水中墩承台钢板桩围堰计算书.docx
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水中墩承台钢板桩围堰计算书
南昌市绕城高速公路南外环A2标
水中墩承台钢板桩围堰
（K16+609~K21+380）
计算书
中国建筑股份有限公司
南昌市绕城高速公路南外环A2标项目经理部
2014年10月
水中墩承台钢板桩围堰计算书
一、围堰布置及计算说明
1、水中墩承台施工采用筑岛开挖钢板桩围堰支护方案，水位标高为+18.0m,岛面标高为+18.5m。
2、土层主要为淤泥和细砂，均为微透水层,采用水土合算。
3、地面荷载施工机具距离钢板桩边1.5-3.5m时，按20KN/m计算。
4、本钢板桩桩采用拉森Ⅳ型，取1m钢板桩宽度进行检算，截面模量为2200cm3，容许弯曲应力采用210MPa。
5、内支撑支锚刚度及材料抗力计算
内支撑采用工50b型钢进行计算
支撑松弛系数取0.8
材料抗力
支锚刚度
6、钢板桩围堰布置图如下：
2、支护方案及基本信息
2．1、连续墙支护
2．2、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
1.00
基坑深度H（m）
5.200
嵌固深度（m）
6.300
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）
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）
400.00
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
2．3、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
20.000
---
---
---
---
---
2．4、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
2．5、土层信息
土层数
3
坑内加固土
否
内侧降水最终深度（m）
5.200
外侧水位深度（m）
0.500
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
ㄨ
弹性法计算方法
m法
2．6、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
淤泥质土
5.50
16.9
6.9
9.00
6.20
2
细砂
5.00
19.0
9.0
---
---
3
砾砂
10.00
19.0
9.0
---
---
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
20.0
9.00
6.20
合算
m法
1.05
---
2
25.0
0.00
32.00
合算
m法
17.28
---
3
35.0
2.00
28.00
合算
m法
13.08
---
2．7、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
1.000
1.000
---
---
---
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
0.00
376.32
---
2～
---
856.53
1.00
2．8、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
淤泥质土
合算
1.000
1.000
1.000
10000.000
2
细砂
合算
1.000
1.000
1.000
10000.000
3
砾砂
合算
1.000
1.000
1.000
10000.000
2．9、工况信息
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
5.200
---
三、设计结果
3．1、结构计算
各工况：
3．2、内力位移包络图：
3．3、截面验算
3．3.1、基坑抗弯检算（不考虑剪力）
用弹性计算方法计算最大弯矩为129.39KN.m
可！
3．3.2、内支撑计算
内支撑处每米受力为80KN，内支撑在长边方向布置4.9米间距一道，单根支点受力约392KN
内撑采用直径530mm，壁厚6mm的钢管。
可！
内支撑处每米受力为80KN，内支撑在短边方向布置4.4米间距一道，单根受力约352KN
内撑采用2工50b。
可！
3．3.3、水平梁计算
水平梁采用2工50b，
可！
可！
3．4、地表沉降图：
3．5、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=2.489
圆弧半径（m）R=11.792
圆心坐标X（m）X=-1.391
圆心坐标Y（m）Y=5.356
3．5.1、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——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：
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0.000---
Ks=7.551>=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856.530---
Ks=16.017>=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856.530---
Ks=5.233>=1.200,满足规范要求。
安全系数最小的工况号：
工况3。
最小安全Ks=5.233>=1.200,满足规范要求。
3．5.2、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）:
Ks=7.950>=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=9.621>=1.15,满足规范要求。
3．5.3、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!
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=0（mm）
3．5.4、抗管涌验算
抗管涌稳定安全系数（K>=1.5）:
式中γ0———侧壁重要性系数;
γ'———土的有效重度（kN/m3）;
γw———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=3.276>=1.5,满足规范要求。
3．5.5、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》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=0.569
2）支点力Tc1可按下式计算：
hT1=4.200m
Tc1=89.998kN
3）hd按公式：
hp∑Epj+Tc1（hT1+hd）-βγ0ha∑Eai>=0确定
β=1.200，γ0=1.000
hp=1.632m，∑Epj=727.863kPa
ha=4.655m，∑Eai=356.366kPa
得到hd=4.869m，hd采用值为：
6.300m
渗透稳定条件验算：
当前嵌固深度为：
4.869m。
依据《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99,当基坑底为碎石土及砂土、基坑内排水且作用有渗透水压力时，侧向截水的排桩、地下连续墙嵌固深度设计值尚应满足抗渗透稳定条件:
hd>=K*γ0*（h-hw）（按规范K=1.2，交互值K=1.20）
嵌固深度取为：
5.640m,单根钢板桩长12m，hd采用值为6.3m。
3．6、封底砼计算
3．6.1、竖向抗力计算
（1）钢板桩与土层摩擦力计算：
钢板桩围堰周长：
30.6m。
封底混凝土与钢板桩的摩擦力：
，取P1
（2）封底混凝土与钻孔桩摩擦力计算：
封底砼与钻孔桩间摩擦系数取150KN/
；
（3）封底混凝土自重：
（封底混凝土厚1米）
竖向抗力合力：
P=P1+P2+P3=1874.25+1884+1132.32=4890.57KN
3．6.2、竖向浮力计算：
围堰内总面积：
53.46m2
P＞T，K=P/T=2.03，围堰整体稳定性满足要求。
3．7、承台封底混凝土弯曲应力验算
假定封底层为一简支单向板，设封底层厚x米，L及h分别为围堰跨径及水头。
其顶面在静水压力作用下产生的弯曲拉应力：
W—封底层每延米断面的截面模量；
γc,γw—分别为混凝土及水的容重。
C20#砼[Rl]=1.6MPa>σ=0.532MPa
所以承台封底混凝土能满足要求。
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