拉森钢板桩支护方案计算书

桂林市西二环路道路建设工程二合同段项目经理部 方案计算书 第 1 页 共 7 页 桂林市西二环路道路建设工程排水管道桂林市西二环路道路建设工程排水管道 深基坑开挖施工方案计算书深基坑开挖施工方案计算书 一 工程概况一 工程概况 桂林市西二环路二合同段污水管道工程的起点 K12 655 终点 K17 748 埋设管道 为聚氯乙烯双壁波纹管 500 和钢筋砼管 800 基础采用粗砂垫层 基础至管顶 上 50cm 范围为粗砂回填 其上为级配碎石回填至路床 起点管道底部标高为 150 277m 管道平均埋深为 5 2 米左右 最深为 7 8 米 地下水位较高 其中有局部里 程段 3 5m 厚土层以下是流沙层 开挖时垮塌较严重 为防止开挖时坍塌事故发生 特制 定该方案 施工范围为 K12 655 K14 724 段左侧污水管 本段施工段地质为松散耕土 粉质粘土 地下水位高 遇水容易形成流砂 二 方案计算依据二 方案计算依据 1 桂林市西二环路道路建设工程 二期 施工图设计第三册 修改版 B 桂林市市 政综合设计院 2 市政排水管道工程及附属设施 06MS201 3 埋地聚乙烯排水管管道工程技术规程 CECS164 2004 4 钢结构施工计算手册 中国建筑工业出版社 5 简明施工计算手册 中国建筑工业出版社 三 施工方案简述三 施工方案简述 1 钢板桩支护布置 钢板桩采用拉森 ISP 型钢板桩 其长度为 12 米 根 每个施工段 50m 需 260 根钢 板桩 根据施工段一般稳定水位 154 0m 和目前水位情况 取施工水位为 154 00m 根据 管沟开挖深度 4 7m 钢板桩支护设置 1 道型钢圈梁和支撑 以 K14 100 左侧排污管道 桂林市西二环路道路建设工程二合同段项目经理部 方案计算书 第 2 页 共 7 页 钢板桩支护为例 桩顶标高为 157 83m 桩底标高为 148 83m 依次穿越松散耕土 粉质 粘土层 2 钢板桩结构尺寸及截面参数 拉森 ISP 型钢板桩计算参数如下表所示 尺寸 mm 每块钢板桩 型号 有效幅宽 b 有效高 度 h 厚度 t 截面积 A 单根 cm2 惯性矩 Ix 单根 cm4 截面抵抗矩 W 单根 cm3 单位净 重 kg m ISP 型40018015 598 703 97033676 96 四 计算假设四 计算假设 1 根据设计图纸中地勘资料提供的土层描述 本计算中土层参数按经验取值如下 K14 100 钢板桩支护处 土层 编号 土层 名称 土层顶 标高 m 土层底 标高 m 容 重 kN m3 内摩擦角 o 粘聚力 kPa 2耕 土157 33156 8317 558 5 1粉质粘土156 83148 83191540 加权平均18 251024 则计算取值 18 KN m3 150 c 10 KPa 2 支护计算水位按 154 00m 考虑 3 计算时按照支护周边均为土体进行计算 不考虑空隙水压力及土体浮容重 同时不扣 减由土体粘聚力与钢板桩之间产生的摩擦力 五 钢板桩围堰计算五 钢板桩围堰计算 1 1 内力计算 内力计算 本工程土压力计算采用钢板桩全部承受的主动土压力视为有效主动土压力 以地面 桂林市西二环路道路建设工程二合同段项目经理部 方案计算书 第 3 页 共 7 页 标高 157 330m 为基准 计算各高度点的有效土压力 地面超载按照 30t 考虑 换算后为 5KN m2 换算为土高度 h0 q 5 18 0 28m 1 1 主动 被动土压力系数 767 0 589 0 2 15 45 2 KatgKa 303 1 698 1 2 15 45 2 KptgKp 1 2 有效主动土压力计算 受力分布图如下 按照各工况 一道支撑 进行受力计算 具体如下 H 5 200 X0 X X 2 500 A 在标高 157 33m 位置时的土压力强度 地面处 22 97 2 2 15 45 28 0 181mKNtgP B 在标高 156 33m 位置时的土压力强度 支撑处 桂林市西二环路道路建设工程二合同段项目经理部 方案计算书 第 4 页 共 7 页 22 17 24 2 15 45 228 0 182mKNtgP C 在标高 152 63m 位置时的土压力强度 基底部 22 80 52 2 15 45 7 428 0 183mKNtgP 1 3 支撑层数及间距 按照等弯矩布置确定各层支撑的间距 则拉森 ISP 型钢板桩顶部悬臂端的最大允 许跨度为 mcm Ka W h85 2 9 284 589 0 1018 1020432006 6 3 3 5 3 mh85 2 0 mh16 3 85 2 11 1 1 施工时考虑放管空间位置 确定采用布置一层支撑 即从自然地面下 2m 设置 20a 桂林市西二环路道路建设工程二合同段项目经理部 方案计算书 第 5 页 共 7 页 工字钢围檩 加 203 钢管横撑 自钢板桩顶下为 1 道围囹支撑 1 4 施工工况下围檩计算 围檩受力 采用近似法计算 公式 Rn 处土压力 qn Pn Pn 1 2 h1 2 Pn Pn 1 2 h2 2 则计算如下 mKNq 78 13 2 0 228 0 2 17 24 1 开挖到基底标高时土压力最大 为最不利工况 土压力均布荷载为 13 78KN m 则此 时钢板桩所受的最大弯矩为 拉森mKNlqM 503 15378 13125 0 125 0 22 1max ISP 型钢板桩抗弯截面模量为 则钢板桩所受最大弯曲应力为 3 2043cm 完全满足要求 MpaMpa W M 20059 7 2043000 10503 15max 6 1 5 钢板桩最小入土深度计算 入土深度控制是钢板桩设计计算的关键 本方案为验证相关计算规则的合理性及准 确性 采用两种计算方法进行验算后对照复核 桂林市西二环路道路建设工程二合同段项目经理部 方案计算书 第 6 页 共 7 页 270680 采用盾恩近似法计算 如上简化后土压力分布图 假定作用在板桩 EG 段上的荷载 EHJ G 一半传至 E 点上 另一半由坑底土压力 FG R 承受 由几何平衡关系可得入土深度计算公式 2 4 2 1 2 1 xKaKpxhKaH 即 代入相关数据计算可得 0 4 2 KaHhKaHxxKaKp 即钢板桩在基底以下入土深度大于 4 12m 时mxxx12 4 0474 7 77 2 109 1 2 求解得 就能满足要求 综合以上两种计算方法结果 为安全起见 取验算最大值 4 12m 并考虑 1 5 倍安全系 数 则 X 4 12 1 5 6 18m 本施工方案采用 12m 长钢板桩 桩顶标高为 157 83m 基底标 高为 152 63m 入土深度 12 157 83 152 63 6 8m 6 18m 完全满足要求 2 2 内支撑受力检算 内支撑受力检算 3 1 内支撑及围檩设计如前图所示 选择荷载最大的围檩位置进行验算 该处土压力 桂林市西二环路道路建设工程二合同段项目经理部 方案计算书 第 7 页 共 7 页 q 24 17KN m 取跨度最大的两跨不等距连续梁检算 按照方案设计围檩选择 I20a 工字 钢 取系数 0 125 则在静载时 MPafcmW200 178 3 mKNM 025 227 217 24125 0 2 max 故围檩抗弯强度满足要求 MPafMPa20087 61 2178 10025 22 9 3 2 内支撑设计 围檩处内支撑采用 203mm 钢管 钢管壁厚 10mm mmD203 mmd183 96 21 4 183203 4 2222 dD i 2 2222 2 6060 4 183203 14 3 4 mm dD A 3 4444 81 278746 20332 183203 14 3 32 mm D dD W 根据长细比 查 钢结构设计规范 附表得稳定系数 149