钢板桩降水和基坑支护计算

1.基坑支护

本工程综合考虑了施工场地条件、进度要求、施工设备等因素，决定采用板式支护结构（即钢板桩），其型号经计算确定。采用钢支撑的形式进行基坑维护。

（1）计算参数

坑底标高-6.650m，天然地面标高-0.450m，h=6.200m。根据《岩土工程勘察报告》知，上覆第1层为填土、浜填土，可根据工程经验取定土层参数。地下水位取为-0.500m。各土层特性如下页表中所示：

表1 土层物理力学性质参数表

（2）计算简图

图1 板桩计算简图

（3）板桩计算

采用相当梁法计算，土压力采用朗肯土压力理论和水土合算方法。 1）计算作用于板桩上的主动、被动图压力

°33φ=，3=18.5/kN m γ

2450.2952a K tan φ⎛

⎫=︒-= ⎪⎝⎭

245 3.3922p K tan φ⎛

⎫ ⎪⎝

⎭=︒+=

2）板桩长度

a ）计算板桩上土压力强度为零（反弯点）的点C 至坑底的距离1c h 由于C 点的土压力强度为零，则利用下式：

10.295 6.2

0.59m 3.3920.295

a c a K h h K K ⨯=

=--=

b ）将板桩在C 点截断，利用0X =∑，0M =∑计算相当梁AC 的支座反力c

R 和支撑

反力1c T

()()111

γ0.518.5 3.3920.590.59 6.2125.70/2

a p c c E K h h h kN m

=⨯⨯⨯⨯+=⨯⨯⨯⨯+=22111

γ18.5 3.3920.5910.92/22

p p c E K h kN m =⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=

由

0M =∑得：

()1111111

()033

p c c T c a c E h T h h E h h ++-+=g g

取拉锚作用在室外地面以下1m 处，即1 5.2T h m =，则可得：

()()

()()

1

1111125.700.59 6.210.920.59

48.77/33 5.20.59a c p c T c c E h h E h kN m h T h ⨯+-⨯⨯+-⨯=⨯+=

=

⨯+

又

0X =∑得

1 c c p a T R E E ++=

解得：

1 125.7048.7710.9266.01/c a c p R E T E kN m =--=--=

0 2.63h m =

==

板桩入土深度度为：

101.2 3.75d c h h h m =+=

（4）拉锚系统计算 计算图示如下：

1- 锚碇被动土楔滑移线；2-板桩主动土楔滑移线；3-静止土楔滑移线

图2 拉锚计算简图

()()90 6.2tan 90339.55L htan m φ︒︒=-=⨯-︒=

()()121145450.59 6.20.5432 1.8427.37m

22c L L L h h tan h tan φφ︒︒⎛⎫⎛

⎫=+=+-++=+⨯+⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝

⎭取两者的较大值，取10L m = （5）围檩计算

围檩采用型钢，大型槽钢或H 型钢。支撑与围檩正交，并均匀布置，其间距为a 。钢围檩按简支梁计算，作用其上的荷载即1c T ，其支座反力为每一拉锚的轴力a T c ⋅1。

图3 围檩计算简图

由以上计算可知148.77c T kN m =⋅，取6a m =，选择使用规格为20010068⨯⨯⨯的H 型钢

[]15

221148.77200088136.232151.7910

c max

T a MPa MPa W σσ⨯⨯⨯⨯===<=⨯ 满足要求。

2. 降水

基坑平面尺寸为45m ×20m ，深6.2m ，坑底标高-6.650m ，室外地面标高-0.450m ，地下水位-0.5m 。，含水层的平均渗透系数k=5m/d ，现需将水位降至坑底以下0.5m 处。采用轻型井点降水，降水井为均质含水层中的潜水非完整井，潜水层厚20m 。井点管布置离坑边700mm ，虑管长度1m 。

（1）平面布置

由于基坑面积较大，采用环形布置。

（2）高程布置

1 6.2h m =，0.5h m ∆=，1

10i =

1200.710.72L m =⨯+=

11

6.20.510.7

7.810

h h h iL m ≥+∆+=++⨯=

又max 7p h h m ≤=

所以考虑降低总管埋设面，降低至地面以下1.5m 。

m iL h h h m h 3.6,7.411=+∆+≥=

图4 井点管高程布置图

（3）总管及井点管数量

由于矩形基坑的长宽比不大于5时，可以用以下的公式来确定水井的假想半径：

046.421.4

17.8ππ

F x m ⨯=

==

因为采用的降水井是潜水非完整井，地下水不仅从井的侧面流入，还从井底渗入，应考虑有效含水深度：

S=6.15+0.5+0.1×10.7=7.72m

7.72

0.8857.721

S S l ==++ 则 ()()0 1.84 1.70.8850.8 1.8416.4200.80.5H S l m m -⎡⎤

=⨯-+⨯+=<⎢

⎥-⎣⎦

因此抽水影响半径为：

01.95 1.95 6.65016.45117.4R s H K m ==⨯⨯⨯=

涌水量为：

()()0300

21.3641346.85/lg lg H s s

Q K

m d R x x -==+-

选择井点管半径为51mm ，则单根井点管的出水量为：

3365π17.81/q dl K m d ==

井点管最少数量：

7

470