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1、3、拉森钢板桩基坑支护方案设计和计算3.1 、基本情况 城展路环城河桥桥台位于河岸上，基坑开挖深度较小；桥墩长24m宽1.7m,右偏角90°,系梁底标高为0.0m，河床底标高0.0m, 因此基坑底部尺寸考虑1m施工操作面要求，布置为长26m宽3.7m, 不需土方开挖。环城河常水位2.6m，1/20洪水位3.27m，河床底标高0.0m，河 底为淤泥土。考虑选择枯水期施工，堰顶标高为3.5m。3.2 、支护方案设计支护采用拉森钢板桩围堰支护, 围堰平行河岸布置, 平面布置详 见附图。堰体采用拉森钢板桩W型，桩长12米，内部水平围檩由单根（500x 300mm H型钢组成，支撑杆设置在钢板
2、桩顶部，由直径为 600mm壁厚为8mn钢管组成。整个基坑开挖完成后，沿基坑四周挖出一条200x 200mn排水沟， 在基坑对角设500X 500x 500mn集水坑，用泥浆泵将集水坑内渗水及 时排出基坑。布置图：JJ1XI1-丽14、基坑稳定性验算4.1、桥墩基坑稳定性验算钢板桩长度为12米，桩顶支撑，标高3.5米，入土长度8.5米基坑开挖宽度26米，坑底标高0.0米。基坑采用拉森钢板桩支护， 围檩由单根（500 x 300mm H型钢组成，设单道桩顶支撑，支撑采用 直径为600mm壁厚为8mn钢管作为支撑导梁，钢管与 H型钢进行嵌 固相连并焊接。验算钢板桩长度，选择钢板桩和导梁型号，验算基
3、底 稳定性。采用理正深基坑软件对支护结构和围囹支撑体系等变形与内力整体计算分析；支护结构的抗倾覆稳定性、抗隆起、抗管涌、嵌固深 度采用理正深基坑支护结构设计软件单元计算进行分析。4.1.1、设计标准及参数1、基坑设计等级及设计系数二级，重要性系数：1.0 ；支护结构结构重要性系数：1.0 ；构件计算综合性系数：1.252、材料力学性能指标序 号材料名称/规格使用 部位强度设计值（Mpa）抗拉、压、弯抗剪承压1500x 300mm型钢(Q235)腰梁2151253252D600mr钢管(Q235)内支撑2151253253钢板桩W桩2954.1.2、施工工况定义1、单元分析工况定义（1）、工况1
4、:打钢板桩，水面以下 3.5m;（2）、工况2:在桩顶以下0.5m处安装第一道内支撑;（3）、工况3:抽水；2、单元计算支护方案 连续墙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JGJ 120-99基坑等级二级基坑侧壁重要性系数丫 01.00基坑深度H(m)3.500嵌固深度(m)8.500墙顶标咼(m)0.000连续墙类型钢板桩卜每延米板桩截面面积A(cm2)236.00卜每延米板桩壁惯性矩I(cm4)39600.00.每延米板桩抗弯模量W(cm3)2200.00有无冠梁无放坡级数0超载个数0支护结构上的水平集中力0CUI.JH!丄r - n>c =切0 = (1.0
5、讪uee.砂丄r - fc.e工M附加水平力信息水平作用类水平力作用深是否参是否参力型值度与与序号(kN)(m)倾覆稳疋整体稳疋土层信息土层数3坑内加固土否内侧降水最终深度(m)3.500外侧水位深度(m)0.000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X弹性法计算方法m法土层参数层号土类名称层厚(m)重度(kN/m3)浮重度3(kN/m )粘聚力(kPa)内摩擦角(度)1杂填土3.5010.00.00.000.002淤泥质土3.7216.96.9-3淤泥10.5015.85.8-层 号与锚固体摩擦阻力(kPa)粘聚力水下(kPa)内摩擦角 水下(度)水
6、土计算方 法m,c,K 值抗剪强度(kPa)1S'0.000.00合算m法0.00-215.08.5011.80合算m法1.49-312.08.007.70合算m法0.63-支锚 道号支锚类型水平间距(m)竖向间距(m)入射角(° )总长(m)锚固段长度(m)1内撑1.0000.500-支锚道数1支锚 道号预加力(kN)支锚刚度(MN/m)锚固体 直径(mm)工况号锚固力 调整系数材料抗力(kN)材料抗力 调整系数10.001281.00-2-4062.00r 1.00支锚道数1支锚信息土压力模型及系数调整 弹性法土压力模型：经典法土压力模型层号土类名称水土水压力 调整系数主
7、动土压力 调整系数被动土压力 调整系数被动土压力最大值(kPa)1杂填土合算1.0001.0001.00010000.0002淤泥质土合算1.0001.0001.00010000.0003淤泥合算1.0001.0001.00010000.000工况信息工况 号工况 类型深度(m)支锚 道号1开挖1.000-2加撑-1.内撑3开挖3.500-设计结果结构计算 各工况:l 兀n t e如）（-41,1 弘口济册t-5.93）（E0.50）（-59 左）一（5 玄（-113.?-0（100）53-（0,”厲.恸-54 山肿（-30购-7则"±a*（KN/n）（-41.13）（33
8、.60）（-jl3.82>-（10.00）Wnn）珈KU） （-5.93）（120.50） （0.00）一-（5W>钗KN）（-89.49）-（0.00）（0.0>（0.0）（0.00）珑 30（ 3.50m ）（-49.13）（35.00）（-?7.89）（0.00）（-23.17）（75.47）（-39 一-（44.54（-81.09）<35.00）（0.0）-（0.0）（-2乙 74）-（3508（-37.43）一（左57内力位移包络图:卜养书一-妙(0.01D-(OJDO>地表沉降图：-J1"L.j/31510fr-£F-7I-1 r-
9、&丿、!丿/1111F/，、2/'fJ-ff(KN-n)C-?3，7>(?U50> (-22.74)-(S4.03)C-37.43)-(£5?)舫必ftAWi 31nnWffnn)三融蠶SLW 呈 48nn抗倾覆稳定性验算 抗倾覆安全系数M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:锚固力(kN/m)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)1内撑0.00
10、04709.4340.000Ks 2200.490Ks = 2.140 >= 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)1内撑4062.000锚固力(kN/m)4709.43446713.000Ks 2200.490Ks = 23.368 >= 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)1内撑4062.000锚固力(kN/m)3108.78246713.000Ks2200.490Ks = 22.641 >= 1.200,满足规范要求。安全系数最
11、小的工况号：工况1。最小安全Ks = 2.140 >= 1.200,满足规范要求。抗隆起验算Prandtl（普朗德尔）公式（Ks >= 1.11.2），注：安全系数取自建筑基坑工程技术规范YB 9258-97（冶金部）:/d N q cN cKs = 1.940 >= 1.1,满足规范要求。tanNqo45ip2tan字etan452e2.00217.4141tan7.70016.2818.5002.0028.00027.700qc7.41414.4493.5008.5003.142tan 7.7002.0020.000Terzaghi（太沙基）公式（Ks >= 1.1
12、51.25），注：安全系数取自建筑基坑工程技术规范YB 9258-97（冶金部）:KsDNq cN cNqocos 45NcNqNq33.1424 e7.700tan 7.7002.144Nc2.14416.281Ks14.4497.700cos 451 tan 7.7008.5002.144Ks = 2.101 >= 1.15,8.4648.0008.4643.5008.5000.000满足规范要求。隆起量的计算注意：按以下公式计算的隆起量，如果为负值，按0处理!n0.5TP18751HTID0.040.540 -Mh iq1256.37ctan36Hi 1式中 S基坑底面向上位移（m
13、m）;n从基坑顶面到基坑底面处的土层层数；ri第i层土的重度（kN/m3）;地下水位以上取土的天然重度（kN/m3）;地下水位以下取土的饱和重度（kN/m3）;hi第i层土的厚度（m）;q基坑顶面的地面超载 （kPa）;D桩（墙）的嵌入长度（m）;H基坑的开挖深度 （m）;c桩（墙）底面处土层的粘聚力（kPa）;0桩（墙）底面处土层的内摩擦角（度）;r桩（墙）顶面到底处各土层的加权平均重度 （kN/m3）;0.5£87518.50.040.54035.00.0125 6.3714.48.0tan 7.70363.5S = 32(mm)抗管涌验算區讪】；牺抗管涌稳定安全系数(K >
14、;= 1.5):1.5,ohy w式中 丫 o侧壁重要性系数；丫 '土的有效重度 (kN/m 3)；丫 w地下水重度 (kN/m3);h'地下水位至基坑底的距离(m);D桩(墙)入土深度(m);K = 3.679 >= 1.5,满足规范要求。承压水验算PczKyPwy2(kN/m );式中Pcz基坑开挖面以下至承压水层顶板间覆盖土的自重压力Rvy承压水层的水头压力(kN/m );Ky抗承压水头的稳定性安全系数，取1.5 。Ky = 33.80/30.00 = 1.12 >= 1.05基坑底部土抗承压水头稳定！嵌固深度计算嵌固深度计算参数:嵌固深度系数1.200抗渗嵌
15、固系数1.200嵌固深度计算过程：按建筑基坑支护技术规程JGJ 120-99单支点结构计算支点力和嵌固深度设计值hd：1) 按ea1k = e p1k确定出支护结构弯矩零点hc1 = 0.0002) 支点力Tc1可按下式计算：Tc1ha1E ach p1E pch T1hc1h T1 = 3.000mT c1 = 23.820 kN3) h d 按公式：hpE Ej + Td(hT1+hd) -3y chaE 巳=0 确定3 = 1.200, y 0 = 1.000h p = 1.591m，刀 b = 294.604 kPah a = 2.688m，刀曰=197.036 kPa得到 hd =
16、4.100m , hd采用值为：8.500m4.1.3 、围堰围囹(腰梁)及斜撑验算根据 4.1.2 节单元计算， 取其最大反力作为围囹均布荷载。 根据 第 4.1.2 节计算知围囹工况 3 反力最大为 24.08kN ，因此均布荷载为 24.08Kn/m内导梁最大弯矩Mmax采用的支撑最大间距Lmax=4.5m内导梁采用 单片焊接 H型钢 h=482mm,b=300mm,t=11mm,W=2523cm32Mmax=(qmaxLmax2)/8=(24.08x 4.5 )/8=67.0KNm3(T max=Mmax/W=67.0 10/2523=26.6Mpav (T =180Mpa符合要求围囹体系最大变形为1.06mm小于允许值，满足要求。4.1.4 、内支撑验算支撑反力为 RX L=24.08 X 4.5=108.36KN.内支撑单根D600钢管最大自由长度2.8m，按两端铰接计L=2.8m,i=205.8mm入=L/i=13.6 查表得© =0.991 108.36X1000/15120=7.16<0.991 X 215=213，合格。