承台钢板桩围堰施工方案.pdf

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1、钢板桩围堰施工方案杭州湾自然条件复杂，风大、浪高、潮差大、流速急，给杭州湾跨海大桥施工带来了很大难度。承台围堰结构的选择和设计是承台施工的关键。经过开工前的长期考察和论证，-B 合同段承台围堰决定选用钢板桩围堰。一、钢板桩围堰型式：采用圆形钢板桩围堰，具体技术参数见下表。钢板桩围堰参数表墩号F169#F189#、F 194#桥墩数量（个）22 使用钢板桩长度（m）12 承台直径（m）8.50 承台底高程（m）-1.00 海床面标高（m）+0.50+1.90 土方开挖深度（m）2.30 3.70 围堰顶标高（m）+5.10 顶部围囹标高（m）+3.60+4.10 底部围囹标高（m）+0.60+1

2、.90 围堰内直径（m）10.595 围堰施工时，计划配置12m 长钢板桩围堰 8 套来完成 F169#F189#、F194#共 22 个桥墩的承台及墩身施工，施工顺序自 F194#墩向 F169#墩由南向北推进。鉴于在海中插打钢板桩围堰没有太多的经验可借鉴，因此我项目部决定：先期从F194#、F189#F169#区段开始设计施工，总结经验，为以后深水区施工奠定基础。二、钢板桩围堰设计：根据施工的先后顺序，我们此次钢板桩围堰方案主要针对F169#F189#、F194#墩承台直径为8.5m的围堰进行设计和检算。待施工积累一定的经验后再报一次F168#F121#及 F120#F69#区段的钢板桩围

3、堰施工方案和检算报告。1、围堰尺寸选择（1）围堰顶标高确定：H=10 年-遇最高潮位+浪高+预留高度H=4.6+0.40+0.1=+5.10m（2）单根钢板桩长度确定：L=堰顶标高-海床面标高+冲刷深度+嵌入深度L=+5.10-(+0.50+1.90)+3.00+3.00=10.609.20m 钢板桩长度L 设计为 12 m（3）钢板桩围堰内直径确定:钢板桩围堰直径受承台直径和安装、拆卸承台模板时的作业面控制，因此在 F194#、F189#F169#区段内，通过计算及现场实际施工情况，确定用 86 根钢板桩。=承台直径+摸板厚度+内导向环（钢围囹）宽度+施工作业面宽度=8.50+0.106 2

4、+0.30 2+0.60 2=10.512m 取围堰内直径为 10.595m（86 根钢板桩）2、定位支撑导向环（钢围囹）材料确定经过结构计算，钢板桩围堰导向环采用25a 槽钢做底部支撑，用 8钢筋与支撑焊牢卡住围囹，当围囹受到大于1.0t 剪力时8 钢筋与 25a槽钢支撑受剪切破坏分与围囹开，则外力作用对桩基不会造成破坏。竖向设两道导向环即围囹，围囹间距 3.0 m，特殊情况下上下围囹之间间距可调整至 2.20m。详见钢板桩围堰结构图。三、钢板桩围堰施工1、钢板桩围堰施工工艺流程详见钢板桩围堰施工工艺框图。2、钢板桩围堰施工方法及要点（1）钢板桩平直度和锁口吻合检查在加工场地设置专用检查平台

5、，用电动绞车牵引3 米长标准钢板桩进行垂直度和锁口吻合检查，凡牵引阻力大于5KN 的钢板桩均进行外形校正和锁口整修；本工程周转使用的钢板桩必须经校正后再使用。（2）定位支撑、围囹制作安装定位内支撑、围囹的加工制作安装，对钢板桩围堰的垂直插打及整体稳定起重要作用，必须准确稳固。围囹等分为4 节，委托镇海天力石化冶金设备厂加工制作，运至施工现场拼接安装。围囹直径制作及现场拼接允许偏差均不大于10mm，施工误差不能累加；两道围囹安装时竖向要求必须同心，平面必须水平，其中心及水平安装允许偏差不大于10mm。（3）F169#F189#、F194#区段内的钢板桩围堰由86 根钢板桩组成，围堰内直径为 10

6、.595m。（4）第一根定位钢板桩插打时，必须将钢板桩位置固定垂直后在进行插打。在插打过程中，认真检查其垂直度，随时纠偏，无法纠正时拔出重新插打。第一根定位钢板桩插打合格后，在上下两道围囹上焊钢短梁将定位钢板桩一侧卡牢，再在另一侧插打钢板桩，依照同样的办法在第一根钢板桩两侧对称插打。（5）其余钢板桩插打时每3 根为 1 组，利用 KATO1250-7 挖掘机配专用液压振动桩锤进行插打。在施工中要求钢板桩插打垂直，分散偏差，有偏即纠，调整合拢。（6）如果合拢时尺寸偏差大，则调整钢板桩的垂直度，采用异型钢板桩进行插打合拢。（7）潮汐有两个流向的水流阻力，因此钢板桩插打方向从侧面开始向上、下游分别插

7、打，在另一侧插打合拢，然后逐步分次振打至+5.10m，插打顺序见钢板桩插打顺序示意图，尽量在退潮后插打水流方向处的钢板桩。钢板桩插打前在锁口内涂黄油、填塞锯末等混合物用来止水；组拼钢板桩时，用油灰和棉花捻缝，以防漏水。（8）保证钢板桩围堰不漏水的措施是跟踪测量、加强控制、随时纠偏，保证钢板桩围堰外形尺寸的准确。每一根钢板桩在插打锁口连接的另一侧锁口底部焊好堵头板，防止锁口内止水材料被挤走，造成钢板桩围堰漏水。（9）钢板桩插打采用 KATO1250-7 挖掘机配专用液压振动桩锤进行插打，插打时在桩头处加焊钢板，以保护钢板桩头。围堰合拢后，经常观测围堰四周的冲刷状况，采取安装分水板及堆码砂袋的措施

8、来减少潮水对围堰外测的冲刷，确保围堰施工的安全。（10）钢板桩插打时用 18 钢筋环向间隔 4m 做一个吊钩，用钢丝绳将围囹与钢板桩顶部吊挂连接，随着钢板桩的打入，调整钢丝绳的长度。钢板桩插打到位后环向间隔 2m 用钢筋或型钢将围囹与钢板桩焊接牢固，以保证钢板桩与钢围囹之间的整体稳定性。（11）钢板桩围堰内的基坑土方开挖F169#F189#、F194#承台底标高为-1.0m。围堰内基坑土方开挖深度2.3m 3.7m。基坑开挖时要避开大潮及7级以上大风天气，开挖时要求先挖中间土方，然后再将围堰内的周边土均匀下挖，周边在下挖过程中高度差不能超过20cm，开挖时避免扰动围堰外土层；基坑内挖出的土方堆

9、放在距围堰5.0m 以外；在水源充足的前提下可优先采用高压水枪配砂石泵进行开挖。（12）为便于拔除钢板桩，在钢板桩与封底混凝土接触面处涂刷沥青漆隔离层；沥青漆隔离层在钢板桩插打前或封底混凝土浇筑前涂刷，涂刷范围-0.0.5m 2.0m之间。（13）浇筑封底砼封底采用 C20 砼，厚度 0.8m。F169#F189#、194#共 22 个桥墩承台的围堰全部利用在低潮位时，按陆上“干封法”完成封底混凝土施工。封底砼掺入早强剂，提高砼早期强度，以尽早抵抗涨潮时水压力，在封底砼浇完后，将砼表面用塑料布覆盖，待涨潮时向围堰内注入反压水，反压水采用淡水。（14）拆除钢板桩定位支撑在封底砼达到设计强度的50

10、%时拆除围囹定位支撑，然后割除钢护筒，此时钢板桩仅与围囹连接。（15）拆除钢板桩墩身砼达到设计强度的75%时拆除钢板桩围堰。拆除钢板桩利用50T 履带吊配置专用液压振动桩锤进行拔桩，自合拢口处开始依次进行拔桩。并在拆除钢板桩前振打钢板桩，使其与封底混凝土分开，再将钢板桩拔出。3、钢板桩围堰施工注意事项（1）从计算过程可以看到，施工过程中水位的变化对围堰结构受力影响十分大，因此施工过程中应密切注意水位和潮水位的变化，当超过4.5m 潮水位数值时，及时向围堰内补水，保持围堰内、外水头高差不超过5.3m。（2）在施工过程中，密切观察冲涮深度，及时在围堰外侧堆码砂袋，防止冲涮；另外在潮水流动方向设分水

11、板减少水流冲击力，确保在施工过程中钢板桩围堰的稳定和安全。（3）钢板桩顶插打至标高+5.1m时的平面高程偏差不得大于10cm。在插打过程中，随时检查其平面位置是否正确，桩身是否垂直，发现倾斜立即纠正或拨出重新插打。（4）钢板桩拔除前向围堰内灌水，使堰内水位高于围堰外水位1.01.5m。拔桩时从下游开始拔除钢板桩，拔钢板桩时先开振动锤，振动至钢板桩松动后再拔出钢板桩。四、安全注意事项：（1）、在起吊钢板桩时，必须用钢丝绳吊住钢板桩做二次保护，防止因液压锤故障至使钢板桩脱落；（2）、在施工前必须做好振动锤与履带吊连接时保护脱落的安全措施，经验收合格后方可使用；（3）在插打过程中严禁人员站在距振锤3

12、m 范围内，并指定专人进行指挥钢板桩的吊装、插打；（4）施工人员必须穿好救生衣、戴好安全帽，按要求系好安全带；（5）及时检修机具，保证机具的良好率；（6）严禁在施工现场嬉笑打闹、严禁酒后进入施工现场；（7）施工时现场负责人、技术人员、安全员必须在现场跟班作业；（7）施工时现场负责人、技术人员、安全员必须在现场跟班作业；（8）施工时如遇台风或强潮时停止施工，机具停放好，且人员及时撤回驻地。五、环境保护措施1、严格遵守有关环境保护法律、法规；2、定期对职工进行环保方面的教育，提高职工环保意识和能力；3、控制机械设备的油污染和挖泥过程中的泥污染，保持施工平台的清洁，对已污染的地方要及时进行擦洗。六、

13、钢板桩围堰施工进度计划：见钢板桩围堰施工进度计划横道图。钢板桩围堰施工进度计划横道图序号施工项目单位数量工日进度计划（有效工作日）1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12-41 42-45 1 安 装导 向环 支撑 结构组4 1 2 安装导 向环套1 1 3 插打钢 板桩根86 3 4 围 堰内抽水次1 0.5 5 基 坑土 方开挖m3 115-327 1.5 6 封 底砼m3 71 1 7 切 护筒 凿桩头m 7.3 2.5 8 清基次1 0.5 9 承 台墩 身砼个1 30 拆除钢 板桩根86 3 11 45 12 日历天天60 451.33 钢 板 桩 围 堰 施 工 流 程

14、 图第一根定位桩插打钢板桩合拢插打测 量 施 工 放 样安装内支撑及围囹钢 板 桩 检 修钢板桩分组插打砼 搅 拌、运输止水、挖土、抽水灌注封底砼、灌水、养护拆除围囹的支撑割除上部钢护筒安装承台模板围 堰 内 抽 水凿桩头、清基承台施工隐蔽工程检查钢板桩围堰结构安全检算1基本情况根据设计资料，基本情况如下：施工时最高水位高程：4.5 米。水流流速：根据提供的资料，涨潮时最大流速为3.02m/s。浪高：0.6 米，波长根据以往资料假定为12 米。风压：按30 年重现期设计，10 米高度处基本风压为0.55KN/m2。土质：亚砂土土的粘着力：2 吨/平方米土的内摩擦角：110土的容重：平均约1.8

15、 吨/立方米土的孔隙量：平均约n=50%土的颗粒比重，2.722荷载计算21 静水压力计算最大施工水位差：施工水位高程开挖底面高程4.5（1.8）6.3 米静水压力如下：hqjq:单位面积上的静水压力（KN/m2）；:水的容重（KN/m3）；h:水深（m）。故承受的最大的静水压力为：q=106.3=63kN/m222 流水压力计算作用在围堰的动水压力为水流动时对围堰产生的流水压力，根据桥梁规范其计算公式为：（KN）式中水的容重（KN/m3）；v设计流速(m/s)；A阻水面积(m2)；g重力加速度9.81(m/s2)；K形状系数。gvKAP22流水压力全力的着力点，假定在设计水位线以下1/3 水

16、深处。则在钢板桩上作用的单位宽度面积上的动水压力可按下式计算：gvKhPd22所以其值为：81.9202.3103.68.02dP=23.4kN 流水压力的值在计算时，应注意加载的位置和方向。23 风荷载风压按下式计算：W=K1K2K3K4W0(Pa)式中W0基本风压值（Pa），根据资料取0.55KN/m2；K1系数，采用0.85；K2风载体型系数，取1.0；K3风压高度变化系数，取1.0；K4地形、地理条件系数，海面处取1.4。故 w=0.85111.40.55=0.655KN/m2由于风荷载不与波浪冲击力组合，其值较小，其对钢板桩围堰的强度计算影响较小，故可不考虑它。24 波浪冲击力水中围

17、堰的波浪冲击力可按孤立建筑物上的波浪力计算公式来计算。由资料知H/L=0.05，h/L=6.3/30=0.21，为进行波。因为 D/L=9.8/(200.6)=0.81，属于大尺度墩柱；波浪冲击力可按进行波对大尺度墩柱的作用力的计算公式进行计算。水面以下Z处单位高度圆柱体上的最大波压力：(吨/米)LhLzhLHfpa2cosh)(2coshmax式中：fa:系数，查表得：1.2 h:水深，6.3 米L：波长，取20 倍的波高，12 米H：波高，取0.6 米D：围堰直径，取10 米经计算得波浪冲击力的分布集度如表2。表 2波浪冲击力的分布集度（单位：吨/米）水深(米)0 1 2 3 4 5 6

18、波压(吨/米)4.592.731.630.980.620.420.34最大总波压力：LhHLfPa2tanh222max=8.74 吨合力作用点在静水面以下的位置为：LhLfhzb2tanh2=2.08 米(查表得 fb=2.4)25 荷载组合在计算时应根据施工的实际情况取相应的荷载进行组合。3钢板桩围堰的施工阶段在钢板桩围堰设计时，仅对完成时的状态进行强度计算是不够的，应对各施工阶段进行计算。钢板桩围堰施工时，先利用工作平台在墩位钢护筒上设牛腿，安装定位围囹，然后再打入钢板桩，安装各层顶撑及竖撑，进行基底开挖到封底混凝土底标高，灌注封底混凝土，达到规定强度后，抽水，进行承台施工。施工阶段具体

19、划分如下：-1.0海床地面线承 台205.1-6.9海床地面线1.9承 台205.1-6.9图 1 深水处钢板桩围堰图 2 岸边浅水处钢板桩围堰(1)安装上部支撑及竖撑(2)打入钢板桩(3)开挖到封底混凝土底标高或吸泥到设计标高(4)灌注封底混凝土，根据目前观测的实际施工水位，可采用干封，即在退潮时封混凝土，由于退潮后，各墩位处基本无水，可干封，封完混凝土后，涨潮时可向堰内灌水，以平衡内外水压。(5)在封底混凝土达到强度后，抽水，然后进行承台施工。根据施工阶段划分，对钢板桩围堰，应验算开挖到封底混凝土标高后，未灌注封底混凝土时，退潮后在土压力等荷载作用下的稳定性，和验算在最大抽水状态时围堰的受

20、力是否安全及其稳定性。4深水处钢板桩围堰验算(1)未灌注封底混凝土时，钢板桩围堰的检算A静水压力在未灌注封底混凝土时，作用于钢板桩的静水压力内外是平衡的，因此计算时不考虑。B流水压力如前所述，进行计算，压力如图示C波浪冲击力计算如前所述，已进行总的波浪冲击力的计算，但前述数值为总的波浪冲击力，分配到单位宽度上的力应除以围堰的总宽。150550500波浪冲击力分布23.4kN流水压力分布-6.9海床地面线-1.0500550150-6.98.74kN5.15.1120118流水压力计算图示波浪冲击力计算图示因波浪冲击力和流水压力的作用点仅相差2 厘米，为简化计算，取两者作用点位置相同，均为离第一

21、根内撑120 厘米，数值上可将两者叠加。D土压力计算根据朗金理论，钢板桩外侧的主动土压力和内侧的被动土压力的计算公式分别如下：)245tan(2)245(tan)(002cqzpa)245tan(2)245(tan)(002cqzppq:地面均布载，当为透水土时，取0；：土的容重，取1.8 吨/立方米，但应注意水中土的容重变化；z:土的深度；：土的内摩擦角，取110c:土体的内聚力，取2吨/平方米，对主动土压力偏于安全取0 土压力的计算结果见表3。计算图示如下，应注意在计算图示中，土压力的方向是和水压力的方向是相反的。表 3土压力的计算结果土深 z（m）水中土的容重内摩擦角C土的内聚力（t/m

22、2）Pa 主动土压力(t/m2)Pp被动土压力(t/m2)0 0.8 11 2 0.00 4.85 1 0.8 11 2 0.54 6.02 2 0.8 11 2 1.09 7.20 3 0.8 11 2 1.63 8.38 4 0.8 11 2 2.17 9.56 5 0.8 11 2 2.72 10.73 6 0.8 11 2 3.26 11.91 7 0.8 11 2 3.81 13.09 8 0.8 11 2 4.35 14.27-1.832.6kN/m-6.9土压力分布510-1.05.154015048.5kN/m107.3kN/mE嵌入深度验算对第一层顶撑处求矩：流水压力产生的力

23、矩为：Mlw=23.41.2=28.1kN.m 波浪冲击力产生的力矩为：Mb=8.741.2=10.5 kN.m 主动土压力产生的力矩为：Mz=0.532.65.910.04=965.5 kN.m 被动土压力产生的力矩为：Mt=48.55.19.450.5（107.348.5）5.110.3=3881.8 kN.m K=Mt/(Mlw+Mb+Mz)=3881.8/(965.5+28.1+10.5)=3.8 安全！冲涮 3 米后，由于堰内的土不能冲涮，因此，堰内土高于堰外土，土压力的性质发生改变，此时堰内土压力为主动土压力，堰外为被动土压力，土压力分布如下：-1.8-6.9土压力分布510-1.

24、05.154015027.5kN/m-4.0冲涮后地面高程48.5kN/m82.6kN/m对第一层顶撑处求矩：流水压力产生的力矩为：Mlw=23.41.2=28.1kN.m 波浪冲击力产生的力矩为：Mb=8.741.2=10.5 kN.m 此时力矩的方向与被动土压力产生的力矩的方向一致。主动土压力产生的力矩为：Mz=0.527.55.18.8=617.1 kN.m 被动土压力产生的力矩为：Mt=48.52.99.050.5（82.648.5）2.99.5=1742.6kN.m K=Mt/(Mlw+Mb+Mz)=1742.6/(617.1 28.110.5)=3.0 安全！F钢板桩的计算此时由于

25、内外静水压力相同，板桩受力很小，可不检算。G上部支撑计算可不检算(2)最大抽水状态时的检算A静水压力在最大抽水状态时，由于是透水土，因此在封底混凝土底面内外水压是相等的，故作用于钢板桩的水压力如图所示。B流水压力如前所述，进行计算，压力如前图示C波浪冲击力计算如前所述，进行计算，600-6.9静水压力分布45063kN/m4.55.1150D土压力计算-1.832.6kN/m-6.9土压力分布510-1.05.154015048.5kN/m107.3kN/mE嵌入深度验算对第一层顶撑处求矩：静水压力产生的力矩为：Mj=0.5（639）5.45.42/395.42.7=656.1kN.m 流水压

26、力产生的力矩为：Mlw=23.41.2=28.1kN.m 波浪冲击力产生的力矩为：Mb=8.741.2=10.5 kN.m 主动土压力产生的力矩为：Mz=0.532.65.910.04=965.5 kN.m 被动土压力产生的力矩为：Mt=48.55.19.450.5（107.348.5）5.110.3=3881.8 kN.m K=Mt/(Mlw+Mb+Mz)=3881.8/(965.5+656.1 28.1+10.5)=2.3 结构安全。冲涮 3 米后，此时由于封底混凝土已达到规定的强度，受力状态比未封底时要好，因此，可不检算。F钢板桩的计算将钢板桩作为在各层顶撑和地基上的连续梁来计算其弯矩。

27、确定钢板桩在地基中的支点的位置时，由于是在封底混凝土达到规定的强度要求后进行抽水，故认为封底混凝土可给钢板桩一个良好的支撑，取封底混凝土的顶面处加上支撑（按两种情况计算：一种为固定端，一种为简支）。钢板桩长度取 6.0 米，从第一道支撑（4.5）到封底混凝土中间高度（1.5）。表 1 常用槽型钢板桩技术规格及计算数据表型号断面尺寸（mm）重量每米宽板桩截面模量（cm3）每米宽板桩容许弯矩（kN.m）b h l N/m N/m2 槽型 IV 400 180 14.8 740 1850 2200 297 1）：下端按简支计算把静水压力，流水压力和波浪冲击力分别施加，受力图示如下（单位为kN,m）：

28、荷载及约束简图桩身弯矩图桩身剪力图可得钢板桩上的最大弯矩为：46.3kN.m,最大剪力为：77.4kN。与表中所列数值比较知钢板桩是安全的！支反力为：30.6kN,147.8kN,33.6kN 2）下端按固定端计算可得钢板桩上的最大弯矩为：45.4kN.m,最大剪力为：77.2kN。与表中所列数值比较知钢板桩是安全的！支反力为：30.9kN,144.8kN,36.4kN，另外在下端还有一个弯矩值为：4.98kN.m。荷载及约束简图桩身弯矩图桩身剪力图G上部支撑计算根据钢板桩计算的结果，最大支反力大小为：147.8kN，第二道框架受力最大，此值为每米宽板桩的反力，取环向框架进行分析，框架采用22

29、5，两肢距离30 厘米（外到外），用缀条（L505）连接，间距为 49.7 厘米。建立的模型如下：轴力为 812.7kN，由于钢板桩与内支承要焊接在一起，可不考虑内支承的失稳。应力达到116.4MPa，位移最大为5.8 毫米（考虑到结构是对称的，而且计算模型施加约束时不对称，故实际位移应在3 毫米左右）。5岸边浅水处钢板桩围堰计算A静水压力在两种工况中，第一种封底前最大开挖状态中，因采用在退潮后再浇注封底混凝土，故静力压力不计。在最大抽水状态时，因为是透水土，故假定在封底混凝土底面标高处，内外水压相等，故仍采用前面的静水压力分布图式。600-6.9静水压力分布45063kN/m4.55.115

30、0B流水压力和波浪冲击力计算偏于安全仍按前面的计算数值。C土压力计算根据朗金理论，钢板桩外侧的主动土压力和内侧的被动土压力的计算公式分别如下：)245tan(2)245(tan)(002cqzpa)245tan(2)245(tan)(002cqzpaq:地面均布载，当为透水土时，取0；：土的容重，取1.8 吨/立方米，但应注意水中土的容重变化；z:土的深度；：土的内摩擦角，取110c:土体的内聚力，取2 吨/平方米在计算时偏于安全，主动土压力不考虑土的内聚力的影响，即取C 0 土压力的分布如下表：土深 z 外c 内Pa Pp 0 0.8 11 2 0.8 0.00 4.85 1 0.8 11

31、2 0.8 0.54 6.02 2 0.8 11 2 0.8 1.09 7.20 3 0.8 11 2 0.8 1.63 8.38 4 0.8 11 2 0.8 2.17 9.56 5 0.8 11 2 0.8 2.72 10.73 6 0.8 11 2 0.8 3.26 11.91 7 0.8 11 2 0.8 3.81 13.09 8 0.8 11 2 0.8 4.35 14.27 9 0.8 11 2 0.8 4.89 15.44 土压力的分布如下（注意土压力的方向）：封底前最大开挖状态封底混凝土底面-6.948.9kN/m-1.8-1.0承台底面海床面1.9流水压力和波浪冲击力板桩顶5

32、.1154.4kN/m48.5kN/m0.6第二道支撑3.6第一道支撑1)封底前最大开挖状态检算嵌入深度验算对第一层顶撑处求矩：流水压力和波浪冲击力产生的力矩为：Mb=32.11.2=38.5 kN.m 主动土压力产生的力矩为：Mt=48.98.87.56/2 1626.6 kN.m 被动土压力产生的弯矩为：Mb=48.55.17.95（154.448.5）5.18.8/2=4342.8kN.m K=61.25.386.16268.4342可认为安全!此时由于不抽水，钢板桩桩身强度不用检算。2）封底混凝土达到强度后最大抽水状态检算抽水后围堰计算图式如下：封底混凝土压力静水压力主动土压力封底后最

33、大抽水状态被动土压力流水压力和波浪冲击力主动土压力嵌入深度验算，此时由于封底混凝土已达到规定的强度，可认为其能提供一个良好的支撑点，在保证围堰整体稳定性的前提下，嵌入深度可不用检算。钢板桩的计算将钢板桩作为在各层顶撑和地基上的连续梁来计算其弯矩。对于在地基中的支点的位置在混凝土强度达到规定的要求后，可取封底混凝土的顶面。把静水压力，流水压力和波浪冲击力分别施加，土压力仅考虑在桩身计算长度范围内主动土压力，从海床面开始至封底混凝土顶面，其值从0 变化到16.3kN/m。其在ANSYS 中的计算图式为：（底部为固定端时）可得钢板桩上的最大弯矩为：47.5kN.m,最大剪力为：81.4kN。与表中所

34、列数值比较知钢板桩是安全的！底部为简支时：最大弯矩为：49.5.0kN.m，最大剪力为：83.0kN。支反力为：30.2kN,164.9kN,47.2kN。上部支撑计算根据钢板桩计算的结果，支反力为：30.2kN,164.9kN,47.2kN。根据前面的计算，可知取225 时，应力大小为：127MPa，结构安全的。6管涌（流沙）验算：管涌是土的一种渗流破坏现象，地下水在土体内渗透，渗透水头压力沿水流方向以体积力作用于土体，其大小等于iw(i 为水力梯度)，在基坑开挖过程中，周围高水位的地下水向基坑内渗透当基坑底面以下的土体所承受的渗透水头压力(向上方向)大于土体的水中重度时，土体就会向上移动。

35、涌沙及其破坏计算模式根据试验表明，流砂现象首先发生在离坑壁大约等于板桩深度一半的范围内，由于板桩是临时结构，为简化计算，可近似地取最短路径。管涌破坏计算图式如上图所示。管涌的验算方法都是建立在下述极限平衡的公式上，即在基坑底部(严格说是渗流出口处)，wi具体处理方法有多种，这里用太沙基法进行检算。抗管涌破坏稳定性的安全系数为Ks=W/U 式中：W 为土的净重，W 2/22D：为砂的水中容重；U为围堰底部向上的渗透压力，UwhaD2/2；ha为围堰底部向上的平均渗透水头，一般取（偏于安全）hs=hw/2；hw为到封底混凝土底面标高处的水头差，取6.3 米；3.13.60.11.58.0222ww

36、shDK在实际施工时，利用退潮时，围堰地面有6 个小时左右能完全露出地面，此时 hw比 6.3 米小得多。封底混凝土施工时采用干封，封完后可回灌水至堰内。施工承台抽水时，封底混凝土已达到强度，不但可增加一个压力（混凝土的重量在上述计算中并没有考虑），而且可抵抗一定的向上的水头压力，故在抗流沙方面是安全的！7水下封底混凝土厚度的确定封底之后，要从基坑内排干水。这时基底面上受到向上作用水压力Pw(图 1)。封底混凝上在Pw作用下，有如周边支承的板，其最小厚度x 应能保证混凝土板有足够的强度。同时，板桩同封底混凝土组成一个浮筒，该浮简的在自重作用下应能保证不被浮起。在封底混凝土的隔离体上作用的外力有

37、：底面处的浮力、封底混凝土自重以及封底混凝土与钢板桩接触面上的粘着力和摩擦力。因封底混凝土在地面以下不深，且为透水砂类土，可近似只考虑水压力，而忽略土压力。其静力平衡方程式为：式中：F封底混凝土面积(m2)；考虑钢板桩外径为11.8 米c混凝土容重(kN m3)；取 20kN/m3u封底混凝土周长(m)；h抽水深度(m)；根据实际情况取h=6m 水下混凝土与钢板桩间的单位粘着力(MPa)w水的容重(kNm3)。取 10kN/m3F=3.145.924 3.140.852100.22m2 u=3.141.7411.83.14=58.4m =15t/m2=150kN/m2 可近似求出封底混凝土厚度

38、为：0.65m 故封底混凝土厚度取0.8 米。钢板桩围堰计算图示8水下封底混凝土板强度检算在最大抽水状态，还必须验算封底混凝土的强度。检算时可取桩护筒间的单位宽度的混凝土梁，偏于安全地简化为简支梁计算，根据桩位的布置，简支梁的跨度为3.22 米，梁高为 0.8 米，作用的荷载大小为 60KN/m 的均布荷载，则跨中最大弯矩为：kNqlM62.77812max所以混凝土中的拉应力为：MPaWM73.08.0100062.7762若采用有限元程序，把封底混凝土按板单元计算，其应力大小为：1.55MPa。但从应力云图上可以看到，只是在约束处小部分地方存在比较大的应力，有限元模型单元划分及约束情况应力

39、云图若采用 C20混凝土封底，在强度充分发展的情况下其抗拉容许应力为：2.5MPa，但要考虑封底混凝土的抗拉容许应力会降低很多，在适当保证超过封底混凝土质量的情况下，认为封底混凝土是安全的。9钢板桩围堰施工注意事项：1）计算时以能退潮干封为前提，在封底混凝土没达到规定的强度时，围堰不能承受过大的内外水头差。从计算过程可以看到，施工过程中水位的变化对围堰结构受力影响十分巨大，因此施工过程中应密切注意水位和潮水位的变化，当超过规定的数值时，应及时向围堰内补水，保持水头高差不超过设计值。2）插打钢板桩时必须备有可靠的导向设备，以保证钢板桩的垂直沉入。一般先将全部钢板桩逐根或逐组插打到稳定深度，然后依

40、次打入至设计深度。插打的顺序按施工组织设计进行，一般自上游分两头插向下游合拢。插打前在锁口内涂以黄油、锯末等混合物，组拼桩时，用袖灰和棉花捻缝，以防漏水3）钢板桩项达到设计标高时的平面位置偏差，在水上打桩时不得大于20cm，在陆地打桩时不得大于10cm。在插打过程中，应随时检查其平面位置是否正确，桩身是否垂直，发现倾斜应立即纠正或拨起重插。4）钢扳桩可用锤击、振动或辅以射水等方法下沉。锤击时宜使用桩帽，以分布冲击力和保护桩头。在插打钢板桩时，如起吊设备高度不够，允许改变吊点位置，但吊点位置不得低于桩顶以下13桩的长度。围堰将合拢时，宜经常观测四周的冲淤状况，必要时应采取措施，预防上游冲空、涌水

41、或下游淤积，影响施工安全和进度。5）桥梁墩台施工完毕后，可用千斤顶、振动法及双动汽锤倒打等方法，将钢板桩拨出。拔除前应向围堰内灌水，使堰内水位高于堰外水位1.0-1.5m。拔桩时从下游附近易于拔除的一根或一组钢板桩开始，并先锤击几次或射水稍予松动后再上拔。K80+135K81+385（F194#F169#）区段钢板桩围堰补充计算在 K80+135K81+385（F194#F169#）范围内的钢板桩围堰,由于地面高程较高,内围囹高度分别调整为:+4.1m 和地面处高程,现对地面高程为+1.9 米时的结构进行检算。由于板桩入土深度已在前面检算过，这里仅对桩身强度及围囹结构的强度进行检算。一、地面高

42、程为+1.9 米时桩身强度检算检算时分两种工况：一是最大开挖状态还未封底时，另一种是封底混凝土达到规定的强度后。1最大开挖状态最大开挖状态时，作用在板桩上的荷载为外侧的主动土压力，内侧的被动土压力，由于采用水下开挖，内外静水压力平衡，静水压力不计，但应考虑流水压力和波浪力。土压力计算如下(偏于安全计算时主动土压力取容重1.8t，被动土压力取 0.8t)土深 z（m）水中土的容重内摩擦角C土的内聚力（t/m2）Pa主动土压力(t/m2)Pp被动土压力(t/m2)0 1.8 11 2 0.00 4.85 1 1.8 11 2 1.22 6.02 2 1.8 11 2 2.45 7.20 3 1.8

43、 11 2 3.67 8.38 4 1.8 11 2 4.88 9.56 5 1.8 11 2 6.12 10.73 6 1.8 11 2 7.34 11.91 7 1.8 11 2 8.57 13.09 8 1.8 11 2 9.79 14.27 其数值及分布如下：(第二道支撑)封底混凝土底面承台底面第一道支撑海床面板桩顶封底前最大开挖状态110kN/m154.4kN/m-6.9-1.8-1.0流水压力和波浪冲击力4.11.95.148.5kN/m流水压力和波浪力的值仍偏安全取值如下：550550-6.9500流水压力分布500-6.9波浪冲击力分布8.74kN23.4kN120海床地面线+

44、1.95.11185.1100100此时钢板桩计算取支承在围囹和地基中的连续梁计算，其在基础的支承点取入土深度的一半，则梁为两跨连续梁，计算时偏于安全，忽略被动主压力，则计算图示如下：32.1kN/m68.4kN/m1.0用 ANSYS 建模计算，结果如下：由计算结果知，桩身最大弯矩为141.4kN.m,最大剪力为：138.6kN。板桩安全。支反力大小为：-45.6，178.7，138.2kN，围囹的应力为 140.1Mpa,考虑到检算时，忽略了另外一侧的被动土压力，实际的应力会比计算小。但施工时必须把围囹与钢板桩焊接以防失隐,确保结构受力安全。2最大抽水状态将钢板桩作为在各层顶撑和地基上的连

45、续梁来计算其弯矩。确定钢板桩在地基中的支点的位置时，由于是在封底混凝土达到规定的强度要求后进行抽水，故认为封底混凝土可给钢板桩一个良好的支撑，取封底混凝土的顶面处加上支撑（按两种情况计算：一种为固定端，一种为简支）。钢板桩长度取 6.6 米，从5.1 处到封底混凝土中间高度（1.5）。其中从+5.1 到+4.1 处为悬臂端.作用的荷载有静水压力,流水压力和波浪力,外侧主动土压力.底部铰结时,结构的计算图示及内力如下:最大弯矩为51.6kN.m,最大剪力为:87.6kN,支反力为:17.4,138.6,86.3kN,围囹应力为 108.8MPa.底部固结时,计算图示及内力图如下:最大弯矩为 58

46、.1kN.m,最大剪力为:108.9kN,支反力依次为:24.4,108.9,108.9kN.围囹内力为:85.2MPa,结构安全.表1 常用槽型钢板桩技术规格及计算数据表型号断面尺寸（mm）重量每米宽板桩截面模量（cm3）每米宽板桩容许弯矩（kN.m）b h l N/m N/m2 槽型IV 400 180 14.8 740 1850 2200 297 二、关于桩基横向承载能力的计算说明经检算,若把 30 吨的水平力直接传到一个基桩上,会产生过大的弯矩,故对实施方案进行了调整,围囹不与支撑焊接,支撑只起到牛腿的作用。为固定围囹,在支撑上焊竖向10的钢筋,其承受水平剪力超过1 吨时,则被剪断,传到基桩上的水平力控制在1 吨以内,以保证基桩的安全。具体结构形式见方案附图。