钢板桩围堰计算书
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技术发展中心
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
技术发展中心
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 （KN/m3） '（KN/m3） C（KPa） φ Ka 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Wb=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， 技术发展中心
1、 钢板桩连续墙支护
2、 基本信息
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
2、 放坡信息
坡号 台宽(m) 坡高(m) 坡度系数
1 2.000 1.000 1.000 技术发展中心
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)
1 20.000 ---
--- --- --- ---
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 计算方法 m,c,K值 抗剪强度
擦阻力(kPa) 水下(kPa) 水下(度) (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 --- --- --- 技术发展中心
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： 技术发展中心
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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。 技术发展中心
b1b2
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T1＝12.31KN，T2＝244.62KN。
钢板桩最大弯矩Mmax＝169.6KN·m，最大剪力为Qmax＝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Mmax＝448.62KN.m，最大剪力为Qmax＝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＝6975mm2，钢板桩应力：
6max3448.6210220.2260203710MMPaMPaW
3347.51049.86975QMPaA。满足设计要求
四、 整体稳定验算 技术发展中心
滑裂面数据
整体稳定安全系数 Ks = 1.650
圆弧半径(m) R = 17.292
圆心坐标X(m) X = -2.862
圆心坐标Y(m) Y = 10.981
五、抗隆起验算
Prandtl(普朗德尔)公式(Ks >= 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):
KsDNqcN c
HD
q
Nqtan 45o
22etan
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Nc N
q11tan
Nqtan 4527.90022e3.142tan
27.900
14.559
N
c 14.55911tan
27.90025.609
K
s20.2006.30014.55914.00025.60918.872
9.700
6.30070.250
Ks = 5.941 >= 1.1, 满足规范要求。
Terzaghi(太沙基)公式(Ks >= 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):
KsDNqcN c
HD
q
Nq12 e 342tancos
45o
2 2
Nc N
q11tan
Nq12e 343.14227.9002tan27.900cos
4527.9002 2
17.606
N
c 17.60611tan27.900 31.363
K
S20.2006.30017.60614.00031.36318.872
9.7006.300
70.250
Ks = 7.199 >= 1.15, 满足规范要求。
[ 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!
875316 ni1ihiq125 DH0.56.37c0.04
tan
0.54
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/m3)；
地下水位以上取土的天然重度(kN/m3)；地下水位以下取土的饱和重度(kN/m3);
