深基坑SMW工法桩内支撑支护计算书.docx

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深基坑SMW工法桩内支撑支护计算书

1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0.7~12.1m，局部泵房位置为14.7m，基坑宽度约为21~32m，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0.5~12.6m；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13.9~16.3m；地铁9号线三堡站预留人行通道与道路桩号1+132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，基坑设计围可分成四段：

①主线隧道与A地块地道xx路方向出入口邻近段基坑（0+800~0+927）、②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+002~1+145）、③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+877~1+990）、④其它标准段主线隧道段基坑。

其中第③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围中。

本隧道围场地为钱塘江淤积平原，地势平坦，自然标高为6～8m，基坑开挖深度为0.5～17.1m，根据省《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γ0=1.1，基坑开挖深度在5m～8m之间，基坑安全等级为二级，基坑重要性系数γ0=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γ0=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+800~0+927）

该区段主线隧道基坑开挖深度0.7～6.3m，A地块地道基坑开挖深度0.5~12.6m，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Φ850三轴水泥搅拌桩，插700×300×13×24H型钢，桩顶做钢筋混凝土冠梁，第一道支撑采用800×800mm钢筋混凝土支撑，下设Φ609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+002~1+230）

该区段主线隧道基坑开挖深度9.9～11.8m，A地块地道基坑开挖深度13.9~16.3m，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支护开挖，围护桩后设水泥搅拌桩隔水帷幕，钻孔桩尺寸为Φ8001000mm，水泥搅拌桩采用Φ850三轴水泥搅拌桩，桩底进入④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800×800mm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0.7~12.1m，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Φ850三轴水泥搅拌桩，插700×300×13×24H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800×800mm钢筋混凝土支撑，下设一~三道Φ609钢管支撑（与铁路专项设计围相接段下部采用二道1000x900钢筋砼支撑）。

1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

规与规程

《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012

力计算方法

增量法

基坑等级

一级

基坑侧壁重要性系数γ0

基坑深度H（m）

嵌固深度（m）

墙顶标高（m）

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）

（m）

（m）

（m）

1

---

---

---

---

---

土层信息

土层数

6

坑加固土

否

侧降水最终深度（m）

外侧水位深度（m）

侧水位是否随开挖过程变化

否

侧水位距开挖面距离（m）

---

弹性计算方法按土层指定

ㄨ

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

摩擦角

（m）

（kN/m3）

（kN/m3）

（kPa）

（度）

1

素填土

---

2

淤泥质土

3

粉土

4

粉土

---

---

5

粉砂

---

---

6

粉土

---

---

层号

与锚固体摩

粘聚力

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

---

---

---

m法

---

2

合算

m法

---

3

分算

m法

---

4

分算

m法

---

5

分算

m法

---

6

分算

m法

---

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

撑

2～

2

撑

4～

水泥土墙截面参数

水泥土墙厚度b（m）

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）

水泥土最薄弱截面处厚度（mm）

600

型钢形心距坑边距离d（m）

相邻型钢翼缘之间净距L1（mm）

442

型钢面积A（cm2）

型钢惯性矩I（cm4）

型钢截面抵抗矩W（cm3）

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）

钢材抗弯强度设计值（MPa）

钢材抗剪强度设计值（MPa）

型钢高度h（mm）

工况信息

工况

工况

深度

支锚

号

类型

（m）

道号

1

开挖

---

2

加撑

---

3

开挖

---

4

加撑

---

5

开挖

---

设计结果

结构计算

力位移包络图：

截面计算

力取值

力类型

弹性法计算值

经典法计算值

基坑外侧最大弯矩（kN.m）

基坑外侧最大弯矩距墙顶（m）

基坑侧最大弯矩（kN.m）

基坑侧最大弯矩距墙顶（m）

基坑最大侧压力（kPa）

基坑最大侧压力距墙顶（m）

型钢截面承载力验算：

最大截面弯矩设计值M=γF×γ0×Mk××

最大截面剪力设计值Q=γF×γ0×Vk××

1）型钢抗弯强度验算:

型钢抗弯强度满足!

2）型钢抗剪强度验算:

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=106.32kPa

型钢与水泥土之间单位深度围的错动剪力标准值：

V1k=q1×L1×

水泥土最薄弱截面处单位深度围的剪力标准值：

V2k=q1×L2×

1）型钢与水泥土之间的错动抗剪验算:

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:

最薄弱截面处的局部抗剪强度满足!

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。

）:

抗倾覆稳定性系数KQ=2.695>=1.30，满足规要求。

抗滑移稳定性验算

抗滑安全系数（Kh>=Ksl=1.2）:

抗滑安全系数Kh=2.032>=1.20，满足规要求。

整体稳定验算

滑裂面数据

整体稳定安全系数Ks

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：

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

规与规程

《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012

力计算方法

增量法

基坑等级

一级

基坑侧壁重要性系数γ0

基坑深度H（m）

嵌固深度（m）

桩顶标高（m）

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）

桩间距（m）

有无冠梁

有

├冠梁宽度（m）

├冠梁高度（m）

└水平侧向刚度（MN/m）

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

---

---

---

---

---

土层信息

土层数

8

坑加固土

否

侧降水最终深度（m）

外侧水位深度（m）

侧水位是否随开挖过程变化

否

侧水位距开挖面距离（m）

---

弹性计算方法按土层指定

ㄨ

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

摩擦角

（m）

（kN/m3）

（kN/m3）

（kPa）

（度）

1

素填土

---

2

粉土

3

粉土

4

粉土

5

粉砂

6

粉土

---

---

7

淤泥质土

---

---

8

粘性土

---

---

层号

与锚固体摩

粘聚力

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

---

---

---

m法

---

2

分算

m法

---

3

分算

m法

---

4

分算

m法

---

5

分算

m法

---

6

分算

m法

---

7

合算

m法

---

8

合算

m法

---

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

撑

2～

2

撑

4～

3

撑

6～

工况信息

工况

工况

深度

支锚

号

类型

（m）

道号

1

开挖

---

2

加撑

---

3

开挖

---

4

加撑

---

5

开挖

---

6

加撑

---

7

开挖

---

设计结果

结构计算

力位移包络图：

整体稳定验算

滑裂面数据

整体稳定安全系数Ks

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=1.711>=1.250，满足规要求。

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：

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

规与规程

《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012

力计算方法

增量法

基坑等级

一级

基坑侧壁重要性系数γ0

基坑深度H（m）

嵌固深度（m）

墙顶标高（m）

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）

（m）

（m）

（m）

1

---

---

---

---

---

土层信息

土层数

8

坑加固土

否

侧降水最终深度（m）

外侧水位深度（m）

侧水位是否随开挖过程变化

否

侧水位距开挖面距离（m）

---

弹性计算方法按土层指定

ㄨ

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

摩擦角

（m）

（kN/m3）

（kN/m3）

（kPa）

（度）

1

素填土

---

2

粉土

3

粉土

4

粉土

5

粉砂

6

粉土

---

---

7

淤泥质土

---

---

8

粘性土

---

---

层号

与锚固体摩

粘聚力

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

---

---

---

m法

---

2

分算

m法

---

3

分算

m法

---

4

分算

m法

---

5

分算

m法

---

6

分算

m法

---

7

合算

m法

---

8

合算

m法

---

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

撑

2～

2

撑

4～

3

撑

6～

4

撑

8～

工况信息

工况

工况

深度

支锚

号

类型

（m）

道号

1

开挖

---

2

加撑

---

3

开挖

---

4

加撑

---

5

开挖

---

6

加撑

---

7

开挖

---

8

加撑

---

9

开挖

---

设计结果

结构计算

力位移包络图：

整体稳定验算

滑裂面数据

整体稳定安全系数Ks=1.179

圆弧半径（m）R=2

圆心坐标X（m）X=-3.278

圆心坐标Y（m）Y=

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，满足规要求。

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：

支护底部，验算抗隆起：

Ks=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

规与规程

《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012

力计算方法

增量法

基坑等级

一级

基坑侧壁重要性系数γ0

基坑深度H（m）

嵌固深度（m）

墙顶标高（m）

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）

（m）

（m）

（m）

1

---

---

---

---

---

土层参数

层号

土类名称

层厚

重度

浮重度

粘聚力

摩擦角

（m）

（kN/m3）

（kN/m3）

（kPa）

（度）

1

素填土

---

2

淤泥质土

3

粉土

4

粉土

5

粉砂

---

---

6

粉土

---

---

7

淤泥质土

---

---

8

粘性土

---

---

层号

与锚固体摩

粘聚力

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

---

---

---

m法

---

2

合算

m法

---

3

分算

m法

---

4

分算

m法

---

5

分算

m法

---

6

分算

m法

---

7

合算

m法

---

8

合算

m法

---

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

撑

2～

2

撑

4～

3

撑

6～

水泥土墙截面参数

水泥土墙厚度b（m）

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）

水泥土最薄弱截面处厚度（mm）

600

型钢形心距坑边距离d（m）

相邻型钢翼缘之间净距L1（mm）

442

型钢面积A（cm2）

型钢惯性矩I（cm4）

型钢截面抵抗矩W（cm3）

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）

钢材抗弯强度设计值（MPa）

钢材抗剪强度设计值（MPa）

型钢高度h（mm）

工况信息

工况

工况

深度

支锚

号

类型

（m）

道号

1

开挖

---

2

加撑

---

3

开挖

---

4

加撑

---

5

开挖

---

6

加撑

---

7

开挖

---

设计结果

结构计算

力位移包络图：

截面计算

力取值

序号

力类型

弹性法

计算值

经典法

计算值

基坑外侧最大弯矩（kN.m）

1

基坑外侧最大弯矩距墙顶（m）

基坑侧最大弯矩（kN.m）

基坑侧最大弯矩距墙顶（m）

基坑最大侧压力（kPa）

基坑最大侧压力距墙顶（m）

型钢截面承载力验算：

最大截面弯矩设计值M=γF×γ0×××

最大截面剪力设计值Q=γF×γ0×××

1）型钢抗弯强度验算:

型钢抗弯强度满足!

2）型钢抗剪强度验算:

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=138.61kPa

型钢与水泥土之间单位深度围的错动剪力标准值：

V1k=q1××

水泥土最薄弱截面处单位深度围的剪力标准值：

V2k=q1××

1）型钢与水泥土之间的错动抗剪验算:

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:

最薄弱截面处的局部抗剪强度满足!

抗倾覆稳定性验算

抗倾覆稳定性系数KQ=2.779>=1.30，满足规要求。

抗滑移稳定性验算

抗滑安全系数Kh=1.817>=1.20，满足规要求。

整体稳定验算

滑裂面数据

整体稳定安全系数Ks

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：

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

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

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。