围堰设计及计算书

跨xx高速基坑围堰设计及计算书1计算依据1.1《建筑施工计算手册》；1.2《钢结构设计规范》（GB500017-2003）；1.3理正深基坑软件说明书；1.4《基坑工程设计规程》（DBJ08-61-97）；1.5《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）；1.6《建筑基坑工程技术规范》（YB9258-97）；1.7《建筑基坑工程技术规程》（JGJ120-99）；2工程概况750#、751#墩为跨xx连续梁主敦，承台分为2层，下承台尺寸为22.6m×14.6m×3.5m，上承台尺寸为16.6×9.6m×3.0m，围堰平面尺寸23.2×15.2m。750#、751#墩分别位于高速公路两侧；750#墩地面标高+24.15，基坑底标高+16.227（含1m厚封底混凝土），基坑挖深7.923m，751#墩地面标高+22.6，基坑底标高+14.599（含1m厚封底混凝土），基坑挖深8m。以基坑挖深8.0m进行计算。3地质情况根根据工程地质勘测报告，承台处的地质情况如表1。表1承台地质情况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粘性土0.6017.617.8016.202粉土1.2017.217.4015.603粘性土3.3017.617.8016.204粘性土10.3019.29.218.1016.805粉土3.2016.86.817.26粘性土8.3019.59.517.64设计施工方案概述基坑采用锁口钢管桩+拉森钢板桩围堰支护方案。靠近高速公路侧采用锁口钢管桩，长度为15m；其余侧采用拉森钢板桩，长度12m。内支撑共布置二层，上下层腰梁均采用HW400X400型钢，斜撑均采用HW400X400型，对口撑采用∅630X10mm钢管。图4.1围堰结构设计立面图（单位：m）图4.2围堰结构设计平面图（单位：m）5围堰结构计算5.1设计计算参数5.1.1材料设计指标基坑支护结构所需材料的设计指标如下表所示：序号材料名称抗压强度（MPa）抗拉强度（MPa）抗剪强度（MPa）弹性模量（MPa）备注1Q2352152151252.0×1055内支撑5.1.2单元结构计算宽度确定拉森钢板桩中心间距为40cm，拉森钢板桩边长b=40cm，取结构计算宽度ba=1.0m。锁口钢管桩中心间距为100cm，拉森钢板桩边长b=100cm，取结构计算宽度ba=1.0m。5.1.3单元内支撑支撑刚度第一、二层：计算内支撑刚度取最大水平间距s=3.67m，围囹采用HW400*400型钢，斜向支撑采用HW400*400型钢，对口撑采用Φ630×10mm钢管，计算长度取最长自由长度l0=8.15，取结构计算宽度ba=1m。则支撑结构水平刚度系数kT支撑松弛系数：取5.1.4单元内支撑材料抗力第一、二层：围囹采用HW400*400型钢，斜向支撑采用HW400*400型钢，对口撑采用Φ630×10mm钢管，最大水平间距s=3.67m，计算长度取最长自由长度l0=8.15m，取结构计算宽度ba=0.1m。型钢回转半径：查表得单元材料抗力：5.1.5设计安全等级基坑为二级基坑，安全系数为1.0。5.2结构设计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设计进行分析；利用单元计算的支撑反力作为荷载施加于围囹上，利用Midas建模计算。靠近高速公路侧，高速公路土体以超载方式进行加载，超载数值为高速公路土体87.3kPa+基坑周边地面应考虑20kPa的超载。远离高速公路侧，按《建筑基坑工程技术规程》（JGJ120-99）规定，基坑周边地面应考虑20kPa的超载。5.2.1开挖过程结构分析采用理正深基坑支护结构设计软件6.5版进行分析。按以下工况计算：按弹性法计算工况1基坑开挖至桩顶下1.0m工况2在钢板桩顶下0.5m安装第一道内支撑工况3基坑开挖至钢板桩桩顶下4m工况4在桩顶下4.5m安装第二道内支撑工况5基坑开挖至基坑底8m5.2.2桩单元计算分析结果基坑远离高速公路侧采用拉森钢板桩支护。按弹性法计算[支护方案]排桩支护[基本信息]内力计算方法增量法规范与规程《建筑基坑支护护技术规程程》JGJJ1200-99基坑等级二级基坑侧壁重要性性系数γ01.00基坑深度H(mm)8.000嵌固深度(m))3.540桩顶标高(m))0.000桩材料类型钢板桩├每延米截面面积积A(cmm2)236.00├每延米惯性矩II(cm44)39600.000└每延米抗弯模量量W(cmm3)2200.000分段长度(m))0.400有无冠梁无放坡级数0超载个数1支护结构上的水水平集中力力0[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[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[土层信息]土层数6坑内加固土否内侧降水最终深深度(m)8.500外侧水位深度((m)8.500内侧水位是否随随开挖过程程变化否内侧水位距开挖挖面距离(m)弹性计算方法按按土层指定定ㄨ弹性法计算方法法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/m3)(kN/m3)(kPa)(度)1粘性土0.6017.617.8016.202粉土1.2017.217.4015.603粘性土3.3017.617.8016.204粘性土10.3019.29.218.1016.805粉土3.2016.86.86粘性土8.3019.59.5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(kPaa)水下(kPa)水下(度)(kPa)140.0m法5.41235.0m法5.05340.0m法5.41454.08.1013.80分算m法5.77532.09.3013.50分算m法4.00658.09.5016.10分算m法4.00[支锚信息]支锚道数2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1.0000.5002内撑1.0003.000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10.00260.82～449.501.0020.00260.84～449.501.00[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(kPaa)1粘性土分算1.0001.0001.00010000.00002粉土分算1.0001.0001.00010000.00003粘性土分算1.0001.0001.00010000.00004粘性土分算1.0001.0001.00010000.00005粉土分算1.0001.0001.00010000.00006粘性土分算1.0001.0001.00010000.0000[工况信息]工况工况深度支锚号类型(m)道号1开挖1.0002加撑1.内撑3开挖4.0004加撑2.内撑5开挖8.000[设计结果][结构计算]各工况：内力位移包络图图：地表沉降图：[整体稳定验算]计算方法：瑞典典条分法应力状态：总应应力法条分法中的土条条宽度:1..00m滑裂面数据整体稳定安全系系数Ks=11.0299圆弧半径(m))R==11..599圆心坐标X(mm)X=-22.1977圆心坐标Y(mm)Y=7..765[抗倾覆稳定性验验算]抗倾覆安全系数数: Mp——被动土压力力及支点力力对桩底的的抗倾覆弯弯矩,对于内支支撑支点力力由内支撑撑抗压力决决定;对于锚杆杆或锚索，支支点力为锚锚杆或锚索索的锚固力力和抗拉力力的较小值值。 Ma——主动土压力力对桩底的的倾覆弯矩矩。 注意：锚固力计计算依据锚锚杆实际锚锚固长度计计算。工况11：注意：锚锚固力计算算依据锚杆杆实际锚固固长度计算算。 序号 支锚类型型 材料抗力(kN//m) 锚固力(kN/mm)11 内撑 0.0000 22 内撑 0.0000 Ks=991.3772>==1.2200,满足规范范要求。工况22：注意：锚锚固力计算算依据锚杆杆实际锚固固长度计算算。 序号 支锚类型型 材料抗力(kN//m) 锚固力(kN/mm)11 内撑 4449.5000 22 内撑 0.0000 Ks=1143.8889>>=1..200,,满足规范范要求。工况33：注意：锚锚固力计算算依据锚杆杆实际锚固固长度计算算。 序号 支锚类型型 材料抗力(kN//m) 锚固力(kN/mm)11 内撑 4449.5000 22 内撑 0.0000 Ks=88.1800>=1.2000,满足规范范要求。工况44：注意：锚锚固力计算算依据锚杆杆实际锚固固长度计算算。 序号 支锚类型型 材料抗力(kN//m) 锚固力(kN/mm)11 内撑 4449.5000 22 内撑 4449.5000 Ks=111.6660>==1.2200,满足规范范要求。工况55：注意：锚锚固力计算算依据锚杆杆实际锚固固长度计算算。 序号 支锚类型型 材料抗力(kN//m) 锚固力(kN/mm)11 内撑 4449.5000 22 内撑 4449.5000 Ks=55.2199>=1.2000,满足规范范要求。安全系系数最小的的工况号：：工况5。 最小小安全Ks=55.2199>=1.2000,满足规范范要求。[抗隆起验算]]Prandtll(普朗德尔)公式(Ks>=1.1～1.2)，注：安安全系数取取自《建筑筑基坑工程程技术规范范》YB99258--97(冶金部): Ks=1.3883>==1.11,满足规范范要求。Terzaghhi(太沙基)公式(Ks>=1.155～1.255)，注：安安全系数取取自《建筑筑基坑工程程技术规范范》YB99258--97(冶金部): Ks=1.5665>==1.115,满足规范范要求。[隆起量的计算]注意：按以下公公式计算的的隆起量，如如果为负值值，按0处理!式中 δ————基坑底面面向上位移移(mm);; n———从基坑顶顶面到基坑坑底面处的的土层层数数; ri———第ii层土的重重度(kN/mm3)； 地下水水位以上取取土的天然然重度(kN/mm3)；地下水水位以下取取土的饱和和重度(kN/mm3); hi———第ii层土的厚厚度(m); q———基坑顶面面的地面超超载(kPa)); D———桩(墙))的嵌入长长度(m); H———基坑的开开挖深度(m); c———桩(墙))底面处土土层的粘聚聚力(kPa));φ———桩(墙))底面处土土层的内摩摩擦角(度); r———桩(墙))顶面到底底处各土层层的加权平平均重度(kN/mm3);δ=99(mmm)[嵌固深度计算]嵌固深度计算参参数：抗渗嵌固系数1.200整体稳定分项系系数1.300圆弧滑动简单条条分法嵌固固系数1.100嵌固深度考虑支支撑作用ㄨ嵌固深度计算过过程：按《建建筑基坑支支护技术规规程》JGJJ1200-99圆弧滑动动简单条分分法计算嵌嵌固深度：：圆心((-3.2240，7.4224)，半径=16..250mm，对应的的安全系数数Ks=11.3244≥1.3300嵌固深深度采用值值ld=33.5400m基坑靠近高速公公路侧采用用锁口钢管管桩支护。按按弹性法计计算[支护方案]排桩支护[基本信息]内力计算方法增量法规范与规程《建筑基坑支护护技术规程程》JGJJ1200-99基坑等级二级基坑侧壁重要性性系数γ01.00基坑深度H(mm)8.000嵌固深度(m))3.540桩顶标高(m))0.000桩材料类型型钢├钢材牌号Q235└截面参数无缝钢管φ6330×133.0桩间距(m)1.000有无冠梁无放坡级数0超载个数2支护结构上的水水平集中力力0[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)120.000287.3000.00024.0000.000[附加水平力信息息]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[土层信息]土层数6坑内加固土否内侧降水最终深深度(m)8.500外侧水位深度((m)8.500内侧水位是否随随开挖过程程变化否内侧水位距开挖挖面距离(m)弹性计算方法按按土层指定定ㄨ弹性法计算方法法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/m3)(kN/m3)(kPa)(度)1粘性土0.6017.617.8016.202粉土1.2017.217.4015.603粘性土3.3017.617.8016.204粘性土10.3019.29.218.1016.805粉土3.2016.86.86粘性土8.3019.59.5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(kPaa)水下(kPa)水下(度)(kPa)140.0m法5.41235.0m法5.05340.0m法5.41454.08.1013.80分算m法5.77532.09.3013.50分算m法4.00658.09.5016.10分算m法4.00[支锚信息]支锚道数2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1.0000.5002内撑1.0003.000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10.00260.82～449.501.0020.00260.84～449.501.00[土压力模型及系系数调整] 弹性法土压力模模型: 经典法土土压力模型型: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(kPaa)1粘性土分算1.0001.0001.00010000.00002粉土分算1.0001.0001.00010000.00003粘性土分算1.0001.0001.00010000.00004粘性土分算1.0001.0001.00010000.00005粉土分算1.0001.0001.00010000.00006粘性土分算1.0001.0001.00010000.0000[工况信息]工况工况深度支锚号类型(m)道号1开挖1.0002加撑1.内撑3开挖4.0004加撑2.内撑5开挖8.000[设计结果][结构计算]各工况：内力位移包络图图：地表沉降图：[整体稳定验算]计算方法：瑞典典条分法应力状态：总应应力法条分法中的土条条宽度:1..00m滑裂面数据整体稳定安全系系数Ks=00.7466圆弧半径(m))R==12..391圆心坐标X(mm)X=-22.7555圆心坐标Y(mm)Y=8..380[抗倾覆稳定性验验算]抗倾覆安全系数数: Mp——被动土压力力及支点力力对桩底的的抗倾覆弯弯矩,对于内支支撑支点力力由内支撑撑抗压力决决定;对于锚杆杆或锚索，支支点力为锚锚杆或锚索索的锚固力力和抗拉力力的较小值值。 Ma——主动土压力力对桩底的的倾覆弯矩矩。 注意：锚固力计计算依据锚锚杆实际锚锚固长度计计算。工况11：注意：锚锚固力计算算依据锚杆杆实际锚固固长度计算算。 序号 支锚类型型 材料抗力(kN//m) 锚固力(kN/mm)11 内撑 0.0000 22 内撑 0.0000 Ks=22.8922>=1.2000,满足规范范要求。工况22：注意：锚锚固力计算算依据锚杆杆实际锚固固长度计算算。 序号 支锚类型型 材料抗力(kN//m) 锚固力(kN/mm)11 内撑 4449.5000 22 内撑 0.0000 Ks=44.5555>=1.2000,满足规范范要求。工况33：注意：锚锚固力计算算依据锚杆杆实际锚固固长度计算算。 序号 支锚类型型 材料抗力(kN//m) 锚固力(kN/mm)11 内撑 4449.5000 22 内撑 0.0000 Ks=22.0199>=1.2000,满足规范范要求。工况44：注意：锚锚固力计算算依据锚杆杆实际锚固固长度计算算。 序号 支锚类型型 材料抗力(kN//m) 锚固力(kN/mm)11 内撑 4449.5000 22 内撑 4449.5000 Ks=22.8799>=1.2000,满足规范范要求。工况55：注意：锚锚固力计算算依据锚杆杆实际锚固固长度计算算。 序号 支锚类型型 材料抗力(kN//m) 锚固力(kN/mm)11 内撑 4449.5000 22 内撑 4449.5000 Ks=11.8333>=1.2000,满足规范范要求。安全系系数最小的的工况号：：工况5。 最小小安全Ks=11.8333>=1.2000,满足规范范要求。[抗隆起验算]]Prandtll(普朗德尔)公式(Ks>=1.1～1.2)，注：安安全系数取取自《建筑筑基坑工程程技术规范范》YB99258--97(冶金部): Ks=1.1446>==1.11,满足规范范要求。Terzaghhi(太沙基)公式(Ks>=1.155～1.255)，注：安安全系数取取自《建筑筑基坑工程程技术规范范》YB99258--97(冶金部): Ks=1.3007>==1.115,满足规范范要求。[隆起量的计算]注意：按以下公公式计算的的隆起量，如如果为负值值，按0处理!式中 δ————基坑底面面向上位移移(mm);; n———从基坑顶顶面到基坑坑底面处的的土层层数数; ri———第ii层土的重重度(kN/mm3)； 地下水水位以上取取土的天然然重度(kN/mm3)；地下水水位以下取取土的饱和和重度(kN/mm3); hi———第ii层土的厚厚度(m); q———基坑顶面面的地面超超载(kPa)); D———桩(墙))的嵌入长长度(m); H———基坑的开开挖深度(m); c———桩(墙))底面处土土层的粘聚聚力(kPa));φ———桩(墙))底面处土土层的内摩摩擦角(度); r———桩(墙))顶面到底底处各土层层的加权平平均重度(kN/mm3);δ=85(mmm)[嵌固深度计算]嵌固深度计算参参数：抗渗嵌固系数1.200整体稳定分项系系数1.300圆弧滑动简单条条分法嵌固固系数1.100嵌固深度考虑支支撑作用ㄨ嵌固深度计算过过程：按《建建筑基坑支支护技术规规程》JGJJ1200-99圆弧滑动动简单条分分法计算嵌嵌固深度：：圆心((-3.4414，9.7228)，半径=23..477mm，对应的的安全系数数Ks=11.3088≥1.3300嵌固深深度采用值值ld=33.5400m5.2.3支支护单元计计算分析结结果汇总统统计单元长支护结构构内力拉森钢板桩锁口钢管桩弯矩M（kN·m)68.50362.54剪力V（kN）57.43333.44支反力（kN//m)第一道45.40154.26第二道207.58528.805.2.4支支护结构强强度验算控制值按按5.2..3支护单元元计算分析析结果汇总总统计取值值（1）支支护采用拉拉森Ⅳ型钢板桩桩，截面特特性如下：：型号宽度(mm)高度(mm)板厚(mm)每米板面截面特特性截面面积(cmm2)理论重量(kgg/m2)惯性矩(cm44)截面模量(cmm3)拉森Ⅳ型40017015.596.9976.1386002270拉森Ⅳ型钢板桩拉弯应应力拉森Ⅳ型钢板桩剪应力力钢板桩强度验算算：满足强度要求（2）支护采用φ7720×112mm、φ219××6mm和φ180××6mm组合C-O型锁口钢钢管桩。截面如下图验算时偏偏安全考虑虑按单根φ720××12mmm钢管验算算φ720×12mmm钢管抗弯弯模量：其其中A==266..91cmm2φ720×12mmm钢管拉弯弯应力φ720×12mmm钢管剪应应力钢管桩强度验算算：满足强度要求5.2.5内支支撑应力和和变形计算算基坑采用锁口