支护桩计算书.doc

新建杭州至长沙铁路客运专线工程浙江段

支护桩计算书

编 制： 王仁淑

复 核：

审 核：

中铁四局集团公司
五月
1.工程概况
汤溪特大桥于DK192+718处上跨既有沪昆线，新建铁路与既有铁路夹角19°,跨越处铁路宽13m，相应既有沪昆里程为K395+338，新线铁路采用门式墩＋24简支跨越，通行净空按7.96m考虑。
承台开挖施工时，因承台边线距离既有铁路距离较近，按1：1.5放坡开挖，开挖边坡线在安全线外，承台施工时必须对既有铁路做防护桩才干进行承台开挖。
2.支护桩的布置
根据营业线路基横断面结构尺寸、与基坑的位置关系、承台设计尺寸以及底设计标高，计划营业线安全放坡边线范围以内的基坑开挖采用支护桩进行防护，根据现场实测，汤溪特大桥邻近营业线基坑开挖深度均在5m范围以内。取离营业线最近，开挖深度为4.9米的371#墩K3桩作为设计计算依据。
3.支护桩的设计
支护桩采用φ1.00m挖孔桩，混凝土等级C30，桩身配筋根据开挖完毕时工况设计。支护桩采用人工挖孔，每开挖1m浇筑1m钢筋混凝土护壁，护壁混凝土等级C30，厚度20cm。护壁等强后进行下一层开挖，直至设计桩底。
4.工况计算
4.1.工况一
4.1.1.支护概况及布置图
开挖深度4.9m以内的基坑支护采用直径1.00m挖孔桩，设计桩长10m，其中基底以下锚固长度5 .1m，查阅《高速铁路设计规范（试行）》TB10621-2023,列车竖向荷载、铁路线路结构可换算成土柱，分布宽度3.3m，分布高度3.1m，距坑边距3.6m,
4.1.2.土压力的拟定
桩板墙所受的积极土压力采用公式：计算。
：积极土压力系数：

：计算点深度zj处自重竖向应力。
：基坑外侧任意深度附加竖向应力标准值。
：基坑外侧深度CD范围内附加竖向应力标准值。
桩板墙所受的被动土压力采用公式：计算。
：被动土压力系数：

4.1.3.支护桩简算
采用理正深基坑支护软件进行计算：
[ 支护方案 ]最大开挖深度4.90m
排桩支护

----------------------------------------------------------------------
[ 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
一级
基坑侧壁重要性系数γ0
1.00
基坑深度H(m)
4.900
嵌固深度(m)
5.100
桩顶标高(m)
0.000
桩截面类型
圆形
└桩直径(m)
1.000
桩间距(m)
1.500
混凝土强度等级
C30
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

60.500
0.000
3.300
3.600
---
---

----------------------------------------------------------------------
[ 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

----------------------------------------------------------------------
[ 土层信息 ]
----------------------------------------------------------------------
土层数
3
坑内加固土
否
内侧降水最终深度(m)
15.000
外侧水位深度(m)
15.000
弹性计算方法按土层指定
√
弹性法计算方法
---

----------------------------------------------------------------------
[ 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
2.14
18.0
---
3.00
15.00
2
粘性土
4.66
18.3
---
25.00
11.00
3
圆砾
3.30
25.0
---
30.00
13.00

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
25.0
---
---
---
m法
4.00
---
2
60.0
---
---
---
m法
10.00
---
3
140.0
---
---
---
m法
10.00
---

----------------------------------------------------------------------
[ 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
积极土压力
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
合算
1.000
1.000
1.000
10000.000
2
粘性土
分算
1.000
1.000
1.000
10000.000
3
圆砾
合算
1.000
1.000
1.000
10000.000

----------------------------------------------------------------------
[ 工况信息 ]
----------------------------------------------------------------------

工况
工况
深度
支锚
号
类型
(m)
道号
1
开挖
4.900
---

----------------------------------------------------------------------
[ 设计结果 ]
----------------------------------------------------------------------

----------------------------------------------------------------------
[ 结构计算 ]
----------------------------------------------------------------------
各工况：

内力位移包络图：

地表沉降图：

----------------------------------------------------------------------
[ 截面计算 ]
----------------------------------------------------------------------
[ 截面参数 ]
桩是否均匀配筋
是
混凝土保护层厚度(mm)
20
桩的纵筋级别
HRB335
桩的螺旋箍筋级别
HRB335
桩的螺旋箍筋间距(mm)
150
弯矩折减系数
0.85
剪力折减系数
1.00
荷载分项系数
1.25
配筋分段数
一段
各分段长度(m)
10.00

[ 内力取值 ]
段
内力类型
弹性法
经典法
内力
内力
号

计算值
计算值
设计值
实用值

基坑内侧最大弯矩(kN.m)
0.00
0.00
0.00
0.00
1
基坑外侧最大弯矩(kN.m)
217.91
148.40
231.52
231.52

最大剪力(kN)
106.69
70.85
133.37
133.37

段
选筋类型
级别
钢筋
实配[计算]面积
号

实配值
(mm2或mm2/m)
1
纵筋
HRB335
24D16
4825[4712]

箍筋
HRB335
D12@150
1508[1064]

加强箍筋
HRB335
D14@2023
154

----------------------------------------------------------------------
[ 整体稳定验算 ]
----------------------------------------------------------------------

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 = 2.065
圆弧半径(m) R = 8.559
圆心坐标X(m) X = -0.415
圆心坐标Y(m) Y = 3.341

----------------------------------------------------------------------
[ 抗倾覆稳定性验算 ]
----------------------------------------------------------------------
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——积极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：

Ks = 2.308 >= 1.200, 满足规范规定。
----------------------------------------------

----------------------------------------------------------------------
[ 抗隆起验算 ]
----------------------------------------------------------------------

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》YB 9258-97(冶金部):

Ks = 2.873 >= 1.1, 满足规范规定。

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》YB 9258-97(冶金部):

Ks = 3.262 >= 1.15, 满足规范规定。

[ 隆起量的计算 ]
注意：按以下公式计算的隆起量，假如为负值，按0解决!

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 = 61(mm)

----------------------------------------------------------------------
[ 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悬臂式支护结构计算嵌固深度hd值，规范公式如下
hp∑Epj - βγ0ha∑Eai>=0
β = 1.200 ， γ0 = 1.000
hp = 1.268m，∑Epj = 348.763 kPa
ha = 2.729m，∑Eai = 133.297 kPa
得到hd = 3.100m

[ 支护方案 ]最大开挖深度3.50m
排桩支护

----------------------------------------------------------------------
[ 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
一级
基坑侧壁重要性系数γ0
1.00
基坑深度H(m)
3.500
嵌固深度(m)
3.000
桩顶标高(m)
0.000
桩截面类型
圆形
└桩直径(m)
1.000
桩间距(m)
1.500
混凝土强度等级
C30
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

60.500
0.000
3.300
3.600
---
---

----------------------------------------------------------------------
[ 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

----------------------------------------------------------------------
[ 土层信息 ]
----------------------------------------------------------------------
土层数
2
坑内加固土
否
内侧降水最终深度(m)
15.000
外侧水位深度(m)
15.000
弹性计算方法按土层指定
√
弹性法计算方法
---

----------------------------------------------------------------------
[ 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
2.14
18.0
---
3.00
15.00
2
粘性土
4.66
18.3
---
25.00
11.00

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
25.0
---
---
---
m法
4.00
---
2
60.0
---
---
---
m法
10.00
---

----------------------------------------------------------------------
[ 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
积极土压力
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
合算
1.000
1.000
1.000
10000.000
2
粘性土
分算
1.000
1.000
1.000
10000.000

----------------------------------------------------------------------
[ 工况信息 ]
----------------------------------------------------------------------

工况
工况
深度
支锚
号
类型
(m)
道号
1
开挖
3.500
---

----------------------------------------------------------------------
[ 设计结果 ]
----------------------------------------------------------------------

----------------------------------------------------------------------
[ 结构计算 ]
----------------------------------------------------------------------

各工况：

内力位移包络图：

地表沉降图：

----------------------------------------------------------------------
[ 截面计算 ]
----------------------------------------------------------------------
[ 截面参数 ]
桩是否均匀配筋
是
混凝土保护层厚度(mm)
20
桩的纵筋级别
HRB335
桩的螺旋箍筋级别
HRB335
桩的螺旋箍筋间距(mm)
150
弯矩折减系数
0.85
剪力折减系数
1.00
荷载分项系数
1.25
配筋分段数
一段
各分段长度(m)
6.50

[ 内力取值 ]
段
内力类型
弹性法
经典法
内力
内力
号

计算值
计算值
设计值
实用值

基坑内侧最大弯矩(kN.m)
0.00
0.00
0.00
0.00
1
基坑外侧最大弯矩(kN.m)
60.81
47.95
64.61
64.61

最大剪力(kN)
46.14
23.39
57.67
57.67

段
选筋类型
级别
钢筋
实配[计算]面积
号

实配值
(mm2或mm2/m)
1
纵筋
HRB335
24D16
4825[4712]

箍筋
HRB335
D12@150
1508[1064]

加强箍筋
HRB335
D14@2023
154

----------------------------------------------------------------------
[ 整体稳定验算 ]
----------------------------------------------------------------------

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 = 1.651
圆弧半径(m) R = 7.669
圆心坐标X(m) X = 0.417
圆心坐标Y(m) Y = 4.647

----------------------------------------------------------------------
[ 抗倾覆稳定性验算 ]
----------------------------------------------------------------------
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——积极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：

Ks = 2.828 >= 1.200, 满足规范规定。
----------------------------------------------

----------------------------------------------------------------------
[ 抗隆起验算 ]
----------------------------------------------------------------------

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》YB 9258-97(冶金部):

Ks = 2.504 >= 1.1, 满足规范规定。

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》YB 9258-97(冶金部):

Ks = 2.834 >= 1.15, 满足规范规定。

[ 隆起量的计算 ]
注意：按以下公式计算的隆起量，假如为负值，按0解决!

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 = 75(mm)

----------------------------------------------------------------------
[ 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悬臂式支护结构计算嵌固深度hd值，规范公式如下
hp∑Epj - βγ0ha∑Eai>=0
β = 1.200 ， γ0 = 1.000
hp = 0.688m，∑Epj = 121.279 kPa
ha = 1.862m，∑Eai = 36.523 kPa
得到hd = 1.500m