深基坑钢板桩计算书doc资料
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钢板桩围堰计算书(二)目录第一章设计条件 (1)1.1工程概况 (1)1.2设计概况 (1)1.3主要计算依据 (2)1.4荷载计算 (2)1.5 土体参数 (3)1.6材料特性 (4)第二章基坑支护结构受力计算 (4)2.1计算工况 (4)2.2钢板桩计算 (4)2.2. 1 工况一 (4)2.3围橡及支撑 (6)第三章基坑稳定性验算 (9)3.1钢板桩入土深度验算 (9)3.2基坑隆起稳定性计算 (9)3.3基坑渗流稳定性计算 (11)第一章设计条件1.1工程概况主线承台位于陆地上,开挖深度 3. 6m-7.8m,根据基坑开挖深度,拟定3种类型钢板桩围堰。
开挖6m以上,选用18m长钢板桩围堰,2层支撑;开挖5-6% 选用18nl长钢板桩,1层支撑;开挖5m以下,选用12nl长钢板桩,1层支撑。
本计算书验算ZX78# (开挖5.6m)承台围堰受力情况。
78#承台水文资料及设计参数计算,统计如下:(1)钢板桩顶标高:+6.5m(2)钢板桩底标高:_11.5m(3)承台顶标高:+4.5m(4)承台底标高:+0.7m(5)围楝标高:+5.5m(5)承台高度: 3.8m(6)地面标高:+6.2m(7)地下水位:+4.9m1.2设计概况承台尺寸12X12X3. 8m,钢板桩围堰内轮廓尺寸为15. 2X 15. 2m,高12m。
采用拉森一400X 170型钢板桩,承台为一次性浇筑,按照开挖深度设置一道围楝及支撑。
围楝采用2145,斜撑均采用2132。
施工工艺:插打钢板桩并合拢,开挖至第一层围楝标高位置,安装第一道围楝及支撑;开挖至基坑底;浇筑10cme20混凝土垫层;待垫层混凝土达到强度后,进行承台施工。
图1.1钢板桩围堰及内支撑平面图图1.2钢板桩围堰立面图L3主要计算依据(2)、《公路桥涵设计通用规范》(JTG D-60 2004);(3)、《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-2011);(4)、《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-2012);(5)、《钢结构设计标准》(GB 50017-2017);(6)、《土力学》第二版中国建筑工业出版社;(7)、《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2011)(8)、沪杭甬高速详细工程地质勘察报告;(9)、土工试验报告;L4荷载计算1、土压力的计算根据W.J.M 朗金(Ran King)理论可得: 主动土压力计算公式:p a = yh tan 2(45° — 2) — 2ctan(45°-2) = yhK a -2c 区其中,K 〃=tan2(45。
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。
1、工程简介越南沿海火力发电厂3期连接井位于电厂厂区内,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图1.1干施工区域平面图1+4.50连接井40#工字钢拉森Ⅳ钢板桩顶+2.30围柃+1.30-0.7040#工字钢Φ500mm钢管Φ500mm钢管围柃撑杆撑杆-4.70-5.90基坑底标高-5.90Φ500mm钢管Φ500mm钢管立柱立柱-10.90拉森Ⅳ钢板桩底-15.70图1.2 基坑支护典型断面图(供参考)2、设计资料1、钢板桩桩顶高程为+3.3m;2、地面标高为+2.5m,开挖面标高-5.9m,开挖深度8.4m,钢板桩底标高-14.7m。
2,内摩擦角为Φ=8.5 度,粘聚力3、坑内外土体的天然容重γ为16.5KN/mc=10KPa;24、地面超载q:按20 KN/m考虑;3,[δ]=200MPa,桩5、钢板桩暂设拉森Ⅳ400×170 U 型钢板桩,W=2270cm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 3 6[ ]WδrKa6 20016.551022700.7422603mm 2. 603mh1=1.11h=1.11 2×.603m=2.89mh2=0.88h=0.88 2×.603m=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h1=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°-φ/2)= tan2(45°-8.5°/2)= 0.7422(45°+8.5°/2)=1.347 被动土压力系数Kp=tan 2(45°+φ/2)=tan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)。
钢板桩支护计算书以桩号2c0+390处的开挖深度,4C0+001.5处的开挖宽度为准(本相目的最大开挖深度和宽度)一设计资料1桩顶高程H1:施工水位H2:2 地面标高H0:开挖底面标高H3:开挖深度H:3土的容重加全平均值γ1:18.3KN/m3土浮容重γ’: 10.0KN/m3内摩擦角加全平均值Ф:20.10°4均布荷q:20.0KN/m25基坑开挖长a=20.0m 基坑开挖宽b=9.0m二外力计算1作用于板桩上的土压力强度及压力分布图k a=tg2(45°-φ/2)=tg2(45-20.10/2)=0.49k p=tg2(45°+φ/2)=tg2(45+20.10/2)=2.05板桩外侧均布荷载换算填土高度h,h=q/r=20.0/18.3=1.09m桩顶以上土压力强度Pa1Pa1=r×(h+0.25)Ka=18.3×(1.09+0.25) ×0.49=12.0KN/m2水位土压力强度Pa2Pa2=r×(h+4.35 -3.00 )Ka=18.3×(1.09+4.35 -3.00 )× 0.49=21.8KN/m2开挖面土压力强度Pa3Pa3=[r×(h+4.35 -3.00 )+(r-rw)(3.00 +3.40)}Ka=[18.3×(1.09+4.35 -3.00 )+(18.3-10) ×(3.00+3.40)] ×0.49=47.8KN/m2开挖面水压力(围堰抽水后)Pa4:Pa4=γ(3.00+3.40)=10×(3.00+3.40)=64.0KN/m2三确定内支撑层数及间距按等弯距布置确定各层支撑的Ⅲ型钢板桩能承受的最大弯距确定板桩顶悬臂端的最大允许跨度h:弯曲截面系W Z0=0.001350m3,折减系数β=0.7采用值W Z=βW Z0=0.00135×0.7=0.000945m3容许抗拉强[σ]= 200000.0KPa由公式σ=M/Wz得:最大弯矩M0=Wz×[σ]=189.0KN*m1假定最上层支撑位置与水位同高,则支点处弯矩M'=Pa1*(H1-H2)2/2+(Pa2-Pa2)(H1-H2)2/6=9.2KN*m<M0=189.0KN*m 故,支撑点可设置在水位下。
后丁香大桥钢板桩围堰计算书后丁香大桥桥梁全长2830.8m,桥梁中心桩号为FK8+794.544。
桥梁上部结构类型为预应力砼悬浇箱梁及T梁,下部结构桥墩为柱式墩、桩基础,桥台肋板台。
31#~86#墩位于丁香湖内,其中31#~40#墩承台位于后丁香湖岸边浅水区,平均水深2.3m,承台高2m,承台底标高基本和河床持平。
桩基施工时采用围堰筑岛施工,承台施工采用钢板桩围堰支护施工。
桥梁承台横桥向长16.2m,顺桥向长5.9m,高2m。
考虑施工各种因素,承台采用18.6m*8.4m 的钢板桩围堰施工。
施工地区地表1.5m筑岛回填土,回填土以下12m范围内为中砂(回填土,中砂物理参数在计算书中)。
设计钢板桩采用U575*180冷弯钢板桩,由于基坑深6m,钢板桩按12m计算稳定性,钢板桩围堰内做双拼40a工字钢围囹支撑。
钢板桩各项性能指标用理正深基坑支护软件对基坑进行计算:----------------------------------------------------------------------[ 支护方案]----------------------------------------------------------------------连续墙支护----------------------------------------------------------------------[ 基本信息]--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------[ 超载信息]----------------------------------------------------------------------[ 土层信息]----------------------------------------------------------------------[ 土层参数]----------------------------------------------------------------------[ 支锚信息]----------------------------------------------------------------------[ 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:----------------------------------------------------------------------[ 设计结果]--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------[ 结构计算]----------------------------------------------------------------------各工况:内力位移包络图:地表沉降图:----------------------------------------------------------------------[ 整体稳定验算]----------------------------------------------------------------------计算方法:瑞典条分法应力状态:总应力法条分法中的土条宽度: 0.50m滑裂面数据整体稳定安全系数K s = 1.952圆弧半径(m) R = 11.180圆心坐标X(m) X = -0.746圆心坐标Y(m) Y = 5.121----------------------------------------------------------------------[ 抗倾覆稳定性验算]----------------------------------------------------------------------抗倾覆安全系数:M p——被动土压力及支点力对桩底的弯矩, 对于内支撑支点力由内支撑抗压力决定;对于锚杆或锚索,支点力为锚杆或锚索的锚固力和抗拉力的较小值。
深基坑支护钢板桩计算钢板桩支护的计算主要涉及以下几个方面:钢板桩的承载力计算、钢板桩垂直位移的计算、基坑变形的计算。
一、钢板桩的承载力计算钢板桩的承载力计算主要包括以下几个方面:钢板桩的水平抗拔承载力、钢板桩的滚压承载力、钢板桩的斜拉承载力。
下面以一个典型的直立式钢板桩为例进行说明。
1.钢板桩的水平抗拔承载力计算钢板桩的水平抗拔承载力计算可以通过查表或者进行有限元分析来进行。
常用的计算方法是利用桩的长细比进行计算。
根据经验公式,可以得到钢板桩的承载力与钢板桩的面积、宽度、桩长和土壤的黏聚力等参数有关。
2.钢板桩的滚压承载力计算钢板桩的滚压承载力计算是指钢板桩在地下水压作用下,产生的滚压力。
根据经验公式,可以得到钢板桩的承载力与土壤的内摩擦角、钢板桩的摩擦力等参数有关。
3.钢板桩的斜拉承载力计算钢板桩的斜拉承载力计算是指钢板桩在施工过程中产生的地下水压、土压力等作用下,钢板桩受力情况的计算。
根据结构力学的基本原理,可以得到钢板桩的受力情况,进而计算钢板桩的斜拉承载力。
二、钢板桩垂直位移的计算在钢板桩支护中,垂直位移是一个重要的考虑因素。
钢板桩的垂直位移计算主要涉及以下几个方面:钢板桩与土壤的相互作用、钢板桩的滚压位移、土壤的压缩变形等。
1.钢板桩与土壤的相互作用钢板桩与土壤之间存在着相互作用,钢板桩在施工过程中会对土壤产生挤压作用,从而引起土体的变形。
根据土力学的基本原理,可以计算出土壤的变形情况,进而得到钢板桩的垂直位移。
2.钢板桩的滚压位移钢板桩的滚压位移是指钢板桩在地下水作用下,由于土壤的变形而引起的钢板桩的位移。
根据基本原理,可以通过计算地下水的压力、土壤的变形等参数,得到钢板桩的滚压位移。
3.土壤的压缩变形土壤的压缩变形是指土壤在外力作用下产生的变形现象。
在深基坑支护中,土壤的压缩变形对钢板桩的垂直位移有一定影响。
通过考虑土壤的力学性质,可以计算土壤的压缩变形,进而得到钢板桩的垂直位移。
支护计算书一.设计资料该项目的支护结构非主体结构的一部分;开挖深度为9.7m<10m ;在等于开挖深度的水平距离内无临近建筑物.故可以认为该坑的安全等级为二级.重要性系数取γ0=1.0. 地面标高:-0.5m基础底面标高:-10.2m开挖深度:9.7m地下水位:-1.5m地面均布荷载:20kN/m 2土层:地表层有1m 厚的杂填土,其下为均质粉质粘土基坑外侧的粘土都看做饱和粘土;基坑内侧因为排水,看做有1.8m 深含水量16%的粘土,其下为饱和粘土.二.选择支护形式由于土质较好,水位较高,开挖深度一般,故选择钢板桩加单层土层锚杆支护.三.土压力计算1.竖向土压力的计算公式:j mj rk z γσ=基坑外侧:基坑内侧:2.主动土压力的计算取0'2 a e主动土压力零点:主动土压力示意图3.被动土压力的计算4.土压力总和开挖面以上只有主动土压力.开挖面以下:再往下,每米增加29.45kpa 的负向土压力.1m 条带中,土压力分块的合力 压力区块压力合力kN 距上端距离m 距下端距离m 1 15.19 0.58 0.42119.73k四.嵌固深度计算1.反弯点解得h=0.569m2.支点力Tc1设支点位于地面以下4m,即支点处标高为-4,5m对反弯点处弯矩为03.嵌固深度hd用软件解如下方程求最小hd,161.66x+5.7+29.45x+41.04x-1.8x-1.8/6+19.296x-1.39-1.215.19+275.74+4.125x -1.2845.57=0=7.500m解得hd五.弯矩计算根据建筑基坑支护技术规程JGJ120-99的规定按下列规定计算其设计值:截面弯矩设计值MM=1.25γ0M c式中γ——重要性系数,取1.01.锚固点弯矩设计值2.剪力为0处弯矩设计值开挖面上方设地面到该点距离为h23.剪力为0处弯矩设计值开挖面下方设开挖面到该点距离为h3选用FSP-Ⅲ型钢板桩日本产拉森钢板桩.钢板桩所受最大弯曲应力为:满足允许应力要求.基坑四角采用0.2×0.2的角桩.则钢板桩的支护面积为:该型号钢板桩每平米的质量为150kg 钢板桩总重:t kg 6.50150155268.3343150==⨯六.锚杆计算根据规范JGJ120-994.6.9锚杆长度设计应符合下列规定:1锚杆自由段长度不宜小于5m 并应超过潜在滑裂面1.5m ;2土层锚杆锚固段长度不宜小于4m ;3锚杆杆体下料长度应为锚杆自由段、锚固段及外露长度之和,外露长度须满足台座、腰梁尺寸及张拉作业要求.锚杆布置应符合以下规定:1锚杆上下排垂直间距不宜小于2.0m,水平间距不宜小于1.5m;2锚杆锚固体上覆土层厚度不宜小于4.0m ;3锚杆倾角宜15°-25°,为且不应大于45°.选用25°倾角.1.锚杆自由段长度锚杆自由段长度取5.2m,外伸长度0.5m.2.锚杆锚固长度设锚杆锚固长度为10m,其中点到地面距离为8.31m,直径为14cm.水平分力kN T T c d 49.2425.115.1=⨯=若取K=1.50,则修正为12m最后确定的锚固段长度为12m.3.钢拉杆截面选择取361φ,则其抗拉强度设计值:满足要求.七.围檩受力计算围檩受到拉锚和钢板桩传来作用力,可按简支梁计算.选用两排18的槽钢,33310⨯=⨯=W⨯10120mm2414.7.2满足要求.共需要376m的18热轧轻型槽钢.七.抗倾覆验算满足要求.。
1、工程简介越南沿海火力发电厂3期连接井位于电厂厂区内,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图1.1干施工区域平面图1+1.30-0.70图1.2 基坑支护典型断面图(供参考)2、设计资料1、钢板桩桩顶高程为+3.3m ;2、地面标高为+2.5m ,开挖面标高-5.9m ,开挖深度8.4m ,钢板桩底标高-14.7m 。
3、坑内外土体的天然容重γ为16.5KN/m 2,内摩擦角为Φ=8.5度,粘聚力c=10KPa ;4、地面超载q :按20 KN/m 2考虑;5、钢板桩暂设拉森Ⅳ400×170 U 型钢板桩,W=2270cm 3,[δ]=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:m603.2mm 2603742.05.162270102006r ][653a =≈⨯⨯⨯⨯==K W h δh 1=1.11h=1.11×2.603m=2.89m h 2=0.88h=0.88×2.603m=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 1=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=tan ²(45°-φ/2)= tan ²(45°-8.5°/2)= 0.742 被动土压力系数 Kp=tan ²(45°+φ/2)=tan 2(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)。
目录1设计资料2钢板桩入土深度计算2.1内力计算2.2入土深度计算3钢板桩稳定性检算3.1管涌检算3.2基坑底部隆起验算4围囹检算4.1工况分析与计算54.1.1工况一 (5)4.1.2工况二............................64.1.3工况三 (7)4.1.4工况四 (8)4.1.5工况五 (9)4.1.6工况七 (11)4.1.7工况八............................124.1.8工况九 (13)4.2围囹计算 (14)4.2.1顶层围囹 (15)4.2.2第一层围囹.........................164.2.3第二层围囹 (17)424第三层围囹425第四层围囹5对撑和斜撑检算18192河特大桥连续梁主墩承台 钢板桩围堰施工计算书H 0: 8m 基坑底标高 H3: -1.54m ;开挖深度 H 9.54m 。
(3)封底混凝土采用C30混凝土,封底厚度为1m⑶ 坑内、外土的天然容重加权平均值 「1、「2均为:18.9KN/m 3;内摩擦角加权平均值w=18.8;粘聚力C: 24KPa⑷地面超载q :按70吨考虑,换算后为10KN/m 。
(5)钢板桩采用国产拉森钢板桩,选用鞍IV 型(新)(见《施工计算手 册》中国建筑工业出版社 P290页)钢板桩参数 A=98.70cm 1 2, W=2043c r mfe ]=200Mpa 桩长 18m 2钢板桩入土深度计算 2.1内力计算(1)作用在钢板桩上的土压力强度及压力分部见图 2.1中国建筑工业出版社,P284页(5-89、5-90 )公式得:K a =tg 2(45oK p i =tg 2(45) = 0.5121设计资料(1)桩顶咼程 H1: 8.0m ,汛期施工水位: 7.0m。
(2)地面标高 根据《简明施工计算手册》钢板桩均布荷载换算土高度h。
: h。
=q/r =10/18.9 =0.53m2(2)支撑层数及间距按等弯矩布置确定各层支撑的间距,则拉森W型钢板桩顶部悬臂端的最大允许跨度,根据《简明施工计算手册》中国建筑工业出版社,P284页(5-96) 公式得:h =3匡匝=曲亟亟3 =2940mm=2.9mV rK a 1 18.9x0.51hl = l.llh=1.11*2.9=3.2mh2=0.88h=0.88*2.9=2.6mh3=0.77h=0.77*2.9=2.2m根据施工需要调整支撑布置h1=2.1m, h2=2.1m, h3=1.6层数为3层。
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
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*11.49/(18*3.26-18*0.49)=1.171m
则t=1.05*(1.171+0.967)=2.245m
式中:Q——最大土压力
r——天然容重
K
a
——主动土压力系数
K
x
——放大后的被动土压力系数
z
1
——最小入土深度所在反转点以下的高度
t
1
——计算所得的最小入土深度
t——实际最小入土深度
八、钢板桩选型
钢板桩采用U型钢板桩,选取型号为SP-Ⅳ拉森钢板桩作为本项目钢板桩,W=4670cm4,取折减系数β为0.7,则
δ
max = M
max
/βW=37.897*105/(0.7*4670)=16Mpa<【f】=200Mpa
式中:δ
max
——桩身最大应力
M
max
——钢板桩最大弯矩
β——钢板桩截面抵抗矩的折减系数
W——钢板桩截面抵抗矩
【f】——钢板桩抗折强度
由于桩身所受应力小于钢板桩抗折强度,故SP-Ⅳ拉森钢板满足要求。
九、钢板桩稳定性验算
根据实际情况,需要对基底隆起安全系数进行验算,以结构层底面作为求极限承载力的基准面,故
K=(rN
Q +cN
c
)/【r(h+t)+q】
式中:r——天然容重
c——桩底处地基土粘聚力
q——坑外地面荷载
h——基坑开挖深度
t——钢板入土深度
N c 、N
q
——地基承载力系数
ψ——土体内摩擦角K——抗隆起安全系数N
q
=eπtgψtg2(45+ψ/2)
N c =(N
q
-1)/tgψ
则N
q
= eπtg20tg2(45+20/2)=6.399
N
c
=(6.399 -1)/tg20=14.834
K=(rN
Q +cN
c
)/【r(h+t)+q】=(18*6.399+10*14.834)/18*(6.14+2.245)+0
=1.74>1.7
根据设计规范要求,地板抗隆起安全系数为1.7,本项目经计算后为1.8,满足规范要求且满足钢板桩稳定性要求。
由以上计算可知,本项目两侧钢板桩入土深度大于2.245m时,满足基坑稳定性要求,则最小桩长Lmin=6.14+2.245=8.385m,因计算时采用断面为标段钢板桩施工时最高断面,故全线采用L=10m钢板桩能够满足施工要求。
十、注意事项
为确保钢板桩围堰结构稳定。
设置内支撑及角撑,内支撑设置在板桩墙顶以下1.0m处,在钢板桩内壁上焊围护托架,然后吊装H型钢围檩并焊接加固。
采用2I36b工字钢,钢板桩顶以下1.0m处,连成整体,以共同抵抗水平推力和移位。
采用 [20槽钢设置角撑。
同时在基坑钢板桩一侧设置深度2m左右一级马道,降低钢板桩的净高度,增加钢板桩的埋深,减少本后土压力,进一步提高支护安全性,以满足整体支撑和稳定要求。