拉森钢板桩基坑支护方案设计和计算

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型，桩长12 米，内部水平围檩由单根（ 500×300mm

2、）H型钢组成，支撑杆设置在钢板桩顶部，由直径为600mm，壁厚为 8mm钢管组成。整个基坑开挖完成后， 沿基坑四周挖出一条200×200mm排水沟，在基坑对角设500×500×500mm集水坑，用泥浆泵将集水坑内渗水及时排出基坑。布置图：-可编辑修改 -第1页共16页。4、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（ 500×300mm）H型钢组成，设单道桩顶支撑，支撑采用-可编辑修改 -第2页共16页。直

3、径为 600mm，壁厚为 8mm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。、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：1.25 。2 、材料力学性能指标序材料名称 / 规格使用强度设计值 (Mpa)号部位抗拉、压、弯抗剪承压1500×300mmH型钢 (Q235)腰梁2151253

4、252D600mm钢管 (Q235)内支撑2151253253钢板桩桩295、施工工况定义1、单元分析工况定义（ 1）、工况 1：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-可编辑修改 -第3页共16页。-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)3.500嵌固深度 (m)8.500墙顶标高 (m)0.000连续墙类型钢板桩每延米板桩截面面积236.00A(cm2)每延米板桩壁惯性矩3960

5、0.00I(cm4)每延米板桩抗弯模量2200.00W(cm3)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0-附加水平力信息 -可编辑修改 -第4页共16页。-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)倾覆稳整体稳定定-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弹性法计算方法m法-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/m 3)(kN/m3)(kPa)( 度 )1杂填土3.5010.00.00.000.0

6、02淤泥质土3.7216.96.9-3淤泥10.5015.85.8-层与锚固体摩粘聚力内摩擦角水土计算方m,c,K 值抗剪强度号法擦阻力 (kPa)水下 (kPa)水下(度)(kPa)10.10.000.00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-支锚信息 -支锚道数1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1.0000.500-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10.001281.0

7、0-2-4062.001.00-土压力模型及系数调整-可编辑修改 -第5页共16页。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 -工况工况深度支锚号类型(m)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：-可编辑修改 -第6页共16页。-可编辑修改 -第7页共16页。内力位移包

8、络图：地表沉降图：-抗倾覆稳定性验算-抗倾覆安全系数:K sM pM aMp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。Ma主动土压力对桩底的倾覆弯矩。-可编辑修改 -第8页共16页。注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。工况 1：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)锚固力 (kN/m)1内撑0.000-K s4709.4340.0002200.490Ks = 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

9、算。序号支锚类型材料抗力 (kN/m)锚固力 (kN/m)1内撑4062.000-K s4709.43446713.0002200.490Ks = 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)锚固力 (kN/m)1内撑4062.000-K s3108.78246713.0002200.490Ks = 22.641 >= 1.200,满足规范要求。-安全系数最小的工况号：工况1。最小安全 K = 2.140 >= 1.200,满足规范要求。s-抗隆起验算-可编辑修改 -第9页共16页。Pra

10、ndtl(普朗德尔 ) 公式 (Ks>= 1.1 1.2)，注：安全系数取自建筑基坑工程技术规范YB 9258-97( 冶金部 ):K sD N qc N cHDqo2tanN qtane452N cN q11tan7.70023.142tan 7.700N qtan452e2.002N c2.002117.414tan 7.700K s16.2818.5002.0028.0007.41414.4493.5008.5000.000K = 1.940 >= 1.1,满足规范要求。s-可编辑修改 -第10页共16页。Terzaghi(太沙基 ) 公式 (K s >= 1.15 1

11、.25) ，注：安全系数取自建筑基坑工程技术规范YB 9258-97(冶金部 ):K sD N qc N cHDq32tan421N qe2ocos452N cN q11tan37.70023.142tan 7.700142N qe2.14427.700cos452N c2.144118.464tan 7.700K S16.2818.5002.1448.0008.46414.4493.5008.5000.000K = 2.101 >= 1.15,满足规范要求。s 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!8751nD0.50.040.54i h iq1256.3

12、7 c36Htani 1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/m 3) ；地下水位以上取土的天然重度(kN/m 3) ；地下水位以下取土的饱和重度(kN/m 3);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);(kN/m 3);r 桩 ( 墙 ) 顶面到底处各土层的加权平均重度87510.51258.50.040.54335.0 0.06.37 14.4 8.

13、0tan 7.7063.5-可编辑修改 -第11页共16页。 = 32(mm)-抗管涌验算-抗管涌稳定安全系数(K >= 1.5):''1.5 0 h w'h2 D式中 0侧壁重要性系数; ' 土的有效重度 (kN/m 3); w地下水重度(kN/m 3);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。-可编辑修改 -第12页共16页。-承压水验算-K yP czP wy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 (kN/m 2); Pwy承压水层的水头

14、压力 (kN/m 2);K y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 e = ep1k确定出支护结构弯矩零点h = 0.000a1kc12) 支点力 Tc1 可按下式计算：T c1h a1E ach p1E pch T1h c1hT1= 3.000mTc1= 23.820 kN3) hd 按公式： hpEpj

15、+ T c1(h T1+hd) - 0ha Eai >=0 确定= 1.200， 0= 1.000-可编辑修改 -第13页共16页。hp= 1.591m， E= 294.604 kPah= 2.688mpj= 197.036 kPaa， Eai得到 hd = 4.100m ， hd 采用值为： 8.500m、围堰围囹（腰梁）及斜撑验算根据节单元计算， 取其最大反力作为围囹均布荷载。根据第节计算知围囹工况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=2523cm3。Mmax=(qmaxLmax2)/8=(24.08×4.5 2)/8=67.0KNm max=Mmax/W=67×.0103/2523=26.6Mpa =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。、内支撑验算支撑反力为 R×L=2