深基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、目 錄2 深基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計.112.1 工程概況.112.1.1 工程內(nèi)容.112.1.2 工程地質(zhì)及水文地質(zhì).112.2 深基坑支護的型式及合理選型.132.2.1 不同基坑支護型式的特點及支護選型的原則.132.2.2 基坑支護方案的比較與選型論證.142.3 深基坑支護的設(shè)計要求及內(nèi)容.152.3.1 深基坑支護的設(shè)計要求.152.3.2 基坑支護設(shè)計計算的內(nèi)容.162.4 森公地鐵車站南基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計及內(nèi)力計算.172.4.1 土釘墻設(shè)計.172.4.2 排樁支護設(shè)計.232.4.3 鋼支撐設(shè)計.302.5 深基坑開挖的信息化施工.332.6 小結(jié).352 深基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1

2、 工程概況2.1.1 工程內(nèi)容根據(jù)勘察報告，森林公園站位于朝陽區(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，軌頂標高為 28.986m，埋深為 15.6m左右，擬建車站設(shè)出入口 4 個，在東南與東北各設(shè)一個通風道，在主體站兩側(cè)設(shè)風亭2 個。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)底板標高為 27.296m，底板埋深為 17.11417.564m 左右。主體結(jié)構(gòu)頂板標高為 35.60m 左右

3、，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，本站為奧運支線北端終點站，車站北側(cè)設(shè)折返線。車站南北中軸線與北京城市中軸線重合。2.1.2 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)（1）工程地質(zhì)依據(jù)北京地鐵奧運支線工程巖土工程勘察報告 ，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，

4、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。該層層底標高為 39.4043.15m。第四紀全新世沖洪積層：粉土層：褐黃色，中密密實，很濕，av=0.0670.180mpa-1，屬中壓縮性低壓縮性土，含云母、氧化鐵、姜石及有機質(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、有機質(zhì)，姜石；粉細砂3層：褐黃色灰色，中密，飽和，n=2142，屬中壓縮性低壓縮性土；該層層底標高為 33.7036.85m；粉質(zhì)粘土層：褐黃色，硬塑，av=0.1830.523mpa-1，屬中高壓縮性

5、中壓縮性土，含云母、氧化鐵、姜石；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，濕很濕，av=0.0950.182mpa-1，屬中壓縮性低壓縮性土，含云母、氧化鐵；粉細砂3層：灰色，飽和，密實，n=22 左右，屬低壓縮性土，含氧化鐵；該層層底標高為 24.1526.40m。第四紀晚更新世沖洪積層：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、姜石，呈透鏡體存在；粘土1層：棕黃色，硬塑，av=0.1510.293mpa-1，屬中壓縮性土，含氧化鐵、姜石；粉土2層：褐黃

6、色，密實，很濕，av=0.1160.128mpa-1，屬中壓縮性土，含云母、氧化鐵；細中砂3層：褐黃色，密實，飽和，n=3652，屬低壓縮性土，含個別礫石。本層普遍存在，層底標高為 13.4018.60m。卵石圓礫層：雜色，密實，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，飽和，屬低壓縮性土，含礫石；本層層底標高為 11.6015.12m，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

7、中壓縮性土，含云母、氧化鐵；粉土2層：褐黃色，密實，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。粉細砂2層：褐黃色，密實，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：該層水水位標高 40.2943.42m（水位埋深 1.03.9m） ，含水層為粉土填土層、雜填土1層、粉土層、粉細砂層。觀測時間為 2002 年 7 月 22日2003 年 8 月 14 日，補

8、給來源主要為管道滲漏和地表水系、大氣降水補給，主要以蒸發(fā)和向下越流補給下層潛水方式。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，水頭標高為 22.6923.00m（水頭埋深為 21.5021.70m） ，觀測時間為 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)向徑流補給及越流補給，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)構(gòu)具弱腐蝕性。根據(jù)歷年最高水位及近 3-5 年最高水位，參考鉆探時的實測地下水位，并考慮該場區(qū)的水文地質(zhì)條

9、件，建議設(shè)防水位按 43.00 米考慮，用于抗浮驗算。2.2 深基坑支護的型式及合理選型基坑支護設(shè)計中首要的任務(wù)就是選擇合適的支護型式，然后進行支護結(jié)構(gòu)的計算分析，根據(jù)計算分析進行支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計，包括結(jié)構(gòu)截面、支撐或錨桿尺寸、入土深度等的設(shè)計。同一個基坑，若采用不同的支護型式，造價相差可能是巨大的。因此，合理地選擇基坑支護型式是很重要的。2.2.1 不同基坑支護型式的特點及支護選型的原則（1）基坑支護型式的特點及適用范圍放坡：適用于場地開闊、無變形控制要求、造價低的情況。土釘支護：一般適用周邊構(gòu)筑物少、地質(zhì)條件較好的情況，軟土或砂層地質(zhì)要慎用或采取加強型方案。土釘支護對位移控制缺乏合理的計算理

10、論，因此，對位移有嚴格要求的場地應(yīng)慎用，造價較低。排樁支護：排樁支護剛度好，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 以內(nèi)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1200mm 的，但較少用。地下連續(xù)墻剛度大、止水效果好、是支護結(jié)構(gòu)中最強的支護型式，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，但造價較高，施工要求專用設(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，

11、但拆除方便，可預(yù)加軸力達到控制位移的目的；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）基坑支護選型的原則要合理選擇基坑支護的型式，一方面要深刻了解各種支護型式的特點，包括其合理性、優(yōu)點和缺點，另一方面要結(jié)合地質(zhì)條件和周邊的環(huán)境和工程造價進行綜合考慮，因此，選型的原則應(yīng)主要考慮三個方面：不同基坑支護型式的特點；地質(zhì)條件和周邊的環(huán)境；工程造價。2.2.2 基坑支護方案的比較與選型論證基坑支護型式的合理選擇，是基坑支護設(shè)計的首要工作，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、周邊環(huán)境的要求及不同支護型式的特點、造價等綜合確定。一般當

12、地質(zhì)條件好，周邊環(huán)境要求較寬松時，可采用柔性支護，如土釘墻等；當周邊環(huán)境要求高時，應(yīng)采用較剛性的支護型式，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，當周邊環(huán)境要求較高，地質(zhì)條件較差時，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，采用內(nèi)支撐型式較好；當?shù)刭|(zhì)條件特別差、基坑深度較深、周邊環(huán)境要求高時，可采用地下連續(xù)墻這種最強的支護型式。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型式，需要多種支護方式并用，才能達到基坑安全、施工方便且滿足開挖方式各個方面的要求。（1） 基坑支護方案的比較錨固支護錨固支護就是在排樁支護之后，在

13、樁頂增設(shè)一條鎖口梁。使用此支護型式是在使用排樁支護的前提下進行的，不能夠單獨使用此支護型式，但作為排樁支護的輔助支護型式不僅是可行的而且是必要的。一方面，可以增加基坑支護的整體性，另一方面可以在有限的施工空間內(nèi)加強、提高支護體系的作用。所以此支護型式不能單獨使用，只能與排樁支護相互結(jié)合使用。土釘墻支護土釘墻支護是在基坑開挖過程中將較密排列的細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。在實際施工中是邊開挖邊支護，且施工快捷簡便，經(jīng)濟可靠，是適合此基坑開挖方式的支護型式。但由于基坑二級開挖的深度比較深，所以土釘墻支護不得單獨使用。排樁支護考慮到地下連續(xù)墻工程浩大，造價比較高，不夠經(jīng)

14、濟，所以選用排樁支護。排樁支護與地下連續(xù)墻相比，施工簡單，不需要專用設(shè)備，而且造價比連續(xù)墻低，根據(jù)北京奧運地鐵支線森林公園站巖土工程勘察報告 ，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，只用土釘墻支護滿足不了安全與施工，選用排樁支護在經(jīng)濟、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，二級開挖選用排樁支護的基坑圍護方式是適用于本擬建基坑的支護方案。水泥土攪拌樁水泥土攪拌樁的攪拌支護主要將基坑坑壁的土層，在開挖前用水泥和固化劑進行原位攪拌改性，提高土的強度，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

15、基坑支護中采用水泥攪拌樁，雖然造價不高，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形式。地下連續(xù)墻連續(xù)墻雖然有很多優(yōu)點，如：適用于各種土質(zhì)；施工時震動小，噪聲低；而且可在各種復(fù)雜條件下進行施工。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)墻造價較高，不夠經(jīng)濟等。根據(jù)奧運支線森林公園站巖土工程勘察報告擬建基坑土質(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)墻作為支護結(jié)構(gòu)，不夠經(jīng)濟。況且，在使用地下連續(xù)墻的同時，前場管理必須加強，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）

16、支護方案綜上所述，此深基坑一級開挖采用土釘墻支護，二級開挖采用排樁（鉆孔灌注樁）支護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 深基坑支護的設(shè)計要求及內(nèi)容2.3.1 深基坑支護的設(shè)計要求基坑支護作為一個結(jié)構(gòu)體系，應(yīng)要滿足穩(wěn)定和變形的要求，即通常規(guī)范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)即基坑支護結(jié)構(gòu)破壞、傾倒、滑動或周邊環(huán)境的破壞，出現(xiàn)較大范圍的失穩(wěn)。一般的設(shè)計要求是不允許支護結(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

17、，基坑支護設(shè)計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)之內(nèi)。因而，作為設(shè)計的計算理論，不但要能計算支護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定問題，還應(yīng)要計算其變形，并根據(jù)周邊環(huán)境條件，控制變形在一定的范圍內(nèi)。一般的支護結(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)范中所謂的基坑安全等級的劃分，對于基坑周邊有較重要的構(gòu)筑物需要保護的，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)筑物需保護的，則位移量可大一些，理論上只

18、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 內(nèi)地面不會有明顯的裂縫，當最大水平位移在 4050mm內(nèi)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，感觀上會產(chǎn)生不安全的感覺。一般較剛性的支護結(jié)構(gòu)，如擋土樁、連續(xù)墻加內(nèi)支撐體系，其位移較小，可控制在 30mm 之內(nèi)，對于土釘支護，除地質(zhì)條件較好，且

19、采取超前支護、預(yù)應(yīng)力錨桿等加強措施后可控制較小位移外，一般都會大于 30mm。2.3.2 基坑支護設(shè)計計算的內(nèi)容支護結(jié)構(gòu)的計算內(nèi)容應(yīng)根據(jù)不同的支護型式而要求不同，主要可以分為三大類，即較剛性的支護結(jié)構(gòu)、土釘支護、重力式擋土結(jié)構(gòu)。1.支護結(jié)構(gòu)支護結(jié)構(gòu)包括地下連續(xù)墻、排樁、鋼板樁等，其計算的內(nèi)容主要為：（1）支護結(jié)構(gòu)的內(nèi)力，包括支護結(jié)構(gòu)的彎矩、剪力；（2）支護結(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）連系梁的內(nèi)力，包括彎矩和剪力；（7）坑底隆起或底部地基強度；（8）抗?jié)B透穩(wěn)定。2.土釘支護土釘支護一般要計算以下內(nèi)容：（1）土釘力；（2）整體穩(wěn)定；（3

20、）基坑底或施工過程坑底的地基強度；（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)一般要計算以下內(nèi)容：（1）抗傾、抗滑移；（2）整體穩(wěn)定及底部地基強度；（3）水平位移及轉(zhuǎn)動；（4）墻身應(yīng)力。2.4 森公地鐵車站南基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計及內(nèi)力計算2.4.1 土釘墻設(shè)計經(jīng)過降水后，使地下水降至設(shè)計標高-9.4m，這時就可以進行基坑土方的開挖。采取的支護方式是邊開挖邊進行土釘墻的支護。1.0m 7.4m-6.0m1.0m3.4mi=1/101.0m0.00m10.4m1 土壓力的計算圖 2.1 環(huán)形井點剖面圖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

21、.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的均布荷載，荷載值為，計算簡圖如 2.2 所示。2/20mkn表表 2.1 地層描述及物理力學指標地層描述及物理力學指標地層分類層厚（m）天然重度（）3/mkn粘聚力c（）kpa內(nèi)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 0.44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=1

22、2=17.71kn/mc=20kpa=12=18.85kn/mc=30kpa=16-9.4m6.1m（1）基坑外側(cè)豎向應(yīng)力標準值，按jgj120-99規(guī)范第 3.4.2-1 式計算：aik kokrkaik1（2.1）式中：作用于深度處的豎向應(yīng)力標準值；aikiz基坑外側(cè)任意深度處的自重豎向應(yīng)力標準值；rkiz圖 2.2 計算簡圖、基坑外側(cè)任意深度處的附加豎向應(yīng)力標準值；okk1iz其中，計算點位于基坑開挖面以上時按jgj120-99第 3.4.2-2 式計算： imjrkz（2.2）計算點位于基坑開挖面以下時按jgj120-99第 3.4.2-3 式計算： hmhrk（2.3）式中：、深度以

23、上、開挖面以上土的加權(quán)平均天然重度；mjmhiz、可按jgj120-99規(guī)范第 3.4.2-4 條計算：okk1 0qok（2.4） 01k（2.5）基坑外側(cè)水平荷載標準值按jgj120-99規(guī)范第 3.4.1-1 條公式計算： 2ajkajkaiikiekcka（2.6）式中：支護結(jié)構(gòu)水平荷載標準值；ajke基坑外側(cè)豎向應(yīng)力標準值；ajk 第 層的主動土壓力系數(shù)；ikai 三軸試驗（當有可靠經(jīng)驗時可采用直接剪切試驗）確定的第 層土固結(jié)不ikci排水（快）剪粘聚力標準值。地面處主動土壓力為0e kpakackaqe698.28727. 0272528. 020211100地面以下 1.4m 處

24、主動土壓力為4 . 1e 1111104 . 12)(kackazqekpa147.16地面以下 2.9m 處主動土壓力為9 . 2e 111211109 . 22)(kackazzqe698. 2kpa地面以下 4.4m 處主動土壓力為4 . 4e 11131221104 . 42kackazzzqekpa749.10地面以下 5m 處第二層土中主動土壓力為5e 11144332211052kackazzzzqekpa129.16地面以下 5m 處第四層土中的主動土壓力為5e 22244332211052kackazzzzqekpa6752.14地面以下 5.9m 處主動土壓力為9 . 5e

25、 2225342321109 . 52kackazzzzzqe673.22kpa地面以下 7.4m 處主動土壓力為4 . 7e 2226524321104 . 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)力標準值按jgj120-99規(guī)范第 3.5.2jzpjk條公式計算： jmjpjkz（2.7）式中：深度以上土的加權(quán)平均天然重度；mjjz 計算點深度；jz（2）對于粉土及粘性土基坑內(nèi)側(cè)水平抗力標準值按jgj120-99規(guī)范第 3.5.1

26、-2 條公式計算： iikpipjkpjkkpcke2（2.8）基坑底部處被動土壓力為0pe kpakpcep056.77376. 12822220基坑底 3.7m 處被動土壓力為7 . 3e 222747 . 32kpckpzepkpa997.1942 土釘墻支護設(shè)計（1）初步設(shè)計初步設(shè)計土釘墻坡面與水平面的夾角為 為各土層厚度加權(quán)內(nèi)摩擦角標75k準值： 土釘與水平面夾角184 . 25184 . 2185k151.5m0.9m0.6m 1.5m1.5m1.4m28.698kpa16.174kpa2.698kpa10.7499kpa16.1292kpa22.673kpa36kpa66.881

27、kpa14.6752kpa194.997kpa77.056kpa3.7m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）土釘計算長度荷載折減系數(shù)按jgj120-99規(guī)范第 6.1.3 條公式計算： = 245tan/tan12tan12tan2kkk88768. 0（2.9）單根土釘受拉荷載標準值按jgj120-99規(guī)范第 6.1.2 條公式計算： jzjxiajkjkssetcos/（2.10）式中：荷載折減系數(shù)； 第 j 個位置處的基坑水平荷載標準值；ajke 第 j 根土釘與相鄰?fù)玲數(shù)钠骄健⒋怪遍g距；

28、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，土釘抗拉承載力按jgj120-99規(guī)范第 6.1.4 條計算：圖 2.3 土壓力示意圖 isiknjsujlqdt1（2.11）式中：土釘抗拉承載力分項系數(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準值，應(yīng)由現(xiàn)場試驗確定，sikq如無實驗資料，可采用jgj120-99規(guī)范表 6.1.4 確定； 第 j 根土釘在直線破裂面外穿越第 i 層穩(wěn)定土體內(nèi)的長度，破裂面與水平il面的夾角為。2k單根土釘抗拉承載力計算應(yīng)符合jgj120-99規(guī)范第 6.1.1 條公式： ujjk

29、tt025. 1（2.12）式中：建筑基坑側(cè)壁重要性系數(shù)；0第 j 根土釘受拉荷載標準值；jkt 第 j 根土釘抗拉承載力設(shè)計值。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： jknjsisiktdlq25. 10（2.13）其中：=1.00(+ )/2=(85+18 )/2=51.5a23.515bokq =20kn/m 02土釘長度如表 2.2 土釘長度計算表中所示。（3）混凝土面層構(gòu)造設(shè)計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6200mm。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222m。雙層

30、鋼筋網(wǎng)噴射混凝土厚 100mm，強度等級為 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22筋架，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 2.2 土釘長度計算表土釘長度計算表序號土層aoaoab4 . 0（sikq）kpa（sike）2/mknsikajkiqel165. 5（）mieilabl（）m實際（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2.066414.121.64824.54

31、1.7840.3754.4956513.091.2362010.752.7765.8668圖 2. 土釘長度計算簡圖612.060.82422.3218.234.2196.2798711.030.41224.6827.1165.6756.70582.4.2 排樁支護設(shè)計1. 排樁設(shè)計計算（1）計算系數(shù)按jgj120-99第 3.4.3 條公式計算主動土壓力系數(shù) )245(tan2iika（2.14）式中：第 i 層的主動土壓力；ika 三軸試驗（當有可靠經(jīng)驗時可采用直接剪切試驗）確定的第 i 層土固結(jié)不ik排水（快）剪內(nèi)摩擦角標準值。 727. 0)21845tan()245tan(11ka5

32、28. 01ka 809. 0)21245tan()245tan(22ka656. 02ka 754. 0)21645tan()245tan(33ka568. 03ka 754. 0)21645tan()245tan(44ka568. 04ka按jgj120-99第 3.5.3 條公式計算被動土壓力系數(shù)： )245(tan2ikikp（2.15）式中：第 i 層的被動土壓力；ikp 三軸試驗（當有可靠經(jīng)驗時可采用直接剪切試驗）確定的第 i 層土固結(jié)不ik排水（快）剪內(nèi)摩擦角標準值。 376. 1)21845tan()245tan(11kp894. 11kp 234. 1)21245tan()2

33、45tan(22kp21.523kp 327. 1)21645tan()245tan(33kp761. 13kp 327. 1)21645tan()245tan(44kp761. 14kp20kn/ m2 =16. 83 kn/ m3 c=28kpa =18 =12 c=20kpakn/ m =17. 71 =18. 69 kn/ m3 c=30kpa =16kn/ m =18. 85 c=26kpa =1633（2）計算土壓力基坑外側(cè)豎向力標準值，按jgj120-99規(guī)范第 3.4.2-1 式計算：ajk kokrkajk1（2.16）式中：作用于深度處的豎向應(yīng)力標準值；ajkjz其中，計算

34、點位于基坑開挖面以上時按jgj120-99第 3.4.2-2 式計算；jmjrkz計算點位于基坑開挖面以下時按jgj120-99第 3.4.2-3 式計算：圖 2.5 土壓力計算簡圖 hmhrk（2.17）式中：開挖面以上土的加權(quán)平均天然重度；mh當距支護結(jié)構(gòu)外側(cè)，地表作用有寬度為的條形附加荷載時，基坑外側(cè)深度1b0b1qcd 范圍內(nèi)的附加豎向應(yīng)力標準值可按下式計算：k1 100112bbbqk01k（2.18）基坑外側(cè)水平荷載標準值按jgj120-99規(guī)范第 3.4.1-1 條公式計算： iikaiajkajkkacke2（2.19）式中：支護結(jié)構(gòu)水平荷載標準值；ajke 基坑外側(cè)豎向應(yīng)力標

35、準值；ajk 第 i 層的主動土壓力系數(shù)；ika三軸試驗（當有可靠經(jīng)驗時可采用直接剪切試驗）確定的第 i 層土固結(jié)不ikc排水（快）剪粘聚力標準值。q4545cd451k01b1b000 作用于基坑底面以下深度處的豎向應(yīng)力標準值按jgj120-99規(guī)范第 3.5.2jzpjk條公式計算： jmjpjkz（2.20）式中：深度以上土的加權(quán)平均天然重度；mjjz 計算點深度；jz對于粉土及粘性土基坑內(nèi)側(cè)水平抗力標準值按jgj120-99規(guī)范第 3.5.1-2 條公式計算： iikpipjkpjkkpcke2（2.21）（3）嵌固深度的計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

36、 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第一道支撐力的計算圖 2.6 局部荷載作用時基坑外側(cè)附加豎向應(yīng)力計算簡圖以基坑 7.4m 為開挖基準面，挖土深度為 3.0m。在基準面處設(shè)支撐?；鶞拭嫣幹鲃油翂毫椋?e002.36727. 0282528. 0292.14521110kacqkaekpa3m 深度處主動土壓力為：3e 222221132kackahhqe287.107kpa開挖基準面下距離處，土壓力為 0：2d 2223222222kadekpckpdmkakpkpced76.

37、 322222232c 點以上全部土壓力合力為：1ea 11136.002 107.28733.76 107.287488.287/22eakn m 在 c 點處的彎矩值：1ea1ma 111yeama 1795.611mmkn/1113.677maymea求：1t 1111795.611265.623/33.76matkn ma最大彎矩作用點處：ma 02121eaeatm287.1072deammade2287.107 3.29mammadm47. 02107.2873.2993.8763.76ekpa maxmmmkn/06.336第二道支撐力的計算：第二階段挖土深度為 10m，并在-4

38、.5m 處設(shè)支撐。10m 處深度土壓力強度： =138.96344444332211102kackahhhhqekpa開挖面下距離處，土壓力為 0：3d 43410444342kadekpckpd 444441032kakpkpced2.661mc 點以上全部土壓力合力為：2ea 2eamkn /75.646 22yea mmkn/037.6532 my626.1075.646037.65322求：2t 661. 26661. 2101222tyeatmkn /891.365maxm291.122mmkn/嵌固深度： 021334213kakpttttea 858. 72t803. 2tm總長

39、度： tdl2 . 1103m15aday11136.002eaccc1q=20kn/met1ma2kp2. 結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算結(jié)構(gòu)計算建筑基坑支護規(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算，排樁水平荷載計算寬度可取排樁的中心距 1500mm。（1）截面彎矩設(shè)計值： cmm025. 1（2.22）式中：截面彎矩計算值。cm mmknm/12.63006.3365 . 125. 1（2）截面剪力設(shè)計值： cvv025. 1（2.23）式中：截面剪力計算值。cv（3）支點力設(shè)計：支點結(jié)構(gòu)第 j 層支點力設(shè)計值：djt圖 2.7 t1計算簡圖 cjdjtt025. 1（2.2

40、4）式中：第 j 層支點力計算值。cjt3. 樁身配筋計算排樁直徑選 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 14-4，配筋選 2625。同樣由基坑工程手冊式 14-3，14-4，14-5 驗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(m

41、m)，為保護層厚度；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 鋼筋強度設(shè)計值（） 。yf2/n mm 53. 080043 .142542630022afafkcmsy查附表 14-4 得：313. 0624. 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，加強箍202000mm。4. 冠梁設(shè)計計算鋼筋選 ii 級鋼，混凝土

42、選 c30，保護層厚度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1. 內(nèi)支撐系統(tǒng)的材料及結(jié)構(gòu)布置（1）材料的選擇內(nèi)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。由于奧運支線森公站由南基坑和北基坑兩個基坑組成，且與折返線相連。三個基坑的支護形式都是鉆孔灌注樁加內(nèi)支撐。為了節(jié)約資源、資金，以及對

43、奧運工程的高效、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內(nèi)支撐型式。表表 2.3 不同支撐材料的優(yōu)、缺點不同支撐材料的優(yōu)、缺點支撐材料優(yōu) 點缺 點鋼支撐安裝、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到強度需要時間，拆除需要爆破，拆除時間比鋼支撐長，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）

44、布置的形式。在平面不規(guī)則的基坑中，可根據(jù)實際情況用絎架、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采用采用直撐與斜撐。因為本擬建基坑圍檁為鋼圍檁，所以沿圍檁長度方向水平支撐點的間距不宜大于 4m，該深基坑支撐水平間距取 3m。支撐的豎向布置支撐的豎向布置要滿足圍護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和變形要求，同時還要考慮澆筑主體結(jié)構(gòu)各層樓板時的換撐措施。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結(jié)構(gòu)的變形，但要高于底板面 60

45、cm 以上，以便進行底板的施工。圍檁的布置圍檁的布置沿著圍護墻的內(nèi)側(cè)周邊布置，這樣可以利用圍護墻墻頂?shù)乃饺α鹤龅谝坏浪街蔚膰鷻_。因為本基坑第一道水平支撐沒有低于墻頂圈梁，所以不用另設(shè)圍檁。2. 圍檁的設(shè)計及計算圍檁在通常情況下可按水平向的受彎構(gòu)件來計算。受彎構(gòu)件的計算根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范gb50017-2003 第 4.1.1 式計算。在主平面內(nèi)受彎的實腹構(gòu)件，其抗彎強度應(yīng)按下列規(guī)定計算： fwmwmnyyynxxx（2.25）式中：同一截面處繞 x 軸和 y 軸的彎矩（對工字形截面：x 軸為強軸，yyxmm ,軸為弱軸） ； 對 x 軸和 y 軸的凈截面模量；nynxww , 截面塑性發(fā)

46、展系數(shù)；對工字形截面，；yx,05. 1x20. 1y 鋼材的抗彎強度設(shè)計值。f mknqlmx3 .107535.34818122根據(jù)抗彎強度選擇截面，需要的截面模量為： 3361047525005. 1/103 .107/mmfmwxxnx 選用工字鋼。128200200當圍檁與水平支撐斜交或圍檁作為邊絎架的弦桿時，應(yīng)按偏心受壓構(gòu)件計算，圍檁的受壓計算長度取相鄰支撐點的中心距。對于鋼圍檁，當拼接點按交接考慮時，其受壓計算長度取相鄰支撐點中心距的 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

47、1200mm。選用的材料有 h 型鋼、工字鋼或槽鋼以及它們的組合。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)場拼接點位置應(yīng)盡量靠近支撐點，并不應(yīng)超出圍檁計算跨度的三分之一點以外。此基坑的現(xiàn)場拼接點位置就在支撐點位處。圍檁分段的預(yù)制長度不應(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，牛腿焊縫由計算確定。牛腿采用25mm 的角鋼。牛腿用膨脹螺絲固定在圍護樁上，間距為 2m。（4）鋼圍檁與鋼筋混凝土圍護墻之間應(yīng)留設(shè)寬度不小于 60mm 的水平通長孔隙，其間用強度等級不低于 c30 的細石混凝土填實。支撐桿件與圍檁斜交時，在圍檁與圍護墻之間應(yīng)設(shè)置由計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)計及計算（1）鋼支撐長細比的驗算支撐桿件的長細比應(yīng)不大于 75，聯(lián)系桿的長細比應(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，工字鋼或槽鋼以及它們的組合。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，則鋼支撐的長細比為： 滿足