隧道支护结构设计方案
第一部分支护结构设计方案
一、设计依据
1、甲方提供的本工程的岩土工程报告。
2、甲方提供的建筑总平面图、地形图、地下管线图、主体框架平面图和剖面图等。
3、有关设计计算规范和规程：
（1）、《南京市地基基础设计规范》DB32/112-95
（2）、《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）
二、工程概况
拟建的安仁街地下通道北侧副通道位于南京市鼓楼市民广场东侧安仁街路上，过街通道全长55.67m（中线长度），宽14m，南北各建地下人行通道一条，本次为对北侧安仁街地下人行通道进行设计。根据资料，基坑实际开挖深度按如下考虑：基坑西侧小半部分实际开挖深度5.95m，东侧大半部分实际开挖深度7.30m，靠近最东侧局部开挖深度7.05m。
三、周边情况
该地下通道横穿安仁街，其南侧为北京东路和安仁街、丹凤街四叉路口，该通道东侧为正在施工的北极阁地下商场基础，目前已施工至地面，该基坑为地面下-11m，采用的是人工挖孔桩加一层钢支撑的支护结构，本通道将和其相连接，通道东侧还有一个向北的人行出口，基坑西侧为市民广场，有两个出口，一个出口向北，另一个出口向西。在基坑中部，有一连接横穿北京东路的主通道接口，本次支护暂不考虑，沿安仁街中部路面下和东侧路面下分布有较为密集的地下管线。
四、工程地质情况
1、地形地貌
本工程位于南京鼓楼市民广场东侧安仁街上，根据《南京城区地貌类型图》划分，本施工区域地貌属二级阶地及坳沟地貌单元。地形平坦，地面标高在12.0m左右。
2、岩土层分布
经勘探查明，基坑支护范围内土层自上而下分别为：
①1杂填土：杂色，稍湿，结构松散，主要由碎砖石和少量粉质粘土组成，局部夹大量建筑垃圾，厚度0.9～1.4m；
①2素填土：灰黄～灰色，湿～饱和，可～流塑，夹少量碎砖，局部夹淤泥质土，埋深
0.9～1.4m，厚约0.8～2.2m；
②粉质粘土：灰黄色，饱和，可塑，埋深2.0～3.3m，厚约0.4～3.4m；
③粉质粘土：灰色，饱和，局部流塑，夹腐植物等，分布于场区东侧，埋深4.5～6.0m，厚约0.0～3.0m；
④1粉质粘土：灰黄色，饱和，可塑，埋深3.8～8.6m，厚约0.0～3.6m；
④2粉质粘土夹粘土：黄褐色，饱和，硬塑，埋深2.6～11.4m，厚约5.3～10.4m；
３、地下水
本场地地下水属孔隙潜水型。地下水主要赋存于填土层，由大气降水和地表水补给，富
五、支护方案设计
拟建的地下通道开挖深度约7.3m，局部为5.95m和7.05m，基坑开挖范围所涉及到的土层为杂填土，素填土，②层粉质粘土，③层软土和④层可～硬塑的粉质粘土，其中填土为含水层，但水量小，但③层软土是对本基坑不利的，考虑到该地下隐蔽工程场地周围为交通干道，沿道路有地下管线，为保证周边道路、管线正常安全使用和本工程地下结构的顺利施工，要求支护结构设计应满足稳定性好、沉降位移小。因此，基坑支护结构设计时，应根据周边环境、场地地质条件及施工条件合理选用。综合考察现场的周边环境、道路及岩土层组合等条件，本着“安全可靠，经济合理，技术可行，方便施工”的原则，经过仔细分析、计算和方案比较，本工程支护方案选用下列形式：
1、在基坑开挖深度为7.3m处，采用人工挖孔桩加一层钢支撑作为支护结构；
2、基坑开挖深度在5.95m处，采用悬臂式人工挖孔桩作为支护结构；
3、在西侧两个人行出口处不封口，将支护桩沿着出口方向在两侧延伸2～3根桩，然后采用放坡开挖。
4、在基坑东侧支护桩与原北极阁地下商场基坑的支护桩相连接，圈梁主筋连接并浇注为一整体。该位置向北的人行出口也沿着出口方向延伸3～4根桩，，本工程支护桩和已有支护桩之间也作放坡处理。
5、在基坑的东半段设置临时钢栈桥以保证交通不中断，钢栈桥以本支护桩作为基础，同时钢栈桥又作为本段的钢支撑使用。
6、在有第3层软土范围，支护桩之间采用砖砌挡墙和砂浆抹面处理，以支挡桩间软土，其余部分的支护桩间土修成外弧形。
7、在支护桩外侧设置截水沟，排除天然降水和地表及填土层内的水，在坑内设置明沟排水。
8、考虑到路面下管线密集，在实施人工挖孔桩和基坑开挖前应先查明并开挖出有影响的管线，宜架空管线后再进行施工。
9、在D、J、K和O点处基坑支护桩形成阳角的部位采用拉梁板加固处理。
2、基坑监测：
基坑监测是指导正确施工避免事故发生的必要措施，本设计制定了详细的沉降、位移监测方案，施工过程中将严格按照设计要求做好监测监控工作。
本工程基坑支护方案的设计计算，严格按照《建筑基坑工程技术规范》、《南京地区地基基础设计规范》中的有关基坑支护结构设计要求进行。同时采用了设计软件进行了辅助计算和验算；经过详细的计算分析后，我们认为：采用本设计的基坑支护方案，能满足基坑土方开挖、地下室结构施工及周围环境保护对基坑支护结构的要求，符合安全、经济、合理、可行的设计原则。
现将本工程基坑支护方案设计计算书、基坑支护结构设计图及相关检测、测试等技术措施及要求提供给建设单位，供建设单位及各位专家审定。不当之处，敬请批评指正！
第二部分支护结构的设计计算
一、设计计算参数的确定
本设计方案计算时以各段自然地面标高为±0.00（其对应的绝对标高为+12.0米），以下各段支护结构设计计算在所涉及的标高皆相对于自然地面标高。
1.1计算区段的划分
根据基坑开挖深度、土层条件，将该场地划分为三个计算区段，其附加荷载及其计算开挖深度分别如下：
按照朗肯土压力计算理论作为土侧向压力设计的计算依据，即
主动土压力系数：K ai=tg2（450-Ψi/2）
被动土压力系数：K pi=tg2（450+Ψi/2）
计算时，不考虑支护桩体与土体的摩擦作用，且不对主、被动土压力系数进行调整，仅作为安全储备处理。
土压力系数表
1.4
本设计充分考虑到各岩土层的不透水性，在土层侧向压力计算时均采用水土合算。
1.5支撑标高确定：
结合地下通道、基坑开挖深度和临时栈桥要求，确定支撑标高-1.9米。
二、ABC、QRSTU、OP段支护结构设计计算
基坑挖深5.95米，地面活荷载q=25.0Kpa。该段采用悬臂式人工挖孔桩支护。
（一）土层分布：
1、主动土压力
ea（1 1）=（25）×0.589-2×0.767×10= -6（kpa）
ea（1 2）=（25+18.5×1）×0.589-2×0.767×10=10.3（kpa）
ea（2 1）=（43.5）×0.653-2×0.808×16=2.5（kpa）
ea（2 2）=（43.5+18.8×1.7）×××0.653-2×0.808×16=23.4（kpa）
ea（3 1）=（75.46）×0.61-2×0.781×40.9= -17.9（kpa）
ea（3 2）=（75.46+19.9×2.1）×0.61-2×0.781×40.9=7.6（kpa）
ea（4 1）=（117.25）×0.505-2×0.711×54.4=-18.1（kpa）
ea（4 2）=（117.25+20×1.15）×0.505-2×0.711×54.4= -6.5（kpa）
ea（5 1）=（140.25）×0.505-2×0.711×54.4= -6.5（kpa）
ea（5 2）=（140.25）×0.505-2×0.711×54.4= -6.5（kpa）
2、被动土压力：
ep（5 1）=（0）×1.98+2×1.407×54.4= 153.1（kpa）
ep（5 2）=（0+20×7.7）×1.98+2×1.407×54.4= 458（kpa）
3、净土压力（坑底面下）计算：
ep（5 1）=153.1-0= 153.1（kpa）
ep（5 2）=458-0= 458（kpa）
4、土层压力合力及合力作用点位置计算：
LD（1）=（0.6×1）/(0.6+10.3)=0.06(m)
Ea（1）=(10.3×0.94)/2=4.8(KN/m)
Ha（1）=0.94/3=0.31(m)
Ea（2）=(2.5+20.3)×1.7/2=422(KN/m)
Ha（2）=1.7/3×(2×2.5+23.4)/(2.5+23.4)=0.62(m)
LD（3）=(17.9×2.1)/(17.9+7.6)=1.47(m)
Ea（3）=(7.6×0.630)/2=2.4(KN/m)
Ha（3）=0.63/3=0.21(m)
Ea（4）=0(KN/m)
Ha（4）=0(m)
Ep（5）=(151.3+458)×7.7/2=2352.7(KN/m)
Hp（5）=7.7/3×(2×153.1+458)/(153.1+458)=3.21(m)
Ma=113.6KN-m/M
Ea=29.2KN/M
(三)、桩长计算：
设计支护桩为人工挖孔桩φ900@2000，由等值梁法求装桩入土深：设桩端进入坑底面以下y米处，由∑M=0得：
1.2×
2.0×(11
3.6+29.2×y)=(153.1×y2/2+39.6×y3/6)×0.9
5.94 y2+68.9 y2-70.08y-272.64=0
解之得：y≈2.29m
桩长H=5.95+2.29=8.24m
（四）、桩体内最大弯矩计算：
由Q=0得：
2×29.2=(153.1×y+39.6×y2/2)×0.9
得：y=0.4m
M max=(113.6+29.2×0.4)×2-0.9×(153.1×0.42/2+39.6×0.43/6=239.2KN-M/M
（五）、配筋计算：
选择挖孔灌注桩φ900@2000，砼C25，主筋10Φ20
A S=3140mm3
(fy×A S)/(f cm×A)=0.124
α=1+0.75×0.124-[(1+0.75×0.124)2-0.5-0.625×0.124]1/2=0.307
αt=1.25-2×0.307=0.635
[M]=2/3×11.9×(450×sinπα)3+300×400×3140×[sinπα+ sinπαt]/3.14=610.0>1.25×239.2=299KN-M
（六）、电算结果
********************
* 报表 *
********************
原----------始----------数----------据
支护类型基坑侧壁重要性系数混凝土强度等级桩顶面标高
排桩 1.00 C25 -1.50m
基坑深度(m) 内侧水位(m) 外侧水位(m) 嵌固长度(m) 桩直径(m) 桩间距(m)
5.95 -50.00 -50.00 3.52 0.90 2.00
土层号厚度重度粘聚力内摩擦角锚固与土摩阻力水土分算 m (m) (KN/M3) (Kpa) (度) (Kpa) （MN/M4）
1 1.00 18.50 10.00 15.00 40.00 合算 4.00
2 1.70 18.80 16.00 12.10 40.00 合算 3.32
3 2.10 19.90 40.90 14.00 40.00 合算 6.61
4 0.00 19.30 10.00 11.40 40.00 合算 3.10
5 0.00 19.50 54.70 15.50 40.00 合算 8.73
6 9.00 20.00 54.40 19.20 40.00 合算 10.89
放坡级数坡度系数坡高(m) 坡角台宽(m）
1 0.00 1.50 0.00
超载序号超载类型起载值(Kpa) 距坑力距离(m) 作用宽度(m) 距地面深度(m)
1 1 25.00
荷载分项系数： 1.25
基坑外侧弯矩调整系数： 1.00
基坑内侧弯矩调整系数： 1.00
剪力调整系数： 1.00
桩配筋方式：均匀
纵向钢筋级别： 2
桩螺旋箍筋级别： 1 间距(mm)：150
计----------算----------结----------果
计算方法土压力模式坑内侧弯矩位置坑外侧弯矩阵位置剪力位置
(KN-m) (m) (KN-m) (m) (KN) (m)
经典法规程土压力 0.00 0.00 158.99 6.10 44.96 4.88
m法矩形模式 0.00 9.20 164.87 6.72 104.09 8.27
位移(mm) 桩顶：-30.74 坑底：-9.66 最大：-30.74 位置：1.50
配筋实用内力： 0.00 198.61 56.20
配筋选筋：面积计算值(mm2) 选筋计算选筋实配面积实配值(mm2)
纵筋： 2545 23□12 9□20 2827 箍筋： -144 □10@150 □8@200 50
抗倾覆安全系数： 6.856
整体稳定计算方法：瑞典条分法
整体稳定安全系数：2.777
滑移面圆心坐标(m)：x=0.805 y=1.097 半径(m)：R=10.328
抗隆起安全系数： Prandtl Terzaghi
4.940
5.822
隆起量(mm): 37
三、CDEF、HJK段支护结构设计计算
该段基坑实际开挖深为7.3米，地面活荷载q=25.0Kpa。该段采用人工挖孔桩加一层钢
支撑作为支护结构，设计钢支撑标高为-1.9米。
（一）、土层分布：
（二）、土压力计算
主动土压力
ea（1 1）=（25）×0.589-2×0.767×10= -6（kpa）
ea（1 2）=（25+18.5×1.3）×0.589-2×0.767×10=13.5（kpa）
ea（2 1）=（49.05）×0.653-2×0.808×16=6.2（kpa）
ea（2 2）=（49.05+18.8×1.3）×0.653-2×0.808×16=22.1（kpa）ea（3 1）=（73.49）×0.61-2×0.781×40.9= -19.1（kpa）
ea（3 2）=（73.49+19.9×2.8）×0.61-2×0.781×40.9=14.9（kpa）ea（4 1）=（129.21）×0.67-2×0.819×16.4=59.7（kpa）
ea（4 2）=（129.21+19.3×1.9）×0.67-2×0.819×16.4=84.3（kpa）ea（5 1）=（165.88）×0.67-2×0.819×16.4= 84.3（kpa）
ea（5 2）=（165.88）×0.67-2×0.819×16.4= 84.3（kpa）
ea（6 1）=（165.88）×0.578-2×0.76×54.7= 12.7（kpa）
ea（6 2）=（165.88）×0.578-2×0.76×54.7= 12.7（kpa）
ea（7 1）=（165.88）×0.505-2×0.711×54.4=6.5（kpa）
ea（7 2）=（165.88）×0.505-2×0.711×54.4=6.5（kpa）
2、被动土压力：
ep（5 1）=（0）×1.493+2×1.222×16.4=40.1（kpa）
ep（5 2）=（0+19.3×1.1）×1.493+2×1.222×16.4=71.8（kpa）
ep（6 1）=（21.23）×1.729+2×1.315×54.7=180.6（kpa）
ep（6 2）=（21.23+19.5×3）×1.729+2×1.315×54.7=281.7（kpa）ep（7 1）=（79.73）×1.98+2×1.407×54.4=311（kpa）
ep（7 2）=（79.73+20×5.6）×1.98+2×1.407×54.4=532.7（kpa）
3、净土压力（坑底面下）计算：
ep（5 1）=40.1-84.3=-44.2（kpa）
ep（5 2）=71.8-84.3=-12.5（kpa）
ep（6 1）=180.6-12.7=167.9（kpa）
ep（6 2）=281.7-12.7=269（kpa）
ep（7 1）=311-6.5=304.5（kpa）
ep（7 2）=532.7-6.5=526.2（kpa）
4、土层压力合力及作用点位置计算：
LD（1）=（0.6×1.3）/(0.6+13.5)=0.06(m)
Ea（1）=(13.5×1.24)/2=8.4(KN/m)
Ha（1）=1.24/3=0.41(m)
Ea（2）=(6.2+22.1)×1.3/2=18.4(KN/m)
Ha（2）=1.3/3×(2×6.2+22.1)/(6.2+22.1)=0.53(m)
LD（3）=(19.1×2.8)/(19.1+14.9)=1.57(m)
Ea（3）=(14.1×1.23)/2=9.2(KN/m)
Ha（3）=1.23/3=0.41(m)
Ea（4）=(59.7+84.3)×1.9/2=136.8(KN/m)
Ha（4）=1.9/3×(2×59.7+84.3)/(59.7+84.3)=0.9(m)
Ea（5）=(44.2+12.5)×1.1/2=31.2(KN/m)
Ha（5）=1.1/3×(2×44.2+12.5)/(44.2+12.5)=0.65(m)
Ep（6）=(167.9+269)×3/2=655.4(KN/m)
Hp（6）=3/3×(2×167.9+269)/(167.9+269)=1.38m
Ep（7）=(304.5+526.2)×5.6/2=2326(KN/m)
Hp（7）=5.6/3×(2×304.5+526.2)/(304.5+526.2)=2.55(m)
Ma=504.9KN-m/M
Ea=204KN/M
则有：R=504.9/(7.3+1.1-1.9)=77.7KN/M
反弯点反力P0计算：
P0=204-77.7=126.3 KN/m
（三）桩长计算：
设计支护桩为人工挖孔桩φ900·1500，由等值梁法求桩入土深度：1.2*1.5*[504.9+204*（3+y）]=77.7*（9.5+y）+0.9*[655.4*（1.38+y） 304.5*y2/2+39.6*y3/6]
5.94y3+137y2+300.36y-458.3=0
解之得：y≈1.1米
桩长H=7.3+1.1+3+1.1=12.5米
（四）桩体内最大弯矩计算：
1、R~P0之间最大弯矩M MAX1
由Q=0得：
77.7=9.2+8.4+18.4+59.7*y+12.9*y2/2
得y=0.65m M max！=182.9KN-m/m
2、P0以下最大弯矩M max2计算：
由Q=0得：
1.5*126.3=0.9*（169.7*y+33.7* y2/2） y=1.13m
M max4=126.3*1.13*1.5-0.9*（167.9*1.132/2+33.7*1.133/6）
=110.3 KN-m/m
3、拆撑计算：
设计在底板完成后拆除支撑，底板顶标高为-6.3米。
M max3=8.4*（0.41+6.0）+18.4*（0.53+4.7）+9.2*（0.41+1.9）
+59.7*0.92/2+12.95*0.93/6=197.1 KN-m/m
（五）配筋计算：
选择钻孔灌注桩φ900·1500，砼C25，主筋10Φ20
As=3140mm3
（fy?A s）/（f cm?A）=0.124
α=1+0.75*0.124-[（1+0.75*0.124）2-0.5-0.625*0.124]1/2 =0.307
αt=1.25-2*0.307=0.635
[M]=2/3*11.9*（450*sinπα）3+300*400*3140*[ sinπα
+ sinπαt]/3.14=610.0>1.25*1.5*182.9=342.9 KN-m。
（六）、电算结果
********************
* 报表 *
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原----------始----------数----------据
支护类型基坑侧壁重要性系数混凝土强度等级桩顶面标高（m）
排桩 1.00 C25 -1.50
基坑深度(m) 内侧水位(m) 外侧水位(m) 嵌固长度(m) 桩直径(m) 桩间距(m)
7.30 -50.00 -50.00 5.90 0.90 1.50
土层号厚度重度粘聚力内摩擦角锚固与土摩阻力水土分算 m
(m) (KN/M3) (Kpa) (度) (Kpa) （MN/M4）
1 1.30 18.50 10.00 15.00 40.00 合算 4.00
2 1.30 18.80 16.00 12.10 40.00 合算 3.32
3 2.80 19.90 40.90 14.00 40.00 合算 6.61
4 3.00 19.30 16.40 11.40 40.00 合算 3.10
5 3.00 19.50 54.70 15.50 40.00 合算 8.73
6 5.60 20.00 54.40 19.20 40.00 合算 10.89
放坡级数坡度系数坡高(m) 坡角台宽(m）
1 0.00 1.50 0.00
超载序号超载类型起载值(Kpa) 距坑力距离(m) 作用宽度(m) 距地面深度(m)
1 1 25.00
支锚道号竖向间水平间预加力支锚刚度相对开挖入射角度锚固体直距（m）距（m）（KN）（KN/m）深度（m）（度）径（mm）
1 1.90 1.00 0.00 15.00 0.50 15.00 150
荷载分项系数： 1.25
基坑外侧弯矩调整系数： 1.00
基坑内侧弯矩调整系数： 1.00
剪力调整系数： 1.00
桩配筋方式：均匀
纵向钢筋级别： 2
桩螺旋箍筋级别： 1 间距(mm)：150
计----------算----------结----------果
计算方法土压力模式坑内侧弯矩位置坑外侧弯矩阵位置剪力位置
(KN-m) (m) (KN-m) (m) (KN) (m) 经典法规程土压力 270.18 6.13 84.12 9.19 189.12 8.24
m法矩形模式 425.49 6.36 105.49 10.84 223.18 8.48
位移(mm) 桩顶：-7.45 坑底：-7.76 最大：-9.15 位置（m）：4.95
配筋实用内力： 337.68 104.41 235.90
配筋选筋：面积计算值(mm2) 选筋计算选筋实配面积实配值(mm2) 纵筋： 2839 19□14 10□20 3142 箍筋： -144 □10@150 □10@150 79
支锚道号锚杆面积锚杆选筋自由段长锚固段长验算刚度锚杆内力值(KN) (mm2) (m) (m) （KN/m）弹性法经典法
1计算： 367 II-1□22 5 8 12.87 87.96 65.30
实用： 380 II-1□22 5 8 12.87 109.95
抗倾覆安全系数： 2.078
整体稳定计算方法：瑞典条分法
整体稳定安全系数：2.518
滑移面圆心坐标(m)：x=1.290 y=2.463 半径(m)：R=15.716
抗隆起安全系数： Prandtl Terzaghi
4.692
5.509
隆起量(mm): 2
四、KLMN段支护结构设计计算
该段基坑开挖深度为8.8米，地面活荷载q=25.0Kpa。该段采用人工挖孔桩加一层钢支
撑作为支护结构，设计支撑标高为-1.9米。
（一）、土层分布：
（二）、土压力计算
1、主动土压力
ea（1 1）=（25）×0.589-2×0.767×10= -6（kpa）
ea（1 2）=（25+18.5×1.3）×0.589-2×0.767×10=13.5（kpa）
ea（2 1）=（49.05）×0.653-2×0.808×16=6.2（kpa）
ea（2 2）=（49.05+18.8×1.6）×0.653-2×0.808×16=25.8（kpa）
ea（3 1）=（79.13）×0.61-2×0.781×40.9= -15.6（kpa）
ea（3 2）=（79.13+19.9×2.9）×0.61-2×0.781×40.9=19.6（kpa）ea（4 1）=（136.84）×0.578-2×0.76×54.7=-4.1（kpa）
ea（4 2）=（136.84+19.5×3）×0.578-2×0.76×54.7=29.7（kpa）ea（5 1）=（195.34）×0.578-2×0.76×54.7= 29.7（kpa）
ea（5 2）=（195.34）×0.578-2×0.76×54.7= 29.7（kpa）
ea（6 1）=（195.34）×0.505-2×0.711×54.4= 21.3（kpa）
ea（6 2）=（195.34）×0.505-2×0.711×54.4= 21.3（kpa）
2、被动土压力：
ep（5 1）=（0）×1.729+2×1.315×54.7=143.9（kpa）
ep（5 2）=（0+19.5×0.7）×1.729+2×1.315×54.7=167.5（kpa）ep（6 1）=（13.65）×1.98+2×1.407×54.4=180.1（kpa）
ep（6 2）=（13.65+20×6.3）×1.98+2×1.407×54.4=429.6（kpa）
3、净土压力（坑底面下）计算：
ep（5 1）=143.9-29.7=114.2（kpa）
ep（5 2）=167.5-29.7=137.8（kpa）
ep（6 1）=180.1-21.3=158.8（kpa）
ep（6 2）=429.6-21.3=408.3（kpa）
4、土层压力合力及作用点位置计算：
LD（1）=（0.6×1.3）/(0.6+13.5)=0.06(m)
Ea（1）=(13.5×1.24)/2=8.4(KN/m)
Ha（1）=1.24/3=0.41(m)
Ea（2）=(6.2+25.8)×1.6/2=25.6(KN/m)
Ha（2）=1.6/3×(2×6.2+25.8)/(6.2+25.8)=0.64(m)
LD（3）=(15.6×2.9)/(15.6+19.6)=1.29(m)
Ea（3）=(19.6×1.61)/2=15.8(KN/m)
Ha（3）=1.61/3=0.54(m)
Ea（4）=(4.1×3)/(4.1+29.7) =0.36(m)
Ha（4）=2.64/3=0.88(m)
Ep（5）= (114.2+137.8)/0.7/2=88.2(KN/m)
Hp（5）=0.7/3×(2×114.2+137.8)/ (114.2+137.8)=0.34(m)
Ep（6）=(158.8+408.3)×6.3/2=1786.4(KN/m)
Hp（6）=6.3/3×(2×158.8+408.3)/(158.8+408.3)=2.69(m)
Ma=324.2KN-m/M
Ea=89KN/M
则有：R=324.2/(8.8+0.7-1.9)=42.7KN/M
反弯点反力P0计算：
P0=89-42.7=46.3 KN/m
（三）桩长计算：
设计支护桩为人工挖孔桩φ900·2000，由等值梁法求桩入土深度：
设桩段进入第④2层顶面下y米处，由∑M=0得：
1.2*2*[324.2+89*（0.7+y）]
=42.7*（7.6+y）+0.9*[88.2*（0.34+y）+158.8*y2/2+39.6*y3/6]
5.94y3+71.46y2+91.5y-57
6.1=0
解之得：y≈3.09米
桩长H=8.8+0.7+3.09=12.6米
（四）桩体内最大弯矩计算：
1、R~P0之间最大弯矩M MAX1
由Q=0得：
42.7=34+12.1*y2/2
得y=1.2m M max！=69KN-m/m
2、P0以下最大弯矩M max2计算：
由Q=0得：
2*46.3=0.9*（114.2*y+33.71* y2/2） y=0.81m
M max2=2*46.3*0.81-0.9*（114.2*0.812/2+33.7*0.813/6）
=38.6 KN-m/m
3、拆撑计算：
设计在底板完成后拆除支撑，底板顶标高为-7.8米。
M max3=8.4*（0.41+6.5）+25.6*（0.64+4.9）+15.8*（0.54+2）
+11.5*1.643/6=248.3KN-m/m
（五）配筋计算：
选择钻孔灌注桩φ900·2000，砼C25，主筋12Φ20
As=3768mm3
（fy?A s）/（f cm?A）=0.149
α=1+0.75*0.149-[（1+0.75*0.149）2-0.5-0.625*0.149]1/2 =0.310
αt=1.25-2*0.310=0.630
[M]=2/3*11.9*（450*sinπα）3+300*400*3768*[ sinπα
+ sinπαt]/3.14=659.0>1.25*2*248.3=620.8 KN-m。
（六）、电算结果
********************
* 报表 *
********************
原----------始----------数----------据
支护类型基坑侧壁重要性系数混凝土强度等级桩顶面标高（m）
排桩 1.00 C25 -1.50
基坑深度(m) 内侧水位(m) 外侧水位(m) 嵌固长度(m) 桩直径(m) 桩间距(m)
8.80 -50.00 -50.00 5.40 0.90 2.00
土层号厚度重度粘聚力内摩擦角锚固与土摩阻力水土分算 m
(m) (KN/M3) (Kpa) (度) (Kpa) （MN/M4）
1 1.30 18.50 10.00 15.00 40.00 合算 4.00
2 1.60 18.80 16.00 12.10 40.00 合算 3.32
3 2.90 19.90 40.90 14.00 40.00 合算 6.61
4 0.00 19.30 16.40 11.40 40.00 合算 3.10
5 3.70 19.50 54.70 15.50 40.00 合算 8.73
6 6.30 20.00 54.40 19.20 40.00 合算 10.89
放坡级数坡度系数坡高(m) 坡角台宽(m）
1 0.00 1.50 0.00
超载序号超载类型起载值(Kpa) 距坑力距离(m) 作用宽度(m) 距地面深度(m)
1 1 25.00
支锚道号竖向间水平间预加力支锚刚度相对开挖入射角度锚固体直距（m）距（m）（KN）（KN/m）深度（m）（度）径（mm）
1 1.90 1.00 0.00 15.00 0.50 15.00 150
荷载分项系数： 1.25
基坑外侧弯矩调整系数： 1.00
基坑内侧弯矩调整系数： 1.00
剪力调整系数： 1.00
桩配筋方式：均匀
纵向钢筋级别： 2
桩螺旋箍筋级别： 1 间距(mm)：150
计----------算----------结----------果
计算方法土压力模式坑内侧弯矩位置坑外侧弯矩阵位置剪力位置
(KN-m) (m) (KN-m) (m) (KN) (m) 经典法规程土压力 97.08 5.48 16.56 2.90 87.64 8.80
m法矩形模式 182.38 7.01 80.15 5.41 93.77 9.57
位移(mm) 桩顶：-4.77 坑底：-4.34 最大：-5.76 位置（m）：5.22
配筋实用内力： 227.95 100.16 116.93
配筋选筋：面积计算值(mm2) 选筋计算选筋实配面积实配值(mm2)
纵筋： 2545 23□12 9□20 2827 箍筋： -144 □10@150 □10@150 79
支锚道号锚杆面积锚杆选筋自由段长锚固段长验算刚度锚杆内力值(KN) (mm2) (m) (m) （KN/m）弹性法经典法
1计算： 203 II-1□18 8 4 4.69 43.67 36.58
实用： 254 II-1□18 8 4 4.69 60.85
抗倾覆安全系数： 3.571
抗隆起安全系数： Prandtl Terzaghi
4.244 4.986
隆起量(mm): 19
五、支护结构设计计算
本方案支撑采用钢管支撑和支撑设计平面布置，R=77.7KN/M，支撑间距为8.03米，立
柱桩间距不大于6.5米。
本设计采用Φ610*10的钢管作为钢支撑材料
N=1.25*77.7*8=777KN
2、钢支撑强度及稳定性验算：
Φ610*10的钢管截面特征系数：
A=π（3502-2952）=18840mm2
I=π/64（D4-d4）=848035500mm4
W=I/R=2780444.3mm3
I=（I/A）1/2=212.2mm
=L/I=30.6
查表：Φ=0.914
1）支撑上作用弯矩M：
a：支撑自重及支撑上施工活荷载（q=10KN/m）产生的弯矩M1
M1=1/10*（1.25*1.6+10）*6.52=50.7KN-m
b、支撑安装偏心产生的弯矩M2
M2=N*e=777*0.001*6.5=5.05KN/m
M= M1+ M2=50.7+5.05=55.75 KN-m
2）支撑强度验算：
f=N/（ΦA）+M/W=777*103/0.914/18840/2+55.75*106/2780444.3
=65.2Mpa 满足设计要求
3）支撑出平面强度验算：
按轴心受压构件计算，取L O=20米
λ =20/0.212=94.3，查表得Φ=0.588
f= N/（ΦA）=777*103/（0.588*18840）=70.1 Mpa 满足设计要求
六、圈梁设计验算：
支撑直接支撑于圈梁上，设计圈梁700*1100，C25砼：
M max=1/12*77.7*1.25*82=518 KN-m/m
α=518/（11.9*700*10652）*106=0.0548
γS=0.97
As=518*106/（300*0.97*1065）=1671.4mm2实取6Φ20有=1884 mm2
斜截面强度计算：
V=1/2*（77.7*8）*1.25=388.5KN
0.25fcbh O=0.25*11.9*700*1065=2217.9>V
0.07fcbh O=621.0>V
按构造配筋，选用φ8·200四肢箍
七，立柱强度计算：
1、上段钢立柱采用Φ325*6钢管
A、立柱上所承受的竖向压力P
使支撑纵向稳定所需的水平压力产生的竖向荷载
P1=0.1*777=77.7KN
支撑自重
P2=（10+1.25*1.6）*6.5=78KN
P=77.7+78=155.7
B、Φ325*6钢管特征系数及强度验算：
A=6010mm2
I=76474487.26mm4
I=112.8
L0=7.5米，λ = L0/I=66.5
查表得Φ =0.769
σ =N/（ΦA）=155.7*103/（0.769*6010）
=33.5Mpa<[f]
2、下段钢筋砼立柱强度验算：
取立柱桩径900，基坑面下桩长4米
P=155.7+3.14*0.452*4*25=219.3KN
F=πDf5L=3.14*0.9*（1.4*25+2.6*48）=451.6>219.3KN
八、栈桥桩基础计算：
本设计采用支护桩作为栈桥桩基础使用，栈桥宽10米，根据计算栈桥一侧的荷载为840KN，栈桥下共计八根支护桩，其承载力计算如下：
单桩承载力：
Fd=（1.4*25+2*48+76*1.8）*3.14*0.9*0.5=378.4KN
合力Fh=378.4*8=3027KN>1.25*840=1050KN 满足设计要求
九、桩顶L圈梁强度计算
桩顶L圈梁宽度为350，按每延米计算：砼等级为C25
抗剪承载力为F=（350-70）*1000*0.7*1.27=248.9>77.7KN
支护结构设计综合说明
一、本设计图以自然地面标高为±0.00（其对应的绝对标高为+12.0米），图中所注标高皆
相对于此标高，基坑实际挖深分别为5.95米和7.30米。
二、基坑支护结构设计说明
1、在充分考虑场地周边环境、地下管线及地基土层条件，经细致分析、计算，确定本
基坑支护结构方案为：
a、基坑开挖深度为7.30米处，采用人工挖孔加一层预应钢支撑作为支护结构。
b、基坑开挖深度在5.95米范围内采用悬臂式人工挖孔桩作为支护结构/
c、在西侧两个人行出口处不封口，将支护桩沿着出口方向在两侧延伸2~3根桩，
然后采用放坡开挖。
d、在基坑东侧支护桩与原北极阁地下商场基坑的支护桩相接，圈梁主筋连接并浇
注为一整体。该位置向北的人行出口也沿着出口方向延伸3~4根支护桩，本工
程支护桩和已有支护桩之间也做放坡处理。
e、在基坑的东半段设置临时钢栈桥，钢栈桥以本支护桩作为基础，同时钢栈桥又
作为该段的钢支撑使用。
f、在CDEFH段和HJKL段（有第3层土范围）桩之间约4.5米以下采砖砌挡墙砂
浆抹面处理，以支挡桩间软土，其余部分的支护桩间土修成外弧形。
g、在支护桩外侧设置截水沟，排除天然降水和地表填土层内的水，在坑内设置明
沟排水。
h、考虑到路面下管线密集，在实施人工挖孔桩和基坑开挖前应先查明并开挖出有
影响的管线，宜架空管线后再进行施工。
1、在D、J、K和O点处基坑支护桩形成阳角的部位采用拉梁板加固处理。
2、各人工挖孔桩系由桩顶圈梁相联系，主筋应插入圈梁内665，拉梁板和圈梁砼
等级均为C25，人工挖孔桩设计参数详见图中参数表。
3、人工挖孔桩采用砖外模，厚度为120，砂浆标号M10。
4、栈桥与支护桩顶圈梁的连接要求：在圈梁设预埋件，采用型钢三角牛腿支撑焊
接于栈桥贝雷行架底部，圈梁上预置双层H22型围檩与行架连接，采用千斤顶
对牛腿施加预应力后再进行固定处理，临时性栈桥共有五组十行，要求对每行
架施加100KN预应力。
基坑支护结构设计(全套图纸CAD)
第一章设计方案综合说明 1.1 概述 1.1.1 工程概况 拟建南京新城科技园 B 地块深基坑位于河西香山路和嘉陵江东街交会处 东南隅，北侧为规四路（隔马路为A地块基坑），东侧为青石路。B地块±0. 00m 相当于绝对标高+7.40m。基坑挖深为 6.1 ～8.0m。拟建场地属Ⅱ级复杂场地。 2，包括 3 幢地上建筑和一层地下室。建筑物采用 该基坑用地面积约20000 m 框架结构，最大单柱荷载标准值为23000KN，拟采用钻孔灌注桩基础设计方案。 有关拟建物层数、结构型式、柱网和室内外地坪设计标高具体见表 1.1 。 表1.1 栋号建筑物层数 结构型 式 室内地坪 设计标高 （m） 室外地坪 设计标高 （m） 01 办公楼19 框架结 构 7.3 7.0-7.2 02 国家实验 室 1、10、11 框架结 构 7.3 7.0-7.2 03 会议楼、 商务楼 2、18 框架结 构 7.5 7.2 南、北地下 室 -1 框架~抗 震墙结 构 04 1.9 7.0-7.2 注：表 1.1 内建筑物室内外地坪设计标高系吴淞高程。 本工程重要性等级为二级，抗震设防类别为丙类。根据该工程重要性等级、场地复杂程度和地基复杂程度，按《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）3.1 节，划分该工程岩土工程勘察等级为乙级。 1.1.2 基坑周边环境条件 基坑四面均为马路，下设通讯电缆、煤气管线等设施。北侧隔马路为基坑（A地块）
第一章设计方案综合说明 1.1.3 工程水文地质条件 拟建场地地形总体较为平坦，地面高程在 4.87~8.78m（吴淞高程系）之间。对照场地地形图看，场内原有沟塘已被填埋整平。场地地貌单元属长江 漫滩。 在基坑支护影响范围内，自上而下有下列土层： ①~1 杂填土：杂色，松散，由粉质粘土混碎砖、碎石和砼块等建筑垃圾 填积，其中2.7~4.5m 填料为粉细砂，填龄不足 2 年。层厚0.3~4.9m； ①~2 素填土：黄灰~灰色，可~软塑，由粉质粘土、粘土混少量碎砖石填积，含少量腐植物，填龄在10 年以上。埋深0.8~5.3m，层厚0.2~2.6m； ①~2a 淤泥、淤泥质填土：黑灰色，流塑，含腐植物，分布于暗塘底部， 填龄不足10年。埋深0.2~2.9m，层厚0.6~4.0m； ②~1 粉质粘土、粘土：灰黄色~灰色，软~可塑，切面有光泽，韧性、干 强度较高。埋深0.3~4.7m，层厚0.3~2.1m； ②~2 淤泥质粉质粘土：灰色，流塑，含腐植物，夹薄层粉土，切面稍有 光泽，韧性、干强度中等。埋深 1.1~6.2m，层厚11.2~12.4m； ②~2a 粉质粘土与粉土互层：灰色，粉质粘土为流塑，粉土呈稍密，局 部为流塑淤泥质粉质粘土，具水平层理。切面光泽反应弱，摇震反应中等， 韧性、干强度低。埋深 1.6~5.7m，层厚0.4~3.3m； ②~3粉质粘土、淤泥质粉质粘土：灰色，流塑，夹薄层（局部为层状） 粉土、粉砂，具水平层理。切面稍有光泽，有轻微摇震出水反应，韧性、干 强度中等偏低。埋深10.5~15.6m，层厚1.2~7.7m； ②~4粉质粘土、淤泥质粉质粘土夹粉土、粉砂：灰色，粉质粘土、淤泥 质粉质粘土为流塑，粉土、粉砂为稍~中密，局部为互层状，具水平层理。光泽反应弱，摇震反应中等，韧性、干强度较低。埋深14.2~21.5m，层厚1.2~8.8m； ②~5 粉细砂：青灰~灰色，中密，砂颗粒成分以石英质为主，含少量腐 植物及云母碎片。埋深20.0~25.6m，层厚10.3~12.3m； ②~5a 粉质粘土、淤泥质粉质粘土：灰色，流塑，切面稍有光泽，韧性、 干强度中等。呈透镜体状分布于②~5 层中。埋深23.6~25.0m，层厚0.4~0.5m； ②~6细砂：青灰色，密实，局部为粉砂，砂颗粒成分以石英质为主，含 云母碎片。层底部局部地段含少量卵砾石。埋深29.2~33.5m，层厚14.2~22.1m； ②~6a淤泥质粉质粘土、粉质粘土，灰色，流~ 软塑，切面稍有光泽，韧性、干强度中等。呈透镜体状分布于②~6 层中。埋深35.9~45.5m，层厚 0.3~1.4m。 ⑤~1 强风化泥岩、泥质粉砂岩：棕红~棕褐色，风化强烈，呈土状，遇水极易软化，属极软岩，岩体基质本量等级分类属Ⅴ级。埋深47.0~52.3m，层厚0.6~5.8m。 ⑤~2 中风化粉砂质泥岩、泥质粉砂岩：紫红~棕褐色，泥质胶结，夹层状泥岩，属极软岩~软岩，岩体较为完整，有少量裂隙发育，充填有石膏，遇水易软化，岩体基本质量等级分类属Ⅴ级。埋深48.0~57.9m，未钻穿。 ⑤~2a 中风化泥质粉砂岩、细砂岩：紫红~棕褐色，泥质胶结，属软岩~ 较软岩，岩体较为完整，有少量裂隙发育，基本质量等级分类属Ⅳ级。该层 呈透镜体状分布于⑤~2 层中。埋深52.5~59.5m，层厚0.3~0.4m。 2
隧道初期支护验算
第三章 初期支护结构验算 3.1 确定计算参数 （1）根据《公路隧道设计规范JTGD702004》确定的支护参数见表3.1 表3.1 初期支护结构设计参数表 （2）隧道的几何尺寸及围岩的计算参数见表3.2 表3.2 隧道设计参数表 ①其中0p H γ= ，γ为围岩的容重，H 为隧道埋深； ②表中隧道当量半径a 为将隧道形状视为圆形时圆的半径，对马蹄形隧道，其计算当量半径a 可用下式求得 22 ()22B F a F += 式中：F ——隧道开挖高度，cm ； B ——隧道开挖宽度，cm 。 代入数值得： 22()22B F a F +==22 1280()1005.6221005.6a +=?=943cm （3）初期支护材料的力学性能 C20喷射混凝土极限抗压强度cs R 取10MPa （喷射混凝土抗压强度龄期为3天）；
C20喷射混凝土极限应变0.3%s ε=； 砂浆与围岩之间的抗剪强度g 0.4MPa τ=； V 级围岩单轴极限抗压强度R=20MPa 。 3.2 计算隧道周边设计支护阻力i p 与径向位移i u 通过查阅相关资料可知，对于V 级围岩，其径向松弛主要在距洞壁2.5m 深的范围内，马蹄形隧道围岩发生松弛时，其等代圆的计算当量半径p R （塑性区的塑性半径）可用下式计算： 2 2 2( )()22() p B W F W R F W +++=+ 式中：W ——为隧道围岩松弛范围对V 级围岩，W=250cm ； 代入数值计算可得： 2 2 2( )()22() p B W F W R F W +++=+ = 22 12802250()(1005.6250)29432(1005.6250) cm +?++=?+ 当假定隧道为圆形，围岩视为各向同性、均匀、连续、初始地应力只考虑围岩的自重应力，侧压力系数1λ=。根据弹塑性理论和莫尔-库伦强度准则，可导出： （1）隧道围岩塑性区半径p R 和周边支护阻力i p 的关系： 1sin 2sin 0(1sin cos cot )() cot r r p r r i r r R p C C a p C φ φφφφ---+=+ 式中：p R ——塑性区半径； a ——隧道当量半径； 0p ——隧道围岩的自重应力； i p ——隧道的设计支护阻力，即隧道围岩开挖后达到弹塑性应力平衡时，必
隧道支护结构设计方案
第一部分支护结构设计方案 一、设计依据 1、甲方提供的本工程的岩土工程报告。 2、甲方提供的建筑总平面图、地形图、地下管线图、主体框架平面图和剖面图等。 3、有关设计计算规范和规程： （1）、《南京市地基基础设计规范》DB32/112-95 （2）、《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99） 二、工程概况 拟建的安仁街地下通道北侧副通道位于南京市鼓楼市民广场东侧安仁街路上，过街通道全长55.67m（中线长度），宽14m，南北各建地下人行通道一条，本次为对北侧安仁街地下人行通道进行设计。根据资料，基坑实际开挖深度按如下考虑：基坑西侧小半部分实际开挖深度5.95m，东侧大半部分实际开挖深度7.30m，靠近最东侧局部开挖深度7.05m。 三、周边情况 该地下通道横穿安仁街，其南侧为北京东路和安仁街、丹凤街四叉路口，该通道东侧为正在施工的北极阁地下商场基础，目前已施工至地面，该基坑为地面下-11m，采用的是人工挖孔桩加一层钢支撑的支护结构，本通道将和其相连接，通道东侧还有一个向北的人行出口，基坑西侧为市民广场，有两个出口，一个出口向北，另一个出口向西。在基坑中部，有一连接横穿北京东路的主通道接口，本次支护暂不考虑，沿安仁街中部路面下和东侧路面下分布有较为密集的地下管线。 四、工程地质情况 1、地形地貌 本工程位于南京鼓楼市民广场东侧安仁街上，根据《南京城区地貌类型图》划分，本施工区域地貌属二级阶地及坳沟地貌单元。地形平坦，地面标高在12.0m左右。 2、岩土层分布 经勘探查明，基坑支护范围内土层自上而下分别为： ①1杂填土：杂色，稍湿，结构松散，主要由碎砖石和少量粉质粘土组成，局部夹大量建筑垃圾，厚度0.9～1.4m； ①2素填土：灰黄～灰色，湿～饱和，可～流塑，夹少量碎砖，局部夹淤泥质土，埋深 0.9～1.4m，厚约0.8～2.2m； ②粉质粘土：灰黄色，饱和，可塑，埋深2.0～3.3m，厚约0.4～3.4m； ③粉质粘土：灰色，饱和，局部流塑，夹腐植物等，分布于场区东侧，埋深4.5～6.0m，厚约0.0～3.0m； ④1粉质粘土：灰黄色，饱和，可塑，埋深3.8～8.6m，厚约0.0～3.6m； ④2粉质粘土夹粘土：黄褐色，饱和，硬塑，埋深2.6～11.4m，厚约5.3～10.4m； ３、地下水 本场地地下水属孔隙潜水型。地下水主要赋存于填土层，由大气降水和地表水补给，富
支护结构设计
cos()468.26cos(16.611) x a E E =δ-α=?-466K N /m =E sin()468.26sin(16.611) y a E =δ-α=?-45.69/K N m =按上图所示的已知几何关系，我们可以计算出图中的1234h h h h 、、、1tan 17.2211.26 1.41 1.34 1.11()tan tan 1.410.2 1.21b a h m a θθ--?====--20 341232.8936 2.39() tan tan 1.410.2 3.34 2.76() tan tan 1.410.2 10 1.11 2.39 2.76 3.74()k h m a l h m a h H h h h m θθ===--===--=---=---=a E 的作用点与墙底垂直距离x Z 按土压力的形心可得，a E 的垂直分力与墙趾的力臂为y Z ，计算结果如下所示 32211033421033222(33)3(3) 3(22) 1011.26(31031.11101.11)33.342.67(2.6733.74) 3(10211.261011.261.1123.342.67) 4813.9 4.85() 991.62 tan 2.64.850.2x y x H a H hH h h h h h z H aH ah h h m z B z a +-+++=+-++?-??++???+?=?+??-?+??===+=+?=3.57() m 在重力支挡墙顶面处，填土的高度为零，土压力也不受土柱影响00h =，H=0，所以0;h δ=在墙高1h 的范围内，当h 从零增至1h ；填土高度有零增至a ，且仍不受土柱影响00h =，土压应力图为直线，在墙顶下1h 处的土压力为
基坑支护结构设计
设计原则 基坑支护结构应采用以分项系数表示的极限状态设计表达式进行设计。 基坑支护结构极限状态可分为下列两类： 1 承载能力极限状态：对应于支护结构达到最大承载能力或土体失稳、过大变形导致支护结构或基坑周边环境破坏； 2 正常使用极限状态：对应于支护结构的变形已妨碍地下结构施工或影响基坑周边环境的正常使用功能。 基坑支护结构设计应根据表选用相应的侧壁安全等级及重要性系数。 表基坑侧壁安全等级及重要性系数 安全等级破坏后 果Υ0一级支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下 结构施工影响很严重
二级支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下 结构施工影响一般 三级支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下 结构施工影响不严重 注：有特殊要求的建筑基坑侧壁安全等级可根据具体情况另行确定。 支护结构设计应考虑其结构水平变形、地下水的变化对周边环境的水平与竖向变形的影响，对于安全等级为一级和对周边环境变形有限定要求的二级建筑基坑侧壁，应根据周边环境的重要性、对变形的适应能力及土的性质等因素确定支护结构的水平变形限值。 当场地内有地下水时，应根据场地及周边区域的工程地质条件、水文地质条件、周边环境情况和支护结构与基础型式等因素，确定地下水控制方法。当场地周围有地表水汇流、排泻或地下水管渗漏时，应对基坑采取保护措施。 根据承载能力极限状态和正常使用极限状态的设计要求，基坑
支护应按下列规定进行计算和验算。 1 基坑支护结构均应进行承载能力极限状态的计算，计算内容应包括： 1) 根据基坑支护形式及其受力特点进行土体稳定性计算； 2) 基坑支护结构的受压、受弯、受剪承载力计算； 3) 当有锚杆或支撑时，应对其进行承载力计算和稳定性验算。 2 对于安全等级为一级及对支护结构变形有限定的二级建筑基坑侧壁，尚应对基坑周边环境及支护结构变形进行验算。 3 地下水控制验算： 1) 抗渗透稳定性验算； 2) 基坑底突涌稳定性验算； 3) 根据支护结构设计要求进行地下水位控制计算。 基坑支护设计内容应包括对支护结构质量检测及施工监控的要求。 当有条件时，基坑应采用局部或全部放坡开挖，放坡坡度应满足坡稳定性要求。
隧道围护结构施工方案
一、编制依据 1、《地铁设计规范》GB50157—2003 2、《地下铁道工程施工及验收规范》GB50299—1999 3、《建筑边坡工程技术规范》GB50330—2002 4、《建筑桩基检测技术规范》JGJ106—2003 5、《建筑桩基技术规范》JGJ94—2008 6、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202—2002 7、《铁路混凝土与砌体工程施工规范》TB10210—2001 8、《轨道交通车站工程施工质量验收标准》QBD-006-2005 9、《钢筋焊接机验收规程》JGJ18—2003 10、《锚杆喷射混凝土支护技术规范》GB50086—2001 11、《建筑变形测量规范》JGJ8—2007 12、《城市轨道交通工程测量规范》GB50308—2008 13、《基坑土钉支护技术规程》CECS96:97 二、工程概况 （一）、工程简介 铁科院环形铁道试验基地建成于1958年，现为满足城市轨道交通装备认证检验的需要，特建设城市轨道交通试验线，以满足车辆的各种动态试验及联调试验，也包括对城市轨道交通工程产品的认证检验。 区间隧道起点为K4+375，终点为K5+300，全长925m，其中K4+375～K4+572段为明挖U型槽，长197m；K4+572～K5+085段为明挖矩形断面，长度513m；K5+085～K5+300段为明挖U型槽，长215m。
隧道基坑围护结构如下： （1）、U型槽段：坑深小于4m采用放坡土钉墙支护体系，坑深大于4m，采用钻孔灌注桩加钢支撑围护体系。 （2）、地下段：地下段采用钻孔灌注桩加钢支撑支护体系，机械成孔灌注桩为Φ600@1200（隧道最深处为Φ600@900），钢支撑竖向设置3道，基坑局部最深处钢支撑竖向设置4道（含倒撑），放坡段基坑最深4m，地下段基坑最深13.1m（隧道最低点泵房处）。 （二）、工程地质概况 （1）场地环境概况 本次全线勘察揭露地层最大深度为45m，根据钻探资料及室内土工试验结果，根据地层沉积年代、成因类型，本工程场地勘探范围内的土层分为人工堆积层（Qml）、新近沉积层（Q42al+pl）和一般第四系冲洪积层（Q4al+pl）三大类，本场区按地层岩性及其物理力学性质将土层划分为13个大层。 （2）岩土分层及其概况 1）杂填土①1层：杂色，松散，湿，含灰渣、石灰渣、砖块、碎石、混凝土块、和生活垃圾等。 2）粉土填土①2层：褐黄色～灰褐色，松散～中密，湿，以粉土为主，含少量黏性土、砖渣、煤渣、石块、灰渣。 3）粉质粘土②层：灰褐色～黄褐色，可塑，湿，中高压缩性，含云母，有机物、氧化铁、局部夹有粉土。 4）粉土②1层：褐黄色，中密，湿，中压缩性，含云母，有机物、
基坑支护结构设计(全套图纸CAD)
第一章设计方案综合说明 概述 1.1.1 工程概况 拟建南京新城科技园B地块深基坑位于河西香山路和嘉陵江东街交会处东南隅，北侧为规四路（隔马路为A地块基坑），东侧为青石路。B地块±0.00m 相当于绝对标高+7.40m。基坑挖深为～8.0m。拟建场地属Ⅱ级复杂场地。该基坑用地面积约20000 m2，包括3幢地上建筑和一层地下室。建筑物采用框架结构，最大单柱荷载标准值为23000KN，拟采用钻孔灌注桩基础设计方案。 有关拟建物层数、结构型式、柱网和室内外地坪设计标高具体见表。 | 本工程重要性等级为二级，抗震设防类别为丙类。根据该工程重要性等级、场地复杂程度和地基复杂程度，按《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）节，划分该工程岩土工程勘察等级为乙级。 #
1.1.2 基坑周边环境条件 基坑四面均为马路，下设通讯电缆、煤气管线等设施。北侧隔马路为基坑（A地块） 1.1.3 工程水文地质条件 拟建场地地形总体较为平坦，地面高程在~8.78m（吴淞高程系）之间。对照场地地形图看，场内原有沟塘已被填埋整平。场地地貌单元属长江漫滩。 在基坑支护影响范围内，自上而下有下列土层： ①~1杂填土：杂色，松散，由粉质粘土混碎砖、碎石和砼块等建筑垃圾填积，其中~4.5m填料为粉细砂，填龄不足2年。层厚~4.9m； ①~2素填土：黄灰~灰色，可~软塑，由粉质粘土、粘土混少量碎砖石填积，含少量腐植物，填龄在10年以上。埋深~5.3m，层厚~2.6m； ①~2a淤泥、淤泥质填土：黑灰色，流塑，含腐植物，分布于暗塘底部，填龄不足10年。埋深~2.9m，层厚~4.0m； \ ②~1粉质粘土、粘土：灰黄色~灰色，软~可塑，切面有光泽，韧性、干强度较高。埋深~4.7m，层厚~2.1m； ②~2淤泥质粉质粘土：灰色，流塑，含腐植物，夹薄层粉土，切面稍有光泽，韧性、干强度中等。埋深~6.2m，层厚~12.4m； ②~2a粉质粘土与粉土互层：灰色，粉质粘土为流塑，粉土呈稍密，局部为流塑淤泥质粉质粘土，具水平层理。切面光泽反应弱，摇震反应中等，韧性、干强度低。埋深~5.7m，层厚~3.3m； ②~3粉质粘土、淤泥质粉质粘土：灰色，流塑，夹薄层（局部为层状）粉土、粉砂，具水平层理。切面稍有光泽，有轻微摇震出水反应，韧性、干强度中等偏低。埋深~15.6m，层厚~7.7m； ②~4粉质粘土、淤泥质粉质粘土夹粉土、粉砂：灰色，粉质粘土、淤泥质粉质粘土为流塑，粉土、粉砂为稍~中密，局部为互层状，具水平层理。光泽反应弱，摇震反应中等，韧性、干强度较低。埋深~21.5m，层厚~8.8m； ②~5粉细砂：青灰~灰色，中密，砂颗粒成分以石英质为主，含少量腐植物及云母碎片。埋深~25.6m，层厚~12.3m； ②~5a粉质粘土、淤泥质粉质粘土：灰色，流塑，切面稍有光泽，韧性、干强度中等。呈透镜体状分布于②~5层中。埋深~25.0m，层厚~0.5m； ②~6细砂：青灰色，密实，局部为粉砂，砂颗粒成分以石英质为主，含云母碎片。层底部局部地段含少量卵砾石。埋深~33.5m，层厚~22.1m； · ②~6a淤泥质粉质粘土、粉质粘土，灰色，流~ 软塑，切面稍有光泽，韧性、干强度中等。呈透镜体状分布于②~6层中。埋深~45.5m，层厚~1.4m。 ⑤~1强风化泥岩、泥质粉砂岩：棕红~棕褐色，风化强烈，呈土状，遇水极易软化，属极软岩，岩体基质本量等级分类属Ⅴ级。埋深~52.3m，层厚~5.8m。 ⑤~2中风化粉砂质泥岩、泥质粉砂岩：紫红~棕褐色，泥质胶结，夹层状泥岩，属极软岩~软岩，岩体较为完整，有少量裂隙发育，充填有石膏，遇
隧道毕业设计开题报告
题目：吴家庄隧道结构设计与施工方案设计 一、隧道工程概论 交通是国家基础建设重要的设施，在国民经济发展中占有十分重要的地位。世界各国经济发展经验表明，快速的交通网是经济发展必不可少的条件。 改革开放以后，国民经济蓬勃发展，运输量大幅度增长，原有的铁路和公路通行能力不足的矛盾日益突出，迫切需要提高公路等级和技术标准，高速公路将成为中国公路建设的主流。过去公路在云、贵、川等山区，由于受到当时的经济实力和技术水平，通行时多采用盘山、绕行，如位于川藏线上“怒江72拐”，很少采用隧道方案。但高速公路对线型和坡度有特殊要求，盘山和绕行的方案已经不能适应快速、舒适、安全等要求了。 因此，公路越岭必然要求越来越多的采用隧道方案，这既能克服地形和高程障碍，改善线路，提高车速，缩短里程，节约燃料，节省时间，减少对植被的破坏，保护生态环境；又可有效防止落石、塌方、雪崩和崩塌等自然条件，提高了行车的安全性、可靠性和舒适度，同时又能和当地环境相协调级保全自然景观。 隧道技术的发展表明：今后隧道技术的研究方向为非爆破的机械化施工、合理规划与环境保护、设计可靠合理、使用安全的方面。我国是发展中国家，经济和技术力量基础还不太强，在隧道技术开发研究时，应在引进同时，立足于国家技术力量，提高我国的隧道技术水平。 二、隧道工程特点及技术难题 隧道工程施工过程通常包括：在地层中挖出土石，形成符合设计轮廓尺寸的坑道；进行必要的初期设计和砌筑最后的永久衬砌，以控制坑道围岩变形，保证隧道长期地安全使用。在进行隧道施工时，必须充分考虑隧道工程的特点，才能在保证隧道安全的条件下开速、优质、低价地建成隧道建筑物。隧道工程的特点，可简要归纳如下： （1）整个工程埋设于地下，因此工程地质和水文地质条件对隧道施工的成败起着重要的、甚至是决定性的作用。 （2）公路隧道是一个形状扁平的建筑物，正常情况下只有进、出口两个工作面，施工速度比较慢，工期也比较长，往往使一些长大隧道成为控制新建公路通车的关键工程。 （3）地下施工环境较差，甚至在施工中还可能使之恶化，例如爆破产生有害气体等。
隧道结构计算
重庆交通大学教案 第6章隧道结构计算 6.1 概述 6.1.1 引言 隧道结构工程特性、设计原则和方法与地面结构完全不同，隧道结构是由周边围岩和支护结构两者组成共同的并相互作用的结构体系。各种围岩都是具有不同程度自稳能力的介质，即周边围岩在很大程度上是隧道结构承载的主体，其承载能力必须加以充分利用。隧道衬砌的设计计算必须结合围岩自承能力进行，隧道衬砌除必须保证有足够的净空外，还要求有足够的强度，以保证在使用寿限内结构物有可靠的安全度。显然，对不同型式的衬砌结构物应该用不同的方法进行强度计算。 隧道建筑虽然是一门古老的建筑结构，但其结构计算理论的形成却较晚。从现有资料看，最初的计算理论形成于十九世纪。其后随着建筑材料、施工技术、量测技术的发展，促进了计算理论的逐步前进。最初的隧道衬砌使用砖石材料，其结构型式通常为拱形。由于砖石以及砂浆材料的抗拉强度远低于抗压强度，采用的截面厚度常常很大，所以结构变形很小，可以忽略不计。因为构件的刚度很大，故将其视为刚性体。计算时按静力学原理确定其承载时压力线位置，检算结构强度。 在十九世纪末，混凝土已经是广泛使用的建筑材料，它具有整体性好，可以在现场根据需要进行模注等特点。这时，隧道衬砌结构是作为超静定弹性拱计算的，但仅考虑作用在衬砌上的围岩压力，而未将围岩的弹性抗力计算在内，忽视了围岩对衬砌的约束作用。由于把衬砌视为自由变形的弹性结构，因而，通过计算得到的衬砌结构厚度很大，过于安全。大量的隧道工程实践表明，衬砌厚度可以减小，所以，后来上述两种计算方法已经不再使用了。进入本世纪后，通过长期观测，发现围岩不仅对衬砌施加压力，同时还约束着衬砌的变形。围岩对衬砌变形的约束，对改善衬砌结构的受力状态有利，不容忽视。衬砌在受力过程中的变形，一部分结构有离开围岩形成“脱离区”的趋势，另一部分压紧围岩形成所谓“抗力区”，如图6-1所示。在抗力区内，约束着衬砌变形的围岩，相应地产生被动抵抗力，即“弹性 94
地铁区间隧道常见结构的设计
地铁区间隧道常见结构的设计 【摘要】结合深圳地铁2号线工程实例,介绍地铁区间隧道常见结构型式的设计,以用于指导建设实践。 【关键词】地铁;区间隧道;结构设计 地铁区间隧道目前主要的设计方案有暗挖马蹄形断面隧道、圆形盾构断面隧道、明挖矩形断面隧道。每种型式各有优缺点,在设计中需根据不同的地质条件、线路埋深和周边环境加以选择。 1、设计结构型式的选择 1.1 明挖矩形结构经过多年的发展,明挖法施工工艺成熟,方法简单、可靠,施工风险小,容易控制;工程进度快,根据需要可以分段同时作业;浅埋时造价及运营费用低;对地质条件要求不高;防水处理容易。但施工对城市地面交通和居民的正常生活也有一定影响,在施工期间对周边环境有一定的破坏;在明挖影响范围的地下管线需拆迁;需较大的施工场地。对于跨度大、埋深浅、地质条件差且地面环境允许,有施工场地的区间段,应优先考虑使用,以减少施工的风险和减少工程造价。 1.2矿山法马蹄形结构 1.2.1矿山法优缺点分析地铁区间隧道采用矿山法施工,是为适应城市浅埋隧道的需要而发展起来的施工方法,也称浅埋暗挖法。在我国地铁区间隧道建设中已广泛采用。它是采用信息化设计和施工,可以根据施工监测的信息反馈来验证或修改设计和施工工艺,具有适应城市地下工程周围环境复杂、地质条件较差、埋深浅、地面沉降控制严格及结构防水要求高等特点。矿山法施工除在施工竖井或洞口位置需占有一定的施工场地外,对地面交通、管线等干扰较少,对周边环境影响较小;废弃土石方量少;对不同的地质情况及周边环境采用不同的工程措施及施工方法,针对性强;对软硬不均地层,可以采用不同的开挖方式进行处理,处理方便容易。矿山法也有自身的弱点:在施工中容易引起地下水流失,从而引起地面沉降或隆起,在重要管线和房屋周边需采取切实可行的保护措施;在施工中处理不当,容易引起地面坍塌,从而造成对周边环境的影响和引发事故。在施工过程中需严格按施工工艺和要求进行施工,并加强施工中的监控量测工作。跨度大时,需分多步进行开挖施工,工序之间干扰大,施工组织麻烦,施工中存在一定的风险。在设计及施工过程中,需要充分论证和考虑隧道周边的环境和工程及水文地质条件,采用合理的工程措施和施工工艺之后,以上弱点才可以弱化并避免的。因此采用矿山法设计和施工时,必须从隧道施工方法、施工程序、辅助工法的采用等方面进行认真研究。 1.2.2计算简图采用荷载-结构模型平面杆系有限单元法。选取地质条件最差、最不利典型横断面进行承载能力极限状态和正常使用极限状态的计算。计算简图和计算结果见图1~图3。 1.3盾构法圆形结构 1.3.1盾构法优缺点盾构法施工不仅施工进度快,而且无噪音,无振动,对地面交通及沿线建筑物、地下管线和居民生活等影响较少。由于管片采用高精度预制构件,机械化拼装,因而质量易于控制。地铁工程建设经验表明,由于采用高精度管片及复合防水封垫,单层钢筋混凝土管片组成的隧道衬砌可取得良好的防水效果,不需要修筑内衬结构。盾构技术的发展,尤其是泥水式、复合式土压平衡式盾构的开发,使之在含水砂层以及砂质黏性土层等地层中进行开挖成为可能,所以当工程地质和水文地质条件以及周围环境情况等难以用矿山法和明挖法施工时,盾构法是较好的选择。而且采用盾构法施工下穿房屋筏板基础时,能较有效控制地面沉降,减少对房屋的破坏。因此,地铁区间隧道采用盾构技术已成为发展的必然趋势。采用盾构法较矿山法施工有施工风险相对较小、对环境的影响较小、工程投资较省等优点。盾构法施工也有一定的弱点。盾构机在匀质地层中施工是顺利的,但是地层软硬不均,尤其是在软
基坑支护结构设计
基坑土层力学参数 层号 土层名称 层厚(m) 重度(kN/m 3) 浮重度(kN/m 3) 粘聚力(kPa) 内摩擦角(°) m 值 1 杂填土 3.0 15.0 —— 15.00 12.00 3.18 2 粉质黏土 2.0 19.6 —— 46.60 18.70 9.78 3 粉质黏土 3.5 19.2 —— 37.70 25.80 14.50 4 粉质黏土 3.0 19.2 —— 51.90 20.70 11.69 5 粉质黏土 5.0 19.6 —— 39.60 20.10 10.03 6 粉质黏土 3.0 19.4 9.4 38.60 26.80 15.54 7 粉质黏土 3.5 19.4 9.4 44.30 23.00 12.71 8 中砂 2.0 19.5 9.5 —— 38.00 25.08 9 粗砂 7.0 21.0 11.0 —— 39.00 26.52 10 砾砂 4.0 21.5 11.5 —— 35.00 21.60 11 粗砂 7.0 20.0 10.0 —— 40.00 28.00 基坑存在的超载表 超载位置 类型 超载值(kPa) 作用深度(m) 作用宽度(m) 距坑边距(m) 形式 长度(m) A-A’ 局部荷载 105.0 2.0 12.0 4.0 条形 —— 此深基坑工程需要基坑支护结构来保证基坑的安全稳定，各种支护结构设计均 遵循《建筑基坑支护技术规程》(JGJ 120-2012)，《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)，《钢结构设计规范》(GB 50017-2017)。因此，本文将设计3种支护结构，分别为锚杆支护体系+护坡桩、地下连续墙、地下连续墙+锚杆支护体系。 由规程知，设计支护形式需考虑作用在结构上的水平荷载，影响基坑支护的水平荷载有土体、基坑周围的建筑、车辆、施工材料及设备、温度及水等因素。确定荷载需要确定基坑内外土压力，土体在重力作用下会对支护结构产生侧压力，基坑外侧土体作用在支护结构上的力为主动土压力，主动土压力使支护结构变形挤压基坑内侧土体，此时基坑内侧土体土体对支护结构作用的力为被动土压力。土压力计算方法为朗金土压力计算方法，即分别按下式计算： 2,tan 452i a i K ?? ? =?- ?? ? （3-1） ,2ak ak a i p K c σ=- （3-2） 2,tan 452i p i K ?? ? =?+ ?? ? （3-3）
隧道结构设计模型概述
隧道结构设计模型概述 摘要：目前采用的地下结构设计方法可以归纳为以下四种设计模型：○1以参照过去隧道工程实践经验进行工程类比为主的经验设计法；○2以现场量测和实验室试验为主的实用设计方法如收敛——约束法。○3作用与反作用模型，即荷载—结构模型○4连续介质模型，包括解析法和数值法。针对各种模型特点谈谈一下对该四种模型的认识。 1隧道结构体系设计计算模型的建立原则 对于均匀介质中的圆形隧道，当它处于平面轴对称状态时，将围岩与支护结构的相互作用问题抽象为支护需求曲线和支护补给曲线的收敛—约束关系，从而求出围岩与支护结构达到平衡时的支护阻力Pa。有了这个值就可以计算出围岩和支护结构的应力状态。由此可以看出，即使对于如此理想的问题，都需要事先将研究对象的几何形状、初始应力状态、开挖和支护过程、岩体和支护结构的物理力学特性等条件转换为数学力学模型，然后运用数学力学方法求出模型的、作为设计标准的特征值(如应力、位移或极限荷载等)。一个理想的隧道工程的数学力学模型应能反映下列的因素： ①必须能描述有裂隙和破坏带的，以及开挖面形状变化所形成的三维几何形状。 ②对围岩的地质状况和初始应力场不仅要能说明当时的，而且还要包括将来可能出现的状态。 ③应包括对围岩应力重分布有影响的岩石和支护材料非线性特性，而且还要能准确地测定出反映这些特性的参数。 ④如果要知道所设计的支护结构和开挖方法能否获得成功，即想评估其安全度，则必须将围岩、锚杆和混凝土等材料的局部破坏和整体失稳的判断条件纳入模型中。当然，条件必须满足现行设计规范的有关规定。 ⑤要经得起实际的检验，这种检验不能只是偶然巧合，而是需要保证系统的一致性。 这样的理想模型对于科学研究是十分必要的，因为只有准确地模拟围岩性质和施工过程，才能更好地了解围岩与支护结构的实际工作状态，作出符合实际的决策。然而这种理想模型的参数太多又不易精确测定，将各种影响因素都机械地转换到模型中来也是十分困难的。因此，理想模型还不宜直接用于设计实践，必须在可能的情况下，由理想模型推演出一些较简单的计算模型，或称为工程师模型。
隧道设计计算书
《地下结构课程设计》任务书 ——地铁区间隧道结构设计 学校：交通大学 学院：土木建筑工程学院 ：俊 学号：11231214 班级：土木1108班 指导教师：贺少辉、晓静
目录 一.设计任务 (3) 1.1 工程地质条件 (3) 1.2 其他条件 (3) 二.设计过程 (5) 2.1 根据给定的隧道或车站埋深判断结构深、浅埋 (5) 2.2 计算作用在结构上的荷载 (5) 2.2.1永久荷载 (5) 2.2.2可变荷载 (7) 2.3 进行荷载组合..................................... 错误!未定义书签。 2.3.1承载能力极限状态................................ 错误!未定义书签。 2.3.2正常使用极限状态 (7) 2.4 绘出结构受力图 (8) 2.5 利用midas程序计算结构力 (8) 2.5.1 midas程序建模过程 9 2.5.2 绘制力分析图 11 三. 结构配筋计算 ......................................... 错误!未定义书签。 3.1 基本条件 11 3.1 顶板配筋计算 (15) 3.2 侧板配筋计算 (18) 3.3 底板配筋计算 (20) 四.最终配筋： (23) 五.参考资料 22 六、设计总结............................................. 错误!未定义书签。
一、设计任务 对某区间隧道进行结构检算，求出力，并进行配筋计算。具体设计基本资料如下： 1．1 工程地质条件 线路垂直于永定河冲、洪积扇的轴部，第四纪地层沉积韵律明显，地层由上到下依次为：杂填土、粉土、细砂、圆砾土、粉质粘土、卵石土。其主要物理力学指标如表1，本地区地震烈度为6度。 1．2 其他条件 地下水位在地面以下12m处；隧道顶板埋深14m；采用暗挖法施工，隧道断面型式为马蹄形。
基坑支护结构设计原则
基坑支护结构设计原则与勘察要求 基坑支护结构设计原则与勘察要求 3.1 设计原则 3.1.1 基坑支护结构应采用以分项系数表示的极限状态设计表达式进行设计。 3.1.2 基坑支护结构极限状态可分为下列两类： 1 承载能力极限状态：对应于支护结构达到最大承载能力或土体失稳、过大变形导致支护结构或基坑周边环境破坏； 2 正常使用极限状态：对应于支护结构的变形已妨碍地下结构施工或影响基坑周边环境的正常使用功能。 3.1.3 基坑支护结构设计应根据表3.1.3选用相应的侧壁安全等级及重要性系数。 表3.1.3 基坑侧壁安全等级及重要性系数 安全等级破坏后果Υ0 一级支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下 1.10 结构施工影响很严重 二级支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下 1.00 结构施工影响一般 三级支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下 0.90 结构施工影响不严重 注：有特殊要求的建筑基坑侧壁安全等级可根据具体情况另行确定。 3.1.4 支护结构设计应考虑其结构水平变形、地下水的变化对周边环境的水平与竖向变形的影响，对于安全等级为一级和对周边环境变形有限定要求的二级建筑基坑侧壁，应根据周边环境的重要性、对变形的适应能力及土的性质等因素确定支护结构的水平变形限值。 3.1.5 当场地内有地下水时，应根据场地及周边区域的工程地质条件、水文地质条件、周边环境情况和支护结构与基础型式等因素，确定地下水控制方法。当场地周围有地表水汇流、排泻或地下水管渗漏时，应对基坑采取保护措施。 3.1.6 根据承载能力极限状态和正常使用极限状态的设计要求，基坑支护应按下列规定进行计算和验算。 1 基坑支护结构均应进行承载能力极限状态的计算，计算内容应包括： 1) 根据基坑支护形式及其受力特点进行土体稳定性计算； 2) 基坑支护结构的受压、受弯、受剪承载力计算； 3) 当有锚杆或支撑时，应对其进行承载力计算和稳定性验算。 2 对于安全等级为一级及对支护结构变形有限定的二级建筑基坑侧壁，尚应对基坑周边环境及支护结构变形进行验算。 3 地下水控制验算： 1) 抗渗透稳定性验算； 2) 基坑底突涌稳定性验算；
公路隧道支护结构设计的优化方法研究
公路隧道支护结构设计的优化方法研究 下,将支护结构设计中需要解决的问题表达成数学模型,再根据数学原理求得最优解,它包括设计变量、目标函数和约束条件等3个方面。目标函数是评价设计方案好坏的标准,一般来说,目标函数可以表示为问题变量的解析表达式。目标函数可以是一个,也可以是多个,但应尽量使目标函数的数目少一些。 对于衬砌断面形状的优化,考虑采用洞室开挖断面积最小为目标函数,实际计算时由于开挖断面积不但取决于衬砌净空限界,还与衬砌厚度相关,难度较大。考虑到衬砌内轮廊形状直接影响到隧道衬砌轴线的合理性以及衬砌厚度和开挖量,故采用内轮廊(面以上)所包的隧道净空面积最小为目标函数。 因为公隧道相对铁隧道跨度要稍大,故公隧道采用得较多的断面形状为四心圆、三心圆及单心圆。由于一般隧道断面均为对称结构,故本文只取隧道净空面积(面以上)的一半作为目标函数。根据隧道断面具体形状的不同,目标函数的解析表达式也不同。在一个最优化设计问题中,变量是影响设计质量的可变参数。变量太多,将使问题变得十分复杂, 而变量太少,则设计的自由度少,优化的程度变差, 甚至得出不符合实际的结论,所以要结合具体问题, 合理地选择变量。在满足设计要求的前提下,应减少次要的变量,使问题简化。 为满足限界要求,内轮廊线至少应将隧道建筑界完全包容在内,保证限界边界的任何点均在内轮廊线内,实际上就是保证限界控制点A、B、C
到隧道中心线的水平距离,小于或等于内轮廊线上在同内轮廊线净高应能满足隧道建筑限界净高H 要求,并在此基础上考虑通风要求。隧道的净空断面受通风方式的影响很大,在选择通风方式上,首先需要决定隧道内所需的通风量,然后讨论自然通风和交通风能否满足需要。
基坑支护结构设计
； 基坑土层力学参数 层号土层名称层厚(m)重度(kN/m3)浮重度(kN/m3)粘聚力 (kPa) 内摩擦角 (°) ！ m值 1杂填土—— ) 2粉质黏土—— —3粉质黏土—— * 4粉质黏土—— ( 5粉质黏土—— ：6粉质黏土 （7粉质黏土 $ 8中砂—— （9粗砂—— ^ 10砾砂—— @ 11粗砂—— ? 基坑存在的超载表 超载位置类型超载值 (kPa) 作用深度 (m) 作用宽度 (m) ! 距坑边距 (m) 形式长度(m) A-A’局部荷载>条形——此深基坑工程需要基坑支护结构来保证基坑的安全稳定，各种支护结构设计均 遵循《建筑基坑支护技术规程》(JGJ 120-2012)，《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)，《钢结构设计规范》(GB 50017-2017)。因此，本文将设计3种支
护结构，分别为锚杆支护体系+护坡桩、地下连续墙、地下连续墙+锚杆支护体系。 由规程知，设计支护形式需考虑作用在结构上的水平荷载，影响基坑支护的水平荷载有土体、基坑周围的建筑、车辆、施工材料及设备、温度及水等因素。确定荷载需要确定基坑内外土压力，土体在重力作用下会对支护结构产生侧压力，基坑外侧土体作用在支护结构上的力为主动土压力，主动土压力使支护结构变形挤压基坑内侧土体，此时基坑内侧土体土体对支护结构作用的力为被动土压力。土压力计算方法为朗金土压力计算方法，即分别按下式计算： 2,tan 452i a i K ?? ? =?- ?? ? （3-1） ,2ak ak a i p K c σ=- （3-2） 2,tan 452i p i K ?? ? =?+ ?? ? （3-3） 、 ,2pk pk p i p K c σ=+ （3-4） 式中：,a i K 、,p i K ——分别表示第i 层土的主动土压力系数与被动土压力系数； i ?、i c ——分别表示第i 层土的内摩擦角（°）与黏聚力（kPa ）； ak σ、pk σ——分别表示支护结构外侧、内侧计算点的土中竖向应力标准 值； ak p ——表示在第i 层土中计算点位于支护结构外侧的主动土压力 强度标准值（kPa ），若该值小于0，应取0； pk p ——表示在第i 层土中计算点位于支护结构内侧的被动土压力 强度标准值（kPa ）。 则该基坑的主动土压力系数及被动土压力系数如表3-1所示。 表3-1 土层主动土压力系数及被动土压力系数 { 土层 内摩擦角（o） 主动土压力系数 被动土压力系数 1 12 … 2 3
支护、支撑系统的结构设计
支护、支撑系统的结构设计 一、支护、支撑结构选型 根据岩土工程勘察报告，本工程基坑开挖深度范围的土层主要为填土和淤泥，地质条件差，同时管道基坑深度较大，且不同地段管道基坑底的地质条件不同，需根据不同的形式采用相应的支护方式。本工程根据基坑开挖深度，管道地基处理方式，以及内支撑的不同采用了四种不同的支护方式。 （一）管道基坑支护形式 1、管道基坑支护方式一 基坑深度<3000㎜，采用6米长III型拉森钢板桩加一道内支撑进行基坑支护，钢板桩之间采用HW250*250*11*11围檩进行连接，直径DN300*10的钢管进行内支撑，支撑距地面1000㎜。 2、管道基坑支护方式二 基坑深度<6000㎜，基坑深度5000㎜的情况。采用9米长III型拉森钢板桩加二道内支撑进行基坑支护，钢板桩之间采用HW250*250*11*11围檩进行连接，直径DN300*10的钢管进行内支撑。第一道支撑距地面1000㎜，第二道支撑距第二道支撑2000㎜。 3、管道基坑支护方式三 基坑深度H<2000㎜的过河钢管的情况。过丹山河围堰截流，采用12米长III型拉森钢板桩加二道内支撑进行基坑支护，钢板桩之间采用HW250*250*11*11围檩进行连接，直径DN300*10的钢管进行内支撑，第一道支撑距地面1000㎜，第二道支撑距钢管顶面500㎜。 4、管道基坑支护方式四 基坑深度H<3500㎜。高压旋喷桩采用双重管法施工，桩径为D500，桩距为30cm，浆液主要材料为32.5R普通硅酸盐水泥，每延米300Kg水泥用量，水灰比为1：1，喷嘴压力大于等于24Mpa，速凝剂水玻璃按水泥用量的2%投加，空压机的压力大于等于0.6 Mpa。 （二）、管道基坑支护图
隧道的围岩特性与初级支护结构分析
隧道的围岩特性与初级支护结构分析 【摘要】隧道的围岩变形问题是隧道工程中一个重要的部分，开挖方式以及支护措施一直都是工程中重要的研究课题，本文对隧道的几种开挖方式、支护时机、和参数的设置上做了简要的分析比较。 【关键词】围岩变形；开挖方法；支护形式；参数优化 0 前言 随着高速公路的迅速发展，隧道做为交通发展重要组成部分也要跨上一个新台阶，相应地隧道设计和施工技术也有了更高的挑战和要求。在隧道初级设计和施工过程中，采用不同的施工方法和不同的支护结构形式对隧道围岩的稳定性有很大影响，目前常用的隧道施工方法有环形法、台阶法和全断面法等，研究不同的开挖方法以及开挖后采用不同的支护结构对围岩稳定性影响有很大的意义。本文以某高速公路隧道为施工背景，大部分隧道为ⅳ级围岩，其围岩特性较差，选岩质较差的ⅳ级围岩为对象，做三种施工方法的对比，并在比较得出的开挖方法中选用不同的支护结构从而得出在这种地质条件下的最优施工方法和初级支护结构，并优化施工支护参数。 1 开挖方法的比较分析 运用有限元软件模拟开挖的台阶法、环形法以及全断面法。本构关系采用ducker-prager屈服准则，梁单元的力学模型与围岩的二
维连续体力学模型结合在一起计算，考虑初级支护锚杆和喷射混凝土的相互作用。 由于各项施工参数设定相同，这样就保证了围岩的应力场和位移场的相同。根据计算结果可以得到应力的极值主要出现在隧道的周边上，所以位移以及应力的取点位置取在隧道周围的拱顶、拱肩、拱腰、拱脚以及拱底部分。经过对特殊点的观测得到隧道的拱顶较不稳定，有较大的沉降，在应力达到一定的范围后会产生掉块，坍塌情况，在拱底由于较大的压应力会向上拱起；在拱肩和拱脚处会产生小范围的应力集中现象，达到围岩的屈服强度后会引起拱脚部位的局部破坏。 经过对比知环形法的开挖应力相对较小，在拱腰和拱底出现应力集中现象，但区域相对较小，在拱脚和拱顶处出现拉应力，相对其他方式，这种拉应力也较小。在拱腰处台阶法开挖会产生塑形区域，而环形法开挖则不会产生。经过综合比较环形方式的开挖对隧道产生的应力小，且不容易产生塑性变形。 2 支护的时机对隧道围岩变形的影响 初级支护的时间是通过开挖后的荷载释放率来确定的，开挖后及时进行初级支护荷载的释放率为零，这时支护承担所有的围岩变形应力；开挖后经过较长的一段时间等到围岩变形稳定后进行支护结构，这时的围岩荷载释放率为1，支护结构承担的荷载较小；在这两种极限情况之间取不同的荷载释放率0.25、0.5、0.75。不考虑