深基坑钢板桩支护计算

1、工程简介

越南沿海火力发电厂3期连接井位丁电厂厂区内，距东边的煤灰堆场约100m,连接井最南侧距海边约30m~40m。现根据施工需要，将连接井及部分陆域段钢管段设置成干施工区域，即将全部连接井及部分陆域钢管段区域逐层开挖成深基坑，然后在基坑进行施工工作。基层四周采用CDM桩或者钢板桩进行支

护。干施工区域平■面图如下所示

2、设计资料

1、钢板桩桩顶高程为+3.3m；

2、地面标局为+2.5m，开挖面标rlj -5.9m，开挖深度8.4m,钢板桩底标局-14.7m。

3、坑内外土体的天然容重丫为16.5KN/m2,内摩擦角为O=8.5度，粘聚力

c=10KPa；

2 二

4、地面超载q：按20 KN/m 考虑；

5、钢板桩暂设拉森IV 400X70 U型钢板桩，W=2270cm3, [ g=200MPa,桩长18m。3内力计算

3.1支撑层数及间距

按等弯矩布置确定各层支撑的间距，则钢板桩顶部悬臂端的最大允许跨度为:

h i =1.11h=1.11 2603m=2.89m

h 2=0.88h=0.88 2603m=2.29m

根据现场施工需要和工程经济性，确定采用两层支撑，第一层 h=1.2m,支

撑标高+1.3m;第二层支撑h i =2m,支撑标高-0.7m 。

3.2作用在钢板桩上的土压力强度及压力分布

主动土压力系数 Ka=tan2(45 ° - 4 /2)= tan2(45 ° 1、主动土压力：P a =qKa + ^K a

① z=0m P a =20X 0.742+16.5X 0X 0.742=14.84KN/m 2

② z=3.2m （地面到基坑底距离））

_ __ _______ __ __ ______________ ___ _ ____ 2

P a =20 X 0.742+16.5X 3.2 X 0.742=54.02KN/m 2

2、被动土压力：P p =rK p

① z=3.2m （地面到基坑底距离）

— 一 ，一一 一一、 一 一 2 P p =16.5X （3.2-3.2） X 1.347=0KN/m 2

② z=17.2m （地面到钢板桩底距离）

— 一 ，一一 一、 一 一 2

P p =16.5X （ 17.2-3.2） X 1.347=311.157KN/m 2

3、 计算反弯点位置：

假定钢板桩上土压力为零的点为反弯点，则有： P a =P p

P a =20X 0.742+16.5X zX 0.742=P P =16.5X （z-3.2） X 1.347

z=8. 61m

4、 等值梁法计算内力：

钢板桩AD 段简化为连续简支梁，用力矩分配法计算各支点和跨中的弯矩,16.5 0.742

:2603mm = 2.603m -8.5° /2)= 0.742

2/, 被动土压力系数 Kp=tan2(45° +4 /2)=tan (45 +8.5° /2)=1.347

工况一：安装第一层支撑后，基坑内土体开挖至 -0.7m （第二层支撑标高）。

从中求出最大弯矩M max，以验算钢板桩截面；并求出各支点反力R b、R d, R b即为作用在第一层支撑上的荷载。

图1.3等值梁计算图式

求得：R b=173.81KN/m ;（即第一层围棵每米受力173.81KN/m）

R d=82.48KN/m;

工况二：安装第二层支撑后，基坑开挖至-5.9m。

1、主动土压力：P a=qK a +冰a

① z=0m_________ .一一 ____ _____ _ - (2)

P a=20X 0.742+16.5X 0X 0.742=14.84KN/m2

② z=8.4m_ _ _____ _ 一一 ____ ________ 2

P a=20X 0.742+16.5X 8.4X 0.742=117.7KN/m

③

z=17.2m

2

P a=20X 0.742+16.5X 17.2X 0.742=225.4KN/m2

2、被动土压力：P P=*P

2

①z=8.4m P p= y zK p=16.5X (8.4-8.4)X 1.347=0KN/m

②z=17.2m P p=T zK p=16.5X (17.2-8.4)X 1.347=195.6KN/m2

3、计算反弯点：Pa=R)

假定钢板桩上土压力为零的点为反弯点，则有：P a=P p

P a=20X 0.742+16.5X zX 0.742=P p=16.5X (z-8.4) X 1.347

求得：z=20.19 m

4、等值梁法计算内力

钢板桩AE段简化为连续简支梁，用力矩分配法计算各支点和跨中的弯矩，从中求出最大弯矩M max，以验算钢板桩截面；并求出各支点反力R b、R c、R e, R b、R c即为作用在第一层、第二层支撑上的荷载。

求得：R b=-3286KN/m ;

R c=4474.94KN/m；

3.3计算钢板桩最小入土深度

钢板桩入土深度主要受两个因素的影响, 是竖向不产生管涌，二是基底土体横向不产生侧移。

按工况二考虑，以土体侧向稳定性来分析:

6R c 6 4474.94 〜“

c51.86m

-K a) 、16.5 乂(1.347-0.742)

最小入土深度t=1.1 (y+x) =1.1 X(0+51.86) =57.046m

实际入土深度8.8m<57.046m,不满足规范要求。基坑底部土体会发生横向侧移。

4、稳定性验算

4.1抗倾覆稳定性验算

1、从第二层支撑以下外侧主动土压力对支撑点的力矩:

M QC=(54.02+225.4) 14^ 2 X14 >2/3=18255.44

2、内侧被动土压力对第二层支撑点的力矩：

M RC=195.6 8.8-2X5.2+8.8 2/3)=9524.416

3、抗倾覆稳定性安全系数

K Q=M RC/M QC=19048.332士18255.44^ 0.52V 1.05

不符合规范要求。

4.2基底抗隆起稳定性分析：

地基承载力系数：

N q=e 咒炉tg2(45+ 4 /2)= e 咒tg8.5tg2(45+8.5/2)=2.153

N c=(N q-1)士(tg 4 )=(2.153-1)士(tg8.5)=7.715