支护桩计算书.docx
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支护桩计算书
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
二〇一一年五月
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，对应既有沪昆里程为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能进行承台开挖。
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成时工况设计。
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）》TB10621-2009,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.土压力的确定
桩板墙所受的主动土压力采用公式：
计算。
：
主动土压力系数：
：
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》JGJ120-99
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
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
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@2000
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——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：
Ks=2.308>=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）:
Ks=2.873>=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=3.262>=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!
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》JGJ120-99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=348.763kPa
ha=2.729m，∑Eai=133.297kPa
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》JGJ120-99
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
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
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@2000
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
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