深基坑鋼管樁支護(hù)方案檢算

1、目 錄1 基坑支護(hù)總體概況31.1 支護(hù)結(jié)構(gòu)布置31.2 支護(hù)參數(shù)選定42 基坑支護(hù)穩(wěn)定性計(jì)算52.1 ML19#墩承臺(tái)基坑支護(hù)驗(yàn)算52.2 MR21#墩承臺(tái)基坑支護(hù)驗(yàn)算83 結(jié)論及建議111 基坑支護(hù)總體概況1.1 支護(hù)結(jié)構(gòu)布置XXXX立交橋與鐵路線路斜交角為80.1度。上部采用左右分幅箱梁，每幅孔跨布置為2×56mT構(gòu)，橋梁部分全長112m,其中2×44m為轉(zhuǎn)體施工段。平面上左右幅橋主墩采用錯(cuò)孔布置，右幅橋主墩承臺(tái)距隴海鐵路防護(hù)欄7.56m,左幅橋主墩承臺(tái)距隴海鐵路防護(hù)欄7.47m。承臺(tái)基坑開挖施工中，為防止邊坡失穩(wěn)，同時(shí)為減小對一旁鐵路路基影響，故在開挖過程中需對基坑

2、進(jìn)行支護(hù)，如下圖所示：圖1.1 MR21#墩承臺(tái)基坑支護(hù)平面圖（單位:m）圖1.2 ML19#墩承臺(tái)基坑支護(hù)平面圖（單位:m）圖1.3 MR21#墩承臺(tái)基坑支護(hù)立面圖（單位:cm）圖1.4 ML19#墩承臺(tái)基坑支護(hù)立面圖（單位:cm）1.2 支護(hù)參數(shù)選定1.2.1 支護(hù)材料工程量表1.1 轉(zhuǎn)體T構(gòu)橋基坑支護(hù)工程數(shù)量表工程項(xiàng)目及材料名稱數(shù)量長度(m)重量(kg)ML19#墩12m長600×10mm鋼管樁431275078I32工字鋼24.9565.46I32工字鋼227.93219.66I32工字鋼210.91257.86C20護(hù)壁砼18.67（m3）MR21#墩12m長600

3、5;10mm鋼管樁421273332I32工字鋼25577I32工字鋼2273115.5I32工字鋼2111269.4C20護(hù)壁砼15.09(m3)合計(jì)12m長600×10mm鋼管樁148.4（T）I32工字鋼10.005（T）C20護(hù)壁砼33.76（m3）ML19#墩基坑開挖：3358.68方，MR21#墩基坑開挖：2782.76方1.2.2 支護(hù)土層參數(shù)根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙中設(shè)計(jì)說明及現(xiàn)場實(shí)地勘查，該地區(qū)土質(zhì)主要為失陷性黃土質(zhì)，屬于低液限粉質(zhì)粘土，經(jīng)查公路橋涵地基與基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范（JTG D632007）、土力學(xué)、建筑地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB500112010）等相關(guān)資料可取以下相關(guān)的參考

4、特性值。 1、黃土天然重度：=13.5kN/； 2、黃土內(nèi)摩擦角: ，此處暫取 ； 3、該地區(qū)地下水位:地表10m以下；4、黃土粘聚力：c=2030KPa，此處取c=20KPa。以上土的力學(xué)特性且認(rèn)為在基坑汲深的范圍內(nèi)不分層，均勻分布。2 基坑支護(hù)穩(wěn)定性計(jì)算2.1 ML19#墩承臺(tái)基坑支護(hù)驗(yàn)算 支護(hù)臨界條件驗(yàn)算土方開挖，當(dāng)土質(zhì)均勻，且地下水位低于基坑底面標(biāo)高時(shí)，挖方邊坡可以做成直立壁且不加支護(hù)。對粘性土垂直允許最大高度可按下式計(jì)算：令作用在坑壁上的主動(dòng)土壓力，由土力學(xué)主動(dòng)土壓力計(jì)算公式得： 解此方程可得：3.72m<5.5m(開挖深度)，故需要進(jìn)行專門支護(hù)！上式中坑壁土的重度（kN/m3

5、）坑壁土的內(nèi)摩擦角（。）坑壁土的粘聚力（KPa）主動(dòng)土壓力(KPa)直立壁開挖最大深度（m）K安全系數(shù)，由經(jīng)驗(yàn)一般取1.252.1.2 主動(dòng)土壓力作用下基坑支護(hù)驗(yàn)算ML19#墩基坑垂直深度為5.5m,采用12m長600×10mm鋼管樁間距1m，每根樁外露5.5m,埋深6.5m。頂部采用雙拼I32工鋼將鋼管樁連成整體，開挖放坡坡率為1：0.6，同時(shí)坡面采用C20砼護(hù)壁，厚度為10cm?；拥?.5m處土的水平土壓力13.5kN/×5.5m×=30.134KPa,樁頂面所受土壓力KPa；取以一個(gè)鋼管樁為研究對象，視管樁為單懸壁梁，梁頂受荷載為0kN/m,梁底所受荷載為

6、30.134kN/m2×1m=30.134kN/m,如下圖所示：圖2.1 ML19#墩承臺(tái)基坑鋼管樁主動(dòng)土壓力受力圖（單位:kN/m）2.1.3 外荷載作用下基坑支護(hù)驗(yàn)算根據(jù)中活載中列車荷載，可近似取均值92kN/m ,在列車行經(jīng)的過程中，產(chǎn)生的荷載強(qiáng)度20.44KPa,等效土層厚度為=1.514m,則鋼管樁在外荷載作用下樁頂段產(chǎn)生的主動(dòng)土壓力13.5kN/×1.514m×=8.29KPa，樁底處，鋼管樁在外荷載及主動(dòng)土壓力作用下總受力圖及內(nèi)力圖如下圖所示：圖2.2 ML19#墩承臺(tái)基坑支護(hù)鋼管樁總受力圖（單位:kN/m）圖2.3 ML19#墩承臺(tái)基坑支護(hù)鋼管樁M

7、、V圖（單位:kN·m、kN）2.1.4 鋼管樁穩(wěn)定性驗(yàn)算鋼管樁屬于薄臂環(huán)形截面，采用A3碳素鋼，其相關(guān)驗(yàn)算如下所示W(wǎng) I 抗彎剛度EI8.0×1.608×剪力 Q128.46kN彎矩 M277.3kN·m撓度 +11.5mm<l/250彎曲應(yīng)力 103Mpa<=215MPa剪切應(yīng)力 6.93Mpa<=85PMa2.1.5 基坑邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算ML19#墩承臺(tái)基坑采用1：0.6坡率進(jìn)行放坡開挖，假定坡體失穩(wěn)時(shí)的滑動(dòng)面為平面，則由邊坡上土體力的平衡條件，可得邊坡穩(wěn)定系數(shù)K、邊坡高度H、邊坡坡率及變形體高度h參數(shù)計(jì)算如下：+1.85>1

8、.25h=5.517m5.5mH=h×9.256m>5.5m綜上可看出原設(shè)計(jì)開挖邊坡坡率m=0.6能滿足邊坡穩(wěn)定的要求,ML19#墩承臺(tái)基坑可按原設(shè)計(jì)進(jìn)行預(yù)支護(hù)并放坡開挖。 2.2 MR21#墩承臺(tái)基坑支護(hù)驗(yàn)算2.2.1 支護(hù)臨界條件驗(yàn)算土方開挖，當(dāng)土質(zhì)均勻，且地下水位低于基坑底面標(biāo)高時(shí)，挖方邊坡可以做成直立壁且不加支護(hù)。對粘性土垂直允許最大高度可按下式計(jì)算：令作用在坑壁上的主動(dòng)土壓力，由土力學(xué)主動(dòng)土壓力計(jì)算公式得： 解此方程可得：3.72m<6.1m(開挖深度)，故需要進(jìn)行專門支護(hù)！上式中坑壁土的重度（kN/m3）坑壁土的內(nèi)摩擦角（。）坑壁土的粘聚力（KPa）主動(dòng)土壓力

9、(KPa)直立壁開挖最大深度（m）K安全系數(shù)，由經(jīng)驗(yàn)一般取1.252.2.2 主動(dòng)土壓力作用下基坑支護(hù)驗(yàn)算MR21#墩基坑垂直深度為6.1m,采用600×10×12000mm鋼管樁1000mm一道，每根樁外露6.1m,埋深5.9m。頂部采用雙拼II32工鋼將鋼管樁連成整體，開挖放坡坡率為1：0.6，同時(shí)坡面采用C20砼護(hù)壁，厚度為10cm?；拥?.1m處土的水平土壓力13.5kN/×6.1m×=33.422KPa,樁頂面所受土壓力KPa；若以一個(gè)鋼管樁為研究對象，則視管樁為單懸壁梁，梁頂受荷載為0kN/m,梁底所受荷載為33.422kN/m2×

10、;1m=33.422kN/m,如下圖所示：圖2.4 MR21#墩承臺(tái)基坑鋼管樁主動(dòng)土壓力受力圖（單位:kN/m）2.1.3 外荷載作用下基坑支護(hù)驗(yàn)算根據(jù)中活載中列車荷載，可近似取均值92kN/m ,在列車行經(jīng)的過程中，產(chǎn)生的荷載強(qiáng)度20.44KPa,等效土層厚度為1.514m,則鋼管樁在外荷載作用下樁頂段產(chǎn)生的主動(dòng)土壓力13.5kN/×1.514m×=8.29KPa，樁底處，鋼管樁在外荷載及主動(dòng)土壓力作用下總受力圖及內(nèi)力圖如下圖所示：圖2.5 MR21#墩承臺(tái)基坑支護(hù)鋼管樁總受力圖（單位:kN/m）圖2.6 MR21#墩承臺(tái)基坑支護(hù)鋼管樁M、V圖（單位：kN·m、

11、kN） 鋼管樁穩(wěn)定性驗(yàn)算鋼管樁屬于薄臂環(huán)形截面，采用A3碳素鋼，其相關(guān)驗(yàn)算如下所示W(wǎng) I 抗彎剛度EI8.0×1.608×剪力 Q152.5kN彎矩 M361.5kN·m撓度 +18.5mm彎曲應(yīng)力 134.4Mpa<=215MPa剪切應(yīng)力 8.23Mpa<=85PMa2.1.5 基坑邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算MR21#墩承臺(tái)基坑采用1：0.6坡率進(jìn)行放坡開挖，假定坡體失穩(wěn)時(shí)的滑動(dòng)面為平面，則由邊坡上土體力的平衡條件，可得邊坡穩(wěn)定系數(shù)K、邊坡高度H、邊坡坡率及變形體高度h參數(shù)計(jì)算如下：+1.85>1.25h=5.517m<6.1mH=h×9.256m>6.1m綜上可看出原設(shè)計(jì)開挖邊坡坡率m=0.6能滿足邊坡穩(wěn)定的要求,MR21#墩承臺(tái)基坑可按原設(shè)計(jì)進(jìn)行預(yù)支護(hù)并放坡開挖。3 結(jié)論及建議通過上述檢算易得出ML19#墩、MR21#墩承臺(tái)基坑支護(hù)措施安全性高，可靠性強(qiáng)。即邊坡采用1:0.6坡率放坡開