深基坑SMW工法桩内支撑支护计算书.doc

1、11 下穿隧道（含地下环廊预留通道及地铁车站预留通道）基坑xx路延伸线下穿隧道工程始于三堡船闸以北，止于 xx二桥以北，全长约1235m。现状地面较为平整，地形起伏不大，基坑开挖深度为 0.712.1m，局部泵房位置为 14.7m，基坑宽度约为 2132m，随隧道结构变化而变化。四堡 A地块地下环廊 xx路预留两个出入口通道与道路桩号 0+920处下穿 xx路延伸线主线隧道，基坑开挖深度约为 0.512.6m；四堡 A地块地下环廊运河东路预留两个出入口通道与道路桩号 1+030处下穿 xx路延伸线主线隧道，基坑开挖深度约为 13.916.3m；地铁 9号线三堡站预留人行通道与道路桩号 1+13

2、2处下穿 xx路延伸线主线隧道，基坑挖深约为 16.7m。根据场地条件以及结构分段情况，基坑设计范围可分成四段：主线隧道与 A地块地道 xx路方向出入口邻近段基坑（0+8000+927） 、主线隧道与地铁9号线车站预留通道及 A地块地道运河东路方向出入口邻近段基坑（1+0021+145） 、主线隧道下穿浙赣铁路及沪杭甬高速公路 xx二桥段基坑（1+8771+990） 、其它标准段主线隧道段基坑。其中第段主线隧道下穿浙赣铁路及沪杭甬高速公路段属涉铁工程，已明确由铁四院设计，故不包含在本次基坑围护设计范围中。本隧道范围内场地为钱塘江淤积平原，地势平坦，自然标高为 68m，基坑开挖深度为 0.517

3、.1m，根据浙江省建筑基坑工程技术规程中“软土地区基坑开挖深度大于 8m”的条件，基坑安全等级为一级，基坑重要性系数 0=1.1，基坑开挖深度在 5m8m 之间，基坑安全等级为二级，基坑重要性系数 0=1.0，基坑开挖深度小于 5m，基坑安全等级为三级，基坑重要性系数 0=0.9。针 对 不 同 分 段 基 坑 周 边 环 境 ， 及 工 程 地 质 条 件 ， 各 段 基 坑 围 护 形 式 选 用 如 下 ：1) 主线隧道与 A地块地道 xx路方向出入口邻近段基坑（0+8000+927）该区段主线隧道基坑开挖深度 0.76.3m，A 地块地道基坑开挖深度0.512.6m，根据地质条件和场地

4、条件，场地环境空旷，适宜采用较简单的支护方式以节省工程造价，故该区段考虑 SMW工法桩支护开挖，工法桩采用 850三轴水泥搅拌桩，内插 7003001324H型钢，桩顶做钢筋混凝土冠梁，第2一道支撑采用 800800mm钢筋混凝土支撑，下设 609 钢管支撑。2) 主线隧道与地铁 9号线车站及 A地块地道运河东路方向出入口邻近段基坑（1+0021+230）该区段主线隧道基坑开挖深度 9.911.8m，A 地块地道基坑开挖深度13.916.3m，地铁 9号线车站预留通道基坑开挖深度约为 16.7m，基坑挖深较大，为保证安全，同时控制基坑变形尽量减少基坑开挖对周边环境的影响，该段基坑采用钻孔灌注桩

5、支护开挖，围护桩后设水泥搅拌桩隔水帷幕，钻孔桩尺寸为 8001000mm，水泥搅拌桩采用 850 三轴水泥搅拌桩，桩底进入号淤泥质土层中。围护桩顶做钢筋混凝土冠梁，第一道支撑采用 800800mm钢筋混凝土支撑，下层支撑根据基坑条件不同，地下环廊预留通道基坑下部采用二道1000x900mm钢筋混凝土支撑，地铁预留通道基坑下部采用三道 609钢管支撑。(3) 其它标准段主线隧道段基坑该区段主线隧道基坑开挖深度为 0.712.1m，局部泵房位置为 14.7m，根据地质条件和场地条件，场地环境空旷，适宜采用较简单的支护方式以节省工程造价，故该区段考虑 SMW工法桩支护开挖，工法桩采用 850 三轴水

6、泥搅拌桩，内插 7003001324H型钢，其中一般段围护桩型钢插一跳一布置，泵房段围护桩型钢密插布置，桩顶做钢筋混凝土冠梁，第一道支撑采用 800800mm钢筋混凝土支撑，下设一三道 609 钢管支撑（与铁路专项设计范围相接段下部采用二道 1000x900钢筋砼支撑） 。31 主线隧道基坑典型断面计算书1） 主线隧道与 A 地块地道 xx 路方向出入口邻近段基坑基本信息规范与规程 建筑基坑支护技术规程 JGJ 120-2012内力计算方法 增量法基坑等级 一级基坑侧壁重要性系数 0 1.10基坑深度H(m) 9.000嵌固深度(m) 13.000墙顶标高(m) 0.000截面类型及参数 SM

7、W工法.放坡级数 0超载个数 1超载信息超载 类型 超载值 作用深度 作用宽度 距坑边距 形式 长度序号 (kPa，kN/m) (m) (m) (m) (m)1 20.000 - - - - -4土层信息土层数 6 坑内加固土 否内侧降水最终深度(m) 10.000 外侧水位深度(m) 4.000内侧水位是否随开挖过程变化 否 内侧水位距开挖面距离(m) -弹性计算方法按土层指定 弹性法计算方法 m法基坑外侧土压力计算方法 主动土层参数层号 土类名称 层厚 重度 浮重度 粘聚力 内摩擦角(m) (kN/m3) (kN/m3) (kPa) (度)1 素填土 3.90 18.0 - 8.00 10

8、.002 淤泥质土 2.40 16.0 6.0 5.00 3.003 粉土 4.00 19.5 9.5 4.00 28.004 粉土 4.20 19.3 9.3 - -5 粉砂 6.20 19.7 9.7 - -6 粉土 2.20 19.3 9.3 - -层号 与锚固体摩 粘聚力 内摩擦角 水土 计算方法 m，c，K值 抗剪强度擦阻力(kPa) 水下(kPa) 水下(度) (kPa)1 20.0 - - - m法 1.00 -2 60.0 5.00 3.00 合算 m法 5.00 -3 60.0 4.00 28.00 分算 m法 6.00 -4 60.0 4.00 26.00 分算 m法 7.

9、00 -5 60.0 3.00 30.00 分算 m法 8.00 -6 60.0 4.00 24.00 分算 m法 6.00 -支锚信息-支锚 支锚类型 水平间距 竖向间距 预加力 支锚刚度 工况5道号 (m) (m) (kN) (MN/m) 号1 内撑 9.000 0.400 0.00 311.11 22 内撑 3.000 5.100 500.00 468.75 4水泥土墙截面参数水泥土墙厚度b(m) 0.850截面承载力计算方法 型钢水泥土墙规程法型钢布置形式 插一跳一型相邻搅拌桩间距(m) 0.600水泥土最薄弱截面处厚度(mm) 600型钢形心距坑边距离d(m) 0.425相邻型钢翼缘

10、之间净距L1(mm) 442型钢面积A(cm2) 228.760型钢惯性矩I(cm4) 194607.000型钢截面抵抗矩W(cm3) 5560.000型钢腹板厚度tw(mm) 13型钢翼缘宽度bf(mm) 158型钢面积矩Sx(cm3) 3124.000钢材抗弯强度设计值(MPa) 500.000钢材抗剪强度设计值(MPa) 100.000型钢高度h(mm) 700.000工况信息工况 工况 深度 支锚号 类型 (m) 道号1 开挖 0.900 -2 加撑 - 1.内撑63 开挖 6.000 -4 加撑 - 2.内撑5 开挖 9.000 -设计结果结构计算内力位移包络图：截面计算内力取值内力

11、类型 弹性法计算值 经典法计算值基坑外侧最大弯矩(kN.m) 252.70 464.92基坑外侧最大弯矩距墙顶(m) 12.32 15.84基坑内侧最大弯矩(kN.m) 481.18 517.32基坑内侧最大弯矩距墙顶(m) 4.84 8.36基坑最大侧压力(kPa) 106.32 106.327基坑最大侧压力距墙顶(m) 6.30 6.30型钢截面承载力验算：抗弯计算截面距离墙顶 4.84m最大截面弯矩设计值M = F 0Mk = 1.251.10481.18 = 661.62kN.m抗剪计算截面距离墙顶 5.50m最大截面剪力设计值Q = F 0Vk = 1.251.10242.44 =

12、333.35kN1) 型钢抗弯强度验算:MW 661.629266.67 103 71.40 f 500.00型钢抗弯强度满足!2) 型钢抗剪强度验算:QSxI 333.35 3124.00324345.00 13 102 24.70 f v 100.00型钢抗剪强度满足!型钢截面局部承载力验算：计算截面距离墙顶6.30m，最大土压力值 = 106.32 kPa型钢与水泥土之间单位深度范围内的错动剪力标准值：V1k = q1L1/2 = 106.320.44/2=23.50kN/m水泥土最薄弱截面处单位深度范围内的剪力标准值：V2k = q1L2/2 = 106.320.60/2=31.90k

13、N/m1) 型钢与水泥土之间的错动抗剪验算:1 F 0 V1kde1 1.25 1.10 23.50775.00 0.04 ck2 1.001.60 0.62型钢错动抗剪强度满足!2) 水泥土最薄弱截面处的局部抗剪强度验算:2 F 0 V2kde2 1.25 1.10 31.90600.00 0.07 ck2 1.001.60 0.62最薄弱截面处的局部抗剪强度满足!8抗倾覆稳定性验算抗倾覆安全系数:水泥土墙对前趾的抗倾覆安全系数(抗倾覆安全系数，应不小于1.3。):KQ EpkZp G umB zGEakza Kov 1.3KQ 3461.25 4.56 283.90 0.43 41200.

14、002861.24 7.40 2.695抗倾覆稳定性系数 KQ = 2.695 = 1.30， 满足规范要求。抗滑移稳定性验算抗滑安全系数(K h = Ksl = 1.2):Kh Epk G um tan cBEak KslKh 3461.25 2222.22 283.90 tan 24.00 4.00 0.852861.24 2.032抗滑安全系数 Kh = 2.032 = 1.20， 满足规范要求。整体稳定验算滑裂面数据整体稳定安全系数 K s = 2.6389圆弧半径(m) R = 20.451圆心坐标X(m) X = -2.519圆心坐标Y(m) Y = 7.172抗隆起验算从支护底部

15、开始，逐层验算抗隆起稳定性，结果如下：Ks m2ldNq cNcm1 h ld q0Khe支护底部，验算抗隆起：Ks = 5.779 1.800，抗隆起稳定性满足。2）主线隧道与 A 地块地道运河东路方向出入口邻近段基坑基本信息规范与规程 建筑基坑支护技术规程 JGJ 120-2012内力计算方法 增量法基坑等级 一级基坑侧壁重要性系数 0 1.10基坑深度H(m) 16.300嵌固深度(m) 15.700桩顶标高(m) 0.000桩材料类型 钢筋混凝土混凝土强度等级 C30桩截面类型 圆形桩直径(m) 0.800桩间距(m) 1.000有无冠梁 有冠梁宽度(m) 1.200冠梁高度(m) 0

16、.80010水平侧向刚度(MN/m) 212.385放坡级数 0超载个数 1支护结构上的水平集中力 0超载信息超载 类型 超载值 作用深度 作用宽度 距坑边距 形式 长度序号 (kPa，kN/m) (m) (m) (m) (m)1 20.000 - - - - -土层信息土层数 8 坑内加固土 否内侧降水最终深度(m) 16.900 外侧水位深度(m) 4.000内侧水位是否随开挖过程变化 否 内侧水位距开挖面距离(m) -弹性计算方法按土层指定 弹性法计算方法 m法土层参数层号 土类名称 层厚 重度 浮重度 粘聚力 内摩擦角(m) (kN/m3) (kN/m3) (kPa) (度)1 素填土

17、 1.50 18.0 - 8.00 10.002 粉土 3.00 19.1 10.0 4.00 26.003 粉土 6.60 19.5 9.5 4.00 28.004 粉土 3.40 19.3 9.3 4.00 26.005 粉砂 6.30 19.7 9.7 3.00 30.006 粉土 1.30 19.3 9.3 - -7 淤泥质土 4.40 18.4 8.4 - -8 粘性土 8.00 19.9 9.9 - -11层号 与锚固体摩 粘聚力 内摩擦角 水土 计算方法 m，c，K值 抗剪强度擦阻力(kPa) 水下(kPa) 水下(度) (kPa)1 20.0 - - - m法 1.00 -2

18、60.0 4.00 26.00 分算 m法 5.00 -3 60.0 4.00 28.00 分算 m法 6.00 -4 60.0 4.00 26.00 分算 m法 7.00 -5 60.0 3.00 30.00 分算 m法 8.00 -6 60.0 4.00 24.00 分算 m法 6.00 -7 60.0 12.00 11.00 合算 m法 1.50 -8 60.0 29.00 15.00 合算 m法 5.00 -支锚信息支锚 支锚类型 水平间距 竖向间距 预加力 支锚刚度 工况道号 (m) (m) (kN) (MN/m) 号1 内撑 9.000 0.400 0.00 318.58 22 内

19、撑 9.000 5.050 0.00 448.00 43 内撑 9.000 4.500 0.00 448.00 6工况信息工况 工况 深度 支锚号 类型 (m) 道号1 开挖 0.900 -2 加撑 - 1.内撑3 开挖 5.950 -4 加撑 - 2.内撑125 开挖 10.450 -6 加撑 - 3.内撑7 开挖 16.300 -设计结果结构计算内力位移包络图：整体稳定验算13滑裂面数据整体稳定安全系数 K s = 1.322圆弧半径(m) R = 28.076圆心坐标X(m) X = -3.940圆心坐标Y(m) Y = 11.973抗倾覆稳定性验算抗倾覆安全系数最小的工况号：工况7。最

20、小安全K s = 1.711 = 1.250， 满足规范要求。抗隆起验算从支护底部开始，逐层验算抗隆起稳定性，结果如下：Ks m2ldNq cNcm1 h ld q0Khe支护底部，验算抗隆起：Ks = 2.375 1.800，抗隆起稳定性满足。3）主线隧道与地铁 9 号线车站邻近段基坑基本信息14规范与规程 建筑基坑支护技术规程 JGJ 120-2012内力计算方法 增量法基坑等级 一级基坑侧壁重要性系数0 1.00基坑深度H(m) 16.700嵌固深度(m) 13.300墙顶标高(m) 0.000截面类型及参数 SMW工法.放坡级数 0超载个数 1超载信息超载 类型 超载值 作用深度 作用

21、宽度 距坑边距 形式 长度序号 (kPa，kN/m) (m) (m) (m) (m)1 20.000 - - - - -土层信息土层数 8 坑内加固土 否内侧降水最终深度(m) 16.900 外侧水位深度(m) 4.000内侧水位是否随开挖过程变化 否 内侧水位距开挖面距离(m) -弹性计算方法按土层指定 弹性法计算方法 m法土层参数层号 土类名称 层厚 重度 浮重度 粘聚力 内摩擦角(m) (kN/m3) (kN/m3) (kPa) (度)1 素填土 1.50 18.0 - 8.00 10.00152 粉土 3.00 19.1 10.0 4.00 26.003 粉土 6.60 19.5 9.

22、5 4.00 28.004 粉土 3.40 19.3 9.3 4.00 26.005 粉砂 6.30 19.7 9.7 3.00 30.006 粉土 1.30 19.3 9.3 - -7 淤泥质土 4.40 18.4 8.4 - -8 粘性土 8.00 19.9 9.9 - -层号 与锚固体摩 粘聚力 内摩擦角 水土 计算方法 m，c，K值 抗剪强度擦阻力(kPa) 水下(kPa) 水下(度) (kPa)1 20.0 - - - m法 1.00 -2 60.0 4.00 26.00 分算 m法 5.00 -3 60.0 4.00 28.00 分算 m法 6.00 -4 60.0 4.00 26

23、.00 分算 m法 7.00 -5 60.0 3.00 30.00 分算 m法 8.00 -6 60.0 4.00 24.00 分算 m法 6.00 -7 60.0 12.00 11.00 合算 m法 1.50 -8 60.0 29.00 15.00 合算 m法 5.00 -支锚信息支锚 支锚类型 水平间距 竖向间距 预加力 支锚刚度 工况道号 (m) (m) (kN) (MN/m) 号1 内撑 9.000 0.400 0.00 318.58 22 内撑 3.000 3.910 400.00 480.00 43 内撑 3.000 4.400 500.00 480.00 64 内撑 3.000

24、4.400 600.00 480.00 816工况信息工况 工况 深度 支锚号 类型 (m) 道号1 开挖 0.900 -2 加撑 - 1.内撑3 开挖 4.810 -4 加撑 - 2.内撑5 开挖 9.210 -6 加撑 - 3.内撑7 开挖 13.610 -8 加撑 - 4.内撑9 开挖 16.700 -设计结果结构计算 内力位移包络图：整体稳定验算17滑裂面数据整体稳定安全系数Ks =1.179圆弧半径(m)R =21.219圆心坐标X(m)X =-3.278圆心坐标Y(m)Y =7.514抗倾覆稳定性验算抗倾覆安全系数最小的工况号：工况7。最小安全Ks = 2.134 = 1.250，

25、 满足规范要求。抗隆起验算从支护底部开始，逐层验算抗隆起稳定性，结果如下：Ks m2ldNq cNcm1 h ld q0Khe支护底部，验算抗隆起：18Ks=2.219 1.800，抗隆起稳定性满足。4）标准段主线隧道段基坑 基本信息规范与规程 建筑基坑支护技术规程 JGJ 120-2012内力计算方法 增量法基坑等级 一级基坑侧壁重要性系数 0 1.10基坑深度H(m) 12.100嵌固深度(m) 12.900墙顶标高(m) 0.000截面类型及参数 SMW工法.放坡级数 0超载个数 1超载信息超载 类型 超载值 作用深度 作用宽度 距坑边距 形式 长度序号 (kPa，kN/m) (m) (

26、m) (m) (m)1 20.000 - - - - -土层参数层号 土类名称 层厚 重度 浮重度 粘聚力 内摩擦角(m) (kN/m3) (kN/m3) (kPa) (度)1 素填土 3.90 18.0 - 8.00 10.002 淤泥质土 2.40 16.0 6.0 5.00 3.003 粉土 4.00 19.5 9.5 4.00 28.004 粉土 4.20 19.3 9.3 4.00 26.00195 粉砂 6.20 19.7 9.7 - -6 粉土 2.20 19.3 9.3 - -7 淤泥质土 4.40 18.4 8.4 - -8 粘性土 8.00 19.9 9.9 - -层号 与

27、锚固体摩 粘聚力 内摩擦角 水土 计算方法 m，c，K值 抗剪强度擦阻力(kPa) 水下(kPa) 水下(度) (kPa)1 20.0 - - - m法 1.00 -2 60.0 5.00 3.00 合算 m法 5.00 -3 60.0 4.00 28.00 分算 m法 6.00 -4 60.0 4.00 26.00 分算 m法 7.00 -5 60.0 3.00 30.00 分算 m法 8.00 -6 60.0 4.00 24.00 分算 m法 6.00 -7 60.0 12.00 11.00 合算 m法 1.50 -8 60.0 29.00 15.00 合算 m法 5.00 -支锚信息支锚

28、 支锚类型 水平间距 竖向间距 预加力 支锚刚度 工况道号 (m) (m) (kN) (MN/m) 号1 内撑 9.000 0.400 0.00 311.11 22 内撑 3.000 4.700 500.00 384.00 43 内撑 3.000 3.000 600.00 384.00 6水泥土墙截面参数水泥土墙厚度b(m) 0.850截面承载力计算方法 型钢水泥土墙规程法型钢布置形式 插一跳一型20相邻搅拌桩间距(m) 0.600水泥土最薄弱截面处厚度(mm) 600型钢形心距坑边距离d(m) 0.425相邻型钢翼缘之间净距L1(mm) 442型钢面积A(cm2) 228.760型钢惯性矩I

29、(cm4) 194607.000型钢截面抵抗矩W(cm3) 5560.000型钢腹板厚度tw(mm) 13型钢翼缘宽度bf(mm) 158型钢面积矩Sx(cm3) 3124.000钢材抗弯强度设计值(MPa) 500.000钢材抗剪强度设计值(MPa) 100.000型钢高度h(mm) 700.000工况信息工况 工况 深度 支锚号 类型 (m) 道号1 开挖 0.900 -2 加撑 - 1.内撑3 开挖 5.600 -4 加撑 - 2.内撑5 开挖 8.600 -6 加撑 - 3.内撑7 开挖 12.100 -设计结果结构计算内力位移包络图：21截面计算内力取值序号 内力类型弹性法计算值经典

30、法计算值基坑外侧最大弯矩(kN.m) 438.29 1126.951 基坑外侧最大弯矩距墙顶(m) 19.00 21.50基坑内侧最大弯矩(kN.m) 606.37 1018.52基坑内侧最大弯矩距墙顶(m) 11.50 11.50基坑最大侧压力(kPa) 138.61 138.61基坑最大侧压力距墙顶(m) 12.10 12.10型钢截面承载力验算：抗弯计算截面距离墙顶 11.50m最大截面弯矩设计值M = F0Mk = 1.251.10606.37 = 833.76kN.m22抗剪计算截面距离墙顶 8.10m最大截面剪力设计值Q = F0Vk = 1.251.10370.29 = 509.

31、14kN1) 型钢抗弯强度验算:MW 833.769266.67 103 89.97 f 500.00型钢抗弯强度满足!2) 型钢抗剪强度验算:QSxI 509.14 3124.00324345.00 13 102 37.72 fv 100.00型钢抗剪强度满足!型钢截面局部承载力验算：计算截面距离墙顶 12.10m， 最大土压力值 = 138.61 kPa型钢与水泥土之间单位深度范围内的错动剪力标准值：V1k = q1L1/2 = 138.610.44/2=30.63kN/m水泥土最薄弱截面处单位深度范围内的剪力标准值：V2k = q1L2/2 = 138.610.60/2=41.58kN/

32、m1) 型钢与水泥土之间的错动抗剪验算:1 F 0 V1kde1 1.25 1.10 30.63775.00 0.05 ck2 1.001.60 0.62型钢错动抗剪强度满足!2) 水泥土最薄弱截面处的局部抗剪强度验算:2 F 0 V2kde2 1.25 1.10 41.58600.00 0.10 ck2 1.001.60 0.62最薄弱截面处的局部抗剪强度满足!抗倾覆稳定性验算KQ EpkZp G umB zGEakza Kov 1.3KQ 3188.53 4.81 327.68 0.43 70933.343752.35 8.28 2.779抗倾覆稳定性系数 KQ = 2.779 = 1.3

33、0， 满足规范要求。抗滑移稳定性验算Kh Epk G um tan cBEak Ksl23Kh 3188.53 3555.56 327.68 tan 11.00 12.00 0.853752.35 1.817抗滑安全系数 Kh = 1.817 = 1.20， 满足规范要求。整体稳定验算滑裂面数据整体稳定安全系数 K s = 1.353圆弧半径(m) R = 16.793圆心坐标X(m) X = -2.572圆心坐标Y(m) Y = 2.007抗隆起验算从支护底部开始，逐层验算抗隆起稳定性，结果如下：Ks m2ldNq cNcm1 h ld q0Khe24支护底部，验算抗隆起：Ks = 2.377 1.800，抗隆起稳定性满足。5 主线隧道典型断面整体协同计算由于本工程主线隧道基坑属于狭长型长条基坑，基坑采用SMW工法桩结合对撑支护型式，为简化计算工作量，本次整体协同计算模型选取100m长的典型断面进行建模分析，整体协同计算结果如下：协同计算基坑整体变形位移结果简图25协同计算第一道支撑层弯矩结果简图协同计算第一道支撑层轴力结果简图协同计算第二道支撑层弯矩结果简图26协同计算第二道支撑层轴力结果简图协同计算第三道支撑层弯矩结果简图协同计算第三道支撑层轴力结果简图通过上述基坑整体协同计算结果分析，基坑整体稳定满足，基坑围护体系安全可靠。