东莞虎门长堤路15m以下淤泥钢板桩支护计算DOC.docx
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东莞虎门长堤路15m以下淤泥钢板桩支护计算DOC
东莞虎门长堤路堤防工程
钢板桩支护（淤泥深度15m以内）设计检算书
1、工程概况
东莞虎门长堤路堤防工程基坑大部分位于河道边，对于淤泥深度在15m以内的地段分段开挖长度20m，宽9.5m，挡墙高度5.5～7.1m，采用拉森Ⅳ型钢板桩围堰。
围檩采用双拼I36b工字钢，内支撑采用φ426×8mm圆钢管。
围堰处表面3m为素填土，其下为深度小于15m的淤泥质土。
堤防工程防洪标准，50m一遇相应洪水水位高程为2.76m（珠基2.02m）一般常水位高程为2.2m（珠基1.42m）。
2、验算依据
1）《东莞市虎门镇长堤路市政工程施工图设计》
2）施工现场水文地质调查情况
3）《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）
3、工况分析及验算方法
根据施工方案对施工过程的描述，可以看出整个开挖和钢板桩围堰的施工过程可以分成三种工况：
1）打入钢板桩后开挖2.5m
2）加内支撑
3）开挖5.5m至基底标高
因钢板桩、围檩、钢管支撑均为循环重复使用。
本检算书按基坑最深5.5m及基坑最大支护跨度9.5m来验算钢板桩、围檩及钢管支撑的结构内力情况。
本检算书采用“理正深基坑支护结构设计软件”作为检算工具。
4、钢板桩支护相关材料计算参数列表
钢板桩
型号
截面积A（cm2）
惯性矩（cm4）
抗弯截面模量（cm3/m）
拉森Ⅳ型
236
396000
2200
钢管支撑
型号
截面积A（cm2）
惯性矩（cm4）
重量（kg/m）
Q235（426×8mm）
105.1
22952.9
82.468
围檩
型号
截面积A（cm2）
截面矩（cm3）
重量（kg/m）
双I36b
167
1838
131.2
5、钢板桩围堰结构计算
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钢板桩支护计算简图
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[基本信息]
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内力计算方法
增量法
规范与规程
《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99
基坑等级
二级
基坑侧壁重要性系数γ0
1.00
基坑深度H（m）
5.500
嵌固深度（m）
6.000
墙顶标高（m）
0.000
连续墙类型
钢板桩
├每延米板桩截面面积A（cm2）
236.00
├每延米板桩壁惯性矩I（cm4）
39600.00
└每延米板桩抗弯模量W（cm3）
2200.00
有无冠梁
无
放坡级数
0
超载个数
1
支护结构上的水平集中力
0
----------------------------------------------------------------------
[超载信息]
----------------------------------------------------------------------
超载
类型
超载值
作用深度
作用宽度
距坑边距
形式
长度
序号
（kPa,kN/m）
（m）
（m）
（m）
（m）
1
20.000
0.000
5.000
1.000
---
---
----------------------------------------------------------------------
[附加水平力信息]
----------------------------------------------------------------------
无
----------------------------------------------------------------------
[土层信息]
----------------------------------------------------------------------
土层数
3
坑内加固土
否
内侧降水最终深度（m）
6.500
外侧水位深度（m）
6.500
内侧水位是否随开挖过程变化
是
内侧水位距开挖面距离（m）
0.500
弹性计算方法按土层指定
ㄨ
弹性法计算方法
m法
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[土层参数]
----------------------------------------------------------------------
层号
土类名称
层厚
重度
浮重度
粘聚力
内摩擦角
（m）
（kN/m3）
（kN/m3）
（kPa）
（度）
1
素填土
3.00
17.7
---
12.00
8.00
2
淤泥质土
15.00
18.5
9.5
21.80
7.80
3
粘性土
8.00
19.0
10.2
---
---
层号
与锚固体摩
粘聚力
内摩擦角
水土
计算方法
m,c,K值
抗剪强度
擦阻力（kPa）
水下（kPa）
水下（度）
（kPa）
1
16.0
---
---
---
m法
5.50
---
2
20.0
21.80
7.80
分算
m法
2.38
---
3
20.0
28.40
10.80
分算
m法
4.12
---
----------------------------------------------------------------------
[支锚信息]
----------------------------------------------------------------------
支锚道数
1
支锚
支锚类型
水平间距
竖向间距
入射角
总长
锚固段
道号
（m）
（m）
（°）
（m）
长度（m）
1
内撑
4.200
2.000
---
---
---
支锚
预加力
支锚刚度
锚固体
工况
锚固力
材料抗力
材料抗力
道号
（kN）
（MN/m）
直径（mm）
号
调整系数
（kN）
调整系数
1
0.00
110.60
---
2～
---
2200.00
1.00
----------------------------------------------------------------------
[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
水压力
主动土压力
被动土压力
被动土压力
调整系数
调整系数
调整系数
最大值（kPa）
1
素填土
分算
1.000
1.000
1.000
10000.000
2
淤泥质土
分算
1.000
1.000
1.000
10000.000
3
粘性土
分算
1.000
1.000
1.000
10000.000
----------------------------------------------------------------------
[工况信息]
----------------------------------------------------------------------
工况号
工况
深度
支锚
类型
（m）
道号
1
开挖
2.500
---
2
加撑
---
1.内撑
3
开挖
5.500
---
----------------------------------------------------------------------
[结构计算]
----------------------------------------------------------------------
各工况：
内力位移包络图：
地表沉降图：
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[钢板桩抗弯强度验算]
----------------------------------------------------------------------
比较各工况下支护剖面的内力包络图，钢板桩的最大弯矩值为120.67kN·m。
则：
MPa﹤
MPa
钢板桩的抗弯强度满足要求！
----------------------------------------------------------------------
[钢管内支撑的强度验算]
----------------------------------------------------------------------
钢管内支撑按照轴心受压杆件计算，比较各工况下支护剖面的土压力包络图的支撑反力输出结果，发现工况3中的支反力最大为360.25kN。
D426×8mm焊接钢管内支撑的计算长度为9.5m，截面积A=10510cm2，i=14.781cm，则：
长细比
，查表得，
，可得
MPa﹤
MPa
钢管内支撑强度满足要求！
----------------------------------------------------------------------
[围檩的强度验算]
----------------------------------------------------------------------
围檩采用双拼I36b工字钢，比较各工况下支护剖面的土压力包络图的支撑反力输出结果，发现工况3中的支反力最大为360.25kN。
将围檩视为单跨简支梁进行计算，跨距为4.2m，围檩上的均布荷载为：
kN，则：
kN·m
MPa﹤
MPa
钢围檩强度满足要求！
----------------------------------------------------------------------
[整体稳定验算]
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计算方法：
瑞典条分法
应力状态：
总应力法
条分法中的土条宽度:
0.40m
滑裂面数据
整体稳定安全系数Ks=1.699
圆弧半径（m）R=8.835
圆心坐标X（m）X=-1.920
圆心坐标Y（m）Y=2.525
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[抗倾覆稳定性验算]
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抗倾覆安全系数:
Mp——被动土压力及支点力对桩底的抗倾覆弯矩,对于内支撑支点力由内支撑抗压力
决定;对于锚杆或锚索，支点力为锚杆或锚索的锚固力和抗拉力的较小值。
Ma——主动土压力对桩底的倾覆弯矩。
注意：
锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。
工况1：
注意：
锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。
序号支锚类型材料抗力（kN/m）锚固力（kN/m）
1内撑0.000---
Ks=9.436>=1.200,满足规范要求。
工况2：
注意：
锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。
序号支锚类型材料抗力（kN/m）锚固力（kN/m）
1内撑523.810---
Ks=19.615>=1.200,满足规范要求。
工况3：
注意：
锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。
序号支锚类型材料抗力（kN/m）锚固力（kN/m）
1内撑523.810---
Ks=3.932>=1.200,满足规范要求。
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安全系数最小的工况号：
工况3。
最小安全Ks=3.932>=1.200,满足规范要求。
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[抗隆起验算]
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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》YB9258-97（冶金部）:
Ks=1.710>=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》YB9258-97（冶金部）:
Ks=1.882>=1.15,满足规范要求。
[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!
式中δ———基坑底面向上位移（mm）;
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）;
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）;
δ=117（mm）
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[承压水验算]
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式中Pcz———基坑开挖面以下至承压水层顶板间覆盖土的自重压力（kN/m2）;
Pwy———承压水层的水头压力（kN/m2）;
Ky———抗承压水头的稳定性安全系数，取1.5。
Ky=96.50/30.00=3.21>=1.05
基坑底部土抗承压水头稳定!
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[嵌固深度计算]
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嵌固深度计算参数：
嵌固深度系数
1.200
抗渗嵌固系数
1.200
嵌固深度计算过程：
按《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99单支点结构计算支点力和嵌固深度设计值hd：
1）按ea1k=ep1k确定出支护结构弯矩零点hc1=0.000
2）支点力Tc1可按下式计算：
hT1=3.500m
Tc1=53.120kN
3）hd按公式：
hp∑Epj+Tc1（hT1+hd）-βγ0ha∑Eai>=0确定
β=1.200，γ0=1.000
hp=2.512m，∑Epj=562.535kPa
ha=4.450m，∑Eai=355.567kPa
得到hd=5.800m，hd采用值为：
6.000m
6、结论：
根据现场提供的资料，对东莞虎门长堤路淤泥深度15m以内深基坑钢板桩支护结构进行检算，得到如下结论：
在设计荷载（包括土压力、水压力和设计超载）的作用下，该钢板桩围堰各构件的强度、整体稳定性、抗倾覆稳定性、抗隆起、承压水、嵌固深度等验算满足施工要求。
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