挖孔桩受力检算

1有关田庄车站挖孔桩问题报告平煤铁运处：由我公司编制的平煤天宏选煤厂技改工程田庄车站改造道路改移通道工程架空方案在7月29日原定支撑桩深度均为10m，在铁运处报批时工务科要求挖到15m否则不予报批。当时考虑到工期紧，挖深也没有什么坏处，为通过方案早点开工就在方案上把支撑桩改成了15m，最终获得批准。根据后来的地质报告，该区域内地下水位只有6m多高且在地下7.5m到10m之间有2.5m的流砂层,10m以下有3.5m的中砂,经过现场开挖两个试验桩试验,都只能挖到轨底向下10.5m左右处,且开挖中流沙塌孔严重,开挖极其困难,对路基稳定和挖桩施工人员人身安全造成了一2定的威胁，无法继续向下开挖。椐了解此处地下属于原来的古河道，站场股道又多，大面积降水费用太大又不现实，若用钻机钻桩，同时封锁多条线路又不可能，为保证线路和行车安全期间，我公司认为支撑桩到达砂层据轨底向下10.5m后不能向下再挖，以免发生危险。就现场存在的问题，我公司组织有关技术人员进行了现场勘察和讨论，并对挖孔桩桩基受力重新进行了检算和模拟试验。根据受力计算结果和我公司以往在同地质条件的施工经验，根据田庄车站地质报告和现场两根试验桩开挖取得的资料，我公司认为按照2013年7月29日最初报批的田庄车站架空方案紧邻通道两侧的共用桩采用直径1.5米深度10米的钢筋砼桩，桩端头到达中砂层上承载力就完全可以满足钢梁和线路对稳定性的要求,能够保证行车安全。为增加保证保险系数，做到万无一失，我公司要求在线下施工时，根据现场实际再做出两条安全保证措施：1.取消通道原图纸基底0.5m厚的片石换填和0.5m厚的素混凝土垫层，改用基底注浆和O.2m厚钢筋混凝土整体基础等其它办法加强地3基强度。这样就把基础向上抬高了O.8m，10.5m深的桩在通道基底以下的实际埋深就都大于3.4米。同时在通道开挖时，先挖到6m的水位线上，然后边挖边清底，随挖随清随打0.2米的钢筋砼基础,施工时尽量减少机械对桩基根部的扰动。2.在桩底10米左右的中砂层上每个桩向下打8至10根两米长的50钢管，插入中砂层深度1.5米左右，以增强桩基根部的稳定性，同时桩最下面1米左右深度采用4毫米左右的厚钢护筒支护。中铁电化局西安铁路建设工程有限公司（盖章）年月日4挖孔桩桩基受力检算对挖孔桩桩基的受力检算，以下只以主跨共用桩的桩基为例进行检算，因为中间共用桩受力最大，离涵边又近，线下挖土对它的影响较大，只要中间共用桩承载力和稳定性能够满足要求，其它的桩自然就没有问题。一、桩基受力组成：在基坑开挖及现浇框架施工过程中，桩基受力主要由火车活载（按照中-活载标准）、轨枕及I63工字钢纵梁及3扣轨横梁自重构成。二、列车活载计算图：第一跨受力示意图5第一跨换算成均布荷载示意图第二跨受力示意图三、轨道及I63工字钢纵梁及3扣轨横梁自重计算图：四、冲击系数计算：457.1457.016402875.011v(限速45km/h)五、3片6m长I63工字钢扣轨梁一组总重取13.7t、轨道为P50轨枕间距为60cm、单根轨枕重为0.4t.q2=【13.7+（6÷3×5）×0.4】/6+0.12=3.071、查铁路中-活载的换算均布活载，当加载长度为6m时，对应的换算均布荷载为166.7KN/m，则列车活载产生得反力RA1、RB1计算：RA1=RB1=2ql=166.7*6/2=500KN考虑列车冲击系数后（1+u）=1.457后：6RB1=RA1=1.457×500=728.5KN2、I63工字钢纵梁及轨道产生的支座反力：RA2=RB2=6×3.07÷2=9.21KN考虑列车冲击系数后（1+u）=1.457后：RA2=RB2=1.457×9.21=13.42KN3、第二跨（即主跨D16）对中桩产生的支座反力：1）列车活载产生的反力：Rb1=Rc1=92*16.4/2=754.4KN2）D16便梁及轨道产生的支座反力：（245.5+16.4÷3*5*0.4）÷2=128.2KN(其中245.5KN为D16便梁总重，查表可得)由以上计算可知第二跨对中桩产生的支座反力为：RB3=882.6KN，考虑列车冲击系数后，RB3=1.457*882.6=1286KN六、桩顶受力计算：A、B头各由两个支墩受力为：Fa=（RA1+RA2）÷2=（728.5+12.46）÷2=370.48KNFb=（RB1+RB2）÷2+RB3=（728.5+12.46）÷2+1286=1656.5KN由于采用线上架空作业，线下现浇施工，线下开挖土方后位于框架底以上挖孔桩桩身与周围土体的接触面减少，造成摩擦变小，在此暂不考虑桩身周边的摩擦力。只考虑进入框架底以下桩身的摩擦受力及端头阻力（承载力）。假设桩身进入沙土层深度为h，则扣轨桩身总重：3.14×0.752×h×2.5t/m3=4.42h（t）7七、桩竖向承载力计算1、容许承载力计算式：Quk=U×∑￠si×qsik×lsi+￠p×qpk×APqsik：桩侧第i层土的极限侧阻力标准值qpk：极限端阻力标准值￠si、￠p桩侧、端阻尺寸效应系数lsi：第i层土厚度AP：桩端面积U：桩周长2、桩基础直径为1.5m，以下以1.5m桩径进行，按照桩容许承载力必须大于桩顶所受压力情况下进行桩受力验算。3、qsik=50KPaqpk=1200KPa￠si=1￠p=0.85lsi=10m（按桩基进入粉质粘土层10m，桩基共长10m）AP=1.77m2U=4.71m桩基承载力计算：Quk=U×∑￠si×qsik×lsi+￠p×qpk×AP8=4.71×1×50×10+0.85×1200×1.77=4160.4KN4、根据现场线路情况，将桩基受力情况分以下两种情况进行计算：1）只考虑火车单向行驶桩基承载力计算如下（1.5m）：上部荷载及桩基自身总重为：F=1656.5+4.42×10×10=1546KN由上述Quk=4160.4KN＞F=1546KN可知，桩基进入粉质粘土h=10m时，端头到达砂层上时满足承载力要求，即单个挖孔桩总长为10m。2）考虑到火车双向行驶时，桩基承载力计算如下（1.5m）：F=1656.5*2+4.42×10×10=2650KN由上述Quk=4160.4KN＞F=2650KN可知，桩基进入粉质粘土h=10m端头到达砂层上时，在火车双向同时通过时，满足承载力要求，挖孔桩总长为10m。八、桩基偏心受压正截面强度和稳定检算8.1、计算强度时：Nj≤αARja/γm=Ny18.2、计算稳定性时：Nj≤φαARja/γm=Ny2α-纵向力偏心矩影响系数200)(1)(1αwmeyeNj=γsoФγslQe0—纵向力偏心矩y—截面重心至偏心方向截面边缘9距离γm—材料安全系数γw—在弯曲平面内截面的回转半径m—截面形状系数Nj=纵向力γso—结构重要性系数Ф—荷载组合系数γsl—荷载安全系数Q—荷载在结构上产生的效应Rja—材料的极限抗压强度φ--纵向弯曲系数由前桩基承载力计算可知，在列车通过时，中桩受列车活载最大，且单向行驶时桩基承受的偏载压力最大，因此取该偏载情况下进行检算，如下图所示：桩基偏心受压检算H63型钢纵梁H63型钢纵梁桩基偏心受压检算立面图01平面图028.3、桩基强度检算：e0=0.33y=0.581m=2.5γw=2.6由上可计算出α=0.74各参数取值：A=3.14×0.6×0.6÷2=0.57Rja=16.7×106N/m2γm=1.54Ny1=αARja/γm=0.74×0.57×16.7×106÷1.54=4.57×106N各参数取值：γso=1γsl=1.2Q=1.657×106NФ=110Nj=γsoФγslQ=1.2×1.657×106N×1×1=1.99×106N由Ny1=4.57×106N＞Nj=1.99×106N可知，桩基承载力符合要求。8.4、桩基稳定性检算纵向弯曲系数φ=0.99Ny2=φαARja/γm=0.99×0.74×0.57×16.7×106÷1.54=4.52×106N由Ny2=4.52×106N＞Nj=1.99×106N可知，桩基稳定性符合要求。根据现场地质条件共用桩选择直径1.5m,深度10m桩端头到达砂层上完全能满足承载力和稳定性要求，即使桩基在偏心受压状态下截面强度及稳定性均符合要求，列车在30km/h慢行条件下双向同时通过时桩基和桩身可以满足承载力需要及行车对线路轨道几何尺寸稳定性的要求。计算：刘举举复核：沈录芳审核：张珂中铁电化局西安铁路建设工程有限公司项目经理：（盖章）年月日11