深基坑钢板桩计算书

新建京张高铁7标深基坑钢板桩计算书

一、工程概况

新建铁路北京至张家口铁路工程JZSG-7标段，其中桥梁有特大、大中桥5座，全长（含全部桥面系，不含预制简支箱梁的预制架设及支座工程），公路框架中桥1座，框架小桥3座，涵洞6座。

1、下花园北大桥，中心里程DK139+，桥跨布置：简支梁、（+4×+）连续梁，桥全长。本桥承台16个，其中张家口台承台基坑开挖深度超过5m，地层主要为新黄土；按设计要求1#、2#墩基础位于冲沟边上，承台基坑开挖时根据需要采用钢板桩防护。

2、戴家营大桥，中心里程：DK139+，桥跨布置：简支梁，桥全长。本桥承台11个，扩大基础1个。本桥除4#、5#、张家口台外，其余承台基坑开挖深度均超过5m，地层主要为新黄土。

3、戴家营北大桥，中心里程：DK140+，桥跨布置：简支梁+简支梁+简支梁，

桥全长。本桥承台6个，除4#承台外，其余承台基坑开挖深度均超过5m，地层主要为新黄土。

4、戴家营北特大桥，中心里程：DK141+，桥跨布置：简支梁，桥全长。本桥承台17个，其中1#、2#、3#、8#、9#、10#、14#、15#承台基坑开挖深度均超过5m，地层主要为新黄土；按设计要求11#、12#墩基础位于道路处，承台基坑开挖时采用钢板桩防护。

5、董家庄大桥，中心里程DK144+，桥跨布置：简支梁，桥全长178m。本桥承台6个，其中1#、2#、3#、张台承台基坑开挖深度均超过5m，地层主要为新黄土；按设计要求1#、2#墩位于沥青路处，承台基坑开挖时采用钢板桩防护。

二、地质特点

线路地质主要为新黄土、粉质粘土、粉砂、细角砾土、卵石土、粗角砾土、弱风化砂岩、杂填土、新黄土、粉质粘土、粉砂，下伏基岩主要为凝灰岩、弱风化砂岩、全～强风化凝灰岩。特殊岩土为湿陷性黄土，主要分布于宣化盆地二级以上阶地或山前倾斜平原区、部分丘陵区及坡麓地带，为非自重湿陷性黄土，湿陷等级一般为Ⅰ～Ⅱ级，局部可达Ⅲ～Ⅳ级。局部地区分布的侏罗系泥质粉砂岩、泥岩、凝灰岩中部分夹层具有中等膨胀性。

三、钢板桩计算

根据当地地质条件查知基坑内外均为粉质粘土，天然容重加权平均值γ=18KN/m3，内摩擦角加权平均值为ψ=20°，粘聚力加权平均值C=10Kpa，取最大开挖高度验算，基坑开挖对钢板桩稳定性要求最高的断面如下图。

原地面线

图一钢板桩断面图

图二钢板桩稳定性验算布置示意图

四、作用于板桩上的土压力强度及压力分布

因钢板桩表面竖直、平滑，墙后填土面水平，符合朗肯土压力条件，故：

=tan2（45°-ψ/2）= tan2（45°-20/2）=

K

a

式中：K

——主动土压力系数

a

ψ——土体内摩擦角

表面土压力强度为：

δ

a =q K

a

-2c√K

a

=-2*18*√=

式中：δ

a

——表面土压力强度

q——土体表层均布荷载，因土体表层无均布荷载，故q=0

K

a

——主动土压力系数

C——土体粘聚力

基坑开挖前必须进行降水作业，土方施工在干燥基底进行，故

δ

b =γh K

a

-2c√K

a

=18***18*√=

式中：δ

b

——底层土压力强度

r——天然容重

K

a

——主动土压力系数

C——土体粘聚力

h——开挖高度

压力分布图见下图

28.95Kpa

五、计算反弯点位置

假定钢板桩上土压力为零的点为反弯点，假定其位于开挖点以下y处，则有K

a

=tan2（45°-ψ/2）= tan2（45°-20/2）=

K

x

=tan2（45°+ψ/2）= tan2（45°+20/2）=

r K

x y=r K

a

（h+y）

y=r K

a h/（rK

x

-r K

a

）=18**（18**）=

式中：y——基坑底部至钢板桩上土压力零点位置r——天然容重

K

a

——主动土压力系数

h——开挖高度

K

x

——放大后的被动土压力系数

由以上结果知，钢板桩上受力零点位置至基坑表面距离为，钢结构受力简图如下

28.95Kpa

六、桩体的最大弯矩

由上图可知，最大土压力Q为

Q=**2=m

最大弯矩处距钢板桩插入地基处为x，则

x=（h-z）/3=3=

由∑M

i =0可知，最大弯矩M

max

为

M

max

=***（+）+****2/3=（KN*m)

故最大土压力Q为m，最大弯矩M

max

为（KN*m)

七、钢板桩的最小入土深度

由等值梁法可求算钢板桩的最小入土深度，设桩反弯点以下z

1

为最小入土

深度所在位置，故t

1=z

1

+y。因桩端部所在地址仍为粉质粘土，故取~系数，t=（~）

t

1

取∑MQ=O，则

Qx=1/6【K

x r（z

1

+y）- K

a

r（h+ z

1

+y）】z

1

2可得

z 1=√6Q/(K

x

r- K

a

r)= √6*(18**=

则t=*（+）=

式中：Q——最大土压力