南京地铁所街站基坑设计.doc

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1、91重庆交通大学2008级岩土与地下结构工程专业毕业设计毕业设计（论文）毕业设计说明书题 目 南京地铁所街站基坑设计 专 业 岩土与地下结构工程 班 级 2008级02班 学 生 张 帮 洋 指导教师 周 杰 重庆交通大学2012年 摘 要本设计包括两个部分，第一部分是南京地铁二号线所街站基坑支护结构设计；第二部分是南京地铁二号线所街站基坑施工组织设计。在第一部分基坑支护结构设计中，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

2、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，支护结构设计，施工组织设计ABSTRACTThis graduation design mainly includes three part, the first part is the foundation pit structural design of the Suojie Station of Nanjing Subway; The second part is the design of the foundation pit of

3、 the Suojie Station of Nanjing Street subway construction organization; The third part is special subject part which is the frost-heaving and thawing-settlement control technique of the connected aisle Freezing studied.In the first part, according to the engineering geology, the hydrology geology co

4、nditions，environment circumstances and underground pipelines of the foundation pit located, through comparing the construction schemes, confirm that the use of full casing bored piles, steel support and parallel form of layout. The second part is the construction organization design of foundation pi

5、t, according to the Suojie Station conditions, designing the construction preparative, the construction method and the construction place arrange. Estimating the work project, weaving to write the homologous quantity、safety、civilization management measure.keyword： foundation pit ,structural design,

6、full casing bored piles ,congstruction organizing 目 录前 言41 工程概况71.1 工程地质与水文地质71.1.1 地质条件71.1.2水文地质条件101.2工程周边环境111.2.1临近主要建筑物及交通111.2.2地下管线112 设计依据和设计标准122.1 主要设计依据122.2 执行的规范和标准122.3 基坑设计等级及控制标准123 基坑围护方案设计143.1 软土地基常用的挡土围护结构类型143.1.1 水泥土搅拌桩143.1.2 钻孔灌注桩+搅拌桩的组合式围护结构143.1.3 地下连续墙153.1.4 SWM工法153.1.5

7、 全套管钻孔咬合桩153.2方案比选163.3 围护方案的选择174 基坑支撑方案设计184.1 支撑结构的类型184.2 支撑体系的布置形式184.2.1 平面内支撑体系184.2.2 竖向斜撑体系194.2.3 混合支撑体系194.3 支撑体系的选定204.4 基坑施工应变措施205 计算书225.1 荷载计算225.2 基坑底部土体的抗隆起稳定性验算245.3 抗渗验算255.4 抗倾覆验算265.5 整体圆弧滑动稳定性验算285.6 支撑内力变形计算285.6.1 支撑内力计算285.6.2 钢支撑强度验算315.6.3 支撑平面整体稳定性验算335.7 车站基坑端头井支撑强度验算33

8、5.8 钻孔咬合桩的配筋346 机算分析376.1 软件介绍376.2 模型介绍376.3 输入参数介绍376.3.1 基本信息376.3.3 支锚信息406.4 机算结果分析416.4.1 计算机文件节选416.4.2 机算结果分析556.5 手算结果与机算结果比较556.5.1 抗倾覆稳定性验算对比566.5.2 基坑底部土里抗隆起稳定性验算对比566.5.3 内力计算分析566.5.4 配筋计算对比566.5.5 抗管涌验算对比567 基坑主要技术经济指标577.1 开挖土方量577.2 浇注混凝土量577.3 钢筋用量577.4 人工费用571 基坑施工准备组织设计591.1 基坑施工

9、的技术准备591.2 基坑施工的现场准备591.2.1 拆除障碍物601.2.2 测量放线601.2.3 “三通一平”601.2.4 临时设备的准备611.3 施工物资准备、劳动力准备和应急准备611.3.1 施工物资准备611.3.2 劳动力准备621.3.3 季节施工及应急准备工作应急准备632 施工方案652.1 概况652.2 施工工法652.2.1 施工工法652.2.2 咬合桩单桩施工工艺流程662.2.3 咬合桩排桩施工工艺682.2.4 施工质量控制692.3 基坑降水和开挖692.3.1 基坑降水702.3.2 基坑开挖702.4 支撑安装712.5 施工主要技术措施722.

10、5.1 围护防渗漏措施722.5.2 地基加固732.5.3 基坑开挖安全保证措施742.5.4 钻孔咬合桩关键技术措施742.6 关键部位构造与技术要求762.6.1 地下结构防水762.6.2 超缓凝混凝土配制要点和技术措施772.6.3 内部支撑体系变形控制措施782.6.4 局部补强方法792.6.5 其他技术要求793 施工总平面布置803.1 施工平面图设计的要求803.2 施工平面图设计的要求803.3 施工用的临时运输线路的布置804 施工进度计划及管理措施824.1 施工进度计划的编制顺序824.2 工程总进度计划网络图824.3 工程总工期的确定825 施工安全保证措施83

11、5.1 一般要求835.2 施工用电安全措施835.3 安全教育及交底工作845.4 安全保证措施856 现场文明施工866.1 现场施工管理866.2 场地、设施和环境建设866.3 安全生产886.4 环境保护和卫生防疫886.5 夜间施工措施89结 语90致 谢91参考文献0前 言城市建设的发展，带动地下空间的发展，目前各类用途的地下空间已在世界各大中城市中得到开发利用，诸如地下停车库、地下街道、地下商城、地下医院、地下仓库、地下民防工事以及多种地下民用和工业设施等。同时，地下工程建设项目的数量和规模迅速增大，如高层建筑物基坑、大型管道的深沟槽、越江隧道的暗埋矩形段及地铁工程中的车站深基

12、坑等。这些地下空间的建设，多采用费用低廉、施工方便的明挖法，由此而产生了大量深基坑工程，其规模和深度不断加大，且城市基坑工程往往处于房屋和生命线工程的密集地区。在基坑的周围不仅有已建房屋或地铁隧道，而且有供水或供气管。90年代以来，基坑工程的设计理论和施工技术日益进步，不但涌现了多种符合我国国情的实用的基坑支护方法，而且使得基坑工程的设计理论、计算方法得到不断改进，施工工艺取得长足的进步。基坑工程的设计规范也有一定的发展。但如果应用现有基坑工程的设计理论(强度控制设计)和常规施工技术难以达到保护基坑周围的环境要求。因此城市基坑工程，特别是软土地区的城市基坑工程正在对基坑工程的设计理论和施工技术

13、提出严峻的挑战。深基坑工程在国外称为“深开挖工程”（DeepExcavation），这比称之为“深基坑”更合适。因为为了设置建筑物的地下室需开挖深基坑，这只是深基坑开挖的一种类型。深开挖还包括为了埋设各种地下设施而必须进行的深层开挖。深基坑工程问题在我国随着城市建设的迅猛发展而出现，并且曾造成人们困惑的一个技术热点和难点。 城市中深基坑工程常处于密集的既有建筑物、道路桥梁、地下管线、地铁隧道或人防工程的近旁，虽属临时性工程，但其技术复杂性却远甚于永久性的基础结构或上部结构，稍有不慎，不仅将危及基坑本身安全，而且会殃及临近的建构筑物、道路桥梁和各种地下设施，造成巨大损失。从另一方面讲，深基坑工程

14、设计需以开挖施工时的诸多技术参数为依据，但开挖施工过程中往往会引起支护结构内力和位移以及基坑内外土体变形发生种种意外变化，传统的设计方法难以事先设定或事后处理。有鉴于此，人们不断总结实践经验，针对深基坑工程，萌发了信息化设计和动态设计的新思想，结合施工监测、信息反馈、临界报警、应变（或应急）措施设计等一系列理论和技术，制定相应的设计标准、安全等级、计算图式、计算方法等。本文通过对深基坑各种新技术的研究与南京地铁所街站实际情况的勘测，采用了全套管钻孔咬合桩这一新技术，与钢管平面支撑结构等一系列发展成熟的技术。通过对南京地铁二号线所街站深基坑的维护，支撑结构，以及施工组织的设计，充分的运用了各种深

15、基坑施工理论，为深基坑技术的发展提供了又一个实例。第一部分南京所街站基坑围护设计1 工程概况拟建所街站位于江东南路、欧洲城所在位置，建（构）筑物主要由地铁行车道及人行通道组成，车站主体总长187.15m，标准段宽21.2m。所街站为地下式车站，车站顶板埋深为0.9m，两层车站，地下一层为站厅层，顶板开口作为出入口，地下二层为站台层，基坑开挖深度约14m。 1.1 工程地质与水文地质1.1.1 地质条件（1）地形地貌所街站地形平坦，现地面高程约在6.487.92m，原地面高程约在6.00m左右，人工堆填土约1.50m。地貌类型属长江低漫滩。（2）工程地质层分布与特征描述一览表如下表1.1所示：表

16、1.1 土层分布情况层号地层名称状态特征描述层顶埋深(m)厚度（m）层亚层最小最大平均值最小最大平均值1杂填土以混凝土块、碎砖、碎石等建筑垃圾为主，夹以粘性土。结构松散。0.403.601.142b素填土可塑软塑含少量碎砖、碎石，主要由粘性土组成，局部为含石灰的三合土，结构松散，均匀性差。0.001.600.420.303.901.601b2-3粘土（粉质粘土）软塑，可塑含少许氧化铁，偶含零星贝壳及少许粉土，局部有植物根，含少许有机质，切面光滑，摇振反应无低，干强度中等，韧性中等。1.003.201.790.402.701.271d4粉细砂松散稍密，饱和含云母，夹少量粘性土薄层。1.705.2

17、03.380.506.503.292b4淤泥质粉质粘土流塑含有机质及少许腐植质，夹少许薄层粉土或粉砂，土质较为均匀，切面光滑，摇振反应无低，干强度中等，韧性中等。1.808.304.350.507.003.343d2-3粉细砂中密、局部稍密，饱和含云母，夹粉土，偶含少许腐植质。6.0010.408.049.7016.0013.004d2-1粉细砂中密、局部密实，饱和含云母、少许腐植质，偶夹少许粘性土薄层。18.5023.5021.127.5011.209.635d2-1细砂中密，局部密实，饱和夹粘性土薄层，含少量有机质。29.3034.0031.2515.0022.2019.076d2-1中细

18、砂密实、局部中密，饱和夹砾砂及少量粘性土。45.5051.5049.077.8011.809.407d1粗砾砂密实，饱和。以砾砂为主，含粗砂，混有少许粘性土，夹卵石，呈次圆状圆状，粒径一般48cm，最大粒径大于10cm。57.3059.3058.471.702.402.054b1粉质粘土硬塑由基岩风化残积而成61.2061.200.400.40K1g1粉砂质泥岩强风化，岩芯呈碎块状，手碾易碎，遇水易软化，标贯击数大于50击。61.0061.6061.300.801.401.10K1g2粉砂质泥岩中风化，岩芯呈柱状或长柱，手折易断，裂隙欠发育，属极软质岩石。61.8063.0062.401.1.

19、2水文地质条件 (1) 地下水类型根据所街站勘探资料，所街站长江漫滩相沉积物呈二元结构，上部主要由淤泥质粉质粘土或粉细砂为主，下部以砂性土为主，场地地下水类型属孔隙潜水；砂性土层中地下水具一定承压性。地下水主要补给来源为大气降水及人工用水的补给。深部承压含水层中的地下水与长江及外秦淮河均有一定的水力联系。（2）地下水位埋深及承压水头勘察期间各钻孔稳定水位埋深一般介于1.602.95m，相应高程介于4.225.59m。另施工的部分钻孔稳定水位埋深4.905.30m，系欧洲城基坑降水影响所致。（3）地基土的渗透性地基土以微透水弱透水为主。（4）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

20、，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。（5）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。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：-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/K210，说明产生潜蚀条件一般。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：-3d2-3层砂性土粒径0.01mm

21、的颗粒含量为15.42%，其渗透系数建议值K=15E-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。1.2工程周边环境 1.2.1临近主要建筑物及交通所街站位于经四路（江南东路）原兴隆村委会所在地，车站及周边主要为厂房、商城（均为丙、丁类建筑）及道路（经四路）。车站站位南侧赛上路当时正在施工，西侧为江东南路，道路红线宽为80m，面前交通流量不大。江东南路与赛上路交叉口的东南侧位当时正在施工欧洲城。1.2.2地下管线所街站主体范围内的地下管线主要是沿江东南路（即车站纵向）和赛上路布置的管线。其中，受主体结构施工影响的沿江东南路布置的地下管线主要有：2根110KV的高压线

22、。横穿主体结构的地下管线主要有：500mm的给水管一根，600mm的排水管一根，电信管3根以及端头位于坑内的300mm的煤气管一根。对于影响车站施工地下管线，施工时将其改迁。2 设计依据和设计标准2.1 主要设计依据（1）南京地铁二号线一期工程初步设计所街站（2）南京地铁二号线一期工程初步设计专家审查意见（3）南京地铁二号线结构及防水设计专家咨询意见（4）南京地铁二号线一期工程施工设计初步验收审查意见（5）南京地铁二号线一期工程XK01标所街站岩土工程详细勘查报告（6）南京地铁二号线一期工程施工图设计技术规定（报批稿）（7）南京地铁二号线一期工程施工设计文件组成内容和格式（试行）（8）南京地铁

23、二号线一期工程施工设计文件编制深度要求（9）业主及总体组提供的其它技术条件补充说明、基础资料电子文件等（10）地铁设计规范（GB50157-2003）及国家和地区的现行规范与标准（11）车站各专业互提资料2.2 执行的规范和标准（1）南京地铁二号线一期工程初步设计所街站（2）南京地铁二号线一期工程初步设计专家审查意见（3）南京地铁二号线结构及防水设计专家咨询意见（4）南京地铁二号线一期工程施工设计初步验收审查意见（5）南京地铁二号线一期工程XK01标所街站岩土工程详细勘查报告（6）南京地铁二号线一期工程施工图设计技术规定（报批稿）（7）南京地铁二号线一期工程施工设计文件组成内容和格式（试行）（

24、8）南京地铁二号线一期工程施工设计文件编制深度要求（9）业主及总体组提供的其它技术条件补充说明、基础资料电子文件等（10）地铁设计规范（GB50157-2003）及国家和地区的现行规范与标准（11）车站各专业互提资料2.3 基坑设计等级及控制标准建筑基坑支护技术规程JGJ12099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2.1 基坑侧壁安全等级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1.0

25、0三级 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。3 基坑围护方案设计3.1 软土地基常用的挡土围护结构类型对于地下水位较浅的软土地区，常用挡土结构主要有以下几种类型：水泥土重力式挡土墙（水泥土搅拌桩和高压喷射注浆桩挡土墙）；以SMW工法为代表的劲性水泥土搅拌桩；间隔设置的单排灌注桩和预制桩加有关止水措施（水泥

26、搅拌土桩、高压喷射注浆桩及桩间注浆等）形成的组合桩排挡土墙；全套管钻孔咬合桩；地下连续墙。以下是这几种方案特点：3.1.1 水泥土搅拌桩水泥土搅拌桩适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、粘性土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。当地基土的天然含水量30%（黄土含水量70%或地下水的pH值4时不宜采用。水泥土搅拌桩优点：施工时无振动、无噪声、无泥浆废水污染；水泥土实体相互咬合较好，比较均匀，桩体连续性好，强度较高；既可挡土又可形成隔水帷幕；适用于任何平面形状；施工简便；同一墙体可设计为变截面、变深度、变强度。缺点：坑顶水平位移较大；坑顶宽度较大。适用范围：建筑基坑支护技术

27、规程JGJ12099中规定：基坑侧壁安全等级宜为二、三级；水泥土桩施工范围内地基土承载力150kPa；基坑深度6m。3.1.2 钻孔灌注桩+搅拌桩的组合式围护结构又称柱列桩+止水帷幕组合式，往往是内侧钻孔灌注桩结合外侧深层搅拌桩做止水帷幕的方法。其特点主要是：（1）灌注桩作受力结构，而搅拌桩作止水结构；（2）适用于软弱地层中的挖深12m的深基坑，当开挖深度超过12m且底层可能发生流砂慎用；（3）施工低噪音，低振动，施工方便，造价经济，止水效果较好；（4）搅拌桩与灌注桩结合可形成连拱形结构，搅拌桩做受力拱，灌注桩作支承拱脚，沿灌注桩竖向设置道数适量的支撑，这种组合方式可因地制宜取得较好的技术经济

28、效果。总结以上其优点是：（1）施工造价较低；（2）施工方法较为简单，施工机械也较多；（3）易于分段进行施工。其缺点是：（1）施工用电量较大，重复占用施工场地，相对工期长；（2）场地污染大，泥浆多，文明施工不易保持。3.1.3 地下连续墙它以专用的挖槽设备开挖沟槽，并采用触变泥浆护壁，在槽内设置钢筋笼，采用导管法浇筑混凝土，形成一个单元槽段的混凝土墙体。依次继续挖槽、浇筑施工，连接成一道连续的地下钢筋混凝土墙或帷幕，以作为防渗、挡土、承重的地下墙体结构。地下连续墙的优点：（1）施工时振动小，噪音低，非常适于在城市施工；（2）墙体刚度大，目前国内地下连续墙的厚度可达0.61.3m，用于基坑开挖时，

29、可承受很大的土压力，极少发生地基沉降或塌方事故，已经成为深基坑支护工程中必不可少的挡土结构；（3）防渗性能好；（4）可用于逆做法施工。地下连续墙刚度大，易于设置埋件，很适合于逆做法施工；（5）适用于多种地基条件；（6）安全经济，占地少，可以充分利用建筑红线以内有限的地面和空间，充分发挥投资效益，工效高，工期短，质量可靠。地下连续墙的缺点：（1）在一些特殊的地质条件下（如很软的淤泥质土，含漂石的冲积层和超硬岩石等），施工难度很大；（2）如果施工方法不当或地质条件特殊，可能出现相邻墙段不能对齐和漏水的问题；（3）地下连续墙如果用作临时的挡土结构，比其它方法所用的费用要高些；（4）在城市施工时，废泥

30、浆的处理比较麻烦。3.1.4 SWM工法它是先用螺旋钻机按设计位置钻孔疏松泥土，且孔与孔之间有一定的搭接长度，之后向疏松泥土中注入水泥浆液，然后按设计间距打入H型钢形成劲性水泥土，最后形成一排挡土止水帷幕。其优点是：（1）造价较低，用过的型钢能够回收；（2）成桩止水效果好，若水泥掺量达到25%效果会更好些；（3）分段施工容易处理，不会形成施工缝；（4）施工进度快。其缺点是：（1）机械施工用电量较大；（2）在粉细砂层易产生抱钻现象；（3）其基坑围护结构属柔性支护，变形大，不适合太深基坑。3.1.5 全套管钻孔咬合桩钻孔咬合桩是一种新型围护结构形式，它是在平面上沿一条轴线设置单排钻孔桩，相邻的桩互

31、相搭接，为一种特殊的桩列式挡土坡，它与传统的人工挖孔桩、钻孔密排桩相比，具有防渗效果好，泥浆污染小，环保好，不易塌孔等优点。具体的，其优点是：（1）钻孔咬合桩的桩间互相咬合，形成排桩整体受力，抗荷载能力最强，且具有很好的防水效果；（2）强度和刚度均较大，可以作为永久结构的一部分，在结构抗浮不满足是可以兼作抗拔桩；（3）全桩套管跟进成孔施工，不易塌孔、振动小，特别适合紧邻地下管线等构筑物的施工；（4）与普通钻孔灌注桩相比，无泥浆、噪音低、文明施工、环保效果好；（5）成桩垂直度好整体性强，节约混凝土；（6）利用套管成桩可设砂桩的优点，围护结构可分段施工，对一些施工场地小、工期紧、交叉施工干扰大的工

32、程可做到见缝插针，节约施工场地和工期。其缺点是：（1）造价较高；（2）须对接头桩进行旋喷桩堵漏处理；（3）对施工精度、工艺和混凝土配比均有严格要求，否则桩体无法形成充分咬合。3.2方案比选上述主要方案的比较如下表3.1所示：表3.1 主要挡土结构比选技术特征挡土结构水泥土搅拌桩SMW工法钻孔灌注桩+治水帷幕组合桩全套管钻孔咬合桩地下连续墙经济开挖深度（m）61061461510202040现场要求较少较少一般一般较高施工占地较大小较大小大施工工艺较简单较复杂较简单较复杂复杂环保要求废土外运少，对环保影响较小废土外运少，对环保影响较小泥浆对环保影响大噪声低，无泥浆，对环保影响小泥浆对环保影响大整

33、体刚度一般较大较大较大大抗渗漏较好较好一般好好桩（墙）体质量较好好一般好好技术成熟程度熟练熟练熟练熟练较熟练与永久结构关系临时结构临时结构可作为永久结构的一部分可作为永久结构的一部分永久结构或永久结构的一部分与结构抗浮的关系与主体结构抗浮无关与主体结构抗浮无关与主体结构拉结，对主体结构抗浮有利与主体结构拉结，对主体结构抗浮有利与主体结构拉结，对主体结构抗浮有利费用低低一般一般高3.3 围护方案的选择本基坑最大开挖深度约为14m，水泥土搅拌技术上不满足要求，而地下连续墙的造价太高，结合上表SMW工法和全套管钻孔咬合桩较好适应条件，又考虑到采用SMW桩作为围护结构，不能解决抗浮问题，如采用需增加很

34、多抗浮措施，其技术经济的合理性尚需进一步论证，所以，从技术可行、经济合理角度综合考虑，本设计采用全套管钻孔咬合桩。根据以往工程的设计施工经验，本设计采用1000mm的咬合桩，桩在车站基坑开挖面以上桩长13610mm，嵌入深度依据经验取上部桩长的0.81.0倍，方便起见，本基坑取13000mm，所以总的桩长为26610mm。本基坑咬合桩的咬合厚度可根据经验公式计算。 （3.1）式中 桩长；桩的垂直度；孔口定位误差容许值；钻孔咬合桩的设计咬合厚度。上式3.1的意义在于保证桩底的最小设计咬合厚度不小于50mm，通过上式计算，本基坑的咬合厚度取200mm，即桩距为800mm，如下图3.1所示（A桩为素

35、混凝土，B桩为钢筋混凝土）。图3.1 钻孔咬合桩示意图4 基坑支撑方案设计4.1 支撑结构的类型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3.2。表3.2 两种材料支撑体系的形式和特点材料截面形式布置形式特点现浇钢筋混凝土支撑截面的形状和尺寸很灵活，可根据不同的设计要求确定竖向布置有水平支撑、斜撑；平面布置有对撑、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

36、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4.2 支撑体系的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。4.2.1 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

37、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。4.2.2 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

38、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。4.2.3 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

39、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；（5）地区工程经验和材料供应情况。4.3 支撑体系的选定(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

40、案比选情况见下表4.1所示。表4.1 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长187.15m，宽度超过20m，深14m，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。综上所述，本基坑选用平面布置支撑的形式，根据施工条件和相关规定，共设置3道支撑，第一道支撑距离地面1.72m，第二道6.72m，第三道10.72m，钢支撑选用609钢管。4.4 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

41、，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

42、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。5 计算书5.1 荷载计算本设计计算任务书取车站基坑标准段进行计算，标准段的各地层情况按平均值计算。具体计算如下。根据详勘资料，计算截面处土层的物理指标及

43、厚度（计算到桩底），如下表5.1所示：表5.1 开挖段各层物理指标土层编号名称重度（）凝聚力摩擦平均土层厚度（）1杂填土18.01.192b素填土18.01.871b23粘土18.125.611.51.191d4粉细砂18.18.531.33.812b4淤泥质粉质粘土17.618.87.64.133d23粉细砂18.610.735.012.544d21粉细砂18.811.535.22.27计算标准段截面处土的平均物理指标：在咬合桩深度范围内，由于土的重度、粘聚力、内摩擦角和厚度都各不相同，在此为了达到计算方便和合理，各指标采用按土层厚度的加权平均值来计算。 （5.1）式中 咬合桩深度范围内的加权平均重度，kN/m3； 第层土的重度，kN/m3； 第层土的厚度，m。 （5.2）式中 咬合桩深度范围内的加权平均凝聚力，kPa； 第层土的凝聚力，kPa；第层土的厚度，m。 （5.3）式中 咬合桩深度范围内的加权平均内摩擦角； 第层土的内摩擦角；第层土的厚度，m。作用在围护墙体上的土压力，采用朗肯土压力理论计算。作用在基坑支护结构上的荷载有以下几种：（1）由上部结