深基坑钢管桩支护方案检算.doc

中铁 X 局桥限公司 基坑支护检算 1 目目 录录 1 1 基坑支护总体概况基坑支护总体概况 3 3 1 1 支护结构布置 3 1 2 支护参数选定 4 2 2 基坑支护稳定性计算基坑支护稳定性计算 5 5 2 1 ML19 墩承台基坑支护验算 5 2 2 MR21 墩承台基坑支护验算 8 3 3 结论及建议结论及建议 1111 中铁 X 局桥限公司 基坑支护检算 2 1 基坑支护总体概况基坑支护总体概况 1 11 1 支护结构布置支护结构布置 XXXX 立交桥与铁路线路斜交角为 80 1 度 上部采用左右分幅箱梁 每幅孔跨布置为 2 56mT 构 桥梁部分全长 112m 其中 2 44m 为转体施工段 平面上左右幅桥主墩采用错孔 布置 右幅桥主墩承台距陇海铁路防护栏 7 56m 左幅桥主墩承台距陇海铁路防护栏 7 47m 承台基坑开挖施工中 为防止边坡失稳 同时为减小对一旁铁路路基影响 故在开挖过程中 需对基坑进行支护 如下图所示 图图 1 11 1 MR21 R21 墩承台基坑支护平面图 单位墩承台基坑支护平面图 单位 m 图图 1 21 2 ML19 L19 墩承台基坑支护平面图 单位墩承台基坑支护平面图 单位 m 中铁 X 局桥限公司 基坑支护检算 3 图图 1 31 3 MR21 R21 墩承台基坑支护立面图 单位墩承台基坑支护立面图 单位 c cm 图图 1 41 4 ML19 L19 墩承台基坑支护立面图 单位墩承台基坑支护立面图 单位 c cm 1 21 2 支护参数选定支护参数选定 1 2 1 支护材料工程量 表表 1 11 1 转体转体 T T 构桥基坑支护工程数量表构桥基坑支护工程数量表 工程项目及材料名称数量长度 m 重量 kg 12m 长 600 10mm 钢管桩 431275078 I32 工字钢 24 9565 46 I32 工字钢 227 93219 66 I32 工字钢 210 91257 86 ML19 墩 C20 护壁砼18 67 m3 12m 长 600 10mm 钢管桩 421273332 I32 工字钢 25577 I32 工字钢 2273115 5 I32 工字钢 2111269 4 MR21 墩 C20 护壁砼 15 09 m3 12m 长 600 10mm 钢管桩148 4 T I32 工字钢10 005 T 合计 C20 护壁砼33 76 m3 ML19 墩基坑开挖 3358 68 方 MR21 墩基坑开挖 2782 76 方 1 2 2 支护土层参数 中铁 X 局桥限公司 基坑支护检算 4 根据设计图纸中设计说明及现场实地勘查 该地区土质主要为失陷性黄土质 属于低液 限粉质粘土 经查 公路桥涵地基与基础技术规范 JTG D63 2007 土力学 建筑地 基与基础设计规范 GB50011 2010 等相关资料可取以下相关的参考特性值 1 黄土天然重度 13 5kN 3 m 2 黄土内摩擦角 此处暂取 30 21 25 3 该地区地下水位 地表 10m 以下 4 黄土粘聚力 c 20 30KPa 此处取 c 20KPa 以上土的力学特性且认为在基坑汲深的范围内不分层 均匀分布 2 基坑支护稳定性计算基坑支护稳定性计算 2 12 1 ML19 ML19 墩承台基坑支护验算墩承台基坑支护验算 2 1 1 支护临界条件验算 土方开挖 当土质均匀 且地下水位低于基坑底面标高时 挖方边坡可以做成直立壁且 不加支护 对粘性土垂直允许最大高度可按下式计算 max h 令作用在坑壁上的主动土压力 由土力学主动土压力计算公式得 0 a E 解此方程可得 0 2 2 452 2 45 2 2 2 2 c tg ch tg h Ea 3 72m 5 5m 开挖深度 故 max h tg K c 2 45 2 2 25 45 5 1325 1 202 tg 需要进行专门支护 上式中 坑壁土的重度 kN m3 坑壁土的内摩擦角 坑壁土的粘聚力 KPa c 主动土压力 KPa a E 直立壁开挖最大深度 m max h K 安全系数 由经验一般取 1 25 中铁 X 局桥限公司 基坑支护检算 5 2 1 2 主动土压力作用下基坑支护验算 ML19 墩基坑垂直深度为 5 5m 采用 12m 长 600 10mm 钢管桩间距 1m 每根桩外露 5 5m 埋深 6 5m 顶部采用双拼 I32 工钢将钢管桩连成整体 开挖放坡坡率为 1 0 6 同时 坡面采用 C20 砼护壁 厚度为 10cm 基坑底 5 5m 处土的水平土压力 13 5kN 5 5m htgpa 2 45 2 3 m 30 134KPa 桩顶面所受土压力KPa 取以一个钢管桩为研究对象 tg 2 25 45 2 0 a p 视管桩为单悬壁梁 梁顶受荷载为 0kN m 梁底所受荷载为 1 q 30 134kN m2 1m 30 134kN m 如下图所示 2 qLpa 图图 2 12 1 ML19 L19 墩承台基坑钢管桩主动土压力受力图 单位墩承台基坑钢管桩主动土压力受力图 单位 kN m 2 1 3 外荷载作用下基坑支护验算 根据中 活载中列车荷载 可近似取均值 92kN m 在列车行经的过程中 产生的 k q 荷载强度 20 44KPa 等效土层厚度为 1 514m k p 5m 4 m 92kN 5m 4 k q h 3 5 13 44 20 mkN KPapk 则钢管桩在外荷载作用下桩顶段产生的主动土压力 13 5kN 1 514m 8 29KPa 桩底处 q1 htg 2 45 2 3 m tg 2 25 45 2 钢管桩在外荷载及主动土压力作用下总受力图及内力图如下图所示 KPaqq 29 8 12 中铁 X 局桥限公司 基坑支护检算 6 图图 2 22 2 ML19 L19 墩承台基坑支护钢管桩总受力图 单位墩承台基坑支护钢管桩总受力图 单位 kN m 图图 2 32 3 ML19 L19 墩承台基坑支护钢管桩墩承台基坑支护钢管桩 M V 图 单位图 单位 kN m kN 2 1 4 钢管桩稳定性验算 钢管桩属于薄臂环形截面 采用 A3 碳素钢 其相关验算如下所示 W mm mmmm R rR 3004 290300 14 3 4 444444 36 1069 2 mm I mmmm d D 4444 44 5806000491 0 64 48 100 8mm 抗弯刚度 EI 8 0 1 608 25 1001 2 mmN 48 10 mm 14 10 2 mmN 剪力 Q 128 46kN lqlq 21 2 1 5 5134 30 2 1 29 8 5 5 弯矩 M 277 3kN m 222 1 2 2 5 529 8 2 1 5 5134 30 6 1 2 1 6 1 lqlq 挠度 11 5mm l 250 max f EI lq 30 4 2 EI lq 8 4 1 mmmm 14 4 14 4 10608 1 8 550029 8 10608 1 30 5500134 30 弯曲应力 103Mpa 215MPa W M 36 6 1069 2 10 3 277 mm mmN 中铁 X 局桥限公司 基坑支护检算 7 剪切应力 6 93Mpa1 25 h c tg tg K 2sin 4 tg tg 2559 25 mmkN 342sin5 5 5 13 204 3 h 5 517m 5 5m tgtg KPa tg Ktgr c 253485 134cos5 13 202 cos 2 22 H h 9 256m 5 5m mtg1 1 346 01 1 517 5 tg m 综上可看出原设计开挖边坡坡率 m 0 6 能满足边坡稳定的要求 ML19 墩承台基坑可按原 设计进行预支护并放坡开挖 2 22 2 MR21 MR21 墩承台基坑支护验算墩承台基坑支护验算 2 2 1 支护临界条件验算 土方开挖 当土质均匀 且地下水位低于基坑底面标高时 挖方边坡可以做成直立壁且 不加支护 对粘性土垂直允许最大高度可按下式计算 max h 令作用在坑壁上的主动土压力 由土力学主动土压力计算公式得 0 a E 解此方程可得 0 2 2 452 2 45 2 2 2 2 c tg ch tg h Ea 3 72m 6 1m 开挖深度 故需 max h tg K c 2 45 2 2 25 45 5 1325 1 202 tg 要进行专门支护 上式中 坑壁土的重度 kN m3 坑壁土的内摩擦角 坑壁土的粘聚力 KPa c 中铁 X 局桥限公司 基坑支护检算 8 主动土压力 KPa a E 直立壁开挖最大深度 m max h K 安全系数 由经验一般取 1 25 2 2 2 主动土压力作用下基坑支护验算 MR21 墩基坑垂直深度为 6 1m 采用 600 10 12000mm 钢管桩 1000mm 一道 每根桩 外露 6 1m 埋深 5 9m 顶部采用双拼 II32 工钢将钢管桩连成整体 开挖放坡坡率为 1 0 6 同时坡面采用 C20 砼护壁 厚度为 10cm 基坑底 6 1m 处土的水平土压力 13 5kN 6 1m htgpa 2 45 2 3 m 33 422KPa 桩顶面所受土压力KPa 若以一个钢管桩为研究对象 tg 2 25 45 2 0 a p 则视管桩为单悬壁梁 梁顶受荷载为 0kN m 梁底所受荷载为 1 q 33 422kN m2 1m 33 422kN m 如下图所示 2 qLpa 图图 2 42 4 MR21 R21 墩承台基坑钢管桩主动土压力受力图 单位墩承台基坑钢管桩主动土压力受力图 单位 kN m 2 1 3 外荷载作用下基坑支护验算 根据中 活载中列车荷载 可近似取均值 92kN m 在列车行经的过程中 产生的 k q 荷载强度 20 44KPa 等效土层厚度为1 514m 则 k p 5m 4 m 92kN 5m 4 k q h 3 5 13 44 20 mkN KPapk 钢管桩在外荷载作用下桩顶段产生的主动土压力 13 5kN 1 514m 8 29KPa 桩底处 q1 htg 2 45 2 3 m tg 2 25 45 2 中铁 X 局桥限公司 基坑支护检算 9 钢管桩在外荷载及主动土压力作用下总受力图及内力图如下图所示 KPaqq 29 8 12 图图 2 52 5 MR21 R21 墩承台基坑支护钢管桩总受力图 单位墩承台基坑支护钢管桩总受力图 单位 kN m 图图 2 62 6 MR21 R21 墩承台基坑支护钢管桩墩承台基坑支护钢管桩 M V 图 单位 图 单位 kN m kN 2 1 4 钢管桩稳定性验算 钢管桩属于薄臂环形截面 采用 A3 碳素钢 其相关验算如下所示 W mm mmmm R rR 3004 290300 14 3 4 444444 36 1069 2 mm I mmmm d D 4444 44 5806000491 0 64 48 100 8mm 抗弯刚度 EI 8 0 1 608 25 1001 2 mmN 48 10 mm 14 10 2 mmN 剪力 Q 152 5kN lqlq 21 2 1 1 6422 33 2 1 29 8 1 6 弯矩 M 361 5kN m 222 1 2 2 1 629 8 2 1 1 6422 33 6 1 2 1 6 1 lqlq 挠度 18 5mm max f EI lq 30 4 2 EI lq 8 4 1 mmmm 14 4 14 4 10608 1 8 610029 8 10608 1 30 6100422 33 中铁 X 局桥限公司 基坑支护检算 10 弯曲应力 134 4Mpa 215MPa W M 36 6 1069 2 10 5 361 mm mmN 剪切应力 8 23Mpa1 25 h c tg tg K 2sin 4 tg tg 2559 25 mmkN 342sin1 6 5 13 204 3 h 5 517m6 1m mtg1 1 346 01 1 517 5 tg m 综上可看出原设计开挖边坡坡率 m 0 6 能满足边坡稳定的要求 MR21 墩承台基坑可