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1、1基坑支护总体概况21.1支护结构布置21.2支护参数选定32 基坑支护稳定性计算52.1 ML19#墩承台基坑支护验算 52.2 MR21#墩承台基坑支护验算 83 结论及建议 121基坑支护总体概况1.1支护结构布置XXXX立交桥与铁路线路斜交角为80.1度。上部采用左右分幅箱梁，每幅孔跨布置为2X56mT构，桥梁部分全长112m,其中2X44m为转体施工段。平面上左右幅桥主墩采用错 孔布置，右幅桥主墩承台距陇海铁路防护栏7.56m,左幅桥主墩承台距陇海铁路防护栏7.47m。承台基坑开挖施工中，为防止边坡失稳，同时为减小对一旁铁路路基影响，故在开 挖过程中需对基坑进行支护，如下图所示：墓统
2、植护早R图-1图1.1 M R21#墩承台基坑支护平面图（单位 ：m ）斟锻护平面針童1亦长钢管桩图1.2 ML19#墩承台基坑支护平面图（单位 ：m ）MR2L图1.3 MR21#墩承台基坑支护立面图(单位 :cm )图1.4 ML19#墩承台基坑支护立面图(单位:cm )1.2支护参数选定1.2.1支护材料工程量表1.1 转体T构桥基坑支护工程数量表工程项目及材料名称数量长度(m)重量(kg)ML19# 墩12m 长600 X10mm 钢管桩431275078132工字钢24.9565.46132工字钢227.93219.66I32工字钢210.91257.86C20护壁砼18.67 (m
3、3 )MR21# 墩12m 长600 X10mm 钢管桩421273332I32工字钢25577I32工字钢2273115.5I32工字钢2111269.4C20护壁砼15.09(m3)合计12m 长600 X10mm 钢管桩148.4 (T)I32工字钢10.005 (T)C20护壁砼33.76 (m3 )ML19#墩基坑开挖：3358.68 方，MR21#墩基坑开挖：2782.76 方1.2.2支护土层参数根据设计图纸中设计说明及现场实地勘查，该地区土质主要为失陷性黄土质，属于低液限粉质粘土，经查公路桥涵地基与基础技术规范(JTG D63 2007 )、土力学、建筑地基与基础设计规范(GB
4、50011 2010 )等相关资料可取以下相关的参考特性值。1、 黄土天然重度：=13.5 kN/ m3;2、 黄土内摩擦角：21 30，此处暂取 丄25 ;3、该地区地下水位：地表10m以下；4、黄土粘聚力：c=2030KPa，此处取c=20KPa 。以上土的力学特性且认为在基坑汲深的范围内不分层，均匀分布2基坑支护稳定性计算2.1 ML19#墩承台基坑支护验算 2.1.1支护临界条件验算土方开挖，当土质均匀，且地下水位低于基坑底面标高时，挖方边坡可以做成直立壁且不加支护。对粘性土垂直允许最大咼度hmax可按下式计算：令作用在坑壁上的主动土压力Ea =0，由土力学主动土压力计算公式得: 2
5、2Ea宁tg（ 4 - ?）- 2chtg（ 45 盲）生二0解此方程可得:hmax2c2 20二3.72m5.5m（开挖深度），故亠 CDK tg ( 45 一 -)1.2513. 5 tg(45-25 )需要进行专门支护!上式中坑壁土的重度（kN/m3）一坑壁土的内摩擦角（。）c 坑壁土的粘聚力（KPa）Ea 主动土压力（KPa）hmax 直立壁开挖最大深度（m ）K安全系数，由经验一般取1.252.1.2主动土压力作用下基坑支护验算ML19#墩基坑垂直深度为5.5m,采用12m长600 X10mm钢管桩间距1m，每根桩外 露5.5m,埋深6.5m。顶部采用双拼I32工钢将钢管桩连成整体，
6、开挖放坡坡率为 1 : 0.6， 同时坡面采用C20砼护壁，厚度为10cm。基坑底 5.5m 处土的水平土压力 pa 二 htg 2（ 45- - ） = 13.5kN/ m3 X5.5m Xotg2（45丄一）=30.134KPa,桩顶面所受土压力pa = 0KPa;取以一个钢管桩为研究对2象,视管桩为单悬壁梁，梁顶受荷载为 qi = OkN/m,梁底所受荷载为q Pa L = 30.134kN/m2xim=30.134kN/m, 如下图所示：图2.1 M L19#墩承台基坑钢管桩主动土压力受力图（单位:kN/m）2.1.3外荷载作用下基坑支护验算根据中一活载中列车荷载，可近似取均值qk =
7、 92kN/m ,在列车行经的过程中，产生的qk 92kN /mpk 20.44KPa何载强度Pk =-20.44KPa,等效土层厚度为h =-亍=1.514m,4.5m4.5mY13.5kN /m3则钢管桩在外荷载作用下桩顶段产生的主动土压力q1二htg2（45） = 13.5kN/ m3 X2o_251.514m Xtg2（ 45 ） =8.29KPa，桩底处q2 = q1 = 8.29KPa，钢管桩在外荷载及主动土压力作用下总受力图及内力图如下图所示：图2.2 ML19#墩承台基坑支护钢管桩总受力图（单位 ：kN/m ）图2.3 M L19#墩承台基坑支护钢管桩M、V图（单位:kN m、
8、kN ）2.1.钢管桩稳定性验算钢管桩属于薄臂环形截面，采用 A3碳素钢，其相关验算如下所示r4 r44 R= 3.143004mm4 -2904 mm44 300mm63二 2.69 10 mm(D 4 -d4)=644444= 0.0491 ( 600 mm -580 mm )二 8.0 10 mm抗弯刚度 EI= 2.01 105 N /mm2 8.0 X108 mm4 = 1.608 X1014 N mm211剪力 Q = q1，lq2l = 5.5 8.2930.134 5.5 =128.46kN2212121212弯矩 M = -q2lq；l30.134 5.58.29 5.5 =
9、 277.3kN m6 2 6 2挠度fmaxq24 + 止30 EI 8EI30.134 550048.29 5500477 mm77 mm = 11.5mm l/25030 1.608 108 1.608 106弯曲应力二=M = 277f 10 6N mm = 103Mpa门=215MPaW 2.69 106mm3剪切应力Q 128.46KN4128.46 1000N422222 =6.93Mpa1.25h= 一 r2c220KPaH=h2cos :- (Ktg.一 -tg )2=5.517m 5.5m13. 5 cos2 34( 1.85 tg 34 -tg 25 )x 1 - mtg
10、 _：s=5.517m9.256m 5.5m1-0.6 tg34综上可看出原设计开挖边坡坡率 m=0.6能满足边坡稳定的要求,ML19#墩承台基坑可按原设计进行预支护并放坡开挖。2.2 MR21#墩承台基坑支护验算 2.2.1支护临界条件验算土方开挖，当土质均匀，且地下水位低于基坑底面标高时，挖方边坡可以做成直立壁且 不加支护。对粘性土垂直允许最大高度 h max可按下式计算:令作用在坑壁上的主动土压力Ea = 0，由土力学主动土压力计算公式得: 要进行专门支护！Ea= tg2(45) - 2ch tg ( 45 -2 2產=0解此方程可得:hmax2c2 20Ktg (45 一 -)1.25
11、13. 5 tg(45 一寻)= 3.72m6.1m（开挖深度），故需上式中坑壁土的重度（kN/m3 ）一坑壁土的内摩擦角（。）c 坑壁土的粘聚力（KPa）Ea 主动土压力（KPa）hmax 直立壁开挖最大深度（m ）K安全系数，由经验一般取1.25222主动土压力作用下基坑支护验算MR21#墩基坑垂直深度为6.1m,采用600 X10 xi2000mm 钢管桩1000mm 道，每根桩外露6.1m,埋深5.9m。顶部采用双拼II32工钢将钢管桩连成整体，开挖放坡坡率为1 : 0.6，同时坡面采用C20砼护壁，厚度为10cm。基坑底 6.1m 处土的水平土压力 pa 二 htg 2（ 45 -
12、- ） = 13.5kN/ m3 X6.1m Xtg 2（45丄互）=33.422KPa,桩顶面所受土压力p0KPa;若以一个钢管桩为研究对2象，则视管桩为单悬壁梁，梁顶受荷载为q1二0kN/m,梁底所受荷载为q Pa L二33.422kN/m2 X1m=33.422kN/m, 如下图所示:图2.4 MR21#墩承台基坑钢管桩主动土压力受力图（单位：kN/m ）2.1.3外荷载作用下基坑支护验算根据中一活载中列车荷载，可近似取均值qk二92kN/m ,在列车行经的过程中，产生的qk 92kN / mpk20.44KPa何载强度Pk =-20.44KPa,等效土层厚度为 h 一3 = 1.514
13、m,4.5m4.5mY 13.5kN /m2 C 93则钢管桩在外荷载作用下桩顶段产生的主动土压力q1二htg2（45 -一）= 13.5kN/ m3 X2Q2_251.514m Xtg2（ 45 ） =8.29KPa，桩底处q2 = q1 = 8.29KPa，钢管桩在外荷载及主动土压2力作用下总受力图及内力图如下图所示：图2.5 MR21#墩承台基坑支护钢管桩总受力图（单位 :kN/m ）图2.6 MR21#墩承台基坑支护钢管桩 M、V图（单位：kN m、kN ）2.1.4钢管桩稳定性验算钢管桩属于薄臂环形截面，采用 A3碳素钢，其相关验算如下所示= 3.144444300 mm -290 mm300mm63二 2.69 10 mm(D 4 -d4)=64444484= 0.0491 ( 600 mm -580 mm ) = 8.0 10 mm抗弯刚度 El= 2.01 105N /mm2 8.0 X108mm4 = 1.608 X1014 N mm211剪力 Q = q1，lq2l = 6.1 8.2933.422 6
