DK42+502.2框架桥围护方案

1、一、工程概况新建铁路天津至秦皇岛客运专线工程一标段滨海站的DK42+502.2、DK42+593.00框构小桥，跨度为1-14.1m，桥身为钢筋砼结构。基础为 500管桩，桩顶铺50 cm厚碎石垫层，碎石垫层上面为 20厚C20砼垫层， 垫层上为钢筋砼底板。 其中基底高程为 -5.189 米。土方挖深度为 5.2 米， 依据有关规定，需编制基坑围护专项施工方案。下面以DK42+502.20框架小桥为例：二、工程地质水文条件本段地区主要为滨海冲击平原，地形平坦开阔，地层分布由上至下 为全新统杂填土、素填土、淤泥质粉质黏土、淤泥质黏土、粉土、黏土、 粉砂及细砂。地表水丰富，河流、沟渠较多，地下水埋

2、深 4.5 6.4米，第四系孔 隙潜水。地质情况由上至下为：回填土，厚度2-3米；粉土 150Kpa,厚度2.2 米；淤泥质黏土 80Kpa,厚度1.6米；粉质粘土 110Kpa,厚度2米；粉 土 160Kpa,厚度4米；粘土 100Kpa厚度1.7米；粉质粘土 110Kpa,厚 度2.8米；粘土 180Kpa,厚度3.8米；粉质粘土 160Kpa厚度2.4米； 粘土 130Kpa,厚度2米；粉质粘土 160Kpa,厚度5.5米；粘土 130Kpa, 厚度 2.4 米。三、施工方案施工顺序：管桩施工t打入钢板桩t土方开挖t安装角撑t挖至基 底-垫层-底板钢筋绑扎-底板模板-底板砼浇筑-墙身钢筋

3、绑扎-墙身、顶板模板T顶板钢筋T墙身、顶板砼浇筑T拆模基坑支护采用40a工子钢作为围护桩，内设钢管角撑，基坑开挖前 清除场地周围残土，设置排水沟。钢板桩插打型式采用一顺一丁的方式，相互咬合，施工前先挖处沟 槽，按灰线依次打入。土方开挖至0.5米处，安装角撑，安装完成后；挖土至至基底。土方开挖：由基坑一侧向另一侧分层逐步开挖，开挖出的土方及时 清运，严禁坑边堆土。基坑支护示意图四、支护验算（参考建筑施工计算手册）、水平荷载标准值的计算1 .第一层土的水平荷载标准值1) 第一层土的主动土压力系数Ka的计算Ka =tg 2 (45 0- ik/ 2 ) = tg 2 (45 - 3.4/ 2 ) =

4、0.94佑=0.972) 第一层土顶面水平荷载标准值eaik计算eaik = (X a1k Kai-2CikKa_=20 x 0.94-2 x 22.0 x 0.97=-23.88 KPa取 eaik=03) 第一层土底面水平荷载标准值ea2k计算ea2k = X a2k Ka l -2C1k Ka l=(20+18.1 x 1.0) x 0.94-2 x 22 x 0.97=-6.9 KPa取 ea1k=02. 第二层土的水平荷载标准值1) 第二层粉土的主动土压力系数K&的计算Ka2 =tg 2 (45 0- 2k/2 ) = tg 2 (45 0-20.7/2 ) =0.48Ka2 =0.

5、692) 第二层土顶面水平荷载标准值 e a2k计算e a2k = X a2k Ka2-2C2k Ka 2=(20+18.1 x 1.0) x 0.48-2 x 10.7 x 0.69=3.52 KPa3) 第二层土底面水平荷载标准值ea3k计算第二层土底面以上土的加权平均天然重度r2的计算r2 =18.1 x 1.0+19.4x 1.60 /1.0+1.60 =18.9KN/m3ea3k = X a3k Ka2-2C 2k=(20+18.9 x 2.6) x 0.48-2 x 10.7 x 0.69= 18.42 KPa3. 第三层土的水平荷载标准值1) 第三层土的主动土压力系数Kch的计算

6、Ka = tg 2 (45 0- 2.4 0 /2 ) =0.92Ka3 =0.962) 第三层土顶面水平荷载标准值e a3k计算e a3k = (y a3k Ka3-2C 3k Ka 3=(20+18.1 x 1+19.4 x 1.6) x 0.92-2 x 11 x 0.96=42.49 KPa3) 第三层土底面水平荷载标准值 e a4k的计算ea4k = y a4k Ka3-2C 3k Ka 3=(2.0+18.1 x 1.0+19.4 x 1.6+18.1 x 1.9) x 0.92-2 x 11 x 0.96=74.13 KPa4. 第四层土的水平荷载标准值1) 第四层土的主动土压力

7、系数 Kch的计算Ka = tg 2 (45 0- 25.2 0 /2 ) =0.40Ka =0.632) 第四层土顶面水平荷载标准值 e a3k计算e a4k = (T a4k Ka4-2C 4k Ka 4=(20+18.1 x 1+19.4 x 1.6+18.1 x 1.9) x 0.40-2 x 20x 0.63= 16.21 KPa3) 第四层土基底水平荷载标准值e a4k的计算ea4k = (T a4k Ka3-2C4k Ka 4=(2.0+18.1 x 1.0+19.4 x 1.6+18.1 x 1.9+20.1 x 1.35) x 0.40-2x 20 x 0.63=27.07

8、KPa二、水平抗力标准值的计算1. 基坑底第一层土水平抗力标准值的计算1) 基坑底第一层土的被动土压力系数 Kpi的计算Kpi =tg 2 (45 0+ 25.2 0/2 ) = 2.48KPl =1.582) 基坑底第一层顶面水平抗力标准值ep1k = 0+2 x 20x 1.58=63.2 KN/ m3) 基坑底第一层底面水平抗力标准值eP1k=20.1 x 0.95 x 2.48+2 x 20x 1.58=110.56 KPa2. 基坑底第二层土水平抗力标准值的计算1) 基坑底第二层土的被动土压力系数Kp2的计算Kp2 =tg 2 (45 0+ 2.4 0/2 ) = 1.09 KP2

9、=1.042) 基坑底第二层顶面水平抗力标准值ep2k = 20.1 x 0.95 x 1.09+2 x 11x 1.04=43.69 KN/ m3) 基坑底第二层底面水平抗力标准值ep2k=(20.1 x0.95+18.1 x 1.4) x 1.09+2 x 11x 1.04=71.31 KPa3. 基坑底第三层土水平抗力标准值的计算1) 基坑底第三层被动土压力系数2 0 0Kp3 = tg (45 + 4.7 /2 ) =1.18甩=1.092) 基坑底第三层顶面水平抗力标准值e P3k =(20.1 x 0.95+18.1 x 1.4) x 1.18+2 x 13.9 x 1.09=82

10、.74 KPa3) 基坑底第三层底面水平抗力标准值e P3k=(20.1 x 0.95+18.1 x 1.4+19.1 x 2.5) x 1.18+2 x 13.9 x1.09=139.08 KPa4. 基坑底第四层土水平抗力标准值的计算1) 基坑底第四层被动土压力系数Kp4 = tg 基坑底第四层顶面水平抗力标准值e P4k =(20.1 x 0.95+18.1 x 1.4+19.1 x 2.5) x 2.48+2 x 20x 1.58=291.82 KPa 基坑底第四层底面水平抗力标准值e P4k=(20.1 x 0.95+18.1 x 1.4+19.1 x 2.5+20.1 x 3.10

11、) x 2.48+2x 20 x 1.58=446.35KPa (45 0+ 25.2 0/2 ) =2.48Infoh计算简图(Kpa)嵌固深度设计值计算ha刀Eai=3.52 X 1.6 x (0.8+8.1+h)+1/2X 14.9 x 1.6 x (1/3 x 1.6+8.1 +h)+42.49 x 1.9 x (0.95+1.35+4.85+h)+1/2 x 31.64 x 1.9 x(1/3 x 1.9+6.2+ h)+ 16.21 x 1.35 x (0.675+4.85+h)+1/2x10.86 x 1.35 x (1/3 x 1.35+4.85+ h)+27.07x 4.85

12、 x (1/2 x 4.85+ h)+27.07x hx 1/2 h=50.12+5.63 h+102.91 + 11.92 h+577.23+80.73 h+205.40+30.06 h+120.91+21.88 h+38.85+7.33 h +318.38+131.29 h +13.54 h2hp.刀 Eai=63.20 x 0.95 x (1/2 x 0.95+3.9+ h)+1/2 x 0.95 x 47.36 x (1/3X 0.95+3.9+ h)+43.69x 1.4 x (1/2 x 1.4+2.5+ h)+1/2 x 1.4x 27.62 x (1/3 x 1.4+2.5+

13、h)+82.74 x 2.5 x (1/2 x 2.5+h)+1/2x2.5 x 56.34x (1/3 x 2.5+ h)+291.82x h x 1/2h+1/2 x hx 154.53/3.1 hx 1/3 h=262.68+60.04 h+94.86+22.50 h+195.73+61.17h+57.36+19.33h+258.56+206.85 h+58.7+70.43 h +145.91 h2+8.3 1h3=927.89+440.32h+145.91 h2+ 8.3 1h3由 hp.E Eai-1.2r 0. ha刀 Eai 0 得927 89+440.32h+145.9h2+8

14、.31h3-1.2 x 1.1 x(1413.8+288.84 h+13.54 h2) 0-938.33+59.05 h+128.03 h2+8.31 h3 0h3+15.41 h2+7.11 h-112.92 0解得 h=2.33m因 此 嵌 固 深 度设 计 值 为 hd=0.95+1.4+2.5+2.33=7.18m 取 hd=7.20m取桩长 13m设基坑安全等级为二级，桩嵌固深度为7.20m,桩长为13m,水平拉力位 于-0 .1高程处，根据w建筑基坑支护技术规程对围护结构计算如下：一、 求支护结构弯矩零点位置设支 护结 构弯矩零 点位置距基 坑底 面距离为 hcl, 并按下 式计

15、算： ealk=eplk118.63=(r h+r2h2)x Kp+2G VKp2 =(18.1 x 1.97+17.9 x h2) x1.09+2.0 x 9.2 x 1.04=(35.6+17.9h2)x 1.09+19.14=38.87+19.51 h 2+19.14h2=3.10m因此 hc1=1.97+3.10=5.07m计算简图如下：i.ii；计算简图（Kpa）水平交点力Tgi计算Hal刀 Eac=25x 9.92+40.86 x 9.55+12.24 x 7.95+11.61 x 7.67+172.20 x6.09+34.31 x 5.75=2070.55KN m/mHPl刀 E

16、pc=45.07x 4.09+38.29 x 3.76+179.8 x 1.55+93.98 x 1.03=703.80KN m/m水平支点力 TCI 按下式计算Tci= (Hai刀Eac- Hpi刀Epc) / (Hti+ Hci)=( 2070.55-703.80) /(5.77+5.07)=1366.75/10.84=126KN/m三、 嵌固深度设计值验算1抗倾覆验算(1 ) hp 刀 乐=45.07 X 7.10+38.29 X 6.76+353.80 X 3.05+362.95 X2.03=2394.72 KN m/m(2) TcI(HTi+ Hd)=126X(5.77+8.07)=

17、1743.84 KN m/m(3) Hal 刀 Eac=25 X 12.92+40.86 X 12.55+12.24 X 10.95+11.61 X10.67+172.20X9.09+34.31 X 8.75=2959.21 KN m/m由 hp刀Epj+ Tci ( Hti+ Hd) 1.2r Hai刀 Eac=2394.72+1743.84-1.2 X1X2959.21=587.51 KN m/m 0嵌固深度满足要求(嵌固深度 7.2m)2. 构造验算0.3h=0.3 X 5.97=1.8m v 7.2m 满足构造要求3抗渗验算1.2r o(h-hwa)=1.2 X1.0X(5.97-0.

18、5)=6.56m vhd=7.2m满足抗渗要求工字钢桩支护设置H_EaEw1IM R7EaQEpEw1EaEa1_Ea1/ /V IEp1Ep21 工字钢桩埋深计算:工字钢桩采用40A工字钢，长12m采用朗金土压力公式计算H型钢桩最小埋深及支承反力，其受力分析如图1所示：其中静水压力Ew作用在工字钢桩两侧，大小相等，可相互抵消，为计算简便，将上图中Ea、Ep分解为Ea、Eq、Ep、Er,则其受力分析图变为如图2所示：其中：Ea Ea1、Ea2-主动土压力Epi、Ep2被动土压力由刀Mo=0得Eax H 2/3 + EaX(H + H/2 )+ EqX(H + 2/3H2)-Epi (H + H

19、/2 ) -Ep? (H1 2/3H 2)=0(i)由刀H=0得Ea+Eai+Ea2-R -Epi-Ep2=0(2)工字钢最小埋深：t=H2( 3)根据地质资料，地层为粉质粘土，土的容重 r=20KN/m3颗粒容重rs=27KN/rh孔隙率c=0.7 ,内摩擦角=30,浮容重r= (rs-r w)3/ (i+c)=i0.iKN/m3Ea=1/2r XH2 tg2 (4出- /2 )Ea=r x HXHtg 2 (450- /2 )Ea=1/2r x IH2 tg 2 (45-/2 )Ep二rH2 tg 2 (45+ /2 )2 2 0Ep=1/2rH2 tg (45+/2 )H1=4.8将以上

20、各项代入( 1 、(2 、(3 解得 H3=7.2则工字钢最小埋深 t=H2=7.2m工字钢实际埋深 7.2m故工字钢长度满足施工要求五、施工注意事项1. 基坑开挖（1）基坑开挖前，沿坑顶周边 0.5m 外设置截水沟。（2）基坑挖出的土方，要及时运到弃土场倾倒。需要临时堆土时， 要堆放在距基坑开挖面坡顶10m范围外。（3）挖土机械在基坑内挖运土时，严禁碰撞基坑内的桩体和各种支 撑。（4）机械挖土与人工挖土进行配合操作时，人员不得进入挖土机作 业半径内，必须进入时，待挖土机作业停止后，人员方可进行坑底清理、 边坡找平等作业。（5）挖土要分层均匀进行，并要注意基坑土体的稳定，加强对土体 变形监测，防止由于挖土过快或边坡过陡使基坑中卸载过速，土体失稳 等原因而引起桩体上浮、倾斜、位移、断裂等事故。（6）土方开挖至设计标高后，要及时浇捣垫层，做到坑底满封闭， 并及时进行地下结构施工。（7）遇大暴雨立即停止土方开挖作业，并做好基坑排水、降水。（8）开挖前做好施工调查工作，掌握地下管线的情况。挖土中发现 不明管道、电缆及其他埋设物时，及时报告，不得擅自处理。2. 深基坑支护（ 1 ）深基坑支护上部设安全护栏和危险