污水沟槽拉森钢板桩设计.docx
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污水沟槽拉森钢板桩设计
佛山市三水区虹岭路西延线公路工程污水工程拉森钢板桩设计计算（W53W109段）
编制单位：
湖南对外建设集团有限公司佛山市三水区虹岭路西延线公路工程项目经理部
编制：
林**
复核：
审核：
日期：
20150924
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[编制依据]
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1、《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）；
2、《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012；
3、《06MS201》给水排水相关图集；
4、佛山市三水区虹岭路西延线公路工程污水工程相关设计图及变更设计图；
5、佛山市三水区虹岭路西延线公路工程施工图设计阶段工程地质勘察报告。
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[设计说明]
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1、污水沟槽开挖支护设计计算参考《基坑开挖或支护参考图》，取相关类型不利沟段W53~W109段，此污水开挖段为开放式双侧支护，本设计计算未进行整体计算，仅进行每延米单元计算；
2、W53~W109段工程地质数据就近采用ZK24孔位数据，最顶层土为路基填方（如有），且岩土数据按地勘素填土计取；
3、剪切指标取固结快剪，因数据为试验峰值，计算时乘以0.85的系数；
4、因部分岩土层地质数据不详，参照附近层不利值或以往经验值，其中中、粗砂内聚力取0kPa、内摩擦角取38度；
5、起始开挖工作层面按设计路面高程减0.99m计取，即与设计行车道路基顶面同步；
6、沟槽及井位基础形式参照《06MS201》相关图集，沟槽宽度暂按3.0m计取，数据变化时对横撑刚度有所影响；
7、未考虑降水效果，坑外水位按设计地下水位，坑内水位按明沟排水，随挖随降；
8、横撑按施加预加力考虑，计算时数据在50-100kN范围内按经验取值；
9、围檩采用28a型工字钢，抗弯验算单独分析（见《围檩验算表》）；
10、其它未详事宜见设计内容。
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[基本数据]
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[支护方案]
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连续墙支护
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[基本信息]
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规范与规程
《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012
内力计算方法
增量法
支护结构安全等级
二级
支护结构重要性系数γ0
1.00
基坑深度H（m）
5.180
嵌固深度（m）
7.320
墙顶标高（m）
-0.500
连续墙类型
L12mIV型拉森钢板桩
├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
└抗弯f（Mpa）
215
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
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[放坡信息]
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坡号
台宽（m）
坡高（m）
坡度系数
1
0.000
0.500
1.000
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[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
---
---
---
---
---
----------------------------------------------------------------------
[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
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[土层信息]
----------------------------------------------------------------------
土层数
6
坑内加固土
否
内侧降水最终深度（m）
5.180
外侧水位深度（m）
1.820
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）
0.000
弹性计算方法按土层指定
√
弹性法计算方法
---
基坑外侧土压力计算方法
主动
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[土层参数]
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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
2.42
19.2
9.2
16.80
9.50
2
淤泥质土
8.20
16.3
6.3
16.80
9.50
3
粘性土
11.60
18.6
8.6
---
---
4
强风化岩
9.60
19.5
9.5
---
---
5
强风化岩
3.30
19.5
9.5
---
---
6
强风化岩
4.30
19.5
9.5
---
---
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
0.1
16.80
9.50
合算
m法
2.54
---
2
0.1
16.80
9.50
合算
m法
2.54
---
3
0.1
32.20
24.60
合算
m法
12.86
---
4
0.1
32.20
24.60
分算
m法
12.86
---
5
0.1
32.20
24.60
分算
m法
12.86
---
6
0.1
32.20
24.60
分算
m法
12.86
---
----------------------------------------------------------------------
[支锚信息]
----------------------------------------------------------------------
支锚道数
2
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
φ300*δ10*L3000内撑
4.000
1.000
---
---
---
2
φ300*δ10*L3000内撑
4.000
3.000
---
---
---
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
60.00
1246.88
---
2～
---
1870315.75
1.00
2
60.00
1246.88
---
4～
---
1870315.75
1.00
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[土压力模型及系数调整]
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弹性法土压力模型:
经典法土压力模型:
层号
土类
水土
水压力
外侧土压力
外侧土压力
内侧土压力
内侧土压力
名称
调整系数
调整系数1
调整系数2
调整系数
最大值（kPa）
1
素填土
合算
1.000
1.000
1.000
1.000
10000.000
2
淤泥质土
合算
1.000
1.000
1.000
1.000
10000.000
3
粘性土
合算
1.000
1.000
1.000
1.000
10000.000
4
强风化岩
分算
1.000
1.000
1.000
1.000
10000.000
5
强风化岩
分算
1.000
1.000
1.000
1.000
10000.000
6
强风化岩
分算
1.000
1.000
1.000
1.000
10000.000
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[工况信息]
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工况
工况
深度
支锚
号
类型
（m）
道号
1
开挖
1.500
---
2
加撑
---
1.内撑
3
开挖
4.500
---
4
加撑
---
2.内撑
5
开挖
5.180
---
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[设计结果]
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[结构计算]
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各工况：
内力位移包络图：
地表沉降图：
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[截面计算]
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[截面参数]
弯矩折减系数
0.85
剪力折减系数
0.85
荷载分项系数
1.25
[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
1
基坑内侧最大弯矩（kN.m）
125.83
44.65
133.70
133.70
基坑外侧最大弯矩（kN.m）
46.10
92.76
48.98
48.98
最大剪力（kN）
64.20
47.51
68.21
68.21
[截面验算]
基坑内侧抗弯验算（不考虑轴力）
σnei=Mn/Wx
=133.699/（2200.000*10-6）
=60.772（MPa）基坑外侧抗弯验算（不考虑轴力）
σwai=Mw/Wx
=48.978/（2200.000*10-6）
=22.263（MPa）式中:
σwai———基坑外侧最大弯矩处的正应力（Mpa）;
σnei———基坑内侧最大弯矩处的正应力（Mpa）;
Mw———基坑外侧最大弯矩设计值（kN.m）;
Mn———基坑内侧最大弯矩设计值（kN.m）;
Wx———钢材对x轴的净截面模量（m3）;
f———钢材的抗弯强度设计值（Mpa）;
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[整体稳定验算]
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计算方法：
瑞典条分法
应力状态：
有效应力法
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=792.596
圆弧半径（m）R=7.685
圆心坐标X（m）X=-1.410
圆心坐标Y（m）Y=0.149
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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：
序号支锚类型材料抗力（kN/m）锚固力（kN/m）
1内撑0.000---
2内撑0.000---
Ks=2.658>=1.200,满足规范要求。
工况2：
序号支锚类型材料抗力（kN/m）锚固力（kN/m）
1内撑467578.938---
2内撑0.000---
Ks=1775.750>=1.200,满足规范要求。
工况3：
序号支锚类型材料抗力（kN/m）锚固力（kN/m）
1内撑467578.938---
2内撑0.000---
Ks=1774.254>=1.200,满足规范要求。
工况4：
序号支锚类型材料抗力（kN/m）锚固力（kN/m）
1内撑467578.938---
2内撑467578.938---
Ks=3084.800>=1.200,满足规范要求。
工况5：
序号支锚类型材料抗力（kN/m）锚固力（kN/m）
1内撑467578.938---
2内撑467578.938---
Ks=3084.575>=1.200,满足规范要求。
----------------------------------------------
安全系数最小的工况号：
工况1。
最小安全Ks=2.658>=1.200,满足规范要求。
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[抗隆起验算]
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1）从支护底部开始，逐层验算抗隆起稳定性，结果如下：
支护底部，验算抗隆起：
Ks=8.140≥1.600，抗隆起稳定性满足。
深度22.220处，验算抗隆起：
Ks=9.046≥1.600，抗隆起稳定性满足。
深度31.820处，验算抗隆起。
Ks=9.411≥1.600，抗隆起稳定性满足。
深度35.120处，验算抗隆起。
Ks=9.490≥1.600，抗隆起稳定性满足。
2）坑底抗隆起按以最下层支点为转动轴心的圆弧条分法计算，结果如下：
Ks=2.937≥1.900，坑底抗隆起稳定性满足。
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[嵌固深度计算]
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嵌固深度计算参数：
嵌固深度是否考虑内支撑作用
√
是否考虑坑底隆起稳定性
√
是否考虑最下层支点为轴心的圆弧稳定性
√
嵌固深度计算过程：
当地层不够时，软件是自动加深最后地层厚度（最多延伸100m）得到的结果。
1）嵌固深度构造要求：
依据《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012,
嵌固深度对于多支点支护结构ld不宜小于0.2h。
嵌固深度构造长度ld：
1.036m。
2）嵌固深度满足整体滑动稳定性要求：
按《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012圆弧滑动简单条分法计算嵌固深度：
圆心（-36.564，65.855），半径=75.520m，对应的安全系数Ks=2920.658≥1.300
嵌固深度计算值ld=0.000m。
3）嵌固深度满足坑底抗隆起要求：
符合坑底抗隆起的嵌固深度ld=3.400m
4）嵌固深度满足以最下层支点为轴心的圆弧滑动稳定性要求：
符合以最下层支点为轴心的圆弧滑动稳定的嵌固深度ld=5.600m。
满足以上要求的嵌固深度ld计算值=5.600m，ld采用值=7.320m。
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[嵌固段基坑内侧土反力验算]
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工况1：
Ps=699.130≤Ep=2298.676，土反力满足要求。
工况2：
Ps=688.692≤Ep=2298.676，土反力满足要求。
工况3：
Ps=592.226≤Ep=1392.210，土反力满足要求。
工况4：
Ps=586.041≤Ep=1392.210，土反力满足要求。
工况5：
Ps=541.019≤Ep=1225.269，土反力满足要求。
式中：
Ps为作用在挡土构件嵌固段上的基坑内侧土反力合力（kN）；
Ep为作用在挡土构件嵌固段上的被动土压力合力（kN）。
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