拉森钢板桩计算

钢板桩设计

1.1 地质状况

本工程项目座落在张家港市北部长江南岸张家港化工保税区内。

厂区位于长江冲积平原的河漫滩地，地形平坦。原自然地坪标高较底，场地平均高程106.20m，现已采用吹砂回填，将厂区地坪标高提高。根据地质报告，本工程土质上层为吹填砂，以下分别为粉质粘土夹粉土；粉细砂夹粉土，土的抗压、抗剪强度均较低，且难以采取有效的降排水措施。目前厂区内地下水位较高，土质松软，地质情况较为复杂。

该区地质结构断面如下图所示：

1.2 电梯井形状

本工程结构形式如下。目前基坑结构长13.50米，宽10.35米，基坑底标高EL.98.55m，基坑深度7.65米。池壁每一侧考虑2.0米宽的工作面，则支护结构的尺寸为长17.50米，宽14.40米。

2 支撑式钢板桩挡土墙的构造

本工程采用内撑钢板桩挡土墙结构。其主要由钢板桩、支撑二部分组成，钢板桩起承受水平土压力防止土体沿滑动面滑动以及阻隔地下水的作用。它的稳定主要靠两道钢支撑使钢板桩保持垂直、稳定，并确保两侧土体不向基坑内发生位移，钢板桩应插入土体一定深度，防止土体滑动和基坑向上隆起。支撑式钢板桩支挡结构简单且便于施工，整个支挡系统均在基坑开挖过程中完成，作业（包括支撑和挖土）十分安全，施工质量容易保证，且较经济。3 钢板桩设计

其钢板桩和内钢支撑布置示意图如下：

EL.105.700

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EL.104.850

钢板桩钢支撑立体布置图

安全围栏

EL.103.250

上下通道

12m钢板桩

工字钢400×400围檩

φ377×10钢管支撑

φ630×12钢管支撑

4500

4500

本工程钢板桩采用Ⅳ型拉森钢板桩，长度为12m,宽度400mm。（即每2.5块1m）。钢板桩水平围檩采用40号工字钢，内支撑采用Φ630×12的直撑钢管和Φ377×10的斜撑钢管。

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为此，共需12米长的钢板桩数量：

N =（A+B）×2÷0.4 =（17.5+14.35）×2÷0.4 = 160根。

本方案基坑开挖深度最深按6.30m计算，设二道水平支撑。第一道水平钢支撑中心布置在103.25m处，第二道水平钢支撑中心布置在100.25m处，这样下道支撑距基坑底约为1.70m。

4 钢板桩支撑体系设计及验算以及基底土抗隆起验算

对内支撑基坑，造成基坑失稳的直接原因一般可归纳为两类：结构不足（墙体、支撑等的强度或刚度不足）和地基土强度不足。

根据地质资料和现场实际情况分析，本工程可不考虑管涌和承压水，不进行钢板桩的抗渗透稳定性验算。本设计主要计算钢板桩、围檩、支撑在施工全过程中的强度和稳定性，以及为防止基坑整体滑动和基底土隆起所需的钢板桩插入深度。

根据地质报告，计算出排水管道施工区域土的有关加权平均指标如下：

γ=18KN/m3 φ=20ºC=8kpa

本设计计算时取C=0，不考虑地下水的作用。仅考虑被动土压力修正系数k=1.6（见《深基坑工程设计施工手册》P.286），

4.1 土压力计算

主动土压力系数Ka=tg2(45º-20º/2)=0.49

被动土压力系数Kp=tg2(45º+20º/2)=2.04

被动土压力修正系数k=1.6，则：Kp=kKp=3.264

如图A所示，图中B点为R

1和R

2

间的中间点(1/2点)，C点为R

2

与基坑底面间的中点。近似计算时，即认为R

1

等于e

与e

1

间的三

角形荷载，R

2等于e

1

与e

2

间的梯形荷载，土压力为：e

i

=K

a

γH

i

。另考虑基坑边土体和机械行走等产生的附加荷载，按20KN/m2计算。

上式中H

i

为土压力计算高度。

其中H

1=1600；H

B

=3100； H

2

=4600；H

C

=5450；H

3

=6300。

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经计算： e

=0

e1= KaγH1= 0.49×18×1.6=14.112KN/m2

eB= KaγHB= 0.49×18×3.1=27.342 KN/m2

e2= KaγH2= 0.49×18×4.6=40.572 KN/m2

eC= KaγHC =0.49×18×5.45=48.069 KN/m2

e3= KaγH

3

= 0.49×18×6.3=55.566 KN/m2 设支撑间间距均为L=4.50m，则通过公式：

Ri={[(e

n +e

n+1

)/2] *h

n+1

+ qKa*h

n+1

} L可计算出支撑反力R

1

、R

2

上式中h

0=0；h

0B

=3.1m；h

BC

=2.35m；Q=qKa=20×0.49=9.8 KN/m2。

则：R

1

= [(0+27.342)÷2×3.1+20×0.49×3.1]×4.5=327.420 KN

R

2

=[(27.342+48.069)÷2×2.35+20×0.49×2.35]×4.5=502.371 KN

e0

e1

e B

B

1

2

C

3

S

O

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