9-K55+487.7钢筋混凝土箱涵基坑稳定性检算

附件：K55+487.7箱涵内支架、基坑边坡稳定性计算书

1．编制依据

（1）铜陵市S321黄浒至白杨坡一级公路工程地质勘察报告；

（2）S321黄浒至白杨坡一级公路改建工程两阶段施工图设计文件；

（3）《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011）；

（4）《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ166-2008）；

（5）《建筑基坑支护技术规程》（ JGJ120-2012）;

（6）《路桥施工计算手册》（人民交通出版社，周永兴等编著）；

（7）建筑施工计算手册；

（8）理正深基坑5.3版软件。

2．工程概况

K55+487.7新建涵洞设计为1-3.0×3.0m钢筋混凝土箱涵，线路中心处填土高度2.29m，涵洞长度35.87m，涵内流水面设置由左向右0.5%横坡，洞口设计为混凝土翼墙式。

施工期间S321保持畅通，涵洞分两阶段实施，第一阶段施工右幅接长段11.2m箱涵，基坑开挖深度6.4m，基坑壁为老路基边坡，主要为填筑粘土，现场采用放坡法开挖。第二阶段封闭现状道路，施工现状道路范围内24.67m箱涵，基坑开挖深度6.4m，采用放坡法开挖。

3．地质情况

老路基部分地质结构由上至下依次为路面结构层约76cm（16cm厚沥青混凝土+20cm厚水泥稳定碎石+20cm原水泥混凝土路面+20cm水泥稳定碎石），20cm石灰改良土，填筑粘土层。填筑土：褐色，密实，主要成分为粉质粘土，含少量碎石。

路基加宽接长部分根据设计地质钻探、现场调查资料，涵洞位置地层分布情况如下：

①1层种植土：灰黄色，含大量植物根系，层厚0.4～0.6m；

①2层填筑土：灰黄色，松散-稍密，主要成分为粘性土，含碎石，层厚0.3m；

②土：灰色，流塑-软塑，层厚7.2m。

4.箱涵内支架体系检算

4.1支架布置形式

模板采用12mm竹胶板，肋木采用5×10cm方木，间距25cm一道。顶板、侧墙支架均采用φ48mm×3.0mm钢管支撑，钢管水平布置间距65cm×120cm和85m×120cm两种布置形式，支架纵向布置间距100cm，竖向设置3道水平连接杆布置间距0.3m+1.2m+1.2m+0.3m，水平连接杆和立杆搭接全部采用十字扣件进行连接加固，顺涵洞方向每隔4.5m设置一处竖向剪刀撑。箱涵外支撑采用1.5m和2.2m短钢管支撑在基坑开挖边坡上，外支撑顺涵洞间距按照2.0m/道设置。

钢管支架布置图

钢管支架自下往上布设为：混凝土底板（设计C30混凝土）＋钢管支架（单层）＋顶托＋纵向方木（10×10cm）＋横向方木（5×10cm ）＋高强竹胶板（12mm厚）。

4.2荷载取值、组合

4.2.1荷载类型及取值

（1）模板、支架自重：竹胶板自重取0.15kN/m²。

10×5cm方木每米自重8×0.1×0.05×1=0.04KN/m。统一按照间距20cm考虑，则每m²重量为0.04×5=0.2KN/m²。

10×10cm方木每米自重8×0.1×0.1×1=0.08KN/m。3m宽度范围内共布置4根，则每㎡总量为0.08×4/3=0.11 KN/m²。

计算支架时，模板及纵横向方木按照均布荷载计算，荷载大小为0.15+0.2+0.1=0.45 kN/m²。取1kN/m²进行计算。

（2）新浇筑砼、钢筋、预应力筋自重

偏于安全考虑，混凝土自重取值26KN/m³。

（3）施工人员及施工设备、施工材料等荷载

①计算模板及直接支撑模板的小楞时，均布荷载取2.5kN/m²，另以集中荷载2.5KN进行验算；

②计算直接支撑小楞的梁或拱架时，均布荷载可取1.5 kN/m²；

③计算支架立柱及支撑拱架的其它结构构件时，均布荷载可取1.0 kN/m²。

（4）振捣混凝土时产生的振动荷载：取2 kN/m2。

4.2.2荷载分项系数

计算脚手架及模板支撑架构件强度时的荷载设计值，取其标准值乘以下列相应的分项系数：

（1）永久荷载的分项系数，取1.2；

（2）可变荷载的分项系数，取1.4；

（3）计算构件变形（挠度）时的荷载设计值，各类荷载分项系数，均取1.0。

4.2.3荷载组合

计算底模板及支架强度时，荷载组合为：（1）+（2）+（3）+（4）；

验算底模板及支架刚度时，荷载组合为：（1）+（2）。

4.3竹胶板计算

模板背肋间距为25cm，竹胶模板面板宽122cm,其肋（背木）间距为30cm，面板按四跨连续梁进行计算。取1m宽度模板

模板承受线荷载q=（1.2×（0.29×26+0.15）+1.4×（2.5+1））×1=14.13KN/m

参照《路桥施工计算手册》第765页，Mmax=0.107ql2=0.107×14.13×0.252=0.094kN.m；

竹胶板（12mm厚）截面抵抗矩W=bh2/6=1000×122/6=24000mm3；

σ=M/W=3.92Mpa<50Mpa(其中50Mpa为竹胶板最小静曲强度)

根据以上计算，底模板的强度满足使用要求。

竹胶板弹性模量E=4000Mpa，惯性矩I=bh3/12=1000×123/12=144000mm4；

验算刚度时，线荷载q=1.0×（0.29×26+0.15）×1=7.69kN/m

考虑竹胶面板的背带为10cm×5cm木方，面板的实际净跨径为200mm。

挠度f=0.632×ql4/(100EI)=0.632×7.69×2004/(100×4000×144000)

=0.135mm<[f]=300/400=0.75mm。

模板刚度满足要求。

4.4横桥向方木（5×10cm）计算

横向（竹胶板背肋）采用5×10cm方木，方木间距按照25cm，因上部荷载为均布荷载，为简化计算并偏于安全考虑，按照简支梁计算，将上方承受荷载简化为线荷载计算，按照纵向背楞（10×10cm方木）较大间距85cm进行验算：

10×5cm方木力学特性如下：

[σw]＝12Mpa，E＝9×103Mpa

W=50×1002/6=83333mm3

I=50×1003/12=4166666mm4