钢板桩支护计算书

钢板桩支护验算计算书

一、工程概况

本标段的三座框架桥。位于穂莞深城际铁路新塘至洪梅段中堂动车所内。桥址区属于珠江三角洲滨海平原区，地势平坦。主要用于河涌排洪。

JXDK1+676框架桥（1*15m-5m）与中堂运用所正线斜交67°，全桥长，斜宽，底板厚，边墙厚，顶板厚，全桥为一跨结构；地表标高为，基坑底标高~，基坑开挖深度~。

二、钢板桩支护结构施工方案

我局管段穗莞深城际SZH-6标，桥位均处于软土及水涌中，框架桥基坑开挖均采用钢板桩支护；河涌段水位较浅，先设草袋围堰施工框架桥基础，开挖时再设钢板桩支护。支护墙体采用9m长钢板桩，钢板桩基坑顶处设置300*300的H型钢围檩，支撑体系采用内支撑形式，采用Ф325*6mm钢管，长，间距6m。

1、钢板桩支护

1）钢板桩的选用

采用拉森Ⅲ型钢板桩（B＝400mm，H=125mm，t＝13mm）。考虑地质情况和开挖深度的需要，施工采用浅埋单层支点排桩墙，选用9m长度的钢板桩。

2、钢板桩的插打

总体施工流程：

施工准备→测量定位→打钢板桩→钢板桩合拢→钢板桩外拉锚→清底→封底→垫层→底板施工→脚手架架设→顶板、边墙施工→钢板桩围堰拆除。

钢板桩采用逐片插打逐渐纠偏直至合拢，插打时利用挖掘机或吊车附带钢丝绳吊起后，液压振动捶夹板夹住钢板桩到位，按要求沿框架桥四周每边外放米要求,振动锤边振动边插打。为了确保插打位置准确，第一片钢板桩要从两个互相垂直的方向同时控制，确保其垂直度在%内，然后以此为基础向两边插打。考虑到水位高的因素，转交处使用特制角桩插打，整个钢板桩形成一个整体，达到安全止水的最佳效果。

3、钢支撑结构形式

为了确保基坑开挖及钢板桩安全可靠，钢板桩墙体支撑体系尤为重要。具体支撑及安装位置见附图1，支撑结构材料如下：

1）钢板桩支护墙体坡顶处采用300*300的H型钢围檩，每个对角采用三块300mm

×300mm×10mm钢板连接；对角斜撑采用两300*300的H型钢，对角处用四块250mm ×250mm×10mm钢板连接。在钢板桩竖向放出围檩安装位置，每隔3m焊接牛腿1个。

2）钢板桩支撑体系采用内支撑，支撑体系采用Ф325*6mm钢管，长，间距6m。

三、参数信息

1、钢板桩长9m，拉森钢板桩的主要性能参数见下表：

拉森钢板桩技术参数表

钢板桩示意图及钢板桩围堰示意图见下图。

钢板桩锁口

2、地质参数

1)土层分布情况：

第一层：（1），Q4ml素填土，厚度约～；

第二层：（2）1，Q4alm淤泥，流塑，I,σ0=40kPa，厚度约～，天然密度ρ= (g/cm3) ，粘聚力c= KPa，内摩擦角φ=°；

γ：16KN/m3 ；内摩擦角值?：°；粘聚力C=。参考中交（1）淤泥质土的容重值

一局桥梁施工地勘报告土层物理力学性能指标资料取值。

第三层：（2）5-2，Q4alm粉质黏土，可塑，Ⅱ,σ0=140kPa，厚度约～。

γ：18KN/m3 ；内摩擦角值?：22°；粘聚力C=23KPa。

淤泥质土的容重值

注：摘自百度文库《粉质粘土物理力学性质表》

γ=(g/cm3) ，粘聚力c= KPa，内摩擦角φ=°。

经各层土加权平均，土的密度

3、荷载参数

基坑顶边有土方、材料、混凝土运输等，综合考虑荷载q=20 KPa。

四、钢板桩插入深度

1、地面荷载q=20 KPa。

2、基坑开挖深度

本框架桥中，开挖深度。详见附图基坑防护结构立面图。 3、主动土压力系数K a =tan 2（45°°/2）=,=Ka ；

按《市政工程施工计算实用手册》(以下计算公式均来自本手册)式（37-36）计算被动土压力系数，δ=2?/3，被动土压力内摩擦角取系数（土的内摩擦角?可酌情调整有桩基的板桩墙内侧，在密集群桩深度范围内，乘以~），

n ?=?=°；

δ=2?/3=°；

K p =??

????

?

?

+???

sin ）δ（sin -cosδcos 2=

1）根据朗金土压力理论：

最大主动土压力强度a a a k c k x h e 2)(-+=γ…………………式1； 最大被动土压力强度

p

p p k c

xk e 2+=γ (2)

h —基坑开挖深度； x —钢板桩入土深度； 2）最大主动土压力

)(21

x h e E a a +=

(3)

a q k x h q E )(+= (4)

x e E p p 21

=

(5)

取支撑点

∑=0MA ；得

()()?

??

??-+=??????-++??????-+000322132h h x E h x h E h x h E p q a (6)

其中

h 为内支撑距钢板桩顶面距离，根据现场实际情况，本工程取0h =0m 。

3）支撑反力Ta

根据平衡得支撑反力Ta=Ea+Eq-Ep (7)

2、浅埋单层支点桩墙顶端支撑法计算

最大主动土压力强度a

a a k c

k x h e 2)(-+=γ=*（+x ） Kpa

最大被动土压力强度p

p p k c

xk e 2+=γ=+ Kpa

即：

()()x x x h e E a a +-+=+=

5.412.95.437.4)(2

12

； ()x k x h q E a q +=+=5.44.10)(；

x x x e E p p 623.19245.202

1

2+==

； 将以上公式代入式6，解一元三次方程得钢板桩入土深度x =， 施工时尚应乘以K=本工程取K=，则钢板桩长=+*=。 施工时取9m 长钢板桩即可。 取钢板桩插入深度x= m ， 所以：()()x x x h e E a a +-+=+=

5.412.95.437.4)(2

12

=m ； ()x k x h q E a q +=+=5.44.10)(=m ；

x x x e E p p 623.19245.202

1

2+==

= KN/m ； 故T A =Ea+Eq-Ep=m ；

6、求最大弯矩M max 和钢板桩选型

最大弯矩发生于剪力为零处，设从墙顶往下y 处剪力为零，则

0-y qK y 2

1

a a 2a =+R K γ 求得y=

M max =3a 2a 0a y 6

1

-y qK 21-）

h -y （K R γ 求得M max =·m/m

即每延米墙体承受的最大弯矩为 KN ·m/m ，发生于墙顶下

根据求得的最大弯矩和板桩材料的容许应力（参见《公路桥梁钢结构及木结构设计规范》，一般取[f]=170-200 N/mm 2）， 即可选择板桩的截面、型号。

最大应力计算值

σ= M/W β=88380/1340*1= N/mm 2<170 N/mm 2

其中β-钢板桩截面抵抗矩折减系数，当桩顶设有整体围檩时取β=1，不设置时取β=；

选择拉森 Ⅲ型钢板桩。 五、围檩、内支撑验算

1）钢围檩拟采用300*300的H 型钢，支撑体系采用Ф325*6mm 钢管，详见基坑防护支撑布置图，首先施工钢板桩，围檩、内支撑等随开挖随施工。

2）本次验算取外拉锚的间距l=6m ，简略计算如下图：

作用线荷载 q=T A =m ；

最大弯矩M==**62=?m ；

300*300的H 型钢最大弯曲应力：

223

6max 215N/mm ][＜N/mm 1.16710*137010*924.228===σσW M 满足强度要求； 300*300的H 型钢刚度：

mm f mm EI ql f 154006000][＜76.1210*20500*10*1.2*1506000*59.631504

544===== 满足刚度要求。

(2)内支撑强度验算：

内支撑采用Ф325*6mm 钢管，单根的轴力为N=*6=. Φ325钢管最大弯曲应力：

223

215N/mm ][＜N/mm 45.63601310*54.381====σσA N

其中截面抵抗矩A=π（d 外2-d 内2）/4=6013mm 2 满足强度要求；

六、基坑底部隆起稳定性计算

支撑式支挡结构，其嵌固深度应满足坑底隆起稳定性要求，抗隆起稳定性可按下列公式验算：

式中：

D ——墙体插入深度 (m)；

h 0——基坑开挖深度(m)； q ——地面以上均布荷载(kPa)；

c ——支护墙底处的地基土粘聚力(kPa)

γ1——基坑外地表至墙底，各土层天然重度的加权平均值(kN/m 3)； γ2——基坑外地表至墙底，各土层天然重度的加权平均值(kN/m 3)； N cp 、N qp ——地基极限承载力系数； 用普朗特尔公式，N cp 、N qp 如下：

──支护墙底处土的内摩擦角(0)

K L ──抗隆起安全系数；考虑图中A'B'面上抗剪强度抵抗隆起作用未考虑，

固安全系数K L 可取低一些，要求K L ≥~。

计算隆起稳定性示意图

查地勘报告有各土层物理力学指标：天然容重γ1=(g/cm3)，γ2=(g/cm3)。 支护墙底处土的内摩擦角值?：22°；粘聚力C=23KPa 。

钢板桩插到第三层：（2）5-2，Q4alm 粉质黏土即停止，地面超载q 0=20kN/m 2。 代入以上各项数据有 求得N qp = =

基坑开挖深度为h 0=，插入土深度D= m 。

2

.1＞73.520

)2.45.4(8.1688

.162382.72.42.17)(012=++??+??=

+++=

q

D h cN DN K c

q L γγ 经以上计算钢板满足坑底隆起稳定性要求。