地铁车站基坑毕设设计

论文题目: 大屯路公交与地铁换乘车站深基坑维护设计 专 业:土木工程(岩土工程) 学 生: （签名） 指导老师: （签名）

摘 要

根据《北京地铁奥运支线大屯路公交与地铁换乘站岩土工程勘查报告》，大屯路公交与地铁换乘车站长101.1m ,基坑宽约26m,深约17m，同时参考当地的建筑经验和施工现场的具体情况，完成了大屯路公交与地铁换乘车站深基坑维护的方案论证和设计。降水方案为深井降水，支护方案采用土钉墙、排桩、内支撑联合支护。基坑开挖方式为分步、分段、分层开挖。在开挖的同时对基坑进行监测，监测的内容包括桩体变形、桩身内力、支撑轴力。得出结论：桩顶水平位移反映支护结构的形最大。最后,根据施工方案对工程进行了施工组织设计。

顶部变形情况，是支护结构安全状况的重要指标，且在有支撑作用的情况下支护变

关键词: 深基坑,支护方案,土钉墙,排桩,钢支撑,开挖方式,变形监测, 施工组织

类 型: 研究型

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Subject : Deep foundation pit retaining Design of Beijing subway

stations and bus transfer station

Specialty : Civil Engineering (Geotechnical Engineering) Name : (Signature) Instructor : (Signature)

ABSTRACT

In the thesis, based on 《The Geotecnical Engineering Investigation Report Of Beijing subway stations and bus transfer station》, the length of station of Beijing subway stations and bus transfer station is 101.1m, the width of foundation pit is about 26m and the depth of foundation pit is approxomately 17m. Simultaneously, refer to the local construction experience and special details of constraction site, that plan testify and design of deep foundation pit retaining of Beijing subway stations and bus transfer station has completed. The plan of retaining adopts soil-nail wall,line-pile,steel props to retain together. The type of excavation adopts a way for the minute step,the partition,the lamination excavates. While excavating foundation pit, foundation pit monitoring is carrying on, including pile deformation, pile interal force, inner axial force. The study shows the deformation characteristics of supporting structure is related to the horizontal displacement of the retaining pile top, which is the important criterion of the safety of condition of supporting structure. With the effect of supporting structure, the deformation is the largest . Finally, according to construction scheme, the construction organization design has been finished.

Key Words: deep foundation pit; retaining plan; soil-nail; line-pile; steel props;

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excavation type; deformation; monitoring; construction organization

Type : Research

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详细摘要

本拟建工程设计说明书共分5章，包括：岩土工程勘察，基坑维护设计，基坑变形监测方案设计、施工组织设计等

主要依据

(1)《大屯路公交与地铁换乘车站岩土工程勘察报告》 (2)《混凝土结构设计规范》（GBJ146-90） (3)《钢结构设计规范》（GB50012-2003） (4)《建筑桩基技术规范》（JGJ 94-94） (5)《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-1999） (6)《挤扩支盘灌注桩技术规程》（CECS192：2005）

工程概况

拟建大屯路公交与地铁换乘车站位于规划的奥林匹克公园中心区域，在地铁奥林匹克公园站北侧并紧邻此站，呈南北走向，是北京地铁奥运支线与大屯路隧道地下公交车站相交的节点工程，大屯路公交与地铁换乘车站共为地下两层，总长101.1m（K2+222.041～K3+323.141），南北两端断面宽24.7m、中间断面宽26.7m，均为两层三跨框架结构，本工程预期160天完成.

基坑维护设计

这一部分主要包括五部分。这五部分包括：1）基坑支护方案的论证；2）降水方案及设计；3）土钉墙设计；4）排桩设计；5）钢支撑设计。6）抗浮桩设计 1）因为，本拟建基坑的开挖方式属于分层、分部开挖的方式，且基坑较深。所以基坑支护不能采用单一的支护形式。其中K3+222.041～K3+244.963<设为第1段>和K3+287.1-k3+295.091<3>段，基坑宽24.7 m , K3+287.1—K3+244.963<2>和K2+295.091～K3+323.141<4>段，基坑宽26.7 m ,由于第一段和第二段场地较开阔,故第一阶段开挖采用大放坡用土钉墙支护,第二阶段开挖用钻孔灌注桩和锚杆支护,第三和第四段因为管线缘故,故采用较大的坡度,也用土钉墙支护,第二阶段

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开挖采用钻孔灌注桩和内支撑支护

2）降水方案及设计，基坑地下水位约为6m，须降低到地面以下19m左右。基坑开挖深度为17m，用轻型井点以满足不了降水要求，所以采用降水量较大、井管较深的管井井点降水。管井井点的布置为沿纵向在基坑内南北两侧各布置一排井点，每排井点距排桩1m，按10m间距布置11根井点管，并在基坑中心布置观察井4个，以观测水位降深情况。

3）土钉墙设计通过计算得出，基坑有三段采用土钉墙支护，各段坡度，开挖深度各不同

4）通过计算主体结构基坑采用φ800@1200mm钻孔灌注桩加锚杆或加内支撑加锚杆，作为基坑支护结构。

5）基坑第三段和第四段采用钢支撑维护，其中第三段钢支撑截面高度为h=600与h=800.竖向平面计算跨度为4000，长度为25000,第四段钢支撑采用斜撑支撑，均布3排布置。

6）抗浮桩设计选用强度等级为C35混凝土，桩径采用850mm，桩长为25.4，共设置62根桩

基坑监测方案及监测数据分析

这一部分是指导施工的重要环节。监测主要有三方面：1）桩体变形监测 2）护坡桩桩身内力监测 3）支撑轴力。

通过对监测方案的设计，采用不同的监测仪器，在维护结构最薄弱的地方进行监测。

施工组织设计

为了达到使施工有规律、有计划、有组织的进行，故进行施工组织设计。首先，全面的了解施工状况，确定出工程特点与施工难点及采取措施。其次，按照编制原则、编制依据进行施工安排与总体施工方案的确定。最后，对维护桩、内支撑及基坑的开挖与回填进行了施工组织设计。

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目录

1．岩土工程勘察 ............................................................................................................... 1

1.1工程概况 ............................................................................................................... 1 1.2 地形地貌 .............................................................................................................. 1 1.3水文气象条件 ....................................................................................................... 1 1.4工程及水文地质概况 ........................................................................................... 2 1.5 地基承载力评价 .................................................................................................. 4 1.6地震效应 ............................................................................................................... 4 2．基坑维护设计 ............................................................................................................... 5

2.1降水设计 ............................................................................................................... 5

2.1.1 水文地质概况 ........................................................................................... 5 2.1.2降水设计 .................................................................................................... 6 2.2支护结构设计 ....................................................................................................... 9

2.2.1基坑支护方案的比较与选型论证 ............................................................ 9 2.2.2 K3+222.041～K3+244.963段 .............................................................. 10 2.2.3-K3+287.1—K3+244.963段 ................................................................ 20 2.2.4-K3+287.1-k3+295.091段 ................................................................. 26 2.2.5-K2+295.091～K3+323.141 段 ............................................................... 39 2.2.6抗浮桩设计 .............................................................................................. 46

3车站深基坑监测方案 .................................................................................................... 53

3.1工程概况 ............................................................................................................. 53 3.2基坑各测点监测实施 ......................................................................................... 53

3.2.1桩体监测 .................................................................................................. 53 3.2.3桩身内力监测 .......................................................................................... 56 3.2.4基坑内外观察、边坡土体顶部水平位移及桩顶位移 .......................... 57

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3.2.5地下水位 .................................................................................................. 58 3.3监测结果分析 ..................................................................................................... 58

3.3.1桩及基坑变化分析 .................................................................................. 58 3.3.2锚杆受力变化规律 .................................................................................. 62 3.3.3钢支撑轴力变化规律 .............................................................................. 62 3．4小结 .................................................................................................................. 63 4施工组织设计 ................................................................................................................ 65

4.1 工程概况 .................................................................................................... 65 4.2 工程特点与施工难点及采取措施 .................................................................... 65

4.2.1工程的特点 .............................................................................................. 65 4.2.2 工程重点 ................................................................................................. 65 4.3 编制依据 ............................................................................................................ 67

4.3.1编制依据 .................................................................................................. 67 4.3.2 编制原则 ................................................................................................. 67 4.4 总体施工安排 .................................................................................................... 68 4.5 总体施工方案 .................................................................................................... 68

4.5.1基坑维护 .................................................................................................. 68 4.5.2土方开挖 .................................................................................................. 69 4.5.3土方运输 .................................................................................................. 69 4.5.4超前和初期支护 ...................................................................................... 69 4.5.5防水 .......................................................................................................... 69 4.5.6土方回填 .................................................................................................. 69 4.5.7施工监测 .................................................................................................. 70 4.5.8施工设备投入 .......................................................................................... 70 4.6 施工总平面布置 ................................................................................................ 70

4.6.1 场地布置的原则及依据 ......................................................................... 70 4.7车站维护结构及土方施工 ................................................................................. 70

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4.7.1 施工范围及内容 ..................................................................................... 70 4.7.2 主要施工机具 ......................................................................................... 71 4.7.3总体施工流程 .......................................................................................... 71 4.7.4 维护桩的施工 ......................................................................................... 72 4.7.5 内支撑施工 ............................................................................................. 75 4.7.6土方施工 .................................................................................................. 78 4.7.7开挖施工 .................................................................................................. 79 4.7.8基坑回填 .................................................................................................. 80

致 谢 ....................................................................................................................... 83 参考文献 ........................................................................................................................... 84

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1．岩土工程勘察

1.1工程概况

北京地铁奥运支线起于北中轴路的熊猫环岛，沿北中轴路向北延伸，穿越北土城路、民族园南路和北四环路后进入奥林匹克公园中心地区，穿过国家体育场和国家游泳馆之间的广场，沿中轴线广场继续向北，经成府路、中一路、大屯路、北一路、辛店村路，止于森林公园内规划奥运湖南岸。奥运支线全部为地下线，全长4.398km

大屯路公交与地铁换乘车站位于规划的奥林匹克公园中心区域，紧邻地铁奥林匹克公园站北侧，呈南北走向，是北京地铁奥运支线与大屯路隧道地下公交车站相交的节点工程。

大屯路公交与地铁换乘车站共为地下两层，总长101.1m（K2+222.041～K3+323.141），南北两端断面宽24.7m、中间断面宽26.7m，均为两层三跨框架结构；本站地下一层整个平面纵向划分为三个部分：中间部分为大屯路隧道和公交站台，南北两侧为集散厅；地下二层横向分为三部分：其中东西两侧为地铁奥运支线区间隧道，中间为地铁和公交换乘通道。

1.2 地形地貌

北京市地处华北平原的北部边缘地带，西部为太行山余脉，北部为燕山山脉，东南与华北平原相连。北京平原主要由潮白河、温榆河、永定河等河流联合作用而形成的洪冲积平原，地势西北高，东南低，平原区平均降坡1‰--2‰左右。本工程场地位于永定河冲洪积扇的北部边缘地带。由于人类工程活动，原始地貌形态已人为改观，目前地面总体较平坦。场地内各钻孔孔口标高为44.41～45.05m，场区内地形较为平坦。

1.3水文气象条件

北京地区地处中纬度欧亚东侧，属于暖温带性半湿润～半干旱季风气候，受季风影响形成春季干旱多风，夏季炎热多雨，秋季秋高气爽，冬季寒冷干燥四季分明的气候特点。全市多年平均降水量626mm，降水量的年变化大，降水量年内分配不均，汛期（6～8月）降水量约占全年降水量的80％以上。旱涝的周期性变化较明显，一般9～10年左右出现一个周期，连续枯水年和偏枯水年有时达数年。

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1.4工程及水文地质概况

（1）场地环境概况

本车站场地位于永定河冲积扇的北部边缘。原始地貌形态已人为改观，场地内现状地形较为平坦，勘探期间各钻孔标高为43.92～44.69m。拟建场地位于奥运场馆区内，勘察期间杂草丛生，且已被人为的遮盖物所覆盖。

（2）岩土分层及其特征

根据勘察报告所揭示土层，按成因及年代分为人工堆积层和一般第四纪沉积层两大层；按地层岩性进一步分为八层。各层的地层岩性及其特点自上而下依次为：

第一大层人工堆积层：

粉土填土①层：黄褐～褐黄色，松散～稍密，稍湿，含云母、氧化铁、砖块、灰渣和植物根等；房渣土①1层：杂色，稍密，稍湿，含砖块、灰渣和植物根等，局部为建筑垃圾或生活垃圾；粉质粘土填土①2层：褐黄色，可塑，属中高压缩性土，含云母、氧化铁和砖块，偶含礓石。人工填土层总厚为0.70～4.00m，层底标高为40.34～43.59m。

第二大层第四纪冲洪积层：

粉土③层：灰～褐黄色，中下密～中密，湿～饱和，属中压缩性土，含云母、氧化铁，偶含姜石，土质不均，局部夹粉质粘土薄层；粉质粘土③1层：灰～褐黄色，可塑，属中高～中压缩性土，含云母、氧化铁和有机质等，偶含礓石，局部夹粉土薄层；粘土③2层：灰色，可塑，局部软塑，属高～中高压缩性土，含云母、氧化铁和有机质等；粉细砂③3层：灰～褐黄色，中下密～中上密，湿～饱和，含氧化铁，局部夹粉土或粘性土薄层。本大层总厚度为7.40～13.00m，层底标高为30.51～33.93m。

粉质粘土④层：黄褐～灰褐色，可塑，属中压缩性土，含云母和氧化铁，偶见螺壳，局部夹粉土或粘性土薄层；粘土④1层：褐黄色，可塑～硬塑，属中压缩性土，含云母和氧化铁；粉土④2层：黄褐～褐黄色，中上密～密实，湿～饱和，属中低压缩性土，含云母、氧化铁和有机质，局部夹粉质粘土薄层；粉细砂④3层：黄褐～褐黄色，密实，饱和，含氧化铁，局部夹粉土或粘性土薄层。本大层总厚度为3.80～11.90m，层底标高为22.56～

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26.60m。

粉质粘土⑥层：褐黄～黄褐色，可塑，属中～中低压缩性土，含云母、氧化铁和有机质，偶含礓石，局部粉土薄层；粘土⑥1层：褐黄色～黄褐色，可塑～硬塑，属中压缩性土，含云母和氧化铁，偶含礓石，局部夹粉质粘土薄层；粉土⑥2层：褐黄～黄褐色，密实，湿～饱和，属低压缩性土，含云母和氧化铁，偶含礓石，局部夹粉质粘土薄层；细中砂⑥3层：褐黄色，中上密～密实，湿～饱和，含氧化铁，局部分布。

卵石⑦层：杂色，密实，饱和，亚圆形，一般粒径20～60mm，最大粒径100～150mm，级配良好，粒径大于20mm颗粒含量约为总质量的50～70％，中粗砂充填，卵石成份以辉绿岩，砂岩和砾岩为主；局部为圆砾薄层或透镜体。中粗砂⑦1层：褐黄色，密实，饱和，含氧化铁，偶含砾石；粉细砂⑦2层：褐黄色，密实，饱和，含氧化铁，偶含砾石；粉土⑦3层：褐黄色，中密～中上密，饱和，属低压缩性土，含云母和氧化铁。

粉质粘土⑧层：褐黄～灰色，可塑，属中～中低压缩性土，含云母、氧化铁和有机质，局部夹粉土或粘土薄层；粘土⑧1层：灰色，可塑～硬塑，属中压缩性土，含云母、氧化铁和有机质，偶含礓石，局部夹粉质粘土薄层；粉土⑧2层：褐黄色，中上密～密实，饱和，属低压缩性土，含云母和氧化铁，局部夹粉质粘土薄层。

（3）地质构造

本车站地层位于新华夏系第二沉降带与第三隆起带之间，构造主要受新华夏系控制，根据《北京地铁奥运支线大屯路公交换乘车站岩土工程勘察报告》提供的断裂分布及活动情况分析，对奥运支线影响较大的为黄庄～高丽营断裂，该断裂呈北东向从本站北侧附近斜穿而过。根据北京市规划委员会关于对“奥林匹克公园地区黄庄～高丽营地质断裂带问题专家论证会”情况的报告，可忽略该断层错动对本站的影响。

（4）水文地质概况

根据地质勘察资料，本区域有三层地下水，分别为潜水、层间水和承压水。潜水、层间水和承压水以侧向径流和越流方式补给为主，以侧向径流和人工开采方式排泄。

第一层为潜水，含水层主要为粉土③层和粉细砂③3层，透水性较好，水位标高为

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36.28～39.39m（水位埋深为5.00～8.20m）。主要接受地下侧向迳流、越流及“天窗”渗漏补给，并以地下迳流、越流为主要排泄方式。

第二层为层间水，含水层主要为粉土④2层、粉细砂④3层、粉土⑥2层及细中砂⑥3层，这几层含水层透水性相对较好，水位标高为25.46～34.74m（水位埋深为9.30～18.70m）。第二层地下水补给源主要为潜水的向下入渗、侧向迳流、越流及“天窗”补给，以侧向迳流和向下越流方式排泄。第二层地下水与第一层地下水有一定的联系。本层地下水水位不稳定，局部具有微承压性。

第三层为承压水，含水层主要为卵石⑦层、中粗砂⑦1层、粉细砂⑦2层、粉土⑦3层及粉土⑧2层，渗透系数大，为强透水层，水位标高11.06～19.69m（水位埋深为25.00～33.10m），水头高度为2～5m左右。本层地下水主要接受侧向迳流补给及越流补给，以侧向迳流方式排泄

本工程场区抗浮设防水位标高及防渗设防水位标高均为41.0m。

本场地地下水（上层滞水和潜水，既第一和第二层水）水位埋深较浅，对本工程施工有较大影响。第三层、第四层承压水水位埋深较大，对本工程施工影响不大。由于本车站基础埋深较大，因此在设计时应对本工程基础抗浮稳定性以及结构防渗的问题予以重视。

1.5 地基承载力评价

本站主体结构及各出入口、通风道和风停基础底板主要位于粉质粘土④层、粘土④1

层、粉土④2层和粉质粘土⑥层、粘土⑥1层中，属于中高压缩性～中低压缩性土，地基土承载能力较好，适宜作为天然地基持力层。

1.6地震效应

根据《北京地区建筑地基基础勘察设计规范》（DBJ01-501-92）附录P：《北京地区地震烈度区划图》（50年超越概率10％），拟建车站位于地震基本烈度8度区内。

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2．基坑维护设计

2.1降水设计 2.1.1 水文地质概况

根据地勘资料，本段有三层地下水，分别为潜水、层间水和承压水。潜水、层间水和承压水以径流和越流侧向补给为主，以侧向径流和人工开采方式排泄。

第一层地下水为潜水，含水层主要为粉土③层和粉细砂③3层，透水性较好，水位标高为36.28～39.39m（水位埋深为5.00～8.20m）。主要接受地下侧向迳流、越流及\"天窗\"渗漏补给，并以地下迳流、越流为主要排泄方式。

第二层地下水为层间水，含水层主要为粉土④2层、粉细砂④3层、粉土⑥2层及细中砂⑥3层，这几层含水层透水性相对较好，水位标高为25.46～34.74m（水位埋深为9.30～18.70m）。第二层地下水补给源主要为潜水的向下入渗、侧向迳流、越流及\"天窗\"补给，以侧向迳流和向下越流方式排泄。第二层地下水与第一层地下水有一定的联系。本层地下水水位不稳定，局部具有微承压性。

第三层地下水为承压水，含水层主要为卵石⑦层、中粗砂⑦1层、粉细砂⑦2层、粉土⑦3层及粉土⑧2层，渗透系数大，为强透水层，水位标高11.06～19.69m（水位埋深为25.00～33.10m），水头高度为2～5m左右。本层地下水主要接受侧向迳流补给及越流补给，以侧向迳流方式排泄，承压水头自西向东逐渐降低。

本工程场区抗浮设防水位标高41.0m，防渗设防水位标高41.0m。场地土层见表2.1

表2.1场 地 岩 土 分 层 一 览 表

各土层分类 厚度（m） 层底标高（m） 粉土填土 粉土 粉质黏土

0.70～4.00 7.40～13.00 3.8～11.90

40.34～43.59 30.51

～

22.56～26.60

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2.1.2降水设计

（1） 降深要求

降水设计时，将基坑降水和支护排桩的施工降水作统一考虑，务必保证使地下水位降到排桩桩底0.5m以下，且基坑中心线处要求降深S应低于开挖基底不少于0.5m。综合考虑最小降深为18.5m。 由于基坑开挖深度较大，轻型井点不能满足降水要求 （2）降水方案

2.1.2.1基坑等效半径r

按JGJ94-94F.06-1公式：

r0A （2-1）

式中A为基坑平面面积

r0101.12628.8m

2.1.2.2降水井深度H

HH1hiLzlt （2-2）

式中：H——井管的埋置深度；

H1——井管埋设面至基槽底面距离，取H1=18.5m；

h——基坑最深挖掘面至降水曲线最高点的安全距离，取h=1m； L——井点管中心至基坑中心的短边距离，取L=32m; i ——降水曲线坡度，取i =0.1；

Z——降水期间地下水位变化幅度，取z=2m； l——滤管有效长度，取l=1.2m； t——沉砂长度，取t=2m; 计算得：H=29m 2.1.2.3降水影响半径R

6

按照JGJ94-94F.06-2公式：

R2SKH （2-3）

式中：R——抽水影响半径，m； S——降水深度，m； H——含水层厚度，m； K——土壤渗透系数，m/d；

本井点系统为无压非完整井，故含水层厚度应该换成抽水影响深度H0，H0的值为经验值，依据表2.2计算。

表2.2 抽水影响深度H0

sslH0 0.2

1.3(sl) 0.3

1.5(sl) 0.5

1.7(sl) 0.8

1.85(sl) m 注：s——井点管降落水位深度，l——滤管长度 根据上述计算方法，计算各含水层的抽水影响深度：

抽水影响深度均大于实际含水层厚度，故抽水影响深度取含水层厚度， 层间水 ：

H=14m，抽水影响半径为

层间水：R2SKH=17.5m 式中：层间水所在土渗透系数K=0.6 2.1.2.4基坑总涌水量Q

根据JGJ94-94F.0.1-1公式：

Q1.366k(2HS)S （2-4） Rlgr0式中：Q——基坑涌水量； k——渗透系数；

H——潜水含水层厚度；S——基坑水位降深； R——降水影响半径；r0——等效半径

3m 计算得：Q496.4 d 7

2.1.2.5单井最大出水量q

q65dl3k （2-5）

式中：q——单井最大出水量；

k—含水层渗透系数，k综合各土层的情况取0.8； d——滤管直径，0.5m；L——滤管长度1.2m.

计算得：q=95.6m3d

2.1.2.6布井数n

根据JGJ94-94公式第8.3.3 式

n1.1Qq 式中：q——设计单井出水量，m3d

计算得，n=5.2,取n=6

深井沿基坑东西两侧均匀布置，每边3个,间距为30 m，离基坑短边20 m 2.1.2.7校核基坑水位降低值S

根据JGJ94-94公式第8.3.7-1式

SHH2Q1.366KlgR01nlg(r1....rn) 式中：S——群井范围内任意点降低后的地下水位高度，m；

r1r2...rn——群井距任意点的距离，m; n—布井个数

S882168.11.3660.75lg(28.817.5)11014.52.47m1m 满足要求 8

（2-6） （2-7）

2.2支护结构设计

2.2.1基坑支护方案的比较与选型论证

通过对以上各工程概况的论述及场地地质水文环境的介绍，并由于拟建场地为奥运建设预留的大片空地，勘察期间杂草丛生，附近也没有特别重要的建筑，因此综合考虑站址环境及周边规划情况并考虑经济易操作，拟采用以下维护方式：基坑分两层开挖，地下一层采用放坡开挖，由于此场地并非淤泥质土，土质相对较好，因此可选用土钉墙支护，地下二层采用钻孔灌注桩+锚杆系统或钢支撑。 （1）放坡开挖

北京土质条件较好不少基坑垂直开挖深度达5 -6 m 有些地区基坑放坡深度可达15 m，所以在场地条件允许的条件下大都可以采用放坡开挖的形式 （2）排桩支护

钻孔灌注桩是直接在桩位上就地成孔然后在孔内安放钢筋笼灌注混凝土而成，桩常与锚支护联合使用形成桩锚支护形式，此形式在北京地区应用十分广泛支护效果好是主要的支护形式之一。 （3）土层锚杆

土层锚杆支护由于具有施工速度快施工难度较小造价较低以及具有开阔的基坑作业空间而有利于土方开挖及地下室施工等特点，已成为深基坑支护中普遍采用的支护技术，一般粘砂土地层皆可应用锚杆技术，北京应用十分广泛

（4）土钉支护

士钉支护挡土技术由于经济可靠且施工快速简便已在我国得到迅速推广和应用，北京地区的应用也非常广泛目前已经成为继桩墙撑锚支护之后又一项较为成熟的支护技术。

各部分支护方案

K3+222.041～K3+244.963段，采用土钉墙支护，坡底部采用钻空灌注桩+锚杆支护，排桩桩径取00mm，桩距1200mm沿灌注桩周边均匀配置 , 锚杆总长24 m

K3+287.1—K3+244.963段，采用土钉墙支护，坡底部采用钻孔灌注桩+锚杆支护，放坡部分采用1：1放坡10m用土钉支护，土钉长10 m，间距2 m，排桩桩径取00mm，桩距1200mm，选取1620， 锚杆总长24 m

K3+287.1-k3+295.091段，放坡7.5 m，采用土钉墙支护，坡底部采用钻孔灌注桩+钢支撑支护，排桩桩径选Φ800，桩距1.200mm

K2+295.091～K3+323.141 段,冠梁下采用钻孔灌注桩+钢支撑支护, 采用1：0.4放坡，

9

冠梁下采用Φ800mm@1200mm的灌注桩

2.2.2 K3+222.041～K3+244.963部分

2.2.2.1土压力计算

==¦=µ===¦µ===¦=µ¦µ=¦=µ=====¦=µ此段基坑采用分层开挖的方式，在基坑顶部承受拟定的均布荷载，荷载值为15KN/m2，荷载及各土层分布情况如上图

土压力计算

计算水平荷载标准值与水平抗力标准值

各土层主动土压力系数，被动土压力系数计算按JGJ120-99第3.4.3公式和第3.5.3计算，计算结果如下 （1）主动土压力系数

kai=tan2(45•i2) （2-8）

式中：kai—第i层的主动土压力

ka1tan(45•i2)tan(45•11)0.84 ka1=0.7 2 10

30•ka2tan(45)0.57 ka2=0.33

2•15.38•ka3tan(45)0.76 ka3=0.58

2•11•ka4tan(45)0.82 ka4 =06. 4

2•35•ka5tan(45)0.52 ka5 =0.27

2•13.9•ka6tan(45)0.78 ka6=0.61

2•（2）被动土压力系数

kpi=tan2(45•ik2)

（2-9）

kp1tan(45kp2tan(45kp3tan(4511)1.21 kp1=1.47 230.6)1.73 kp2=.30 215.38)1.31 kp3=1.72 2kp4tan(45kp5tan(45kp6tan(4511)1.21 kp4 =1.47 235)1.92 kp5 =3.7 213.9)1.28 kp6 =1. 2（2）计算土压力

1）基坑外侧竖向力标准值ajk，按《JGJ120-99》规范第3.4.2-1式计算：

ajkrk0k1k （2-10）

其中ajk-作用于深度zj处的竖向应力标准值

其中计算点位于基坑开挖面以上时rkrmjZj按《JGJ120-99》规范第3.4.2-1式计算： 其中计算点位于基坑开挖面以下时时按《JGJ120-99》第3.4.2-3式计算：

11

rkrmhh （2-11）

式中rmh-开挖面以上土的加权平均天然重度基坑外侧任意深度附加竖向应力标准值ok可按《JGJ120-99》规范第3.4.2-4条计算：

0k= q0 1k=0

基坑外侧水平荷载标准值按《JGJ120-99》规范第3.4.1-1条公式计算：

eajkajk2cikkai2cikkai （2-12）

式中eajk—支护结构水平荷载标准值

ajk—基坑外侧竖向应力标准值

kai—第i层的主动土压力系数

（1）地面处主动土压力为e0

e0=q0kai-2cika1=15  0.7-2 10 0.84=-6.3kPa

（2）地面以下2m处主动土压力为e2

e2=(q0r1z1)ka12c1ka1

=(15+19.2 2) 0.7-2 10 0.84=16.58 kPa （3）地面以下4m处主动土压力为e4

e4(q0r1z1r1z2)ka12c1ka1 =(15+19.2(2+2)) 0.7-2100.84=40.84kPa （4）地面以下5m处主动土压力为e5

e5(q0r1z1r2z2r3z3)ka12c1ka1 =(15+19.25) 0.7-2100.84=40.84 kPa （5）地面以下7.5m处主动土压力为e7.5

e7.5(q0r1z1r2z2r3z3r4z4)ka12c1ka1 =(1.5+19.2 (2+2+ 1)+19.7 2.5) 0.33-210 0.57=41.4 kPa （6）地面以下9.0m处主动土压力为e9

e9(q0r1z1r2z2r3z3r2z4r3z5)ka32c3ka3 =(15+19.2(2+2+1)+19.72.5+20.51.5)0.58-230.50.58=65.4 kPa （7）基坑底以下4.0m处主动土压力为e4.0

e4.0(q0r1z1'r2z2'r3z3'r4z4)ka22c2ka2

12

=(15+19.25+19.72.5+20.511.5+18.94)0.33-2100.57 =70.578 kPa

作用于基坑底面以下深度zj处的竖向应力标准值pjkrmjzj

rmj—深度zj以上土的加权平均天然重度

zj—计算点深度

2）对于粉土及粘性土基坑内侧水平抗力标准按《JGJ120-99》规范第3.5.1-2条公式计

算

epjkpjkkpj2cikkpi（2-13）

（1）基坑地面处被动土压力为ep0

ep0=2c2kp2=211.51.73=39.8 kPa

（2）基坑底处被动土压力为e4.0

ep4.0r4z7kp22c2kp2 =19.843+211.51.73=237.4 kPa 土层土压力见下图2.2

因基坑壁土体稳定性高，故第一开挖阶段选用土钉墙

13

图2.2土层土压力分布

2.2.2.2土钉墙支护设计 （1）初步设计

初步设计土钉墙坡面与水平面的夹角为0

k17.2o

52.51.5（k为土体各土层厚度加权内摩擦角标准值）

土钉与水平面夹角150土钉间的水平，垂直距离2m，土钉固体直径d0=100mm，土钉钢筋采用II级钢筋，钢筋直径为28mm

（2）土钉计算长度

1）荷载折减系数§按≪JGJ120-99≫规范第6.13条公式计算

βkk112•tan45§=tan2tanβ+ktanβ22• （2-14） 10517.21117.22•tan45=tan 105+17.22tan1052tan2=0.887

2)单根土钉受拉荷载标准值按≪JGJ120-99≫规范第6.14规范

TjkeajkSxiSzj/cosj （2-15）

式中-荷载折减系数

eajk—第j个位置处的基坑水平荷载标准值

SxiSzj—第j根土钉与相邻土钉的平均水平。垂直间距

j—土钉与水平面的夹角

土钉抗拉承载力按《JGJ120-99》规范第6.1.4条计算

dqsikli （2-16） snj式中s—分项系数取1.3 dnj—土钉锚固直径 qsik—土钉穿越第

Tj1i层土体与锚固体极限摩阻力，由规范表确定

则单根土钉抗拉承载力计算应符合《JGJ120-99》规范第6.1.1条公式

1.250TjkTuj

14

sdnjr01.25Tjk则由上述公式可导出li （2-17）

qsikea1kq01z1ka12c1ka1

=（15+19.2×2）×0.7—2×10×0.84=15.58kPa

ea2kq01z2ka12c1ka1

=（15+19.2×4）×0.7—2×10×0.84=33.5kPa

ea3kq01z2ka12c1ka1

=（15+19×6）×0.33—2×10×0.57=31.17kPa

ea4k(q11z4)ka32c3ka3 =（15+19.6×8）×0.58—2×30.5×0.76=43.2kPa

1.251.0eajk5.165eajk则li 0.242qsikqsik则l15.16515.581.6 则按构造选取长度

48.76l2l35.16533.53.5 则按构造选取长度

48.765.16531.176.56

24.54l45.16543.28.6

24.7则实际土钉长度分别为6m ，6m ，8m ， 10m （3）混凝土面层设计

1)喷射混凝土面层并配置双层钢筋网，钢筋网选HPB235，直径为6，间距为200mm。该网在基坑顶面翻过0.8m，用22，长0.8m的段钢筋打入土中固定间距2m。 2)双层钢筋网喷射混凝土厚100mm，强度等级为C30。

3)坡面上下段钢筋网搭接长度为400mm，土钉顶端焊接4根22，长0.2m的井字钢筋架，把钢筋网固定在土钉上。

4)土钉钻孔中注浆材料为M10的水泥砂浆。

15

2.2.2.3排桩设计计算

1)土压力计算 放坡部分当成均布荷载

则竖向土压力P=19.4 5+19.7  2.5+20.5 1.5=177kN 土体压力开挖深度范围内土体力学指标加权平均值

15.381112.5352.513.9218.60

8c302.528.6218.3kPa

80katan2(45)0.46

2kptan2(45o)2.0

2水平荷载标准值按《JGJ120-99》规范第3.4.1-1条公式计算： 则parihika2cka （2-18） =（15.38 1+18.9 2.5+19.8 2.5+20.2  2）0.48-2 18.3 =45.6kPa

按《JGJ120-99》规范第3.5.1-2条公式计算被动土压力

0.46

pprhiikp2ckp=352.6 kPa （2-19） 放坡后的那部分土压力叠加到主动土压力后得

pp'pap =45.6+177=222.6 kPa 2)内力计算： 用相当梁法进行计算

考虑桩墙与土体间摩擦力对被动土压力系数进行修正（k值由《基坑工程手册》查）： 墙前kpkkp1.82.03.6 墙后kpk'kp0.2.01.28 基坑底面到土压力为0点的距离

pa222.6y3.65m

rkpka19.53.60.46 16

如下图2.3：

kpacRaP0图2.3土压力内力计算图

支撑反力Ra由M00

1218Ra5.53.7(2233.7)3.722238(3.7)

2323得Ra=632.5kN

由H0 则R0=662kN 设最大弯矩所在截面距地表为x 则 x2paxx2M(x)Ra(x1.5)qka

286x2222x2M(x)633(x1.5)1330.46

286 17

令

dM(x)0 dx即得x3.43m Mmax672kNm 求插入深度 t0y6R0 （2-20）

(kpka) =3.43666211.93m

19(3.60.46)tt01.113.10m

则灌注桩总长度为

Hh0t813.121.1m

排桩桩径取00mm，桩距1200mm

由基坑工程手册可知选取16Ф20 As=5024mm2沿灌注桩周边均匀配置，保护层取50mm，则间距为156mm，箍筋按构造配置 螺旋筋@250，箍筋选Φ10@200螺纹箍，加强箍Φ14@2000 2.2.2.4土层锚杆设计

1. 自由段长度的确定

土锚自由段长度lf，按超出滑裂面1.0, 按《JGJ120-99》规范第4.4.4条公式计算

1lfltsin450k/sin450k （2-21）

2218.63.4881sin452lf1.06.7m

sin(1806030)取lf=7m

2.锚固段长度的确定

锚固段直径dm=2001.2=240mm 暂设锚固段长18.0m，则锚固段中点埋深

18

h1.0(22182)sin300m8.2m

剪切强度 ctan 公式见岩体力学教材 =（18.9+198.2tan18.6）kPa

=72.1kPa

计算公式见《深基坑工程》

lkmntad m1.5617lkmntcos300ad72.1m16.8m m3.140.24la=17m

则锚杆总长度为lmlalf71724m

3．锚杆截面计算见《深基坑工程》

AKmjNtf （2-23） ptk AKmjNt1.3632cos3001000f2833mm2ptk310 选用3Ф36 （As3054mm2） 混凝土面层设计同上一段

2.2.2.5冠梁设计计算

钢筋选II级钢，混凝土选C30，保护层厚度α=50mm

冠梁宽度（水平方面）取1000mm，冠梁高度（竖直方向）取800mm 按构造配筋：

As0.215%8001000501659.8 故选 7Φ18As1780mm2

架立筋选2Φ20，箍筋用Φ10@200,拉筋用Φ8@400。

（以下各段设计冠梁设计均同次）

19

2-22） （

2.2.3-K3+287.1—K3+244.963段

采用1：1放坡10m用土钉支护 坡底留1-2m施作钻孔灌注桩+锚杆系统 下面先对K3+287.1—K3+244.963段进行支护设计 土钉支护简图如下2.4

::基坑底基坑底

2.2.3.1放坡部分土钉墙设计

1） 土钉长度：放坡开挖处为非饱和土，可设土钉长度L与开挖深度H之比

L/H=1.0 即设此段土钉长度为10m

2） 土钉间距：因土质相对较好，坡度较缓，故土钉的水平间距与垂直间距均

2 m

3） 土钉直径：采用钢筋，取32mm，II级以上螺纹钢筋 4） 土钉倾角：一般取00200，此处取100

20

5） 注浆材料：水泥砂浆

6） 支护面层：采用150mm厚的钢筋网喷射混凝土

土钉抗力设计参考见《深基坑工程》p251

1.土钉所受的侧压力计算，取最低部（第5根），埋深9m

pplpq

自重引起侧压力蜂压pm，对于此部分

c0.05的砂土和粉土 pm0.55karh rh17.2其中katg2(45)tg2(45) 为各土层按其厚度加权平均值求出

22 =0.54

pm0.550.5410r 则0.550.541019.8

58.8kPa0.2rh40kPa地表均布荷载引起的侧压力取 pqkaq 此处均布荷载取q15 kN/m2 则pq150.548.1 kPa

故土钉所受的侧压力pplpq69.9kPa 2. 土钉抗拔力计算

土钉所受最大拉力 N1）土钉受拉强度破坏验算

11psvsv58.81.81.8230kN cos0.985Fs.dN1.1d2fyk/4

其中Fs.d.取1.2 N=230kN d32mm 代入上述数据得 2301031.2

=2.76105N1.13.143232335/4

=2.96105N 故土钉抗拔力满足要求 土钉受拉拔出破环验算 FN长度应满足 ll1s.d

d0土钉孔径d0取100mm

式中Fs.d取1.4 N=230 kN 由土层统计表知粉质黏土的液性指数Il0.46，有

21

土力学p38知为可塑性土 则由深基坑可知取30—50，此处取40

由于45故

2450 故l1可不考虑

Fs.dN1.42300.04 d03.1410040Fs.dN d0故ll分别对第四，三，二，一层土钉作上述设计计算，得出均满足（长度，抗力等） 3.土钉墙支护外部稳定性分析 a.抗滑动稳定分析

作用在墙后滑移合力为土体主动土压力Eax

Eaxiikai2CiqrhkaiSiSi （2-24） 对第一排土钉 qrhka2cka = 151190.662100.661.98 kN 对第二排土钉 153190.662100.6617.9kN 对第三排土钉155190.682100.6836.7kN 对第四排土钉1551919.720.69210.40.6960.1kN 对第五排钉

1551919.72.51.530.50.54213.80.5452.7kN 则Eax1.9817.936.760.152.722630.2kN 作用在墙底断面上抗滑合力Fi

f5(wqb)sntg （2-25）

其中w5192.519.71.530.5190kN

则f5= (190159.7) 21.1=761.1 kN

F5761.11.2071.2 故抗滑安全系数满足要求 则KhEax630.2b.抗倾覆稳定性分析验算

抗倾覆力矩Mw(WqB)ShB （2-26） 2(190159.7)24.853271.35kNm

22

有上面计算结果可知

HM0(qrh)ka2CkSS630.23.32079.66kN.m iiiiaivh3则kqMw3271.351.5731.3 故抗倾覆安全系数满足 M02079.662.2.3.2坡底排桩部分支护设计 见下简图2.5

图2.5 边坡力简化图

1.放坡部分简化为均布荷载

则竖向土压力p19.4519.72.520.52.5197.5kN 土体压力开挖深度范围内土体力学指标加权平均值

112.5352.513.9220.4

7基坑底 : c302.528.6218.9kpa

7katan2(450)0.48

2kptan2(450)2.1

2 23



则parhiika2cka =(18.92.519.82.520.22)0.48218.90.48 =65.8-26.2=39.6kpa

pprhiikp2ckp287.9218.92.1342.7kpa 放坡后的那部分土压力叠加到主动土压力上后得

pa'pap39.6197.5237.1kPa

2.内力计算： 用相当梁法进行计算

考虑到桩墙与土体间摩檫力对被动土压力系数进行修正： 墙前 kpkkp1.82.13.78 墙后 kpk'kp0.2.11.34基坑底面到土压力为0点的距离

pa237.1y3.68m

r(kpka)19.5(3.780.48)相当梁法计算图式如图2.6所示：

图2.6 内力计算简图

则计算支撑反力Ra

M00

1217Ra(5.53.7)(2373.7)3.72377(3.7)

2323Ra617.4kN

24

由H0， 则R0650kN 设最大弯距所在截面距地表为x，则

x2paxx2M(x)Ra(x1.5)qka

276x2237x3M(x)617(x1.5)1970.48

276令

dMx0 dxdMx61794.6x16.8x20 即

dx得x3.65m Mmax639kN.m 求插入深度t0

t0y6R0 （2-27）

r(kpka)66503.68m

19(3.780.48) 11.56m

tt01.112.7m

则灌注桩总长度为Hh0t(712.7)19.7m

排桩桩径取00mm，桩距1200mm

3.灌注桩截面设计

由基坑手册可知选取1620 As5024mm2 沿灌注桩周边均匀配置，保护层取50

mm， 则间距为156mm 箍筋按构造配置螺旋筋8·250，箍筋选Φ10@200螺纹箍，

加强箍Φ20@2000 2.2.3.3土层锚杆设计 1.自由段长度的确定

土锚自由段长度Lf，按超出滑裂面1.0m确定：

25

20.4(3.6871)sin452Lf1.06.5m

sin(1806030)取Lf7m

2.锚固段长度的确定

锚固段直径dm2001.2240mm 暂设锚固段长18.0m 则锚固段中点埋深

18h1.0(22)sin300m8.2m

2剪切强度ctan

(18.9198.2tan20.2)kPa76.22kPa

6171.30kmNtcos30Lam16.1m 取La=17m

dm3.140.2476.22则锚杆总长度为

LmLaLf(177)24m

3. 锚杆截面

AskmjNtfptk1.36171000cos3002735mm2

310选用336 (Ag3054mm2)

2.2.4-K3+287.1-k3+295.091段设计

此段因地理位置所限，放坡7.5m，所有土压力系数与土压力计算同前一样

根据计算主动土压力较小，基坑壁土体稳定性高，所以此第一开挖阶段选用土钉墙支护是是方便，经济，可行的。 2.2.4.1土钉墙支护设计 1.初步设计

初步设计土钉墙坡面与水平面的夹角为85

26

k5112.530.617.5 土钉与水平面夹角15

52.5（k为土体各土层厚度加权内摩擦角标准值）

土钉间的水平间距为Sx1m，垂直距离Sz1m，土钉锚固体直径dn100mm，土钉钢筋采用II级钢筋，钢筋直径为20mm。 2.土钉计算长度

1）荷载折减系数按《JGJ120-99》规范第6.1.3条公式计算

kk112/tan45 tanktan22tan2 k11/tan245k tanktan22tan2 18105181145 tan /tan2tan1052tan105182 =0.031

2）单根土钉受拉荷载标准值按《JGJ120-99》规范第6.1.2条公式计算 TjkeajkSxiSzj/cosj 式中：——荷载折减系数；

eajk——第j个位置处的基坑水平荷载标准值；

sxj,szj——第j根土钉与相邻土钉的平均水平，垂直间距； j——第j根土钉与水平面的夹角；

基坑侧壁安全等级为三级时，土钉抗拉承载力 按《JGJ120-99》规范第6.1.4条计算

Tuj1sdnjqsikli

27

式中：s——土钉抗拉力分项系数，取1.3 dnj——第j根土钉锚固直径

qsik——土钉穿越第i层土体与锚固体极限摩阻力

标准值应有现场试验确定，如无实验资料，可采用《JGJ120-99》规范表6.1.4确定 li——第j根土钉在直线破裂面外穿越第i层稳定土体内的长度，破裂面与水平面的夹角为

k2

单根土钉抗拉承载力计算应符合《JGJ120-99》规范第6.1.1条公式 1.250TjkTuj 式中0——建筑基坑侧壁重要性系数； Tjk——第j根土钉受拉荷载标准值； Tuj——第j根土钉抗拉承载力设计值。 根据6.1.2条公式6.1.4条公式6.1.1可导出： qsikli其中：0=1.0 3）几何系数

ABAO 00sin23.5sin1801585sdnj01.25Tjk ea1kq01z1ka12c1ka1

1519.20.50.72100.84 0.42kPa

ea2kq01z2ka12c1ka1

1519.21.50.72100.847.86kPa

ea3kq01z2ka12c1ka1

1519.22.50.72100.8415.44kPa

28

ea4kq01z4ka12c1ka1

1519.23.50.72100.8418.88kpa ea5k20.75kPa

ea6kq01z42z5ka22c2ka2

1519.2519.70.0.211.50.5726.77kPa 1.250TjkTuj Tjkeajksxsz/cosi 0.11.1eajk/cos15 T1

ujdnjqsikli

s 11.33.140.1qsikli 1.251.0eajk0.242qsikli l251.0eajki1.0.242q

sik 5.165eajkq

sikl5.165ea1k5.16512.4031q1.42 s1k48.76l5.16516.113248.761.91 l5.1657.061348.760.86 l1.98445.16524.540.875

l5.16510.855203.779

l5.16518.23624.545.276

29

按构造取长度按构造取长度按构造取长度

l7

5.16527.7166.876 具体各土钉长度见表2.3

24.68表2.3 土钉长度计算表

序土AO AB=0.4AO qsik(kPaeajk(kN/m2

) )

号 层 li5.165eajkqsik(m) 构造 构造 构造

leiABli 实际 lei(m) (m) 2.9 2.472 2.06 5.495 6.866 7.279 7.705

1 ○1 7.25 ○

2 ○1 6.18 ○

3 ○1 5.15 ○

4 ○1 4.12 ○

5 ○1 3.09 ○

6 ○2 2.06 ○

7 ○2 1.03 ○

2.2.4.2排桩支护

2.9 2.472 2.06 1.8 1.236 0.824 0.412

48.76 48.76 48.76 24.54 20 22.32 24.68

-12.403 -16.113 -7.061 1.984 10.850 18.23 27.716

6 6 6 7 8 9 9

0.875 3.779 5.219 6.876

30

主动土压力系数及被动土压力系数同前面计算，土压力计算见第一段计算结果 1.嵌固深度的计算

由于第一阶段开挖7.5m,所以在距第二阶段开挖的基坑3m的地方就有了附加荷载。此荷载按半无限荷载作用在第二阶段的基坑开挖面以下的土体。 1）在深度7.5m处的荷载 q151h12h2 1519.2519.72.5 160.25kN/m2 2）第一道支撑力的计算

以基坑7.5m为开挖基准面，挖土深度为4.0m。在基准面处设支撑。 (1)基准面处主动土压力e0为：

e0qka12c1ka1160.250.7230.50.8442.1kPa

(2)4m深度处土压力压强e4为： e4q1h12h2ka22c2ka2

160.2519.240.6552300.808 107.311kPa

开挖下距离d2处，土压力为0

2d2kp22c2kp2e42d2ka2 d2 d2

e42c2kp22kp2ka2

107.3112301.214

18.91.5050.655 3.05m

(3)C点以上全部土压力合力为Ea1

11 Ea142.1107.31143.76107.311518.205kN

22(4)Ea2在C点处的弯矩值Ma2

31

Ma1Ea1y1

111 42.144d1107.31142.144d1

22312 107.311d1d1

23 929.486726.157501.093 2362.361kNm y1(5)求T1 T1Ma12362.361271.326kN/m a143.76Ma14.533m a1（6）最大弯矩作用点处am

T1Ea2

1ame0 2am107.311d2am ede107.3112 am3.98m d2am0.44m e107.3113.9895.978 4.42111 Mmax53.53440.44107.31153.5340.44

223112 95.9780.4320.43107.31195.978043

223 265.62340.43

356.966.27510.590.6111165.36 781.411kNm 3） 第二道支撑力的计算

第二阶段挖土深度为10.0m并在4.0m处设支撑

32

(1)10m处深度土压力强度

e10q1h12h23h34h4ka42c4ka4 145.29220.5418.92.519.852.520.220.61 228.60.784 =141.361kPa

(2)开挖下距离d2处，土压力为0 4d4kp42c4kp4e104d4ka4 d4 e102c4kp44kp4ka4

141.361228.61.28

20.21.6380.61 2.608m

(3)C点以上全部土压力合力为Ea2

1 Ea253.5366107.31153.53

21 2.608141.361

2 631.57kN

Ea2y253.531062.608

11 10141.36153.53102.608

2312 2.6081141.3612.608

23 23.703kNm y2(4)求T2 T2Ea2y2T1102.608

62.608 33

23.70310.626m

614.75

23.703265.623102.608

8.608 363.806kN (5)求Mmax

1141.361 T1T2Ea3ame eamkN/m2

22.6081141.361 265.623363.8066.75kNamam0

22.608 am0.617m

dam2.6610.6172.044m

e138.9630.61734.21kN/m2 2.608111Mmax53.536101.9141.36153.53101.9

223112 32.221.9221.9141.36132.221.9265.62361.9

223 1527.103276.28167.711148.5662136.76 132.1912kNm 4） 嵌固深度

1 (1)Ea3T1T2t4tkp3ka30

2 t224.245 t4.923m (2)总长度

l10d31.2t 102.6081.24.923 21.9m 2．内力计算

结构计算《建筑基坑支护规程》JGJ120-90,排桩、地下连续墙可根据受力条件分段按平面问题计算，排桩水平荷载计算宽度可取排桩的中心距1000mm。 （1）截面弯矩设计值

34

M1.250Mc （2-28） 式中：Mc——截面弯矩计算值

M1.251.0781.1419.481kN/m （2）截面剪力设计值

V1.250Vc 式中：Vc——截面剪力计算值 （3）支点力设计

支点结构第j层支点力设计值Tdj

Tdj1.250Tcj Tcj——第j层支点力计算值 3．桩身配筋

排桩桩径选800mm，桩距1.2mm

桩身混凝土用C30，钢筋用II级，fc14.3N/mm2

fy300N/mm2 ，s50mm

因桩距1.0m，故单根排桩身的最大弯矩 M1.09.4819.481kNm

查《基坑工程手册》附表14-4。配筋选26Ф25(M=1152kN•m)

同样由《基坑工程手册》式14-3，14-4，14-5验算截面受弯截面受弯承载力。

Mc2sinsin （2-29） fcmr3sin3fyAss3tfyAs0 sin2且fcmA12式中：Mc——桩的抗弯承载力(N•m)； A——桩的横截面面积； R——桩的半径(mm)

rs——纵向钢筋所在圆周半径(mm),rsrs,s为保护层厚度；

α——对应于受压区混凝土截面面积的圆心角(rad)与2的比值；

35

t——纵向拉钢筋截面面积与全部纵向钢筋截面面积的比值； fy——钢筋强度设计值(N/mm2)。

kfyAsfcmA3002614.342520.53

48002 查附录，得：0.313， t0.624 rsrs40050350mm

Mc2sin0.313sin0.62414.34003sin30.3133002625235034

1100.9kNm＞M=945.184kN•m 满足要求。

箍筋选Φ10@200螺纹箍，加强箍Φ14@2000 2.2.4.3 钢支撑设计

1.内支撑系统的材料及结构布置

(1)支撑的平面布置

选择直撑（对撑）布置的形式。支撑的水平间距一般控制在10~12m。本站基坑比较规则，拟建基坑的第四段由于基坑宽度比较大且放坡深度较小要用斜撑，第三段基坑选用水平横支撑，水平钢支撑间距为3m。

(2)支撑的竖向布置

支撑的竖向间距一般控制在4m,拟建基坑需采用机械下坑开挖，所以本拟建基坑竖向间距取4.5m。为减小基坑在开挖后维护结构的变形，但要高于底板面60cm以上，以便于地板的施工。

(3)围檩的布置

围檩的布置是沿着维护墙的内侧周边布置，这样可以利用维护墙顶的水平圈梁作第一道水平支撑的围檩。因为本基坑第一道水平支撑没有低于墙顶圈梁，所以不用另设围檩。

36

2.围檩的设计计算

围檩在通常情况下可按水平向的受弯构件来计算。

受弯构件的计算根据《钢结构设计规范》GB50017-2003第4.1.1式计算 在主平面内受弯的实腹构件，其抗弯强度应按下列规定计算：

MyMx f （2.30）

xWnxyWny式中：Mx,My——同一截面处绕X轴和Y轴的弯矩（对工字形截面：X轴为强轴，Y轴微弱轴）；

Wnx,Wny——对X轴和Y轴的静截面模量；

x,y——截面塑性发展系数；对工字形截面，x1.05，y1.20； f——钢材的抗弯强度设计值。

11 Mxql234.3552113.7kNm

88 根据抗弯强度选择截面，需要的截面模量为： WnxMx/xf113.7106/1.05250481103mm3 选用I字钢200200812

(1)钢围檩的截面宽度应大于30mm，，用于钢支撑选用的Φ800和Φ600两种直径的钢管，所以钢围檩的截面选用宽度为1200mm。本拟建基坑的钢围檩是人工用钢板制成的H型钢围檩。

(2)钢围檩的现场拼接点位置应尽量靠近支撑点，并不应超出围檩计算跨度的三分点以外。此基坑的现场拼接点位置就在支撑点位处。围檩分段的预制长度不应小于支撑间距的两倍。支撑间距的跨度是3m,预制围檩长度为7m。

(3)钢围檩安装前，应在维护墙上设置牛腿。安装牛腿可采用角钢或直径不小于Φ25mm的钢筋与维护墙主筋或预埋焊件焊接组成钢筋牛腿。其间距不易大于2m，牛腿焊缝由计算确定。牛腿采用直径为Φ25mm的角钢。牛腿用膨胀螺丝固定在维护桩上，间距为2m。

3.钢支撑的设计计算 （1） 钢支撑长细比的验算

37

支撑杆件的长细比应不大于75，联系杆的长细比应不大于120支撑杆件的截面高度不应小于其竖向平面计算跨度的1/20，钢支撑的截面积可采用H型钢，钢管，工字钢或槽钢以及它们的组合。大屯路站的钢支撑采用的是钢管。 钢支撑直径为Φ600与Φ800。钢支撑的长度为25000，则： 此钢支撑的长细比为： 1 22200036.67＜75 满足设计要求。 6002200027.5＜75 满足设计要求 800 钢支撑截面高度为h=600与h=800.竖向平面计算跨度为4000，则： 此钢支撑截面跨度与竖向平面计算跨度之比为： 1 260015%＞1/20 满足设计要求 400080020%＞1/20 满足设计要求 4000（2）内支撑系统的计算

在深度7.5m处的荷载 q151h12h2 2019.2519.72.5 163.922kN/m2

根据《钢结构设计规范》GB50017-2003第5.1.1验算轴心受压构件的强度。

Nf （2-30） An 式中：N——轴心拉力或轴心压力； An——静截面面积。 1 2163.9221000273 600163.9221000205 800 选用钢材Q345钢，当直径D＞50~100时，钢材的抗压强度设计值为f250N/mm2

38

满足式（2.30） Nf An高强度螺栓摩擦型连接处的强度应按根据《钢结构设计规范》GB50017-2003第 5.1.1-2式计算

nN 10.51 f （2.31）

nAn Nf A式中：n——在节点或拼接处，构件一端连接的高强度螺栓数目； n1——所计算截面（最外列螺栓处）上高强度螺栓数； A——构件的毛截面面积。

1163.922193N/mm2250N/mm2 满足要求 10.526001163.922143N/mm2250N/mm2 满足要求 10.52800

2.2.5-K2+295.091～K3+323.141 段支护设计

该段冠梁标高为42.7，冠梁顶土层厚1.5m，采用1：0.4放坡，冠梁下采用Φ800mm@1200mm的灌注桩，和三层钢支撑体系。同一层平面内一共6根斜钢支撑.

1.灌注桩内力计算

第一次开挖6m,并在冠梁处加第一套钢支撑 ，第一层支点力T1计算： 第一次开挖的水平荷载标准值，水平抗力标准值如图2.7所示：

e04.34KPae112.7KPae35.4KPae445.2KPa

第二层土层内的土压力零点位置

39

X5.45.550.6m45.25.4

水平抗力标准值计算：

ep02181.5154.4kPa

44.20

T1 0.6m 6.35m 3.56KP42.70 0.8m 5.55m 54.4KPa Xm 54.4+44.9X

45.2KP图2.7

45.2+8.84X

由于坑底水平抗力标准值大于水平荷载标准值，取弯矩零点位置在坑底

Ea14.340.83.47kNEa28.360.8Ea3m,ha15.95m13.35kN,ha25.82m

m2145.24.95111.87kN,ha31.65mm2根据JGJ120-99第4.1.1-3公式：

Tha1Eachp1EpchThc1

（2-32）

40

T13.475.953.355.82111.871.6535.4kN

m6.35第一次开挖最大弯矩计算：

eaX45.28.84X,epX54.444.9X

T1(54.454.444.9X)(45.245.28.84X)X2X0.81(4.3412.7)45.24.95222

2整理得：18X9.2X84.260

9.29.2241884.26X1.9m218

1.911.985.31.92230.810.816.85.551.9)8.360.8(5.551.9)626.8则4.340.8( 2232329298.251.327.325.8477.8.4kNMmax135.4(6.351.9)54.41.92)第二次再开挖6m,并在6.35m处加第二层钢支撑，第二支点力T2计算。 第二层土底水平荷载标准值：

e5(300.81510.219.7)0.4372180.66186kPa

第三层土上表面水平荷载标准值：

e6(300.81510.219.7)0.449222.40.6780.5kPa

基坑底水平荷载标准值：

e7(301.51510.219.71.519.8)222.40.6793kPa：

基坑底水平抗力标准值：

ep0222.41.4966.7kPa

如图2.8示荷载值：

41

T1 0.32m 6.35m T2 6.15m 1.5m 66.7kPa hm 66.7+43.9h

3.56kPa 10.2m 0.880.5KPa 93.8kPa 图2.8 土层抗力分布

93.8+8.h

设弯矩零点位置在基坑底X m处，则该点的水平荷载标准值和水平抗力标准值相等

epX66.719.8X2.22,eaX9319.8X0.449

由

eaXepX得X=0.75m,epXeaX99.7kPa

根据规范公式：

Tha1Eachp1EpchThc1

Ea14.340.83.47kN,ha112.85mm1Ea28.360.83.35kN,ha212.72mm21Ea3869.6412.8kN,ha35.45m

m2Ea480.52.25181.2kN,ha41.125mm1Ea519.22.2521.6kN,ha50.75mm2 42

EP135.4kNm,hp113.95mm,hp20.375mEp266.70.7550kNEp3330.75

124.75kN,hp30.25mm23.4712.853.3512.72412.85.45181.21.12521.60.7535.413.95T2500.37524.750.256.9m求第

295.3kN二次开挖的最大弯矩，假设剪应力合力为零点在基坑下h m处，则该点的水平荷载标准值和水平抗力标准值为：

eah9319.8h0.449,eph66.719.8h2.22

T1T2(66.766.719.8h2.22)h1(4.3412.7)0.8869.6221h(80.593)1.5(93938.h)22

2整理得17.5h26.3h2150

26.526.52417.5215h4.4m217.5

则

eah132.1KPa,eph260.1KPa

第二次开挖最大弯矩：

4.414.4193.44.42230.810.84.340.8(10.21.54.4)8.360.8(10.21.54.4)86 22319.65.915.99.6(1.54.4)80.55.951.65.9232235983115.45.662457.354.73756.51401299.4585.9kNMmax235.416.9295.3(6.154.4)66.74.43)第三次开挖4.9m,并在12.5m加第三层钢支撑，第三支点力T3计算: 基坑底水平荷载标准值：e8e66.419.80.44980.556.9137.4kPa 基坑底水平抗力标准值：ep1222.41.4966.7kPa 如图2.9所示土层荷载：

43

30KPa T1 3.56KP6.35m 10.2m T2 6.15m 86KPa T3 4.9m 25.30 66.7KP2m 155KPa 150KPa hm 150+45.7h 图2.9 土层荷载分布 152.8+8.55h

152.8KPa 155KPa 6.4m 0.8m 137.4KPa 设弯矩零点位置在基坑底下X m处，则该点的水平荷载和水平抗力标准值相等，

eaX137.319.8X0.449,epX66.719.8X2.22由

eaXepX

得：X=2m,

eaXepX=155kPa

44

Ea14.340.83.47kN,ha119mm1Ea28.360.83.35kN,ha218.87mm21Ea3869.6412.8kN,ha311.6m

m2Ea480.58.4676.2kN,ha44.2mm1Ea574.58.4312.9kN,ha52.8mm2EP135.4kN,hp119.4mmEp2295.3kN,hp213.05mm

Ep366.72133.4kN,hp31mm1EP488.3288.3kN,hp40.67mm2根据规范公式：

Tha1Eachp1EpchThc1

3.47193.3518.87412.811.6676.24.2312.92.835.419.4295.313.05133.4188.30.67577.9kNm6.9求第三次开挖的最大弯矩，设剪应力合力为零点在第四层土层内，距第四层土层上表面T3hm,

第四层土层上表面的水平荷载标准值：

e9(300.81510.219.78.419.8)0.432219.30.658152.8kPa

第四层土层上表面水平抗力标准值:

ep2219.82.31219.31.52150kPa

在h m处的水平荷载和水平抗力标准值分别为：

eah152.819.8h0.432,eph15019.8h2.31

则剪应力合力为零：

45

T1T2T3.(66.7155)21h1(15015045.7h)(4.3412.7)0.822211h869.6(80.5155)8.4(152.8152.88.55h)222

218.5h2.8h273.40 整理得：

2.82.82418.5273.4h3.9m218.5

3.9m处的水平荷载标准值和水平抗力标准值为：

eah186.2kPa,eph328.4kPa

则最大弯矩为：

21235.423.3295.316.95577.910.866.72(3.9)87.92(3.9)max32233.913.910.81503.91783.94.340.822.98.360.8(10.28.43.9)2232319.68.418.4869.6(8.43.9)80.58.4(3.9)74.58.4(3.9)152.83.9232233.913.933.43.9824.85005.46241.3653.7401.41140.7451.279.576.12236398.45477.22096.4116284.7654.8kN2.该段灌注桩的配筋设计 M 灌注桩的配筋取分段开挖的最大弯矩：Mmax655.8kN•m 弯矩设计值为：M1.21.11.25655.81082kN•m

查《基坑工程手册》附表14-4选用26Φ25，截面容许弯矩设计值M=11521082kN•m 箍筋选用8HPB235螺旋筋，间距为250mm,桩体选用C30混凝土，箍筋选Φ10@200螺纹箍，加强箍Φ20@2000

2.2.6抗浮桩设计

2.2.6.1桩体设计

根据《北京地铁大屯路公交与地铁换乘车站勘察报告》可知，由于本车站地下水位相对较高，车站主体及顶板上覆土层自重无法满足车站主体的抗浮要求，因此需要对车

46

站主体采取一定的抗浮措施，以防止车站主体结构的上浮破坏，由于挤扩支盘桩的其他抗浮措施所达不到的许多优点，故选用挤扩支盘桩，以达到结构抗浮的目的。

大屯路公交与地铁换乘车站基坑范围内的主体结构长101m.宽26 m

根据图纸，结构底板标高为25.29 m.结构顶板标高为41.6 m.地面规划标高为44.4 m 按照最不利情况进行抗浮稳定性验算，抗浮安全系数取1.1，永久荷载分项系数为1.0 （1）荷载条件

1）主体底板单位面积上所受的浮力

Fgv排10141.625.29163KN 结构面单位面积上的自重：G18236KN 底板所受的浮力为：N总FG15836127KN 2）结构底板单位面积上所受的总的设计浮力为： NaN总rsr01271.01.1137.1KN

根据水文地质资料及底板所受浮力较大的特点，及《建筑桩基技术规范》第5.2.18，由抗拔系数i的取值原则可知：选用强度等级为C35混凝土，桩径采用850mm，桩长为25.4，支盘直径根据《扩挤支盘桩灌注桩技术规程》CECS192；2005表5.2.1扩挤支盘桩的主要构造尺寸定为：1900mm

1. 计算给定土层单桩抗拔极限承载力标准值

根据《扩挤支盘桩灌注桩技术规程》CECS192；2005第5.3.3条公式 UuuiqsiliqpjApj （2-33） 其中Uu——单桩竖向抗拔极限承载力标准值；

u——土体破坏表面周长，对于等直径桩，取ud

——水下作业盘底土层极限端阻力标准值修正系数，按CECS192：2005表5.3.2取值，

上盘取=0.9，下盘取=0.7

i=桩周第i层土的侧阻力折减系数，按CECS192：2005表5.3.3取值，砂土取0.6，粘土粉土取0.75，

Apj——扣除桩面积后，承力盘在水平上的投影面积，Apj/4(1.920.852)2.27m2

qpj——桩身第j盘顶土层极限端阻力标准值

li——桩穿的土层及厚度

47

表2.4：扩挤支盘桩主要构造尺寸 直径d（mm）

单支临界宽度b承力盘直径（mm） 承力盘高度h（mm）

400-500 600-700 800-1100

200 280 380

900 1400 1900

（mm） 500 700 900

桩径取850mm时，承力盘直径取1900mm，承力盘高度取900mm情况下的单桩抗拔极限承载力标准值

本次设计的扩挤支盘桩为2个承力盘，分别布置在第8层及第11层，盘间距为6m，大于规定的2D=3.8m

根据CECS192：2005第5.2.3条公式对Li的解释，当第i层土中设置承力盘时，桩穿越第

i层土折减盘高的有效厚度，按表的 计算方法： 表2.5的计算方法

土层名称 黏性土，粉土 砂土 碎石类土 其他 注：1. Hi——第i层土的厚度;

3. 未设置承力盘时h=0

公式 Li＝Hi-1.2h Li＝Hi-1.5h Li＝Hi-1.8h Li＝Hi-1.1h 对于设置在粉土8层和砂土11层的承力盘等效高度Li分别为：

Li51.20.93.92m

48

L22.81.80.91.18m

故，单桩竖向承载力标准值为：

UuuiqsiliqpjApj

0.75706.40.75705.32.6690.6852.60.75703.920.6903.60.61201.180.912502.270.718002.27 8347.6KN2.2.6.2抗拔桩数量计算

根据群桩抗拔承载力计算所需抗拔桩总数 根据《建筑桩基技术规范》JGJ94-94公式： 0NUk/sGp 其中0——建筑桩基重要性系数，取1.1 N——基桩上拔力设计值，NNaA137.110126319762KN Gp——基桩自重设计值，Gp150.85224/4n204.28nkN； s——桩侧阻力抗力分项系数，按表5.2.2取1.67 1.13197628347.6/1.67n204.28n 整理，得：n61.6，取62 布置简图见图2.6：

49

2.2.6.3抗拔桩承载力演算

（1）按群桩整体破坏时，抗拔桩极限承载力标准值Ugkn1U1iqsikli ni1图2.6 抗拔桩布置简图 式中U1——群桩外围周长

1U201.8(0.75706.40.75705.3qsik i层土的抗压极限侧阻力标准值。gk——桩侧表面第580.6852.60.757050.6903.60.61201.18 4921.3kNNNSS 单桩的抗拔承载力设计值：

aaxay式中Sax，Say——以桩为中心划分的矩形长和宽，Sax=3m，Say11.2m 故，单桩抗拔承载力设计值为：N137.1311.24511.21KN 故，UgkN，满足设计要求 （2）按轴心受拉构件验算受拉承载力 NfyAs 选用HRB335钢筋fy=300N/mm2

N4511.21As15031.7mm2

fy300由于抗拔桩的 纵向配筋量由裂缝控制计算决定，配筋量只要满足桩身抗裂验算，就能满足桩身抗拉承载力验算。

50

(3）抗裂验算

取4032HRB335钢筋，As33776.4mm2，混凝土强度等级取为C45，钢筋保护层厚度50mm

根据《混凝土结构设计规范》GB50010-2002第8.1.2-2条，按荷载效应的标准组合并考虑长期作用影响的最大裂缝宽度可按下列公式计算：

deqskwmaxar1.9c0.08Estef1.16.5tktesk（公式2-34，2-35，2-35，2-36）

AAtesAteskNkAs式中ar——构件受力特征系数，按《混凝土结构设计规范》GB50010-2002第8.1.2-1条，取ar=2.7

Nk——按荷载效应标准组合计算的 轴向力值；

——裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数；

sk——按荷载效应得标准组合计算的钢筋混凝土构件纵向受拉钢筋的应力，按《混凝土结构设计规范》GB50010-2002第8.1.2-3计算；

Es——钢筋弹性模量，取2.0105MPa；

ftk——混凝土轴心抗拉强度标准值，取2.51MPa

c——最外层纵向受拉钢筋外边缘至受拉区底边距离（mm），当c20时，取c20，

当c20，取c(5010)40mm

te——按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率，在最大裂缝宽度计算中，当te0.01时，取te0.01；

dep——受拉区纵向钢筋等效直径，取32mm.

计算最大裂缝宽度：

N4511.21skk133.5N/mm2

AS33776.4teAsAAte33776.40.06

0.258502 51

1.10.652.510.6

0.06133.5wmaxtear1.9c0.080.1916mm0.2mm

Estesk依《混凝土结构设计规范》GB50010-2002第8.1.2条，按荷载效应得标准组合并考虑长期作用的最大裂缝宽度，按《混凝土结构设计规范》GB50010-2002第8.1.3条计算的最大裂缝宽度0.2mm，满足GB50010-2002第8.1.1条规定，故满足要求

52

3车站深基坑监测方案

3.1工程概况

大屯路公交与地铁换乘车站共为地下两层，总长101.1m（K2+222.041～K3+323.141），南北两端断面宽24.7m、中间断面宽26.7m，均为两层三跨框架结构；本站地下一层整个平面纵向划分为三个部分：中间部分为大屯路隧道和公交站台，南北两侧为集散厅；地下二层横向分为三部分：其中东西两侧为地铁奥运支线区间隧道，中间为地铁和公交换乘通道。

为了及时了解开挖过程中围护体系的实际受力状态，对比分析设计条件与现场实际的差异，以有利于正确估计开挖过程中围护体系的稳定性，掌握基坑开挖对周围环境的影响，为临近建筑物及地下管线的安全提供保证

在大屯路基坑开挖过程中对以下进行现场监测：（1）桩体变形，（2）锚索拉力，（3）钢支撑轴力，（4）桩内钢筋拉力，（5）基坑内、外观察，（6）边坡土体顶部水平位移，（7）桩顶位移，（8）地下水位。

3.2基坑各测点监测实施 3.2.1桩体监测

1）仪器设备

采用CX系列钻孔测斜仪。如图3.1

53

测读设电缆 总位移 原准线

测头 钻孔 导管 导轮 导槽 位移LsinXi 图3.1测斜仪原理图

1 北 奥林匹克公园站 既有基坑 CX3 大屯路公交换乘车站 CX1

CX5 CX4 CX2 1 图3.2 保留的监测点布置示意图

54

桩体测斜是深基坑位移控制的重要手段。考虑到埋设的难度和量测工作量较大的状况，测点一般布置在围护结构的各边跨跨中。保留下来的桩身水平位移监测点如图3.2所示

2）测定方法

在护坡桩帽梁施工完成后，土方开挖前，将测斜探头放入导管，每1.0m作为一个采样点，采集导管各点的初始数据，并根据施工进度，对各点的数值进行采集。

测量时，将滚轮卡在导槽上，缓慢下至孔底，测量自孔底开始，自下而上沿导槽全长每隔1.0m测读一次，每次测量时，应将测头稳定在某一位置上。测量完毕后，将测头旋转180插入同一对导槽，按以上方法重复测量。两次测量的各测点应在同一位置上，此时各测点的两个读数应是数值接近、符号相反。如果测量数据有疑问，应及时复测

3.2.2钢支撑轴力监测

在大屯路公交换乘车站深基坑的三层钢支撑上布置监测点，在钢支撑的一端安装钢弦式轴力计监测支撑轴力，在监测断面处每层支撑各安装一个，轴力计安装在钢支撑管

加强垫板支撑活头轴力计钢支撑预埋铁板轴力计安装架三角形轴力计安装托架图3.3 轴力计安装示意

与围护墙间，轴力计安装示意图见图3.3，监测频率见表3.1。

55

表3.1 监测项目与频率

序号 ① ② ③ ④ ⑤

监测项目 桩体变形 锚索拉力 钢支撑轴力 桩内钢筋应力 基坑内、 外观察 边坡土体顶部水平位移 桩顶位移 地下水位

监测方法与仪表 测斜管 测斜仪 锚索计 轴力计 钢筋计 现场观察

监测范围 桩体全高 锚索端部 支撑端部或中部 桩体全高 基坑外地面、基坑地层土质描述围护桩、内支撑

经纬仪 经纬仪 水位管 水位仪

边坡顶、底部 桩顶冠梁 基坑周边

长短边中点 且间距<30m 长短边中点 且间距<30m 基坑四角点长 短边中点

1mm 1mm 6mm

1天 1天 1天

随时进行

——

1天

测点间距 长短边中点 竖向间距1m 长短边中点 且间距<15m 长短边中点 且间距<15m 长短边中点竖向间距5m

测试精度 1mm <1/100(F,S) <1/100(F,S) 0.1MPa

监测频率 1天 1天 1天 1天

⑥ ⑦ ⑧

注：①报警值为70%的极限值，警戒值为80%的极限值；②应根据天气变化（下中大雨）及监测数据的变化情况随时调整监测频率

3.2.3桩身内力监测

1）仪器设备

采用JXG-1型钢弦式钢筋应力传感器，SS-II型频率计数器。JXG-1型钢弦式钢筋应力传感器用于钢筋混凝土桩内应力监测，JXG-1型钢弦式钢筋应力传感器为薄壁圆管结构，以钢弦作为传感元件，工作方式为脉冲间歇激发式，性能稳定，抗干扰能力强，适于长期观测。钢筋计两端连接杆采用螺纹钢，以保证钢筋计与被测钢筋具有相同的力学特性。钢弦式钢筋应力传感器构造图如图3.4所示。

56

2）测点布置

图3.4 钢弦式钢筋应力传感器构造图

引出线 钢弦

铁芯

线圈

钢管外壳

围护桩的内力监测应设置在围护结构杆系中受力有代表性位置的桩的主受力钢筋上。在监测点的竖向位置的布置方面应考虑如下因素：计算的最大弯矩所在的位置和反弯点位置、各土层的分界面、结构变截面或钢筋率改变的截面位置，结构内力支撑及拉锚所在位置。

3）测定方法

在安装前，采集钢筋计初始值。桩体混凝土浇注后但未达到养护强度时，应采集钢筋计变化值。桩体混凝土达到养护强度后再次采集钢筋计读数值，作为桩体应力初值的计算依据。根据施工进度，定期采集钢筋计数值，以便了解护坡桩桩体内的应力变化。

3.2.4基坑内外观察、边坡土体顶部水平位移及桩顶位移

3.2.4.1布置点

在边坡土体顶部（或桩顶部）每隔15m选定一个测点，埋设坐标点，待混凝土凝固后可与土坡（或桩顶）共同变形。采用平面导线测量，以基点1为坐标原点，通过测量距离与方位角，求出各点位的坐标，平差后推算得到桩顶水平位移值，如图3.5所示。在开挖前采集坐标点初始值，基坑开挖后监测频率见表3.1。

57

变位后的测点1变位后的测点2测点2变位后的测点3基点1测点1测点3基点2基点3

3.2.4.2测定方法 图3图3.5 桩顶水平位移 采用平面导线测量，以基点1为坐标原点，通过测量距离与方位角，求出各点位的坐标，平差后推算得到桩顶水平位移值，如图4.3所示。在开挖前采集坐标点初始值，基坑开挖后监测频率同测斜监测频率。

3.2.5地下水位

地下水位用水位观测井监测，观测井布置在基坑四角和长短边中点。

本工程重点对①桩体变形，②锚索拉力和③钢支撑轴力三个项目的监测数据进行规律性研究。各个项目监测频率如表3.1所示。

3.3监测结果分析 3.3.1桩及基坑变化分析

为研究基坑边坡随土方施工过程的稳定性，最直接有效的方法就是监测围护桩的水平变形情况，本章选取CX1和CX2两个测点进行研究

从监测结果可知，锚杆的施作对围护桩的水平位移的影响不大，由于土方开挖深度较小，桩身水平位移的影响深度大约为6.0m，以下桩身水平位移很小。

在土方开挖深度相同的情况下，在冠梁上施作第一层钢支撑，了围护桩水平位移进一步向基坑发展，这对基坑的稳定是很有利的。

从三层钢支撑施作完成以后三条桩身的水平位移变化曲线可以看出，位移并没有出

58

现在支撑位置的大幅度向基坑外发展，而是桩身水平位移整体向基坑外发展，这主要是由于围护桩刚度很大，没有出现理论上的单单在支撑位置水平位移向基坑外发展。

。

59

线曲化变程过工施随移位平水位部键关身桩1XC 6.3图

拆除第三层和第二层钢支撑后的桩身水平位移后，此时不再进行土方开挖，但是由于支撑的拆除和基坑的时空效应以及施工机械荷载的影响，位移仍在增大。由于拆除钢支撑时，主体结构及侧墙已经作起，并达到一定强度，对基坑围护桩又很大的支撑作用，所以即使拆除钢支撑桩身的水平位移增加量也很小。另外，由于第二层钢支撑没有施加预加轴力，所以它的拆除对基坑变形的影响最小。

CX1桩身各关键位置位移随施工过程的变化规律研究

桩顶、第二、三层钢支撑及基坑底部处水平位移监测曲线呈波状变化，这主要是由于施工机械、天气变化、建材运输车辆的影响，也有测读数据时的人为因素。

由图3.6所示曲线可以明显看出桩顶、基坑中部和基坑底部三个关键位置的水平位移随土方开挖和支撑结构施作过程的变化规律。

（a）桩顶

随着土方开挖，基坑在内外支撑的作用下，变形缓慢，特别是桩顶位移几乎不再增加。接近阶段9时，土方开挖完成，开始施作基坑底板、侧墙和结构主体，这些结构对围护结构是有力的支撑，桩顶水平位移向坑内的位移减小，但是由于施工机械的影响，位移波动明显增强，这并不影响基坑的稳定。阶段9以后，桩顶位移在波动中有增大的趋势，特别是第三层钢支撑的拆除，使桩顶位移增大到-7.13mm。另外，仔细分析发现，钢支撑拆除以后，监测数据的波动更大，说明钢支撑的存在对基坑的稳定作用是很大的。

（b）基坑中部

从总体上看，基坑中部的水平位移发展最快，并且最终最大位移为-23.7mm，较桩顶大很多。当基坑开挖深度达到约5.0m时，该部位的水平位移向基坑内快速增加。第三层钢支撑的施作对桩身位移的发展起到显著的抑制作用，减缓了位移的发展速率，保证了基坑的安全。阶段9以后，第三和第二层钢支撑的拆除，使该部位的水平位移速率增加，但是由于主体结构和侧墙的支撑作用，其增长速率仍远小于施作第二层钢支撑以前。

（c）基坑底部

从图3.12可以看出，施工过程对基坑底部处桩身的水平位移影响较小

60

有以上分析可见，在有支撑作用的情况下，围护桩体不同深度的水平位移观测可以反映围护桩的实际变形，且其测量受外界影响小，数据结果较稳定，是基坑施工监测的重点项目。因此在工程中应将桩顶水平位移与桩身水平位移的监测结果进行综合分析，测量结果互相校核，可以全面掌握整个基坑的位移状况。

CX2测点桩身水平位移规律

从图3.7所示各条曲线表现出基坑各主要施工阶段CX2的桩身水平位移情况。曲线11.3、曲线11.14和曲线12.8说明大屯路围护结构的变形已经严重受东侧地下商业区基坑开挖的影响。可以发现，随着基坑土方开挖深度的增加，CX2的桩身水平位移表现出来的性状受东侧的地下商业区基坑很大。地下商业区基坑在大屯路基坑开挖前土方开挖已经完成，地下商业区基坑下部围护桩部分对大屯路基坑的影响较小，所以由于上部被推往基坑外侧，CX2的5.0m以下向基坑内侧产生位移，桩身在约5.0m处出现明显的反弯点。

-10-8-6-4水平位移/mm0-2024-1681012

深度/m-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11-12-13

7.258.28.218.3111.311.1412.8图3.7 CX2各个关键施工步骤桩身水平位移曲线 61

3.3.2锚杆受力变化规律

锚索MS5所受拉力随施工过程的变化曲线如图3.8所示。

锚索受力/kN2152102052001951901851800102030405060测次/次708090100110120

监测曲线 变化趋势图3.8 MS5所受拉力随施工过程的变化曲线 从图3.8可以看出，监测曲线呈波状变化，分析监测数据可知，整体而言，锚索拉力

变化不大，除了施加预加拉力初期损失幅度较大以外，主要分布在185kN~195kN之间。如前所述，拉力设计值506.8kN，拉力锁定值为430kN，但实际施工中，拉力锁定值为210kN，大约为设计锁定值的1/2，这样导致预应力锚索的增加变化幅度很小。

根据一般的变化规律，随着土方的开挖，锚索的拉力应该表现出逐渐增大的趋势，钢支撑施作以后，锚索拉力增大趋势减缓。从锚索拉力变化趋势可以看出，锚索所受拉力经历两个的不同趋势的变化，第一阶段，由于锚索本身受张拉伸长、粘结体的变形和微量滑移，造成锚索预应力损失，锚索拉力降低，该阶段持续时间较短；第二阶段，随着基坑土方开挖和内支撑的施作，基坑西侧的基坑边坡土体和围护桩在土压力的作用下，向基坑内侧变形，这样就对锚索进行了张拉，使锚索所受的拉力有不断增大的趋势，该阶段持续时间较长，一直到整个主体结构施工完成。

3.3.3钢支撑轴力变化规律

ZC3-2钢支撑轴力随施工过程变化曲线如图3.9所示。

由图3.16轴力变化可以看出，随着土方的开挖，迎土侧主动土压力增大，而基坑开

62

挖土体卸载，被动土压力减小，导致桩身水平位移有向基坑内侧发展的趋势，所以钢支撑轴力进一步增大，这说明钢支撑和围护桩之间的作用是非常显著的，钢支撑轴力了围护桩向基坑内侧的水平位移，导致钢支撑轴力增大，这一点特征和测点CX2桩身水平位移分析中得到的围护桩的向基坑内侧水平位移发展减缓甚至向基坑外发展相对应。

轴力/kN8007006005004003002001000051015202530354045测次/次3．4小结

图3.9 ZC3-2轴力随施工过程变化曲线 本章给出了大屯路公交换乘车站深基坑的围护方案和变形监测方案，对施工过程中基坑变形规律进行了施工监测研究，得到如下结论：

（1）桩身水平位移，特别是桩顶水平位移反映基坑围护结构的变形情况，能直接反映围护结构变形特性，是围护结构安全状况的重要指标，过大的桩身位移往往是围护结构破坏的前兆，威胁着基坑的安全。

（2）钢支撑对深基坑变形有明显的作用，钢支撑安装以后，由于钢支撑施作以后的支挡作用以及预加轴力的反向支撑作用，基坑变形向内侧发展速率减缓，甚至稍有向基坑外侧发展趋势，保证了基坑的稳定。

（3）通过对施工监测数据的分析，由于现场条件，现场施工和设计方案存在稍许出入，锚索的预加拉力没有达到设计要求，但是，基坑监测围护结构变形监测数值远小于设计警戒值，这一方面体现了支撑体系安全，另一方面说明这种内外复合支撑体系

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与设计受力状态有较大距离，设计偏于保守。研究表明，该监测方案是可行的，并且进行施工监测实现信息化施工是很有必要的。

4施工组织设计

4.1 工程概况

大屯路公交与地铁换乘车站位于规划的奥林匹克公园中心区域，紧邻地铁奥林匹克公园站北侧，呈南北走向，是北京地铁奥运支线与大屯路隧道地下公交车站相交的节点工程

大屯路公交与地铁换乘车站位于规划的奥林匹克公园中心区域，在地铁奥林匹克公园站北侧并紧邻此站，呈南北走向，是北京地铁奥运支线与大屯路隧道地下公交车站相交的节点工程。大屯路隧道的地下公交车站位于大屯路红线范围内，现状大屯路下方，沿大屯路隧道走向呈东西向布置。本站地面为北京城市中轴线延伸至奥林匹克公园后形成的中轴线广场，广场总宽60m，地面高程45.80m，广场两侧有大面积绿化。

4.2 工程特点与施工难点及采取措施 4.2.1工程的特点

北京奥运支线项目土建部分，为全长4.398公里的地下铁路，大屯路站拟建基坑占其中的101．1m,工期为8个月，工程量大、工期短需平行作业的工序多是该工程的特点。

4.2.2 工程重点

(1)进度控制的重点

车站采用明挖施工，大屯路站全长101.1m，但由于北侧与地下商业共构建设,南端与地下公交车站的同建等问题的影响，施工难度较大，特别是工期压力大 (2)安全控制的重点

a、明挖基坑采用疏排钻孔桩和钢管支撑相结合的支护形式。及时、准确地安装钢支撑，是确保基坑安全稳定的重要保证。钢支撑安装时本着随挖随支的原则，及时加撑，

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确保维护结构无支撑暴露时间控制在24小时以内；随着基坑挖土进展，及时准确安装钢围檩及支撑，支撑在地面拼装，吊车吊装就位，以千斤顶及时施加预应力。

b、监控量测的准确性和精度控制。监控量测数据的准确性和精度，是地下工程施工安全的保证，是实现信息化施工的前提。 (3)质量控制的重点

a、结构施工的过程控制。车站结构形式复杂、跨度大、接口关系多、受力也很复杂，施工过程中，要切实加强过程控制，确保结构施工质量。

b、施工测量的准确性和精度控制。结构位置的准确直接关系到工程的实用性；本工程各种接口关系复杂，施工过程中必须采用先进的测量仪器，加强测量程序及技术管理，提高测量水平和测量精度。 (4) 施工技术难点及采取措施

大屯路车站主体结构基坑开挖深度约18m，基坑安全等级为一级。基坑的安全稳定是工程顺利施工的前提，如何保证基坑周围无桩基高层建筑的安全是本工程的施工技术难点。

采取措施：

a、施工前详细调查周边建、构筑物，对施工影响范围内的建、构筑物进行拍照、布设监测点。

b、基坑开挖必须严格按照规范要求分段、分层、放坡开挖，保证修整后的裸露边坡能在短时间内保持自稳，土层挖开后要立即进行桩间土体网喷护面，不能拖延，特别对于稳定性差的土层或地段更是如此。

c、明挖基坑采用疏排钻孔桩和钢管支撑相结合的支护形式，钢支撑安装时本着随挖随支的原则，及时加撑，确保维护结构无支撑暴露。

d、由于明挖基坑维护结构采用疏排结构，部分钢支撑不能有效地支护在钻孔桩上，和钻孔桩一起共同作用，钢围檩变形较大，导致基坑变形大，所以在基坑开挖过程中，必须定期和不定期的进行监测和现场察看，发现问题及时对钢围檩内部浇筑混凝土进行加固，降低基坑变形引起的地表沉降变形。

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4.3 编制依据 4.3.1编制依据

1、工程设计图纸

2、北京地铁奥运支线工程施工图设计结构防水通用图 3、工程地质勘探资料。

4、适用于本工程的标准、规范、规程及国家、部委和北京市有关安全、质量、工程验收等方面的标准及法规文件：

《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-1999） 《地下工程防水技术规范》（GB50108-2001）

《地下铁道、轻轨交通工程测量规范》（GB50308-1999） 《铁路混凝土与砌体工程施工规范》（TB10210-2001） 《铁路隧道施工规范》（TB10204-2002）

《铁路隧道工程施工质量验收标准》（TB10417-2003） 《建筑工程质量检验评定标准》（GB50210-2001） 《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086-2001） 《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002） 《钢筋机械连接通用技术规范》（JBJ107-96） 《建筑施工安全检查标准》（JBJ59-99） 《混凝土质量控制标准》（GB501-92） 《建筑基坑支护技术规范》（JGJ120-99） 《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）

《建设工程施工现场安全防护、场容卫生、环境保护及保卫消防标准》（DBJ01-83-2003）；

4.3.2 编制原则

1、经现场踏勘，充分考虑本段施工特点，以及场地、交通、水文、资源、水电供应、

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气候特征等实际情况，采用先进、合理、经济、可行的施工方案。

2、严格遵守设计要求，本着：安全、合理、优质、高效、确保工期的原则，制定本工程战略。

3、严格按照ISO9000国际质量体系标准和项目法施工要求，进行施工管理和质量控制，建立健全质量保证体系，强化安全、质量等保证措施，使各项工作落到实处。

4、在施工组织机构设置上立足专业化，选配具有丰富实践经验及技术专长的项目经理、管理人员和技术人员组成强有力的施工管理机构，全面负责施工质量、工期、安全、成本，保证人力、物力、财力的分配和管理。

5、在施工机械设备及检测仪器配置方面，立足配置高效能的施工机械及现代化的先进检测仪器，为施工质量提供可靠的、强有力的设备和检测保证。

4.4 总体施工安排

K3+222.041～K3+244.963段，放坡开挖9 m，采用土钉墙支护，坡底部采用钻空灌注桩+锚杆支护

K3+287.1—K3+244.963段，放坡10 m，采用土钉墙支护，坡底部采用钻孔灌注桩+锚杆支护

K3+287.1-k3+295.091段，放坡7.5 m，采用土钉墙支护，坡底部采用钻孔灌注桩+钢支撑支护

K2+295.091～K3+323.141 段,冠梁下采用钻孔灌注桩+钢支撑支护

4.5 总体施工方案

车站明挖工程，基坑开挖采取分层、分段开挖，维护结构为土钉墙支护，维护桩疏排结构，支护结构部分段采用锚杆支撑、部分段采用钢管支撑。基坑开挖土方运输采用挖掘机接力倒运，剩余部分采用龙门吊机配合吊斗出渣。

4.5.1基坑维护

维护结构均为维护桩疏排结构，支护结构采用锚杆或钢管支撑。钻孔桩采用旋转钻机钻孔，泥浆护壁，吊车配合下放钢筋笼，导管法浇筑水下混凝土；锚杆现场施工，钢管

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支撑在地面拼装，吊车吊装就位，千斤顶施加预应力。

4.5.2土方开挖

明挖段基坑土石方主要采用挖掘机分台阶放坡开挖的方式、剩余部分人工配合挖掘机，塔吊垂直运输进行出土；车站暗挖段和区间暗挖隧道通过地层地质主要为Ⅴ、Ⅵ级围岩，计划采用人工配合风镐进行分部开挖，掌子面预留核心土并及时喷混凝土封闭。

4.5.3土方运输

明挖段基坑土石方主要采用挖掘机接力倒运的方式，剩余部分初人工配合挖掘机，10吨塔吊垂直运输进行出土。

4.5.4超前和初期支护

期支护喷射混凝土采用湿喷法，现场设临时拌合站拌合，通过明挖基坑运至喷射现场，进行施工。风打眼或风动推进安装小导管，安装后及时注浆加固周围土体；管棚施工采用专用管棚钻机施做；格栅钢架采用加工厂分节加工制作，现场组合安装的方式。

4.5.5防水

明挖段采用人工直接铺设或涂刷防水层，变形缝采用中置式钢边橡胶止水带、背贴式止水带及双组分聚硫嵌缝膏进行加强防水处理；施工缝采用中置式钢边橡胶止水带、背贴式止水带及预埋注浆系统进行加强防水处理，接缝处凿毛处理。为此，在施工过程中必须对防水混凝土、外防水层、施工缝及变形缝从防水施工等方面精心施作，加强管理，保证施工质量，确保达到防水要求。

4.5.6土方回填

明挖主体结构两侧以及顶板以上50cm内采用人工配合电动打夯机分层回填夯实，每层厚不超过20cm。

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4.5.7施工监测

施工中全过程采取信息化施工，用监控量测反馈信息指导施工的各道工序，使施工数字化、科学化。在施工中对以下项目进行监测：地表沉降监测；邻近建筑物沉降、倾斜监测等。

4.5.8施工设备投入

根据施工需要，进场主要施工设备近百台，所有进场施工设备的数量必须满足现场施工需要，设备要完好并能正常使用。

4.6 施工总平面布置 4.6.1 场地布置的原则及依据

根据北京市关于环保、安全、文明施工的有关文件规定，并结合实施本工程中的项目管理目标，充分利用设计文件规划的施工场地，本着降低噪音、减少污染、整洁美观、安全方便，较少干扰的原则布置施工现场。以满足施工生产需要为前提，尽可能地减少对市民正常生活及车辆交通的影响，并对既有街道路面、管线等采取必要措施予以保护。

4.7车站维护结构及土方施工 4.7.1 施工范围及内容

K3+222.041～K3+244.963段，基坑宽24.7 m，放坡开挖9 m，采用土钉墙支护，坡底部采用钻空灌注桩+锚杆支护，土钉与水平面夹角15•，土钉间的水平，垂直距离2m，土钉固体直径dn=100mm，土钉钢筋采用II级钢筋，钢筋直径为28mm，排桩桩径取00mm，桩距1200mm，选取16Ф20 As=5024mm2沿灌注桩周边均匀配置，保护层取50mm，则间距为156mm，箍筋按构造配置 螺旋筋@250，锚杆长24 m，选用3Ф36

K3+287.1—K3+244.963段，基坑宽26.7 m，放坡10 m，采用土钉墙支护，坡底部

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采用钻孔灌注桩+锚杆支护，放坡部分采用1：1放坡10m用土钉支护，土钉长10 m，间距2 m，土钉孔径d0取100mm，总长19．7m，排桩桩径取00mm，桩距1200mm，选取1620， 锚杆总长24 m

K3+287.1-k3+295.091段，放坡7.5 m，采用土钉墙支护，坡底部采用钻孔灌注桩+钢支撑支护，土钉间距1 m，固体直径100mm，排桩桩径选Φ800，桩距1.2m 桩身混凝土用C30

K2+295.091～K3+323.141 段,冠梁下采用钻孔灌注桩+钢支撑支护, 该段冠梁标高为42.7，冠梁顶土层厚1.5m，采用1：0.4放坡，冠梁下采用Φ800mm@1200mm的灌注桩，和三层钢支撑体系

4.7.2 主要施工机具

（1）维护桩钻机

本标段车站钻进的地层依次为粉土、填土粉土、粉细砂、圆砾卵石、卵石圆砾，其中卵石层最大粒径为110mm。根据地质条件和该地段特殊的地理位置，文明施工要求的考虑，采用施工循环泥浆少的ED5500旋挖钻机成桩工艺施工主体维护桩，为防止钻进成孔通过砂卵石层时塌孔，拟采用膨润土泥浆护壁。 （2）开挖机械

开挖采用PC200液压反铲挖掘机为主，辅以ZL50装载机，运土用FV313JDL27型自卸汽车。

4.7.3总体施工流程

总体施工流程见图4.1

第一阶段 地面临时设施施工 管线调查、拆迁或就地保护 机械设备进场、测量放线 71

第二阶段

第三阶段 基坑稳定维护 图4.1施工流程图

基坑土方分区、分层开挖与支护 维护结构施工

4.7.4 维护桩的施工

（1）钻孔灌注桩

1）设计施工方案 ①施工方法

主体结构采用钻孔灌注桩维护，根据车站的地质条件及工程情况，综合文明施工要求的考虑，采用施工循环泥浆少的旋挖钻机成桩，直升导管法灌注砼成桩的施工方法。

②施工总体安排

根据进度计划共安排2台旋挖钻机顺序作业，两侧同时施工。作，钻孔桩施工时按每间隔两孔施作。 2）施工工艺

①工艺流程见图4.3。 ②施工方法 ａ.施工准备

平整场地、场地准备，清除杂物，换除软土 ｂ.测量放线

根据施工图纸及现场导线控制点，使用全站仪测定桩位，并打入木桩；以“十字交叉法”引到四周用短钢筋作好护桩。

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ｃ.埋设护筒

护筒采用板厚为4～6mm的钢板焊接整体式钢护筒，直径1m，埋深2.0m。可利用钻机开挖，挖坑直径比护筒大0.2～0.4m，坑底深度与护筒底同高。护筒位置正确固定后，四周均匀回填最佳含水量的粘土，并分层夯实，确保成孔的质量。

ｄ.泥浆制备

采用膨润土泥浆进行护壁。成孔过程中,泥浆系统应定期清理,确保文明施工。泥浆池实行专人管理、负责。

ｅ.钻进成孔 测量孔深、垂直度、 砼试件养护 灌注水下砼 测量砼面高度 拆、拔护筒 孔口回填 桩头剔凿清理 73 施工准备 桩位放线 埋设护筒 钻机就位 制备泥浆 钻进、掏碴 清孔 成孔检查 钻机移位 安放钢筋骨架 下导管 制作砼试件 灌注砼前准备 测回淤 钢筋骨架制作及监测元件预设 桩位复测 向孔内注水及粘土 安装清孔设备 直径

钻进时，边钻进边注入泥浆进行护壁，保持泥浆面始终不低于护筒顶下0.5m，钻进过程中随时检测垂直度，并随时调整。成孔后泥浆比重控制在1.25以内，成孔时做好记录。

ｆ.清孔 第一次清孔：

桩孔成孔后，在钢筋笼插入孔内前，进行第一次清孔，用孔内钻斗（带挡板的钻斗）来掏除钻渣，如果沉淀时间较长，则用水泵进行浊水循环，使密度达1.2左右。

第二次清孔：

钢筋笼、导管下好后，用气举法进行第二次清孔，第二次清孔时间不少于30min。 ｇ.钢筋笼的制安 钢筋笼加工：

钢筋笼采用现场加工制作，加工尺寸严格按设计图纸及规范要求进行控制。钢筋笼主筋采用焊接，焊接方法及长度符合设计要求，主筋与箍筋采用点焊。为起吊方便钢筋笼分段提前制作，孔口现场焊接，钢筋接头按规定错开。

钢筋笼吊放：

采用16t汽车吊车下放钢筋笼。为了保证钢筋笼起吊时不变形，采用两点吊。起吊前在钢筋笼内临时加木杆，加强其刚度。在上下两节钢筋笼位于同一竖直线上在孔口进行焊接。

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图4.3 钻孔灌注桩施工工艺流程图

下笼时由人工辅助对准孔位，保持钢筋笼的垂直，轻放、慢放，避免碰撞孔壁，严禁高提猛放和强制下入。

ｈ.水下砼灌注

清孔、下钢筋笼后，立即灌注C30砼。为使砼有较好的和易性，水泥用量为不小于300kg/m3，砼的含砂率采用40%～50%，水灰比采用0.5～0.6。砼拌和物从拌和机卸出到进入导管时的坍落度为18cm～22cm，首批灌注的砼初凝时间不得早于灌注桩全部砼灌注完成时间，灌注应尽量缩短时间，连续作业。

水下灌注砼施工顺序（见图4.4所示）

拔 出 护 筒 图4.4 水下灌注砼施工顺序图

安设导管及漏斗 悬挂隔水塞或滑阀 灌注首批砼 灌注砼至桩顶上一定距离 4.7.5 内支撑施工

（1）支撑体系

主体结构基坑支撑体系

明挖基坑开挖深度为17m左右，采用钻孔灌注桩加锚杆或内支撑作为基坑支护结构，桩顶设冠梁，桩间采用挂网喷射砼保持桩间土稳，第一层设置与桩顶冠梁平齐，次层位于结构中板上方0.9m处，底层距底板2.4m。除基坑转角及变截面处支撑为斜撑外，其余均为对撑，纵向间距为4.0m。为施工方便，要求钢管在满足间距要求下避开主体结构中柱，为保证斜撑受力，在斜撑对应处的钢围囹上设置三角形剪力块，确保受力面与斜撑正交。

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（2）支撑架设工艺流程 见图4.6所示。 （3）支撑架设方法

钢管支撑在基坑旁提前拼装，开挖到钢管支撑标高时，及时用50T履带吊机吊装安设钢围囹与钢管横撑，通过特制的液压千斤顶对钢管支撑活动端端部施加设计轴力的70%～80%的预加力，再用特种钢特制的楔形隼子塞紧，取下千斤顶。在基坑开挖中将充分利用“时空效应”，钢支撑的安装和预应力的施加控制在16小时以内。

1）直撑安装

直撑安装前根据有关计算，将标准管节先在地面进行预拼接并以检查支撑的平整度，其两端中心连线的偏差度控制在20mm以内，经检查合格的支撑按部位进行编号以免错用，明挖部分的支撑采用整体履带式吊机一次性吊装到位。吊装前需按设计值高出桩的竖向主筋，将预先加工好的牛腿焊接在桩主筋上，在其上安设已有托板的钢围囹，并用C30砼填充钢围囹与维护桩间空隙。

2）斜撑安装

因斜撑与帽梁或钢围囹呈斜交关系，有一定交角，存在平行于钢围囹长度方向的分力，可能使钢围囹存在后移，为使受力合力为零，按设计角度在冠梁或钢围囹设置剪力块，确保钢管支撑与端承板成垂直关系，然后进行支撑安装作业，其安装方法与直撑相同（见图4.5）。

预制管节及端节 吊装钢围囹

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预制钢围囹 安 装 牛 腿 拼装节段 钢围囹背后砼回填 吊 运 钢 管 支 撑 施 加 预 应 力

打 设 隼 子 拆 除 千 斤 顶 图4.5 钢支撑架设工艺流程图

（3）内支撑体系安装的施工要点

1）基坑竖向平面内需分层开挖，并遵循先支撑、后开挖的原则，支撑的安装应与土方施工紧密结合，在土方挖到设计标高的区段内，及时安装并发挥支撑作用。

2）钢管对称确保两端同步，与钢围囹正交，斜撑要确保剪力块角度与斜置角度一致，钢管横撑安装后应及时施加预应力。

3）为防止钢管支撑压变形，要求活动端、固定端端承板采用厚4cm的特种钢板。

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桩 孔 三角形钢板 预埋钢板 钢板 焊接 钻 钢楔块 钢楔块 钢支撑 钢围檩 图4.6 斜撑端头平面固定方法示意图

4）钢管支撑、钢围囹为钢构件，一定要确保焊缝质量，使用前需进行无损伤焊缝检测。

（4）支撑保护措施

施工过程中加强监测，若因侧压力造成钢管横撑轴力过大，造成横撑挠曲变形，并接近允许值时，必须及时采取增加临时竖向支撑等措施，防止横撑挠曲变形过大，保证钢支撑受力稳定，确保基坑安全。 （5）支撑拆除技术措施

支撑体系拆除过程其实就是支撑的“倒换”过程，即把由钢管横撑所承受的侧土压力转至永久支护结构或其它临时支护结构。

支撑体系的拆除施工应特别注意以下两点：

1）拆除时应分级释放轴力，避免瞬间预加应力释放过大而导致结构局部变形、开裂，同时对维护桩的桩顶位移、桩心侧压力进行监测。

2）利用主体结构换撑时，主体结构的砼强度应达到设计要求的强度值。

4.7.6土方施工

(1) 土方开挖分区

桩顶以上土方采用大开挖，一次开挖至桩顶设计标高；桩顶以下大部分地段土方采用三台反铲台阶接力开挖，特殊地段采取特殊开挖措施。

喷射面层砼 78 土方开挖 修边坡 喷射底层砼 喷射砼搅拌 钢筋网安装 钢筋进场检验 焊接加强筋 钢筋制作 养 护

图4.7网喷施工工艺流程图

4.7.7开挖施工

（1）施工准备

1）所有材料、设备、运输作业机械、水、电等按计划进场到位。 2）弃土地点首先落实，弃土线路畅通，施工场地内设置好临时弃土场。 3）降、排水系统运转正常。 （2）开挖机械

根据上述的开挖方案，开挖机械宜以液压反铲挖掘机为主，辅以推土机和装载机等设备，弃土运输则以自卸汽车为主。 （3）普通地段开挖

根据工期要求及施工总体安排，土方开挖采用自北向南三台反铲台阶接力开挖。 根据上述分段、分层、分块情况按下列顺序施工：

1）自地面分段、分层放坡开挖至桩顶冠梁底部，土方开挖平均深度为3.6m。 2）待维护结构及桩顶冠梁形成后，按土方开挖纵断面图所示的三个台阶组织开挖，各台阶底标高及坡度见图4.8。

3）每个台阶各设一台反铲挖掘机为主，辅以推土机或装载机同时开挖，土石方接力至运输便道的自卸汽车上。 （4）基坑内排水

在开挖过程中，为了及时排出基坑内渗水，保证开挖土方时基坑内干燥，在开挖基坑的四周逐层设置排水明沟，每隔20m左右设置一集水井（施工时按实际分段长度具体设置，四周采取临时支护简易加固，井底铺设一定厚度的反滤层），使地下水汇流于集水井内，再用水泵排到基坑外排水沟。随着挖土加深，及时加深排水沟和集水井，保证纵

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向排水坡度及排水沟的过水面积。

6.61.53.45 图4.8 基坑开挖纵断面图

（5）土石方开挖施工措施

为确保土石方开挖施工的安全、顺利，特制定以下施工措施。

1）土石方开挖过程中管线保护应特别强调对需支吊管线的保护。在土石方开挖过程中应该做到：开挖暴露前调查清楚（包括具体里程、埋深等）、标明位置；开挖过程中留有保护距离；人工挖掘暴露后加以悬吊保护，不得碰撞。

2）根据主体结构划分的节段，分节段开挖土石方，为保证基坑安全和加快钢围囹及钢支撑的倒用，土石方开挖和主体结构施工平行作业，土石方开挖超前主体结构一定距离。

3）对于不能及时施作钢支撑的区段应注意抽槽开挖、留土护壁；由于天气原因，需较长时间停止开挖，要及时留土护壁。

4.7.8基坑回填

将土方场内调运用于基坑回填，并留有一部分作为附属结构明挖部分的回填，届时可根据现场条件设置存土场的大小。

车站结构顶板100%上强度以后，方可进行基坑回填，基坑回填采用推土机推土，人工配合机械分层对称夯实。

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3.44.755.95

（1）填料要求

1）碎石类土，砂土可用于表层下的填料。 2）含水量符合压实要求的粘性土。

3）碎块、草皮、垃圾、含有杂质的有机质土、淤泥质土不能用于回填。

（2）顶板防水保护层强度达到设计要求后，开始回填基坑。结构顶板以上不少于0.5m厚度内必须采用粘土回填，其余部分回填料除淤泥、粉砂、杂土、有机质含量大于8%的腐植土，过湿土和大于20cm石块外，均可回填。

（3）各类回填土使用前，应分别取样测定其最大干容重和最佳含水量，并做压实试验，确定填料含水量控制范围、铺土厚度和压实度等参数。回填应在最佳含水量时填筑。若采用不同类土回填时，应按土类有规则时分层铺填，将透水性大的土层放在透水性较小的土层之下，不得混填。

（4）基坑回填应分层摊平夯实；回填标高不一致时，应从低处逐层填压；基坑分段回填接茬处，已填土坡应挖台阶，其宽不小于1m，高度不大于0.5m

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结 论

毕业设计是本科学习中一个极为重要的阶段，本次设计我的题目为车站深基坑维护设计，设计中涉及到许多知识点，包括1）基坑支护方案的论证；2）降水方案及设计；3）土钉墙设计；4）排桩设计；5）钢支撑设计；6）抗浮桩设计等，通过这次设计我更深刻的学习了以上知识点，在任教授等老师的指导下，我的知识水平有了很大的提高，对基坑工程设计及施工有很大的理解，基坑工程设计，是应用勘察资料，进行支护结构，降水，土方开挖方案，监测和环境保护方案等的设计，降水方案我选用的是深井降水，因为常用的轻形井点无法满足要求，部分段采用大放坡土钉墙支护，下部基坑支护主要采用钻孔灌注排桩和锚杆或钢支撑，因基坑较深，为满足基坑坑底稳定情况，坑底设计抗浮桩支护，监测部分主要对易损点进行监测，最后完成施工组织设计，通过整个设计过程，我对所学的专业课基本有了整体的把握，收益良多，同时诸多同学老师的帮助也让我收获不少，总之，这次的毕业设计让我更深入的学到极多的知识，即将走上工作岗位，这些知识将给我极大的帮助，工作中我会继续学习知识，在工程中不断充实自己，实现自己的目标。

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致 谢

感谢任建喜教授这一段时间悉心指导。任老师渊博的专业知识、求实创新的研究精神、严谨认真的学术作风使我在专业知识方面获益匪浅，这些将使我终身受益。论文从选题到定稿无不渗透着任老师的心血，在此对老师表示衷心的感谢！

同时感谢郅斌老师、肖庆生老师在专业科学习和论文写作过程中提供的指导和建议！ 感谢陈方方老师、高炳丽老师在论文的写作过程中提供的宝贵资料和建议! 感谢师兄聂磊，冯超在写论文过程中所给与的建议和方法! 感谢同学何富满，苗世军等同学的指导 感谢室友在写论文过程中给与的关心和支持!

要特别感谢我的家人，他们无私的关怀和鼓励才能使我顺利的完成学业！

再一次向所有帮助过，支持我的老师、亲人和好友表示我最真挚的敬意、谢意和祝福！

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参考文献

[1]《岩土工程勘察规范》（GB 50021-94），中国建筑工业出版社 [2]《高层建筑岩土工程勘察规程》（JGJ72-90），中国建筑工业出版社 [3]《建筑地基基础设计规范》（GBJ7-98），中国建筑工业出版社 [4]《建筑桩基技术规范》（JGJ 94-94），中国建筑工业出版社 [5]《建筑基坑支护技术规范》（JGJ120-1999）,中国建筑工业出版社 [6]《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-91）

[7]国家标准《地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范》（GB50307-1999）（本次勘察在工作量布置、勘察手段选取、操作规程制定、参数取舍、数据分析评价及成果报告编制等方面，原则上首先执行本规范）；

[8]国家标准《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）； [9]行业标准《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-999）；

[10]地方标准《北京地区建筑地基基础勘察设计规范》(DBJ01-501-92)； [11]《钢结构设计规范》，(GBJ17-8)

[12] 秦四清等.《深基坑优化设计》.地震出版社,1998（9）

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