地铁基坑支护结构计算与分析-论文

1 / 5 地铁基坑支护结构计算与分析（何楠 邵岩 穆林） 摘要以 XX 地铁号线科怡路站号出入口基坑支护设计方案为例，介绍土钉墙支护、钻孔灌注桩支护结构设计的过程和方法。 关键词基坑支护 土钉墙 钻孔 灌注桩 启明星 1 工程概况 拟建 XX地铁九号线位于 XX城西部，呈南北走向，全线均为地下线，全长约 16.5km，共设 1 座车站。其中科怡路站共设有四个出入口和两个风道，车站平面布置图见图 1。结构主体采用明挖顺做，基坑开挖最深处约为 13m，属于深基坑开挖。潜水静止稳定水位标高位于结构底板之下，基坑开挖不考虑基坑 降水。号出入口和号风道位于车站主体东北角，号风道距离东侧四层楼房约 8.9m，距离北侧电信出局管线约 5.07m，其施工场地北、东两侧较狭窄，南、西两侧较宽阔。 基坑号出入口坑深 9.9m，南侧场地较为开阔，初步考虑采用土钉支护的方式，放坡 70 ，土钉共排，梅花形布置，水平竖向间距 1.2m，与水平面夹角 15 ，上三排 8m，下五排 6m。土钉材料采用 2 钢筋，土钉表面采用 100mm 混凝土喷层，喷层布置 8150mm150mm 钢筋网。 号风道北侧基坑较深，约为 12.5m，由于临近有管沟和2 / 5 建筑物，基坑只能设计为直 立边坡，采用钻孔灌注桩加锚杆形式进行支护。钻孔灌注桩直径 0.8m，锚固深度 3.5m，沿基坑东侧北侧水平间距均为 1.6m。锚杆一端在桩上，另一端锚入土体，竖向间距 4.5m，每根桩上共两道。锚杆采用 612.钢绞线，长度均为 20m，其中锚固段 15m，倾角 20 。 基坑中心缓坡上部无地面超载，且高度不大，缓坡开挖坡度 10.75 ，表面网喷 80mmC20 混凝土。 号风道及号出入口基坑支护典型剖面图见图 2。 支护结构设计 .1 土钉墙支护设计 计算采用启明星深基坑支护设计软件进行。计算时考虑地面超载 20kPa。施工 工序为每次开挖深度 1.2m 后加一次土钉，土钉距坑底 0.2m。计算将每道施工步序作为一种独立静止状态，按一种工况计算，计算工况参数详见表 1。 计算时需保证每种工况下土钉承受荷载 Tjk 小于土钉承载力 Tuj 和土钉材料抗拉强度 Tg，即 Tuj/Tjk K， Tg/Tjk K。 Tuj 指土钉整体不被拔出的极限，与土压力、土钉长度等因素有关； Tg 指土钉材料不被拉断的极限，与钢筋直径根数等有关。上述值由程序根据参数自动计算。有时会出现最后一工况满足 Tuj/Tjk K，但中间工况不满足的情况，此时可调整土钉长度重新计算 ，直到每一工况都满足要求为止。 3 / 5 00年第期黄 河 规 划 设 计总第 14期何楠等：地铁基坑支护结构计算与分析 经计算，结果如下 : 每种工况每排土钉均 Tuj/Tjk 1.25， Tg/Tjk 1.25。其中最后一工况土钉承载力见表 2 除此以外还要对土钉墙整体进行稳定验算，整体抗倾覆/抗滑移验算。整体稳定验算采用传统的圆弧滑裂面条分法。整体抗倾覆 /抗滑移验算与重力式挡土墙稳定计算类似，将土钉锚固的土体作为重力式挡土墙，最下排土钉末端作为模拟墙体的角点。 程序须选择以常数法或 m 值法计算。 “m 值 ” 指土的水平抗力系 数的比例系数， “ 常数 ” 指土体水平弹簧系数 k。选用哪种方法计算，应结合地质资料以及经验综合选择，本工程结合地质资料，采用 m 值法计算。程序提供由 c、 值估算 m 值的公式，此公式需要结果位移参数，可采用试算法假定结果位移进行试算，根据试算结果调整 m 值重新计算。 为了控制桩体侧向位移需要对锚杆预加轴力，建筑基坑支护技术规程规定宜取为锚杆轴向受拉承载力设计的0.50.65倍。计算时先不施加预加轴力，试算求得锚杆拉力，以此拉力值的一半作为预加轴力再次试算，试算两到三次即可满足要求。根据建筑地基基础设计规范 要求，以其附录建议公式进行计算，结果如下 : 整体稳定验算： K=1.41 4 / 5 墙底抗隆起验算： Prandtl 法， K=7.47 Terzaghi 法， K=9.31 坑底抗隆起验算： K=1.95 抗倾覆验算： K=3.55 根据建筑地基基础设计规范式 5.4.1 整体稳定安全系数 K=1.2，式 V.0.1 墙底抗隆起安全系数 K=1.6，式 T.0.1 抗倾覆安全系数 K=1.3，因此钻孔灌注桩各项稳定计算满足规范要求。 程序生成桩体内力包络图见图 3。根据内力包络图，求得钻孔灌注桩最终配钢筋 1822，箍筋 16 150。经 过计算可知，基坑支护设计满足要求。 号风道东侧基坑为 13.3m，设计沿用上述桩体加锚杆的形式，仅将桩体锚固深度调整为 .65m，第一排锚杆长调整为23m，其中锚固段 18m。经过计算，边坡稳定满足要求，计算过程不再详述。 结论 (1)基坑南侧 9.9m 斜坡采用土钉墙支护，北侧 12.5m 直立坡采用钻孔灌注桩加锚杆支护，中部缓坡采用喷混凝土支护，布置满足场地要求，方案合理可行。 (2)计算结果表明，加固后的土钉墙整体稳定、抗滑抗倾覆安全系数均满足规范要求。钻孔灌注桩整体稳定、墙底坑底抗隆起、抗倾覆安全系数满足 规范要求，灌注桩上部最5 / 5 大水平位移 17.1mm，工