水中墩承台钢板桩围堰计算书

南昌市绕城高速公路南外环A2标水中墩承台钢板桩围堰

（K16+609~K21+380）

计算书

中国建筑股份有限公司

南昌市绕城高速公路南外环A2标项目经理部

2014年10月

水中墩承台钢板桩围堰计算书

一、围堰布置及计算说明

1、水中墩承台施工采用筑岛开挖钢板桩围堰支护方案，水位标高为+18.0m,岛面标高为+18.5m 。

2、土层主要为淤泥和细砂，均为微透水层,采用水土合算。

3、地面荷载施工机具距离钢板桩边1.5-3.5m 时，按20KN/m 计算。

4、本钢板桩桩采用拉森Ⅳ型， 取1m 钢板桩宽度进行检算，截面模量为2200cm 3

，容许弯曲应力采用210MPa 。

5、内支撑支锚刚度及材料抗力计算 内支撑采用工50b 型钢进行计算

2129,19.4,210000x A cm i cm E MPa ===

支撑松弛系数取0.8

470/19.424.20.957λ?===，

材料抗力60.9570.012917010241974024197T N KN =????==

支锚刚度220.80.0129210000/4.71844/T K MN m =????= 6、钢板桩围堰布置图如下：

二、支护方案及基本信息

2．1、连续墙支护

2．8、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:

2．9、工况信息

三、设计结果

3．1、结构计算

各工况：

3．2、内力位移包络图：

3．3、截面验算

3．3.1、基坑抗弯检算（不考虑剪力） 用弹性计算方法计算最大弯矩为129.39KN.m

a 210a 73.582200129200MP MP W M ≤===

σ 可！

3．3.2、内支撑计算

内支撑处每米受力为80KN ，内支撑在长边方向布置4.9米间距一道，单根支点受力约392KN

内撑采用直径530mm ，壁厚6mm 的钢管。 298.77,18.52x A cm i cm ==

3920

41.5098.70.957N MPa σ=

=?

可！

内支撑处每米受力为80KN ，内支撑在短边方向布置4.4米间距一道，单根受

力约352KN

内撑采用2工50b 。

34129,3880,97120A cm W cm I cm ===

3520

28.511290.957N MPa

σ=

=?

2

80 4.4849.893880M MPa σ?==

a

4.7889.4951.28MP N M =+=+σσ 可！

3．3.3、水平梁计算

水平梁采用2工50b ， 343880,97120W cm I cm ==

2

0.180 4.9192.08.M KN m =??= 可！

192080

503880

MPa σ=

= 可！

3．4、地表沉降图：

3．5、整体稳定验算

计算方法：瑞典条分法

应力状态：总应力法

条分法中的土条宽度: 0.40m

滑裂面数据

整体稳定安全系数 K

= 2.489

s

圆弧半径(m) R = 11.792

圆心坐标X(m) X = -1.391

圆心坐标Y(m) Y = 5.356

3．5.1、抗倾覆稳定性验算

抗倾覆安全系数:

M

——被动土压力及支点力对桩底的抗倾覆弯矩, 对于内支撑支点力由内p

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。

M

——主动土压力对桩底的倾覆弯矩。

a

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 0.000 ---

K

= 7.551 >= 1.200, 满足规范要求。

s

工况2：

注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。

序号支锚类型材料抗力(kN/m) 锚固力(kN/m)

1 内撑 856.530 ---

K

= 16.017 >= 1.200, 满足规范要求。

s

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 856.530 ---

K

= 5.233 >= 1.200, 满足规范要求。

s

安全系数最小的工况号：工况3。

最小安全K

= 5.233 >= 1.200, 满足规范要求。

s

3．5.2、抗隆起验算

Prandtl(普朗德尔)公式(K s >= 1.1～1.2)，注：安全系数取自《建筑基坑工程技术规范》YB 9258-97(冶金部):

D (H (tan

)e

tan

tan

28.0002

s

Terzaghi(太沙基)公式(K s >= 1.15～1.25)，注：安全系数取自《建筑基坑工程技术规范》YB 9258-97(冶金部):

D (H 1[

)

-

34

tan

)

45o

tan

-

3.142(

K s = 9.621 >= 1.15, 满足规范要求。

3．5.3、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!

=

i h 6.37c

tan

式中δ———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 3)；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)底面处土层的粘聚力(kPa); φ———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/m 3);

=

δ = 0(mm)

3．5.4、 抗管涌验算

抗管涌稳定安全系数(K >= 1.5):

≤1.50h

'

w ()

+h '

2D

'

式中γ0———侧壁重要性系数;

γ'———土的有效重度(kN/m 3); γw ———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);

K = 3.276 >= 1.5, 满足规范要求。

3．5.5、嵌固深度计算

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h d ：

1) 按e a1k = e p1k 确定出支护结构弯矩零点h c1 = 0.569 2) 支点力T c1可按下式计算：

h T1 = 4.200m

T c1 = 89.998 kN

3) h d 按公式：h p ∑E pj + T c1(h T1+h d ) - βγ0h a ∑E ai >=0确定 β = 1.200 ， γ0 = 1.000

h p = 1.632m ，∑E pj = 727.863 kPa h a = 4.655m ，∑E ai = 356.366 kPa 得到h d = 4.869m ，h d 采用值为：6.300m

渗透稳定条件验算：

当前嵌固深度为：4.869m 。

依据《建筑基坑支护技术规程》 JGJ 120-99, 当基坑底为碎石土及砂土、基坑内排水且作用有渗透水压力时，侧向截水的排桩、地下连续墙嵌固深度设计值尚应满足抗渗透稳定条件:

h d >= K * γ0 * (h - h w )(按规范K=1.2，交互值K=1.20) 嵌固深度取为：5.640m,单根钢板桩长12m ，h d 采用值为6.3m 。

3．6、封底砼计算 3．6.1、竖向抗力计算

(1)钢板桩与土层摩擦力计算： 钢板桩围堰周长：30.6m 。

11

0.530.625 4.91874.25()2i i P U l KN τ==???=∑

封底混凝土与钢板桩的摩擦力： 1'30.611504590P KN =??= 11'P P >，取P 1

(2)封底混凝土与钻孔桩摩擦力计算： 封底砼与钻孔桩间摩擦系数取150KN/2m ； 2 3.142115021884()P KN =????=

(3)封底混凝土自重：（封底混凝土厚1米） 23(9.9 5.4121)241132.32P KN π=??-???= 竖向抗力合力：

P=P 1+P 2+P 3=1874.25+1884+1132.32=4890.57KN 3．6.2、竖向浮力计算：

围堰内总面积：53.46m 2

53.4610 4.52405.7()T KN =??=

P ＞T ，K=P/T=2.03，围堰整体稳定性满足要求。 3．7、承台封底混凝土弯曲应力验算

假定封底层为一简支单向板，设封底层厚x 米，L 及h 分别为围堰跨径及水头。

其顶面在静水压力作用下产生的弯曲拉应力：

222222

6[()]1 4.56(1 5.9 2.41)53.16/0.5328881

w c l h x x ql t m Mpa W x γγσ??+-???-?=?====?? W —封底层每延米断面的截面模量；

γc,γw —分别为混凝土及水的容重。 C20#砼[R l ]=1.6MPa>σ=0.532MPa 所

以

承

台

封

底

混

凝

土

能

满

足

要

求

。