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1.76km（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+045.33，桥跨布置：9-31.5m简支梁、（32.6+4×32.7m+32.6m）连续梁，桥全长505.06m。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+930.010，桥跨布置：11-31.5m简支梁，桥全长374.20m。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+616.830，桥跨布置：1-31.5m简支梁
+2-23.5m简支梁+2-31.5m简支梁，桥全长162.06m。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+846.15，桥跨布置：16-31.5m简支梁，桥全长537.70m。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+005.80，桥跨布置：5-31.5m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。
4#
641.312 637.215 4.097
张台655.342 644.448 5.894
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6.14m验算，基坑开挖对钢板桩稳定性要求最高的断面如下图。
承台原地面线
钢板桩垂直支护
排水沟
混凝土垫层
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：
K
a
=tan2（45°-ψ/2）= tan2（45°-20/2）=0.490
式中：K
a
——主动土压力系数
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*√0.49=-25.20Kpa
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*6.14*0.49-2*18*√0.49=28.95Kpa
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）=0.490
K
x
=tan2（45°+ψ/2）= tan2（45°+20/2）=3.26
r K
x y=r K
a
（h+y）
y=r K
a h/（rK
x
-r K
a
）=18*0.49*6.14/（18*3.26-18*0.49）=0.967m
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0.967m，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=28.98*3.28/2-25.2*2.86/2=11.49KN/m
最大弯矩处距钢板桩插入地基处为x，则
x=（h-z）/3=3.28/3=1.093m
由∑M
i =0可知，最大弯矩M
max
为
M
max
=0.5*28.98*0.967*（1.093+0.967）+0.5*0.967*28.98*0.967*2/3=37.897（KN*m)
故最大土压力Q为11.49KN/m，最大弯矩M
max
为37.897（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1.0~1.2系
数，t=（1.0~1.2）t
1 取∑MQ=O，则
