中国矿业大学力学与建筑工程学院2013～2014学年度第一学期《地下工程设计与施工》课程设计学号021*******班级土木11-9班姓名龙媒居士力学与建筑工程学院教学管理办公室目录第一部分基坑围护结构设计 (1)1 工程概况 (1)1 .1工程地质及水文地质资料 (1)1.2工程周围环境 (4)1.3周围社会交通 (4)2 设计依据和设计标准 (5)2.1有关的工程设计依据 (5)2.2主要设计规范和标准 (5)2.3基坑工程等级及变形控制标准 (6)3 基坑围护方案设计 (7)3.1围护结构类型 (7)3.2基坑围护结构方案选择 (10)4 基坑支撑方案设计 (10)4.1支撑结构类型 (10)4.2支撑体系的布置形式 (11)4.3支撑体系的方案比较和合理选定 (12)5 计算书 (14)5.1标准段地下连续墙计算 (14)5.2水土压力计算 (15)5.2.1主动土压力计算（依据教材） (15)5.3地连墙的入土深度确定 (23)5.4支撑内力计算 (25)5.5 地连墙及支撑系统截面设计 (27)5.6基坑稳定性验算 (29)5.6.1基坑底部土体的抗隆起稳定性 (29)5.6.2抗渗流验算 (30)5.6.3围护墙的抗倾覆稳定性验算 (32)第二部分地下连续墙施工组织设计 (32)1编制主要施工流程及必要施工措施 (32)参考文献 (37)第一部分基坑围护结构设计1 工程概况1 .1工程地质及水文地质资料经勘探揭示，拟建场地为古河道沉积区与正常沉积区接触带。
在勘探深度范围内，自上而下可分为八个大层，9亚层及5个夹层。
其中①层为近代人工堆填，②~⑤层为第四纪全新世Q4沉积层，⑥~⑧层为第四纪上更新世Q3沉积层。
土层情况详见下表1-1：表1-1 地基土构成与特征一览表A、地基土分布及其工程性质1）第①1层填土：普遍分布，层厚变化较大，在迎宾三路南侧一般为1.0~2.0m，在迎宾三路北侧一般为2.5~4.0m，在工作井处填土厚度较大，最厚处大于5.0m，该层土质松散不均匀，夹碎石、砖块等杂质较多，局部有大块石等。
2）第②层可分为②1、②2层2个亚层第②1层褐黄色粉质粘土：该层在迎宾三路南侧的勘探孔大部分钻及，在迎宾三路北侧因填土较厚而缺失。
该层土质较好，可塑，中压缩性。
第②2层灰黄色粘土：大部分地段均有分布，填土较厚处该层缺失，土质一般，软塑为主，中压缩性。
3）第③层灰色淤泥质粉质粘土：场地内分布较普遍，土质不均匀，夹粉砂，局部较多，土质较差，流塑，高压缩性，属高灵敏土，开挖时受扰动易发生结构破坏和流变。
第③T层灰色粉细砂：场地内分布较广，土质不均匀，夹薄层粘土，该层土质稍好，稍密为主，中压缩性，透水性较强，开挖揭露时，在一定水头的动水压力作用下，易产生流砂现象。
4）第④层灰色淤泥质粘土：场地内分布较稳定，埋深厚度变化不大，夹薄层粉砂，局部较多，土质较差，流塑、属高灵敏土，开挖时受扰易发生结构破坏和流变。
第④T层灰色砂质粉土：场地内分布较广，该层土质不均匀，夹薄层粘土，土质稍好，稍密，中压缩性，透水性较强，开挖揭露时，在一定水头的动水压力作用下，易产生流砂现象。
5）第⑤层可分为⑤1、⑤31及⑤41层3个亚层及⑤1T层透镜体夹层。
第⑤1层灰色粉质粘土：场地内分布较稳定，层厚有一定的变化，土质不均匀，夹粉砂，局部较多，该层土的物理力学性质一般，软塑，中～高压缩性，开挖时受扰易发生结构破坏。
⑤1T灰色粉砂层，为⑤1层的夹层，主要分布在工作井附近，土质稍好，稍密，中压缩性，透水性较强，开挖揭露时，在一定水头的动水压力作用下，易产生流砂现象。
第⑤31层灰色粉质粘土夹粉砂，主要分布在古河道沉积区，土质一般，软塑，中~高压缩性，不均匀，夹粉砂，局部较多。
第⑤41层灰绿色粉质粘土：该层仅在ZK13及XZK30孔中分布，厚度较薄，可塑，中压缩性。
6）第⑥层暗绿色粉质粘土：该层主要在正常沉积区分布，土质较好，可塑，中压缩性。
7）第⑦层可分为⑦1、⑦2层两个亚层及⑦T层透镜体夹层。
第⑦1层黄色砂质粉土：古河道切割深度较大处缺失，该层土质较好，中密，中压缩性；第⑦T层黄色粉质粘土：呈局部分布，该层土质较好，可塑，中压缩性，但土质不均，局部夹较多粉砂第⑦2层灰色粉细砂：埋深、厚度变化较大，该层夹薄层粘土，土质好，密实，中压缩性。
8）第⑧层可分为⑧1层、⑧2层两个亚层及⑧2T层透镜体夹层。
第⑧1层灰色粉质粘土：软塑~可塑，土质一般。
第⑧2层灰色砂质粉土：主要在工作井处揭露，层顶埋深有一定的变化，不均匀，夹粘土较多，密实，土质较好。
第⑧2T层灰色粉质粘土夹粉砂：为⑧2层中的夹层，主要在工作井处揭露，土质不匀，夹粉砂较多。
B、场地水文条件拟建场地地下水主要由浅部土层中的潜水及赋存于④T、⑤1T层的微承压水、赋存于⑦及⑧2层的承压水组成。
潜水：勘探期间测得地下水位埋深为1.30～1.92m（标高为3.29～2.02m），主要补给来源为大气降水、地表泾流，受气候、季节、降水量的影响而有变化。
年平均水位埋深0.5m采用。
（微）承压水：本场地④T、⑤1T层为微承压水层，⑦及⑧2层为承压含水层。
根据上海地区工程经验，微承压水位及承压水位一般均低于潜水位，埋深一般为地表下3~11m，随季节呈周期变化。
根据本工程布置的承压水测试结果，④T层微承压水水位埋深 4.10~5.83m （-0.20~-1.53m），⑦层承压水水位埋深5.93~8.21m（-2.04~-4.20m），⑧2层承压水位埋深9.85~10.20m（-5.91~-5.30m）。
地下水、土的腐蚀性：根据上海地区规范，本场地地层属弱透水层，按Ⅲ类环境考虑。
本场地地下水和地基土对混凝土结构无腐蚀性，对长期浸水条件下的钢筋混凝土结构中钢筋无腐蚀性，对干、湿交替条件下的钢筋混凝土结构中钢筋具弱腐蚀性。
1.2工程周围环境本工程沿线周边主要构筑物有加油站油库（距离基坑约25.7米），虹桥国际机场降压站（距离基坑约35.1米），东航乘务站培训中心（距离基坑约19米），国航大厦（距离基坑约25米）。
CD02~24区域沿线，北侧为新天鹭会议中心围墙，南侧存在机场、上航新村小区以及众多商业网点、企业办事处等。
场地内沿基坑四周密布公用管线，主要包括基坑北侧2*300煤气管、9孔通信排管、300上水管、600雨水管（未正式启用、施工自用）、卫检低压电缆；基坑南侧3.5KV高压电缆、通信9孔排管、2*300煤气管、300上水管、2*1000合流管，管线最近处距离围护结构边线仅为0.8-1m（基础最近处仅为0.3m）左右。
对工程施工存在较大的风险。
1.3周围社会交通处于迎宾三路隧道新建工程位于空港一路与迎宾三路交叉口的西侧，现有迎宾三路上，两侧多为商业用房及住宅小区，场地处地下管线较多，场地地势较为平坦，现状路面标高约4.2～4.6m。
另有虹桥国际机场相邻。
东工作井为盾构接收井，平面外包尺寸为22.5×22.5米，基坑深约26.15米。
2 设计依据和设计标准2.1有关的工程设计依据1、有关规范标准。
2、场地工程地质勘察报告。
3、建筑物基础平面图及设计、甲方要求。
4、相临建筑物基础图，基坑附近地下管网分布图。
5、调查了解各管网的渗漏水情况。
6、场地附近已有岩土工程设计施工经验。
2.2主要设计规范和标准本工程所涉及的规范、标准、文件详见下表2-1：表2-1 主要设计规范和标准表2.3基坑工程等级及变形控制标准在基坑方案总体设计中，必须根据周围环境要求、工程功能要求等制定出安全而合理的设计标准。
为保护周围环境，设计及施工要将深基坑开挖对周围环境的影响控制在允许的限度内。
根据对周围环境条件的调查，研究、计算其周围建筑物、构筑物、管线的允许变位、确定基坑支护开挖引起的地层位移及相应的基坑围护墙的水平位移、周围地表沉陷的允许值。
以作为设计基坑变形控制标准。
按上海地铁深基坑工程已有工程经验，根据周围环境保护要求，将基坑变形控制标准分为四个保护等级，如表2-2在上海建筑密集市区基坑工程施工、一般选择一级、二级保护标准、在紧靠地铁隧道的特殊地段选择特级保护标准、较空旷地带采用三级保护标准。
选择何种标准进行设计要遵循安全、经济的原则，根据对环境的具体分析可考虑对建筑物、构筑物、设施、地下管线采取直接保护措施，而适当降低基坑控制变形要求。
表2-2基坑变形控制保护等级标准3 基坑围护方案设计3.1围护结构类型基坑支护有很多种类型，根据原理和施工方法的不同，大致有：放坡开挖、深层搅拌水泥土围护墙、高压旋喷桩、槽钢钢板桩、钢筋混凝土板桩、钻孔灌注桩、地下连续墙、土钉墙、SMW工法等。
它们各有特点，分别适用于不同的环境和施工条件，设计时应根据工程的特殊性，具体分析，选择合适的支护类型。
1、放坡开挖适用于周围开阔的场地，周围没有重要的建筑物，只要求稳定，严格控制位移要求，价钱最便宜，回填土方较大。
2、深层搅拌水泥土围护墙这种支护结构防水性能好,可不设支撑, 基坑能在开敞的条件下开挖。
该结构形式采用深层搅拌机将土和水泥浆强行搅拌,形成连续搭接的水泥土柱状加固体挡墙。
优点:由于一般坑内无支撑,便于机械化快速挖土;具有挡土、止水的双重功能;一般情况下比较经济;施工中无振动、无噪音、污染少、挤土轻微,因此在闹市区内施工更显出优越性。
水泥土围护墙的缺点:首先是位移相对较大,尤其在基坑长度大时,为此可采取中间加墩、起拱等措施以限制过大的位移;其次是厚度较大,只有在红线位置和周围环境允许时才能采用,而且在水泥土搅拌桩施工时要注意防止影响周围环境。
3、高压旋喷桩利用高压经过旋转的喷嘴将水泥浆喷入土层与土体混合形成水泥土加固体,相互搭接形成排桩,优点：施工设备结构紧凑、体积小、机动性强、占地少,并且施工机具的振动很小,噪音也较低,不会对周围，挡土和止水，它可用于空间较小处。
缺点：高压旋喷桩的施工费用要高于深层搅拌水泥土桩,施工中有大量泥浆排出,容易引起污染。
4、排桩支护。
排桩包括钢板桩、钢筋混凝土板桩及钻孔灌注桩、人工挖孔桩等, 其支护形式包括:（1）柱列式排桩支护: 当边坡土质较好、地下水位较低时, 可利用土拱作用, 以稀疏的钻孔灌注桩或挖孔桩作为支护结构;（2）连续排桩支护: 在软土中常不能形成土拱, 支护桩应连续密排, 并在桩间做树根桩或注浆防水; 也可以采用钢板桩、钢筋混凝土板桩密排。
（3）组合式排桩支护: 在地下水位较高的软土地区, 可采用钻孔灌注桩排桩与水泥搅拌桩防渗墙组合的形式。
对于开挖深度小于6 米的基坑,在无法采用重力式深层搅拌桩的情况下, 可采用600mm 密排钻孔桩, 桩后用树根桩防护, 也可采用打入预制混凝土板桩或钢板桩, 板桩后注浆或加搅拌桩防渗, 顶部设圈梁和支撑; 对于开挖深度为6～10 米的基坑, 常采用800～1000mm 的钻孔桩, 后面加深层搅拌桩或注浆防水, 并设置2～（4）道支撑; 对于开挖深度大于10 米的基坑,可采用地下连续墙加支撑的方法, 也可采用800～1000mm 大直径钻孔桩加深层搅拌桩防水, 设置多道支撑。