轨道交基坑设计

PAGEPAGE30摘要本设计包括二个部分，第一部分是上海地铁7号线昌平路站基坑围护结构设计；第二部分是上海地铁7号线昌平路站基坑施工组织设计。在第一部分基坑围护结构设计中，根据基坑所处的工程地质、水文地质条件、周围环境和地下管线情况，通过方案的比选，确定采用全套管钻孔咬合桩的围护结构，支撑材料采用钢支撑，平面布置形式，支撑内力计算使用山肩邦男法。第二部分是基坑的施工组织设计，根据所街站的情况，对施工准备工作、施工方案、施工场地布置等进行了设计，并编制了施工进度计划，编写了相应的质量、安全、环境保护等措施。关键词：基坑：全套管钻孔咬合桩；施工组织ABSTRACTThisgraduationdesignmainlyincludestwopart,thefirstpartisthefoundationpitstructuraldesignofthechangpingluStationofShanghaiSubway;ThesecondpartisthedesignofthefoundationpitofthechangpingluStationofShanghaiStreetsubwayconstructionorganization。Inthefirstpart,accordingtotheengineeringgeology,thehydrologygeologyconditions，environmentcircumstancesandundergroundpipelinesofthefoundationpitlocated,throughcomparingtheconstructionschemes,confirmthattheuseoffullcasingboredpiles,steelsupportandparallelformoflayout.Thesecondpartistheconstructionorganizationdesignoffoundationpit,accordingtotheSuojieStationconditions,designingtheconstructionpreparative,theconstructionmethodandtheconstructionplacearrange.Estimatingtheworkproject,weavingtowritethehomologousquantity、safety、civilizationmanagementmeasure.Keyword:foundationpit;fullcasingboredpiles;constructionorganizing;目录第一章工程概况 11.1工程地质 11.2水文条件 21.3设计依据 31.4基坑设计等级控制标准 31.5基坑维护方案的设计 41.6支撑体系 61.7基坑施工应变措施 8第二章计算书 102.1北端结构支护结构计算 102.1.1地质计算参数 102.1.2计算方法 102.1.3土压力计算 102.1.4支撑轴力计算： 162.1.5支撑结构及墙面弯矩计算 172.1.6北端配筋计算 232.1.7钢支撑强度验算 242.1.8支撑结构几面稳定性验算 252.1.9基坑底部土体的抗隆起稳定性验算 262.1.10抗渗验算 282.1.11基坑底板稳定性验算 292.1.12整体圆弧滑动稳定性验算 292.2南端结构支护结构计算 302.2.1土层分布 302.2.2土层侧向土压力计算 302.2.3支撑内力计算 332.2.4钢支撑强度验算： 372.2.5支撑结构稳定性验算 382.2.6南端配筋计算： 38第三章施工组织设计 403.1基坑施工准备 403.1.1基坑施工的技术准备 403.1.2基坑施工的现场准备 413.1.3临时设备的准备 423.1.4施工物资准备 423.1.5劳动力准备 433.1.6用电准备 443.1.7季节施工及应急准备工作应急准备 453.2施工方案 463.2.1概况 463.2.2施工工法 463.2.5成槽施工 543.2.6清基及接头处理 553.2.7锁口管吊放 563.2.8钢筋笼的制作和吊放 563.2.9水下砼浇注 583.2.10锁口管提拔 603.2.11墙底注浆施工 603.3基坑降水和开挖 613.3.1基坑降水 613.3.2基坑开挖 623.3.3支撑安装 623.3.4地基加固 653.3.5基坑开挖安全保证措施 663.3.6关键部位构造与技术要求 663.3.7内部支撑体系变形控制措施 673.3.8局部补强方法 673.3.9其它技术要求 673.4施工总平面布置 683.4.1施工平面图设计的要求 683.4.2施工现场临时建（构）筑物的布置原则 683.4.3施工用的临时运输线路的布置 683.4.4施工进度计划及管理措施 693.4.5质量保证体系 703.4.6安全生产管理措施 713.4.7文明施工措施 723.4.8保护环境措施 73第四章电算 754.1北端 754.1.1工程概况 754.1.2地质条件 764.1.3工况 774.1.4计算 784.2南端 864.2.1工程概况 864.2.2地质条件 874.2.3工况 884.2.4计算 894.3手算与电算比较 96参考文献 97结论 99致谢 100江苏大学学士学位毕业设计第一章工程概况上海轨道交通七号线昌平路站沿常德路大致南北布置，车站横跨昌平路南至康定路。车站拟建为地下两层现浇混凝土箱型结构。内净总厂337.86m，站台范围内净总宽度为24.15m，除端头井外其余内经总宽度为14.49m，标准开挖深度约为15.5m北端头井基坑开挖深度为17.45m，南端头井基坑开挖深度约为16.8m1.1工程地质昌平路站场地地势较为平坦，地面标高（吴淞高程）取＋2.5m。地貌形态单一，属滨海平原地貌类型。以饱和黏性土为主，土层分布如下表1-1土层分布表土层编号土层名称土层描述厚度层底标高MM①1填土水泥碎石等杂物，下部由粘性土等组成。1.00~3.501.63~-0.93②1褐黄～灰黄色粉质粘土含氧化铁斑点及铁锰质结核。0.90~2.600.33~-1.72③1灰色淤泥质粉质粘土含云母、有机质，夹粘质粉土、薄层粉砂，土质不均匀。2.00~6.00-2.86~-6.35④1淤泥质粉质粘土土质均匀，土面较光滑，含云母、有机质及少量贝壳碎屑，夹少量薄层粉砂。7.00~10.10-12.60~-14.50续表④2灰色砂质粉土含云母、有机质，夹少量薄层粉砂，仅在S12CC1及S13×C10孔出露。0.90~6.40-15.23~-19.58⑤1-1灰色粘土含云母、有机质，夹少量泥钙质结核。1.90~8.30-14.86~-21.88⑤2-2灰色粉质粘土夹粘质粉土土质欠均匀，含云母、有机质。3.10~15.00-23.80~-28.72⑥暗绿～草黄色粉质粘土含云母、氧化铁及有机质。土面较光滑。2.00~5.00-26.80~-33.49⑦1草黄～灰黄色砂质粉土含氧化铁斑点及铁锰质结核。1.70~5.30-31.00~-35.98⑦2灰色粉砂含云母、少量氧化铁条纹。4.60~8.10-38.04~-41.501.2水文条件地下水主要有浅部黏性土层中的潜水，部分地区浅部粉性土层中的微承压水和深部粉性土、砂土层中的承压水。承压水位一般低于潜水位，潜水水位埋深为1.20～1.54m。通过现场试验测得，⑦2层承压水水位埋深为6.0m，⑤2层承压水水位埋深为9m。地基土的渗透性：地基土以微透水~弱透水为主。地下水、土的腐蚀性评价：场地地下水对混凝土结构不具腐蚀性，对钢筋混凝土结构中钢筋不具腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。地下水位以上土对混凝土结构不具腐蚀性，对钢筋混凝土结构中钢筋不具腐蚀性。地下水不良作用：地下水不良作用主要表现为潜蚀、流砂等现象。①潜蚀潜蚀表现为在一定的水力梯度下产生较大的动水压力冲刷、带走细小颗粒的现象。潜蚀的结果使土体中的孔隙逐渐增大，导致土体结构松动或破坏。潜蚀产生的原因分析：②-3d2-3层砂性土不均匀系数Cu=2.74，淤泥质软土与砂性土渗透系数之比K1/K2>10，说明产生潜蚀条件一般。②流砂流砂系指松散细颗粒土被地下水饱和后，在水压力即水头差的作用下，产生的悬浮流动现象。流砂形成的原因分析：②-3d2-3层砂性土粒径<0.01mm的颗粒含量为15.42%，其渗透系数建议值K=1～5E-03cm/s，孔隙度n=0.448，这些数据表明具备产生流砂的基本条件。1.3设计依据《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）；《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）；《铁路工程抗震设计规范》（GBT111）；《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）；《土工试验方法标准》（GB/T50123-1999）；《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）；《地基动力特性测试规程》（GB/T50269-97）；《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）；《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002，J220-2002）。《深基坑实用内力计算手册》1.4基坑设计等级控制标准建筑基坑支护技术规程》JGJ120—99规定，基坑侧壁的安全等级分为三级，不同等级采用相对应的重要性系数。基坑侧壁安全等级分级如下表2.1所示。表1-2基坑侧壁安全等级表安全等级破坏后果重要性系数一级支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周围环境及地下结构施工影响很严重1.10二级支护结构破坏土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响一般1.00三级支护结构破坏土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响不严重0.90根据资料，所街站周围主要为厂房、商城均为丙、丁类建筑，且对周围交通等影响一般，所以本基坑侧壁安全等级为二级，重要性系数取1.00。基坑变形控制：地面最大沉降量不大于0.0015H（H为基坑深度）；支护结构最大水平位移不大于0.002H，且不大于30mm。1.5基坑维护方案的设计基坑维护的常用方法有：放坡开挖法，图钉墙支护和喷锚支护，水泥土墙支护，逆做拱墙支护，板桩支护，排桩支护，地下连续墙支护，逆作法。本工程在闹市区，放坡开挖行不通，车站离最近的民用建筑不足一米，土钉枪支护不合理，水泥土墙适用的基坑深度不超过6m，逆做拱墙支护不适用于深度和宽度大于十二米的基坑，当基坑深度大于6m时适用排桩支护就不经济，本工程基坑图层以饱和黏土层为主，且深度大，含水量不高，而板桩支护主要用于含水量高的基坑地下连续墙支护是适用专门的挖槽设备按一定的顺序沿着基础或地下结构的周边按要求的宽度和深度挖出一个槽型孔然后在槽型孔中安放钢筋笼，浇筑混凝土，再将一个个槽板连成一道混凝土地下连续墙，成为基坑施工中有效的支撑结构，地下连续墙支护可以挡和抗渗，适用的土类广，一般无土类限制，在合理的支撑条件下，目前尚无深度限制，因此本工程采用地下连续墙支护。地下连续墙与排桩支护的比较见下表：表1-3地下连续墙与排桩支护表地下连续墙钻孔灌注桩+搅拌隔水帷幕钻孔咬合灌注桩地层适用性适用谨慎采用谨慎采用维护结构效果维护结构刚度大，强度高变形小，基坑施工对邻近建筑物影响小，可在狭窄条件下施工维护结构刚度大变形小基坑施工对周围建筑与地下管道影响小维护结构刚度大变形较小成孔垂直精度高对邻近建筑与地下管道影响小防水效果施工工艺成熟防水效果好桩间止水帷幕，防水效果差桩间咬合防水效果较好与永久结构结合情况可为单层结构亦可与内衬墙组合形成复合结构或重合构件共同受力桩与内部结构共同承受土压力桩与内部结构共同承受土压力本地区适用深度适用深度较大适用深度较大基坑深度不大于15m施工对环境的影响施工时震动小噪声小对附近交通影响小因产生施工泥浆，对周边环境造成一定污染施工时产生泥浆和噪音污染环境，套筒钻孔桩对环境影响小套筒护壁，干孔作业，无泥浆，无振动，噪音小对环境影响小续表占用地下空间小大较大施工工艺工艺成熟难度小工艺成熟难度小新工艺，精度要求高造价较高低高1.6支撑体系在软弱土层的基坑工程中，支撑结构是承受围护结构所传递的土压力、水压力的结构体系。支撑结构体系包括围檩、支撑、立柱及其它附属构件。支撑按材料种类可分为现浇钢筋混凝土支撑体系和钢支撑体系两类。其形式和特点见表1-4两种材料支撑体系的形式和特点表材料截面形式布置形式特点现浇钢筋混凝土支撑截面的状和尺寸很灵活，可根据不同的设计要求确定竖向布置有水平支撑、斜撑；面布置有对撑、边桁架、环梁结合边桁架等，布置形式灵活多样混凝土达到强度后支撑结构的刚度大、变形小，强度的安全可靠性大，施工方便。但支撑浇筑的时间和养护的时间长，软土中被动土体的位移大，施工工期长，不宜拆除钢支撑单钢管、双钢管、单工字钢、双工字钢、H型钢、槽钢及以上钢材的组合竖向布置有水平撑、斜撑；平面布置一般为对撑、井字撑和角撑安装、拆卸方便，可周转使用，支撑中可以预加轴力，可主动调整轴力从而有效地控制支护结构的变形；但施工工艺要求高，在平面布置中也不如钢筋混凝土支撑体系布置灵活支撑体系布置形式：国内工程中常用的支撑体系布置形式主要有平面内支撑体系，竖向斜撑体系和混合支撑体系三大类。平面内支撑体系：平面内支撑体系是由腰梁、水平支撑和立柱组成，可以直接平衡支撑两端围护结构上所受到的那部分侧压力，且构造简单，受力明确，适用范围广。但当构件长度较大时，应考虑弹性压缩对基坑位移的影响。此外，当基坑两侧的水平作用力相差悬殊时，围护结构的位移会通过水平支撑而相互影响，此时应调整支护结构的计算模型。其特点为：在软土地层、环境保护要求高的条件下，这是应用最多的布置形式。钢支撑体系通常采用此布置形式；安全稳定，利于控制围护结构位移；用钢筋混凝土支撑时经慎重计算分析可与施工用栈桥平台结合设计；支撑布置与开挖土方设备和工艺不协调时，土方开挖和主体结构施工较困难。竖向斜撑体系：竖向斜撑体系通常由斜撑、腰梁和斜撑基础组成。斜撑一般采用型钢或组合型钢截面，要求其坡度与土坡的稳定边坡一致，斜撑与基坑底面之间的夹角一般不大于35度，在地下水位较高的软土地区不宜大于26度。在不影响主体结构施工的前提下，斜撑应尽可能沿腰梁长度方向均匀对称布置，水平方向的间距不宜大于6m。在基坑的角部可辅以布置水平支撑。当斜撑长度超过15m时，应在斜撑中部设置立柱，并在立柱与斜撑的节点上设置纵向连系杆。斜撑与腰梁、斜撑与基础以及腰梁与围护结构之间的连接应满足斜撑水平分力和垂直分力的传递要求。其特点为：（1）节省立柱和支撑材料；（2）有利于开挖面积较大而深度较浅的基坑；（3）在软弱土层中，不易控制基坑稳定和变形；（4）斜撑与底板相交处结构处理较困难。混合支撑体系：利用前两种基本支撑体系，可以演变成其他支撑形式，它可以综合前两种支撑体系的优点，具有比较好的效果。该支撑体系是前述两种支撑体系的结合。它可加强基坑围护结构的整体刚度，尤其对大型基坑可方便支撑布置和施工，节省支撑材料。在选择合适的内支撑体系和布置时应根据下列因素综合考虑确定：（1）基坑平面的形状、尺寸和开挖深度；（2）基坑周围环境保护和临近地下工程施工情况；（3）场地的工程地质和水文地质条件；（4）主体工程地下结构的布置，土方工程和地下结构工程的施工顺序和施工方法；地区工程经验和材料供应情况。支撑的选定：（1）综合考虑深大基坑的工程经验采用钢支撑在支撑效果和施工速度上都有着较大的优势，所以本设计全部采用钢结构支撑体系。（2）支撑体系方案比选情况见下表4.1所示。表1-5支撑体系比选支撑方案适用性施工难度可靠性平面支撑体系大小深浅不同的各种基坑较大好竖向斜撑体系平面尺寸较大、形状不很规则、深度较浅的基坑一般较差混合支撑体系大型深基坑大好本基坑属于深长基坑，从施工难度和适用性出发，宜采用平面支撑体系。选用φ609钢支撑1.7基坑施工应变措施基坑方案总体设计确定后，应对以后施工中可能出现的问题预先做周密的考虑。对支撑和开挖施工过程中，可能出现围护结构、支撑结构的过大变形和内力、周围地表过大沉降以及围护墙与支撑体系的破坏和失稳等问题，在基坑工程设计时，应根据工程实践经验提出应变措施设计。基坑土方一般采用机械挖法，开挖前，应根据基坑坑壁形式、降排水要求等制定开挖方案，并对机械操作人员进行交底。开挖时，应有技术人员在场，对开挖深度、坑壁坡度进行监控，防止超挖。建立健全施工企业内部支护结构施工质量检验制度，是保证支护结构施工质量的重要手段。质量检验的对象包括支护结构所用材料和支护结构本身。对支护结构原材料及半成品应遵照有关施工验收标准进行检验，主要内容有：（1）材料出厂合格证检查；（2）材料现场抽检；（3）锚杆浆体和混凝土的配合比试验，强度等级检验。在基坑施工产前，应摸清基坑周边的管网情况，避免在施工过程中对管网造成损害，出现爆或渗漏。同时为减少地表水渗入坑壁土体，基坑顶部四周应用混凝土封闭，施工现场内应设地表排水系统，对雨水、施工用水、从降水井中抽出的地下水等进行有组织排放，对坑边的积水坑、降水沉砂池应做防水处理，防止出现渗漏。对采用支护结构的坑壁应设置泄水孔，保证护壁内侧土体内水压力能及时消除，减少土体含水率，也便于观察基坑周边土体内地表水的情况，及时采取措施。第二章计算书2.1北端结构支护结构计算2.1.1地质计算参数表2-1地质计算参数表土层粘聚力内摩擦角重度（）厚度m杂填土10-1515-16.819.51.92粉质粘土241918.62.1淤泥粉质粘土1316.517.23.6淤泥粉质粘土131216.99.4灰色粘土1715.517.95.55灰色粘土夹粘质1521.518.15.57粉质粘土4917.519.72.21砂质粘土93018.63.96灰色粉砂1031.518.8-2.1.2计算方法按照《建筑基坑支护技术规范》（JGJ120-99）的要求，土压力计算采用朗肯土压力理论，矩形分布模式，所有土层采用水土合算。求支撑轴力是用等值梁法，对净土压力零点求力矩平衡而得。桩长是根据桩端力矩求出，并应满足抗隆起及整体稳定性要求，各段的抗隆起、整体稳定性验算、位移计算详见点电算结果。为了对比分析，除用解析法计算外，还用理正软件电算。由于支护结构内力是随工况变化的，设计时按最不利情况考虑2.1.3土压力计算按照朗肯土压力计算理论作为土侧向压力设计的计算依据，即：主动土压力系数：Kai=tg2(45°-i/2)（2-1）被动土压力系数：Kpi=tg2(45°+i/2)（2-2）计算时，不考虑支护桩体与土体的摩擦作用，且不对主、被动土压力系数进行调整，仅作为安全储备处理。计算所得土压力系数表如下表所示表2-2土压力系数表土层KaiKpi杂填土0.516-0.5890.719-0.767--粉质粘土0.5080.7131.961.40淤泥粉质粘土0.5570.7461.791.34淤泥粉质粘土0.6650.8091.5251.235灰色粘土0.5780.7601.7291.315灰色粘土夹粘质0.4640.6812.1571.468粉质粘土0.5370.7331.861.364砂质粘土0.3330.57731.732灰色粉砂0.3130.5603.181.786该段北侧，建筑绝对标高+2.5m，整平后标高+1,92m，支撑设置在+2.5m处，连续墙顶标高+2.0m，实际挖深17.45m，结构外侧地面附加荷载20kpa按照郎肯土压力计算公式粘性土主动土压力（2-3）粘性土被动土压力（2-4）主动土压力+0.58m处：=（20+19.5*0.5）*0.516-2*15*0.719=-6.219=（20+19.5*0.5）*0.508-2*24*0.746=-6.63-1.52m处：=（20+19.5*0.5+18.6*2.1）*0.508-2*24*0.746=13.21=（20+19.5*0.5+18.6*2.1）*0.557-2*13*0.746=34.354-5.12m处：=（20+19.5*0.5+18.6*2.1+17.2*3.6）*0.557-2*13*0.746=68.83=（20+19.5*0.5+18.6*2.1+17.2*3.6）*0.665-2*13*0.809=84.779-14.5m处：=（20+19.5*0.5+18.6*2.1+17.2*3.6+16.9*9.4）*0.665-2*13*0.809=194.197=（20+19.5*0.5+18.6*2.1+17.2*3.6+16.9*9.4）*0.578+2*17*0.760=157.547-20.07m处：=（20+19.5*0.5+18.6*2.1+17.2*3.6+16.9*9.4+17.9*5.55）*0.578+2*17*0.760=214.969=（20+19.5*0.5+18.6*2.1+17.2*3.6+16.9*9.4+17.9*5.55）*0.464+2*15*0.68=172.062-25.82m处：=（20+19.5*0.5+18.6*2.1+17.2*3.6+16.9*9.4+17.9*5.55+18.1*5.57）*0.464+2*15*0.68=220.184=（20+19.5*0.5+18.6*2.1+17.2*3.6+16.9*9.4+17.9*5.55+18.1*5.57）*0.537+2*49*0.773=206.797-28.03处：=（20+19.5*0.5+18.6*2.1+17.2*3.6+16.9*9.4+17.9*5.55+18.1*5.57+19.7*2.21）*0.537+2*49*0.773=230.176=（20+19.5*0.5+18.6*2.1+17.2*3.6+16.9*9.4+17.9*5.55+18.1*5.57+19.7*2.21）*0.333+2*9*0.577=175.995-31.99处：=（20+19.5*0.5+18.6*2.1+17.2*3.6+16.9*9.4+17.9*5.55+18.1*5.57+19.7*2.21+18.6*3.39）*0.333+2*9*0.577=196.99=（20+19.5*0.5+18.6*2.1+17.2*3.6+16.9*9.4+17.9*5.55+18.1*5.57+19.7*2.21+18.6*3.39）*0.313+2*10*0.560=195.7=0*1.525+2*17*1.315=44.71-20.07m=17.9*5.55*1.729+2*17*1.315=222.736=17.9*5.55*2.157+2*15*1.468=258.367-25.82m=（17.9*5.55+18.1*5.57）*2.157+2*15*1.468=258.367=（17.9*5.55+18.1*5.57）*1.860+2*49*1.364=505.97-28.03处：=（17.9*5.55+18.1*5.57+19.7*2.21）*1.860+2*49*1.364=586.948=（17.9*5.55+18.1*5.57+19.7*2.21）*3+2*9*1.732=762.237-31.99处：=（17.9*5.55+18.1*5.57+19.7*2.21+18.6*3.39）*3+2*9*1.732=915.432=（17.9*5.55+18.1*5.57+19.7*2.21+18.6*3.39）*3.18+2*10*1.786=1.11.18=44.71-157.547=-112.8275.2=222.736-214.969=7.836.1=258.367-172.062=86.3056.2=457.829-220.184=237.6457.1=505.97-206.797=299.1377.2=586.948-230.176=356.7728.1=762.237-175.995=568.2428.2=915.435-196.99=718.4459.1=1011.181-195.75=905.4312.1.3图2-1北端土压力分布图（单位：Kpa）=6.63*2.1/（13.21+6.63）=0.7m=13.21*（2.1-0.7）/2=17.479KN/m=1.4/3=0.47m=(34.345+68.83)*3.6/2=185.73KN/m=3.6/3*(34.345*2+68.83)/(34.345+68.83)=2.4m=(84.779+194.797)*9.4/2=1314KN/m=9.4/3*(84.779*2+194.797/(8.779+194.797)=4.08m=7.83*5.55/(112.837+7.83)=0.1=112.837*5.54/2=334.21KN/m=5.55-5.45/3=3.7m=(86.305+237.645)*5.57/2=931.356KN/m=5.57/3*(86.305*2+237.645)/(86.305+237.645)=2.43m=(299.173+365.772)*2.21/2=725.07KN/m=2.21*3/(299.173*2+365.772)/(299.173+365.772)=1.05m=(586.242+718.445)*3.96/2=2581.92KN/m=3.96/3*(586.242*2+718.445)/(586.242+718.445)=1.91m2.1.4支撑轴力计算：经计算：∑MaD=19282.168(KN•m/m)∑Ea=1851.499(KN/m)由∑MD=0得：R=19282.168/(17.45-0.5)=1137.59(kN/m)反弯点反力P0计算：P0=1851.499-1317.59=713.908(kN/m)设桩端距离d点为t由M=0得1.2*（10.41+t）*1851.499=725*(t-7.96+1.05)+931.356*(t-5.75-0.1-2.43)+(t-8.06)/3*((33.485t+1172.484)t/2+1127.484)/(586.242+(33.485x+1172.484)x/2)式中x=t-8.06解得x=1.9t=9.96桩长=21.97+9.96=31.93m2.1.5支撑结构及墙面弯矩计算为简化计算，将土层土质划一，取c=10.5Kpa，=r=20挖深17.45m设置五道钢支撑，均匀分布，间距系数计算简图如下图2-2支撑计算简图17.45/（1+5）=2.95m10.5/（20*2.95）=0.1820/（20*3）=0.33根据《深基坑实用内力计算手册》计算=0.490表2-3计算系数表支点第一层支点0.6670.4640.0920.1400.4130.1340.1880.308第二层支点0.4860.3800.0420.1990.3870.0830.1930.297续表第三层支点0.4190.3320.0730.2280.3510.0490.1780.286第四层支点0.3570.2970.0870.2460.3260.0280.1670.279第五层支点0.3090.2710.0950.2580.3090.0150.1590.275各层支点计算表表2-4第一层计算表计算项目系数公式结果单位支点水平力0.667113.76支点上方剪力（-）*-34.62支点下方剪力0.464*79支点处弯矩0.092*31.29土压力零点深度0.140*0.82土压力零点剪力0.413*70.44续表剪力零点处深度0.134*0.79剪力零点处弯矩0.188*63.94嵌固长度0.308*1.848结构最小长度（1++1.2*）*8.82表2-5第二层计算表计算项目系数公式结果单位支点水平力0.486175.4支点上方剪力-0.106（-）*-44支点下方剪力0.380*150.4支点处弯矩0.042*-45.6土压力零点深度0.178*1.79土压力零点剪力-0.387*-153.25剪力零点处深度0.083*0.747续表剪力零点处弯矩-0.193*229.284嵌固长度0.297*2.673结构最小长度（1++1.2*）*13.99表2-6第三层计算表计算项目系数公式结果单位支点水平力0.419294.7支点上方剪力-0.087（-）*-45.7支点下方剪力0.332*214.5支点处弯矩0.073*-167.5土压力零点深度0.228*2.736土压力零点剪力-0.351*-202.6剪力零点处深度0.049*0.54剪力零点处弯矩-0.178*456.8续表嵌固长度0.286*3.65结构最小长度（1++1.2*）*18.92表2-7第四层计算表计算项目系数公式结果单位支点水平力0.357391.4支点上方剪力0.060（-）*-48.9支点下方剪力0.297*314.5支点处弯矩0.087*404.9土压力零点深度0.246*3.96土压力零点剪力-0.323*-440.5剪力零点处深度0.028*0.42剪力零点处弯矩-0.167*-920.5嵌固长度0.279*4.185结构最小长度（1++1.2*）*25.6表2-8第五层计算表计算项目系数公式结果单位支点水平力0.309569.6支点上方剪力0.022（-）*-34091支点下方剪力0.271*430.1支点处弯矩0.095*904.87土压力零点深度0.258*4.5土压力零点剪力-0.309*490.38剪力零点处深度0.015*0.261剪力零点处弯矩-0.159*1514.47嵌固长度0.275*4.48结构最小长度（1++1.2*）*27.932.1.6北端配筋计算按《混凝土结构设计规范》取1000*1000板面为单元混凝土等级为c30，根据上面计算表知，截面最大弯矩为1514.47，保护层厚度为50mm，钢筋采用HRB400级。=1.0=14.3N/取0.518（2-6）解得=17142取34Φ25钢筋均匀布置2.1.7钢支撑强度验算根据计算，钢支撑最大轴力为490KN，支撑间距为3m，支撑轴力N=490*3=1740KN选用609钢管，支撑宽度22.79m，计算长度取11.4m钢管的截面性能：面积：惯性矩：截面模量：回转半径：支撑每米重量:由于支撑自重产生的弯矩由于安装产生的偏心值：由安装偏心产生的弯矩：=33.396+74.07=107.466根据《钢结构设计规范》（2-8）式中──净截面面积；──对x轴的净截面模量；──截面塑性发展系数，这里取1.15；──钢材的抗拉、抗压和抗弯强度设计值，Q235钢取。所以有[]=（考虑最不利组合条件下）即强度满足要求。2.1.8支撑结构几面稳定性验算根据《钢结构设计规范》压弯构件平面内的稳定计算式如下：（2-10）式中──所计算构件段范围内轴向压力的设计值，KN；──所计算构件段范围内最大弯矩的设计值，KN/m；──弯矩作用平面内的轴心受压构件的稳定系数，取0.95；──弯矩作用平面内对较大受压纤维的毛截面模量，取；──参数，；──等效弯矩系数，设计中取1；──长细比，取支撑轴力计算构件段最大弯矩毛截面积A=29807.43计算得231.59>215不满足稳定性弯矩作用平面外的稳定性:（2-11）截面影响系数取0.7整体稳定性系数取1.0满足稳定性支撑不满足稳定性条件的处理:采用临时立桩柱措施,通过增加中间支撑点,减小支撑跨度,以达到支撑稳定性的要求.此时支撑位双跨结构.查表得满足设计要求2.1.9基坑底部土体的抗隆起稳定性验算按普朗德尔求地基承载力的假定，假定桩底的平面为基准面，滑线形状如图5.1所示，按下式进行验算：（2-12）图2-3基坑底部抗隆起稳定性验算图示式中──抗隆起安全系数（二级基坑取2.0）；──坑外地表至桩底各土层天然重度的加权平均值，；──坑内开挖面以下至桩底各土层天然重度的加权平均值,；──基坑开挖深度，最深处；──桩的嵌固深度，；──坑外地面超载，取；、──基坑开挖面以下的土体强度指标；、──地基土的承载力系数，其中，，即基坑抗隆起满足要求。2.1.10抗渗验算在地下水位较高的地区基坑开挖以后，地下水形成水头差hw，使地下水由高处向低处渗流。当渗流力较大时，就有可能造成基坑底部的渗流稳定性破坏。如图,基坑抗流稳定的安全系数应满足下式：图2-4基坑抗渗稳定性验算图示（2-12）式中──坑底土体临界水力坡度，根据坑底土的特性计算，；──坑底土体的相对密度，；──坑底土体天然孔隙比；──坑底土体渗透水力坡度，；──基坑内外土体的渗流水头（m），取坑内外地下水位差，见图5.2；──最短渗径流线总长度（m），；──渗径水平段总长度，m；──渗径垂直段总长度，m；──渗径垂直段换算成水平段的换算系数，本基坑取1.5；──抗渗流或抗管涌稳定性安全系数，取1.5～2.0。本基坑取2.0；本基坑坑底为②－4d2－1粉细砂，根据详细勘察和现场试验资料，，所以有：，，，因此，基坑底抗渗稳定性验算满足要求。2.1.11基坑底板稳定性验算基坑底板的稳定条件：ΣH·gs≥Fs·gw·h（2-13）式中：H—基坑底至承压含水层顶板间距离，m；gs—基坑底至承压含水层顶板间的土的重度，取18kN/m3；h—承压水水头高度至承压含水层顶板的距离，m；gw—水的重度，取10kN/m3；Fs—安全系数，一般为1.0～1.2，本工程取1.1。ΣH=24.88m462.71881.75满足条件2.1.12整体圆弧滑动稳定性验算有支护的基坑的整体稳定分析，采用圆弧滑动法进行验算。分析中所需地质资料要能反映基坑顶面以下至少2～3倍基坑开挖深度的工程地质和水文地质条件。当考虑内支撑作用时，通常不会发生整体稳定破坏。因此，对只设一道支撑的支护结构，需验算整体滑动，对设置多道内支撑时可不作验算。本车站基坑采用多道支撑，故不进行整体稳定性验算。2.2南端结构支护结构计算建筑物绝对标高+2.5m，整平后标高+2.0m，实际挖深16.77m，结构外侧地面附加荷载为20。2.2.1土层分布表2-9土层分布表层号土层名称厚度黏聚力c重度r1填土2.4210-1519.52粉质粘土1.82418.63灰色粉质粘土3.01217.24淤泥质粘土9.01216.95灰色粘土15.01518.16草黄色粉土4.249土层侧向土压力计算按照郎肯土压力计算公式粘性土主动土压力(2-14)粘性土被动土压力（2-15）=（20+19.5*2.42）*0.516-2*15*0.719=13.10（20+19.5*2.42）*0.518-2*24*0.764=-1.657=（20+19.5*2.42+18.6*1.8）*0.508-2*24*0.764=15.33=（20+19.5*2.42+18.6*1.8）*0.557-2*13*0.746=36.46=（20+19.5*2.42+18.6*1.8+17.2*3.0）*0.557-2*13*0.746=65.2PAGEPAGE97PAGE31=（20+19.5*2.42+18.6*1.8+17.2*3.0）*0.665-2*13*0.809=75.7=（20+19.5*2.42+18.6*1.8+17.2*3.0+16.9*9）*0.665-2*13*0.809=178.13=（20+19.5*2.42+18.6*1.8+17.2*3.0+16.9*9）*0.464-2*15*0.618=120.79（20+19.5*2.42+18.6*1.8+17.2*3.0+16.9*9+18.1*0.45）*0.464-2*15*0.618=124.98=（20+19.5*2.42+18.6*1.8+17.2*3.0+16.9*9+18.1*15）*0.464-2*15*0.618=246.77（20+19.5*2.42+18.6*1.8+17.2*3.0+16.9*9+18.1*15）*0.537-2*15*0.733=252.06（20+19.5*2.42+18.6*1.8+17.2*3.0+16.9*9+18.1*15+19.2*4.2）*0.537-2*49*0.733=294.42*15*1.468=44.0414.45*18.1*2.517+2*15*1.468=608.1914.45*18.1*1.86+2*49*1.346=620.14(14.45*18.1+19.2*4.2)*1.86+2*49*1.346=7.380.49361.422.2.2图2-5南端土压力分布图2.2.3支撑内力计算围护挡土结构的内力采用山肩邦男近似解法进行计算，其计算力学图示如图所示。图2-6山肩邦男近似解计算简图山肩邦男近似解法的假定为：（1）在粘性土层中，墙体为底端自由的无限长弹性体。（2）墙体背侧土压力在开挖面以上取三角形，开挖面以下为矩形，已抵消开挖面一侧的静止土压力。（3）开挖面以下土的横向抵抗反力取被动土压力。（4）支撑设置后即为不动支点。（5）下道支撑设置后，认为上道横撑的轴力保持不变且下道横撑点以上的挡土结构保持原来位置。（6）开挖面以下的板桩弯矩M=0那点假想为一个铰，而且忽略铰以下的墙体对上面墙体的剪力传递。下面进行结构内力计算：假定土层为均质土层，c=10.5 Kpa，，基坑挖深16.77m，地面超载20Kpa，设置四道钢支撑取1m宽度计算标准段，四道钢支撑，间距为5.00m5.00m3.00m第一道支撑距桩顶距离为1.77m，第四计算水土压力：开挖面墙背水土压力（2-16）竖向土压力转换为侧向土压力的转换系数，即侧压力系数满足：开挖面以下根据假定，基坑底以下处被动土压力减去静止土压力后的净土压力值：（2-17）式中──距坑底的深度，m。即：根据受力图式可得两个静力平衡方程：由得：（2-18）由得：（2-19）式中──第道支撑的轴力，kN/m；──换算坑顶至坑底高度，m；──第道支撑距当前开挖面高度，m；──最下一道支撑距当前开挖面高度，m；──坑底至桩弯矩为零处的高度，m。（1）第一道支撑处内力计算：此时，，，所以得，化简得：求得：取单位长度（即1m）墙体计算弯矩公式如下：（2）第二道支撑计算：这里，，，所以，化简得：求得，（3）第三道支撑处内力计算：其中，，，，同理，化简得：求得，第四道支撑：化简得：求得，通过计算比较，第四道支撑弯矩最大。2.2.4钢支撑强度验算：最大轴力取545.76kN/m计算轴力基坑宽度14.49m，计算长度钢管的截面性能：面积：惯性矩：截面模量：回转半径：支撑每米重量:由于支撑自重产生的弯矩由于安装产生的偏心值：由安装偏心产生的弯矩：根据《钢结构设计规范》（2-20）式中──净截面面积；──对x轴的净截面模量；──截面塑性发展系数，这里取1.15；──钢材的抗拉、抗压和抗弯强度设计值，Q235钢取。所以有即，满足设计要求。2.2.5支撑结构稳定性验算根据《钢结构设计规范》压弯构件平面内的稳定计算式如下：（2-22）式中──所计算构件段范围内轴向压力的设计值，KN；──所计算构件段范围内最大弯矩的设计值，KN/m；──弯矩作用平面内的轴心受压构件的稳定系数，取0.95；──弯矩作用平面内对较大受压纤维的毛截面模量，取；──参数，；──等效弯矩系数，设计中取1；──长细比，所以：整体稳定性满足要求。2.2.6南端配筋计算：按《混凝土结构设计规范》（2-23）取1000*1000板面为单元混凝土等级为c30，根据上面计算表知，截面最大弯矩为1245.76，保护层厚度为50mm，钢筋采用HRB400级。=1.0=14.3N/取0.518解得=17142取34Φ25钢筋均匀布置第三章施工组织设计3.1基坑施工准备施工需要大量的物资、机具设备、组织安排众多的工种和工人，要统筹安排协调各方面的工作。施工准备工作通常包括，技术准备、施工现场准备、施工物资及劳力准备以及季节施工准备，此外还有施工人员思想工作方面的准备等。基坑工程施工准备是保证工程顺利开展的重要环节，它直接影响到工程的进度、质量、安全及经济效益，因此应十分重视施工准备工作。3.1.1基坑施工的技术准备技术准备的主要工作包括：（1）熟悉、审查图纸及有关设计文件熟悉、审查本基坑工程图纸及有关设计文件对了解、贯彻设计意图有很大意义，是施工前必须做好的一项准备工作，基坑工程的熟图与审图的重点是：①审查设计图纸及说明是否完整、齐全、清楚，图中的尺寸、标高是否准确，图纸之间是否矛盾；②基坑工程与车站结构之间是否有矛盾，支撑及换撑布置对车站施工是否有影响；③各种材料构件的供应是否有问题，规格、性能、质量等能否满足设计要求；④采用降水办法的基坑工程设计降水办法是否会对周边环境造成影响；⑤支护结构设计是否便于土方开挖及大型机械的开行及作业。（2）掌握地形、地质、水文等勘察资料进行所街站地形、地质、水文等自然条件的调查，内容包括：①地形情况包括地形起伏，河流，交通，拟建地区附近建筑物及地下管线的情况；②土层地质情况地层构造，土的性质与类别，土的承载能力、渗透性等；③水文资料河流流量、水质、最高洪水位、枯水期水位，地下水的质量，含水层厚度，流向、流量、流速，地下水最高及最低水位等；④气象资料气温情况、季风情况、雨量、积雪、冻结深度、雨季及冬季的期限等。（3）根据工程的特点，共同研究使用新技术、新工艺、新材料，满足工期和质量要求。（4）编制和审批施工组织设计、质量计划及作业指导书、施工方案。（5）各有关技术资料的准备，各有关材料的进场试验。3.1.2基坑施工的现场准备施工现场准备工作主要是依据设计文件及已编制的施工组织设计中的有关各项要求进行，主要有以下几项工作：(1)拆除障碍物拆除妨碍建筑施工的构筑物或建筑物。与有关管线管理部门取得联系并办理好手续后，拆除车站所占场地的架空电线、埋地电缆、自来水管、污水管、煤气管道等。移除场内的树木。(2)测量放线根据施工实际工程要求，进行场地控制网的测量，使建筑物的平面位置和高程能够严格符合设计要求。施工前应按总平面的要求，组成测量控制网，设置永久性的经纬坐标及水平基桩，便于建筑物的定位放线。(3)“三通一平”“三通一平”是指在建设工程用地的范围内修通道路、接通水源、电源以及场地平整。a.路通为了保证建筑材料、机械、设备和构件早日进场，结合所街站南面的赛上路和西面的江东南路，筑好施工现场的临时运输道路，修整路基和临时路面。路基及路面应适应基坑工程施工机械的要求。b.水通采用Ф100mm上水管从业主提供的供水接口接入，再采用Ф50mm水管沿基坑四周环向布置，然后通过Ф25mm分管引入施工场地内。在基坑四周每50m设置一个阀门及水龙头，以便于水管维修，并将生产用水引入工作面。生活用水的水龙头距离根据实际情况布置。c.电通施工用电由业主指定提供630KVA变压器各2台接驳至施工现场。同时配备功率125KVA发电机4台用于施工前期或临时场地自发电施工以及满足临时停电时小型设备运转及办公照明用电。d.场地布置施工现场的平整工作，是按照建筑总平面设计中确定的标高进行的。在场地平整之前要对现场范围内特殊地段进行处理；对施工用的大型机械、构件的堆放和使用地点，要认真进行碾压，必要时还应做地基处理。3.1.3临时设备的准备（1）施工围墙为了施工的安全和行人的安全，应用围墙将施工用地围护起来，并在主要出入口设置标牌，标明建筑工地名称、施工单位、工地负责人、建筑面积等。（2）临时设施为保证工程顺利开工，应搞好工地的办公室、职工宿舍、食堂、材料仓库、钢筋棚、木工棚、混凝土搅拌站等设施的搭设。尽可能利用原有建筑物或先盖一部分永久性建筑加以利用；临时设施的位置应符合施工现场设计的要求。3.1.4施工物资准备在开工前应对所需施工物质做好需用量计划，做好订货手续，安排运输和储备，以便及时提供所需的机械设备、材料、构件等。开工前应首先做好下列两项物资的准备工作：a.基坑工程施工机械设备及机具进场；b.主要材料及特殊材料、构件的落实。设备的进场前应做好保养工作，进场后应进行安装及试车。材料、构件进场均应检查与验收，并按规定抽样复验。以下是本基坑所需要的主要施工机具：表3-1地下连续墙施工主要机械配备表序号设备名称型号单位数量用电量(KW)1成槽设备金泰SG-40台290*22电焊机AX-500台2026*203钢筋切断机GJ5-40台17.54钢筋弯曲机GJ7-40台135钢筋对焊机UN-100台11006滚压直螺纹机SGZL16-40台45*47高压泵BW-850台420*4续表8排污泵3NWL台63*69空压机1m3台25.5*210履带吊100T台111履带吊200T台112挖掘机1台113砼灌筑架（带漏斗）套414插入式振捣器台44.5*415搅拌桶套27.5*216泥浆实验设备套13.1.5劳动力准备施工队伍应根据劳动力需求计划确定。在实行总承包制的工程中，总承包单位的资质审核。工程项目管理机构，为项目经理部应组织对进入工地的劳务人员做好三级安全教育，特殊工种应进行技术考核，做到持证上岗，并对全体劳务人员进行施工技术交底。表3-2地下连续墙施工作业人员配置表序号工种名称数量（人）备注1现场指挥4每台班、每机组配置2泥浆工123钢筋工244钢筋直螺纹连接165成槽机操作工46起重机操作工47起重指挥48混凝土工169测量、检测2白班、晚班各一人10保洁工10共计=SUM(ABOVE)963.1.6用电准备地下连续墙主要用电设备详见下表：表3-3地下连续墙施工用电设备表序号设备名称型号单位数量单机用电量（KW）总用电量（KW）1成槽设备金泰SG-40台2901802电焊机AX-500台2026*205203钢筋切断机GJ5-40台17.57.54钢筋弯曲机GJ7-40台1335钢筋对焊机UN-100台11001006滚压直螺纹机SGZL16-40台45207高压泵BW-850台420808排污泵3NWL台63189空压机1m3台25.51110搅拌桶套27.515照明用电按电动机械设备、电焊机设备计算出的总用电量的10％考虑设备用电量按以下公式计算：式中P——设备总需要容量（kVA）；P1——电动机额定功率（kW）；按上表计算得电动机用电量P1=334.5kWP2——电焊机额定容量（kVA）；按上表计算得电焊机用电量P2＝620kWcosφ——电动机的平均功率因数取cosφ＝0.75；K1——电动机需要系数，取K1＝0.6K2——电焊机需要系数，取K2＝0.5有关数据代入上式得：P=606.5KVA总的用电量P总=1.1P=606.5×1.1=667.2(KVA)地下连续墙施工施工期间的现场用量在施工临时用电方案中统一考虑，用电需求在现场临时用电负荷范围之内，可满足要求；施工用水按总图中的用水管线沿围墙周边布置，多处设置有4寸接水头，供地下连续墙施工用水。3.1.7季节施工及应急准备工作应急准备（1）季节施工的准备工作①雨季施工准备工作上海处在多雨的地带，由于本工程工期紧迫，不可能在雨天完全停工，因此必须采取雨季施工措施。a.雨季施工注意切实做好避雷装置和防漏电措施，并加强对现场用电设备的检查。b.雨季开挖时应多掌握气象信息，在开挖坡面上及时铺设塑料薄膜，土挖到近基坑底时若有雨则不宜挖底层土至基底标高，应抽无雨间隙在挖基底土的同时紧跟着浇捣素混凝土垫层。c.在雨季施工，基坑底两侧的排水沟和集水坑应加大加深，以适应大体积抽水的及时需要，尽量做到雨停时基坑内无积水现象。d.雨季对基坑作业，脚手架、支撑均应加强措施，严加检查，防止危险②冬季施工准备工作a.安排冬期施工项目，编制冬期施工技术措施或方案，应考虑防止地基受冻或因地基冻胀带来灾害；b.准备冬期施工保温材料和混凝土、砂浆早期抗冻外加剂、取暖加热燃料。c.做好生活用房、作业棚及搅拌站以及供水管网、热力管网的防冻保温和供热。上水管、消防水管应埋在冻结线以下，外露及埋设较浅的水管应做好保温防冻措施；下水管道应有足够的坡度防止积水冻坏；d.施工机械设备应采取防冻措施；e.现场应准备好必要的消防器材，增设消火栓，预防火灾发生；f.组织冬季施工培训，学习冬季施工有关规范、规定和冬季施工的理论、操作技术。③夏季施工准备工作上海夏季温度很高，夏季施工因气温高，水分蒸发快，混凝土表面容易产生收缩裂缝。为此，应设法防止阳光暴晒，减少水分的蒸发，在浇捣混凝土时需覆盖，整个工艺过程要短，及时浇筑，并应及时覆盖和湿润养护。尤其在高温时更要加强养护，保证质量。（3）应急准备工作根据工程特点及季节、周围环境，预估基坑开挖中可能出现的问题，做好应急准备工作，对工程顺利进展十分重要。在施工前，应准备好：①针对可能出现的情况，制定好预防对策及相应的应急措施；②落实必要的器具材料，如井点降水设备等；③做好监测方案及测点的布置；④组织落实应急抢险的人员。3.2施工方案3.2.1概况昌平路站是本工程中的一个中间站，其上行线上方车站为长寿路站，上行线下方车站为静安寺站。根据总体线路走向，该站沿常德路大致呈南北布置。车站形式为地下二层（侧式）现浇钢筋砼箱形结构，车站设计里程桩号SCK14+326.997～SCK14+664.857，全长337.86m（内净），站台范围内总宽度24.15m（内净），其余（除端头井外）总宽度14.49m（内净）。3.2.2施工工法施工方法简述(1)施工工艺流程单幅槽段地下连续墙，施工作业流程见图1.2-1所示，施工工况见图1.2-2所示。地下连续墙施工方法采用槽壁机成槽，膨润土泥浆护壁。测量放线测量放线成槽机安装泥浆护壁拌制导墙制作挖槽施工壁面检测清孔换浆土方外运钢筋笼制作吊放锁口管钢筋笼、二清顶升接头管浇注混凝土泥浆循环处理图3-1施工作业流程图图3-2单幅槽段地下连续墙工况流程图3-2单幅槽段地下连续墙工况流程(2)主要设备配备a.成槽设备：配备2台金泰SG-40液压抓斗。b.辅助吊机根据本工程地墙钢筋笼起重量以及流水作业计划安排，共采用2台吊机进行钢筋笼吊放。其中配置1台200T履带吊主机，另配置1台100T履带吊副机，实施两机联合进行作业，用双机抬吊方法来完成钢筋笼的整体吊装及入槽施工。c.泥浆系统设备为保证泥浆的性能指标及循环系统的正常运作，泥浆系统配备自制泥浆系统设备、送浆及回浆设备、废浆处理设备等。d.成槽浇注的辅助设备配备刷壁器、砼浇灌机架和锁口管顶升架等辅助设备，砼浇灌采用Φ258导管。e.钢筋加工设备钢筋的下料、预埋件的制作和钢筋笼的焊接均在现场进行，现场按场地