论文：软弱地基下基坑钢板桩设计_钢板桩基坑防护设计

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软弱地基下钢板桩支护设计

（廖昭 朱春来）

摘要：作为深基坑支护方式的一种，钢板桩支护具有不受场地限制、安全环保经济、施工速度快、止水效果好等一系列优点，在众多岩土工程中得到广泛应用。本文以广中江高速公路第TJ12合同段番中大桥P6承台钢板桩支护设计为例，分析了在覆盖层较厚的软弱地基环境下钢板桩支护设计的技术要点，对钢板桩受力计算及设计要点及进行了介绍，可为类似工程提供借鉴。

关键词：钢板桩；软弱地基；设计要点；受力计算

1、工程概况

1.1 承台概况

广中江高速公路第TJ12合同段番中大桥P6承台位于广州市番禺区洪奇沥水道东岸河提内侧，承台为方形带圆倒角承台。承台长宽高为9.1m9.1m4m，承台顶标高+0.418m，原地面标高为+1.0m。该标段征地红线范围较窄，承台两侧为鱼塘塘基，顺桥向靠江侧为河堤。由于场地受限，无法采用放坡开挖，则考虑采用钢板桩支护后垂直开挖。1.2 地质条件

该项目路线地处珠江三角洲海陆交互沉积平原，该地区河堤纵横，地表水系发达，岸上桥址位置则多为鱼塘，淤泥覆盖层厚度较大，厚约14m～27m，局部含较多砂粒或呈淤泥质粉细砂、淤泥质亚粘土。

番中大桥P6位置地质情况从上至下依次为18m淤泥，2.3m粉质黏土，强风化花岗岩，中风化花岗岩。从地勘情况来看，承台基坑开挖深度（拟开挖4.8m）及钢板桩打入深度（拟采用15m钢板桩）均未超出淤泥层。地勘资料显示该处淤泥重度为1.7kN/m，内摩擦角为13。

32、钢板桩设计

2.1 围堰尺寸拟定

本着安全可靠、经济适用、施工方便的原则来拟定钢板桩围堰的结构尺寸。首先根据现场测量给出的原始地面标高，计算出承台底距原地方4.582m，封底混凝土厚度设计为20cm，因此开挖深度拟定4.8m。

承台长宽为9.1m9.1m，考虑模板施工位置，承台边距钢板桩围堰侧壁应满足一定施工距离，因此钢板桩围堰尺寸拟定为12m12m。在考虑该尺寸时需注意钢板桩截面形式及围檩材料截面的高度，计算承台模板与钢板桩壁之间的施工距离时应扣除钢板桩有效高度及围檩材料截面高度。

图2-1 钢板桩有效高度示意

2.2 钢板桩型号及支撑形式选择

支撑是为减少钢板桩桩身内力，抵抗围堰外部荷载的主要构造。支撑主要由围檩和对称、斜撑或者锚杆构成。围檩一般由型钢紧贴钢板桩，并连成整体，形成闭合框架。为减少围檩型钢的跨度，可以在围檩之间设置对称、斜撑或者锚杆。钢板桩简化计算方法按支撑层数分为无锚（悬臂）、单锚（一道支撑）及多锚（两道及两道以上支撑）三种。

根据施工经验和工程实际情况，该承台采用一次浇筑为宜，因此为避免围檩支撑与承台钢筋混凝土空间位置冲突，在钢板桩围堰顶口高出承台30cm位置设置一道围檩支撑较为合适。因此钢板桩入土深度按单锚式钢板桩计算。（1）荷载计算

考虑距基坑边缘1.5m处有车辆荷载q30kN/m2，当土的内摩擦角为13，被动土压力系数k1.3。

1.5q=30kN/m2R0RCyq0C4.8AyeAheAqAeAheAqSxtP0Se-(e +e)pAhAqOepeAeAq

图2-2 钢板桩压力分布图

13yq1.5tg2452.37m

2被动土压力系数：KPtg45主动土压力系数：Katg4522131.58 2130.63m 2基坑底处主动土压力压强：eArhKa174.80.6351.41kN/m2 基坑底处车辆荷载产生的压强：eAqqKa300.6318.9kN/m 基坑底处合压强：PbeAeAq51.4118.970.31kN/m（2）y值计算

y为板桩上压强为零的点距基坑底的距离，即图上S点到A点的距离。在S点处板桩的被动土压力等于板桩墙后的主动土压力，即：

2rKKPyPbrKay

yPb70.312.90m

rKKPKa171.31.580.63（3）按等值梁法计算钢板桩最大弯矩及支反力

单锚深埋钢板桩可以视为上端为简支，下端为固定支承，采用等值梁法计算较为简便。其基本原理如图2-3所示。梁CD一端为简支（支点为C点），另一端为固定端（D点），正负弯矩在S点发生转变。取梁CS段，并于C点设一自由支承形成CS梁，则该梁上的弯矩值不变，此CS梁即为CD梁上CS段的等值梁。而该梁正负弯矩发生转变的S点即为钢板桩上土压力等于零的点，支点C即为单锚钢板桩顶端支撑作用点。

CSDC图2-3 等值梁法示意图

D

按简支梁计算等值梁的C点及S两支点反力（R0和P0），C点弯矩为0，即

MC0

P0hy212111heAy(yh)eA(yqh)hyqeAq 32232112.914.8251.412.9(4.8)51.414.822.37218.9232P03128.49kN

4.82.9

垂直于钢板桩方向合力为0

Q0

R0P0R01hyeAhyqeAq 214.82.951.414.82.3718.9128.49115.37kN 2（4）计算钢板桩最小入土深度t

根据P0和前端被动土压力对板桩底部（O点）的力矩相等

P0rKKpKa6x2

x6P06128.495.64m

171.31.580.63rKKpKa

最小入土深度t0yx5.642.98.54m

实际入土深度T1.1t01.18.549.39m

板桩总长LhT9.394.814.19m，拟用15m长拉森钢板桩。（5）钢板桩截面选择

板桩所受弯矩最大值处剪力为零，设剪力为零处距板桩顶为x，则：

R012xrKaxyqqKa0 21115.37170.63x2300.63x2.370整理得：

x3.53x29.910

2x3.98

12xxyqMmaxR0xrxKaqKa232

13.983.982.37115.373.98173.9820.63170.63338.02kNm322

采用符合日标JIS A 5528拉森Ⅳ型钢板桩，材料为SY295，屈服强度f295N/mm2，截面系数W2270cm，取2倍安全系数。30.74Mmax0.74338.021031f110.2MPaf147.5MPa

W227010622.3 围檩及支撑持验算

双拼工40围檩32工40围檩工40斜撑20040 28=1120地面线480400P6承台外轮廓线11430.0-3.5821200150020φ400钢管十字撑A砂浆垫层P6承台基坑底钢板桩A120020045钢板桩平面图A-A

图2-4 围檩及内支撑示意图

围檩及支撑的设计尽量考虑采用施工现场现有材料，该钢板桩支护的围檩及内支撑布置形式如图2-4所示：矩形围檩采用双拼工40型钢倒置紧贴钢板桩壁，每个倒角布置一道双拼工40斜撑，十字对称采用φ400钢管。

采用有限元软件miads civil对围檩及内支撑进行实体建模。模型中将围檩4个角点进行DZ、RX及RY方向上的约束（Z方向为垂直与地面），土压力加载示意如图2-5所示，内力计算结果如图2-6及图2-7所示：围檩为轴心受压构件，最大弯矩在钢管十字撑支撑位置，为160.6kN/m，最大轴力为452.1kN；钢管十字撑考虑自重，为轴心受压构件，最大轴力为480.1kN。

图2-5 围檩及内支撑荷载示意图

图2-6 围檩及内支撑弯矩图

图2-7 围檩及内支撑轴力图

（1）双拼工40围檩验算

双拼工40计算参数：截面面积A=172.2cm2，截面模数W=2180 cm3，截面回转半径i=15.8cm，屈服强度fy=235MPa，f=170MPa，弹性模量E=200GPa，计算长度l11.6m。根据受力图得知围檩均布荷载q115.37kN/m。

长细比l116073.42 i13.9NA式中，mMmax452.1160.6114.68MPaf215MPa

452.1N0.73172.21.05218010.8W10.8'3325.6NEfy235

—回转半径，； 73.42，根据《钢结构设计规范》附表C-2查得稳定系数=0.73。m —等效弯矩系数，m0.650.35M11。M2 —与截面模量对应的截面塑性发展系数，=1.05，；

'2222' —参数，NEEA/1.13.14200000/(1.173.42)3325.6kN； NE

（2）φ400钢管十字对撑稳定性验算

十字对撑采用400钢管。截面面积A=111.12cm2，考虑自重q=87.2kg/m，回转半径i=13.9cm，截面

模量W=1067.8cm3，屈服强度fy=215MPa，f=170MPa。

长细比l116083.45 i13.9187.211602NmMmax480.1878.6MPaf215MPa480.1A0.67111.12N1.151067.8510.8W10.8'2536.11NE

式中，

—回转半径，fy235； 83.45，根据《钢结构设计规范》附表C-2查得稳定系数=0.67。m —等效弯矩系数，无横向荷载和端弯矩时m1。

 —与截面模量对应的截面塑性发展系数，=1.15，；

'2222' —参数，NEEA/1.13.14200000/(1.183.45)2536.11kN； NE3、结语

目前广中江高速公路番中大桥2个P6承台均已施工完成，钢板桩顶口及围檩变形量较小，支护结构安全得以验证。在软弱地基下的钢板桩支护设计过程中需注意以下几点：

1.等值梁法是钢板桩支护计算中比较安全的方法，结果偏于保守，适用于工程数量不多，规模较小的钢板桩支护计算。

2.通过过程计算可以发现土的内摩擦角对计算结果影响非常大，土的内摩擦角值一般由工程地质勘查报告提供，如果地勘点距施工地点距离较远或者周围地勘点较少导致报告所给出的值参考价值不大可再进行第二次勘查测定。

3.对于土层有变化的时候可取钢板桩深度范围内的土层参数加权平均值。

4.在钢板桩设计过程中一般还应对开挖至一定深度后还未施工围檩及支撑时的工况进行验算，该基坑开挖1m后完成围檩及支撑施工，再继续开挖至设计标高，该施工方法偏于安全。

5.基坑尺寸和围檩设计一定要对施工空间位置进行充分考虑，特别是基坑宽度、围檩及支撑的布置位置、材料高度，以避免钢板桩支护施工完成后永久结构物施工空间不足。

参考文献

[1] 中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50017—2003钢结构设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2003.[2] 中国建筑科学研究院.JGJ 120-2012建筑基坑支护技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.[3] 中华人民共和国交通部.JTG D60-2004 公路桥涵设计通用规范[S].北京：人民交通出版社，2004.[4] 江正荣.建筑施工计算手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2001.[5] 张宏亮.U型钢板桩的冷弯性能[J].材料科学与工程学报，2011.[6] 左光恒.钢板桩围堰的设计与施工[J].西部探矿工程，2010.

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