鋼板樁圍堰支護結構計算書

1、鋼板樁圍堰支護結構驗算書設計：校對：審核：二O一七年一月目錄目錄2一、概述11.1 計算說明11.2 施工流程11.3 計算依據11.4 計算參數(shù)及材料選擇21.4.1 計算參數(shù)21.4.2 材料選擇21.5 計算方法2二、鋼板樁圍堰支護計算分析52.1 #81墩鋼板樁支護驗算52.1.1 懸臂端允許最大跨度52.1.2 鋼板樁最小入土深度t52.1.3 基底抗隆起驗算72.1.4 鋼板樁及內支撐結構驗算72.2 #54墩鋼板樁支護驗算92.2.1 懸臂端允許最大跨度92.2.2 鋼板樁最小入土深度t92.2.3 基底抗隆起驗算112.2.4 抗管涌驗算122.2.5 C30水下硅灌注厚度驗算

2、132.2.6 鋼板樁及內支撐結構驗算132.3 A匝道1號橋#7墩鋼板樁支護驗算錯誤!未定義書簽。2.3.1 懸臂端允許最大跨度錯誤味定義書簽,2.3.2 鋼板樁最小入土深度t錯誤!未定義書簽,2.3.3 基底抗隆起驗算錯誤味定義書簽,2.3.4 抗管涌驗算錯誤味定義書簽,2.3.5 C30水下硅灌注厚度驗算錯誤!未定義書簽,2.3.6 鋼板樁及內支撐結構驗算錯誤味定義書簽,2.4 底模板支撐計算錯誤!未定義書簽。2.4.1 工字鋼強度驗算錯誤味定義書簽,2.4.2 牛腿焊縫強度驗算錯誤味定義書簽,三、結論及意見錯誤!未定義書簽。一、概述1.1 計算說明1.2 施工流程1 .總體施工方案根據

3、現(xiàn)場施工場地的特點，陸域承臺基坑擬采用鋼板樁圍護施工，水中墩采用筑島圍堰作為施工平臺、基坑采用拉森鋼板樁圍護；其余水中墩采用搭設施工平臺進行水中樁基鉆孔施工后拆除樁位的平臺，后采用拉森鋼板樁圍進行系梁承臺施工。2 .施工工藝流程1)水中鋼板樁圍堰施工流程施工準備一測量定位一打設導向樁一安裝導向架一打鋼板樁一堰內抽水一安裝第二層鋼板樁內支撐一堰內抽水、水下開挖一澆筑水下封底混凝土一清基堵漏一破樁樁檢一澆筑承臺碎墊層一系梁(承臺)施工及碎養(yǎng)護一澆筑墩身施工碎養(yǎng)護一逐層充水、拆除第二層內撐一拆除第一層內撐一拔樁、撤場。2)承臺施工流程(掛籃)根據施工圖及高程放設鋼板樁定位線一表層土下挖0.5m溝槽一

4、根據定位線控設鋼板樁導向槽鋼一整修平整施工機械行走道路一插打拉森IV鋼板圍護樁一將圍護樁打設至指定標高一基坑開挖深度達0.5m依次安裝三角支架、圍楝及水平內支撐一繼續(xù)往下挖2m依次安裝三角支架、圍楝及水平內支撐一繼續(xù)開挖至承臺底下0.5m一碎澆筑至承臺底(四周預留集水溝)一抽水和破除樁頭施工一進行承臺施工一回填土至承臺頂一拆除水平內支撐、圍楝、三角撐，拔除鋼板樁。1.3 計算依據1 .鋼結構設計規(guī)范(GB50017-2003)2 .公路橋涵設計通用規(guī)范(JTGD60-2004)3 .建筑基坑支護技術規(guī)程(JGJ120-2012)4 .深圳市深基坑支護技術規(guī)范(SJG05-2011)5 .簡明深

5、基坑工程設計施工手冊6,簡明施工計算手冊1.4 計算參數(shù)及材料選擇1.4.1 計算參數(shù)1）鋼板樁圍堰土層參數(shù)根據甬臺溫高速公路復線-溫州靈昆至閣巷段工程第4合同段施工圖設計工程地質勘探報告選取。2）根據浙江省甬臺溫高速公路復線溫州靈昆-閣巷段工程第4標段水中承臺、地系梁承臺安全專項施工方案，現(xiàn)有38處墩位施工需要鋼板樁圍堰支護施工，詳見表1-1。1.4.2 材料選擇1）本工程選用拉森樁（SKAP-IV型，日標）寬40cm,重74kg/m拉森IV型鋼板樁參數(shù)（見下表1-2）1圖1-1鋼板樁橫斷面尺寸表1-2拉森IV型鋼板樁參數(shù)表型號有效寬度W1/mm有效高度H1/mm腹板厚度t/mm長度L/m4

6、00M5540015515.512截面面積A/cm2慣性矩I/cm4截面模量W/cm3理論重量Kg/m303386002037742）圍楝結構采用2HW400400型鋼，轉角斜支撐采用2HW400400型鋼，中間主支撐采用2HW400400;表1-3HW400K400型鋼參數(shù)表型號截面面積A/cm2慣性矩I/cm4截面模量W/cm3理論重量Kg/mHW40cx400219.56690033401723）強度檢算控制指標：拉森樁SKAP-IV型鋼板樁強度控制值：6生210MPa；Q235鋼材強度控制值：丹170Mpa；1.5 計算方法根據簡明施工計算手冊和深圳市深基坑支護技術規(guī)范，對于多層支撐板

7、樁墻的簡化計算，一般可采用盾恩近似法和等值梁法計算。1.盾恩近似法*丁（肉-IGJt,丁KaH.圖2-1-1盾恩近似法計算簡圖假定作用在板樁EF段上的荷載EGNF一半傳至F點上，一半由坑底土壓力承受，由圖所示幾何關系可得：1,1,2-1HKa（hit）-1（KpKa）t222.等值梁法多支撐支護下端為彈性嵌固時，其彎矩圖如圖2-1所示，若在得出此彎矩圖前己知彎矩零點位置，并于彎矩零點處將梁（即樁）斷開以簡支計算，則不難看出所得該段的彎矩圖將同整梁計算時一樣，此斷梁段即稱為整梁該段的等值梁。對于下端為彈性支撐的單支撐擋墻其凈土壓力零點位置與彎矩零點位置很接近，因此可在壓力零點處將板樁劃開作為兩個

8、相聯(lián)的簡支梁來計算。這種簡化計算法就稱為等值梁法。為簡化計算，常用土壓力等于零點的位置來代替正負彎矩轉折點的位置。計算土壓力強度時，應考慮板樁墻與土的摩擦作用，將板樁墻前和墻后的被動土壓力分別乘以修正系數(shù)（為安全起見，對主動土壓力則不予折減）。本文計算作出如下假設：1 .假設計算時取1m寬單位寬度鋼板樁2 .因土處于飽和水狀態(tài)，為簡化計算且偏安全考慮，不考慮土的粘聚力。3 .彎矩為零的位置約束設置為較接，故等值梁相當于一個簡支梁，方便計算。土壓力計算采用不考慮水滲流效應的水土分算法，即鋼板樁承受孔隙水壓力、有效主動土壓力及有效被動土壓力。相關聲明1、甬臺溫高速公路復線-溫州靈昆至閣巷段工程建設

9、本身須符合其行業(yè)設計規(guī)范的要求和相關建設程序；4 、本計算書中計算結果是依據委托方提供的資料進行分析計算所得；對所提供基礎資料的準確性或調整等其他因素造成的變化不承擔責任。二、鋼板樁圍堰支護計算分析2.1 *81墩鋼板樁支護驗算表2-1-1土層參數(shù)表序號土層名稱土層頂標高土層底標高土層厚度容重(kN/m3)內摩擦角(0)祜聚力(kPa)1粘土+4.0-0.163.818.2287.22淤泥質粘土-0.16-6.766.617.645.3210.73淤泥-6.76-11.761316.262.384淤泥-11.76-19.661016.172.5182.1.1 懸臂端允許最大跨度按照等彎矩布置確

10、定各層支撐的間距，根據拉森IV型鋼板樁承受的最大彎矩確定板樁頂懸臂端的最大允許跨度:6fw36210203710h=3丫YKa17.050.791035-=267cm=2.67m實際懸臂長度h0<h,滿足要求。2.1.2 鋼板樁最小入土深度t根據鋼板樁入土的深度，按淺埋板樁墻原理計算，作用在樁后為主動土壓力，作用在樁前為被動土壓力，為簡化計算，土壓力參數(shù)均采用加權平均值計根據肯朗士壓力理論，主動土壓力系數(shù)為：Katan2(45o-),圍堰開挖范圍內的土質為淤泥質土，根據地勘報告，為簡化計算，土壓力參數(shù)均采用加權平均值計算。主動土內摩擦角取值為6.6°,被動土內摩擦角取值為5.3

11、°,重度1=17.05kN/m2,粘聚力c=6.6kPa-2o2o530貝UKaKptan(45-)tan(45)0.79。'王動土壓力為：Pa1KaH。被動土壓力系數(shù)：Kptan2(450-)tan2(45°詈)1.20分別采用盾恩近似法和等值梁法計算。1.盾恩近似法1 ,1,2-1HKa(hit)-1(KpKa)t22 2即：(KpKa)t2HKatHKahi02(1.200,79)t24.70.79t4.70.793.50解得入土深度t=11.75m故鋼板樁的總長度至少為L=4.7+11.75=16.45m。2.等值梁法1）計算反彎點位置，即利用鋼板樁上土壓力

12、等于零的點作為反彎點位置,計算其離基坑底面的距離y,在y處鋼板樁主動土壓力強度等于被動土壓力強度，即PpPa主動土壓力：Pa1Ka(hy)被動土壓力：Pp1KKpyppJKy1Ka(hy)KahaKKpKa0.794.71.21.200.795.71mY(KKp-Ka)式中K-被動土壓力修正系數(shù)，取1.2偏安全考慮，主動土壓力常數(shù)項忽略不計。2）根據等值梁法計算原理，土壓力零點處的支撐反力與該點以下鋼板樁土壓力對樁底的力矩平衡，假設土壓力零點以下鋼板樁零點以下鋼板樁埋深為x,建平衡方程。蓊氏4.而4古決口Qb88.4kN,T1236kN,T2476.4kN由等值梁法可求算鋼板樁的最小入土深度，

13、設樁的反轉點以下x為最小入土深度所在高程，則t0yx,取M0丫（KM儂x26.92m6Qbt05.716,9212.63m故鋼板樁的總長度至少為L=12.63+4.7=17.33m。綜上，建議采用18m鋼板樁。2.1.3基底抗隆起驗算在基坑開挖時，由于坑內土體挖出后，使地基的應力場和變形場發(fā)生變化，可能導致地基的失穩(wěn)，例如地基的滑坡、坑底隆起及涌砂等。所以在進行支護設計時，需要驗算基坑穩(wěn)定性，必要時應采取一定的防范措施使地基的穩(wěn)定性具有一定的安全度?；拥姆€(wěn)定性驗算主要包括邊坡的穩(wěn)定性驗算、基坑的抗?jié)B流驗算、基坑抗承壓水驗算和基坑抗隆起驗算。本次驗算采用Caguot驗算基坑穩(wěn)定公式計算。Cag

14、uot等人認為坑底土沿支護結構底水平面以下的曲線滑動，致使基底隆起。如以支護結構底的水平面為基準面，非開挖側面上的豎向應力q1（ht）q,開挖側面上的豎向應力q2t,根據滑動線理論，可推得：（ht）qtKpetg由此可得入土深度t的計算公式為：thqti/，g式中：t使坑底不隆起失穩(wěn)需要的支護結構入土深度（m）；丫一-非開挖側土的重度、開挖側基坑底以下土的重度（kN/m3）；h基坑開挖深度（m）；q地面均布荷載（kN/m2）,取q=20kN/m2;-基坑地基土內摩擦角（°）;Kp被動土壓力系數(shù)。將數(shù)據代入計算公式得：t-hqKpetg17.054.72017.051.20etg5.3

15、O17.059.69m板樁的實際入土深度t0t,滿足要求。2.1.4鋼板樁及內支撐結構驗算1）鋼板樁驗算假設板樁的最大彎矩截面在基坑底深度y=5.71m處，求得每延米寬板樁墻的最大彎矩：Mmax340.5kNgm167.2MPaM340.51063W203710鋼板樁強度滿足要求2）圍楝及內支撐驗算根據等值梁法，選取最不利工況下，第二層圍楝處支撐反力圖2-2-4圍橡及內支撐模型圖T2=476.4kN/m,即為作用在圍楝上的均布荷載，橫向圍楝建模平面如下:得到彎矩圖、應力圖如下圖2-2-5彎矩圖圖2-2-6應力圖M192.5MPaW故圍楝及內撐需采用采用2HW400400,滿足受力要求2.2*5

16、4墩鋼板樁支護驗算水中基坑支護選取最不利的#54墩進行計算，示意圖如下表2-2-1土層參數(shù)表序號土層名稱土層頂標高土層底標高土層厚度容重(kN/m3)內摩擦角(0)粘聚力(kPa)1淤泥質粘土:-2.49-8.49617.643.310.72淤泥-8.49-21.491317.60.583粘土-21.49-31.491019.72.4182.2.1 懸臂端允許最大跨度按照等彎矩布置確定各層支撐的間距，根據拉森IV型鋼板樁承受的最大彎3|6210203710510103矩確定板樁頂懸臂端的最大允許跨度：=295cm=2.95m實際懸臂長度h0<h,滿足要求2.2.2 鋼板樁最小入土深度t結

17、構所受的側面壓力，在河床以上的范圍內為靜水壓力，在河床以下至封底混凝土底面以上的范圍內為靜水壓力以及主動土壓力之和。其中靜水壓力為三角形荷載：PagH1,H1為距離水面的高度；根據甬臺溫高速公路復線-溫州靈昆至閣巷段工程第4合同段施工圖設計工程地質勘探報告來進行計算:根據肯朗土壓力理論，主動土壓力系數(shù)為：Katan2(45o-),圍堰開挖范圍內的土質為淤泥質土，根據地勘報告，內摩擦角加權平均后，取值為3.3°。.2c33°貝iJKatan2(45°33)0.891。'王動土壓力為：PaiKaH。士的飽和容重為：117.64KN/m3。33被動土壓力系數(shù)：K

18、ptan2(450-)tan2(45°萬)1.12表2-1#54墩承臺參數(shù)表墩號計算水位圍堰頂系梁頂系梁底河床#54+2.3+3.3-0.2-1.5-1.5分別采用盾恩近似法和等值梁法計算。1 .盾恩近似法11,2-wH(hit)-1(KpKa)t2 2即：1(KpKa)t2wHtwHh0_2一-一一3 7.64(1.120.891)t103.8t103.81.30解得入土深度t=10.56m故鋼板樁的總長度至少為L=10.56+3.8=14.36m。2.等值梁法1)計算反彎點位置，即利用鋼板樁上土壓力等于零的點作為反彎點位置，計算其離基坑底面的距離y,在y處鋼板樁主動土壓力強度等于

19、被動土壓力強度，即PpPaPw：水壓力：PwwH主動土壓力：Pa1Kay被動土壓力：Pp1KKpy1'KKpy21Kay2H2y3.44m103217.641.21.1117.640.901式中K-被動土壓力修正系數(shù)，取1.2偏安全考慮，主動土壓力常數(shù)項忽略不計。Pp1KKpy17.641.21.113.9592.81kN/m21Ep5Ppy183.30kN_'_-2Pa1Kay17.640.9013.9562.78kN/m2EaPay123.99kN3_1_,Ew1-Pw1h1h272.2kNl1一,Ew2-Pw2h23.2kNM0圖2-2-3等值梁法計算簡圖Qb37.3kN

20、,T15.0kN,T245.2kN2）由等值梁法可求算鋼板樁的最小入土深度，設樁的反轉點以下x為最小入土深度所在高程，則t。yx,如樁端為一般的土質條件，應乘以系數(shù):11.2即：ty(11.2)x,取M0Y(KKpKa)2x65.42Y(KKpKa)6Qbt03.951.25.4310.47m故鋼板樁的總長度至少為L=10.47+3.8=14.27m。綜上，建議采用15m鋼板樁。2.2.3基底抗隆起驗算在基坑開挖時，由于坑內土體挖出后，使地基的應力場和變形場發(fā)生變化，可能導致地基的失穩(wěn)，例如地基的滑坡、坑底隆起及涌砂等。所以在進行支護設計時，需要驗算基坑穩(wěn)定性，必要時應采取一定的防范措施使地基

21、的穩(wěn)定性具有一定的安全度。本次驗算采用Caguot驗算基坑穩(wěn)定公式計算。Caguot等人認為坑底土沿支護結構底水平面以下的曲線滑動，致使基底隆起。如以支護結構底的水平面為基準面，非開挖側面上的豎向應力q1（ht）q,開挖側面上的豎向應力q2t,根據滑動線理論，可推得：（ht）qtKpetg由此可得入土深度t的計算公式為：thqKpetg式中：t使坑底不隆起失穩(wěn)需要的支護結構入土深度（m）；-非開挖側土的重度、開挖側基坑底以下土的重度（kN/m3）；h基坑開挖深度（m）；q地面均布荷載（kN/m2）,取q=20kN/m2;-基坑地基土內摩擦角（°）;Kp被動土壓力系數(shù)。hq"tgKpe將數(shù)據代入計算公式得：1.84m1017.641.11etg3.3017.64板樁的實際入土深度t0t,滿足要求2.2.4抗管涌驗算根據不發(fā)生管涌條件:式中：j=iw_h+2tYw-土的浮容重,K-抗管涌安全系數(shù)，取K=2.0'=w=17.64-10=7.64kN/mj-最大滲流力（動水壓力）i-水頭梯度t-排樁的入土深度h二地下水到坑底的距離計算得：j=i3.83.8+10.52101.57,Kj=3.14,故滿足要求2.2.5C30水下碎灌注厚度驗算根據計算建議現(xiàn)場采用15m拉森鋼板樁，