拉森钢板桩⽀护⽅案计算书
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桂林市西⼆环路道路建设⼯程排⽔管道深基坑开挖施⼯⽅案计算书⼀、⼯程概况
桂林市西⼆环路⼆合同段污⽔管道⼯程的起点K12＋655，终点K17＋748，埋设管道为聚氯⼄烯双壁波纹管（Ф500）和钢筋砼管（Ф800），基础采⽤粗砂垫层，基础⾄管顶上50cm范围为粗砂回填，其上为级配碎⽯回填⾄路床；起点管道底部标⾼为，管道平均埋深为⽶左右，最深为⽶，地下⽔位较⾼，其中有局部⾥程段厚⼟层以下是流沙层，开挖时垮塌较严重，为防⽌开挖时坍塌事故发⽣，特制定该⽅案，施⼯范围为K12+655～K14+724段左侧污⽔管。本段施⼯段地质为松散耕⼟、粉质粘⼟，地下⽔位⾼，遇⽔容易形成流砂。⼆、⽅案计算依据
1、《桂林市西⼆环路道路建设⼯程（⼆期）施⼯图设计第三册（修改版-B）》（桂林市市政综合设计院）。2、《市政排⽔管道⼯程及附属设施》（06MS201）。
3、《埋地聚⼄烯排⽔管管道⼯程技术规程》（CECS1:2004）。4、《钢结构施⼯计算⼿册》（中国建筑⼯业出版社）。5、《简明施⼯计算⼿册》（中国建筑⼯业出版社）。三、施⼯⽅案简述1、钢板桩⽀护布置
钢板桩采⽤拉森ISP-Ⅳ型钢板桩，其长度为12⽶/根，每个施⼯段50m需260根钢板桩。根据施⼯段⼀般稳定⽔位154.0m和⽬前⽔位情况，取施⼯⽔位为154.00m。根据管沟开挖深度（），钢板桩⽀护设置1道型钢圈梁和⽀撑。以K14+100左侧排污管道钢板桩⽀护为例，桩顶标⾼为157.83m，桩底标⾼为148.83m，依次穿越松散耕⼟→粉质粘⼟层。2、钢板桩结构尺⼨及截⾯参数
拉森ISP-Ⅳ型钢板桩计算参数如下表所⽰：
四、计算假设
1、根据设计图纸中地勘资料提供的⼟层描述，本计算中⼟层参数按经验取值如下（K14+100钢板桩⽀护处）：
则计算取值：γ=18 KN/m3 ，φ=150，c=10 KPa 。2、⽀护计算⽔位按154.00m考虑。
3、计算时按照⽀护周边均为⼟体进⾏计算，不考虑空隙⽔压⼒及⼟体浮容重,同时不扣减由⼟体粘聚⼒与钢板桩之间产⽣的摩擦⼒。
五、钢板桩围堰计算1、内⼒计算
本⼯程⼟压⼒计算采⽤钢板桩全部承受的主动⼟压⼒视为有效主动⼟压⼒。以地⾯标⾼157.330m 为基准，计算各⾼度点的有效⼟压⼒。地⾯超载按照30t 考虑，换算后为5KN/m 2，换算为⼟⾼度h 0=q/γ5/18=0.28m 。 主动、被动⼟压⼒系数767.0,5.0)21545(2==-=Ka tg Ka 303.1,698.1)21545(2==+
=Kp tg Kp 有效主动⼟压⼒计算（受⼒分布图如下）按照各⼯况（⼀道⽀撑）进⾏受⼒计算，具体如下：
A 、在标⾼157.33m 位置时的⼟压⼒强度（地⾯处）22/97.2)215
45(28.0181m KN tg P =-=
B 、在标⾼156.33m 位置时的⼟压⼒强度（⽀撑处）22/17.24)215
45()228.0(182m KN tg P =-+?= C 、在标⾼152.63m 位置时的⼟压⼒强度（基底部）22/80.52)215
45()7.428.0(183m KN tg P =-+?=
⽀撑层数及间距
按照等弯矩布置确定各层⽀撑的间距，则拉森ISP-Ⅳ型钢板桩顶部悬臂端的最⼤允许跨度为：m cm Ka W h 85.29.2845.010181020432006][63353
====γδ m h 85.20=m h 16.385.211.11=?=
施⼯时考虑放管空间位置，确定采⽤布置⼀层⽀撑，即从⾃然地⾯下2m 设置Ⅰ20a⼯字钢围檩，加Ф203钢管横撑；⾃钢板桩顶下为1道围囹⽀撑。 施⼯⼯况下围檩计算围檩受⼒（采⽤近似法计算）
公式：Rn 处⼟压⼒q n =(P n +P n-1)/2×h 1/2+(P n +P n+1)/2×h 2/2，则计算如下：m KN q /78.132.228.0217.241=+?=
开挖到基底标⾼时⼟压⼒最⼤，为最不利⼯况，⼟压⼒均布荷载为m ，则此时钢板桩所受的最⼤弯矩为m KN l q M ?=??=??=503.15378.13125.0125.0221max ，拉森ISP-Ⅳ型钢板桩抗弯截⾯模量为32043cm ,则钢板桩所受最⼤弯曲应⼒为：Mpa Mpa W M 20059.7204300010503.15m ax 6
＜=?==σ，完全满⾜要求。钢板桩最⼩⼊⼟深度计算
⼊⼟深度控制是钢板桩设计计算的关键，本⽅案为验证相关计算规则的合理性及准确性，采⽤两种计算⽅法进⾏验算后对照复核。
采⽤盾恩近似法计算
如上简化后⼟压⼒分布图，假定作⽤在板桩EG ｀段上的荷载EHJ \\G \\⼀半传⾄E 点上，另⼀半由坑底⼟压⼒FG \\R \\承受，由⼏何平衡关系可得⼊⼟深度计算公式：24)(21
)(21x Ka Kp x h KaH -=+γγ 即0)(42=---KaHh KaHx x Ka Kp ,代⼊相关数据计算可得：m x x x 12.4,0474.777.2109.12==--求解得,即钢板桩在基底以下⼊⼟深度⼤于时就能满⾜要求。
综合以上两种计算⽅法结果，为安全起见,取验算最⼤值并考虑倍安全系数，则X=×=,本施⼯⽅案采⽤12m 长钢板桩，桩顶标⾼为,基底标⾼为,⼊⼟深度=12-完全满⾜要求。2、内⽀撑受⼒检算
内⽀撑及围檩设计如前图所⽰,选择荷载最⼤的围檩位置进⾏验算,该处⼟压⼒q=m ，取跨度最⼤的两跨不等距连续梁检算，按照⽅案设计围檩选择I20a ，⼯字钢
[]MPa f cm W 200,1783==，取系数η=，则在静载时： m KN M ?=??=025.227.217.24125.02max[]MPa f MPa 20087.61217810025.229
==??=＜δ，故围檩抗弯强度满⾜要求。内⽀撑设计
围檩处内⽀撑采⽤φ203mm 钢管，钢管壁厚10mm,mm D 203=, mm d 183=,96.21418320342
222=+=+=d D i ,22
2222.6060418320314.34mm d D A =-?=-?=π,34
44481.278746203
3218320314.332mm D d D W =?-?=-?=π根据长细⽐149.18296.214000===i l λ，
查《钢结构设计规范》附表得稳定系数216.0=φ。 ⾃重弯矩：m KN ql M ?=?==932.084466.0822max
[]MPa f MPa W M A N 2009.18881.27874610932.02.6060216.0109.24263max ==?+??=+=＜φδ，满⾜要求。
经过上述计算，本⽅案钢板桩⽀护设计检算是符合要求的，安全性能可靠。
