鋼板樁設(shè)計計算

1、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61.0 m鉆孔灌注樁，承臺尺寸為x 7m （橫X順）, 厚2.4m。主要適用于30+30m夸徑組合；B類承臺：下部采用9根61.2m鉆孔灌注樁，承臺尺寸為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61.0 m鉆孔灌注樁，承臺尺寸為x 7m （橫X順）， 厚2.4m。主要適用于25+25ni夸徑組合；D類承臺：下部采用8根61.2 m鉆孔灌注樁，承臺尺寸為x 8.2m （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6

2、1.2 m鉆孔灌注樁，承臺尺寸為x 5.34m（橫X順）， 厚2.5m。主要適用于25+30m夸徑組合（斜交20° ）;F類承臺：下部采用9根61.2 m鉆孔灌注樁，承臺尺寸為x 8.34m（橫X順）， 厚2.6m。主要適用于+33.5m跨徑組合（斜交20° ）;G類承臺：下部采用9根61.2諦占孔灌注樁，承臺尺寸為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：下部采用10根小1.0m鉆孔灌注樁，承臺尺寸為X 4.5m （橫X順），厚 1.5m。主要適用于橋臺基礎(chǔ)；擬采用拉森IV型鋼板樁實施圍護，以確?；?坑安

3、全開挖、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WUR1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22

4、0kN。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8.4m,長8.872m（0#臺除外，0始長X寬為x 27nl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：m,內(nèi)摩擦角選為二°。2、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)：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

5、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=1346cmif=350Mpa 。4、土的重度為：m3,內(nèi)摩擦角4m.基底穩(wěn)定性設(shè)5、距板樁外1.5m均布荷載按20KN/m2計?；娱_挖深度 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、 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 a (45° -小/2) =tg a (45° 2)=Kp=tg a (45° +62 ) =tg a (45° +2)=板樁外側(cè)均布荷載換算填土高度hl,h1=q/r=20KN/m2 + m3=1.06m基坑底以上土

6、壓力強度Pa：Pa=r*(h1+4)Ka= x+4)x2=m 合力Ea距承臺底的距離y為2.53m. 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 能承受的最大彎距 確定板樁頂懸臂端的最大允許跨度 h:3 6fw3 6 6 350 1346 105h= rka = T 18.8 103 0.49 =313cm=3.13m鋼板樁日內(nèi)支撐口/匚封底硅h1=x =3.47mh2=x =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：S1 = X4+X (X4+)=S2=x X ( X 4+) =1.87m(3) WUR1型冷彎鋼板樁

7、厚度以0.36m計，圍囹以10m長計,圍囹受力計算如下：圍囹采用2140a工字鋼，翼板間每隔1m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/mrm,鋼材抗壓強度設(shè)計值f=215N/mm2。 2I40a 工字鋼慣性矩/靜力矩( Ix/Sx ) =，截面模3數(shù) =2180cm。a. 支承力：xxx ( +) /2=mP2= X 10/7=b. 彎距Max=x 8= m(TmaX=X 106/ (2180X 103) =mmK fy=235N/mm)滿足要求。c. 剪力r =RSx/(Ix x t)=R/(t xix/Sx)=x 103/(5 X10-3X x 10-2)

8、=<r尸120MPa滿足要求。(4)橫橋向支撐桿，采用0 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=300mmW壁厚度d=,鋼材屈服強度值f y=235N/mr2i鋼材抗壓強度設(shè)計值f=215N/mm2。鋼管截面積A=1/4 兀(D2-d 2)=兀 /4 x (302-282)=91.06cm 2鋼管的回轉(zhuǎn)半徑截面慣性矩 1=兀 X (D4-d 4)/64=兀 X (304-284)/64=截面回轉(zhuǎn)半徑i=(I/A)1/2=1/2 =鋼管的長細比入=l/i=2150/=<入尸150,滿足要求。鋼管的穩(wěn)定性g =P/A=262600/9106=m

9、rKfy=215N/mm2,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Gr (Kp-Ka)如右圖所示，Kn=r(Kp-Ka尸X板樁 上的荷載GDB NT 一半傳至D點， 另一半傳至土壓力MR B，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，即 L=, 代入上式，得,x=鋼板樁入土深度=>,滿足要求。(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，具土體力學(xué)指標(biāo)如下r=m3, c=, q=20KN/r2i由抗隆起安全系數(shù)K=2兀C/ (q+rh) >則

10、：h<(2 兀/0（2*4.8m即鋼板樁周圍土體不超過時，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>/ =rs-rw=4.5m4.0m 貝U K=（4+2X x 4X 10=>即當(dāng)鋼板樁入土深度時，滿足條件，不會發(fā)生管涌。（ 9）坑底滲水量計算：Q=K< AX i =KX 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d貝U Q=X X10X4）/（

11、4+2 X=2.31m3根據(jù)其滲水量的大小， 為到達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處，進行圍囹和支撐施工。 圍囹采用 2I40a 工字鋼， 支撐桿采用三道等間距橫橋向直撐，支撐桿采用0300m由10mm勺鋼管。工字鋼之間采用 500 mmK 500mr 10mmi岡板每隔1米進行兩面滿焊連接，工字鋼間隙按照米設(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

12、囹的材料、制作、焊接必須嚴格按要求施工。 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

13、填礦渣土 剝離一根據(jù)定位線控設(shè)沉樁導(dǎo)向梢一整修加固施工機械行走道路及施 工平臺一沉設(shè)鋼板樁一將鋼板樁送至指定標(biāo)高一焊接圍囹支撐一挖土 一施工承臺、墩身及頂帽一填土一拔除鋼板樁。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

14、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

15、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. 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3-4成且上、下層墊木應(yīng)在同一垂直線上，堆放的總高度不宜超過2m。4、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

16、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)梁和圍楝樁等組成，圍楝樁的間距一般為2. 53. 55雙面圍楝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

17、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2.63m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

18、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支撐上，支撐的材料、制作、焊接必須嚴格按要求施工。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

19、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 2mm然后挨次將所有鋼板樁均拔高12m使其松動后，再從兩側(cè)依次 拔除，對樁尖打卷及鎖口變形的樁，可加大拔樁設(shè)備的能力。拔樁時應(yīng)注意事項：a. 振打與振拔：拔樁時，可先用振動錘將板樁鎖口振活以減小土