南昌地鐵某地鐵站車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算過程案例目錄TOC\o"1-3"\h\u1965南昌地鐵某地鐵站車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算過程案例 110631.1圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概述 1121411.1.1設(shè)計(jì)依據(jù) 1317881.1.2主要設(shè)計(jì)原則及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 1225681.2圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案比選 2132451.2.1施工方案選擇 2286271.2.2基坑支護(hù)類型選擇 2140161.2.3內(nèi)支撐選擇 3310731.3圍護(hù)結(jié)構(gòu)主要尺寸及參數(shù) 442141.1.1基坑參數(shù)設(shè)計(jì)參數(shù) 4324421.1.2土層參數(shù)信息 4266431.1.3支撐信息 4254841.4計(jì)算圖示、模型 537821.5圍護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果 51.1圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概述1.1.1設(shè)計(jì)依據(jù)《地鐵設(shè)n計(jì)規(guī)范》（GB50157-2003）《地下鐵n道、輕軌交通巖土工程勘察規(guī)范》（GB50307-1999）《建筑結(jié)n構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009-2001）《建筑抗n震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2010）《混凝土n結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010-2002）《鋼結(jié)構(gòu)n設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50017-2003）《建筑地n基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2002）《建筑基n坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（JGJ120-99）《建筑地n基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-2002）《混凝土n結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB/T50476-2008）《城市軌n道交通技術(shù)規(guī)范》（GB50490-2009）1.1.2主要設(shè)計(jì)原則及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（1）本基坑變形控n制保護(hù)等級為級，地面最大沉降量≤30mm；圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大水平位移<0.25%H且≤30mm(H為基坑開挖深度);（2）圍護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)滿n足基坑穩(wěn)定要求:不產(chǎn)生傾覆、滑穆和局部失穩(wěn);基坑底部不產(chǎn)生隆起、管涌;支撐系統(tǒng)不失穩(wěn):圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件受荷后不發(fā)全強(qiáng)度破壞。（3）車站主體結(jié)構(gòu)n抗浮驗(yàn)算:對于明挖結(jié)n構(gòu)在不考慮側(cè)n壁摩阻力時(shí)，其抗浮安全系教不得小于1.1，當(dāng)計(jì)及地層側(cè)摩阻力時(shí)，可采用1.15的抗浮安全系數(shù)。（4）除特殊n要求外，各種臨時(shí)性支護(hù)結(jié)構(gòu)均應(yīng)保證安全和正常使用不小于兩年。對暴露時(shí)間超過兩年的基坑，應(yīng)考慮坑底長期積水軟化等各種不利因素，須經(jīng)有關(guān)部門評估后，采取相應(yīng)的加強(qiáng)措施，方能繼續(xù)使用。（5）參與主體結(jié)n構(gòu)抗拔壓重n作用的圍n護(hù)結(jié)構(gòu)、壓項(xiàng)梁、抗拔樁等構(gòu)件，使用年限為100年?？拱螛妒褂铆h(huán)境類別二a，裂縫寬度限0.3mm。（6）圍護(hù)結(jié)構(gòu)n及支撐體系n按坑外地下水位n標(biāo)高10m設(shè)計(jì)，當(dāng)水位超過時(shí)，根據(jù)基坑監(jiān)測情況采取必要措施。建議施工期間防水防淹措施按百年一裂、防滲遇的設(shè)防水位進(jìn)行考慮。（7）圍護(hù)結(jié)構(gòu)的n計(jì)算采用荷載—結(jié)n構(gòu)模式，采用荷載增量法原理進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算。應(yīng)該滿足基坑穩(wěn)定要求，不產(chǎn)生傾覆、滑移和局部失穩(wěn)，基坑底土體的抗隆起和抗?jié)B流穩(wěn)定性滿足要求，支撐體系不失穩(wěn)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件不發(fā)生強(qiáng)度破壞。（8）基坑外放n尺寸的原則：圍護(hù)結(jié)構(gòu)布置應(yīng)滿足建筑、車輛、設(shè)備等限界的要求。（9）綜合考慮樁n位允許偏n差1/300（不允許侵入車站主體結(jié)構(gòu)）、防水層的鋪設(shè)、施工方自身的施工經(jīng)驗(yàn)和施工水平等因素進(jìn)行外放。（10）車站建筑物n所處位置的地n下水按環(huán)境n類型為Ⅰ類，按地層n滲透性為B類n判定，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具微腐蝕性。按干濕交替狀態(tài)判定，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具微腐蝕性。1.2圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案比選1.2.1施工方案選擇現(xiàn)實(shí)中常n用的地下鐵n道施工方法n為明挖法，它相對于其n他施工方法相比具有技術(shù)成熟，快進(jìn)度，較短的工期，作業(yè)面還多，而且造價(jià)較低。本地鐵車站設(shè)計(jì)為地下兩層島式站臺，地面交通、周邊環(huán)境條件良好。本車站決定采用明挖順筑法較為經(jīng)濟(jì)方便。1.2.2基坑支護(hù)類型選擇支護(hù)結(jié)構(gòu)選擇時(shí)，應(yīng)結(jié)合基坑的深度、周邊環(huán)境的適應(yīng)、基坑設(shè)計(jì)的形式、土層情況及地下水條件、經(jīng)濟(jì)可行性綜合考慮。常見的地鐵工程基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)形式有鉆孔灌注排樁、地下連續(xù)墻、鉆孔咬合樁、人工挖孔樁等。車站采用明挖法施工，車站基坑深度比較大且為地下兩層車站，地鐵常用的基坑支護(hù)形式為鉆孔灌注排樁和地下連續(xù)墻，兩種支護(hù)方案的比較見表3-1。表3-1兩種支護(hù)方案的比較鉆孔灌注排樁地下連續(xù)墻基坑深度H>15m工程較少使用最深可用于35m深基坑安全等級本站土層適用性適用于1、2、3級基坑適用適用于1、2、3級基坑適用防水效果較差，需設(shè)置止水帷幕較好，止水和防滲功能于一身環(huán)境適應(yīng)能力較強(qiáng)強(qiáng)造價(jià)較低較高結(jié)構(gòu)適用性僅做主要的擋土結(jié)構(gòu)可兼作永久結(jié)構(gòu)和承重結(jié)構(gòu)施工速度快較小火炬廣場站基坑安全等級為一級，基坑深度約18m，基坑地段有砂層，各類滲透系數(shù)較大，需要進(jìn)行止水措施，考慮到鉆孔灌注樁樁間止水效果不易保證。車站周邊地區(qū)是住宅樓和學(xué)校，施工現(xiàn)場位于建筑群中間，對震動(dòng)、噪聲和環(huán)境要求高。車站位置在道路主干道下方，對施工速度有一定要求，不能過多占用道路影響交通；又考慮到鉆孔灌注樁樁間止水效果不易保證，故此車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)選用地下連續(xù)墻。1.2.3內(nèi)支撐選擇采用鋼與混凝土組合支撐形式，第一道支撐采用鋼筋混凝土支撐，有助于減小圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移，保證整體穩(wěn)定，第二、三道支撐采用鋼支撐，有助于加快施工速度，節(jié)約工程造價(jià)。兩種內(nèi)支撐特點(diǎn)及適用條件見下表。表3-2內(nèi)支撐選用類型特點(diǎn)適用條件鋼支撐應(yīng)用范圍廣，受力合理，承載能力有限，架設(shè)速度快，可重復(fù)利用施工人員操作空間大，易通行管理，經(jīng)濟(jì)性好復(fù)雜鋼支撐節(jié)點(diǎn)施工難度大、施工質(zhì)量難以控制適用平面狹長基坑鋼筋混凝土支撐承載能力高造價(jià)高，需養(yǎng)護(hù)，工期長基坑工程結(jié)束后需拆除，經(jīng)濟(jì)性差適用于各種形狀基坑1.3圍護(hù)結(jié)構(gòu)主要尺寸及參數(shù)1.1.1基坑參數(shù)設(shè)計(jì)參數(shù)地下連續(xù)墻混凝土強(qiáng)度等級：C35支護(hù)結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)γ=1.1擬定基坑深度：18m，寬度20m，長度200m。墻頂標(biāo)高-2m，墻均采用800mm厚。嵌固深度10m冠梁：高度1000mm，寬度800mm水平側(cè)向剛度k=58.31MN/m1.1.2土層參數(shù)信息根據(jù)表1-1地層物理力學(xué)參數(shù)，得出火炬廣場站基坑深度范圍內(nèi)的土層信息參數(shù)數(shù)據(jù)，如表3-3所示：表3-3土層參數(shù)土層層厚/mγeC（kPa）Φ（°）與錨固體摩擦阻力(kPa)素填土2.218.3——12.110.225粉土7.519.20.74942.332850.3粗砂2.521.1——6.335170礫砂9.019.7——1.138.6240強(qiáng)風(fēng)化巖10.020.8——————9001.1.3支撐信息表3-4支撐信息表支撐支撐類型水平間距豎向間距入射角總長撐固段支錨剛度(MN/m)道號(m)(m)(°)(m)長度(m)1內(nèi)撐6.0002.55252內(nèi)撐1.0005204.633內(nèi)撐1.0006204.631.4計(jì)算圖示、模型彈性法土壓力模型: 經(jīng)典法土壓力模型: 圖3-1計(jì)算圖示、模型1.5圍護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果運(yùn)用理正深基坑軟件運(yùn)行計(jì)算得出結(jié)果，模型基本信息如表3-4所示：表3-5基本信息規(guī)范與規(guī)程《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》JGJ120-2012內(nèi)力計(jì)算方法增量法基坑等級一級基坑側(cè)壁重要性系數(shù)γ01.10基坑深度H(m)18.000嵌固深度(m)10.000墻頂標(biāo)高(m)-2.000連續(xù)墻類型鋼筋混凝土墻├墻厚(m)0.800└混凝土強(qiáng)度等級C35有無冠梁有├冠梁寬度(m)0.800├冠梁高度(m)1.000└水平側(cè)向剛度(MN/m)58.310放坡級數(shù)0超載個(gè)數(shù)1支護(hù)結(jié)構(gòu)上的水平集中力0表3-5超載信息超載類型超載值作用深度作用寬度距坑邊距形式長度序號(kPa,kN/m)(m)(m)(m)(m)120.000表3-6附加水平力信息水平力作用類型水平力值作用深度是否參與是否參與序號(kN)(m)傾覆穩(wěn)定整體穩(wěn)定表3-7土層信息土層數(shù)5坑內(nèi)加固土否內(nèi)側(cè)降水最終深度(m)20.000外側(cè)水位深度(m)15.000內(nèi)側(cè)水位是否隨開挖過程變化是內(nèi)側(cè)水位距開挖面距離(m)1.000彈性計(jì)算方法按土層指定√彈性法計(jì)算方法基坑外側(cè)土壓力計(jì)算方法主動(dòng)表3-8土層參數(shù)層號土類名稱層厚重度浮重度粘聚力內(nèi)摩擦角(m)(kN/m3)(kN/m3)(kPa)(度)1素填土2.2018.312.1010.202粉土7.5019.242.3328.003粗砂2.5021.16.3035.004礫砂9.0019.79.71.1038.605強(qiáng)風(fēng)化巖10.0020.810.8層號與錨固體摩粘聚力內(nèi)摩擦角水土計(jì)算方法m,c,K值抗剪強(qiáng)度擦阻力(kPa)水下(kPa)水下(度)(kPa)125.0m法2.20250.3m法9.683170.0m法66.044240.0900.2335.60分算m法18.355900.037.9010.00分算m法114.86層號土類水土水壓力外側(cè)土壓力外側(cè)土壓力內(nèi)側(cè)土壓力內(nèi)側(cè)土壓力名稱調(diào)整系數(shù)調(diào)整系數(shù)1調(diào)整系數(shù)2調(diào)整系數(shù)最大值(kPa)1素填土合算1.0001.0000.0001.00010000.0002粉土合算1.0001.0001.0001.00010000.0003粗砂合算1.0001.0001.0001.00010000.0004礫砂分算1.0001.0001.0001.00010000.0005強(qiáng)風(fēng)化巖分算1.0001.0001.0001.00010000.000表3-9工況信息工況工況深度支錨號類型(m)道號1開挖1.0002加撐1.內(nèi)撐3開挖8.0004加撐2.內(nèi)撐5開挖11.0006加撐1.內(nèi)撐7開挖18.000圖3-2工況1內(nèi)力計(jì)算結(jié)果圖3-3工況2內(nèi)力計(jì)算結(jié)果圖3-4工況3內(nèi)力計(jì)算結(jié)果圖3-5工況4內(nèi)力計(jì)算結(jié)果圖3-6工況5內(nèi)力計(jì)算結(jié)果圖3-7工況6內(nèi)力計(jì)算結(jié)果圖3-8工況7內(nèi)力計(jì)算結(jié)果圖3-9內(nèi)力包絡(luò)圖圖3-10地表沉降圖冠梁選筋結(jié)果]圖3-11冠梁配筋示意圖表3-10冠梁配筋結(jié)果鋼筋級別選筋A(yù)s1HRB3352D16As2HRB3352D16As3HRB335D16@2[截面計(jì)算]鋼筋類型對應(yīng)關(guān)系：d-HPB300,D-HRB335,E-HRB400,F-RRB400,G-HRB500,P-HRBF335,Q-HRBF400,R-HRBF500[截面參數(shù)]墻是否均勻配筋是混凝土保護(hù)層厚度(mm)50墻的縱筋級別HRB335彎矩折減系數(shù)0.85剪力折減系數(shù)1.00荷載分項(xiàng)系數(shù)1.25配筋分段數(shù)一段各分段長度(m)26.00[內(nèi)力取值]段內(nèi)力類型彈性法經(jīng)典法內(nèi)力內(nèi)力號計(jì)算值計(jì)算值設(shè)計(jì)值實(shí)用值1基坑內(nèi)側(cè)最大彎矩(kN.m)300.59251.69351.32351.32基坑外側(cè)最大彎矩(kN.m)257.68157.61301.16301.16最大剪力(kN)162.14142.39202.68222.95段選筋類型級別鋼筋實(shí)配[計(jì)算]面積號實(shí)配值(mm2/m)基坑內(nèi)側(cè)縱筋HRB335D22@2001901[1884]1基坑外側(cè)縱筋HRB335D22@2001901[1884]水平筋HRB335D12@200565拉結(jié)筋HPB300d6@100283[整體穩(wěn)定驗(yàn)算]圖3-12整體穩(wěn)定驗(yàn)算簡圖計(jì)算方法：瑞典條分法應(yīng)力狀態(tài)：有效應(yīng)力法條分法中的土條寬度:1.00m滑裂面數(shù)據(jù)整體穩(wěn)定安全系數(shù)Ks=1.384圓弧半徑(m)R=35.604圓心坐標(biāo)X(m)X=-1.563圓心坐標(biāo)Y(m)Y=22.135[抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算]抗傾覆安全系數(shù): Mp——被動(dòng)土壓力及支點(diǎn)力對樁底的抗傾覆彎矩,對于內(nèi)支撐支點(diǎn)力由內(nèi)支撐抗壓力 決定;對于錨桿或錨索，支點(diǎn)力為錨桿或錨索的錨固力和抗拉力的較小值。 Ma——主動(dòng)土壓力對樁底的傾覆彎矩。 注意：錨固力計(jì)算依據(jù)錨桿實(shí)際錨固長度計(jì)算。工況1：注意：錨固力計(jì)算依據(jù)錨桿實(shí)際錨固長度計(jì)算。 序號 支錨類型 材料抗力(kN/m) 錨固力(kN/m) 1 內(nèi)撐 0.000 2 內(nèi)撐 0.000 3 內(nèi)撐 0.000 Ks=27.574>=1.250,滿足規(guī)范要求。工況2：注意：錨固力計(jì)算依據(jù)錨桿實(shí)際錨固長度計(jì)算。 序號 支錨類型 材料抗力(kN/m) 錨固力(kN/m) 1 內(nèi)撐 2087.500 2 內(nèi)撐 0.000 3 內(nèi)撐 0.000 Ks=31.251>=1.250,滿足規(guī)范要求。工況3：注意：錨固力計(jì)算依據(jù)錨桿實(shí)際錨固長度計(jì)算。 序號 支錨類型 材料抗力(kN/m) 錨固力(kN/m) 1 內(nèi)撐 2087.500 2 內(nèi)撐 0.000 3 內(nèi)撐 0.000 Ks=24.608>=1.250,滿足規(guī)范要求。工況4：注意：錨固力計(jì)算依據(jù)錨桿實(shí)際錨固長度計(jì)算。 序號 支錨類型 材料抗力(kN/m) 錨固力(kN/m) 1 內(nèi)撐 2087.500 2 內(nèi)撐 1698.600 3 內(nèi)撐 0.000 Ks=27.013>=1.250,滿足規(guī)范要求。工況5：注意：錨固力計(jì)算依據(jù)錨桿實(shí)際錨固長度計(jì)算。 序號 支錨類型 材料抗力(kN/m) 錨固力(kN/m) 1 內(nèi)撐 2087.500 2 內(nèi)撐 1698.600 3 內(nèi)撐 0.000 Ks=22.847>=1.250,滿足規(guī)范要求。工況6：注意：錨固力計(jì)算依據(jù)錨桿實(shí)際錨固長度計(jì)算。 序號 支錨類型 材料抗力(kN/m) 錨固力(kN/m) 1 內(nèi)撐 2087.500 2 內(nèi)撐 1698.600 3 內(nèi)撐 1698.600 Ks=24.665>=1.250,滿足規(guī)范要求。工況7：注意：錨固力計(jì)算依據(jù)錨桿實(shí)際錨固長度計(jì)算。 序號 支錨類型 材料抗力(kN/m) 錨固力(kN/m) 1 內(nèi)撐 2087.500 2 內(nèi)撐 1698.600 3 內(nèi)撐 1698.600 Ks=10.636>=1.250,滿足規(guī)范要求。