1、钢板桩围堰设计的总体思路
取主塔承台基坑钢板桩围堰进行计算,主塔墩承台(14#墩)24.65m×20.5m×5m,围堰各边沿承台外侧1.5m线性布置。钢板桩选用桩长9m、宽度0.575m的WRU13-575型钢板桩,,其主要技术参数为:I=24224cm4/m,W=1346cm3/m,Q=74.5kg/m。为了不影响后续承台施工,采用双排钢板桩,双排钢板桩背靠背施打,两排钢板桩顶部内外侧设置2[20a槽钢,利用M20螺栓联成整体增加刚度,不设内支撑。考虑到基坑深度较大,地下水系丰富,需进行水下混凝土封底,封底砼标号为C20,封底厚度为0.5米。
钢板桩围堰在钻孔灌注桩施工完后进行,围堰不作为承重结构,只承受动土压力、静水压力。
2、 设计资料
(1)钢板桩顶高程H1:+0.50m
施工水位H2:±0.00m
(2)开挖底面标高H3:-4.00m
开挖深度H:4.50m
(3)砂质土的容重加全平均值γ:18KN/m3(路桥施工常用数据手册P63页)
内摩擦角加全平均值Ф:30°(路桥施工计算手册P108页)
粘聚力加全平均值c:5;孔隙比e:0.75。(路桥施工常用数据手册P355页)
(4)地面超载q:20.0KN/m2
(5)基坑开挖长a=27.05m 基坑开挖宽b=22.9m
(6)选用WRU13-575型钢板桩,其主要技术参数为:I=24224cm4/m,W=1346cm3/m,Q=74.5kg/m。
3、 荷载计算
(1)作用于板桩上的土压力强度及压力分布图
主动土压力系数:ka=tg2(45°-φ/2)=tg2(45-30/2)=0.333
被动土压力系数:kp=tg2(45°+φ/2)=tg2(45+30/2)=3
板桩外侧均布荷载换算填土高度h土
h土=q/γ=20.0/18=1.11m
桩顶以上土压力强度Pa1
Pa1=γ×h土Ka=18×1.11×0.333=6.65KN/m2
水位面处土压力强度Pa2
Pa2=γ×(h土+0.5-0)Ka
=18×(1.11+0.5-0)×0.333=9.65KN/m2
开挖面处土压力强度Pa3 (扣除水浮力影响)
Pa3=γ×(h土+0.5-0)+(γ-γw)(0+4 )Ka
=[18×(1.11+0.5-0)+(18-10)×(0+4)] ×0.333
=20.31KN/m2
开挖面处水压力(围堰抽水后)Pa4:
Pa4=γw×4=10×4=40KN/m2