=14.03mmb=1000mmd=35mm3m24d=265mm图36 管片连接断面3.6.3.3 演算千斤顶的推力是否符合要求e=10mm千斤顶t=300mm图37 管片和盾构千斤顶推力示意图 一个盾构千斤顶的中心推力与衬砌管片中心偏心距，e=1.0cm； 每个千斤顶的推力，p=1000kn； 相邻两个千斤顶的距离，=10cm； 混凝土管片最大抗压强度，； 盾构千斤顶数量，10片；t 管片厚度，t=30cm；b 定位板中心弧长，m；a 作用在衬砌管片上一个千斤顶推力机的接触面积，m2m4 混凝土的最大压应力 mn/m2mn/m2结论：衬砌管片初拟条件设计承载值相对设计负荷值是安全的。4 盾构出入口基坑降水设计报告4.1 降水设计的任务依据拟建工程为中国地质大学（北京）综合地下图书馆，上部建筑为运动场和篮球场地区，地下无其他形式建筑。为配合盾构的挖掘，在图书馆主入口出设置基坑，并对基坑的挖掘进行降水工作。为确保工程安全可靠、经济合理，并且注重环境保护等方面的要求，降水设计内容符合建筑与市政降水工程技术规范（jgj/t11l-98）的相关规定。根据工程需要，基坑长，宽，高，坑壁支护形式采用钻孔灌注桩加锚杆。由降水地质条件和工程环境决定采取坑外降水，降水方法需要用管井降水法，井管距基坑边缘10m12m图41 降水平面图降水时间：由自桩体的开挖至施工结束。具体工程依据及施工过程见下述说明。4.2 降水地质条件和工程环境4.2.1 地质条件4.2.1.1 工程地质及水文地质条件场地浅部地下水属潜水类型，主要补给来源为大气降水、地表径流。水位随季节变化而变化。设计计算时地下水位采用-2.0m。拟建场地底层主要物理力学性能指标见表4-1。表4-1 土层物理力学性质参数表土层类别土层厚度压缩模量泊松比容重内聚力内摩擦角极限界面摩擦力杂填土粉土细砂圆砾层中砂土 层粉质粘土层粉土地层1.67.81.92.51.00.80.75.814.827604514.848.30.270.340.270.30.30.340.3218.7519.519.926.520.52020.33727000302423.7272735352530.54080801508080804.2.1.2 环境地质条件4基坑周围无建筑，无超载、应力集中等现象。4.2.2 工程环境工程施工地点为中国地质大学（北京）南区地下空间的入口处，所处具体位置为主马路旁与教四楼相对。中国地质大学（北京）处于北京市海淀区，处于对市容、交通的影响，施工的原料、施工过程中的废渣应在晚上运输。基坑开挖地点靠近学校的主马路，考虑到学生通行的问题，应尽量避免占用主马路，并做好维护措施，防止由于学生的误入、施工原料或废渣的对方等原因造成的安全问题。排水管通向地下排水管道，防止排水管道漏水造成地面积水，致使师生通行不便。同时，大量地下水的抽取会使地下水位降低，影响基坑周围的植被，应注意植被的保护。降水方案的选择及依据：根据工程的需要和工程地质及水文地质条件，基坑降水的计算定为潜水完整井的计算。由建筑与市政降水工程技术规范（jgj/t11l-98）的规定，由表4-2和各降水方法的要求和适用范围选择合适的降水方法：表4-2 降水技术方法使用范围降水技术方法适合地层渗透系数（m/d）降水深度(m)明排井（坑）真空点井喷射点井电渗点井引渗井管井大口井辐射井浅埋井粘性土、砂土粘性土、粉质粘土砂土粘性土粘性土、砂土砂土、碎石土砂土、碎石土粘性土、砂土、砾砂粘性土、砂土、砾砂0.50.120.00.120.00.10.120.01.0200.01.0200.00.120.00.120.02单级6 多级20520202基坑长，宽，高 ,，基坑中心处水位比井点出高， 为基底水力坡降，可近似取为井点系统中心至井轴线距离，即基坑的化引圆半径。考虑到抽水水位波动，坑底水位应至少低于坑底所以，降水深度大于。经计算，渗透系数（计算过程见下述说明）所以，宜选择管井降水法。4.3 降水水位和水量计算4.3.1 基坑性质基坑长，宽，则，所以，该基坑为面状基坑。4.3.2 各参数的确定图4-2 基坑降水纵剖图潜水完整井各参数如下：（1）井点处水位降深，取；（2）原地下水位至底部不透水层距离，取；（3）水井半径，取3.0；（4）过滤段浸没长度，取（5）过滤器过滤器外径，取（6）矩形井点系统的长，（7）矩形井点系统的宽，（8）井管露出地面长度取（9）地下水位深度，取（10）沉砂管长度，取4.3.3 各参数计算(1) 渗透系数的计算= m/d式中：第层土层的渗透系数； 第层含水层土层的厚度；与的值见表4-3。表4-3与的值层数1234(m/d)(m)551.1301.0100.851.4代入公式得：=48.7（m/d）（2）化引圆半径的计算估计矩形基坑的化引圆半径： =查表4-4，确定系数：表4-4 系数与的关系b/a00.10.20.30.40.60.81.01.001.001.101.121.141.161.181.18则（3）影响半径r的计算 对于潜水井，由经验公式：4.3.4 计算基坑涌水量（1）单井涌水量的计算（2）井点系统涌水量的计算（3）管井单井点出水能力q的计算与有关的系数，参见表4-5。表4-5 经验系数渗透系数（m/d）（含水层厚大于20m）25515153030701007050304.3.5 井点布置（1）井点的数量n的计算（2）井管的平均距离m的计算： 结合实际的工程环境及降水条件，取值（3）一般在基坑四角适当加密布置井点，因此，实际采用井管的数量n：井点布置图参见图43。43 井点布置图4.3.6 井管的长度的计算4.3.7 验算实际化引圆半径的计算7m777m7m6m6m图44 引圆半径第个经典至环绕形状中心的距离，引圆半径如图44。井点处水位h：则井点处水位s： 基坑中心处水位降深:基坑水位所以符合要求。4.4 工程环境问题4.4.1 工程环境影响监控查明工程降水对邻近建筑物、构筑物、地下管线的影响，按建筑变形测量规定 （jgj/t8）的有关规定建立时空监控系统；在建筑物、构筑物、地下管线受降水影响范围的不同部位设置固定变形观测点，另在降水影响范围以外设置固定基准点；降水以前，对设置的变形观测进行二等水准测量，测量不少于2次，测量误差允许为mm。降水开始后，在水位未达到设计降水深度以前，对观测点应每天观测一次，达到降水深度后25天观测一次，直至变形影响稳定或降水结束为止； 变形观测点的设置，符合现行国家标准工程测量规范（国标50026）的有关规定。对变形测量记录应及时检查整理，结合降水观测孔资料，查明降水对建筑物、构筑物、地下管线变形影响的发展趋势和变形量，分析变形影响危害程度。降水过程中，特别在基坑开挖时，随时观察基坑边坡的稳定性，防止边坡产生流沙、流土、潜蚀、塌方等现象。4.4.2 工程环境影响防治降水工程施工前或施工中，应根据预测和监测资料，判断铬镍钢成环境影响程度，及时采取防治措施。根据工程环境影响的性质和大小，可选择下列防治措施：改进降水技术方法；基坑外建立或结合阻水护坡桩、防渗墙、桩墙、连续墙；边坡网护、喷护；人工回灌地下水。水土资源保护在江水施工前，对水土资源做好利用、保护；暂时难以利用的，可将抽出的地下水引调储存在不影响工程环境的地表或地下。降水施工期间洗井抽出的淡水，应在现场基本澄清后排放，并防止淤塞市政管网或污染地表水体。降水施工排出的土和泥浆，不应任意排放，防止污染城市环境或影响土地功能。4.4.3 降水监测与维护的有关要求（1）降水监测降水监测与维护期对各降水井和观测孔的水位、水量进行同步检测。降水井和检测孔的水位、水量和水质的检测应符合下列要求：降水勘察期和降水检验前应统测一次自然水位；抽水开始后，在水位未达到设计降水深度以前，每天观测3次水位、水量；当水位已达到设计降水深度，并趋于稳定时，可每天观测1次；水位、水量监测记录应及时整理，绘制水量（）与时间t和水位降伸值s与时间t过程曲线图，分析水位水量下降趋势，预测设计降水深度要求所需时间；根据水位、水量观测记录，查明降水过程中的不正常状况及其产生原因，及时提出调整补充措施，确保达到降水深度。在基坑开挖过程中，随时观测基坑侧壁、基坑底的渗水现象，并查明原因，及时才却工程措施。（2）降水维护降水期间对抽水设备和运行状况进行维护检查，每天检查不少于3次，观测记录水泵的工作压力、真空泵、电动机、水泵温度，电流、电压、出水等情况，发现问题及时处理，使水泵设备始终处在正常运行状态。抽水设备定期保养，降水期间不得随意停抽。注意保护井口，防止杂物掉入井内，经常检查排水管、沟，防止渗漏，冬季降水，应采取防冻措施。在更换水泵时，应测量深度，掌握水泵安装的合理深度，防止埋泵。发现基坑出水、涌砂，立即查明原因，组织处理。发生停电时，及时跟换电源，保持正常降水。5 基坑支护结构设计5.1 工程概况开挖基坑长12m，宽10m，高17m，位于地质图书馆的西侧、综合办公楼的东侧、主马路的北侧，该基坑只要被用作地下商场一层的行人出入口，同时作为盾构结构施工的导航。根据基坑尺寸、周边环境、将来施工现场的布置等情况综合考虑设计基坑边坡土钉墙支护。5.2 编制依据(1)土力学，中国建筑工业出版社，2005年版。(2)地下建筑结构设计清华大学出版社， 2007年版。(3)钢筋混凝土结构规划 （gb50010-2002） 2002年版。5.3 工程地质及水文地质资料拟建场地地势基本平坦。根据勘察报告，拟建场地在深度的范围内地基土主要由新近沉积和一般第四纪沉积土组成。表层主要由杂填土和黄褐土，褐黄色的新近粘性土，粉土及杂色碎石土沉积、其下地层为杂色的一般第四纪地层。地下水位为m，地下水对施工会造成影响。拟建场地层厚度及主要物理力学性能指标见下表51 。表51 土层物理力学性质参数表土层类别土层厚度压缩模量泊松比容重内聚力内摩擦角极限界面摩擦力杂填土粉土细砂圆砾层中砂土 层粉质粘土层粉土地层1.67.81.92.51.00.80.75.814.827604514.848.30.270.340.270.30.30.340.3218.7519.519.926.520.52020.33727000302423.7272735352530.5408080150808080 基坑土钉支护技术规程中规定性质相差不远的分层土体，土钉支护中的c,tan,可取各层图的参数，按厚度的加权平均值。5.4 土钉参数的选择(1)根据规范规定，结合本工程实际情况确定：采用垂直土钉墙，考虑施工堆料以及周围建筑，坡顶超载按计算。(2)土钉钻孔直径,根据钻孔设备而定，本工程中取，与水平倾角为15度。(3)土钉一般均匀布置在坡面中，间距一般为12m，本工程中取，分别表示土钉的垂直间距和水平间距。(4)土钉一般选ii级以上螺纹钢筋为主筋，钢筋直径一般1632，本工程中取。(5)土钉墙的分层开挖深度取