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1、一、支护方案选取场地周围邻近建筑物较多，必须控制好施工对周围引起的振动和沉降。考虑该工程开挖深度 13m，较深，要保持地铁深基坑支护结构万无一失的话，要求进入中风化板岩。综上所述，最佳支护方案是选择地下连续墙围护。地下连续墙工艺具有如下优点：1 墙体刚度大，整体性好，因而结构和地基变形都较小，既可用于超深围护结构，也可用于主体结构；2 适用各种地质条件，对中风化岩层时，钢板桩难以施工，但可采用合适的成槽机械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，噪音低，对周围相邻的工程结构和地下管线的影响较低，对沉降和变位较易控制；4 可进行逆筑法施工，有利于加快施工进度，降低造
2、价。二、设计原则与设计方法基坑支护结构应采用以分项系数表示的极限状态设计表达式进行设计。基坑支护结构极限状态可分为下列两类：（1）承载能力极限状态：对应于支护结构达到最大承载能力或土体失稳、过大变形导致支护结构或基坑周边环境破坏；（2）正常使用极限状态：对应于支护结构的变形已妨碍地下结构施工或影响基坑周边环境的正常使用功能。基坑支护结构设计应根据表 1 选用相应的侧壁安全等级及重要性系数。表1 基坑侧壁安全等级及重要性系数安全等级 破坏后果 重要性系数一级支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响很严重1.10二级支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施
3、工影响一般1.00三级支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响不严重0.90注：有特殊要求的建筑基坑侧壁安全等级可根据具体情况另行确定。支护结构设计应考虑其结构水平变形、地下水的变化对周边环境的水平与竖向变形的影响，对于安全等级为一级和对周边环境变形有限定要求的二级建筑基坑侧壁，应根据周边环境的重要性、对变形的适应能力及土的性质等因素确定支护结构的水平变形限值。当场地内有地下水时，应根据场地及周边区域的工程地质条件、水文地质条件、周边环境情况和支护结构与基础型式等因素，确定地下水控制方法。当场地周围有地表水汇流、排泻或地下水管渗漏时，应对基坑采取保护措施。根据承载能力极
4、限状态和正常使用极限状态的设计要求，基坑支护应按下列规定进行计算和验算。1、基坑支护结构均应进行承载能力极限状态的计算，计算内容应包括：1)根据基坑支护形式及其受力特点进行土体稳定性计算；2)基坑支护结构的受压、受弯、受剪承载力计算；3)当有锚杆或支撑时，应对其进行承载力计算和稳定性验算。2、对于安全等级为一级及对支护结构变形有限定的二级建筑基坑侧壁，尚应对基坑周边环境及支护结构变形进行验算。3、地下水控制验算：1)抗渗透稳定性验算；2)基坑底突涌稳定性验算；3)根据支护结构设计要求进行地下水位控制计算。基坑支护设计内容应包括对支护结构质量检测及施工监控的要求。当有条件时，基坑应采用局部或全部
5、放坡开挖，放坡坡度应满足坡稳定性要求。三、地下连续墙结构设计1 确定载荷，计算土压力开挖深度 13m，地面超载 g=60kNm 2，地下水位离地面 1m，用水土分算法计算主动土压力和水压力 kh=18000kN/m3。1-11 号类型 地质描述 厚度 /m 容重/KNm-3 黏聚力/kPa 内摩擦角/素填土 黄褐色，由碎石和粘性土组成，硬质充 填物含量 70%，松散 3 16 11 15粉质粘土淤泥质，灰黑色，可塑，饱和，具有腥臭味，上部含有压入回填土 2 17 15 24卵石灰黄色，饱和，稍密-中密，亚圆形主要成分为石英岩，粒径 20-80mm，含量60%间隙充填有砂土及粘性土2 18 19
6、 25强风化岩灰黄色，结构大部分破坏，成分显著交化节理裂隙发育，岩芯呈碎屑状 3 19 23 26中风化板岩青灰色，板状构造，板理节理较发育，裂隙面多见黄褐色水锈，岩芯多呈块状，少量短柱状，岩质坚硬13 20 27 271 计算各截面处土的平均物理指标在地连墙深度范围内，由于土的重度、凝聚力、h 摩擦角和厚度都各不相同，在此为了达到计算方便和合理的目的，各指标采用按土层厚度的加权平均值来计算。(1)iih式中： 地连墙深度范围内的加权平均重度；第 i 层土的重度；i第 i 层土的厚度。h 3/4.1930232198176 mkN(2)iihC式中： 地连墙深度范围内的加权平均凝聚力；C第 i
7、 层土的凝聚力；i第 i 层土的厚度。h kPaC2.4302371951(3)iih式中： 地连墙深度范围内的加权平均摩擦角；第 i 层土的摩擦角；i第 i 层土的厚度。h 8.2530237654152 土层压力计算利用朗肯土压力理论计算土压力，并按地下水位计算水压力。延墙体长度方向取 1m。， ，394.028.54tan02K 627.08.54tan0K，.1tp 41.tp当 Z=0，(4)0a当 Z0，朗肯主动土压力计算公式为(5)aaaKcprh2当 Z=1m 时 2002 /937.28.54tn.8.54tn614.92 mkNKcprhaaa 当 Z=3m 时， 2002
8、 /4.ta.2.ta.rpaaa /34.1834.8mkNpwa当 Z=5m 时， 2002 /869.152.45tan2.5tan.96014.2 mkNKchpraaa /869.48.5kNpwa水土压力图总斜率 17./69.地下连续墙厚度 80cm，C30 混凝土 E=3106t/m3 445202.801mcI kh=18000kN/m3， 2/180mkNkEhs67.18042.6sI(6)243.0.44 EIs，059.21.34.弹性法 x-yN1ikEs x-xy-yN12ik h 0kEs (h0 k+)水土压力计算图式弹性法计算简图如图 1 所示，基本假定为：
9、1 墙体作无限长的弹性体；2 已知水、土压力，并假定为三角形分布；3 开挖面以下作用在墙体上的土抗力，假定与墙体的变位成正比例；4 横撑（楼板）设置后，即把横撑支点作为不动支点；5 下道横撑设置以后，认为上道横撑的轴向压力值保持不变，其上部的墙体也保持以前的变位。公式推导 在第 K 道横撑到开挖面的区间 )0(Xhk kixkkk hNxhxM1000 )()(31)(21ikk10 )()(6(7)ikk xhxhEIdxy13021 )(8)11240)( CINikk(9)23501 )(6)(2 xhIxhIy ikk (10)kikNxhdxyEI12031)(在开挖面以下的弹性区间
10、 qdxyI42(11)20)(yExhEsk边界条件： 0,22yIEIx齐次方程的通解为： xFexAexWexHe sincossincos1.2 非齐次方程的特解：令 代入(11)，得RPxy2. xhRPxEks0因为，s ksssExy02.当 时， 不可能为 0，而 W=0。xxexsin,co, ,H非齐次方程的通解为：(12)()sinco( 02 xhExFAey ksx 其中 Is4(13)sx ExFAxFAedy in)(co)(2(14)ics2edy(15)in(o)(323 xxxx 待定系数的求解 连续条件 处 ，0x21y21kikx ChEINhI1235
11、0016(16)ksxAy002弹性曲线的最终形式 区间)0(xhk(17)3211Nyk(18)(132AyNk(19)kikkx xhxhM130)()(6(20)kikx NQ120)(区间x0(21)()sinco( 02 xhExFAey ksx (22)inco(2AeEIMx (23)si)(s)3 xFxQxx (24)EIM20(25)QA(26) 2332321 16)(61xEIA kkkk hhxhx(27) ikkkik kkikiikki hNEIIEINxEIhINxhI 12131 1123122(28) 2303050032040503 14126)(1EIA
12、 kkkkskkksk hhhxE弹性法的计算步骤：a）第一次开挖时，第一道横撑支点作为不动，求第一道横撑的轴向压力 N1 以及第二道横撑预定位置的变位 2 ；b）第二次开挖时，把 N1、 2 作为定值，求第二道横撑的轴压力 N2，以及第三道横撑预定位置的变位 3；c）第三次开挖时，把 N1、N 2 及 3 作为定值，求第三道横撑的轴向力 N4，以及求第四道横撑预定位置的变位 4 。以下即重复计算。单支撑： x-xy-y10kEsy (h0 k+) h4m， ， ， ， ，令 ，即 ，可知 ，将0iNikhmhik4k501Nk0104,xy02Ax=-4 代入 2332321 6)(61xE
13、IA kkkk hhxhx= 059.41.04.04059.I= = 937.518632.1EEI2A 23032050032040503 141262)(12EIA kkkkskkksk hhIxhxhIxh= 059.0617.43.159.467.)45(I1.7= EII2.987kNNAyNk .06.17)(132利用公式(17)求得第二道支撑预定位置的变位 ， （此时以 x=0 代入公式）：2EIEIA .6905.241.064102 EII 4.75609.124.7.1257.3 利用公式(17)=0.0012mIIEIANyk .18.6.9032112 mkNmM0
14、32.7.=-1284.9514.52二道支撑x-yyN10kEs (h0 k+) h2第 2 阶段开挖，深度 9m，两道支撑， kN， =0.0012m ，2.901N2EI5.1478,4,8,9210 mhhmkkkk求 求3,k利用公式(17)求 （此时，以 x=-4 代入各式，因 在 x=-4 处） 。kN2即 2332321 16)(61xEIA kkkk hhxhx= 059.4.04.04059.I= = 937.518632.1EEI1 ikkkik kkikiikki hNEIIhINxhEIxhINxhIA 12131 1123122 266 = IEIIIEIIN kkkkk 2131121311 = EIIE 059.2804.956.90482.0945.09486.9025. 3 = EI.83 23032050032040503 141262)(12IA kkkkskkksk hhEIxhxhEIxh= 059.7.0897.143.795.8148167.)49(EI1.75= I8.63 kNEIIEIANk 2.408.76
