下穿隧道16.7米深基坑smw工法桩混凝土内支撑支护体系设计计算书

'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，基坑设计范围可分成四段：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6～8m，基坑开挖深度为0.5～17.1m，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，内插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)26 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Φ800@1000mm，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，内插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（与铁路专项设计范围相接段下部采用二道1000x900钢筋砼支撑）。26 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范与规程《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012内力计算方法增量法基坑等级一级基坑侧壁重要性系数γ01.10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)120.000---------------26 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内摩擦角(m)(kN/m3)(kN/m3)(kPa)(度)1素填土3.9018.0---8.0010.002淤泥质土2.4016.06.05.003.003粉土4.0019.59.54.0028.004粉土4.2019.39.3------5粉砂6.2019.79.7------6粉土2.2019.39.3------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)120.0---------m法1.00---260.05.003.00合算m法5.00---360.04.0028.00分算m法6.00---460.04.0026.00分算m法7.00---560.03.0030.00分算m法8.00---660.04.0024.00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道号(m)(m)(kN)(MN/m)号26 1内撑9.0000.4000.00311.112～2内撑3.0005.100500.00468.754～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相邻型钢翼缘之间净距L1(mm)442型钢面积A(cm2)228.760型钢惯性矩I(cm4).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6.000---26 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)252.70464.92基坑外侧最大弯矩距墙顶(m)12.3215.84基坑内侧最大弯矩(kN.m)481.18517.32基坑内侧最大弯矩距墙顶(m)4.848.36基坑最大侧压力(kPa)106.32106.32基坑最大侧压力距墙顶(m)6.306.3026 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=γF×γ0×Mk=1.25×1.10×481.18=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=γF×γ0×Vk=1.25×1.10×242.44=333.35kN1)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范围内的错动剪力标准值：V1k=q1×L1/2=106.32×0.44/2=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=q1×L2/2=106.32×0.60/2=31.90kN/m1)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26 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，满足规范要求。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，满足规范要求。整体稳定验算滑裂面数据整体稳定安全系数Ks=2.638圆弧半径(m)R=20.45126 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范与规程《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012内力计算方法增量法基坑等级一级基坑侧壁重要性系数γ01.10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)0.800└水平侧向刚度(MN/m)212.38526 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)120.000---------------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内摩擦角(m)(kN/m3)(kN/m3)(kPa)(度)1素填土1.5018.0---8.0010.002粉土3.0019.110.04.0026.003粉土6.6019.59.54.0028.004粉土3.4019.39.34.0026.005粉砂6.3019.79.73.0030.006粉土1.3019.39.3------7淤泥质土4.4018.48.4------8粘性土8.0019.99.9------26 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)120.0---------m法1.00---260.04.0026.00分算m法5.00---360.04.0028.00分算m法6.00---460.04.0026.00分算m法7.00---560.03.0030.00分算m法8.00---660.04.0024.00分算m法6.00---760.012.0011.00合算m法1.50---860.029.0015.00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9.0000.4000.00318.582～2内撑9.0005.0500.00448.004～3内撑9.0004.5000.00448.006～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5开挖10.450---26 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26 滑裂面数据整体稳定安全系数Ks=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。最小安全Ks=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：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26 规范与规程《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012内力计算方法增量法基坑等级一级基坑侧壁重要性系数γ01.00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宽度距坑边距形式长度序号(kPa，kN/m)(m)(m)(m)(m)120.000---------------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内摩擦角(m)(kN/m3)(kN/m3)(kPa)(度)1素填土1.5018.0---8.0010.0026 2粉土3.0019.110.04.0026.003粉土6.6019.59.54.0028.004粉土3.4019.39.34.0026.005粉砂6.3019.79.73.0030.006粉土1.3019.39.3------7淤泥质土4.4018.48.4------8粘性土8.0019.99.9------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)120.0---------m法1.00---260.04.0026.00分算m法5.00---360.04.0028.00分算m法6.00---460.04.0026.00分算m法7.00---560.03.0030.00分算m法8.00---660.04.0024.00分算m法6.00---760.012.0011.00合算m法1.50---860.029.0015.00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9.0000.4000.00318.582～2内撑3.0003.910400.00480.004～3内撑3.0004.400500.00480.006～4内撑3.0004.400600.00480.008～26 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26 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，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：支护底部，验算抗隆起：26 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范与规程《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012内力计算方法增量法基坑等级一级基坑侧壁重要性系数γ01.10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)(m)(m)(m)120.000---------------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3.9018.0---8.0010.002淤泥质土2.4016.06.05.003.003粉土4.0019.59.54.0028.004粉土4.2019.39.34.0026.0026 5粉砂6.2019.79.7------6粉土2.2019.39.3------7淤泥质土4.4018.48.4------8粘性土8.0019.99.9------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)120.0---------m法1.00---260.05.003.00合算m法5.00---360.04.0028.00分算m法6.00---460.04.0026.00分算m法7.00---560.03.0030.00分算m法8.00---660.04.0024.00分算m法6.00---760.012.0011.00合算m法1.50---860.029.0015.00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9.0000.4000.00311.112～2内撑3.0004.700500.00384.004～3内撑3.0003.000600.00384.006～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)0.60026 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(cm4).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：26 截面计算内力取值序号内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)438.291126.951基坑外侧最大弯矩距墙顶(m)19.0021.50基坑内侧最大弯矩(kN.m)606.371018.52基坑内侧最大弯矩距墙顶(m)11.5011.50基坑最大侧压力(kPa)138.61138.61基坑最大侧压力距墙顶(m)12.1012.10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=γF×γ0×Mk=1.25×1.10×606.37=833.76kN.m26 抗剪计算截面距离墙顶8.10m最大截面剪力设计值Q=γF×γ0×Vk=1.25×1.10×370.29=509.14kN1)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范围内的错动剪力标准值：V1k=q1×L1/2=138.61×0.44/2=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=q1×L2/2=138.61×0.60/2=41.58kN/m1)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，满足规范要求。抗滑移稳定性验算26 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Ks=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：26 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26 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。26'