K86+094.6拉森Ⅳ钢板桩深基坑支护计算书

一、工程概况

K86+094.6为1-5.0m钢筋混凝土盖板接长箱涵。涵洞在接长时，要先拆除入口梯形节盖板、翼墙及基础，利用入口梯形节墙身和基础，反拼梯形节墙身及基础。在拆除前，要对路基本体进行钢板桩防护和对轨道进行加强。

二、水文地质情况

 1、地质情况

涵位出地面高程为40.22m，稳定地下水位为29.02m。

三、拉森Ⅳ钢板桩防护

    既有线露肩标高为45.44m，新旧涵洞接缝距既有线中心2.99m，拉森钢板桩从新旧涵洞接缝处往外插打，防护高度与既有线路肩高度一致，并在桩顶设置地锚，较少路基变形。考虑到列车经过的动载完全由D型钢便梁承受，所以在建模时，不考虑钢板桩顶上的荷载。

1、防护示意图

钢板桩桩顶距地面6m，考虑到挡土的效果，桩顶外露土体0.2m，所以钢板桩外露量为6.2m。既有线填料按照碎石图考虑，层厚6.0m。

2、模型基本参数

1） 基本信息 

弹性法土压力模型:        经典法土压力模型:

1）各工况：

2）内力位移包络图：

3）地表沉降图：

4）嵌固深度计算嵌固深度计算参数：

    按《建筑基坑支护技术规程》 JGJ 120-99单支点结构计算支点力和嵌固深度设计值hd：

    1) 按ea1k = ep1k 确定出支护结构弯矩零点hc1 = 1.072

    2) 支点力Tc1可按下式计算：

    hT1 = 6.000m

    Tc1 = 17.313 kN 

    3) hd按公式：hp∑Epj + Tc1(hT1+hd) - βγ0ha∑Eai>=0确定

    β = 1.200 ， γ0 = 1.000

    hp = 2.511m，∑Epj = 752.245 kPa

    ha = 3.719m，∑Eai = 469.786 kPa

    得到hd = 6.472m，hd采用值为：8.000m

综上所述，采用15m长拉森Ⅳ钢板桩进行支挡。外露地面6.2m，打入地面以下8.8m，最大沉降量42mm，满足施工要求。

四、D20型钢便梁防护

1、D20钢便梁承载力的检算

本涵与线路法线方向相交32.59º。线路防护采用D20钢便梁进行防护。D20便梁最大跨度为20.1m，而本涵临时支撑桩基础顺线路方向间距12m，所以使用D20便梁对线路加强不需要检算。

2、挖孔桩基础承载力检算

根据《铁路路基设计规范》（TB10001-2005)附录A中列车和轨道荷载换算土柱高度和分布宽度表中，既有邯济线按照速度80km/h、重型轨道、P50轨、道床厚度为50cm、Ⅱ型枕确定，分布宽度为3.5m，荷载强度为60.1KPa，换算土柱高度：当γ=18Kn/m3时，土柱高度为3.4m；当γ=19Kn/m3时，土柱高度为3.2m；当γ=20Kn/m3时，土柱高度为3.0m；当γ=21Kn/m3时，土柱高度为2.9m；γ取值根据规范规定细粒土（有机类土除外）取18或19Kn/m3，砂类土取19或20Kn/m3，碎石类、砾石类土取20或21Kn/m3。

列车荷载Q=60.1×3.5×12=2524.2KN，完全由4根直径1.25m桩基临时支撑承担，每根桩基础承载631.1KN。

根据《建筑桩基技术规程》（JGJ94-2008）P19查得，一般直径桩的单桩竖向极限承载力特征值为：

Quk=Qsk+Qpk=U∑qsikli+qpkAp

式中：Qsk-单桩总极限侧阻力特征值

Qpk-单桩总极限侧阻力特征值

U-桩身周长，本式中取U=3.14×1.25=3.925m

qsik-桩侧第i层土的极限侧阻力特征值，如无当地经验值，可按《建筑桩基技术规程》查表5.3.5-1，填土（既有线路堤）取20kpa，粉砂土取22kpa，黏土取21kpa，细砂土取22kpa。

li-桩穿越第i层土的厚度

qpk-极限端阻力特征值，如无当地经验值，可按《建筑桩基技术规程》查表5.3.5-2

Ap=桩端面积，本式中取Ap=3.14×1.25×1.25/4=1.23㎡

挖孔桩按照挖孔深度计算其容许承载力，本计算中容许承载力按照631.1KN取值，安全系数取2.0。

2×631.1= Qsk+Qpk=U∑qsikli+qpkAp

          =3.925×∑（6×20+5.8×22+ X×21）+120×1.23

解得：X=1.74m

因此，挖孔桩深度h=6+5.8+1.74=13.54m。