深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、. . . . I / 32深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)目 錄2 深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 112.1 工程概況 112.1.1 工程容 112.1.2 工程地質(zhì)與水文地質(zhì) 112.2 深基坑支護(hù)的型式與合理選型 132.2.1 不同基坑支護(hù)型式的特點(diǎn)與支護(hù)選型的原則 132.2.2 基坑支護(hù)方案的比較與選型論證 142.3 深基坑支護(hù)的設(shè)計(jì)要求與容 152.3.1 深基坑支護(hù)的設(shè)計(jì)要求 152.3.2 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)計(jì)算的容 162.4 森公地鐵車站南基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與力計(jì)算 172.4.1 土釘墻設(shè)計(jì) 172.4.2 排樁支護(hù)設(shè)計(jì) 232.4.3 鋼支撐設(shè)計(jì) 302.5 深基坑開挖的信息化施工 332.6

2、小結(jié) 35. . . . 1 / 32. . . . 2 深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1 工程概況2.1.1 工程容根據(jù)勘察報(bào)告，森林公園站位于區(qū)辛店村天辰路與辛店村路交叉處地下，主體結(jié)構(gòu)呈南北走向，車站中心里程為 K4+2.000，軌頂標(biāo)高為 28.986m，埋深為 15.6m 左右，擬建車站設(shè)出入口 4 個(gè)，在東南與東北各設(shè)一個(gè)通風(fēng)道，在主體站兩側(cè)設(shè)風(fēng)亭 2 個(gè)。該車站為地下二層三跨島式站臺，主體結(jié)構(gòu)南北長 179.400m，其中南段長約73.50m，寬為 33.00m；中間段長為 40.5m，寬為 23.10m；北段長約 65.40m，寬42.700m。該站結(jié)構(gòu)底板標(biāo)高為 27.296m，底板

3、埋深為 17.11417.564m 左右。主體結(jié)構(gòu)頂板標(biāo)高為 35.60m 左右，頂板埋深為 9.0m 左右。本站擬采用明挖法施工。本站位于天辰路與辛店村路交叉處地下，天辰路呈南北走向，辛店村路呈東西向，公路寬約 8m 左右，勘察時(shí)天辰路東側(cè)有少量平房，其它部位較平坦，無障礙物。森公站是地鐵奧運(yùn)支線上的第三座車站，位于中軸路與辛店村路相交的十字路口下，車站橫跨辛店村路，本站為奧運(yùn)支線北端終點(diǎn)站，車站北側(cè)設(shè)折返線。車站南北中軸線與城市中軸線重合。2.1.2 工程地質(zhì)與水文地質(zhì)（1）工程地質(zhì)依據(jù)地鐵奧運(yùn)支線工程巖土工程勘察報(bào)告 ，本站所處地層依順序可分為：本次勘察揭露地層最大深度為 40.0m，地

4、層層序自上而下依次為：人工填土層：粉土填土1層：褐色黃褐色，稍密，飽和，含磚渣、灰渣、水泥塊、樹根等，局部夾粉質(zhì)粘土填土、砂質(zhì)粉土填土；雜填土層：雜色，稍密，濕飽和，以房渣土為主，含磚塊、碎石，白灰渣。該層層底標(biāo)高為 39.4043.15m。第四紀(jì)全新世沖洪積層：粉土層：褐黃色，中密密實(shí)，很濕，av=0.0670.180MPa-1，屬中壓縮性低壓縮性土，含云母、氧化鐵、石與有機(jī)質(zhì)。粉質(zhì)粘土1層：灰色，硬塑，av=0.131MPa-1，屬中壓縮性土，含云母、氧化鐵、有機(jī)質(zhì)，石；. . . . 3 / 32粉細(xì)砂3層：褐黃色灰色，中密，飽和，N=2142，屬中壓縮性低壓縮性土；該層層底標(biāo)高為 33

5、.7036.85m；粉質(zhì)粘土層：褐黃色，硬塑，av=0.1830.523MPa-1，屬中高壓縮性中壓縮性土，含云母、氧化鐵、石；粘土1層：褐黃色，硬塑，av=0.2250.275MPa-1，屬中壓縮性土，含氧化鐵，該層呈透鏡體存在；粉土2層：褐黃色，密實(shí)，濕很濕，av=0.0950.182MPa-1，屬中壓縮性低壓縮性土，含云母、氧化鐵；粉細(xì)砂3層：灰色，飽和，密實(shí)，N=22 左右，屬低壓縮性土，含氧化鐵；該層層底標(biāo)高為 24.1526.40m。第四紀(jì)晚更新世沖洪積層：粉質(zhì)粘土層：褐黃色，硬塑，av=0.1780.250MPa-1，屬中壓縮性土，含云母、氧化鐵、石，呈透鏡體存在；粘土1層：棕黃

6、色，硬塑，av=0.1510.293MPa-1，屬中壓縮性土，含氧化鐵、石；粉土2層：褐黃色，密實(shí)，很濕，av=0.1160.128MPa-1，屬中壓縮性土，含云母、氧化鐵；細(xì)中砂3層：褐黃色，密實(shí)，飽和，N=3652，屬低壓縮性土，含個(gè)別礫石。本層普遍存在，層底標(biāo)高為 13.4018.60m。卵石圓礫層：雜色，密實(shí)，飽和，N63.5=8490，屬低壓縮性土，亞圓形，最大粒徑 100mm，一般粒徑 20-30mm，粒徑大于 20mm 的顆粒含量約為總質(zhì)量的 70。中粗砂充填，母巖成份為輝綠巖、砂巖和礫巖；中粗砂1層：褐黃色，密實(shí)，飽和，屬低壓縮性土，含礫石；本層層底標(biāo)高為 11.6015.12

7、m，部分鉆孔未穿透此層。粉質(zhì)粘土層：褐黃色，硬塑，av=0.2080.316MPa-1，屬中壓縮性土，含云母、氧化鐵；粉土2層：褐黃色，密實(shí)，很濕，av=0.1300.137MPa-1，屬中壓縮性土，含云母、氧化鐵；本層普遍存在，部分鉆孔未能穿透此層。粉細(xì)砂2層：褐黃色，密實(shí)，飽和，屬低壓縮性土。粉質(zhì)粘土2層：褐黃色，硬塑，av=0.084MPa-1左右，屬低壓縮性土，含云母、氧化鐵；（2）水文地質(zhì). . . . 本段線路測得兩層地下水，分別為上層滯水和承壓水，未測得潛水，各層地下水情況分述如下：上層滯水：該層水水位標(biāo)高 40.2943.42m（水位埋深 1.03.9m） ，含水層為粉土填土層

8、、雜填土1層、粉土層、粉細(xì)砂層。觀測時(shí)間為 2002 年 7 月 22日2003 年 8 月 14 日，補(bǔ)給來源主要為管道滲漏和地表水系、大氣降水補(bǔ)給，主要以蒸發(fā)和向下越流補(bǔ)給下層潛水方式。承壓水：該層地下水含水層為卵石圓礫層、中粗砂1層，透水性好，水頭標(biāo)高為 22.6923.00m（水頭埋深為 21.5021.70m） ，觀測時(shí)間為 2003 年 7 月 13日2003 年 7 月 14 日，該層水具弱承壓性，主要接受側(cè)向徑流補(bǔ)給與越流補(bǔ)給，以側(cè)向徑流方式排泄，地下水流向自西向東。根據(jù)工程地質(zhì)勘察報(bào)告，本區(qū)段地下水對混凝土結(jié)構(gòu)無腐蝕性，在干濕交替環(huán)境下，對鋼筋混凝土中的鋼筋具弱腐蝕性，對鋼結(jié)

9、構(gòu)具弱腐蝕性。根據(jù)歷年最高水位與近 3-5 年最高水位，參考鉆探時(shí)的實(shí)測地下水位，并考慮該場區(qū)的水文地質(zhì)條件，建議設(shè)防水位按 43.00 米考慮，用于抗浮驗(yàn)算。2.2 深基坑支護(hù)的型式與合理選型基坑支護(hù)設(shè)計(jì)中首要的任務(wù)就是選擇合適的支護(hù)型式，然后進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算分析，根據(jù)計(jì)算分析進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，包括結(jié)構(gòu)截面、支撐或錨桿尺寸、入土深度等的設(shè)計(jì)。同一個(gè)基坑，若采用不同的支護(hù)型式，造價(jià)相差可能是巨大的。因此，合理地選擇基坑支護(hù)型式是很重要的。2.2.1 不同基坑支護(hù)型式的特點(diǎn)與支護(hù)選型的原則（1）基坑支護(hù)型式的特點(diǎn)與適用圍放坡：適用于場地開闊、無變形控制要求、造價(jià)低的情況。土釘支護(hù)：一般適用周

10、邊構(gòu)筑物少、地質(zhì)條件較好的情況，軟土或砂層地質(zhì)要慎用或采取加強(qiáng)型方案。土釘支護(hù)對位移控制缺乏合理的計(jì)算理論，因此，對位移有嚴(yán)格要求的場地應(yīng)慎用，造價(jià)較低。排樁支護(hù)：排樁支護(hù)剛度好，適應(yīng)性廣，結(jié)合樁間止水也可用于砂層，止水效果沒有連續(xù)墻好，造價(jià)低于連續(xù)墻而大于土釘墻。重力式攪拌樁擋土結(jié)構(gòu)：一般適用于 7m 以的軟土地基基坑、且周邊對位移要求不很高的情況。地下連續(xù)墻：通常連續(xù)墻的厚度為 600mm、800mm、1000mm，也有厚達(dá) 1200mm 的，但較少用。地下連續(xù)墻剛度大、止水效果好、是支護(hù)結(jié)構(gòu)中最強(qiáng)的支護(hù)型式，適用于地質(zhì)條件差和復(fù)雜、基坑深度大、周邊環(huán)境要求高的基坑支護(hù)，但造價(jià)較高，施工要

11、. . . . 5 / 32求專用設(shè)備。支撐形式：主要有砼支撐、鋼支撐和錨桿，一般砼支撐剛度大，但拆除不方便；鋼支撐剛度相對小一些，但拆除方便，可預(yù)加軸力達(dá)到控制位移的目的；錨桿剛度小，位移控制主要通過施加預(yù)應(yīng)力來實(shí)現(xiàn)，錨桿一般要打入基坑以外的地下場地，會對周邊環(huán)境有一定的影響，最好要求有較好的錨固土層。（2）基坑支護(hù)選型的原則要合理選擇基坑支護(hù)的型式，一方面要深刻了解各種支護(hù)型式的特點(diǎn)，包括其合理性、優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，另一方面要結(jié)合地質(zhì)條件和周邊的環(huán)境和工程造價(jià)進(jìn)行綜合考慮，因此，選型的原則應(yīng)主要考慮三個(gè)方面：不同基坑支護(hù)型式的特點(diǎn)；地質(zhì)條件和周邊的環(huán)境；工程造價(jià)。2.2.2 基坑支護(hù)方案的比較與

12、選型論證基坑支護(hù)型式的合理選擇，是基坑支護(hù)設(shè)計(jì)的首要工作，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、周邊環(huán)境的要求與不同支護(hù)型式的特點(diǎn)、造價(jià)等綜合確定。一般當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件好，周邊環(huán)境要求較寬松時(shí)，可采用柔性支護(hù)，如土釘墻等；當(dāng)周邊環(huán)境要求高時(shí)，應(yīng)采用較剛性的支護(hù)型式，以控制水平位移，如排樁或地下連續(xù)墻等。同樣，對于支撐的型式，當(dāng)周邊環(huán)境要求較高，地質(zhì)條件較差時(shí)，采用錨桿易造成周邊土體的擾動并影響周邊環(huán)境的安全，采用支撐型式較好；當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件特別差、基坑深度較深、周邊環(huán)境要求高時(shí)，可采用地下連續(xù)墻這種最強(qiáng)的支護(hù)型式。森林公園站南基坑開挖較深，并且開挖方式采用的是分層分步開挖的方式，這就決定了不能只用單一的支護(hù)型式，需要多種支護(hù)

13、方式并用，才能達(dá)到基坑安全、施工方便且滿足開挖方式各個(gè)方面的要求。（1） 基坑支護(hù)方案的比較錨固支護(hù)錨固支護(hù)就是在排樁支護(hù)之后，在樁頂增設(shè)一條鎖口梁。使用此支護(hù)型式是在使用排樁支護(hù)的前提下進(jìn)行的，不能夠單獨(dú)使用此支護(hù)型式，但作為排樁支護(hù)的輔助支護(hù)型式不僅是可行的而且是必要的。一方面，可以增加基坑支護(hù)的整體性，另一方面可以在有限的施工空間加強(qiáng)、提高支護(hù)體系的作用。所以此支護(hù)型式不能單獨(dú)使用，只能與排樁支護(hù)相互結(jié)合使用。土釘墻支護(hù)土釘墻支護(hù)是在基坑開挖過程中將較密排列的細(xì)長桿件土釘置于原位土體中，并在坡面上噴射鋼筋網(wǎng)混凝土面層。在實(shí)際施工中是邊開挖邊支護(hù)，且施工快捷簡便，. . . . 經(jīng)濟(jì)可靠，

14、是適合此基坑開挖方式的支護(hù)型式。但由于基坑二級開挖的深度比較深，所以土釘墻支護(hù)不得單獨(dú)使用。排樁支護(hù)考慮到地下連續(xù)墻工程浩大，造價(jià)比較高，不夠經(jīng)濟(jì)，所以選用排樁支護(hù)。排樁支護(hù)與地下連續(xù)墻相比，施工簡單，不需要專用設(shè)備，而且造價(jià)比連續(xù)墻低，根據(jù)奧運(yùn)地鐵支線森林公園站巖土工程勘察報(bào)告 ，土質(zhì)多以粉質(zhì)粘土為主，擬建基坑深17.4m，一級開挖 7.4m，二級開挖 10m。由于基坑較深，只用土釘墻支護(hù)滿足不了安全與施工，選用排樁支護(hù)在經(jīng)濟(jì)、安全、施工管理、設(shè)備方面較為合理。因此，一級開挖選用土釘墻支護(hù)，二級開挖選用排樁支護(hù)的基坑圍護(hù)方式是適用于本擬建基坑的支護(hù)方案。水泥土攪拌樁水泥土攪拌樁的攪拌支護(hù)主要

15、將基坑坑壁的土層，在開挖前用水泥和固化劑進(jìn)行原位攪拌改性，提高土的強(qiáng)度，也可形成壁狀或柵狀的地下水泥土樁、墻的隔水帷幕，阻止地下水侵入。深基坑支護(hù)中采用水泥攪拌樁，雖然造價(jià)不高，但是基坑的開挖深度不宜大于 7m，所以，水泥土攪拌樁不能作為此擬建基坑的支護(hù)形式。地下連續(xù)墻連續(xù)墻雖然有很多優(yōu)點(diǎn)，如：適用于各種土質(zhì)；施工時(shí)震動小，噪聲低；而且可在各種復(fù)雜條件下進(jìn)行施工。但是，地下連續(xù)墻也有它自身的不足之處，如：施工現(xiàn)場管理不善會造成現(xiàn)場泥濘泛濫；地下連續(xù)墻造價(jià)較高，不夠經(jīng)濟(jì)等。根據(jù)奧運(yùn)支線森林公園站巖土工程勘察報(bào)告擬建基坑土質(zhì)以粉質(zhì)粘土為主，土質(zhì)比較好，承載力比較高，如果用地下連續(xù)墻作為支護(hù)結(jié)構(gòu)，不

16、夠經(jīng)濟(jì)。況且，在使用地下連續(xù)墻的同時(shí)，前場管理必須加強(qiáng)，這樣不僅增加了管理上的難度，而且也增加了投資成本。所以，地下連續(xù)墻不宜使用。（2）支護(hù)方案綜上所述，此深基坑一級開挖采用土釘墻支護(hù)，二級開挖采用排樁（鉆孔灌注樁）支護(hù)型式比較適用于此基坑，且滿足基坑安全、施工方便和開挖方式等各方面的要求。2.3 深基坑支護(hù)的設(shè)計(jì)要求與容2.3.1 深基坑支護(hù)的設(shè)計(jì)要求基坑支護(hù)作為一個(gè)結(jié)構(gòu)體系，應(yīng)要滿足穩(wěn)定和變形的要求，即通常規(guī)所說的兩種極限狀態(tài)的要求，即承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。所謂承載能力極限狀態(tài)即基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞、傾倒、滑動或周邊環(huán)境的破壞，出現(xiàn)較大圍的失穩(wěn)。一般的設(shè). . . . 7 /

17、32計(jì)要不允許支護(hù)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)這種極限狀態(tài)的。而正常使用極限狀態(tài)則是指支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形或由于開挖引起周邊土體產(chǎn)生的變形過大，影響正常使用，但未造成結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)。因此，基坑支護(hù)設(shè)計(jì)相對于承載力極限狀態(tài)要有足夠的安全系數(shù)，不致使支護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生失穩(wěn)，而在保證不出現(xiàn)失穩(wěn)的條件下，還要控制位移量，不致影響周邊構(gòu)筑物的安全使用，即在正常使用極限狀態(tài)之。因而，作為設(shè)計(jì)的計(jì)算理論，不但要能計(jì)算支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定問題，還應(yīng)要計(jì)算其變形，并根據(jù)周邊環(huán)境條件，控制變形在一定的圍。一般的支護(hù)結(jié)構(gòu)位移控制以水平位移為主，主要是水平位移較直觀，易于監(jiān)測。水平位移控制多大為合適，與周邊環(huán)境的要求有關(guān)，這就是通常規(guī)中所謂的基坑安全等級的劃

18、分，對于基坑周邊有較重要的構(gòu)筑物需要保護(hù)的，則應(yīng)控制小變形，此即為通常一級基坑的位移要求；對于周邊空曠、無構(gòu)筑物需保護(hù)的，則位移量可大一些，理論上只要保證穩(wěn)定即可，此即為通常三級基坑的位移要求；介于一級和三級之間的，則為二級基坑的位移要求。對于一級基坑的最大水平位移，一般不宜大于 30mm，對于較深的基坑，應(yīng)小于0.3%H（H 為基坑開挖深度） 。對于一般的基坑，其最大水平位移也不宜大于 50mm。一般最大水平位移在 30mm 地面不會有明顯的裂縫，當(dāng)最大水平位移在 4050mm 會有可見的地面裂縫，因此，一般的基坑最大水平位移應(yīng)控制不大于 50mm 為宜，否則會產(chǎn)生較明顯的地面裂縫和沉降，感

19、觀上會產(chǎn)生不安全的感覺。一般較剛性的支護(hù)結(jié)構(gòu)，如擋土樁、連續(xù)墻加支撐體系，其位移較小，可控制在30mm 之，對于土釘支護(hù)，除地質(zhì)條件較好，且采取超前支護(hù)、預(yù)應(yīng)力錨桿等加強(qiáng)措施后可控制較小位移外，一般都會大于 30mm。2.3.2 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)計(jì)算的容支護(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算容應(yīng)根據(jù)不同的支護(hù)型式而要求不同，主要可以分為三大類，即較剛性的支護(hù)結(jié)構(gòu)、土釘支護(hù)、重力式擋土結(jié)構(gòu)。1.支護(hù)結(jié)構(gòu)支護(hù)結(jié)構(gòu)包括地下連續(xù)墻、排樁、鋼板樁等，其計(jì)算的容主要為：（1）支護(hù)結(jié)構(gòu)的力，包括支護(hù)結(jié)構(gòu)的彎矩、剪力；（2）支護(hù)結(jié)構(gòu)的位移；（3）支撐或錨桿的軸力；（4）入土深度；（5）水位下降對周邊環(huán)境的影響；（6）連系梁的力，包括彎矩

20、和剪力；（7）坑底隆起或底部地基強(qiáng)度；（8）抗?jié)B透穩(wěn)定。. . . . 2.土釘支護(hù)土釘支護(hù)一般要計(jì)算以下容：（1）土釘力；（2）整體穩(wěn)定；（3）基坑底或施工過程坑底的地基強(qiáng)度；（4）位移，主要是水平位移；（5）面板受力。3.重力式擋土結(jié)構(gòu)重力式擋土結(jié)構(gòu)一般要計(jì)算以下容：（1）抗傾、抗滑移；（2）整體穩(wěn)定與底部地基強(qiáng)度；（3）水平位移與轉(zhuǎn)動；（4）墻身應(yīng)力。2.4 森公地鐵車站南基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與力計(jì)算2.4.1 土釘墻設(shè)計(jì)經(jīng)過降水后，使地下水降至設(shè)計(jì)標(biāo)高-9.4m，這時(shí)就可以進(jìn)行基坑土方的開挖。采取的支護(hù)方式是邊開挖邊進(jìn)行土釘墻的支護(hù)。1.0m 7.4m-6.0m1.0m3.4mI=1/10

21、1.0m0.00m10.4m1 土壓力的計(jì)算擬建基坑采取分層開挖的方式，第一層開挖 7.4m，地下含水層在地下-5.5m-8m處，區(qū)地下水位線為-6m。降水后地下水位線降至地下-9.4m 處。在基坑頂部承受擬定圖 2.1 環(huán)形井點(diǎn)剖面圖. . . . 9 / 32的均布荷載，荷載值為，計(jì)算簡圖如 2.2 所示。2/20mkN表表 2.12.1 地層描述與物理力學(xué)指標(biāo)地層描述與物理力學(xué)指標(biāo)地層分類層厚（m）天然重度（）3/mkN粘聚力c（）kPa摩擦角（ ）液性指數(shù)粉土 5 16.98 27 18 0.36粉土 6.1 16.83 28 18 0.75粉土 1.6 17.71 20 12 0.4

22、4粉質(zhì)粘土 3.5 18.85 30 16 0.373.5m1.6m5m-7.4m20kN/m=16.98kN/mc=27kPa=18=16.83kN/mc=28kPa=12=17.71kN/mc=20kPa=12=18.85kN/mc=30kPa=16-9.4m6.1m（1）基坑外側(cè)豎向應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值，按JGJ120-99規(guī)第 3.4.2-1 式計(jì)算：aik （2.1）kokrkaik1式中：作用于深度處的豎向應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值；aikiz圖 2.2 計(jì)算簡圖. . . . 基坑外側(cè)任意深度處的自重豎向應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值；rkiz、基坑外側(cè)任意深度處的附加豎向應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值；okk1iz其中，計(jì)算點(diǎn)位于基坑開挖面以

23、上時(shí)按JGJ120-99第 3.4.2-2 式計(jì)算： imjrkz（2.2）計(jì)算點(diǎn)位于基坑開挖面以下時(shí)按JGJ120-99第 3.4.2-3 式計(jì)算： （2.3）hmhrk式中：、深度以上、開挖面以上土的加權(quán)平均天然重度；mjmhiz、可按JGJ120-99規(guī)第 3.4.2-4 條計(jì)算：okk1 （2.4）0qok （2.5）01k基坑外側(cè)水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值按JGJ120-99規(guī)第 3.4.1-1 條公式計(jì)算： （2.6）2ajkajkaiikieKcKa式中：支護(hù)結(jié)構(gòu)水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值；ajke基坑外側(cè)豎向應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值；ajk第 層的主動土壓力系數(shù)；iKai三軸試驗(yàn)（當(dāng)有可靠經(jīng)驗(yàn)時(shí)可采用直接剪切試驗(yàn)）

24、確定的第 層土固結(jié)不排水ikci（快）剪粘聚力標(biāo)準(zhǔn)值。地面處主動土壓力為0ekPaKacKaqe698.28727. 0272528. 020211100. . . . 11 / 32地面以下 1.4m 處主動土壓力為4 . 1e1111104 . 12)(KacKazqekPa147.16地面以下 2.9m 處主動土壓力為9 . 2e111211109 . 22)(KacKazzqe698. 2kPa地面以下 4.4m 處主動土壓力為4 . 4e11131221104 . 42KacKazzzqekPa749.10地面以下 5m 處第二層土中主動土壓力為5e11144332211052Kac

25、KazzzzqekPa129.16地面以下 5m 處第四層土中的主動土壓力為5e22244332211052KacKazzzzqekPa6752.14地面以下 5.9m 處主動土壓力為9 . 5e2225342321109 . 52KacKazzzzzqe673.22kPa地面以下 7.4m 處主動土壓力為4 . 7e2226524321104 . 72KacKazzzzzzqekPa0 .36基坑底部以下 3.7m 處主動土壓力為7 . 3e=22232221107 . 32KacKazzzqekPa881.66作用于基坑底面以下深度處的豎向應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值按JGJ120-99規(guī)第 3.5.2jz

26、pjk. . . . 條公式計(jì)算： （2.7）jmjpjkz式中：深度以上土的加權(quán)平均天然重度；mjjz計(jì)算點(diǎn)深度；jz（2）對于粉土與粘性土基坑側(cè)水平抗力標(biāo)準(zhǔn)值按JGJ120-99規(guī)第 3.5.1-2 條公式計(jì)算： （2.8）iikpipjkpjkKpcKe2基坑底部處被動土壓力為0pekPaKpcep056.77376. 12822220基坑底 3.7m 處被動土壓力為7 . 3e222747 . 32KpcKpzepkPa997.1942 土釘墻支護(hù)設(shè)計(jì)（1）初步設(shè)計(jì)初步設(shè)計(jì)土釘墻坡面與水平面的夾角為為各土層厚度加權(quán)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值：75k 土釘與水平面夾角184 . 25184 . 218

27、5k15. . . . 13 / 321.5m0.9m0.6m1.5m1.5m1.4m28.698kPa16.174kPa2.698kPa10.7499kPa16.1292kPa22.673kPa36kPa66.881kPa14.6752kPa194.997kPa77.056kPa3.7m土釘間的水平間距為，垂直距離，土釘錨固體直徑，mSx1mSz1mmdn100土釘鋼筋采用 II 級鋼筋，鋼筋直徑為 20mm。（2）土釘計(jì)算長度荷載折減系數(shù)按JGJ120-99規(guī)第 6.1.3 條公式計(jì)算：= （2.9）245tan/tan12tan12tan2kkk88768. 0單根土釘受拉荷載標(biāo)準(zhǔn)值按J

28、GJ120-99規(guī)第 6.1.2 條公式計(jì)算： （2.10）jzjxiajkjkSSeTcos/式中：荷載折減系數(shù)；第 j 個(gè)位置處的基坑水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值；ajke第 j 根土釘與相鄰?fù)玲數(shù)钠骄?、垂直間距；zjxjss ,第 j 根土釘與水平面的夾角；j基坑側(cè)壁安全等級為三級時(shí)，土釘抗拉承載力按JGJ120-99規(guī)第 6.1.4 條計(jì)算：圖 2.3 土壓力示意圖. . . . isiknjsujlqdT1（2.11）式中：土釘抗拉承載力分項(xiàng)系數(shù)，取 1.3；s第 j 根土釘錨固直徑；njd土釘穿越第 i 層土土體與錨固體極限摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值，應(yīng)由現(xiàn)場試驗(yàn)確定，如無實(shí)sikq驗(yàn)資料，可采用JGJ1

29、20-99規(guī)表 6.1.4 確定；第 j 根土釘在直線破裂面外穿越第 i 層穩(wěn)定土體的長度，破裂面與水平面的夾角為il。2k單根土釘抗拉承載力計(jì)算應(yīng)符合JGJ120-99規(guī)第 6.1.1 條公式： （2.12）ujjkTT025. 1式中：建筑基坑側(cè)壁重要性系數(shù)；0第 j 根土釘受拉荷載標(biāo)準(zhǔn)值；jkT第 j 根土釘抗拉承載力設(shè)計(jì)值。ujT根據(jù) 6.1.2 條公式、6.1.4 條公式、6.1.1 條公式可導(dǎo)出： （2.13）jknjsisikTdlq25. 10其中：=1.00. . . . 15 / 32(+ )/2=(85+18 )/2=51.5A23.515BOkq =20kN/m 02土

30、釘長度如表 2.2 土釘長度計(jì)算表中所示。（3）混凝土面層構(gòu)造設(shè)計(jì)噴射混凝土面層并配置雙層鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)選 HPB235，直徑為，間距為 200mm。6該網(wǎng)在基坑頂面翻過 0.8m，用、長 0.8m 的鋼筋打入土中固定間距 2m。22雙層鋼筋網(wǎng)噴射混凝土厚 100mm，強(qiáng)度等級為 C30。坡面上下段鋼筋網(wǎng)搭接長度為 400mm，土釘頂端焊接 4 根、長 0.2m 的井字鋼筋22架，把鋼筋網(wǎng)固定在土釘上。土釘鉆孔中注漿材料為 M10 的水泥砂漿。表表 2.22.2 土釘長度計(jì)算表土釘長度計(jì)算表序號土層AOAOAB4 . 0（sikq）kPa（sike）2/mkNsikajkiqel165. 5（

31、）mieilABl（）m實(shí)際（eil）m117.252.948.76-12.466構(gòu)造2.96216.182.47248.76-16.146構(gòu)造2.4726315.152.0648.76-7.181構(gòu)造2.066414.121.64824.541.7840.3754.4956513.091.2362010.752.7765.8668612.060.82422.3218.234.2196.2798圖 2. 土釘長度計(jì)算簡圖. . . . 711.030.41224.6827.1165.6756.70582.4.2 排樁支護(hù)設(shè)計(jì)1. 排樁設(shè)計(jì)計(jì)算（1）計(jì)算系數(shù)按JGJ120-99第 3.4.3 條

32、公式計(jì)算主動土壓力系數(shù) )245(tan2iiKa（2.14）式中：第 i 層的主動土壓力；iKa三軸試驗(yàn)（當(dāng)有可靠經(jīng)驗(yàn)時(shí)可采用直接剪切試驗(yàn)）確定的第 i 層土固結(jié)不排水ik（快）剪摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值。727. 0)21845tan()245tan(11Ka528. 01Ka809. 0)21245tan()245tan(22Ka656. 02Ka754. 0)21645tan()245tan(33Ka568. 03Ka754. 0)21645tan()245tan(44Ka568. 04Ka按JGJ120-99第 3.5.3 條公式計(jì)算被動土壓力系數(shù)： )245(tan2ikiKp（2.15）式中

33、：第 i 層的被動土壓力；iKp三軸試驗(yàn)（當(dāng)有可靠經(jīng)驗(yàn)時(shí)可采用直接剪切試驗(yàn)）確定的第 i 層土固結(jié)不排水ik（快）剪摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值。376. 1)21845tan()245tan(11Kp894. 11Kp. . . . 17 / 32234. 1)21245tan()245tan(22Kp21.523Kp 327. 1)21645tan()245tan(33Kp761. 13Kp327. 1)21645tan()245tan(44Kp761. 14Kp20kN/m2=16.83 kN/m3 C=28kPa =18 =12 C=20kPakN/m=17.71 =18.69 kN/m3 C=30k

34、Pa =16kN/m=18.85 C=26kPa =1633（2）計(jì)算土壓力基坑外側(cè)豎向力標(biāo)準(zhǔn)值，按JGJ120-99規(guī)第 3.4.2-1 式計(jì)算：ajk （2.16）kokrkajk1式中：作用于深度處的豎向應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值；ajkjz其中，計(jì)算點(diǎn)位于基坑開挖面以上時(shí)按JGJ120-99第 3.4.2-2 式計(jì)jmjrkz算；計(jì)算點(diǎn)位于基坑開挖面以下時(shí)按JGJ120-99第 3.4.2-3 式計(jì)算： （2.17）hmhrk圖 2.5 土壓力計(jì)算簡圖. . . . 式中：開挖面以上土的加權(quán)平均天然重度；mh當(dāng)距支護(hù)結(jié)構(gòu)外側(cè)，地表作用有寬度為的條形附加荷載時(shí)，基坑外側(cè)深度1b0b1qCD 圍的附加豎向

35、應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值可按下式計(jì)算：k1 （2.18）基坑外側(cè)水平100112bbbqk01k荷載標(biāo)準(zhǔn)值按JGJ120-99規(guī)第 3.4.1-1 條公式計(jì)算： （2.19）iikaiajkajkKacKe2式中：支護(hù)結(jié)構(gòu)水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值；ajke基坑外側(cè)豎向應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值；ajk第 i 層的主動土壓力系數(shù)；iKa三軸試驗(yàn)（當(dāng)有可靠經(jīng)驗(yàn)時(shí)可采用直接剪切試驗(yàn)）確定的第 i 層土固結(jié)不ikc排水（快）剪粘聚力標(biāo)準(zhǔn)值。q4545CD451k01b1b000圖 2.6 局部荷載作用時(shí)基坑外側(cè)附加豎向應(yīng)力計(jì)算簡圖. . . . 19 / 32 作用于基坑底面以下深度處的豎向應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值按JGJ120-99規(guī)第 3.5.2jz

36、pjk條公式計(jì)算： （2.20）jmjpjkz式中：深度以上土的加權(quán)平均天然重度；mjjz計(jì)算點(diǎn)深度；jz對于粉土與粘性土基坑側(cè)水平抗力標(biāo)準(zhǔn)值按JGJ120-99規(guī)第 3.5.1-2 條公式計(jì)算： （2.21）iikpipjkpjkKpcKe2（3）嵌固深度的計(jì)算由于第一階段開挖 7.4m，所以在距第二階段開挖的基坑 3m 的地方就有了附加荷載。此荷載按半無限荷載作用在第二階段的基坑開挖面以下的土體。在深度 7.4m 處的荷載：221120hhq2/292.145mkN第一道支撐力的計(jì)算以基坑 7.4m 為開挖基準(zhǔn)面，挖土深度為 3.0m。在基準(zhǔn)面處設(shè)支撐?；鶞?zhǔn)面處主動土壓力為：0e002.3

37、6727. 0282528. 0292.14521110KacqKaekPa3m 深度處主動土壓力為：3e222221132KacKahhqe287.107kPa開挖基準(zhǔn)面下距離處，土壓力為 0：2d2223222222KadeKpcKpdmKaKpKpced76. 322222232C 點(diǎn)以上全部土壓力合力為：1Ea. . . . 11136.002 107.28733.76 107.287488.287/22EakN m 在 C 點(diǎn)處的彎矩值：1Ea1Ma111yEaMa 1795.611mmkN/1113.677MaymEa求：1T1111795.611265.623/33.76MaTk

38、N ma最大彎矩作用點(diǎn)處：ma02121eaEaTm287.1072deammade2287.1073.29mammadm47. 02107.2873.2993.8763.76ekPa maxMmmkN/06.336第二道支撐力的計(jì)算：第二階段挖土深度為 10m，并在-4.5m 處設(shè)支撐。10m 處深度土壓力強(qiáng)度：=138.96344444332211102KacKahhhhqekPa開挖面下距離處，土壓力為 0：3d43410444342KadeKpcKpd444441032kakpkpced2.661mC 點(diǎn)以上全部土壓力合力為：2Ea2EamkN /75.64622yEa mmkN/03

39、7.6532my626.1075.646037.65322求：2T661. 26661. 2101222TyEaTmkN /891.365. . . . 21 / 32maxM291.122mmkN/嵌固深度：021334213kakpttTTEa858. 72t803. 2tm總長度：tdl2 . 1103m15aday11136.002Eaccc1q=20kN/meT1ma2kP2. 結(jié)構(gòu)力計(jì)算結(jié)構(gòu)計(jì)算建筑基坑支護(hù)規(guī)程JGJ120-90，排樁、地下連續(xù)墻可根據(jù)受力條件分段按平面問題計(jì)算，排樁水平荷載計(jì)算寬度可取排樁的中心距 1500mm。（1）截面彎矩設(shè)計(jì)值： （2.22）cMM025.

40、1式中：截面彎矩計(jì)算值。cMmmkNM/12.63006.3365 . 125. 1（2）截面剪力設(shè)計(jì)值：圖 2.7 T1計(jì)算簡圖. . . . （2.23）cVV025. 1式中：截面剪力計(jì)算值。cV（3）支點(diǎn)力設(shè)計(jì)：支點(diǎn)結(jié)構(gòu)第 j 層支點(diǎn)力設(shè)計(jì)值：djT （2.24）cjdjTT025. 1式中：第 j 層支點(diǎn)力計(jì)算值。cjT3. 樁身配筋計(jì)算排樁直徑選 800mm，樁距 1.5m。樁身混凝土用 C30，鋼筋用 II 級，2/3 .14mmNfc2/300mmNfymms50因樁距 1.5m，故單根排樁樁身的最大彎矩：mmkNM/184.94512.6305 . 1查基坑工程手冊附表 14

41、-4，配筋選 2625。同樣由基坑工程手冊式 14-3，14-4，14-5 驗(yàn)算截面受彎截面受彎承載力：sinsinsin3233ssycmcAfrfM且022sin1sytcmAfAf式中：樁的抗彎承載力()；cMmkN 樁的橫截面面積；A樁的半徑(mm)；R縱向鋼筋所在圓周半徑(mm)，為保護(hù)層厚度；srssrrs對應(yīng)于受壓區(qū)混凝土截面面積的圓心角(rad)與的比值；2縱向受拉鋼筋截面面積與全部縱向鋼筋截面面積的比值；t. . . . 23 / 32鋼筋強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（） 。yf2/N mm53. 080043 .142542630022AfAfkcmsy查附表 14-4 得：313. 062

42、4. 0tmmrrss35050400624. 0sin313. 0sin35025426300313. 0sin4003 .1432233cM 滿足要求。1100.9/kN m m945.184/MkN m m箍筋選10200mm 螺紋箍，加強(qiáng)箍202000mm。4. 冠梁設(shè)計(jì)計(jì)算鋼筋選 II 級鋼，混凝土選 C30，保護(hù)層厚度mm，冠梁寬度（水平方向）取35a800mm，冠梁高度（豎直方向）取 1000mm，按構(gòu)造配筋：8 .1659351000800%215. 0sA2mm故選 718（）21780sAmm架立筋選 220，箍筋用10200mm，拉筋用8400mm。2.4.3 鋼支撐設(shè)計(jì)

43、1. 支撐系統(tǒng)的材料與結(jié)構(gòu)布置（1）材料的選擇支撐的材料應(yīng)根據(jù)周邊的環(huán)境要求、基坑的變形要求、施工技術(shù)條件和施工設(shè)備情況來定，表 2.3 列舉了不同支撐材料的主要優(yōu)、缺點(diǎn)。由于奧運(yùn)支線森公站由南基坑和北基坑兩個(gè)基坑組成，且與折返線相連。三個(gè)基坑的支護(hù)形式都是鉆孔灌注樁加支撐。為了節(jié)約資源、資金，以與對奧運(yùn)工程的高效、節(jié)儉、安全理念的充分體現(xiàn)，所以森林公園站南基坑采用鋼支撐為該深基坑的支撐型式。表表 2.32.3 不同支撐材料的優(yōu)、缺點(diǎn)不同支撐材料的優(yōu)、缺點(diǎn)支撐材料優(yōu) 點(diǎn)缺 點(diǎn)鋼支撐安裝、拆除方便且可施加預(yù)應(yīng)力安裝偏離會產(chǎn)生彎矩. . . . 鋼筋混凝土支撐剛度大，變形小，平面布置靈活支撐達(dá)到強(qiáng)

44、度需要時(shí)間，拆除需要爆破，拆除時(shí)間比鋼支撐長，且不能施加軸力，自重大鋼與混凝土混合支撐利用了鋼材、混凝土各自的優(yōu)點(diǎn)寬大的基坑不太適用拉錨施工面空間大軟弱地層承載力小，錨多且密，且多數(shù)不能回收，成本高（2）結(jié)構(gòu)布置支撐的平面布置本擬建工程是地層比較軟弱，周邊環(huán)境比較復(fù)雜，基坑變形要求比較高的深大基坑，所以應(yīng)選擇直撐（對撐）布置的形式。在平面不規(guī)則的基坑中，可根據(jù)實(shí)際情況用絎架、圓形、角撐等多種形式，以便土方開挖和主體工程的施工。森公站的南基坑比較規(guī)則，并且基坑寬度比較大，所以在該基坑中同時(shí)采用采用直撐與斜撐。因?yàn)楸緮M建基坑圍檁為鋼圍檁，所以沿圍檁長度方向水平支撐點(diǎn)的間距不宜大于 4m，該深基坑支

45、撐水平間距取 3m。支撐的豎向布置支撐的豎向布置要滿足圍護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和變形要求，同時(shí)還要考慮澆筑主體結(jié)構(gòu)各層樓板時(shí)的換撐措施。支撐的豎向間距一般控制在 34m，森公站擬建基坑需采用機(jī)械下坑開挖，而且在不影響底板施工的條件下盡可能放低，所以該深基坑鋼支撐豎向間距取 4m，以減小基坑開挖后圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形，但要高于底板面 60cm 以上，以便進(jìn)行底板的施工。圍檁的布置圍檁的布置沿著圍護(hù)墻的側(cè)周邊布置，這樣可以利用圍護(hù)墻墻頂?shù)乃饺α鹤龅谝坏浪街蔚膰鷻_。因?yàn)楸净拥谝坏浪街螞]有低于墻頂圈梁，所以不用另設(shè)圍檁。2. 圍檁的設(shè)計(jì)與計(jì)算圍檁在通常情況下可按水平向的受彎構(gòu)件來計(jì)算。受彎構(gòu)件的計(jì)算根據(jù)鋼

46、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)GB50017-2003 第 4.1.1 式計(jì)算。在主平面受彎的實(shí)腹構(gòu)件，其抗彎強(qiáng)度應(yīng)按下列規(guī)定計(jì)算： （2.25）fWMWMnyyynxxx式中：同一截面處繞 X 軸和 Y 軸的彎矩（對工字形截面：X 軸為強(qiáng)軸，Y 軸yxMM ,. . . . 25 / 32為弱軸） ；對 X 軸和 Y 軸的凈截面模量；nynxWW ,截面塑性發(fā)展系數(shù)；對工字形截面，；yx,05. 1x20. 1y鋼材的抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。fmkNqlMx3 .107535.34818122根據(jù)抗彎強(qiáng)度選擇截面，需要的截面模量為：3361047525005. 1/103 .107/mmfMWxxnx 選用工字鋼。12

47、8200200當(dāng)圍檁與水平支撐斜交或圍檁作為邊絎架的弦桿時(shí)，應(yīng)按偏心受壓構(gòu)件計(jì)算，圍檁的受壓計(jì)算長度取相鄰支撐點(diǎn)的中心距。對于鋼圍檁，當(dāng)拼接點(diǎn)按交接考慮時(shí)，其受壓計(jì)算長度取相鄰支撐點(diǎn)中心距的 1.5 倍。（1）鋼圍檁的截面寬度應(yīng)大于 30mm， ，用于鋼支撐選用的 800mm 和 600mm 兩種直徑的鋼管，所以鋼圍檁的截面選用寬度為 1200mm。選用的材料有 H 型鋼、工字鋼或槽鋼以與它們的組合。本擬建基坑的鋼圍檁是人工用鋼板制成的 H 型鋼圍檁。（2）鋼圍檁的現(xiàn)場拼接點(diǎn)位置應(yīng)盡量靠近支撐點(diǎn)，并不應(yīng)超出圍檁計(jì)算跨度的三分之一點(diǎn)以外。此基坑的現(xiàn)場拼接點(diǎn)位置就在支撐點(diǎn)位處。圍檁分段的預(yù)制長度不

48、應(yīng)小于支撐間距的兩倍。支撐間距的跨度是 3m，預(yù)制圍檁長度為：6m。（3）鋼圍檁安裝前，應(yīng)在圍護(hù)墻上設(shè)置牛腿。安裝牛腿可采用角鋼或直徑不小于 25mm的鋼筋并與圍護(hù)墻主筋或預(yù)埋焊件焊接組成鋼筋牛腿。其間距不易大于 2m，牛腿焊縫由計(jì)算確定。牛腿采用25mm 的角鋼。牛腿用膨脹螺絲固定在圍護(hù)樁上，間距為 2m。（4）鋼圍檁與鋼筋混凝土圍護(hù)墻之間應(yīng)留設(shè)寬度不小于 60mm 的水平通長孔隙，其間用強(qiáng)度等級不低于 C30 的細(xì)石混凝土填實(shí)。支撐桿件與圍檁斜交時(shí)，在圍檁與圍護(hù)墻之間應(yīng)設(shè)置由計(jì)算確定的剪力傳遞結(jié)構(gòu)。嵌填混凝土的寬度應(yīng)滿足剪力傳遞的錨固要求。3. 鋼支撐的設(shè)計(jì)與計(jì)算（1）鋼支撐長細(xì)比的驗(yàn)算支撐桿件的長細(xì)比應(yīng)不大于 75，聯(lián)系桿的長細(xì)比應(yīng)不大于 120，支撐桿件的截面高度不應(yīng)小于其豎向平面計(jì)算跨度的 1/20，鋼支撐的截面積可采用 H 型鋼，鋼管，工字鋼或槽鋼以與它們的組合。森公站的鋼支撐采用的是鋼管鋼支撐，分別為600mm 與. . . . 800mm。鋼支撐的長度為 21m，則鋼支撐的長細(xì)比為： 滿足設(shè)計(jì)要求