深基坑拉森鋼板樁支護(hù)專(zhuān)項(xiàng)施工方案

1、拉森鋼板樁懸臂部分荷載圖拉森鋼板樁懸臂部彎矩圖拉森扣板樁受力驗(yàn)算:因本工程XX施工區(qū)地質(zhì)情況復(fù)雜，且無(wú)明顯變化界限。為確保施工安全,選取有代表性的地質(zhì)斷面分別計(jì)算荷載，取最不利荷載對(duì)拉森扣板樁支護(hù)進(jìn)行驗(yàn)算，作為最終支護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)廣東省公路勘察規(guī)劃設(shè)計(jì)院提供的工程地質(zhì)勘察報(bào)告及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際開(kāi)挖獲取的地質(zhì)資料提取驗(yàn)算參數(shù)。1、代表性地質(zhì)斷面情況如下表(按14m深度統(tǒng)計(jì))ZK50ZK56ZK64地層名稱(chēng)層厚(m)土的容重r(KN/m3)內(nèi)摩擦角(凝聚力備注c(KPa)人工回填土2.618.423淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土10.215.94.45.5細(xì)砂1.119.300人工回填土1.918.423淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土1.

2、315.94.45.5淤泥質(zhì)粉砂10.219.314.20粉質(zhì)粘土0.620.122.217.3人工回填土1.918.42317.3粉土1.620.36.228淤泥質(zhì)粉粘土5.515.94.45.5粉質(zhì)粘土2.420.122.217.3全風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖2.619.314.240.5地質(zhì)鉆探孔號(hào)2、拉森鋼板樁參數(shù)鋼板樁型號(hào)每延米截面積2cm每延米慣矩Ix(cm4)每延米抵抗矩Wx(cm3)容許彎曲應(yīng)力:bw(MPa容許剪應(yīng)力:t(MPa備注SKSP山191168001340210120SKSPW242.53860022702101203、拉森鋼板樁最大懸臂長(zhǎng)度的計(jì)算:3.1、根據(jù)xx開(kāi)挖深度h=

3、3m以上進(jìn)行拉森鋼板樁支護(hù)，取3m范圍的土層計(jì)算土體參數(shù)加權(quán)平均值。ZK50:r=(18.4X2.6+15.9X0.4)/3=18.0KN/m3=(23X2.6+4.4X0.4)/3=20.52Ka=tga2(45/2)=0.4813ZK56:r=(18.4X1.9+15.9X1.1)/3=18.0KN/m3=(23X1.9+4.4X1.1)/3=16.18Ka=tga2(45/2)=0.564ZK64:r=(18.4X1.9+20.3X1.1)/3=19.09KN/m3=(23X1.9+6.2X1.1)/3=16.84Ka=tga2(45/2)=0.5513m深度處的最大主動(dòng)土壓力荷載：ZK

4、50:q=rXhXKa=25.974KN/mZK56:q=rXhXKa=30.456KN/mZK64:q=rXhXKa=31.556KN/m故取ZK64地質(zhì)斷面進(jìn)行拉森鋼板樁最大懸臂長(zhǎng)度進(jìn)行驗(yàn)算度深挖開(kāi)度深挖開(kāi)廠r*K=1/6*l*3.2拉森鋼板樁最大懸臂長(zhǎng)度計(jì)算321、SKSP皿型拉森鋼板樁(只用于開(kāi)挖深度34m的管道)Mmax=Wxx(Tw1/6*h*h*19.09*h*0.551*10000三2270*210故h三3.0m因SKSP皿型拉森鋼板樁用于開(kāi)挖深度為34m的管道，大于其最大懸臂長(zhǎng)度，故需加支撐。322、SKSPV型拉森鋼板樁(只用于開(kāi)挖深度46.5m的管道)Mmax三WXX(T

5、W1/6*h*h*19.09*h*0.551*10000三1340*210故h三2.52m因SKSP型拉森鋼板樁用于開(kāi)挖深度為46.5m的管道，大于其最大懸臂長(zhǎng)度，故需加支撐。4、拉森鋼板樁入土深度、土的參數(shù)計(jì)算根據(jù)設(shè)計(jì)要求，基槽開(kāi)挖深度在34m采用9mSKSP皿型拉森鋼板樁，基槽開(kāi)挖深度在46.5m采用12mSKSffV型拉森鋼板樁。4.1.1、9mSKSP皿型拉森鋼板樁(取土層最大影響深度9m):ZK50r=(18.4X2.6+15.9X6.4)/9=16.22KN/m3=(23X2.6+4.4X6.4)/9=9.772Ka=tga(45-9.77/2)=0.7102Kp=tga(45+9

6、.77/2)=1.409ZK56:r=(18.4X1.9+15.9X1.3+19.3X5.8)/9=18.62KN/m3=(23X1.9+6.2X1.3+4.4X5.8)/9=14.64Ka=tgaKp=tga(45+8.43/2)=1.344ZK56:r=(18.4X1.9+15.9X1.3+19.3X8.8)/12=18.79KN/m3=(23X1.9+6.2X1.3+4.4X8.8)/12=14.53Ka=tga2(45-14.53/2)=0.599Kp=tga2(45+14.53/2)=1.670ZK64:r=(18.4X1.9+20.3X1.6+15.9X5.5+20.1X2.4+1

7、9.3X0.6)/12=17.89KN/m3=(23X1.9+6.2X1.6+4.4X5.5+22.2X2.4+14.2X0.6)/9=11.62Ka=tga2(45-11.62/2)=0.664(45-14.64/2)=0.596Kp=tga2(45+14.64/2)=1.676ZK64:r=(18.4X1.9+20.3X1.6+15.9X5.5)/9=17.21KN/m3=(23X1.9+6.2X1.6+4.4X5.5)/9=8.562Ka=tga(45-8.56/2)=0.741Kp=tga2(45+8.56/2)=1.350根據(jù)KaXr最大值選取最不利荷載ZK64土層參數(shù)作為計(jì)算依據(jù)4

8、.1.2、12mSKSBV型拉森鋼板樁(取土層最大影響深度12m):ZK50r=(18.4X2.6+15.9X9.4)/12=16.44KN/m3=(23X2.6+4.4X9.4)/12=8.432Ka=tga(45-8.43/2)=0.550Kp=tga2(45+11.62/2)=1.504根據(jù)KaXr最大值選取最不利荷載ZK64土層參數(shù)作為計(jì)算依據(jù)4.2、計(jì)算簡(jiǎn)圖4.2.1、根據(jù)鋼板樁入土的深度，按單錨淺埋板樁計(jì)算，假定上端為簡(jiǎn)支，下端為自由支承。這種板樁相當(dāng)于單跨簡(jiǎn)支梁，作用在樁后為主動(dòng)土壓力，作用在樁前為被動(dòng)土壓力，壓力坑底以下的土重度不考慮浮力影響，計(jì)算簡(jiǎn)圖如下：荷載力分布圖(用于開(kāi)

9、挖深度5|內(nèi)單支撐)荷載力分布圖(適用于開(kāi)挖深度56.5|雙支撐)彎矩圖4.2最小入土深度的計(jì)算4.3.1開(kāi)挖4m深SKSP皿型拉森鋼板樁最小入土深度為使鋼板樁保持穩(wěn)定，在A點(diǎn)的力矩等于零，即刀MA=0,亦即F*1.5+EaHaEpHp=F*1.5+Ea*2/3*(H+t)-Ep(H+2/3*t)=0其中：主動(dòng)土壓力Ea=1/2ea(H+t)=1/2*r*(H+t)2Ka被動(dòng)土壓力Ep=1/2ept=1/2*r*t2Kpr=17.21KN/m3,=8.56,Ka=0.741,Kp=1.350,H=4mF=EaEp將各參數(shù)分別代入彎矩平衡方程式得：t3+6t237t24.5=0解得t=4.2m,

10、拉森鋼板樁4m開(kāi)挖深度最小長(zhǎng)度為：地面預(yù)留部分0.5m+開(kāi)挖深度4m+入土深度4.2m=8.7m,故采用9mSKSP皿型拉森鋼板樁支護(hù)滿足34m基槽開(kāi)挖深度的要求。4.3.2開(kāi)挖5m深SKSPW型拉森鋼板樁最小入土深度為使鋼板樁保持穩(wěn)定，在A點(diǎn)的力矩等于零，即刀MA=0,亦即F*1.5+EaHaEpHp=F*1.5+Ea*2/3*(H+t)Ep(H+2/3*t)=0其中：主動(dòng)土壓力Ea=1/2ea(H+t)=1/2*r*(H+t)2Ka被動(dòng)土壓力Ep=1/2ept=1/2*r*t2Kpr=17.89KN/m3,=11.62,Ka=0.664,Kp=1.504,H=5mF=1/2*ea*(H+t

11、)1/2*ept將各參數(shù)分別代入彎矩平衡方程式得：t3+9t252t196.3=0解得t=5.8m,拉森鋼板樁5m開(kāi)挖深度最小長(zhǎng)度為：地面預(yù)留部分0.5m+開(kāi)挖深度5.8m+入土深度5m=11.3m,故采用12mSKSPW型拉森鋼板樁單支撐支護(hù)滿足45m基槽開(kāi)挖深度的要求。4.3.3開(kāi)挖6.5m深SKSPW型拉森鋼板樁最小入土深度為使鋼板樁保持穩(wěn)定，在A點(diǎn)的力矩等于零，即刀M=0,亦即F1*0.5+F2*3.5+EaHaEpHp=F1*0.5+F2*3.5+Ea*2/3*(H+t)Ep(H+2/3*t)=0其中：主動(dòng)土壓力Ea=1/2ea(H+t)=1/2*r*(H+t)2Ka被動(dòng)土壓力Ep=

12、1/2ept=1/2*r*t2Kpr=17.89,=11.62,Ka=0.664,Kp=1.504,H=6.5m根據(jù)扣板樁受力平衡即F1+F2+EpEa=0及扣板樁下端彎矩平衡即(5+1)*F1+(3+t)*F2+Ep/3(6.5t)*Ea/3=0方程組求得：F1=(1.5+0.33t)Ep-(0.42+0.33t)*EaF2=(1.42+0.33t)*Ea-(2.5+0.33t)Ep將各參數(shù)分別代入彎矩平衡方程式得：t3+13t244t65.8=0解得t=3.7m,拉森鋼板樁5m開(kāi)挖深度最小長(zhǎng)度為：地面預(yù)留部分0.5m+開(kāi)挖深度3.7m+入土深度6.5m=10.7m,故采用12mSKSPW型

13、拉森鋼板樁雙支撐支護(hù)滿足56.5m基槽開(kāi)挖深度的要求。5、坑底涌砂驗(yàn)算因6.5m開(kāi)挖范圍內(nèi)為粘土，無(wú)粉砂土及細(xì)砂等，故基坑抽水時(shí)不會(huì)引起涌砂。6、拉森鋼板樁支撐腰梁驗(yàn)算開(kāi)挖4m深單支撐腰梁計(jì)算參數(shù)HW400*400腰梁參數(shù)：lx=66900cmWx=3340cm:(Tw=210MPat2=120MPa,S=219.5cm2由4.3.1中得知q=F/1=(EaEp)/1=226KN/m6.1.2荷載分布圖為簡(jiǎn)化計(jì)算采用3等跨連續(xù)梁進(jìn)行受力驗(yàn)算226KN/|廠IIv/卜K|1/T人I/：.IPL.|_丄_I腰梁彎矩圖6.1.3抗彎驗(yàn)算：最大彎矩Mma治0.08*ql2=0.08*226*52=45

14、2KN*mWxw=3340*210/1000=701.4KN*mMmax故腰梁滿足抗彎要求6.1.4抗剪驗(yàn)算：最大剪力Qma治0.6*ql=0.6*226*5=678KN:t*S=210*219.5/10=4609.5KNQmax故腰梁滿足抗剪要求6.2開(kāi)挖5m深單支撐腰梁6.2.1計(jì)算參數(shù)HW400*400腰梁參數(shù)：lx=66900cmWx=3340cm:(Tw=210MPat=120MPa,S=219.5cm由4.3.2得知q=F/1=Ea-Ep=196.1KN/m6.2.2荷載分布圖為簡(jiǎn)化計(jì)算采用3等跨連續(xù)梁進(jìn)行受力驗(yàn)算196.1KN/腰梁荷載分布圖腰梁彎矩圖6.2.3抗彎驗(yàn)算：最大彎矩

15、Mma治0.08*ql2=0.08*196.1*52=392.2KN*mWxw0=3340*210/1000=701.4KN*mMmax故腰梁滿足抗彎要求6.2.4抗剪驗(yàn)算：最大剪力Qma治0.6*ql=0.6*196.1*5=588.3KN:t*S=210*219.5/10=4609.5KNQmax故腰梁滿足抗剪要求6.3開(kāi)挖6.5m深雙支撐腰梁6.3.1計(jì)算參數(shù)HW350*350要梁參數(shù)：lx=40300cmWx=2300品S=173.9cm2HW400*400要梁參數(shù)：Ix=66900cmWx=3340品S=219.5cm2w0=210MPat=120MPa由4.3.3得知q1=F1/1

16、=(1.5+0.33t)Ep-(0.42+0.33t)*Ea=126.7KN/mq2=F2/1(1.42+0.33t)*Ea-(2.5+0.33t)Ep=321.6KN/m632荷載分布圖為簡(jiǎn)化計(jì)算采用3等跨連續(xù)梁進(jìn)行受力驗(yàn)算=126.7KN/=321.6KN/腰梁荷載分布圖|“|卜i腰梁彎矩圖6.1.3抗彎驗(yàn)算：HW35O*350要梁最大彎矩22Mma治0.08*ql=0.08*126.7*4=162.2KN*mWxw0=2300*210/1000=483KN*mMmax故HW350*350要梁滿足抗彎要求HW400*400要梁最大彎矩Mma0.08*ql2=0.08*321.6*42=41

17、1.6KN*mWxw0=3340*210/1000=701.4KN*mMmax故HW400*400要梁滿足抗彎要求6.1.4抗剪驗(yàn)算：HW350*350要梁最大剪力Qma治0.6*ql=0.6*126.7*4=304.1KN:t*S=210*173.9/10=3651.9KNQmax故HW35O*350要梁滿足抗剪要求HW4OO*4O0要梁最大剪力Qma治0.6*ql=0.6*321.6*4=771.8KN:t*S=210*219.5/10=4609.5KNQmax故HW4OO*4O0要梁滿足抗剪要求7、拉森鋼板樁支撐驗(yàn)算7.1挖深4m7.1.1參數(shù)計(jì)算(不考慮土的粘結(jié)力)N=5q=5X226

18、=1130KN回轉(zhuǎn)半徑i=(D2-d彳)=1.8cm4按最大開(kāi)挖寬度2.8m自由長(zhǎng)度lo=0.5*(2.8-0.4)=1.00m長(zhǎng)細(xì)比=匕=100/1.8=75v56i2=1.020.55(+20)/10000=0.702容許壓應(yīng)力(t=140MPa鋼管截面積An=n/4*(D2d2)=3.14/4*(0.3332-0.3252)=0.0041m2N/Am=1130/0.0041*1000=276MPa*門(mén)=140*0.702=98.3MPa故在不考慮土土的粘結(jié)力情況下鋼管支撐穩(wěn)定性不符合要求。7.1.2參數(shù)計(jì)算(考慮土的粘結(jié)力)c=(17.3*1.9+28*1.6+5.5*5.5+17.3*

19、2.4+40.5*0.6)/12=14.5KPaN=5(q2*c*HVKa+2*c2/r)=5(226-2*9*14.5*V0.741+2*14.5717.21)=128.8KNN/Am=128.8/0.0041*1000=31.4MPa*=140*0.702=98.3MPa故在考慮土的粘結(jié)力的情況下，DN325*8鋼管單支撐滿足4m挖深的鋼板樁支撐要求。7.2挖深5m(考慮土的粘結(jié)力)c=(17.3*1.9+28*1.6+5.5*5.5+17.3*2.4+40.5*0.6)/12=14.5KPa22N=5(q2*c*HVKa+2*c/r)=5(196.1-2*12*14.5*V0.741+2*14.5/17.21)=395.1KN回轉(zhuǎn)半徑匸(D2d2)=1.8cm4按最大開(kāi)挖寬度2.8m自由長(zhǎng)度Io=0.5*(2.8-0.4)=1.00m長(zhǎng)細(xì)比亠P=100/1.8=75v56i2A1.020.55(+20)/10000=0.702容許壓應(yīng)力(t=140MPa鋼管截面積Am=n/4*(D2d2)=3.14/4