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地下连续墙施工成本分析摘要：地下连续墙以它工效高、污染小、能适应从粘土到卵石的各种地层等优点，在水利水电、市政工程、铁路工程、冶金建筑、港口建设等行业得到了广泛的应用。
在地下连续墙的应用过程中，由于结构和地质条件的不同，地下连续墙的施工成本存在着巨大的差异。
所以在地下连续墙成本核算上必须对费用构成进行正确分析，并根据工程量、工期、设备型号等具体情况和施工工艺来计算地下连续墙的成本。
关键词：地下连续墙；成本分析；对比分析；变化成本Abstract: the underground continuous wall, with its high efficiency low pollution, can adapt to all kinds of pebbles from clay strata and other advantages, has widely applied in water conservancy and hydropower, municipal engineering, railway engineering, metallurgy construction, port construction industries. In the process of application of underground continuous wall, the structure and the geological condition is different, the construction cost of underground continuous wall there is a tremendous difference. So in the underground continuous wall cost accounting must be to cost structure on the correct analysis, and according to quantity, time limit, equipment type concrete circumstance and construction process to calculate the cost of underground continuous wall.Keywords: underground continuous wall; Cost analysis; Comparative analysis; Changes cost工程概况广州市某地铁区间明挖段工程，包括明挖段正线区间及两段车辆段出入段线区间，明挖区间正线左长1074.605m；右线长1077.891m。
地下连续墙水平位移的实测分析及数值模拟摘要：地下连续墙—锚杆支护结构由于具备地下连续墙和锚杆的双重优点，被越来越多的应用于有严格变形要求的深、大基坑工程中。
本文结合某一工程实例，针对地下连续墙—锚杆支护结构中墙体的深层水平位移进行了实测分析，并与增量法计算结果和数值模拟结果进行了对比分析，发现：（1）实测结果中，墙体顶端位移最大。
计算与数值模拟结果中，最大位移出现在墙体顶部下一定位置处；（2）基坑开挖完成后一段时间内，墙体位移继续发生变化；（3）在数值模拟中，从基坑整体来看，墙体中部位置处位移最大，基坑角部墙体位移最小；（4）通过数值模拟发现，弹性模量对墙体位移的影响显著。
关键字：地下连续墙；位移；计算；数值模拟1 引言地下连续墙—锚杆支护形式自19世纪70年代出现以来，被大量应用于地下建筑物和构筑物，之后，随着施工技术和优化设计的不断推广，应用范围扩大到边坡工程、船坞工程等多个领域。
与地下连续墙—内支撑支护形式相比，地下连续墙—锚杆更加经济，工期更短，且可实现坑内无障碍施工。
2 工程概况该工程位于市中心，基坑总面积约为8825m2，总延长为386m，开挖最深处达23.0m。
基坑周边邻近城市交通线路和需保留建筑物，且南、北两侧浅埋众多管线。
地质条件从上到下分别为：①杂填土，厚0.5~6.6m；①-1素填土，厚0.60～7.20m；②粉质粘土，厚1.10～7.10m；③粘土（Q3al+pl），厚0.80～3.50m；④粘土（Q3+2al+pl），厚0.40～6.80m；⑤碎石，厚0.80～7.90m；⑥残积土，厚1.30～10.00m；⑦全风化闪长岩，厚1.20～11.60m；⑧强风化闪长岩，厚0.60～9.00m；⑨中风化闪长岩。
场地地下水主要为第四季孔隙潜水和基岩风化裂隙水。
（1）第四季孔隙水。
地下水类型为潜水，埋藏浅。
主要受雨水、地下管道渗漏等补给，受季节影响大，主要排泄为地下径流。
（2）基岩裂隙水。
TRD等厚水泥土地下连续墙施工工法1 前言1.1随着城市地下空间得开发和利用，超大、超深基坑越来越多的出现在各类建设工程中，但是超深基坑围护施工技术方面的难题日益突出，尤其是基坑围护止水问题。
为克服超深基坑止水难的问题，一种新型的基坑止水帷幕施工工艺——“TRD等厚水泥土地下连续墙”被引进国内并予应用。
TRD等厚水泥土地下连续墙施工技术相对于传统的基坑支护技术而言有，有适用地层范围更广、施工深度更深、施工更安全等优势，施工最大深度可达60m，能够适用于复杂的底层条件可以克服超深基坑止水难的难题。
1.2本文通过TRD等厚水泥土地下连续墙施工技术的应用在某市井筒式超深基坑支护中应用，积累了一定的施工经验，在此基础上编制形成了本工法，最后结合本工程的应用实例，综合分析TRD等厚水泥土地下连续墙施工技术所产生的经济效益和社会效益，将所积累的施工经验进行介绍，以供公司后续类似项目施工参考。
2工法特点2.1稳定性好，与传统工法比较，机械的高度和深度没有关联（机器高度约10m），稳定性高、通过性好。
侧翻事故为“0”，施工过程中切割箱插在地下不会发生倾倒，并适用于高度有限制的场所。
2.2成墙品质均一，连续性刀锯向垂直方向一次性的挖掘、混合搅拌及横向推进，在复杂地层也可以保证均一质量的地下连续墙。
2.3施工精度高，与传统工法相比，施工精度受深度影响很小。
通过施工管理系统，实时监测切削箱体各深度X、Y方向数据，实时操纵调节，确保成墙精度。
2.4成墙质量好，与传统工法相比，搅拌更均匀，连续性施工，不存在咬合不良，确保墙体连续性和高止水性。
成墙连续、等厚度，可成墙厚度为450mm～850mm，是真正意义上的“墙”而不是“篱笆”。
2.5 止水性能强，切割箱连续横向搅拌混合，可得到没有接口的连续墙，且墙体各处等厚度，具备良好的止水性能。
2.6 与传统工法比，噪音小，振动小。
2.7 适应性强，不仅适用于N值小于100击得软土地层，还可以在直径不小于100mm得卵石层、泥岩、强风化、砂层、粉砂层、粘土层等地层施工。
工程量计算规则1.计算打桩（灌注桩）工程量前应确定下列事项。
（1）确定土质级别：根据工程地质资料中的土层构造、土壤物理力学性能及每米沉桩时间鉴别适用定额土质级别.(2）确定施工方法、工艺流程，采用机型，桩、土壤泥浆运距.2。
打预制钢筋混凝土桩（含管桩）的工程量,按设计桩长（包括桩尖，即不扣除桩尖虚体积）乘以桩截面面积以立方米计算.管桩的空心体积应扣除。
3。
静力压桩机压桩。
（1)静压方桩工程量按设计桩长(包括桩尖，即不扣除桩尖虚体积）乘以桩截面面积以立方米计算。
(2）静压管桩工程量按设计长度以米计算;管桩的空心部分灌注混凝土，工程量按设计灌注长度乘以桩芯截面面积以立方米计算；预制钢筋混凝土管桩如需设置钢桩尖时,钢桩尖制作、安装按实际重量套用一般铁件定额计算。
4.螺旋钻机钻孔取土按钻孔入土深度以米计算。
5。
接桩：电焊接桩按设计接头,以个计算;硫磺胶泥按桩断面以平方米计算。
6。
送桩：按桩截面面积乘以送桩长度（即打桩架底至桩顶高度或自桩顶面至自然地平面另加0。
5m)以立方米计算。
7.打孔灌注桩.（1)混凝土桩、砂桩、碎石桩的体积,按［设计桩长(包括桩尖，即不扣除桩尖虚体积）+设计超灌长度］×设计桩截面面积计算。
(2)扩大(复打）桩的体积按单桩体积乘以次数计算。
（3）打孔时，先埋入预制混凝土桩尖，再灌注混凝土者,桩尖的制作和运输按本定额A.4混凝土及钢筋混凝土工程相应子目以立方米计算，灌注桩体积按[设计长度（自桩尖顶面至桩顶面高度）+设计超灌长度］×设计桩截面积计算。
8.钻（冲）孔灌注桩和旋挖桩分成孔、灌芯、入岩工程量计算.(1)钻（冲）孔灌注桩、旋挖桩成孔工程量按成孔长度乘以设计桩截面积以立方米计算。
成孔长度为打桩前的自然地坪标高至设计桩底的长度。
（2）灌注混凝土工程量按桩长乘以设计桩截面积计算，桩长=设计桩长＋设计超灌长度，如设计图纸未注明超灌长度，则超灌长度按500mm计算。
（3）钻（冲）孔灌注桩、旋挖桩入岩工程量按入岩部份的体积计算。
清单计量规则简洁版1（2013新）A.1、土石方工程一、平整场地：按设计图示尺寸以建筑物首层建筑面积计算二、挖一般土方；按设计图示尺寸以体积计算三、挖沟槽土方/沟槽土方：（1）房屋建筑按设计图示尺寸以基础垫层底面积乘以挖土深度计算；（2）构筑物按最大水平投影面积乘以挖土深度（原地面平面标高至坑底高度）以体积计算。
四、冻土开挖：按设计图示尺寸开挖面积乘厚度以体积计算五、挖淤泥、流沙：按设计图示位置、界限以体积计算六、管沟土方：（1）以米计量，按设计图示以管道中心线长度计算。
（2）以立方米计量，按设计图示管底垫层面积乘以挖土深度计算；无管底垫层按管外径的水平投影面积乘以挖土深度计算。
A.2、石方工程一、挖一般石方：按设计图示尺寸以体积计算。
二、挖沟槽石方：按设计图示尺寸沟槽底面积乘以挖石深度以体积计算。
三、挖基坑石方：按设计图示尺寸基坑底面积乘以挖石深度以体积计算。
四、基底摊座：按设计图示尺寸以展开面积计算。
五、管沟石方：（1）以米计量，按设计图示以管道中心线长度计算。
（2）以立方米计量，按设计图示截面积乘以长度计算。
A.3、回填一、回填方：按设计图示尺寸以体积计算。
(1)场地回填：回填面积乘平均回填厚度；(2)室内回填：主墙间面积乘回填厚度，不扣除间隔墙。
(3)基础回填：挖方体积减去自然地坪以下埋设的基础体积（包括基础垫层及其他构筑物）二、余方弃置：按挖方清单项目工程量减利用回填方体积（正数）计算。
三、缺方内运：按挖方清单项目工程量减利用回填方体积（负数）计算。
B地基处理与边坡支护工程B.1地基处理一、换填垫层：按设计图示尺寸以体积计算。
二、铺设计土工合成材料：按设计图示尺寸以面积计算。
三、预压地基/强夯地基/振冲密实（不填料）：按设计图示尺寸以加固面积计算。
四、振冲桩（填料）：(1)以米计量，按设计图示尺寸以桩长计算。
(2)以立方米计算，按设计桩截面积乘以桩长以体积计算。
五、砂石桩：(1)以米计量，按设计图示尺寸以桩长（包括桩尖）计算。
送桩工程量计算送桩工程量，按送桩长度乘以设计桩截面面积以“m3”计算。
送桩长度可按桩顶面至打桩架底的高度计算，也可按桩顶面至自然地坪面另加0.5m的高度计算。
ϖ在工程量计算时，应在打桩综合基价设置条件和换算条件的基础上，再考虑其送桩长度条件，分别列项计算。
即，打桩执行不同综合基价子目（或换后综合基价子目）的桩，即使其送桩长度相同，也不能将工程量合并为一项；打桩执行相同综合基价子目（或换后综合基价子目）的桩，也会由于其送桩长度不同，需执行不同的送桩综合基价修正系数，而分别列项计算各自的工程量。
ϖ十三、本章定额打桩机的类别、规格，除定额注明外，执行中不予换算。
打桩机及为打桩机配套的施工机械的场外运输费和组装、拆卸费，另按实际进场的机械类别、规格计算。
十四、本章定额不包括桩的静荷载试桩、动测费，发生时另行计算。
十五、电焊接桩钢材用量，设计与定额不同时，按设计用量乘系数1.06调整，其他不变。
十六、设计的混凝土强度、等级、砂石级配和水泥掺入比与定额不同时，按设计要求调整，其他不变。
十七、地基强夯按100m2 25个夯点编制，夯点布置不同时按比例换算。
强夯施工中需用外来土(石)填夯坑时，其土(石)回填应按有关定额执行。
强夯定额项目不包括强夯前的试夯工作，设计要求试夯，按设计要求另行计算。
工程量计算规则一、混凝土桩1.预制钢筋混凝土桩：⑴打(压)预制钢筋混凝土桩，按设计桩长(包括桩尖，不扣除虚体积)乘以桩截面面积以“m3”计算；管桩的空心体积应扣除，管桩的空心部分设计要求灌注混凝土或其他填充材料时，另行计算。
⑵送桩：以送桩长度(自桩顶面至自然地坪另加50cm)乘以桩截面面积以“m3”计算。
2.方桩、管桩接桩：按接头数以“个”计算。
3.灌注混凝土桩：⑴沉管灌注混凝土桩，按设计桩长(包括桩尖,不扣除虚体积)加50cm,乘以标准管的外径截面面积以“m3”计算。
⑵复打沉管灌注混凝土桩，按单打体积乘以复打次数以“m3”计算。
7 地下连续墙7.1一般规定7.1.1本章适用于一般地质条件下的公路桥梁现浇混凝土地下连续墙基坑支护结构及地下连续墙基础的设计。
对于特殊地质条件地区应结合地区工程经验应用。
7.1.2根据使用功能不同，地下连续墙用作桥梁基坑支护结构或桥梁基础。
7.1.3地下连续墙支护结构的设计安全等级及结构重要性系数应根据支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工造成影响的严重性按表7.1.3选用。
表7.1.3 支护结构安全等级及重要性系数地下连续墙基础的设计安全等级及结构重要性系数应与桥梁整体结构一致。
7.1.4地下连续墙支护结构设计应综合考虑工程地质与水文地质、基础类型、基坑开挖深度、降排水条件、周边环境要求和使用期限等因素；地下连续墙基础设计应综合考虑工程地质与水文地质、上部结构条件和周边环境要求等因素；做到因地制宜、合理设计。
7.1.5地下连续墙设计应考虑施工工艺和环境保护的要求。
7.1.6地下连续墙设计应对质量检测、环境监测和现场试验等提出相关要求。
7.2 支护结构设计7.2.1 基坑支护结构应保证岩土开挖、地下结构施工的安全。
7.2.2 地下连续墙支护结构设计应包括下列内容：1 支护体系的方案技术经济比较和选型；2 支护结构的强度、稳定和变形计算；3 基坑内外土体稳定性计算；4 抗渗流稳定性计算；5 基坑降水、岩土开挖方法及要求；6 基坑施工过程监测要求。
7.2.3 支护结构宜设置支承系统。
7.2.4 支护结构的支撑必须采用稳定的结构体系和连接构造，刚度应满足变形要求。
支撑设计应包括结构布置、结构内力和变形计算、构件强度和稳定性验算、构件结点设计及构件安装和拆除流程设计。
土层锚杆（锚索）设计应包括结构布置、轴向承载力验算、土体稳定性验算。
环梁、内衬设计应包括结构布置、受力计算、强度和稳定性验算。
7.2.5应考虑结构水平变形、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或对周边环境变形有限定要求的二级基坑工程，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。
地下连续墙槽壁失稳模式及其稳定性计算方法研究现状曹豪荣;彭立敏;雷明锋;唐钱龙【摘要】针对地连墙成槽施作过程中槽壁稳定性问题,开展广泛的文献、资料调研,重点总结分析槽壁失稳破坏模式、稳定性理论分析模型与方法以及相关因素对槽壁稳定性的影响规律等问题的研究现状.结果表明:1)槽壁失稳表现为表层土体的整体失稳以及软弱夹层的局部失稳2类破坏模式;2)因所采用的力学原理以及考虑的影响因素不同,当前既有槽壁稳定性理论分析模型和方法的适用性与计算结果尚存在较大的偏差,相对而言,三维模型的分析计算结果更为可靠、稳定;3)单元槽段开挖长度以及泥浆液面高度是控制槽壁稳定性的关键参数.【期刊名称】《铁道科学与工程学报》【年(卷),期】2019(016)007【总页数】8页(P1743-1750)【关键词】地下连续墙;槽壁;破坏模式;稳定性分析模型;影响因素【作者】曹豪荣;彭立敏;雷明锋;唐钱龙【作者单位】中南大学土木工程学院,湖南长沙 410075;湖南大学设计研究院,湖南长沙 410082;中南大学土木工程学院,湖南长沙 410075;中南大学土木工程学院,湖南长沙 410075;重载铁路工程结构教育部重点实验室,湖南长沙 410075;中南大学土木工程学院,湖南长沙 410075;江西交通职业技术学院,江西南昌330013【正文语种】中文【中图分类】U25地连墙是采用挖槽机械，在泥浆护壁的辅助作用下开挖出深而狭窄的地下沟槽、并进一步浇筑合适的材料而形成的具有隔渗效果、挡土作用及承重功能的连续性的地下墙体[1]，其施工技术起源于欧洲，是由钻进技术中采用泥浆和水下灌注混凝土的方法发展演变而来[2]。
1950年，地连墙施工工艺首先于意大利米兰使用，并在20世纪50~60年代逐步推广，在地下工程及深基础工程中已经成为最有效的施工技术之一[3]。
其基本工艺主要包括导墙施工、泥浆护壁、成槽施工、水下灌注混凝土和墙段接头处理等。
逆作法计算要点1.逆作法工艺原理“逆作法”的工艺原理是：先沿建筑物地下室轴线（地下连续墙既是挖土时的圉护墙同时乂是地下室结构外墙）或周围（地下连续墙只用作圉护墙）施工地下连续墙，同时在建筑物内部的有尖位置（柱子或隔墙相交处等，位置曲设讣和施工单位共同研究确定）浇筑或打下中间支承柱（亦称中柱桩，数量LU计算确定），作为施工期间于地下室底板封底之前，承受上部结构自重和施工荷载的支承。
然后挖土至地下室一层顶板底标高（用土模浇筑楼盖时）或地下室二层顶板顶标高（支模浇筑楼盖时），浇筑地下一层顶板，作为地下连续墙刚度很大的水平支撑，随后按上述方法逐层向下挖土和浇筑地下室各层的顶板，同时各层结构中的中柱或隔墙也逐层向下施工，直至地下室底板封底，完成地下室结构的施工。
与此同时，在地下室一层的顶板结构浇筑完成后，就为上部结构的施工创造了条件，所以在地下结构逐层向下施工的同时，可同时自地面开始向上逐层施工上部结构，形成地面上、下同时施工的局面。
但在地下室底板封底并达到设计强度之前，上部结构允许施工的高度要经计算确定，因为它取决于地下室底板封底前地下连续墙及中间支承柱可能承受的荷载及沉降的允许值。
在逆作法施工中，地下连续墙和中间支承柱既是基坑开挖时的支护结构系统，乂是永久f生工程结构的组成部分。
因此，在施工地下连续墙和中间支承柱时，以及逐层施工各层楼盖时，都必须按照连接的要求预埋相尖的钢板、预留筋、浇筑孔等。
逆作法的优点是：缩短工程施工的总工期；基坑变形小，减少施工对周围环境的影响；简化基坑支护结构，有明显经济效益；可减少坑底隆起及底板抗浮。
但逆作法施工与工程设计密切有尖，需协作配合。
2.逆作法计算（1）地下连续墙计算在逆作法施工中，地下连续墙在基坑开挖阶段用作支护结构的圉护墙，在使用阶段作为永久性的承重结构外墙，这种作法一般称为两墙合一结构。
两墙合一结构的地下连续墙设计，除满足支护结构圉护墙的设计要求外，还要着重解决下列三个问题：①使地下连续墙做到与有桩基的主体结构在垂直荷载作用下，变形协调一致，沉降基本同步，沉降差异小；②地下连续墙的墙段之间的接头，在水平和垂直荷载作用下整体性好、变形小、抗渗性能好，而且构造简单、费用低、施工方便；③地下连续墙与地下室楼盖结构（梁、板）和底板的接头刚度好、抗剪性能好，而且构造简单、施工方便。
单根钢筋每幅墙钢1 幅 型号编号长（m)筋数（根）总长度（m) Ф编号1迎土侧25.50031790.500283.82112背土侧25.50031790.500324.99123迎土侧15.10031468.100282.26234背土侧17.60031545.600282.63746.0002141284.000162.0276.00036216.000200.53360.800671536.800160.8476
墙 高L(mm)26000地下连续墙钢筋统类型A
钢筋名称幅宽B1（ｍｍ）钢筋钢筋重量6000
（Ｔ）
5主筋附加筋5水平筋拉结筋724.70012296.400160.46872.200256563.200160.88925.500251.000200.126926.500253.000 Ф48，T=4mm0.2309纵向37.4004149.600250.576横向8.000648.000250.185118.50016136.000200.3351112840.106121326.000378 Ф57，T=3.5mm0.3601320.393
单根钢筋每幅墙钢1 幅 型号编号长（m)筋数（根）总长度（m) Ф1迎土侧29.50031914.500284.4216.1582背土侧29.50031914.500325.7738.0423迎土侧19.10031592.100282.8626.1584背土侧21.60031669.600283.2376.1586.0002541524.000162.4062.0116.00036216.000200.5333.14260.800792633.600161.0002.011拉结筋拉结筋连接筋8锁扣管接头钢筋注浆管类型C长×宽×厚=0.334×0.12×0.00410桁架筋剪刀筋钢板垫块声测管810钢筋附加筋5水平筋 墙 高L(mm)30000钢筋名称钢筋重量6000幅宽B1（ｍｍ）（Ｔ）单位面积（cm2）
建筑基坑支护技术规程（JGJ 120-2012）4.5 地下连续墙设计4.5.1地下连续墙的正截面受弯承载力、斜截面受剪承载力应按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010的有关规定进行计算，但其弯矩、剪力设计值应按本规程第3.1.7条确定。
4.5.2地下连续墙的墙体厚度宜按成槽机的规格，选取600mm、800mm、1000mm或1200mm。
4.5.3一字形槽段长度宜取4m～6m。
当成槽施工可能对周边环境产生不利影响或槽壁稳定性较差时，应取较小的槽段长度。
必要时，宜采用搅拌桩对槽壁进行加固。
4.5.4地下连续墙的转角处或有特殊要求时，单元槽段的平面形状可采用L形、T形等。
4.5.5地下连续墙的混凝土设计强度等级宜取C30～C40。
地下连续墙用于截水时，墙体混凝土抗渗等级不宜小于P6，槽段接头应满足截水要求。
当地下连续墙同时作为主体地下结构构件时，墙体混凝土抗渗等级应满足现行国家标准《地下工程防水技术规范》GB50108及其它相关规范的要求。
4.5.6地下连续墙的纵向受力钢筋应沿墙身每侧均匀配置，可按内力大小沿墙体纵向分段配置，但通长配置的纵向钢筋不应小于总数50％；纵向受力钢筋宜采用HRB400级或HRB500级钢筋，直径不宜小于16mm，净间距不宜小于75mm。
水平钢筋及构造钢筋宜选用HPB300或HRB400钢筋，直径不宜小于12mm，水平钢筋间距宜取200mm～400mm。
冠梁按构造设置时，纵向钢筋伸入冠梁的长度宜取冠梁厚度。
冠梁按结构受力构件设置时，墙身纵向受力钢筋伸入冠梁的锚固长度应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010对钢筋锚固的有关规定。
当不能满足锚固长度的要求时，其钢筋末端可采取机械锚固措施。
4.5.7地下连续墙纵向受力钢筋的保护层厚度，在基坑内侧不宜小于50mm，在基坑外侧不宜小于70mm。
4.5.8钢筋笼端部与槽段接头之间、钢筋笼端部与相邻墙段混凝土面之间的间隙应不大于150mm，纵筋下端500mm长度范围内宜按1：10的斜度向内收口。
五里河站明挖施工方法的确定明挖法即为采用围护结构做围挡,主体结构为露天作业的一种施工方法。
该方法能较好地利用地下空间, 紧凑合理, 管理方便。
同时具有施工作业面宽, 方法简单, 施工安全, 技术成熟, 工程进度周期短, 工程质量易于保证及工程造价低等优点。
沈阳市地铁二号线五里河站位于南二环路与青年大街交叉南侧, 青年大街东侧的绿地内, 为浑河北岸约200 米远处。
地面以上车站周围现状为绿地和商业区待用地。
地面以下有通信电缆管线。
但埋深较浅, 对车站埋深不起控制作用, 因施工厂地开阔, 可采用明挖法施工方案。
明挖法施工方案工序分为四个步骤进行: 先进行维护结构施工, 内部土方开挖, 工程结构施工, 恢复管线和覆土。
从施工步骤的内容上看: 围护结构部分是地铁站实施的第一个步骤, 它在工程建设中起着至关重要的作用, 其方案确定的合理与否将直接影响到明挖法施工的成败, 因此根据不同现场情况和其地质条件来选定与之相适用的围护结构方案, 这样才能确保地铁工程安全, 经济有序的进行。
2 主体围护结构方案的确定地铁工程中常用的围护结构有: 排桩围护结构, 地下连续墙围护结构和土钉围护结构。
当基坑较线5 米以内及侧压力较小时,一般不设置水平支撑构件。
当基坑较深时, 在围护结构坑内侧就需要设置多层多道水平支撑构件, 其目的是为了降低围护结构的水平变位。
排桩围护结构是以某种桩型按队列式布置组成的基坑支护结构。
排桩围护结构特点是整体性差, 但施工方便, 投资小, 工程造价低。
它适用于边坡稳定性好, 变形小及地下水位较低的地质条件。
由于其防水防渗性能差,地铁工程采用排桩围护结构时, 一般采用坑外降水的方法来降地下水, 其排水费用较大。
地下连续墙结构: 是用机械施工方法成槽浇灌, 钢筋混凝土形成的地下墙体, 其墙厚应根据基坑深度和侧土压力的大小来确定, 常用为800￣1200mm 厚。
其特点是: 整体性好, 刚度大, 对周围建筑结构的安全性影响小, 防水抗渗性能良好。
它不仅适用于软弱流动性能较大的土质, 同时还适于多种不同情况的地质条件, 但其造价高, 投资大。
由于其结构的防水防渗性能好, 采用此结构做围护结构时, 一般用坑内降水法降地下水, 其降水费用相对低。
土钉墙结构: 是在基坑开挖过程中, 将土钉置入原状土体中, 并在支护面上喷射钢筋混凝土面层, 通过土钉、土体和喷射的混凝土面层的共同作用形成的结构。
这种结构适用于浅基坑地下水位以上或经过人工降水后的粘性土、粉土、杂填土及非松散砂土和卵石土等。
其结构特点是提高土体的整体稳定性, 边开挖边支护, 不占用独立工期, 施工安全快捷。
设备简单, 操作方便, 造价低。
五里河站由于其施工场地开阔, 地下土质以砂层为主, 其土质稳定性好, 变形小, 但此站距离浑河近地下水位高, 如果采用排桩围护结构坑外降水方案降水量过大, 降水费用太高, 且该站地铁的标准段基坑深度为32.45m, 基坑较深。
故采用防水性能较好的地下连续墙围护结构较排桩结构而言能更安全合理, 降水方式为坑内降水。
由于车站基坑较深, 其坑上围护墙上设置了六道水平支撑杆件, 以防边坡侧壁位移过大, 影响主体结构的正常施工。
基坑情况见图一。
3 地下连续墙围护结构的计算在地铁工程中, 地下连续墙结构的设计是依据《建筑基坑支护技术规程》JGJ120- 99 国家规范来进行的。
它不仅要对支护结构进行土体稳定性和墙底抗渗透稳定性验算, 基坑底突涌稳定性验算, 墙身的受压、受弯、受剪承载力验算, 支撑构件的承载力和其稳定性验算, 同时还要进行地下水位的控制计算。
并应结合沈阳市的具体情况来进行。
在满足规范计算的同时首先应确定墙身嵌固于基坑下的埋置深度。
其次再确定墙身断面及配筋, 由于五里河站围护结构为受多层水平支撑的结构。
计算方法依据《建筑基坑支撑支护结构技术规程》中单质点稳定计算法和圆弧滑动简单条分法设计的。
由于其方法计算繁琐, 为此采用了同济启明星软件来完成的计算。
此方法的基本原理为连续墙受多层水平支撑作用处于不同工况的情况下, 墙身所围护的边坡土体应处于稳定状态时墙身嵌固于土内的最大深度值。
本地铁工程项目中施工工序共有22 种工况形式。
五里河站工程概况: 标准断面基坑开挖深度h=23.45m, 基坑宽度20.8m, 采用厚度为800mm 的地下连续墙围护结构, 墙长度为41.3m, 墙顶标高为0m。
计算时考虑地面超载20kPa。
φik 内摩擦角标准值为30。
计算时取一米墙宽为计算单元, 下面为墙身嵌固深度的计算。
3.1 基坑内侧水平抗力标准值eajk依据《建筑基坑支护技术规程》第3.4.1 条款进行计算3.2 基坑内侧水平抗力标准值epjk依据《建筑基坑支护技术规程》第3.5.1 条款进行计算3.3 整体稳定性验算依据《建筑基坑支护技术规程》第4.1.1 条款进行的计算, 见下图2单层支点支护结构稳定性验算公式为:hp∑Epj+Tc1(hT1+hd)- 1.2γ0ha∑Eai≥0式中∑Epj——墙以上基坑内侧各土层水平抗力标准值epjk 的合力之和;hp——合力∑Epj 作用点至墙底的距离;Tc1——支点力;hT1——支点至基坑底面的距离;hd——嵌固深度;∑Eai——墙以上基坑外侧各土层水平抗力标准值eaik 的合力之和;ha——合力∑Eai 作用点至墙底的距离。
多层支点支护结构稳定性验算见图三:∑cikli+∑(qobi+ωi)cosθitgφik- γk∑(qobi+ωi)sinθi≥0式中cik、φik——最危险滑动面上第i 土条滑动面上土层的固结不排水(快)剪粘聚力、内摩擦角标准值;li——第i 土条的弧长;bi——第i 土条的宽度;γk——整体稳定分项系数, 应根据经验确定,当无经验时可取1.3;ωi——作用于滑裂面上第i 土条的重量, 本工程按20kpa 土重计算;θi——第i 土条弧线中点切线与水平线夹角;q0——地面荷载标准值;R——土体破坏时的破裂面半径。
3.4 结构支点内力计算: 依据《建筑基坑支护技术规程》第4.2.3 条款进行计算3.5 墙身截面强度计算: 应符合《混凝土结构设计规范》的有关规定进行设计通过计算并结合沈阳地区的具体情况确定五里河站围护结构的墙身的嵌固深度为17.85M。
墙身的截面及配筋依据《混凝土结构设计规范》GB50010- 2002 及墙身的受载状态确定。
五里河站主体围护墙总高为41.35m,坑开挖深度23.45m, 嵌入土内深度为17.85m, 墙壁厚800mm的连续墙围护结构, 计算时考虑地面超载20kPa。
4 结束语本文阐述了沈阳市地铁二号线五里河站主体围护结构方案的确定和其计算方法。
目前地铁工程地下连续墙围护结构设计通常都采用此方法进行计算, 许多工程项目都已竣工并投入了使用, 阐述此文的目的希望能与从事相关工程设计的工程技术人员一起学习, 共同提高工程设计的技术水平, 把地铁建设做得更好。
（一）荷载用作支护结构的地下连续墙，作用于其上的荷载主要是土压力、水压力和地面荷载引起的附加荷载。
若地下连续墙用作永久结构，还有上部结构传来的垂直力、水平力和弯矩等。
作用于地下连续墙主动侧的土压力值，与墙体刚度、支撑情况及加设方式、土方开挖方法等有关。
当地下连续墙的厚度较小，开挖土方后加设的支撑较少、较弱，其变形较大，主动侧的土压力可按朗肯土压力公式计算。
我国有关的设计单位曾对地下连续墙的土压力进行过原体观测，发现当位移与墙高的比值△／H达到1‰一8‰时，在墙的主动侧，其土压力值将基本上达到朗肯土压力公式计算的土压力值。
所以，当地下连续墙的变形较大时，用其计算主动土压力基本能反映实际情况。
对于刚度较大，且设有多层支撑或锚杆的地下连续墙，由于开挖后变形较小，其主动侧的土压力值往往更接近于静止土压力。
如日本的《建筑物基础结构设计规范》中既做如此规定。
至于地下连续墙被动侧的土压力就更加复杂。
由于产生被动土压力所需的位移(我国实测位移与墙高比值△／H需达到1％一5％才会达到被动土压力值)往往为设计和使用所不允许，即在正常使用情况下，基坑底面以下的被动区，地下连续墙不允许产生使静止土压力全部变为被动土压力的位移。
因而，地下连续墙被动侧的土压力也就小于被动土压力值。
目前，我国计算地下连续墙多采用竖向弹性地基梁(或板)的基床系数法，即把地下连续墙入土部分视作弹性地基梁，采用文克尔假定计算，基床系数沿深度变化。
（二）内力计算作为支护结构的地下连续墙，其内力计算方法国内采用的有：弹性法、塑性法、弹塑性法、经验法和有限元法。
根据我国的情况，对设有支撑的地下连续墙，可采用竖向弹性地基梁(或板)的基床系数法(m法)和弹性线法。
应优先采用前者，对一般性工程或墙体刚度不大时，亦可采用弹性线法。
此外有限元法，亦可用于地下连续墙的内力计算。
用竖向弹性地基梁的基床系数法计算时，假定墙体顶部的水平力H、弯矩M及分布荷载q1和q2作用下，产生弹性弯曲变形，坑底面以下地基土产生弹性抗力，整个墙体绕坑底面以下某点O转动(图4-2-1)、在O点上下地基土的弹性抗力的方向相反。
图4-2-1 竖向弹性地基梁基床系数法计算简图地下连续墙视为埋入地基土中的弹性杆件，假定其基床系数在坑底处为零，随深度成正比增加。
当α2h≤2.5时，假定墙体刚度为无限大，按刚性基础计算；当α2h＞2.5时，按弹性基础计算，其中变形系数α2= (4-2-1)式中 m——地基土的比例系数，有表可查，参阅有关地下连续墙设计与施工规程。
如流塑粘土，液性指数I L≥l，地面处最大位移达6mm 时，m＝300--500；E——地下连续墙混凝土的弹性模量；J——地下连续墙的截面惯性矩；b——地下连续墙的计算宽度(一般取b＝1m)。
根据弹性梁的挠曲微分方程，可得坑底以下墙体的表达式为：（4-2-2）解上述微分方程，可得各截面处的弯矩和剪力。
如地下连续墙上有支撑或拉锚时，如图4-2-2所示。
则先根据支点处水平变形等于零，用力法求出支撑或拉锚的内力R a、R b、R c。
再将支撑(拉锚)内力R a、R b、R c作为集中荷载作用在墙上，然后用上述方法计算墙的内力和变形。
图4-2-2 有支撑（拉锚）的地下连续墙计算简图如土方分层开挖并分层及时安设支撑，则需根据实际分层挖土情况，分别用上述方法对各个工况进行计算，其计算简图如图4-2-3所示。
如拆除支撑的方案已定，还需计算各拆撑工况的内力。
图4-2-3 分层挖土和安设支撑时的计算简图（a）分层挖土和支撑安设图；（b）地下连续墙为悬臂墙；（c）地下连续墙为单支撑的墙；（d）地下连续墙为两个支撑的墙（三）沉降计算作为支护结构使用的地下连续墙，一般不需进行沉降计算。
如果要计算，则可按下述方法进行。
