南京某地铁站围护结构设计方案.docx

南京地铁向兴站围护结构设计方案

第1章 围护结构设计说明

1.1 概述
1、设计依据
（1）南京地铁二号线一期工程向兴路站施工设计的相关图纸及业主的招标文件；
（2）《南京地铁二号线一期工程的D2-TA01标向兴路站岩土工程详细勘察报告工程编号：2003—08—K08》；
（3）国家现行的有关设计、技术及验收规范；
　　2、设计范围
　　本围护结构设计范围包括车站、商业区、风道及1、2、5、6号出入口的基坑围护结构。
　　3、设计原则及标准
　　（1）围护结构不作为主体结构一部分，仅作为临时结构设计。
（2）根据相关图纸及现场实地踏勘，车站深度达16.5ｍ左右，基坑西侧紧靠交通要道，应按一级基坑设计，基坑地面最大沉降25mm，围护结构最大水平位移30mm。商业区及附属结构基坑深在9ｍ左右，周围目前无重要建筑，可按三级基坑设计, 基坑允许地面最大沉降54mm，围护结构允许最大水平位移72mm。
（3）围护结构应满足基坑稳定要求，不产生倾覆、滑移和局部失稳，基坑底部不产生隆起、管涌；支撑系统不失稳，围护结构构件不发生强度破坏。钢管内支撑预加轴力按支撑设计轴力的40－60%设计。
（4）基坑围护结构设计必须遵循根据检测与监测结果进行动态设计与信息化施工相结构的原则。
（5）结构的净空尺寸应满足地铁建筑限界及各种设备使用功能的要求、施工工艺要求。施工中要考虑误差等因素的影响，施工误差的允许量值为5ｃｍ，围护结构垂直度允许偏差≤1%。
（6）地面超载平均按20KPa考虑。
（7）总结南京河西地区属河漫滩地层的特殊的地质条件及水文状况，在本次施工应充分利用在南京地铁一期工程西延线奥－元区间深基坑施工中积累的经验，为向兴路站施工打下良好基础。
（8）总结利用本企业在地铁一期工程西延线TA25标的人员以及在保质保量的前提下抢工期的综合施工能力。
（9）由于本工程项目任务量大，含一个车站、一个大型地下商场，总工期16个月，2005年全运会将在此举办，而本工程施工场地占用全运会广场，为不影响的全运会的举办，所以围护结构设计及基坑开挖支护充分考虑以按时完工为前提。
（10）本工程西临正在施工奥体中心主会场，东靠正在施工的联强国际大厦、宋都大厦以及将动工的南京市新市政府大楼，南北两侧有在建的青石埂路及纬八路，周边环境近期之间变得比较复杂，尤其是联强大厦深基坑与本标的商业区深基坑仅7ｍ间距，所以本基坑围护必须充分考虑周边环境的影响，并鉴于此情况，本投标人已与联强国际大厦等相邻单位签订共同协作施工的意向协议书。
1.2 工程概况
向兴路站工程位于南京河西地区的经四路路中，平行道路南北方向布置。该工程由车站和商业建筑组成。东、西两侧分别有联强大厦和奥体中心建设项目。
车站为地下二层岛式车站，车站主体总长度为：192.10米，车站宽度：21.30米，车站标准段高度约13.30米，顶板埋深约3米，基坑开挖深度约16.50米。

车站由车站主体、西侧两个独立出入口、东侧两个与商业混合出入口及南北两端各一座风道组成。结构型式为钢筋混凝土箱形框架结构。
商业建筑紧邻车站东侧，为地下一层建筑。有5个通道与车站相连接，有2个商业出入口。地下商业面积为8000余平方米，其结构形式为地下单层框架结构。
车站及商业建筑仅位于经四路及规划绿地的下方，由于河西地区正处于全面开发建设时期，周边均为已开的重要建筑。向兴路场地地垫平坦，现地面高程约在7.80－8.95之间。
1.3 工程地质与水文地质条件
1．资料来源
本工程施工设计的地质资料由中国化学工程南京岩土工程公司提供，资料名称为《南京地铁二号线一期工程XK01标向兴路站岩土工程详细勘察报告工程编号：2003—08—K08》。
2．工程地质条件
向兴路站地形平坦，现地面高程约在7.64~8.59m，原地面高程约在6.00m左右，人工堆填土约2.00m。地貌类型属长江低漫滩。场地地势基本平坦。
车站所在场地范围内自上向下土层分布特征见下表：
时代
成因
层号
地层名称
颜色
状态
特征描述
分布状况
层底埋深
(m)
厚度（m）
层
亚层
最小~最大
最小~最大
Qml
①
1
杂填土
灰黄杂色

以砼块、碎砖、碎石等建筑垃圾为主，夹以粘性土。结构松散。
均布
0.50~4.50
0.50~4.50
Qml
①
2b
素填土
褐黄色
可~软塑
含少量碎砖、碎石，主要由褐黄色粘性土组成。
均布
2.00~5.20
0.80~5.20
Qml
①
3
淤泥
黑灰色
软~流塑
含有机质及多量腐植质，主要为塘泥。
零星分布
2.70~3.80
0.50~0.70
Q4al
②
1a3
粘土
灰黄色
软塑
含少许氧化铁，偶含零星贝壳，夹有少许粉土，局部有植物根，含有机质。
零星
分布
2.80~5.20
0.30~2.00
Q4al+l
②
2b4
淤泥质
粉质粘土
灰色
流塑
含有机质及少许腐植质，夹少许粉土薄层，土质较为均匀。
均布
7.80~10.50
3.40~6.80
Q4al
②
3d3
粉砂
灰色
稍密
含少许腐植质，夹有粘性土薄层，局部为粉土。
均布
12.50~16.50
2.90~7.80
Q4al
②
3d2
粉砂
灰色
中密
偶夹有粘性土薄层，局部含少许腐植质，含云母，砂质较为均匀。
均布
18.10~24.60
4.50~11.00
Q4al
②
4d1
粉细砂
灰色
密实，局部中密
含少许腐植质，含云母。
均布
38.50
16.00
Q4al
②
5d1
粉细砂
灰色
密实、局部中密
含云母、砂质较为均匀，局部含少许腐植质。
均布
47.00
8.50
Q4al
②
6d1
细砂
灰色
密实
含零星卵砾石，粒径大小不等，级配较为良好，裂隙欠发育。
均布
63.70
16.70

K1g-1
粉砂质泥岩
褐红色

岩芯完整，取芯率100%，风化较为严重，强度低，为强风化层
未钻穿

注：车站底板坐落在②-3D2土层中，地下商业底板坐落在②-3D3土层中。

承载力特征值建议值
层号
土 层 名 称
室内试验承载力标准值fak（KPa）
静力触探
承载力标准值
fak（KPa）
标准贯入试验
承载力标准值
fak（KPa）
螺旋板载荷试验
f0（kPa）
承载力特征值
建议值
fak（KPa）
查表法
计算法
②-1a3
粘土
75.8
77.6
84.0
84.0
155
80
②-2b4
淤泥质粉质粘土
58.8

68.0
65.0
102.2
65
②-3d3
粉砂

140.0
130.0
188.0
130
②-3d2
粉砂

170.0
165.0
300.0
150
②-4d1
粉细砂

200.0
200.0

175
②-5d1
粉细砂

210.0

200
②-6d1
细砂

260.0

210
K1g-1
粉砂质泥岩

400

土的物理性质指标（平均值）
层号
名称
含水量
土重度
孔隙比
液限
塑限
塑性指数
液性指数
W
γ
eo
WL
WP
IP
IL
%
KN/m3

%
%
%
%
②-1a3
粘土
36.1
17.9
1.062
43.9
26.0
17.9
0.59
②-2b4
淤泥质粉质粘土
43.1
17.4
1.220
40.6
24.8
15.8
1.20
②-3d3
粉砂
29.1
18.3
0.866

②-3d2
粉砂
29.0
18.4
0.844

②-4d1
粉细砂
25.2
18.8
0.737

②-5d1
粉细砂
21.3
18.6
0.717

②-6d1
细砂
18.6
19.6
0.605

土的抗剪强度指标（平均值、标准值）
层号
名 称

直剪固快
三轴快剪
三轴固快
三轴固结
无限侧抗压强度
十字板抗剪强度及灵敏度
总应力法
有效应力法
粘聚力
内摩擦角
粘聚力
内摩擦角
粘聚力
内摩擦角
粘聚力
内摩擦角
Cq
φq
Cuu
φuuk
Ccu
φcu
C’cu
φ’cu
qu
St
Cu
St
kPa
度
kPa
度
kPa
度
kPa
度
kPa

kPa

①-2b
素填土
平均值
23
22.9

标准值

②-1a 3
粘土
平均值
28
16.5

标准值
13.7
11.4

②-2b4
淤泥质粉
质粘土
平均值
23
10.3
16
2.8
5.3
19.8
17.6
24.9
46
8.06
45.5
3.2
标准值
19.3
7.5
14
2.0
4.2
16.3
12.5
21.9
36.7

②-3d3
粉砂
平均值
20
28.5

11
30.8
9.2
34.0

标准值
16.3
22.2

7
29.5
5.4
32.9

②-3d2
粉砂
平均值
9
31.4

8
32.3
8.8
33.5

标准值
5.3
29.5

4
31.1
5.6
32.2

②-4d1
粉细砂
平均值
6
31.6

9
34.3
7.5
35.1

标准值
5.4
30.5

7
33.3
5.1
34.4

②-5d1
粉细砂
平均值
9
31.7

标准值

②-6d1
细砂
平均值
8
33.1

标准值

各地基土层基床系数
方法
指标值

层号
室内固结法
标贯
计算法
规范查表法
螺旋板试验
旁压
试验法
基床系数
建议值
Kx
Kv
K
K
Kv1
Kx
Kx
Kv
MPa/m
MPa/m
MPa/m
MPa/m
MPa/m
MPa/m
②-2b4
7.8
9.5
3.6
1~8
16.4
7.5
6.0
6.5
②-3d3
20.8
19.2
16.2
10~15
17.7
16.3
15.0
16.5
②-3d2
23.1
23.5
27.2
15~25
28.8
34.9
22.0
20.0
Kx、Kv：分别为水平及垂直向基床系数（MPa/m）。
各地基土层的静止侧压力系数K0及孔隙水压力系数Af建议值见下表：
指标含义
指标值
层号
室内试验法
公式计算法
查表法
建议值
K0
Af
K0
Af
K0
Af
K0
Af
②-2b4
0.51
0.42
0.63

0.75~0.80

0.60
0.42
②-3d3
0.29
0.05
0.46

0.40~0.50

0.45
0.05
②-3d2
0.28
0.02
0.47

0.36~0.50

0.40
0.02
②-4d1
0.21
0.01
0.44

0.40~0.50

0.35
0.01
Kai、Kpi系依据“JGJ120-99”规范第3.4.3、第3.5.3条计算求得，其中取三轴有效内摩擦角。
3.水文地质条件
根据向兴路站勘探资料，向兴路站长江漫滩相沉积物呈二元结构，上部主要以淤泥质粉质粘土为主，下部以砂性土为主，因而场地地下水类型上部属孔隙潜水，深部砂层中地下水具微承压性，属承压水。
地下水主要补给来源为大气降水入渗。深部承压含水层中地下水与长江有水力联系。
地基土的渗透性表明：②-2B4层淤泥质粉质粘土层为微透水~不透水层，为相对隔水层；②-3D3、②-3D2、②-4D1、②-5D1、②-6D1层为弱透水~透水层，为场区的主要含水层，综合厚度达54.20m。

1.4 业主在投标文件中对基坑工程的要求
1．基坑施工时除应考虑土压力外，还应注意基坑周边可能存在的车辆、堆载施工材料等施工荷载。施工单位应根据自己的场地布置及堆料情况确定施工荷载标准值，一般该荷载标准值不小于20kpa，基坑周边严禁超堆荷载。
2．紧邻经四路（江东南路）一侧的基坑顶面还要考虑有大型载重车辆正常通行，大型车辆的荷载标准值应根据有关荷载规范取用。
3．基坑设计以经交管部门批准的施工期间道路交通组织方案为依据。原则上是分成两期施工。第一期将车站和商业同时围档，待车站和商业施工完毕后恢复部分道路，进行第二期围档，第二期围档主要是对出入口进行围档施工。
4．围护结构按临时结构设计，不考虑作为永久结构的一部分。
5．根据结构防水设计要求，结构墙与围护桩为密贴形式。因此，在施工放线时要使围护结构留有合理的施工误差，该施工误差一般≤100mm。
6．该站位地下水丰富、水位较高、渗透性强，场地距离长江较近且基坑低于长江水位。因此，基坑施工时，应注意围护结构的隔水作用以确保防止流砂、管涌等不良地质现象发生，保证基坑稳定。
7．基坑开挖时，应注意时空效应，要及时支撑或打锚。基坑周边地面应设置排水沟，避免漏水、渗水进入坑内；加强对基坑变形的监控量测，发现异常情况时，应立即停止开挖，并采取相应应急处理措施。

1.5 基坑围护结构设计方案
1.5.1围护结构设计参数
基坑围护结构设计参数详见下表：
层号
天然
重度
γ
(KN/m3)
直剪固快
三轴Cu
静止侧压力系数
K0
渗透系数
主动土
压力系数
被动土
压力系数
总应力法
有效应力法
Cqk
φqk
Ccuk
φcuk
Ccuk
φcuk
KV
KH

Kai

Kpi
KPa
度
KPa
度
KPa
度
×10-6cm/s
×10-6cm/s
②-1a3
17.9
13.7
11.4

②-2b4
17.4
19.3
7.5
4.2
16.3
12.5
219
0.60
0.59
3.47
0.46
2.19
②-3d3
18.3
16.3
22.2
7
29.5
5.4
32.9
0.45
500
1000
0.30
3.38
②-3d2
18.4
5.3
29.5
4
31.1
5.6
32.2
0.40
1000
5000
0.30
3.28
②-4d1
18.8
5.4
30.5
7
33.3
5.1
34.4
0.35
1000
5000
0.28
3.60
钻孔灌注桩参数详见下表：
层号
①-1
①-2b
②-1a3
②-2b4
②-3d3
②-3d2
②-4d1
qsik
20
20
40
18
30
50
70
qpk

700
1100
注：1.qsik、qpk为桩极限侧阻力、端阻力标准值（KPa）。
2.设计参数应以业主提供的地质详勘资料为准。

1.5.2围护方案的选择
围护方案主要考虑工期的影响因素。为了减少施工措施对施工进度的影响，加快施工进度，基坑内不宜大面积采用水平支撑系统。
1、车站基坑
车站基坑开挖深度较深（16.5m，局部17.4m），周围没有放坡的条件，也不宜采用无支撑的围护结构（重力式挡墙、LXK工法等），宜采用有支撑的围护体系。车站如果全部采用有支护的围护体系，则只能先施工车站后施工商业区，这样给工期要求带来很大压力，甚至不能按要求完工。为此投标人考虑采用有支撑和无支撑相结合的方法，即商业基坑底以下部分采用有支撑的围护体系，以上采用悬臂体系。这样可省去二道支撑，并且车站与商业可同时施工，为按时完成工程奠定了良好基础。
2、商业基坑
商业基坑较浅，但较宽。如果采取有支护的结构型式则施工措施比较复杂，又会对施工构成较大干扰，影响施工进度。为此商业部分本投标人决定采取无支护的围护体系。
1.5.3围护结构型式比选
接到标书后，本投标人组织人力对现场进行多次实地踏勘，结合向兴路车站的环境和地质特点以及在河西地区的施工经验，对多种基坑围护结构型式从工期、可靠性、经济性上进行了认真的比选：（详见《向兴路车站基坑围护结构设计方案综合比选表》）
1．钻孔灌注桩+止水帷幕
优点：钻孔灌注桩是一种施工设备普及、工艺简单、技术成熟可靠并且适应性很强的基坑围护结构，被广泛应用于南京地区各种复杂地层的基坑工程中。在地下水位很高的地层中配合各种止水帷幕也能得到很好的挡土止水效果。在结构抗浮不满足时可以兼作抗拔桩。桩体刚度较大，对控制基坑变形较有利，适宜在一级基坑中使用。
缺点：现场有污染，需设排污措施。
2．地下连续墙方案
优点：地下连续墙是一种工艺先进、技术成熟、安全可靠的基坑围护结构，被广泛应用与软土地层且地下水位高的基坑围护工程中。地下墙刚度大，整体性好，不仅可以很好的用作施工期间的基坑挡土止水围护结构，能较好的控制地面沉降，同时也作为永久结构侧墙（或侧墙的一部分）使用。
缺点：工程造价高，施工工艺复杂，槽段接头施工质量较难保证，给结构防水带来困难。
3．钻孔咬合桩方案
钻孔咬合桩为拄列式钻孔灌注桩围护结构的基础上进行了改进，是一种新型的围护结构形式。咬合桩分素混凝土桩和钢筋混凝土桩。钻孔咬合桩墙强度及刚度均较大，可作为永久结构的一部分，在结构抗浮不满足时可兼作抗拔桩。
优点：钻孔咬合桩具有施工噪音低，无泥浆污染、造价低、止水效果好等优点。
缺点：造价较高、施工设备少，钻孔咬合桩对施工精度、工艺和混凝土配合比均有严格要求，否则桩体无法形成充分咬合。根据元通站施工经验，在地下水位高的粉砂地段成桩困难。
4．SMW桩方案
此工法在日本应用较多，是用特制的多轴型深搅桩机在现场向一定深度钻掘，同时在钻头处喷出高掺量的水泥强化剂与地基土进行反复混合搅拌，然后在水泥土混凝土体未硬化前靠自重插入一定断面的H型钢或钢板桩作为其应力补强筋。待水泥土固化后便形成了一道具有一定强度和刚度的无接缝“连续墙”。SMW桩墙既能承受侧压力又能止水。如能采用技术措施，用后将H型钢拔出重复使用，则经济效益更好。
SMW桩的缺点：该工法受专用设备的影响较大，国内施工设备少，专用H型钢缺。一旦租用不到合适的机器设备，将对工期带来较大的影响。占用施工空间较大，同深度基坑成功范例少。珠江路车站基坑采用类似的围护结构，但其地质条件优于本标段，根据上海经验，桩长达26m以上，现有机械难以施工。另外，该工法对变形控制要求较高，过大的变形将导致型钢不能拔除，型钢一旦不能拔除，则造价是非常高的。碎石桩施工时挤压土体，极易造成H型变形。
5．LXK工法
LXK工法是利用加筋水泥土搅拌桩结合大直径水泥土地锚的一种新型工法。
在车站深基坑中，LXK工法被排除，只能在商业区基坑中使用。其缺点是只在广东试用过，而在南京没有成功先例，并且针对河西地区的地质情况，能否完全发挥其功效尚难确定。其次，LXK工法为专利工法，施工设备均要专利设备，对施工各方面带来影响。LXK工法施工必须是在大直径地锚达到设计强度后才能进行下一步开挖，对工期影响大。
1．5．4 比选结果
经过以上对工期、道路保护、安全、造价等因素的综合比选，决定采用围护方案如下：
a.车站围护结构采用钻孔灌注桩与有支撑和无支撑相结合的围护型式。
b.商业部分与出入口的围护采用重力式挡墙和放坡相结合的围护型式。

向兴路车站基坑围护结构设计方案综合比选表

工法名称
方案一
方案二
方案三
方案四
门式悬壁钻孔桩围护（主推方案）
深浅基坑分期开挖施工围护（备用方案）
大基坑环形支撑围护
上层大放坡围护（优化方案）
横剖面示意图

方案综述
商业区无支撑开挖，上部放坡，下部重力式挡土墙，车站上部门式悬壁钻孔桩,下层钻孔桩内支撑上层基坑深取9.7米,放坡开挖上部4米,坡度为1:1.5,下部采用搅拌桩重力式挡土墙。下层基坑深取6.8米,两侧分别采用深浅不一的钻孔桩,深桩为两门式结构，深桩长29.7米,前排间距1.2米,后排间距3.6米，两排桩中间土体用深搅桩加固。浅桩长17米，深搅桩止水。
围护同时施工，基坑分两期开挖，先施工车站基坑，待车站主体施工完毕后再开挖商业区基坑，施工商业区主体。车站基坑深取16.5米,围护桩采用SMW工法或钻孔桩，采用SMW工法：桩长30米，由直径850，间距600深搅桩及H700型钢，间距900构成；钻孔灌注桩：桩长均为30米靠马路侧桩径1000ｍｍ，间距1200ｍｍ，靠商场部分桩径850mm，间距1050mm，深搅桩止水。商业层基坑深取9.7米,全部采用水泥土重力式挡墙。
上层基坑深9.7，下层基坑深取6.8米，两桩围护采用SMW工法或钻孔桩，深桩长32米，浅桩长18.5米，由直径850，间距600深搅桩及H700型钢，间距900构成。车站基坑内侧采用钻孔桩，桩长17米，间距1.05米，止水帷幕由深搅桩直径700，间距500构成。
优化改道，车站及商业区上层全部放坡，下层钻孔桩加内支撑，上层基坑深取9.7米,放坡开挖,坡度为1:1.5,中间留3米宽平台,下层基坑深取6.8米,中间基坑采用钻孔桩,桩长17米,间距1.05米,累计420根,背后用直径70cm搭接15cm,深搅桩止水。
工期
15.5月
17.5月
17.5月
14月
造价
13218050元
用SMW16235682元，用钻孔桩16744728元
用SMW18321567元，用钻孔桩18953286元
11677900元
优点
1.能满足工期要求；2.施工机械普遍；3.施工技术成熟、安全、桩体刚度较大；4.造价低；5.物资材料进出基坑方便；6.中间无排桩节省凿桩时间与费用。
1.施工技术较成熟；2.物资材料进出基坑方便。
1.施工技术较成熟；2.施工机械普遍。
1.能满足工期要求；2.施工机械普遍；3.施工技术很成熟，类似工程很普遍；4.造价很低；5.物资材料进出基坑方便；6.中间无排桩节省凿桩时间与费用。7.所有工程部均能同时施工，能及时提供奥体中心广场施工用。
缺点
现场有污染，需设排污措施。
1.很难满足工期要求；2.SMW施工机械少H型钢缺乏；3.同类深度基坑成功先例少；4.SMW围护结构刚性小，型钢易变形难以拔出导致造价增高，而用钻孔桩造价较高。5.碎石桩施工对SMW桩影响较大。
1.难满足工期要求；2..基坑与联强大厦70m左右相邻段土体只有7m厚，支撑系统极易失稳；3.土方、材料、设备进出基坑不方便，施工组织难度大。
1.基坑西边为江东南路，公路需要向西改移20ｍ左右及改移西边高压电线杆，需与交管部门及电力协调。
综合评价
本方案技术成熟，工期有保证，造价较低，为主推方案。
本方案对基坑稳定性较好，采用SMW工法造价适中，工期能稍延后，不失为一种稳妥方案，所以本方案作为备用方案。
本方案施工组织难度大，且与联强大厦同时施工，协调困难，难以实施。
此方案主要制约因素在于道路改移，如能解决道路改移用地及管线迁移问题，则采用此方案。

1.5.5主推方案设计参数
通过综合比选和计算并经过专家研究讨论，决定采用如下设计方案：
1．基坑形式：采用围护结构、重力式挡墙和放坡开挖结合的形式。
（1）车站基坑分上下两部分，上部深7.5ｍ，靠公路侧采用无支撑门式悬臂钻孔桩，下层深9ｍ，采用钢管支撑支护；主体围护结构门式钻孔桩（29.7m）里侧一排Φ1000@1200mm，外侧一排Φ1000@2400mm，两排桩中间土体采用水泥搅拌桩加固，靠商业区侧钻孔桩（16m）Φ1200@1400mm，止水帷幕采用双排Φ600@450mm搅拌桩,钻孔桩与止水帷幕内净距150mm，靠公路侧止水帷幕深20ｍ，靠商业区侧深12ｍ，采用Φ650@500mm搅拌桩。
（2）商业区基坑深取9.7米,商业区放坡开挖上部4米,坡度为1:1.5,下部采用水泥土搅拌桩重力式挡土墙，墙厚3450ｍｍ深10700ｍｍ。
（3）为保证车站主体结构尺寸，车站主体围护结构桩体外放150mm，商业区重力式挡墙外放1500mm。
（4）施工流程：所有围护结构及基底加固施工→开挖车站和商业基坑上层7.5m厚土体→开挖车站下层土体→车站负二层主体结构施工→车站负一层及商业区主体结构施工→防水及回填施工。
2．基坑降水：基坑内外均采用深井及自渗井点降水。
3.地基加固：采用振冲碎石桩加固。
基坑围护结构详细设计见附件《围护结构设计图纸》。

1.5.6主推方案计算及结果
1.5.6.1车站深基坑门式桩整体计算
一、 计算模型及参数
为减少车站围护的横撑道数，提高施工速度，车站西侧围护结构采用门式框架，悬臂高度为7.5ｍ，按最不利工况计算该门式框架的内力及变形。

1、门式框架平面布置

2、门式框架计算模型
门式刚架之间土体以深搅桩加固，使两桩形成整体工作功效，取一榀钢架计算：A1为近基坑的桩；A2为远离基坑的桩。
3、门式框架计算过程
A1截面积为：
A2为换算截面积：，其换算直径
组合截面形心距A1中心
组合截面对形心轴的惯性矩：
I=I1+A1x2+I2+A2y2=0.0491×14+0.785×0.8692+0.0491×0.522+0.218×3.152=0.049+0.593+0.00359+2.136=2.781m4
内力计算（将最不利工况简化成如图计算简图）

式中EI=28000000×2.781=77868000KN.m2
Mmax=(2q1+q2)l2=(2×10+77.5) ×7.52=914KN
Qmax=(q1+q2)l=(10+77.5)=0.000142m=0.142mm
对面浅桩第一道支撑预加力为Qmax与7.5m以下3m土体侧压力的一半，即Q= Qmax+18.3×3××0.5×10=328+137.25=465.25kN.m
位移：
将Mmax按刚度分配在两个桩上
M1max=Mmax=×914=715KN.m
M2max=×914=199KN.m
计算结果表明：本刚架悬臂7.5ｍ，可以满足结构强度和基坑变形的要求。

4、门式框架钻孔配筋计算
利用上述计算结果，考虑到适度的安全储备。
4.1前排桩配筋计算
结构安全等级：2 级,重要性系数：1
混凝土强度等级 C 25 钢筋种类 2 Fy(N/mm*mm) 300 Fc(N/mm*mm) 11.9
圆柱直径D(mm) 1000 混凝土保护层a(mm) 50
前排最大弯矩值715 KM·m ，保险起见，实际M＝715＊1.4＝1008KM·m。
受压区混凝土截面面积的半圆心角 φ(度) 51.1
全部纵向钢筋的截面面计 As(mm*mm) 8531.5
Aｓ可配Ⅱ级钢筋14φ28，实际钢筋截面面积为8621，纵向钢筋配筋率 ρ(%) 1.09。
所以前排φ1000钻孔桩配筋取值14Φ28。
4.2后排桩配筋计算
后排最大弯矩值为199 KM·m ，保险起见，M取569KM·m。
受压区混凝土截面面积的半圆心角 φ(度) 51.1
全部纵向钢筋的截面面计 As(mm*mm) 4293.5
Aｓ可配Ⅱ级钢筋14φ22，实际钢筋截面面积为5322，纵向钢筋配筋率 ρ(%) 0.68。
所以后排φ1000钻孔桩配筋取值14Φ22。

5、门式桩稳定性验算
门式桩稳定性验算采用同济大学的启明星软件验算，验算结果如下：

抗管涌验算:
按砂土，安全系数K=1.476
按粘土，安全系数K=2.342
1.5.6.2 车站靠商业区侧围护桩计算
一、工程概况
向兴路站围护计算基坑开挖深度为9m，采用F1200@1400灌注桩围护结构，桩长为16m，桩顶标高为0m。计算时考虑地面超载20kPa。

共设3道支撑，见下表。
中心标高（m）
刚度（MN/m2）
预加轴力（kN/m）
-0.3
115.91
600
-3.3
115.91
0
-6.3
115.91
0

二、地质条件
场地地质条件和计算参数见表1。地下水位标高为-1m。
表1
土层
层底标高(m)
层厚(m)
重度(kN/m3)
j(°)
c(kPa)
渗透系数
(m/d)
压缩模量
(MPa)
m(kN/m4)
kmax(kN/m3)
2
-1.6
1.6
17.4
7.5
19.3

2.3

3
-6.1
4.5
18.3
22.2
16.3

9.27

4
-13.5
7.4
18.4
29.3
5.3

14.77

5
-33.5
20
18.8
30.5
5.4

16.09

三、工况

工况编号
工况类型
深度(m)
支撑刚度
(MN/m2)
支撑编号
预加轴力
(kN/m)
1
开挖
0.6

2
加撑
0.3
115.91
1
600
3
开挖
3.6

4
加撑
3.3
115.91
2
0
5
开挖
6.6

6
加撑
6.3
115.91
3
0
7
开挖
9

8
换撑
8.6
2400

9
拆撑

3

10
拆撑

2

11
换撑
0.6
1200

工况简图如下：

四、计算

抗管涌验算:
按砂土，安全系数K=1.495
按粘土，安全系数K=2.349

包络图（水土合算，矩形荷载）
4
2
0
-2
-4
0
2
4
6
8
10
12
14
16
深的(m)
水平位移(mm)
Max: 2.2
4000
2000
0
-2000
-4000
0
2
4
6
8
10
12
14
16
深度(m)
Í弯矩(kN*m)
-37.3 ~ 2330.6
1000
500
0
-500
-1000
0
2
4
6
8
10
12
14
16
深度(m)
剪力(kN)
-460.6 ~ 840
600kN/m
0kN/m
10.6kN/m

钢筋混凝土圆柱受弯配筋计算：
结构安全等级: 2 级,重要性系数: 1
混凝土强度等级 C 25 钢筋种类 2 Fy(N/mm*mm) 300 Fc(N/mm*mm) 11.9
圆柱直径D(mm) 1200 混凝土保护层a(mm) 50
弯矩M(kN.m) 881
受压区混凝土截面面积的半圆心角 φ(度) 51.1
全部纵向钢筋的截面面计 As(mm*mm)16817
Aｓ可配Ⅱ级钢筋28φ28，实际钢筋截面面积为17241，纵向钢筋配筋率 ρ(%) 1.5。
所以φ1200钻孔桩配筋取值28Φ28。

1.5.6.3 重力式挡墙计算
重力式挡墙计算模型如下。

一、坡顶荷载
由于放坡，可以考虑坡顶以上一半的土体作用于挡墙的一半，即仅考虑2m厚的土体作用：
即 q=20+2*18=56KN/m
二、侧压力计算：
1、墙顶侧压力： q1=50*ka=56*0.5=28kn/m (根据勘察数据ka=0.46，取0.5)
2、墙底侧压力： q2=56*ka+5.7*18*0.5=28+51.3=80kn/m

3、主动土压力：Ea=(28+80)*5.7/2=307.8KN
作用位置“O”点距离：
h=(28*5.7*4.85+52*5.7*0.5*0.39)/307.8=4.39m
4、挡墙自重：G=3.5*7.7*20=539KN
5、抗滑移验算：

Ks=(533.8+42.8)*0.4/(304.8-75)=1.003≤1.3
不满足，应加深挡墙高度，提高自重。
增加挡墙深度1m：
G=3.5*8.7*20=609KN
Gn=609*cos80=603KN
Ean=307.8* cos820=42.8
Gt=609*sin80=84.7KN
Ks=(603+42.8)*0.4/(304.8-84.7)=1.173<1.3
考虑δ值的影响，
按墙背粗糙有降水的影响，按照规范δ＝0.42φ＝0.42*7.5＝3.150
Gn=603KN
Gt=84.7KN
Ean=Ea*cos(a-a0-δ)=307.8coa(90-8-3.15)
=307.8*cos78.85=59.52
Eat=Ea*cos(a-a0-δ)=307.8sin(90-8-3.15)
=307.8*sin78.85=302
Ks=(603+59.52)*0.4/(302-84.7)=1.22<1.3
考虑加厚墙体0.5m
G=4*8.7*20=696KN
Gn=696*cos80=689Kn
Gt=696*sin80=96.9KN
Ean=59.52
Eat=302
Kc=(689+59.52)*0.4/(302-96.9)=1.457>1.3 (满足要求)
所以，挡墙尺寸：长＝8.7m,宽＝4m，插入3m。
6、抗倾覆验算

Ea=(5.7+3.0)*(q1+q2)/2
q1=28KN/m
q2=28+8.7*18*0.5=106.3
Ea=8.7*(28+106.3)=584.2
G=8.7*4*20=696KN
X0=2.0m
Eaz=Ea*cos(a-δ)=696*cos(90-3.15)=38.24KN
Eax=Easin(a-δ)=696*sin(90-3.15)=695KN
Xf=z-b*ctana0≈4.0m
zf=z-b*tana0=2.94-4*tan10=2.23m
其中