《地鐵站基坑支護計算設計》14000字

目錄TOC\o"1-2"\h\u175271前言 2121841.1基坑支護設計內容 2109851.2基坑支護設計原則 298631.3支護結構選型和方法 3163641.4基坑降水方法 341462工程概況 3180332.1工程規(guī)模 3310212.2基坑基本參數 4165132.3周邊環(huán)境概況 4276712.4土層信息及水文地質條件 4174253基坑降排水設計 5198703.1基坑降水方案的設計 5223944支護方案的比較和確定 7300964.1深基坑的特點 768474.2支護方案的選擇 7218995支護結構設計 10276615.1土壓力計算 10169025.2地下連續(xù)墻嵌固深度設計及內支撐設計： 16268945.3支護方案的內力及彎矩計算 16227305.4配筋計算 20317556支撐強度及穩(wěn)定性驗算 2361676.1支撐強度驗算 23232856.2構件平面的穩(wěn)定性驗算 2551277穩(wěn)定性驗算 25204197.1基坑的整體穩(wěn)定性驗算 26255787.2基坑的抗?jié)B穩(wěn)定性驗算 2873787.3基坑的抗隆起穩(wěn)定驗算 29285987.4基坑支護結構踢腳穩(wěn)定性驗算 3195089基坑監(jiān)測 32178559.1監(jiān)測目的和意義 32326869.2監(jiān)測方式 32903510施工措施及相關施工工藝 34566510.1安全施工措施 342836210.2文明施工措施 351299510.3基坑開挖與支撐施工工藝簡述 356318結論 3616449參考文獻 371前言隨著中國經濟發(fā)展速度不斷加快，城市占地面積也快速增加，占用大量耕地和植被覆蓋地，土地資源緊張，人們逐漸將建筑轉向地下空間，這成為建筑工程的未來趨勢。地下軌道交通就是對地下空間的利用之一，為了滿足居民出行需求，地下軌道交通的數量和復雜程度不斷增大，正是由此，基坑工程在未來將會朝著基坑面積更大、基坑深度更深及施工條件更困難的方向發(fā)展，并且基坑工程受多種因素影響，所以在設計時以及施工過程中要考慮安全性、周圍環(huán)境和地質條件等的影響。實際基坑工程中的數據與理論計算存在一定的出入，因此，對設計有更嚴格的要求。本次畢業(yè)設計便是對地鐵站基坑支護的選型進行設計和計算。1.1基坑支護設計內容（1）計算土壓力一般有兩個部分，計算主動和被動土壓力。（2）支護樁樁長、截面、嵌固深度等計算。（3）配筋計算包括：最大彎矩、樁身和支撐配筋、支撐體系與支護墻和內力和變形。（4）穩(wěn)定性驗算有基坑的地基承載力驗算，整體、抗滑移抗、滲流或管涌、抗隆起穩(wěn)定性驗算。（5）基坑止水與降排水。（6）基坑開挖與支撐施工工藝簡述。1.2基坑支護設計原則深基坑支護設計的原則確保基坑穩(wěn)定性和安全性，對人的生命和財產安全以及周圍環(huán)境負責。調查周圍環(huán)境和建筑物、地下管線的特性和承受壓力的能力，并且分析施工地巖土結構和其力學性質，根據基坑所在場地實際情況，計算施工過程中的全部應力?；拥闹ёo結構的設計驗算，應當參照承載力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)兩種情況進行具體分析。設計方案做到經濟合理，工期時長合理。達到中國建設工程的相關法律和規(guī)范要求。1.3支護結構選型和方法基坑安全等級有三個等級，主要依據坑壁土層特性和基坑深度來劃分，一級是適用于可能受到非常嚴重崩壞的結構的支護，二級是適用于可能受到比較嚴重崩壞的結構的支護，三級是適用于那些可能受到輕微崩壞的結構支護，基坑安全等級是選擇支護結構的重要條件；選擇支護形式還需要根據基坑周圍建筑物的分布情況、地下管線布置情況、周邊地質水文條件和基坑深度及施工技術條件這幾個方面進行來選擇適合的基坑支護型式，在考慮了上述因素的情況下還應該考慮工程造價及施工工期等因素，最終選擇穩(wěn)定安全、經濟合理的支護型式。本設計項目深基坑安全等級為一級，開挖深度是16m，采用地下連續(xù)墻圍護結構，地下連續(xù)墻自身優(yōu)點有下列幾個方面：施工噪音小，在城市中施工也不會影響周圍居民的正常生活；地下連續(xù)墻支護適用于大多數土層而且其地基堅固；地下連續(xù)墻施工占地面積小，這樣可以使其他施工空間變大；地下連續(xù)墻的穩(wěn)定性和防水功能較好；確保施工機械高效化，可以有效縮短工期。1.4基坑降水方法深基坑的施工比較復雜包括許多部分，其中主要過程之一就是降水，深基坑降水方法多種多樣。地下水位較高在基坑底部上時，降水具有以下作用：（1）阻留邊坡和底部的滲透水；（2）使邊坡的穩(wěn)定性提升，防止邊坡或基底的土壤流失；（3）降低板樁、支撐和空氣壓力；（4）避免發(fā)生基底隆起或破壞的情況。地下水位有明溝、井點降水法。其中明溝降水影響因素多，限制了其廣泛應用，而井點降水法適用的范圍廣并且具有多種方法。井點降水法有：輕型、噴射和電滲井點等。降低地下水位以后也許會有一些負面影響，因此還需要考慮周圍建筑物的安全、地面沉降程度和滯留水的處理等問題。選擇降水方法時需要考慮地下水位深度、基坑深度及土層參數等多種條件，也要考慮項目資金來源，爭取經濟效益最大化。2工程概況2.1工程規(guī)模（1）工程名稱：鄭州地鐵1號線——七里河站深基坑開挖支護設計（2）場地位置：鄭州市東風東路西側的七里河北路與祥盛路之間的鄭州七里河站。2.2基坑基本參數（1）基坑大?。夯娱L邊長195.5m，短邊長18.5m。（2）基坑開挖深度：16m。2.3周邊環(huán)境概況圖2-3七里河站地理位置本站工程場地位于黃河沖洪積平原，場地起伏較大，地面高程88.02~89.88m，西側為農田，地勢較低；東側為航海東路，地勢較高，車流量大，緊臨航海東路，東側為新建住宅小區(qū)；南側為七里河路，七里河路緊臨七里河，雨季河水流量較大。2.4土層信息及水文地質條件依據該地的工程地質勘察報告。各地層地質特性從上到下為：粉土、粉質粘土、粘土、粉質粘土、粉土、粉質粘土。粉土：γ=18.1kN/m3，c=15.0kPa，φ=20.0°，k=20m/d，土層底標高-1.5m；-1粉土：γ=20.9kN/m3，c=22.0kPa，φ=23.0°，k=20m/d，層底標高-4.5m；粉質粘土：γ=20.4kN/m3，c=16.0kPa，φ=17.0°，k=15m/d，層底標高-6.0m；粘土：γ=20.9kN/m3，c=12.0kPa，φ=20.0°，k=5m/d，層底標高-9.0m；粉質粘土：γ=21.4kN/m3，c=13.0kPa，φ=22.0°，k=15m/d，層底標高-11.9m；粉土：γ=21.3kN/m3，c=5.0kPa，φ=21.0°，k=20m/d，層底標高-17.0m；粉土：γ=21.8kN/m3，c=6.0kPa，φ=27.0°，k=20m/d，層底標高-18.7m；粉質粘土：γ=22.3kN/m3，c=23.0kPa，φ=38.0°，k=15m/d，層底標高-27.0m。場地內的地下水分為兩層：首先是潛水層，主要位于上層粉土中；然后是承壓水層，主要位于下部粉土中。依據資料，地表水，雨水、地下水對主體結構不發(fā)生腐蝕，在干濕都存在的情況下對鋼筋和鋼結構的腐蝕性較微弱。地層以粉土地層居多，淡水資源較為豐富：地下水位深度約為2.0m左右。地層物理力學指標見表2.1所示表2.1地層物理力學指標土層名稱埋深含水量重度側壓系數內摩擦角粘聚力①粉土0~1.515.318.10.542015②-1粉土1.5~4.525.420.90.542322③粉質粘土4.5~6.029.820.40.601716④粉土6.0~9.025.620.90.552012⑤粉質粘土9.0~11.923.221.40.402213⑥粉土11.9~17.025.321.30.48215⑦粉土17.0~18.723.621.80.50276⑧粉質粘土18.7~27.017.522.30.4438233基坑降排水設計3.1基坑降水方案的設計3.1.1基坑降水方案的選擇本項目是地鐵站的基坑，在開挖的整個范圍內土層主要有粉質黏土和粉土兩種類型的土壤。場地靜止地下水位在地平線以下1.5m處，整個項目范圍中含水土層有14.5m，中心降低水位深度16m，土的滲透系數為k=16m/d。（1）單層輕型井點：適用于滲透系數在0.1m/d-50m/d之間的輕亞粘土和細、中、粗砂土的土層，一般降水位深度在3~6m；（2）多層輕型井點：適用于滲透系數在0.1m/d-50m/d之間的輕亞粘土、細砂、中砂、粗砂、粉砂的土層，一般降水位深度在6~12m，參考井點層數確定；（3）電滲井點：適用于滲透系數小于0.1m/d的粘土、亞粘土圖層，降水位深度參考井點確定；（4）管井井點：適用于滲透系數在20m/d~200m/d的粗類砂土中，降水位深度一般大于10m；（5）噴射井點：適用于滲透系數在0.1m/d~50m/d的細、中、粗砂土和輕亞粘土土層，降水位在8到30m；結合本工程的水文地質特征及以上井點介紹，采用噴射井點降水法。3.1.2基坑總出水量的計算（1）基坑的面積考慮地面的種種因素，基坑長為195.5+0.5m，寬為18.5+0.5m?；訄A半徑A基坑面積（2）降水中心基坑的深度（3）地下水位以下井管長度S（4）有效區(qū)的深度L-濾水管的長度（5）影響半徑R（6）基坑涌水量：（7）單位降水井點的抽水量根據規(guī)程JGJ111-2016查表得，滲透系數的噴射井點選取6.0型圓心式，可設計單井出水量，設計外管直徑d為162mm。（8）降水井點管根數和間距因基坑寬度超過10m，所以進行雙排布置；為了經濟效益考慮，設置間距為18m。（9）基坑中心位置需要降低水位的驗算：4支護方案的比較和確定4.1深基坑的特點通過實地的觀測分析：（1）車站基坑的施工的面積大，地表較平整。（2）土層開挖大約16m，深度大，因此為一級的基坑設計，一旦開挖影響頗深。（3）基坑挖掘部分大都是軟性土，所以它的工程性非常不好。（4）挖掘時做好降水工作，因地下水位高。4.2支護方案的選擇4.2.1復合土釘墻支護復合土釘墻支護結構可以用于深度較小、面積較小和環(huán)境條件較好的工程，并且具有工程造價低、方便、施工速度快和施工設備較輕便等天然優(yōu)勢。土釘墻結構的主要作用就是讓土釘墻和基坑連接成一個整體，使基坑壓力分散到土釘墻上，從而增加基坑的穩(wěn)定性。實際上在我國的土釘墻支護結構施工過程中一般沒有對土釘墻施加預應力，所以導致土釘墻位移與沉降程度比理論上大。單一的土釘墻支護結構不適用于某些情況，既當基坑工程周圍有重要建筑物時，需要嚴格控制建筑物的沉降，此時可以采用復合土釘墻，土釘墻與錨桿都是受力構件，但是兩者存在區(qū)別，土釘墻是被動受力構件，錨固是主動受力構件。土釘墻是結構整體受力，通過支護結構的潛在滑移面來劃分；而錨桿只有嵌固在支護結構中的前端受力，自由端不受力。復合土釘墻的幾種形式：（1）土釘墻+預應力錨桿；（2）土釘墻+水泥土樁；（3）土釘墻+預應力錨桿+水泥土樁；（4）土釘墻+預應力錨桿+微型樁；（5）土釘墻+預應力錨桿+水泥土樁+微型樁。4.2.2懸臂式板樁支護懸臂式板樁支護適應于開挖深度較淺、周邊環(huán)境要求不太嚴格、地表沉降與支護結構位移限制不嚴格的基坑工程。相較于適應條件較為相似的復合土釘墻支護來說，基坑圍護結構采用懸臂式板樁支護不僅可以免去坑內錨桿與支撐的架設，還能在圍護結構施工的同時進行基坑開挖作業(yè)，進而降低工程成本，加快工程進度。在周邊環(huán)境要求嚴格的工程中，懸臂式板樁支護因板樁頂部位移較大且內力分布不理想的問題而被舍棄。4.2.3雙排樁+錨釘支護雙排樁是由前后兩排平行的鋼筋混凝土樁以及壓頂梁、前后排樁樁頂之間的連梁（或板）形成類似門架的空間結構。有的基坑工程條件復雜，土釘墻、錨桿、內支撐等結構受條件影響不適合使用，而采用單排懸臂樁地基承載力不足甚至可能導致基坑變形以及經濟不合理時，此時可以將基坑支護結構選為雙排樁鋼架結構。相對于一些支擋式支護結構，雙排樁鋼架支護結構具有一些優(yōu)點:（1）雙排樁本質上是懸臂支撐結構，因為其剛性框架梁與樁頂的連接，在結構力學上成為剛性框架結構。剛架梁有著特殊的作用，例如調整前后排樁的變形程度而且可以優(yōu)化懸臂樁內力，其使內力比單排結構更均勻。正是由于其內力分布均勻，所以雙排樁鋼架結構在相似的耗材情況下，穩(wěn)定性、經濟性比單排優(yōu)秀許多而且位移小。（2））相對于支撐式支擋結構來說，采用雙排樁作為支護結構的基坑不需要設置支撐，雙排樁結構不會影響地基工程的施工進程，可以節(jié)省內部支架的設置和拆除時間，就能夠提高施工速度工期減少。（3）錨拉式支擋結構有一些本身自帶的缺點，而雙排樁剛架結構都能夠避免，例如：1）錨桿的設計場地不能有其他地下建筑物或者雜物，不利于施工；2）不能將錨桿布設在高水頭的砂土層處，不利于施工，危險系數大；3）如果施工場地的土層結構松散就不能設置錨桿，因為不能滿足錨固力的要求；4）必須滿足當地的法律法規(guī)。（4）雙排樁還具有施工簡便、支護與開挖同時進行、施工速度快等優(yōu)勢。在充分考慮工程所在地地質水文條件和環(huán)境后可以選擇雙排樁結構。4.2.4地下連續(xù)墻+鋼支撐支護地下連續(xù)墻是在地面以下為截水防滲、擋土、承重而構筑的連續(xù)墻壁。（1）特點地下連續(xù)墻在基坑支護實踐中具有以下明顯的優(yōu)點：1）結構性強，完整性好，結構性形變少，挖掘工程安全性高；2）墻壁不透水性好，大坑脫水對大坑外部幾乎沒有影響；3）墻體的耐用性好，與逆作法掛鉤，也可以當作地下室的外墻壁使用，墻體和結構外墻的一體墻結構可大幅縮短工期，降低項目成本；4）施工時對周圍環(huán)境基本沒有影響，其噪聲小震動小，地下連續(xù)墻也會造成類似于泥土污染和廢棄物堆積處理的問題，以及通過細微的土層時，容易造成墻的塌陷和滲漏等問題。（2）適用性工程采用地下連續(xù)墻作為支護結構時，需要使用較繁雜的重型機械，所以施工費用也較高，因此在基坑工程深度較大或者條件較復雜的情況下，其經濟性及安全性等特點才會體現出來。一般情況適用于：1）在土質較軟的場地并且基坑挖掘深度較深時，其他支護結構不適用，尤其在超深基坑（深度達到30m至50m）中，一般會選擇地下連續(xù)墻；2）受周圍環(huán)境條件限制，需要嚴格控制基坑變形和防止水滲漏時；3）建設工程將該支護結構當做永久使用的結構。5支護結構設計5.1土壓力計算表5.1土層參數土層名稱層厚Z（m）重度γ（kN/m3）粘聚力c（kPa）內摩擦角φ（°）①粉土1.518.11520②-1粉土3.020.92223③粉質粘土1.520.41617④粉土3.020.91220⑤粉質粘土2.921.41322⑥粉土5.121.3521⑦粉土1.721.8627⑧粉質粘土8.322.32338表5.2土壓力系數表土層名稱①粉土0.4900.7002.0401.428②-1粉土0.4380.6622.2831.511③粉質粘土0.5480.7401.8261.351④粉土0.4900.7002.0401.428⑤粉質粘土0.4550.6752.1981.483⑥粉土0.4720.6882.1171.455⑦粉土0.3760.6132.6631.632⑧粉質粘土0.2380.4884.2042.050采用朗肯土壓力公式對土側向壓力進行計算：主動土壓力系數：（5.1）被動土壓力系數：（5.2）通過查閱相關規(guī)范，本設計中取地面超載參照以上兩個表的數據計算和：第一層：第二層：第三層：第四層：第五層：第六層：計算主動土壓力：第一層：水土合算第二層：水土合算第三層：水土合算第四層：水土分算第五層：水土分算第六層：水土分算計算被動土壓力（被動土壓力從基坑底部開始計算）：第六層：水土合算第七層：水土合算第八層：水土合算在不同的基坑設計項目中，項目所處位置不同故土層特性不同，如土的滲透系數、粘聚力等都可能不同，根據本項目的地質水文條件選擇山肩邦男法的近似解法來計算，參考其他文獻和資料發(fā)現墻體反面的土壓力應該呈三角形分布，想讓計算的過程更簡單，更接近實際，每個土壤層的每個變量都根據每個土壤層的厚度加權平均值確定。本項目基地下水水位是2m，粉質性土層占比較大，選擇水土合算的方法進行計算。平均容重：（5.3）（5.4）（5.5）式中—土的加權平均重度；—加權平均粘聚力；—加權平均內摩擦角；—第層土的重度；—第層土的粘聚力；—第層土的內摩擦角；—第層土的厚度（m）。根據公式和土層信息計算土層參數的加權平均值：通過同樣的方式，可以得到從地下連續(xù)墻底部到地基之間的土壤參數的加權平均：使用下列公式可以將假定的位于地面之上的當量土重替代于原本地面上的荷載，通過計算獲取假定的土的厚度，假設水平面為即為開挖面，可以求得涂層的厚度計算為：（5.6）式中—當量土層厚度；—地面均布荷載（）；—支護處土體的加權平均重度?？梢郧蟮么饲闆r下開挖深度實際為：基坑底部與地下連續(xù)墻底部的間距為：查閱相關土壓力教材可知，各類土壓力系數可使用下式進行計算；靜止土壓力系數：主動土壓力系數：被動土壓力系數：5.2地下連續(xù)墻嵌固深度設計及內支撐設計：基坑要開挖16m，查閱相關資料和文獻要求如果將基坑自護結構選為地下連續(xù)墻，則嵌固深度應該在總深度的0.3倍以上，本項目將地下連續(xù)墻的高度設計為深度的1.68倍也就是27m，嵌固11m，查閱相關法規(guī)，材料是強度等級C30和抗?jié)B等級S6的，墻體厚0.8m。鋼管有多種形狀的內支撐，水平面形狀比較平坦有規(guī)律的基坑可以選擇內撐作為支護結構。由于基坑自身具有一定對稱性，把內支撐布設在基坑兩邊，尤其是矩形基坑最益采用。本項目的基坑正是比較有規(guī)則的矩形形狀，所以選擇了對撐支護的結構，依據行業(yè)規(guī)范第一道支撐應設置在地表下方1.0至2.5m處。其后，每間隔4-6m設置下一個支撐，根據計算本項目應該分別在地表下方1、6、11m處布設三道支撐；為了計算更簡便將節(jié)點處假設為鉸接。支護結構簡圖如圖5-2所示。圖5.2支護結構簡圖5.3支護方案的內力及彎矩計算本工程的支護結構整體選擇了鋼管內支撐和地下連續(xù)墻結構相結合。根據上文所述計算將采用山肩邦男法的近似解法，該解法中在計算時墻背方向的土壓力作為靜止的土壓力，連續(xù)墻前的土壓力作為被動土壓力。計算原理的簡化圖如圖5-3。采用的計算方法的假設為：（1）在處于粘性地層的前提下，墻體可以認為是長度有限、有彈性的；（2）墻體背面的土體壓力，開挖面上為三角形，以下為矩形；（3）使被動土壓力為土的橫向抵力，（）是被動減靜止土壓力（）的值；（4）橫向支撐固定后，就是不移動的支點；（5）下道橫撐布設好后，可以把上道橫撐的軸向壓力看作固定值，支撐點上的板樁位置不變；（6）將開挖的一面下方的彎矩等于零的點設為鉸點，鉸下墻體對上墻體的傳遞剪力不計。圖5.3山肩邦男法基本原理靜止土壓力計算：（5.7）式中—靜止土壓力（）；—開挖面與地面之間的距離；—即側壓力系數。由上式，計算系數確定：根據上述假設，開挖的一面下方的為被動減靜止土壓力后的值，因此：（5.8）式中—基坑底面以下處被動土壓力與靜止土壓力的差值；—距離坑底的深度。解得通過比較系數求得，。山肩邦男近似解法有兩個靜力平衡方程，即：和，擋土結構的前后側合力等于0和底端自由。由，得：（5.9）由得：（5.10）式中—第道支撐的軸力；—換算墻頂至坑底高度；—坑底至地連墻彎矩為零處的高度；—第道支撐距當前開挖面高度；—最底部支撐距當前開挖面的高度。在土壓力計算中已求得地面荷載等量的當量的土重的厚度為0.94m。（1）第一道支撐內力計算：根據實際情況，第一道支撐位于地下1.0m處，與第二道支撐豎向間距為5m。所以，，。代入計算：化簡為：解得：將結果繼續(xù)代入公式并計算軸力：彎矩計算公式為：（5.11）第一道支撐處墻的彎矩為：（2）第二道支撐內力計算：開挖至第三道支撐頂面，此時，，，，。代入計算：化簡：解得：將代入軸力公式計算軸力為：彎矩為：第二道支撐處墻的彎矩為：（3）第三道支撐內力計算：開挖至基坑底部時，，，，，。代入計算：化簡：解得：將代入計算為：彎矩為：（4）算的最大彎矩：設最大彎矩點為距基坑底x高度，則有，令，解得所以墻體的最大彎矩在墻體底面。墻的最大剪力（）采用軸力計算的結果進行比較，緊挨第三道支撐的下端，為：5.4配筋計算上文所述地下連續(xù)墻的材料選擇C30混凝土，其中心抵抗壓力、抵抗拉力度是，QUOTE。相關規(guī)定顯示，墻體內的垂直受壓力的鋼筋使用HRB335，強度值是，QUOTE混凝土保護層為95mm，構造筋選擇HPB235。對單位長度的墻體進行驗算。計算得最大正彎矩為，最大負彎矩為。5.4.1主筋設計驗算（1）迎坑面地下連續(xù)墻配筋：根據最大配筋率，單一筋矩形截面可以承受的最大彎曲力矩為：（5.12）（5.13）（5.14）（5.15）式中—相關混凝土的強度常數，在本工程中；—混凝土抗壓強度值，；—地連墻的寬度，；—混凝土截面有效高度，；—界限相對受壓區(qū)高度，本工程??；—截面抵抗彎矩系數；—相對受壓區(qū)高度，；—鋼筋抗拉強度設計值，；—截面配筋率；—截面最小配筋率。所以只需采用單筋即可滿足要求。通過計算可選用雙排Ф40@100的鋼筋作為受拉區(qū)的鋼筋，配筋面積為，符合要求QUOTE。（2）背面配筋：前文計算中最大負彎矩過小，故可設置配筋為Ф22@100。5.4.2箍筋設計（1）單位寬度地下連續(xù)墻截面承載驗算由此可代入得：式中，—為截面腹板高度；—為混凝土強度影響系數，依據C30，取1.0；—為矩形截面寬1000mm。計算通過。（2）箍筋布置計算（5.16）式中—混凝土能抵抗的最大剪力；—混凝土抗拉強度。代入各數值有：符合最大軸力要求，因此可設置鋼筋，間距250mm水平分布。6支撐強度及穩(wěn)定性驗算6.1支撐強度驗算根據《建筑基坑支護技術規(guī)程》（JGJ120-2012），結合本工程設計情況，設置了采用了四道鋼管內支撐進行支護，按照驗算偏心受壓構件來校驗截面對抗荷載的能力。截面的偏心彎矩由支撐結構本身、施工階段的臨時荷載與裝設誤差所產生參考上述規(guī)范，設偏心距為計算中支撐長度的0.001倍。實際施工中，溫差會引起支撐軸向力的改變，在此不考慮，設置增大系數為軸向力的1.1倍。通過前文內力計算中獲得數據，軸向力取最大值時位于第三道支撐處，最大軸力，每道支撐水平間隔4m，帶入公式驗算軸力：于基坑寬邊中間線位置處設置臨時立柱，立柱為現成格構柱，邊長460mm，間距10m，不必驗算穩(wěn)定性，實際情況中基坑寬邊為18m長，立柱跨度取一半9m，可知其長度為：。可使用簡支梁樣式進行計算，如圖6-1所示。圖6SEQ圖\*ARABIC\s11簡支梁模型簡支梁模型使用上文中規(guī)范查得計算公式為：（6.1）式中—凈截面面積；—QUOTE對x軸的凈截面模量；—截面承受的最大彎矩；—計算構件段范圍內軸向壓力值，QUOTE；QUOTE—鋼材抗壓強度，Q235鋼；—截面的塑性發(fā)展系數，。Ф609×16鋼管的截面性能計算：面積：慣性矩：截面模量：回轉半徑：每m的重量：支撐本身重量和施工階段臨時活載（取為4kPa）的最大彎矩：安裝誤差所產生的彎矩，偏心值為：計算得到最大彎矩為：最后通過驗算公式：支撐強度驗算通過。6.2構件平面的穩(wěn)定性驗算根據《鋼結構設計規(guī)范》（GB50017-2003）驗算。（6.2）式中，—結構軸向壓力設定值；—最大彎矩的設定值；—彎矩作用平面內的截面模量，；—長細比，；—參數，；—力矩作用方面軸方向壓縮構件的穩(wěn)定性系數，查表得（a類截面）；—等效彎矩系數，；代入計算：穩(wěn)定性符合設計要求。7穩(wěn)定性驗算在基坑的開挖過程中，基坑底部的土壤的全部壓力會進行打破然后在進行平衡?；觾韧寥罍p少周圍的土體壓力會產生變化，有可能導致基坑穩(wěn)定性下降，然后發(fā)生基坑隆起漏水或者兩邊傾斜等現象。為了保證基坑施工過程順利進行確保安全，前期設計的時候就需要考慮周全，相關的計算要嚴謹，當發(fā)生異常時要及時應對，采取措施進行修改。驗算基坑的穩(wěn)定性是指對地下連續(xù)墻的抵抗傾斜、滑動、隆起、滲漏等能力和相關的土壓力的計算?；臃€(wěn)定鹽酸是為了驗證設計的可靠性，確保工程能夠進行。周圍的水含量、支護結構類型和周圍建筑物等條件會影響基坑工程的穩(wěn)定性會，對于基坑工程安全性進行分析具有重要意義，對基坑的穩(wěn)定性驗算內容主要有：（1）基坑整體穩(wěn)定性驗算；（2）基坑的抗?jié)B穩(wěn)定性驗算（3）基坑的抗隆起穩(wěn)定驗算；（4）基坑支護結構踢腳穩(wěn)定性驗算。7.1基坑的整體穩(wěn)定性驗算本項目屬于深基坑，而且位置處在城市中心建筑物多以及地下管線分布復雜，施工條件較困難，采取瑞典條法演算基坑穩(wěn)定性。定半徑為地下27m，中點位于基坑表面，然后以中點做半徑為27m的圓弧在，間隔1.5m把剛畫的圓弧全面分為18份，如圖7.1所示。然后通過一定的計算過程，依據計算結果分析基坑穩(wěn)定性。具體過程如表7.1所示。圖7.1整體穩(wěn)定性驗算圖表7.1整體穩(wěn)定性驗算表分條-84933.125826260.11302.42652.38-74137.995809226.11393.14640.85-63341.745743203.48475.58579.15-52744.635780191.52536.95513.04-42046.815749181.60591.50403.71-31448.385754175.87629.52294.32-2819.452267195.91254.1862.48-1319.932303170.88262.6624.071319.932303170.88262.6624.072819.422263195.91253.7862.3831448.345749175.87629.04294.1042046.825750181.60591.62403.7952744.625779191.52536.84512.9363341.765746203.48475.79579.4074137.955803226.11392.30639.4884933.014029260.11301.54650.4695826.345736322.03200.05600.36107016.845682498.9589.13459.20則：（7.1）式中：—滑動安全系數；等級是一、二、三級圍護結構的大于1.35、1.3、1.25；—分別為第土條滑孤面處土的黏聚力，內摩擦角；—第土條的寬度；—第土條弧面中點法線與垂面之間的角度；—第土條的滑弧段長度，??；—第土條上的附加分布荷載標準值；—第土條的自重，按天然重度計算；—第土條的孔隙水壓力；落底式截水帷幕，基坑內外，分別取、，對于黏性土，取；—地下水重度；—第層錨桿的傾角；—第層錨桿的水平間距；—計算的系數；由確定，為第層錨桿與滑弧交點的內摩擦角。代入計算得，基坑整體穩(wěn)定。7.2基坑的抗?jié)B穩(wěn)定性驗算本項目選擇食物支護結構為地下連續(xù)墻，該結構自身具有防止?jié)B漏的功能，驗算的時候要算到連續(xù)墻的底部，驗算的公式原理的簡圖如7.2?；拥撞靠?jié)B計算采用下列公式進行。圖7.2抗?jié)B穩(wěn)定性驗算原理圖（7.2）式中—抗?jié)B穩(wěn)定系數，1.5~2.0。本工程范圍內土體主要為粉土，考慮實際情況；—基坑底部土體的臨界水頭坡度，；、—基坑底部土的土粒占比、天然土孔隙比，、；—坑底土的滲流水力梯度，；—基坑內外滲流水頭，地下水位差，；—最短滲流流線的長度，?！叵逻B續(xù)墻的嵌固深度；驗算合格。7.3基坑的抗隆起穩(wěn)定驗算采用錨桿和支撐式的支擋結構時，根據規(guī)定要求嵌固深度要能夠確?？孤∑鸬姆€(wěn)定性，基坑底隆起分析驗算:（1）計算分析簡圖圖7.4擋土構件底部下土的抗隆起穩(wěn)定性驗算式中：—抗隆起安全系數；等級為一級、二級、三級依次大于1.8、1.6、1.4；—坑外擋土結構底部上方土的重度；砂土、粉土在地下水位下方的取浮重度；參考各土層厚度，取各土層重度均值；—坑內擋土結構底部上土的重度；—坑底到擋土結構底的厚度；—基坑深度；—地面均布荷載；—承載力系數；—擋土結構底下土的加權粘聚力、內摩擦角，（2）計算過程假定墻體外側及坑底土體重7.4基坑支護結構踢腳穩(wěn)定性驗算（1）根據《建筑基坑支護技術規(guī)程應用手冊》，水平荷載的支撐和內部支撐軸體系時，支護結構出現問題時會失穩(wěn)。單一支架結構容易導致踢腳破壞。多層支撐結構的情況是，以最低的支撐點為中心旋轉，有可能引發(fā)出踢腳失穩(wěn)。（2）方法及計算公式根據《建筑基坑支護技術規(guī)程應用手冊》，踢腳安全系數：式中：—被動和主動土壓力系數之比；—基坑的開挖深度；—最下道支撐點到基坑底的距離；—樁的入土深度；—地面荷載，；—土層的重度加權平均值；—土層的內摩擦角加權平均值；—土層的粘聚力加權平均值；—踢腳安全系數。其范圍為。）計算過程∴∴滿足要求。經以上驗算基坑穩(wěn)定性都滿足設計要求，說明此基坑周邊支護符合相應規(guī)定。9基坑監(jiān)測9.1監(jiān)測目的和意義基坑監(jiān)測是基坑設計中的重要部分，在深基坑施工過程中必須要進行嚴格的施工監(jiān)測（DB11/489-2007）。在基坑施工過程中引發(fā)工程事故的主要原因之一就是監(jiān)測措施存在問題，因此要進行嚴格、合理的施工監(jiān)測，并且及時分析、反饋監(jiān)測數據，根據數據異常情況，對基坑開展修復處理工作，保證基坑施工安全順利進行和周圍構筑物的安全。根據監(jiān)測數據，可以精確掌握監(jiān)測基坑的變形和結構受力狀態(tài)，評估采用施工方法的可行性以及設計參數的合理性，為項目施工的支護設計參數和施工方法的優(yōu)化提供有力的依據。根據《基坑工程檢測技術規(guī)范（2012版）》規(guī)定必測和應測兩種基坑監(jiān)測內容，必測內容中的地表沉降度、位移和基坑隆起等是非常重要的部分。本項目屬于深基坑，安全等級為一級，而且周圍環(huán)境條件較復雜，本基坑的必測監(jiān)測內容有圍護結構水平位移、周邊地表沉降、坑底隆起等，應測監(jiān)測內容有支撐內力、圍護墻內力等。9.2監(jiān)測方式9.2.1地表沉降監(jiān)測本次地表沉降監(jiān)測方式采取人工監(jiān)測的方式，在基坑周邊選取些許監(jiān)測點，讓工程技術人員每隔一定時間通過全站儀觀測的方式記錄周邊地表沉降。地表沉降監(jiān)測范圍一般為3-5倍基坑開挖深度，考慮到本次基坑周邊環(huán)境要求嚴格，故將監(jiān)測范圍取長邊196m（監(jiān)測點水平間距為10m），短邊19m（監(jiān)測點水平間距為5m）。9.2.2坑底隆起監(jiān)測坑底隆起監(jiān)測有以下方法：鋼尺懸吊掛鉤法、全站儀測量法、回彈標與精密水準儀四種。鋼尺懸吊掛鉤法操作復雜且監(jiān)測頻率低，無法精確記錄開挖過程中坑底隆起值；此外，通過臨時立柱傳遞坑底豎向位移，里用全站儀監(jiān)測的方法人工成本高且無法實現實時監(jiān)測。通過上面監(jiān)測方法的比較并結合工程實際情況與經濟便捷等方面的考慮，本次坑底隆起監(jiān)測采用精密水準儀與回彈標法結合大方法，采取兩者平均值進行記錄?！痘庸こ虣z測技術規(guī)范（2012版）》中坑底隆起監(jiān)測點的布置有以下三方面要求：（1）監(jiān)測點布設依照縱向或橫向剖面，基坑中央、離坑底約四分之一坑底寬度或其它有代表性的地方設置剖面。監(jiān)測點大于等于兩個，剖面較多則間隔20～50m；（2）監(jiān)測點在一個剖面上水平間隔10~20m，大于等于3點；（3）根據土層分布布設監(jiān)測點，應該位于土層中間或者其它有代表性的地方，每個土層不少于1個。依據標準把坑底隆起監(jiān)測點以短邊中點為起點（水平間距為5m），坑底隆起監(jiān)測點布設如圖9.1所示。圖9.1坑底隆起監(jiān)測點布設圖9.2.3圍護結構水平位移監(jiān)測本次基坑圍護結構水平位移采用在地下連續(xù)墻內部埋設測斜管的方式監(jiān)測，通過測斜管將圍護結構變形數據傳遞給地面相關檢測人員?！缎掳婊庸こ虣z測技術規(guī)范（2012版）》中監(jiān)測點有以下要求：邊坡頂部的水平、豎向位移監(jiān)測點按坑周布設，在周邊中部、陽角處應布設。點間隔小于等于20m，每一邊的點大于3點。由此對圍護結構頂部與下部變形監(jiān)測點進行設置：基坑長邊墻體頂部與下部變形監(jiān)測點均從邊角處開始布設（水平間距為20m），監(jiān)測點數量為3個；由邊角開始基坑較短的那一邊墻體上方的監(jiān)測點（水平間距為10m），而墻體下部監(jiān)測點從邊角處開始布設（水平間距為20m），圍護結構水平位移監(jiān)測點布設如圖9.2所示。圖9.2圍護結構水平位移監(jiān)測點布設圖10施工措施及相關施工工藝10.1安全施工措施深基坑工程雖然在如今時代已經較為常見，但仍有一定難度與危險性，安全生產管理既能防止意外的發(fā)生也能使施工作業(yè)順利完成，防止工期延長甚至產生嚴重的安全事故，更重要的是安全施工措施是對人生命的負責。因此項目管理中安全生產也作為一個重要的大項，伴隨著人類建筑史的發(fā)展，安全施工也有了各種各樣的管理條紋，既負責人生安全，也負責施工現場物品的安全和對環(huán)境的影響。安全施工措施有以下幾條：（1）安全生產責任制極為重要，需要每一個人進行貫徹落實，想要安全生產首先需要預防可能發(fā)生的事故，事故發(fā)生再補救已經為時已晚。（2）在基坑開挖之前，需要對開挖施工所使用的各種機械設施及施工用具來進行系統(tǒng)的嚴格的安全檢查。禁止在沒有達到相關標準或者沒有經過相關部門所允許的情況下進行施工，一切方面都應符合安全規(guī)范的標準。并在基坑開挖的現場及周圍設置必要的擋板、圍欄，在高危區(qū)設置安全、警示標志。（3）根據規(guī)范需要在特定的位置配備消防器材，防止火災的發(fā)生，放置易燃易爆等危險品的地方應按照相關規(guī)定進行安置，定時組織消防演習，普及消防知識并制定應急疏散方案。（4）需要定時進行安全檢查，每日進行施工工作需要填寫安全記錄，定時開展講座活動，普及安全知識。（5）安全施工作業(yè)主要以預防為主，需要對容易發(fā)生危險的地方進行定時的安全檢查，保證施工作業(yè)的安全。在本工程開挖作業(yè)中，可能會產生危險的結構不穩(wěn)定處需要設置安全警告牌。對于這些容易發(fā)生危險的地方也要安排專業(yè)的監(jiān)管人員進行監(jiān)察。10.2文明施工措施文明施工可以使施工有序、科學的進行，不易產生混亂；它也是管理的一方面有以下措施：在工地的主要出入口、專業(yè)監(jiān)察人員選定點設置工程概況、人員名單、監(jiān)督電話、消防安全、安全生產牌等，確保其能為人所見并于施工結束進行撤除；合理設置施工現場的管理制度，嚴格按照通過審定的設計圖布置所有臨時施工、生活設施，保持施工現場設施布置的合理性；確定施工現場中的危險區(qū)域如結構不穩(wěn)定處，或危險物品放置處；并于此處設置安全警示標志與安全通道，安排相關人員每隔一段時間檢查標志是否存在、道路是否暢通；出入口位置十分重要，且需在出入口設置按規(guī)范設置相應設備儀器保持出入口環(huán)境的基本整潔。按要求在施工場地內的所有重要交叉道路和人流、車流密集路段設立交通標志，并設置照明燈和警示標志保持夜間道路通行的安全；組織開展講座，宣傳良好精神，可以在施工場地處設置告示牌與宣傳窗口，放置進步精神、文明施工等內容的醒目宣傳標語，定期可以安排專人負責更換，在工地建立良好的風氣。10.3基坑開挖與支撐施工工藝簡述（1）深基坑開挖流程包括以下步驟：通過分析相關資料，包括周邊環(huán)境圖、勘察報告、地下管線埋設圖等制定合理可行的支護方案—由相關人員的評審通過—進行測量放線—進行降水結構和支護結構的施工并進行分段分層開挖與降排水，本方案中需加設內支撐—做好監(jiān)測的同時繼續(xù)開挖達到定位深度。（2）必須考慮多方面因素選取最為合理的開挖方案，制定圖紙。工作人員應該嚴格依照設計圖紙進行施工。（3）使用挖掘機械進行施工時需要注意彼此之間的距離，選擇合適的距離進行開挖，防止出現危險。（4）地基按層挖掘，為地基的排水進行分層挖掘時，可以設置集水井。在基坑施工范圍內危險位置需設計警示牌，站在安全符合規(guī)定的地方進行施工，堆砌施工材料時需要與基坑開挖位置保持一定安全距離，且堆砌高度不宜過高，易發(fā)生危險材料放置于指定位置。（5）若在降水較多季節(jié)進行開挖需考慮降水的影響，此時需要在基坑邊緣開挖溝槽，防止降水流入基坑，對基坑施工與穩(wěn)定性造成影響，不支持施工的天氣停止開挖。（6）除施工人員外，應配備技術、監(jiān)理等相關人員在施工現場，對施工進行指導以及解決可能出現的問題。（7）施工流程：導墻，基槽，放鋼筋籠，澆灌混凝土。（8）在達到最終目的后，符合標準的情況下可進行鋼管支撐的拆除。結論本文在參照了鄭州市地鐵七里河站基坑處的土層信息、基坑周圍地質條件、水文環(huán)境及建筑情況，依據相關規(guī)范與資料，在考慮基坑安全等級、計算難度及各種施工方案的適用性和優(yōu)缺點對比下，最終選擇的支護設計方案是由地下連續(xù)墻結合內支撐對撐支護的支護形式，主要的設計原理如下：1、本基坑在水平面形狀為矩形較為規(guī)則，在查閱了各種支護方法的優(yōu)缺點及適用條件后，選取了較為合適且穩(wěn)定的支護方案；基本計算原理采用山肩邦男法的近似解法。2、計算土壓力時采用了土朗肯土壓力計算的基本原理及公式，因為山肩邦男法的近似解法，為了符合假設在墻面上呈三角形開挖，基坑呈矩形也方便了計算，土層參數通過計算加權平均值來表示。3、設計地下連續(xù)墻的嵌固深度時查閱資料通過施工經驗設立，并通過各類穩(wěn)定性驗算通過。4、彎矩內力的