1、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1 m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 橡由单 根(500x300mm )H型钢组成，支撑杆设置在钢板桩顶
2、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200x 200mm排水 沟，在基坑对角设500x 500x 500mm集水坑，用泥浆泵将集水坑 内渗水及 时排出基坑。布置图：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，围橡 由单根(500x300mm )H型钢组成，设单道桩顶支撑，支撑采用直径为 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
3、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。411、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：19 ；支护结构结构重要性系数：1.0 ； 构件计算综合性系数：1.252、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1500x300mmH 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(D 工况1 ：打钢板桩，水
4、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JGJ 120-99基坑等级二级基坑侧壁重要性系数Y01.00基坑深度H(m)3.500嵌固深度(m)8.500墙顶标高(m)0.000连续墙类型钢板桩卜每延米板桩截a面枳A(cm2)236.00卜每延米板桩壁惯性矩I(cm4)39600.00L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0VJZIXJG附加水平力信息水平作用类水平力作用深是否参是否参力型值度
5、与与序号(kN)(m)倾覆稳整体稳定定土层信息土层数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)一 一弹性计算方法按土层指定乂弹性法计算方法m法土层参数层号土类名称层厚(m)重度(kN/m 3)浮重度 (kN/m3)3粘聚力(kPa)内摩擦角 (度)1杂填土3.5010.00.00.000.002淤泥质土3.7216.96.9一 一 一 3淤泥10.5015.85.8一一 一 层号与锚固体摩擦阻力(kPa)粘聚力水下/I c 内摩擦角水-T i-er-水土计算方法m,c,K 值抗剪强度(kPa)10.10.00
6、0.00口舁m法0.00 一 215.08.5011.80口舁m法1.49 一 312.08.007.70口舁m法0.63 一 支锚信息支锚道数1支锚道 号支锚类型水平间距(m)竖向间距 (m)入射角()总长 (m)锚固段长度 (m)1内撑1.0000.500 一 一 一 支锚 道号预加力 (kN)支锚刚度 (MN/m)锚固体直径 (mm)工况 号锚固力调整 系数材料抗力 (kN)材料抗力调 整系数10.001281.00一 一2 一 4062.001.00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层号土类名称水土水压力调整系数主动土压力 调整系数被动土压力 调整系数被动土压力最大值
7、 (kPa)1杂填土1=1舁1.0001.0001.00010000.0002淤泥质土1=1舁1.0001.0001.00010000.0003淤泥口舁1.0001.0001.00010000.000工况信息工况 号工况类型深度(m)支锚道号1开挖1.000 一2加撑一一1.内撑3开挖3.500 一设计结果结构计算各工况：s s -人 彩,台BD1 吾门二 隹Fr!J甄仪旺EZS & 一岸内力位移包络图：工M3一瓶（3.50m ）地表沉降图。 JJ 2J0203040506070809010D.,一-一一11一1一_ 一抗倾覆稳定性验算抗倾覆安全系数Mp被动土压力及支点力对桩底的抗倾覆弯矩，对
8、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。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0.0004709.434 0.0002200.490Ks= 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1内撑材料抗力(kN/m)锚固力(kN/m) 4062.000 4709.434 46713.000Ks2200.490Ks= 23.368 = 1.200
9、,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 3108.782 46713.0002200.490Ks = 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Prandtl （普朗德尔）公式（Ks= 1.11.2），注：安全系数取自建筑基坑工程技术规范YB 9258- 97 （冶金部）：DNq cN cH Dq2oetantan 4521Nq1tan3.142tan 7.700 e 2.0027.700ta
10、n 45212.002 1 7.414 tan 7.70016.281 8.500 2.002 8.000 7.41414.449 3.500 8.500 0.000 Ks= 1.940 =1.1,满足规范要求。Terzaghi（太沙基）公式（Ks= 1.151.25），注：安全系数取自建筑基坑工程技术规范YB925897（冶金部）：DNq cN cDq2o队cos 45+21L 1盛矿I I I237.700/ X3.142 an 7.7001142 r1Nq = =2.14427.700cos 452Nc 2 144 1 8.464 tan 7.7008.500 2.144 8.000 8
11、.46416.281Ks14.449 3.500 8.500 0.000 Ks =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！n 0.5875 1D0.040.54“ih i q 1256.37 ctan36j 1 h式中5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/m 3）;地下水位以上取土的天然重度（kN/m；地下水位以下取土的饱和重度（kN/m 3）;hi第i层土的厚度（m）; q基坑顶面的地面超载（kPa）; D桩（墙）的嵌入长度（m）;H基坑的开挖深度（m）;c桩（墙）底面处土层的
12、粘聚力（kPa）;（p桩（墙）底面处土层的内摩擦角（度）；r桩（墙）顶面到底处各土层的加权平均重度（kN/m3）;8751 35.0 0.0368.53.50.046.37 14.4 8.0 tan 7.700.540.58 = 32(mm)抗管涌验算flOOU )JrK = 3.679 = 1.5,满足规范要求。抗管涌稳定安全系数(K=1.5): iWWh”式中 y 0侧壁重要性系数；Y土的有效重度(kN/m 3); y w地下水重度(kN/m 3); h*地下水位至基坑底的距离(m); D桩(墙)入土深度(m);承压水验算压水层KyCZp wy式中Pcz基坑开挖面以下至承压水层顶板间覆盖土
13、的自重压力2 Pwy承压水层的，取1.5。2(kN/m 2);Ky= 33.80/30.00 = 1.12 = 1.05基坑底部土抗承压水头稳定！嵌固深度计算嵌固深度系数1.200抗渗嵌固系数1.200嵌固深度计算参数:嵌固深度计算过程：按建筑基坑支护技术规程JGJ 120-99单支点结构计算支点力和嵌固深度设计值 hd :1) 按aik= e pik确定出支护结构弯矩零点hd = 0.0002) 支点力Tc可按下式计算：h a1 E E ac - h pi E E pcT =h T1 +h C1h ti = 3.000mTd = 23.820 kN3) h c按公式：hpgEpj + T c
14、i(h n+hd) - py ohaEai=O 晌定 p = 1.200 , yo = 1.000hP= 1.591m，ZEpj= 294.604 kPaha= 2.688m，gEa= 197.036 kPa得至！J hd= 4.100m，hd采用值为：8.500m413、围堰围囹(腰梁)及斜撑验算根据4.1.2节单元计算，取其最大反力作为围囹均布荷载。 根据第412节计算知围囹工况3反力最大为24.08kN，因此均 布荷载为24.08Kn/m内导梁最大弯矩Mmax采用的支撑最大间距Lmax=4.5m内导梁采用 单片焊接 H 型钢 h=482mm,b=300mm,t=11mm,W=2523cm 0 32 Mmax=(qmaxLmax2)/8=(24.08x4.5 2)/8=67.0KNmomax=Mmax/W=67x.0103/2523=26.6Mpa o=180Mpa.符合要求围囹体系最大变形为1.06mm，小于允许值，满足要求。4.1.4、内支撑验算支撑反力为 RxL=24.08 x4.5=108.36KN.内支撑单根D600钢管最大自由长度2.8m，按两端较接计L=2.8m, i=205.8mmX= L/i=13.6 查表得(p =0.991 108.36 x1000/15120=7.160.991 x215=213，合格。
