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深基坑钢板桩支护设计受力分析
深基坑钢板桩支护设计受力分析
第29卷第4期
Vo1.29No.4
企业技术开发
TECHNOL0GICALDEVEL0PMENTOFENTERPRISE
2010年2月
Feb.2010
深基坑钢板桩支护设计受力分析
王健
(中铁十八局津秦二分部,天津300300)
摘要:文章介绍了钢板桩的支护设计,根据钢板桩的实际受力状况建立力学模型,通过理论计算,确定钢板
桩的实际受力及支护结构的稳定性,以确保支护结构的精确性和安全性,从而满足工程需要.
关键词:钢板桩;支护;设计
中图分类号:TU473.12文献标识码:A文章编号:1006—8937(2010)04—0132—03
基坑开挖是各种构造物施工过程中的重要一环,对
于深基坑施工过程中常常忽视基坑安全问题,需支护的
地段常常参照其他项目的支护方案,对基坑进行粗略支
护.这种做法很易出现意外,对工程质量及生命财产造成
威胁.因此,对基坑进行科学,合理地支护,是保证工程质
量,维护人身安全,减少财产损失的必要措施.
1工程概况
新建铁路天津至秦皇岛客运专线塘沽西跨京津塘特
大桥182#~184#,203#~205#墩南侧临近既有铁路路基
边坡,附近地表水丰富,硫酸盐侵蚀性H2/L1,承台底标
高一7.857—一13.157m,原地面标高0.72~0.91in,基坑
开挖深度8.677~13.157in.
①岩土工程条件.线路经过区为滨海冲积平原,地形
平坦开阔,地势由西北向东南缓倾,河渠纵横,地面高程
一
般一1.8~2.0in,相对高差一般小于2in,地层的成因类
型主要为冲积,海积,局部为湖沼相堆积地层,岩性为各
类黏性土,粉土,粉砂,细砂等,夹淤泥,淤泥质黏土,淤泥
质粉质黏土.
②水文地质条件.沿线地形平坦,地表遍布河流,水
塘等.沿途经过河流属海河水系,主要河流有西河,中河,
东河.上述河流均由北向南穿越铁路.河流流经线路地段
多处于河流的中下游,河床开阔,河谷宽缓,河道较弯曲,
河水流速缓慢,两岸地势平坦,以沉积作用为主.河水流
量受降雨及人为调控的影响,一般随季节变化不明显.一
般平时水量较小,雨季水量较丰沛.
③周边环境条件.根据业主提供的平面图及现场资
料,基坑周边场地相对开阔,距离既有铁路线约为9.8~
14.50m,基坑安全等级按二级考虑.
以下介绍钢板桩支护设计的受力,稳定性计算
2已知条件(以184#墩为例)
基础土质均为淤泥质粉质黏土,容重1=-20.7kN/m,
内摩擦角=21,凝聚力e=33kPa;184#地面标高:0.72;施
工前地面卸载下挖1rfl,标高为一0.28m;184#承台底标
高:一7.957;开挖深度为:一0.28+7.957+0.3=8.0nl;拉森型
钢板桩W=2270cm『~=215N/mm;距板桩外1.5m均
布荷载按10KN/nl计.
3内部支撑的设置
作者简介:王健(1983一),男,天津宝坻人,助理工程师,主要研究方
向:土木工程.
对于多层支点的支护体系,常采用等弯矩布置的形
式以充分利用钢板桩的抗弯强度,减少支护体系的投入
量.其计算步骤为:
①根据所选钢板型号由以下公式确定最大悬臂长度
h.
H:/
Vr2ka
式中,f为钢板桩抗弯强度设计值;f=215MPa;W为
截面抗弯模量,w=2270cm3;r2为土压力容重,r2=20.7
kN/m,;Ka为土压力系数,ka=0.47(见土压力计算),则:
H:i/6x215一:mV__.
x
_
×
106
___:=
×_~
.
._
x2270x10-66.7
207103047
②根据表1计算各支撑的跨度.
表1支撑跨度表
支撑跨度与h的比值
h1
hl=1.116.7=7.44m
h2
h2--0.88*6.7=5.9m
h3
h3=0.77*6.7=5.16m
h4
h4=0.70*6.7=4.67in
h5
h5=0.65*6.7---4.36m
根据现场具体情况和施工经验,采用15ITI钢板桩围
堰支撑.
4土压力计算
根据地质情况,主动土压力的容重r1=20.7kN/m,被
动土压力的容重r2=20.7kN/m.,摩擦角=210,土的凝
聚力e=33kPa.
板桩外侧均布荷载换算填土高度hl,h1=q/r=-10/20.
7=0.48nl.
根据朗肯土压力公式(按砂土计算):
主动土压力:Ea=1rlHKa;应力公式盯a=rlH
2
Ka;Ka=tan2(45一,_)=0.47.
n髂
1OO00
第29卷第4期王健:深基坑钢板桩支护设计受力分析133
被动土压力:Ep=1r2H2Kp;应力公式盯p=r2H
Kp;Kp=tan2(45+)=2.12.
15m钢板桩围堰(见图1).
盯a=rlHKa=20.7×(15+0.48)×0.47=150.
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