钢板桩基坑支护设计计算书

跨沪宁铁路既有线112#墩承台基坑

支护设计计算书

京沪高速铁路土建六标项目经理部

2008年10月26日

京沪高速铁路蕴藻浜特大桥黄渡桥段跨既有沪宁铁路

112#墩承台开挖钢板桩支护设计－、设计依据

1.铁路桥涵设计基本规范（TB1000

2.1-2005）；

2.客运专线铁路桥涵工程施工技术指南（TZ213-2005）；

3.《铁路路基支挡结构设计规范》TB 10025-2001

4.《新建时速300-350公里客运专线铁路设计暂行规定》铁建设[2007] 47

5.《北京至上海高速铁路徐州至上海段施工图蕴藻浜特大桥曹安黄渡桥段》；

6.铁道部及上海铁路局相关文件；

7. 钢结构设计规范（GB 50017-2003）；

8.桥涵（上、下册）交通部第一公路工程局；

9.简明施工计算手册（第三版）；

10.基坑工程手册；

二、工程概况

京沪高铁土建六标段在京沪高铁DK1290+441.860～DK1290+541.860处跨越既有线沪宁铁路，在该处桥型布置为60m+100m+60m连续梁。沪宁铁路长度仅为全国铁路营运线的2%，但它承担着全国10.2%的铁路客运量和7.2%的货物周转量，运输密度是全国铁路平均水平的4倍，经我作业工区值班人员统计24小时内有228趟火车通过，车辆集中时车流密集时段沪宁铁路平均5分钟有一辆，其中包括250km/h动车组。

表1 京沪高铁与既有线相关数据统计表

1. 工程地质特征

墩台处位于长江三角洲平原区，均为第四系地层覆盖，系江河、湖泊、海相沉积形成，为黏土、粉质黏土夹粉细砂层。

2. 水文特征

长江以南地区的水文主要特征：地表水丰富，各主要河流均常年有水。河流受季节影响明显，雨季水量较丰沛，河流靠大气降水补给，部分河流接受生活用水和工业废水的排放，排泄方式以泾流、蒸发为主。

沿线地下水类型有孔隙潜水、基岩裂隙水。地下水位埋深一般在0.4～5.0m，局部埋深大于10m，大气降水为地下水的主要补给来源。

三、钢板桩设计

1．承台结构

112#、墩承台高7m,采用两层结构，底层与上层均为八角形结构。底层平面尺寸为18.2m×18.2m，层高4m，四角均为4.6m的45°倒角。上层为平面尺寸为11.5m×11.5m，层高3m，四角为长2.64m的45°倒角。承台结构如下图1所示。

图1 112#墩承台结构图

2．钢板桩结构

钢板桩采用德国Ⅲ型，钢板桩距离承台边缘线净距 1.5m,承台顶标高+2.335m，桩顶高出地面0.5m。

（1）钢板桩结构布置如下图2所示。

图2 钢板桩布置图

单根钢板桩长度为10m,其中地面以上0.5m,基坑底以下7m 。钢板桩围檩采用395×398型钢，底层承台分两层2m+2m 浇筑，围檩位置位于承台顶面以下0.5m 位置，内支撑采用mm 12320δφ螺旋钢管，共设置八根内支撑，长度同一位为2.84m 。

（2）设计取值

①土体参数及水文情况

112#墩承台基坑开挖深度为地表以下 2.5m ，参照铁路桥涵设计基本规范（TB10002.1-2005）第4.2.2条，对基坑开挖范围的土质作如下计算：计算深度范围内为粉砂土，重度318.0/kN m γ＝，内摩擦角o 30=ϕ，凝聚力0c ＝。地下水位埋深为0.5m ，水的重度310/w kN m γ＝。地下水位以下土压力计算时全部考虑水的浮重，3'8.0/w kN m γγγ=＝-，并且采用“水土分算”的原则并考虑静水压力与土压力来计算承台基坑支护的稳定性。

②坑沿荷载

坑沿荷载包括机械、人、材料重量等荷载，大小取值2034/q kN m ＝

③铁路火车振动荷载

承台所处位置跨沪宁铁路，列车车辆流大，其中包括250km/h 动车组，计算时必须考虑列车振动荷载对承台基坑的影响。

根据《新建时速300-350公里客运专线铁路设计暂行规定》铁建设[2007] 47号，300～350km/h 列车或动车组竖向静活载必须采用ZK 活载。ZK 标准活载见下图3-1，ZK 特种活载见图3-2。

图3-1 基本荷载

图3-2特种荷载

按图3-2特种荷载计算竖向压力，竖向轴压力大小250kN,轴距1.6m,横向枕木宽度2.5m ，则铁路的振动对路基荷载大小为：

225062.5/1.6 2.5

h q kN m =⨯＝ 实测沪杭铁路路基顶标高+3.610m ，地面标高+1.855，根据铁路桥涵设计基本规范（TB10002.1-2005）第4.3.4条，列车荷载在路基内与竖直线成一角度（正切值0.5），荷载按此规定向下扩散，并考虑沪宁铁路的路基道碴（3/kN m 重度20）的自重荷载，则地面的荷载大小为：

()[]()2'/9.6420855.161.35

.25.0855.161.326.15.26.1m kN q q h h =⨯-+⨯⨯-⨯+⨯⨯= （按《铁路路基支挡结构设计规范》TB 10025-2001附录A,列车荷载大小为260.4/kN m ，此处按较大值2/9.64m kN 计算）

如下图4所示。 杉

衫

5112#承台

113#承台

塔吊

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