土木工程专业毕业论文--地铁深基坑支护设计[管理资料]

基坑工程是指在地表以下开挖的一个地下空间及其配套的支护体系。而基坑支护就是为保证基坑开挖，基础施工的顺利进行及基坑周边环境的安全，对基坑侧壁以及周边环境采用的支挡，加固与保护措施。

基坑支护体系是临时结构，安全储备较小，具有较大风险，基坑工程具有很强的区域性。不同水文，工程地质环境条件下基坑工程的差异很大。基坑工程环境效应复杂，基坑开挖不仅要保证基坑本身的安全稳定，而且要有效的控制基坑周边地层移动以及保护周围环境。

本文在第1章中介绍了深基坑的发展状况、人们对其设计理论的研究状况及重点研究方向；第2章主要介绍了基坑支护的一些常用方法及各自的特点；在第3章中，从排桩的计算、止水、降水以及钢支撑稳定性分析方面对深基坑计算理论进行了阐述，最后还介绍了施工监测方面的内容；第4章通过对深圳地铁工点的具体分析，运用前面讲到的理论方法，对基坑支护进行了设计；第5章对施工组织设计做了一个简单的设计，着重介绍了土方的开挖顺序、挖孔桩和钢支撑的施工工艺。

关键词：基坑支护结构 人工挖孔桩 钢支撑 施工组织设计

The Design of Deep Foundation Pit Bracing of

Shenzhen Metro Abstract

Foundation Pit is the excavation of an underground space below the surface and a coordinated support system. Bracing of foundation pit is to ensure that excavation and foundation construction for the smooth and safe environment Foundation Pit and used the pit retaining wall reinforcement and protection. Bracing of Foundation Pit structure is the structural safety of temporary reserves are smaller, more risk. Foundation pit structure has a strong regional. Excavation works under different hydrological environmental and geological conditions are vastly. Effects complex excavation, excavation pit is not only necessary to ensure their own safety，but also to effectively control the pit surrounding strata.

In chapter 1, it introduces the development of deep foundation pit, and the study of the design theory, and the major research direction; In chapter 2, it primarily introduces some methods of the foundation bracing and respective characteristic; In chapter 3, it gives readers a presentation to the theory of computation of deep foundation pit, through calculation of piling, water-stop, dewatering and the stability analysis of steel bracing. In the end, it introduces some content about supervisory survey of construction; In chapter 4, through detailed analysis of construction site and the application of the theory method mentioned above, it finishes the design of the deep foundation bracing; In chapter 5, it designs the construction management plan simply, among which earth excavation sequence and the construction techniques of dug pile and steel timbering are recommend highlighted.

key words: Bracing of Foundation Pit Structure, Artificial digged-hole pile, Steel Timbering, Construction Management Plan

目 录

第1章 绪论 ............................................................ 1

深基坑工程的发展状况 .............................................. 1 深基坑支护设计理论及计算方法研究现状 .............................. 2 深基坑工程中存在的主要问题及重点研究方向 .......................... 4 第2章 基坑支护的主要内容和方法 ........................................ 7

基坑支护的内容和特点 .............................................. 7

基坑支护的主要内容和功能 ....................................... 7

基坑支护的主要特点…………………………………………………… 8

基坑支护方法概述 .................................................. 9

护壁桩支护结构 ................................................. 9 地下连续墙支护 ................................................ 10 土钉支护 ...................................................... 11 内支撑支护 .................................................... 12

第3章 深基坑设计计算理论 ............................................. 13

土压力计算 ....................................................... 13 静止土压力………………………………………………………………13 填土面水平时的朗肯土压力……………………………………………14 地下连续墙止水帷幕 ................................................ 16 地下连续墙的分类 .............................................. 16 地下连续墙的优点 .............................................. 16 地下连续墙止水帷幕的应用 ...................................... 17 降水设计 .......................................................... 17 管井降水一般计算方法 .......................................... 17 按经验数据计算管井降水 ........................................ 19 辅助降水 ...................................................... 19

排桩设计 ......................................................... 19 钢支撑稳定性验算 .................................................. 21 施工监测 .......................................................... 22

监测量测组织与程序 ............................................ 22 施工监测主要内容 .............................................. 23 第4章 深圳地铁太安站工点设计 ......................................... 26

太安站工程概况及设计资料 ......................................... 26

概述 .......................................................... 26 本区地质情况概要及不良地层概况 ................................ 26 太安车站周边建造物基础调查 .................................... 28 52轴至67轴周边房屋照片 ...................................... 28 施工降水 ......................................................... 30

............................................................... 30 ............................................................... 31 按经验数据降水计算 ............................................ 32 桩配筋计算和钢支撑稳定性验算 ..................................... 32 桩配筋计算 ................................................... 33

钢支撑稳定性验算………………………………………………………43

第5章 深基坑支护施工组织设计 ......................................... 45

工程概况 ......................................................... 45

工程简介 ...................................................... 45 既有建筑物 .................................................... 45 工程特点 ...................................................... 45 工程重点 ...................................................... 46 技术难点及采取措施 ............................................ 48 总体施工方案及施工顺序 ........................................... 48

总体施工方案 .................................................. 48 施工步骤 ...................................................... 50 施工组织 ...................................................... 51 挖孔桩及护壁施工 ................................................. 52

挖孔桩施工 .................................................... 52 护壁施工 ...................................................... 54

钢支撑施工 ....................................................... 55

施工工艺 ...................................................... 56 施工方法 ...................................................... 56

结论 .................................................................. 60 致谢 .................................................................. 61 参考文献 .............................................................. 62 附录 .................................................................. 63

第1章 绪论

深基坑工程的发展状况

自80年代以来，我国城市建设进入了一个新的发展时期，高层、超高层的建筑越来越多，仅从1990年到2000年的十年间，2。相应的，基坑开挖的深度也就越来越大，；北京市经贸委大楼，地下4层结构，基础埋置深度为地面以下30m；上海的经贸大厦基坑开挖到地面以下32m。我国迄今已竣工的深基坑工程在各大城市中可谓比比皆是，不胜枚举。据有关部门估计，我国目前己开发利用的地下空间约5107m3时，这大体上反映了其仅完成的深基坑工程的规模。总之，我国高层建筑数量越来越多的同时，深基坑将向大深度、大面积方向发展已成必然趋势。

深基坑工程是基础工程的一个组成部分。深基坑工程在国外称为“深开挖工程”(Deep Excavation)，这比称之为“深基坑”似乎更全面。因为从上面的描述可知，为建(构)筑物的基础结构而开挖，只是深开挖的一种类型；深开挖还包括为各种地下工程整体(并非基础而己)所需进行的深层开挖。如果完整而形象的说，它是为了高层建筑和高耸杆塔烟囱等构筑物的基础结构，或城市地铁车站、地下商场、地下车库、地下影剧院、地下变电站等各类地下工程开辟地下空间，以便它们进入施工的一个重要技术领域。深基坑工程最终并不形成任何物质产品或固定资产，它是一种大型的，技术含量高的“服务性工程行为”；一旦基础结构或地下工程施工完毕，深基坑即完全消失。因此，也可以把它称为基础结构或地下工程施工的先导技术。

在复杂、众多的基坑工程实践中，我国深基坑工程技术已得到长足发展，其标志是:

（1）基坑工程技术标准与规范的编制

为经济安全的进行基坑工程的施工，减少工程事故发生，各地都组织技术力量进行基坑工程技术标准的编制工作，这足以说明基坑工程由“乱”到“治”，正逐渐走上向许可循的新时期。我国的许多专家学者纷纷参与深基坑工程的实际工程或咨询答疑，或进行专题研究。中国科学院和工程院孙钧、刘建航、叶可明、陈肇元、钱七虎等多位院士的直接参与指导，我国大量深基坑工程解决了面临的一个又一个难题，迅速达到了一个新水平。两本国家行业标准《建筑基坑工程技术规范(YB9285-97)》和《建

筑基坑支护技术规程（JGJ120-99)》相继编成，颁发实施。

(2)基坑支护工程新结构与新技术的提出

各地在基坑工程实践中，结合地区的具体情况，相继发展了一些行之有效的新技术，如加筋水泥土地下连续墙、土钉墙、水泥土重力墙、圆拱形支护结构、逆作法、内支撑支护体系、组合式支护、双排桩支护等。在施工机械与技术上也有新的突破，如可拆除式锚杆技术，潜孔锤气动土钉打入机等。

(3)支护结构设计理论与方法的提出

针对各地的具体问题，不少单位和学者相继提出了不少设计新理论与新方法。如秦四清提出的支护结构优化设计理论，杨光华等提出的多锚撑涉及增量计算法，刘建航院士提出的软土深基坑开挖的时空效应理论，其他学者建议的设计方法，还有多锚撑设计分段等值梁法，“m”法。还有有限元分析理论，如弹性抗力有限元法、二维、三维弹塑性有限元法，大变形有限元理论等已相继应用于基坑工程，取得了满意的效果。

深基坑支护设计理论及计算方法研究现状

支护结构强度和变形的分析计算基本方法可总结为三类，即极限平衡法、土抗力法和有限元分析法。

（1）极限平衡法

极限平衡法在基坑支护设计发展早期一直被广泛应用，且仍是目前我国相关设计人员最熟悉的基坑支护设计计算方法之一。由于它具有计算简便，可以手算，且在目前情况下即使应用弹性地基反力法计算支护结构内力，其嵌固深度还是要用极限平衡法确定；此外，对空间效应不明显的不级基坑和地层较稳定、周围环境较简单的二级基坑中的悬臂支护结构及单支点支护结构采用极限平衡法计算也是适宜的。所以，在今后一段时期内，极限平衡法还会得到一定范围的应用。等值梁法、静力平衡法、太沙基法、二分之一分割法等都属于极限平衡法，国内较多采用等值梁法和静力平衡法。

极限平衡法假定作用在围护墙前后的土压力分别达到被动土压力和主动土压力，在此基础上再作某些力学上的假设，把超静定问题简化为静定问题求解。它未考虑围护墙位移对土压力的影响，也不能反映支护结构的变形情况，尤其是对有支撑(或锚杆)的支护结构采用等值梁法设计时，对支点力的计算假定与支点刚度系数无关，因而不能模拟分步开挖工况。此外，该方法没有也无法考虑基坑的空间效应。所以，极

限平衡法无论在理论上还是应用中都存在很大的局限性。 （2）土抗力法

土抗力法又称为基床系数法或地基反力法。当假定地基为弹性时也称为弹性地基反力法，我国《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99)推荐的方法称为弹性支点法。

土抗力法在横向受荷桩的分析中被广泛应用。按地基反力的不同假设，主要有极限地基反力法、弹性地基反力法(包括线性弹性地基反力法和非线性弹性地基反力法)和复合地基反力法（p-y曲线法)三种。它们不同程度地考虑了桩与土之间的共同作用。目前应用最多的是假定地基反力系数为深度的线性函数的线性弹性地基反力法。

基坑支护设计土抗力法是在横向受荷桩分析方法的基础上改进发展而来的。早期由于受计算技术的，对实际情况作了很大的简化，以便可以用解析方法求解。例如日本的“山肩邦南法”、“弹性法”和“弹塑性法”等，它们都假定围护墙后作用已知的主动土压力。“山肩邦南法”和“弹塑性法”将开挖面以下墙前的土体分成塑性区和弹性区；“弹性法”则假定开挖面以下的土体均为弹性区。

随着计算技术的发展，使得基坑支护设计土抗力法可以采用数值解法。20世纪SO年代波尔斯(Bowles)提出了求解弹性地基梁的有限元程序，大大促进了土抗力法的发展。目前，通用的土抗力法是弹性地基反力法，它是在地基基础设计计算的弹性地基梁分析方法基础上形成、并引用横向受荷桩的分析方法改进而来。即将计算宽度的围护墙视为竖向地基梁，支撑(或锚杆)简化为与其截面积和弹性模量有关的二力杆弹簧。开挖面以下墙前土对梁的地基反力用土弹簧来模拟；墙后荷载常用的有两种计算图式:采用主动土压力(我国现行规程采纳)或用土弹簧模拟，土弹簧系数即为地基土的水平基床系数。按荷载的施加情况，求解方法有“总量法”、“增量法”等。

目前采用的弹性地基反力法部分地考虑了支护结构与土的线性共同作用，分析中所需土性参数单一，并可有效地计人基坑开挖过程中多因素的影响。如作用在围护墙两侧土压力的变化、支撑(或锚杆)数量随开挖深度的增加而变化、预紧力及支撑(或锚杆)设置前的围护墙位移对内力和变形的影响等，因而可大体模拟分步开挖各工况。同时，从支护结构的水平位移可以初步估计基坑开挖对周围环境的影响。因此，弹性地基反力法得到日益广泛的应用。但它没有考虑支护结构与土的非线性共同作用，我国现行规程推荐的弹性支点法对墙后开挖面以上按主动土压力、开挖面以下则按定值土压力考虑，这些都与工程实际存在很大的差距，需作进一步的研究和完善。

（3）有限元分析法

由于基坑工程的复杂性，采用常规分析方法很难反映诸多因素的综合影响，近年来多采用数值力一法，主要是有限单元法，来分析基坑的整体性状，即把包括地基土在内的整个基坑作为一个空间结构体系，并考虑开挖过程、支护结构与土共同作用、渗流、时间等因素的影响，综合分析支护结构的内力、变形及开挖引起的环境效应。采用的土体本构模型有线性弹性模型、非线性弹性模型、弹塑性模型、粘弹塑性模型等。有二维和三维有限元两种分析方法。二维有限元分析法是把空间形式的基坑结构体系用竖直面和水平面来代替，分别采用弹性杆系有限元分析求解这两个平面，将分析结果加以综合，便得到关于基坑支护结构体系的整体认识和分析结果。这种方法虽然具备一些只维分析的特征，但存在明显的缺陷:将竖直面分析得到的支撑反力和支点位移作为水平面分析的外荷载和边界条件，并不能反映两平面的协同工作，且分析过程中没有考虑竖直面与水平面各构件刚度的匹配问题等。三维有限元分析法取一定范围为求解域，土体和围护墙一般采用六面体八节点等参元；空间接触单元可取由四根线段组成的固体单元；支撑(或锚杆)构件取为空间杆单元，对基坑空间结构体系进行整体分析求解。

有限元分析方法可以较全面地考虑多种因素的复杂影响，近年来国内外学者在有关整体计算模型选择、边界条件和排水条件及施工过程模拟、本构模型和土性参数确定等方面进行了大量的研究。但由于存在着土体模型和土性参数难以准确确定、边界条件难处理、计算工作量大、成本高等问题，目前条件下直接采用有限元分析法与一般工程设计的实用性之间还有很大的距离，还只是用于某些重要工程的辅助设计。

总之，上述基坑支护结构设计分析与计算基本方法中，极限平衡法较简单且便于手算，但因忽略的因素太多，计算结果不够理想，很多时候不能满足工程设计要求，应用已越来越少；有限元分析法理论上较完善，但因前述困难，目前难以实际应用；弹性地基反力法的力学模型直观且较符合实际，并可采用弹性杆系有限元进行求解，其应用越来越广，但需作进一步研究完善。

深基坑工程中存在的主要问题及重点研究方向

20多年来，我国已成功地设计和施工了许多技术先进、经济合理的基坑，但由于问题的复杂性，基坑工程的成功率仍较低。究其原因，主要存在四个方面的问题:①对支护结构受力状态不甚明了；②计算简化与实际情况相差过大；③对某些新的支

护型式的计算理论滞后于工程实践；④施工方面存在很大程度的随意性和盲目性。为了提高基坑工程的成功率，使支护结构设计既安全又经济，今后拟重视以下几方面的研究:

（1）能基本考虑基坑工程实际工作性状的实用设计方法研究

如前所述，目前分析计算基坑支护结构的三类方法都存在不同程度的缺陷。因此，寻找一种能基本考虑基坑工程的实际工作性状，特别是能考虑支护结构与土的非线性共同作用及深基坑的空间效应的实用设计方法，具有重要的现实意义。

（2）基坑工程施工监测、反演分析与安全预报研究

目的是通过监测和分析各施工阶段的相关信息，来了解支护结构的受力状态和变形特征及对周围环境的影响；反演推求土性参数，不断修正支护设计，使设计逐渐逼近实际情况，并对基坑的安全性状及时预报。国内外对基坑施工监测、反演分析和安全预报的研究一直非常关注。今后应重视基于反演分析和安全预报双重要求的基坑施工监测的研究和实践，在积累丰富工程资料的基础上，完善反演分析和安全预报的计算模型并研制相应的应用软件。

（3）基坑支护结构设计可靠度分析

长期以来，对基坑支护结构的设计都是按传统方法采用安全系数来表达，虽然直观简便，但由于支护系统的荷载、结构抗力特别是土性参数等均非定值，而是随机变量，传统的定值设计法越来越显露出其缺陷。对基坑支护结构可靠度的研究起步较晚，且由于问题的复杂性，至今仍处于探索性研究阶段，还没能取得实质性的成果。今后对如何合理地进行土性参数的统计分析，如何确定可靠指标和建立极限状态方程，特别是怎样建立与传统定值分析法相应的计算模型，尚需进行大量的研究。

（4）对新型支护结构型式的设计理论与计算方法研究

数量众多的工程项目和复杂多变的工程环境以及市场竞争机制的引人，给基坑工程开挖与支护新技术的表现提供了广阔的舞台，富于创新精神的广大工程建设者在工程实践中不断地探索和应用新的基坑开挖与支护技术。新的支护结构型式不断出现，它们在概念和理论上与传统方法迥异。设计理论滞后于工程实践的情况是基坑工程的一个重要特点。如近年来逐渐应用的拱形支护结构，由于许多单位仍沿用传统的平面计算理论，未能充分发挥该结构空间受力合理的优势，迫切需要新的计算理论与方法来指导。再如很有发展前途的冻结支护技术，对冻结以后土的强度特性，包括强度一

温度关系、强度一时间关系、土的冻胀性等问题，都有待进行深入研究。

第2章 基坑支护的主要内容和方法

基坑支护的内容和特点

基坑支护的主要内容和功能

基坑支护是指建筑物或构筑物地下部分施工时，需开挖基坑，进行施工降水和基坑周边的围挡，同时要对基坑四周的建筑物、道路和地下管线进行检测和维护，确保正常、安全施工的一项综合性工程，其内容包括勘探、设计、施工、环境监测和信息反馈等工程内容。基坑工程的服务工作面几乎涉及所有土木工程领域，如建工、水利、港口、路桥、市政、地下工程以及近海工程等工程领域。

基坑支护是地下基础施工中内容丰富而又富于变化的领域。工程界已意识到基坑支护是一项风险工程，是一门综合性很强的新型科学，它涉及到工程地质、土力学、基础工程、结构力学、原位测试技术、施工技术、土与结构相互作用以及环境岩土工程等多学科问题。基坑支护大多是临时工程，影响基坑工程的因素很多，例如地质条件、地下水情况、具体工程要求、天气变化、施工工序及管理、场地周围环境等多种因素影响，可以说它又是一个综合性的系统工程。

基坑支护工程作为土木及建筑工程中的一个重要组成部分，越来越受到人们的关注和重视：一方面是基坑的开挖深度越来越深，技术难度越来越大；另一方面是基坑支护的事故不断产生，特别是一些重大深基坑支护的事故，教训非常深刻。总的来说，基坑支护技术要从一下三方面进行考虑：

(1)保证基坑四周边坡的稳定性，满足地下室施工的空间需求，即基坑支护体系要起到稳定土体的作用。

(2)保证基坑四周相邻建筑物、构筑物和地下管线的安全，即控制基坑施工过程中土体的变形移位，将基坑周围地面沉降和水平位移控制在容许范围内。

(3)保证基坑支护的施工作业面在地下水位以上，即通过截水、降水等排水系统措施，保证施工作业面的要求

因此，基坑支护结构应该与其他建筑设计一样，要求在规定的时间和特定的条件下完成各项预定的功能，包括以下两个方面：

(1)支护结构承载能力不应超过其极限状态，应满足规定的材料强度和稳定性要求，即承载能力极限状态。其承载能力极限状态包括以下几点：

基坑失稳，即基坑发生稳定性破环；锚固系统或内支撑系统失败； 挡土结构破坏。

(2) 正常使用状态下应满足规定的变形和耐久性要求，即正常使用极限状态。基坑变形不影响地下工程施工、相邻建筑、管线及道路正常使用。出现下列状态之一时即认为超过了正常使用极限状态：

影响正常使用的变形；影响正常使用的耐久性局部破坏（如裂缝）。

基坑支护的设计与施工，既要保证整个支护结构在施工过程中的安全，又要控制结构和周围土体的变形。以保证周围环境的安全。在安全前提下，设计既要合理，又能节约造价、方便施工、缩短工期。要提高基坑支护的设计与施工水平，必须正确选择计算方法、计算模型和岩土力学参数，选择合理的支护结构体系，同时还要有丰富的设计和施工经验。

基坑支护的主要特点

基坑工程作为一个理论还不很成熟的领域，其支护工程的主要特点有以下几个方面：

（1）风险大

当支护结构仅作为地下主体工程那个施工所学要的临时措施时，其使用时间不长，一般不超过两年，属于临时工程，设计的安全储备系数相对较小，加之岩土力学性质、荷载以及环境的变化和不确定性，使支护结构存在着一定风险。 （2）区域性强

岩土工程区域性强，基坑支护工程则表现出更强的区域性。不同地区岩土力学性质千变万化，即使在同一地区的沿途性质也有区别，因此基坑支护设计与施工应因地制宜，结合本地情况及成功经验进行，不能简单照搬。 （3）综合性强

基坑支护是岩土工程、结构工程以及施工技术相互交叉的学科，同时基坑支护工程涉及土力学中的稳定、变形和渗流三个课题，影响基坑支护的因素也很多，所以要求基坑支护共享哼的设计者，应该具备多方面的综合专业知识。 （4）理论不成熟

尽管深基坑支护技术取得了丰硕的成果，但是在理论上仍属尚待发展的综合技术学科。目前基坑支护理论的研究尚不完备，满意的工程实测资料也很少，因此还没有

条件能够像建筑结构那样通过对材料性能、荷载作用及结构效应等方面的统计分析得出结构可靠性的概率指标。

（1）外力的不确定性。作用在支护结构上的外力往往随着环境条件 、施工方法和施工步骤等因素的变化而改变。

（2）岩土性质的不确定性。地基土的非均匀性（成层）和地基土的特性不是常量，在基坑的不同部位、不同施工阶段岩土性质是变化的，地基土对支护结构的作用或提供的抗力也随之而变化。

（3）一些偶然变化所引起的不确定因素。施工场地内土压力分布的意外变化、事先没有掌握的地下障碍物或地下管线以及周围环境的改变等等，这些事前未曾预料的因素都会对基坑支护工程产生影响。

由于存在以上不确定性以及支护理论上的不成熟等因素，很难对基坑工程的设计与施工定出一套标准模式，或用一套严密的理论计算方法来把握施工过程中可能发生的各种变化，因此在基坑支护工程中发生工程事故的概率比较高。目前只能采用理论计算与地区经验相结合的半经验、半理论的方法进行设计，在某种意义上讲，成功的工程经验往往更重要。

基坑支护方法概述

深基坑支护的方法种类很多，具体工程中采用何种支护方法主要根据基坑开挖深度、岩土性质、基坑周围场地情况及施工条件等因素综合考虑决定。目前在工程中常用的支护方法有：护壁桩支护结构、拉锚式支护结构、土钉墙支护、地下连续墙支护。

护壁桩支护结构

护壁桩主要可分为灌注桩、预制桩和深层搅拌桩。灌注桩应用比较广泛，由于其无噪声、无振动，对环境影响小等优点，使得灌注桩在工程界得到普遍的应用。灌注桩的类型按其成孔方式可分为人工挖孔灌注桩和机械钻孔灌注桩。人工挖孔桩因施工方便，造价低廉而得到广泛的应用，但人工挖孔桩也有其局限性：当地层中含有流沙，砾石等强透水层且水量大时，以及当地层中含有沼气或一氧化碳等有毒气体时，对人工挖孔桩施工也是一个威胁，应尽量避免。利用并列的机械钻孔灌注桩组成的围护墙体由于施工简单，墙体刚度大，造价低，因此在工程中用的比较多。就挡土而言，钻孔灌注桩挡土结构可用于开挖深度比较大的基坑。在地下水位较高地区，为了防止地

下水并夹带土体颗粒从桩间空隙流入坑内，应同时在桩间或桩背采取高压注浆，设置深层搅拌桩，旋喷桩等措施，或在桩后专门构筑防水帷幕。预制桩一般是预先在一定的场地制作成型，采用打桩机械打入土中，施工质量易于保证，但打桩时产生的噪声，振动和挤土将大大影响周围环境，故在使用时收到一定的，一般用于较浅的基坑支护中。预制桩按其材料种类可分为钢筋混凝土预制桩和钢板桩。深层搅拌桩是利用水泥，石灰等材料作为固化剂，通过深层搅拌机械，将软土和固化剂强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理－化学反应，是软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的桩体，是加固软土地基的一种新方法。

深层搅拌桩由具有一定刚性的脆性材料所构成，按其强度和刚度分，它是介于刚性桩（灌注桩、钢筋混凝土预制桩）和柔性桩（砂桩、碎石桩）之间的一种桩型。深层搅拌桩最适宜于处理淤泥、淤泥质土、粉土和含水量较高的粘性土地基，其优点在于：

（1）其施工工艺由于将固化剂和原地基软土就地搅拌混合，因而最大限度的利用了原土；

（2）搅拌时不会将地基土侧向挤出，因而对周围既有建筑物的影响较小； （3）按照不同地基土的性质及工程设计要求，合理选择固化剂及其配方，设计比较灵活；

（4）施工时无振动，无噪声，无污染，可在市区内和密集建筑群中进行施工； （5）土体加固后重度基本不变，对软弱下卧层不致产生附加沉降。

地下连续墙支护

地下连续墙围护呈封闭状态，在深基坑开挖后，加上内支撑或锚杆，就可以起到挡土的作用，更加方便深基坑工程的施工。特别是当今地下连续墙已经发展到既是基坑施工时的挡土围护结构，又可以作为拟建主体结构的侧墙（此时在墙体内侧宜加筑钢筋混凝土衬套），即两墙合一。

地下连续墙按照施工材料的不同，可分为钢筋混凝土连续墙、桩排式连续墙和水泥土地下连续墙。其施工工艺具有如下优点：

（1）墙段刚度大，整体性好，因而结构和地基变形都较小即可用于超深围护结构，也可用于主体结构；

（2）使用各种地质条件。对砂卵石地层要求进入风化岩层时，钢板桩难以施工，但却可以采用合适放入成槽机构施工的地下连续墙结构；

（3）可减少工程施工时对环境的影响。施工时振动少，噪声低，对周围相邻的工程结构和地下管线影响较小，对沉降及变位较易控制；

（4）可进行逆筑法施工，有利于加快施工进度，降低造价。

由于地下连续墙具有整体刚度大和防渗性能好，适用于地下水位以下的软粘土和砂土多种底层条件和复杂的施工环境，尤其是基坑底面以下有深层软粘土需将墙插入很深的情况。但地下连续墙的造价高于钻孔灌注桩与深层搅拌桩，因此要根据基坑开挖深度，土质情况和周围环境情况，通过技术经济比较认为经济合理才可采用。一般来说，当在软土层中基坑开挖深度大于10米，周围相邻建筑物如地下管线对沉降与位移要求较高，或用作主体结构的一部分，或采用逆筑法施工时，可采用地下连续墙。

土钉支护

土钉支护是近年来发展起来用于基坑开挖和边坡稳定的一种新型支护结构。它是由密集的土钉群，被加固的土体，喷射混凝土面层组成，形成一个复合的，、能自稳的、类似于重力式挡墙的挡土结构，以此来抵抗墙后传来的土压力和其他作用力，从而使开挖基坑或边坡稳定。

土钉一般是通过钻孔，插筋，注浆来设置的，但是也可以通过直接打入较粗的钢筋或型钢形成土钉。土钉主要分为钻孔注浆土钉和打入式土钉两类。钻孔注浆土钉是目前工程中最常用的土钉类型。打入式土钉的优点是不需要预先钻孔，施工速度快。

与其他支护结构相比，土钉支护的优点主要体现在：

（1）能合理利用土体的自承能力，将土体作为支护结构不可分割的部分； （2）结构轻型、柔性大，有良好的抗震性能和延性； （3）施工设备简单轻便，不需要大型的机具和复杂的工艺； （4）施工方便，速度快，不需单独占用场地；

（5）工程造价低，据国内外资料分析，土钉支护工程造价比其他支护形式的工程造价低1/3～1/2左右。

土钉支护的缺点和局限性主要是基坑变形大。由于土钉支护是一种被动受力支护形式，只有土体发生变形时土钉才受力，因此基坑变形位移相对较大。土钉支护不宜用于对基坑变形有严格要求的支护工程中，土钉支护基坑的深度不宜太大。

土钉支护主要适用于地下水位以上或经人工降水后的人工填土，粘性土和弱胶结砂土。对于无胶结砂层，砂砾卵石层和淤泥质土，土钉成孔困难，不宜采用土钉支护。对于不能临时自稳的软弱土层，土钉支护的现场施工无法实现，因此也不能采用土钉支护。从愈多工程经验来看，土钉支护的破坏几乎是由于水的作用，水使土体产生软化，引起整体或局部破坏，因此规定采用土钉支护工程必须做好降水，且不能作为挡水结构。

内支撑支护

表2-1钢支撑和现浇钢筋混凝土支撑的优缺点

材料 钢结构支撑 优点 缺点 自重小，安装和拆除方便，可重安装节点比较多，当构造不合复使用，可随挖随撑，能很好地理或施工不当时，很容易造成控制基坑变形，一般情况下可优节点变形而导致基坑过大的先考虑采用钢支撑 水平位移，施工技术水平要求高 混凝土结构支撑 具有较大的平面刚度，适用于各自重大，材料不能重复利用，种复杂平面形状的基坑，现浇节安装和拆除需要较长工期，不点不会产生松动而增加基坑的能做到随挖随撑，对控制变形变形，施工技术水平要求较低 不利，当采用爆破拆除支撑时会出现噪声、振动等危害 内支撑最大的缺陷还在于占据基坑内的空间，给挖土和主体结构施工造成许多困难，干扰并影响施工进度；随着主体结构的施工进展，在自下至上逐步卸去支撑时，还有可能进一步增加周围地层的位移。此外，环境温度变化可对支撑的内力产生很大的影响，比如20m宽的基坑若环境温度降低10ºC，支撑就会缩短25mm，使基坑变形增加；而在温度升高后，这一变形并不能完全恢复，相反会使支撑内力增加许多，所以有时对内支撑在高温下采取冷却或涂漆（减少吸收热量）等措施。有下列条件时，可优先考虑选择使用内支撑支护结构：

（1）相邻场地有地下建筑物，不宜选用锚杆支护结构；

（2）为保护场地周边建筑物，基坑支护不得有较大的内倾变形； （3）场地土质条件较差，对支护结构有严格要求时。

第3章 深基坑设计计算理论

深基坑计算理论有很多种，在此以古典的桩板计算理论为例做一个介绍。即在土压力已知的情况下不考虑桩体的变形，用静力平衡法来计算求解桩身的弯矩和剪力，从而运用结构设计原理的知识对桩进行配筋计算以及对基坑横撑进行稳定性验算。

土压力计算

静止土压力

静止土压力是墙静止不动，墙后土体处于弹性平衡状态时作用于墙背的侧向压力。根据弹性半无限体的应力和变形理论，z深度处的静止土压力为

p0K0z （3-1） 式中 —土的重度；

K0—静止土压力，可由泊松比来确定，K01。

一般土的泊松比值，～，～，K0～。对于理想刚体0,K00；对于液体0.5，

K01。

由式（3-1）可知，在均质土中，静止土压力与计算深度呈三角形分布，对于高度为H的挡墙而言，取单位墙长，则作用在墙上静止土压力的合力值E0为

E01K0H2 (3-2) 2合力E0的方向水平，作用点在距墙底H/3高度处。 悬壁桩在土压力和地下水压力下的计算土如下图所示

地面线地下水位线土水

图3-1土压力及水压力计算图

填土面水平时的朗肯土压力

朗肯土压力理论认为在垂直墙背上的土压力，是相当于达到极限平衡的半无限体中任一垂直截面上的应力。当地面水平时，土体内任一竖直面都是对称面，因此竖直和水平截面上的剪应力等于零。 主动土压力

当墙后填土达到主动极限平衡状态时，作用于任一z深度处土单元的竖直应力

zz应是大主应力1，而作用于墙背的水平向土压力pa应是小主应力3。由土的强度理论可知，当土体中某点处于极限平衡状态时，大主应力1和小主应力3间应满足以下关系式：

黏性土 13tan2(45)2ctan(45) （3-3）

22或 31tan2(45)2ctan(45) （3-4） 22无黏性土 13tan2(45) （3-5） 2或 31tan2(45) （3-6）

2以3pa，1z代入式（3-4）和（3-6），即得朗肯主动土压力计算公式为

黏性土 paztan2(45)2ctan(45) （3-7）

22或 pazKa2cKa （3-8）

无黏性土 paztan2(45) （3-9）

2或 pazKa （3-10） 上面各式中 Ka—主动土压力系数，Katan2(45)；

2 —墙后填土的重度（kN/m3），地下水位以下取有效重度； c—填土的黏聚力（kPa)； —填土的内摩擦角；

z—计算点距填土面的深度（m）。

由式（3-10）可知：无黏性土的主动土压力强度与深度z成正比，沿墙高压力分布为三角形，作用在墙背上的主动土压力的合力Ea即为pa分布图型的面积，其作用点位置在分布图型的形心处，土压力方向为水平，即

1 EaH2tan2(45) （3-11）

221或 EaH2Ka （3-12）

2 被动土压力

当墙在外力作用下挤压土体时，填土中任一点的竖向应力zz仍不变，而水平向应力却由小到大逐渐增大，直至出现被动朗肯状态。此时，作用在墙面上的水平向应力达到最大限值pp，即大主应力1，而竖向应力为小主应力，即3。利用（3-3）和（3-5）可得被动土压力强度计算公式：

黏性土 ppzKp2cKp （3-13） 无黏性土 ppzKp （3-14） 式中 Kp—被动土压力系数，Kptan2(45)。其余符号同前。

2由上面两式可知，黏性土的被动土压力随墙高呈上小下大的梯形分布。单位墙长被动土压力合力为：

1黏性土 EpH2Kp2cHKp （3-15）

21 无黏性土 EpH2Kp （3-16）

2以上介绍的朗肯土压力理论计算公式简单，使用方便。但由于在推导过程中的条件假定和简化，使该理论使用范围受限。此外，由于朗肯理论忽略了墙背和填土之间的摩擦作用，从而使计算的主动土压力偏大，被动土压力偏小。

地下连续墙止水帷幕

地下连续墙开挖技术起源于欧洲。它是根据打井和石油钻井使用泥浆和水下浇注混凝土的方法而发展起来的，1950年在意大利米兰首先采用了护壁泥浆地下连续墙施工，20世纪50~60年代该项技术在西方发达国家及前苏联得到推广，成为地下工程和深基坑施工中有效的技术。

由于目前挖槽机械发展很快，与之相适应的挖槽工法层出不穷；有不少新的工法已经不再使用膨润土泥浆；墙体材料已经由过去以混凝土为主而向多样化发展；不再单纯用于防渗或挡土支护，越来越多地作为建筑物的基础，所以很难给地下连续墙一个确切的定义。一般地下连续墙可以定义为：利用各种挖槽机械，借助于泥浆的护壁作用，在地下挖出窄而深的沟槽，并在其内浇注适当的材料而形成一道具有防渗（水）、挡土和承重功能的连续的地下墙体。

地下连续墙的分类

：①桩排式；②槽板式；③组合式。

：①防渗墙；②临时挡土墙；③永久挡土（承重）墙；④作为基础用的地下连续墙。

：①钢筋混凝土墙；②塑性混凝土墙；③固化灰浆墙；④自硬泥浆墙；⑤预制墙；⑥泥浆槽墙（回填砾石、粘土和水泥三合土）；⑦后张预应力地下连续墙；⑧钢制地下连续墙。

：①地下连续墙（开挖）；②地下防渗墙（不开挖）。

目前，地下连续墙在城市地下工程的施工设计中已经成为了一个重要的方法，尤其是在城市地铁这个领域也越来越受到人们的重视，它在地铁施工中的防水作用越来越明显。

地下连续墙的优点

地下连续墙之所以能得到如此广泛的应用和其具有的优点是分不开的，地下连续

墙具有以下一些优点：

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，用于基坑开挖时，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，由于墙体接头形式和施工方法的改进，使地下连续墙几乎不透水。

4. 可以贴近施工。由于具有上述几项优点，使我们可以紧贴原有建筑物建造地下连续墙。

5. 可用于逆做法施工。地下连续墙刚度大，易于设置埋设件，很适合于逆做法施工。

6. 适用于多种地基条件。地下连续墙对地基的适用范围很广，从软弱的冲积地层到中硬的地层、密实的砂砾层，各种软岩和硬岩等所有的地基都可以建造地下连续墙。

7. 可用作刚性基础。目前地下连续墙不再单纯作为防渗防水、深基坑维护墙，而且越来越多地用地下连续墙代替桩基础、沉井或沉箱基础，承受更大荷载。

8. 用地下连续墙作为土坝、尾矿坝和水闸等水工建筑物的垂直防渗结构，是非常安全和经济的。

9. 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。 10. 工效高、工期短、质量可靠、经济效益高。

地下工程中地下连续墙止水帷幕的应用

在地下工程中用地下连续墙作为止水帷幕，不仅可以起到止水的效果，还能充分发挥地下连续墙的支护效果，可以减小挖孔桩在基坑支护方面所承担的力。地下连续墙一般采用成槽机开挖方法，用防水混凝土浇筑，能有效地解决深基坑防水方面的问题，在地下工程尤其是地铁车站施工中越来越受到人们的重视，用地下连续墙作为止水方案的工程也越来越多。

降水设计

管井降水一般计算方法

管井降水采用JGJ/T111一98《建筑与市政降水工程技术规范》中的公式计算。

降水深度S 基坑中心降水深度S 计算公式：

SHhh0 (3-17) 式中： H —基坑的深度；

h —地下水位离地表的深度； h0—要求降水至基底以下深度。 基坑边降水深度Sj为：

SS1Bj2i 式中： B—基坑的宽度； i—基坑降水曲线坡降。 管井长度为：

LhSjl0 式中： l0—过滤器长度。 基坑涌水量Q

基坑涌水量可用下面计算公式计算： Q2.73kMSlgRlgr 0式中： k—降水井端岩层的渗透系数； M—承压水含水层厚度； R—降水井影响半径；

1 r0—基坑等效半径，一般取r0(A)2，A为基坑面积。设计基坑涌水量为：

Qs1.1Q 管井出水量q

管井出水量为

qLd'24 3-18）3-19）3-20）3-21）3-22）（

（ （

（ （

式中： '—与渗透系数有关的经验系数，一般取'130。 管井数量计算

管井数量n可用以下公式计算： nQs （3-23） q 按经验数据计算管井降水

根据当地同类含水层降水经验，在此种土层承压水的情况下，每m2基坑面积的涌水量为v。故其管井降水公式为：

1.基坑涌水量： Q24vA (3-24) 2.管井出水量： q3.管井数量： nLd'24 仍用（3-22）式

1.1Qs （3-25） q 辅助降水

由于地下工程的施工环境和施工条件的复杂性，施工降水的方案应在施工工程

中不断的调整完善。此外还应采用轻型井点，碎石渗水盲沟明排封井等辅助降水措施，基坑开挖中如果局部不满足降深要求，可在该部位补打管井或增设轻型井点。

排桩设计

地铁深基坑设计中悬臂桩主要依靠基坑内横撑所提供的水平抗力平衡桩墙所受的水平荷载。下面用一个简单的模型分析一下。

地面线地下水位线土水图3-2 悬臂桩内力计算分析

（1）基坑在施工过程中由于钢支撑的架设和拆除，以及站台站厅层的底板的浇筑，使得图3-2中基坑内侧的支点位置及距基坑底的距离随施工的进展而变化。所以在弯矩计算中应考虑其最不利位置，即计算各种情况下的最大弯矩M'max，也可分段计算各段的最大弯矩。

由此可得桩身所受的最大弯矩设计值Md为

Md1.250M'max

（3-26）

（2）验算桩身截面尺寸配筋。圆形截面的桩，其截面受弯承载力M可采用下列公式计算

fcA(1sin2)(t)fyAs0 2 （3-27）

sinsint2sin3fyAsrs MfcAr （3-28）

3当0.625时，取t0，否则令

t1.252 （3-29） 式中 A─桩身截面面积；

As─全部纵向受拉钢筋的截面面积； r─桩身截面半径；

rs─纵向受拉钢筋重心所在圆周的半径；

─对应于截面受压区的圆心角（rad）与2的比值；

t─纵向受拉钢筋截面面积与全部纵向钢筋截面面积的比值； fc─混凝土的轴心抗压强度设计值； fy─钢筋的抗拉强度设计值。

具体计算时，应先通过式（3-27）求解，注意角度的单位为弧度（rad），并令

fyAsfcA b （3-30）

考虑到t1.252，并将式（3-27）改写为等式，则可导出 1sin2 (1.25b) （3-31）

13b2由（3-31）式用试算法可求解出，并进而得到t。

求得和t以后，即可由式（3-28）计算桩的受弯承载力M，如该值大于桩身所受的最大弯矩设计值Md，则表示满足设计要求，否则需要重新确定桩身截面尺寸及配筋。

钢支撑稳定性验算

钢支撑轴力设计值为

N0N'max （3-32） 钢管稳定性验算：

钢支撑可以看成两端铰接的轴心受力杆件验算其稳定性。

NAfc （3-33） 式中：

钢管截面积 A(14)(R2r2) （3-34）

fc为钢材强度设计值

钢管截面惯性矩 I(132)(R4r4) （3-35） 钢管回转半径 iI （3-36） Al钢管长细比  （3-37）

il为钢管的计算长度

根据《钢结构设计原理》（）附录4可以查得钢材的稳定系数。 将所有计算和查得的数据代入（3-33）式中验算其稳定性是否满足要求。

施工监测

为确保基坑开挖安全，对基坑开挖必须进行全过程监控。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，是施工数字化，科学化。 本标段工程地处交通主干道之下，且周围有高层建筑等构筑物及复杂的地下管线。现场监控量测是监视围岩稳定、判断支护设计是否合理、施工方法是否正确的重要手段。也是保证结构安全与围岩的稳定、确保地面建筑物及地下管线等的正常使用和地面交通顺畅的重要条件，故必须在施工的全过程进行全面、系统的监测工作。 我们将按照招标设计文件的要求，建立专业监测小组进行监控量测工作。在信息化施工中，监测后及时对各种监测资料进行整理分析，判定稳定性，并及时反馈到施工中去指导施工。

监控量测组织与程序

根据本工程监测的特点，按照招标文件的要求，组建专业监测小组，以项目总工程师为直接领导，由具有丰富施工经验、监测经验及有结构受力、分析能力的工程技

术人员组成。

监测组内部按地面监测及地下监测分为两个监测小组，各设一名专项负责人，在组长指导下负责地面、地下的日常监测工作及资料整理工作，其余人员在专项负责人指导下工作。监测施工组织流程见图3-3所示

施工监测主要内容

，在围护过程中必须定期对周围邻近建（构）筑物进行基础沉降、变形、裂缝等全方位的监测。若沉降、变形、裂缝等数值超过有关规定限值，应立即停止施工，并通知有关单位人员进行研究，采取注浆加固等有效处理措施。

在车站施工中，要求从基坑降水、围护桩成孔施工，以及基坑开挖三个环节上严格控制地面沉降和围护侧移，在通过合理的监测手段和信息化管理，必要时辅以局部加固措施，从而达到环境保护的目的。

对邻近基坑的建筑物，应加强施工前、中、后的各项监测工作，如有必要可对其地基进行加固，如注浆措施。

，对邻近地下管线进行监测，应满足各管线权属单位要求的允许值，如监测发现有超过规定允许值时，应立即停止施工，并通知有关单位，采取相应的处理措施。 。如发现开裂、沉陷情况，应立即停止施工，并通知有关单位人员进行研究、处理。 。

、钢支撑轴力和变形进行监测，如监测发现有超过规定允许值时，应立即停止施工，并通知有关单位，采取相应的处理措施，做到信息化施工。

，应立即停止基坑开挖作业并即时通知监理工程师及设计工程师，提供所有资料给有关人员或部门，认真仔细分析与查找原因，提出对策，采取可靠措施后方可施工。以下提供主要的安全预案措施供参考，各项措施应根据需要选用。

分析地质情况 制定监测计划 量测参数确定 工 程 施 工 量 测 地面监测小组地下监测小组 数据处理分析 图3-3监测施工组织流程图

（1）施工单位应有基坑开挖应急预案，基坑开挖期间应配备必要的设备及材料，例如挖机、注浆机、水泵、砂包、水泥、速凝剂及钢管等； （2）应备一定数量的抢险人员，指挥人员应在现场值班；

（3）围护结构水平位移过大：在基坑内墙（桩）前堆满砂石袋，坑顶注浆或设

是 施工状态评价 稳定性判别 否 业主 施工是否继续 是监理 施工参数调整 结 束 多排树根桩，增设内支撑，在坑底墙（桩）前打设多排旋喷桩加固被动区。 （4）钢支撑轴力过大：增设内支撑或打设锚杆。

（5）地表沉降过大：如属于水土流失原因则可在基坑围护桩外注浆隔水，同事采取回灌措施；如属围护结构刚度不足，则对围护结构系统进行补强，方法同上。 （6）管线沉降位移过大：采用控制地表沉降和围护结构水平位移的措施，在管线的一侧或两侧设树根排桩架等形式对管线进行支托。

（7）应对发现的裂缝即时进行封堵，防止有地表水渗入土层内。 ，严禁多开挖少设撑、不及时架撑、提早拆撑。

，监理方进行旁站，确保监测数据真是有效，遇有特殊情况，如连降暴雨、地下水管破裂等，应加密监控量测频率，必要时增加量测内容。

。

图3-4 施工监测平面布置示意图

第4章 深圳地铁太安站工点设计

太安站工程概况及设计资料

概述

深圳地铁5号线工程太安站位于深圳东晓路上，为地下三层岛式车站，是深圳地铁5号线与规划7号线上下平行换乘站，车站分为折返线段（DK35+～DK35+）(DK35+～DK35+)，，，~，车站有效长度140m，。车站负一层为站厅层、负二层为 5号线站台层、负三层为7号线站台层。

车站采用明挖顺作法施工，布心路局部盖挖顺作法施工。

工程项目周边均为城区民用建筑物及单位办公楼，～15m，在现场地质勘察证明该地段地层地质条件复杂。

本区地质情况概要及不良地层概况

根据太安站地质详勘资料，太安站地质情况为： （1）第四系全新统人工堆积层（Q4ml）

①1素填土：褐红色，主要成分为可塑状粘性土，不均匀夹少量碎块石，有一定程度压实，路面孔顶部有20cm左右的沥青砼，局部钻孔由含较多碎石及砼块。

①5杂填土：杂色。由粘性土、块石、砖块混杂而成，略有压实。 （2）第四系全新统冲洪积层（Q4al+pl）

④1淤泥：灰黑色，流塑，含较多有机质，有臭味。

④3淤泥质粉质粘土：灰黑色，流～软塑，含少量有机质，有臭味。 ④5粉质粘土：灰色、灰黑色，可塑，土质不均，局部含少量砂。 ④6粉土：灰黄色，松散，饱和，含少量粘粒。

④7粉砂：灰白、灰黄色，松散，饱和，含少量粘粒。共有11个钻孔揭露该层，呈透镜状分布于本站，~，~，~。

④9中砂：灰色、灰黄色，中密，饱和，级配不良，局部含较多粘粒。

④10粗砂：灰色、灰白色，松散，饱和，级配较好，仅SZM5-Zc-185孔揭露该层，，，。 （3）第四系上更新统坡积层（Q3dl）

⑥1粘土：褐黄色、褐红色，可塑。含10～45％石英角砾，星点状分布。 ⑥2粉质粘土：褐黄色，可塑～硬塑，含少量星点状角砾。

⑦2砂质粘性土：褐黄色，硬塑为主，局部可塑，原岩结构可辨，砂质含量15%左右，含少量5~10%角砾。 （4）震旦系混合岩（Z）

基体粒状变晶结构，块状构造。按风化程度可分为全、强、中、微风化4个亚层，分述如下：

⑰1全风化混合岩：褐黄色，原岩结构可辨，呈较硬的土柱状。手捏易散，浸水易软化崩解。该层在本站广泛分布，

⑰2强风化混合岩：褐黄色、褐灰色色，原岩结构清晰，呈土夹碎块状、碎块状，碎块手可折断，遇水易软化崩解。

⑰3中风化混合岩：褐黄、灰色。裂面铁质渲染。岩石不新鲜，较破碎，岩体以碎石状为主，少量块石状。根据岩石抗压强度结果，本场地中等风化混合岩为软岩，岩芯破碎，岩石质量等级为Ⅴ级。

⑰4微风化混合岩：灰色、肉红色。基体粒状变晶结构，条带状混合结构，岩质新鲜坚硬，大部分钻孔原岩节理较发育，岩石较破碎，岩体呈块石状为主，部分大块状。根据岩石抗压强度结果，本场地中等风化混合岩为较硬岩，岩芯破碎，岩石质量等级为Ⅳ级。

（5）太安站不良地质

根据太安站地质详勘资料，太安站不良地质情况为： ① 填土

本场地表层分布素填土，主要由可塑状粘性土夹少量砂砾和碎石颗粒组成，土质不均匀；杂填土主要由粘性土、砖块、碎石混杂而成，土质十分不均。

② 软土

本站分布的软土主要为淤泥、淤泥质粉质粘土，具有含水量高、孔隙比大、压缩性高、欠固结、高灵敏度、抗震强度低等特点。

该层主要呈透镜状分布于本站，~，对本工程施工有一定影响。 ③ 地震液化土

本场地分布的砂层富含地下水，结构松散，施工开挖中极易坍塌，且场地内局部分布的松散饱和粉砂为地震液化土，液化等级为轻微～中等，施工时应予以足够的重视。

④ 残积土和风化岩

本场地普遍分布的全、强风化层及残积土，天然状态下物理力学性质较好，但该层土水理性质差，遇水易崩解，饱和状态下受扰动后，易软化变形，强度、承载力骤减，是本区间的不利条件。

太安车站周边建造物基础调查

车站地下连续墙成槽及车站基坑开挖深度深，工程量大，施工周期较长，相应会对周边建筑基础的稳定性可能带来较大的安全隐患。地下连续墙成槽及深基坑土石开挖过程中有可能会出现素填土流失、塌方、流沙等现象，这些现象都会破坏民用建筑基础覆盖层的完整性，使基础一侧存在临空面、悬空或存在软弱夹层成为可能，从而造成桩基失稳或大范围地面塌陷，影响建筑物的安全。

52轴至67轴周边房屋照片

图4-1 51轴至67轴施工平面示意图

图4-2 粤海新村（52轴至67轴西侧）

图4-3 粤发宾馆（8栋）

图4-4 5栋

表4-1 太安车站周边建筑基础调查

序沿线建筑 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 罗湖区文化大厦 罗湖环保监测站 东晓花园1栋、2栋 东湖医院1、3栋 东湖医院4栋 粤海新村1、4栋 东晓市场北楼（南城百货商厦） 东晓市场 东安花园1、2、5栋 5、6栋 7、8栋 布心花园1、2、3、4、5栋 布心花园6栋 桩基础 桩基础 浅基础 浅基础 浅基础 浅基础 浅基础 桩基础 桩基础 天然地基浅基础 桩基础 浅基础 浅基础 砼10 砼8 砼7 砼4、6 砼6 砼7~8 砼3 砼12 砼8 砼7 砼7 砼6~7 砼8 基础样式 结构类型 备注 施工降水

本车站范围内上覆第四系人工堆积层（Q4ml）、冲洪积层（Q4al+pl）、坡积层（Q3dl）、残积层（Qel），下伏震旦系混合岩（Z）。主要地层概述如下：

（1）第四系：人工堆积素填土、杂填土，冲洪积淤泥、淤泥质粉质粘土、粉质粘土、粉土、粉砂、中砂、粗砂、圆砾、坡积粘土、粉质粘土，残积砂质粘性土。

（2）震旦系混合岩：主要成分为石英、长石、云母。基体粒状变晶结构，块状构造。按风化程度可分为全风化岩、强风化岩、中风化岩、微风化岩。

表4-2基坑范围内地层工程地址概况表

底层编号 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ 土层名称 素填土 淤泥质粉质粘土 粉砂 砂质粘性土 全风化混合岩 强风化混合岩 中风化混合岩 微风化混合岩 平均层厚/m 土类型 中软土 软弱土 中软土 中硬土 中硬土 中硬土 岩石 岩石 渗透系数m/d

采用JGJ/T111- 98《建筑与市政降水工程技术规范》中的公式计算

S

基坑深25m，标准宽20.4m，地下水位在地面下平均4.6m;要求降水至基底以下

1.0m，基坑面积A621.420.412676.56m2，基底降水曲线坡降按i1计;则基坑

8中心降深度S254.61.021.4m，基坑边管井降水深度

1SJ21.410.222.7m。过滤器长度取3.5m，管井长度

8L4.622.73.530.8m。

Q

按地质资料，选用(3-20)公式计算: Q2.73kMS

lgRlgr0式中:渗透系数因管井进人全风化与强风化混合岩，取k0.51.51.0m/d； 2承压水含水层厚 M2.35.711.09.48.76.643.7m； 降水井影响半径 R5Sk107m； 基坑等效半径 r0(A/)121263.5m。

故 Q2.731.043.721.411266.7m3/d

lg107lg63.5设计基坑涌水量 Qs1.1Q1.111266.712393m3/d 管井出水量

q24Ld'243.5400258m3/d

130式中：过滤器长度L3.5m，过滤器直径d400mm，与渗透系数有关的经验系数

'130。 管井数量计算

nQs1239348.0349（口） q258 按经验数据降水计算

根据深圳地区同类含水层降水经验，在此种土层承压水的情况下，m2m3/h。 （1）基坑涌水量 Q0.042412676.5612169m3/d； （2）管井出水量 q258m3/d； （3）管井数量 n1.112169。 51.952（口）

258 综上所述，可见计算结果大致相同，基本可靠。故施工降水方案为：降水井沿

基坑纵向两侧均匀布置，每侧25口，共50口。由于地质环境的复杂性，此降水方案应在施工过程中不断调整完善。此外还应采用轻型井点，碎石渗水盲沟明排封井等辅助降水措施，基坑开挖中如果局部不满足降深要求，可在该部位补打管井或增设轻型井点。

桩配筋计算和钢支撑稳定性验算

计算模型如下图所示

图4-5 计算模型

桩配筋计算

桩在不同外界条件下的计算简图以及弯矩剪力图

(1)，架设第一道钢支撑，由于钢支撑顶在冠梁上，开挖深度较小，土体能够短时间自稳故可不予计算；

(2)，及时架设第二道钢支撑，内力分析计算模型可以近似简化为：

其弯矩图和剪力图如下所示：

弯矩图（kNm）

剪力图（kN）

(3)，及时架设第三道钢支撑，内力分析计算模型可以近似简化为：

其弯矩图和剪力图如下所示：

弯矩图（kNm）

剪力图（kN）

(4)，及时架设第四道钢支撑，内力分析计算模型可以近似简化为：

其弯矩图和剪力图如下所示：

弯矩图（kNm）

剪力图（kN）

(5)，及时架设第五道钢支撑，内力分析计算模型可以近似简化为：

其弯矩图和剪力图如下所示：

弯矩图（kNm）

剪力图（kN）

(6)当挖土到垫层底标高时，内力分析计算模型可以近似简化为：

其弯矩图和剪力图如下所示：

弯矩图（kNm）

剪力图（kN）

(7)垫层及地板打好后，当侧墙钢筋绑扎到第五道钢支撑下面时，拆除第五道钢支撑，此时的内力计算分析模型可简化为：

其弯矩图和剪力图如下所示：

弯矩图（kNm）

剪力图（kN）

(8)拆除第五道钢支撑后继续绑扎侧墙及中间柱子钢筋并浇筑混凝土，并且绑扎浇筑站台层底板，待混凝土强度达到设计值70％后拆除第四道钢支撑；此时内力计算分析模型可近似简化为：

其弯矩图和剪力图如下所示：

弯矩图（kNm）

剪力图（kN）

(9)拆除第四道钢支撑后继续绑扎并浇筑侧墙，直至浇筑到第三道钢支撑下面时，拆除第三段钢支撑；此时内力计算分析模型可近似简化为：

其弯矩图和剪力图如下所示：

弯矩图（kNm）

剪力图（kN）

(10)拆除第三道钢支撑后及时绑扎浇筑侧墙及站厅层底板，然后绑扎浇筑站厅层的侧墙直到第二道钢支撑下面，拆除第二道钢支撑；其内力计算分析模型可近似简化为：

其弯矩图和剪力图如下所示：

弯矩图（kNm）

剪力图（kN）

(11)拆除第二道钢支撑后及时绑扎并浇筑站厅层侧墙及站厅层顶板，待顶板混凝土强度达到70％后，拆除第一道钢支撑；其内力计算模型可近似简化为：

其弯矩图和剪力图如下所示：

弯矩图（kNm）

剪力图（kN）

为了施工方便以及节约材料，可将24m的桩分为上中下三段，每段均8m；就其弯矩而言上端的8m中弯矩最大值为824kNm ，中段的8m中弯矩最大值为1705kNm，下段的8m中弯矩最大值为2405kNm。 桩纵向受力筋配筋计算

材料使用：桩身采用C30混凝土，直径为1000mm；受力纵筋采用HRB335级受拉钢筋，基坑侧壁安全等级为一级，桩受力纵筋保护层厚度70mm；所以有

fc14.3Mpa，fy300Mpa，01.1。 (1)对于上段8m：

Md1.250Mmax1.251.18241133kNm 设纵向布置22Φ25根纵筋。 验算桩身截面配筋

10002785398mm2 A425210794mm2 As224 b fyAsfcA300107940.288

14.37853981sin2(1.25b)0.1930.0854sin2 13b2 用试算法求解得：

0.28

t1.2521.250.560.69

sinsint22sin3sin30.28fyAsrs14.3785398500 MfcAr33 30010794417.5sin0.28sin0.691230kNmMd1133kNm

故上段即前8m段受力纵筋可配为22Φ25。 (2)中间段的8m内最大弯矩为1705kNm。

 此段最大弯矩设计值为Md1.251.117052344kNm 受力纵筋选用Φ28、HRB335级受拉纵筋。 设纵向布置38Φ28根钢筋。 验算桩身截面配筋：

10002785398mm2 A428223399mm2 As384 b fyAsfcA300233990.625

14.37853981sin2(1.25b)0.27170.0554sin2 13b2 用试算法求解得： 0.32

 t1.2520.61

sinsint2sin3fyAsrs  MfcAr3

2sin30.32sin0.32sin0.6130023399416 14.3785398500

3 2378kNmMd2344kNm

故中间段8m范围内可配纵向受力筋38Φ28根。 (3)下段的最大弯矩为2405kNm。

 此段弯矩最大设计值为：Md1.251.124053306kNm 受力纵筋选用Φ32、HRB335级受拉纵筋。 设纵向布置44Φ32根钢筋。 验算桩身截面配筋：

10002785398mm2 A432235387mm2 As444 b fyAsfcA300353870.945

14.37853981sin2(1.25b)0.30810.0415sin2 13b2 用试算法求解得： 0.34

 t1.2520.57 

sinsint2sin3MfcArfyAsrs3

2sin30.34sin0.34sin0.5730035387414 14.3785398500

3 3395kNmMd3306kNm 故下段纵向受力筋可配成44Φ32根。

各段横截面配筋图如下图所示。

图4-5 桩截面配筋图

钢支撑稳定性验算

钢支撑的选用：Q345钢，fc250Mpa，截面外径600mm,管壁厚为 t16mm。

五根钢支撑所受轴力由上往下依次为：120kN，596kN，794kN，1513kN，1840kN。 故只需要验算第五根钢支撑的稳定性： 其轴力设计值为:N1.118402024kN 钢管稳定性验算：

钢支撑可以看成两端铰接的轴心受力杆件验算其稳定性。 NAfc 式中：

钢管截面积 A(1)(60025682)29355mm2

4 钢材强度设计值 fc250Mpa 钢管截面惯性矩 I(1)(60045682)25048105mm4 32 钢管回转半径 iI25048105292.1mm A29355 钢管的计算长度为基坑的标准宽 l20400mm

l2040069.8 钢管长细比 i292.1 fy23569.834584.6 235 根据《钢结构设计原理》（）附录4 查得 0.753

 Afc0.753293551062501035526kN2024kN

故 选用600、t16mm的钢管支撑稳定性满足要求。

第5章 深基坑支护施工组织设计

施工组织设计是用来指导施工项目全过程各项活动的技术、经济和组织的综合性文件，是施工技术与施工项目管理有机结合的产物，它是工程开工后施工活动能有序、高效、科学合理地进行的保证。施工组织设计对建筑施工具有有指导和矫正作用。通过它可以合理安排人工、机械、材料，从而保证建筑工程的施工进度和施工质量。 同时通过严格执行施工组织设计又可以很好提高施工人员安全生产和文明施工意识，从而树立起良好的施工形象，这对一个施工单位具有及其深远的意义。

工程概况

工程简介

深圳地铁5号线工程太安站位于深圳东晓路上，为地下三层岛式车站，是深圳地铁5号线与规划7号线上下平行换乘站，车站分为折返线段（DK35+～DK35+）

m(DK35+～DK35+)m，m，m，~m，车站有效长度140m，m。车站负一层为站厅层、负二层为 5号线站台层、负三层为7号线站台层。

车站采用明挖顺作法施工，布心路局部盖挖顺作法施工。工程项目周边均为城区民用建筑物及单位办公楼，～15m，在现场地质勘察证明该地段地层地质条件复杂。具体见车站总平面示意图。

既有建筑物

太安站位于东晓路与布心路、太安路交叉路口地下，临近东湖医院，，南城百货商厦。该段为深圳重要的居民及商业区，周边建筑物密集，周边有新建多栋建筑：罗湖区文化大厦，东晓花园，东湖医院，东晓市场北楼（南城百货商厦），东安花园，，布心花园等。

工程特点

、交通疏解难度较大

太安站位于深圳市主干道，站址周边建筑物密集，控制性建筑物多，造成施工场地相对较小。地面车流、人流较密集，施工干扰大。 2. 明、盖挖等多种施工并存，施工组织难度较大

本标段部分为盖挖顺做法、部分为明挖顺做法。针对每种施工方法要有合理、科学的施工组织安排和技术控制重点。车站基坑施工对交通疏解要求高，盖挖顺作法施

工给基坑开挖出土、支撑架设以及结构施工造成很大的不便，施工中应制定相应措施并做好各工序衔接以保证主体结构正常施工。附属结构施工与本站复杂的交通疏解步序紧密结合，合理安排施工工期。

地层地下水丰富，从而给车站围护结构施工、基坑及区间开挖施工带来不利影响。 、环保要求高

本标段周边建筑物密集，多为企事业单位，因此，对文明施工、环境保护、降低噪音、控制扬尘等各方面提出了更高要求。

工程重点

主要风险源控制是安全工作重点

太安站基坑开挖深度约为25m，，且距周边商务楼、医院、商铺、民房较近，基坑安全等级为一级，施工安全防护要求高。

太安下管线密集，依据管线与结构的位置关系，将分三种处理方式，即永久迁改、临时迁改以及悬吊保护。

因此在基坑开挖过程中如何有效控制地层变形、周边建筑物沉降及管线沉降，保证基坑周边管线和居民楼的安全是本工程的施工安全重点之一。 主要应对措施：

施工前，首先对本工程进行重大风险源调查落实，进一步辨别风险源，建立健全安全预案，建立安全管理台帐；施工过程中，加强对重大风险源的控制，建立安全组织机构、完善安全管理体系，加强对施工作业人员的安全教育。施工过程中认真做好以下几项工作：

（1）加强临时工程结构及临时支护体系的受力稳定性检算，确保临时工程、围护结构及支护体系的稳定；

（2）及时封闭明挖基坑底板（含及时施加支撑）能非常有效地调整周边土体的应力状态，控制基坑施工过程中的地层、围护结构及相临建筑物的变形。因此在施工中采用加快基坑开挖速度，并及时施做支撑体系，在基坑开挖至基底后及时进行封闭。 （3）认真做好基坑工程施工过程中地下水的处理：在基坑工程施工过程中对地下水的处理以坑外降水为主，并加强施工过程中地下水位以及抽排水量的观测。基坑开挖前在基坑外设置好挡、排水系统，确保施工过程中无其他明水流入基坑，基坑开

挖过程中对个别桩间渗漏水采取封堵或用透水盲管引排的措施。

（4）明挖坑开挖时采取的措施：土方开挖前制定合理的土方开挖方案，严格控制土方开挖顺序及预留台阶与反压土的尺寸，及时安制钢支撑，掌握好支撑安装的角度、水平度，确保支撑轴心受力，防止附加弯矩出现，确保支撑体系受力合理。组织好支撑拆除和主体结构模筑的施工次序，且必须确保主体结构混凝土衬砌强度达到最终强度的100%以后才能拆除上一道钢管支撑。

（5）加强量测及应急预案：施工过程中加强信息化施工管理，确保信息化施工管理体系的有效运行，严格控制监测频率，及时反馈信息以便采取加强措施确保基坑及周边建筑物、道路交通、运营管线处于安全状态。完善基坑施工抢险预案，现场储备充足的水泵、水管、钢支撑、水泥等抢险物资，以备现场应急使用。 围护结构及支护、主体结构及防水是质量控制重点

根据以往地铁施工经验，结合本工程情况，我们将以围护结构及支护体系、车站主体结构及防水等方面的施工质量为重点，进行全过程质量监控。 主要应对措施：

围护结构及支护体系的稳定直接关系到施工安全，施工中必须严格按设计参数及相关技术规范进行施工，对地质情况与设计不符时，及时与设计、监理单位联系，施工全过程加强监控量测，实现信息化施工，确保围护结构及支护体系施工质量，从而实现安全生产。

结构防水施工是一个复杂的系统工程，牵涉的面广、环节多，每一环节施工对车站防水效果影响都很大，施工中加强防水质量的检查和监控。防水施工的好坏关系到地铁运营阶段的环境。

车站主体结构距离周边居民楼较近，施工扰民和民扰问题突出，施工过程要正确处理好扰民和民扰问题，为施工的顺利展开保驾护航。 拟采取措施：

、性能好、效益高的机械； ：30～6：00停止施工作业； ，及时反馈信息，调整施工； ，取得谅解。

技术难点及采取措施

明、盖挖等多工艺并存，施工组织难度较大

本站除车站部分采用盖挖法施工，其余均为明挖法施工。盖挖法施工部分设计为盖挖顺做法。针对施工方法要有合理、科学的施工组织安排和技术控制重点。

车站基坑施工对交通疏解要求高，盖挖施工给基坑开挖出土、支撑架设以及结构施工造成很大的不便，施工中应制定相应措施并做好各工序衔接以保证主体结构正常施工。附属结构施工与本站复杂的交通疏解步序紧密结合，合理安排施工工期。

总体施工方案及施工顺序

总体施工方案

本工程采用全封闭式施工，施工围挡完成后以降水施工为前提，车站按流水作业，同时施工。

车站施工期间采用管井降水，管井采用冲击钻机钻孔成井，降水井成孔直径φ600mm，井管采用外径φ450mm，内径φ400mm,井深25m，沿车站两侧呈梅花型布置，单侧井距24m。降水深度在围护桩施工时降至桩底以下1m，m。抽水采用QY型潜水泵,单井水泵根据出水量设置，一般在30m3/h-60m3/h。降水完成后管井采用砂砾回填，井口1m范围内采用砼回填。所有回填土完成后方可停泵。 车站主体基坑开挖方案采用五道钢支撑，分六次挖至基底。明挖段及盖挖段基坑开挖均采取分层、分段开挖，围护结构均为围护桩疏排结构，桩间设挂网喷砼的结构形式，支护结构采用钢管支撑。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，采用自卸汽车运输。由于车站盖挖段开挖会受中柱影响，土方开挖采用人工配合小型挖掘机。主体结构钢筋砼采用分段进行施工，模板采用组合钢模，模板支撑采用门式钢管脚手架搭设满堂脚手架。结构防水采用人工铺设全包柔性防水层。 基坑围护

围护结构均为围护桩疏排结构，桩间挡土设网喷砼的结构形式，支护结构采用钢管支撑。围护桩采用人工挖孔桩，钢筋混凝土护壁，吊车配合下放钢筋笼，串桶或导管法浇筑混凝土；桩间网喷混凝土的钢筋网片与挖孔桩预留钢筋进行焊接，采用湿喷

法喷射混凝土进行封闭；钢管支撑在地面拼装，吊车吊装就位，千斤顶施加预应力 土方开挖及运输

基坑土方开挖遵循“纵向分段、竖向分层、由上至下、先支后挖”的施工原则，竖向从上到下分层开挖，纵向形成台阶，横向先挖中间土体，后挖两侧土体。开挖前先纵横向按一定间距用人工挖槽，验明地下管线分布情况。

开挖采用液压反铲挖掘机接力形式开挖土方为主，以小挖掘机和人工配合 吊机垂直吊装土方为辅，弃土运输用自卸汽车。当基坑土方开挖至最后底部剩余部位无法采用接力形式时，采用小挖掘机和人工配合吊车垂直吊装土方。开挖出的渣土集中堆放在临时存土场，以便集中外运。

车站主体结构采用两种施工方法：明挖法施工及盖挖法施工，为了土方开挖连续性，先将盖挖段两侧土方降低，将盖挖段下方土方挖除，形成纵向的通道，然后沿车站纵向由一边向另一边开挖。最后收尾一头进行垂直吊运。按20m长为一小段分段施工，每段开挖应分层（4m高）、分小段（6m长），随挖随支撑限时安装钢支撑，作好基坑排水，减少坑基暴露时间，迅速施做防水层及时浇筑主体结构。

明挖车站基坑土石方主要采用挖掘机接力倒运的方式，剩余部分人工配合挖掘机，25T吊车垂直运输进行出土,自卸车外运至弃土场。 主体结构

主体结构砼均为商品砼，砼由输送泵泵送至结构相应部位进行浇筑，捣固采用插入式捣固棒。明挖段主体结构跳槽分段分层施工，每段长约10～20m，模板采用组合钢模，模板支撑采用门式钢管脚手架搭设满堂脚手架。

在基坑用挖掘机开挖至设计标高上20cm，余下部分采用人工开挖至设计标高后，施工接地网浇注C20垫层砼20cm。立模、绑扎钢筋后浇注底板、部分侧墙。侧墙浇注到底板砼倒角以上100～150cm，等砼达到设计强度后搭设支架。外侧支架采用双排φ48钢管架设，内模采用搭设满堂支架，支架采取内撑外支。钢筋在加工间集中加工，运至现场绑扎，模板采用组合钢模，砼采用商品砼，泵送入模。基坑采取分层对称回填，分层厚度在30cm以内，并用振动夯锤夯实。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；顶板50cm以上采用压路机分层压实，厚度不大于30cm。 防排水

防水施工严格遵循“以防为主、刚柔结合、多道防线、因地制宜、综合治理”的

设计原则，以结构自防水为主，外防水（附加防水）为辅。

，保证止水带部位混凝土的密实性是变形缝防水的关键，应切实做好。施工缝处才用5mm厚镀锌钢板止水带。

，在顶板及侧墙设置接水槽，将少渗水引入侧沟排出。

，以利于振捣混凝土时产生的气体顺利排出，振捣时严禁振捣棒接触橡胶止水带。 cm。

，为了避免三向受力，需在嵌缝底部设置隔离层，隔离层可采用牛皮纸或PE薄膜。 。 。

车站基坑的周边设排水盲沟，集中至集水井内用水泵排出；对于地表水和雨水通过基坑周边的地表排水沟进行排放，确保基坑周边和基坑内的排水畅通。

施工步骤

车站围护结构明挖段按开挖和回筑阶段，分13个步骤进行施工：

步骤一：基坑降水，施工围挡、管线改移、施工围护桩、冠梁、临时立柱； 步骤二：，架设第一道钢支撑； 步骤三：，架设第二道钢支撑； 步骤四：，架设第三道钢支撑； 步骤五：，架设第四道钢支撑； 步骤六：，架设第五道钢支撑； 步骤七：开挖至基坑底，浇筑垫层；

步骤八：底板防水施工，浇筑混凝土，待强度达70％后拆除第五道支撑； 步骤九：浇筑7号线站台层顶板、立柱、侧墙，待强度达70％后拆除第四道支撑；

步骤十：浇筑5号线站台层立柱、侧墙，浇筑到第三道钢支撑下时拆除第三道支撑；

步骤十一：浇筑站厅层底板、立柱、侧墙，浇筑到第二道钢支撑下时拆除第二道支撑；

步骤十二：浇筑站厅层立柱、顶班、待强度达70％后拆除第一道支撑；

步骤十三：施作顶板防水，恢复管线，回填并恢复路面。

施工组织 施工现场围挡 基坑降水 管线调查、改移 围护结构

盖挖车站顶板、防水及土方回填施工 基坑开挖 结构底板垫层 结构底板防水层铺设 框架底板基础梁施工 钢筋加工、绑扎、底板砼浇注 框架施工（含墙体、梁、柱、中板、顶板） 侧墙、中板及防水层施工 基坑回填 排水管线施工（管道安装、砌筑检查井、闭水试验等） 基坑及排水管线顶回填 电缆通道施工 路面面层恢复 图5-1 总体施工流程图

本标段车站结构采用明挖法和盖挖法施工。先进行管线改移后进行施工。施工流程见“图5-1总体施工流程图”。

挖孔桩及护壁施工

挖孔桩施工

围护结构的施工放线应严格按围护结构平面布置图进行，人工挖孔桩施工放线时，除根据桩设计中心坐标外放不超过允许垂直施工误差1/200、桩径偏差不超过50mm外，应考虑桩身最大水平位移30mm的外放值，所有桩心坐标应根据实际放线情况作相应调整。放线完成后经监理单位及有关单位复测无误后方可进行人工挖孔桩的施工。施工完成后的挖孔桩须保证车站主体结构侧墙的厚度和车站限界的要求。 人工挖孔桩护壁采用C20钢筋混凝土，厚度为150mm，m。对于在施工时有淤泥、砂土等软弱松散土层时，m，并应根据地质条件加强支护，当淤泥、砂层地质条件较差时，可采用钢套筒、注浆等措施对淤泥、砂层进行加固，以免塌孔和流砂，确保桩成孔的安全。m。

挖孔桩挖出的土石方应及时运走，孔口周边2m范围内不得堆放碴土、余泥等杂物，加强施工现场管理，做好施工围护，车辆行人不得在施工场地内通行。 当挖孔桩成孔至设计深度时，应清除护壁淤泥、孔底残碴和积水，并及时通知监理等有关单位人员对孔底形状、尺寸、岩性、入岩深度等进行检验，检验合格并满足设计要求后，应迅速封底；同时，当渗水量过大时应采取有效的措施止水，在孔内无积水、渗水时，方可吊装钢筋笼和浇灌混凝土。孔底岩样应妥善保存备查。浇注混凝土时，相邻10m范围内的挖孔桩临空面均应封闭护壁，挖孔作业应停止，并不得在孔底留人。

在人工挖孔桩成孔施工过程中，认真留意孔内的一切动态，如发现流砂、涌水、护壁变形等不良预兆以及有异味气体时，应停止作业并迅速撤离，同时立即报告有关单位或部门，组织有关人员前往现场及时进行处理。

钢筋笼吊装应吊直扶稳，对准孔位缓慢下沉，不得摇晃碰孔壁和强行入孔。吊放到设计位置时，应检测其水平位置和高程是否达到设计要求，检测合格后应立即固定钢筋笼，并应采取必要措施避免钢筋笼在混凝土浇筑过程中上浮。钢筋笼入孔后至浇筑混凝土完毕的时间不超过4小时。

人工挖孔桩桩顶设计标高处的混凝土强度必须确保满足不低于C30混凝土强度要求，桩顶设计标高不得有浮碴，在施工桩顶冠梁时，首先凿除桩顶浮碴至设计标高，并检查桩顶砼的密实性，如发现有浮渣、蜂窝、麻面或达不到设计强度等，必须先将

这部分砼凿出后方可施工桩顶冠梁。

人工挖孔桩的桩身长度必须按围护结构地质剖面图，并结合围护结构平面布置图进行布置和施工。在成孔过程中如发现地质情况有出入时，须及时报告监理，并经设计单位同意后方可调整桩长度。 钢筋笼制作、安装

钢筋笼按设计图纸加工制作，加劲箍一般设置在主筋外面，主筋不设弯钩，以免妨碍导管抽拔。钢筋笼加工前先调直主筋，焊接时，主筋的搭接互相错开35d，在且不小于500mm区段范围内，同一根主筋上不得有两处驳接接头，同区段内接头数不得超过钢筋总数的50％。钢筋笼在现场制作，钢筋在放置和制作钢筋笼过程中要有足够的混凝土垫块保护层。

钢筋笼吊装采用起吊机吊装就位，钢筋外圈设置足够数量的保护层垫块，以确保钢筋笼居中。钢筋笼吊起后缓慢落入桩孔内就位。由于钢筋笼离桩底均有一定的距离，待就位到正确位置后，用4根φ22钢吊钩钩住笼顶加强箍，用2根[16a槽钢做横担悬挂在井壁上，借助自重保证钢筋笼标高及垂直度正确，待桩芯混凝土具有一定强度，再取掉挂钩。钢筋笼吊运时应防止扭转、弯曲。

挖孔桩施工工艺流程见图5-2挖孔桩施工工艺流程图。

安装活动井盖 安装垂直运输装置 安活底吊斗 安装排水、通风及照明设施 浇筑桩身砼 图5-2 挖孔桩施工工艺流程图

吊放钢筋笼 挖至孔底后检查持力层 浇筑第二节护壁砼 拆第一节模板、支第二节模板 继续下一循环施工 挖第二节桩孔 清理桩孔四壁 校核桩孔垂直度和直径 平整场地 放线定桩位 挖第一节桩孔土 在护壁上二次投测标高及桩位十字线轴线 支模浇筑第一节砼护壁 护壁施工

（1）基坑开挖

基坑开挖高度一般不超过两米，开挖至相应位置后，必须立即处理工作面并凿除砼及在迎土面安装盲管。盲管采用透水管，安装时用塑料布包裹，用木钉固定。泄水盲管不宜在砂层区域设置，要设置在残积粘土或风化层中。 （2）初喷

盲管安装好后，立即初喷封闭工作面，防止土层坍塌及岩层风化。一般喷层厚度为3～5cm，在开挖后立即进行。 （3）挂网

钢筋网在现场编制进行铺挂。内外各挂一层，钢筋网利用锚杆头点焊固定并与挖孔桩钢筋进行焊接连接。 （4）喷射砼

砼喷射设备选用TK961湿喷机，湿喷料采用预拌喷料。喷射砼由下向上分段、分片、分层螺旋式喷射。每段长度按循环进尺。每层厚度控制在5cm。喷射砼配比，喷射方法按设计参数及施工规范进行。喷射砼施工前必须清理好基面和渗漏水，必要时提高砼等级。 （5）网喷混凝土

本段车站明挖段、出入口、风道明挖基坑围护结构桩间均采用挂网喷射混凝土。喷射混凝土标号为C20，为确保做好现场防尘等工作，施工采用湿喷法。本工程围护结构挖孔浇筑桩冠梁施工完后，在土方开挖过程中，由上往下、随挖随喷，以防止基坑开挖过程中的边坡暴露时间过长而产生坍塌，影响基坑周边的稳定和施工安全。 由于车站基坑深度较深，为保证基坑开挖过程中网喷砼的稳定性，减轻网喷面层的压力，便于边墙和防水层的施作，在桩间设置一根Φ50的泄水盲管将网喷混凝土后的渗漏积聚水引至基坑底排走。

网喷混凝土与挖孔桩的位置关系见图5-3。

网喷混凝土2400-2000R挖孔灌注桩φ50泄水盲管050-0R60内衬墙

图5-3 网喷混凝土与挖孔桩的位置关系图

钢支撑施工

本合同段车站中的结构主体、出入口和风道等明挖基坑围护结构支撑均采用钢管

支撑(盖挖段第一道支撑为顶板)。根据基坑开挖深度不同，基坑内支撑竖向分布设计5道和4道，与钢围檩和端部斜支撑处的钢筋砼围檩一起作用形成基坑支撑体系。

本工程围护结构挖孔桩桩顶部冠梁施工完成后，在土方开挖过程中，由上往下、随挖随撑，以防止基坑开挖过程中的变形，影响基坑周边的稳定。钢支撑和钢围檩在基坑边加工及组装好后，用龙门吊和汽车吊进行安装。钢支撑拆除利用龙门吊和汽车吊运至材料堆放场。

施工工艺

安装钢围檩m→清理预埋钢板或整平围护结构→支撑位置弹线定位→焊接牛腿、→安装托架→钢支撑就位→施加预应力→锚固钢楔块→拆除千斤顶→基坑开挖。

施工方法

钢支撑端头由两个固定端头和一个活动端头组成，钢支撑安装之前，先将一个固定端头（即小固定端头）安装在预埋钢板或钢围檩上，另一个固定端头（即大固定端头）与活动端头与钢支撑在钢支撑场内拼装，钢支撑吊装就位后，在大固定端头和活动端头的两侧焊上钢板，安装千斤顶施加预应力，保压15分钟后，将活动端头与围檩钢板焊接，并在固定端头之间打入钢锲块，点焊加固后，松开吊车钢绳，撤除千斤顶，支撑安装完成。

钢支撑安装根据与围护结构接触结构的不同，可分为预埋钢板法和钢围檩法。

预埋钢板单组钢支撑结构示意图如下图4-6。

围护桩围护桩①②③④⑤图5-4预埋钢板单组钢支撑结构示意图

图中：

① 钢支撑固定端头；

② 钢支撑单元：根据基坑宽度L而定，由若干节直径φ600的钢管壁厚t=14mm或t=16mm，用法兰与螺栓拼接； ③ 钢支撑活动端头；

④ 钢楔；

⑤ 钢板1000×800：钢板Q235，厚12mm，锚筋为Ф14长40cm锚入冠梁内。

主体基坑第一道支撑采用预埋钢板进行安装，其安装方法如下：

⑴ 清理预埋钢板，并在钢板标出支撑中心线及支撑底座位置，在底座位置上加焊L50×50角钢。

⑵ 组装钢支撑，根据现场测出的基坑宽度，在支撑场地组装钢支撑，组装后的钢支撑（加端头）长度略小于基坑宽度4～5cm。

⑶ 钢支撑吊装，钢支撑组装后，通过吊车吊至工作面，吊装时，采用“八”字式吊装方式，以确保钢支撑受力均匀，吊装时保持水平状态。钢支撑吊运至上工作面上时直接放置在角钢上面，同时吊车钢丝绳不松动，支撑端头通过人工微调至安装位置。

⑷ 钢支撑固定，支撑端头调至安装位置后，在活动端头处使用千斤顶将支撑往固定端头处顶压，同时按设计要求施加预应力，预应力保压时间为15分钟。保压时间一过，即刻将固定端焊在预埋钢板上，并在活动端处打入钢锲，并点焊加固。撤去千斤顶，松开吊车钢丝绳，钢支撑安装完成。

钢围檩单组钢支撑结构示意图如下图4-7。

①④②②③⑤⑥⑦①围护桩图5-5钢围檩单组钢支撑结构示意图

图中：

①膨胀螺栓；②钢围檩；③活动端头；④钢支撑单元；⑤大固定端头；⑥钢楔；⑦小固定端头。

坑其余钢支撑采用钢围檩方式进行安装，其安装方法如下：

⑴ 清理基面，基坑开挖至支撑下80cm处，即由人工用风镐凿除挖孔桩表面的泥皮，清理出钢围檩安装基面。

⑵ 钢围檩安装，基面清理完成后，在挖孔桩上施放出钢围檩安装线位，按设计要求先安装围檩托架，围檩托架必须在同一水平面内，施工时用水平尺控制，围檩托架采用膨胀螺栓固定，钢围檩安装之前，在围檩托架上标出围檩安装位置，吊装钢围檩并经人工调整至正确位置后，与托架点焊固定。

找平后围护结构挖孔桩桩身墙表面必须平整，如果钢围檩板与桩身接触面产生空隙，当支撑受力后，会影响钢围檩的平衡受力，使钢支撑受压时产生较大的偏心力，从而影响支撑的受力，及挖孔桩围护结构的稳定。因而在安装支撑前，须先用早强混凝土找平。安装钢围檩时，与围护结构预留3～5cm，采用早强细石混凝土浇灌填实或嵌入钢板，使钢围檩与围护结构紧密接触。，砂浆内掺入适量早强剂，保证钢围檩安装好8小时后进行钢支撑安装，钢围檩上端采用膨胀螺栓及花螺栓进行斜拉固定，避免钢支撑安装时，钢围檩倾覆。

⑶ 钢支撑吊装，钢支撑组装后，通过吊车吊至工作面，吊装时，采用“八”字式吊装方式，以确保钢支撑受力均匀，吊装时保持水平状态。钢支撑吊运至上工作面上时直接放置在角钢上面，同时吊车钢丝绳不松动，支撑端头通过人工微调至安装位置。

⑷ 钢支撑固定，支撑端头调至安装位置后，在活动端头处使用千斤顶将支撑往固定端头处顶压，同时按设计要求施加预应力，预应力保压时间为15分钟。保压时间一过，即刻将固定端焊在预埋钢板上，并在活动端处打入钢锲，并点焊加固。撤去千斤顶，松开吊车钢丝绳，钢支撑安装完成。

钢管支撑根据设计要求底板、中板、顶板混凝土达到设计强度70%后，方可依次由下至上拆除各道支撑。钢支撑拆除程序如下.

起吊钢丝绳将钢管支撑扣扎并稍为收紧→安放千斤顶施加顶力→撬松及拆除钢楔→解除预顶力→拆除千斤顶→起吊放下钢管支撑→拆除钢围檩和托座。

施工安全技术措施：

（1）施工时应根据地质、水文等勘探资料及施工工艺与施工条件同时编制专项安全施工组织设计和有针对性的安全技术措施，进行交底并组织实施。

（2）施工现场采取封闭式管理，作业地点设安全通道口，施工设备、材料、搅拌站、钢筋加工场、临建设施均应按现场平面布置图进行布置和管理；现场设置消防器材和各类安全标志牌与施工标牌；易燃易爆物专人管理。

（3）设置好排水系统及挡水墙，准备充足的防汛器材。尤其在顶板施工时，要防止雨水倒灌入基坑和渗透施工层，地下水位较高时，加强井点降水管理。

（4）地下土方开挖时，应由上而下分层开挖依次进行，严禁掏挖和不按指定地点随意开挖，挖土作业人员应保持3m以上的距离，挖掘深度加设安全边坡或固壁支撑，开挖过程中及时进行临时支护，并经常检查防止塌方险情。

（5）地下工程土方开挖后，对于顶板临时支撑的设置部位及支撑数量与材料规格，应经设计验算，支撑拆除时间应视顶板强度及边墙施工进度情况而定。坑监测和临近建筑物的沉降及倾斜监测等监控量测的要求。

结 论

基坑支护是地下基础施工中内容丰富而又富于变化的领域。工程界已意识到基坑支护是一项风险工程，是一门综合性很强的新型科学，它涉及到工程地质、土力学、基础工程、结构力学、原位测试技术、施工技术、土与结构相互作用以及环境岩土工程等多学科问题。基坑支护大多是临时工程，影响基坑工程的因素很多，例如地质条件、地下水情况、具体工程要求、天气变化、施工工序及管理、场地周围环境等多种因素影响，可以说它又是一个综合性的系统工程。

对深基坑技术的发展状况和研究的重点的介绍，从中能了解到现在的深基坑工程普遍存在的问题。接着对常用的基坑支护方法进行了比较详细的介绍，使读者能够对基坑支护有个全面的了解。对深基坑的计算理论的阐述，依次从土压力、止水、降水、挖孔桩、钢支撑和施工监测几个方面分别做了说明，这个次序也就是施工的顺序。土压力的计算分别从静止土压力和朗肯土压力两个方面进行了阐述，加之基坑的开挖顺序和钢支撑的安装与拆除顺序，从而建立了挖孔桩在施工的不同过程中的受力模型，从而计算出挖孔桩在不同外界条件下的内力已经钢支撑在不同情况下的轴力。根据以前学过的混凝土结构设计原理和钢结构设计原理，用最不利条件计算出挖孔桩的受力纵筋配筋情况和钢支撑的截面选择。降水是在基坑开挖前进行的，降水在地下工程中起着至关重要的作用，因此，降水设计一定要分析清楚，考虑全面，可采用一些轻型井点辅助降水措施。施工组织主要从土方的开挖顺序，钢支撑的施工工艺和挖孔桩的施工工艺三方面展开的。开挖一定要遵循纵向分段、竖向分层、由上至下、先支后挖，随挖随护的原则。钢支撑在架设和拆除的时候其预应力的加载一定要达到标准，以免产生重大的安全事故。挖孔桩的浇筑一定要严格控制，以免桩浇筑倾斜影响了基坑限界，对施工也不利。

基坑支护工程作为土木及建筑工程中的一个重要组成部分，越来越受到人们的关注和重视：一方面是基坑的开挖深度越来越深，技术难度越来越大；另一方面是基坑支护的事故不断产生，特别是一些重大深基坑支护的事故，教训非常深刻。加之国家及各个省市对地铁修筑的关注程度日益高涨，对地下工程的进一步研究已经时不可待了。所以在基坑支护方面一定要多研究，早点研究出先进可行的方法为人民服务，为国家的建设服务。

致 谢

感谢。。。。。。。。。。

参考文献

【1】 贾金青 《深基坑预应力锚杆柔性支的理论及实践》 中国建筑工业出 版社，

【2】 刘成宇 《土力学》 西南交通大学出版社， 【3】 吴兴序 《基础工程》 西南交通大学出版社， 【4】 彭伟 《钢结构设计原理》 西南交通大学出版社， 【5】 李乔 《混凝土结构设计原理》 西南交通大学出版社， 【6】 行业标准 《建筑与市政降水工程技术规范》（JGJ/T111-98）

【7】 中华人民共和国建设部 《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）