深基坑钢管桩支护方案检算

1、目 录1 基坑支护总体概况31.1 支护结构布置31.2 支护参数选定42 基坑支护稳定性计算52.1 ML19#墩承台基坑支护验算52.2 MR21#墩承台基坑支护验算83 结论及建议111 基坑支护总体概况1.1 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

2、进行支护，如下图所示：图1.1 MR21#墩承台基坑支护平面图（单位:m）图1.2 ML19#墩承台基坑支护平面图（单位:m）图1.3 MR21#墩承台基坑支护立面图（单位:cm）图1.4 ML19#墩承台基坑支护立面图（单位:cm）1.2 支护参数选定1.2.1 支护材料工程量表1.1 转体T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)ML19#墩12m长600×10mm钢管桩431275078I32工字钢24.9565.46I32工字钢227.93219.66I32工字钢210.91257.86C20护壁砼18.67（m3）MR21#墩12m长600

3、5;10mm钢管桩421273332I32工字钢25577I32工字钢2273115.5I32工字钢2111269.4C20护壁砼15.09(m3)合计12m长600×10mm钢管桩148.4（T）I32工字钢10.005（T）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 D632007）、土力学、建筑地基与基础设计规范（GB500112010）等相关资料可取以下相关的参考

4、特性值。 1、黄土天然重度：=13.5kN/； 2、黄土内摩擦角: ，此处暂取 ； 3、该地区地下水位:地表10m以下；4、黄土粘聚力：c=2030KPa，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2.1 ML19#墩承台基坑支护验算 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：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： 解此方程可得：3.72m<5.5m(开挖深度)，故需要进行专门支护！上式中坑壁土的重度（kN/m3

5、）坑壁土的内摩擦角（。）坑壁土的粘聚力（KPa）主动土压力(KPa)直立壁开挖最大深度（m）K安全系数，由经验一般取1.252.1.2 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×=30.134KPa,桩顶面所受土压力KPa；取以一个钢管桩为研究对象，视管桩为单悬壁梁，梁顶受荷载为0kN/m,梁底所受荷载为

6、30.134kN/m2×1m=30.134kN/m,如下图所示：图2.1 ML19#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，产生的荷载强度20.44KPa,等效土层厚度为=1.514m,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，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：图2.2 ML19#墩承台基坑支护钢管桩总受力图（单位:kN/m）图2.3 ML19#墩承台基坑支护钢管桩M

7、、V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 I 抗弯刚度EI8.0×1.608×剪力 Q128.46kN弯矩 M277.3kN·m挠度 +11.5mm<l/250弯曲应力 103Mpa<=215MPa剪切应力 6.93Mpa<=85PMa2.1.5 基坑边坡稳定性验算ML19#墩承台基坑采用1：0.6坡率进行放坡开挖，假定坡体失稳时的滑动面为平面，则由边坡上土体力的平衡条件，可得边坡稳定系数K、边坡高度H、边坡坡率及变形体高度h参数计算如下：+1.85>1

8、.25h=5.517m5.5mH=h×9.256m>5.5m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。 2.2 MR21#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：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： 解此方程可得：3.72m<6.1m(开挖深度)，故需要进行专门支护！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）主动土压力

9、(KPa)直立壁开挖最大深度（m）K安全系数，由经验一般取1.252.2.2 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×=33.422KPa,桩顶面所受土压力KPa；若以一个钢管桩为研究对象，则视管桩为单悬壁梁，梁顶受荷载为0kN/m,梁底所受荷载为33.422kN/m2×

10、;1m=33.422kN/m,如下图所示：图2.4 MR21#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，产生的荷载强度20.44KPa,等效土层厚度为1.514m,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，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：图2.5 MR21#墩承台基坑支护钢管桩总受力图（单位:kN/m）图2.6 MR21#墩承台基坑支护钢管桩M、V图（单位：kN·m、

11、kN） 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 I 抗弯刚度EI8.0×1.608×剪力 Q152.5kN弯矩 M361.5kN·m挠度 +18.5mm弯曲应力 134.4Mpa<=215MPa剪切应力 8.23Mpa<=85PMa2.1.5 基坑边坡稳定性验算MR21#墩承台基坑采用1：0.6坡率进行放坡开挖，假定坡体失稳时的滑动面为平面，则由边坡上土体力的平衡条件，可得边坡稳定系数K、边坡高度H、边坡坡率及变形体高度h参数计算如下：+1.85>1.25h=5.517m<6.1mH=h×9.256m>6.1m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#墩承台基坑可按原设计进行预支护并放坡开挖。3 结论及建议通过上述检算易得出ML19#墩、MR21#墩承台基坑支护措施安全性高，可靠性强。即边坡采用1:0.6坡率放坡开