车站主体围护结构计算书

计算书

项目名称XX目轨道交通一号线（三屯碑〜国际机场）工程植物

园站车站主体围护结构

设计阶段施工设计__________

篇册号第四篇第十七册第二分册第一部分

专业_________结构_________

计算

专业负责人

校核__________

审核___________

XXXX设计发展集团股份有限公司

20年月

XXXX轨道交通一号线（三屯碑〜国际机场）工程植物园站主体围护结构

目录

1、工程概况..............................................................3

2、设计依据..............................................................6

3、设计标准..............................................................7

4、设计参数..............................................................7

5、荷载计算..............................................................9

6,1-1剖面计算..........................................................10

7、2-2剖面计算..........................................................29

8、3-3剖面计算..........................................................53

9、4-4剖面计算..........................................................74

10、5-5剖面计算.........................................................95

11、二级基坑放坡.......................................................113

12、灌注桩配筋计算.....................................................134

13、钢支撑计算.........................................................139

14、冠梁计算...........................................................140

15、临时中立柱承载力计算...............................................143

16、钢支撑围檄计算.....................................................145

17、军便梁计算.........................................................145

2

XXXX轨道交通一号线（三屯碑〜国际机场）工程植物园站主体围护结构

1、工程概况

1.1车站结构概况

植物园站位于南北向北京路与东西向喀什路十字路口下方，沿北京路南北向布置。站址

附近北京路道路红线宽76m,已经实现规划，道路两侧多为低矮的建筑，主要为一些2〜6

层的商业和办公建筑。车站主体布置于路中，道路下方雨污干管主要位于路侧，对车站主体

基坑实施有较大影响的管线主要有:横跨车站方向的DN500铸铁给水管、DN200PE燃气管，

施工期间拟采用临时改移或悬吊保护；沿车站纵向的DN1200佐排水管距基坑最近距离约

9.6m.

本车站采用岛式站台，站台中心里程为YDK18+550.231,车站起点里程为YDK18+454.931,

终点里程为YDK18+683.931,总长229m,站中心顶板覆土2.94m。鲁木齐市地势南高北低，

车站南北端高差约3.5m,车站南除与5号线植物园站换乘节点为三层三跨结构外，其余段

为地下两层三跨箱型框架结构，车站顶板沿纵向山南至北根据地面坡度呈阶梯型，以保持顶

板合理的覆土厚度。车站结构外皮宽21.9m,南、北端外皮分别高16.24m、13.64m。主体结

构基坑深度约16.9~19.5m。车站两端的区间隧道均采用暗挖法施工。车站设4个出入口分

别位于十字路的四个象限，2座风道位于道路西侧。

主体结构主要采用明挖顺作法施工，场地范围内的地下管线需进行改移或保护。为保证

东西向的喀什路施工期间畅通，十字路口架设军用梁临时铺盖.

1.2工程地质、水文地质情况及地层参数

1、地形地貌

沿线地貌单元为山前倾斜冲、洪积砾质平原区，地形平坦，地势南高北低，地面标高一

般在711.4〜716.3m之间，相对高差1〜2限地处交通主干道，地表建（构）筑物较多，北

京路主干道中间分布有宽6〜10m绿化带，植被发育，地下管线分布复杂，人流量和车流量

大。

2、沿线地层

1）、第四系全新统人工填筑土（Q4ml）

3

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广泛覆盖于地表，为人类活动所致，主要为道路和建筑周边回填土。

(1)、1-1杂填土(Q4ml)

分布于地表，分布不均匀，-一般层厚1.5~3.3m,其中道路及停车场表层0.5m为硬化路

面。灰黄-灰色，稍密-密实，稍湿-潮湿，以圆砾、卵石为主组成，含少量砖瓦碎屑，生活

垃圾及植物根系等，土质不均匀，级配较差。岩土施工工程分级为H级普通土。

2)、第四系上更新统(Q3)

(1)4-4粉土(Q3al+pl)

呈透镜体状间夹与卵石层中，分布不均匀，一般层厚0.5、2.5m,浅黄色，土质不均一，

含粉细砂及小砾石，手搓砂感较强，岩芯呈散状及短柱状，中密，潮湿。岩土施工工程分级

为H级普通土。

(2)4-5细砂(Q3al+pl)

呈透镜体状间夹与卵石层中，分布不均匀，一般层厚0.5~4.6m,(局部厚度16m,仅在

D11XZ16号钻孔揭示。)灰黄色，颗粒不均匀，砂质不纯，粉粘粒含量较多，岩芯呈散装,

中密，潮湿。岩土施工工程分级为1级松软土。

(3)4-9圆砾(Q3al+pl)

以透镜体形式夹于卵石中，青灰色-深灰色，层厚一般为0.9~4.5m。成份以砂岩、灰岩、

粗粒花岗岩为主，多呈浑圆状，粒径组成：2~20mm约50%,20飞0mm约20%,大于60mm约

10%,余以杂砂砾充填为主，局部含漂石，最大粒径约20cm,成份多为花岗岩。稍湿-潮湿，

密实。岩土施工工程分级为IH级硬土。

(2)4-10卵石(Q3al+pl)

下伏于人工填土层，深灰色，厚度10〜50m,成份以砂岩、灰岩为主，浑圆状，磨圆度

较好，粒径组成：2~20mm约20%,20~60mm约50%,大于60mm约10%：余为杂砂砾砂与粉黏

粒充填，局部含漂石，最大粒径约450nim。稍湿-潮湿。

4-10-1中密卵石：一般埋深6m以上，呈中密状，岩土施工工程分级为HI级硬土；

4-10-2密实卵石：一般埋深6m以下呈密实状，岩土施工工程分级为IV级软石。

3、水文地质概况

4

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勘察区内未见地表径流，勘察期间勘探深度40m内未见地下水。各类地层的渗透系数参

考地区经验确定。渗透系数，卵石：k=60'80m/d»

4、地震与地震效应评价

根据（《中国地震动参数区划图》1/400万）（GB18306—2001）,XXXX市地震动峰值

加速度为0.20g,反应谱特征周期0.40s；根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）及

《铁路工程抗震设计规范》（GBJ111-2006）（2009年版），XXXX抗震设防烈度为8度，设

计地震分组为第二组。

5、不良地质现象

场区范围内不良地质现象不发育。

6、地层物理力学指标

表1.2-1各层土力学参数建议值表

静止

基床剪切试验

±±土层承载力特侧压

征值力系

层层系数

岩土施工工

数

快剪（直剪）

程分级

编名

蠹KoKhKvC6

号称

(kPa)MPa/mMPa/mkPaO

①-1杂填土0.61613n级普通土

中密密实0.3中密3335041n级普通士

©-9圆砾

3504500.28密实4249343HI级硬土

中密密实0.28中密3642044in级硬土

@-10卵石

4505500.26密实5055545w级软石

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1.3围护结构与施工步序，围护结构与主体结构的关系

围护结构采用钻孔灌注桩+内支撑，主体结构设计时不考虑围护结构作用。

1.4带地质柱状图的典型结构断面

2、设计依据

2.1依据的规范、规程

(1)《地铁设计规范》(GB50157-2013)；

(2)《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)；

(3)《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)；

(4)《钢结构设计规范》(GBJ17-2003)；

(5)《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-2012)；

(6)《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)；

(7)《地铁工程监控量测技术规程》(DB11/490-2007)；

(8)《地下工程防水技术规范》(GB50108-2008)

(9)《钢筋焊接及验收规程》(JGJ18-2012)

(10)《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204-2002(2011版))

2.2依据的地质报告文件及总体技术文件

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1）《XXXX轨道交通一号线植物园站初步设计》（XXXX设计研究总院2013.7）

2）《XXXX轨道交通一号线植物园站初步设计评审专家意见》（2013.7）

3）《XXXX轨道交通一号线（三屯碑〜国际机场）工程施工设计技术规定》（中铁第一

勘察设计院集团有限公司2013.12）

4）《XXXX市轨道交通一号线植物园站岩土工程勘察报告》（中铁第一勘察设计院集团

有限公司2013.8）

5）XXXX市轨道交通•号线总体院下发的工作联系单等相关文件。

2.3使用的软件

SAP846.5；理正工具箱6.5；理正深基坑7.0

3、设计标准

3.1基坑围护结构设计采用以分项系数表示的极限状态设计法设计：

3.2基坑安全等级及重要性系数，基坑安全等级为一级。

3.3车站主体基坑变形控制保护等级为一级，地面最大沉降量WO.15%H；围护结构最大水

平位移WO.2%H,且W30nlm。

3.4荷载分项系数：综合荷载分项系数取1.25（JGJ120-20123.1.6条）。

3.5深基坑支护结构及其构件应满足强度和稳定、变形的要求，以确保临近建筑物和重要

管线的正常使用，并根据安全等级提出监测要求和监测方案，以便实现信息化设计施

」一o

3.6基坑顶地面超载标准段按20KPa考虑，地层的物理力学指标依据工程地质勘察报告取

值。基坑周边2m范围内不得弃土、堆积材料及大型机械设备。基坑边1倍基坑深度

范围内严禁堆载超过设计荷载（20kPa）。

4、设计参数

4.1基坑深度、宽度

基坑深度16.9~19.5m、宽度22.1m。

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4.2桩直径、间距、长度、入土深度、混凝土强度

采用中800@1400灌注桩围护结构，嵌固深度5.0m。桩身混凝土强度等级为C30,围护

桩计算简图如下：

Jr

g

反“

g

tr>

0

寻^

i0

m0

4.3支撑材料、形式、规格、长度、间距（钢支撑、锚索或混凝土撑）

内支撑采用直径609mm、t=16nm的钢管，水平纵向间距第一道3~6.5m,第二、三道

支撑采用2.广4m。

4.4围楝材料、断面形式

围楝采用Q235钢。

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5、荷载计算

5.1荷载计算（土压力、水压力、地面超载、影响区范围内建筑物或构筑物荷载）

土压力按主动土压力考虑，矩形土压力，地面超载一般段20kPa。

5.2基床系数取值

采用m法计算，m取值软件自动计算。

5.3支撑结构等效刚度计算

由计算软件自动完成。

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6、1-1剖面计算

［支护方案］

排桩支护

［基本信息］

内力计算方法增量法

规范与规程《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012

基坑等级一级

基坑侧壁重要性系数Y01.10

基坑深度H(m)19.860

嵌固深度(m)5.000

桩顶标高(m)-1.800

桩截面类型圆形

L桩直径(ni)0.800

桩间距(m)1.400

混凝土强度等级C30

有无冠梁有

卜冠梁宽度(m)0.800

卜冠梁高度(m)0.800

1■水平侧向刚度(MN/m)216.049

放坡级数0

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超载个数1

支护结构上的水平集中力0

［超载信息］

超载类型超载值作用深度作用宽度距坑边距形式长度

序号(kPa,kN/m)(m)(m)(ni)(m)

120.0000.00030.0003.000——

［附加水平力信息］

水平作用类型水平力值作用深度是否参与是否参与

力

序号(kN)(m)倾覆稳定整体稳定

［土层信息］

土层数2坑内加固土否

内侧降水最终深度(m)40.000外侧水位深度(m)40.000

内侧水位是否随开挖过程变化否内侧水位距开挖面距离(m)—

弹性计算方法按土层指定乂弹性法计算方法田法

［土层参数］

层号土类名称层厚重度浮重度粘聚力内摩擦角

(m)(kN/m3)(kN/m3)(kPa)(度)

1素填土1.5018.9—0.0017.00

2杂填土30.0023.0—0.0043.00

层号与锚固体摩粘聚力内摩擦角水土计算方法m,c,K值抗剪强度

擦阻力(kPa)水下(kPa)水下(度)(kPa)

160.0———m法4.08—

260.0———m法32.68—

［支锚信息］

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支锚道数1

支锚支锚类型水平间距竖向间距入射角总长锚固段

道号(m)(m)(0)(m)长度(m)

1内撑6.0002.220———

2内撑3.0004.800———

3内撑3.0004.000———

1内撑3.0004.690———

支锚预加力支锚刚度锚固体工况锚固力材料抗力材料抗力

道号(kN)(MN/m)直径(mm)号调整系数(kN)调整系数

1100.00520.00—2〜16—6140.001.00

2300.00520.00—4-14—6140.001.00

3300.00520.00—6〜13—6140.001.00

4400.00520.00—8-11—6140.001.00

［土压力模型及系数调整］

弹性法土压力模型:经典法土压力模型:

q。

矩形分布“规程”

层号土类名称水土水压力主动土压力被动土压力被动土压力

调整系数调整系数调整系数最大值(kPa)

1素填土合算1.0001.0001.00010000.000

2杂填土分算1.0001.0001.00010000.000

［工况信息］

工况工况深度支锚

号类型(m)道号

1开挖2.720—

2加撑—1.内撑

3开挖7.520—

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4加撑—2.内撑

5开挖11.520—

6加撑—3.内撑

7开挖16.210—

8加撑—4.内撑

9开挖19.860—

10刚性较19.310—

11拆撑—4.内撑

12刚性较12.420—

13拆撑—3.内撑

14拆撑—2.内撑

15刚性钱3.870—

16拆撑—1.内撑

［设计结果］

［结构计算］

各工况:

工况1一开掖（2.72m）

剪"KN)

(-4.10)——(17.13)(-0.20)—(0.00)(-19.49)--(5.10)(-9.16)—(17.75)

(-3751.43)——(14.93)(0.0)—(0.0)(-0.00)—(876)(-11.20)——(0.00)

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工况2—M1(222m)

(-3.69)—(17.89)(-0.16)—(0.00)(-19.18)—(4,18)(-8.44)—(23.85)

(-3751.43)-一(14.93)(0.0)—(0.0)(-0.00)——(8.76)(-11.20)——(0.00)

工况3一开挖(7.52n)

(-49.73)—(48.56)(-2.54)——(0.00)(-177.99)---(86.19)(-94.18)——(87.75)

(-2904.69)—(4856)(0.0)—(0.0)(-128.51)——(70.94)(-101.36)-(74.00)

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工况4—M2(7.02m)

(-34.05)—(48.56)(-2.27)-(0.00)(-183.50)—(67.53)<-144.12)—(95.39)

(-2904.69)--(48.56)(0.0)—(0.0)(-128.51)——(70.94)(-101.36)-(74.00)

工况5一减(11.52H)

(-63.25)——(72.91)C-3.65)——(0.00)(-188.06)——(115.58)(-175.60)—(185.61)

(-2199.08)—(72.91)(0.0)—(0.0)(-217.12)——(146.00)(-159.86)—(122.23)

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工况6-一加撵3(ll.OErn)

(-51.46)-一(72.91)(-3.52)——(0.00)(-188.20)—(101.67)(-169.99)—(191.87)

(-2199.08)—(72.91)(0.0)—(0.0)(-217.13)—(146.00)(-159.86)--(122.23)

工况7一开挖（162加）

±MXKN/n)Wnn)

(-105.50)——(101.47)(-6.26)—(0.00)(-311.42)—(198.18)(-204.28)-一(309.29)

(-1371.76)—(101.47)(0.0)—(0.0)(-428.80)-一(303.11)(-258.29)——(21266)

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工况8—M4(15.71m)

iSMKN/n)蛛KN)

(-91.69)—(101.47)(-6.18)—(0.00)(-329.31)——(187.93)(-242.37)—(316.58)

(-1371,76)--(101.47)(0.0)—(0.0)(-428.80)—(303.11)(-258.29)——(212.66)

工况9一开挖(19.86m)

13-—4^-

MXKN)

(-130.25)—(175.79)(-7.34)—(0.23)(-305.11)—(197.64)(-301.86)-—(323.23)

(-727.89)——(123.69)(0.0)—(0.0)(-465.38)—(366.21)(-294.73)—(212.66)

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工况10--加刚性黄(1931m)

蛛KN)

(-130.25)—(175.79)(-7.34)—(023)(-305.11)--(197.64)(-301.86)—(323.23)

(-727.89)—(123.69)(0.0)—(0.0)(-0.00)—(-0.00)(0.00)—(0.00)

工况11—W4(15.71m)

(-53.16)-一(134.14)(-13.69)—(0.05)(-665.85)—(537.63)(-482.23)-一(497.18)

(-727.89)—(123.69)(0.0)—(0.0)(-0.00)—(-0.00)(0.00)—(0.00)

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工况12一概惟依(1242m)

(-53.16)--(134.14)(-13.69)——(0.05)(-665.85)—(537.63)(-482.23)-一(497.18)

(-727.89)——(123.69)(0.0)——(0.0)(-0.00)--(-0.00)(0.00)-一(0.00)

工况13—W3(11,02m)

(-66.92)——(141.74)(-12.34)—(0.08)(-537.98)-—(279.07)(-418.25)——(426.91)

(-727.89)——(123.69)(0.0)—(0.0)(-0.00)——(-0.00)(0.00)——(0.00)

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XXXX轨道交通一号线(三屯碑〜国际机场)工程植物园站主体围护结构

工况14—W2(7.02曾)

(-87.50)-一(153.09)(-15.13)—(0.13)(-560.90)—(774.54)(-493.69)—(522.56)

(-727.89)——(123.69)(0.0)—(0.0)(-0.00)——(-0.00)(0.00)-一＜0.00)

工况15——加月惟钱(387m)

(-87.50)—(153.09)(-15.13)—(0.13)(-560.90)—(774.54)(-493.69)-一(522.56)

(-727.89)——(123.69)(0.0)—(0.0)(-0.00)——(-0.00)(0.00)——(0.00)

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工况16—«1(222m)

(-86.74)——(152.67)(-14.72)—(0.13)(-526.63)—(756.09)(-484.31)——(519.00)

(-727.89)——(123.69)(0.0)——(0.0)(-0.00)——(-0.00)(0.00)——(0.00)

内力位移包络图:

工况16-01(2.22m)包络图

(~15.13)—(0.23)(-665.85)—<774.54)(-493.69)-(522.56)

(0.00)—(0.00)(-465.38)--(366.21)(-294.73)-(212.66)

地表沉降图:

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三角形诔招数法-------撒曲用法

最大沉降量34门n最大沉降量51nn最大沉降量27nn

［冠梁选筋结果］

As3As2

钢筋级别选筋

AslHRB3352D16

As2HRB3352D16

As3HRB335D16@2

［环梁选筋结果］

As3As2

钢筋级别选筋

AslHPB235ldl2

As2HPB235ldl2

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|As3|HPB235|dl2@l|

［截面计算］

［截面参数］

桩是否均匀配筋是

混凝土保护层厚度(mm)70

桩的纵筋级别HRB400

桩的螺旋箍筋级别HPB300

桩的螺旋箍筋间距(mm)150

弯矩折减系数0.85

剪力折减系数1.00

荷载分项系数1.25

配筋分段数一段

各分段长度(m)23.06

［内力取值］

段内力类型弹性法经典法内力内力

号计算值计算值设计值实用值

基坑内侧最大弯矩(kN.m)665.85465.38778.21778.21

1基坑外侧最大弯矩(kN.m)774.54366.21905.24905.24

最大剪力(kN)522.56294.73718.52718.52

段选筋类型级别钢筋实配［计算］面积

号实配值(mm2或mm2/m)

1纵筋HRB33521D2510308[9824]

箍筋HRB335D14@1502053[1764]

加强箍筋HRB335D14S2000154

［整体稳定验算］

23

XXXX轨道交通一号线(三屯碑〜国际机场)工程植物园站主体围护结构

n

计算方法：瑞典条分法

应力状态：总应力法

条分法中的土条宽度：0.40m

滑裂面数据

整体稳定安全系数K,=1.707

圆弧半径(m)R=15.740

圆心坐标X(m)X=-4.363

圆心坐标Y(m)Y=9.869

［抗倾覆稳定性验算］

抗倾覆安全系数:

M„一一被动土压力及支点力对桩底的抗倾覆弯矩，对于内支撑支点力由内支撑抗压力

决定;对于锚杆或锚索，支点力为锚杆或锚索的锚固力和抗拉力的较小值。

M„一一主动土压力对桩底的倾覆弯矩。

注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。

工况1：

注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。

24

XXXX轨道交通一号线(三屯碑〜国际机场)工程植物园站主体围护结构

序号支锚类型材料抗力(kN/m)锚固力(kN/m)

1内撑0.000—

2内撑0.000—

3内撑0.000—

4内撑0.000—

220042.085+0.000

K$=

s3546.627

Ks=62.042>=1.200,满足规范要求。

工况2：

注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。

序号支锚类型材料抗力(kN/m)锚固力(kN/m)

1内撑1023.333

2内撑0.000——

3内撑0.000

4内撑0.000——

220042.085+23168.267

K$=

s3546.627

Ks=68.575>=1.200,满足规范要求。

工况3：

注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。

序号支锚类型材料抗力(kN/m)锚固力(kN/m)

1内撑1023.333—

2内撑0.000—

3内撑0.000——

4内撑0.000

105711.002+23168.267

K=

$7633.318

Ks=16.883>=1.200,满足规范要求。

工况4：

注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。

序号支锚类型材料抗力(kN/m)锚固力(kN/m)

1内撑1023.333

2内撑2046.667

3内撑0.000

4内撑0.000——

105711.002+59680.800

K$=

$7633.318

Ks=21.667>=1.200,满足规范要求。

工况5：

注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。

25

XXXX轨道交通一号线(三屯碑〜国际机场)工程植物园站主体围护结构

序号支锚类型材料抗力(kN/m)锚固力(kN/m)

1内撑1023.333—

2内撑2046.667—

3内撑0.000—

4内撑0.000—

48132.717+59680.800

K$=

s9691.417

Ks=11.124>=1.200,满足规范要求。

工况6：

注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。

序号支锚类型材料抗力(kN/m)锚固力(kN/m)

1内撑1023.333

2内撑2046.667

3内撑2046.667

4内撑0.000——

48132.717+88006.666

K$=

s9691.417

Ks=14.047>=1.200,满足规范要求。

工况7：

注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。

序号支锚类型材料抗力(kN/m)锚固力(kN/m)

1内撑1023.333—

2内撑2046.667

3内撑2046.667

4内撑0.000

13122.638+88006.666

K=

$10942.830

Ks=9.241>=1.200,满足规范要求。

工况8：

注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。

序号支锚类型材料抗力(kN/m)锚固力(kN/m)

1内撑1023.333

2内撑2046.667

3内撑2046.667

4内撑2046.667

13122.638+106733.665

K$=

$10942.830

Ks=10.952>=1.200,满足规范要求。

工况9：

注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。

26

XXXX轨道交通一号线(三屯碑〜国际机场)工程植物园站主体围护结构

序号支锚类型材料抗力(kN/m)锚固力(kN/m)

1内撑1023.333—

2内撑2046.667—

3内撑2046.667—

4内撑2046.667—

2534.445+106733.665

K$=

s11321.298

Ks=9.651>=1.200,满足规范要求。

工况10：

注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。

序号支锚类型材料抗力(kN/m)锚固力(kN/m)

1内撑1023.333

2内撑2046.667

3内撑2046.667

4内撑2046.667

2534.445+106733.665

K$=

s11321.298

Ks=9.651>=1.200,满足规范要求。

工况11：

注