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1、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 K17748，埋设管道为聚氯乙烯双壁波纹管（500）和钢筋砼管（ 800），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150.277m，管道平均埋深为5.2 米左右，最深为7.8 米，地下水位较高，其中有局部里程段3.5m 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+655K14+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，
2、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 （ CECS164:2004）。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- 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（ 4.7m），钢板桩支护
3、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- 型钢板桩计算参数如下表所示：尺寸（ mm）每块钢板桩型号有效高截面积 A惯性矩 Ix截面抵抗矩W单位净有效幅宽b厚度 t度 h单根 cm2单根 cm4单根 cm3重 kg/mISP- 型40018015.598.703.97033676.96四、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）：土层土层土层顶土层底容 重内摩擦角粘聚力编号
4、名称标高（ m）标高（ m）（kN/m3）（o）（kPa）2耕 土157.33156.8317.5585-1粉质粘土156.83148.83191540加权平均18.251024则计算取值： =18 KN/m3 ， =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
5、后为25KN/m，换算为土高度h0=q/ 5/18=0.28m。1.1 主动、被动土压力系数KatgKptg22( 4515 )0.589,Ka0.7672( 4515 )1.698,Kp1.30321.2 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：005.2002.5=H0XXXA、在标高 157.33m 位置时的土压力强度（地面处）2152P1180.28tg (45)2.97KN / mB、在标高 156.33m 位置时的土压力强度（支撑处）2152P218(0.282)tg (45)24.17 KN / mC、在标高 152.63m 位置时的土压
6、力强度（基底部）2152P318(0.284.7)tg ( 45)52.80KN / m1.3 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- 型钢板桩顶部悬臂端的最大允许跨度为：6 W6 200 2043 105mhcm330.589Ka18 103h02.85mh11.112.853.16m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 20a工字钢围檩，加203 钢管横撑；自钢板桩顶下为1 道围囹支撑。1.4 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 qn=(Pn +Pn-1 )/2 h1/2+(P n+Pn+1)/2 h2
7、/2 ，则计算如下：24.170.282.0q113.78KN / m22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13.78KN/m，则此时钢板桩所受的最大弯矩为 Mmax0.125 q l 20.125 13.78 3215.503KN m ，拉森1ISP- 型钢板桩抗弯截面模量为2043cm3 , 则钢板桩所受最大弯曲应力为：M max15.5031067.59Mpa 200Mpa ，完全满足要求。W20430001.5 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。072086采用
8、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EHJG一半传至 E 点上，另一半由坑底土压力FGR承受，由几何平衡关系可得入土深度计算公式：1KaH (h4 x)1(Kp Ka )x 222即 ( Kp Ka) x 2 KaHx KaHh4 0 , 代 入 相 关 数 据 计 算 可 得 ：1.109x 22.77x7.4740, 求解得 x4.12m , 即钢板桩在基底以下入土深度大于4.12m 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 4.12m 并考虑 1.5 倍安全系数，则 X=4.12 1.5=6.18m, 本施工方案采用12m长钢板桩
9、，桩顶标高为157.83m, 基底标高为 152.63m, 入土深度 =12-(157.83-152.63)=6.8m6.18m,完全满足要求。2、内支撑受力检算3.1 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=24.17KN/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 W178cm3 , f200MPa ，取系数 =0.125 ，则在静载时：M max0.12524.172.7222.025KNm22.02510 9178261.87 MPa f200MPa ，故围檩抗弯强度满足要求。3.2 内支撑设计围檩处内支撑采用 2
10、03mm钢管，钢管壁厚10mm,D203mm,d183mm ,D 2d 22032183221.96 ,i44AD 2d 23.14203218326060.2mm2 ,44WD 4d 43.1420341834278746 .81mm332D32203根据长细比l4000182.149 ，查钢结构设计规范附表得稳定系数0.216 。i21.96自重弯矩： M maxql 20.46642880.932KN mNM max242.91030.932106200MPa ，满足要求。AW0.2166060.2188.9MPa f278746.81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。
