深基坑鋼管樁支護(hù)方案檢算

1、1基坑支護(hù)總體概況21.1支護(hù)結(jié)構(gòu)布置21.2支護(hù)參數(shù)選定32 基坑支護(hù)穩(wěn)定性計算52.1 ML19#墩承臺基坑支護(hù)驗(yàn)算 52.2 MR21#墩承臺基坑支護(hù)驗(yàn)算 83 結(jié)論及建議 121基坑支護(hù)總體概況1.1支護(hù)結(jié)構(gòu)布置XXXX立交橋與鐵路線路斜交角為80.1度。上部采用左右分幅箱梁，每幅孔跨布置為2X56mT構(gòu)，橋梁部分全長112m,其中2X44m為轉(zhuǎn)體施工段。平面上左右幅橋主墩采用錯 孔布置，右幅橋主墩承臺距隴海鐵路防護(hù)欄7.56m,左幅橋主墩承臺距隴海鐵路防護(hù)欄7.47m。承臺基坑開挖施工中，為防止邊坡失穩(wěn)，同時為減小對一旁鐵路路基影響，故在開 挖過程中需對基坑進(jìn)行支護(hù)，如下圖所示：墓統(tǒng)

2、植護(hù)早R圖-1圖1.1 M R21#墩承臺基坑支護(hù)平面圖（單位 ：m ）斟鍛護(hù)平面針童1亦長鋼管樁圖1.2 ML19#墩承臺基坑支護(hù)平面圖（單位 ：m ）MR2L圖1.3 MR21#墩承臺基坑支護(hù)立面圖(單位 :cm )圖1.4 ML19#墩承臺基坑支護(hù)立面圖(單位:cm )1.2支護(hù)參數(shù)選定1.2.1支護(hù)材料工程量表1.1 轉(zhuǎn)體T構(gòu)橋基坑支護(hù)工程數(shù)量表工程項目及材料名稱數(shù)量長度(m)重量(kg)ML19# 墩12m 長600 X10mm 鋼管樁431275078132工字鋼24.9565.46132工字鋼227.93219.66I32工字鋼210.91257.86C20護(hù)壁砼18.67 (m

3、3 )MR21# 墩12m 長600 X10mm 鋼管樁421273332I32工字鋼25577I32工字鋼2273115.5I32工字鋼2111269.4C20護(hù)壁砼15.09(m3)合計12m 長600 X10mm 鋼管樁148.4 (T)I32工字鋼10.005 (T)C20護(hù)壁砼33.76 (m3 )ML19#墩基坑開挖：3358.68 方，MR21#墩基坑開挖：2782.76 方1.2.2支護(hù)土層參數(shù)根據(jù)設(shè)計圖紙中設(shè)計說明及現(xiàn)場實(shí)地勘查，該地區(qū)土質(zhì)主要為失陷性黃土質(zhì)，屬于低液限粉質(zhì)粘土，經(jīng)查公路橋涵地基與基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范(JTG D63 2007 )、土力學(xué)、建筑地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范(GB

4、50011 2010 )等相關(guān)資料可取以下相關(guān)的參考特性值。1、 黃土天然重度：=13.5 kN/ m3;2、 黃土內(nèi)摩擦角：21 30，此處暫取 丄25 ;3、該地區(qū)地下水位：地表10m以下；4、黃土粘聚力：c=2030KPa，此處取c=20KPa 。以上土的力學(xué)特性且認(rèn)為在基坑汲深的范圍內(nèi)不分層，均勻分布2基坑支護(hù)穩(wěn)定性計算2.1 ML19#墩承臺基坑支護(hù)驗(yàn)算 2.1.1支護(hù)臨界條件驗(yàn)算土方開挖，當(dāng)土質(zhì)均勻，且地下水位低于基坑底面標(biāo)高時，挖方邊坡可以做成直立壁且不加支護(hù)。對粘性土垂直允許最大咼度hmax可按下式計算：令作用在坑壁上的主動土壓力Ea =0，由土力學(xué)主動土壓力計算公式得: 2

5、2Ea寧tg（ 4 - ?）- 2chtg（ 45 盲）生二0解此方程可得:hmax2c2 20二3.72m5.5m（開挖深度），故亠 CDK tg ( 45 一 -)1.2513. 5 tg(45-25 )需要進(jìn)行專門支護(hù)!上式中坑壁土的重度（kN/m3）一坑壁土的內(nèi)摩擦角（。）c 坑壁土的粘聚力（KPa）Ea 主動土壓力（KPa）hmax 直立壁開挖最大深度（m ）K安全系數(shù)，由經(jīng)驗(yàn)一般取1.252.1.2主動土壓力作用下基坑支護(hù)驗(yàn)算ML19#墩基坑垂直深度為5.5m,采用12m長600 X10mm鋼管樁間距1m，每根樁外 露5.5m,埋深6.5m。頂部采用雙拼I32工鋼將鋼管樁連成整體，

6、開挖放坡坡率為 1 : 0.6， 同時坡面采用C20砼護(hù)壁，厚度為10cm?；拥?5.5m 處土的水平土壓力 pa 二 htg 2（ 45- - ） = 13.5kN/ m3 X5.5m Xotg2（45丄一）=30.134KPa,樁頂面所受土壓力pa = 0KPa;取以一個鋼管樁為研究對2象,視管樁為單懸壁梁，梁頂受荷載為 qi = OkN/m,梁底所受荷載為q Pa L = 30.134kN/m2xim=30.134kN/m, 如下圖所示：圖2.1 M L19#墩承臺基坑鋼管樁主動土壓力受力圖（單位:kN/m）2.1.3外荷載作用下基坑支護(hù)驗(yàn)算根據(jù)中一活載中列車荷載，可近似取均值qk =

7、 92kN/m ,在列車行經(jīng)的過程中，產(chǎn)生的qk 92kN /mpk 20.44KPa何載強(qiáng)度Pk =-20.44KPa,等效土層厚度為h =-亍=1.514m,4.5m4.5mY13.5kN /m3則鋼管樁在外荷載作用下樁頂段產(chǎn)生的主動土壓力q1二htg2（45） = 13.5kN/ m3 X2o_251.514m Xtg2（ 45 ） =8.29KPa，樁底處q2 = q1 = 8.29KPa，鋼管樁在外荷載及主動土壓力作用下總受力圖及內(nèi)力圖如下圖所示：圖2.2 ML19#墩承臺基坑支護(hù)鋼管樁總受力圖（單位 ：kN/m ）圖2.3 M L19#墩承臺基坑支護(hù)鋼管樁M、V圖（單位:kN m、

8、kN ）2.1.鋼管樁穩(wěn)定性驗(yàn)算鋼管樁屬于薄臂環(huán)形截面，采用 A3碳素鋼，其相關(guān)驗(yàn)算如下所示r4 r44 R= 3.143004mm4 -2904 mm44 300mm63二 2.69 10 mm(D 4 -d4)=644444= 0.0491 ( 600 mm -580 mm )二 8.0 10 mm抗彎剛度 EI= 2.01 105 N /mm2 8.0 X108 mm4 = 1.608 X1014 N mm211剪力 Q = q1，lq2l = 5.5 8.2930.134 5.5 =128.46kN2212121212彎矩 M = -q2lq；l30.134 5.58.29 5.5 =

9、 277.3kN m6 2 6 2撓度fmaxq24 + 止30 EI 8EI30.134 550048.29 5500477 mm77 mm = 11.5mm l/25030 1.608 108 1.608 106彎曲應(yīng)力二=M = 277f 10 6N mm = 103Mpa門=215MPaW 2.69 106mm3剪切應(yīng)力Q 128.46KN4128.46 1000N422222 =6.93Mpa1.25h= 一 r2c220KPaH=h2cos :- (Ktg.一 -tg )2=5.517m 5.5m13. 5 cos2 34( 1.85 tg 34 -tg 25 )x 1 - mtg

10、 _：s=5.517m9.256m 5.5m1-0.6 tg34綜上可看出原設(shè)計開挖邊坡坡率 m=0.6能滿足邊坡穩(wěn)定的要求,ML19#墩承臺基坑可按原設(shè)計進(jìn)行預(yù)支護(hù)并放坡開挖。2.2 MR21#墩承臺基坑支護(hù)驗(yàn)算 2.2.1支護(hù)臨界條件驗(yàn)算土方開挖，當(dāng)土質(zhì)均勻，且地下水位低于基坑底面標(biāo)高時，挖方邊坡可以做成直立壁且 不加支護(hù)。對粘性土垂直允許最大高度 h max可按下式計算:令作用在坑壁上的主動土壓力Ea = 0，由土力學(xué)主動土壓力計算公式得: 要進(jìn)行專門支護(hù)！Ea= tg2(45) - 2ch tg ( 45 -2 2產(chǎn)=0解此方程可得:hmax2c2 20Ktg (45 一 -)1.25

11、13. 5 tg(45 一尋)= 3.72m6.1m（開挖深度），故需上式中坑壁土的重度（kN/m3 ）一坑壁土的內(nèi)摩擦角（。）c 坑壁土的粘聚力（KPa）Ea 主動土壓力（KPa）hmax 直立壁開挖最大深度（m ）K安全系數(shù)，由經(jīng)驗(yàn)一般取1.25222主動土壓力作用下基坑支護(hù)驗(yàn)算MR21#墩基坑垂直深度為6.1m,采用600 X10 xi2000mm 鋼管樁1000mm 道，每根樁外露6.1m,埋深5.9m。頂部采用雙拼II32工鋼將鋼管樁連成整體，開挖放坡坡率為1 : 0.6，同時坡面采用C20砼護(hù)壁，厚度為10cm?；拥?6.1m 處土的水平土壓力 pa 二 htg 2（ 45 -

12、- ） = 13.5kN/ m3 X6.1m Xtg 2（45丄互）=33.422KPa,樁頂面所受土壓力p0KPa;若以一個鋼管樁為研究對2象，則視管樁為單懸壁梁，梁頂受荷載為q1二0kN/m,梁底所受荷載為q Pa L二33.422kN/m2 X1m=33.422kN/m, 如下圖所示:圖2.4 MR21#墩承臺基坑鋼管樁主動土壓力受力圖（單位：kN/m ）2.1.3外荷載作用下基坑支護(hù)驗(yàn)算根據(jù)中一活載中列車荷載，可近似取均值qk二92kN/m ,在列車行經(jīng)的過程中，產(chǎn)生的qk 92kN / mpk20.44KPa何載強(qiáng)度Pk =-20.44KPa,等效土層厚度為 h 一3 = 1.514

13、m,4.5m4.5mY 13.5kN /m2 C 93則鋼管樁在外荷載作用下樁頂段產(chǎn)生的主動土壓力q1二htg2（45 -一）= 13.5kN/ m3 X2Q2_251.514m Xtg2（ 45 ） =8.29KPa，樁底處q2 = q1 = 8.29KPa，鋼管樁在外荷載及主動土壓2力作用下總受力圖及內(nèi)力圖如下圖所示：圖2.5 MR21#墩承臺基坑支護(hù)鋼管樁總受力圖（單位 :kN/m ）圖2.6 MR21#墩承臺基坑支護(hù)鋼管樁 M、V圖（單位：kN m、kN ）2.1.4鋼管樁穩(wěn)定性驗(yàn)算鋼管樁屬于薄臂環(huán)形截面，采用 A3碳素鋼，其相關(guān)驗(yàn)算如下所示= 3.144444300 mm -290

14、mm300mm63二 2.69 10 mm(D 4 -d4)=64444484= 0.0491 ( 600 mm -580 mm ) = 8.0 10 mm抗彎剛度 El= 2.01 105N /mm2 8.0 X108mm4 = 1.608 X1014 N mm211剪力 Q = q1，lq2l = 6.1 8.2933.422 6.1 =152.5kN22彎矩 M = q2l2 qj1 33.422 6.12 1 8.29 6.12 =361.5kN m6 2 6 2撓度max4444q2lq1l33.422 61008.29 6100“-+ -荷 mm石 mm = 18.5mm30 EI 8EI 30 1.608 108 1.608 106彎曲應(yīng)力 二=361.5 10 6N T =134.4Mpa - =215MPaW 2.69 0 mm剪切應(yīng)力1 525KN4_152.5 1000 N 4二(D2 -d2)3.14 (60(f-586)mm2= 8.23Mpa1.25h= 2 匚r cos ot (Ktg a 一 tg W)2 20KPa2=5.517m 6.1m1-0.6 tg34綜上可看出原設(shè)計開挖邊坡坡率 m=0.6能滿足邊坡穩(wěn)定的要求,MR21#墩承臺基坑可按原設(shè)計進(jìn)行預(yù)支護(hù)并放坡開挖。3結(jié)論及建議