围堰计算（最终）-2 - 图文

围堰安全专项施工方案

施工计算书

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2012年1月5日

拉森板桩围堰计算

介绍

对于水中拉森板桩围堰的计算，我们采用了迈达斯专业计算软件。

第一节、结构形式描述

根据设计形式，主桥中墩5#、6#在水中，计划采用拉森板桩围堰进行封闭施工。钢板桩围堰为方形，内轮廓平面尺寸52.0×11.0m，高22m，顶标高+3.5m，入土12.9m，设3道内支撑，封底厚度1.0m。

钢板桩采用拉森Ⅵ型，围檩主梁第1道采用2I45b、第2道及第3道采用2I63a型钢梁，内支撑采用Φ630*8mm钢管。

第二节、主要数据及相关参数

围堰用钢板桩为日本产SKSP-SX27型，即拉森Ⅵ型高强度钢板桩，单根宽度60cm；截面参数如下表：

钢板桩结构 单根材 型号 有效宽 有效高 腹板厚 截面 （宽度×W1 H1 t 面积 高度） mm mm mm cm2 600×210 600 210 18.0 135.3 截面 理论 惯性距 模量 重量 Ix Wx kg/m cm4 cm3 106 8630 539 截面 面积 cm2 225.5 每米板面

截面 理论 惯性距 模量 重量 Ix Wx kg/m2 cm4 cm3 177.0 56700 2700 钢板桩的机械性能如下表：

标准号 JIS A 5528 牌号 SY295 机械性能，不小于 屈服强度（N/mm2） 抗拉强度（N/mm2） 延伸率（%） 295 490 17 根据钢板桩的进厂检验报告，试验屈服强度在380～405 N/mm2间。

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钢板桩插打设备为美国ICE公司的28C-350E液压振动锤，锤宽30cm，设备自带动力，由振动锤和动力站两大部分组成，最大可提供116t的击震力和71t的拔桩拉力。

28C-350E液压振动锤

第三节、主要计算

1、钢板桩围堰布置

主墩基础施工拟采用钢板桩围堰法。钢板桩采用拉森Ⅵ型钢板桩，材质SY295，单根长度为22m，围堰平面尺寸为52.0×11.0m，共设置三道内支撑。围堰顶高程为+3.5m，围堰底高程为-18.5m，承台底高程为-10m，封底混凝土厚1m。

2、钢板桩围堰施工步骤

（1）钻孔桩施工结束后打设围堰导向架及围堰施工平台，在靠近承台侧定位桩上焊接牛腿，安装第一道内支撑作为钢板桩插打导向围檩；

（2）依次插打钢板桩至合拢；

（3）围堰内抽水至-3.4m，在-2.4m处安装第二道内支撑；

（4）围堰内抽水至河床底并挖土至-7.3m，在-6.3m处安装第三道内支撑； （5）第三道内支撑安装后采用挖掘机配合吊斗及人工，将围堰内基坑底面干挖清理至-11.0m；

（6）搭设封底施工平台，采用泵车浇筑封底砼； （7）凿除桩头，施工承台；

（8）承台模板拆除后，向钢板桩与承台间间回填细砂并在顶部浇注40cm厚

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C30砼圈梁，拆除第三道内支撑；

（9）分节施工施工墩柱；

（10）向围堰内注水至-3.4m，拆除第二道内支撑； （11）继续向围堰内注水至+1.5m，拆除第一道内支撑； （12）依次拔出钢板桩。 3 、计算假设及基本参数 3.1 计算假设

（1）由于5#墩河床较6#墩河床高，围堰受力较6#墩更不利，使用本设计取5#墩围堰进行计算；

（2）计算时取1m宽单位宽度钢板桩； （3）假设钢板桩在封底砼顶面处固结。 3.2 土层参数

根据工程地质勘察报告，5#墩地质取值如下：

层顶 土层名称 标高 ⑥1粉质粘土 ⑦粉质粘土 ⑧1粉质粘土 ⑨1粉质粘土 -5.60 -11.30 -12.40 -17.70 标高 -11.30 -12.40 -17.70 -21.40 厚度 5.70 1.10 5.30 3.70 （kN/m） 19.2 20.2 20.1 19.8 3层底 土层 容重 内摩擦角 （°） 17.3 15.1 17.5 14.4 粘聚力 （kPa） 16.3 21.0 23.3 27.9 3.3 钢板桩截面参数

本工程使用钢板桩截面参数特性值（每米宽度）如下表

单根钢板桩 钢板桩 型号 宽 B mm SkSP-SX27 600 侧厚 H mm 210 壁厚 t mm 18 面积 A cm/m 225.5 2每延米钢板桩 惯性矩 IX cm/m 56700 4截面矩 ZX cm/m 2700 3

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围堰主梁、内支撑结构用料

序号 1 2 3 位置 第一道 第二道、第三道 第一、二、三道 墩号 主梁 主梁 内支撑 规格 2I45b 2I63a Φ630mm，δ＝8mm 截面面积 （cm2） 2×111.4 2×154.6 156.3 主截面矩 （cm3） 2×1500.4 2×2984.3 2400.4 4 计算依据

（1）施工图纸、施工水位及地质资料

（2）《建筑基坑支护技术规程》（JGJ 120-99） （3）《钢结构设计规范》（GB50017-2003）。 （4）《路桥施工计算手册》人民交通出版社 5 钢板桩及内支撑分析计算 5.1主、被动土压力计算

本工程钢板桩施工范围内土层为粉质粘土，透水性评价均为不透水，土压力计算时采用水土合算法。 主、被动土压力系数如下表：

内摩擦角土层名称 Ka （°） ⑥1粉质粘土 ⑦粉质粘土 ⑧1粉质粘土 ⑨1粉质粘土 17.3 15.1 17.5 14.4 Ka Kp Kp 透水性评价 不透水 不透水 不透水 不透水 0.54 0.73 1.85 0.59 0.77 1.70 0.54 0.73 1.86 0.60 0.77 1.66 1.36 1.30 1.36 1.29 5.2 钢板桩计算

计算工况按照施工工序分为：

工况一 第一道内支撑（+3.0m）安装后，围堰内抽水至-3.4m； 工况二 第二道内支撑（-2.4m）安装后，围堰内抽水至河床底(-5.6m)； 工况三 第二道内支撑（-2.4m）安装后，围堰内挖土至-7.3m； 工况四 第三道内支撑（-6.3m）安装后，围堰内挖土至-11.0m； 工况五 封底砼达到强度后，施工承台；

工况六 承台施工后向钢板桩与承台间回填细砂并在顶部浇注40cm厚C30砼圈梁，拆除第三道内支撑。

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地表沉降图：

---------------------------------------------------------------------- [ 整体稳定验算 ]

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计算方法：瑞典条分法 应力状态：总应力法

条分法中的土条宽度: 0.40m

滑裂面数据

整体稳定安全系数 Ks = 3.522 圆弧半径(m) R = 22.469 圆心坐标X(m) X = -1.974 圆心坐标Y(m) Y = 11.943

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[ 抗倾覆稳定性验算 ]

---------------------------------------------------------------------- 抗倾覆安全系数:

Ks?MpMa

Mp——被动土压力及支点力对桩底的抗倾覆弯矩, 对于内支撑支点力由内支撑抗压力 决定。

Ma——主动土压力对桩底的倾覆弯矩。 工况1：

0.000 Ks = 100000.000 >= 1.200, 满足规范要求。 工况2：

Ks?27667.065 ?42999.9803663.949 Ks = 17.243 >= 1.200, 满足规范要求。 工况3：

Ks?20180.428 ?42999.980

Ks = 26.032 >= 1.200, 满足规范要求。 工况4：

20180.428 ?75199.960Ks?3663.949 6113.352 Ks = 14.191 >= 1.200, 满足规范要求。 工况5：

Ks?11556.519 ?75199.960

11556.519 ?76419.959Ks?6113.352 Ks = 14.390 >= 1.200, 满足规范要求。

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工况6：

7836.691 Ks = 10.297 >= 1.200, 满足规范要求。 ---------------------------------------------- 安全系数最小的工况号：工况6。

最小安全Ks = 10.297 >= 1.200, 满足规范要求。

Ks?4275.783 ?76419.959---------------------------------------------------------------------

[ 嵌固深度计算 ]

---------------------------------------------------------------------嵌固深度计算参数： 抗渗嵌固系数 1.200 整体稳定分项系数 圆弧滑动简单条分法嵌固系数 1.300 1.100 嵌固深度计算过程：

按《建筑基坑支护技术规程》圆弧滑动简单条分法计算嵌固深度： 圆心(-2.869，7.798)，半径=11.656m，对应的安全系数Ks = 1.318 ≥ 1.300 嵌固深度计算值 h0 = 3.500m

嵌固深度设计值 hd = αγ0h0= 1.100×1.100×3.500 = 4.235m 嵌固深度采用值 hd = 7.500m

第四节 类似工程经验

在xx桥下游1.3km处有另一正在修建的跨海河桥梁，其水中承台结构形式和标高与xx桥相同，水文地质条件也极为相似。因此本工程围堰支护结构的型式基本上借鉴了吉兆桥的支护形式。而根据吉兆桥施工中对拉森板桩的水平位移、沉降及支撑轴力的连续观测，实测值小于计算值。其中拉森板桩累计水平位移：2.2cm，小于报警值10cm；最大累计沉降2.2cm；实测支撑最大轴力418KN，理论计算值最大值2308KN，最小值1462.5KN，实测值远远小于计算值，安全系数较大。

第五节 结论

根据计算结果及相邻类似工程施工过程中的实测数据，xx桥水中承台深基坑围堰施工方案合理，各工况下围护结构受力满足结构安全要求。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/inif.html