鋼板樁設(shè)計計算

1、鋼板樁設(shè)計計算鋼板樁設(shè)計計算及施工方案本標(biāo)段施工范圍內(nèi)共有75個承臺，分8種類型：A類承臺：下部采用9根© 1.0 m鉆孔灌注樁，承臺尺寸為8.4 X 7（橫X順），厚2.4m。主要適用于30+30m跨徑組合；B類承臺：下部采用9根© 1.2m鉆孔灌注樁，承臺尺寸為 8.4 X 8.2m （橫X順），厚2.6m。主要適用于40+40m跨徑組合；C類承臺：下部采用8根© 1.0 m鉆孔灌注樁，承臺尺寸為8.4 X 7m （橫 X 順），厚2.4m。主要適用于25+25m跨徑組合；D類承臺：下部采用8根© 1.2 m鉆孔灌注樁，承臺尺寸為8.4 X 8.2m

2、 （橫X順），厚2.6m。主要適用于30+40m跨徑組合；E類承臺：下部采用6根© 1.2 m鉆孔灌注樁，承臺尺寸為8.4 X 5.34m （橫X順）,厚2.5m。主要適用于25+30m跨徑組合（斜交20°）；F類承臺：下部采用9根© 1.2 m鉆孔灌注樁，承臺尺寸為8.4 X 8.34m （橫X順）,厚2.6m。主要適用于33.5+33.5m跨徑組合（斜交20°）;G類承臺：下部采用9根© 1.2 m鉆孔灌注樁，承臺尺寸為8.4 X 8.872m （橫X順），厚3.0m。主要適用于40+40m跨徑組合（斜交40°）;H類承臺：下部采

3、用10根© 1.0m鉆孔灌注樁，承臺尺寸為27.0 X 4.5m（橫X順）， 厚1.5m。主要適用于橋臺基礎(chǔ)；擬采用拉森W型鋼板樁實施圍護，以確 ?；影踩_挖、承臺結(jié)構(gòu)和墩身結(jié)構(gòu)的順利施工。二、地質(zhì)情況根據(jù)地質(zhì)勘察報告顯示：勘察深度范圍內(nèi)（河床底至鉆孔樁底） 可分為7個地質(zhì)單元層，鋼板樁深度主要在：層為近代人工堆填土， 黃灰黃色粘土和灰黃灰色砂質(zhì)粉土，（3）灰色粉質(zhì)粘土三、鋼板樁施工方案1、鋼板樁的選用根據(jù)工程所在地場地特點，結(jié)合鋼板樁的特性、施工方法等方面進行考慮，選用拉森IV型鋼板樁。拉森IV型WUR13型冷彎鋼板樁樁寬度適中，抗彎性能好，依地質(zhì)資料及作業(yè)條件決定選用鋼板樁長

4、度。2、打樁設(shè)備擬采用Z550型液壓振動沉樁機，作為沉設(shè)鋼板樁的主要動力。投入鋼板樁打拔樁機1臺用于施工。打拔樁機為挖掘機加液壓高頻振 動錘改裝而成，激振力220kNo 四、鋼板樁設(shè)計方案現(xiàn)對承臺鋼板樁圍堰設(shè)計進行計算如下:1、上海A8三標(biāo)樁基658根，承臺75個。承臺寬&4m,長5.34 8.872m （0#臺除外，0#臺長X寬為4.5X27mo根據(jù)地質(zhì)勘察報告顯示：勘察深度范圍內(nèi)（河床底至鉆孔樁底）可分為7個地質(zhì)單元層。為保證設(shè)計安全，取土的重度選為：18.8KN/m3,內(nèi)摩擦角選為0=20.1° o2、現(xiàn)場實際情況施工現(xiàn)場已經(jīng)打設(shè)9米長拉森IV型鋼板樁，并提供以下數(shù)據(jù):

5、打設(shè)鋼板樁尺寸為沿道路方向承臺尺寸兩側(cè)各加0.5m；鋼板樁露出 地面高度為0.5米。3單支撐鋼板樁計算支撐層數(shù)和間距的布置是鋼板樁施工中的重要問題，根據(jù)現(xiàn)場的支撐材料和開挖深度,我們采取在鋼板樁內(nèi)側(cè)加一層圍囹并設(shè)置 支撐，按單支撐進行鋼板樁計算。圍堰采用拉森IV型鋼板樁,W=1346cm3, f=350Mpao4、土的重度為：1& 8KN/ m3,內(nèi)摩擦角0>=20.1°5、距板樁外15m均布荷載按20KN/ *計?；娱_挖深度4m.鋼板樁平面布置、板樁類型選擇，支撐布置形式，板樁入土深度、基底穩(wěn)定性 設(shè)計計算如下：(1)作用于板樁上的土壓力強度及壓力分布圖ka=tg

6、a (45° 一G/2) = tg a (45° -20. 1/2) =0.49Kp= tga (45° +0>/2) = tga (45° +20. 1/2) =2.05板樁外側(cè)均布荷載換算填土高度hl,<1 20K m2!hl=q/r=20KN/ m24-18. 8KN/ m3=1. 06m基坑底以上土壓力強度Pa1；Pa,=r*(hl+4)Ka=18. 8X(1. 06+4) X0. 49=4& 6KN/m2合力Ea距承臺底的距離y為2. 53m.(2)確定內(nèi)支撐層數(shù)及間距按等彎距布置確定各層支撐的間距，根據(jù)拉森IV型鋼板樁能承

7、受的最大彎距 確定板樁頂懸臂端的最大允許跨度h:y 6fwh=rka2/6x350x1346x1()5=V 18.8x103x0.49=313cm=3. 13m鋼板樁cd內(nèi)支撐卜oc封底確hl=l.llh=l. 11X3. 13=3. 47mh2=0.88 h =0. 88X3.13=2. 75m根據(jù)具體情況，確定采用【橋涵(施工手冊)】圖5-44的形式布置。支撐間距:Sl=0. 475X4+0. 16X (0. 34X4+0. 12) =2.13mS2=0. 525X4-0. 16X (0. 34X4+0. 12) =1. 87m(3) WUR13型冷彎鋼板樁厚度以0.36m計，圍囹以10m

8、長計,圍囹受力計算如下：圍囹采用2140a工字鋼，翼板間每隔lm采用鋼板滿焊連接,形成半封閉箱型結(jié)構(gòu)。鋼材屈服強度值 fy=235N/mm鋼材抗壓 強度設(shè)計值f=215N/mm。2140a工字鋼慣性矩/靜力矩(lx /Sx ) =68.2cm,截面模數(shù)=2180cm。a.支承力：18.8 x 0.49 x 2.13 x( 2.13+1.87 ) /2=78.49kN/mP2=78.49 x 10/7=112.13kNb.彎距2MU=112.13 x 2.25 /8=49.67kN m63(T ma>=49.67 x 10/ (2180X 10)=17.68N/mm<fy=235N/

9、mrh 滿足要求。c.剪力t =RSx/(Ix x t)=R/( t x Ix/Sx)332=94.18 x 10/(5 x 10- x 68.2 x 10-) =32.88MPa< t =120MPa 滿足要求。(4)橫橋向支撐桿，采用© 300x 10的鋼管，支撐在順橋向支 撐上，型鋼與鋼管之間滿焊連接。鋼管外徑 D=300mm管壁厚度 d=10.0mm,鋼材屈服強度值 fy=235N/mrm,鋼材抗壓強度設(shè)計值f=215N/mnl 鋼管截面積A=1/4 n (D2-d2)= n /4 x (302-282)=91.06cm 2 鋼管的回轉(zhuǎn)半徑截面慣性矩 匸 n X(D4-

10、d4)/64二(304-284)/64=9584.1cm1/21/2截面回轉(zhuǎn)半徑 i=(l/A)=(9584.1/91.06)=105.25cm 鋼管的長細(xì)比入=l/i=2150/105.25=20.4< 入=150,滿足要求。 鋼管的穩(wěn)定性(T 二P/A=262600/9106=28.8N/mm v fy=215N/mni 滿足要求。(6)鋼板樁入土深度X:采用盾恩近似法計算鋼板樁入土深度如右圖所示,Kn=r(Kp-Ka)=18.8 X (2.05-0.49)=29.328 KN/me1=MQ=rKaH=18.X 0.49 X 5.06=46.613 KN/mDB板樁上的荷載 GDB

11、N 半傳 至D點，另一半傳至土壓力 MR Bz, 故有 rKaH (L+x) /2=r(Kp-Ka)x 2/2 即 r(Kp-Ka)x 2- rKaHx- rKaHL=0 由上面計算知，支撐距基坑底的1.87m,即L=1.87m,代入上式，得，x=2.69m 鋼板樁入土深度9-4.5m=4.4m>2.69m,滿LKnQix-NRr (Kp-Ka)xB足要求。(7) 基坑底部的隆起驗算考慮地基土質(zhì)均勻，依據(jù)地質(zhì)勘察資料，其土體力學(xué)指標(biāo)如下 r=18.8 KN/m3, c=21.1Kpa, q=20 KN/mf由抗隆起安全系數(shù)K=2n Cl (q+rh )> 1.2則：h < (

12、2 n C -1.2q)/1.2r< (2*3.14*21.1-1.2*20)/1.2*18.8< 4.8m即鋼板樁周圍土體不超過4.8m時，地基土穩(wěn)定，不會發(fā)生隆起。實際施工中， 盡量減小坑沿活載，同時適當(dāng)降低板樁側(cè)土體高度(坑外堆土最大允許高度3m) 以避免基坑底部的隆起。(8) 基坑底管涌驗算(按水中墩驗算)根據(jù)不發(fā)生管涌條件：K= (hz +2t) r / / h / rw> 1.5r / =rs-rw=18.8-10.0=8.8 KN/m 3, t=4.5m h / =4.0mrw=10.0 KN/m 3貝U K=(4+2 X 4.5) X 8.8/4 X 10=2

13、.86 > 1.5即當(dāng)鋼板樁入土深度4.5m時，滿足條件，不會發(fā)生管涌。(9) 坑底滲水量計算：Q=KX AXi = K X AX h / /( h / +2t)根據(jù)設(shè)計地質(zhì)資料，土的綜合滲透系數(shù)取0.08m/d則 Q=(0.08 X 9.4 X 10X 4)/(4+2 X 4.5)=2.31m3根據(jù)其滲水量的大小，為到達(dá)較好的降水效果利于承臺施工，在承臺外側(cè)與鋼 板樁之間可設(shè)置2個降水井。(10)圍囹和支撐桿布置方式鋼板樁打入土體后，進行圍堰內(nèi)基坑開挖。當(dāng)開挖至距鋼板樁頂端2.63m處，進行圍囹和支撐施工。圍囹采用 2140a工字鋼，支撐桿采 用三道等間距橫橋向直撐，支撐桿采用

14、9; 300mrX 10mm的鋼管。工字 鋼之間采用 500 mmX 500mX 10mm鋼板每隔1米進行兩面滿焊連 接，工字鋼間隙按照0.08米設(shè)置。各道支撐與圍囹之間進行滿焊連 接，并保證焊接質(zhì)量。若支撐桿未貼靠在與圍囹上，需作加墊鋼板處 理，使圍囹上的力傳到支撐上，以起到支撐的作用。支撐與圍囹的材 料、制作、焊接必須嚴(yán)格按要求施工。立模板時需要將模板割開以便 穿過支撐桿，隨后將支撐桿一起澆筑在混凝土中。五、鋼板樁施工工藝1、鋼板樁施工的一般要求鋼板樁的設(shè)置位置要符合設(shè)計要求， 便于施工，即在基礎(chǔ)最突 出的邊緣外留有支模、拆模的余地?；幼o壁鋼板樁的平面布置形狀應(yīng)盡量平直整齊，避免不規(guī)則

15、的轉(zhuǎn)角，以便標(biāo)準(zhǔn)鋼板樁的利用和支撐設(shè)置。各周邊尺寸盡量符合板 樁模數(shù)。整個基礎(chǔ)施工期間，在挖土、吊運、扎鋼筋、澆筑混凝土等施 工作業(yè)中，嚴(yán)禁碰撞支撐，禁止任意拆除支撐，禁止在支撐上任意切 割、電焊，也不應(yīng)在支撐上擱置重物。2、鋼板樁施工的順序施工流程：根據(jù)施工圖及高程，放設(shè)沉樁定位線-實施表層回填礦 渣土剝離-根據(jù)定位線控設(shè)沉樁導(dǎo)向槽-整修加固施工機械行走道路 及施工平臺-沉設(shè)鋼板樁-將鋼板樁送至指定標(biāo)高-焊接圍囹支撐- 挖土-施工承臺、墩身及頂帽-填土-拔除鋼板樁。3 、鋼板樁的檢驗、吊裝、堆放鋼板樁的檢驗鋼板樁運到工地后，需進行整理。清除鎖口內(nèi)雜物（如電焊瘤渣、 廢填充物等），對缺陷部位加

16、以整修。 鎖口檢查的方法：用一塊長約2m的同類型、同規(guī)格的鋼板樁作 標(biāo)準(zhǔn)，將所有同型號的鋼板樁做鎖口通過檢查。檢查采用卷揚機拉動標(biāo) 準(zhǔn)鋼板樁平車，從樁頭至樁尾作鎖口通過檢查。對于檢查出的鎖口扭曲 及“死彎”進行校正。 為確保每片鋼板樁的兩側(cè)鎖口平行。同時，盡可能使鋼板樁的寬 度都在同一寬度規(guī)格內(nèi)。需要進行寬度檢查，方法是：對于每片鋼板樁 分為上中下三部分用鋼尺測量其寬度，使每片樁的寬度在同一尺寸內(nèi)， 每片相鄰數(shù)差值以小于1為宜。對于肉眼看到的局部變形可進行加密測 量。對于超出偏差的鋼板樁應(yīng)盡量不用。 鋼板樁的其它檢查，對于樁身殘缺、殘跡、不整潔、銹皮、卷曲 等都要做全面檢查，并采取相應(yīng)措施，以

17、確保正常使用。 鎖口潤滑及防滲措施，對于檢查合格的鋼板樁，為保證鋼板樁在 施工過程中能順利插拔，并增加鋼板樁在使用時防滲性能。每片鋼板樁 鎖口都須均勻涂以混合油，其體積配合比為黃油：干膨潤土：干鋸沫= 5: 5： 3。鋼板樁吊運裝卸鋼板樁宜采用兩點吊。吊運時，每次起吊的鋼板樁根數(shù)不宜過 多，并應(yīng)注意保護鎖口免受損傷。吊運方式有成捆起吊和單根起吊。成 捆起吊通常采用鋼索捆扎，而單根吊運常用專用的吊具。鋼板樁堆放鋼板樁堆放的地點，要選擇在不會因壓重而發(fā)生較大沉陷變形的平 坦而堅固的場地上，并便于運往打樁施工現(xiàn)場。堆放時應(yīng)注意：a. 堆放的順序、位置、方向和平面布置等應(yīng)考慮到以后的施工方 便；b.

18、鋼板樁要按型號、規(guī)格、長度分別堆放，并在堆放處設(shè)置標(biāo)牌 說明；c. 鋼板樁應(yīng)分層堆放，每層堆放數(shù)量一般不超過5根，各層間要 墊枕木，墊木間距一般為3-4m且上、下層墊木應(yīng)在同一垂直線上，堆 放的總高度不宜超過2m4、定位在鋼板樁施工中，為保證沉樁軸線位置的正確和樁的豎直，控制樁 的打入精度，防止板樁的屈曲變形和提高樁的貫入能力，一般都需要設(shè) 置一定剛度的、堅固的導(dǎo)向架，亦稱“施工圍檁”。導(dǎo)向架采用單層雙 面形式，通常由導(dǎo)梁和圍檁樁等組成，圍檁樁的間距一般為2.53.5m 雙面圍檁之間的間距不宜過大，一般略比板樁墻厚度大815mm安裝導(dǎo)向架時應(yīng)注意以下幾點：a. 采用經(jīng)緯儀和水平儀控制和調(diào)整導(dǎo)梁

19、的位置。b. 導(dǎo)梁的高度要適宜，要有利于控制鋼板樁的施工高度和提高施工 工效。c. 導(dǎo)梁不能隨著鋼板樁的打設(shè)而產(chǎn)生下沉和變形。d. 導(dǎo)梁的位置應(yīng)盡量垂直，并不能與鋼板樁碰撞。5、鋼板樁施工（1）制作角樁和支撐組件，首先在岸上按設(shè)計要求加工、焊接角樁 和支撐組件。（2）鋼板樁的插打采用內(nèi)導(dǎo)向框架法，即內(nèi)支撐作內(nèi)導(dǎo)向柜架 逐片插打鋼板樁直到合攏。施打鋼板樁時，以內(nèi)支撐作導(dǎo)向框，順著 導(dǎo)向框用45KW振動錘施打鋼板樁（鋼板樁在岸上予以整形符合要求）。（3）開挖及支護a. 首先用水泵排凈圍堰內(nèi)的水，然后用挖掘機對基坑進行開挖， 挖掘機施工夠不到部位可以考慮用挖掘機進行基坑的開挖。施工到鋼 板樁頂以下2

20、.63m位置處，進行圍囹和支撐施工，然后繼續(xù)開挖。圍 堰開挖時應(yīng)分層分區(qū)連續(xù)施工，并對稱開挖。b. 圍囹及支撐制做安裝：根據(jù)設(shè)計位置在鋼板樁內(nèi)壁上焊圍囹托 架，然后吊裝工字鋼圍囹并焊接加固。 鋼管支撐與圍囹之間的連接要 進行滿焊，并保證焊接質(zhì)量。c. 開挖基坑內(nèi)設(shè)置排水措施，基坑開挖時要做好排水，以便于 開挖。機械支撐部位要鋪墊鋼板以擴散壓力，保證施工平臺受力均勻。d. 基坑周邊（約一倍樁長）范圍內(nèi)嚴(yán)禁堆載。e. 開挖過程中注意支護體系的變形觀察。f. 基坑內(nèi)作業(yè)時，要有專職安全員負(fù)責(zé)。在基坑開挖過程中需要注意的問題：首先是鋼板樁未貼靠在圍囹上的部分， 需作加墊處理，使鋼板樁 的壓力傳到圍囹及

21、支撐上，支撐的材料、制作、焊接必須嚴(yán)格按要求 施工。其次是開挖和支撐的架設(shè)施工過程必須緊密配合，開挖過程要保 證安全的前提下，迅速為支撐施工創(chuàng)造工作面，支撐結(jié)構(gòu)必須能較快 地產(chǎn)生整體剛度或預(yù)緊力，兩者配合就能較好地利用軟土施工中的時 空效應(yīng)，有效地控制圍護體系在受力后的變形。施工中切不可超挖， 及時做到施加支撐。開挖施工要求分層均勻高效，以使支護結(jié)構(gòu)處于 正常的受力狀態(tài)。開挖至設(shè)計標(biāo)高，進行封底混凝土施工，封底混凝土采用 C20混 凝土。封底混凝土要在圍堰范圍內(nèi)滿鋪以兼作圍堰的支撐，為鋼板樁的支撐提供安全保障；為便于撥除鋼板樁和鋼管支撐，可以在封底混 凝土與鋼板樁、鋼管支撐之間鋪設(shè)一層油毛氈，以減少混凝土與鋼板 樁間、鋼管支撐的摩阻力。（5）鑿除樁頭至設(shè)計位置，進行根據(jù)要求進行樁基檢測，檢測 合格后方可進行下道工序。（6）拔樁。承臺及墩身施工完畢后進行鋼板樁的拔除。鋼板樁拔樁前，先將圍堰內(nèi)的支撐拆除。先略錘擊振動各拔高1 2m然后挨次將所有鋼板樁均拔高12m使其松動后，再從兩