4、5#墩钢板桩计算书

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目 录

1 计算依据 ................................................................ 1 2 工程概况 ................................................................ 1 3 钢板桩围堰设计 .......................................................... 2 4 材料主要参数及截面特性 .................................................. 4 5 钢板桩验算 .............................................................. 4 5.1 参数信息 ........................................................... 4

5.1.1 支护方案 ..................................................... 4 5.1.2 基本信息 ..................................................... 5 5.1.3 放坡信息 ..................................................... 5 5.1.4 土层信息 ..................................................... 5 5.1.5 土层参数 ..................................................... 5 5.1.6 支锚信息 ..................................................... 5 5.1.7 土压力模型及系数调整 ......................................... 6 5.1.8 工况信息 ..................................................... 6 5.2 设计结果 ........................................................... 7

5.2.1 结构计算 ..................................................... 7 5.2.2 整体稳定验算 ................................................ 12 5.2.3 抗倾覆稳定性验算 ............................................ 13 5.2.4 抗隆起验算 .................................................. 16 5.2.5 隆起量的计算 ................................................ 17 5.2.6 嵌固深度计算 ................................................ 18

6 围囹结构验算 ........................................................... 18 6.1 第4道围囹检算 .................................................... 19

6.1.1 支撑受力情况 ................................................ 19 6.1.2 第4道围囹结构变形情况 ...................................... 20

7 结论 ................................................................... 20

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1 计算依据

（1）《建设工程安全生产管理条例》（中华人民共和国国务院第393号令） （2）《江苏省工程建设管理条例》（江苏省第十届人大常委会公告第77号） （3）《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》（建质[2009]87号） （4）《建筑施工安全检查标准》（JGJ59-2011） （5）《城市桥梁工程施工与质量验收规范》CJJ2-2008 （6）《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50-2011 （7）《建筑施工高处作业安全技术规范》（JGJ80-91） （8）《建筑基坑支护技术规程》（JGJ 120-99）

（9）南京市江北滨江大道（浦口新城段）桥梁工程《施工图设计》C版 （10）南京市浦口新城滨江大道桥梁工程《工程地质勘察报告》（详勘） （11）变更设计通知单（编号：BJ-2012-07）及变更图18～变更图20 （12）变更设计通知单（编号：BJ-2012-08）及变更图21～变更图29 （13）滨江大道SG5标《施工组织设计》

（14）我单位类似工程施工积累的施工技术、管理经验。

2 工程概况

南京市江北滨江大道SG5标跨城南河桥与城南河斜交47°，城南河通航净高按照V级航道等级标准5.0m，通航净宽按照30m，最高通航水位：9.57m，设计水位：10.78m，每年5～10月为汛期，据有关资料南京河段历年最高潮位8.31m，最低潮位-0.31m，多年平均流量28600m3/s。河底高程-1.2m～5.0m，河宽60m～100m。

4#墩11根φ1.8m钻孔桩，桩长68m，单幅承台尺寸：11.1×16.8×3.5m，四角为圆角，单幅承台混凝土：645.8m3，4#墩左幅承台底设计高程为：-4.200m，4#墩右幅承

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台底设计高程为：-2.506m。4#墩位于城南河右岸岸坡地段，地形较陡，坡度15°～20°，地面高程-0.1m～7.7m，其中左幅桥墩位于水下，地质从上往下依次为①-3淤泥，厚0.5～1.0m，流塑状；②-1粉质粘土，厚1.5～2.0m，可塑状；②-2淤泥质粉质粘土，厚1.5～6.0m，软塑状；②-3粉质粘土与粉土互层，厚18.0～20.5m，软塑状；③-1粉细砂，厚18.0～21.0m，中密；③-3砾砂，厚0～2.5m，中密；③-4砾石，厚5.5～8.4m，密实；④-1粉细砂，厚10.0～12.3m，中密。

5#墩11根φ1.8m钻孔桩，桩长66m，单幅承台尺寸：11.1×16.8×3.5m，四角为圆角，单幅承台混凝土：645.8m，5#墩左幅承台底设计高程为：-2.505m，5#墩右幅承台底设计高程为：-4.200m。5#墩位于城南河左岸岸坡地段，地形较陡，坡度7°～10°，地面高程1.9m～5.6m，地质从上往下依次为①-3淤泥，厚0.5～1.0m，流塑状；②-1粉质粘土，厚0.5～1.5m，软塑状；②-2淤泥质粉质粘土，厚5.0～7.2m，软塑状；②-3粉质粘土与粉土互层，厚15.4～19.3m，软塑状；③-1粉细砂，厚20.3～22.1m，中密；③-4砾石，厚11.2～13.5m，密实；④-1粉细砂，厚4.8～6.0m，中密。

3

3 钢板桩围堰设计

4#、5#墩承台钢板桩采用拉森IV型钢板桩，4#左、5#右承台选用21m/根钢板桩，钢板桩围堰尺寸18.6m×12.9m，承台边线外扩1.2m和0.6m。4#右、5#左承台选用18m/根钢板桩，钢板桩围堰尺寸18.6m×13.5m，承台边线外扩1.2m和0.6m。钢板桩周圈咬合紧密，能够止水。安装4层围囹，腰梁采用2I45a，斜撑采用2I45a，对撑采用φ512×10mm钢管，基底采用1m厚C20水下砼封底，采用4台大功率水泵分层抽水，分层支护。施工期水位根据多年水位观测资料，确定为+7.5m。

以4#墩左幅钢板桩围堰为例进行详细说明，在围堰内设置4层围囹，其中第4道临时围囹在封底开挖至基底后拆除。钢板桩顶标高为+8.5m，第1道设在标高+6.1m处；第2道设在标高+3.1m处；第3道设在标高+0.1m处；第4道设在标高-2.9m处。

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图3-1 4#墩左幅钢板桩围堰平面设计图

图3-2 4#墩左幅钢板桩围堰立面设计图

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4 材料主要参数及截面特性

（1）拉森-Ⅳ型钢板桩，每延长米惯性矩I=39600cm4/m，每延长米抗弯模量W=2200cm3/m，每延长米面积A=236cm2/m，钢板桩的抗弯强度设计值[f]=150MPa。

（2）工字钢I45a，惯性矩Ix=32241cm4，截面矩Wx=1433cm3，横截面积A=102.4cm2，许用弯应力??W?=145MPa。

（3）钢管，外径D=512mm，厚度δ=10mm，惯性矩Ix=49699cm4，截面矩Wx=1941cm3，横截面积A=157.7cm2，许用压应力???=140MPa，非理想压杆的柔度分界值?C=123。

5 钢板桩验算

21m拉森-Ⅳ型钢板桩验算采用理正深基坑6.0计算。具体如下： 5.1 参数信息 5.1.1 支护方案

计算模型

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5.1.2 基本信息

内力计算方法 规范与规程 基坑等级 基坑侧壁重要性系数γ0 基坑深度H(m) 嵌固深度(m) 墙顶标高(m) 连续墙类型 ├每延米板桩截面面积A(cm2) ├每延米板桩壁惯性矩I(cm4) └每延米板桩抗弯模量W(cm3) 有无冠梁 放坡级数 超载个数 支护结构上的水平集中力 增量法 《建筑基坑支护技术规程》 JGJ 120-99 二级 1.00 13.700 7.300 0.000 钢板桩 236.00 39600.00 2200.00 无 1 0 0 5.1.3 放坡信息

坡号 1 台宽(m) 0.000 坡高(m) 5.400 坡度系数 1.000 5.1.4 土层信息

土层数 内侧降水最终深度(m) 内侧水位是否随开挖过程变化 弹性计算方法按土层指定 4 13.700 是 ㄨ 坑内加固土 外侧水位深度(m) 内侧水位距开挖面距离(m) 弹性法计算方法 否 13.700 3.500 m法 5.1.5 土层参数

层号 1 2 3 4

层号 与锚固体摩 粘聚力 内摩擦角 擦阻力(kPa) 水下(kPa) 水下(度) 1 2 3 4 12.0 18.0 45.0 60.0 --- --- --- 18.70 --- --- --- 16.60 水土 --- --- --- 分算 计算方法 m,c,K值 抗剪强度 (kPa) m法 m法 m法 m法 10.04 12.38 10.85 57.21 --- --- --- --- 土类名称 淤泥 淤泥质土 粘性土 粉土 层厚 (m) 1.00 1.50 7.00 16.50 重度 3(kN/m) 17.7 18.3 18.2 18.9 浮重度 3(kN/m) --- --- --- 8.9 粘聚力 (kPa) 8.70 10.10 8.40 18.70 内摩擦角 (度) 6.10 6.70 6.80 16.60 5.1.6 支锚信息

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支锚道数 支锚 道号 1 2 3 4 支锚类型 内撑 内撑 内撑 内撑 水平间距 (m) 1.000 1.000 1.000 1.000 支锚刚度 (MN/m) 2.76 2.76 2.76 2.76 竖向间距 (m) 2.400 3.000 3.000 3.000 锚固体 直径(mm) --- --- --- --- 工况 号 2～ 4～ 6～ 8～ 4 入射角 (°) --- --- --- --- 总长 (m) --- --- --- --- 锚固力 调整系数 --- --- --- --- 材料抗力 (kN) 2760.00 2760.00 2760.00 2760.00 锚固段 长度(m) --- --- --- --- 材料抗力 调整系数 1.00 1.00 1.00 1.00 支锚 预加力 道号 (kN) 1 2 3 4 0.00 0.00 0.00 0.00 5.1.7 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 1 2 3 4 淤泥 粘性土 粉土 合算 合算 分算 水压力 调整系数 1.000 1.000 1.000 1.000 主动土压力 调整系数 1.000 1.000 1.000 1.000 被动土压力 调整系数 1.000 1.000 1.000 1.000 被动土压力 最大值(kPa) 10000.000 10000.000 10000.000 10000.000 淤泥质土 合算 5.1.8 工况信息

工况 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9

工况 类型 开挖 加撑 开挖 加撑 开挖 加撑 开挖 加撑 开挖 深度 (m) 2.900 --- 5.900 --- 8.900 --- 11.900 --- 13.700 支锚 道号 --- 1.内撑 --- 2.内撑 --- 3.内撑 --- 4.内撑 --- 6

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5.2 设计结果 5.2.1 结构计算 各工况：

7

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8

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1 2 3 4

内撑 2760.000 --- 内撑 2760.000 --- 内撑 2760.000 --- 内撑 0.000 ---

6300.569 Ks = 22.446 >= 1.200, 满足规范要求。

Ks?12256.051 ?129168.001 工况7：

注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。 序号 1 2 3 4

支锚类型 材料抗力(kN/m)

锚固力(kN/m)

内撑 2760.000 --- 内撑 2760.000 --- 内撑 2760.000 --- 内撑 0.000 ---

8430.490 Ks = 16.012 >= 1.200, 满足规范要求。

Ks?5823.225 ?129168.001 工况8：

注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。 序号 1 2 3 4

支锚类型 材料抗力(kN/m)

锚固力(kN/m)

内撑 2760.000 --- 内撑 2760.000 --- 内撑 2760.000 --- 内撑 2760.000 ---

8430.490 Ks = 19.155 >= 1.200, 满足规范要求。

Ks?5823.225 ?155664.002 工况9：

注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。 序号 1 2

支锚类型 材料抗力(kN/m)

锚固力(kN/m)

内撑 2760.000 --- 内撑 2760.000 ---

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3 4

内撑 2760.000 --- 内撑 2760.000 ---

8712.827 Ks = 18.138 >= 1.200, 满足规范要求。

Ks?2375.555 ?155664.002 安全系数最小的工况号：工况1。

最小安全Ks = 6.695 >= 1.200, 满足规范要求。 5.2.4 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):

Ks??DNq?cNc??H?D??q o

??Nq?tan 45?1?2?? 2e?tan? Nc??Nq?1? tan?

??Nq?tan 45?16.60021??2e3.142tan16.600?4.592 N??4.592?1?c tan16.600?12.049 K?18.900?7.300?4.592?18.700?12.049s18.716??8.300?7.300??91.634 16

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Ks = 2.238 >= 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):

Ks??DNq?cNc??H?D??q

? ? Nq?12e?34???2o?tan?cos?34451??2???22 Nc??Nq?1? tan? 16.6002tan16.600 Nq?12e??3.142?cos?45?16.600? ?DH2?5.233 N??5.233?1?c1tan16.600?14.198 K?18.900?7.300?5.233?18.700?14.198S18.716??8.300?7.300??91.634 Ks = 2.574 >= 1.15, 满足规范要求。

5.2.5 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!

i?1

式中 δ---基坑底面向上位移(mm);

???8753?16?n??ihi?q??125???0.5?6.37?c?0.04?tan???0.54

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); hi---第i层土的厚度(m); q---基坑顶面的地面超载(kPa); D---桩(墙)的嵌入长度(m); H---基坑的开挖深度(m);

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c---桩(墙)底面处土层的粘聚力(kPa); φ---桩(墙)底面处土层的内摩擦角(度);

r---桩(墙)顶面到底处各土层的加权平均重度(kN/m3);

?8753?16??254.2?91.6 ????125??7.313.7??0.5?6.37?18.7?18.7?0.04??tan16.60??0.54 δ = 26(mm) 5.2.6 嵌固深度计算 嵌固深度计算参数：

抗渗嵌固系数 整体稳定分项系数 圆弧滑动简单条分法嵌固系数 嵌固深度考虑支撑作用 1.200 1.300 1.100 ㄨ 嵌固深度计算过程：

按《建筑基坑支护技术规程》 JGJ 120-99圆弧滑动简单条分法计算嵌固深度： 圆心(-2.897，12.726)，半径=21.918m，对应的安全系数Ks = 1.322 ≥ 1.300 嵌固深度计算值 h0 = 9.000m 嵌固深度设计值 hd = αγ0h0

= 1.100×1.000×9.000 = 9.900m 嵌固深度采用值 hd = 7.300m

6 围囹结构验算

围囹结构验算荷载由钢板桩最不利工况得到支反力：第1道围囹最大支反力为0KN/m，第2道围囹最大支反力为52.32KN/m，第3道围囹最大支反力为198.49KN/m，第4道围囹最大支反力为272.25KN/m，对第4道围囹进行检算。

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6.1 第4道围囹检算

图6.1-1 第4道围囹结构计算模型（单位：KN/m）

6.1.1 支撑受力情况

图6.1-2 围囹弯应力图

围囹最大弯应力为141.9MPa，小于Q235钢材容许弯应力[σ]=145MPa，满足要求。

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6.1.2 第4道围囹结构变形情况

图6.1-3 第4道围囹结构XY方向位移等值线图

第4道围囹水平方向整体位移如下图，最大挠度??0mm，满足要求。

7 结论

综合以上检算，钢板桩围堰设计满足结构稳定及安全需要。

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6.1.2 第4道围囹结构变形情况

图6.1-3 第4道围囹结构XY方向位移等值线图

第4道围囹水平方向整体位移如下图，最大挠度??0mm，满足要求。

7 结论

综合以上检算，钢板桩围堰设计满足结构稳定及安全需要。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/qjlg.html