【導(dǎo)讀】部分是上海地鐵7號(hào)線昌平路站基坑施工組織設(shè)計(jì)。采用鋼支撐，平面布置形式，支撐內(nèi)力計(jì)算使用山肩邦男法。鋼支撐強(qiáng)度驗(yàn)算.........

　　

【正文】 1 1 0 0 . 9 5Ex xEAN ? ? ? ? ?? ? ??； xm? ── 等效彎矩系數(shù)，設(shè)計(jì)中取 1； x? ── 長細(xì)比， 取支撐軸力 KNN ???? 計(jì)算構(gòu)件段最大彎矩 mknM x /? 毛截面積 A= 2mm 計(jì)算得 ?? 2/mmN 215 2/mmN 不滿足穩(wěn)定性 彎矩作用平面外的穩(wěn)定性 : 26 fxWMAN xtxy ??? 1????? （ 211） 截面影響系數(shù) ?取 整體穩(wěn)定性系數(shù) ? 取 22 /2 1 5/ 9 6 mmNfmmN ???? 滿足穩(wěn)定性 支撐不滿足穩(wěn)定性條件的處理 : 采用臨時(shí)立樁柱措施 ,通過增加中間支撐點(diǎn) ,減小支撐跨度 ,以達(dá)到支撐穩(wěn)定性的要求 .此時(shí)支撐位雙跨結(jié)構(gòu) . ml ?? mKNq /? mkNM x ?? mmix ? ??x xxi l? 查表得 ?n? ?x? 22 215/ mmfmmN ???? 滿足設(shè)計(jì)要求 基坑底部土體的抗隆起穩(wěn)定性驗(yàn)算 按普朗德爾求地基承載力的假定，假定樁底的平面為基準(zhǔn)面，滑線形狀如圖 所示，按下式進(jìn)行驗(yàn)算： qhh CNNhK d Cqds ?? ?? )(n?? （ 212） 27 圖 23 基坑底部抗隆起穩(wěn)定性驗(yàn)算圖示 式中 sK ── 抗隆起安全系數(shù)（二級(jí)基坑取 ）； ? ── 坑外地表至樁底各土層天然重度的加權(quán)平均值， 3kN/m ； n? ── 坑內(nèi)開挖面以下至樁底各土層天然重度的加權(quán)平均值 , 3kN/m ； h ── 基坑開挖深度，最深處 14mh? ； dh ── 樁的嵌固深度， 13mdh ? ； q ── 坑外地面超載，取 220kN/m ； c 、 ? ── 基坑開挖面以下的土體強(qiáng)度指標(biāo)； qN 、 cN ── 地基土的承載力系數(shù)，其中， 2 ta nta n 2 eqN ???? ? ?（45 ）， ?tan/)1( ?? qc NN ??? ta n02 )2/45(ta n eN q ?? 02 8 .5ta n002 )2/(ta n ?e?? 155? a n 11 5 . 5 5t a n/)1( 0 ???? ?qc NN 3n 1 0 . 7 3 1 8 . 6 2 . 2 7 1 8 . 8 1 8 . 6 31 m3 k N /? ? ? ??? 28 2. 26. 792. 6115. )(n ????? ??????? ?? ）（qhh CNNhK d Cqds ?? 即基坑抗隆起滿足要求。 抗?jié)B驗(yàn)算 在地下水位較高的地區(qū)基坑開挖以后，地下水形成水頭差 hw，使地下水由高處向低處滲流。當(dāng)滲流力較大時(shí)，就有可能造成基坑底部的滲流穩(wěn)定性破壞。如圖 ,基坑抗流穩(wěn)定的安全系數(shù)應(yīng)滿足下式： 圖 24 基坑抗?jié)B穩(wěn)定性驗(yàn)算圖示 scK i i? （ 212） 式中 ci ── 坑底土體臨界水力坡度，根據(jù)坑底土的特性計(jì)算， ( 1) (1 )csi d e? ? ?； ? ── 坑底土體的相對密度， 3g/cm ； e ── 坑底土體天然孔隙比； i ── 坑底土體滲透水力坡度， wi h L? ； wh ── 基坑內(nèi)外土體的滲流水頭 （ m），取坑內(nèi)外地下水位差，見圖 ； L ── 最短滲徑流線總長度（ m）， vhL L m L????； hL? ── 滲徑水平段總長度， m； 29 vL? ── 滲徑垂直段總長度， m； m ── 滲徑垂直段換算成水平段的換算系數(shù)，本基坑取 ； sK ── 抗?jié)B流或抗管涌穩(wěn)定性安全系數(shù)，取 ～ 。本基坑取 ； 本基坑坑底為②－ 4d2－ 1 粉細(xì)砂，根據(jù)詳細(xì)勘察和現(xiàn)場試驗(yàn)資料 ? ， ，所以有： ( 1 ) ( 1 ) ( 2. 70 1 ) /( 1 0. 80 6) 0. 94csi d e? ? ? ? ? ? ?， 1 . 5 ( 2 6 . 6 1 2 1 3 1 ) 5 4 . 9 2Lm? ? ? ? ? ?， ( 2 13 3 ) / h L? ? ? ? ? ? 0. 94 / 0. 39 2. 41 2. 0sK ? ? ?，因此，基坑底抗?jié)B穩(wěn)定性驗(yàn)算滿足要求 。 基坑底板穩(wěn)定性驗(yàn)算 基坑底板的穩(wěn)定條件： Σ H178。 ?s ≥ Fs178。 ?w178。 h （ 213） 式中： H — 基坑底至承壓含水層頂板間距離， m； ?s — 基坑底至承壓含水層頂板間的土的重度，取 18 kN/m3； h — 承壓水水頭高度至承壓含水層頂板的距離， m； ?w — 水的重度，取 10 kN/m3； Fs — 安全系數(shù)，一般為 ～ ，本工程取 。 Σ H= ? 滿足 條件 整體圓弧滑動(dòng)穩(wěn)定性驗(yàn)算 有支護(hù)的基坑的整體穩(wěn)定分析，采用圓弧滑動(dòng)法進(jìn)行驗(yàn)算。分析中所需地質(zhì)資料要能反映基坑頂面以下至少 2～ 3 倍基坑開挖深度的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件。當(dāng)考慮內(nèi)支撐作用時(shí)，通常不會(huì)發(fā)生整體穩(wěn)定破壞。因此，對只設(shè)一道支撐的支護(hù)結(jié)構(gòu)，需驗(yàn)算整體滑動(dòng)，對設(shè)置多道內(nèi)支撐時(shí)可不作驗(yàn)算。本車站基坑采用多道支撐，故不進(jìn)行整體穩(wěn)定性驗(yàn)算。 南端 結(jié)構(gòu)支護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算 建筑物絕對標(biāo)高 +，整平后標(biāo)高 +，實(shí)際挖深 ，結(jié)構(gòu)外側(cè)地面附加荷 30 載為 20Kpa 。 土層分布 表 29 土層分布表 層號(hào) 土層名稱 厚度 黏聚力 c 重度 r 1 填土 1015 2 粉質(zhì)粘土 24 3 灰色粉質(zhì)粘土 12 4 淤泥質(zhì)粘土 12 5 灰色粘土 15 6 草黃色粉土 49 土層側(cè)向土壓力計(jì)算 按照郎肯土壓力計(jì)算公式 粘性土主動(dòng)土壓力 aaza kckqrP 2)( ??? (214) 粘性土被動(dòng)土壓力 ppza kckrP 2?? （ 215） 主動(dòng)土壓力 11Pa =（ 20+*） **15*= 22Pa? （ 20+*） **24*= 21Pa =（ 20+*+*） **24*= 22Pa =（ 20+*+*） **13*= 31Pa = （ 20+*+*+*） **13*= 31 32Pa =（ 20+*+*+*） **13*= 41Pa =（ 20+*+*+*+*9） **13*= 42Pa =（ 20+*+*+*+*9） **15*= ?底Pa （ 20+*+*+*+*9+* ）**15*= 51Pa = （ 20+*+*+*+*9+*15 ）**15*= ?52Pa （ 20+*+*+*+*9+*15 ）**15*= ?61Pa （ 20+*+*+*+*9+*15+* ）**49*= 被動(dòng)土壓力： ?底Ep 2*15*= ?51Ep **+2*15*= ?52Ep **+2*49*= ?61Ep (*+*)*+2*49*= 凈土壓力 ： ?底E ?51E ?E ?E 南端土壓力分布圖如下： 32 圖 25 南端土壓力分布圖 33 支撐內(nèi)力計(jì)算 圍護(hù)擋土結(jié)構(gòu)的內(nèi)力采用山肩邦男近似解法進(jìn)行計(jì)算，其計(jì)算力學(xué)圖示如圖所示。 圖 26 山肩邦男近似解計(jì)算簡圖 山肩邦男近似解法的假定為： （ 1）在粘性土層中，墻體為底端自由的無限長彈性體。 （ 2）墻體背側(cè)土壓力在開挖面以上取三角形，開挖面以下為矩形，已抵消開挖面一側(cè)的靜止土壓力。 （ 3）開挖面以下土的橫向抵抗反力取被動(dòng)土壓力。 （ 4）支撐設(shè)置后即為不動(dòng)支點(diǎn)。 （ 5）下道支撐設(shè)置后，認(rèn)為上道橫撐的軸力保持不變且下道橫撐點(diǎn)以上的擋土結(jié)構(gòu)保持原來位 置。 （ 6）開挖面以下的板樁彎矩 M=0 那點(diǎn)假想為一個(gè)鉸，而且忽略鉸以下的墻體對上面墻體的剪力傳遞。 下面進(jìn)行結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算： 假定土層為均質(zhì)土層， c= Kpa， 020?? ， 3/ mKNr ? 基坑挖深 ，地面超載 20Kpa，設(shè)置四道鋼支撐 取 1m寬度計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)段， 四 道鋼支撐，間距為 距離為 ，第四 道支撐距坑底距離為 2m。 計(jì)算水土壓力： 開挖面墻背水土壓力 0aP hK?? （ 216） 34 in1 ??? ?aK k p aP a ** ?? 豎向土壓力轉(zhuǎn)換為側(cè)向土壓力的轉(zhuǎn)換系數(shù)，即側(cè)壓力系數(shù) ? 滿足： ?? arK? 開挖面以下根據(jù)假定，基坑底以下 x 處被動(dòng)土壓力減去靜止土壓力 x? 后的凈土壓力值： ( 2 )n p n px x K C K x? ? ? ?? ? ? ? （ 217） 式中 x ── 距坑底的深度， m。 2 1 0 . 8 4 1 . 6 8 1x x x??? ? ? ? ? ?（ 1 8 . 6 3 1 . 6 8 1 ） 3 1 .3 0 2 8 .1 2 1 1 .8 9 51 9 .4 0 5 2 8 .1 2xxx? ? ??? 即： 1 9 .4 0 5, 2 8 .1 2???? 根據(jù)受力圖式可得兩個(gè)靜力平衡方程： 0, 0AYM???? 由 0Y?? 得： 211020 2121 mmk imkkk xxNxhhN ???? ????? ?? （ 218） 由 ? ?0AM 得： 0)]31(21[)()(213102011110203???????????? ?? kkkkk ikkk ikimkkkmkkkmhhhNhhNxhhxhhx??????? （ 219） 式中 kN ── 第 k 道支撐的軸力， kN/m； 0kh ── 換算坑頂至坑底高度， m； ikh ── 第 i 道支撐距 當(dāng)前開挖面高度， m； kkh ── 最下一道支撐距當(dāng)前開挖面高度， m； mx ── 坑底至樁彎矩為零處的高度， m。 35 （ 1）第一道支撐處內(nèi)力計(jì)算： 此時(shí)， 0 ? ， 1 5mkh ? ，所以得， 321 9 . 4 0 5 1 6 . 7 7 6 . 7 732 m m mx x x? ? ? ? ? ?（ 1 1 . 8 9 5 2 8 . 1 2 1 9 . 4 0 5 5 ） （ 1 1 . 8 9 5 2 8 . 1 2 ） 51 1 . 8 9 5 6 . 7 7 6 . 7 7? ? ? ?211（ ） =023 化簡得： 326 . 3 1 5 1 9 . 8 0 7 2 6 2 . 4 0 5 2 7 0 . 3 6 7 0m m mx x x? ? ? ? 求得： ? 221 111 1 . 8 9 5 6 . 7 7 1 1 . 8 9 5 5 . 9 6 4 2 8 . 1 2 5 . 9 6 4 1 9 . 4 0 5 5 . 9 6422N ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? m1kN/? 取單位長度（即 1m）墻體計(jì)算彎矩公式如下： ikkik hNhM ???? 11361 ? 31 1 1 1 . 8 9 5 1 . 7 7 1 0 . 9 7 4 k6 N m /mM ? ? ? ?? （ 2）第二道支撐計(jì)算： 這里， 0 ? ， 1 10mkh ? ， 2 ? 所以， 321 8 . 4 0 5 1 ( 1 1 . 8 9 5 1 1 . 7 7 2 8 . 1 2 1 8 . 4 0 5 5 ) ( 1 1 . 8 9 5 1 1 . 7 7 2 8 . 1 2 ) 532 m m mx x x? ? ? ? ? ? ? ? ?211( 2 7 6 . 2 1 0 5 2 7 6 . 2 1 1 . 8 9 5 1 1 . 7 7 1 1 . 7 7 ) 023? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 化簡得： 326 . 1 3 5 1 1 . 8 9 5 1 1 1 . 8 8 2 4 7 7 . 2 0mmmxxx? ? ? ? 求得， ? 222 111 1 . 8 9 5 1 1 . 7 7 1 1 . 8 9 5 1 1 . 7 7 9 . 5 6 2 7 6 . 2 2 8 . 1 2 9 . 5 6 1 8 . 4 0 5 9 . 5 622N ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? m8kN/? 2 1 1 1 . 8 9 5 1 1 . 7 7 1 1 . 8 9 5 1 1 . 7 7 5 7 6 k N m55 / ? ? ? ? ? ? ???3 （ 3）第三道支撐處內(nèi)力計(jì)算： 其中， 0 ? ， 1 13mkh ? ， 2 8mkh ? ， 3 3mkh ? 同理， 36 321 8 . 4 0 5 1 ( 1 1 . 8 9 5 1 4 . 7 7 2 8 . 1 2 1 8 . 4 0 5 3 ) ( 1 1 . 8 9 5 1 4 . 7 7 2 8 . 1 2 ) 33