隧道支护结构设计方案(3)

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?900·2000，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）?

23

=42.7*（7.6+y）+0.9*?88.2*（0.34+y）+158.8*y/2+39.6*y/6?

32

5.94y+71.46y+91.5y-576.1=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MMAX1

由Q=0得：

2

42.7=34+12.1*y/2

得y=1.2m Mmax！=69KN-m/m 2、P0以下最大弯矩Mmax2计算： 由Q=0得：

2

2*46.3=0.9*（114.2*y+33.71* y/2） y=0.81m

23

Mmax2=2*46.3*0.81-0.9*（114.2*0.81/2+33.7*0.81/6） =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。

Mmax3=8.4*（0.41+6.5）+25.6*（0.64+4.9）+15.8*（0.54+2）

3

+11.5*1.64/6=248.3KN-m/m （五）配筋计算：

选择钻孔灌注桩?900·2000，砼C25，主筋12?20

3

As=3768mm

（fy?As）/（fcm?A）=0.149

21/2

?=1+0.75*0.149-?（1+0.75*0.149）-0.5-0.625*0.149? =0.310

?t=1.25-2*0.310=0.630

3

?M?=2/3*11.9*（450*sin??）+300*400*3768*? sin?? + sin??t?/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

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 1.60 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

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 □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： 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?610*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： ?610*10的钢管截面特征系数：

222

A=π（350-295）=18840mm

444

I=π/64（D-d）=848035500mm

3

W=I/R=2780444.3mm

1/2

I=（I/A）=212.2mm =L/I=30.6

查表：?=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

2

M1=1/10*（1.25*1.6+10）*6.5=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：

36

f=N/（?A）+M/W=777*10/0.914/18840/2+55.75*10/2780444.3 =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LO=20米 ? =20/0.212=94.3，查表得?=0.588

3

f= N/（?A）=777*10/（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：

Mmax=1/12*77.7*1.25*8=518 KN-m/m

26

?=518/（11.9*700*1065）*10=0.0548

?S=0.97

622

As=518*10/（300*0.97*1065）=1671.4mm 实取6?20有=1884 mm斜截面强度计算：

V=1/2*（77.7*8）*1.25=388.5KN

0.25fcbhO=0.25*11.9*700*1065=2217.9?V 0. 07fcbhO=621.0?V

按构造配筋，选用?8·200四肢箍

七，立柱强度计算：

1、 上段钢立柱采用?325*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、?325*6钢管特征系数及强度验算：

2

A=6010mm

4

I=76474487.26mmI=112.8

L0=7.5米， ? = L0/I=66.5 查表得 ? =0.769

3

? =N/（?A）=155.7*10/（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

2

P=155.7+3.14*0.45*4*25=219.3KN

F=?Df5L=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

2

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。

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