畢業(yè)設(shè)計-地鐵站基坑工程設(shè)計

長沙地鐵3號線侯家塘站基坑工程設(shè)計摘要長沙地鐵3號線全長41.4公里，設(shè)28座車站。侯家塘站位于賀龍體育館前方，是長沙地鐵1號線和3號線的換乘站。本設(shè)計根據(jù)相關(guān)規(guī)范，進行了地鐵車站結(jié)構(gòu)設(shè)計、基坑支護方案設(shè)計、基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計計算、基坑降水方案設(shè)計、基坑監(jiān)測方案設(shè)計以及施工組織設(shè)計。最終將本車站設(shè)計為三層三跨島式框架結(jié)構(gòu)，基坑支護形式采用地下連續(xù)墻，施工方案采用明挖法施工，降水方案采用管井井點降水。在施工的全過程中進行監(jiān)控量測，以確保施工安全。關(guān)鍵詞：基坑工程；地下連續(xù)墻；明挖法；管井THE DESIGNOFCHANGSHAMETROLINE3HOUJIATANGSTATIONFOUNDATIONPITENGINEERINGABSTRACTChangshaMetroLine3,atotallengthof41.4kilometers,setup28stations.HouJiatangstationisinfrontoftheHeLonggymsquare,isthetransferstationofChangshaMetroLine1andline3.Accordingtotherelevantregulations,thedesignconsistofthesubwaystationstructuredesign,designoffoundationpitsupportingscheme,foundationpitsupportingstructuredesigncalculation,designofdewateringinfoundationpit,foundationpitmonitoringprogramdesignandconstructionorganizationdesign.Eventuallythisstationdesignedasathree-tieredthree-spanisland-typeframedstructures,foundationpitsupportingformsusingdiaphragmwalls,constructionprogramusingopenexcavationconstruction,precipitationschemeofdewateringusingthetubewell.Monitoringandmeasuringinconstructionprocesstoensuresafety.Keywords:Foundationpitengineering；Diaphragmwalls;Openexcavationconstruction；Tubewell目錄第一章概述 11.1設(shè)計依據(jù) 11.2工程概況 11.3工程地質(zhì)條件 21.3.1人工填土層() 21.3.2中更新統(tǒng)沖積層（Q2al） 31.3.3第四系殘積層（Qel） 31.3.4基巖 31.4水文地質(zhì)條件 61.4.1地表水 61.4.2地下水類型及富水性 71.5地震效應(yīng) 71.5.1歷史地震 71.5.2場地地震安全性評價 81.5.3地震動參數(shù) 8第二章地鐵車站結(jié)構(gòu)設(shè)計 102.1車站選型 102.1.1車站結(jié)構(gòu)形式 102.1.2車站站臺形式 102.1.3車站結(jié)構(gòu)選定 122.2車站尺寸確定 122.2.1車站長度 122.2.2車站寬度 132.3施工方案比選 142.3.1施工方案種類 142.3.2施工方案選定 16第三章地鐵基坑支護方案設(shè)計 173.1基坑支護形式 173.1.1排樁圍護 173.1.2土釘墻支護 173.1.3地下連續(xù)墻支護 183.2基坑支護形式選定 193.3基坑支撐方案設(shè)計 203.3.1基坑支撐結(jié)構(gòu)類型 203.3.2基坑支撐結(jié)構(gòu)選定 20第四章、地鐵基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計計算 224.1設(shè)計計算參數(shù) 224.2基坑穩(wěn)定性驗算 244.2.1基坑底部抗隆起穩(wěn)定性驗算 244.2.2基坑底的滲透穩(wěn)定性驗算 254.2.3基坑抗傾覆穩(wěn)定性驗算 274.2.4整體圓弧滑動穩(wěn)定性驗算 334.3圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)力變形計算 334.3.1標(biāo)準(zhǔn)段內(nèi)力計算 354.3.2端頭井段內(nèi)力計算： 404.4鋼支撐強度驗算 454.4.1強度驗算 454.4.2彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定性驗算 47第五章理正基坑電算 495.1標(biāo)準(zhǔn)段電算 495.1.1支護方案 495.1.2計算信息 495.1.3結(jié)構(gòu)計算 525.2端頭井段電算 715.2.1支護方案 715.1.2計算信息 715.1.3結(jié)構(gòu)計算 74第六章地下連續(xù)墻配筋計算 936.1基坑標(biāo)準(zhǔn)段配筋計算 936.1.1基坑標(biāo)準(zhǔn)段內(nèi)側(cè)縱向通長鋼筋設(shè)計 936.1.2基坑標(biāo)準(zhǔn)段外側(cè)側(cè)縱向通長鋼筋設(shè)計 946.2基坑端頭井段配筋計算 946.2.1基坑標(biāo)準(zhǔn)段內(nèi)側(cè)縱向通長鋼筋設(shè)計 956.2.2基坑標(biāo)準(zhǔn)段外側(cè)側(cè)縱向通長鋼筋設(shè)計 956.3水平鋼筋設(shè)計 96第七章 基坑降水設(shè)計 987.1基坑降水方案的選擇 987.2降水井結(jié)構(gòu) 1007.3降水井布置 1007.4降水井施工 1017.4.1工藝流程 1017.4.2主要施工方法及技術(shù)要求 1017.5降水井監(jiān)測 102第八章地鐵基坑監(jiān)測方案設(shè)計 1038.1監(jiān)測目的與技術(shù)要求 1038.2監(jiān)測基本原則 1038.3監(jiān)測依據(jù) 1038.4 監(jiān)測的主要儀器和測量要求 1048.5監(jiān)測項目 1048.5.1地下水文地質(zhì)的監(jiān)測 1048.5.2土體分層變形監(jiān)測 1048.5.3建筑物監(jiān)測 1058.5.4地下結(jié)構(gòu)自身的強度和變形監(jiān)測 1058.5.5圍護結(jié)構(gòu)的安全監(jiān)測 1058.6監(jiān)控數(shù)據(jù)及資料整理 1078.7注意事項 108第九章施工組織設(shè)計與工程概預(yù)算 1099.1施工總體部署 1099.1.1組織機構(gòu) 1099.1.2施工準(zhǔn)備 1099.2地下連續(xù)墻的施工 1109.3基坑的開挖施工 1139.3.1基坑開挖原則 1139.3.2基坑開挖方案 1149.3.3土方開挖 1149.3.4土方開挖注意事項 1159.4支撐體系安裝 1169.4.1鋼管橫撐安裝 1169.4.2鋼管斜撐安裝 1169.4.3施加應(yīng)力 1179.5內(nèi)支撐體系的拆除 1179.6施工安全 1179.7文明施工保證措施 1189.8工程概預(yù)算 1189.8.1土石方計算 1189.8.2混凝土用量 1199.8.3鋼筋用量 1199.8.4總價概算 119參考文獻 121致謝 122第一章概述1.1設(shè)計依據(jù)《地鐵設(shè)計規(guī)范》(GB50157-2003)《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（GB50068－2001）《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009-2001)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50011-2001)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50010-2002)《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(SL/T191-96)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50017-2003)《地下鐵道工程施工及驗收規(guī)范》（GB50299－1999）《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(GB50007-2002)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94－94）《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》(GB50108-2001)《地下防水工程質(zhì)量驗收規(guī)程》(GB50208-2002)《地下鐵道工程施工及驗收規(guī)范》(GB50299-1999)《基坑工程設(shè)計規(guī)程》（DBJ08-61-97）1.2工程概況長沙地鐵3號線全長41.4公里，設(shè)28座車站，除起點至大王山站段高架外，其余段走地下。3號線銜接坪塘科教研發(fā)及文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)基地、大河西先導(dǎo)區(qū)洋湖垸片區(qū)、岳麓大學(xué)城、賀龍體育中心、侯家塘—東塘商業(yè)圈、長沙火車站、長沙大學(xué)、月湖居住板塊、星沙商業(yè)中心等重要地區(qū)，引導(dǎo)城市向西南和東北方向拓展。長沙地鐵3號線線路圖見圖1.1。本設(shè)計為長沙地鐵3號線侯家塘站基坑工程設(shè)計，侯家塘站沿勞動西路東西向布置，位于賀龍體育館廣場前方。侯家塘站是長沙地鐵1號線和3號線的換乘站,1號線3號線在侯家塘車站沿勞動西路,在賀龍體育館前向呈一字平行布置,地下設(shè)有三層結(jié)構(gòu)，車站本身比一般的車站深。侯家塘站具體位置見圖1.2。第1頁共123頁圖1.1長沙地鐵3號線1.3工程地質(zhì)條件

圖1.2侯家塘站位置場地可分為4個巖土層，各巖土層；描述如下：1.3.1人工填土層(Q4ml)主要為第四系全新統(tǒng)人工填筑的雜填土<1-2-1>2-1>雜填土：局部為素填土，主要由粘性土或砂土混碎石、砼塊等建構(gòu)筑物垃第2頁共123頁圾等，褐黃及褐紅等雜色，硬質(zhì)物含量介于30～50%，地表表部多分布有0.20～0.80m厚的砼，實測標(biāo)貫擊數(shù)4～8擊，平均5.3擊。場地均有分布，其分布厚度與地貌特征、沿線建筑物分布有關(guān)，層厚0.90～4.30m，平均2.1.3.2中更新統(tǒng)沖積層（Q2al）為場地第四系主要覆蓋層，屬湘江Ⅳ級階地的沖積地層，具體分布地層描述如下：1>粉質(zhì)粘土：褐紅夾灰白色，硬塑狀態(tài)，含約10%的細砂，切面稍有光滑，具網(wǎng)紋狀結(jié)構(gòu)，搖震無反應(yīng)，具中等干強度及中等韌性，實測標(biāo)貫擊數(shù)9～29擊，平均17.3擊。場地均有分布，層厚0.70～5.3.21m，頂面埋藏深度0.90～4.于標(biāo)高63.45～68.9>卵石：灰白色，褐黃色，飽和、中密狀態(tài)，石英質(zhì)、砂巖質(zhì)，亞圓形，不均勻含砂、礫石及粘性土約30%，分選性較差，級配良好，卵石粒徑為2～5c最大粒徑大于15cm。修正后動探擊數(shù)11.90～19.0擊，平均15.4擊。場地均有分布，層厚1.40～11.90m，平均6.41m，頂面埋藏深度8.20～18.20m，相當(dāng)于標(biāo)高60.92～64.1.3.3第四系殘積層（Qel）1>粉質(zhì)粘土：紫紅、褐紅色，系泥質(zhì)粉砂巖或粉砂質(zhì)泥巖風(fēng)化殘積而成，呈硬塑、局部堅硬狀態(tài)，遇水易軟化。搖震無反應(yīng)，光澤反應(yīng)稍有光滑，干強度及韌性中等。實測標(biāo)貫擊數(shù)12～2719.400.50～2.1.頂面埋藏深度9.30～20.10m，相當(dāng)于標(biāo)高51.91～59.1.3.4基巖根據(jù)鉆探揭露，擬建車站場地下伏基巖主要為白堊系神皇山組（Ks）泥質(zhì)粉砂巖、礫巖，陸源碎屑結(jié)構(gòu)，中厚層狀構(gòu)造，泥質(zhì)膠結(jié)為主，局部鈣質(zhì)膠結(jié)，勘察范圍內(nèi)發(fā)育的巖層主要為全風(fēng)化、強風(fēng)化和中風(fēng)化三帶，現(xiàn)分述如下：（1）全風(fēng)化帶2-1>泥質(zhì)粉砂巖（Ks）：褐紅色，巖性主要為泥質(zhì)粉砂巖，泥質(zhì)膠結(jié)，已風(fēng)化成土狀，巖石組織結(jié)構(gòu)已基本破壞，但尚可辨認(rèn)，巖芯呈堅硬土狀，遇水易軟化崩解，實測標(biāo)貫擊數(shù)42～34擊，平均37.5擊。該層在場地分布較廣泛，共23個鉆孔遇見，層厚0.80～4.00m，平均1.78m，頂面埋藏深度11.40～20.25m，相當(dāng)于標(biāo)高51.37～58.（2）強風(fēng)化帶

第3頁共123頁2-2>泥質(zhì)粉砂巖（Ks）：紫紅色，泥質(zhì)膠結(jié)，成巖礦物顯著風(fēng)化，巖石組織結(jié)構(gòu)已大部分破壞，但原巖結(jié)構(gòu)清晰，巖石風(fēng)化節(jié)理裂隙很發(fā)育，巖芯多呈土夾碎塊狀，巖塊用手可折斷，合金鉆進速度一般。遇水易軟化，實測標(biāo)貫擊數(shù)54～7264.7擊，修正后動探擊數(shù)10.70～15.0擊，平均13.3擊。巖體破碎，屬極軟巖，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ類。該層在在場地均有分布，層厚0.80～6.15m，平均2.41m，頂面埋藏深度12.90～26.40m，相當(dāng)于標(biāo)高45.94～56.（3）中等風(fēng)化帶2-3>泥質(zhì)粉砂巖（Ks）：紫紅色，粉細粒結(jié)構(gòu)，中厚層狀構(gòu)造，泥質(zhì)膠結(jié)，巖屑成分主要為粉細砂，巖石組織結(jié)構(gòu)部分破壞，少部分礦物風(fēng)化變質(zhì)，節(jié)理裂隙發(fā)育且密閉，多為鈣質(zhì)或泥質(zhì)物充填，裂隙面見褐色鐵錳質(zhì)浸染，巖芯上偶見溶蝕小孔，巖芯較完整，多呈柱狀，偶呈塊狀，錘擊聲較脆，RQD=65～90%，屬極軟～軟巖，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ類，遇水易軟化。該層在場地內(nèi)鉆孔均有揭露，揭露厚度3.80～6.頂面埋藏深度17.30～36.70m，相當(dāng)于標(biāo)高39.61～54.3-3>）：紫紅色，粗礫結(jié)構(gòu)，中厚層狀構(gòu)造，泥鈣質(zhì)膠結(jié)，礫石成分主要為硅質(zhì)或灰質(zhì)，粒徑2.0c0cm，巖石組織結(jié)構(gòu)部分破壞，礦物成分基本未變化，節(jié)理裂隙發(fā)育，多泥質(zhì)物充填，巖芯較完整，多呈柱狀，錘擊聲較脆，RQD=65～85%，屬軟巖，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅳ類，遇水易軟化、崩解。該層在場地內(nèi)零星分布，共4個鉆孔遇見，揭露厚度1.40～6.23.50～28.70，相當(dāng)于標(biāo)高41.61～49.2-3>泥質(zhì)粉砂巖（Ks）：紫紅色，粉細粒結(jié)構(gòu)，中厚層狀構(gòu)造，泥質(zhì)膠結(jié)，巖屑成分主要為粉細砂，巖石組織結(jié)構(gòu)部分破壞，少部分礦物風(fēng)化變質(zhì)，節(jié)理裂隙發(fā)育且密閉，多為鈣質(zhì)或泥質(zhì)物充填，裂隙面見褐色鐵錳質(zhì)浸染，巖芯上偶見溶蝕小孔，巖芯較完整，多呈柱狀，偶呈塊狀，錘擊聲較脆，RQD=65～90%，屬極軟～軟巖，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ類，遇水易軟化。該層在場地內(nèi)鉆孔均有揭露，揭露厚度3.80～6.90m，頂面埋藏深度17.30～36.70m，相當(dāng)于標(biāo)高39.61～54.93m。第4頁共123頁表1-1巖性特征巖層名稱平均厚度（巖性特征1,雜填土2.48主要由粘性土或砂土混碎石、砼塊等建構(gòu)筑物垃圾等，褐黃及褐紅等雜色，硬質(zhì)物含量介于30～50表表部多分布有0.20～0.80m厚的砼，實測標(biāo)貫擊數(shù)4～8擊，平均5.3擊。2，粉質(zhì)粘土3.21褐紅夾灰白色，硬塑狀態(tài)，含約10細砂，切面稍有光滑，具網(wǎng)紋狀結(jié)構(gòu)，搖震無反應(yīng)中等干強度及中等韌性，實測標(biāo)貫擊數(shù)9～29擊，平均17.3擊。3，卵石6.41灰白色，褐黃色，飽和、中密狀態(tài)，石英質(zhì)、砂巖質(zhì)，亞圓形，不均勻含砂、礫石及粘性土約30選性較差配良好石粒徑為2～5c大粒徑大于15c紫紅紅色泥質(zhì)粉砂巖或粉砂質(zhì)泥巖風(fēng)化殘積而4，粉質(zhì)粘土1.63成硬塑部堅硬狀態(tài)水易軟化震無反應(yīng)，光澤反應(yīng)稍有光滑強度及韌性中等測標(biāo)貫擊數(shù)12～27擊，平均19.40擊。褐紅色性主要為泥質(zhì)粉砂巖質(zhì)膠結(jié)風(fēng)化成5，全風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖1.78土狀，巖石組織結(jié)構(gòu)已基本破壞尚可辨認(rèn)，巖芯呈堅硬土狀水易軟化崩解測標(biāo)貫擊數(shù)42～34擊，平均37.5擊。紫紅色質(zhì)膠結(jié)巖礦物顯著風(fēng)化石組織結(jié)構(gòu)6，強風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖2.41已大部分破壞原巖結(jié)構(gòu)清晰石風(fēng)化節(jié)理裂隙很發(fā)育，巖芯多呈土夾碎塊狀塊用手可折斷，合金鉆進速度一般。紫紅色，粉細粒結(jié)構(gòu)，中厚層狀構(gòu)造，泥質(zhì)膠結(jié)，巖屑成分主要為粉細砂石組織結(jié)構(gòu)部分破壞部分礦7，中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖16物風(fēng)化變質(zhì)理裂隙發(fā)育且密閉為鈣質(zhì)或泥質(zhì)物充填隙面見褐色鐵錳質(zhì)浸染芯上偶見溶蝕小孔，巖芯較完整，多呈柱狀，偶呈塊狀，錘擊聲較脆，5～90屬極軟～軟巖，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ類，遇水易軟化。紫紅色，粗礫結(jié)構(gòu)，中厚層狀構(gòu)造，泥鈣質(zhì)膠結(jié)，礫石成分主要為硅質(zhì)或灰質(zhì)，粒徑2.0c4.0c巖石組8，礫巖15織結(jié)構(gòu)部分破壞礦物成分基本未變化節(jié)理裂隙發(fā)育，多泥質(zhì)物充填，巖芯較完整，多呈柱狀，錘擊聲較脆，5～85屬軟巖，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅳ類，遇水易軟化、崩解。第5頁共123頁表1-2巖土體設(shè)計參數(shù)地層代號巖土名稱時代成因天 然密度干密度天然含水量孔隙比天然快剪固結(jié)快剪承載力特征值凝聚力內(nèi)摩擦角凝聚力內(nèi)摩擦角ρρdweCφcφfak3gm3gm%kPa°kPa°kPa<1-2-1>雜填土Qm4l1.921.3526.10.79912101512120〈3-1〉粉質(zhì)粘土Qal22.001.5025.20.76838164220240〈3-9〉卵石alQ22.15///440//450〈5-1〉粉質(zhì)粘土3lQ2.001.6223.70.68437144118200〈7-2-1〉全風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖K2.061.7019.40.5642205022260〈7-2-2〉強風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖K2.071.96//4526//500〈7-2-3〉中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖K2.342.23//10033.5//1000〈7-3-3〉中風(fēng)化礫巖K（2.40）///(120)(34.5)//14001.4水文地質(zhì)條件1.4.1地表水第6頁共123頁本車站位于城市中心地段，無地表水系穿越?？辈炀€路走向與湘江流向近于平行。1.4.2地下水類型及富水性1.4.2.1地下水類型勘察場地地下水類型分為第四系松散層中的孔隙潛水、強～中風(fēng)化基巖裂隙水，局部分布賦存于人工填土、粘性土中的上層滯水。(1)上層滯水主要賦存于人工填土及第四系粘性土層中，主要接受大氣降水及地表水補給，同時也接收人工及周邊地下水系補給，一般水量較小，且無穩(wěn)定的自由水面。(2)孔隙潛水第四系含水地層主要以中更新統(tǒng)砂卵石層<3-9>為主，本次勘察在2個水文地質(zhì)試驗鉆孔中對第四系砂卵石層含水層進行了抽水試驗，其滲透系數(shù)為12.96～19.屬強透水性地層。含水層頂面埋深介于地表下3.35～4.81米，常年水位變化幅度2～4米，為地下水徑流區(qū)，主要接受大氣降水及地表水補給，與湘江河水呈互補關(guān)系，水力坡度小，逕流條件隨遠離湘江→近湘江逐漸增強的趨勢。(3)基巖裂隙水基巖裂隙水主要賦存于強、中風(fēng)化帶的白堊系神皇山組（S）泥質(zhì)粉砂巖類基巖裂隙中。由于節(jié)理裂隙多呈閉合狀，因此地下水總體在基巖中的賦存量較小，逕流條件較差。本次勘察在勘察區(qū)內(nèi)2個水文地質(zhì)試驗鉆孔中對白堊系中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖進行了抽水試驗，在3個鉆孔中對白堊系中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖進行了壓水試驗，中風(fēng)化巖層滲透系數(shù)計算結(jié)果為0.060～0.300m/d，說明基巖的裂隙發(fā)育程度及富水性存在較大差異。但屬弱透水性地層。1.4.2.2地下水位勘察期間，場地所有鉆孔均遇見地下水，勘察時測得各鉆孔中潛水位初見水位埋深4.15～7.82m，相當(dāng)標(biāo)高為61.00～64.43m；潛水穩(wěn)定水位埋深3.35～4.81m，相當(dāng)標(biāo)高為61.66～65.82m；基巖裂隙水穩(wěn)定水位埋深為18.86～24.相當(dāng)標(biāo)高45.65～49.1.5地震效應(yīng)1.5.1歷史地震第7頁共123頁長沙市歷史上沒有中強以上地震，長沙市地震基本烈度為6度。根據(jù)湖南省地震局資料，區(qū)內(nèi)記載有感地震18次。另自1978年湖南省地震局建立全省地震臺網(wǎng)以來，共測得微地震25次，多發(fā)生于洞庭湖周圍各縣。長沙地區(qū)歷史上有記載的有感地震列表1-3：

表1-3長沙歷史地震情況表時間地點地震情況公元281.5長沙地震288.6.7長沙地震1552長沙地震1603長沙地震1631.2.15辰州（沅陵）長沙二群地震有聲1631.8.8長沙府丑時閃府鄉(xiāng) 城大震有聲1631.11.1長沙五鼓地復(fù)大震1639.4.15長沙未時長沙城內(nèi)外地震半時1646.10.14長沙瀏陽、長沙地震1825.12.5長沙地震1888.3.29湘潭、長沙察廚中迭碗、嘎?lián)粲新曄滤亩济衲眷`、床柱皆自動1910寧鄉(xiāng)、湘潭、長沙地震、墻壁搖搖欲墜、煙袋碗盞震掉在地1915.2.16長沙地震房屋搖動、人昏迷倒地，湘潭、岳陽亦震1924長沙地震窗子動，缸水起波。湘潭、株洲亦震1926長沙地震玻璃響，墻搖動，湘潭亦震1929長沙地震燈炮搖動1940長沙地震瓷器發(fā)響2005.11長沙江西地震，長沙有感2008.5.12長沙汶川大地震，有微感1.5.2場地地震安全性評價對長沙市區(qū)域范圍的地震地質(zhì)調(diào)查與資料研究結(jié)果表明，區(qū)域新構(gòu)造運動以大面積整體性緩慢抬升為主，并兼有間歇性抬升運動、掀斜運動和斷塊差異運動；近場區(qū)內(nèi)沒有發(fā)生過破壞性的歷史地震，因此近場區(qū)內(nèi)不存在發(fā)震構(gòu)造。未來一百年內(nèi)存在發(fā)生5-6級地震的可能性。1.5.3地震動參數(shù)第8頁共123頁根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖(1/200萬)》(GB18306－2001)和《建筑抗震設(shè)計規(guī)年版）擬建工程場地的抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計基本地震加速度值為0.05g，設(shè)計地震分組為第一組，設(shè)計特征周期為0.35s。根據(jù)《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》（GB50223-2008）本工程為重點設(shè)防類，應(yīng)按高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度1度要求加強其抗震措施，即按7度進行抗震施工設(shè)防。第9頁共123頁第二章地鐵車站結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1車站選型2.1.1車站結(jié)構(gòu)形式明挖車站可采用矩形框架結(jié)構(gòu)和拱形結(jié)構(gòu)，車站結(jié)構(gòu)形式的選擇應(yīng)該在滿足功能要求的前提下，兼顧經(jīng)濟和美觀。（一）矩形框架結(jié)構(gòu)矩形框架結(jié)構(gòu)是應(yīng)用最多的一種形式，它根據(jù)功能要求可設(shè)計成單層、雙層、單跨、或多垮等形式。側(cè)式站臺一般采用雙跨結(jié)構(gòu)，也有采用四跨結(jié)構(gòu)。島式站臺多采用三跨結(jié)構(gòu)，站臺寬度小于10m時站臺宜采用雙跨結(jié)構(gòu)，有時也采用單跨結(jié)構(gòu)。（二）拱形結(jié)構(gòu)拱形結(jié)構(gòu)多用于站臺寬度較窄的單跨單層車站，可以獲得其特有的建筑藝術(shù)效果。2.1.2車站站臺形式車站站臺形式主要分為島式車站、側(cè)式車站、混合式車站。（一）島式車站站臺位于上、下行行車線路之間，這種站臺布置形式稱為島式站臺。島式車站具有以下優(yōu)點：1.站臺總寬度較側(cè)式站臺為小。2.與站臺相關(guān)之設(shè)備（例如升降機、電動扶梯等等）只需購置一組，可降低投資及營運成本。3.較易于監(jiān)控。4.可以衍生出同站臺平行轉(zhuǎn)乘的設(shè)計，而大幅節(jié)省通勤時換車旅客的轉(zhuǎn)乘時間和徒步距離、提升系統(tǒng)運作的效率。5.旅客若搭錯路線或方向較易于換線返回。第10頁共123頁（二）側(cè)式車站

圖2.1島式車站側(cè)式站臺，又稱岸式站臺，常成對使用而又稱為“相對式站臺”或“對向式站臺”，是指軌道在中央，而站臺就在左右兩側(cè)的設(shè)計，是最常見的站臺型式之一。側(cè)式站臺，廣泛的定義即車站只有一面有軌道，故亦包括只有一個站臺與一個軌道的情況。側(cè)式站臺的一大特色，就是站臺被軌道分隔，因此產(chǎn)生了乘客必須要利用行人天橋或地下道才能往來兩站臺之缺點。但相較于島式站臺，側(cè)式站臺擁有面積不受軌道限制的優(yōu)點，因此只要周邊環(huán)境許可的話，站臺無需更動現(xiàn)有軌道就可擴建。(三)混合式車站

圖2.2側(cè)式車站混合式站臺多用于比較復(fù)雜的車站，如大型換乘站，一般可分為一島一側(cè)，一島兩側(cè)，島式站臺與側(cè)式站臺應(yīng)該以天橋或地道相互連通。島、側(cè)混合式站臺是將島式站臺第11頁共123頁及側(cè)式站臺同設(shè)在一個車站內(nèi)，島、側(cè)混合式站臺可同時在兩側(cè)的站臺上、下車，也可適應(yīng)列車中途折返的要求。2.1.3車站結(jié)構(gòu)選定侯家塘站為長沙地鐵1號線和3號線的換乘站，地下至少3層，拱形結(jié)構(gòu)多用于站臺寬度較窄的單跨單層車站，所以本站拱形結(jié)構(gòu)不適應(yīng)，選擇框架結(jié)構(gòu)。對于站臺形式，由于島式車站站臺總寬度較側(cè)式站臺為小，與站臺相關(guān)之設(shè)備（例如升降機、電動扶梯等等）只需購置一組，可降低投資及營運成本。而且1號線和3號線在侯家塘站沿著勞動西路呈一字型布置，采用島式車站旅客若搭錯路線或方向較易于換線返回。綜上所述，本車站選定為雙柱三層三跨島式框架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)示意圖見圖2-4。2.2車站尺寸確定2.2.1車站長度

圖2.4車站結(jié)構(gòu)框架示意圖站臺的長度由有效站臺長度、站臺兩端應(yīng)有的設(shè)備用房長度以及端頭井的尺寸確定。長沙地鐵3號線采用的是B型車6節(jié)車輛編組，根據(jù)下表可查得有效站臺長度為表2-1各種軌道交通車輛編組適應(yīng)客流量和站臺長估算表第12頁共123頁車型編組列車載客量（人）斷面客流量（萬人次/h）有效站臺長度（適應(yīng)范圍（萬人次/h）A型車4輛12403.72933.7—7.46輛18605.581408輛24807.44186B型車4輛9502.85782.8—4.35輛11953.59986輛14404.32120C型車（四軸車）3輛6101.83571.8—3.04輛8202.46765輛10303.0995再考慮到站臺兩端應(yīng)有設(shè)備房和端頭井的尺寸，車站兩端分別為其預(yù)留20米，車站長度定為160米。2.2.2車站寬度站臺寬度：B(2-1)式中：其中:

b1——側(cè)站臺寬度；b2——人行梯寬度、自動扶梯之和；此處選用2.4m雙向公共區(qū)人行樓梯，自動扶梯取1m，共取4.4m；b3——柱寬之和；立柱寬取0.45m，b3=0.45×2=0.9m（按雙柱三跨島式進行計算）；b4——自動扶梯留洞寬度之和，取0.1m；式中：

MWb10.4b1L

（2-2）M——遠期每列車高峰小時每間隔列車單側(cè)上\下車人數(shù)；查相關(guān)資料取700人次；第13頁共123頁W——每人所占用站臺的面積，取0.5m2/人；L——站臺有效長度，取為120m；0.40——站臺警戒的安全距離。1故b 7000.5120 0.4 3.3m1所以站臺寬度B

2 3.3 4.4 0.9 0.1 12.02m綜上可得，站臺寬度12.02米，考慮到上下行車道的寬度，車站寬度定為20米。2.3施工方案比選2.3.1施工方案種類地下結(jié)構(gòu)施工方法主要有明挖法、蓋挖順作法、蓋挖逆作法、蓋挖半逆作法。各施工方法的施工順序及適用范圍見下表。2.2.1.1明挖法從地表開挖基坑，修筑襯砌后用土石進行回填的地下建筑工程的施工方法。明挖法施工工序（如圖2-3）一般分為四步：維護結(jié)構(gòu)施工,內(nèi)部土方開挖,工程結(jié)構(gòu)施工,管線恢復(fù)及覆土?？筛爬ㄐ缘拿枋鋈缦拢壕S護結(jié)構(gòu)施工；內(nèi)井點降水(或基坑底土體加固)；第一層開挖；設(shè)置第一層支撐；第n層開挖；設(shè)置第n層支撐；最底層開挖；底板混凝土澆筑；最下層支撐拆除；混凝土內(nèi)襯澆筑；自下而上逐步拆支撐；頂板混凝土澆筑。圖2.4明挖法施工工序2.3.1.2蓋挖順作法蓋挖順作法在地表作業(yè)完成擋土墻結(jié)構(gòu)后，以定型的預(yù)制標(biāo)準(zhǔn)覆蓋置于擋土墻結(jié)構(gòu)上維持交通，往下反復(fù)進行開挖和加設(shè)橫撐直至設(shè)計標(biāo)高。依序由下而上施工主體結(jié)構(gòu)和防水措施，回填土并恢復(fù)管線或架設(shè)新的管線。最后，是需要拆除當(dāng)上結(jié)構(gòu)的外露部分并恢復(fù)道路。第14頁共123頁圖2.5蓋挖順作法施工工序2.3.1.3蓋挖逆作法先在地表向下做基坑的圍護結(jié)構(gòu)和中立柱。隨開挖表層土至結(jié)構(gòu)頂板底面標(biāo)高，利用未開挖的本體結(jié)構(gòu)作為土模先注頂板。頂板可以作為一道強有力的橫撐，以防止圍護結(jié)構(gòu)向基坑內(nèi)變形，帶回填土后將道路復(fù)原，恢復(fù)交通。以后的工作都是在頂板覆蓋下進行的，即自上而下逐漸開挖建立主體結(jié)構(gòu)至底板，主體結(jié)構(gòu)的現(xiàn)澆梁板也是以土模澆注的。2.3.1.4蓋挖半逆作法

圖2.6蓋挖逆作法施工工序蓋挖半逆作法類似于蓋挖逆作法。蓋挖半逆作法與逆作法的區(qū)別在于頂板完成及恢復(fù)路面后，向下挖土到設(shè)計標(biāo)高后先澆筑底板，在依次向上逐層澆筑側(cè)墻、樓板。蓋挖逆作法在圍護結(jié)構(gòu)及中間支承樁施工完成后，開挖至頂板，并施筑頂板結(jié)構(gòu)，并做頂板防水層覆土恢復(fù)地面交通，在頂板保護下邊開挖邊支撐，直至最終基坑底，由下至上順序施作底板和各層中板及內(nèi)襯墻結(jié)構(gòu)。第15頁共123頁2.3.2施工方案選定

圖2.7蓋挖半逆作法施工工序各施工方案適用范圍見表2-2表2-2各施工方案適用范圍施工方法名稱適用范圍明挖法在進行基坑支護時可采取不同的圍護結(jié)構(gòu)，不受地質(zhì)條件限制，但要有足夠的施工場地和可靠的交通組織方案作保證。蓋挖順作法適用于客流量大，路面比較狹窄的地段，為確保交通不受影響，宜采用蓋挖順作法施工。臨時路面的鋪設(shè)可利用夜間等交通量較小的時間，盡快的恢復(fù)交通。蓋挖逆作法適用于客流量大的交通地段，而該路面不允許長時間封閉交通時，或圍護結(jié)構(gòu)的水平變形控制要求較高的地段；或者對于寬度較大的基坑，難以采用錨桿或鋼支撐的情況下使用蓋挖半逆作法適用于客流量大的交通地段，而該路段不允許長時間封閉交通，對于地下?lián)Q乘車站的基坑較深時，應(yīng)優(yōu)先選用。明挖法是修建地鐵與輕軌地下結(jié)構(gòu)的常用施工方法，具有施工作業(yè)面多、速度快、工期短、易于保證施工質(zhì)量、工程造價低等優(yōu)點，蓋挖法的主要優(yōu)點就是在覆蓋板的作用下可以恢復(fù)交通，侯家塘站沿勞動西路布置，所處位置雖然占用了一定道路寬度，但并未占用大部分車道，采用明挖法也可以保證基本的通行，不需要采取蓋挖法，因此本設(shè)計采用明挖法。第16頁共123頁第三章地鐵基坑支護方案設(shè)計3.1基坑支護形式3.1.1排樁圍護基坑開挖時，對不能放坡或由于場地限制不能采用攪拌樁圍護，開挖深度在6-10米左右時，即可采用排樁圍護。排樁圍護可采用鉆孔灌注樁、人工挖孔樁、預(yù)制鋼筋混凝土板樁或鋼板樁等。排樁圍護結(jié)構(gòu)可分為：(1)柱列式排樁圍護 當(dāng)邊坡土質(zhì)較好、地下水位較低時，可用土拱作用，以稀疏鉆孔灌注樁或挖孔樁支擋土坡。(2)連續(xù)排樁圍護 在軟土中一般不能形成土拱，支擋樁應(yīng)該連續(xù)密排。密排的鉆孔樁可以相互搭接，或在樁身混凝土強度未形成時，在相鄰樁之間做一根素混凝土樹根樁把鉆孔樁排連起來。(3)組合式排樁圍護 在地下水位較高的軟土地區(qū)，可采用鉆孔灌注樁排樁與水泥土樁防滲墻組合形式。根據(jù)基坑開挖深度及支擋結(jié)構(gòu)受力情況，排樁圍護可分為以下幾種：(1)無支撐（懸臂）圍護結(jié)構(gòu) 當(dāng)基坑開挖深度不大時，即可利用懸臂作用擋住墻后土體。(2)單支撐結(jié)構(gòu) 當(dāng)基坑開挖深度較大時，不能采用無支撐圍護結(jié)構(gòu)，可以在圍護結(jié)構(gòu)頂部附近設(shè)置一道單支撐（或拉錨）。(3)多支撐結(jié)構(gòu) 當(dāng)基坑開挖深度較深時，可設(shè)置多道支撐，以減少擋墻的內(nèi)力。排樁圍護結(jié)構(gòu)的計算，包括墻體靜力計算、支撐計算與基坑穩(wěn)定性計算等。無支撐（懸臂）圍護結(jié)構(gòu)的計算方法有：靜力平衡法、布魯姆法、彈性線法、基床系數(shù)法；單支點排扎圍護結(jié)構(gòu)的計算方法有：平衡法、彈性線法、等值梁法；多支點排扎圍護結(jié)構(gòu)的計算方法有：連續(xù)梁法、支撐荷載的”法、考慮開挖過程的計算方法。3.1.2土釘墻支護土釘墻支護是在基坑開挖過程中將比較密排的細長桿件土釘置于原位土體中，并在坡面上噴射鋼筋網(wǎng)混凝土面層。通過土釘、土體和噴射混凝土面層的共同工作，形成第17頁共123頁復(fù)合土體。土釘墻支護的特點：(1)土釘與土體形成復(fù)合體，提高了邊坡整體穩(wěn)定和承受坡頂超載能力，增強土體破壞延性，改變邊坡突然塌方性質(zhì)，有利于安全施工；(2)施工的設(shè)備簡單，易于推廣；(3)土釘墻體變形位移小，對相鄰建筑物影響??；(4)如能與土方開挖配合好，實行平行流水作業(yè)，則工期可縮短，噪音??；(5)經(jīng)濟效益好，一般成本低于其他支護結(jié)構(gòu)；(6)因分段分層施工，容易在施工階段產(chǎn)生不穩(wěn)定性，因此必須在施工開始就進行土釘墻體位移監(jiān)測，以便于采取必要措施；土釘墻的使用范圍：（1）適用于有一定粘結(jié)性的雜填土、粉土、粘性土、黃土與弱膠結(jié)的砂土邊坡。（2）適用于地下水位不高于開挖層或經(jīng)過降水使的地下水位不高于開挖標(biāo)高的情況。p（3）對于塑性指數(shù)I>20的土，必須注意認(rèn)真評價其蠕變特性后才能采用。p（4）對于標(biāo)準(zhǔn)貫入度（N）低于10擊的砂土邊坡采用土釘法一般不經(jīng)濟。（5）對于含水豐富的粉細砂層，砂卵石層土釘法是不行的。（6）土釘墻不適用于在腐蝕性土如煤渣、爐渣、煤灰、酸性礦物廢料等土質(zhì)作永久性支擋結(jié)構(gòu)。（7）不適用于沒有臨時自穩(wěn)能力的淤泥土層，流塑狀態(tài)的軟粘土保持成孔時的孔壁的穩(wěn)定比較困難且界面摩阻力很低，技術(shù)經(jīng)濟效益不理想，因此也不宜采用。3.1.3地下連續(xù)墻支護它以專用的挖槽設(shè)備開挖溝槽，并采用觸變泥漿護壁，在槽內(nèi)設(shè)置鋼筋籠，采用導(dǎo)管法澆筑混凝土，形成一個單元槽段的混凝土墻體。依此繼續(xù)挖槽、澆筑施工，連接成一道連續(xù)的地下鋼筋混凝土墻或帷幕，以作為防滲、擋土、承重的地下墻體結(jié)構(gòu)。地下連續(xù)墻的優(yōu)點：（1）施工時振動小，噪音低，非常適于在城市施工；（2）墻體剛度大，整體性好，因而結(jié)構(gòu)和地基變形都較小，即可用于超深維護結(jié)構(gòu)，也可用于主體結(jié)構(gòu)。第18頁共123頁（3）防滲性能好。由于施工方法以及墻體接頭形式的改進，使得地下連續(xù)墻基本不透水。如果把墻底伸入到隔水層中，那么由它圍成的基坑內(nèi)的降水費用就可大大減少，對周邊建構(gòu)筑物的影響也很小；（4）可以貼近施工；（5）可用于逆作法施工。地下連續(xù)墻剛度大，易于設(shè)置埋件，很適合于逆做法施工；（6）適用于多種地質(zhì)條件；（7）安全經(jīng)濟，占用場地較少，可以充分利用建筑紅線以內(nèi)有限的地面和空間，充分發(fā)揮投資效益，工效高，工期較短，質(zhì)量可靠。地下連續(xù)墻的缺點：（1）在一些特殊的地質(zhì)條件下（如很軟的淤泥質(zhì)土，含漂石的沖積層和超硬巖石（2）如果施工方法不當(dāng)或地質(zhì)條件特殊，可能可能出現(xiàn)相鄰墻段不能對齊和漏水的問題；（3）對廢泥漿處理，不但會增加工程費用，如對泥水分離技術(shù)不完善或處理不當(dāng)，會造成新的環(huán)境污染。（4）如果施工管理不善，可能造成坑壁坍塌問題。3.2基坑支護形式選定本設(shè)計為長沙地鐵3號線侯家塘站基坑工程設(shè)計，長160米、標(biāo)準(zhǔn)段寬20米。侯家塘站最深開挖深度達到36米，平均開挖深度在30米左右，根據(jù)《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程》(J120-2012)規(guī)定及相關(guān)技術(shù)要求，本車站基坑支護安全等級為一級。排樁支護主要是利用螺旋鉆孔機來成孔，地層中含有平均厚度達6.41米厚的卵石層，卵石層中不適合采用用螺旋鉆孔機成孔，所以排樁支護不適用于本基坑工程。土釘墻支護對于含水豐富的粉細砂層，砂卵石層土是不行的，而且單獨的土釘墻支護一般適用于深度不超過12m的基坑，侯家塘站基坑深度達30米，所以土釘墻支護方案也不可行。地下連續(xù)墻技術(shù)相對成熟，同時地下連續(xù)墻可用作主體地下結(jié)構(gòu)外墻，還可用于截水，并且墻體剛度大，整體性好，可用于超深維護結(jié)構(gòu)。所以本設(shè)計基坑支護形式采用地下連續(xù)墻支護。第19頁共123頁3.3基坑支撐方案設(shè)計3.3.1基坑支撐結(jié)構(gòu)類型支撐結(jié)構(gòu)可分為內(nèi)支撐和拉錨。內(nèi)支撐體系是由支撐、腰梁、支柱及附件構(gòu)成。內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)按照其使用的材料可以分為鋼結(jié)構(gòu)支撐體系和鋼筋混泥土支撐體系這兩種。兩種支撐體系的特性表見表3-1。表3-1兩種支撐體系特性材料截面形式布置形式特點混凝土結(jié)硬以后剛度大形比較小度的安鋼筋混凝土支撐可根據(jù)設(shè)計要求確定其斷面形式豎向布置有斜撐、水平撐；平面布置有邊桁架、環(huán)梁結(jié)合邊桁架、對撐等，形式比較靈活多樣。全可靠性很強工方便支撐澆制和養(yǎng)護時間比較長護結(jié)構(gòu)牌無支撐的暴露狀態(tài)的時間比較長土中被動區(qū)土體位移比較大對控制變形有較高要求時對被動區(qū)軟土加固工工期長除困難破折除對周圍環(huán)境有影響。單鋼管雙豎向布置有斜撐、水鋼管工平撐；平面布置形式安裝、拆除施工比較方便，可以周轉(zhuǎn)使用，支撐鋼支撐字鋼工字鋼、H型鋼鋼一般為對撐、角撐、井字撐，亦有與鋼筋混凝土支撐結(jié)合使中可以加預(yù)應(yīng)力以調(diào)整軸力而有效控制圍護墻變形工工藝要求比較高節(jié)點和支撐結(jié)構(gòu)處理不當(dāng)工支撐不及時不準(zhǔn)確造成失及以上鋼用，但要謹(jǐn)慎處理變穩(wěn)。材組合形協(xié)調(diào)問題3.3.2基坑支撐結(jié)構(gòu)選定3.3.2.1支撐材料和類型鋼支撐目前常用的有鋼管支撐結(jié)構(gòu)和H鋼支撐結(jié)構(gòu)，它們重量輕，剛度大，裝拆工作量小，可重復(fù)使用，并且材料消耗少。而鋼筋混凝土支撐由于制作方便而被廣泛采用，其支撐變形控制的可靠度高，但其拆除比較困難，材料基本不能回收。本基坑采用鋼管支撐，目前常用Ф609圓鋼管和H鋼兩種形式支撐，所以鋼管規(guī)格取為Ф609×16。3.3.2.2支撐道數(shù)豎向支撐的道數(shù)、支撐點標(biāo)高的確定，應(yīng)考慮在一定地質(zhì)條件下，滿足基坑圍護和支撐結(jié)構(gòu)體系的穩(wěn)定和控制變形的要求，還要與澆筑主體結(jié)構(gòu)各層樓板時的換撐設(shè)計相協(xié)調(diào)。根據(jù)規(guī)范要求，軟土地區(qū)第一道支撐設(shè)于地下1.0-2.5m，每道支撐的豎向間隔一般介于2.5-4.5m之間，為減小基坑開挖后的圍護結(jié)構(gòu)的變形，最下道支撐的布置盡量落低，第20頁共123頁但應(yīng)高出底板60cm以上，以便于底板和外墻的施工。所以本工程采取八道鋼管支撐，初定各道支撐中心從上到下分別為-2m、-5m、-8m、-12m、-16m、-20m、-24m、-28m。3.3.2.3支撐體系的平面布置支撐桿件的相鄰水平距離首先應(yīng)確保支撐系統(tǒng)整體變形和支撐構(gòu)件承載力在要求范圍之內(nèi)，其次應(yīng)滿足土方工程的要求。當(dāng)采用鋼筋混凝土圍檁時，沿著圍檁方向的支撐點間距不宜大于9m；當(dāng)采用鋼圍檁時，支撐點間距不宜大于4m。取水平支撐的水平間距為3.3.2.4支撐立柱當(dāng)基坑的平面尺寸較大時，需布置支撐立柱來支撐水平支撐系統(tǒng)的自重，同時還可以防止支撐彎曲，在一定程度上起到縮短支撐的計算長度，防止支撐失穩(wěn)破環(huán)的作用。本基坑在中間設(shè)置中間立柱。第21頁共123頁第四章、地鐵基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計計算4.1設(shè)計計算參數(shù)（1基坑分兩個開挖深度標(biāo)準(zhǔn)段開挖深度為30米端頭井段開挖深度為32米。（2地下連續(xù)墻標(biāo)準(zhǔn)段嵌固深度取12米斷頭井段嵌固深度取13米故地下連續(xù)墻標(biāo)準(zhǔn)段埋深為42米，地下連續(xù)墻端頭井段埋深45米。（3、地下水位埋深為5.69米。（4、地面超載取20km2。（5、各土層物理指標(biāo)。

表4-1各土層的物理指標(biāo)土層重 度（k3）凝聚力 c（kPa）摩擦角φ（°）標(biāo)準(zhǔn)段端頭井對應(yīng)截面地下連續(xù)墻所穿越的各土層厚度（m）雜填土19.212102.482.48粉質(zhì)粘土2038163.213.21卵石21.54406.416.41粉質(zhì)粘土2037141.631.63全風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖20.642201.781.78強風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖20.745262.412.41中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖23.410033.51616中風(fēng)化礫巖2412034.58.111.1（6）、各土層平均物理指標(biāo)對于標(biāo)準(zhǔn)段的截面： ihih

(4-1)i式中第22頁共123頁——地連墻深度范圍內(nèi)的加權(quán)平均重度；i——第i層土的重度；hi——第i層土的厚度。19.221.3

2.48

20 3.21

21.5

6.41

201.6342

20.6

1.78

20.7

2.41

23.416

24 8.1c cihih

(4-2)i式中c——地連墻深度范圍內(nèi)的加權(quán)平均凝聚力；ic——第i層土的凝聚力；iih——第i層土的厚度。i12c71.3

2.48

38 3.21

4 6.41

371.63 4242

1.78

45 2.41

10016

120

8.1 ihih

（4-3）i式中:φ——地連墻深度范圍內(nèi)的加權(quán)平均摩擦角；φi——第i層土的摩擦角；hi ——第i層土的厚度。1030.2

2.48

16 3.21

40 6.41

141.63 2042

1.78

26 2.41

33.516

34.5

8.1同理，可以計算出端頭井段平均物理指標(biāo)。計算匯總?cè)绫?-2所示：表4-2各截面處土的加權(quán)平均物理指標(biāo)值位置重度γ（k3）凝聚力C（kPa）摩擦角φ（度）標(biāo)準(zhǔn)段21.371.330.2端頭井21.574.530.5第23頁共123頁4.2基坑穩(wěn)定性驗算4.2.1基坑底部抗隆起穩(wěn)定性驗算參照ndtl和rzaghi的地基承載力公式,并將墻底面的平面作為求極限承載力的基準(zhǔn)面,示意圖4-1如下：圖4.1基坑抗隆起穩(wěn)定性驗算計算簡圖KhNccN2d qKhNccNL1d(h h) q1d

（4-4）式中：

qN etgqqNc(NqNc

tan2(45/tan

/2)；；Nq、Nc—地基土的承載力系數(shù)；KL——抗隆起安全系數(shù)（根據(jù)深基坑設(shè)計施工手冊取1.3）；1——坑外地表至地墻底各土層天然重度的加權(quán)平均值；2——坑內(nèi)開挖面以下至地墻底各土層天然重度的加權(quán)平值；0——基坑開挖深度；hd——地墻在基坑開挖面以下的插入深度；第24頁共123頁q——坑外地面超載，取20kNc、 ——地下連續(xù)墻底以下主要影響范圍內(nèi)地基土的粘聚力、內(nèi)摩擦角平均值；端頭井段：Netg30.5Neq

tan2(45

30.5

/2)

19.5Nc(19.5Nc

1)/tan30.5

32.93.922

23.4 2413

11.1

27.5kN/m3K27.5KL

1319.5

32.9

74.5

10 1.3

（滿足要求）標(biāo)準(zhǔn)段：

21.5 43 20Netan30.2Neq

tan2(45

30.2

/2)

18.8Nc(18.8Nc

1)/tan30.2

30.63.922

23.412

71.3

30.6

23.8kN/m3K23.812KL

18.8

71.3

30.6

8.3

1.3

（滿足要求）21.142 20因此，基坑底部土體不會發(fā)生隆起現(xiàn)象。4.2.2基坑底的滲透穩(wěn)定性驗算在滲流作用下，基坑底部出現(xiàn)滲透不穩(wěn)定時，往往會發(fā)生基坑底部隆起或產(chǎn)生流沙現(xiàn)象，在飽和軟粘土中可能會產(chǎn)生流土，在砂礫石土層中則由于其中的細顆粒流走而產(chǎn)生管涌現(xiàn)象。太沙基在進行模型試驗后得出結(jié)論：認(rèn)為滲流引起的基坑底部不穩(wěn)定現(xiàn)象一般發(fā)生在寬度為支護墻體嵌固深度的二分之一范圍內(nèi)。第25頁共123頁圖4.2基坑底部抗?jié)B流穩(wěn)定性驗算圖WK (4-5)U1 2dW h '2d1 2U hi

(4-6)(4-7)d w2式中：K--滲透穩(wěn)定安全系數(shù)（查基坑工程手冊取2.0）w——墻后地下水位埋深（m）；w——地下水重度（kNW--支護墻體單位延米內(nèi)不穩(wěn)定區(qū)土的浮重U--同一土體上滲流產(chǎn)生的場壓力hd——地墻在基坑開挖面以下的插入深度；化簡得：wd(h 2h) 'wdhKhww

（4-8）基坑標(biāo)準(zhǔn)段：K

(24

12 2)2410

11.3

2.26 2

（滿足要求）基坑端頭井段：(26K

13 2)2610

11.5

2.3 2

（滿足要求）故基坑抗?jié)B流穩(wěn)定符合要求。

第26頁共123頁4.2.3基坑抗傾覆穩(wěn)定性驗算基坑抗傾覆穩(wěn)定性驗算又稱踢腳穩(wěn)定性驗算，計算簡圖如下：圖4.3基坑抗傾覆穩(wěn)定性驗算簡圖對于多支撐結(jié)構(gòu)，踢腳破壞最可能繞最下層支撐轉(zhuǎn)動而破壞?？箖A覆穩(wěn)定性安全系數(shù)KT應(yīng)滿足：MpKT (4-9)Ma式中：KT——抗傾覆穩(wěn)定性安全系數(shù)（根據(jù)基坑工程手冊取1.3）pM ——基坑內(nèi)側(cè)被動土壓力對B點（最下一道支撐處）的力矩；paM——基坑外側(cè)BD段（最下道支撐處至地墻底端）主動土壓力對B點的力矩；a4.2.3.1基坑標(biāo)準(zhǔn)段抗傾覆穩(wěn)定性驗算（1）基坑外側(cè)水土壓力計算為了方便計算將物理力學(xué)性質(zhì)相近的土層合并成一層土，取其土層參數(shù)的加權(quán)平均值進行計算，以下計算將土層合并成四層進行計算。表4-3合并后土層的加權(quán)物理指標(biāo)第27頁共123頁土層重 度（k3）凝聚力 C（kPa）摩擦角φ（度）標(biāo)準(zhǔn)段端頭井對應(yīng)截面地下連續(xù)墻所穿越的各土層厚度（m）①②19.726.713.45.695.69③21.54406.416.41④⑤⑥20.541.820.85.825.82⑦⑧23.6106.733.824.127.1KaP(zaaq)K 2c （4-KaP(zaa式中：a2P---主動土壓力a2aaK---主動土壓力系數(shù)（Kaa

tan(45-

/2)）---墻后土的重度c---土的粘聚力---土的內(nèi)摩擦角z---計算點距填土表面的深度a1第一層土主動土壓力系數(shù)：a1a2第二層土主動土壓力系數(shù)：a2

tan(4522tan(4522

13.440

/2)/2)

0.79220.4722

0.620.22a3第三層土主動土壓力系數(shù)：a3a4第四層土主動土壓力系數(shù)：a4

tan(4522tan(4522

20.833.8

/2)/2)

0.69220.5322

0.480.28a當(dāng)P 0時aKaZo(2KaZo

/K q)/

(2 26.7

/0.62

20)/19.7

2.4m0.620.62a當(dāng)Z 5.69m0.620.62a0.22Pa上0.22

(19.7

5.69

20)

0.62

2 26.7

39.9kPaPa下

(19.7

5.69

20)

0.22 2 4

25.3kPa第28頁共123頁0.22(19.75.6911.56.4120)0.222 4(19.75.690.22(19.75.6911.56.4120)0.222 4(19.75.6911.56.4120)0.482 41.8Pa上

41.5kPaPa下

40.9kPa0.48當(dāng)Z 17.92m0.480.48Pa上0.48

(19.7

5.69

11.5

6.41

10.5

5.82

20)

0.482 41.8

70.2kPaPa下

(19.7

5.69

11.5

6.41

10.58

5.82

20)

0.282106.7

38.2kPa0.28當(dāng)Z 42m0.280.28(19.70.28

5.69

11.5

6.41

10.5

5.82

13.6

24.1

20)

0.28a2106.7a

53.6kPa水壓力

10 (42-5.69)

363.1kP主動土壓力合力：

圖4.4標(biāo)準(zhǔn)段主動土壓力和水壓力分布圖Ea (0.5

39.9

3.29)

(25.3

6.41

0.5

16.2

6.41)(40.9

5.82

0.5

29.3

5.82)

0.5

53.6

14.1

980.9kN主動土壓力Ea作用點距墻底部為Za：第29頁共123頁Za (40.9

37.4

162.2

33.1

51.9 32

238 27

85.3

26.04377.9 4.7)/980.9 19.4m（2）基坑內(nèi)被動土壓力KpPppzK 2KpPpp

（4-11）式中：pP---被動土壓力pppK---被動土壓力系數(shù)（Kpp

tan2(45

/2)）---墻后土的重度c---土的粘聚力---土的內(nèi)摩擦角z---計算點距基坑底部的深度Z 0mPp 2

106.7

399.7kPatan2tan2(45 33.8/2)Pp 23.612

tan2

(45

33.8

/2)

2106.7tantan2(45 33.8/2)被動土壓力合力：Ep 0.5

(399.7

1393) 12

10756.2kN/m被動土壓力作用點距前底部為ZpZp (399.7 12 6

0.5 12

933.3)0756.2

3.2m基坑標(biāo)準(zhǔn)段抗傾覆穩(wěn)定性系數(shù)Mp 10756.2 (14 3.2) KT

6.5

1.3（滿足要求）Ma 980.9

5.4

6552.15

(14

36.314.2.3.2基坑端頭井段抗傾覆穩(wěn)定性驗算（1）基坑外側(cè)水土壓力計算第30頁共123頁(z

q)Ka 2c

（4-12）Ka式中Ka---主動土壓力Ka---主動土壓力系數(shù)（Ka

tan

2(45-

/2)）---墻后土的重度c---土的粘聚力---土的內(nèi)摩擦角z---計算點距填土面表的深度第一層土主動土壓力系數(shù)：Ka1第二層土主動土壓力系數(shù)：Ka2

tan2(45tan2(45

13.440

/2)/2)

0.7920.472

0.620.22第三層土主動土壓力系數(shù)：K 第三層土主動土壓力系數(shù)：K tan2(4520.8/2)0.6920.48第四層土主動土壓力系數(shù)：K tan2(4533.8/2)0.5320.28a4當(dāng)0時KaZo Ka

/Ka

q)/

(2 26.7

/0.62

20)/19.7

2.4m0.62當(dāng)Z 5.69m0.62(19.75.6920)(19.75.6920)0.622 26.70.6239.9kPa(19.75.6920)0.622 26.70.6239.9kPaPa上0.22(19.75.6911.56.4120)0.222 4(19.75.690.22(19.75.6911.56.4120)0.222 4(19.75.6911.56.4120)0.222 41Pa上

41.5kPaPa下

25.3kPa0.22當(dāng)Z 17.92m0.220.48Pa上0.48

(19.7

5.69

11.5

6.41

10.5

5.82

20)

0.482 41.8

70.2kPaPa下

(19.7

5.69

11.5

6.41

10.58

5.82

20)

0.282106.7

38.2kPa

0.28第31頁共123頁0.28當(dāng)Z 45m0.28(19.70.28

5.69

11.5

6.41

10.5

5.82

13.6

27.1

20)

0.282106.7

65kPa水壓力

10 (45-5.69)

393.1kPa土壓力合力：

圖4.5端頭井段主動土壓力和水壓力分布圖Ea(0.5Ea

39.9

3.29)

(25.3

6.41

0.5

16.2

6.41)(40.940.9

5.82162.2

0.551.9

29.3238

5.82)85.3

0.5

65 171155.5kN/m土壓力E作用點距墻底部為Z：a aZa(40.9Za

40.4

162.2

3361

51.9 35

238 30

85.3

29.04552.5 5.7)/1155.5 20m(2)基坑內(nèi)側(cè)被動土壓力KpPppzK 2KpPpp

（4-13）式中：

Pp---被動土壓力第32頁共123頁Kp---被動土壓力系數(shù)（Kp

tan2

(45

/2)）---墻后土的重度c---土的粘聚力---土的內(nèi)摩擦角z---計算點距基坑底部的深度Z 0mtan2(tan2(45 33.8/2)P2pZ 13mPp23.613Pp

tan2(45

33.8

/2)

2106.7tan2tan2(45 33.8/2)被動土壓力合力：Ep0.5Ep

(399.7

1475.8) 13

12190.8kN/mp被動土壓力作用點距前底部為ZpZp(399.7 13 6Zp

0.5

131076.1)2190.8

3.8m基坑端頭井段抗傾覆穩(wěn)定性系數(shù)MKp 12190.8MKMTM

(17

3.8)

4.8

1.3(滿足要求)a1155.5 3a

7726.4

(17

36931綜上可知，本基坑不會發(fā)生踢腳破壞。4.2.4整體圓弧滑動穩(wěn)定性驗算無論是放坡開挖還是支護開挖，都要驗算基坑的整體穩(wěn)定性，通常破壞的滑動面呈圓弧形。這種穩(wěn)定驗算是將支護結(jié)構(gòu)與土體一起作為總體進行分析的。當(dāng)基坑內(nèi)只設(shè)置一道支撐時，應(yīng)驗算整體滑動；設(shè)置多道支撐時，可不作整體圓弧滑動穩(wěn)定性驗算。由于本基坑縱向設(shè)八道支撐，所以不必進行整體圓弧滑動穩(wěn)定性驗算。4.3圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)力變形計算地下連續(xù)墻的內(nèi)力采用山肩邦男近似解法（計算簡圖如圖4.6所示）進行計算，其假定為：第33頁共123頁（1）在粘土地層中，墻體作為底端自由的有限長的彈性體；（2）墻背土壓力在開挖面以上取為三角形，在開挖面以下取為矩形（已抵消開挖（3）開挖面以下土的橫向抵抗反力取為被動土壓力，其中（ξx）為被動土壓力減去靜止土壓力（ηx）后的數(shù)值；（4）橫撐設(shè)置后，即作為不動支點；（5）下道橫撐設(shè)置后，認(rèn)為上道橫撐的軸向壓力值保持不變，而且下道橫撐點以上的板樁仍然保持原來的位置；（6）開挖面以下板樁彎矩M=0的那點，假想為一個鉸，而且忽略此鉸以下的墻體對上面墻體的確良剪力傳遞。由于此建筑為永久性建筑偏于安全考慮，土壓力采用水土分算（靜水壓力+靜止土壓力）的方法，墻背土壓力采用靜止土壓力(因為地連墻是作為車站主體結(jié)構(gòu)來設(shè)計的。建成若干年后，土壓力由施工時的主動土壓力轉(zhuǎn)變?yōu)殪o止土壓力)。其主要計算公式如下：

圖4.6山肩邦男近似解計算簡圖由 Y 0，可得：Nh1 2Nhk 0k2

k1hxNxx12hxNxx10km i m m1 2

（4-14）第34頁共123頁利用 M

1hk0k0以及N hk0k2

k1x，可得：hxNx1x，可得：hxNx10km i m m1 2xh1 3 1(xhm0km0k

2mhh)x(kk 0mhh)x(

kkm

(4-15))hxk1)hx[ Nh

k1 1h N h2

1h] 02iik21

kk i 0k 0k13式中：3

——第k道支撐的軸力（kNhok——換算墻頂至坑底高度（m）；xm——坑底至地墻彎矩為零處的高度（m）；hik——第i道支撐距當(dāng)前開挖面高度（m）；hkk——最下一道支撐距當(dāng)前開挖面高度（m）。下面進行結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算（地墻均取1m4.3.1標(biāo)準(zhǔn)段內(nèi)力計算計算墻后的靜止土壓力（水土分算法）：0h ( 10)hK0

10h

（4-16）式中:σ——靜止土壓力（kPa）；00K——靜止土壓力系數(shù)，K00

1sin

1sin30.2

0.5；h——距離填土表面的深度（m）；——豎向土壓力轉(zhuǎn)換為側(cè)向土壓力的轉(zhuǎn)換系數(shù)，即側(cè)壓力系數(shù)。(21.3

10)

0.5

h 10 h

15.7h即 15.7kNm3Kppx (xK 2Kpp

(4-17)式中：x ——基坑底面以下x處被動土壓力減去靜止土壓力ηx后第35頁共123頁的凈土壓力值（Pa（如圖5-4所示）；pK——被動土壓力系數(shù)；ptan2(45 30.2tan2(45 30.2/2)x48.7x

(21.3231.3

tan2(45

30.2

/2) x

271.3

)15.6 x所以，

48.7，

231.3。第一道支撐處內(nèi)力計算（計算簡圖如圖4.7：圖4.7第一道支撐計算簡圖h1k0k5m；h1k0k由公式(4-15)可得：1 3m48.7xm3

1(15.721

5 2482 1

48.7

2m3)x2m

(15.7 5m248) 3xm

( 15.7 52

5) 03m157.8xm即：16m157.8xm

508.5x

194.6 0mm解得x 0.34m。mmm將x 0.34m代入公式（4-14）求軸力N1：m第36頁共123頁212N115.7 5N12

15.7

5 0.34

248

0.34

148.72

0.342135kN；21 3M1 15.7 (5 3)6

20.9kNm。第二道支撐處內(nèi)力計算（計算簡圖如圖4.8）：圖4.8第二道支撐計算簡圖k

8m，

1k

6m，k 3m由公式（4-15）可得：m1 48.7x3m3

1(15.7 82

231.3

48.71

3)x2m2m

(15.7 81m248) 3xm

(135 6

3135

15.7 82

8) 03m即：16.2x3m

134.25x2

367.2x

904.7 0mmm解得x 1.5mmmm代入公式（4-14）1 2N2 15.7 82

15.7

8 1.9

6 135

231.3

1.9

116.52

1.92第37頁共123頁即：N2

129.7kN；1 3M2 15.7 (8 3)6

135 3

78kNm。第三道支撐處內(nèi)力計算（計算簡圖如圖4.9）：圖4.9第三道支撐計算簡圖kh0 12m；1k 10mh2k 7m3k 4m，h4k 4m，因此：k由公式（4-15）可得：1 3m48.7xm3

1(48.7 122

248

16.5

2m4)x2m

(15.7 12m248) 4xm

[135 10

129.7 7

4 (135

129)21215.7 122

112] 03m127.2xm即：16m127.2xm

238.4x

2356.7

0解得x

3m；m代入公式（4-14）m212N315.7 12N32

15.7 12 3

(135

129.3)

248 3

1248.7 3223即：N 463.9kN；31 3M315.7 8M36

135 6

129.7 3

140.6kNm。第38頁共123頁以此類推：第四道支撐處內(nèi)力計算1kh01kh0k

14mh

11mh

8mh

4m因此：3k23k2k4k23m16.2x3m

95.8x

12.8x

6117.8

0解得x

5.7m；mm代入公式（4-14）得mmN4500.7kN；N44M 408kNm。4第五道支撐處內(nèi)力計算1kh0k20m1kh0k

18m，h

15m，h

12m，，h

8m，h

4m，因此：3k5k23k5k2k4k23m16.2x3m

64.4x

264x

12164

0解得x

8.45m；mm代入公式（4-14）mmN5729.6kN；N5M51687.2kNm。M5第六道支撐處內(nèi)力計算1kh0k24m1kh0k

22m