深基坑钢管桩支护方案检算.doc

1、.目录1 基坑支护总体概况21.1 支护结构布置21.2 支护参数选定32基坑支护稳定性计算52.1 ML19# 墩承台基坑支护验算52.2 MR21# 墩承台基坑支护验算83结论及建议12.1 基坑支护总体概况1.1支护结构布置XXXX 立交桥与铁路线路斜交角为 80.1 度。上部采用左右分幅箱梁，每幅孔跨布置为 256mT 构，桥梁部分全长112m, 其中 244m 为转体施工段。平面上左右幅桥主墩采用错孔布置，右幅桥主墩承台距陇海铁路防护栏7.56m, 左幅桥主墩承台距陇海铁路防护栏7.47m 。承台基坑开挖施工中，为防止边坡失稳，同时为减小对一旁铁路路基影响，故在开挖过程中需对基坑进行

2、支护，如下图所示：图 1.1 M R21# 墩承台基坑支护平面图（单位:m ）图 1.2 M L19# 墩承台基坑支护平面图（单位:m ）.图 1.3 M R21# 墩承台基坑支护立面图（单位:c m ）图 1.4 M L19# 墩承台基坑支护立面图（单位:c m ）1.2支护参数选定1.2.1 支护材料工程量表 1.1转体 T 构桥基坑支护工程数量表工程项目及材料名称数量长度 (m)重量 (kg)12m 长 600 10mm钢管桩431275078I32工字钢24.9565.46ML19# 墩I32工字钢227.93219.66I32工字钢210.91257.86.C20 护壁砼18.67

3、（m3 ）12m长 600 10mm钢管桩421273332I32工字钢25577MR21# 墩I32工字钢2273115.5I32工字钢2111269.4C20 护壁砼15.09(m3)12m长 600 10mm钢管桩148.4 （ T）合计I32工字钢10.005 （ T）C20 护壁砼33.76 （m3 ）ML19# 墩基坑开挖： 3358.68 方， MR21#墩基坑开挖： 2782.76方1.2.2 支护土层参数根据设计图纸中设计说明及现场实地勘查，该地区土质主要为失陷性黄土质，属于低液限粉质粘土，经查公路桥涵地基与基础技术规范（ JTG D63 2007 ）、土力学、建筑地基与基础

4、设计规范（GB50011 2010 ）等相关资料可取以下相关的参考特性值。1、黄土天然重度：= 13.5 kN/m3 ；2、黄土内摩擦角 :21 30，此处暂取25 ；3 、该地区地下水位 :地表 10m 以下；4 、黄土粘聚力： c=20 30KPa ，此处取 c=20KPa 。以上土的力学特性且认为在基坑汲深的范围内不分层，均匀分布。.2 基坑支护稳定性计算2.1 ML19#墩承台基坑支护验算2.1.1 支护临界条件验算土方开挖，当土质均匀，且地下水位低于基坑底面标高时，挖方边坡可以做成直立壁且不加支护。对粘性土垂直允许最大高度hm ax 可按下式计算：令作用在坑壁上的主动土压力Ea0 ，

5、由土力学主动土压力计算公式得：h 2222E atg （ 45）2chtg （ 45）c0 解此方程可得：222hmax2c220253.72m5.5m( 开挖深度 )，故K tg （ 45）1. 2513. 5tg ( 45)22需要进行专门支护！上式中 坑壁土的重度（ kN/m3 ） 坑壁土的内摩擦角（。）c 坑壁土的粘聚力（ KPa）Ea 主动土压力 (KPa)hmax 直立壁开挖最大深度（m ）K安全系数，由经验一般取1.252.1.2 主动土压力作用下基坑支护验算ML19# 墩基坑垂直深度为5.5m, 采用 12m 长600 10mm 钢管桩间距 1m ，每根桩外露 5.5m, 埋深

6、 6.5m 。顶部采用双拼I32工钢将钢管桩连成整体，开挖放坡坡率为1：0.6，同时坡面采用C20 砼护壁，厚度为 10cm 。基坑底 5.5m 处土的水平土压力p a235.5mhtg （ 45）13.5kN/ m2225）=30.134KPa, 桩顶面所受土压力 pa0 KPa；取以一个钢管桩为研究对tg（ 452.象，视管桩为单悬壁梁，梁顶受荷载为q1 0kN/m, 梁底所受荷载为 q2paL 30.134kN/m21m=30.134kN/m,如下图所示：图 2.1 M L19# 墩承台基坑钢管桩主动土压力受力图（单位:kN/m ）2.1.3 外荷载作用下基坑支护验算根据中活载中列车荷载

7、，可近似取均值qk 92kN/m ,在列车行经的过程中，产生的荷载强度 pkqk92kN / mpk20.44KPa1.514m,20.44KPa,等效土层厚度 为 h =13.5kN / m34.5m4.5m，2）3则钢管桩在外荷载作用下桩顶段产生的主动土压力q 1htg（45 13.5kN/ m21.514m225=8.29KPa ，桩底处 q，q，8.29 KPa ，钢管桩在外荷载及主动土压 （4521tg2）力作用下总受力图及内力图如下图所示：.图 2.2 M L19# 墩承台基坑支护钢管桩总受力图（单位:kN/m ）图 2.3 M L19# 墩承台基坑支护钢管桩M 、 V 图（单位

8、:kN m 、kN ）2.1.4 钢管桩稳定性验算钢管桩属于薄臂环形截面，采用A3 碳素钢，其相关验算如下所示W R4r 43.143004 mm42904 mm42.69 106 mm34R4 300mmI （D4d 4）0.0491 （ 6004 mm45804 mm4） 8.0108 mm 464抗弯刚度 EI 2.01 10 5 N / mm28.0 108 mm4 1.608 1014N mm2，11剪力 Q q1 l2q2l5.5 8.29230.1345.5 128.46kN弯矩M 121 ， 21218.295.52277.3kN m6q2lq1 l30.1345.52264，

9、 444挠度fmaxq2 l+ q1 l30.134 550014mm8.29550014 mm 11.5mm l/25030 EI8EI30 1.608108 1.60810.M277.3106 Nmm103Mpa弯曲应力2.69 10 6 mm3WQ128.46KN4128.461000 N剪切应力(D 2d 2 )3.14 (6002580 2A=215MPa4)mm26.93Mpa1.25Kh （）tg（5925kNm3m）（）tgsin213.5/5.534sin 2h=2c2 20KPa=5.517m 5.5m2（Ktgtg ）13. 5cos 234 （1. 85tg 34r c

10、ostg 25 ）H=h 119.256m5.5m5.517m0.6 tg 341mtg1综上可看出原设计开挖边坡坡率m=0.6能满足边坡稳定的要求 ,ML19# 墩承台基坑可按原设计进行预支护并放坡开挖。2.2 MR21#墩承台基坑支护验算2.2.1 支护临界条件验算土方开挖，当土质均匀，且地下水位低于基坑底面标高时，挖方边坡可以做成直立壁且不加支护。对粘性土垂直允许最大高度hmax 可按下式计算：令作用在坑壁上的主动土压力Ea0 ，由土力学主动土压力计算公式得：h 22）2ch tg（ 45）2c20 解此方程可得：Eatg（ 45222hmax2c2203.72m6.1m( 开挖深度 )

11、，故需25K tg （ 45）1. 25 13. 5tg ( 45)22.要进行专门支护！上式中 坑壁土的重度（ kN/m3 ） 坑壁土的内摩擦角（。）c 坑壁土的粘聚力（ KPa）Ea 主动土压力 (KPa)hmax 直立壁开挖最大深度（m ）K安全系数，由经验一般取1.252.2.2 主动土压力作用下基坑支护验算MR21# 墩基坑垂直深度为6.1m, 采用 600 10 12000mm钢管桩 1000mm一道，每根桩外露 6.1m, 埋深 5.9m 。顶部采用双拼 II32 工钢将钢管桩连成整体， 开挖放坡坡率为1：0.6 ，同时坡面采用C20 砼护壁，厚度为10cm 。基坑底6.1m 处

12、土的水平土压力a24513.5kN/36.1m phtg （m2 ）225）=33.422KPa,桩顶面所受土压力 pa0 KPa；若以一个钢管桩为研究对tg（ 452象，则 视 管桩 为单 悬 壁 梁 ， 梁 顶受 荷 载 为 q1 0kN/m,梁 底 所 受荷 载 为 q2paL 33.422kN/m21m=33.422kN/m,如下图所示：.图 2.4 M R21# 墩承台基坑钢管桩主动土压力受力图（单位:kN/m ）2.1.3 外荷载作用下基坑支护验算根据中活载中列车荷载，可近似取均值qk 92kN/m ,在列车行经的过程中，产生的荷载强度 pk qk92kN / mpk20.44KP

13、a1.514m,4.5m20.44KPa,等效土层厚度为 h13.5kN / m34.5m则钢管桩在外荷载作用下桩顶段产生的主动土压力，2） 13.5kN/3q 1htg（ 45m2225，8.29 KPa ，钢管桩在外荷载及主动土压1.514m tg（ 45）=8.29KPa ，桩底处 q2q12力作用下总受力图及内力图如下图所示：图 2.5 M R21# 墩承台基坑支护钢管桩总受力图（单位:kN/m ）.图 2.6 M R21# 墩承台基坑支护钢管桩M 、 V 图（单位： kN m 、 kN ）2.1.4 钢管桩稳定性验算钢管桩属于薄臂环形截面，采用A3 碳素钢，其相关验算如下所示W R4

14、r 43.143004 mm42904 mm42.69106 mm34R4300mmI （D4d 4）4mm4448.084640.0491 （ 600580mm）10 mm抗弯刚度 EI 2.0110 5 N / mm28.0 108 mm4 1.608 1014N mm2，11剪力 Q q1 l2q2l6.18.29233.4226.1152.5kN弯矩M 1q2l21 ，2133.422216.12361.5kN m6q1 l66.18.29224，444挠度fmaxq2 l+ q1 l33.4226100mm8.29 6100mm 18.5mm30 EI8EI301.608101481.6081014弯曲应力M361.5106 Nmm134.4Mpa=215MPaW2.69 10 6mm3剪切应力Q1 5 2.5KN4152.51000 N48.23Mpa1.25tgh（）tg（59 25kN m3m）（）sin 213.5/6.134sin 2h=2c220KPatg 25 ）=5.517m6.1mmtg1 0.6tg 341综上可看出原设计开挖边坡坡率m=0.6能满足边坡稳定的要求 ,MR21# 墩承台基坑可按原设计进行预支护并放坡开挖。3 结论及建议通过上