廣州地鐵深基坑支護設計資料

廣州地鐵深基坑支護設計與施工介紹史海歐廣州市地下鐵道設計研究院廣州地鐵深基坑支護一、廣州地鐵車站深基坑支護介紹六、關(guān)于水、土壓力的設計和認識二、類型綜述三、圍護結(jié)構(gòu)嵌固深度七、環(huán)境影響預估設計問題四、鋼支撐設計與施工五、錨桿的設計與施工八、信息化設計和施工九、基坑設計送審資料要求十、問題討論和認識一、廣州地鐵車站深基坑支護介紹1、一號線地下車站圍護結(jié)構(gòu)匯總2、廣州地鐵二號線車站圍護結(jié)構(gòu)匯總3、廣州地鐵三號線車站圍護結(jié)構(gòu)匯總圍護結(jié)構(gòu)型式車站名總長（m）所占比例（%）地下連續(xù)墻芳村（600北端）、黃沙（600）、長壽路（600）、公園前（B區(qū)，800）205225人工挖孔樁園形花地灣（西側(cè)）、芳村（南端）、陳家祠、公園前、烈士陵園、東山口、楊箕、體育西路、體育中心427850矩形西門口（1000x1300）4545鉆孔灌注樁農(nóng)講所（1200）、東山口（1200）、楊箕（部分1000）84110放坡開挖（邊坡防護）花地灣（東側(cè)）、芳村（南端）、公園前（A區(qū)）5418土釘支護廣卅東站和折返線（基坑12-17.2米深）16021.一號線車站圍護比較2.二號線車站圍護比較圍護結(jié)構(gòu)型式車站名總長（m）所占比例（%）地下連續(xù)墻海珠廣場站（厚800，深24.5、26.5，通道600厚）71210人工挖孔樁園形鷺江、中大、曉港、江南西、公園前、火車站（局部）、紀念堂、越秀公園（北端）213030矩形客村站、市二宮、三元里143820鉆孔灌注樁琶州站、磨碟沙、紀念堂（北端）、越秀公園（南端）127818水泥土地錨復合支護新港東站71010土釘墻支護赤崗站（15.76）、廣卅火車站（15.6）、三元里(局部)83212圍護結(jié)構(gòu)型式車站名總長（m）所占比例（％）地下連續(xù)墻赤崗塔站、瀝滘站、廈滘站、市橋站、天河客運站、

五山站282733.6%人工挖孔樁廣州東站、林和西站、體育西路站、珠江新城站、客村站、漢溪站、華師站、崗頂站、石牌橋站349541.5%鉆孔灌筑樁大塘站、大石站、番禺廣場站175920.9%重力式擋墻與放坡漢溪站3404.0%3.三號線車站圍護結(jié)構(gòu)比較表二.廣州地鐵各種支護類型綜述

2.1地下連續(xù)墻

2.2人工挖孔樁

2.3鉆（沖）孔灌注樁

2.4土釘墻支護

2.5水泥土墻和水泥土地錨復合支護

2.6組合式支護結(jié)構(gòu)設計

2.7地鐵車站支護結(jié)構(gòu)與內(nèi)襯的經(jīng)濟分析支護結(jié)構(gòu)圍護結(jié)構(gòu)支撐結(jié)構(gòu)擋土擋水結(jié)構(gòu)擋土+擋水結(jié)構(gòu)擋土結(jié)構(gòu)地下連續(xù)墻密排挖孔樁密排攪拌地鉆孔樁+旋噴樁鉆孔樁+攪拌樁鉆孔樁+止水圍幕間隔樁土釘墻鋼結(jié)構(gòu)支撐鋼筋混凝土支撐錨桿、錨索支撐逆作法施工廣州地鐵常采用的支護結(jié)構(gòu)可按以下類型劃分2.1地下連續(xù)墻

2.1.1適用地質(zhì)條件各種軟弱地層。以淤泥類軟土、飽和砂層為主的地層及周圍有重要建筑物的情況。

2.1.2地下墻的優(yōu)點

①結(jié)構(gòu)的整體剛度和防滲性（止水效果）好；

②如支撐得當，且配合正確的施工方法和措施，連續(xù)墻可較好的控制軟土地層的變形；

③常作為主體結(jié)構(gòu)的一部分來考慮；采用機械化作業(yè)，施工條件好。2.1.3地下墻的缺點①僅作為臨時擋土結(jié)構(gòu)時成本較高；②一般常規(guī)設備下，在遇到巖層時成槽困難，施工慢，需先沖孔（槽壁孔＜5MPa巖石）；③泥漿易污染環(huán)境；對施工機具要求高。

2.1.4廣州地鐵應用地下墻情況

一號線：芳村站、黃沙站、長壽路站、公園前站（節(jié)點處）；

二號線：海珠廣場站；

三號線：市橋、廈滘、瀝滘、赤崗塔、五山、天河客運站。

五號線：大坦沙、中山八、科穎路、魚珠、大沙東、大沙地、文沖海珠廣場站地下連續(xù)墻海珠廣場站地下連續(xù)墻海珠廣場站地下連續(xù)墻海珠廣場站地下連續(xù)墻海珠廣場站地下連續(xù)墻三號線市橋站地下連續(xù)墻三號線市橋站地下連續(xù)墻三號線廈滘站地下連續(xù)墻三號線廈滘站地下連續(xù)墻三號線瀝滘站地下連續(xù)墻三號線瀝滘站地下連續(xù)墻三號線赤崗塔站地下連續(xù)墻三號線赤崗塔站地下連續(xù)墻三號線五山站地下連續(xù)墻三號線五山站地下連續(xù)墻三號線天河客運站地下連續(xù)墻三號線天河客運站地下連續(xù)墻2.1.5地下連續(xù)墻的設計要點

①槽段寬度一般為5m或6m，與支撐布置相匹配。當近側(cè)地面荷載較大或周圍環(huán)境保護要求較高時，可采取高導墻、加大泥漿比重或?qū)⒉鄱螌挾葴p小等措施。

② 常用接頭型式：1．直接連接構(gòu)成接頭2．使用接頭管建成的接頭3．使用接頭箱建成的接頭4．十字鋼板接頭5．工字鋼板接頭6．用隔板建成的接頭7．預制構(gòu)件建成的接頭8．其它型式接頭廣州地鐵采用了兩種接頭傳統(tǒng)的鎖口管接頭和工字形鋼板接頭。黃沙站和長壽站采用鎖口管接頭，芳村站和公園前站、海珠廣場站采用工字形鋼板接頭。三號線六個車站全采用鎖口管接頭。從現(xiàn)場的調(diào)查情況來，不論是施工的難易程度還是防水效果，工字形鋼板均明顯優(yōu)于鎖口管接頭，但工字形鋼板接頭用鋼量較大。

十字剛性接頭：對于軟土地基，為保護連續(xù)墻的整體剛度，應設置剛性連接接頭，常用的剛性接頭形式有一字型和十字型穿孔鋼板接頭。如圖3-14。為上海地鐵二號線工程常用的鋼性接頭型式。墻體套接柔性止水接頭型式：廣州市區(qū)的下臥風化巖較淺,圍護墻一般不會發(fā)生不均勻沉降,只須考慮水平向的整體剛度,較適合采用墻體套接柔性止水措施的接頭型式.I、II期墻體套接采用"凹凸型"接頭板,中間夾35cm寬的優(yōu)質(zhì)塑膠止水帶，如圖3-13。為保證止水帶真正起到止水效果,施工時必須保證止水帶到位、扶正、不脫落，不夾斷，并做到接頭縫處無泥皮.無沉渣。具體技術(shù)措施是：必須保證槽段底部進入不透水的淤積土層，并在預留接頭槽條處安上止水帶，且在其底部留置2m，以保證接頭板上拔時止水帶不會跟著起拔，另在接頭槽條垂直方向相距2m左右再加一條扶正鐵片，以保證止水帶與接頭板垂直。同時應掌握好接頭的起拔時間，起拔速度以及接頭板與止水帶的夾縫寬度（一般2-3mm）并適當潤滑接頭板壁，確保止水帶不脫落，不夾斷。該接頭型式對施工工藝要求高，目前國內(nèi)的施工單位還在探索階段，香港地鐵已廣泛采用。由于該接頭止水效果好，墻體水平剛度大，對廣州地鐵來講，是較好的接頭型式，但限于目前的施工水平，只能用于人工成槽連續(xù)墻。2.2人工挖孔樁2.2.1適用地質(zhì)條件以粘土及粉質(zhì)粘土為主的土層、半土半石地層。2.2.2優(yōu)點①施工機具簡單，成本低；②工作面多，整體施工速度比較快；③ 無泥漿、噪音公害；④ 砼質(zhì)量保證，并可擴大頭和咬合密排防水性能好。2.2.3缺點①人員在樁孔內(nèi)作業(yè)，工作環(huán)境惡劣，安全性差；②施工抽水容易引起周邊地層的變形；③軟弱地層，容易發(fā)生涌泥、涌沙、坍孔等險情。2.2.4廣州地鐵的應用情況①一號線：55%的車站圍護結(jié)構(gòu)采用（10座車站）；②五號線：40%

鷺江站圍護結(jié)構(gòu)布置及地質(zhì)圖

②二號線：50%的車站圍護采用（11座車站）；

曉港站圍護樁及配筋圖曉港站圍護樁支撐及地質(zhì)

江南西站人工挖孔樁相切圖

越秀公園站圍護樁支撐及地質(zhì)

三元里站人工挖孔方樁配筋圖

③三號線：珠江新城站人工挖孔樁珠江新城站人工挖孔樁體育西站人工挖孔樁體育西站人工挖孔樁林和西站人工挖孔樁林和西站人工挖孔樁客村站人工挖孔樁漢溪站人工挖孔樁崗頂站人工挖孔樁華師站人工挖孔樁華師站人工挖孔樁2.2.5 廣東地區(qū)限制采用人工挖孔樁的文件粵建管字[2003]49號文：挖孔開挖工作面以下，有下列情況之一者，不得使用挖孔樁：①地基土中分布有厚度超過2m流塑狀泥或厚度超過4m的軟塑狀土；②地下水位以下在層厚超過2m的松散、稍密的砂層或?qū)雍癯^3m的中密、密實砂層；③溶巖地區(qū)；④有涌水的地質(zhì)斷裂帶；⑤地下水豐富，采取措施后仍無法避免邊抽水邊作業(yè)；⑥高壓縮性人工雜填土厚度超過5m；⑦工作面3m以下土層中有腐植質(zhì)有機物、煤層等可能存在有毒氣體的土層；⑧孔深超過25m或樁徑小于1.2m；⑨沒有可靠的安全措施，可能對周圍建（構(gòu)）筑物、道路、管線等造成危害。2.2.6間隔樁的問題①在穩(wěn)定性比較好的地層是可行的；②樁間暴露的土層：采用噴錨支護或模筑砼；2.3

鉆（沖）孔灌注樁2.3.1 適用地質(zhì)條件可在各種軟弱地層中采用。2.3.2 優(yōu)點①施工機械化程度高，成孔速度快；②施工中無降水和抽水現(xiàn)象，對周邊地層影響?。虎蹎螛冻杀据^地下連續(xù)墻低。2.3.3 缺點①普通鉆孔樁最小樁間距不宜小于150m；樁間要采用旋噴或擺噴來止水，整體剛度差；②排樁為彈性結(jié)構(gòu)，旋噴樁為脆性結(jié)構(gòu)，基坑開挖中，樁間止水效果不好；③排樁施工垂直容許偏差1%，也就是15m偏差150mm，擋土和止水結(jié)構(gòu)容易在深處錯位。2.3.4 廣州地鐵應用情況①一號線：農(nóng)講所ф1200的間隔樁，凈距400；東山口ф1200的間隔樁，凈距600；②二號線：琶洲和磨碟沙的為ф1000@1150，東部區(qū)間最大為ф800@950；越秀公園由挖孔樁改為沖孔樁ф1300，紀念堂ф1000@1000；③三號線：

番禺廣場站鉆孔樁

番禺廣場站鉆孔樁

大石站鉆孔樁

大石站鉆孔樁

大石盾構(gòu)始發(fā)井大石盾構(gòu)始發(fā)井大石盾構(gòu)始發(fā)井大石盾構(gòu)始發(fā)井2.4土釘墻支護2.4.1適用地質(zhì)條件以粘土及粉質(zhì)粘土為主的土層、半土半巖地層；周邊環(huán)境條件容許。2.4.2優(yōu)點①節(jié)省投資，至少可節(jié)省一半；②可進行信息化設計與施工，施工速度快；③基坑作業(yè)空間開闊，無內(nèi)支撐，主體結(jié)構(gòu)施工快；④土釘支護可以和預應力錨桿聯(lián)合使用。2.4.3缺點①土釘和錨桿需占用基坑周圍的地下空間；②淤泥、流砂及有大量滲水的地層，不宜采用；③土體有較大位移。2.4.4廣州地鐵的應用情況①一號線：廣州東部和折返線17.2m深基坑；②二號線：赤崗站（15.76m）、廣州火車站（15.6m）、三元里站；1、赤崗站土釘施工的關(guān)鍵是要防止地下水從邊坡涌出，先在基坑的外圍護打兩排攪拌樁作為止水帷幕，土釘水平與豎直間距都是1.5m，局部為1.5m×1.2m或1.2m×1.2m，土釘?shù)你@孔直徑為120mm，土釘為Ⅱ級鋼筋，一次注漿，注漿壓力為0.4Mpa，土釘體注漿材料采用水泥凈漿，強度為20Mpa，土釘入射角10°，見圖；2、廣州火車站

上部土層第一次先噴100mm，安設鋼筋網(wǎng)，再噴50mm，下部巖層第一層噴50mm，安設鋼筋網(wǎng)，再噴50mm，噴射混凝土為0.8Mpa防水混凝土，強度為C20，在混凝土噴射過程中設置的鋼筋網(wǎng)φ8@200×200的鋼筋網(wǎng)和一層二級鋼筋φ16@1500×1500的加強鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)搭接長度為300mm，加強鋼筋網(wǎng)采用焊接連接?；疖囌净庸卜秩齻€區(qū)，其中在南北兩端（A、C區(qū)）采用人工挖孔樁，支撐采用預應力水泥砂漿錨桿。樁長20m，樁徑φ1000，頂部加冠梁。錨桿用鋼絞線，長21米，錨桿的鉆孔直徑φ150，錨桿的錨固段長10m，自由段長7m。3、三元里站人工挖孔樁的上部采用土釘墻圍護2.4.5 土釘支護用于地鐵車站基坑開挖的可行性①國外用于直立基坑的土釘支護最深達21m；②北京莊勝廣場基坑16.2m，萬富大廈16.8m，通港大廈17m等；③廣州地區(qū)大量采用：東風路安倍工程16～18m，中旅大廈16～17m。林和西站土釘墻支護林和西站土釘墻支護漢溪站土釘墻支護漢溪站土釘墻支護廣州東站土釘墻支護廣州東站土釘墻支護四號線大小區(qū)間盾構(gòu)始發(fā)井基坑深20m四號線大小區(qū)間盾構(gòu)始發(fā)井基坑深22m2.4.6土釘支護和復合土釘支護

與連續(xù)墻和柱列式灌注樁擋墻不同，土釘支護的噴射混凝土面層并不是支護結(jié)構(gòu)的主體，而且整個支護是與基坑挖土過程同時完成的。

常用的土釘是鉆孔注漿釘，以變形鋼筋為中心體。在成孔困難的松散砂土、軟粘土中也可擊入鋼管作為土釘體然后注漿。不注漿的擊入釘可用角鋼作釘體，它能立即起到穩(wěn)定土體的作用。土釘支護的施工速度快、用料省、造價低；與樁墻支護相比，工期?？煽s短一半以上，成本大概只及其三分之一。密集的土體群體與周圍土體組成一整體，土釘在其中兼具加筋的作用，因此，土釘與土體之間的界面粘著力使其受拉并起作用，因而不同于主動壓緊的預應力錨桿。土釘支護過程中可以根據(jù)現(xiàn)場的監(jiān)測資料反饋進行信息化施工，這樣使土釘施工的基坑能夠保持相當高的安全可靠性。

為了嚴格控制支護變形和在不良地層中施工，土釘支護可以和預應力錨桿聯(lián)合使用，其特點是邊開挖、邊支護，但錨桿從安裝到施加預應力需要一個過程，而土釘可以較為迅速的發(fā)揮作用。土釘還可與錨桿與微型樁三者組成復合土釘支護，可以解決多數(shù)地質(zhì)條件下大型基坑支護的需要。但土釘和錨桿必須占據(jù)周圍邊地下空間，這樣使其使用受到限制。

2.5水泥土墻和水泥土地錨復合支護2.5.1廣州地鐵二號線新港東站基坑圍護結(jié)構(gòu)采用雙排加筋?650mm攪拌水泥土樁與預應力水泥土地錨相結(jié)合。

新港東站南面深基坑開挖至14.5m時底板施工現(xiàn)場（工字鋼插在旋噴攪拌樁里）新港東站試驗段現(xiàn)場照（工字鋼插在旋噴攪拌樁邊側(cè)）

2.5.2支護方案的設計特點1、9.0m基坑的設計2、14.5m基坑的設計新港東站西邊北面風道現(xiàn)場照

新港東站西面通道一覽2.5.3廣州地鐵二號線磨碟沙站基坑圍護結(jié)構(gòu)采用灌注樁加自帶式錨筋結(jié)構(gòu)水泥土地錨方案：深度14.91m的基坑

廣州地鐵二號線磨碟沙站基坑圍護結(jié)構(gòu)現(xiàn)場照（在砂層、淤泥層采用水泥土地錨坑內(nèi)空曠、使大型機械可在坑內(nèi)施工）

2.6組合式支護結(jié)構(gòu)設計

2.6.1常用的組合式支護結(jié)構(gòu)型式有：混合型組合支護結(jié)構(gòu)、階梯型組合支護結(jié)構(gòu)及拱形排樁或連續(xù)墻結(jié)構(gòu)。

2.6.2混合型組合支護結(jié)構(gòu)應符合下列規(guī)定：

1）當采用排樁與高噴組合支護時，應嚴格控制支護結(jié)構(gòu)位移。

2）場地地下水位較高，土層滲透系數(shù)較大，基坑工程需要止水時，可采用水泥土攪拌樁和排樁的組合支護，攪拌樁和排樁之間應保持適當?shù)木嚯x。

3）拱形排樁與拱形水泥土墻的支護結(jié)構(gòu)宜看作薄殼按整體位移控制設計，當無經(jīng)驗時，可按單一的排樁支護結(jié)構(gòu)設計，并應驗算旋噴樁或水泥土墻的承載力。圖2.6.1部分混合型支護結(jié)構(gòu)l

擺噴墻

2樁

3旋噴樁4冠梁

5水泥土墻

6土釘墻2.6.3階梯型組合支護結(jié)構(gòu)應符合下列規(guī)定：

1）當增加擋土排樁的嵌固深度難度較大，主動側(cè)有部分可利用的空間時，可在同一剖面用上部放坡開挖、下部用排樁或連續(xù)墻的組合式支護結(jié)構(gòu)。

2）當微風化巖層位于基坑開挖面以上，且?guī)r層或其節(jié)理的傾向向基坑外時，多支點樁墻可嵌入中、微風化巖0.5~1.0米，但巖層開挖邊與樁墻邊緣的距離必須大于500mm，且樁墻底部必須采取打錨桿等加固措施，以保證坑壁有足夠的支持。為防止巖面局部塌落，可采取噴錨護面。圖2.6.2階梯型組合支護結(jié)構(gòu)型式1

錨桿

2排樁

3土釘圖2.6.3多支點樁墻結(jié)構(gòu)與錨釘支護組合1

冠梁

2錨桿或支撐

3止水帷幕4錨釘

5中微風化巖

2.6.4拱形排樁或連續(xù)墻成拱支護應符合下列規(guī)定：

1）對排樁成拱支護結(jié)構(gòu)，樁與樁之間應交接。

2）計算拱型擋土結(jié)構(gòu)的受力及變形時，可將整個拱的剛度作為計算剛度。

3）對排樁形成的拱型支護結(jié)構(gòu)，樁頂應設冠梁。

4）對拱型支護結(jié)構(gòu)，應保證拱支座穩(wěn)定，拱支座位移不應大于30mm。圖2.6.4拱形支護結(jié)構(gòu)型式2.7地鐵車站支護結(jié)構(gòu)與內(nèi)襯的經(jīng)濟分析廣州地鐵一、二號線工程地下車站的明挖結(jié)構(gòu)型式，共分為五種類型：復合墻結(jié)構(gòu)、剛性結(jié)構(gòu)、疊（重）合墻結(jié)構(gòu)、單一墻結(jié)構(gòu)和分離式結(jié)構(gòu)。復合墻結(jié)構(gòu)和剛性結(jié)構(gòu)的計算模式為共同變形法和協(xié)調(diào)變形法，以受力機理和計算結(jié)構(gòu)來分析，排樁與內(nèi)襯協(xié)調(diào)變形，共同分擔水土壓力，而內(nèi)襯內(nèi)力較小，它們?yōu)橥环N類型的結(jié)構(gòu)，一般內(nèi)襯厚度為0.4~0.5m。內(nèi)襯與排樁的結(jié)合，結(jié)構(gòu)剛度較大，可利用樁側(cè)摩阻力和樁身重量來抗浮。但這類結(jié)構(gòu)型式難以做到內(nèi)襯砼不開裂和完全不滲水。廣州地鐵二號線工程大量采用了疊（重）合墻結(jié)構(gòu)形式：圍護結(jié)構(gòu)與內(nèi)襯緊貼在一起但中間夾防水隔離層，圍護樁與內(nèi)襯不能完全協(xié)調(diào)變形，故內(nèi)襯將比疊合墻結(jié)構(gòu)的內(nèi)襯分擔大4~5倍的內(nèi)力，內(nèi)襯外側(cè)最大配筋率達1.75%（內(nèi)襯厚度與疊合墻一致均為500時），故一般內(nèi)襯厚度為0.5~0.6m。不考慮圍護結(jié)構(gòu)參與主體結(jié)構(gòu)的受力模式為分離式結(jié)構(gòu)，主體結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)墻厚度一般為0.7~0.8m。單位:萬/延長米

序號結(jié)構(gòu)型式密排挖孔樁樁徑(mm)內(nèi)襯厚度(mm)增加土石方開挖量(m3)樁間處理加防水造價(萬元)初設概算價(萬元)結(jié)構(gòu)預埋件(萬元)內(nèi)襯外向豎向配筋率ρ投標均價(萬元)1疊合式φ12005008.50.465.54(6.39)0.850.73%4.652重合式φ12005008.50.635.71-1.75%4.433分離式φ120080013.50.225.90-1.05%4.554單一墻1100x1800(矩形)--0.354.85(5.2)0.35-4.305800地下連續(xù)墻--0.255.72(6.22)0.50-4.20結(jié)構(gòu)埋深考慮盾構(gòu)過站以16.8米計，圍護結(jié)構(gòu)長按19.0米計。挖孔樁概算1458元/m3(方樁1494)，內(nèi)襯1307元/m3計；地下連續(xù)墻綜合概算以3600元/m3計。1000X1800（矩形）單一墻投標價計為4.13萬元。疊合墻結(jié)構(gòu)預埋件以一號線工程實例計算。本表造價僅計及圍護樁，內(nèi)襯墻、樁間處理、預埋件和防水，土方僅計比單一墻增加的土方。初設概算計算時一般均不計結(jié)構(gòu)預埋件價格，括號內(nèi)數(shù)值為計及結(jié)構(gòu)預埋筋（件）的造價。一號線工程僅烈士陵園和東山口兩站為疊（重）合墻，內(nèi)襯分別為0.45和0.5米，不考慮圍護結(jié)構(gòu)一起作用的分離式結(jié)構(gòu)型式，我們常常認為價格最高，一號線東站的內(nèi)襯墻厚為600，二號線火車站內(nèi)襯為600，單跨無柱赤崗站內(nèi)襯為800，磨碟沙站內(nèi)襯為700?，F(xiàn)以800計，分離式結(jié)構(gòu)比疊（重）合墻的內(nèi)襯增加300厚，每延米增加砼4.15m3，土石方5m3，但疊（重）合墻內(nèi)襯的配筋大于分離式結(jié)構(gòu)。而當采用挖孔樁為圍護時，疊（重）合墻要增加護壁砼鑿除及外運的費用和樁間回填砼的費用，因而分離式結(jié)構(gòu)綜合造價略高于疊（重）合式，增加0.12萬元/延米。

整個車站主體圍護長以400米計，分離式僅增中費用近50萬，但如采用分離式設計，圍護結(jié)構(gòu)節(jié)省的費用遠大于幾百萬，而且內(nèi)側(cè)墻加厚，配筋少，對頂、底板的受力有利，尤其是增強了結(jié)構(gòu)自防水能力。

三、圍護結(jié)構(gòu)入土深度

1、墻前受無限土體作用時插入深度的確定

2、廣州地區(qū)建筑基坑支護技術(shù)規(guī)定(98-02)3、圍護結(jié)構(gòu)嵌固深度的經(jīng)驗

4、圍護結(jié)構(gòu)的樁頂標高和嵌入深度問題

1、墻前受無限土體作用時插入深度的確定插入深度與車站開挖深度、地質(zhì)條件和支撐道數(shù)、剛度有關(guān)。支撐道數(shù)越多，插入深度越淺。廣州地鐵兩層車站一般采用二～三道支撐是安全、經(jīng)濟、合理的。廣州地鐵車站底板大部分座落在風化巖層上，既非土，也非完整基巖。在土層中，主要是基坑開挖后外側(cè)土柱超載造成基坑內(nèi)土體被隆起破壞。

而巖層中主要是基坑下巖體強度不足造成結(jié)構(gòu)傾覆破壞。圍護結(jié)構(gòu)按以下方法來確定插入深度：（以兩層地下站為例）

1）根據(jù)山肩幫男近似解法計算各地層中插入深度表插入地層名稱粉質(zhì)粘土<5一2>強風化層中風化層插入深度（m）5.53.52.5

2）根據(jù)彈性有限元進行驗算彈性有限元驗算結(jié)果表插入地層名稱最大壓應力巖土水平容許應力被動土壓力（kPa）（kPa）（kpa）粉質(zhì)粘土<5一2>188238強風化層117200224中風化層77300241

插入深度驗算結(jié)果，均滿足要求。

3）圍護結(jié)構(gòu)在基巖中的插入深度根據(jù)《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設計規(guī)范》（JTJ024一85）嵌入樁入巖深度計算公式印證。嵌入巖石深度驗證結(jié)果表

圍護結(jié)構(gòu)插入地層名稱最終基坑面處彎矩嵌入巖層深度MH（kN.m）h（m）強風化層84.671.53中風化層64.321.03由于本公式適用于新鮮巖層，而車站區(qū)域范圍內(nèi)巖層風化嚴重，軟化系數(shù)較高，故應有足夠的安全富裕量。2、廣州地區(qū)建筑基坑支護技術(shù)規(guī)定(98-02)：6.6.7當有經(jīng)驗且滿足下列條件之一時，可不驗算嵌固深度：

1墻體入中風化巖不小于1.5m或入微風化巖不小于1倍墻厚；

2有兩道或以上的支撐；

3滿足內(nèi)力與變形計算的要求。6.6.8對同時承受水平和豎向荷載的地下連續(xù)墻，嵌固深度設計值應取下列三者中的最大值：

1按水平荷載要求計算的支護結(jié)構(gòu)嵌固深度設計值；

2按豎向荷載要求計算的支護結(jié)構(gòu)嵌固深度設計值；

3考慮墻底止水要求的入土深度設計值。

3、圍護結(jié)構(gòu)嵌固深度的經(jīng)驗：圍護結(jié)構(gòu)插入土層中，在確定其入土深度時，必須進行墻體的抗滑動、抗傾覆和整體穩(wěn)定性以及墻前基底土體的抗隆起和抗管涌穩(wěn)定性驗算；當圍護結(jié)構(gòu)插入巖層中時，其嵌入深度需根據(jù)基坑開挖深度、支撐體系、巖層風化程度，進行穩(wěn)定和變形計算、并參照類似工程予以確定。一般二層車站在不同地層中三道支撐圍護結(jié)構(gòu)插入深度見下表各地層中插入深度表插入地層名稱粉質(zhì)粘土（5-2）全風化層（6）強風化層（7）中風化層（8）微風化層（9）計算值（m）54321插入深度（m）5.54.53.52.51.54、圍護結(jié)構(gòu)的樁頂標高和嵌入深度問題在設計中要考慮圍護樁頂一般情況下施工后難以鑿掉，而規(guī)劃部門要求道路覆土不小于2米或3米，重合墻結(jié)構(gòu)還應利用圍護樁頂做壓頂梁來抗浮。因此樁頂標高不應太高，設計中必須認真考慮其標高。由于廣州的地質(zhì)條件普遍為上軟下硬。圍護樁一般進入巖層。嵌固深度除考慮防水抗?jié)B要求外，地鐵工程為多支點的支護結(jié)構(gòu)且基坑較深，因此不一定要取0.2H的要求。當有經(jīng)驗且有二道或以上的支撐時，可不驗算嵌固深度，因此嵌固深度普遍可以減少，節(jié)省投資，加快施工進度。

四、地鐵車站深基坑的鋼支撐設計1、內(nèi)支撐的種類2、鋼支撐的承載力分析3、鋼支撐剛度對基坑位移的影響分析4、鋼筋混凝土支撐應符合的要求5、鋼腰梁應符合的構(gòu)造規(guī)定6、支撐體系設計要點7、斜支撐設計1、內(nèi)支撐的種類基坑內(nèi)支撐按其材料可以有鋼管支撐、型鋼支撐、鋼筋混凝土支撐、鋼和鋼筋混凝土的組合支撐等種類。

內(nèi)支撐,不占用基坑外側(cè)地下空間,防水優(yōu)于錨桿。

鋼支撐桿件的標準化、工具化，便于安裝和拆除，可以施加預應力以合理地控制基坑變形，架設速度較快,可以回收再利用。

鋼筋混凝土支撐的整體剛度好、變形小、安全可靠，但施工制作時間長，拆除比較繁重，回收利用率低。支撐系統(tǒng)應根據(jù)不同環(huán)境條件因地制宜設置。N19.8m5kNq2、鋼支撐的承載力分析

廣州地鐵明挖車站采用鋼支撐。一般采用

600壁厚10、12mm的圓鋼管，其計算如圖（兩端鉸支）：

5kN—考慮可能加在鋼支撐上的施工荷載；為壓彎構(gòu)件。由鋼支撐所能承受的壓力N值來決定鋼支撐的數(shù)量及布設。鋼支撐固定端和活動端的構(gòu)造是不相同的?；顒佣藶榉奖憬o鋼支撐預加軸向壓力，即實際情況可能是一端鉸支、一端固定。桿端約束越強，臨界力越大。

N考慮1.2的荷載分項系數(shù)算出鋼支撐在彎矩作用平面內(nèi)的容許壓力：φ600壁厚10mm，L=19.8m支端情況

兩端鉸支一端鉸支、一端固定一端鉸支、一端半固定長度系數(shù)μ10.70.85極限壓力Nex(KN)324438113551容許壓力[N](KN)151420661799

φ600壁厚12mm，L=21.2m支端情況

兩端鉸支一端鉸支、一端固定一端鉸支、一端半固定長度系數(shù)μ10.70.85極限壓力Nex(KN)435388846025容許壓力[N](KN)209629902539φ600壁厚14mm，L=21.2m支端情況

兩端鉸支一端鉸支、一端固定一端鉸支、一端半固定長度系數(shù)μ10.70.85極限壓力Nex(KN)5037102806972容許壓力[N](KN)2265348129493、鋼支撐剛度對基坑位移的影響分析

(圖中K0為基本剛度值,U0、M0分別為使用基本剛度時，得出的最大位移)。

①

隨著支撐剛度的增加，支護結(jié)構(gòu)的最大位移及彎距均下降，其中：位移下降比較明顯。與基本剛度值K0相比，當支撐剛度增大到10倍（接近于混凝土支撐的剛度）時，支護結(jié)構(gòu)的最大位移下降了2/3以上，而最大彎距下降了1/3；

②

可以看出，當支撐剛度在3倍基本剛度值K0范圍內(nèi)變化時，其影響比較明顯，這時對最大位移的影響已達到50%，以后則作用下降。一般對于鉸支形式的支撐而言，支撐剛度的影響具有一定的范圍，在此范圍之外再增加支撐剛度，作用已不大。

4、鋼筋混凝土支撐應符合下列要求：

1)

鋼筋混凝土支撐體系應在同一平面內(nèi)整體澆注，基坑平面轉(zhuǎn)角處的腰梁連接點應按剛節(jié)點設計；

2)

混凝土支撐的截面高度宜不小于其豎向平面內(nèi)計算跨度的l/20；腰梁的截面高度（水平向尺寸）不宜小于水平方向計算跨度的1/8，腰梁的寬度宜大于支撐的截面高度。

3)

混凝土支撐的縱向鋼筋直徑不宜小于

16，沿截面四周縱筋的間距不宜大于200mm。箍筋直徑不應小于8，間距不宜大于250mm。支撐的縱向鋼筋在腰梁內(nèi)的錨固長度宜大于30倍鋼筋直徑。

4)

腰梁（包括冠梁）縱向鋼筋宜直通，直徑不宜小于16。

5、鋼腰梁應符合下列構(gòu)造規(guī)定：

1）安裝鋼腰梁前，應在圍護結(jié)構(gòu)上設置安裝牛腿。安裝牛腿可用角鋼或鋼筋構(gòu)架直接焊接在圍護墻的主筋或預埋件上。

2）鋼腰梁與混凝土圍護墻之間應預留寬度100mm的水平通長空隙，腰梁安裝定位后，用強度等級不低于C30的細石混凝士充填。

3）

當采用水平斜支撐（如角撐）時，腰梁側(cè)面上應設置水平方向牛腿或其它構(gòu)造措施以承受支撐和腰梁之間的剪力；

4）鋼支撐和鋼腰梁連接時，支撐端頭設置厚度不小于10mm的鋼板作封頭端板，端板與支撐和腰梁側(cè)面全部滿焊，必要時可增設加勁肋板；

5）鋼腰梁構(gòu)件拼接時，接頭承載力不應低于構(gòu)件的截面承載力。支護結(jié)構(gòu)拐角處，應做成剛性連接。6、支撐體系設計要點：內(nèi)支撐設計應充分吸取廣州地鐵工程中的成功經(jīng)驗：1)基坑平面形狀有向內(nèi)凸出的陽角時，應在陽角的兩側(cè)同時設置支撐點；2）一般25米以內(nèi)的φ600鋼支撐無需加中間立柱（一端固定、另一端鉸接）。3）鋼支撐設計的關(guān)鍵是支撐預加軸力不宜大于支撐力設計的0.4~0.6倍；4）為了控制基坑變形，第一道支撐是關(guān)鍵；5）為方便施工支撐底面與主體結(jié)構(gòu)的凈距不應小于500；6）鋼圍檁的布置時要考慮墻體鋼筋不宜在同一水平面斷開。7）支撐的布置不宜按換撐的要求來設計，換撐不但施工困難而且影響工期。8)鋼支撐內(nèi)力尚應考慮構(gòu)件安裝誤差產(chǎn)生的偏心影響，其偏心距可取支撐計算長度的l/1000。9)鋼支撐尚應考慮由于溫差產(chǎn)生的附加應力引起的不利影響。10)節(jié)點承載力除滿足傳遞軸向力的要求外，尚應滿足支撐和腰梁之間傳遞剪力的要求，支撐和腰梁連接部位的翼緣和腹板均應加焊加勁板。7、斜支撐設計：（1）、三號線的五山站、瀝窖站的事故分析。（照片）五山站斜支撐五山站斜支撐

分析：從照片可以看出，五山站場地比較狹小，車站設計較短寬，圍護結(jié)構(gòu)的支撐較長，在標準段做了中立柱。但由于斜撐比較長，抗剪設計不夠，在車站北端端頭井的位置出現(xiàn)了較大變形，最大位移達20cm。

下面再看看瀝窖站的情況。瀝滘站斜支撐瀝滘站斜支撐瀝滘站斜支撐瀝滘站斜支撐瀝滘站斜支撐瀝滘站斜支撐瀝滘站斜支撐瀝滘站斜支撐瀝滘站的北端基坑垮塌事故是從斜撐開始的，照片上有幾處斜撐與冠梁上的鋼板一起脫落，有的是斜撐脫落，腰梁未掉，但有明顯的水平位移。（2）斜支撐設計設計要點：如果斜撐按45度計，斜撐軸力應為計算軸力的1.414倍。特別注意解決斜撐的水平分力問題。1）對于斜撐撐在冠梁上的情況，一定要通過鋼板把斜撐與圍護結(jié)構(gòu)的鋼筋連接起來，鋼板應埋在冠梁上，鋼板要與冠梁內(nèi)的鋼筋焊接起來，注意鋼板兩側(cè)的抗剪設計與計算。注意連續(xù)墻或排樁的縱向主筋一定要深入冠梁。2）對于斜撐撐在圍檁上的情況，重點解決好支撐接頭和連接部位的安全性：

a)

斜撐與腰梁鋼板的焊接；腰梁與圍護結(jié)構(gòu)鋼筋的焊接；

b)同時腰梁自身要有足夠的強度和剛度，考慮剪力疊加；

c)斜撐沿圍護結(jié)構(gòu)周邊的水平分力的問題，建議在斜撐布置時最好能抵消一部分剪力；

d)當采用水平斜撐時，腰梁側(cè)面上應設置水平方向牛腿或其它適當構(gòu)造措施以承受支撐和腰梁之間的剪力；

e)水平斜支撐的腰梁必須與圍護結(jié)構(gòu)有足夠可靠的連接以承受斜支撐的剪力，而且必須考慮剪力的疊加。

五、錨桿支撐的設計與施工1、錨桿設計2、巖層錨桿試驗3、土層錨桿試驗1、

錨桿設計1）根據(jù)錨固段所處的地層條件，錨桿可采用土層錨桿或巖層錨桿；需要控制支護結(jié)構(gòu)變形時，應采用預應力錨桿。2）錨桿的設計內(nèi)容應包括錨桿承載力計算、錨桿桿體截面和長度的確定、錨桿構(gòu)造要求及錨頭與錨固體的設計等。

錨桿自由段長度計算簡圖

3）錨桿設計長度尚應符合下列規(guī)定：

a、錨桿自由段長度不宜小于5m并應超過潛在滑裂面1.5m；

b、土層錨桿錨固段長度不宜小于4m；

c、錨桿桿體材料宜選用鋼絞線或高強鋼絲。當錨桿軸向受拉荷載設計值小于350kN時，可采用Ⅱ級或Ⅲ級鋼筋。4)

錨桿布置應符合以下規(guī)定：

a、上下排錨桿垂直間距不宜小于2.0m(土層錨桿宜為2~5m)，水平間距不宜小于1.5m(土層錨桿宜為2~3m)；

b、錨桿錨固段上覆土層厚度不宜小于4.0m；

c、錨桿傾角宜為10

～30，且不應大于45。5)

同一層錨桿應設置腰梁，腰梁內(nèi)力按連續(xù)梁計算。6)

錨桿預加力值（鎖定值）宜取錨桿軸向受拉承載力設計值的0.6～0.8倍。2、巖層錨桿試驗1)、錨桿錨固體強度達到15MPa或達到設計強度等級的75%時可進行錨桿試驗。2)、基本試驗錨桿數(shù)量不應少于3根，基本試驗最大的試驗荷載不宜超過錨桿桿體承載力標準值的0.8倍。3)、巖層錨桿彈性變形不應小于自由段長度彈性變形計算值的80%，且不應大于自由段長度與2/3錨固段長度之和的彈性變形計算值。4)、驗收試驗：最大試驗荷載應取錨桿軸向受拉承載力設計值的1.2倍。5)、錨桿驗收標準：最大驗收試驗荷載作用下，錨頭位移相對穩(wěn)定，即在荷載等級觀測時間內(nèi)，錨頭位移小于0.1mm。3、土層錨桿試驗：土層錨桿應進行抗拉和驗收試驗，并應符合下列規(guī)定：

1)、試件數(shù)量：抗拉試件宜為總數(shù)量的2%，且不應少于2根;

驗收試件宜為總數(shù)量的3%，且不應少于3根;

2)、加荷方式：依次為設計荷載的25%、50%、75%、100%、120%(驗收試驗錨桿)，133%(抗拉試驗錨桿);

3)、驗收試驗錨桿總位移量不應大于抗拉試驗錨桿總位移量。六、關(guān)于水土壓力取值的問題（1）關(guān)于土壓力的計算理論（2）水壓力的取值（3）廣州地鐵一號線科研參考意見（4）廣州地鐵的實際設計計算（5）海珠廣場站基坑監(jiān)測及分析（6）海珠廣場站圍護結(jié)構(gòu)計算方法（7）巖土層強度參數(shù)選擇與取值（1）關(guān)于土壓力的計算理論：

1)土壓力計算理論對土壓力值影響很大，目前主要有朗金土壓力理論及庫倫土壓力理論。

朗金土壓力理論：求得的主動土壓力偏大，而被動土壓力偏小。

庫倫理論：計算的被動土壓力偏大，且誤差隨土的內(nèi)摩擦角φ增大而增大，一般偏大5～300%，因此一般不宜用庫倫理論計算。

2)另一個對土壓力值影響大的是墻體的變位，它直接關(guān)系到土壓力簡化圖式的取定。測試和實踐表明：

基坑支擋結(jié)構(gòu)變位小于坑深的2‰時為靜止土壓力；

變位為坑深的2～7‰時為主動土壓力；

向土體側(cè)變位為坑深的1～5％時為被動土壓力。

3)于作用于墻體的土壓力，它與支撐、錨桿的設置情況，與土性的變位和地下水因素有關(guān)。基坑開挖土壓力發(fā)展階段不同的墻體變位產(chǎn)生不同的土壓力

預計的圍護結(jié)構(gòu)位移不足以使土壓力進入主動狀態(tài)時，則側(cè)向土壓力應同時考慮主動土壓力和靜止土壓力的作用，實測值及土壓力計算圖式

柏林地鐵開挖、支撐的實測壓力Terzaghi-peck提出的土壓力圖式Teshebotarioff提出的土壓力圖式

(2)水壓力的取值

1）地下水壓力作用于支擋結(jié)構(gòu)上的荷載，除了土壓力之外，還有地下水位以下的水壓力。該水壓力是土顆粒間的孔隙水壓力，它與水平支撐及墻板剛度無關(guān)，但與地下水的補給數(shù)量、季節(jié)變化、土質(zhì)類別、施工開挖期間的擾動情況、支擋結(jié)構(gòu)的入土深度、排水處理方法等多種因素有關(guān)。在上海這種淤泥質(zhì)粘土和夾砂粘土中，其平均地下水壓力不到整個側(cè)壓力的20%，并且，也不足靜止土壓力的三分之一。

降水前與降水后的實測側(cè)壓力變化圖

而對于砂質(zhì)土層，一般是將土壓力及水壓力分開考慮。

結(jié)構(gòu)設計時，地下水的水壓力一般按靜止水壓力計算。但對粘性土的孔隙水壓力計算偏大，取多少為宜？

日本《建設》雜志1974年8月份登載的“側(cè)壓力計算問題”一文介紹了孔隙水壓力的實測結(jié)果，如圖。在某一深度范圍內(nèi)，孔隙水壓力P是靜止水壓力的65%左右，而且在這一深度以下，水壓力基本上是常數(shù)，但也有減少的趨勢。圖

作用在坑壁上的水壓力分布

2）動水壓力板樁護壁等如果在流水中時，還應計算動水壓力的影響，動水壓力的計算公式為：

P=K·H·γ·V2／2g式中P─每延米板樁護壁上的動水壓力總值（kN/m）；

H─水深度（m）；

V─水的流速（m/s）；

γ─水的密度（kN/m3）；

g─重力加速度（9.8m/s2）；

K─系數(shù)，矩形木板樁護壁K=1.33；正方形K=1.47；圓形K=0.73，槽形鋼板樁護壁K=1.8～2.0。動水壓力可假定為作用于水面以下三分之一深處的集中力，動水壓力由板樁的一定入土深度所得被動土壓力來平衡。

3）地下水壓力的折減地下水壓力在實際工作中的具體取值，目前尚無一個統(tǒng)一定論，很多研究結(jié)果表明，在施工階段水壓力應有所折減。有人提出，水壓力折減值是一個綜合值，折減系數(shù)為：

B=B1·B2·B3式中B1—水壓力傳遞過程的水頭損失；

B2—水壓力作用面積減少的面積系數(shù)；

B3—反映排水卸載情況的系數(shù)。水壓力折減系數(shù)影響最大的是反映排水卸載情況的B3。結(jié)論是支護結(jié)構(gòu)或主體結(jié)構(gòu)必須采取排水措施，使水處于流動狀態(tài)，如同自來水打開籠頭一樣，自上游至下游水壓逐步降低。地下水在土層中的運動屬層流運動，其在土中孔隙或微小裂隙中以不大的速度連續(xù)滲透。其滲透速度一般可按達西直線滲透定律計算。根據(jù)經(jīng)驗類比及有關(guān)資料綜合分析認為：在粘性土中，絕大多數(shù)情況下不發(fā)生滲流，即水壓力的計算與土壓力的計算共同考慮，即水土合算。在砂土或粉土等無粘性土中，土體本身滲流較好，再加上施工中的擾動，在無其它降水措施及無支擋結(jié)構(gòu)漏水或泄水情況下，水、土壓力宜采用分算。

施工階段，由于不可避免的支擋結(jié)構(gòu)間漏水，因而水位要下降，應有折減。在使用階段，由于結(jié)構(gòu)形成，土層又重趨穩(wěn)定，地下水的情況又漸漸回復。因此，不宜折減。但對于在車站底板上設置泄水措施的情形，應有折減。（3）廣州地鐵一號線科研參考意見：鐵科院西南分院根據(jù)在芳村、西門口車站現(xiàn)場測試的結(jié)果，加以分析研究后，提出了如下分析結(jié)果及建議：

1）現(xiàn)場測試表明，作用于地下連續(xù)墻和矩型挖孔樁結(jié)構(gòu)界面上的孔隙水壓力，由于開挖的擾動，而不同于原始土層中的分布狀態(tài)，即與原始土層的滲透性基本無關(guān)。同時，該孔隙水壓力在支護結(jié)構(gòu)所受到的側(cè)向荷載中占了相當大的比例(70%以上)。因此，在荷載取值上應充分考慮作用于結(jié)構(gòu)界面上的孔隙水壓力的上述特性，水、土壓力宜分別考慮。

2）現(xiàn)場測試還表明，作用于地下連續(xù)墻和矩型挖孔樁結(jié)構(gòu)界面上的孔隙水壓力基本按靜止水壓力分布，其水壓力系數(shù)基本在0.9以上?？紤]到地鐵工程的重要性，支護結(jié)構(gòu)背后的水壓力不宜折減。3)從粘土層全土壓力（水土合算）的測試結(jié)果來看，在整個施工階段土壓力總值的變化相當大，在開挖階段將平均下降到開挖前的50%以下，主體封頂時又回升到開挖前的70%左右。但其中的淺層土壓力(在–3～–5m以上，大致相當于地下水位以上的部分)在整個施工階段則變化很小。因此，當按水土合算來計算荷載時，對于粘土及粉質(zhì)粘土地層以及基坑深度在16、17m以內(nèi)的荷載分布圖式可以考慮為：

①

基坑開挖階段，上層土壓力按靜止土壓力的三角形分布，高度為4～6m(相當于基坑最大開挖深度的1/4～1/3)，下層土壓力按矩形圖式分布。計算與實測表明，采用這種荷載圖式計算的位移值與實測值比較接近；

②使用階段，基底以上按靜止土壓力的三角形分布，基底以下的土壓力可按矩形分布，也可不考慮。4）現(xiàn)場測試還表明，粘性土層中的靜止全土壓力系數(shù)為0.42～0.48，建議可在0.40～0.50范圍內(nèi)取值。5）對于墻前被動土體，根據(jù)實踐經(jīng)驗一般認為當位移為基坑開挖深度的1%～5%時才產(chǎn)生被動土壓力。從芳村與西門口兩個工點的現(xiàn)場測試情況來看，基底以下最大位移與開挖深度之比僅為0.2‰～0.7‰，遠小于產(chǎn)生被動土壓力的位移條件。因此，墻前土體均應按彈性狀態(tài)考慮。（4）在廣州地鐵的實際設計計算中：在施工階段采用如下土壓力計算模式：基坑底上部主動側(cè)（樁迎土側(cè)）按主動土壓力及靜止土壓力進行計算；基坑底下部考慮兩側(cè)一定土壓相抵后形成矩形土壓力荷載，并在被動側(cè)（基坑側(cè)）計入一組彈性支撐（即地層抗力）。

關(guān)于水壓力，在粘性土層用水土合算，砂土之類土層用水土分算，不計水壓力折減。（由于考慮暴雨情況，水量大，不能及時排走和滲漏）

二號線海珠廣場站以地面以下1.5m開始計算水壓力，且折減系數(shù)取0.7。一號線烈士陵園站圍護結(jié)構(gòu)未計水壓力，二道鋼支撐，水平間距8m。因此，設計中采取主動排水的方法可以對水壓力折減。在使用階段，土壓力按靜止土壓力計，水壓力取值采用全水頭值。（5）海珠廣場站基坑監(jiān)測及分析

1)

作用于基坑圍護結(jié)構(gòu)上的水土壓力取決于眾多因素，且難以精確確定，關(guān)于水土壓力的取值問題，一直有爭議。在地下工程施工過程中，由于地質(zhì)、荷載、材料和施工按排以及環(huán)境復雜因素的影響，理論設計值還不能全面而準確反映地下結(jié)構(gòu)水土壓力和工程上諸多因素變化。我們通過對盾構(gòu)井段端墻中部NB3#連續(xù)墻的實測分析獲得以下幾個重要數(shù)據(jù)：

在連續(xù)墻21.9米處用精密壓力表測得墻背水壓力為180Kpa，而地下水位約為3米。即在

基巖范圍內(nèi)水壓力是全水頭壓力，沒有折減。

2)

開挖各階段墻體位移測試與設計基本吻合。見NB3#連續(xù)墻位移包絡圖及位移測試變化圖。實測最大水平位移為50.8mm，計算最大水平位移為46mm，墻體實測最大水平位移與基坑開挖深度之比為0.0019。

3)NB3#連續(xù)墻鋼筋應力內(nèi)側(cè)標高17.8米處最大為221.93Mpa（彎矩為980KN.m），設計計算鋼筋應力內(nèi)側(cè)最大為204.9Mpa（彎矩為905KN.m）。

4)NB3#連續(xù)墻開挖全過程鋼支撐實測軸力：第2層最大940.4kN，第3層最大920.7kN，第4層最大936.6kN，第5層最大711.6kN，比設計允許值要小。這說明在端頭斜支撐之間設立連系工字鋼加強斜鋼支撐的空間整體作用效果是明顯的。（6)海珠廣場站圍護結(jié)構(gòu)計算方法一種是平面計算模式;另一種是空間整體計算模式。

平面計算模式分別采用彈性地基梁m法（總和法）和增量法進行計算。彈性地基梁m法在國內(nèi)外應用較廣泛，其力學概念簡單，易于理解，能滿足工程設計要求；增量法考慮了施工過程受力的繼承性，計算過程較復雜，受力分析符合實際，計算結(jié)果相對來說較合理。根據(jù)這兩種計算方法的特點，首先采用彈性地基梁m法進行計算，然后采用增量法進行計算，由于已經(jīng)有了彈性地基梁m法的計算結(jié)果，從而大大減輕了增量法計算的工作量。

從標準段的計算結(jié)果來看增量法的計算結(jié)果更能反映施工實際情況，實測的支撐軸力、圍護結(jié)構(gòu)位移和內(nèi)力及其變化規(guī)律與計算結(jié)果基本一致。在本工程盾構(gòu)井段另外采用空間計算非線性m法進行計算。把支撐系統(tǒng)、擋土墻和墻后土體三者作為一個整體考慮。位移計算結(jié)果如下圖所示，從空間整體計算結(jié)果來看，接近基坑角部時，整個墻體的計算徑向位移就越小，符合角部應力集中的狀況。此外不同處的墻體所得到的計算彎矩不同，可以考慮分別配筋，以節(jié)省材料，降低造價。本工程空間非線性m法計算結(jié)果，能反映基坑的實際空間受力變形，為優(yōu)化設計方案和施工以及合理確定加固方案的選擇提供了依據(jù)，這是平面計算方法不可能做到的。

海珠廣場站海珠廣場站海珠廣場車站基坑工程施工經(jīng)歷了廣州雨季和珠江洪水位高漲的考驗，基坑的圍護結(jié)構(gòu)，支撐體系都很穩(wěn)定。主要有以下幾點體會和建議。

（1）從施工實際情況來看本工程圍護結(jié)構(gòu)和支撐體系設計是合理的也是有效的，特別是盾構(gòu)井段設置的斜支撐、連系工字鋼和縱向水平支撐對盾構(gòu)井段的圍護結(jié)構(gòu)穩(wěn)定有顯著的作用。

（2）從施工過程中水壓力測量結(jié)果來分析，基巖范圍內(nèi)的水壓力基本上是全水壓力，水頭梯度損失不大，原因是地下連續(xù)墻施工引起基巖裂隙擴大及裂隙水貫通，地下墻與基巖之間形成滲水通道。

（3）建議在地質(zhì)條件復雜的深基坑，最少采用兩種方法進行計算比較，空間受力復雜的還應結(jié)合空間整體計算。

（4）巖層中側(cè)壓力很?。海ㄔ跊]有水壓力）標準段第五道支撐實測最大軸力不超過300kn，但盾構(gòu)井臨珠江墻隨珠江潮水而變動。海珠廣場車站圍護結(jié)構(gòu),水土分算

海珠廣場車站圍護結(jié)構(gòu),單一水壓力作用水壓力與土壓力的比值該比值與地層及埋深有關(guān)系,不同的地層及埋深有不同的值,舉例如下:

（1）在埋深11.6m處,該處土層為淤泥質(zhì)土,水壓力為100kN/m2,總的水土壓力為190kN/m2,有效土壓力90kN/m2,水壓力/有效土壓力=1.111,,水壓力/總壓力=53%；（2）在埋深24m處,該處地層為中風化巖,水壓力為225kN/m2,總的水土壓力為250kN/m2,有效土壓力25kN/m2,水壓力/有效土壓力=9,水壓力/總壓力=90%；（3）一般來說,土層中,由于埋深相對較淺,其土壓力占的比例相對較大,

而在巖層中,則土壓力所占比例越來越小,水壓力越來越大,

從本站的基坑支護結(jié)構(gòu)分析可看出,水壓力占的比例相當大。（7）巖土層強度參數(shù)選擇與取值：對基坑工程來說,通常在確定土壓力系數(shù)和驗算土坡穩(wěn)定時所用的C、φ值可以取直剪固結(jié)快剪指標或三軸固結(jié)不排水強度指標。但是對于滲透性很差的軟粘土，一般應取天然快剪或不固結(jié)不排水強度指標。C、φ值選用還應考慮到取樣時的土樣含水量與施工時的區(qū)別，如取樣時為旱季，而施工時則可能跨越雨季。尤其是對花崗石殘積層，擾動后改變性質(zhì)的情況要特別注意。

巖土層主要物理力學參數(shù)建議值注：基坑支護粘聚力（KPa）C建議取值：全風化（6）50～60；強風化（7）100～200；中風化（8）500～700。巖土層主要物理力學參數(shù)建議值分層層序巖土名稱天然重度PdkN/m3天然含水量W%天然孔隙比e壓縮模量av1-2

MPa-1抗剪強度泊桑比μ天然單軸抗壓強度MPa靜側(cè)壓力系數(shù)止KoC(kPa)Ф(°）填土層1雜填土18.0-18.51010-150.6-0.65淤積層2-1淤泥16.0-16.550-801.2-2.50.5-1.08-134-80.7-0.82-2淤質(zhì)土16.5-17.030-601.0-1.50.5-1.010-156-100.7-0.8坡積層3粉質(zhì)粘土19.0-20.020-250.62-0.680.3-0.4525-3518-210.5-0.55沖積層4-1粘土、粉質(zhì)粘土19.3-19.825-300.75-0.820.35-0.510-2012-180.5-0.554-2中粗砂、礫砂（稍密）19.5-20.5028-320.45-0.5殘積層5-1粉土、粉質(zhì)粘土19.0-20.021-290.57-0.780.25-0.415-2521-240.5-0.555-2粉土19.0-20.017-250.5-0.70.2-0.320-3024-260.45-0.5全風化6硬塑～堅硬土19.5-20.515-200.50-0.600.2-0.325-4025-280.4-0.45巖土層主要物理力學參數(shù)建議值注：基坑支護粘聚力（KPa）C建議取值：全風化（6）50～60；強風化（7）100～200；中風化（8）500～700。巖土層主要物理力學參數(shù)建議值分層層序巖土名稱天然重度PdkN/m3天然含水量W%天然孔隙比e壓縮模量av1-2MPa-1抗剪強度泊桑比μ天然單軸抗壓強度MPa靜側(cè)壓力系數(shù)止KoC(kPa)Ф(°)強風化7紅層泥質(zhì)砂巖含礫砂巖24-250.28-0.331.0-3.60.35-0.45紅層粗砂巖砂礫巖24.5-25.532-400.26-0.291.5-4.00.35-0.40泥灰?guī)r紅層泥巖23-2425-260.8-2.2中風化8紅層泥質(zhì)砂巖含礫砂巖25-260.23-0.2510-190.25-0.3紅層粗砂巖砂礫巖25-2633-4112-22泥灰?guī)r紅層泥巖24.2-24.526-286-10灰?guī)r26.4-26.70.15-0.240-600.10-0.25蝕變花崗巖26.4-26.70.15-0.250-600.2-0.25微風化9紅層泥質(zhì)砂巖含礫砂巖25-260.2-0.2218-260.15-0.20紅層粗砂巖砂礫巖25-2639-400.19-0.2120-300.15-0.20注：基坑支護粘聚力（KPa）C建議取值：全風化（6）50～60；強風化（7）100～200；中風化（8）500～700。七、基坑（降水）開挖對環(huán)境影響的預估設計（一）《廣州地區(qū)建筑基坑支護技術(shù)規(guī)定》

（GJB02-98）基坑支護設計應包括的內(nèi)容（二）支護結(jié)構(gòu)設計前應取得的資料（三）《廣州地區(qū)建筑基坑支護技術(shù)規(guī)定》（GJB02-98）第11章的相關(guān)內(nèi)容（四）基坑降水對環(huán)境影響的預估（一）、廣州地區(qū)建筑基坑支護技術(shù)規(guī)定（GJB02-98）基坑支護設計應包括下列內(nèi)容：

1

支護體系的方案比較和選型；

2

保證基坑內(nèi)外土體穩(wěn)定的支護結(jié)構(gòu)設計；

3

支護結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力和變形，必要時進行裂縫寬度驗算；

4

降水、止水方法的選擇和要求；

5

開挖工序和開挖工況的安排和要求；

6

周邊環(huán)境保護的要求；

7

支護結(jié)構(gòu)質(zhì)量檢測和開挖監(jiān)控項目及報警要求。

(二)、支護結(jié)構(gòu)設計前，應取得如下資料：

1

工程用地紅線圖、地下工程的平面和剖面圖；

2

場地的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)勘察報告；

3

基坑周邊環(huán)境狀況調(diào)查資料；

4建筑物設計和施工對基坑支護結(jié)構(gòu)的要求；

5

有關(guān)基坑工程施工條件的資料，如可供選擇的施工技術(shù)、設備性能、施工季節(jié)、排水情況和施工期限等；

6

類似條件基坑工程（規(guī)模、開挖深度、地質(zhì)條件）的實施效果和經(jīng)驗教訓。

(三)《廣州地區(qū)建筑基坑支護技術(shù)規(guī)定》（GJB02-98）第11章：

1

在建筑物密集區(qū)進行基坑開挖時，支護結(jié)構(gòu)體系除應滿足自身穩(wěn)定性外，還應考慮支護結(jié)構(gòu)的變形對周圍環(huán)境的影響。基坑開挖對周圍環(huán)境的影響是基坑工程設計的重要內(nèi)容之一，設計應對環(huán)境影響作出預估，并提出相應的控制措施。

2

鄰近大型地下構(gòu)筑物的基坑工程，除設計應對環(huán)境影響作出較為可靠的預估外，施工時還應進行多種手段的綜合監(jiān)測。

3

樁基礎(chǔ)建筑物允許最大沉降值不應大于10mm，天然地基建筑物允許最大沉降值不應大于30mm。對鄰近的破舊建筑物，其允許變形值應根據(jù)實際情況由設計確定。

4

采用承插式接頭的鑄鐵水管、鋼筋混凝土水管兩個接頭之間的局部傾斜值不應大于0.0025；采用焊接接頭的水管兩個接頭之間的局部傾斜值不應大于0.006；采用焊接接頭的煤氣管兩個接頭之間的局部傾斜值不應大于0.002。(四)、基坑降水對環(huán)境影響的預估

1

基坑采用人工挖孔樁或土釘墻支護時，降水引起基坑周圍地下水位下降，形成以各抽水井點或泄水孔為中心的地下水降水漏斗，在漏斗范圍內(nèi)的建筑物，將產(chǎn)生不均勻沉降。

2

設計中應調(diào)查基坑周圍鄰近建筑物，地下管線及構(gòu)筑物設施狀況，對建筑物基礎(chǔ)或地下管道允許變形值進行合理評價。對鄰近的破舊建筑物，其允許變形值應根據(jù)危房鑒定標準由設計確定。

八、信息化設計和施工

1.基坑工程應按規(guī)定進行支護結(jié)構(gòu)的質(zhì)量檢測和開挖監(jiān)測，并應根據(jù)支護結(jié)構(gòu)質(zhì)量檢測和開挖監(jiān)測的結(jié)果進行動態(tài)設計和信息化施工，確保基坑及周邊環(huán)境的安全及正常使用。

2.基坑支護工程的不可預見因素很多，風險性大，設計和施工應考慮的首要問題是確?；又ёo本身及周邊環(huán)境的安全。負責勘察、設計、施工、檢測與監(jiān)測等項工作的有關(guān)單位在這一系統(tǒng)工程的實施過程中應做到互相配合，密切聯(lián)系。

3.一、二級基坑支護設計應遵循動態(tài)設計與信息化施工相結(jié)合的原則。設計人員應根據(jù)施工過程中監(jiān)測的反饋信息，及時對設計進行驗證及修正，完善設計。

4.基坑支護工程設計，應充分估計難以預見的復雜情況，預計事故發(fā)生的可能性，作好報警設計，提出可行的搶險加固措施。5.施工規(guī)定基坑施工前，監(jiān)理單位或甲方與施工單位應會同設計人員進行設計圖紙會審和技術(shù)交底。施工組織設計由施工單位編制，并經(jīng)組織會審后方可進行施工。

施工單位必須做好基坑開挖監(jiān)測配合工作，嚴格保護監(jiān)控設施，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果進行信息化施工。監(jiān)測結(jié)果達到或超過報警值時，必須采取經(jīng)設計人員同意的有效控制措施才可進行基坑的下一步開挖施工。施工單位必須根據(jù)設計要求采取預防施工事故的措施，作好搶險加固的準備工作。

6.土方開挖土方開挖前，應根據(jù)基坑支護設計要求編制土方施工方案。采用鋼斜撐的基坑應在支護結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)留出一定高度和寬度的護壁土，將基坑中部或斜撐坑底支撐處挖至設計標高，澆灌加厚墊層或承臺，然后采用分段間隔開挖的方式挖出斜撐位置，安好斜撐后再挖該斜撐所在段的護壁土，澆灌墊層。采用內(nèi)支撐的基坑應按“分層開挖，先撐后挖”的原則施工，盡可能對稱開挖，嚴禁超挖。機械挖土時，應在基坑底及護壁留300～500mm厚土層用人工挖掘修整。7.基坑監(jiān)測

基坑開挖過程中建設單位應委托專業(yè)的監(jiān)測單位開展各項監(jiān)測工作(第三方監(jiān)測)。

基坑開挖前必須作出系統(tǒng)的監(jiān)測方案，監(jiān)測方案包括監(jiān)測項目、監(jiān)測方法及精度要求、監(jiān)測點的布置、觀測周期、監(jiān)控時間、工序管理和記錄制度、報警標準以及信息反饋系統(tǒng)等。

基坑開挖過程中應根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)進行信息化施工，及時對開挖方案進行調(diào)整，當監(jiān)測數(shù)據(jù)超過報警值時，應及時通報有關(guān)部門。

監(jiān)測項目基坑側(cè)壁安全等級支護結(jié)構(gòu)水平位移周圍建（構(gòu)）筑物、地下管線變形地下水位錨桿拉力支撐軸力或變形立柱變形樁墻內(nèi)力土體側(cè)向變形孔隙水壓力土壓力一級√√√√√√√√△△二級√√√△△△△△○○三級√√△○○○○○○○

注：√為必測項目，△為應測項目，○為宜測項目。

8.基坑監(jiān)測項目選擇表