(2#墩)水下承臺鋼板樁圍堰施工設(shè)計方案

1、一、 說明金溪大橋主墩（2#墩）樁、承臺，水深6m多，擬定采用鋼板樁，圍堰抽干水施工，為加快施工進度，用鋼板樁將左右幅兩個承臺圍起來一起同時施工。本方案主要考慮施工方便采用懸臂板樁不設(shè)支撐，其長、寬方向，每邊加寬1m作為工作面，以及施工抽水之用。施工方法：1） 先每隔5m打48mm鋼管樁，定位設(shè)置導(dǎo)框架，導(dǎo)框架采用i326焊接在鋼管樁上，形成一框架整體，然后施打鋼板樁。2） 施打鋼板樁之前，先將基底用抓斗船挖平整至-3.0m高程，然后施打鋼板樁。3） 圍蔽面積較大要設(shè)置足夠的抽水泵，確保施工順利實施。二、基本資料1） 鋼板樁頂高程：+3.0m（比最高潮水位高30cm）2） 最高潮水位：+2.7

2、m3） 水下承臺樁頂標高：-3.0m4） 地質(zhì)資料： r濕=1.64t/m3 0 =76kpa（容許承載力） c =12 kpa（平均粘聚力） =17 (內(nèi)摩擦角均值) k= 0.59（修正系數(shù)）二、 懸臂鋼板樁的計算：1、采用試算求出l1值：1212設(shè)板樁的入土深度l1=12ma）p= rh2= 105.72=16.245噸122b)計算被動土壓力：12pe=rtg2(45+ ) l12k=0.64tg253.5 1220.59=49.75噸1212p= rh2= 1122=72噸則：pe=49.75+72=121.75噸13c)對o點取力矩：13me= 12121.75=487 tm487

3、225.81memm =（ 5.7+12）16.245=225.81 tmk= = =2.162（合符要求）取板樁的入土深度為12m。2.采用試算求出l2值：g點是剪力為零的點，令pe=p就可計算出l2值。設(shè)：l2=4.385m1212則：17212水壓力：p= rl22= 14.3852=9.61噸12被動土壓力：pe= rl22 tg2(45+ ) 0.59 = 0.644.3852tg253.500.59 =6.63噸 pe=9.61+6.63=16.24噸為此：pe= p =16.24噸(則l2=4.385m合符要求)3.計算dgh的合力：2121212水壓力：p= rh2 = 4.3

4、8521=9.61噸土壓力：pe = rh2tg2(45+ )k =0.50.644.38521.8260.59 =6.63噸總壓力 pe =9.61+6.63=16.24噸以g點為中心取力矩：m1=（1.9+4.385）p=6.28516.24=102.07 tmm2=16.241.46=23.71 tm783600016000mmaxwmmax= m1- m2=102.07-23.71=78.36 tm= = =489.75kg/cm21200kg/cm2采用拉森型：w=16000cm2采用的板樁的總長度為18m。二、采用單錨淺埋板樁：單錨淺埋板樁，假定上端為簡支，下端為自由支承，這種板樁

5、相當(dāng)于單跨簡支梁。作用在墻后為主動土壓力，作用在墻前為被動土壓力。 （計算簡圖）設(shè)板樁的入土深度為3.8mbg=rh=15.7=5.7噸1.計算主動土壓力：2 5.7 b g m ea d fbg= rh=15.7=5.7噸df= rh+ rhtg2(45- )5.7+10.8323.8m =9.5+0.643.80.548=10.83噸10.83ea=3.8（ ）=31.41噸27.3616.533.835.7+210.835.7+10.833.83合力的作用點：bm= （ ）= =2.1mha=5.7+2.10=7.8m12122.計算被動土壓力：212水壓力： rh2= 13.82=7.

6、22噸被動土壓力： rh2 tg2(45+ ) k=0.50.643.821.8260.59=4.98噸合計：ep=7.22+4.98=12.2噸（312.2-231.41）5.72（31.41-12.2）(3ep-2ea)h2（ea-ep）hp=8.23m149.45438.42(36.6-62.82)5.7219.21計算：t= = = = =3.89m通過計算：入土深度采用3.8m是合符要求的。3.求ra的支座反力：x=0則ra=ea-ep=31.41-12.2=19.21噸4.求最大彎矩31.417.80.438.23ea7.80.438.23fablmmax= 12800001600

7、0mmax= = =12.8tmmmaxw= = =80kg/cm2=1200kg/cm2拉森型：w=16000cm3板樁的總長度10m，需設(shè)頂端支撐。三、采用單錨式深埋板樁單錨式深埋板樁，上端為簡支，下端為固定支承，其計算采用等值梁法。1、計算鋼板樁前后的壓力強度h=5.7mpbr(kkp-ka)be=rh=5.7噸，pb=5.7噸y= 1722式中：kp被動土壓力系數(shù)1722kp=tg2(45+ )= tg2(45+ )=1.826ka=tg2(45- ) = tg2(45- ) =0.5485.71.25.71.64（0.71.826-0.548）k被動土壓力修正系數(shù)k=0.7則：y=

8、= =4.75m對a點取力矩32.4910.455.75.710.45po（4.75+5.7）=5.75.7po= = =3.1噸x=0ra=5.7-3.1=2.6噸5.75.74.7510.45faabl按簡支梁計算：6por(kkp-ka)最大彎矩：mmax= = =14.77噸x= po=3.1噸63.11.64（0.71.826-0.548）x= 18.61.2x= = 15.5 =3.94mto=x+y=4.75+3.94=8.69mt=1.1to=9.6m t-to=9.6-8.69=0.91m板樁的入土深度為：9.6m147700016000mmaxw板樁總長取16m，拉森型w=

9、16000cm3= = =92.3kg/cm21200 kg/cm21、板樁穩(wěn)定性驗算：板樁的入土深度除保證本身的穩(wěn)定外，還應(yīng)保證基坑底部在施工期間不會出現(xiàn)隆起和管涌現(xiàn)象。 在水壓力g的作用下，下部的軟土地基沿圓柱bc產(chǎn)生滑動和破壞，則失去穩(wěn)定的地基上繞圓柱面中心軸轉(zhuǎn)動。x22x2則：轉(zhuǎn)動力矩：mov=g =(q+rh) 穩(wěn)定力矩：mr =x（xd） 水下飽和土?xí)r=0（抗剪強度）mrmov則隆起安全系數(shù)：k= 1.22cq+rh假設(shè)土層為勻質(zhì)時，則k= 1.2本方案：q=0 , r=10kn , h=5.7m , c=12kpa75.365.723.1412105.7則：k= = =1.321

10、.2不會隆起。2.基底管涌驗算： 當(dāng)抽干水施工時，有可能發(fā)生管涌或流砂現(xiàn)象，為了施工安全，應(yīng)防止這種現(xiàn)象的發(fā)生。rj k= 1.5 k管涌安全系數(shù)1.52 j 水頭梯度hh+2t r土的浮溶重 j=jrw= rwkhrw-rh2r代入上式整理得：t r土的浮溶重，0.64噸/m3，k=1.5，h=5.7m1.55.71-0.645.720.64rw地下水的重度1噸8.55-3.651.28則t= = =3.83m因此，不會產(chǎn)生管涌現(xiàn)象。3、鋼板樁面層支撐驗算（單錨深埋板樁）驗算縱向2i45按3跨連續(xù)梁計算 mmax=0.1ql2=0.12.610.182=26.94tm12每條承受的彎矩：mm

11、ax= 26.94=13.47t8mwi456 w=1500.4cm3ql4100ei= = =897.52kg/cm21700kg/cm2qsi剪力：v=0.6ql=15.88t 撓度=k k=0.677= q=15880kg s=887.1cm31408714845574.6515880887.1337591.35i=33759cm4 =13.5mm= = =309.1kg/cm22.610.1841002.110633759ql4100ei=1000kg/cm2260010739.672.1108337592792314270893900105=k = 0.67

12、7 = 0.677= 0.6771018400l400 =0.266cmf= = =2.55cmwf 合符要求。1.橫向支撐荷載：10.182.6t/m=26.46t2.桿端的連接：lo=ol o=1(查鋼結(jié)構(gòu)表3-14)lo=110.18=10.18m3.長細比的計算：=lo/r r回轉(zhuǎn)半徑，壁厚為8mm101816.7482+46.424d2+d124= = =16.7cm= =61=150=0.837（查鋼結(jié)構(gòu)附錄）a=（r2-r12）=3.14（242-23.22）=3.1437.76=118.57（cm2）na26460118.57按強度驗算： = =223.2kg/cm21000k

13、g/ cm2(安全)26460118.570.837na按穩(wěn)定性驗算：= =266.62150 kg/ cm2(安全)四、結(jié)論通過以上對鋼板樁幾種不同受力情況的計算和穩(wěn)定性驗算。1） 懸臂板樁2） 單錨式淺埋板樁3） 單錨式深埋板樁4） 板樁穩(wěn)定性驗算結(jié)合本工程所具備的條件，和施工現(xiàn)場實際情況進行綜合分析比較，結(jié)論如下：1、 用鋼板樁的型號，采用拉森型，各種受力情況均合符要求但要考慮今后的復(fù)用機會，建議采用拉森型，強度大。2、 懸臂板采用的板樁18m較長，耗用量較大，但樁頂不需設(shè)置支撐穩(wěn)定性最佳，條件許可應(yīng)盡量采用，其入土深度12m。3、 單錨式淺埋板樁，采用的板樁長度10m比較短，其入土深度3.8m，耗用量相對來說較小，但板樁的穩(wěn)定性較差，容易引起管涌，不宜采用，板樁頂?shù)闹斡昧孔畲蟆?、 單錨式深埋板樁，采用的板樁計算長度16m，計算入土深度9.6m，穩(wěn)定性驗算滿足要求，板樁頂?shù)闹蜗鄬τ趩五^淺埋板用量較少，可以采用，但板樁的長度最少也不能少于12m。最終意見：盡量采用懸式和單錨深埋式的兩種