深水基础的施工技术
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几种桥梁大型深水基础
• 殷何珣 王嘉琪 李铭 李兆维 孙博 张晓光 滕
德虹 曾翊轩 汲中纲
a
1
第6章 深水基础的施工技术 6.1 钢板桩围堰
6.2 锁口钢管桩围堰
6.3 钢围堰的施工技术
6.4 水上固定、浮动升降平台
6.5 江心滩大型无底钢套箱施工技术
6.6 扬中夹江二桥有底吊箱施工技术
a
2
水中基础的施工手段
(kpka)2kaHk x aH5 L 0
式中：kp，ka，H，L5为已知
可得入土深度。
6.1 钢板桩围堰
多层支撑板桩计算简图
a
15
深水基础的施工技术
(2)等值梁法
6.1 钢板桩围堰
(a)土压力分布
(b)等值梁
等值梁法计算多层支撑板桩简图
a
16
深水基础的施工技术
6.2 锁口钢管桩围堰
6.2 锁口钢管桩围堰
6.1 钢板桩围堰
嵌固支承模式的简化
a变形
b土压力
c理想土压力分布 d简化土压力分布
a
7
深水基础的施工技术
自由支承模式假定
6.1 钢板桩围堰
a变形
b理想土压力分布
a
8
深水基础的施工技术
6.1 钢板桩围堰
几种常用算法简介
1 悬臂式板桩
稳定条件：
(1)计算入土深度，先假定由被动土压力def 对e取矩大于由acd对e取矩的2倍(即安全系 数大于2)试算得出计算入土深度t1； (2)实际入土深度为1.15×t1。
(1)简化作用在钢板桩上的各种力(土压力、水压力等)。
(2)计算稳定所要求的钢板桩入土深度。
(3)考虑到众多影响因素的不确定性，采用可靠的安全系数。
(4)采用水平平衡条件计算锚固或支承受力。
(5)按结构理论计算在土压力、水压力等作用下的桩体弯矩、 剪力分布并验算钢板桩和支撑构件的强度、刚度。
a
6
深水基础的施工技术
力可不给出。 钢板桩的被动土压力修正系数
土内摩擦角 40 0 35 0 30 0 25 0 20 0 15 0 10 0
K
2.00 2.00 1.80 1.70 1.60 1.40 1.20
K/
0.36 0.40 0.47 0.55 0.64 0.75 1.00
计算土压力为零的点距挖土面的距离这时 Ea Ep
钢板桩强度和刚度条件：
①由被动土压力gdh等于主动土压力acd试算
得出土中剪力为零的点；
②计算最大弯矩为acd和dgh绕g点力矩之差；
③根据最大弯矩值选取钢板桩截面和型号(满 足容许应力和变形要求)。
a
悬臂式板桩计算简图
注：H为板桩悬臂高度； Ea为主动土压力； Ep为被动土压力
9
深水基础的施工技术
即
kp y k k a (H y ) p bk a y
ypb ((kp kka))
式中：p b 为挖土面处桩后主动土压力强度值
a
13
深水基础的施工技术
6.1 钢板桩围堰
计算等值梁的最大弯矩Mmax和各支点支反力(Ra，po)。x由po
和桩前被动土压力对桩底力矩相等求知即
p0(kp kka)x2 6
取2。
a
11
深水基础的施工技术
2.2 深埋板桩计算
6.1 钢板桩围堰
(a)等值梁法 (b)土压力分布 (c)变矩 (d)等值梁
等值梁法计算单锚板桩简图
a
12
深水基础的施工技术
6.1 钢板桩围堰
稳定条件(入土深度)：
计算作用于板桩上的土压力并绘出分布图考虑到板桩与土的摩擦作用将被
动土压力分别乘以修正系数(为安全，主动土压力不折减)。t0以下的土压
• 栈桥与施工平台 • 水中浮动工作平台 • 板桩围堰---木板桩、钢板桩、钢管桩围堰 • 钢围堰----单壁与双壁钢围堰 • 钢吊箱
a
3
深水基础的施工技术
6.1 钢板桩围堰
6.1 钢板桩围堰
钢板桩是碾压成型的断面形式多种多样。我国常用的是德国拉森 (Larssen)式槽型钢板桩。钢板桩的成品长度有几种规格(可查 阅施工规范或手册)最大为20m还可根据需要接长。
2 单锚(支承)式钢板桩 2.1 浅埋
6.1 钢板桩围堰
a土压力分布
பைடு நூலகம்
b叠加土压力 c弯矩 d变形
单锚浅埋板桩计算简图
a
10
深水基础的施工技术
6.1 钢板桩围堰
主动土压力：
E a e a (H t)2 (H t)2 K a2
被动土压力：
Epept 2t2Kp 2
稳定条件：即计算插入深度由计算。即：
阴阳锁口
环形锁口
套形锁口
钢板桩锁口形状
a
4
深水基础的施工技术
6.1 钢板桩围堰
围囹(以钢或钢木构 成的框架)作为钢板 桩的定位和支撑
双层钢板桩围堰
钢管式的钢板桩围堰
a
5
深水基础的施工技术
6.1 钢板桩围堰
钢板桩由插入土中的部份桩体支承开挖后侧面土及其它各种 荷载的作用。通常在桩顶设置锚固或在围堰内设置多层支撑构 架以确保安全。钢板桩截面选用主要考虑其支护深度，土质及 周围水的情况。钢板桩围堰要确保支护稳定并满足自身材料强 度、刚度要求。设计一般从以下几个方面加以考虑。
一、设计原则
因锁口钢管桩围堰是以带锁口的钢管桩代替钢板桩，通过 导向框下沉到位；并可视作是将双壁钢围堰化整为零，由各根 管桩来穿过沉船片石等地下障碍物。所以，这种由钢管桩相互 间通过锁口相连构成的基础施工防水围堰的特点是：钢管桩截 面模量大，具有很强的抗弯能力，可大大简化围堰的内支撑体 系，方便施工；同时，钢管桩的刚度和稳定性好，可采用强制 下沉方式，因此它更适用于有地下障碍物的地方使用。也就是 说，锁口钢管桩围堰综合了钢板桩围堰和双壁钢围堰的结构受 力特点。因而，对锁口钢管桩围堰而言，其设计有如下特点。
E a H a E p H p 2 E a ( H t ) 3 E p ( H 2 t3 ) 0
t (3 E p 2 E a )H (2 (E a E p ))
强度条件：
先求A点反力Ra=Ea-Ep画出受力图并求出剪力为零的点。该点处求出最 大弯矩Mmax，据此选用钢板桩截面和型号。因为EaEp是t的函数t要试算 得出最合适的结果。考虑安全被动土压力(BCD)一般只取其一半即安全系数
x 6p0 ((kkpka))
计算最小入土深度
t0 yx
实际埋深考虑安全取 t(1.1~1.2)t0
强度验算：
计算等值梁的最大弯矩和各支点支反力，确定钢板桩截面和 支撑构件尺寸。
a
14
深水基础的施工技术
3 多锚(支撑)式钢板桩的验算 3.1 稳定条件即入土深度的计算 (1)盾恩近似法
ka(L 5 x )2(kp ka)x22
• 殷何珣 王嘉琪 李铭 李兆维 孙博 张晓光 滕
德虹 曾翊轩 汲中纲
a
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第6章 深水基础的施工技术 6.1 钢板桩围堰
6.2 锁口钢管桩围堰
6.3 钢围堰的施工技术
6.4 水上固定、浮动升降平台
6.5 江心滩大型无底钢套箱施工技术
6.6 扬中夹江二桥有底吊箱施工技术
a
2
水中基础的施工手段
(kpka)2kaHk x aH5 L 0
式中：kp，ka，H，L5为已知
可得入土深度。
6.1 钢板桩围堰
多层支撑板桩计算简图
a
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深水基础的施工技术
(2)等值梁法
6.1 钢板桩围堰
(a)土压力分布
(b)等值梁
等值梁法计算多层支撑板桩简图
a
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深水基础的施工技术
6.2 锁口钢管桩围堰
6.2 锁口钢管桩围堰
6.1 钢板桩围堰
嵌固支承模式的简化
a变形
b土压力
c理想土压力分布 d简化土压力分布
a
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深水基础的施工技术
自由支承模式假定
6.1 钢板桩围堰
a变形
b理想土压力分布
a
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深水基础的施工技术
6.1 钢板桩围堰
几种常用算法简介
1 悬臂式板桩
稳定条件：
(1)计算入土深度，先假定由被动土压力def 对e取矩大于由acd对e取矩的2倍(即安全系 数大于2)试算得出计算入土深度t1； (2)实际入土深度为1.15×t1。
(1)简化作用在钢板桩上的各种力(土压力、水压力等)。
(2)计算稳定所要求的钢板桩入土深度。
(3)考虑到众多影响因素的不确定性，采用可靠的安全系数。
(4)采用水平平衡条件计算锚固或支承受力。
(5)按结构理论计算在土压力、水压力等作用下的桩体弯矩、 剪力分布并验算钢板桩和支撑构件的强度、刚度。
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深水基础的施工技术
力可不给出。 钢板桩的被动土压力修正系数
土内摩擦角 40 0 35 0 30 0 25 0 20 0 15 0 10 0
K
2.00 2.00 1.80 1.70 1.60 1.40 1.20
K/
0.36 0.40 0.47 0.55 0.64 0.75 1.00
计算土压力为零的点距挖土面的距离这时 Ea Ep
钢板桩强度和刚度条件：
①由被动土压力gdh等于主动土压力acd试算
得出土中剪力为零的点；
②计算最大弯矩为acd和dgh绕g点力矩之差；
③根据最大弯矩值选取钢板桩截面和型号(满 足容许应力和变形要求)。
a
悬臂式板桩计算简图
注：H为板桩悬臂高度； Ea为主动土压力； Ep为被动土压力
9
深水基础的施工技术
即
kp y k k a (H y ) p bk a y
ypb ((kp kka))
式中：p b 为挖土面处桩后主动土压力强度值
a
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深水基础的施工技术
6.1 钢板桩围堰
计算等值梁的最大弯矩Mmax和各支点支反力(Ra，po)。x由po
和桩前被动土压力对桩底力矩相等求知即
p0(kp kka)x2 6
取2。
a
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深水基础的施工技术
2.2 深埋板桩计算
6.1 钢板桩围堰
(a)等值梁法 (b)土压力分布 (c)变矩 (d)等值梁
等值梁法计算单锚板桩简图
a
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深水基础的施工技术
6.1 钢板桩围堰
稳定条件(入土深度)：
计算作用于板桩上的土压力并绘出分布图考虑到板桩与土的摩擦作用将被
动土压力分别乘以修正系数(为安全，主动土压力不折减)。t0以下的土压
• 栈桥与施工平台 • 水中浮动工作平台 • 板桩围堰---木板桩、钢板桩、钢管桩围堰 • 钢围堰----单壁与双壁钢围堰 • 钢吊箱
a
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深水基础的施工技术
6.1 钢板桩围堰
6.1 钢板桩围堰
钢板桩是碾压成型的断面形式多种多样。我国常用的是德国拉森 (Larssen)式槽型钢板桩。钢板桩的成品长度有几种规格(可查 阅施工规范或手册)最大为20m还可根据需要接长。
2 单锚(支承)式钢板桩 2.1 浅埋
6.1 钢板桩围堰
a土压力分布
பைடு நூலகம்
b叠加土压力 c弯矩 d变形
单锚浅埋板桩计算简图
a
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深水基础的施工技术
6.1 钢板桩围堰
主动土压力：
E a e a (H t)2 (H t)2 K a2
被动土压力：
Epept 2t2Kp 2
稳定条件：即计算插入深度由计算。即：
阴阳锁口
环形锁口
套形锁口
钢板桩锁口形状
a
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深水基础的施工技术
6.1 钢板桩围堰
围囹(以钢或钢木构 成的框架)作为钢板 桩的定位和支撑
双层钢板桩围堰
钢管式的钢板桩围堰
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深水基础的施工技术
6.1 钢板桩围堰
钢板桩由插入土中的部份桩体支承开挖后侧面土及其它各种 荷载的作用。通常在桩顶设置锚固或在围堰内设置多层支撑构 架以确保安全。钢板桩截面选用主要考虑其支护深度，土质及 周围水的情况。钢板桩围堰要确保支护稳定并满足自身材料强 度、刚度要求。设计一般从以下几个方面加以考虑。
一、设计原则
因锁口钢管桩围堰是以带锁口的钢管桩代替钢板桩，通过 导向框下沉到位；并可视作是将双壁钢围堰化整为零，由各根 管桩来穿过沉船片石等地下障碍物。所以，这种由钢管桩相互 间通过锁口相连构成的基础施工防水围堰的特点是：钢管桩截 面模量大，具有很强的抗弯能力，可大大简化围堰的内支撑体 系，方便施工；同时，钢管桩的刚度和稳定性好，可采用强制 下沉方式，因此它更适用于有地下障碍物的地方使用。也就是 说，锁口钢管桩围堰综合了钢板桩围堰和双壁钢围堰的结构受 力特点。因而，对锁口钢管桩围堰而言，其设计有如下特点。
E a H a E p H p 2 E a ( H t ) 3 E p ( H 2 t3 ) 0
t (3 E p 2 E a )H (2 (E a E p ))
强度条件：
先求A点反力Ra=Ea-Ep画出受力图并求出剪力为零的点。该点处求出最 大弯矩Mmax，据此选用钢板桩截面和型号。因为EaEp是t的函数t要试算 得出最合适的结果。考虑安全被动土压力(BCD)一般只取其一半即安全系数
x 6p0 ((kkpka))
计算最小入土深度
t0 yx
实际埋深考虑安全取 t(1.1~1.2)t0
强度验算：
计算等值梁的最大弯矩和各支点支反力，确定钢板桩截面和 支撑构件尺寸。
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深水基础的施工技术
3 多锚(支撑)式钢板桩的验算 3.1 稳定条件即入土深度的计算 (1)盾恩近似法
ka(L 5 x )2(kp ka)x22