《大桥钢板桩围堰施工方案#钢板桩计算书.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大桥钢板桩围堰施工方案#钢板桩计算书.doc（31页珍藏版）》请在课桌文档上搜索。
1、某某国道扩建工程xx段A2标（K8+577.4xx大桥）钢板桩围堰 施工方案xx集团一公司xx市某某国道扩建工程项目经理部 xx钢板桩围堰施工方案一、工程概况xx大桥中心里程为K8+577.4,桥跨布置为6x25m+(53+85+53)m+4x25m，主桥采用3跨变高度预应力砼连续箱梁，两侧引桥采用25m先简支后连续部分预应力砼组合箱梁。下部结构为大体积承台，柱式薄壁墩。基础为桩基础。二、施工方案的总体设计根据工地现场的实际情况、施工组织设计的总体工期安排，结合我单位技术装备水平和现有设备、人员情况，我单位在xx大桥施工中拟采用如下施工方案：主桥墩的水中钻孔灌注桩采用搭设水中固定平台施工方案，
2、平台与岸边通过栈桥连接，最后类似于陆上钻孔作业。主桥墩水下承台、墩柱（身）采用钢板桩围堰施工方案。主桥的7、8号主墩各打设一个水中钢板桩围堰，钢板桩围堰尺寸定为：单个主墩为13m28m。两个围堰的内侧距离河岸约18m，钢板桩选用德国拉森型，7#墩采用长度为18m的钢板桩，8#墩附近因有高压线，净空限制，同时考虑到8#墩地质因素，故8#墩采用长度为18m和部分24m的两种钢板桩。高压线下范围内采用2根12m的，其余部分采用18m的。根据此桥的水深、水文、地质等相关情况，我们对各类施工方案进行综合比选后认为：采用钢板桩围堰施工方案与其它方案相比，具有工艺简单、施工期间临时占用水面较小、安全、施工风
3、险易于控制等诸多优势。跨xx主桥采用悬浇挂篮施工，以保证河道的正常过水和通航。大桥的引桥施工位于陆地上，施工工艺较为简单，在此不作详细介绍。三、xx大桥围堰施工进度安排 1、大桥总体工期目标为：（1）、主墩钻孔桩施工： 某某年4月25日结束；（2）、主墩承台及薄璧墩施工： 某某年7月10结束；（3）、主桥边跨合拢段施工： 某某年12月5日结束；（4）、主桥中跨合拢段施工： 某某年12月15日结束（5）、全桥施工：某某年12月25日结束 2、详细的工序进度安排 主墩钻孔桩施工：8#墩、3.1日-4.20日； 7#墩、3.6日-4.25日； 钻孔平台拆除：8#墩、4.20日4.25日7#墩、4.2
4、6日4.30日 钢板桩围堰施工：8#墩、4.26日5.10日； 7#墩、5.1日5.15日 水下吸泥、砼封底：8#墩、5.11日5.20日；7#墩、5.16日5.25日 围堰支撑：8#墩、5.21日5.31日； 7#墩、5.26日6.10日 桩头破除、桩基检测：8#墩、6.1日6.5日；7#墩、6.10日6.15日 承台施工：8#墩、6.6日6.20日； 7#墩、6.16日6.30日 主墩墩身施工：8#墩、6.15日6.25日； 7#墩、6.25日7.10日 主墩围堰拆除：8#墩、7.10日7.25日； 7#墩、7.25日8.15日四、钻孔平台施工水中钻孔灌注桩采用搭设水中固定平台施工方案，平
5、台与岸边通过栈桥连接，最后类似于陆上钻孔作业。1、水中钻孔平台及栈桥施工：(1)、栈桥基础采用600mm钢管桩，入土深度控制在4-6m，视栈桥位置地质情况而定。上部采用贝雷梁、工字钢及方木组合，顶面铺设钢板。根据现场调查和施工要求，栈桥设置为1跨18m,桥面宽度8m。(2)、水中钻孔平台采用600mm钢管桩、入土深度同样控制在4-6m。钢管桩利用振动锤打桩，结束后，在每个管桩顶横放（方向顺主桥方向）双排I36工字钢或I40工字钢，上层放置贝雷梁。再利用角钢、U形卡等将贝雷梁与横梁工字钢、钢管桩连成一个整体。贝雷梁顶层铺设I25工字钢、最后在工字钢上铺设钢板、及焊接施工栏杆等，形成一个大的施工平
6、台。此后便可利用吊车配合振动锤在平台上进行桩基的护筒埋设，进行钻孔作业。1.5m钻孔灌注桩采用2.0m钢护筒，利用振动锤完成护筒的埋设、拔除工作。桩基钢筋笼可在岸上钢筋加工厂加工制作完成后，运至平台上，利用平台上的吊车，下放钢筋笼。待主桥所有钻孔桩完成后，即可拆除固定平台，保留栈桥，施工钢板桩围堰。2、单根钢管桩单桩承载力计算a、计算条件b、选用的钢管桩为=600mm，壁厚=8mm的敞口钢管桩，钢管桩材质为A3钢。c、考虑到xx为人工开挖的新河道，河床底部淤泥层较浅，钢管桩打入土层的深度按h=4 m来控制。d、计算过程e、根据人民交通出版社出版的高等学校教材基础工程中有关桩基计算的公式来进行验
7、算。f、钢管桩因考虑到桩底闭塞效应及挤土效应的特点，按单桩轴向承载力计算公式计算。g、单桩轴向承载力Pj的计算公式为Pj=s UiLi+PAR （1-1）公式中：当和hb/ds5时 P=0.16hb/dss （1-2） 当和hb/ds5时 P=0.8s （1-3） Pj 钢管桩单桩轴向极限承载力 P 桩底闭塞效应系数，对于闭口钢管桩P =1,对于敞口钢管桩，P值参考公式（1-2）、（1-3）进行取值 s 侧阻挤土效应系数，对于闭口钢管桩s =1,对于敞口钢管桩，s值参考教材中的取值，钢管桩内直径=600mm，取s=1 hb 桩底端进入持力层的深度（m） 取hb=4 m ds 钢管桩内直径（m）
8、 内直径=0.6m A 桩底投影面积（） A=r2=0.283 U 桩的周长（m） U =2r=1.885 m R 桩底处土的极限承载力（kPa） 本次计算取R=100 kPa Li 桩在承台底面或最大冲刷线以下的第i层土层中的长度（m） 本次计算，取Li=3 m i 与Li相对应的各土层与桩侧的极限摩阻力（kPa）。本次计算中，通过参考地质资料及相关的数据，保守计算，取i=25 kPa 计算： 因 hb/ds =4/0.6=6.67，所以取P=0.8s=0.81=0.8 将上述各项参数代入公式可以计算得出：Pj=sUiLi+PAR =11.885 m3 m 25 kPa+0.80.28310
9、0 kPa =11.885325103 N+0.80.28390103 N =161.7103N =161KN16吨在搭设水中平台时，每个平台打设28根钢管桩，理论合计平台承载力为：P=161KN28=4508KN450吨。承载力满足施工要求。五、钢板桩围堰的设计与施工：水下承台、墩柱（身）采用钢板桩围堰施工方案。围堰尺寸定为：单个主墩为13m28m，钢板桩选用德国拉森型，7#墩采用长度为18m的钢板桩，8#墩采用长度为18m和部分24m的钢板桩。1、桥梁桩基、承台的相关参数：7#和8#墩共计设计有36根直径为1.5m、桩长为75 m的钻孔灌注桩。桩基标高参数为：7#主墩桩顶-9.263m、桩
10、底-84.263m，8#主墩桩顶-9.303m、-84.303m。7#和8#墩设计承台4个、每个承台基础为9根桩。 左右幅承台尺寸为均为10.3m10.3m2.8m。承台底面高程依次为：7#墩承台顶标高-6.463m 、承台底标高-9.263m；8#墩承台顶标高-6.503m 、承台底标高-9.303m。07年8月份实测水位标高为+2.165m，河床实测水深约为8.0m。08年3月份实测水位标高为+1.4m，河床实测水深约为7.5m，推测主墩位置处河床底标高约为-6.0m左右。 2、地质资料情况介绍 根据设计院提供的地质资料，结合主桥钻孔桩施工的钻进记录情况，桥位附近靠7#墩一侧，自上而下为亚
11、粘土层（-0.2m62.2m），粉细砂层（-62.2m69.6m）。靠8#墩附近的依次为淤泥、亚粘土（-3.1m6.7m）、粉砂（-6.7m17.4m）、亚粘土（-17.4m19.8m）、亚砂土（-19.8m28.5m）、亚粘土（-28.5m61.4m）及粉细纱层（-61.4m74.4m）等。3、水文资料：设计最高通航水位为+2.684m，最低通航水位为+0.714m，07年8月份实测水位为+2.1m。施工常水位按+2.1m，最高水位按+2.6m考虑。水的正常流速按1.0m/s考虑。 4、钢板桩围堰简介。 根据河床地质和水文情况及施工要求，初步确定围堰尺寸为13m28m。7#墩采用长度为18m
12、的钢板桩，8#墩采用长度为18m和部分24m的钢板桩。钢板桩为宽0.4m的拉森IV型。钢板桩顶标高为+3.0m，底低标高为-15m。7#墩钢板桩入土部分为亚粘土层，8#墩钢板桩入土部分为粉细纱砂层。其内支撑7#墩和8#墩均设置4道（详见另附图），第1层围囹斜撑均采用2I40aH型钢，第2、3、4层围囹均采用2I50a工字钢，斜撑均采用钢管支撑，节点采用焊接（施工中严格执行钢结构施工规范）。5、钢板桩的设计因7#墩和8墩围堰尺寸相同，钢板桩顶标高一样，承台标高相差仅4cm，而内支撑材料形式一样，受力情况基本一致，由于8#墩地质为粉细纱，极易发生管涌，由于均采用封底，故可只分析验算其中受力复杂的8
13、#墩围堰受力情况即可。（1）、平面几何尺寸的确定主墩承台的几何尺寸为10.3m10.3m，左右幅承台间距为3.2m，考虑到施工需要，主要体现在围堰打设方便、承台模板安装的作业空间，以及施工期间围堰内的抽水、集水井设置等因素，最后确定围堰的打设平面几何尺寸为13m28m。这样，围堰距离承台砼边的距离为1.5m，满足施工需要。（2）、钢板桩长度、入土深度确定根据xx现场的施工条件，结合水深、水流速度、桥位处地质情况、钢板桩的施工工艺等因素综合考虑、7#墩采用长度为18m的钢板桩，8#墩采用长度为18m和部分24m的钢板桩。钢板桩顶标高为+3.0m，底低标高为-15m。6、钢板桩围堰的计算及验算为确
14、保大桥主墩钢板桩围堰的安全，在围堰设计时，采用不同的方法对围堰的稳定性、安全性进行验算，确保施工过程安全。第一种方法，建立近似的计算模型，采用计算机程序进行计算。（见施组）8#主墩钢板桩围堰受力计算，详细的计算过程附后。第二种方法，采用传统的手工计算方式，通过参考相关的专业书籍、规范、及计算手册，通过计算，来确定围堰的稳定性、安全性，是否满足施工需求。钢板桩围堰的稳定性验算（1）、计算工况选定通过分析施工过程的工艺流程，结合理论知识，可以确定8号主墩的最不利情况下的工作状况为，水下吸泥工序已经完成，还未进行封底砼的施工。此时，围堰内的土面比围堰外河床面要低4.8m，土压力达到最大，易失稳。（2
15、）、计算的理论依据及计算模型取1延米长的钢板桩为计算单元体，按板桩墙计算。通过参考相关计算手册、专业理论教材，确定按悬臂板桩的土压力计算模型来模拟计算，土压力理论采用朗金土压力。计算时，考虑到此时围堰的第1、2到围檩已经安装，对围堰的安全性有帮助，但在计算过程中，不参与计算，相对保险系数加大。按悬臂板桩的土压力计算公式来计算钢板桩的最小入土深度及围堰的受力状况、稳定性等。粘性土：主动土压力：Ea= zm2 -2cm被动土压力：Ep= z +2c公式中： 土的自重（KN/m3 ） C 土的粘聚力（kPa ） 土的内摩擦角 Z 计算点距离土面的距离（m）5（3）、计算参数的确定根据设计图纸提供的地
16、质资料得知、主墩附近的详细地质参数取定如下：粘性土：自重=19kN/m、内摩擦角=30、粘聚力C=11kPa砂性土：自重=19kN/m、内摩擦角=24、粘聚力C=4kPa按照朗金土压力理论，查相关计算手册及通过公式计算可得：粘性土: =19kN/m、内摩擦角=30、粘聚力C=11kPa主动土压力相关系数：m= = 0.577，m2 = 0.333被动土压力相关系数：= = 1.732，= 3.000砂性土: =19kN/m、内摩擦角=24、粘聚力C=4kPa主动土压力相关系数：m= = 0.649，m2 = 0.422被动土压力相关系数：= = 1.540，= 2.371xx的正常水流速度v=
17、1 m/s，河水的深度按8m计算8#墩承台底标高-9.303m，封底砼厚度取1.5 m计算，则封底砼的底标高为-10.8m。钢板桩长度为18m，顶标高为+3.0m，底标高为-15m，主墩位置处河床底标高约为-6.0m左右，推算出围堰内外侧基坑高差为4.8m。第2道围檩距离河床底的距离为5.0m，钢板桩封底砼底有效入土深度4.2m（4）、计算受力模型及工况示意图 外侧水及主动土压力 内侧静水及被动土压力（5）、计算过程第一种情况： 按土质为粘性土，=19kN/m、内摩擦角=30、粘聚力C=11kPa、桩长采用长度为18m来计算围堰的稳定性。、 围堰外迎水面钢板桩水压力计算 P1= Wh P 每延
18、米板桩壁河床处水的压强（kpa）。 W水的密度。 P1= Wh=108= 80kpa。h 水深（m） 迎水面钢板桩水压力合力Ea1 Ea1 = P1h Ea1 = 80 8 m=320KN 相对于第2道围檩的力臂L1 =5-（8）=2.333 m、围堰外侧钢板桩桩尖标高至河床顶9m厚主动土压力合力Ea2根据朗金土压力计算公式：同时考虑到8m水深在自身压力作用下对土体的压力，相当于在河床顶部的土体上外作用一个均布荷载q=h=80kpa, 因顶部承受水的压力，上部土体将出现部分拉应力区,顶部土体的主动土压力为Pa 2则Pa 2=qm2-2cm=（q+h）m2-2cm=（80+09）0.333-21
19、10.577 =13.946 kpa钢板桩桩尖标处9m厚主动土压力Pa 3Pa 3=（q+h ）m2-2cm =（80+199）0.333-2110.577=70.889 kpa钢板桩桩尖标处9m厚主动土压力合力Ea2 Ea2 = (Pa 2+ Pa 3)h = (13.946 kpa+70.889 kpa)9=381.756 kN Ea2作用点距离土层底的距离 为相对于第2道围檩的力臂L2=5+（9-3.49）=10.51m、围堰内水面钢板桩静水压力计算 P1/= Wh P1/= Wh=10（8+4.8）= 128kpa。 围堰内钢板桩静水压力合力Ea1 Eb1 = P1/h1/ Eb1=
20、128 12.8 m=819.2KN Eb1作用点距离水面以下2/3水，则有合力点相对于第2道围檩的力臂L2/ L1/ =5+（4.8-1/312.8）=5.533 m、钢板桩有效入土深度4.2m厚被动土压力合力Eb2根据朗金被动土压力公式得：承受水的压力，上部土体在水压作用下得顶部被动土压力为Pb2/Pb2/=h+2c =（q+h ）+2c =（128+04.2）.0+2111.732 =422.104 kpah2/ =4.2m厚土层地的主动土压力Pb3/Pb3/=h2/+2c=（q+h2/ ） +2c =（128+194.2）.0+2111.732 =661.504 kpa被动土压力合力E
21、b2 =(Pb2/+ Pb3/) h2/ Eb2 =0.5（422.104 kpa+661.504 kpa）4.2=2275.577 KNEb2作用点距离土层底的距离 为1/3土层厚, 则有合力点相对于第2道围檩的力臂L3/L2/=5+4.8+（4.2-1/34.2）=12.6 m（6）、围堰整体稳定性验算： 、 在保持围堰内外侧水头差一致时，对第2道围檩支撑处取力矩来判断稳定性。 、围堰外侧水及主动土压力的倾覆合力矩为 = MC1+ MC2 = Eb1L1+ Eb2L2=320KN2.333 m+381.756 kN11 m=4945.876 KN、围堰外侧水及主动土压力的抗倾覆合力矩为 =
22、 MC1+ MC2 = Eb1L1/+ Eb2L2/=819.2KN 5.533 m +2275.577 KN12.6 m=33某某.904KN 安全系数K=33某某.9044945.876 =6.7142。通过验算，钢板桩封底砼底有效入土深度4.2m，安全。按照上面的计算方法，考虑到地质情况的复杂性，针对不同的桩长和地质参数，得出不得同的计算结果来加以进行对比，主要体现在安全系数上的比较。第二种情况： 按土质为砂性土，=19kN/m、内摩擦角=24、粘聚力C=4kPa、桩长仍采用长度为18m来计算围堰的稳定性。主动土压力相关系数：m= = 0.649，m2 = 0.422被动土压力相关系数：
23、= = 1.540，= 2.371、围堰外侧钢板桩桩尖标高至河床顶9m厚主动土压力合力Ea1，上部土体将出现部分拉应力区,顶部土体的主动土压力为Pa1则Pa 1=qm2-2cm=（q+h ）m2-2cm=（80+09）0.422-240.649 =28.568kpa、钢板桩桩尖标处9m厚主动土压力Pa 1Pa2=（q+h ）m2-2cm =（80+199）0.422-240.649=100.73 kpa钢板桩桩尖标处9m厚主动土压力合力Ea2 Ea1 = (Pa1+ Pa 2)h = (28.568 kpa+100.73 kpa)9=581.841 kN Ea2作用点距离第2道围檩的力臂L2=
24、5+（9-9）=11m、围堰内水面钢板桩静水压力 P1/= Wh= 128kpa。 围堰内钢板桩静水压力合力Eb1= P1/h1/=819.2KN Eb1作用点距第2道围檩的力臂L2/ =5+（4.8-1/312.8）=5.533 m 、钢板桩有效入土深度4.2m厚被动土压力合力Eb2上部土体在水压作用下得顶部被动土压力为Pb4/Pb4/=h+2c =（q+h ）+2c =（128+04.2）+241.54 =315.808 kpah2/ =4.2m厚土层地的主动土压力Pb5/Pb5/=h2/+2c=（q+h2/ ） +2c =（128+194.2）+241.54 =505.014kpa被动土
25、压力合力Eb2 =(Pb2/+ Pb3/) h2/ Eb2 =0.5（315.808 kpa+505.014 kpa）4.2=1723.726 KNEb2作用点距离第2道围檩的力臂L3/=5+4.8+（4.2-1/34.2）=12.6 m（6）、围堰整体稳定性验算：围堰外侧水及主动土压力的倾覆合力矩为 = MC1+ MC2 = Eb1L1+ Eb2L2=320KN2.333 m+581.841 kN11 m=7146.811 KN围堰外侧水及主动土压力的抗倾覆合力矩为 = MC1+ MC2 = Eb1L1/+ Eb2L2/=819.2KN 5.533 m +1723.726 KN12.6 m=
26、26251.581KN 安全系数K=26251.5817146.811 =3.6732。安全第三种情况： 按土质为粘性土，=19kN/m、内摩擦角=30、粘聚力C=11kPa、桩长采用长度为24m来计算围堰的稳定性。、Pa 4=qm2-2cm=（q+h ）m2-2cm=（80+09）0.333-2110.577 =13.946kpa、钢板桩桩尖标处15m厚主动土压力Pa 5Pa 5=（q+h ）m2-2cm =（80+1915）0.333-2110.577=108.851 kpa钢板桩桩尖标处9m厚主动土压力合力Ea2 Ea2 = (Pa 2+ Pa 3)h = (13.946 kpa+108
27、.851 kpa)15=920.978 kN Ea2作用点距离第2道围檩的力臂L2=5+（15-15）=15m、围堰内水面钢板桩静水压力 P4/= Wh= 128kpa。 围堰内钢板桩静水压力合力Ea4 = P1/h1/=819.2KN Eb1作用点距第2道围檩的力臂L2/ =5+（4.8-1/312.8）=5.533 m 、钢板桩有效入土深度10.2m厚被动土压力合力Eb4上部土体在水压作用下得顶部被动土压力为Pb4/Pb4/=h+2c =（q+h ）+2c =（128+010.2）+2111.732 =422.104 kpah2/ =10.2m厚土层地的主动土压力Pb3/Pb3/=h2/+
28、2c=（q+h2/ ） +2c =（128+1910.2）+2111.732 =1003.504kpa被动土压力合力Eb2 =(Pb2/+ Pb3/) h2/ Eb2 =0.5（422.104 kpa+1003.504 kpa）10.2=7270.601 KNEb2作用点距离第2道围檩的力臂L3/=5+4.8+（10.2-1/310.2）=16.6 m围堰外侧水及主动土压力的倾覆合力矩为 = MC1+ MC2 = Eb1L1+ Eb2L2=320KN2.333 m+920.978 kN15 m=14561.23 KN围堰外侧水及主动土压力的抗倾覆合力矩为 = MC1+ MC2 = Eb1L1/
29、+ Eb2L2/=819.2KN 5.533 m +7270.601 KN16.6 m=.610KN 安全系数K=.61014561.23 =8.6072。安全第四种情况： 按土质为砂性土，=19kN/m、内摩擦角=24、粘聚力C=4kPa、桩长采用长度为24m来计算围堰的稳定性。、围堰外侧钢板桩桩尖标高至河床顶15m厚主动土压力合力Ea4，上部土体将出现部分拉应力区,顶部土体的主动土压力为Pa4则Pa 4=qm2-2cm=（q+h ）m2-2cm=（80+015）0.422-240.649 =28.568kpa、钢板桩桩尖标处9m厚主动土压力Pa 5Pa 5=（q+h ）m2-2cm =（8
30、0+1915）0.422-240.649=148.838 kpa钢板桩桩尖标处9m厚主动土压力合力Ea2 Ea2 = (Pa 2+ Pa 3)h = (28.568 kpa+148.838 kpa)15=1330.545 kN Ea2作用点距离第2道围檩的力臂L2=5+（15-15）=15m、围堰内水面钢板桩静水压力 P4/= Wh= 128kpa。 围堰内钢板桩静水压力合力Ea4 = P1/h1/=819.2KN Eb1作用点距第2道围檩的力臂L2/ =5+（4.8-1/312.8）=5.533 m 、钢板桩有效入土深度10.2m厚被动土压力合力Eb4上部土体在水压作用下得顶部被动土压力为P
31、b4/Pb4/=h+2c =（q+h ）+2c =（128+010.2）+241.54 =315.808 kpah2/ =10.2m厚土层地的主动土压力Pb3/Pb3/=h2/+2c=（q+h2/ ） +2c =（128+1910.2）+241.54 =775.308kpa被动土压力合力Eb2 =(Pb2/+ Pb3/) h2/ Eb2 =0.5（315.808 kpa+775.308 kpa）10.2=5564.691 KNEb2作用点距离第2道围檩的力臂L3/=5+4.8+（10.2-1/310.2）=16.6 m（6）、围堰整体稳定性验算：围堰外侧水及主动土压力的倾覆合力矩为 = MC1
32、+ MC2 = Eb1L1+ Eb2L2=320KN2.333 m+1330.545 kN15 m=20704.735KN围堰外侧水及主动土压力的抗倾覆合力矩为 = MC1+ MC2 = Eb1L1/+ Eb2L2/=819.2KN 5.533 m +5564.691 KN16.6 m=96906.504KN 安全系数K=96906.50420704.735 =4.682。安全各种地质、桩长情况下安全系数对比表桩长18m第1种情况第2种情况桩长24m第3种情况第4种情况粘性土砂性土粘性土砂性土=19kN/m=19kN/m=19kN/m=19kN/m=30=24=30=24C=11kPaC=4k
33、PaC=11kPaC=4kPa封底砼1.5m封底砼1.5m封底砼1.5m封底砼1.5m围堰整体稳定性安全系数K=6.72围堰整体稳定性安全系数K=3.67围堰整体稳定性安全系数K=8.60围堰整体稳定性安全系数K=4.68按照内支撑得安装顺序，安装第2道内支撑时，需对围堰内抽水，但第2道支撑安装完毕后，将水回灌，以保持围堰内外得水头一致。此工序完成后，方可进行下步的水下吸泥、封底砼的施工。当内外水头差3m时，对此工况加以验算，以确定围堰是否安全。当内外水头差3m时：（按最不利的砂性土来计算）围堰内水面钢板桩静水压力计算 P1/= Wh P1/= Wh=10（5+4.8）= 98kpa 围堰内钢
34、板桩静水压力合力Ea1 Eb1 = P1/h1/ Eb1= 98 9.8 m=480.2KN Eb1作用点距离水面以下2/3水，则有合力点相对于第2道围檩的力臂L2/ L1/ =5+（4.8-1/39.8）=6.533 m钢板桩有效入土深度4.2m厚被动土压力合力Eb2承受水的压力，上部土体在水压作用下得顶部被动土压力为Pb2/Pb2/=h+2c =（q+h ）+2c =（98+04.2）+241.540 =244.678 kpah2/ =4.2m厚土层地的主动土压力Pb3/Pb3/=h2/+2c=（q+h2/ ） +2c =（98+194.2）+241.540 =433.884 kpa被动土
35、压力合力Eb2 =(Pb2/+ Pb3/) h2/ Eb2 =0.5（480.2 kpa+433.884kpa）4.2=1919.576 KNEb2作用点距离第2道围檩的力臂L3/ L2/=5+4.8+（4.2-1/34.2）=12.6 m围堰外侧水及主动土压力的倾覆合力矩为 = MC1+ MC2 = Eb1L1+ Eb2L2 =320KN2.333 m+381.756 kN11 m =4945.876 KN围堰外侧水及主动土压力的抗倾覆合力矩为 = MC1+ MC2 = Eb1L1/+ Eb2L2/=480.2KN 6.533 m +1919.576KN12.6 m=27323.804KN
36、安全系数K=27323.8044945.876 =5.5252。经计算，在安装第2到内支撑时，即围堰内抽干3m深的水后，在最不利的砂性土情况下，采用18m的钢板桩，此工况下围堰的稳定安全系数为K=5.525。此工况安全，18m的钢板桩满足要求。通过对各种地质情况下、采用不同桩长的围堰稳定性分析和计算，项目部认为采用18 m的钢板桩打设xx大桥的主墩水中围堰，是可行的，满足施工及安全要求。（7）、围堰封底砼厚度验算将围堰看作近似密封体，在抽干围堰内水时，则有整个围堰将在水的浮压力作用下，有可能封底砼连同钢板桩向上位移，出现失稳现象。因此，以来计算围堰的抗浮稳定性。围堰封底厚度取1.5m，采用近似
37、计算的方法来验算。、封底砼自重G1=v=2.m28mx1.5m=13377KN、封底砼与钻孔桩之间的摩擦力F1计算 取砼与钻孔桩之间的摩擦应力K1=180Kpa砼与钻孔桩之间的接触面积S1： S1=2rh18=20.75m1.5=127.235m2 摩擦力F1= S1K=180 Kpa127.235m2 =22902 KN、钢板桩迎水面与围堰外侧9m厚土体之间的摩擦力F2取钢板桩与土体之间的摩擦应力K2=25Kpa钢板桩与9m厚土体之间的接触面积S2 S2=(13+28)29=738m2摩擦力F2= S2K2=25 Kpa738m2 =18450 KN、钢板桩和围堰内支撑等材料自重：F3拉森钢
38、板桩每延米自重：57kg/m,单个围堰总延米数为了L L=（13+28）2）/0.4）18=3690m总自重G2=36900.059=2177 KN内支撑自重G3=3500 KN F3=2177 KN+3500 KN=5677 KN抗浮合力F= G1 +F1 +F2+F3 F=13377KN+22902KN+18450 KN+5677 KN =60406KN、整个围堰总体所受的向上的水的浮力F/ F/=vg =1.013m28（8+4.8+1.5）10 =52052 KN计算可得最终浮力F/=52052 KN由计算结果可得：抗浮合力F =60406 KN 水的浮力F/=52052KN安全系数K
39、=60406/52052=1.16，安全。将围堰看作近似密封体，则有围堰底部在水的压力作用下将上浮。实际中，钢板桩打入土体，在粘土和砂土中所受的水的浮力，远达不到在近视于受纯水的浮力52052KN，实际上安全系数还比现在计算要大。故围堰封底厚度取1.5m安全。（8）、围堰内支撑受力计算内支撑的受力计算采用电算程序计算，计算结果如下：弯矩图轴力图、内支撑抗弯计算根据钢结构设计规范GB50017-2003方法，通过输入计算参数得之：内支撑最大计算弯矩：396.8kN，内支撑计算最大应力：96.9MPa查规范可得：桩身受弯设计值为：370.3kN，设计抗弯强度：210MPa内支撑情况满足安全要求（8
40、）、钢板桩围堰施工：钢板桩围堰施工流程：测量放线清理钢板桩设置导桩框架插打定位钢板桩插打钢板桩抽水设置第1、2道内支撑水下吸泥水下砼封底等砼封底强度继续抽水设置第3、4道内支撑堵漏承台和墩身施工拆除内支撑拔除钢板桩。完成设备进场，检查振动锤。振动锤是打拔钢板桩的关键设备，在打拔前一定要进行专门检查，确保线路畅通，功能正常。、钢板桩的整理钢板桩船运到场后，用一块长1.52.0m类型规格均相同、锁口标准的钢板桩对所有同类型的钢板桩做锁口通过检查，检查用卷扬机拉动标准钢板桩平车，从桩头至桩尾进行。若发现钢板桩有弯曲、破损、锁口不合的均需要修整，桩身扭曲及弯曲用油压千斤顶顶压校正。在施打钢板桩前，在顶
41、层内导环上用红线划分桩位，为不使钢板桩在插打和搬运过程中弄错顺序，根据锁口套联情况，将钢板桩分为甲、乙两组，再用红线标出。钢板桩两侧锁口均在插打前涂满黄油以减少插打时的摩阻力，同时在不插套的锁口下端打入硬木楔，防止沉入时泥砂堵塞锁口，钢板桩插打时发生跑位现象。夹板在板桩插打过程中逐副拆除。 钢板桩的准备工作完成以后，从运输船上用25t汽吊转运上钻孔平台，按插桩顺序堆码。堆码层数最多不超过四层，每层用垫木搁置，垫木高差不得大于10mm，上、下层垫木中线应在同一垂直线上，允许偏差不得大于20mm。、导桩打设导桩选用60cm、壁厚8mm的钢管桩，长度拟为12m，钢管采用打桩船配D90振动锤沉设，原钻
42、孔平台的钢管桩作为部分导向桩。、安装导梁在导桩上焊接210水平支撑，各水平支撑的顶标高相同，标高值初定为+3.0m。在水平撑上安装导梁，导梁选用边线顺直的钢板桩。安装及调整导梁的轴线及内边净距，将导梁与水平支撑临时焊接固定。、插打第一根边桩施工时可选岸侧水浅、流速小的地方开始，第一根边桩的定位及双向垂直度是控制钢板桩围堰位置及后期钢板桩施工的关键，施工时须从严控制。精确测设第一根边桩的方位，以此指挥打桩履带吊车的移位，定位后，打桩锤的锤心必须与第一根桩的中心重合。起吊钢板桩呈垂直状态下完成插桩，考虑到水流的影响，第一根桩插设时需留置一定的预留量。插桩稳定后，精确复测桩的位置与双向垂直度，不符合
43、要求时需重新插桩，直至合格为止。第一根桩插桩稳定后，用挡块等顶塞调整后的空隙使钢桩稳固，间歇启动振动锤，对第一根桩实施小位移量沉设，并跟踪复核桩体的垂直度，直至桩体下沉入土超过3m后，方可连续沉设至设定的桩顶+3.0m的标高。、其它钢板桩的插打顺着事先固定好的导梁依次插打其它钢板桩，钢板桩顺前一根钢板桩的锁口插入，插桩到位后加塞固定，启动振动锤分次沉设至设计标高。钢板桩吊起后用人工扶持顺着前一块的锁口下插，当下插困难时，可采用强迫插桩法，即桩吊起插入锁口后快速放松桩绳，借桩自重急下插入。项目部采用带有液压夹桩装置的D90振拔锤，能与钢桩作钢性联接，可克服对桩的摩阻力，下沉较快且桩尖不致上卷，提高钢板桩的防水性能和完好率。钢板桩沉设时，采用全站仪跟踪测量，随时检查钢板桩的偏位情况，当钢板桩发生偏斜时及时用倒链校正，以利及时纠偏，当偏斜过大不能用拉挤的方法调整时，应拔起重插。钢板桩插打过程中，可能遇到另外的问题有共连、扭转及水平伸长等，在此将相应的预防措施及处理方法列举如下表：常 见 问 题预 防 及 纠 正 措 施共连（施打时和已打入的邻桩一
