隧道支护结构设计方案(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

22

配筋选筋： 面积计算值(mm) 选筋计算 选筋实配 面积实配值(mm)

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：

土层 ①1 ①2 ② ③ ④1 ④2 厚度（M） 1.3 1.3 2.8 3.0 3.0 5.6

（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?900·1500，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）

23

304.5*y/2+39.6*y/6?

32

5.94y+137y+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MMAX1

由Q=0得：

2

77.7=9.2+8.4+18.4+59.7*y+12.9*y/2 得y=0.65m Mmax！=182.9KN-m/m 2、P0以下最大弯矩Mmax2计算： 由Q=0得：

2

1.5*126.3=0.9*（169.7*y+33.7* y/2） y=1.13m

23

Mmax4=126.3*1.13*1.5-0.9*（167.9*1.13/2+33.7*1.13/6） =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。

Mmax3=8.4*（0.41+6.0）+18.4*（0.53+4.7）+9.2*（0.41+1.9）

23

+59.7*0.9/2+12.95*0.9/6=197.1 KN-m/m （五）配筋计算：

选择钻孔灌注桩?900·1500，砼C25，主筋10?20

3

As=3140mm

（fy?As）/（fcm?A）=0.124

21/2

?=1+0.75*0.124-?（1+0.75*0.124）-0.5-0.625*0.124? =0.307

?t=1.25-2*0.307=0.635

3

?M?=2/3*11.9*（450*sin??）+300*400*3140*? sin?? + sin??t?/3.14=610.0?1.25*1.5*182.9=342.9 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) 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

34

(m) (KN/M) (Kpa) (度) (Kpa) （MN/M） 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

22

配筋选筋： 面积计算值(mm) 选筋计算 选筋实配 面积实配值(mm)

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)

2

(mm) (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：

土层 ①1 ①2 ② ③ ④1 ④2 厚度（M） 1.3 1.6 2.9 3.7 6.3 （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）

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