拉森钢板桩基坑支护方案设计和计算.docx
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拉森钢板桩基坑支护方案设计和计算
3、拉森钢板桩基坑支护方案设计和计算
3.1、基本情况
城展路环城河桥桥台位于河岸上，基坑开挖深度较小；桥墩长
24m宽1.7m，右偏角90°,系梁底标高为0.0m，河床底标高0.0m,
因此基坑底部尺寸考虑1m施工操作面要求，布置为长26m宽3.7m，
不需土方开挖。
环城河常水位2.6m,1/20洪水位3.27m，河床底标高0.0m，河底为淤泥土。
考虑选择枯水期施工，堰顶标高为3.5m。
3.2、支护方案设计
支护采用拉森钢板桩围堰支护，围堰平行河岸布置，平面布置详见附图。
堰体采用拉森钢板桩W型，桩长12米，内部水平围檩由单
根（500x300mmH型钢组成，支撑杆设置在钢板桩顶部，由直径为600mm壁厚为8mm钢管组成。
整个基坑开挖完成后，沿基坑四周挖出一条200x200mn排水沟，在基坑对角设500X500x500mn集水坑，用泥浆泵将集水坑内渗水及时排出基坑。
布置图：
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4、基坑稳定性验算
4.1、桥墩基坑稳定性验算
钢板桩长度为12米，桩顶支撑，标高3.5米，入土长度8.5米
基坑开挖宽度26米，坑底标高0.0米。
基坑采用拉森钢板桩支护，围檩由单根（500x300mmH型钢组成，设单道桩顶支撑，支撑采用直径为600mm壁厚为8mn钢管作为支撑导梁，钢管与H型钢进行嵌固相连并焊接。
验算钢板桩长度，选择钢板桩和导梁型号，验算基底
稳定性。
采用理正深基坑软件对支护结构和围囹支撑体系等变形与内力
整体计算分析；支护结构的抗倾覆稳定性、抗隆起、抗管涌、嵌固深
度采用理正深基坑支护结构设计软件单元计算进行分析。
4.1.1、设计标准及参数
1、基坑设计等级及设计系数
二级，重要性系数：
1.0；
支护结构结构重要性系数：
1.0；
构件计算综合性系数：
1.25。
2、材料力学性能指标
序号
材料名称/规格
使用部位
强度设计值（Mpa）
抗拉、压、弯
抗剪
承压
1
500x300mm!
型钢（Q235）
腰梁
215
125
325
2
D600mr钢管（Q235）
内支撑
215
125
325
3
钢板桩W
桩
295
4.1.2、施工工况定义
1、单元分析工况定义
（1）、工况1:
打钢板桩，水面以下3.5m;
（2）、工况2:
在桩顶以下0.5m处安装第一道内支撑;
（3）、工况3:
抽水；
2、单元计算
［支护方案］
连续墙支护
［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》JGJ120-99
基坑等级
二级
基坑侧壁重要性系数丫0
1.00
基坑深度H（m）
3.500
嵌固深度（m）
8.500
墙顶标咼（m）
0.000
连续墙类型
钢板桩
卜每延米板桩截面面积
A（cm2）
236.00
卜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
有无冠梁
无
放坡级数
0
超载个数
0
支护结构上的水平集中力
0
].JH!
丄
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c=切
0=（1.0
讪
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工M
［附加水平力信息］
水平
作用类
水平力
作用深
是否参
是否参
力
型
值
度
与
与
序号
（kN）
（m）
倾覆稳
疋
整体稳
疋
［土层信息］
［土层数
3
坑内加固土
否
内侧降水最终深度（m）
3.500
外侧水位深度（m）
0.000
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
X
弹性法计算方法
m法
［土层参数］
层号
土类名称
层厚
（m）
重度
（kN/m3）
浮重度
3
（kN/m）
粘聚力
（kPa）
内摩擦角
（度）
1
杂填土
3.50
10.0
0.0
0.00
0.00
2
淤泥质土
3.72
16.9[
6.9
---
---
3
淤泥
10.50
15.8
5.8
---
---
层号
与锚固体摩
擦阻力（kPa）
粘聚力
水下（kPa）
内摩擦角水下（度）
水土
计算方法
m,c,K值
抗剪强度
（kPa）
1
S'
0.00
0.00
合算
m法
0.00
---
2
15.0
8.50
11.80
合算
m法
1.49
---
3
12.0
8.00
7.70
合算
m法
0.63
---
支锚道号
支锚类型
水平间距
（m）
竖向间距
（m）
入射角
（°）
总长
（m）
锚固段
长度（m）
1
内撑
1.000
0.500
---
---
---
支锚道数1
支锚道号
预加力
（kN）
支锚刚度
（MN/m）
锚固体直径（mm）
工况
号
锚固力调整系数
材料抗力
（kN）
材料抗力调整系数
1
0.00
1281.00
---
2〜
---
4062.00
r1.00
支锚道数
1
［支锚信息］
［土压力模型及系数调整］
层号
土类名称
水土
水压力调整系数
主动土压力调整系数
被动土压力调整系数
被动土压力
最大值（kPa）
1
杂填土
合算
1.000
1.000
1.000
10000.000
2
淤泥质土
合算
1.000
1.000
1.000
10000.000
3
淤泥
合算
1.000
1.000
1.000
10000.000
弹性法土压力模型
经典法土压力模型
q。
UILL
吉
kw
\
眾分布
IW
［工况信息］
工况号
工况类型
深度
（m）
支锚道号
1
开挖
1.000
---
2
加撑
---
1.内撑
3
开挖
3.500
---
［设计结果］
［结构计算］
各工况:
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（-41l3>--（33£iD
H13.Be—m刚
C-5.93）—
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内力位移包络图:
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地表沉降图:
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舫必
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［抗倾覆稳定性验算］
抗倾覆安全系数
M——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。
M——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:
锚固力（kN/m）
注意：
锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。
序号支锚类型材料抗力（kN/m）
1内撑0.000
4709.4340.000
Ks
2200.490
Ks=2.140>=1.200,满足规范要求。
工况2：
注意：
锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。
序号支锚类型材料抗力（kN/m）锚固力（kN/m）
1内撑4062.000---
4709.43446713.000
Ks
2200.490Ks=23.368>=1.200,满足规范要求。
工况3：
注意：
锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。
序号支锚类型材料抗力（kN/m）锚固力（kN/m）
1内撑4062.000---
3108.78246713.000
Ks
2200.490
Ks=22.641>=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=2.140>=1.200,满足规范要求。
［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》
YB9258-97（冶金部）:
[jDNqcNc
H■D-q
o
tan45
2
1
Nq-1
2
3.142tan7.700
e=2.002
tanY
=（
7.700
tan45
2
1
2.002-1=7.414
tan7.700
16.2818.5002.0028.0007.414
14.4493.5008.5000.000
Ks=1.940>=1.1,满足规范要求。
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》
YB9258-97（冶金部）:
Ks
Nq
Nq
Nc
Ks
『DNqcNc
cos45
2
2
Nc
o
7.700
cos45亠
2
=2.144
16.281
一1】8464
tan7.700
8.5002.1448.0008.464
14.4493.5008.500-0.000
Ks=2.101>=1.15,满足规范要求。
［隆起量的计算］注意：
按以下公式计算的隆起量，如果为负值，按0处理！
n-0.5
8751D0.040.54
ihi■q!
-125一!
亠6.37,ctan
36i=1H
式中S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）;
0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）;
875-135.00.0
36
125
8.5
3.5
-0.5
-0.04、.
6.3714.48.0tan7.70
-0.54
S=32（mm）
［抗管涌验算］
抗管涌稳定安全系数（K>=1.5）:
式中丫0侧壁重要性系数；
丫'土的有效重度（kN/m3）；
丫w地下水重度（kN/m3）;
h'地下水位至基坑底的距离（m）;
D桩（墙）入土深度（m）;
K=3.679>=1.5,满足规范要求。
［承压水验算］
P
CZ
Ky
Pwy
式中Pcz基坑开挖面以下至承压水层顶板间覆盖土的自重压力
Rvy承压水层的水头压力（kN/m）;
Ky抗承压水头的稳定性安全系数，取1.5。
2
（kN/m）;
Ky=33.80/30.00=1.12>=1.05
基坑底部土抗承压水头稳定！
［嵌固深度计算］
嵌固深度系数
1.200
抗渗嵌固系数
1.200
嵌固深度计算参数:
嵌固深度计算过程：
按《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99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=0.000
2）支点力Tc1可按下式计算：
hT1=3.000m
Tc1=23.820kN
3）hd按公式：
hpEEj+Td（hT1+hd）-3ychaE巳＞=0确定
3=1.200,y0=1.000
hp=1.591m，刀b=294.604kPa
ha=2.688m，刀曰=197.036kPa
得到hd=4.100m,hd采用值为：
8.500m
4.1.3、围堰围囹（腰梁）及斜撑验算
根据4.1.2节单元计算，取其最大反力作为围囹均布荷载。
根据第4.1.2节计算知围囹工况3反力最大为24.08kN，因此均布荷载为24.08Kn/m
内导梁最大弯矩Mmax采用的支撑最大间距Lmax=4.5m内导梁采用
单片焊接H型钢h=482mm,b=300mm,t=11mm,W=2523cm3
2
Mmax=（qmaxLmax2）/8=（24.08x4.5）/8=67.0KNm
（Tmax=Mmax/W=67.0103/2523=26.6Mpav[（T]=180Mpa
•••符合要求
围囹体系最大变形为1.06mm小于允许值，满足要求。
4.1.4、内支撑验算
支撑反力为RXL=24.08X4.5=108.36KN.
内支撑单根D600钢管最大自由长度2.8m，按两端铰接计L=2.8m,
i=205.8mm
入=L/i=13.6查表得©=0.991
108.36X1000/15120=7.16<0.991X215=213，合格。
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