地质-综合地下商城课程设计-大学论文.doc

中国地质大学长城学院10届本科课程设计
目 录
1 序言 -3 -
1.1 目的 -3 -
1.2 工程概况 - 3 -
1.3 工程地质水文条件 - 4 -
1.4 任务 - 4 -
1.5 设计依据 - 4 -
1.6 工作方法及完成工作量 - 4 -
2 地下空间规划设计 - 6 -
2.1 现有建筑情况 - 6 -
2.2 地下空间利用现状 - 6 -
3 管片设计 - 7 -
3.1 设计方法的选取 - 7 -
3.2 管片荷载计算 - 7 -
3.2.1 初始计算参数的选取 - 7 -
3.3.2 设计方法 - 8 -
3.3.3 荷载计算 - 8 -
3.4 内力计算 - 11 -
3.5 配筋计算 - 11 -
3.6 验算衬砌管片的安全性 - 14 -
3.6.1 截面A承受正弯矩和轴力 - 14 -
3.6.2 截面B承受负弯矩和轴向力 - 16 -
3.6.3 连接缝的验算 - 17 -
4 降水设计报告 - 21 -
4.1 降水设计的任务依据 - 21 -
4.2 降水地质条件和工程环境 - 21 -
4.2.1 地质条件 - 21 -
4.2.2 工程环境 - 21 -
4.3 降水水位和水量计算 - 23 -
4.3.1 基坑性质 - 23 -
4.3.2 各参数的确定 - 23 -
4.3.3 各参数计算 - 23 -
4.3.4 计算基坑涌水量 - 24 -
4.3.5 井点布置 - 24 -
4.3.6 井管的长度l0的计算 - 25 -
4.3.7 验算 - 25 -
4.4 工程环境问题 - 26 -
5 基坑支护工程设计报告 - 28 -
5.1 工程概况 - 28 -
5.2 编制依据 - 28 -
5.3 工程地质及水文地质资料 - 28 -
5.4 基坑支护结构设计 - 28 -
5.4.1 支护方式选择 - 28 -
5.4.2 地下连续墙的设计计算 - 29 -
5.4.3 计算最大弯矩 - 35 -
5.4.4 连续墙的配筋计算 - 36 -
总 结 - 39 -
致 谢 - 40 -
参考文献 - 41 -

附图一：负一层平面规划图
附图二：负二层平面规划图
附图三：总立体规划图
1 序言
1.1 目的
拟建工程为中国地质大学(北京)地下商城，分为两层：
地下一层——书店、小卖部、二手货交易市场；
地下二层——自行车停车场和汽车停车场。
1.2 工程概况
该工程为中国地质大学（北京）综合地下商城，其地上已建的建筑有综合教学楼、探工楼、学生19号楼，另外还有一些与此相关的配套建筑（具体见中国地质大学区域平面布置图）。拟建的地下商城为两层：地下一层——书店、小卖部、二手货交易市场；地下二层——自行车停车场和汽车停车场。
工程设计的规模较大，又由于是在地面以下较大的空间下开挖，故对施工技术要求较高。工程用地使用权属中国地质大学(北京)，按相关法规得到上级审批后可以建相关建筑物。由于工程在北京，所以施工对环境要求较高，本工程采取了有效的措施进行对环境的保护。

各地上建筑物位置如图1-1所示

图1－1拟建区域已建建筑平面图

1.3 工程地质水文条件

勘察深度范围内共分布2层地下水，各层地下水的类型及埋深情况见表1-1。

表1-2 地下水类型及埋深情况表

地下水层
地下水类型
静止(水头)水位埋深(m)
1
2
台地潜水
微承压水
1.8
12.8

根据勘察期间钻孔采取水样结果分析，得出地下水对混凝土结构和钢筋混凝土结构中的钢筋无腐蚀性，对钢结构具有弱腐蚀性，其防护措施应符合国家现行标准《工业建筑防腐蚀设计规范》（GB50046）之规定。

1.4 任务

1） 规划地调楼、综合教学楼、科研综合楼、探工楼、学生宿舍19号楼地下空间,画出规划图（CAD平面和立体图）。
2） 地下空间为地下二层。地下一层——书店、小卖部、二手货交易市场；地下二层——自行车停车场和汽车停车场。层高度均为4。
3） 要求施工方法为盾构法。设计盾构管片衬砌。
4） 地下街出入口须采用明挖施工，支护采用地下连续墙。相关地下街出入口，地下街宽度、高度，出入口形式及尺寸参考相关规范确定。
5） 采用一种降水方法。
6） 建立地下街三维空间模型。
7） 编写设计报告。

1.5 设计依据
本次规划和设计工作的依据和执行的规范、技术标准:
(1)《岩土工程勘查规范》 (GB50021--2001)
(2)《建筑设计防火规范》 (GB50016--2006)
(3)《地下建筑设计规范》 (GBJ38--99)
(4)《锚杆喷射混凝土支护技术规范》 (GB50086--2001)
(5)《工程测量规范》 (GB50026)
(6)《建筑与市政降水工程技术规范》 (JGJ/T111--98)
(7)《建筑地基基础设计规范》 (GB5007--2002)
1.6 工作方法及完成工作量
本组成员对收集的信息和学校提供的底地层的资料进行了整理，并在此基础上依据相关规范和规程，对开发区用地进行合理规划设计。完成的主要工作量见表1-2。
表1-2 工作量统计表
工作项目

单位
完成工作量
工程图表绘制
1：100地下一层平面图
张
1
1：100地下二层平面图
张
1
1：100三维立体图
张
1
管片衬砌
管片衬砌报告
篇
1
基坑支护
地下支护报告
篇
1
降水
降水设计报告
篇
1

2 地下空间规划设计
2.1 现有建筑情况
1)综合教学楼
地上9层；地下1层；地下室：高度——5m；利用情况：闲置
2)科研综合楼
地上13层；地下3层；地下室：总高度——13m；停车库高度5m；利用情况：1，2层为普通地下室、3层为停车库，；
3)探工楼
地上8层；无地下室；
4)学生宿舍19号楼
地上13层；地下2层；地下室：总高度：10m；地下1层高度：5m；利用情况：自行车停车场，商店等；地下2层高度：5m；利用情况：停车库；
5)地调楼
地上7层；无地下室；

各地上建筑物位置如图1-1所示

2.2 拟建建筑的具体规划
2.2.1 地下一层
上覆土层厚度为3.5m，设计高度为5m,建筑面积约为3825.8m2。
出入口位于探工楼南侧的草坪，宽度为5m，长度为4m，另一个出入口位于科研楼西侧，宽度为4m，长度为3m，这两处行人较多，位置容易确定，宜作为出入口。
地下室一层与19号楼地下室二层用一条通道相连，与科研综合楼二层用一条通道相连，通道长为7m宽为3m，与综合楼用楼梯相连，连接一二层的楼梯间布置在科研楼西侧和自行车出入口处，尺寸均为8×3m两个梯段，踏步高度为1.5m，踏步宽度为3m，扶手高度为1m，平台宽度为2m,梯井高度为0.1m；墙厚度为0.24m，窗的宽度为2.1m，门的宽度为1.2m与2.4m；（参考《住宅建筑规范GB50368-2005》）。
底下是一层分两部分，位于步行街两侧。步行街北侧内有仓库面积为144 m2，二手交易市场165 m2，ATM为36.8 m2，自习室104.6㎡长为12.5宽为7.2m，室洗手间36.6 m2，自行车停车场107.6 m2，警务执勤室66.2 m2。
地调楼与探工楼之间区域布置为娱乐休闲中心，总尺寸为55×49m，网吧尺寸为11×19m，乔丹体育尺寸为11×12.5m，服饰广场尺寸为11×13m。
探工楼与综合教学楼之间区域下布置名品折扣一条街，尺寸为12×35m。
拟建地下一层布置见附图1-2。

图1-2 拟建地下一层布置图
2.2.2地下二层：

图1-3 拟建商场二层平体图
地下二层建为大型车库，设计高度为5m，建筑面积为3312 m2，汽车停车库区为1618 m2。汽车停车库区出入口位于科研综合楼北，与19号楼地下车库相连，也与科研综合楼相连，出入口宽为6m，长为12m，坡道坡度为9°，距马路较近，方便汽车通行，且行人不多。车库内设有：
车位：每个车位尺寸为5×6m，一共有45个车位。
车道：车道宽度分别为6m、7m、10m，可容纳两辆车同时进出。
地下商场二层平面规划图见附图1-3。

2.2 地下空间规划
结构层
结构层
1m
1m
4m
4m
地下一层
地下二层

图2-1 地下空间规划图
3 管片设计
3.1 设计方法

管片结构设计的内力计算模型主要有层状结构模型法、有限元法(FEM)、和弹性方程法。层状模型法是利用计算机矩阵计算内力的方法，属于多静态模糊模型，不适于手算；有限元法是以连续体理论为基础，通过计算机的高速精确计算的一种设计方法，与层状结构模型法相同，也不适于手算；在弹性方程法中，水压力被认为是垂直均载和水平均载的组合，在水平方向上的地基反力被简化为三角形分布的可变荷载，(如图3-1)
根据设计要求盾构隧道内径为6m，不属于大直径盾构断面，因而不采用箱型管片。平板型管片的抗弯刚度和强度相对较大，且管片混凝土截面削弱小，对盾构推进装置的顶力具有较大的抵抗能力。故决定采用C50钢筋混凝土平板型管片。
管片厚度与管环外径比的选择，取决于土质条件，覆盖土层的厚度，施工荷载状况，隧道的使用目的及管片施工条件等多种条件。本工程的隧道管片外径为6000mm，所以本工程的管片厚度选择为300mm，管片形心半径为2850mm，管片宽度取1000mm。

图3-1 弹性方程法计算模型
3.2 管片荷载计算
3.2.1 初始计算参数的选取
3.2.1.1 管片条件
管片类型：平面型；
管片外直径：mm；
管片的形心半径：mm；
管片的厚度：mm；
管片截面面积：cm2 ；
管片的单位重度：kN/m2；
管片的弹性模量：kN/m2；
管片截面的惯性矩：m4；
混凝土标准强度：MN/m2；
混凝土允许抗压强度：MN/m2；
混凝土弹性模量比：；
混凝土弯矩增大率：；
钢筋允许强度：MN/m2；
螺栓允许强度：MN/m2；
3.3.1.2 场地条件
根据中国地质大学区域岩土工程勘察报告，各土层自上而下为：
1) 填土①层：
主要由建筑垃圾组成，黄褐色，中下密，稍湿，含砖屑、灰渣以及大量碎石，土质不均，厚度为6.3m。
2) 粉土②层：
褐黄色，密实，湿、饱和，含云母、氧化铁，厚度为5.0m。
3) 淤泥质土③层：
含水量较高，空隙比大，压缩性大，粘聚力小，固结系数小，厚度为4.5m。
4) 粘土④-1层：
浅灰色，密实，稍湿，含云母、氧化铁，厚度为3.5m。
5) 粉质粘土④-2层：
浅灰色，稍湿，可塑，含云母、氧化铁，厚度为5.0m。
6) 粉质粘土④-3层：
褐黄色，饱和，硬塑，含云母、氧化铁，厚度为3.8m。该层未被钻穿。
通过现场原位测试以及室内实验，得到的场地土的只要力学指标如表2-1所示。
表1-1　场地主要土层组成及指标
土层名称
厚度／m
重度／kN ·m-3
粘聚力c／kPa
内摩擦角φ (°)
渗透系数
Kv（ m ·d-1）

透水性
① 层填土粉砂
② 层粉土
③ 层淤泥质土
④-1 层粘土
④-2 层粉质粘土
④-3 层粉质粘土
6.2
5.0
4.5
3.8
5.0
4
18.2
18.9
17.9
19.6
20.1
19.6
10
18
14
48
52.2
26.4
20
24
18.2
10
12
14

10.33
10.26

透水

弱透
潜水含水层

隔水层

3.3.2 设计方法
盾构隧道设计主要根据设计规范，校核内部采用弹性方程法(表3-1)，校核衬砌安全性采用允许应力法。
3.3.3 荷载计算
静荷载：kN/ m2;
底部静载反作用kN/ m2
因为，不能获得土的成拱效果，故采用总覆土压力。
(1) 隧道拱部的垂直压力：
土压：

水压：kN/m2
kN/m2

图3-2 荷载条件

(2) 隧道底部的垂直压力：
水压：kN/m2
土压：kN/m2
(3) 隧道拱部的测压：
土压：kN/m2
水压：kN/m2
(1) 隧道底部的侧压：
土压：
水压：kN/m2
kN/m2

表3-1 弹性方程计算内力
荷载
弯矩
轴力
剪力
垂直方向均载

侧向均载

侧向三角形变化荷载

侧向地基反作用力

静荷载

弹簧的侧向位移

拱角；

(2)地基反作用力位移：

m
(3)反作用力：kN/m2
3.4 内力计算
根据表3-1计算内力公式，计算出的衬砌管片的内力如表3-2所示。
表3-2 衬砌管片的内力
θ
总弯矩
总轴力
总剪力
0
75.74
544.64
0.00
10
70.14
549.82
-22.17
20
54.32
564.53
-40.54
30
30.97
586.43
-52.00
40
4.04
612.14
-54.73
50
-21.97
637.81
-48.54
60
-43.14
659.47
-35.73
70
-56.96
675.01
-19.54
80
-62.60
684.13
-3.44
90
-60.87
688.14
9.73
100
-47.56
689.84
48.39
110
-38.78
685.06
62.03
120
-23.67
676.06
68.98
130
-5.14
665.20
68.98
140
13.99
654.34
62.58
150
31.39
644.34
50.73
160
45.26
636.29
35.36
170
54.17
631.09
18.07
180
57.23
629.30
0.00

最大正弯矩出现在隧道拱部0°(截面A)，最大负弯矩出现在与隧道拱部成80°角的弯曲段(截面B)。
3.5 配筋计算
由表3-2可见，当时，弯矩取得最大值。
(1)将管片视为一平面板结构，板的长度mm;宽度mm；高mm；由于管片受到相反方向的弯矩，且数值相差不大，因此采用对称配筋的方式
采用C50的混凝土：
抗压强度N/mm2；
抗压强度N/mm2；
弹性模量kN/mm2；

采用HRB335的钢筋：
抗拉强度N/mm2；
弹性模量kN/mm2；
弹性模量比
受压区相对高度
mm
按不对称配筋计算方法处理
mm；
mm
则mm
；取

则：

按大偏心受压情况计算：
mm
取mm
mm2
另外，以不考虑受压钢筋的情况计算，则由得：

mm
由公式 有
∴mm2；
取较小值进行配筋，即取mm2；
取， mm2；
演算：由，得
则
kNkN
∴满足要求
(2)验证弯矩
配筋所能承受的最大弯矩
按单筋计算

同时
，满足适用条件

kN·mkN·m
∴安全。
150mm
35mm
265mm
35mm
9Ø14
1000mm

图3-3 管片配筋、受压区图
3.6 验算衬砌管片的安全性
演算截面A，截面B，连续部分和盾构千斤顶的推力，看衬砌管片是否安全。
(1)截面A和截面B安全性校核
计算原理：利用材料力学中的均质材料受弯的方法进行叠加计算，但由于钢筋混凝土是非均质材料，因此计算管片截面积应把钢筋等效成混凝土进行计算，同理，管片截面惯性矩也应适用等效后的截面积，计算公式如下：
m2
——等效后的管片截面面积，m2；
——管片实际截面面积，m2；

mm4
3.6.1 截面A承受正弯矩和轴力
kN·m
kN

等效截面积：m2
mm2
混凝土的最大压应力：

MN/m2MN/m2
混凝土的最大拉应力：
MN/m2
由图3-3的几何关系可得钢筋应力：
外
内
cm

截面A
图3-3 管片衬砌临界断面应力分布
∴截面A满足强度要求。
注：负号代表拉应力
根据三角形形似计算，从而求出。
保护层厚度(自取)
cm
cm
MN/m2
cm
MN/m2
3.6.2 截面B承受负弯矩和轴向力
外
内

cm

截面B
图3-3 管片衬砌临界断面应力分布
kN·m kN·m

混凝土的最大压应力：
MN/m2MN/m2
MN/m2

全部满足要求，截面A、B均安全。
表3-4 检查断面A、B安全性的计算结果

截面A
截面B

544.64
684.13

14.84
-9.76
抗压强度
6.65
-1.904
抗压强度
-3.2
6.23
抗拉强度
-11.895
30.63
抗拉强度
31.9
-5.54
3.6.3 连接缝的验算
连接抵抗弯矩应该不小于管片自身抵抗弯矩的60%。
3.6.3.1 管自身抵抗弯矩
计算简图如图3-4所示：b=1000mm
x=41.5mm
d=265mm
d=35mm

图3-4 管片断面示意图
——当内力,受压区峰值纤维与中和轴线的距离(受压区高度)

mm
——当受压区峰值纤维压力达到23.1MN/m2时挂念自身抵抗弯矩，23.1MN/m2是混凝土的最大抗压强度：

(kN·m/环)
——当钢筋应力达到300MN/m2时管片自身的抵抗弯矩，其中300MN/m2是钢筋的允许的最大抗拉强度：

(MN/环)
(kN·m/环)
3.6.3.2 连接缝的抵抗弯矩
管片连接断面螺栓分布如图3-5所示：
x——当内力N=0时，受压区峰值纤维与中和轴的距离(受压区高度)：
cm；
——当受压区峰值纤维压力达到23.1MN/m2时连续缝的抵抗弯矩，23.1MN/m2时混凝土允许的最大抗压强度：
kN/m2
——当钢筋应力达到300MN/m2时连接缝的抵抗弯矩，其中300MN/m2是螺栓允许应力：
kN/m2
kN/m2

x=14.03mm
b=1000mm
d=35mm
3M24
d=265mm

图3-5 管片连接断面
3.6.3.3 演算千斤顶的推力是否符合要求
e=10mm
千斤顶
t=300mm

图3-6 管片和盾构千斤顶推力示意图

—— 一个盾构千斤顶的中心推力与衬砌管片中心偏心距，e=1.0cm；
—— 每个千斤顶的推力，P=1000kN；
—— 相邻两个千斤顶的距离，=10cm；
—— 混凝土管片最大抗压强度，；
—— 盾构千斤顶数量，10片；
t —— 管片厚度，t=30cm；
B —— 定位板中心弧长，m；
A —— 作用在衬砌管片上一个千斤顶推力机的接触面积，
m2
m4
—— 混凝土的最大压应力

MN/m2MN/m2
结论：
衬砌管片初拟条件设计承载值相对设计负荷值是安全的。

4 降水设计报告
4.1 降水设计的任务依据
该工程为中国地质大学（北京）综合地下商城，其地上已建的建筑有综合教学楼、探工楼、学生19号楼，另外还有一些与此相关的配套建筑（具体见中国地质大学区域平面布置图）。为配合盾构的挖掘，在地下商城入口出设置基坑，并对基坑的挖掘进行降水工作。为确保工程安全可靠、经济合理，并且注重环境保护等方面的要求，降水设计内容应符合规范中的相关规定。
根据工程需要，基坑长a=15.0m，宽b=10.0m，高l′=17.0m，坑壁支护形式采用钻孔灌注桩加锚杆。由降水地质条件和工程环境决定采取坑外降水，降水方法需要用管井降水法，井管距基坑边缘c=1.5m。
4.2 降水地质条件和工程环境
4.2.1 地质条件
4.2.1.1 工程地质及水文地质条件
场地浅部地下水属潜水类型，主要补给来源为大气降水、地表径流。水位随季节变化而变化。设计计算时地下水位采用-2.0m。拟建场地底层主要物理力学性能指标见表4-1.

表4-1 土层物理力学性质参数表

土层名称
厚度／m
重度／kN ·m-3
粘聚力c／kPa
内摩擦角φ (°)
渗透系数
Kv（ m ·d-1）

透水性
① 层填土粉砂
② 层粉土
③ 层淤泥质土
④-1 层粘土
④-2 层粉质粘土
④-3 层粉质粘土
6.2
5.0
4.5
3.8
5.0
4
18.2
18.9
17.9
19.6
20.1
19.6
10
18
14
48
52.2
26.4
20
24
18.2
10
12
14

10.33
10.26

透水

弱透
潜水含水层

隔水层

4.2.1.2 环境地质条件
基坑周围无建筑，无超载、应力集中等现象。
4.2.2 工程环境
工程施工地点为中国地质大学(北京)综合地下空间的入口处，
为不影响市容、交通，施工的原料、施工过程中的废渣应在晚上运输。
基坑应该做好维护措施，防止造成安全问题。排水管通向地下排水管道，防止排水管道漏水造成地面积水，影响出行。
降水方案的选择及依据：
根据工程的需要和工程地质及水文地质条件，基坑降水的计算定为潜水完整井的计算。
根据规范，由表4-2和各降水方法的要求和适用范围选择合适的降水方法：
表4-2 降水技术方法使用范围
降水技术方法
适合地层
渗透系数(m/d)
降水深度(m)
明排井(坑)
真空点井
喷射点井
电渗点井
引渗井

管井
大口井
辐射井
浅埋井
粘性土、砂土
粘性土、粉质粘土
砂土
粘性土
粘性土、砂土

砂土、碎石土
砂土、碎石土
粘性土、砂土、砾砂
粘性土、砂土、砾砂
<0.5
0.1~20.0
0.1~20.0
<0.1
0.1~20.0

1.0~200.0
1.0~200.0
0.1~20.0
0.1~20.0
<2
单级<6 多级<20
<20
按井类型确定
由下伏含水层的埋藏和水头条件确定
>5
<20
<20
<2
基坑长a=15.0m，宽b=10.0m，高l′=17.0m，基坑中心处水位比井点出高，参见图(4-1)，为基底水力坡降，可近似取=0.1，为井点系统中心至井轴线距离，即基坑的化引圆半径。
·l=1.5m

S

L1=0.3m
1.0
1m

ir=0.731m
基坑
H=21.4m
不透水层

图4-1 潜水完整井各参数的示意图
考虑到抽水水位波动，坑底水位应至少低于坑底1m。所以，降水深度大于16m。
经计算，渗透系数K′=3.001m/d。(计算过程见下述说明)
所以，宜选择管井降水法。
4.3 降水水位和水量计算
4.3.1 基坑性质
基坑长a=15.0m，宽b=10.0m，则a/b=15/10=1.5<10，所以，该基坑为面状基坑。
4.3.2 各参数的确定

4.3.3 各参数计算
(1) 渗透系数K′的计算
K′= ==48.7
式中：——第层土层的渗透系数；
——第层含水层土层的厚度；
与的值见表4-3：

表4-3 与的值
层数
1
2
3
4
5
6
(m/d)
(m)
0.6048

0.30
0.0043

4.00
0.8604

1.90
0.0060

3.09
1.2960

1.90
6.9210

8.10

代入公式(4-1)得：K′=48.7(m/d)
(2)化引圆半径的计算
估计矩形基坑的化引圆半径：
===7.3125m
查表4-4，确定系数：
表4-4 系数与b/a的关系
b/a
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.6
0.8
1.0

1.00
1.00
1.10
1.12
1.14
1.16
1.18
1.18

则=7.31m
(3)影响半径R的计算
对于潜水井，由经验公式：′=1033.050m
4.3.4 计算基坑涌水量
(1)单井涌水量的计算
K′=8080.876
(2)井点系统涌水量的计算
K′=13267.67
(3)管井单井点出水能力q的计算
=720
——与K有关的系数，参见表4-5

表4-5 经验系数
渗透系数K′(m/d)
(含水层厚大于20m)
2~5
5~15
15~30
30~70
100
70
50
30
4.3.5 井点布置
(1)井点的数量n′的计算
n′==18.4219
(2)井管的平均距离m的计算：
m′==3.26(m)
结合实际的工程环境及降水条件，取值3.26m。
(3)一般在基坑四角适当加密布置井点，因此，实际采用井管的数量n：
n=1.1 n′=1.1 19=20
井点布置图参见4-2:
r0

4-2井点布置图
4.3.6 井管的长度l0的计算
= =21m
4.3.7 验算
(1)实际化引圆半径的计算
= =8.63m
－第个经典至环绕形状中心的距离。
(2)水位降深
① 井点处水位降深
井点处水位h：
h= =4.45m
则井点处水位S′：
S′=H-h=21.4-4.45=16.95m
② 基坑中心处水位降深:

基坑水位
所以符合要求
4.4 工程环境问题
查明工程降水对邻近建筑物、构筑物、地下管线的影响，按《建筑变形测量规定》 (JGJ/T8)的有关规定建立时空监控系统；
在建筑物、构筑物、地下管线受降水影响范围的不同部位设置固定变形观测点，另在降水影响范围以外设置固定基准点；
降水以前，对设置的变形观测进行二等水准测量，测量不少于2次，测量误差允许为mm。
降水开始后，在水位未达到设计降水深度以前，对观测点应每天观测一次，达到降水深度后2~5天观测一次，直至变形影响稳定或降水结束为止；
变形观测点的设置，符合现行国家标准《工程测量规范》(国标50026)的有关规定。
对变形测量记录应及时检查整理，结合降水观测孔资料，查明降水对建筑物、构筑物、地下管线变形影响的发展趋势和变形量，分析变形影响危害程度。
降水过程中，特别在基坑开挖时，随时观察基坑边坡的稳定性，防止边坡产生流沙、流土、潜蚀、塌方等现象。
5 基坑支护工程设计报告
5.1 工程概况
该工程为中国地质大学（北京）综合地下商城，其地上已建的建筑有综合教学楼、探工楼、学生19号楼，另外还有一些与此相关的配套建筑（具体见中国地质大学区域平面布置图）。拟建的地下商城为两层：地下一层——书店、小卖部、二手货交易市场；地下二层——自行车停车场和汽车停车场。

5.2 编制依据
(1)《土力学》，中国建筑工业出版社，2005年版。
(2)《地下建筑结构设计》清华大学出版社， 2007年版。
(3)《钢筋混凝土结构规划》 (GB50010-2002) 2002年版。
5.3 工程地质及水文地质资料
土层
层底标高
(m)
层厚(m)
重度()
(°)
C
(kPa)
渗透系数(m/d)
杂填土
-0.8
0.8
19
10
15

粉细砂
-2.8
2
20
30
0
18
砂质粉土
-3.8
1
20
20
15
8
卵石
-6.8
3
20
40
0
80
细砂
-7.8
1
20
30
0
20
卵石
-17.8
9.2
20
45
0
80

5.4 基坑支护结构设计
5.4.1 支护方式选择
支护方法主要有重力式挡土墙，钢板桩，钢筋混凝土板桩，钻孔灌注桩，地下连续墙，SMW工法，土层锚杆，逆作拱墙挡土墙结构，土钉支护结构，根据场地工程地质条件选择了地下连续墙。
5.4.1.1 地下连续墙
连续墙有很多的种类：
(1)按成墙方式可分为：①桩排式 ②槽板式 ③组合式
(2)按墙的用途可分为：①防渗墙 ②临时挡土墙 ③永久挡土(承重)墙 ④作为基础用的地下连续墙
(3)按开挖情况可分为： ①地下连续墙(开挖) ②地下防渗墙(不开挖)
我们选择的是槽板式用作永久挡土维护结构的钢筋混凝土地下连续墙。
5.4.1.2 地下连续墙的优点
(1)施工时震动小，噪音低，非常适于在城市施工；
(2)墙体刚度大，用于基坑开挖时，极少发生地基沉降或塌方事故；
(3)防渗性能好；
(4)可以贴近施工，由于上述几项优点，我们可以紧贴原有建筑物施工地下连续墙；
(5)可用于逆作法施工；
(6)适用于多种地基条件；
(7)可用作刚性基础；
(8)占地少，可以充分利用建筑红线以内有限的地面和空间，充分发挥投资效益；
(9)功效高，工期短，质量可靠，经济效益高。
5.4.1.3 地下连续墙施工难点
地下连续墙的施工主要分一下几个部分：导墙施工、钢筋笼制作、泥浆制作、成槽放样、成槽、下锁口管、钢筋笼吊放和下钢筋笼、下拔导管浇筑、拔锁口管。
5.4.2 地下连续墙的设计计算
5.4.2.1 计算主动土压力
根据朗肯土压力理论计算各层土在顶面和底面的主动土压力。
基坑以上主动土压力：
第一层： 杂填土(0.8m)
主动土压力系数：
==0.7041;
主动土压力：
顶面：
底面：

==1.36
第二层：粉细沙(2.0m)
主动土压力系数：
==0.333
主动土压力：
顶面：=0.333(10+19×0.8)—0=8.39kPa;
底面：
=0.333×(10+19×0.8+20×2)—0=21.71kPa
第三层：砂质粉土(1.0m)
主动土压力系数：
==0.49；
主动土压力：
顶面：
=0.49×10+19×0.8+20×2)—2×15×=10.95kPa
底面：
=0.49×10+19×0.8+20×2+20×1)—2×15×=20.75kPa
第四层：卵石(3.0m) C=0
主动土压力系数：
==0.2174；
主动土压力：
顶面：=18.52kPa；
底面：=31.56kPa；
第五层：细沙(1.0m) C=0；
主动土压力系数：

主动土压力：
顶面：=39.35kPa；
底面：=55.01kPa；
第六层： 卵石(9.2m) C=0；
主动土压力系数：
；
主动土压力：
顶面：=28.35kPa
底面：=59.92kPa
基坑以下主动土压力：
基坑以下全是卵石，所以基坑以下的主动土压力与第六层面的土压力相同，即：
。
计算总土压力：
假设第i层土体的总主动土压力为，其形心距自身图身图形底部的距离为，连续墙的插入深度为。计算结果如下：

5.4.2.2 被动土压力计算
根据朗肯土压力理论计算各层土层在顶面和底面的被动土压力，在坑底下的土体会产生被动土压力，坑底下的土体是卵石层，是单层，只要计算卵石层产生的被动土压力即可，设连续墙的插入深度为。计算结果如下：
被动土压力系数：；
被动土压力强度：；
总被动土压力：；
总被动土压力的作用点到连续墙体底部的距离为。
5.4.2.3 连续墙插入深度计算
5.4.2.3.1 连续墙插入深度计算规范
设连续墙的插入基坑深度为，主动土压力为，各主动土压力的作用点到连续墙底部的距离为。
根据《建筑基坑支护技术规范》的设计要求，悬臂式支护结构嵌固深度设计值应按下式确定：
图中：
——连续墙底以上根据本规范确定的基坑内侧各土层的水平抗力标准值的合力之和。
——合力作用点到连续墙低的距离；
——连续墙底以上根据规范决定的基坑外侧各土层的水平荷载标准值的合力之和；
——合力作用点到连续墙底的距离。

图5-1 单层支护支点结构支点力计算简图
5.4.2.3.2 总主动土压力
坑底上部：
=30.1 =14.2+0.852+=15.052+
=15.85
=75.12
=51.68
=406.04

4.995
9.2m
1m
3m
1m
2m
Tcl
V=0
Hd=5.1
434.52
59.92
59.92
28.35
55.01
31.56
48.35
18.52
20.75
10.95
21.71
8.39
0.455
-7.43
-18.129
0.345
E1
E2
E3
E4
E5
E6
E7
Ep

图5-2 土力学计算简图
坑底下部：
=59.92kPa
单层支点支护结构支点力及嵌固深度设计值宜按下列规定计算：
(1)基坑底面以下支护结构设定弯矩零点位置至基坑底面的距离可按下式确定

=5.8

3.43+59.92=20×5.83
=0.53m
(2)支点力可按下式计算：

=0.5×20××5.83=16.4kPa
=303.58 kPa
(3)嵌固深度设计值可按下式确定：
≧0

取 =4.5m ﹤
取 =5.1m
5.4.3 计算最大弯矩
计算零点弯矩
根据左右相等的原则剪应力为零的点。设剪应力为零的点在基坑以下h深度处，；

解得： z=6.5m z=-8.3(舍)
根据剪应力为零原则有：
剪应力为零处最大弯矩：M
M==744 kN.m
5.4.4 连续墙的配筋计算
桩强的内力与变形计算是一个不叫复杂的问题，其计算的合理模型应试考虑支护结构—土—支点三者共同作用的空间分析，因此，采用分段平面计算，分段长度可根据具体结构和土质条件确定。为了便于计算，地下连续墙由于其连续性取单位宽度。
地下连续墙在基坑上面17m，嵌入基坑底5.1m，一共22.1m 。在地下连续墙的底部是卵石地层。
5.4.4.1 连续墙的设计
根据规范及场地的地层条件连续墙厚度为1000mm，取单位延米计算宽度，选择HRB400钢筋，以及C50的