K86-094.6拉森Ⅳ钢板桩深基坑支护计算书.doc

K86+094.6 1-5.0m钢筋混凝土盖板箱涵接长防护计算书

一、工程概况
K86+094.6为1-5.0m钢筋混凝土盖板接长箱涵。涵洞在接长时，要先拆除入口梯形节盖板、翼墙及基础，利用入口梯形节墙身和基础，反拼梯形节墙身及基础。在拆除前，要对路基本体进行钢板桩防护和对轨道进行加强。
二、水文地质情况
1、地质情况
序号
层深
底层描述
基本承载力kpa
1
0-5.8
粉砂，浅黄色，潮湿，稍密，主要矿物成分为长石、石英，顶部0.4m含少量植物根系。
100
2
5.8-7.8
黏土，灰褐色，硬塑，含有少量黄色锈斑，其中7.4-7.8m为粉土夹层。
120
3
7.8-15.0
细纱，浅黄色，潮湿11.2m以下为饱和，中密，主要矿物成分为长石、石英，夹有少量云母。
150
2、地下水位
涵位出地面高程为40.22m，稳定地下水位为29.02m。
三、拉森Ⅳ钢板桩防护
既有线露肩标高为45.44m，新旧涵洞接缝距既有线中心2.99m，拉森钢板桩从新旧涵洞接缝处往外插打，防护高度与既有线路肩高度一致，并在桩顶设置地锚，较少路基变形。考虑到列车经过的动载完全由D型钢便梁承受，所以在建模时，不考虑钢板桩顶上的荷载。
1、防护示意图
钢板桩桩顶距地面6m，考虑到挡土的效果，桩顶外露土体0.2m，所以钢板桩外露量为6.2m。既有线填料按照碎石图考虑，层厚6.0m。

2、模型基本参数
1） 基本信息
内力计算方法
增量法
规范与规程
《建筑基坑支护技术规程》 JGJ 120-99
基坑等级
二级
基坑侧壁重要性系数γ0
1.00
基坑深度H(m)
6.200
嵌固深度(m)
8.000
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)
100.00
├每延米板桩壁惯性矩I(cm4)
39600.00
└每延米板桩抗弯模量W(cm3)
400.00
有无冠梁
无
放坡级数
1
超载个数
1
支护结构上的水平集中力
0

2） 放坡信息
坡号
台宽(m)
坡高(m)
坡度系数
1
2.270
0.200
1.500

3）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

0.000
---
---
---
---
---

4）附加水平力信息
水平力
作用类型
水平力值
作用深度
是否参与
是否参与
序号

(kN)
(m)
倾覆稳定
整体稳定

5）土层信息
土层数
4
坑内加固土
否
内侧降水最终深度(m)
17.400
外侧水位深度(m)
17.400
内侧水位是否随开挖过程变化
否
内侧水位距开挖面距离(m)
---
弹性计算方法按土层指定
ㄨ
弹性法计算方法
m法

6） 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
碎石
6.00
21.0
---
27.00
14.60
2
粉砂
5.80
17.0
---
15.00
11.00
3
粘性土
2.00
17.0
---
15.00
9.60
4
细砂
7.20
18.0
8.0
22.00
12.60

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
40.0
---
---
---
m法
10.00
---
2
25.0
---
---
---
m法
2.82
---
3
35.0
---
---
---
m法
2.38
---
4
60.0
22.00
12.60
分算
m法
4.12
---
7）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
0.500
0.200
---
---
---

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
1.00
30.00
---
2～
---
100.00
1.00
8）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
碎石
合算
1.000
1.000
1.000
10000.000
2
粉砂
合算
1.000
1.000
1.000
10000.000
3
粘性土
合算
1.000
1.000
1.000
10000.000
4
细砂
分算
1.000
1.000
1.000
10000.000

9）工况信息
工况
工况
深度
支锚
号
类型
(m)
道号
1
开挖
0.200
---
2
加撑
---
1.内撑
3
开挖
6.200
---
3计算结果
1）各工况：

2）内力位移包络图：

3）地表沉降图：

4）嵌固深度计算嵌固深度计算参数：
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》 JGJ 120-99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 = 1.072
2) 支点力Tc1可按下式计算：

hT1 = 6.000m
Tc1 = 17.313 kN
3) hd按公式：hp∑Epj + Tc1(hT1+hd) - βγ0ha∑Eai>=0确定
β = 1.200 ， γ0 = 1.000
hp = 2.511m，∑Epj = 752.245 kPa
ha = 3.719m，∑Eai = 469.786 kPa
得到hd = 6.472m，hd采用值为：8.000m
综上所述，采用15m长拉森Ⅳ钢板桩进行支挡。外露地面6.2m，打入地面以下8.8m，最大沉降量42mm，满足施工要求。
四、D20型钢便梁防护
1、D20钢便梁承载力的检算
本涵与线路法线方向相交32.59º。线路防护采用D20钢便梁进行防护。D20便梁最大跨度为20.1m，而本涵临时支撑桩基础顺线路方向间距12m，所以使用D20便梁对线路加强不需要检算。
2、挖孔桩基础承载力检算
根据《铁路路基设计规范》（TB10001-2005)附录A中列车和轨道荷载换算土柱高度和分布宽度表中，既有邯济线按照速度80km/h、重型轨道、P50轨、道床厚度为50cm、Ⅱ型枕确定，分布宽度为3.5m，荷载强度为60.1KPa，换算土柱高度：当γ=18Kn/m3时，土柱高度为3.4m；当γ=19Kn/m3时，土柱高度为3.2m；当γ=20Kn/m3时，土柱高度为3.0m；当γ=21Kn/m3时，土柱高度为2.9m；γ取值根据规范规定细粒土（有机类土除外）取18或19Kn/m3，砂类土取19或20Kn/m3，碎石类、砾石类土取20或21Kn/m3。
列车荷载Q=60.1×3.5×12=2524.2KN，完全由4根直径1.25m桩基临时支撑承担，每根桩基础承载631.1KN。
根据《建筑桩基技术规程》（JGJ94-2008）P19查得，一般直径桩的单桩竖向极限承载力特征值为：
Quk=Qsk+Qpk=U∑qsikli+qpkAp
式中：Qsk-单桩总极限侧阻力特征值
Qpk-单桩总极限侧阻力特征值
U-桩身周长，本式中取U=3.14×1.25=3.925m
qsik-桩侧第i层土的极限侧阻力特征值，如无当地经验值，可按《建筑桩基技术规程》查表5.3.5-1，填土（既有线路堤）取20kpa，粉砂土取22kpa，黏土取21kpa，细砂土取22kpa。
li-桩穿越第i层土的厚度
qpk-极限端阻力特征值，如无当地经验值，可按《建筑桩基技术规程》查表5.3.5-2
Ap=桩端面积，本式中取Ap=3.14×1.25×1.25/4=1.23㎡
挖孔桩按照挖孔深度计算其容许承载力，本计算中容许承载力按照631.1KN取值，安全系数取2.0。
2×631.1= Qsk+Qpk=U∑qsikli+qpkAp
=3.925×∑（6×20+5.8×22+ X×21）+120×1.23
解得：X=1.74m
因此，挖孔桩深度h=6+5.8+1.74=13.54m。