钢板桩围堰计算书
佛山市禅西大道季华路至樵乐路段工程一标石湾特大桥
16#钢板桩围堰
计算书
计算:
复核:
审核:
中铁大桥局集团三公司技术发展中心
2010年01月
16#墩基坑开挖计算
一、设计资料
1、工程概况
国道325线佛山市罗村街边至龙江仙塘改线工程北起佛罗路街边，南至龙江镇狮子岗为终点，全长22km。石湾特大桥为双塔箱梁斜拉桥，14#～16#墩的跨径为90.5m+150m+90.5m。
主塔16＃基础位于樵乐路边缘，采用钢板桩围堰施工，桩基施工完成后，开挖进行承台施工。
2、地质水文状况
桥位处于东平水道，常水位+0.73m，设计最高通航水位+6.38m。地层组成：表层回填河砂，淤泥质亚粘土（亚粘土），粉砂，下部为全风化粗砂岩（泥岩）。钢板桩桩顶设计标高+2.0m，桩底标高-16.0m。为简化计算，将钢板桩进入的全风化粗砂岩（泥岩）简化为粉砂计算，因全风化混合岩内摩擦角和粘聚力均比粉砂大，因此计算结果偏安全的。
类型γ（KN/m3）'γ（KN/m3）C（KPa）φKa Kp 回填砂土19.0 9.0 0.0 30 0.333 3
淤泥质土16.9 6.9 6.0 4.7 0.849 1.179 亚粘土19 9 25.1 14.1 0.608 1.644
粉砂20.2 10.2 14 27.9 0.362 2.759
二、计算：
排水开挖方案
钢板桩采用拉森Ⅳ型，截面抵抗矩W b=2037cm3，容许应力260MPa，单位重量75kg/m。
首先插打钢板桩，排水开挖至-1.0m，在标高0.0m处安装围堰第一道内支撑；其次排水开挖至-4.0m，在标高-3.5m处安装围堰第二道内支撑；再次排水开挖至-7.0m，在标高-6.5m处安装围堰第三道内支撑；继续排水开挖至-9.0m，浇筑0.6m 厚的砼垫层；拆除第三道内支撑；最后承台施工。
采用理正深基坑计算软件进行计算分析
取最不利一侧为计算单元：本计算是以排水开挖为实际情况进行建模计算，
1、钢板桩连续墙支护
内力计算方法增量法
规范与规程《建筑基坑支护技术规程》 JGJ 120-99 基坑等级二级
基坑侧壁重要性系数γ0 1.00
基坑深度H(m) 12.000
嵌固深度(m) 6.000
墙顶标高(m) 0.000
连续墙类型钢板桩
├每延米板桩截面面积A(cm2) 236.00
├每延米板桩壁惯性矩I(cm4) 39600.00
└每延米板桩抗弯模量W(cm3) 2037.00
有无冠梁无
放坡级数 1
超载个数 1
支护结构上的水平集中力0
坡号台宽(m) 坡高(m) 坡度系数1 2.000 1.000 1.000
3、超载信息
超载类型超载值作用深度作用宽度距坑边距形式长度序号(kPa,kN/m) (m) (m) (m) (m)
20.000 --- --- --- --- ---
1
4、附加水平力信息
水平力作用类型水平力值作用深度是否参与是否参与
序号(kN) (m) 倾覆稳定整体稳定
5、土层信息
土层数 3 坑内加固土否
内侧降水最终深度(m) 12.000 外侧水位深度(m) 2.27 内侧水位是否随开挖过程变化是内侧水位距开挖面距离(m) 0.000 弹性计算方法按土层指定√弹性法计算方法---
6、土层参数
层号土类名称层厚重度浮重度粘聚力内摩擦角
(m) (kN/m3) (kN/m3) (kPa) (度)
1 细砂 4.20 19.0 9.0 0.00 30.00
2 淤泥质土 6.00 16.9 6.9 6.00 4.70
3 粉砂10.00 20.2 10.2 14.00 27.90 层号与锚固体摩粘聚力内摩擦角水土计算方
m,c,K值抗剪强度
法
水下(kPa) 水下(度) (kPa) 擦阻力
(kPa)
1 35.0 0.00 30.00 分算m法15.00 ---
2 18.0 6.00 4.70 合算m法0.57 ---
3 35.0 14.00 27.90 合算m法14.18 ---
7、支锚信息
支锚道数 3
支锚支锚类型水平间距竖向间距入射角总长锚固段
道号(m) (m) (°) (m) 长度(m) 1 内撑 1.000 3.000 --- --- ---
2 内撑 1.000 3.500 --- --- ---
3 内撑 1.000 3.500 --- --- ---
支锚预加力支锚刚度锚固体工况锚固力材料抗力材料抗力道号(kN) (MN/m) 直径(mm) 号调整系数(kN) 调整系数
1 0.00 100.00 --- 2～--- 300.00 1.00
2 0.00 100.00 --- 4～--- 300.00 1.00
3 0.00 100.00 --- 6～--- 300.00 1.00
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:
层号土类名称水土水压力主动土压力被动土压力被动土压力
调整系数调整系数调整系数最大值(kPa)
1 粘性土分算 1.000 1.000 1.000 10000.000
2 淤泥质土合算 1.000 1.000 1.000 10000.000
3 淤泥质土合算 1.000 1.000 1.000 10000.000 9、工况信息 ]
工况工况深度支锚
号类型(m) 道号
1 开挖 3.500 ---
2 加撑--- 1.内撑
3 开挖7.000 ---
4 加撑--- 2.内撑
5 开挖9.5 ---
6 加撑--- 3.内撑
7 开挖12.0 ---
三：结构设计结果
[ 结构计算 ]
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各工况：
内力位移包络图：
（本图上侧数据为弹性法，下侧为经典法）工况8：
浇筑砼垫层，拆除第三道支撑后，准备浇筑承台：
计算图式见下图。
b1
b2
由于有砼垫层的支撑，可以认为砼对钢板桩为刚性支撑，支撑位置设为-8.6m 处，将外荷载输入Sap2000程序中计算
由此计算得钢板桩内支撑的反力T 1＝12.31KN ，T 2＝244.62KN 。 钢板桩最大弯矩M max ＝169.6KN ·m ，最大剪力为Q max ＝187.1KN 本结构采用弹性法计算结果进行验算。根据以上计算钢板桩承受最大弯矩为M max ＝448.62KN.m ，最大剪力为Q max ＝347.5KN 。
拉森Ⅳ型钢板桩剪切面积取钢板桩肢在剪力方向的面积，A ＝155×9×5＝6975mm 2，钢板桩应力：
[]6
max 3
448.6210220.2260203710M MPa MPa W σσ?===<=? 3347.51049.86975
Q MPa A τ?===。满足设计要求
四、 整体稳定验算