拉森鋼板樁計算

1、鋼板樁設計 1.1 地質(zhì)狀況本工程項目座落在張家港市北部長江南岸張家港化工保稅區(qū)內(nèi)。廠區(qū)位于長江沖積平原的河漫灘地，地形平坦。原自然地坪標高較底，場地平均高程106.20m，現(xiàn)已采用吹砂回填，將廠區(qū)地坪標高提高。根據(jù)地質(zhì)報告，本工程土質(zhì)上層為吹填砂，以下分別為粉質(zhì)粘土夾粉土；粉細砂夾粉土，土的抗壓、抗剪強度均較低，且難以采取有效的降排水措施。目前廠區(qū)內(nèi)地下水位較高，土質(zhì)松軟，地質(zhì)情況較為復雜。該區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)斷面如下圖所示：1.2 電梯井形狀本工程結(jié)構(gòu)形式如下。目前基坑結(jié)構(gòu)長13.50米，寬10.35米，基坑底標高EL.98.55m，基坑深度7.65米。池壁每一側(cè)考慮2.0米寬的工作面，則支護結(jié)構(gòu)

2、的尺寸為長17.50米，寬14.40米。2 支撐式鋼板樁擋土墻的構(gòu)造本工程采用內(nèi)撐鋼板樁擋土墻結(jié)構(gòu)。其主要由鋼板樁、支撐二部分組成，鋼板樁起承受水平土壓力防止土體沿滑動面滑動以及阻隔地下水的作用。它的穩(wěn)定主要靠兩道鋼支撐使鋼板樁保持垂直、穩(wěn)定，并確保兩側(cè)土體不向基坑內(nèi)發(fā)生位移，鋼板樁應插入土體一定深度，防止土體滑動和基坑向上隆起。支撐式鋼板樁支擋結(jié)構(gòu)簡單且便于施工，整個支擋系統(tǒng)均在基坑開挖過程中完成，作業(yè)（包括支撐和挖土）十分安全，施工質(zhì)量容易保證，且較經(jīng)濟。3 鋼板樁設計其鋼板樁和內(nèi)鋼支撐布置示意圖如下：EL.105.700EL.104.850鋼板樁鋼支撐立體布置圖安全圍欄EL.103.25

3、0EL.100.250電梯井鋼板樁平面布置圖安全圍欄上下通道1.0m寬135002000200012m鋼板樁200045002000鋼板樁圍檁及內(nèi)支撐平面布置圖工字鋼400400圍檁37710鋼管支撐63012鋼管支撐45004500本工程鋼板樁采用型拉森鋼板樁，長度為12m,寬度400mm。（即每2.5塊1m）。鋼板樁水平圍檁采用40號工字鋼，內(nèi)支撐采用63012的直撐鋼管和37710的斜撐鋼管。為此，共需12米長的鋼板樁數(shù)量：N =（A+B）20.4 =（17.5+14.35）20.4 = 160根。本方案基坑開挖深度最深按6.30m計算，設二道水平支撐。第一道水平鋼支撐中心布置在103.

4、25m處，第二道水平鋼支撐中心布置在100.25m處，這樣下道支撐距基坑底約為1.70m。4 鋼板樁支撐體系設計及驗算以及基底土抗隆起驗算對內(nèi)支撐基坑，造成基坑失穩(wěn)的直接原因一般可歸納為兩類：結(jié)構(gòu)不足（墻體、支撐等的強度或剛度不足）和地基土強度不足。根據(jù)地質(zhì)資料和現(xiàn)場實際情況分析，本工程可不考慮管涌和承壓水，不進行鋼板樁的抗?jié)B透穩(wěn)定性驗算。本設計主要計算鋼板樁、圍檁、支撐在施工全過程中的強度和穩(wěn)定性，以及為防止基坑整體滑動和基底土隆起所需的鋼板樁插入深度。根據(jù)地質(zhì)報告，計算出排水管道施工區(qū)域土的有關(guān)加權(quán)平均指標如下：=18KN/m3 =20 C=8kpa本設計計算時取C=0，不考慮地下水的作用

5、。僅考慮被動土壓力修正系數(shù)k=1.6（見深基坑工程設計施工手冊P.286），4.1 土壓力計算主動土壓力系數(shù)Ka=tg2(45-20/2)=0.49被動土壓力系數(shù)Kp =tg2(45+20/2)=2.04被動土壓力修正系數(shù)k=1.6，則：Kp=kKp=3.264如圖A所示，圖中B點為R1和R2間的中間點(1/2點)，C點為R2與基坑底面間的中點。近似計算時，即認為R1等于e0與e1間的三角形荷載，R2等于e1與e2間的梯形荷載，土壓力為：ei=KaHi。另考慮基坑邊土體和機械行走等產(chǎn)生的附加荷載，按20KN/m2計算。上式中Hi為土壓力計算高度。其中H1=1600；HB=3100； H2=46

6、00；HC=5450；H3=6300。經(jīng)計算： e0=0e1= KaH1= 0.49181.6=14.112KN/m2eB= KaHB= 0.49183.1=27.342 KN/m2e2= KaH2= 0.49184.6=40.572 KN/m2eC= KaHC =0.49185.45=48.069 KN/m2e3= KaH3= 0.49186.3=55.566 KN/m2設支撐間間距均為L=4.50m，則通過公式：Ri=(en +en+1)/2 *hn+1+ qKa*hn+1 L可計算出支撐反力R1、R2上式中h0=0；h0B=3.1m；hBC=2.35m；Q=qKa=200.49=9.8

7、KN/m2。則：R1= (0+27.342)23.1+200.493.14.5=327.420 KNR2=(27.342+48.069)22.35+200.492.354.5=502.371 KNe0e1eBB12C3SOMe4Ppe3Pa2ecPa1qkaR1R2q = 20kN/m2圖A：鋼板樁支護計算示意圖4.2 鋼支撐強度和穩(wěn)定性驗算本工程二道長鋼支撐均采用63012鋼管。已知Rmax=502.371KN，A=232cm2, =21.8 cm，f=200Mpa。取安全系數(shù)為K=2.0。A、對鋼管支撐長度15.0 m的直鋼管，其長細比=115.38，查表得=0.5。則由公式N/（）f/

8、K可計算出15米長直支撐滿足穩(wěn)定性要求的允許壓力為：Nz=1160 KN Rmax=502.371 KN 符合要求。本工程二道鋼斜支撐均采用37710鋼管。已知Rmax=502.371KN，A=115cm2, =13.0 cm，f=200Mpa。取安全系數(shù)為K=2.0。B、對鋼管支撐長度約6.0m的斜鋼管，其長細比=46.15，查表得=0.903。則由公式（N/（）f/ K可計算出6米長斜支撐滿足穩(wěn)定性要求的允許壓力為：Nx=1038.45 KN 2 Rmax=710.353 KN 符合要求。由此可見支撐的強度和穩(wěn)定性均滿足要求。4.3 鋼板樁抗彎驗算兩道支撐間及下道支撐與基坑底面之間的鋼板樁

9、彎矩可以近似按照兩端簡支梁承受梯形荷載計算。查靜力計算手冊，可按以下公式計算鋼板樁的最大彎矩：Mmax=q2L2/623-（1+）/（1-）2上式中 = q1/q2；=（2+1）/312=0.475 23=0.77112=0.753 23=0.888由此可計算出：A、兩道支撐間之間鋼板樁的最大彎矩為:MmaxB=(50.37326)20.75330.475(1+0.475)(10.475)2=42.031 KN.m/mB、下道支撐與基坑底面之間鋼板樁的最大彎矩:MmaxC=(65.371.726)20.88830.753(1+0.753)(10.753)2=10.256 KN.m/m型拉森鋼板

10、樁W=2043cm3/m，安全系數(shù)K=2。fmax= MmaxB/W=42031/（204310-6）=20.573Mpaf/2=100Mpa因此鋼板樁的抗彎強度可以滿足要求。4.4 工字鋼圍檁抗彎抗壓驗算（1）、抗彎驗算本工程圍檁采用40號工字鋼，詳見平面布置圖。支撐與圍檁連接的計算簡圖見圖B。45001501504200鋼管支撐40#工字鋼圍檁鋼板樁圖B已知作用在下道圍檁的均布荷載較大，為Q=R2/4.5m=111.638KN/m，40#工字鋼對其xx軸的截面系數(shù) W=1090cm3；f=200Mpa。 將圍檁視為多跨連續(xù)梁，凈跨度仍按4.2m計算，最大彎距在跨中，若安全系數(shù)取K=2.0。

11、計算時按兩跨連續(xù)梁計算，則查靜力計算手冊可得：Mmax=0.07QLj2=0.07111.6384.22=137.850 KN-m =1378500N-cmMmax/W=1378500/1090=1264.680N/cm2 f/2.0=10000N/cm2符合要求。（2）、壓彎驗算當斜向支撐作用在圍檁上時，圍檁是壓彎構(gòu)件，因此還應進行圍檁在壓彎狀態(tài)下的強度。按公式（N/An）+Mx/（x Wnx）f計算上式中x截面塑性發(fā)展系數(shù)，取1.05；N軸心壓力，為502.371；An凈截面面積，為86.1cm2；Mx最大彎矩；Wnx截面矩。則：（N/An）+Mx/（x Wnx）= (502.371/86

12、.1)+13785.0/(1.051090)=17.88 KN/cm2 f=20 KN/cm2 符合要求。從以上計算可知，當支撐間距為4.5米時，工字鋼圍檁可以滿足要求?？紤]到影響土體側(cè)壓力的因素很多，為了確保整個支撐體系的穩(wěn)定、安全，現(xiàn)場應配備足夠的377鋼管和40#工字鋼，以便對可能發(fā)生的支撐體系變形進行加固。所有鋼結(jié)構(gòu)焊縫均應滿焊，焊縫厚度應符合鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范的要求。4.5 鋼板樁變形驗算按圖A計算簡圖計算，1、2兩點間鋼板樁所受彎矩最大，因此只計算該跨的鋼板樁最大變形量，按梯形荷載一端固定、一端簡支計算，參照建筑結(jié)構(gòu)靜力計算手冊P.161，其計算公式為：fx=l3x5q1（1-32+23）

13、+2q0（1-22+4）/240EI上式中：l3.0m；q1e1+qKa=23.912 KN/m；q0e2-e1=26.46KN/m；x/l ；1點處1=0，跨中0=0.5；E鋼板樁彈性模量=206103 Mpa=206102 KN/cm2；I鋼板樁截面慣性矩=31.95cm4/m；X1點距變形計算點的距離。1點處X1=0，跨中X0=1.5m。 1點處鋼板樁位移：f1= l3X15q1+2q0/240EI=0 跨中B點處鋼板樁位移：f0= l3X05q1（1-32+23）+2q0（1-22+4）/240EIf0=0.08cm以上計算所得數(shù)值滿足三級基坑圍護結(jié)構(gòu)位移值的要求，該變形量不會造成基坑

14、周邊土體的擾動，因此圍護結(jié)構(gòu)和周邊建構(gòu)筑物是安全的。4.6 坑底土抗隆起驗算由于基坑下部為深厚軟土層，因此需驗算坑底軟土的承載力。如圖C所示，采用此滑動模型進行驗算。先以O為圓心，以OB為半徑作圓，交坑底水平線于E、F。再由E作垂直線交地面線于D。設想滑動面為DEBF。并設地面有臨時荷載q=20KN/m2。取C1=C2=8Kpa。(不計算基坑內(nèi)土的抗滑作用)此時抗滑力矩 = C1HOB+(1/2) C2OB2滑動力矩 =（1/2）（q+H）OB取抗滑系數(shù)K=1.5則2C1HOB+(1/2)C2OB2/(q+H)OB1.5計算出OB=3.95m，實際取1.2*OB=4.7m，這樣偏于安全。因此鋼

15、板樁理論計算長度為0.4+6.3+4.7=11.4m，而本工程鋼板樁的實際總長度為12m，此時坑底土不會出現(xiàn)隆起現(xiàn)象。FAOBEDHqC2C2C1圖C多項施工實例闡明了拉森樁在圍護措施上所顯示的作用，大力推廣拉森樁在特殊土層條件的運用，勇與創(chuàng)新，大膽嘗試，敢于充當做第一個吃螃蟹的人,展望未來數(shù)年拉森樁在我國將產(chǎn)生一次大的飛躍。鋼板樁施工方案 一、工程概況: 寧波市綜合辦案樓改建工程消防水池及水泵房位于底層UH軸14軸間,其平面尺寸為10.2M*15.0M,消防水池及水泵房承臺底挖土深度為3.5M,其北側(cè)2.5M處為2層臨時宿舍樓,東側(cè)2M處為2層原有磚混結(jié)構(gòu)辦公樓。其周圍的堆載較大,挖土深度又

16、較深,考慮到工期及成本,擬采用鋼板樁支護方案。 二、鋼板樁圍護的設計 消防水池基坑設計土方挖深為-3.5米,基坑北側(cè)為臨時宿舍,東臨建筑物,為保證安全施工及周邊建筑物不受影響,基坑北側(cè)與東側(cè)采用鋼板樁圍護,設計選用8米長拉森型(60Kg/m)鋼板樁,基坑挖深為3米左右,鋼板樁入土深度取5米長。 2.1、防傾覆計算(如圖一示) 根據(jù)工程勘察報告,鋼板樁所處土層為淤泥質(zhì)粘土,土的重度=17.6內(nèi)摩擦角=8.4,粘聚力=10.5 主動土壓力Ea Ea=1/2(H+t)2tg2(45-/2)-2C(H+t)tg(45-/2)+2C2/=1/2*17.6*(13+5)2 tg240.8-2*10.5*(

17、3+5)* tg240.8+(2*10.52/17.6)=287.15KN h1=1/3*H+t-2C/tg40.8=1/3*(3+5-2*10.5/17.6* tg 40.8)=2.206m 被動土壓力Ep Ep=1/2t2tg2(45+/2)+2Cttg(45+/2) =1/2*17.6*52* tg249.2+2*10.5*5*tg49.2=416.92KN h2=t/3(ttg49.2+6C)/( ttg49.2+4C) =5/3*(5*17.6* tg49.2+6*10.5)/( 5*17.6* tg49.2+4*10.5)=1.91M 主動土壓力Ea對e點的力矩m1 m1=Eah1

18、=287.15*2.206=633.45KNm 被動土壓力Ep對e點的力矩m2 m2=Eph2=416.92*1.91=796.32 KNm 防傾覆安全系數(shù)m2/ m1=796.32/633.45=1.262故不符安全要求。 2.2、內(nèi)力計算拉森號鋼板樁W=1600CM3 最大彎矩MC= m2- m1=796.32-633.45=162.87 KNm f=(162.87*103*0.74)/(1600*10-6)=75.33mpa1/2f =100 mpa故內(nèi)力計算符合要求 綜上所述采用單排鋼板樁圍護不符合防傾覆安全要求,所以本基坑圍護須采用雙排鋼板樁,其布置圖如附圖二所示。 2.3、降水、排

19、水措施 因施工現(xiàn)場西側(cè)臨河,根據(jù)地質(zhì)勘察報告顯示,地下水位高度約0.6M,水源較高且水源豐富,施工期間必須考慮降水、排水措施。在基坑的北側(cè)及東側(cè)設降水井,作法如下:用600的鉆孔樁機鉆成600的孔,深10M,用812,6200的骨架外包鋼板網(wǎng)做成護籠,放入600孔內(nèi)以防止土方塌方便于水泵抽水。施工期間用水泵通過降水井不停降水。同時土方房地產(chǎn)E網(wǎng)開挖好后在基坑內(nèi)四周設排水溝,并在四角設集水井,做好有組織的排水。 2.4兩排鋼板樁間距設定為800,為了提高鋼板樁支護的安全性,前排鋼板樁上口用鋼板梁全部連接起來,再用鋼絲繩固定于地描上。 2.5支護結(jié)構(gòu)監(jiān)測 1、深層土體位移

20、觀測:在鋼板樁圍護結(jié)構(gòu)的北側(cè)和東側(cè)設置深層土體位移觀測孔,設觀測孔2個,埋深12米。 2、水平位移觀測:在鋼板樁支護結(jié)構(gòu)梁、鄰近原有兩層建筑物及臨時宿舍上設水平位移觀測點; 2、沉降觀測:在鋼板樁支護結(jié)構(gòu)梁、基坑內(nèi)外土體、鄰近原有兩層建筑物及臨時宿舍上設沉降觀測點; 4、基坑支護結(jié)構(gòu)變形報警值:深層土體位移50MM,支護梁水平位移30MM,基坑四周外側(cè)土體沉降20MM。 三、鋼板樁支護開槽施工 3.1、鋼板樁支護開挖施工工藝流程: 打鋼板樁挖土基礎(chǔ)砼澆注墻板及頂板砼澆注模板拆除防水施工土方回填 3.2、鋼板樁施工要點 、根據(jù)基坑邊線,先開挖鋼板樁槽,寬度為0.80m,深度0.50m左右。采用長

21、臂液壓挖掘機施打,為保證鋼板樁的打入質(zhì)量,采用夾板定位的根據(jù)危險性較大工程安全專項施工方案編制及專家論證審核辦法的規(guī)定，上海市浦東鐵路金匯港大橋深基坑圍堰工程，必須編制專項施工方案且通過專家論證。為了編制安全可靠、經(jīng)濟合理的優(yōu)化方案，我們以深埋板樁和圍檁計算為主，進行了深基坑圍檁支護計算。在此基礎(chǔ)上，我們結(jié)合本公司施工的南京雍六高速公路馬汊河大橋、南京馬汊河葛新橋，山東棗莊市運河特大橋深水基坑圍堰支護的經(jīng)驗，針對上海地區(qū)淤泥粉質(zhì)軟土的特點，編制了上海市浦東鐵路金匯港大橋深基坑圍堰支護加固安全專項施工方案，一次通過了專家評審，并在實施中確保了工程安全、質(zhì)量和工期。本文就深基坑圍堰的計算成果作簡要

22、介紹。一、工程概況1.工程概況浦東鐵路金匯港特大橋河道寬95m，主跨65.1m，主跨橋墩位于金匯港河內(nèi)，兩橋墩中心距離岸邊約15.0m，橋墩基礎(chǔ)為雙排鉆孔樁，每個墩樁基為8根，共16根樁（鉆孔樁直徑1.25m、樁長56.0m）。承臺底標高為-3.90m，承臺頂標高為-1.2m。水深約3.5m，河流測時水位2.68m，最高通航水位3.0m,百年一遇水位3.77m。本工程水文地質(zhì)如下：河床下為-1層，淤泥粉質(zhì)黏土，=17.8kn/m3，=18，厚3-4m；層:淤泥粉質(zhì)黏土，=17.1kn/m3=10.1；素填土=19kn/m3，=19；2.基坑圍護方案選擇根據(jù)本工程地基土質(zhì)差，地下水位高等不利因素

23、，決定采用拉森鋼板樁支護。鋼板樁具有重量輕、強度高、鎖口緊密、重復使用、施工方便、施工速度快等優(yōu)點，同時本單位具有鋼板樁深基坑施工方面的相應經(jīng)驗。施工流程:打拉森鋼板樁圍堰鉆孔樁施工平臺鉆孔樁施工抽水高壓水槍清淤（人工挖土）施工承臺、墩身及頂帽拉森鋼板樁拆除承臺圍堰根據(jù)施工的需要，設計尺寸為17.211.7m（見圖）。離岸側(cè)臨水，近岸側(cè)為素填土。二、多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（基底至水面7.0m），我們采取在鋼板樁內(nèi)側(cè)加三層圍檁并設置支撐，按多支撐進行鋼板樁計算，計算時仍采用等值梁法。圍堰采用拉森型鋼板樁，w=2037cm3，f=

24、200mpa。圍堰頂部荷載按70kn/m2計算。鋼板樁擬采用15m（標準尺寸為10、12、15m）。(1)計算鋼板樁承受土壓力，繪出土壓力分布圖a.、按16.5m深，加權(quán)平均計算=（4.5194.017.8817.10）16.5=17.79kn/;m3（4.519418810.1）16.514.44。b.計算土壓力系數(shù)kp=tg2(45。14.44。2)=1.66ka=tg2(45。-14.44。2)=0.6c.板樁壓力pa=h1ka=10.67kn/m2；pb=h2ka=44.83kn/m2；pd=h3ka=78.99kn/m2d.土壓力分布圖(2)計算板樁上土壓力等于0的點距挖土面的距離y

25、設距地面y處板樁前的被動土壓力等于板樁后的主動土壓力，考慮板樁與土的摩擦作用，對板樁前的土壓力乘以修正系數(shù)k,查表k=1.378。kkpy=ka(hy)=pbkayy=pb/(kkp-ka)=78.99/17.79(1.3781.66-0.6)=2.63m(3)多支撐鋼板樁土壓力簡化模型計算截取ac梁，在c點加自由支承，形成與ad梁上ac段的近似等值梁（如上圖），按多跨連續(xù)梁用彎距分配法計算（計算簡略）。a、繪制彎矩圖b、計算支座反力b處支座反力為pb，由mc=0得：pb=28.11knc處支座反力為pc，由md=0得：pc=154.74kn由md=0，取de為隔離體pe*2.6345.85-

26、1/2*78.99*2.63*1/3*2.63=0pe=17.19knpd=1/2*78.99*(3.2+3.2+2.63+1.0)-pb-pc-pe=196knc多支撐板樁入土深度檢算x=6pe/（kkp-ka）=1.85mt0=xy=4.48m；t=1.1t0=4.93m；l=ht=4.937.4=12.33鋼板樁長度滿足要求。(4)多支撐鋼板樁圍檁檢算圍檁橫梁長17.2m，每隔2.90m設一道支撐（見下圖），橫梁按連續(xù)梁用彎距分配法計算，并選擇工字鋼橫截面。a、計算節(jié)點b、c、d、e處彎距分配系數(shù)b點：sba=3isbc=4isb=7iba=3/7bc=4/7c點：scb=4iscd=4

27、isd=8i;cb=1/2cd=1/2d點：sdc=4isde=4isd=8idc=1/2de=1/2e點：sef=3ised=4ise=7ief=3/7ed=4/7b、計算各桿端固端彎距mfba=1/8ql2=1/8*196.1*2.92=206.15knmmfbc=-1/12ql2=-1/12*196.1*2.92=-137.43knmmfcb=-mfbc=-dc=mfed=-mfde=mfcd=137.43knmmfba=-1/8ql2=-1/8*196.1*2.962=-206.15knmc、彎矩分配計算d、繪制彎矩圖：跨中彎矩：mab=1/8ql2-1/2*173.6=119.35k

28、nmmbc=1/8ql2-1/2*（173.6+130.2）=54.25knmmbc=1/8ql2-130.2=75.95knmc、選擇工字鋼截面由上可得橫梁所受最大彎距在b處mmax=173.6knm，采用40c工字鋼時：max=mmax/w=173.6*103/（1190*10-6）=146mpamax/k=/1.5=235/1.5=157mpa采用40c型號的工字鋼。(5)多支撐板樁圍檁支撐檢算a、求支座反力由mb=0na*2.9+173.6-196.1*2.92*1/2=0na=224.5kn由mc=0na*2.9*2+nb*2.9+130.2-1/2*196.1*（2*2.9）2=0

29、nb=643.5knnc=1/2（196.1*14.5-2*224.5-2*643.5）=553.7knb、斜支撐的軸力計算b處斜支撐軸力n=nb/sin=643.5/0.63=1021.4knc處斜支撐軸力n=nc/sin=553.7/0.63=878.89knc、選斜支撐截面b處斜支撐b處斜支撐長度為：i2.342+2.92=3.73選用2根22槽鋼，為b類截面，其截面幾何性質(zhì)如下：ix=2*2570=5140iy=2.21cmiy=176cm4a=36.246cm4iy=2*176+(7.9-2.21)2*36.246=2699cm4最小慣性半徑:iy=2699/2a=6.1cm桿件兩端

30、焊接,按固定端確定長度系數(shù):=0.5長細比:=l1/iy=0.5*373/6.1=30.6壓桿穩(wěn)定系數(shù)查表:=0.932計算應力:=n/a=1021.4*103/(0.932*2*36.246*102)=151.2mpa/k=/1.5=235/1.5=157mpak為安全系數(shù)，取1.5c處斜支撐:c處斜支撐長度為l24.682+5.82=7.45m長細比:=l2/iy=0.5*745/6.1=61壓桿穩(wěn)定系數(shù)查表:=0.802計算應力:=p/a=878.89*103/（0.802*2*36.246*102）=151.2mpa/n=/1.5=235mpa/1.5=157mpa滿足要求三、結(jié)束語深

31、基坑工程施工屬危險性較大的施工作業(yè)，編制施工方案必須周密、可靠，其中最主要的首推正確的計算。浦東鐵路金匯港大橋的計算，為施工方案的優(yōu)化編制提供了技術(shù)計算基礎(chǔ)，該基坑圍堰方案得到了平審專家的一致好評，在工程施工中取得了良好效果.上海聯(lián)圣建筑工程有限公司呂濤陳松江焦贊榮摘要：根據(jù)鋼板樁圍堰的實際受力狀況建立力學模型。通過理論計算確定鋼板樁圍堰的實際受力，并通過實際施工情況驗證該方法的可行性。比規(guī)范中采用的經(jīng)驗算法具有更高的精確性和安全性，能夠更好的滿足工程施工需要。關(guān)鍵詞：鋼板樁圍堰設計施工目前，對于鋼板樁圍堰的設計主要是沿用公路橋涵施工手冊和教科書中的經(jīng)驗算法。由于經(jīng)驗算法帶有很大的近似性，并不

32、一定能夠真實反映鋼板樁圍堰的實際受力狀況，有時會出現(xiàn)較大的偏差，給圍堰的使用帶來很多不安全因素。筆者在洪澤蘇北灌溉總渠大橋施工中，為避免出現(xiàn)較大的變形，在對鋼板樁圍堰設計時采用了理論算法。經(jīng)實踐檢驗，理論算法能夠較為精確的反映圍堰的實際受力狀況，對于合理設置內(nèi)支撐和減小封底厚度起到了重要的保證作用。下面就鋼板樁圍堰的設計與施工做詳細論述：1、已知條件1.1承臺尺寸：10.3m（橫橋向）6.4m（縱橋向）2.5m（高度），底部設計有10.76.8m1.0m的封底砼。1.2承臺及河床高程承臺頂面設計高程為h=5.0m，河床底高程為5.5m，河床淤集深度約為30cm。1.3水位情況正常水位：h常=1

33、0.8m（此時水深5.3m），最高水位hmax=11.5m（水深6.0m），圍堰設計時按最高水位考慮。1.4水流速度因該橋位于水電站下游，水流較為湍急。設計時速V=1.0m/s，不考慮流速沿水深方向的變化，則動水壓力為：P=10KHV2BD/2g=53.2KN式中：P-每延米板樁壁上的動水壓力的總值（KN）；H-水深（米）；V-水流速度（1.0m/s）；g-重力加速度（9.8m/s2);B-鋼板樁圍堰的計算寬度，B=10m；D-水的密度（10KN/m3）;K-系數(shù)，（槽形鋼板樁圍堰K=1.82.0，此處取1.8）。（參照公路施工手冊，假定此力平均作用于鋼板樁圍堰的迎水面一側(cè)。）1.5河床水文地

34、質(zhì)條件河床土質(zhì)良好，多為粘土、亞粘土，局部有亞砂土，承載力較強。圍堰基底至河床部分土質(zhì)為粘土(層厚約2m)、亞砂土(硬塑狀態(tài)，很濕，層間無承壓水，層厚約為1m)。2、擬定方案結(jié)合河床地質(zhì)情況及施工要求，擬采用日本產(chǎn)鋼板樁進行圍堰施工，長度為15m，寬度為40cm，厚度為18cm。圍堰頂面標高擬定為12.5m，高出最高水位1.0m。圍堰設計圖3，所有內(nèi)圍囹均采用56b工字鋼制作，節(jié)點采用焊接（施工中嚴格執(zhí)行鋼結(jié)構(gòu)施工規(guī)范）。為確保整個圍囹的剛度和穩(wěn)定性，對每層中間一道工字鋼上面加焊型鋼并將上下四道工字剛用25#槽鋼焊接連接。在施工期間安排專人值班以防吊物碰撞。3、圍堰（支撐）內(nèi)力計算3.1確定受

35、力圖式3.1.1鋼板樁嵌制形式河床底部土質(zhì)較為密實，假定鋼板樁底部嵌固于(鋼板樁入土深度)t/3=1.5m處，即承臺底2.0m處。（封底砼厚度采用50cm）3.1.2動水壓力P=10KHV2BD/2g=53.2KN3.1.3河床土質(zhì)為亞粘土，為不透水層，但考慮到鋼板樁施工中會引起板側(cè)土體的擾動，縫隙里充滿水，所以考慮水壓力的影響。土壓力計算取用浮容重，=19.4-9.8=9.6KN/m3，j=3050Kpa，=100KPa。3.1.4經(jīng)分析可知迎水面為最不利受力面，以此為計算面。所承受荷載假定由兩根工字鋼平均承擔，計算兩根工字鋼的共同受力。由受力圖式可知，此結(jié)構(gòu)為四次超靜定結(jié)構(gòu)，因計算較為繁瑣

36、，計算過程不在此詳細敘述，得出最大支撐力為2734.95KN，最大彎矩為1117.59KN。4、驗算鋼板樁的入土深度是否滿足要求鋼板樁入土深度達4.5m，從橋位處地質(zhì)勘探資料分析，持力層中無承壓水，如經(jīng)計算各道支撐的受力均能滿足要求，可不驗算鋼板樁的入土深度。5、根據(jù)求得的內(nèi)力驗算鋼板樁的受力狀態(tài)及變形情況5.1應力由內(nèi)力計算結(jié)果可知，Mmax=1117.59KNM。鋼板樁外緣拉應力=Mmax/W=123MPa340MPa(容許應力)，滿足要求。5.2變形經(jīng)計算，各單元跨中變形值如表1所示。表1各單元跨中變形值單元號橫向位移（mm）17210324553636、驗算工字鋼的受力狀態(tài)6.1軸向受力由計算可知，最大支撐反力發(fā)生在第二道圍囹處，其數(shù)值為2734.95KN，因工字鋼與鋼板樁連接處均采用焊接，且角撐剛度較大，不考慮其失穩(wěn)，僅考慮縱向撓曲，系數(shù)取=2，此時其承載力P=292.910-4m2340106N/m2/2=49