钢板桩支护验算计算书一、工程概况本标段的三座框架桥。

位于穂莞深城际铁路新塘至洪梅段中堂动车所内。

桥址区属于珠江三角洲滨海平原区，地势平坦。

主要用于河涌排洪。

JXDK1+676框架桥（1*15m-5m）与中堂运用所正线斜交67°，全桥长，斜宽，底板厚，边墙厚，顶板厚，全桥为一跨结构；地表标高为，基坑底标高~，基坑开挖深度~。

二、钢板桩支护结构施工方案我局管段穗莞深城际SZH-6标，桥位均处于软土及水涌中，框架桥基坑开挖均采用钢板桩支护；河涌段水位较浅，先设草袋围堰施工框架桥基础，开挖时再设钢板桩支护。

支护墙体采用9m长钢板桩，钢板桩基坑顶处设置300*300的H型钢围檩，支撑体系采用内支撑形式，采用Ф325*6mm钢管，长，间距6m。

1、钢板桩支护1）钢板桩的选用采用拉森Ⅲ型钢板桩（B＝400mm，H=125mm，t＝13mm）。

考虑地质情况和开挖深度的需要，施工采用浅埋单层支点排桩墙，选用9m长度的钢板桩。

2、钢板桩的插打总体施工流程：施工准备→测量定位→打钢板桩→钢板桩合拢→钢板桩外拉锚→清底→封底→垫层→底板施工→脚手架架设→顶板、边墙施工→钢板桩围堰拆除。

钢板桩采用逐片插打逐渐纠偏直至合拢，插打时利用挖掘机或吊车附带钢丝绳吊起后，液压振动捶夹板夹住钢板桩到位，按要求沿框架桥四周每边外放米要求,振动锤边振动边插打。

为了确保插打位置准确，第一片钢板桩要从两个互相垂直的方向同时控制，确保其垂直度在%内，然后以此为基础向两边插打。

考虑到水位高的因素，转交处使用特制角桩插打，整个钢板桩形成一个整体，达到安全止水的最佳效果。

3、钢支撑结构形式为了确保基坑开挖及钢板桩安全可靠，钢板桩墙体支撑体系尤为重要。

具体支撑及安装位置见附图1，支撑结构材料如下：1）钢板桩支护墙体坡顶处采用300*300的H型钢围檩，每个对角采用三块300mm×300mm×10mm钢板连接；对角斜撑采用两300*300的H型钢，对角处用四块250mm ×250mm×10mm钢板连接。

在钢板桩竖向放出围檩安装位置，每隔3m焊接牛腿1个。

2）钢板桩支撑体系采用内支撑，支撑体系采用Ф325*6mm钢管，长，间距6m。

三、参数信息1、钢板桩长9m，拉森钢板桩的主要性能参数见下表：拉森钢板桩技术参数表钢板桩示意图及钢板桩围堰示意图见下图。

钢板桩锁口2、地质参数1)土层分布情况：第一层：（1），Q4ml素填土，厚度约～；第二层：（2）1，Q4alm淤泥，流塑，I,σ0=40kPa，厚度约～，天然密度ρ= (g/cm3) ，粘聚力c= KPa，内摩擦角φ=°；γ：16KN/m3 ；内摩擦角值ϕ：°；粘聚力C=。

参考中交（1）淤泥质土的容重值一局桥梁施工地勘报告土层物理力学性能指标资料取值。

第三层：（2）5-2，Q4alm粉质黏土，可塑，Ⅱ,σ0=140kPa，厚度约～。

γ：18KN/m3 ；内摩擦角值ϕ：22°；粘聚力C=23KPa。

淤泥质土的容重值注：摘自百度文库《粉质粘土物理力学性质表》γ=(g/cm3) ，粘聚力c= KPa，内摩擦角φ=°。

经各层土加权平均，土的密度3、荷载参数基坑顶边有土方、材料、混凝土运输等，综合考虑荷载q=20 KPa。

四、钢板桩插入深度1、地面荷载q=20 KPa。

2、基坑开挖深度本框架桥中，开挖深度。

详见附图基坑防护结构立面图。

3、主动土压力系数K a =tan ²（45°°/2）=,=Ka ；按《市政工程施工计算实用手册》(以下计算公式均来自本手册)式（37-36）计算被动土压力系数，δ=2ϕ/3，被动土压力内摩擦角取系数（土的内摩擦角ϕ可酌情调整有桩基的板桩墙内侧，在密集群桩深度范围内，乘以~），n ϕ=ϕ=°；δ=2ϕ/3=°；K p =⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+ϕϕϕsin ）δ（sin -cosδcos ²=1）根据朗金土压力理论：最大主动土压力强度a a a k c k x h e 2)(-+=γ…………………式1； 最大被动土压力强度pp p k cxk e 2+=γ (2)h —基坑开挖深度； x —钢板桩入土深度； 2）最大主动土压力)(21x h e E a a += (3)a q k x h q E )(+= (4)x e E p p 21= (5)取支撑点∑=0MA ；得()()⎪⎭⎫⎝⎛-+=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-++⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+000322132h h x E h x h E h x h E p q a (6)其中h 为内支撑距钢板桩顶面距离，根据现场实际情况，本工程取0h =0m 。

3）支撑反力Ta根据平衡得支撑反力Ta=Ea+Eq-Ep (7)2、浅埋单层支点桩墙顶端支撑法计算最大主动土压力强度aa a k ck x h e 2)(-+=γ=*（+x ） Kpa最大被动土压力强度pp p k cxk e 2+=γ=+ Kpa即：()()x x x h e E a a +-+=+=5.412.95.437.4)(212； ()x k x h q E a q +=+=5.44.10)(；x x x e E p p 623.19245.20212+==； 将以上公式代入式6，解一元三次方程得钢板桩入土深度x =， 施工时尚应乘以K=本工程取K=，则钢板桩长=+*=。

施工时取9m 长钢板桩即可。

取钢板桩插入深度x= m ， 所以：()()x x x h e E a a +-+=+=5.412.95.437.4)(212=m ； ()x k x h q E a q +=+=5.44.10)(=m ；x x x e E p p 623.19245.20212+=== KN/m ； 故T A =Ea+Eq-Ep=m ；6、求最大弯矩M max 和钢板桩选型最大弯矩发生于剪力为零处，设从墙顶往下y 处剪力为零，则0-y qK y 21a a 2a =+R K γ 求得y=M max =3a 2a 0a y 61-y qK 21-）h -y （K R γ 求得M max =·m/m即每延米墙体承受的最大弯矩为 KN ·m/m ，发生于墙顶下根据求得的最大弯矩和板桩材料的容许应力（参见《公路桥梁钢结构及木结构设计规范》，一般取[f]=170-200 N/mm 2）， 即可选择板桩的截面、型号。

最大应力计算值σ= M/W β=88380/1340*1= N/mm 2<170 N/mm 2其中β-钢板桩截面抵抗矩折减系数，当桩顶设有整体围檩时取β=1，不设置时取β=；选择拉森 Ⅲ型钢板桩。

五、围檩、内支撑验算1）钢围檩拟采用300*300的H 型钢，支撑体系采用Ф325*6mm 钢管，详见基坑防护支撑布置图，首先施工钢板桩，围檩、内支撑等随开挖随施工。

2）本次验算取外拉锚的间距l=6m ，简略计算如下图：作用线荷载 q=T A =m ；最大弯矩M==**62=•m ；300*300的H 型钢最大弯曲应力：2236max 215N/mm ][＜N/mm 1.16710*137010*924.228===σσW M 满足强度要求； 300*300的H 型钢刚度：mm f mm EI ql f 154006000][＜76.1210*20500*10*1.2*1506000*59.631504544===== 满足刚度要求。

(2)内支撑强度验算：内支撑采用Ф325*6mm 钢管，单根的轴力为N=*6=. Φ325钢管最大弯曲应力：223215N/mm ][＜N/mm 45.63601310*54.381====σσA N其中截面抵抗矩A=π（d 外2-d 内2）/4=6013mm 2 满足强度要求；六、基坑底部隆起稳定性计算支撑式支挡结构，其嵌固深度应满足坑底隆起稳定性要求，抗隆起稳定性可按下列公式验算：式中：D ——墙体插入深度 (m)；h 0——基坑开挖深度(m)； q ——地面以上均布荷载(kPa)；c ——支护墙底处的地基土粘聚力(kPa)γ1——基坑外地表至墙底，各土层天然重度的加权平均值(kN/m 3)； γ2——基坑外地表至墙底，各土层天然重度的加权平均值(kN/m 3)； N cp 、N qp ——地基极限承载力系数； 用普朗特尔公式，N cp 、N qp 如下：──支护墙底处土的内摩擦角(0)K L ──抗隆起安全系数；考虑图中A'B'面上抗剪强度抵抗隆起作用未考虑，固安全系数K L 可取低一些，要求K L ≥~。

计算隆起稳定性示意图查地勘报告有各土层物理力学指标：天然容重γ1=(g/cm3)，γ2=(g/cm3)。

支护墙底处土的内摩擦角值ϕ：22°；粘聚力C=23KPa 。

钢板桩插到第三层：（2）5-2，Q4alm 粉质黏土即停止，地面超载q 0=20kN/m 2。

代入以上各项数据有 求得N qp = =基坑开挖深度为h 0=，插入土深度D= m 。

2.1＞73.520)2.45.4(8.1688.162382.72.42.17)(012=++⨯⨯+⨯⨯=+++=qD h cN DN K cq L γγ 经以上计算钢板满足坑底隆起稳定性要求。