轨道交通11号线某基坑设计方案

1 轨道交通 11 号线某基坑设计 方案 1 工程概况 本站为地下二层岛式站台车站，基坑宽度为 度约为 坑尺寸为 120 24m，深度 站主体采用明挖顺筑法施工，基坑采用地下连续墙 +内支撑体系。 安全等级为一级，本工程基坑施工对周边环境影响的控制指标为：围护结构最大水平位移 ，且不大于 30外地表最大沉降 ，且不大于 30 该基坑设计总深 二级基坑 、选用上海市标准基坑工程技术规范(行设计计算。 层参数 表 1 土层参数表 序号 土层名 称 厚度 (m) (kN/c ( () m (MN/MN/Gs e 1 杂填土 粉质粘 土 粉土 粉土 粉质粘 土 粉质粘 土 粉土 粉质粘 土 粉砂 0 粉土 11 粘土 2 粉质粘 土 3 淤泥质 土 下水位埋深： 坑周边荷载 地面超载： 开挖与支护设计 基坑支护方案如图： 3 图 海轨道交通 11号线某基坑 墙设计 挡墙类型：地下连续墙； 嵌入深度： 露出长度： 厚度： 800 混凝土等级： 支撑 (锚 )结构设计 本方案设置 5 道支撑 (锚 )，各层数据如下： 4 第 1 道支撑 (锚 )为平面内支撑， 距墙顶深度 工作面超过深度 加轴力 m，对挡墙的水平约束刚度取 m/m。 该道平面内支撑具体数据如下： 支撑材料：钢支撑； 支撑长度： 支撑间距： 与围檩之间的夹角： 不动点调整系数： 型钢型号： 609*14； 根数： 1； 松弛系数： 计算点位置系数： 第 2 道支撑 (锚 )为平面内支撑， 距墙顶深度 工作面超过深度 加轴力 m，对挡墙的水平约束刚度取 m/m。 该道平面内支撑具体数据如下： 支撑材料：钢支撑； 支撑长度： 支撑间距： 与围檩之间的夹角： 不动点调整系数： 型钢型号： 609*14； 根数： 1； 松弛系数： 计算点位置系数： 第 3 道支撑 (锚 )为平面内支撑， 距墙顶深度 工作面超过深度 加轴力 m，对挡墙的水平约束刚度取 m/m。 该道平面内支撑具体数据如下： 支撑材料：钢支撑； 支撑长度： 支撑间距： 与围檩之间的夹角： 不动点调整系数： 型钢型号： 609*14； 根数： 1； 松弛系数： 计算点位置系数： 第 4 道支撑 (锚 )为平面内支撑， 距墙顶深度 工作面超过深度 5 加轴力 m，对挡墙的水平约束刚度取 m/m。 该道平面内支撑具体数据如下： 支撑材料：钢支撑； 支撑长度： 支撑间距： 与围檩之间的夹角： 不动点调整 系数： 型钢型号： 609*14； 根数： 1； 松弛系数： 计算点位置系数： 第 5 道支撑 (锚 )为平面内支撑， 距墙顶深度 工作面超过深度 加轴力 m，对挡墙的水平约束刚度取 m/m。 该道平面内支撑具体数据如下： 支撑材料：钢支撑； 支撑长度： 支撑间距： 与围檩之间的夹角： 不动点调整系数： 型钢型号： 609*14； 根数： 1； 松弛系数： 计算点位置系数： (拆 )撑设计 表 （拆）撑设计 序号 换撑距墙顶深 (m) 换撑后拆除的 支撑 预加轴力 (kN/m) 换撑对桩墙的约束效 果 1 4道支撑 平：固定 转动：自由 2 3道支撑 平：固定 转动：自由 3 2道支撑 平：固定 转动：自由 4 1道支撑 平：固定 6 转动：自由 况顺序 该基坑的施工工况顺序如下图所示： 7 8 图 坑施工工况顺序图 3 计算原理描述 护墙主动侧土压力计算 肯主动土压力 深度 z 处第 采用水土合算或计算点在水位以上时： （小于 0取 0） （ （ 采用水土分算且计算点在水位以下时： （小于 0取 0） （ （ 对于 矩形土压力 模式，自重部分须扣除坑内土的自重（对水位以下的分算土层，扣除有效自重；坑内水位取坑底位置，天然水位在坑底以下就取天然水位）。 式中符号的物理意义参见相关规范。 9 护墙被动侧土压力计算 被动侧土压力采用简化库伦土压力公式： 采用水土合算或计算点在水位以上时： （ ， （ 采用水土分算且计算点在水位以下时 ： （ ， （ 式中符号的物理意义参见相关规范。 压力计算 止水压力 图 止水压力图 图中： 水的重度 10kN/ 10 护墙内力变形计算 图 护墙内力变形图 围护墙的基本方程： 内力变形关系： （ 平衡方程： （ 支撑处边界条件： 桩端处边界条件： （ （ 式中符号的物理意义参见相关规范。 10 体水平向基床系数的计算 m 法 kp=于主动侧就是距桩顶的距离）； 梁 对圆形基坑： （ 式中 符号的物理意义参见相关规范。 表沉降计算 济抛物线模式 地表沉降范围 各点的沉降： (上列式中 符号的物理意义参见相关规范。 倾覆计算 11 撑抗倾覆计算 图 撑抗倾覆计算图 当不记支撑点以上土压力时： （ 记入支撑点以上土压力时： （ 式中 符号的物理意义参见相关规范。 体稳定计算 对于单个圆弧滑面的整体稳定安全系数计算方法如下。 典条分法 （ 上列式中： （ 12 式中 符号的物理意义参见相关规范。 渗流稳定计算 界水力梯度法 （ 3. 式中 符号的物理意义参见相关规范。 筋计算 凝土板桩或连续墙配筋计算 采用混凝土结构设计规范 （ （ 式中 符号的物理意义参见相关规范。 底抗隆起计算 坑底抗隆起的计算同整体稳定，破坏面为如下图所示的组合滑面，其圆弧部分的圆心可以假定为最下到支撑处或者坑底，其半径可以假定为经过桩底，也可往下搜索，找出最危险的滑面。 13 图 心在最下到支撑点处的圆弧组合滑面 图 心在坑底的圆弧组合滑面 （ (（总应力法） (（有效应力法）（ 式中 符号的物理意义参见相关规范。 底抗隆起计算 14 图 底抗隆起计算图 （ 式中 符号的物理意义参见相关规范。 4 内力变形计算 算参数 水土计算（分算 /合算）方法：分算； 水压力计算方法：静止水压力，修正系数： 主动侧土压力计算方法： 朗肯主动土压力，分布模式：矩形，调整系数： 位移不考虑土压力增加； 被动侧基床系数计算方法： m法， 土体抗力不考虑极限土压力限值； 墙体抗弯刚度折减系数： 算结果 15 土压力计算结果 16 17 图 计算宽度 各工况水土压力计算结果 床系数结果 18 19 图 计算宽度 撑刚度计算结果 表 算宽度 支撑编号 1 2 3 4 5 支撑刚度(MN/m) 内力变形结果 每延米墙体抗弯刚度 以下内力和土体抗力的计算结果是每延米墙体的；支撑反力是每延米的。 20 第 1工况：开挖至 m 第 2工况：在 锚 ) 第 3工况：开挖至 m 21 第 4工况：在 锚 ) 第 5工况：开挖至 m 第 6工况：在 锚 ) 22 第 7工况：开挖至 m 第 8工况：在 锚 ) 第 9工况：开挖至 m 23 第 10工况：在 锚 ) 第 11工况：开挖至 m 第 12工况：在 24 第 13工况：拆除 4支撑 第 14工况：在 第 15工况：拆除 3支撑 25 第 16工况：在 第 17工况：拆除 2支撑 第 18工况：在 26 第 19工况：拆除 1支撑 图 工况内力变形结果图 表 换 )撑反力范围表 抗力 相对桩顶深度(m) 最小值(kN/m) 最大值(kN/m) 支撑 第 1道支撑 7 第 2道支撑 3道支撑 4道支撑 5道支撑 撑 第 1道换撑 2道换撑 3道换撑 4道换撑 内侧土体抗力安全系数： 5 坑底抗隆起 (圆弧滑动 )计算 算参数 滑弧中心：最下道支撑； 滑弧位置：通过桩底； 应力状态计算方法：总应力法； 桩墙弯曲抗力：考虑； 垂直滑面阻力：忽略； 滑面水平应力：考虑。 算结果 28 图 底抗隆起计算图 下滑力： m； 抗滑力： m； 每延米墙体抗滑力： m； 安全系数： 求安全系数： 6 墙底抗隆起计算 算参数 计算公式： 考虑隆起土层不均匀性厚深比： 考虑放坡影响宽深比： 算结果 29 底 图 底抗隆起计算图 坑内侧向外 m； 验算断面处土体内聚力： 摩擦角： 地基承载力： 安全系数： 求安全系数： 7 配筋计算 算参数 采用混凝土结构设计规范 方法。 30 设计值系数： 弯矩折减系数： 算结果 混凝土等级： 表 段配筋表： 段号 段长 (m) 钢筋 类型 需配 根数 实配 根数 1 271 10 10 8 抗倾覆计算 算参数 水土计算（分算 /合算）方法：分算； 主动侧土压力分布模式：三角形； 水压力计算方法：静止水压力。 算结果 31 图 倾覆计算图 抗倾覆安全系数： ，要求安全系数： 9 抗渗流稳定计算 算参数 抗渗流计算方法： 临界水力坡度法，垂直渗径换算系数 (上段 )： 直渗径换算系数 (下段 )： 平渗径换算系数： 有效重度计算方法：由比重和孔隙比计算。 算结果 抗渗流稳定安全系数： ，要求安全系数：挖面以下土为砂土、砂质粉土或黏性土与粉土中有明显薄层粉砂夹层时取大值。 10 其他计算 体稳定计算 算参数 整体稳定计算方法： 瑞典条分法； 应力状态计算方法： 总应力法； 土钉法向力折减系数： = 土钉切向力折减系数： = 锚杆法向力折减系数： = 锚杆切向力折减系数： = 32 桩墙抗滑考虑方式：滑面绕桩； 浸润线不考虑止水帷幕； 滑弧搜索不考虑局部失稳； 考虑开挖工况； 搜索范围：坡顶：全范围；坡底：全范围； 搜索方法： 遗传算法。 算结果 挖至 图 体稳定计算图 滑弧：圆心 (半径： 起点 ( 终点( 拱高比 下滑力： m； 土体 (若有则包括搅拌桩和坑底加固土 )抗滑力： m； 土钉 /锚杆抗滑力： m； 桩墙的抗滑力： m； 安全系数： 表沉降计算 33 算参数 地表沉降计算方法： 同济抛物线法。 算结果 图 表沉降图 11 基坑内支撑设计计算 一道支撑 撑构件类型 表 类型编号 混凝土 钢筋 截面宽 (截面高 (1 200 900 表 类型编号 钢材 根数 直径 (厚度 (2 609 16 表 类型编号 K(kN/Kq(kN/Qh(kN/m) Qv(kN/m) 备注 1 2 K: 水平法向均布弹簧系数 水平切向均布弹簧系数 水平向均布荷载 竖向均布荷载 34 算原理 内支撑计算基于线弹性体平面杆系有限单元法。根据用户选择独立进行水平面受荷变形分析和竖直面内受荷变形分析，计算中不考虑水平面内和竖直面内计算结果的相互影响。竖直平面内分析中除特殊截面构件，均自动计算构件的自重荷载 (混凝土容重 25kN/材容重 78kN/自重荷载分项系数取 点位移 表 点位移表 编号 X(Y(编号 X(Y(1 4 0 0 2 5 0 0 3 6 0 0 4 7 0 0 5 8 0 0 6 9 7 0 0 8 0 1 9 0 2 10 0 3 11 0 4 12 5 3 6 4 7 5 8 6 9 7 0 8 41 0 9 42 0 0 43 0 1 44 0 2 45 0 3 46 5 编号 X(Y(编号 X(Y(47 8 0 8 9 0 9 0 0 0 1 0 1 2 2 83 3 84 4 85 5 86 6 87 7 88 8 89 9 90 0 1 1 2 2 3 3 4 64 5 65 6 66 7 67 8 68 9 69 00 70 01 71 02 72 0 03 3 0 04 74 0 05 5 0 06 76 0 07 7 0 08 36 编号 X(Y(编号 X(Y(109 29 10 130 111 131 112 132 113 33 14 134 115 35 16 136 117 37 18 138 119 39 20 121 122 123 124 125 126 127 128 二道支撑计算 撑构件类型 表 类型编号 混凝土 钢筋 截面宽 (截面高 (1 200 900 表 类型编号 钢材 根数 直径 (厚度 (2 609 16 表 37 类型编号 K(kN/Kq(kN/Qh(kN/m) Qv(kN/m) 备注 1 50 2 K: 水平法向均布弹簧系数 水平切向均布弹簧系数 水平向均布荷载 竖向均布荷载 点位移 内支撑计算基于线弹性体平面杆系有限单元法。根据用户选择独立进行水平面受荷变形分析和竖直面内受荷变形分析，计算中不考虑水平面内和竖直面内计算结果的相互影响。竖直平面内分析中除特殊截面构件，均自动计算构件的自重荷载 (混凝土容重 25kN/材容重 78kN/自重荷载分项系数取 点位移 表 点位移表 编号 X(Y(编号 X(Y(1 7 8 3 9 4 0 5 1 6 2 7 3 8 4 9 0 5 10 6 0 0 11 7 12 8 13 9 14 0 15 1 16 2 38 编号 X(Y(编号 X(Y(33 64 4 65 5 6 6 7 7 8 8 9 9 0 0 1 1 2 2 3 3 0 4 4 5 5 6 0 6 7 0 7 8 8 9 9 0 0 1 1 2 2 83 3 84 4 85 5 86 6 7 7 8 8 9 9 0 0 1 1 2 2 3 3 4 9 编号 X(Y(编号 X(Y(95 26 6 127 7 128 8 29 9 30 00 31 01 32 02 33 03 34 04 35 05 36 06 37 07 38 08 39 09 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 40 三道支撑计算 撑构件类型 表 类型编号 混凝土 钢筋 截面宽 (截面高 (1 200 900 表 类型编号 钢材 根数 直径 (厚度 (2 609 16 表 类型编号 K(kN/Kq(kN/Qh(kN/m) Qv(kN/m) 备注 1 2 K: 水平法向均布弹簧系数 水平切向均布弹簧系数 水平向均布荷载 竖向均布荷载 点位移 表 点位移表 编号 X(Y(编号 X(Y(1 6 7 8 4 9 5 0 6 1 7 2 8 3 9 0 4 10 5 11 6 0 0 41 12 7 13 8 14 9 15 0 编号 X(Y(编号 X(Y(31 62 2 63 3 64 4 65 5 6 6 7 7 8 8 9 9 0 0 1 1 2 2 3 3 0 4 4 5 5 6 0 6 7 0 7 8 8 9 9 0 0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 2 58 9 9 0 0 1 1 2 号 X(Y(编号 X(Y(93 24 4 25 5 26 6 127 7 128 8 29 9 30 00 31 01 32 02 33 03 34 04 35 05 36 06 37 07 38 08 39 09 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 43 120 121 122 123 四道支撑计算 撑构件类型 表 类型编号 混凝土 钢筋 截面宽 (截面高 (1 200 900 表 类型编号 钢材 根数 直径 (厚度 (2 609 16 表 类型编号 K(kN/Kq(kN/Qh(kN/m) Qv(kN/m) 备注 1 175 2 K: 水平法向均布弹簧系数 水平切向均布弹簧系数 水平向均布荷载 竖向均布荷载 点位移 表 点位移表 编号 X(Y(编号 X(Y(1 2 3 4 5 6 7 4 7 8 8 9 9 0 0 10 1 11 2 编号 X(Y(编号 X(Y(23 54 4 55 5 56 6 0 0 57 7 58 8 59 9 60 0 61 1 62 2 63 3 64 4 65 5 6 6 7 7 8 8 9 9 0 0 1 1 2 2 3 3 0 4 4 5 5 6 0 6 7 0 7 8 8 9 5 49 0 0 1 1 2 2 3 3 4 号 X(Y(编号 X(Y(85 16 6 17 7 18 8 19 9 20 0 21 1 22 2 23 3 24 4 25 5 26 6 127 7 128 8 29 9 30 00 31 01 32 02 33 03 34 04 35 05 36 06 37 07 38 08 39 09 110 46 111 112 113 114 115 五道支撑计算 撑结构类型 表 类型编号 混凝土 钢筋 截面宽 (截面高 (1 200 900 表 类型编号 钢材 根数 直径 (厚度 (2 609 16 表 类型编号 K(kN/Kq(kN/Qh(kN/m) Qv(kN/m) 备注 1 225 2 K: 水平法向均布弹簧系数 水平切向均布弹簧系数 水平向均布荷载 竖向均布荷载 点位移 表 点位移表 编号 X(Y(编号 X(Y(1 2 3 4 5 6 7 6 7 8 8 9 9 0 0 10 1 11 2 编号 X(Y(编号 X(Y(23 54 4 55 5