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，富水性差，透水性弱，孔隙潜水标高为10.5～11.0m，地下水水量小。 土层 ①1 ①2 ② ③ ④1 重度γ 3（KN/m） 18.5 18.8 19.9 19.3 19.5 直剪快固 C（KPa） (10) 16.0 40.9 16.4 (54.7) φ（度） (15) 12.1 14.0 11.4 (15.5) 渗透系数 Kv 8919 14.18 181.12 (7.11) KH 273.5 8.89 77.12 (3.02) ④2 20.0 54.4 19.2 0.552 0.219 注： ( ) 内为经验值。 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：

计算区段的划分 区段 段位号 地面和地面荷载（Kpa） 东段南和北侧 CDEF、HJK 25 北侧局部 KLMN 25 西段 ABC、QRSTU、OP 25 1.3土压力系数计算 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

20

主动土压力系数：Kai=tg（45-Ψi/2）

20

被动土压力系数：Kpi=tg（45+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

土层 ①1 ①2 ② ③ ④1 ④2 Kai 0.589 0.653 0.610 0.670 0.578 0.505 √Kai 0.767 0.808 0.781 0.819 0.760 0.711 Kpi 1.638 1.493 1.729 1.980 √Kai 1.280 1.222 1.315 1.407 1.4土层侧向压力计算的约定 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：

土层 ①1 ①2 ② ③ ④1 ④2 厚度（M） 1.0 1.7 2.1 0 0 8.8 （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）×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：

23

1.2×2.0×(113.6+29.2×y)=(153.1×y/2+39.6×y/6)×0.9

22

5.94 y+68.9 y-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

2×29.2=(153.1×y+39.6×y/2)×0.9 得：y=0.4m

23

Mmax=(113.6+29.2×0.4)×2-0.9×(153.1×0.4/2+39.6×0.4/6=239.2KN-M/M （五）、配筋计算：

选择挖孔灌注桩φ900@2000，砼C25，主筋10Φ20

3

AS=3140mm

(fy×AS)/(fcm×A)=0.124

21/2

α=1+0.75×0.124-[(1+0.75×0.124)-0.5-0.625×0.124]=0.307 αt=1.25-2×0.307=0.635

3

[M]=2/3×11.9×(450×sinπα)+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

34

(m) (KN/M) (Kpa) (度) (Kpa) （MN/M） 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

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