钢桩支护设计计算完整版.docx
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钢桩支护设计计算完整版
钢桩支护工程施工技术措施（设计计算完整版）
一、工程概况
1、歪头山铁矿选矿高压室改造工程位于歪头山选矿区内，工程项目是本钢（集团）维检项目。
根据2018年10月11日施工单位收到的施工图纸做如下施工技术措施准备。
2、设计说明如下：
①材料：
挡土墙采用C15毛石砼；
②挡土墙基础要求坐在老回填土层上，地基土承载力特性值fak=120KPa；
③挡土墙转角处及直段部分每隔15米设一道伸缩缝，缝宽20mm，
3、计划于2018年10月25日开始施工。
4、周边环境
本建筑工程施工作业区域：
①有选矿两道高压电缆落地敷设，自北向南约有80米，距离拟建挡土墙0-1m。
土方开挖工程将对电力运行产生较大的影响。
②有选矿电机车铁路线，道轨距离拟建挡土墙6-12m，
电力机车高压线拉杆距离土方底脚最短4米（水平距离）最大-10米（水平距离），
③铁路线（轨道平面）与挡土墙基底上下落差约7.6米（182.00—189.60）。
铁路线为老回填土，如果自然开挖放坡电力拉线杆已经机车运行可能在施工过程中存在安全隐患。
二保护电力机车拉线杆、以及电力电缆措施：
（1）保护电力机车拉线杆措施
初步选择使用钢桩打入回填土，保证正常开挖支护
1计算依据
建筑地基基础工程施工质量验收规范
土方开挖
2.1土方开挖前应检查定位放线、排水和降低地下水位系统，合理安排土方运输车的行走路线及弃土场。
2.2施工过程中应检查平面位置、水平标高、边坡坡度、压实度、排水、降低地下水位系统，并随时观测周围的环境变化。
2.3临时性挖方的边坡值应符合表6.2.3的规定。
建筑地基基础工程设计规范
1对土质边坡，边坡主动土压力应按式（6.7.3-1）进行计算。
当填土为无粘性土时，主动土压力系数可按库伦土压力理论确定。
当支挡结构满足朗肯条件时，主动土压力系数可按朗肯土压力理论确定。
粘性土或粉土的主动土压力也可采用楔体试算法图解求得。
（6.7.3-1）
式中：
Ea——主动土压力（kN）；
——主动土压力增大系数，挡土墙高度小于5m时宜取1.0，高度5m~8m时宜取1.1，高度大于8m时宜取1.2；
γ——填土的重度（kPa）；
h——挡土结构的高度（m）；
ka——主动土压力系数，按本规范附录L确定。
图6.7.3有限填土挡土墙土压力计算示意
主动土压力：
1）填土为粘性土时
填土为粘性土时的朗肯主动土压力计算公式为
pa=γztg2（45°-
）-2c·tg（45°-
）=γzKa-2c
（6-3）
由公式（6-3），可知，主动土压力pa沿深度Z呈直线分布，如图6-5所示。
图5－5粘性土主动土压力分布图
当z=H时pa=γHKa-2cKa
在图中，压力为零的深度z0，可由pa=0的条件代入式（6-3）求得
（6-4）
在z0深度范围内pa为负值，但土与墙之间不可能产生拉应力，说明在z0深度范围内，填土对挡土墙不产生土压力。
墙背所受总主动土压力为Pa，其值为土压力分布图中的阴影部分面积，即
（6-5）
2）填土为无粘性土（砂土）时
根据极限平衡条件关系方程式，主动土压力为
（6-6）
上式说明主动土压力Pa沿墙高呈直线分布，即土压力为三角形分布，如图6-6所示。
墙背上所受的总主动土压力为三角形的面积，即
（6-7）
Pa的作用方向应垂直墙背，作用点在距墙底
处。
被动土压力计算
填土为粘性土时
（6-8）
填土为无粘性土时
（6-9）
式中：
Pp——沿墙高分布的土压力强度，kPa；
Kp——被动土压力系数，
；
其余符号同前。
关于被动土压力的分布图形，分别见图6-7及图6-8。
填土为粘性土时的总被动土压力为
（6-10）
填土为无粘土时的总被动土压力为
（6-11）
作用方向和作用点的位置分别如图6-7、图6-8上所标示的方向和作用点；计算单位为kN/m。
按照上述公式计算：
主动土压力：
Ez=412.2KN
被动土压力：
Eb=1790KN
弯矩：
M=1133.55KN.M
剪力：
V=412.2KN
见附件计算书1、2、3
钢桩支护工程
1.1岩、土质场地建、构筑物的基坑开挖与支护，包括桩式和墙式支护、岩层或土层锚杆以及采用逆作法施工的基坑工程应符合本章的规定。
1.2基坑支护设计应确保岩土开挖、地下结构施工的安全，并应确保周围环境不受损害。
1.3基坑工程设计应包括下列内容：
1支护结构体系的方案
2基坑支护体系的稳定性验算；
3支护结构的强度、稳定和变形计算；
4地下水控制设计；
5对周边环境影响的控制设计；
6基坑土方开挖方案；
7基坑工程的监测要求。
《建筑钢结构设计规范》
整体稳定
第4.2.1条 符合下列情况之一时，可不计算梁的整体稳定性：
一、有铺板（各种钢筋混凝土板和钢板）密铺在梁的受压翼缘上并与其牢固相连、能阻止梁受压翼缘的侧向位移时。
二、工字形截面筒支梁受压翼缘的自由长度L1与其宽度B1之比不超过表4.2.1所规定的数值时。
经过计算稳定性能没有到达设计要求，必须满足4.2.1规定：
钢桩顶端使用连接钢梁（槽钢36#）连续设置。
钢梁与钢桩之间全部满焊缝，焊角高度大于12mm
强度
第4.1.1条 在主平面内受弯的实腹构件，其抗弯强度应按下列规定计算：
一、承受静力荷载或间接承受动力荷载时
根据以上公式计算：
选择使用工字钢（工36b#）满足设计要求
7条×（工36b#）/m
详见钢结构设计手册、计算书附3
三钢桩施工
《建筑桩基础施工技术规程》
钢桩可采用管型、H型或其他异型钢材。
钢桩的分段长度宜为12～15m。
钢桩焊接接头应采用等强度连接。
钢桩的端部形式，应根据桩所穿越的土层、桩端持力层性质、桩的尺寸、挤土效应等因素综合考虑确定，并可按下列规定采用：
1钢管桩可采用下列桩端形式：
1）敞口：
带加强箍（带内隔板、不带内隔板）；不带加强箍（带内隔板、不带内隔板）。
2）闭口：
平底；锥底。
2H型钢桩可采用下列桩端形式：
1）带端板；
2）不带端板：
锥底；
平底（带扩大翼、不带扩大翼）。
附件图：
1-2-3
（一）锤击沉桩
1、采用正常的柴油打桩机进行施工。
按照规范要求打入钢桩，保证入土深度、灌入度的要求，采用以上方法必要建设单位同铁路交通管理部门协调沟通。
大型设备（打桩机）进入线路6米之内施工可行性。
设备的运输、安装、操作必须满足铁路运输的相关规定。
沉桩前必须处理空中和地下障碍物，场地应平整，排水应畅通，并应满足打桩所需的地面承载力。
桩锤的选用应根据地质条件、桩型、桩的密集程度、单桩竖向承载力及现有施工条件等因素确定，也可按本规范附录H选用。
桩打入时应符合下列规定：
1桩帽或送桩帽与桩周围的间隙应为5～10mm；
2锤与桩帽、桩帽与桩之间应加设硬木、麻袋、草垫等弹性衬垫；
3桩锤、桩帽或送桩帽应和桩身在同一中心线上；
4桩插入时的垂直度偏差不得超过0.5％。
如果不能采用以上方式进行钢桩支护的施工，可以采用与桩机设备同等冲击力的挖掘机替代。
打桩流程图：
导向卡具安装
钢桩固定
塔吊起吊就位
挖掘机锤击沉桩
拆卸卡具
沉桩完成
重复进行！
主要材料：
名称
规格
长度
数量
备注
钢桩
工32b
15.25m
581
7根/m
连接钢梁
槽钢36
83m
1
连续
四、电力电缆保护
按照电力工程施工验收规范，现场的两条高压电缆应该使用标准的拉线进行固定，保证土方开挖以及钢桩施工过程中电缆的安全运行。
主要方式：
按照电力工程电杆拉线的标准要求进行设置（9米电杆）
主要的材料参照规范标准采购、安装。
拉线间距@50000㎜拉线埋深大于1.2米保证电力电缆的承载力可靠均衡。
主要材料：
名称
规格
长度
数量
备注
钢绞线
4.5
9.25m
18
1根/5m
拉线盘
18
紧线器
18
卡具
18
绝缘子
18
预制混凝土块
18
详见电力材料规定标准。
计算书附件1-3
附图1-2
a-a
b-b
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