拉森钢板桩基坑支护方案设计和计算..

第1页共15页3、拉森钢板桩基坑支护方案设计和计算3.1、基本情况城展路环城河桥桥台位于河岸上，基坑开挖深度较小；桥墩长24m，宽1.7m，右偏角90°，系梁底标高为0.0m，河床底标高0.0m，因此基坑底部尺寸考虑1m施工操作面要求，布置为长26m，宽3.7m，不需土方开挖。环城河常水位2.6m，1/20洪水位3.27m，河床底标高0.0m，河底为淤泥土。考虑选择枯水期施工，堰顶标高为3.5m。3.2、支护方案设计支护采用拉森钢板桩围堰支护，围堰平行河岸布置，平面布置详见附图。堰体采用拉森钢板桩Ⅳ型，桩长12米，内部水平围檩由单根（500×300mm）H型钢组成，支撑杆设置在钢板桩顶部，由直径为600mm，壁厚为8mm钢管组成。整个基坑开挖完成后，沿基坑四周挖出一条200×200mm排水沟，在基坑对角设500×500×500mm集水坑，用泥浆泵将集水坑内渗水及时排出基坑。布置图：第2页共15页4、基坑稳定性验算4.1、桥墩基坑稳定性验算钢板桩长度为12米，桩顶支撑，标高3.5米，入土长度8.5米。基坑开挖宽度26米，坑底标高0.0米。基坑采用拉森钢板桩支护，围檩由单根（500×300mm）H型钢组成，设单道桩顶支撑，支撑采用第3页共15页直径为600mm，壁厚为8mm钢管作为支撑导梁，钢管与H型钢进行嵌固相连并焊接。验算钢板桩长度，选择钢板桩和导梁型号，验算基底稳定性。采用理正深基坑软件对支护结构和围囹支撑体系等变形与内力整体计算分析；支护结构的抗倾覆稳定性、抗隆起、抗管涌、嵌固深度采用理正深基坑支护结构设计软件单元计算进行分析。4.1.1、设计标准及参数1、基坑设计等级及设计系数二级，重要性系数：1.0；支护结构结构重要性系数：1.0；构件计算综合性系数：1.25。2、材料力学性能指标序号材料名称/规格使用部位强度设计值(Mpa)抗拉、压、弯抗剪承压1500×300mmH型钢(Q235)腰梁2151253252D600mm钢管(Q235)内支撑2151253253钢板桩Ⅳ桩2954.1.2、施工工况定义1、单元分析工况定义（1）、工况1：打钢板桩，水面以下3.5m；（2）、工况2：在桩顶以下0.5m处安装第一道内支撑；（3）、工况3：抽水；2、单元计算[支护方案]----------------------------------------------------------------------连续墙支护第4页共15页----------------------------------------------------------------------[基本信息]----------------------------------------------------------------------内力计算方法增量法规范与规程《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99基坑等级二级基坑侧壁重要性系数γ01.00基坑深度H(m)3.500嵌固深度(m)8.500墙顶标高(m)0.000连续墙类型钢板桩├每延米板桩截面面积A(cm2)236.00├每延米板桩壁惯性矩I(cm4)39600.00└每延米板桩抗弯模量W(cm3)2200.00有无冠梁无放坡级数0超载个数0支护结构上的水平集中力0----------------------------------------------------------------------[附加水平力信息]第5页共15页----------------------------------------------------------------------水平力作用类型水平力值作用深度是否参与是否参与序号(kN)(m)倾覆稳定整体稳定----------------------------------------------------------------------[土层信息]----------------------------------------------------------------------土层数3坑内加固土否内侧降水最终深度(m)3.500外侧水位深度(m)0.000内侧水位是否随开挖过程变化否内侧水位距开挖面距离(m)---弹性计算方法按土层指定ㄨ弹性法计算方法m法----------------------------------------------------------------------[土层参数]----------------------------------------------------------------------层号土类名称层厚重度浮重度粘聚力内摩擦角(m)(kN/m3)(kN/m3)(kPa)(度)1杂填土3.5010.00.00.000.002淤泥质土3.7216.96.9------3淤泥10.5015.85.8------层号与锚固体摩粘聚力内摩擦角水土计算方法m,c,K值抗剪强度擦阻力(kPa)水下(kPa)水下(度)(kPa)10.10.000.00合算m法0.00---215.08.5011.80合算m法1.49---312.08.007.70合算m法0.63-------------------------------------------------------------------------[支锚信息]----------------------------------------------------------------------支锚道数1支锚支锚类型水平间距竖向间距入射角总长锚固段道号(m)(m)(°)(m)长度(m)1内撑1.0000.500---------支锚预加力支锚刚度锚固体工况锚固力材料抗力材料抗力道号(kN)(MN/m)直径(mm)号调整系数(kN)调整系数10.001281.00---2～---4062.001.00----------------------------------------------------------------------[土压力模型及系数调整]----------------------------------------------------------------------第6页共15页弹性法土压力模型:经典法土压力模型:层号土类名称水土水压力主动土压力被动土压力被动土压力调整系数调整系数调整系数最大值(kPa)1杂填土合算1.0001.0001.00010000.0002淤泥质土合算1.0001.0001.00010000.0003淤泥合算1.0001.0001.00010000.000----------------------------------------------------------------------[工况信息]----------------------------------------------------------------------工况工况深度支锚号类型(m)道号1开挖1.000---2加撑---1.内撑3开挖3.500-------------------------------------------------------------------------[设计结果]--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------[结构计算]----------------------------------------------------------------------各工况：第7页共15页第8页共15页内力位移包络图：地表沉降图：----------------------------------------------------------------------[抗倾覆稳定性验算]----------------------------------------------------------------------抗倾覆安全系数:
KsMpMaMp——被动土压力及支点力对桩底的抗倾覆弯矩,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。Ma——主动土压力对桩底的倾覆弯矩。第9页共15页注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。工况1：注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。序号支锚类型材料抗力(kN/m)锚固力(kN/m)1内撑0.000---
Ks
4709.4340.0002200.490Ks=2.140=1.200,满足规范要求。工况2：注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。序号支锚类型材料抗力(kN/m)锚固力(kN/m)1内撑4062.000---
Ks
4709.43446713.0002200.490Ks=23.368=1.200,满足规范要求。工况3：注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。序号支锚类型材料抗力(kN/m)锚固力(kN/m)1内撑4062.000---
Ks
3108.78246713.0002200.490Ks=22.641=1.200,满足规范要求。----------------------------------------------安全系数最小的工况号：工况1。最小安全Ks=2.140=1.200,满足规范要求。----------------------------------------------------------------------[抗隆起验算]----------------------------------------------------------------------第10页共15页Prandtl(普朗德尔)公式(Ks=1.1～1.2)，注：安全系数取自《建筑基坑工程技术规范》YB9258-97(冶金部):
Ks
DNqcNc



HDq
Nq

tan


45o22etan
Nc


Nq11tan

Nq

tan


457.70022e3.142tan7.7002.002
Nc


2.0021
1tan7.7007.414
Ks


16.2818.5002.002
8.0007.414

14.449


3.5008.5000.000Ks=1.940=1.1,满足规范要求。第11页共15页Terzaghi(太沙基)公式(Ks=1.15～1.25)，注：安全系数取自《建筑基坑工程技术规范》YB9258-97(冶金部):
Ks
DNqcNc



HDq
Nq12

e


342tancos


45o22
Nc


Nq11tan

Nq12

e



343.1427.7002tan7.700cos


457.700222.144

Nc


2.14411tan7.7008.464
KS


16.2818.5002.144
8.0008.464

14.449


3.5008.5000.000Ks=2.101=1.15,满足规范要求。[隆起量的计算]注意：按以下公式计算的隆起量，如果为负值，按0处理!




875316



n
i1ihiq125

DH
0.56.37c
0.04

tan
0.54式中δ———基坑底面向上位移(mm);n———从基坑顶面到基坑底面处的土层层数;ri———第i层土的重度(kN/m3