毕业设计（论文）-轻轨3号车站深基坑支护设计

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1、华侨大学本科毕业设计目录1.1 设计依据31.2 工程概况31.2.1 周边环境概况31.2.2 工程地质概况31.1.3 水文地质概况41.3 基坑设计方案综述51.3.1 本工程特点51.3.2 方案选择51.3.3 地下水的处理61.3.4 计算区段划分7第二章 支护结构的设计计算92.1 地质计算参数确定92.2 土压力计算92.2.1 土压力系数的计算92.2.2 土压力计算(两种方法)102.2.3 其他区段土压力计算(采用水土压力合算方法)162.3 排桩挡土结构的设计计算252.3.1 桩长计算252.3.2 桩体材料322.3.3 支护桩稳定性验算322.3.4 支护桩配筋计

2、算463.1 内支撑体系的布置与构成483.2 钢筋砼内支撑体系的计算483.2.1 支撑计算宽度及荷载483.2.2 第一道钢筋混凝土支撑结构设计计算483.2.3 第二道钢筋混凝土支撑结构设计计算523.2.4 第一道腰梁（围檩）设计计算553.2.5 第二道腰梁（围檩）设计计算573.2.6 支撑设计信息（见下表）583.3 立柱设计计算593.3.1 立柱设计593.3.2 立柱下钢筋砼立柱桩设计62第四章 开挖过程中对地下水的控制634.1 基坑止水帷幕设计634.2 基坑降水结构设计计算63第五章 施工要求及基坑监测方案665.1 基坑施工要求665.2 基坑及周围环境的监测、测试

3、665.3 监测与测试的控制要求675.4 观测频率675.5 监测点布置67附录电算校核68参考文献84致谢85第一章 设计方案综合说明1.1 设计依据(1) 本工程的岩土工程勘察报告；(2) 本工程建筑总平面图及地下层平面图；(3) 有关设计计算规范及规程：建筑基坑支护技术规程（JGJ 120-99）；混凝土结构设计规范（GBJ50010-2002） ；钢结构设计规范（GBJ7-89）；基坑土钉支护技术规程（CECS96：97）；建筑桩基技术规范（JGJ94-94）；(4) 场地的周边环境条件；(5) 业主的投标邀请书。全套图纸加扣3012250582 1.2 工程概况地下轻轨某站位于两条

4、路的“十”字交叉路口处，车站呈西北至东南走向，该站是轻轨与规划地铁4号线的换乘站。车站位于直线上，纵向坡度为2。车站为地下双层岛式站台车站，覆土厚度约3.3m，站台宽10.0m，车站全长137m，结构标准段总宽度为17.5m，端头井段总宽度为22.7m。本站主体标准段为地下两层，基坑开挖宽度20m，深度约15.6m。基坑开挖深度较深，本站主体基坑围护结构安全等级为一级，基坑环境保护等级为一级。1.2.1 周边环境概况车站西北侧是居民小区，西南侧是棉纺厂宿舍，北侧是酒店，南侧是住宅。1.2.2工程地质概况 该区段地层为第四系松散堆积层，发育，厚度巨大。本次最大勘探深度为55m。勘探深度范围内的地

5、层皆为第四系全新统（Q4）、上更新统（Q3）堆积层， 根据工程勘察报告，影响基坑支护范围内的各土层自上而下为：1填土：杂色，松散，由松散的粘性土夹碎砖、小石子、煤渣等生活垃圾、局部为耕作土。层厚0.402.50m，平均厚度为1.31m； 2淤泥质填土：灰黑色，由灰黑色淤泥组成，含腐殖质有机质及细小石子。层厚0.702.30m，平均厚度为1.34m；粘土：褐黄灰黄，软塑流塑，土质尚匀，夹粉性土，含氧化铁锈斑，下部土质较软弱，该层在明浜、河岸浜缺失，层厚为0.501.90m，平均厚度为1.34m；1砂质粉土夹淤泥质粉质粘土：土质不均，以砂质粉土为主，局部为粘质粉土，夹薄层淤泥质粘性土，含云母。厚度

6、2.404.00m，平均厚度为3.53m；2淤泥质粉质粘土：灰色，流塑，土质尚均，较软弱，夹薄层状或团状粉性土，含云母。厚度1.503.00m，平均厚度为2.81m；淤泥质粘土：灰色，流塑，土质均匀，软弱，切面光滑。厚度8.1010.00m，平均厚度为8.94m；粉质粘土：暗绿-草黄色，可塑，土质尚均，较硬，结构致密含少量氧化铁锈斑及铁锰质结核，下部为草黄色。厚度为9.214m,平均厚度为12m；砂质粘土：草黄色，土质尚均，夹薄层粘性土，含云母、石英。厚度5.08.6m平均厚度为7.35m；粉砂：土质尚均，粉砂颗粒较均一，含云母、石英、长石，该层孔深55.00m，未揭穿。1.1.3水文地质概况

7、本场地内表层地下水类型为第四系孔隙潜水，第陆相层粉砂及粉土中的地下水具有微承压性。 （1）潜水 潜水层赋存于人工填土层层、新近沉积层、第陆相层层及第海相层层中。该层水以第陆相层砂质粘土、第陆相层粉质砂土为隔水底板。潜水地下水位埋藏较浅，勘测期间水位埋深1.001.80m 左右，潜水位变幅的多年平均值为0.801.20m。 （2）微承压水 微承压水以第陆相层砂质粘土为隔水顶板，粉土为主要含水层，含水层厚度较大，分布普遍。勘测期间历时7 天观测微承压水稳定水位埋深为3.56m。 经分析判定：地下水对混凝土无腐蚀性；对混凝土中的钢筋无腐蚀性；对钢结构具弱腐蚀性。1.3基坑设计方案综述1.3.1 本工

8、程特点（1）拟建工程平面上为不规则形状，实际开挖深度大，深度达15.6m。标准段开挖宽度17.5m，端头井段宽度达22.7m，由于是轻轨车站，基坑较为狭长，主体宽度预计开挖20m，长度预计开挖140m，基坑周长约340m，面积约为3000。（2）拟建场地周边环境比较复杂车站西北侧是居民小区，西南侧是棉纺厂宿舍，北侧是酒店，南侧是住宅。施工场地较狭小，基坑设计方案需确保临近建筑物的安全，控制周边建筑物的沉降。（3）层填土较松散，大部分地区在基坑开挖范围内基本以至层流塑和软塑状态的粘性土为主，土质均匀但较为软弱。（4）由地质报告可以看出，在基坑开挖范围内，潜水层广泛存在于人工填土层层、新近沉积层、

9、第陆相层层及第海相层层中，基坑开挖深度范围的土层均为透水层，且无隔水层，对止水与深层降水提出较高的要求，同时存在由于降水带来的对周边环境的影响。（5）在地铁车站的施工中，由于端头井是盾构隧道施工的工作井，其开挖深度和基坑的支撑体系均比标准段要复杂，因此，支撑体系在端头井施工中起着十分重要的作用，它影响着整个基坑和周围环境的安全。1.3.2 方案选择车站主体的基坑安全等级为一级，即重要性系数。针对上述本工程特点，本着安全可靠、经济合理、方便施工的原则。通过对工程场地地层分布的差异、周边环境的不同、开挖深度的不同及基坑形状不规则等情况的分析，并结合指导老师的意见，本方案采用钻孔灌注桩加两道钢筋混凝

10、土支撑作为挡土结构，其中，采用双排双轴深层搅拌桩墙作为止水结构。本设计对比了土钉墙支护和内撑式支护，土钉支护经济性好，但由于一下几点原因，并不适用于本工程。(l)与地层粘结力偏低，则相应土钉抗拉拔力也相应降低。按基坑支护土压力计算，土钉长度要长，但工程现场一般由于场地局限，第一排土钉长度受到限制，给设计带来难度。(2)本工程存在泥质粘土层，基坑开挖后往往难以直立。土体在支护前易发生坍塌，引起边坡沉降与位移。本工程土层土体强度c存在低于10kPa，或刚超过10kPa，土钉支护一般每层开挖 1.0-1.5m左右，这样在开挖时由于土体强度低，不能自立或由于渗水严重，易发生坍塌。 (3)土层与喷射混凝

11、土粘结强度低或由于渗水难以施工。软弱土层由于渗水或其它原因，使施工较其它土层有不同特点，但喷射混凝土在软弱土层施工时，喷射混凝土有回弹量小，与土体嵌凸作用好等优点。在有渗水情况则应用隔水帷幕或引排水处理。考虑到内撑（钻孔灌注桩加两道钢筋混凝土支撑）刚度好，变形小，在软弱土层和深基坑工程中已有大量成功案例，本方案最终选择内撑法支护。由土层地质资料可知，本基坑很大部分处在较为软弱的土层中，因此拉锚式支护结构和土钉墙支护等结构因对土层要求较高，无法适用于本工程。由于本工程的关键又在于严格地控制基坑开挖产生的变形对周边建筑和地下管线产生的不利影响。故采用侧向刚度很大的二道钢筋混凝土支撑，第一道支撑中心

12、位于-3.50m（位于自然地面下3.50m），第二道支撑中心位于-12.00m（位于自然地面下12.00m）。支护桩采用直径800的钻孔灌注桩，设计混凝土强度等级为C30，主筋均采用HRB400，有较好的性价比。本工程采用本方案的优点是施工工艺较成熟，安全度有保证，施工速度快、造价较低。1.3.3 地下水的处理（1）止水帷幕：采用双排双轴直径700mm的水泥搅拌桩隔水、搅拌桩的中心距为500mm，搅拌桩的入土深度初定与钻孔灌注桩同长29.2m。示意图如下：（2）管井降水：搅拌桩的入土深度根据场地土层的变化确定。由于基坑开挖深度范围的土层均为透水层，且无隔水层(第四系覆盖层)，对基坑降水要求较高

13、。故在坑内外共暂布56口降水井。具体降水井的数量根据抽水试验的结果来确定。并在基坑四周设置排水沟加集水井明排方式处理地下水。（3）坑外布置20口观测井，加强坑外水位观测。本方案提出在基坑开挖时，除须对基坑支护结构本身进行应力、变形监测外，尚应对周边建筑物和道路、管线进行动态监测，以及时掌握基坑工作的信息，指导基坑的开挖和车站的建造1.3.4 计算区段划分结合工程地质条件和周边的环境条件，设计过程中对基坑边界进行了分区计算，共分为四个计算分区，分别为：(1)ABCD区段 (2)BEFC区段 (3)EGHF区段 (4)GIJH区段。每个计算分区的土层有明显的差异，并且充分考虑了临近建筑的附加荷载，

14、见设计平面示意图。 计算时，分别进行单元计算以及空间整体结构计算。桩身内力采用经典法的计算模式。然后对相对最不利的区段ABCD进行了电算校核。此外应用结构力学求解器，详细计算出挡土桩以及各个支撑杆件上所受内力情况。经对单元计算结果比较，取最不利的情况进行设计，提高本方案设计的安全度。根据建筑基坑支护技术规程（JGJ 120-99）, 当距支护结构外侧地表作用有宽度为的条形附加荷载时图基坑外侧深度范围内的附加竖向应力标准值q可按下式确定鉴于任务书内仅仅大概交代了周边建筑物分布，这里偏安全考虑，取四个区段荷载分布依次为50kPa、40kPa、40kPa、30kPa、土层厚度在四个区段的分布如下：区

15、段ABCDBEFCEGHFGIJH挖深(m)15.615.615.615.6土层厚度1 1.31.21.21.52 1.31.41.41.23 1.41.51.51.34 3.53.33.02.852.82.52.72.36 8.98.69.19.5711.812.112.312.0地面荷载50404030表1 各区段土层厚度及地面荷载分布第二章 支护结构的设计计算基坑支护结构以及支撑体系的计算，严格按照国家建筑基坑支护技术规程（JGJ120-99）、混凝土结构设计规范（GB50010-2002）以及其它相关规范和规程进行。2.1 地质计算参数确定据岩土工程地质勘察报告，各地层物理力学指标如表

16、1。表1 各土层设计参数土 层(KN/m3)C(kPa)j()粘土17.51615.61砂质粉土夹淤泥质粉质粘土18.4726.82淤泥质粉质粘土17.31411.7淤泥质粘土16.61310.0粉质粘土204520砂质粘土18.5231.9粉砂18.7034.6注：1. 稳定地下水位为1m，各土层水下重度均为饱和重度；2. 1填土按经验值取值，=18.5(KN/m3)，C=5(kPa), j=10()； 2淤泥质填土按经验值取值，=17.5(KN/m3)，C=5(kPa), j=10()表2 各土层的设计计算参数一览表2.2 土压力计算2.2.1 土压力系数的计算按照建筑基坑支护技术规程土压

17、力计算方法作为土侧向压力设计的计算依据。主动土压力系数：被动土压力系数：计算时，不考虑支护桩体的摩擦作用，且不对主、被动土压力系数进行调整，仅作为安全储备处理。(见表2)土 层序 号主动土压力系数被动土压力系数1填土0.518 8.391 2淤泥质填土0.518 7.199 粘土0.576 24.289 1砂质粉土夹淤泥质粉质粘土0.378 8.613 1.761 22.757 2淤泥质粉质粘土0.663 22.796 1.509 34.393 淤泥质粘土0.518 18.717 1.420 30.987 粉质粘土0.49632.04128.533表3 土压力系数2.2.2 土压力计算(两种方

18、法)方法一：朗金土压力分层计算分区段计算，土压力计算采用朗金土压力理论，考虑采用“水土合算”方法。土压力模式为：基坑开挖面以上为三角形分布，基坑开挖面以下为矩形分布模式。ABCD区段（西北侧为居民小区，西南侧为棉纺厂宿舍，荷载分布在四块中最大，取临时施工荷载为均布荷载）：土层厚度分别为1填土，1.3m；2淤泥质填土。厚度为1.3m；粘土，厚度为1.4m；1砂质粉土夹淤泥质粉质粘土厚度为3.5m；2淤泥质粉质粘土，厚度为2.8m；淤泥质粘土，厚度为8.9m(坑底在本层5.3m处) ;粉质粘土，厚度11.8m。(1)主动土压力计算公式：（2）被动土压力计算公式： (3)净土压力(坑底面下)计算:（

19、4）土压力零点经计算在基坑开挖面下U=4.69m处。（5）土层压力合力及作用点位置计算:为每层土的合力， 为合力作用点到层底的距离被动土压力：方法二：水土压力合算简化为均质土方法将分层土简化为匀质土，再将其按朗金土压力理论计算出土压力值。设基坑底部以下计算深度为15m。（1）水土合算土压力计算相关参数确定平均重度计算：平均粘聚力计算：（2）平均土压力系数确定 平均主动土压力系数计算： 平均被动土压力系数计算：（3）土压力计算主动土压力强度计算：取被动土压力强度计算：（4）零弯矩点计算，距开挖面距离为y,在y处桩身主动土压力等于被动土压力，即：平均土压力分布图如图所示。2.2.3 其他区段土压力

20、计算(采用水土压力合算方法)BEFC区段：以ABCD段为经验，设基坑底部以下计算深度为15m。BEFC区段（北侧为酒店，南侧为住宅，取临时施工荷载为均布荷载）：土层厚度分别为1填土，1.2m；2淤泥质填土。厚度为1.4m；粘土，厚度为1.5m；1砂质粉土夹淤泥质粉质粘土厚度为3.3m；2淤泥质粉质粘土，厚度为2.5m；淤泥质粘土，厚度为8.6m(坑底在本层5.7m处) ；粉质粘土，厚度12.1m。（1）水土合算土压力计算相关参数确定平均重度计算： 平均粘聚力计算：（2）平均土压力系数确定 平均主动土压力系数计算： 平均被动土压力系数计算：（3）土压力计算主动土压力强度计算：取 被动土压力强度计

21、算：（4）零弯矩点计算，距开挖面距离为y,在y处桩身主动土压力等于被动土压力，即：平均土压力分布图如图所示。 EGHF区段：以ABCD段为经验，设基坑底部以下计算深度为15m。EGHF区段（北侧为酒店，南侧为住宅，取临时施工荷载为均布荷载）：土层厚度分别为1填土，1.2m；2淤泥质填土。厚度为1.4m；粘土，厚度为1.5m；1砂质粉土夹淤泥质粉质粘土厚度为3.3m；2淤泥质粉质粘土，厚度为2.5m；淤泥质粘土，厚度为8.6m(坑底在本层5.7m处) ；粉质粘土，厚度12.3m。（1）水土合算土压力计算相关参数确定平均重度计算： 平均粘聚力计算：（2）平均土压力系数确定 平均主动土压力系数计算：

22、 平均被动土压力系数计算：（3）土压力计算主动土压力强度计算： 被动土压力强度计算：（4）零弯矩点计算，距开挖面距离为y,在y处桩身主动土压力等于被动土压力，即：平均土压力分布图如图所示。 GIJH区段：以ABCD段为经验，设基坑底部以下计算深度为15m。GIJH区段（周围没有建筑，东临道路，取临时施工荷载为均布荷载）：土层厚度分别为1填土，1.5m；2淤泥质填土。厚度为1.2m；粘土，厚度为1.3m；1砂质粉土夹淤泥质粉质粘土厚度为2.8m；2淤泥质粉质粘土，厚度为2.3m；淤泥质粘土，厚度为9.5m(坑底在本层5.7m处) ；粘土，厚度12.0m。（1）水土合算土压力计算相关参数确定平均重

23、度计算： 平均粘聚力计算：（2）平均土压力系数确定 平均主动土压力系数计算： 平均被动土压力系数计算：（3）土压力计算主动土压力强度计算：取 被动土压力强度计算：（4）零弯矩点计算，距开挖面距离为y,在y处桩身主动土压力等于被动土压力，即：平均土压力分布图如图所示。2.3 排桩挡土结构的设计计算2.3.1 桩长计算桩入土深度由等值梁法计算，分别计算ABCD区段，BEFC区段 ，EGHF区段 ，GIJH区段。ABCD区段：弯矩为零处在基坑底面以下9m处。将基坑支护图画成一连续梁，所受荷载为土压力及地面荷载如图所示。分段计算固端弯矩：（1）连续梁各部分弯矩通过弯矩分配法，得出各个支点的弯矩为(最终

24、结果由结构力学求解器算得)ABCD区段挡土排桩弯矩图ABCD区段挡土排桩剪力图（2）各支点反力（3）计算所得最大弯矩，最大剪力为。反力核算：土压力合计支点反力为可认为结构力学求解器计算结构准确。插入深度计算：已算出土压力为零点，由等值梁法算得则最小插入深度为为安全起见，取1.1的安全系数，实际入土深度为BEFC区段：弯矩为零处在基坑底面以下9m处。将基坑支护图画成一连续梁，所受荷载为土压力及地面荷载如图所示。分段计算固端弯矩：（1）连续梁各部分弯矩通过弯矩分配法，得出各个支点的弯矩为(最终结果由结构力学求解器算得)BEFC区段挡土排桩弯矩图BEFC区段挡土排桩剪力图（2）各支点反力（3）计算所

25、得最大弯矩，最大剪力为。插入深度计算：已算出土压力为零点，由则最小插入深度为为安全起见，实际入土深度为EGHF区段：弯矩为零处在基坑底面以下4.1m处。将基坑支护图画成一连续梁，所受荷载为土压力及地面荷载如图所示。分段计算固端弯矩：（1）连续梁各部分弯矩通过弯矩分配法，得出各个支点的弯矩为(最终结果由结构力学求解器算得)EGHF区段挡土排桩弯矩图EGHF区段挡土排桩剪力图（2）各支点反力（3）计算所得最大弯矩，最大剪力为。插入深度计算：已算出土压力为零点，由则最小插入深度为为安全起见，实际入土深度为GIJH区段：弯矩为零处在基坑底面以下4.1m处。将基坑支护图画成一连续梁，所受荷载为土压力及地

26、面荷载如图所示。分段计算固端弯矩：（1）连续梁各部分弯矩通过弯矩分配法，得出各个支点的弯矩为(最终结果由结构力学求解器算得)GIJH区段挡土排桩弯矩图GIJH区段挡土排桩剪力图（2）各支点反力（3）计算所得最大弯矩，最大剪力为。插入深度计算：已算出土压力为零点，由则最小插入深度为为安全起见，实际入土深度为由上述ABCD区段BEFC区段 EGHF区段 GIJH区段的计算得AB段t取得最大值为13.6m,取实际t为13.6m,故桩长为。桩打入坑底土中13.6m2.3.2 桩体材料灌注桩排桩采用水下混凝土浇注，混凝土强度等级为C30，所用水泥为P.O.42.5级硅酸盐水泥。纵向受力钢筋采用HRB40

27、0级螺纹钢筋，螺旋箍筋采用HPB235级圆钢。2.3.3 支护桩稳定性验算（1）整体抗滑移稳定性分析该基坑支护方案有双道支撑的作用，通常不发生整体稳定性破坏，不考虑整体稳定性的验算，除非支撑失效。（2）抗倾覆稳定性分析 支护结构的抗倾覆稳定性是验算最下道支撑以下的主动、被动土压力绕最下道支撑点的转动力矩是否平衡。排桩支护结构的抗倾覆稳定性按下式验算为抗倾覆稳定性安全系数，根据该基坑重要性等级，取；为抗倾覆力矩，取基坑开挖面以下排桩入土部分坑内侧压力对最下道支撑的力矩；为倾覆力矩，取最下道支撑以下排桩外侧压力对支撑点的力矩。ABCD区段：由分层土压力计算得最下道支撑位置的坑外侧土压力强度为由分层

28、土压力计算得桩底坑内侧被动土压力强度为再由之前的分层土压力计算得最下道支撑到桩底的受力如下图所示。 可认为稳定BEFC区段：由分层土压力计算得最下道支撑位置的坑外侧土压力强度为由分层土压力计算得桩底坑内侧被动土压力强度为再由之前的分层土压力计算得最下道支撑到桩底的受力如下图所示。 可认为稳定EGHF区段：由分层土压力计算得最下道支撑位置的坑外侧土压力强度为由分层土压力计算得桩底坑内侧被动土压力强度为再由之前的分层土压力计算得最下道支撑到桩底的受力如下图所示。 可认为稳定GIJH区段：由分层土压力计算得最下道支撑位置的坑外侧土压力强度为由分层土压力计算得桩底坑内侧被动土压力强度为再由之前的分层土

29、压力计算得最下道支撑到桩底的受力如下图所示。 可认为安全（3）基底抗隆起稳定性分析 基底抗隆起稳定性的验算方法包括太沙基-派克法，同时考虑,的隆起验算法等。本设计采用同时考虑,的隆起验算法。（参见深基坑工程设计施工手册P155）ABCD区段：验算简图如图所示。 由于上图中，桩右侧土的抗剪强度抵抗隆起作用没有考虑，故采用此方法时可取的低一些。当采用Prandtl公式时，要求，下面采用Prandtl公式计算地基承载力系数， 验算抗隆起安全系数：故认为安全BECF区段： 桩端位于第7层中，故 验算抗隆起安全系数：故认为安全EGHF区段： 桩端位于第7层中，故 验算抗隆起安全系数：故认为安全GIHJ区

30、段： 桩端位于第7层中，故 验算抗隆起安全系数：故认为安全（4）基坑渗流稳定性分析 基坑底部土体抗渗流稳定性分析计算简图如图所示。取四个区段中地下水位最浅的GIHJ段进行验算，地下水位处在地面以下1.4m，此区段土体平均重度 ，则有效重度为故可判断渗流稳定性满足要求。2.3.4 支护桩配筋计算（1）结构内力设计值确定ABCD区段挡土排桩弯矩图ABCD区段在4个区段中弯矩最大，以ABCD区段为例计算挡土排桩配筋。（2）纵筋配筋计算以下公式结果均严格按照混凝土结构设计规范（GB50010-2002）P48中7.2.6和P57中7.3.8中相关规定进行计算。选择钻孔灌注桩f8001000，砼C30，

31、沿圆形截面周边均匀配置纵向钢筋。主筋16F28的HRB400钢筋, 其中：,混凝土抗压设计值,混凝土抗拉设计值，钢筋抗拉设计值,单桩横截面积,，上式中表示对应于受压区混凝土截面面积的圆心角（rad）与2的比值。上式中表示纵向受拉钢筋截面面积与全部纵向钢筋截面面积的比值，当时，取实配钢筋为16F28的HRB400钢筋，。验算最小配筋率为，同时，满足。（3）构造要求箍筋采用螺旋式箍筋，10100。钢筋笼应每隔2000mm布置一根直径为14mm的HRB335焊接加强箍筋，以增加钢筋笼的整体刚度，有利于钢筋笼的吊放和浇筑水下混凝土时整体性，以防止吊放时钢筋笼变形。在加工钢筋笼时，箍筋、加强箍筋与纵向受

32、力钢筋焊接时，要注意沿钢筋笼对称进行，防止箍筋、加强箍筋在焊接应力下变形。第三章 内支撑体系的设计计算3.1 内支撑体系的布置与构成本工程采用侧向刚度很大的两道钢筋混凝土支撑，第一道支撑中心位于-3.5m（位于自然地面下3.5m），第二道支撑中心位于-12m（位于自然地面下12m）。内支撑体系的水平布置具体参见施工图。支撑材料采用混凝土。混凝土等级C35。由于第一道支撑标高较低，围檩不能兼做圈梁，围护排桩桩顶增设圈梁，以加强围护桩的整体性。立柱采用钢立柱，用以保证水平支撑的纵向稳定，加强支撑体系的空间刚度和承受水平支撑传来的竖向荷载。立柱下设置立柱桩。3.2 钢筋砼内支撑体系的计算3.2.1

33、支撑计算宽度及荷载对撑间距11m，角撑间距5m，立柱间距10m。ABCD区段挡土排桩剪力图支撑轴力按最不利区段荷载取值分别为：3.2.2 第一道钢筋混凝土支撑结构设计计算设计截面尺寸为，。采用C30混凝土，配筋采用HRB400,支撑轴力取拆撑时轴力。（1）支撑轴力的计算结构单元计算：取（2）支撑梁自重产生的弯矩(3) 支撑梁上施工荷载产生的弯矩取则 支撑弯矩为(4)初始偏心距则（5）配筋计算 因为 ，取由 ,初步判断为小偏心受压情况。取，和， 再由两个公式把, ,代入解得： 故，则，远侧钢筋的应力为受拉不屈服。由得：由于，所以不需要验算反向破坏。初步配筋为：受压钢筋选用428（），为了防止另一

34、侧受压钢筋被压坏选用420（）。和均大于，可以。用式求,得,所以前面假定为小偏心是正确的。再以轴心受压验算垂直于弯矩作用方向的承载能力。由，查表得：按下式计算故为安全。因此，实际配筋为选用428， 选用420。（6）箍筋配置由于可不进行斜截面受剪承载力计算，而仅按构造要求配置箍筋。选配8200，四肢箍。3.2.3 第二道钢筋混凝土支撑结构设计计算设计截面尺寸为，。采用C35混凝土，配筋采用HRB400热轧钢筋,支撑轴力取拆撑时轴力。（1）支撑轴力的计算结构单元计算：取（2）支撑梁自重产生的弯矩(3) 支撑梁上施工荷载产生的弯矩取则 支撑弯矩为(4)初始偏心距则（5）配筋计算，因为 ，取由 ,初

35、步判断为小偏心受压情况。取和，把两个公式代入解得： 故，则，远侧钢筋的应力为受压不屈服。由得：由于，所以不需要验算反向破坏。初步配筋为：受压钢筋选用1232（），为防止另一侧被压坏选用钢筋选用620（）。和均大于，可以。用式求,得,所以前面假定为小偏心是正确的。再以轴心受压验算垂直于弯矩作用方向的承载能力。由，查表得： 按下式计算故为安全。因此，实际配筋为选用1232， 选用620。（6）箍筋配置由于可不进行斜截面受剪承载力计算，而仅按构造要求配置箍筋。选配8200。3.2.4 第一道腰梁（围檩）设计计算（1）配筋计算取支撑轴力,对撑间距，采用C35混凝土，HRB400级钢筋。 ，第一道圈梁尺

36、寸取，可以。选配1232，。验算最小配筋率：且值大于，满足要求。（2）斜截面承载力计算 ，属厚腹梁。混凝土强度等级为C35，故截面尺寸符合要求。，故需按计算配置钢筋。按下式进行计算，有 （P81）采用10150，六肢箍，实有，可以。箍筋配筋率 ，可以。（3）由自重引起的弯矩的配筋计算（竖直方向）由于围檩的自重会引起竖直方向的弯矩，故需计算竖直方向的承载力。，可以。选配420，。最小配筋率符合要求。3.2.5 第二道腰梁（围檩）设计计算（1）配筋计算取支撑轴力,对撑间距，采用C35混凝土，HRB400级钢筋。 ，第二道圈梁尺寸取，可以。选配3532，。验算最小配筋率：且值大于，满足要求。（2）斜

37、截面承载力计算 ，属厚腹梁。混凝土强度等级为C35，故截面尺寸符合要求。，故需按计算配置钢筋。选定14100，六肢箍，实有混凝土与箍筋承担的剪力为 符合要求。（3）由自重引起的弯矩的配筋计算（竖直方向）由于围檩的自重会引起竖直方向的弯矩，故需计算竖直方向的承载力。，可以。选配425，。最小配筋率符合要求。3.2.6支撑设计信息（见下表）项目围檩对撑及角撑连系梁、八字撑第一道支撑系统1200800600700500500第二道支撑系统1900140010001100500500表4 支撑信息一览表（单位）对撑及角撑的设计计算已满足基坑的支撑作用，连系梁、八字撑不进行计算，只作为加强安全储备，增强

38、支撑体系的整体性及空间效应，减小对撑及角撑的计算长度，防止压杆失稳得作用。连系梁及八字撑得配筋不做详细配筋设计计算，满足构造要求及最小配筋率要求进行配置纵筋、箍筋及架立钢筋。详图见图纸8。3.3立柱设计计算3.3.1 立柱设计（1）立柱上所承受的竖向压力（2）使支撑纵向稳定所需的水平压力产生的竖向荷载根据JGJ120-99规范： 表示第i层支撑交汇于本立柱的最大受力杆件的轴力（3）角钢格构柱自重为。所以 （4）试选分肢截面（槽钢，对实轴计算）假定，按查b类截面轴心受压构件的稳定系数表得：于是注：取两道支撑之间的距离850cm选用240b, ，,。 （5）确定两肢间距（对虚轴计算）按式式中斜缀条

39、角钢是根据预选并按构造最小角钢637，。取（数值查表得出）。（6）截面验算整个截面对虚轴的惯性矩强度 因截面无削弱，可不验算。刚度，满足。，满足。整体稳定查表知，格构式截面对x、y轴均属b类截面，由（按）查b类截面轴心受压构件的稳定系数表得：，满足。分肢稳定 缀条按布置， ,满足。（7）缀条计算缀件面剪力由式斜缀条内力由式斜缀条角钢637（Q235钢），,。，刚度满足。查表知，轧制等边角钢截面对x、y轴均属b类截面，按查b类截面轴心受压构件的稳定系数表得：，其中，满足。（8）连接焊缝采用两面侧焊，取，焊条E43型（焊接不同强度的钢材，按低强度钢材选用焊条）。肢背焊缝需要长度取肢背焊缝长度80m

40、m肢尖焊缝需要长度取肢尖焊缝长度50mm3.3.2 立柱下钢筋砼立柱桩设计立柱桩采用钢筋混凝土钻孔灌注桩，混凝土等级为C30，钢筋等级为HRB400。为了满足钢立柱与钢筋混凝土立柱桩的连接要求，即灌注桩内径应大于钢立柱对角线长度，取立柱桩桩径为1000mm。桩嵌固深度取10m，嵌入第层粉质粘土层。取粉质粘土层侧磨阻力为标准值为80kPa,桩端极限阻力标准值1500kPa。按经验参数法确定立柱桩桩竖向承载力极限承载力标准值： 满足要求。配筋满足构造要求即可，主筋配1425，加强筋142000，螺旋筋10100。第四章 开挖过程中对地下水的控制4.1 基坑止水帷幕设计采用双排直径700mm的搅拌桩

41、隔水，搅拌桩中心距为500mm设计止水帷幕长度与支护桩等长为29.2m。尺寸示意图如下。4.2 基坑降水结构设计计算按地下水位最浅处在-1.4m（自然地面以下1.4m）计算，计算简图如下：基坑涌水量：其中：静止水位与设计降低水位之差H = 15.6-1.4+2 = 16.2m静止水位至挡墙底端深度h = 15.6-1.4+13.6 = 27.8 有经验暂取K=3m/d 含水层厚度M =29.2+8.8-1.4=36.6m 基坑周长B = 340.0m 支挡墙厚度b = 0.5+0.7 = 1.2m 设计降低水位至挡墙底端深度T = 13.62 =11.6m则 单根井管最大出水量为取 取l= 2

42、.0 m,单根管直径100mm单井出水量 n = 1.1Q/q = 54.2为方便布置，暂取管井56口。第五章 施工要求及基坑监测方案该工程为大面积基坑工程，为了及时掌握基坑围护结构的安全性，了解基坑开挖对周围环境的影响，必须遵守施工要求并进行施工监测。5.1 基坑施工要求（1）严格按建筑桩基础技术规范(JGJ94-94)、建筑基坑支护技术规程(JGJ120-99)进行施工。（2）支护桩应进行间隔施工，确保桩的垂直度，注意施工安全。（3）深搅桩施工前应开挖沟槽，将上部地表障碍物清除，用粘土填实。施工中确保桩身垂直度与桩身搭接。施工中如遇障碍造成断桩，必须明确标明位置，并及时采取措施进行补强。（

43、4）立柱桩、降水井位置应避开工程桩、柱、地梁及小型承台等，如相互矛盾立柱桩、降水井位置可作适当调整(立柱桩只能沿支撑轴线方向移动)。（5）基坑内土方应分层分区对称开挖；坑底留30cm土由人工清除，不得超挖；在开挖至底板设计标高(包括垫层)之后，先尽快满堂作好垫层至支护桩边，然后再进行桩基承台的开挖，承台应采用逐个直立开挖、砖砌外模护壁，不得大面积开挖。（6）挖土到位后及时浇筑承台和底板，严禁暴露时间过长，作为拆撑的必要条件，要求底板砼必须浇筑至支护桩边。（7）土方开挖期间，应注意挖土机械不得损伤支护结构等，基坑四周严禁堆土或堆载，不得在桩墙顶部压顶板上碾压。（8）施工期间应加强基坑监测工作，重

44、点对周围民房与道路进行监测5.2 基坑及周围环境的监测、测试（1）支护桩水平位移监测：要求在支护桩外侧每隔15m布设深层位移观测孔。测斜孔深不小于支护桩长，使用测斜仪逐段量测在基坑开挖过程中和车站结构施工中。（2）基坑周边道路沉降观测：沿周边道路约每15m设一沉降观测点。（3）基坑周边建筑物沉降观测：每幢建筑物上设两个以上沉降观测点。（4）砼支撑轴力量测:在每段砼支撑均匀布设应力量测点。（5）立柱和支护桩顶沉降监测观测：支柱桩每隔30m隔一个布置一个沉降观测点，每个立柱上布置沉降观测点。 （6）地下水位监测点：在基坑四周布置4个地下水位监测点5.3 监测与测试的控制要求 （1）桩顶水平位移速率

45、不超过2mm/d或累计水平位移不超过25mm；（2）深层水平位移速率不超过2mm/d或累计水平位移不超过25mm；（3）任何不正常的路面沉陷或路面沉陷不超过25mm或不超过2mm/d；（4）建筑物沉降速率不超过2mm/d或累计水平位移不超过15mm，差异沉不超过建筑物高度的2；（5）支撑轴力不超过设计值的80%。5.4 观测频率基坑开挖施工前进行第一次观测，观测值作为初始值，基坑开挖前期每三天观测一次，中期每两天观测一次，开挖至坑底后每天观测一次，基坑或周围环境位移变形较大时，每天观测两次。基坑出现险情时，加密观测。观测成果应及时反馈给业主、监理、设计和施工单位。5.5监测点布置监测点的布置祥

46、见施工图基坑监测点平面布置图。附录电算校核轻轨3号车站深基坑支护设计 说明：本电算校核仅以最危险区段ABCD为例进行电算校核，与手算部分基本一致，计算原理和钢筋取用种类导致二者结果略有偏差，实属正常。设计单位：华侨大学土木学院设 计 人：穆康设计时间：2012-04-17 13:36:02- 支护方案 -排桩支护- 基本信息 -内力计算方法增量法规范与规程建筑基坑支护技术规程 JGJ 120-99基坑等级二级基坑侧壁重要性系数01.10基坑深度H(m)15.600嵌固深度(m)13.600桩顶标高(m)0.000桩直径(m)0.800桩间距(m)1.000混凝土强度等级C30有无冠梁 无放坡级

47、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)150.0000.0001.0003.000- 土层信息 -土层数 7坑内加固土 否内侧降水最终深度(m)17.100外侧水位深度(m)1.400内侧水位是否随开挖过程变化否弹性法计算方法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杂填土1.3018.5-5.0010.002淤泥质土1.3017.57.55.0010.003粘性土1.4017.57.516.0015.604粘性土3.5018.4

48、8.47.0026.805粘性土2.8017.37.314.0011.706粘性土8.9016.66.613.0010.007粘性土11.8020.010.0-层号与锚固体摩粘聚力内摩擦角水土计算m值抗剪强度 擦阻力(kPa)水下(kPa)水下(度) (MN/m4)(kPa)1120.0-10.00-2120.05.0010.00合算10.00-3120.016.0015.60合算10.00-4120.07.0026.80合算10.00-5120.014.0011.70合算10.00-6120.013.0010.00合算10.00-7120.020.0020.00合算10.00- 支锚信息 -

49、支锚道数2支锚支锚类型水平间距竖向间距入射角总长锚固段道号 (m)(m)()(m)长度(m)1内撑11.0003.500-2内撑11.0008.500-支锚预加力支锚刚度锚固体工况抗拉力道号(kN)(MN/m)直径(mm)号(kN)10.0030.00-2-20.0030.00-4- 土压力模型及系数调整 -弹性法土压力模型:经典法土压力模型:层号土类名称水土水压力主动土压力被动土压力被动土压力 调整系数调整系数调整系数最大值(kPa)1杂填土合算1.0001.0001.00010000.0002淤泥质土合算1.0001.0001.00010000.0003粘性土合算1.0001.0001.0

50、0010000.0004粘性土合算1.0001.0001.00010000.0005粘性土合算1.0001.0001.00010000.0006粘性土合算1.0001.0001.00010000.0007粘性土合算1.0001.0001.00010000.000- 设计结果 - 结构计算 -各工况：内力位移包络图：地表沉降图：- 环梁选筋结果 - 钢筋级别选筋As1HRB3355D20As2HRB3353D20As3HPB235d8200- 截面计算 - 截面参数 桩是否均匀配筋 是 混凝土保护层厚度(mm)50桩的纵筋级别HRB335桩的螺旋箍筋级别HRB335桩的螺旋箍筋间距(mm)150弯矩折减系数0.85剪力折减系数1.00