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1、跨北戴河村道路大桥深基坑钢板桩防护的设计与检算1跨北戴河村道路大桥基坑跨北戴河村道路大桥基坑钢板桩防护的设计与检算书钢板桩防护的设计与检算书一、工程概况一、工程概况津秦跨北戴河村道路大桥中心里程为津秦 DK251+015.84、3-20m 简支箱梁、2-20m 连续刚构曲线桥。地震基本烈度为 7 度，地震冻峰值加速度为 0.10g，最大冻结深度为 0.9m。1、2、3 号墩地质资料：承台底处为粉质黏土，其下依次为粗砂和均质混合岩。1、3号墩承台尺寸为 10.4*5m，2 号墩承台尺寸为 8.1*5.7m，基坑防护方式为插打拉森桩，其范围为每侧多于承台 1m 宽度。图图 1-1 基坑示意图基坑示
2、意图跨北戴河村道路大桥深基坑钢板桩防护的设计与检算2二、拉森桩防护的施工方案二、拉森桩防护的施工方案使用吊车配合 DZ-60 型液压振动碾锤插打拉森桩，拉森桩防护范围尺寸津秦正线 1 号、3 号及京哈改线 2、4 号为长 12。4m，宽7m；津秦正线 2 号及京哈改线 3 号为长 10.1m，宽 7.7m；在基坑开挖过程中设置腰梁及斜支撑。具体开挖开挖方式及支撑设置情况：第一步，在拉森桩范围内挖至基坑顶部以下 3.5m；第二步，在在拉森桩范围内挖至基坑顶部以下 3.5m 时设置腰梁。腰梁采用双拼 I36 工字钢桩，中心位置位于基坑顶部以下 3m。并在要梁上设置 4 道斜支撑。横向支撑采用 60
3、0cm 壁厚10mm 圆钢管。第三步，开挖基坑内部剩余土方至设计标高。三、三、拉森桩防护的布置形式拉森桩防护的布置形式3.1拉森桩竖墙拉森桩竖墙采用拉森桩，按照咬合的排列顺序布置。津秦正线 1、3 号及京哈改线 2、4 号基坑拉森桩防护的尺寸为 12.4m7m，津秦 2 号及京哈改线 3 号门式墩基坑防护的尺寸为 10.1 m7.7m。3.2腰梁支撑的布置形式腰梁采用双拼拉森桩沿拉森桩竖墙围成一个整体，为不妨碍桥墩模板的安装，工字钢内侧采用 600mm 的钢管作为斜支撑，支撑点均在工字钢的 1/3 处。具体如下图所示。跨北戴河村道路大桥深基坑钢板桩防护的设计与检算3四、验算资料四、验算资料4.
4、1 验算依据1)津秦跨北戴河村道路大桥图纸（津秦客专北戴河道路立交桥变-01）及标准、通用图。2）京哈跨北戴河村道路大桥图纸（津秦客专北戴河道路立交桥变-02）及标准、通用图。3) 铁路桥涵设计基本规范（TB10002.1-2005）4）铁路桥涵地基和基础设计规范（TB10002.5-2005）跨北戴河村道路大桥深基坑钢板桩防护的设计与检算45)建筑施工计算手册 （中国建筑工业出版社江正荣）6） 静力计算手册 4.2 检算过程由于考虑基坑边的施工荷载和桥墩模板吊装时的吊车荷载，按均布荷载 40 kN 布置在基坑四周。根据现场的地质情况和设计的围堰支撑布置形式，采用同济启明星深基坑分析计算软件对
5、基坑开挖最深，拉森桩埋深最浅的京哈跨北戴河村大桥 2 号墩深基坑围堰进行了计算分析，分析的过程与相关数据如下：1）基坑开挖深度示意图q=40()()hw=23H=7.1D=4.92）地层、地质条件和采用的参数情况跨北戴河村道路大桥深基坑钢板桩防护的设计与检算5土层层底标 高(m)层厚 (m)重度 (kN/m3 )()c(kPa)渗透系 数 (m/d)压缩模 量 (MPa)m(kN/ m4)kmax(k N/m3)粉质粘 土-3.711.51920107000均质混 合岩-13.71021400280002）地下水位标高：5.8m3）基坑内的土层情况土层层底标 高(m)层厚 (m)重度 (kN/
6、m3 )()c(kPa)渗透系 数 (m/d)压缩模 量 (MPa)m(kN/ m4)kmax(k N/m3)粉质粘 土3.284.521920107000均质混 合岩-6.721021400280004）计算工况按照施工的步骤，将开挖 3.5m在 3m 处焊腰梁继续开挖至坑底分为 3 个工况进行分析，具体工况情况如下表：工况编号工况类型深度(m)支撑刚度 (MN/m2)支撑编号预加轴力 (kN/m)1开挖3.52加撑35013开挖7.1工况简图如下： 13.5 23 37.1跨北戴河村道路大桥深基坑钢板桩防护的设计与检算65）计算结果：1、整体稳定性验算：计算得到围堰的整体稳定性安全系数为1
7、.74，符合设计要求。40()()7.14.9YXO K=1.74 , O( 2.14 , 0.31 )2、基底抗隆起验算：计算得到坑底抗隆起安全系数为K=2.321.2，符合要求。40()()27.14.9 K=2.323m3、围堰抗倾覆验算：围堰的抗倾覆系数为 10.311.2，符合要求。跨北戴河村道路大桥深基坑钢板桩防护的设计与检算740()()237.14.94718.710.4650.48.2OKc=10.31()4、抗管涌验算根据软件计算的结果，基坑的抗管涌安全系数如下:按砂土，安全系数 K=2.114按粘土，安全系数 K=3.214符合要求，不会发生管涌现象。5、拉森桩体内力包络
8、图：计算所得的围堰位移及内力图如下： (, )40200-20-40024681012 (m) (mm) Max: 25.3100500-50 -100024681012 (m) (kN*m) -99.4 62100500-50 -100024681012 (m) (kN) -58.6 59213.5kN/m跨北戴河村道路大桥深基坑钢板桩防护的设计与检算8根据上图可得：1）拉森桩的最大变形量为 25.3mm，出现在桩顶位置处，发生在基坑开挖至 3.5m 时，为限制初始的拉森桩顶位移，可在刚开挖基坑减小坑外的荷载或增加临时支撑的方式实现；2）拉森桩所受的最大弯矩为 99.4kN*m，出现在桩顶以
9、下5.5m。根据以上的数据，选择拉森桩所受到的最大弯矩值，验算拉森桩的抗弯情况，拉森钢板桩的抗弯惯性矩 w=2037cm，由此可得： MPafMPmmN WMfa100218 .481020379940036maxFFncr均铰接计算的，实际施工时钢管两端是焊接的，可以视为两端均为固定，此时的钢管计算长度只有实际长度的一半，可见按钢管实际长度计算长细比是保守的。但要注意钢管自重产生侧向失稳。 ）7、工字钢腰梁抗弯验算。腰梁采用双拼 40b 号工字钢，详见平面布置图。已知单根 40b工字钢对其 xx 轴的截面系数 W1=1140cm3， f=200Mpa。 将腰梁视为多跨连续梁，最大弯距在跨中，
10、若安全系数取K=1.5。计算时按两跨连续梁计算，则查静力计算手册可得： 则：均布荷载 F=213 ，净跨度按 3.5m 计算，mKN cmNmkNmmkNqlM32600000326)5 . 3(/21381 8122 max，符合要求。 22max/20000/17745)9192(32600000cmNfcmNWMf五、其它需要注意的地方五、其它需要注意的地方1、因为考虑到影响土体侧压力的因素很多，为了确保整个支撑体系的稳定、安全，现场应配备一定的钢管和工字钢，以便对可能发生的支撑体系变形进行加固。所有钢结构焊缝均应满焊，焊缝厚度应符合钢结构规范的要求2、加强施工监监测跨北戴河村道路大桥深
11、基坑钢板桩防护的设计与检算10钢板桩施工中和成型后，必须对整个钢板桩支撑体系进行监测。其内容一般包括：.后土、基坑底和钢板桩的沉降（隆起）和位移；处理；.钢板桩、腰梁的弯曲变形；、开挖后应加大观测频率，如发现钢板桩在开挖后固定时间间隔测量数据逐渐增加没有减缓趋势，应立即停止施工，人员撤场，采取加固措施有效后，方可施工。具体监控值见下表（本工程属一级基坑）；监测表格见下：监测主要手段是采用仪器和钢皮尺来测量和观察，每天不得少于4 次。发现位移或变形，要及时分析原因，必要时采取补强措施，并及时撤出基坑内的施工人员。3、检算过程中发现开挖后，支撑施工前基坑顶的位移值偏大，需要特别注意。 基坑类别围护结构墙顶位 移监控制围护结构墙体最大 位移监控值地面最大沉降监控 值一级基坑353二级基坑686三级基坑81010
