深基坑防護(hù)設(shè)計(jì)與檢算書(shū)

1、跨北戴河村道路大橋深基坑鋼板樁防護(hù)的設(shè)計(jì)與檢算i跨北戴河村道路大橋基坑鋼板樁防護(hù)的設(shè)計(jì)與檢算書(shū)一、工程概況津秦跨北戴河村道路大橋中心里程為津秦DK251+015.84DK251+015.84、3-20m3-20m 簡(jiǎn)支箱梁、2-20m2-20m連續(xù)剛構(gòu)曲線(xiàn)橋。地震基本烈度為 7 7度，地震凍峰值加速度為0.10g0.10g,最大凍結(jié)深度為0.9m0.9m。1 1、2 2、3 3號(hào)墩地質(zhì)資料： 承臺(tái)底處為粉質(zhì)黏土，其下依次為粗砂和均質(zhì)混合巖。1 1、3 3號(hào)墩承臺(tái)尺寸為10.4*5m10.4*5m，2 2號(hào)墩承臺(tái)尺寸為8.1*5.7m8.1*5.7m，基坑防護(hù)方式為插打拉森樁，其范圍為每側(cè)多于承

2、臺(tái)1m1m寬度。圖1-1基坑示意圖跨北戴河村道路大橋深基坑鋼板樁防護(hù)的設(shè)計(jì)與檢算2二、拉森樁防護(hù)的施工方案使用吊車(chē)配合 DZ-60DZ-60型液壓振動(dòng)碾錘插打拉森樁，拉森樁防護(hù) 范圍尺寸津秦正線(xiàn)1 1號(hào)、3 3號(hào)及京哈改線(xiàn)2 2、4 4號(hào)為長(zhǎng)1212。4m,4m,寬7m7m; 津秦正線(xiàn)2 2號(hào)及京哈改線(xiàn)3 3號(hào)為長(zhǎng)10.1m,10.1m,寬7.7m7.7m；在基坑開(kāi)挖過(guò)程 中設(shè)置腰梁及斜支撐。具體開(kāi)挖開(kāi)挖方式及支撐設(shè)置情況：第一步，在拉森樁范圍內(nèi)挖至基坑頂部以下3.5m3.5m;第二步，在在拉森樁范圍內(nèi)挖至基坑頂部以下 3.5m3.5m時(shí)設(shè)置腰梁。 腰梁采用雙拼I36I36工字鋼樁，中心位置位

3、于基坑頂部以下 3m3m。并在要梁上設(shè)置4 4道斜支撐。橫向支撐采用 600cm600cm壁厚10mm10mm 圓鋼管。第三步，開(kāi)挖基坑內(nèi)部剩余土方至設(shè)計(jì)標(biāo)高。三、拉森樁防護(hù)的布置形式3.13.1拉森樁豎墻拉森樁豎墻采用拉森W樁，按照咬合的排列順序布置。津秦正線(xiàn)1 1、3 3號(hào)及京哈改線(xiàn)2 2、4 4號(hào)基坑拉森樁防護(hù)的尺寸為 12.4m12.4mx 7m7m,津 秦2 2號(hào)及京哈改線(xiàn)3 3號(hào)門(mén)式墩基坑防護(hù)的尺寸為10.110.1 m m x 7.7m7.7m。3.23.2腰梁支撐的布置形式腰梁采用雙拼拉森樁沿拉森樁豎墻圍成一個(gè)整體，為不妨礙橋墩 模板的安裝，工字鋼內(nèi)側(cè)采用 600mm600mm

4、的鋼管作為斜支撐，支撐點(diǎn) 均在工字鋼的1/31/3處。具體如下圖所示?？绫贝骱哟宓缆反髽蛏罨愉摪鍢斗雷o(hù)的設(shè)計(jì)與檢算3四、驗(yàn)算資料4.14.1驗(yàn)算依據(jù)1 1）津秦跨北戴河村道路大橋圖紙（津秦客專(zhuān)北戴河道路立交橋變 - -0101）及標(biāo)準(zhǔn)、通用圖。2 2）京哈跨北戴河村道路大橋圖紙（津秦客專(zhuān)北戴河道路立交橋 變- -0202）及標(biāo)準(zhǔn)、通用圖。3 3）鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范（TB10002.1-2005TB10002.1-2005）4 4） 鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（TB10002.5-2005TB10002.5-2005）_. J 戦;.跨北戴河村道路大橋深基坑鋼板樁防護(hù)的設(shè)計(jì)與檢算45 5）建

5、筑施工計(jì)算手冊(cè)（中國(guó)建筑工業(yè)出版社一一江正榮）6 6）靜力計(jì)算手冊(cè)4.24.2檢算過(guò)程由于考慮基坑邊的施工荷載和橋墩模板吊裝時(shí)的吊車(chē)荷載，按均布荷載4040 kNkN布置在基坑四周。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)情況和設(shè)計(jì)的圍堰支 撐布置形式，采用同濟(jì)啟明星深基坑分析計(jì)算軟件對(duì)基坑開(kāi)挖最深， 拉森樁埋深最淺的京哈跨北戴河村大橋 2 2號(hào)墩深基坑圍堰進(jìn)行了計(jì) 算分析，分析的過(guò)程與相關(guān)數(shù)據(jù)如下：1 1）基坑開(kāi)挖深度示意圖q=40L!V *rill17H3立、 /hw=2（粉質(zhì)粘土）（均質(zhì)混合巖）板樁2 2）地層、地質(zhì)條件和采用的參數(shù)情況跨北戴河村道路大橋深基坑鋼板樁防護(hù)的設(shè)計(jì)與檢算53.5工況1土層層底標(biāo)高(m)

6、層厚(m)重度3(kN/m)c(kPa)滲透系 數(shù)(m/d)壓縮模 量(MPa)m(kN/ m4)kmax(k3N/m )粉質(zhì)粘 土-3.711.51920107000均質(zhì)混 合巖-13.71021400280002)2) 地下水位標(biāo)高：5.8m5.8m3)3) 基坑內(nèi)的土層情況土層層底標(biāo)高(m)層厚(m)重度(kN/m 3)c(kPa)滲透系 數(shù)(m/d)壓縮模 量(MPa)m(kN/ m4)kmax(kN/m3)粉質(zhì)粘 土3.284.521920107000均質(zhì)混 合巖-6.721021400280004)4)計(jì)算工況按照施工的步驟，將開(kāi)挖3.5m3.5m在3m3m處焊腰梁一繼續(xù)開(kāi)挖至坑

7、底分為3 3個(gè)工況進(jìn)行分析，具體工況情況如下表：工況編號(hào)工況類(lèi)型深度(m)支撐剛度2(MN/m )支撐編號(hào)預(yù)加軸力(kN/m)1開(kāi)挖3.52加撐35013開(kāi)挖7.1工況簡(jiǎn)圖如下:跨北戴河村道路大橋深基坑鋼板樁防護(hù)的設(shè)計(jì)與檢算65 5）計(jì)算結(jié)果：1 1、整體穩(wěn)定性驗(yàn)算：計(jì)算得到圍堰的整體穩(wěn)定性安全系數(shù)為1.741.74,符合設(shè)計(jì)要求。（均質(zhì)混合巖）安全系數(shù) K=1.74 ,圓心 0（ 2.14,0.31 ）2 2、基底抗隆起驗(yàn)算：計(jì)算得到坑底抗隆起安全系數(shù)為K=2.32K=2.32 1.21.2，符合要求。40F -.nniiiiiuuniiiiuiiunninmui.13m27t11（粉質(zhì)粘土

8、）94一（均質(zhì)混合巖）坑底抗隆起驗(yàn)算K=2.323 3、圍堰抗傾覆驗(yàn)算：圍堰的抗傾覆系數(shù)為10.3110.31 1.21.2,符合要 求?？绫贝骱哟宓缆反髽蛏罨愉摪鍢斗雷o(hù)的設(shè)計(jì)與檢算7U *213.5kN/m包絡(luò)圖（水土分算，矩形荷載）40200-20-40100500-50-100100500-50-1004 4、 抗管涌驗(yàn)算根據(jù)軟件計(jì)算的結(jié)果，基坑的抗管涌安全系數(shù)如下 ：按砂土，安全系數(shù)K=2.114K=2.114按粘土，安全系數(shù)K=3.214K=3.214符合要求，不會(huì)發(fā)生管涌現(xiàn)象。5 5、 拉森樁體內(nèi)力包絡(luò)圖：計(jì)算所得的圍堰位移及內(nèi)力圖如下:水平位移(mm)彎矩(kN*m)剪力(kN

9、)Max: 25.3-99.4 62-58.6 59跨北戴河村道路大橋深基坑鋼板樁防護(hù)的設(shè)計(jì)與檢算8max99400N * m2037 10 m3二 48.8MPa1N- 100MPa2根據(jù)上圖可得:1 1)拉森樁的最大變形量為25.3m25.3m m m,出現(xiàn)在樁頂位置處，發(fā)生在基坑開(kāi)挖至3.5m3.5m時(shí)，為限制初始的拉森樁頂位移，可在剛開(kāi)挖基坑 減小坑外的荷載或增加臨時(shí)支撐的方式實(shí)現(xiàn)；2 2)拉森樁所受的最大彎矩為99.4kN*m99.4kN*m，出現(xiàn)在樁頂以下5.5m5.5m。根據(jù)以上的數(shù)據(jù)，選擇拉森樁所受到的最大彎矩值，驗(yàn)算拉森樁的抗彎情況，拉森W鋼板樁的抗彎慣性矩w=2037cm3

10、w=2037cm3,由此可得:滿(mǎn)足要求。3)3) 拉森樁所受的最大剪力為59kN59kN，出現(xiàn)在樁頂以下3m3m處，即 第一道腰梁的位置。4 4 )從圖中可以得出每道腰梁所受到的反力分別時(shí)：第一道為236.5kN236.5kN、第二道為 623.3kN623.3kN,6 6、鋼支撐強(qiáng)度和穩(wěn)定性驗(yàn)算根據(jù)設(shè)計(jì)資料的腰梁布置圖可知，第一道腰梁均所受的力為213213kN,kN,取該值作為最不利荷載建立腰梁的受力模型。圍堰內(nèi)鋼支撐均采用外徑 6060,壁厚為10mm10mm鋼管。按支撐與腰 梁垂直計(jì)算支撐，此時(shí)單根桿所受的最大反力為：F =213kN/m 3.5m=745.5kN計(jì)算 32003200

11、鋼管的截面慣性矩I (D4-d4)(0.64 -0.584) =8.0675 10*m46464故鋼管的臨界壓力為跨北戴河村道路大橋深基坑鋼板樁防護(hù)的設(shè)計(jì)與檢算97.62max32600000(2 919)=17745N/cm2 fl - 20000 N / cm2，符合要求。22954二曰二（21 10Pa）284仗計(jì)朋叭臨界壓力與實(shí)際最大壓力之比，即壓桿的安全系數(shù)為n二空二16391 =21.9： 3，故滿(mǎn)足要求。（注：該長(zhǎng)細(xì)比是按鋼管兩端均F 745.5鉸接計(jì)算的，實(shí)際施工時(shí)鋼管兩端是焊接的，可以視為兩端均為固定， 此時(shí)的鋼管計(jì)算長(zhǎng)度只有實(shí)際長(zhǎng)度的一半，可見(jiàn)按鋼管實(shí)際長(zhǎng)度計(jì)算 長(zhǎng)細(xì)比是保

12、守的。但要注意鋼管自重產(chǎn)生側(cè)向失穩(wěn)。） 7 7、工字鋼腰梁抗彎驗(yàn)算。腰梁采用雙拼40b40b號(hào)工字鋼，詳見(jiàn)平面布置圖。已知單根40b40b工 字鋼對(duì)其x xx x軸的截面系數(shù) W W1=1140cm3,=1140cm3,f=200Mpaf=200Mpa。將腰梁視為多跨連續(xù)梁，最大彎距在跨中，若安全系數(shù)取K=1.5K=1.5。計(jì)算時(shí)按兩跨連續(xù)梁計(jì)算，則查靜力計(jì)算手冊(cè)可得：貝卩：均布荷載F=213F=213 KNm，凈跨度按3.5m3.5m計(jì)算，1 2 1 2M max ql2213kN/m (3.5m)=326kN = 32600000N *cm8 8五、其它需要注意的地方1 1、因?yàn)榭紤]到影響土體側(cè)壓力的因素很多，為了確保整個(gè)支撐 體系的穩(wěn)定、安全，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)配備一定的鋼管和工字鋼，以便對(duì)可能發(fā) 生的支撐體系變形進(jìn)行加固。所有鋼結(jié)構(gòu)焊縫均應(yīng)滿(mǎn)焊，焊縫厚度應(yīng) 符合鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范的要求2 2、加強(qiáng)施工監(jiān)監(jiān)測(cè)鋼板樁施工中和成型后，必須對(duì)整個(gè)鋼板樁支撐體系進(jìn)行監(jiān)測(cè)跨北戴河村道路大橋深基坑鋼板樁防護(hù)的設(shè)計(jì)與檢算10其內(nèi)容一般包括:后土、基坑底和鋼板樁的沉降（隆起）和位移；處理； . .鋼板樁、腰梁的彎曲變形； 、開(kāi)挖后應(yīng)加大觀測(cè)頻率，如發(fā)現(xiàn)鋼板樁在開(kāi)挖后固定時(shí)間間隔測(cè)量數(shù)據(jù)逐漸增加沒(méi)有減緩趨勢(shì)，應(yīng)立即停止施工，人員撤場(chǎng)，采 取加固措施有效后，方可施工