围堰计算(最终)-2

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

型号（宽度×高度）有效宽

W1

mm

有效高

H1

mm

腹板厚

t

mm

单根材每米板面

截面

面积

cm2

理论

重量

kg/m

惯性距

Ix

cm4

截面

模量

Wx

cm3

截面

面积

cm2

理论

重量

kg/m2

惯性距

Ix

cm4

截面

模量

Wx

cm3

600×210 600 210 18.0 135.3 106 8630 539 225.5 177.0 56700 2700 钢板桩的机械性能如下表：

标准号牌号

机械性能，不小于

屈服强度（N/mm2）抗拉强度（N/mm2）延伸率（%）

JIS A 5528 SY295 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。

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

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：

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

围堰主梁、内支撑结构用料

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：

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。

在计算时，各工况下钢板桩计算长度按等值梁法确定，从主动土压力与被动土压力相等的反弯矩截面（即净土压力为零或弯矩为零）截断形成等值梁计算支撑反力和钢板桩弯矩。

工况一：第一道内支撑安装后，围堰内抽水至-3.4m ；

假设钢板桩上土压力等于零的点离基坑底面的距离为y ，则在y 处板桩前的被动土压力等于板桩后的主动土压力，即p a e e =，

p k p a k a w K C yK K C K h 22)1.7(+=-+γγγ

(7.1*10+19.2*0)*0.54-2*16.3*0.73=19.2*y*1.85+2*16.3*1.36

解得:y=-0.84m,取y=0m

则等值梁计算长度为：3+5.6+0=8.6m Pa(－3.4m)=γ水h =10×4.9=49kN/m 2 采用midas 建立模型计算如下：

荷载分布图(KN/m)

支撑反力图(kN)

钢板桩弯矩图(kN.m)

工况二 第二道内支撑安装后，围堰内抽水至河床底(-5.6m)；

假设钢板桩上土压力等于零的点离基坑底面的距离为y ，则在y 处板桩前的被动土压力等于板桩后的主动土压力，即p a e e =，

p k p a k a w K C yK K C K h 22)1.7(+=-+γγγ