拉森钢板桩支护方案计算书.doc

1、桂林市西二环路道路建设工程二合同段项目经理部 方案计算书第 1 页，共 7 页桂林市西二环路道路建设工程排水管道深基坑开挖施工方案计算书一、工程概况桂林市西二环路二合同段污水管道工程的起点 K12655，终点 K17748，埋设管道为聚氯乙烯双壁波纹管（500）和钢筋砼管（800） ，基础采用粗砂垫层，基础至管顶上 50cm 范围为粗砂回填，其上为级配碎石回填至路床；起点管道底部标高为150.277m，管道平均埋深为 5.2 米左右，最深为 7.8 米，地下水位较高， 其中有局部里程段 3.5m 厚土层以下是流沙层，开挖时垮塌较严重，为防止开挖时坍塌事故发生，特制定该方案，施工范围为 K12+

2、655K14+724 段左侧污水管。本段施工段地质为松散耕土、粉质粘土，地下水位高，遇水容易形成流砂。二、方案计算依据1、 桂林市西二环路道路建设工程（二期）施工图设计第三册（修改版-B） （桂林市市政综合设计院） 。2、 市政排水管道工程及附属设施 （06MS201） 。3、 埋地聚乙烯排水管管道工程技术规程 （CECS164:2004） 。4、 钢结构施工计算手册 （中国建筑工业出版社） 。5、 简明施工计算手册 （中国建筑工业出版社） 。三、施工方案简述1、钢板桩支护布置钢板桩采用拉森 ISP-型钢板桩，其长度为 12 米/根，每个施工段 50m 需 260 根钢板桩。根据施工段一般稳定

3、水位 154.0m 和目前水位情况，取施工水位为 154.00m。根据管沟开挖深度（4.7m） ，钢板桩支护设置 1 道型钢圈梁和支撑。以 K14+100 左侧排污管道桂林市西二环路道路建设工程二合同段项目经理部 方案计算书第 2 页，共 7 页钢板桩支护为例，桩顶标高为 157.83m，桩底标高为 148.83m，依次穿越松散耕土粉质粘土层。2、钢板桩结构尺寸及截面参数拉森 ISP-型钢板桩计算参数如下表所示：尺寸（mm） 每块钢板桩型号有效幅宽 b有效高度 h厚度 t截面积 A单根 cm2惯性矩 Ix单根 cm4截面抵抗矩 W单根 cm3单位净重 kg/mISP-型 400 180 15.

4、5 98.70 3.970 336 76.96四、计算假设1、根据设计图纸中地勘资料提供的土层描述，本计算中土层参数按经验取值如下（K14+100 钢板桩支护处）：土层编号土层名称土层顶 标高（m）土层底标高（m）容 重（kN/m 3）内摩擦角（ o）粘聚力（kPa）2 耕 土 157.33 156.83 17.5 5 85-1 粉质粘土 156.83 148.83 19 15 40加权平均 18.25 10 24则计算取值：=18 KN/m 3 ，=15 0 ，c=10 KPa 。2、支护计算水位按 154.00m 考虑。3、计算时按照支护周边均为土体进行计算，不考虑空隙水压力及土体浮容重,

5、同时不扣减由土体粘聚力与钢板桩之间产生的摩擦力。五、钢板桩围堰计算1、内力计算本工程土压力计算采用钢板桩全部承受的主动土压力视为有效主动土压力。以地面桂林市西二环路道路建设工程二合同段项目经理部 方案计算书第 3 页，共 7 页标高 157.330m 为基准，计算各高度点的有效土压力。地面超载按照 30t 考虑，换算后为5KN/m2，换算为土高度 h0=q/5/18=0.28m。1.1 主动、被动土压力系数 76.0,589.0)214(KatgKa3.1,6.)(ptp1.2 有效主动土压力计算（受力分布图如下）按照各工况（一道支撑）进行受力计算，具体如下： H=5.20X0X2.50A、在

6、标高 157.33m 位置时的土压力强度（地面处） 22/97.)154(8.01mKNtgPB、在标高 156.33m 位置时的土压力强度（支撑处）桂林市西二环路道路建设工程二合同段项目经理部 方案计算书第 4 页，共 7 页22/17.4)5()8.0(12 mKNtgPC、在标高 152.63m 位置时的土压力强度（基底部） 22/80.5)14()7.8.0(13tg1.3 支撑层数及间距按照等弯矩布置确定各层支撑的间距，则拉森 ISP-型钢板桩顶部悬臂端的最大允许跨度为： mcKaWh 85.29.458.01243633 m85.20h16.3.1施工时考虑放管空间位置，确定采用布

7、置一层支撑，即从自然地面下 2m 设置20a桂林市西二环路道路建设工程二合同段项目经理部 方案计算书第 5 页，共 7 页工字钢围檩，加 203 钢管横撑；自钢板桩顶下为 1 道围囹支撑。1.4 施工工况下围檩计算围檩受力（采用近似法计算）公式：Rn 处土压力 qn=(Pn+Pn-1)/2h1/2+(Pn+Pn+1)/2h2/2，则计算如下：mKNq/78.1320.8.17.4开挖到基底标高时土压力最大，为最不利工况，土压力均布荷载为 13.78KN/m，则此时钢板桩所受的最大弯矩为 ，拉森mKNlqM503.178.3125.0125.02maxISP-型钢板桩抗弯截面模量为 ,则钢板桩所

8、受最大弯曲应力为：34c，完全满足要求。paWM2059.7204315.max61.5 钢板桩最小入土深度计算入土深度控制是钢板桩设计计算的关键，本方案为验证相关计算规则的合理性及准确性，采用两种计算方法进行验算后对照复核。桂林市西二环路道路建设工程二合同段项目经理部 方案计算书第 6 页，共 7 页270680采用盾恩近似法计算如上简化后土压力分布图，假定作用在板桩 EG段上的荷载 EHJG一半传至 E 点上，另一半由坑底土压力 FGR承受，由几何平衡关系可得入土深度计算公式： 24)(21)(21xKapxhKaH即 ,代入相关数据计算可得：04Hhp,即钢板桩在基底以下入土深度大于 4

9、.12m 时mxx12.,047.2109.求 解 得就能满足要求。综合以上两种计算方法结果，为安全起见,取验算最大值 4.12m 并考虑 1.5 倍安全系数，则 X=4.121.5=6.18m,本施工方案采用 12m 长钢板桩，桩顶标高为 157.83m,基底标高为 152.63m,入土深度=12-(157.83-152.63)=6.8m6.18m,完全满足要求。2、内支撑受力检算3.1 内支撑及围檩设计如前图所示,选择荷载最大的围檩位置进行验算,该处土压力桂林市西二环路道路建设工程二合同段项目经理部 方案计算书第 7 页，共 7 页q=24.17KN/m，取跨度最大的两跨不等距连续梁检算，

10、按照方案设计围檩选择 I20a，工字钢 ，取系数 =0.125，则在静载时：MPafcmW20,1783mKNM25.7.45.0ax，故围檩抗弯强度满足要求。Pafa08.61217.93.2 内支撑设计围檩处内支撑采用 203mm 钢管，钢管壁厚 10mm, , ,mD203d183,96.214832042 dDi,22 .01. mA 344 81.762380.32DdW根据长细比 ，查钢结构设计规范附表得稳定系数 。19.6.il 216.0自重弯矩： mKNqlM32.08422max，满足要求。MPafPaWAN 209.18.7469.621.043ax 经过上述计算，本方案钢板桩支护设计检算是符合要求的，安全性能可靠。