钢板桩围堰计算书

佛山市禅西大道季华路至樵乐路段工程一标石湾特大桥16#钢板桩围堰计 算 书计 算 :复 核 :审 核 :中铁大桥局集团三公司技术发展中心2010年01月16#墩基坑开挖计算一、设计资料1、工程概况国道325线佛山市罗村街边至龙江仙塘改线工程北起佛罗路街边，南至龙江镇狮子岗为终点，全长22km。石湾特大桥为双塔箱梁斜拉桥，14#16#墩的跨径为90.5m+150m+90.5m。 主塔16基础位于樵乐路边缘，采用钢板桩围堰施工，桩基施工完成后，开挖进行承台施工。2、地质水文状况桥位处于东平水道，常水位+0.73m，设计最高通航水位+6.38m。地层组成：表层回填河砂，淤泥质亚粘土（亚粘土），粉砂，下部为全风化粗砂岩（泥岩）。钢板桩桩顶设计标高+2.0m，桩底标高-16.0m。为简化计算，将钢板桩进入的全风化粗砂岩（泥岩）简化为粉砂计算，因全风化混合岩内摩擦角和粘聚力均比粉砂大，因此计算结果偏安全的。类型（KN/m3）（KN/m3）C（KPa）KaKp回填砂土19.09.00.0300.3333淤泥质土16.96.96.04.70.8491.179亚粘土19925.114.10.6081.644粉砂20.210.21427.90.3622.759二、 计算：排水开挖方案钢板桩采用拉森型，截面抵抗矩Wb=2037cm3，容许应力260MPa，单位重量75kg/m。首先插打钢板桩，排水开挖至-1.0m，在标高0.0m处安装围堰第一道内支撑；其次排水开挖至-4.0m，在标高-3.5m处安装围堰第二道内支撑；再次排水开挖至-7.0m，在标高-6.5m处安装围堰第三道内支撑；继续排水开挖至-9.0m，浇筑0.6m厚的砼垫层；拆除第三道内支撑；最后承台施工。采用理正深基坑计算软件进行计算分析取最不利一侧为计算单元：本计算是以排水开挖为实际情况进行建模计算，1、 钢板桩连续墙支护2、 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01.00基坑深度H(m)12.000嵌固深度(m)6.000墙顶标高(m)0.000连续墙类型钢板桩 每延米板桩截面面积A(cm2)236.00 每延米板桩壁惯性矩I(cm4)39600.00 每延米板桩抗弯模量W(cm3)2037.00有无冠梁无放坡级数 1超载个数 1支护结构上的水平集中力02、 放坡信息坡号台宽(m)坡高(m)坡度系数12.0001.0001.0003、超载信息超载类型超载值作用深度作用宽度距坑边距形式长度序号 (kPa,kN/m)(m)(m)(m) (m)120.000-4、 附加水平力信息 水平力作用类型水平力值作用深度是否参与是否参与序号 (kN)(m)倾覆稳定整体稳定5、 土层信息土层数 3坑内加固土 否内侧降水最终深度(m)12.000外侧水位深度(m)2.27内侧水位是否随开挖过程变化是内侧水位距开挖面距离(m)0.000弹性计算方法按土层指定弹性法计算方法-6、土层参数 层号土类名称层厚重度浮重度粘聚力内摩擦角 (m)(kN/m3)(kN/m3)(kPa)(度)1细砂4.2019.09.00.0030.002淤泥质土6.0016.96.96.004.703粉砂10.0020.210.214.0027.90层号与锚固体摩粘聚力内摩擦角水土计算方法m,c,K值抗剪强度 擦阻力(kPa)水下(kPa)水下(度) (kPa)135.00.0030.00分算m法15.00-218.06.004.70合算m法0.57-335.014.0027.90合算m法14.18-7、支锚信息支锚道数3支锚支锚类型水平间距竖向间距入射角总长锚固段道号 (m)(m)()(m)长度(m)1内撑1.0003.000-2内撑1.0003.500-3内撑1.0003.500-支锚预加力支锚刚度锚固体工况锚固力材料抗力材料抗力道号(kN)(MN/m)直径(mm)号调整系数(kN)调整系数10.00100.00-2-300.001.0020.00100.00-4-300.001.0030.00100.00-6-300.001.008、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主动土压力被动土压力被动土压力 调整系数调整系数调整系数最大值(kPa)1粘性土分算1.0001.0001.00010000.0002淤泥质土合算1.0001.0001.00010000.0003淤泥质土合算1.0001.0001.00010000.0009、工况信息 工况工况深度支锚号类型(m)道号1开挖3.500-2加撑-1.内撑3开挖7.000-4加撑-2.内撑5开挖9.5-6加撑-3.内撑7开挖12.0-三：结构设计结果 结构计算 -各工况：内力位移包络图：（本图上侧数据为弹性法，下侧为经典法）工况8：浇筑砼垫层，拆除第三道支撑后，准备浇筑承台：计算图式见下图。由于有砼垫层的支撑，可以认为砼对钢板桩为刚性支撑，支撑位置设为-8.6m处，将外荷载输入Sap2000程序中计算由此计算得钢板桩内支撑的反力T112.31KN，T2244.62KN。钢板桩最大弯矩Mmax169.6KNm，最大剪力为Qmax187.1KN本结构采用弹性法计算结果进行验算。根据以上计算钢板桩承受最大弯矩为Mmax448.62KN.m，最大剪力为Qmax347.5KN。拉森型钢板桩剪切面积取钢板桩肢在剪力方向的面积，A155956975mm2，钢板桩应力：。满足设计要求四、 整体稳定验算滑裂面数据整体稳定安全系数 Ks = 1.650圆弧半径(m) R = 17.292圆心坐标X(m) X = -2.862圆心坐标Y(m) Y = 10.981五、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):Ks = 5.941 = 1.1, 满足规范要求。Terzaghi(太沙基)公式(Ks = 1.151.25)，注：安全系数取自建筑基坑工程技术规范YB 9258-97(冶金部):Ks = 7.199 = 1.15, 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!式中基坑底面向上位移(mm);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);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(mm)六、抗管涌验算 抗管涌稳定安全系数(K = 1.5):式中0侧壁重要性系数;土的有效重度(kN/m3);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 = 2.345 = 1.5, 满足规范要求。 嵌固深度计算 嵌固深度计算参数：抗渗嵌固系数1.200整体稳定分项系数1.300圆弧滑动简单条分法嵌固系数1.100嵌固深度考虑支撑作用嵌固深度计算过程： 按建筑基坑支护技术规程 JGJ 120-99圆弧滑动简单条分法计算嵌固深度： 圆心(-3.109，11.302)，半径=15.125m，对应的安全系数Ks = 1.310 1.300 嵌固深度计算值 h0 = 3.500m 嵌固深度设计值 hd = 0h0 = 1.1001.0003.500 = 3.850m 嵌固深度采用值 hd = 6.000m 渗透稳定条件验算 当前嵌固深度为：3.850m。不排水开挖方案一、钢板桩计算钢板桩采用拉森型，截面抵抗矩Wb=2037cm3，容许应力260MPa，单位重量75kg/m。首先插打钢板桩，在标高0.0m处安装围堰第一道内支撑；不排水开挖至-10.2m，浇筑1.8m后水下封底混凝土，然后再排水至标高-3.5m处安装围堰第二道内支撑；再次排水至标高-8.4m，承台施工。1、工况一安装第一道支撑后不排水开挖到设计标高-10.2m，计算图式见图一： (1)、a1点，,a2点(2)、b1点 , b2点 , (3)、c1点 , c2点 , (4)、e点截面，设钢板桩入砂土层深度为t。d1点 , d2点 , (5)、A1点，A2点，按等值梁法进行计算：1、 计算土压力为0点离底面高度y：计算得：y=2.724m2、 计算等值梁最大弯矩和反力为：则钢板桩最大弯矩：Mmax183.32KNm，T1=69.29KN3、 计算板桩入土深度：x=2.78mt=x+y=5.5m=3.97Mpa，满足强度要求。2、不排水开挖方案：采用C20水下砼封底，封底厚度为1.8m。砼在围堰及钢护筒形成的桩的支点反力下，承受围堰抽水后产生的上浮力，围堰内封底砼面积为F119.2mx19.2m-16x3.8 =307.84m2，围堰内共16根2.0m桩，钢护筒直径取2.2m，砼容重取2.4t/m31、围堰整体抗浮力计算1、竖向抗力计算(1) 围堰自重：(2) 封底混凝土与钻孔桩摩擦力计算：封底砼与钻孔桩间摩擦系数取k=12t/m2,代入摩擦力计算公式,d为钢护筒直径 竖向抗力合力P=G +P=4100.6t2、竖向浮力计算：围堰封底面积A=307.84m2：PT，K=P/T=1.22，围堰整体稳定性满足要求。2、承台区封底混凝土弯曲应力验算L为围堰内外水位差L=10.93m，h为封底混凝土层高度为1.8m其顶面在静水压力作用下产生的弯曲拉应力截面计算宽度取1m截面抵抗矩：W= bh2/6=11.52/6=0.375m3(1)、两根钻孔桩之间的封底混凝土计算：看作简支梁q=w Lb-c hb=1x10.93x1-2.4x1.8x1=6.61