4.2.2　型钢净间距L2的确定

　　因为水泥土在侧向水土压力的作用下,以“工”字型钢为支点,当间距过大时,型钢间的水泥土除受剪力、轴力外,还会产生弯曲应力,由于水泥土的抗拉强度很小,因此应控制型钢间距,避免水泥土处于弯曲应力状态,防止出现弯曲破坏。

　　型钢净间距尺寸要求L2<=Bc+h+2e

　　由图3可知Bc+h+2e=850+700+2×0=1550>900经验算满足要求。

　　式中Bc——水泥土墙的有效厚度;

　　h——“工”字型钢的高度;

　　e——“工”字型钢形心轴与截面对称轴的距离,规定“工”字型钢形心轴靠近基坑内侧为正。

　　4.2.3　水泥土强度验算

　　水泥土强度要求验算型钢翼缘边的水泥土抗剪强度和水泥土搭接处的抗剪强度，另外在侧压作用下,在水泥土内形成一抛物线承载拱,还要验算拱的轴力强度。

　　由图3可知：d1=795mm，d2=602mm，L2=900mm，L3=600mm。

　　Q1=qL2/2,Q2=qL3/2

　　经验算均满足要求。

　　式中q——侧压力(kN/m2);

　　d1——墙体有效厚度(m);

　　d2——水泥土搭接处厚度(m);

　　Bf——型钢翼宽(m);

　　fc——水泥土的设计抗压强度(kPa)。

　　4.2.4　入土深度的确定

　　SMW工法围护墙入土深度的确定需确定两部分入土深度,首先是H型钢的入土深度Dh,Dh主要由基坑抗隆起稳定、围护墙内力和变形不超过允许值及型钢顺利回收等条件决定。在进行围护墙结构内力、变形和基坑抗隆起稳定分析时，围护墙结构的深度仅计算到型钢底端。经计算：标准段Dh=11.5m,取型钢长度Lh=24m，端头井Dh=12m,取型钢长度Lh=26m。

　　其次是水泥土搅拌桩的入土深度Dc，Dc主要由3个方面决定：(1) 确定坑内降水不影响基坑以外环境;(2) 防止管涌发生;(3) 防止底鼓发生。取以上条件中入土深度的最大值作为水泥土桩最终入土深度值，同时应满足Dc≥Dh。经计算得标准段Dc=12.5m,水泥土桩长Lc=25.5m。端头井Dc=13m,水泥土桩长Lc=27.5m。

　　4.3　基坑稳定性分析

　　SMW工法属于板式支护体系，其稳定性分析按规范板式支护有关公式计算。经验算均满足规范要求。计算结果如下：

　　基坑墙底抗隆起：

　　K=3.05(标准段)K=2.87(端头井)

　　基坑坑底抗隆起：

　　K=2.56(标准段)K=2.5(端头井)

　　基坑抗倾覆稳定性：

　　K=1.2(标准段)K=1.15(端头井)

　　抗管涌验算：

　　坑外地下水位取最不利季节性水位为地面以下0.5m，坑内地下水位考虑坑内降水取坑底以下3m。

　　K=2.3(标准段)K=2.2(端头井)

　　4.4　围护墙内力位移计算

　　SMW工法采用等刚度代换为一定厚度钢筋砼地下墙，沿车站纵向取单位长度采用杆系有限元法计算。因考虑H型钢拔除，SMW工法围护墙组合刚度不计水泥搅拌桩的刚度贡献，即仅计入H型钢的刚度。地层的被动抗力采用弹性链杆代替，地层对围护结构的作用采用一系列考虑时空效应的等效弹簧进行模拟。围护结构划分为梁单元，支撑为仅受轴力的杆单元并施加预应力。计算时模拟施工全过程，根据“先变形，后支撑”的原则，计入结构的先期位移值以及支撑的变形，并计算结构回筑阶段各工况的内力组合，分阶段按竖向弹性地基梁法进行计算。地面超载取20kN/m2，地下水位取地面以下0.5m，作用在围护桩上的水土侧压力采用水土分算，c，φ取固快剪峰值。地基土弹簧压缩系数K=10 000kN/m3。经计算，各阶段内力和位移包络图见图4和图5。由图可以看出:最大水平位移:fmax=40.7mm，最大弯矩:

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