地铁深基坑支护设计毕业设计.doc
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本科毕业设计（论文）
深圳地铁深基坑支护设计
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指导老师:
院系土木工程学院专业土木工程专业
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题目深圳地铁深基坑支护设计
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指导教师（签章）
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评语
评阅人（签章）
成绩
答辩委员会主任（签章）
年月日
毕业设计（论文）任务书
1、本论文的目的、意义毕业设计（论文）的目的是使学生能够将所学基础理论和专业知识应用到工程实际中，达到理论与实践相结合的目的。
通过本毕业设计，使学生对地铁深基坑支护中存在的问题有较深刻的了解，熟悉深基坑支护的主要内容及各种常用的方法，掌握深基坑支护的设计理论和设计计算方法。
通过本次毕业设计的训练，使学生具备工程设计的基本技能，初步具备工程师的能力。
2、学生应完成的任务学生在毕业设计过程中应完成以下三部分的工作：
第一部分：
论文正文，至少应包括以下几部分内容——
（1）查阅资料，了解国内外最新动态；
（2）对深基坑支护的常用方法进行综述；（3）详述深基坑支护的设计理论和设计计算方法；（4）结合深圳地铁工程实例对深基坑支护进行设计；（5）对深基坑支护设计施工中存在的问题进行探讨。
第二部分：
毕业实习，参加毕业实习并编写实习报告。
第三部分：
外文翻译，按要求翻译不少于10000字符的外文资料。
3、论文各部分内容及时间分配：
（共12周）
第一部分 原始资料的收集和整理（2.0周）
第二部分 计算、分析、撰写论文 （6.0周）
第三部分 绘图（1.0周）
第四部分 审查及文整 （1.0周）
第五部分 实习（1.0周）
评阅及答辩 （1.0周）
备注
指导教师：
年月日
审批人：
年月日
摘要
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
TheDesignofDeepFoundationPitBracingofShenzhenMetro
Abstract
FoundationPitistheexcavationofanundergroundspacebelowthesurfaceandacoordinatedsupportsystem.BracingoffoundationpitistoensurethatexcavationandfoundationconstructionforthesmoothandsafeenvironmentFoundationPitandusedthepitretainingwallreinforcementandprotection.
BracingofFoundationPitstructureisthestructuralsafetyoftemporaryreservesaresmaller,morerisk.Foundationpitstructurehasastrongregional.Excavationworksunderdifferenthydrologicalenvironmentalandgeologicalconditionsarevastly.Effectscomplexexcavation,excavationpitisnotonlynecessarytoensuretheirownsafety，butalsotoeffectivelycontrolthepitsurroundingstrata.
Inchapter1,itintroducesthedevelopmentofdeepfoundationpit,andthestudyofthedesigntheory,andthemajorresearchdirection;Inchapter2,itprimarilyintroducessomemethodsofthefoundationbracingandrespectivecharacteristic;Inchapter3,itgivesreadersapresentationtothetheoryofcomputationofdeepfoundationpit,throughcalculationofpiling,water-stop,dewateringandthestabilityanalysisofsteelbracing.Intheend,itintroducessomecontentaboutsupervisorysurveyofconstruction;Inchapter4,throughdetailedanalysisofconstructionsiteandtheapplicationofthetheorymethodmentionedabove,itfinishesthedesignofthedeepfoundationbracing;Inchapter5,itdesignstheconstructionmanagementplansimply,amongwhichearthexcavationsequenceandtheconstructiontechniquesofdugpileandsteeltimberingarerecommendhighlighted.
keywords:
BracingofFoundationPitStructure,Artificialdigged-holepile,SteelTimbering,ConstructionManagementPlan
目录
第1章绪论 1
1.1深基坑工程的发展状况 1
1.2深基坑支护设计理论及计算方法研究现状 2
1.3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
2.1基坑支护的内容和特点 7
2.1.1基坑支护的主要内容和功能 7
2.1.1基坑支护的主要特点……………………………………………………8
2.2基坑支护方法概述 9
2.2.1护壁桩支护结构 9
2.2.2地下连续墙支护 10
2.2.3土钉支护 11
2.2.4内支撑支护 12
第3章深基坑设计计算理论 13
3.1土压力计算 13
3.1.1静止土压力………………………………………………………………13
3.1.2填土面水平时的朗肯土压力……………………………………………14
3.2地下连续墙止水帷幕 16
3.2.1地下连续墙的分类 16
3.2.2地下连续墙的优点 16
3.2.3地下连续墙止水帷幕的应用 17
3.3降水设计 17
3.3.1管井降水一般计算方法 17
3.3.2按经验数据计算管井降水 19
3.3.3辅助降水 19
3.4排桩设计 19
3.5钢支撑稳定性验算 21
3.6施工监测 22
3.6.1监测量测组织与程序 22
3.6.2施工监测主要内容 23
第4章深圳地铁太安站工点设计 26
4.1太安站工程概况及设计资料 26
4.1.1概述 26
4.1.2本区地质情况概要及不良地层概况 26
4.1.3太安车站周边建造物基础调查 28
4.1.452轴至67轴周边房屋照片 28
4.2施工降水 30
4.2.1工程地质概况 30
4.2.2管井降水计算 31
4.2.3按经验数据降水计算 32
4.3桩配筋计算和钢支撑稳定性验算 32
4.3.1桩配筋计算 33
4.3.2钢支撑稳定性验算………………………………………………………43
第5章深基坑支护施工组织设计 45
5.1工程概况 45
5.1.1工程简介 45
5.1.2既有建筑物 45
5.1.3工程特点 45
5.1.4工程重点 46
5.1.5技术难点及采取措施 48
5.2总体施工方案及施工顺序 48
5.2.1总体施工方案 48
5.2.2施工步骤 50
5.2.3施工组织 51
5.3挖孔桩及护壁施工 52
5.3.1挖孔桩施工 52
5.3.2护壁施工 54
5.4钢支撑施工 55
5.4.1施工工艺 56
5.4.2施工方法 56
结论 60
致谢 61
参考文献 62
附录 6
第1章绪论
1.1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，我国各大中城市己建10层以上的建筑物超过1.5亿m。
相应的，基坑开挖的深度也就越来越大，如武汉的国贸大厦基坑开挖到地面以下16.8m；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m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”（DeepExcavation），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。
1.2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限制，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
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