竖井计算书.docx

1、竖井计算书 文件管理序列号：K8UY-K9IO69-O6M243-OL889-F88688竖井计算书1. 工程概况区间主要布置于位于龙阳大道底下。龙阳大道道路现状道路宽度约42m，道路红线宽度为60m，道路两侧有3m的人行道，车流、人流较大；地面交通繁忙，管线众多，道路两侧建筑物密集，隧道施工对地面沉降控制要求高。 2. 地质条件2.1 地层描述：本次勘察揭露深度范围内，场地分布地层自上而下可分为以下几个单元层，各岩土层按不同岩性及工程性能分为若干亚层，其分布情况及工程地质特征描述如下：（1-1）填土（Qml4）杂色，全线分布；在建筑物或拆迁场地多为建筑物垃圾或一般粘性土，在城市干道地表207

2、0cm厚为混凝土路面，其下由碎石、砂及粘性土组成，多为压实路基填土，堆积时间一般大于10年，层厚1.405.20m。（6-1）粉质粘土（Qal4）褐黄色，褐灰色，稍湿，可塑状态，中压缩性；含氧化铁，铁锰质结核及少量高岭土，零星分布于（1-1）填土层之下的局部低洼地带，其一般厚度08.5m。（10-1）粉质粘土（Qal+pl23）褐黄、褐红色，稍湿，可塑硬塑状态、中偏低低压缩性，含铁锰质结核及少量条带状高岭土；连续分布于勘区上部，其厚度4.1511.60m，埋深4.08.4m。（10-2）粘土（Q al+pl23）褐黄、褐红色、灰白色，稍湿，硬塑坚硬状态、中偏低低压缩性，含铁锰质结核及条带、网纹

3、状高岭土或土团；局部夹薄层石英质碎石层，接近岩面断断续续见碎石土或粘土混碎石；连续分布于勘区中下部，其厚度5.426.6m，埋深5.513.8m。（11-1a）含砂质粉质粘土（Qal+pl2）褐黄色，饱和，可塑硬塑状态，中偏低压缩性；含砂量较高，局部或为砂混粘性土混砂或含粘性土细砂，局部含砾砂。仅在勘区尾段靠近王家湾车站段有揭示，分布于王家湾古河道沉积物上层，揭示厚度3.810.7米不等，埋深29.835.50m。（11-1）含粘性土细砂（Q al+pl2）褐黄色，饱和，中密密实状态，低压缩性；含石英、长石，粘粒含量较高，局部或为粘性土混砂或含砂质粉质粘土。仅在勘区尾段靠近王家湾车站段有揭示，

4、分布于王家湾古河道沉积物上层，本站点揭示厚度大于12.6m。（12-2）碎、块石（Qdl2）杂色，成分为石英砂岩碎、块石，浅部多充填角砾或混粘性土，密实。个别钻孔揭示呈块石或大块滚石，或块径0.5m数米的岩块堆积体(块石取芯饱和抗压强度241277MPa)，底部揭示到破碎角砾、残坡积粘性土层（如SQJZ3-14-补10钻孔）；部分钻孔取芯断续出现310cm短柱、半圆状岩芯，或显示该地层块石含量高；多数块状岩芯表面或裂隙面可见铁质渲染痕迹或见泥膜渲染。该层在隧道通过地段分布情况如下：右线隧道，右DK9+380（盾构位置）右DK9+395，长度约15m（按左右线该层出露的情况估计，实际影响长度可能

5、略有变化），相关钻孔依次为SQJZ3-14-补10、SQJz3-10-15、SQJZ3-14-补8，揭示碎、块石层顶高程+9.93+4.2m，厚度4.414.3m。左线隧道，左DK9+370（盾构位置）左DK9+420，长度约50m，相关钻孔依次为SQJC3-10-7、SQJZ3-14-补01、SQJz3-14-补02、SQJz3-10-16、SQJz3-14-补03，揭示碎、块石层顶高程+14.89+4.58m，厚度4.79.6m。（13）粘性土混砾石（Qel+dl2）褐红色，密实状态，混砾砂及石英质角砾，砾石含量约1525%；该层仅为SQJZ3-14-补10钻孔揭示，埋深27.2m，厚度3

6、.4m。（20c-1）强风化泥岩、泥质砂岩（S）褐黄色、瓦灰色，岩芯呈土柱状，粘土化作用明显，夹碎块、片块状硬质风化岩块；埋深14.545.0m，揭示厚度2.317.1米，靠王家湾古河道侧埋深大。（20c-2）中风化泥岩、泥质砂岩（S）褐黄色、褐灰色，岩芯呈短柱状、碎块状，部分呈长柱状，薄至中厚层状；部分钻孔岩芯为砂质泥岩或泥质砂岩交互分布。埋深16.851.8m，靠王家湾古河道侧埋深大。（20d-1）强风化石英砂岩、砂岩（S）灰色，岩芯呈角砾状，易钻，采芯率约35%；该层仅为SQJZ3-14-补10钻孔揭示，埋深30.6m，厚度1.9m。（20d-2）中风化石英砂岩、砂岩（S）灰色，浅红色，

7、岩芯多呈310cm短柱、半圆状，少量1020cm短柱、柱状，部分呈38cm碎块状；岩芯裂隙发育，较多裂隙面见铁质渲染痕迹，随深度增加岩芯裂隙侵染面相对减弱，取芯相对完整；钻探深度内岩芯采芯率5570%，RQD约10%，岩体完整性差呈破碎岩体。埋深15.032.5m，岩面起伏较大，于墨水湖北路路口至王家湾方向约70m带宽地段呈近东西向分布。暗挖隧道基底主要位于10-2粘土层、12-2碎块石层。 地基土层为中压缩性-中偏低压缩性土。2.2区间范围土层及其物理力学参数2.3场地地下水文（1）根据含水层的岩性、埋藏条件、地下水的赋存条件、水力特征，场区地下水类型可分为上层滞水、第四系松散层孔隙水、基岩

8、裂隙水等。上层滞水主要赋存于人工填土中，无统一自由水面，接受大气降水和供、排水管道渗漏水垂直下渗补给，水量有限。 第四系松散层孔隙水主要赋存于砂砾层中，为本场区主要含水层。从场地地貌特征及含水层分布、地下水补给情况，第四系松散层孔隙水赋存于汉阳高阶地王家湾古河道，主要位于勘区线路尾段，靠近王家湾车站附近。汉阳王家湾古河道沿王家湾十里铺一带与本路线垂直呈条带状分布、基岩质V型河槽。钻探揭示含水层为含粘性土细砂（含砂质粉质粘土）及其下的中粗砾砂、卵石层，含水层埋深3040米，最大厚度大于40m，含水层顶面在路线右AK9+570AK10+288分布宽度约700800m，向南微倾。据前期勘察资料该地下

9、水具有承压性，其承压水位标高约17.49m。基岩裂隙水主要赋存于基岩裂隙中，补给方式主要为上覆含水层的下渗补给，其水量及渗透性主要由基岩裂隙的密集程度及贯通性控制。（2）地下水水质及腐蚀性评价：根据相邻工程水质分析结果判断，地下水对混凝土结构有微腐蚀性；对钢筋混凝土结构中的钢筋有微腐蚀性。2.4、地震基本烈度及抗震设防烈度B。2.5、场地土类型与建筑场地类别依据铁路工程抗震设计规范（GB50111-2006）进行场地土类型的判别，场区覆盖层中（10-1）层属中软土，（10-2）、（11-1）、（11-1a）层属中硬土。根据各土层剪切波速测试分层统计结果及部分土层剪切波速经验值，依据铁路工程抗震

10、设计规范（GB50111-2006）进行场地土类型的判别，场区覆盖层中（1-3）层属软弱土，（6-1）、（10-1）层属中软土，（10-2）、（11-1）、（11-1a）层属中硬土。表2.5.1 场地类别划分标准Vse500m/s250 m/sVse500 m/s150 m/sVse250 m/sVse150 m/s综合判定本场地类别为类场地，属可进行建设的一般场地。3 施工竖井结构设计3.1结构形式本竖井采用倒挂井壁法施工，井壁支护结构采用350mm（500 mm）喷锚支护。3.2结构计算图3-1 竖井剖面图竖井结构计算平面简图如下图所示。图3-2 荷载平面计算简图3.2.1 断面1（取8.

11、5m深平面）1）内力计算结果地面超载取20Kpa，工字钢型钢钢架竖向间距0.5m。8.5m深侧压力静止土压力强度P0=0.5【0.5（8.510+20）+10*8.5】=69kPa。（按一榀钢架受力进行计算），取分项系数1.25进行内力组合。型钢钢架采用工25b，内支撑采用工25b。计算结果如下：图3-3-1 侧壁支护弯矩图图3-3-2 侧壁支护剪力图图3-3-3 侧壁支护轴力图2）型钢钢架强度验算设计值：M=60.71KN.m，V=124.1KN，N=139.1KN，安全系数1.11 输入数据1.1 基本信息 计算目标:截面验算 截面受力状态:复合受力状态 材料名称:Q345 材料抗拉强度(

12、N/mm2):310.0 材料抗剪强度(N/mm2):180.0 轴心力N(kN):153.100 剪切力Fx(kN):0.000 剪切力Fy(kN):136.600 弯矩Mx(kN-m):67.000 弯矩My(kN-m):0.0001.2 截面信息 截面类型:工字钢(GB706-88):xh=I25b(型号) 截面抵抗矩 Wx1(cm3): 423.000 Wx2(cm3): 423.000 Wy1(cm3): 52.400 Wy2(cm3): 52.400 截面塑性发展系数 x1: 1.05 x2: 1.05 y1: 1.20 y2: 1.20 截面半面积矩 Sx(cm3): 247.9

13、00 Sy1(cm3): 48.053 Sy2(cm3):44.928 截面剪切面积 Ax(cm2): 53.540 Ay(cm2): 53.540 截面惯性矩 Ix(cm4): 5280.000 Iy(cm4): 309.000 截面附加参数 参数名 参数值 xh: I25b(型号)-2 分析结果 最大正应力:179.445(N/mm2) 平均剪应力:25.514(N/mm2) Fx作用下的剪应力最大值max:0.000(N/mm2) Fy作用下的剪应力最大值max:64.135(N/mm2) 注意：本程序计算未考虑合成剪力最大剪应力值 |= 179.4|f = 310.0(N/mm2) |

14、f / |=1.728 满足 |= 64.1|fv= 180.0(N/mm2) |fv / |= 7.055 满足3）内支撑强度验算轴力设计值：N=287.4KN，安全系数1.11 输入数据1.1 基本输入数据 构件材料特性 材料名称:Q235 构件截面的最大厚度:13.00(mm) 设计强度:215.00(N/mm2) 屈服强度:235.00(N/mm2) 截面特性 截面名称:工字钢(GB706-88):xh=I25b(型号) 工字钢型号:I25b (型号) 缀件类型: 构件高度:3.550(m) 容许强度安全系数:1.10 容许稳定性安全系数:1.101.2 荷载信息 恒载分项系数:1.0

15、0 活载分项系数:1.00 活载调整系数:1.00 是否考虑自重:考虑 轴向恒载标准值: 287.400(kN) 轴向活载标准值: 0.000(kN) 偏 心 距Ex: 0.0(cm) 偏 心 距Ey: 0.0(cm)1.3 连接信息 连接方式:普通连接 截面是否被削弱:否1.4 端部约束信息 X-Z平面内顶部约束类型:简支 X-Z平面内底部约束类型:简支 X-Z平面内计算长度系数:1.00 Y-Z平面内顶部约束类型:简支 Y-Z平面内底部约束类型:简支 Y-Z平面内计算长度系数:1.002 中间结果2.1 截面几何特性 面积:53.54(cm2) 惯性矩Ix:5280.00(cm4) 抵抗矩

16、Wx:423.00(cm3) 回转半径ix:9.94(cm) 惯性矩Iy:309.00(cm4) 抵抗矩Wy:52.40(cm3) 回转半径iy:2.40(cm) 塑性发展系数x1:1.05 塑性发展系数y1:1.20 塑性发展系数x2:1.05 塑性发展系数y2:1.202.2 材料特性 抗拉强度:215.00(N/mm2) 抗压强度:215.00(N/mm2) 抗弯强度:215.00(N/mm2) 抗剪强度:125.00(N/mm2) 屈服强度:235.00(N/mm2) 密度:785.00(kg/m3)2.3 稳定信息 绕X轴弯曲: 长细比:x=35.71 轴心受压构件截面分类（按受压特

17、性）: a类 轴心受压整体稳定系数: x=0.951 最小稳定性安全系数: 3.81 最大稳定性安全系数: 3.81 最小稳定性安全系数对应的截面到构件顶端的距离: 3.550(m) 最大稳定性安全系数对应的截面到构件顶端的距离: 0.000(m) 绕X轴最不利位置稳定应力按钢结构规范公式 绕Y轴弯曲: 长细比:y=147.92 轴心受压构件截面分类（按受压特性）: b类 轴心受压整体稳定系数: y=0.315 最小稳定性安全系数: 1.26 最大稳定性安全系数: 1.26 最小稳定性安全系数对应的截面到构件顶端的距离: 3.550(m) 最大稳定性安全系数对应的截面到构件顶端的距离: 0.0

18、00(m) 绕X轴最不利位置稳定应力按钢结构规范公式2.4 强度信息 最大强度安全系数: 4.01 最小强度安全系数: 4.00 最大强度安全系数对应的截面到构件顶端的距离: 0.000(m) 最小强度安全系数对应的截面到构件顶端的距离: 3.550(m) 计算荷载: 287.55kN 受力状态:轴压 最不利位置强度应力按钢结构规范公式3 分析结果 构件安全状态: 稳定满足要求，强度满足要求。（取16m深开马头门前平面）：1）内力计算结果地面超载取20Kpa。侧压力竖井底静止土压力强度P0=0.5【0.5（1610+20）+10*16】=125kPa。（按一榀钢架受力进行计算），取分项系数1.

19、25进行内力组合。型钢钢架采用工40b，内支撑采用工36b。计算结果如下：图3-4-1 侧壁支护弯矩图图3-4-2 侧壁支护剪力图图3-4-3 侧壁支护轴力图2）型钢钢架强度验算设计值：M=251.8KN.m，V=326.4KN，N=593.7KN，安全系数1.11 输入数据1.1 基本信息 计算目标:截面验算 截面受力状态:复合受力状态 材料名称:Q345 材料抗拉强度(N/mm2):310.0 材料抗剪强度(N/mm2):180.0 轴心力N(kN):653.200 剪切力Fx(kN):0.000 剪切力Fy(kN):363.900 弯矩Mx(kN-m):275.900 弯矩My(kN-m

20、):0.0001.2 截面信息 截面类型:工字钢(GB706-88):xh=I40b(型号) 截面抵抗矩 Wx1(cm3): 1140.000 Wx2(cm3): 1140.000 Wy1(cm3): 96.200 Wy2(cm3): 96.200 截面塑性发展系数 x1: 1.05 x2: 1.05 y1: 1.20 y2: 1.20 截面半面积矩 Sx(cm3): 678.600 Sy1(cm3): 92.704 Sy2(cm3):84.891 截面剪切面积 Ax(cm2): 94.110 Ay(cm2): 94.110 截面惯性矩 Ix(cm4): 22800.000 Iy(cm4):

21、692.000 截面附加参数 参数名 参数值 xh: I40b(型号)-2 分析结果 最大正应力:299.901(N/mm2) 平均剪应力:38.668(N/mm2) Fx作用下的剪应力最大值max:0.000(N/mm2) Fy作用下的剪应力最大值max:86.647(N/mm2) 注意：本程序计算未考虑合成剪力最大剪应力值 |= 299.9|f = 310.0(N/mm2) |f / |=1.034 满足 |= 86.6|fv= 180.0(N/mm2) |fv / |= 4.655 满足3）内支撑验算设计轴力值：N=523.8，安全系数1.11 输入数据1.1 基本输入数据 构件材料特性

22、 材料名称:Q235 构件截面的最大厚度:6.00(mm) 设计强度:215.00(N/mm2) 屈服强度:235.00(N/mm2) 截面特性 截面名称:无缝钢管:d=219(mm) 无缝钢管外直径2td:219 (mm) 无缝钢管壁厚0td/2:6 (mm) 缀件类型: 构件高度:3.550(m) 容许强度安全系数:1.10 容许稳定性安全系数:1.101.2 荷载信息 恒载分项系数:1.00 活载分项系数:1.00 活载调整系数:1.00 是否考虑自重:考虑 轴向恒载标准值: 523.800(kN) 轴向活载标准值: 0.000(kN) 偏 心 距Ex: 0.0(cm) 偏 心 距Ey:

23、 0.0(cm)1.3 连接信息 连接方式:普通连接 截面是否被削弱:否1.4 端部约束信息 X-Z平面内顶部约束类型:简支 X-Z平面内底部约束类型:简支 X-Z平面内计算长度系数:1.00 Y-Z平面内顶部约束类型:简支 Y-Z平面内底部约束类型:简支 Y-Z平面内计算长度系数:1.002 中间结果2.1 截面几何特性 面积:40.15(cm2) 惯性矩Ix:2278.74(cm4) 抵抗矩Wx:208.10(cm3) 回转半径ix:7.53(cm) 惯性矩Iy:2278.74(cm4) 抵抗矩Wy:208.10(cm3) 回转半径iy:7.53(cm) 塑性发展系数x1:1.15 塑性发

24、展系数y1:1.15 塑性发展系数x2:1.15 塑性发展系数y2:1.152.2 材料特性 抗拉强度:215.00(N/mm2) 抗压强度:215.00(N/mm2) 抗弯强度:215.00(N/mm2) 抗剪强度:125.00(N/mm2) 屈服强度:235.00(N/mm2) 密度:785.00(kg/m3)2.3 稳定信息 绕X轴弯曲: 长细比:x=47.12 轴心受压构件截面分类（按受压特性）: a类 轴心受压整体稳定系数: x=0.924 最小稳定性安全系数: 1.49 最大稳定性安全系数: 1.49 最小稳定性安全系数对应的截面到构件顶端的距离: 3.550(m) 最大稳定性安全

25、系数对应的截面到构件顶端的距离: 0.000(m) 绕X轴最不利位置稳定应力按钢结构规范公式 绕Y轴弯曲: 长细比:y=47.12 轴心受压构件截面分类（按受压特性）: a类 轴心受压整体稳定系数: y=0.924 最小稳定性安全系数: 1.49 最大稳定性安全系数: 1.49 最小稳定性安全系数对应的截面到构件顶端的距离: 3.550(m) 最大稳定性安全系数对应的截面到构件顶端的距离: 0.000(m) 绕X轴最不利位置稳定应力按钢结构规范公式2.4 强度信息 最大强度安全系数: 1.61 最小强度安全系数: 1.61 最大强度安全系数对应的截面到构件顶端的距离: 0.000(m) 最小强

26、度安全系数对应的截面到构件顶端的距离: 3.550(m) 计算荷载: 536.31kN 受力状态:轴压 最不利位置强度应力按钢结构规范公式3 分析结果 构件安全状态: 稳定满足要求，强度满足要求。（取16m深开马头门后）：1）内力计算结果地面超载取20Kpa。侧压力竖井底静止土压力强度P0=0.5【0.5（1610+20）+10*16】=125kPa。（按一榀钢架受力进行计算），取分项系数1.25进行内力组合。型钢钢架采用工40b，内支撑采用工36b。计算结果如下：图3-4-1 侧壁支护弯矩图图3-4-2 侧壁支护剪力图图3-4-3 侧壁支护轴力图2）型钢钢架强度验算设计值：M=158.1KN

27、.m，V=298.8KN，N=0KN，安全系数1.1通过参考断面2计算结果，型钢钢架可满足要求。3）内支撑验算设计轴力值：N=514.1，安全系数1.11.1 基本输入数据 构件材料特性 材料名称:Q235 构件截面的最大厚度:8.00(mm) 设计强度:215.00(N/mm2) 屈服强度:235.00(N/mm2) 截面特性 截面名称:无缝钢管:d=219(mm) 无缝钢管外直径2td:219 (mm) 无缝钢管壁厚0td/2:8 (mm) 缀件类型: 构件高度:7.600(m) 容许强度安全系数:1.10 容许稳定性安全系数:1.101.2 荷载信息 恒载分项系数:1.00 活载分项系数

28、:1.00 活载调整系数:1.00 是否考虑自重:考虑 轴向恒载标准值: 514.100(kN) 轴向活载标准值: 0.000(kN) 偏 心 距Ex: 0.0(cm) 偏 心 距Ey: 0.0(cm)1.3 连接信息 连接方式:普通连接 截面是否被削弱:否1.4 端部约束信息 X-Z平面内顶部约束类型:简支 X-Z平面内底部约束类型:简支 X-Z平面内计算长度系数:1.00 Y-Z平面内顶部约束类型:简支 Y-Z平面内底部约束类型:简支 Y-Z平面内计算长度系数:1.002 中间结果2.1 截面几何特性 面积:53.03(cm2) 惯性矩Ix:2955.43(cm4) 抵抗矩Wx:269.9

29、0(cm3) 回转半径ix:7.47(cm) 惯性矩Iy:2955.43(cm4) 抵抗矩Wy:269.90(cm3) 回转半径iy:7.47(cm) 塑性发展系数x1:1.15 塑性发展系数y1:1.15 塑性发展系数x2:1.15 塑性发展系数y2:1.152.2 材料特性 抗拉强度:215.00(N/mm2) 抗压强度:215.00(N/mm2) 抗弯强度:215.00(N/mm2) 抗剪强度:125.00(N/mm2) 屈服强度:235.00(N/mm2) 密度:785.00(kg/m3)2.3 稳定信息 绕X轴弯曲: 长细比:x=101.80 轴心受压构件截面分类（按受压特性）: a类 轴心受压整体稳定系数: x=0.624 最小稳定性安全系数: 1.38 最大稳定性安全系数: 1.38 最小稳定性安全系数对应的截面到构件顶端的距离: 7.600(m) 最大稳定性安全系数对应的截面到构件顶端的距离: 0.000(m) 绕X轴最不利位置稳定应力按钢结构规范公式 绕Y轴弯曲: 长细比:y=101.80