深基坑设计手册Word文档格式.doc
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6.1.1 防水设计原则 26
6.1.2 隧道工程结构防水等级 26
6.1.3 混凝土结构自防水 27
6.2 结构外防水层的设计 29
6.2.1 叠合衬砌结构底板、侧墙的外防水层的选择原则 29
6.2.2 非叠合衬砌结构底板、侧墙的外防水层的选择原则 29
6.2.3 结构顶板防水层的选择原则 30
6.3 结构接缝防水的设计 30
6.3.1 结构接缝的设置原则 30
6.3.2 结构接缝的防水构造措施 30
6.3.3 结构接缝的渗漏处理原则 32
7 结构耐久性设计 33
7.1 设计目的与总体要求 33
7.2 设计原则 33
7.3 环境作用等级 34
7.4 混凝土最低强度等级 34
7.5 表面裂缝计算宽度限制 35
7.6 混凝土保护层厚度 35
7.7 胶凝材料用量 36
7.8 耐久性设计总体要求 36
7.9 材料要求 37
7.9.1
（1）混凝土及其配合比要求 37
7.10 构造要求 38
7.11 混凝土耐久性的附加措施 39
7.12 混凝土耐久性检验 40
7.12.1 混凝土碱含量检验 40
7.12.2 混凝土密实度、抗碳化、抗裂性检验 40
7.12.3 混凝土结构裂缝和渗水状况的监测 41
1总则
1.1编制目的
为规范、统一上海市道路隧道设计相关技术标准，便于技术管理，特制定本设计指导意见。
1.2适用范围
本设计指导意见适用于上海地区采用盾构法和明挖法建造的城市道路隧道。
其他同类工程也可参考。
1.3编制依据
在依据遵循国家现行的相关规划的法律、法规、标准与规范的前提下，制定和执行本程序。
1.3.1主要技术文件
GB50153-2008
工程结构可靠性设计统一标准
GB50223-2008
建筑工程抗震设防分类标准
GB50007-2011
建筑地基基础设计规范
GB50009-2012
建筑结构荷载规范
GB50010-2010
混凝土结构设计规范
GB50011-2010
建筑抗震设计规范
GB50017-2003
钢结构设计规范
GB50038-2005
人民防空地下室设计规范
GB50051-2002
烟囱设计规范
GB50108-2008
地下工程防水技术规范
GB50367-2006
混凝土结构加固设计规范
JGJ79-2002
建筑地基处理技术规范
JGJ81-2002
建筑钢结构焊接技术规程
JGJ82-2011
钢结构高强度螺栓连接技术规程
JGJ94-2008
建筑桩基技术规范
JGJ107-2010
钢筋机械连接技术规程
JGJ120-2012
建筑基坑支护技术规程
JTJ/T259-2004
水下深层水泥搅拌法加固软土地基技术规程
YB9258-97
建筑基坑工程技术规范
DG/TJ08-40-2010
地基处理技术规范
DG/TJ08-50-2012
隧道工程防水技术规程
DG/TJ08-61-2010
基坑工程技术规范
DGJ08-9-2003
建筑抗震设计规程
DGJ08-11-2010
地基基础设计规范
DGJ08-114-2005
临时性建（构）筑物应用技术规程
DB11/489-2007
DB29-38-2002
建筑桩基检测技术规程
DB29-65-2011
挤扩灌注桩技术规程
DB29-202-2010
建筑基坑工程技术规程
DB33/T1008-2000
GB50202-2002
建筑地基基础工程施工质量验收规范
GB50204-2002
混凝土结构工程施工质量验收规范（2011年版）
GB50205-2001
钢结构工程施工质量验收规范
GB50208-2011
地下防水工程质量验收规范
GB50300-2001
建筑工程施工质量验收统一标准
GB50497-2009
建筑基坑工程监测技术规范
GB50666-2011
混凝土结构工程施工规范
JGJ18-2012
钢筋焊接及验收规程
JGJ106-2003
建筑基桩检测技术规范
DB29-103-2010
钢筋混凝土地下连续墙施工技术规程
DGJ08-218-2003
建筑基桩检测技术规程
DG/TJ08-202-2007
钻孔灌注桩施工规程
DG/TJ08-236-2006
市政地下工程施工质量验收规范
DG/TJ08-2001-2006
基坑工程施工监测规程
DG/TJ08-2073-2010
地下连续墙施工规程
39
2基本要求
2.1一般规定
（1）工程结构的设计以工程勘察资料为依据，根据工程沿线的建设条件、考虑施工和建成后对环境的影响和环境的改变对结构的作用，通过技术经济、功能效果、环境和社会效益的综合评价，选择施工方法和结构型式。
（2）结构应用以概率理论为基础的极限状态设计法，应分别按施工阶段和正常使用阶段进行强度、刚度、稳定性计算和耐久性设计，并进行裂缝宽度验算。
（3）主体结构安全等级为一级，设计使用年限为100年，在使用阶段承载力计算中，荷载效应组合的设计值乘以重要性系数1.1。
（4）根据工程所处的具体位置及周围环境的条件和要求，分段确定基坑变形控制保护等级。
（5）隧道结构在荷载、结构形式和工程地质条件发生显著改变的部位设置变形缝时，应采取工程技术措施，控制变形缝两侧不产生影响结构使用的差异沉降。
2.2标准
（1）结构抗震设防类别乙类，抗震设防烈度为7度，并按8度采取抗震措施。
（2）混凝土结构允许裂缝开展，暗埋段、引道段钢筋混凝土构件最大裂缝宽度≤0.2mm，对于临时地下支护结构一般可仅对施工阶段的变形进行验算。
（3）结构进行抗浮验算时，应按最不利情况验算，自重抗浮分项系数可取1.05～1.1，当仅采用自重进行抗浮时，自重抗浮分项系数不宜小于1.1。
（4）结构设计需按6级人防抗力等级验算，并设置相应的防护措施。
2.3设计荷载
明挖隧道结构设计荷载可按下表采用。
明挖隧道结构荷载分类表2.3-01
荷载类型
荷载名称
永
久
荷
载
结构自重
地层压力
地基反力
水压力及浮力
侧向土压力
混凝土收缩及徐变作用
设备重量
地基下沉影响力
可
变
基本可变荷载
地面超载
地面超载引起的侧向土压力
隧道内部荷载（车辆荷载、行人荷载等）
其他可变荷载
温度作用（力）
施工荷载
偶然荷载
地震载荷
人防荷载
注：
1.设计中要求考虑的其他荷载，可根据其性质分别列入上述三类荷载中；
2.静水压力按设计常水位计算；
3.施工荷载包括：
设备运输及吊装荷载、施工机具及人群荷载、施工堆载、相邻隧道施工的影响。
（1）永久荷载
①结构自重
按《建筑结构荷载规范》（GB50009）附录A选用并按结构断面尺寸及材料重度计算。
②地层压力
竖向地层压力可按顶板上全部覆土重量计算。
③地基反力
④水压力及浮力
⑤侧向土压力
宜按水土分算原则考虑。
当地层以粘性土为主并有可靠工程经验时，施工阶段水平地层压力按水土合算，采用经验系数计算；
砂性土按水土分算，采用主动土压力（郎肯土压力公式）计算。
使用阶段水平地层压力采用水土分算，按静止土压力计算。
⑥混凝土的收缩及徐变作用
⑦设备重量
⑧地基下沉影响力
（2）可变荷载
①地面超载
一般可按标准值20kPa计算，因盾构施工需要占地部分按30kPa计；
对于道路上的车辆荷载由计算确定；
基坑开挖阶段钢支撑上的竖向施工荷载可按4kPa计算。
②地面超载引起的侧向土压力
③汽车荷载
按城市道路和公路等相对应的车辆荷载标准进行包络计算。
④设备荷载
依据设备的实际重量、动力影响、安装、吊运荷载等进行结构计算。
⑤施工荷载：
按实际情况考虑
（3）偶然荷载：
地震荷载、人防荷载
①地震荷载应按现行上海市工程建设规范《建筑抗震设计规程》（DGJ08-9）的规定计算确定；
②人防荷载应按现行国家标准《人民防空工程设计规范》（GB50225）的规定计算确定。
2.4工程材料
（1）混凝土最低强度等级：
内部结构为C35；
作为永久结构的地下连续墙和钻孔灌注桩为水下C30。
（2）混凝土应采用自防水混凝土，处于不同埋深区域的隧道结构防水混凝土的抗渗等级应符合下表规定：
防水混凝土设计抗渗等级表2.4-01
工程埋置深度（m）
设计抗渗等级
0~20
P8
20~30
P10
30~40
P12
（3）钢筋可采用HPB300级、HRB335级、HRB400级钢，强度控制的钢筋混凝土框架结构宜采用HRB400钢筋。
3基坑工程设计
3.1基坑保护等级
3.1.1根据基坑开挖深度等因素，基坑工程安全等级分为以下三级：
（1）基坑开挖深度大于、等于12m或基坑采用支护结构与主体结构相结合时，属一级安全等级基坑工程；
（2）基坑开挖深度小于7m时，属三级安全等级基坑工程；
（3）除一级和三级以外的基坑均属二级安全等级基坑工程。
根据基坑工程安全等级确定基坑变形设计控制指标表3.1-01
基坑环境保护等级
围护结构最大侧移
坑外地表最大沉降
一级
0.4％H
0.32%H
二级
0.5％H
0.4%H
三级
0.8%H
0.64%H
3.1.2根据基坑周围环境的重要性程度及其与基坑的距离，基坑工程环境保护等级应分为以下三级：
基坑工程的环境保护等级表23.1-02
环境保护对象
保护对象与基坑的距离
基坑工程环境保护等级
优秀历史建筑、有精密仪器与设备的厂房、其它采用天然地基或短桩基础的重要建筑物、轨道交通设施、隧道、防汛墙、原水管、自来水总管、煤气总管、共同沟等重要建（构）筑物或设施
s≤H
H<
s≤2H
2H<
s≤4H
较重要的自来水管、煤气管、污水管等市政管线、采用天然地基或短桩基础的建筑物等
1.H为基坑开挖深度，s为保护对象与基坑开挖边线的净距；
2.基坑工程环境保护等级可依据基坑各边的不同环境情况分别确定；
3.位于轨道交通设施、优秀历史建筑、重要管线等环境保护对象周边的基坑工程，应遵照政府有关文件和规定执行。
3.1.3当基坑周围环境没有明确的变形控制标准时，可根据基坑的环境保护等级参考下表确定基坑变形的设计控制指标。
根据基坑工程环境保护等级确定基坑变形设计控制指标表3.1-03
0.18％H
0.15%H
0.3％H
0.25%H
0.7%H
0.55%H
3.2围护结构选型
围护结构型式应根据工程所处的具体工程位置、周围环境条件、基坑开挖深度确定，一般条件下围护结构的选型原则：
（1）开挖深度在2~5m时，采用重力式水泥土搅拌桩围护。
（2）开挖深度在5~11m时，采用钻孔灌注桩或Φ650（5~8m）、Φ850（8~11m）水泥土型钢搅拌墙等型式围护结构。
（3）开挖深度在11~14m时，采用0.6m厚地下连续墙作为围护，设三~五道支撑；
在特殊条件下可以考虑采用咬合桩。
（4）开挖深度在14~18m时，采用0.8m厚地下连续墙作为围护，设四~六道支撑；
（5）开挖深度在18~25m时，采用1m厚地下连续墙作为围护；
（6）开挖深度在25m以上时，采用1.2m厚地下连续墙作为围护。
3.3围护结构插入比
围护结构入土深度取决于基坑稳定性验算、土层性质及基坑安全等级等因素，一般情况下可参考以下原则：
（1）水泥土重力式搅拌桩围护结构，插入比一般为0.8～1.4。
（2）型钢水泥土搅拌墙围护结构型钢的入土深度主要由基坑整体稳定性、抗隆起稳定性和抗滑移稳定性综合确定，型钢插入比一般为0.8~1.2；
水泥土搅拌桩隔水帷幕入土深度满足基坑抗渗流和抗管涌的要求，同时水泥土搅拌桩入土深度应大于型钢入土深度。
（3）开挖深度不超过20m的基坑，地下连续墙插入比一般为0.75～0.85，开挖深度大于20m的基坑，地下连续墙插入比一般为0.70～0.80。
3.4围护稳定性计算
3.4.1板式支护
板式支护结构的稳定性验算内容包括：
整体稳定性、坑底抗隆起稳定性、绕最下道内支撑点的坑底抗隆起稳定性、抗倾覆稳定性、抗渗流稳定性、抗承压水稳定性。
板式围护基坑稳定性验算表3.4-01
基坑保护等级
整体稳定性
坑底抗隆起
绕最下道内支撑点的坑底抗隆起
抗倾覆稳定性
抗渗流稳定性
抗承压水稳定性
≥1.25
≥2.5
≥2.2
≥1.2
1.5~2
≥1.05
≥2.0
≥1.9
≥1.1
≥1.7
3.4.2水泥土重力式支护
水泥土重力式支护基坑的稳定性验算内容包括：
整体稳定性、坑底抗隆起稳定性、抗倾覆稳定性、抗水平滑动稳定性、抗渗流稳定性、抗承压水稳定性。
重力式挡墙围护基坑稳定性验算表3.4-02
抗水平滑动稳定性
≥1.45
≥1.5
3.5围护结构变形及内力计算
3.5.1一般规定
①板式支护体系围护墙的设计计算，应根据支护结构的特性、基坑的使用要求、环境要求以及施工条件等因素，合理选择和确定地基土的物理力学性质指标与设计计算方法、设计计算工况应符合基坑分层开挖与设置支撑的施工期、主体地下结构分层施工与换撑施工期等的各种工况条件。
②围护墙兼作主体结构外墙时，尚应按照主体结构设计所遵循的相关规范要求，验算永久使用阶段的结构内力和变形等。
③板式支护体系围护墙的内力和变形宜采用竖向弹性地基梁法计算。
计算时应考虑支撑点的位移、施工工况、支撑刚度及周边基底深坑等对围护结构内力与变形的影响。
④围护结构内力分析考虑沿纵向取单位长度按弹性地基梁计算，开挖阶段计算时计入结构先期位移值以及支撑的变形，按“先变形，后支撑”的原则进行结构分析计算。
⑤土体的弹性抗力应根据地基土的性质、施工方法、施工参数等选取适当的水平及竖向基床系数进行计算。
结构计算应充分考虑基坑开挖过程中挖土及支撑的“时空效应”，合理制定施工参数。
3.5.2型钢水泥土搅拌墙内力计算
型钢水泥土搅拌墙截面设计主要是确定型钢截面和型钢间距。
型钢截面的选择由型钢的强度验算确定，即需要对型钢所受的应力进行验算，包括型钢的抗弯及抗剪强度问题。
确定型钢间距主要是对型钢水泥土搅拌墙中型钢与水泥土搅拌桩的交界面进行局部承载力验算，包括型钢与水泥土之间的错动剪切和水泥土最薄弱截面处的局部剪切验算。
3.5.3地下连续墙变形及内力计算
1）计算原则
①地下墙作为叠合墙的一部分，应按基坑开挖、回筑内部结构的施工过程和完成后的使用阶段等工况进行内力计算，并根据计算结果及墙体的不同截面刚度分别按施工阶段和使用阶段进行强度、刚度、稳定性计算。
②地下墙围护结构设计应根据施工和使用过程中在结构上可能出现的荷载，按承载能力极限状态和正常使用极限状态分别进行荷载（效应）组合，并应取各自的最不利的效应组合进行设计；
当计入地震力或其它偶然荷载时，不需验算结构的裂缝宽度；
当围护结构兼作上部建筑物基础时，尚应进行垂直承载能力和地基变形以及稳定性计算。
③地下连续墙结构计算宜按施工工艺要求确定相应的计算工况，开挖阶段围护结构计算时，必须计入墙体的先期位移及支撑的变形；
内部结构按回筑施工和使用工况分别计算各阶段内力后，进行最不利内力组合，得内力和变形的包络图。
④地下墙结构的内力和变形计算，宜采用竖向弹性地基的基床系数法计算，坑内开挖面以下地层对墙体的作用以一系列弹簧支座模拟。
⑤地层抗力应根据地层特性及其加固方法、施工方法、施工参数等选用适当的水平及竖向基床系数进行计算。
2）计算方法
目前常用的地下墙内力、变形计算方法主要有增量法和总和法两种。
①增量法
a使用条件
增量法适用于各种施工方法的明挖段结构设计计算。
逆筑法施工或其它特殊条件下施工的明挖段应采用增量法，施工过程中结构体系和荷载随着开挖、支撑、浇筑顶板、中板、底板及回筑内衬墙，在不断地发生变化，先计算由于荷载增量引起的内力，再与前面各工况荷载增量引起的内力叠加。
b计算原理
i.支撑的拆除：
相当在拆撑处反向施加这一支撑力；
ii.坑底土被挖除：
坑底土被挖除时作用在墙上的荷载增量由两部分组成，第一部分为由于开挖引起的侧土压力的减少；
随着开挖、每层坑内土体被挖除后，围护墙外侧水土压力保持不变，围护墙内侧挖除土体的卸载相当于在坑内挖除部位反向施加土压力△q，其变化规律坑底以上为三角形分布，坑底以下为矩形分布。
第二部分为被挖土体土抗力的释放，相当于在挖除土体部位对墙体反向施加这些土抗力R。
图3.5-01坑底土被挖除时作用在墙上的荷载增量
c采用m法计算时，坑底土弹簧的刚度随开挖过程而变小，图2.5-02示出了由于土弹簧刚度变小而引起的荷载增量。
假定第一次开挖完成后被动区土弹簧的刚度为Ka，相应弹簧的土抗力为Ra，第二次开挖完成后被动区土弹簧的刚度减少到Kb，则由此而产生的荷载增量为R=Ra（Ka-Kb）/Ka，作用方向与土抗力方向相反。
图3.5-02土弹簧刚度减小引起的荷载增量
②总和法
适用于明挖顺作法施工的结构，按施工顺序分工况加荷，逐次求得最不利内力组合。
i.在总和法计算简图中，已知外荷载是各施工阶段实际作用在墙上的有效土压力或其它荷载，支承由支撑弹簧和地层弹簧组成；
ii.围护墙开挖阶段计算计入结构的先期位移值及支撑的变形，按“先变形、后支撑”的原则进行分析计算。
3.6地基加固方法的选择及指标要求
（1）基坑土体加固设计应综合考虑土质条件、基坑变形控制与环境保护要求、基坑稳定性、基坑支护形式、施工要求等因素，合理选择加固方法和确定加固范围。
（2）基坑土体加固可采用水泥土搅拌桩、高压喷射注浆、注浆、降水等，基坑土体加固方法的使用范围如下表所示。
基坑土体加固方法的使用范围表3.6-01
地基土性
加固方法
对各类地基土的适用情况
淤泥质土、黏性土
粉性土
砂土
双轴水泥土搅拌桩
○
※
三轴水泥土搅拌桩
高压喷射注浆
注浆
降水
―
※表示慎用，○表示可用，―表示不适用。
（3）基坑土体加固28天龄期无侧限抗压强度不应小于设计要求。
水泥宜采用强度等级不低于P.O42.5级的普通硅酸盐水泥，水泥掺量和水灰比宜根据工程经验或现场试验确定，并宜符合下列规定：
①双轴水泥土搅拌桩
水泥掺入比≥13%，水灰比宜为0.5~0.6，28天无侧限抗压强度qu28≥0.8MPa。
②三轴水泥土搅拌桩
水泥掺入比≥20%，水灰比宜为1.2~1.5，28天无侧限抗压强度qu28≥0.8MPa。
③高压喷射注浆
水泥掺入比≥25%，水灰比宜为0.7~1.0，28天无侧限抗压强度qu28≥1.0MPa。
④注浆加固
水泥掺入比≥7%，水灰比宜为0.45~0.55，注浆加固应考虑加固体的不均匀性影响，注浆加固区域的外围宜采用水泥土搅拌桩或高压喷射注浆封闭。
（4）坑内被动区的土体加固应满足以下要求：
①加固体的宽度、深度和平面布置应根据土质条件、开挖深度、环境保护要求、基坑支护形式、基坑开挖方式等确定；
加固体的宽度不宜小于基坑开挖深度的0.4倍，并不宜小于4m；
加固体的深度不宜小于3m；
加固体的平面布置可采用墩式加固、裙边加固+抽条加固（适用于细长型基坑）、满堂加固等形式。
②基坑环境保护等级为一级的基坑被动区土体加固宜采用三轴水泥土搅拌桩或高压喷射注浆。
③加固桩体宜用格栅形布置，相邻加固桩应有效搭接，搭接长度不宜小于150mm，并使被加固土体在平面和深度范围内连成整体。
④紧贴坑壁一排加固体应连续布置，当采用水泥土搅拌桩加固时，加固体与围护墙之间的空隙宜采用高压喷射注浆或注浆等措施进行加固。
⑤采用水泥土搅拌桩加固时，在坑底面以上需进行水泥土回掺，回掺高度和回掺量宜结合搅拌工艺及环境保护要求综合确定。
3.6.1水平基床系数Kh参考取值
采用弹性地基梁杆系有限元算法计算基坑围护结构内力和变形时，被动区水平基床系数Kh如何取值十分关键。
Kh是综合反映地质条件、支撑和围护结构条件以及开挖施工条件的等效水平基床系数，Kh的取值关系到基坑围护结构设计的安全性、经济性和合理性。
天然地基土水平基床系数Kh参考取值（详见表3.6-02），加固区地基土水平基床系数Kh参考取值（详见表3.6-03）。
天然地基土水平基床系数Kh参考取值表3.6-01
土层编号
土层名称
地层埋深
施工条件
Kh（kN/m3）
说明
①、②
杂填土，中压缩性粘土，砂质粉土
地面以下0~7m
降水疏干b=6m
T=24h
6000~10000
地表以下7m范围内，由于降水效果一般较好，表土有硬壳，施工参数比较容易掌握，故综合基床系数应较大
③、④
流塑性粘土
b=6m
6000
②3
砂质粉土
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