1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

1.1相关发展概况及背景

随着社会的不断发展，基础设施的建设，特别是交通设施建设的任务在不断增加，一个明显的事实就是近年来全国开始大规模的修建地铁。大家都知道，地铁是城市快速轨道交通的一个部分，与其他公共交通相比，其优点在于解决地面交通压力方面。因为地铁运量大、快速、正点、低能耗、少污染、乘坐舒适方便等优点，使其赢得了”绿色交通”的称号。

1.2围护结构的选择

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

2.1在进行基坑工程设计之前应该收集下列资料：

系统学习地体车站结构类型和相关计算理论，针对大行宫地铁车站的具体情况进行地铁结构与围护结构设计方案比选，最终确定主体结构与围护结构的设计方案。然后分别进行主体结构的设计计算、围护结构的设计计算。

2.2基坑工程的设计内容，一般应该包括

（1） 支护结构体系的方案和技术经济比较；（2） 基坑支护体系的稳定性验算；

（3） 支护结构的强度、稳定和变形计算；（4） 地下水控制设计；

（5） 对周边环境影响的控制设计；（6） 基坑土方开挖方案；

2.3本次工程的设计资料如下：

2.3.1工程概况（标段DX29-DX16）

大行宫站是南京地铁2号线和南京地铁3号线的换乘车站，位于南京市玄武区中山东路和太平北路的交叉路口。2号线车站沿中山东路横跨路口东西向布设，为地下二层岛式车站；3号线车站在路口北侧的太平北路路中沿南北向布设，为地下3层岛式车站。3号线主体结构外长159.14米、标准段宽24.3米，为地下三层岛式车站车站，地下一层为站厅层、地下二层为设备层、地下三层为站台层。北距浮桥站约0.8公里，南距常府街站约0.9公里，为地下三层岛式站台车站。

2.3.2场地岩土层分布：

标号	名称		C
1-1	杂填土	18	5	8
1-2b3	素填土	18	18	20
2-1c2-3	粉土	18.6	15	28.1
2-1d3	粉砂、粉土	18.8	7	30.5
2-2c3	粉土、粉质粘土	17.9	12	23.2
2-2d2-3	粉砂、粉土	18.8	8	30.7

2.3.3方案选择：系统学习地体车站结构类型和相关计算理论，针对大行宫地铁车站的具体情况进行地铁结构与围护结构设计方案比选，最终确定主体结构与围护结构的设计方案。然后分别进行主体结构的设计计算、围护结构的设计计算。

2.3.4计算

1）拟采用的计算理论和方法

（1）土压力计算

作用于该土单元上的竖直向主应力就是自重应力σv=γz，则水平向自重应力（静止土压力强度）： σ₀ = σ_h =k₀γz

式中#8212;#8212;k₀土的侧压力系数或静止土压力系数，对于正常固结粘性土，可近似按k₀≈1-sin j#8217;（Jaky，1944)，（j#8217;为土的有效内摩擦角）。

γ #8212;#8212;墙后填土重度。

静止土压力强度分布沿墙高呈三角形分布。若墙高为H，则作用于单位长度墙上的总静止土压力Eo为 ：Eo的作用点应在墙高的1/3处。

地下水位以上或水土合算的土层：

式中 #8212;#8212;支护结构外侧，第i层土中计算点的主动土压力强度标准值；当时，应取；

#8212;#8212;支护结构内侧，第i层土中计算点的被动土压力强度标准值；

、#8212;#8212;支护结构内、外侧计算点的土中竖向应力标准值；

、#8212;#8212;第i层土的主动土压力系数²、被动土压力系数；

、#8212;#8212;第i层土的黏聚力、内摩擦角。

水土分算的土层。

式中#8212;#8212;支护结构外、内侧计算点的水压力。

（2）支撑轴力计算：

混凝土支撑轴力按正截面受压承载力计算。相关行业的混凝土结构设计规范内均有相关的计算规定，一般为混凝土的轴心抗压强度值乘以截面面积，加上钢筋抗压强度值乘以钢筋总截面面积的和，再乘一稳定系数。

立柱内力宜根据支撑条件按空间框架计算，也可按轴心受压受压构件计算；轴向力设计值可按下列经验公式确定：

式中#8212;#8212;水平支撑及柱自重产生的轴力设计值；

#8212;#8212;第i层交汇于本立柱的最大支撑轴力设计值；

n#8212;#8212;支撑层数。

（3）弯矩计算：

按照材料力学原理，结构截面最大剪力应满足弯矩为零，最大弯矩满足剪力为零，由此可计算截面最大弯矩和最大剪力，从而进行结构设计。

设结构上的某截面满足下列条件：

则该截面上的剪力即为最大剪力，其值为：

同样假设结构上某截面满足以下条件：

则该截面上的弯矩即为最大弯矩，其值为：

在计算得到截面最大弯矩和最大剪力的计算值后，按下列公式计算支点力设计值、弯矩设计值M和剪力设计值V：

由设计值即可进行截面承载力的计算。

（4）桩的嵌固深度计算

令悬臂式支护结构嵌固深度设计值为,则根据抗倾覆稳定条件，考虑基坑重要性系数与分项系数，嵌固深度设计值为应满足下式

式中：#8212;桩、墙以上根据之前确定的基坑内侧各土层水平抗力标准值的合力之和；

#8212;合力作用点至桩、墙底的距离；

#8212;桩、墙以上根据本书第二章确定的基坑外侧各土层水平抗力标准值的合力之和；

#8212;合力作用点至桩、墙底的距离。

（5）止水桩长计算

（6）稳定性验算

式中：、#8212;分别为作用于危险滑弧面上滑动力矩的设计值，和抗滑力矩的设计值和抗滑力矩的标准值；

为抗力分项系数。

验算基坑底抗隆起稳定性：

式中 #8212;#8212;地基承载力系数，条形基础取；

#8212;#8212;抗剪强度，由十字板实验或三轴不固结不排水试验确定；

#8212;#8212;土的重度；

#8212;#8212;支护结构嵌固深度；

#8212;#8212;基坑开挖深度；

#8212;#8212;地面荷载。

基坑底部抗突涌稳定性分析：

式中 #8212;#8212;透水层以上土的饱和重度；

#8212;#8212;透水层顶面距基坑底面的深度；

#8212;#8212;含水层水压力。

2）拟定计算断面及工作量。

（1）基坑支护体系设计计算；

（2）基坑止（降）水设计；

井点涌水量：

完整潜水井：

完整承压井：

基坑涌水量的计算：,R为降水影响半径

（3）基坑支护体系结构计算；

（4）在笔算结束后，采用理正软件进行电算复核。

将相关数据输入理正软件中进行复核验算，若结果相差不大，则说明符合要求，否则应该重新检查并重新计算，使结果符合。

（5）在设计最后，还要进行支护结构体系监测布置。

根据本基坑的围护形式，基坑开挖深度以及周边环境等，基坑监测须涉及以下几个方面：

①深层土体水平位移监测：在土钉墙范围内沿土体深度设置水平位移监测点，对基坑开挖过程中土体深度各点的水平位移进行观测。

②围护桩水平位移围护桩的水平位移通过预埋于围护桩中的测斜孔进行。

③支撑体系内力监测：在主要受力支撑主筋上埋设钢筋应力计，观测基坑开挖过程中支撑的内力变化。

④地下水位监测：地下水位监测的测孔用有滤水孔的塑料护垫，在基坑内外共布置水位监测孔19 口。⑤基坑临近建筑物、立柱及市政设施沉降观测点

3）主体结构计算；

（1）平面结构计算；

确定平面的类型，然后画出平面荷载图，确定平面结构计算简图以及弯矩图。

（2）荷载计算；

其中包括垂直荷载，侧向荷载，然后计算荷载组合（基本组合、标准组合）。

有限元建模、施加约束、施加荷载、运行计算以及计算结果的提取。注意土层约束简化为弹簧，满足温克尔假定，且只能受压不能受拉，即弹簧轴力为正时，应撤掉该”弹性链杆”重新计算。另要求计算结果必须包括结构变形、弯矩、轴力、剪力。

（3）结构内力计算；

横断面变形图、横断面轴力图、横断面剪力图、横断面弯矩图（其中又分为基本组合、标准组合）。

（4）结构（墙、板、柱）配筋计算；

式中 N#8212;#8212;轴向力设计值；

#8212;#8212;混凝土轴心抗压强度设计值；

#8212;#8212;纵筋抗压强度设计值；

A#8212;#8212;构件截面面积，当纵筋配筋率大于3%，式中的A应改用代替。

先根据基本组合的计算结果进行承载能力极限状态的配筋，然后根据此配筋结果检算正常使用极限状态（内力采用标准组合计算结果）的裂隙宽度是否通过？若通过，则完成配筋；若不通过，则调整配筋量，直至检算通过。

（5）完成计算书；

（6）绘制地铁车站主体结构与围护结构工程施工图（车站总平面图、车站结构平、剖面图、节点大样图、围护结构平面布置图、围护结构剖面图等）。