1、穂莞深城际轨道交通新塘至洪梅段 SZH-6 标 框架桥钢板桩支护验算书0钢板桩支护验算计算书一、工程概况本标段的三座框架桥。位于穂莞深城际铁路新塘至洪梅段中堂动车所内。桥址区属于珠江三角洲滨海平原区，地势平坦。主要用于河涌排洪。JXDK1+676 框架桥（1*15m-5m）与中堂运用所正线斜交 67，全桥长 18.03m，斜宽 167.76m，底板厚 1.2m，边墙厚 0.8m，顶板厚 0.9m，全桥为一跨结构；地表标高为 1.9-2.2m，基坑底标高-2.48m-2.31m，基坑开挖深度 4.2m4.5m。二、钢板桩支护结构施工方案我局管段穗莞深城际 SZH-6 标，桥位均处于软土及水涌中，
2、框架桥基坑开挖均采用钢板桩支护；河涌段水位较浅，先设草袋围堰施工框架桥基础，开挖时再设钢板桩支护。支护墙体采用 9m 长钢板桩，钢板桩基坑顶处设置 300*300 的 H 型钢围檩，支撑体系采用内支撑形式，采用 325*6mm 钢管，长 18.6m，间距 6m。1、钢板桩支护1）钢板桩的选用采用拉森型钢板桩（B400mm，H=125mm，t13mm） 。考虑地质情况和开挖深度的需要，施工采用浅埋单层支点排桩墙，选用 9m 长度的钢板桩。2、钢板桩的插打总体施工流程：施工准备测量定位打钢板桩钢板桩合拢钢板桩外拉锚清底封底垫层底板施工脚手架架设顶板、边墙施工钢板桩围堰拆除。钢板桩采用逐片插打逐渐纠
3、偏直至合拢，插打时利用挖掘机或吊车附带钢丝绳吊起后，液压振动捶夹板夹住钢板桩到位，按要求沿框架桥四周每边外放 1.5 米要求,振动锤边振动边插打。为了确保插打位置准确，第一片钢板桩要从两个互相垂直的方向同时控制，确保其垂直度在 0.5%内，然后以此为基础向两边插打。考虑到水位高的因素，转交处使用特制角桩插打，整个钢板桩形成一个整体，达到安全止水的最佳效果。3、钢支撑结构形式为了确保基坑开挖及钢板桩安全可靠，钢板桩墙体支撑体系尤为重要。具体支撑及安装位置见附图 1，支撑结构材料如下：穂莞深城际轨道交通新塘至洪梅段 SZH-6 标 框架桥钢板桩支护验算书11）钢板桩支护墙体坡顶处采用 300*30
4、0 的 H 型钢围檩，每个对角采用三块300mm300mm10mm 钢板连接；对角斜撑采用两 300*300 的 H 型钢，对角处用四块250mm250mm10mm 钢板连接。在钢板桩竖向放出围檩安装位置，每隔 3m 焊接牛腿1 个。2）钢板桩支撑体系采用内支撑，支撑体系采用 325*6mm 钢管，长 18.6m，间距 6m。三、参数信息1、钢板桩长 9m，拉森钢板桩的主要性能参数见下表：拉森钢板桩技术参数表钢板桩示意图及钢板桩围堰示意图见下图。穂莞深城际轨道交通新塘至洪梅段 SZH-6 标 框架桥钢板桩支护验算书2钢板桩锁口2、地质参数1)土层分布情况：第一层：（1） ，Q4ml 素填土，厚
5、度约 0.31.5m；第二层：（2）1，Q4alm 淤泥，流塑，I,0=40kPa，厚度约 6.26.9m，天然密度 =1.6 (g/cm3) ，粘聚力 c=5.25 KPa，内摩擦角 =8.37；（1）淤泥质土的容重值 ：16KN/m3 ；内摩擦角值 ：8.37；粘聚力 C=5.25KPa。参考中交一局桥梁施工地勘报告土层物理力学性能指标资料取值。第三层：（2）5-2，Q4alm 粉质黏土，可塑，,0=140kPa，厚度约3.84.9m。淤泥质土的容重值 ：18KN/m3 ；内摩擦角值 ：22；粘聚力 C=23KPa。注：摘自百度文库粉质粘土物理力学性质表穂莞深城际轨道交通新塘至洪梅段 SZ
6、H-6 标 框架桥钢板桩支护验算书3经各层土加权平均，土的密度 =1.68(g/cm3) ，粘聚力 c=12.66 KPa，内摩擦角 =14.06。3、荷载参数基坑顶边有土方、材料、混凝土运输等，综合考虑荷载 q=20 KPa。四、钢板桩插入深度1、地面荷载 q=20 KPa。2、基坑开挖深度本框架桥中，开挖深度 4.2-4.5m。详见附图基坑防护结构立面图。3、主动土压力系数 Ka =tan（45-18.28/2）=0.52, 0.72；Ka按市政工程施工计算实用手册(以下计算公式均来自本手册)式（37-36）计算被动土压力系数，=2 /3，被动土压力内摩擦角取 1.3 系数（土的内摩擦角
7、可 酌情调整有桩基的板桩墙内侧，在密集群桩深度范围内，乘以 1.21.4） ， =1.3n=18.28；=2 /3=9.37；Kp= =2.41sin）（sin-co1）根据朗金土压力理论：最大主动土压力强度 式 1；aaa kcxhe2)(最大被动土压力强度 式 2；pppk基坑开挖深度；h钢板桩入土深度；x2）最大主动土压力式 3；)(1xheEaa式 4；aqk式 5；xepp21取支撑点 ；得0MA穂莞深城际轨道交通新塘至洪梅段 SZH-6 标 框架桥钢板桩支护验算书4 000 322132 hxEhxEhxE pqa式 6；其中 为内支撑距钢板桩顶面距离，根据现场实际情况，本工程取
8、=0m。0h 03）支撑反力 Ta根据平衡得支撑反力 Ta=Ea+Eq-Ep式 7；2、浅埋单层支点桩墙顶端支撑法计算 Eqap qTA最大主动土压力强度 =8.74*（4.5+x）-aaa kckxhe2)(18.23 Kpa最大被动土压力强度 =40.49x+39.246 Kpappp即：；xxxheEaa 5.41295.437)(212；kqa10；xxeEpp 623.9245.21将以上公式代入式 6，解一元三次方程得钢板桩入土深度 =2.2m，x穂莞深城际轨道交通新塘至洪梅段 SZH-6 标 框架桥钢板桩支护验算书5施工时尚应乘以 K=1.1-1.5,本工程取 K=1.2，则钢板
9、桩长=4.5+1.2*2.2=7.14m。施工时取 9m 长钢板桩即可。取钢板桩插入深度 x=2.2 m，所以： =135.065KN/m；xxxheEaa 5.41295.437)(212=69.68KN/m；kqa0=141.156 KN/m；xxeEpp 623.19245.21故 TA=Ea+Eq-Ep=63.59KN/m；6、求最大弯矩 Mmax和钢板桩选型最大弯矩发生于剪力为零处，设从墙顶往下 y 处剪力为零，则0-yqK21aaR求得 y=2.39mMmax= 3a2a0a y61-qK）h-y（R求得 Mmax=88.38KNm/m即每延米墙体承受的最大弯矩为 88.38 KN
10、m/m，发生于墙顶下 2.39m根据求得的最大弯矩和板桩材料的容许应力（参见公路桥梁钢结构及木结构设计规范 ，一般取f=170-200 N/mm 2） ， 即可选择板桩的截面、型号。最大应力计算值 = M/W=88380/1340*1=65.96 N/mm 2170 N/mm2其中 -钢板桩截面抵抗矩折减系数，当桩顶设有整体围檩时取 =1，不设置时取 =0.7；选择拉森 型钢板桩。五、围檩、内支撑验算1）钢围檩拟采用 300*300 的 H 型钢，支撑体系采用 325*6mm 钢管，详见基坑防护支撑布置图，首先施工钢板桩，围檩、内支撑等随开挖随施工。穂莞深城际轨道交通新塘至洪梅段 SZH-6
11、标 框架桥钢板桩支护验算书62）本次验算取外拉锚的间距 l=6m，简略计算如下图：作用线荷载 q=T A=63.59kN/m；最大弯矩 M=0.1ql2=0.1*63.59*62=228.924kNm；300*300 的 H 型钢最大弯曲应力： 2236max 15N/mN/m1.710*7924.8WM满足强度要求；300*300 的 H 型钢刚度： mfmEIqlf 154067.120*2510*.2156930444 满足刚度要求。(2)内支撑强度验算：内支撑采用 325*6mm 钢管，单根的轴力为 N=63.59*6=381.54kN.325 钢管最大弯曲应力： 223 15N/mN
12、/m45.6601*54.8AN其中截面抵抗矩 A=（d 外 2-d 内 2）/4=6013mm 2满足强度要求；六、基坑底部隆起稳定性计算支撑式支挡结构，其嵌固深度应满足坑底隆起稳定性要求，抗隆起稳定性可按下列公式验算：qDhcNKL)(012 穂莞深城际轨道交通新塘至洪梅段 SZH-6 标 框架桥钢板桩支护验算书7式中： D墙体插入深度 (m)；h0基坑开挖深度(m)；q地面以上均布荷载(kPa)；c支护墙底处的地基土粘聚力(kPa) 1基坑外地表至墙底，各土层天然重度的加权平均值(kN/m 3)； 2基坑外地表至墙底，各土层天然重度的加权平均值(kN/m 3)；Ncp、 Nqp地基极限承
13、载力系数；用普朗特尔公式， Ncp、 Nqp如下： tan2)45(tanePqta/)1(qpcpN支护墙底处土的内摩擦角( 0)KL抗隆起安全系数；考虑图中 AB面上抗剪强度抵抗隆起作用未考虑，固安全系数 KL可取低一些，要求 KL1.11.2。计算隆起稳定性示意图查地勘报告有各土层物理力学指标：天然容重 1=1.68(g/cm3)， 2=1.72(g/cm3)。支护墙底处土的内摩擦角值 ：22；粘聚力 C=23KPa。钢板桩插到第三层：（2）5-2，Q4alm 粉质黏土即停止，地面超载 q0=20kN/m2。穂莞深城际轨道交通新塘至洪梅段 SZH-6 标 框架桥钢板桩支护验算书8代入以上各项数据有 tan2)45(taneNPq求得 Nqp=7.82ta/)1(qpcp=16.88基坑开挖深度为 h0=4.5m，插入土深度 D=4.2 m。 2.173520).45(8.168163727)(012 qDcNKL经以上计算钢板满足坑底隆起稳定性要求。
