鋼板樁設(shè)計計算課件

1、I40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8根1.0 m鉆孔灌注樁，承臺尺寸為8.4×7m（橫×順）, 厚2m。主要適用于32+32m跨徑組合；B類承臺: 下部采用10根1.25m 鉆孔灌注樁，承臺尺寸為8.4×8.2m（橫×順）, 厚2.6m。主要適用于24+32m跨徑組合；C類承臺: 下部采用15根1.5 m鉆孔灌注樁，承臺尺寸為8.4×7m（橫×順）, 厚2.4m。主要適用于80m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8.4×8.2m（橫&#

2、215;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8.4×5.34m（橫×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8.4×8.34m（橫×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8.4×8.872m（橫×順）, 厚3.0m。主要適用于40+40m跨徑組合（斜交40°）；H

3、類承臺: 下部采用10根1.0m鉆孔灌注樁，承臺尺寸為27.0×4.5m（橫×順）, 厚1.5m。主要適用于橋臺基礎(chǔ)；擬采用I型鋼板樁實施圍護(hù)，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(diǎn)，結(jié)合鋼板樁的特性、施工方法等方面進(jìn)行考慮，選用I型鋼板樁。I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度

4、。 2、打樁設(shè)備 擬采用Z550型液壓振動沉樁機(jī)，作為沉設(shè)鋼板樁的主要動力。投入鋼板樁打拔樁機(jī)1臺用于施工。打拔樁機(jī)為挖掘機(jī)加液壓高頻振動錘改裝而成，激振力220kN。 四、鋼板樁設(shè)計方案現(xiàn)對承臺鋼板樁圍堰設(shè)計進(jìn)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5.348.872m（0#臺除外，0# 臺長×寬為4.5×27m。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=20.1°。2、現(xiàn)場實際情況   施工現(xiàn)場已

5、經(jīng)打設(shè)12米長I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(現(xiàn)場實際情況可能要糟糕一些，非人為因素影響)。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(jìn)行鋼板樁計算。圍堰采用I型鋼板樁，W=1346cm3，f=350Mpa。4、土的重度為：18.8KN/ m3，內(nèi)摩擦角=20.1°5、距板樁外1.5m均布荷載按20KN/ m2計。基坑開挖深度不大于4m.鋼板樁平面布置、板樁類型選擇，支

6、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(qiáng)度及壓力分布圖ka=tg（45°-/2）= tg（45°-20.1/2）=0.49Kp= tg（45°+/2）= tg（45°+20.1/2）=2.05板樁外側(cè)均布荷載換算填土高度h1，h1=q/r=20KN/ m2÷18.8KN/ m3=1.06m基坑底以上土壓力強(qiáng)度Pa1：Pa1=r*(h1+4)Ka=18.8×(1.06+4) ×0.49=46.6KN/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

7、支撐的間距,根據(jù)I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:h= = =313cm=3.13mh1=1.11h=1.11×3.13=3.47mh2=0.88 h =0.88×3.13=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:S1=0.475×4+0.16×（0.34×4+0.12）=2.13mS2=0.525×4-0.16×（0.34×4+0.12）=1.87m （3）WUR13型冷彎鋼板樁厚度以0.36m計，圍囹以10m長計， 圍囹受力計算如下:圍囹采用

8、2 I40a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(qiáng)度值fy=235N/mm2，鋼材抗壓強(qiáng)度設(shè)計值f=215N/mm2。2I40a工字鋼慣性矩/靜力矩（Ix /Sx）=68.2cm，截面模數(shù)=2180cm3。a. 支承力：18.8×0.49×2.13×（2.13+1.87）/2=78.49kN/m P2=78.49×10/7=112.13kNb.彎距Mmax=112.13×2.252/8=49.67kN·mmax=49.67×106/（2180×103）=17.68N/mm2fy=23

9、5N/mm2，滿足要求。c.剪力=RSx/(Ix×t)=R/( t×Ix/Sx)=94.18×103/(5×10-3×68.2×10-2)=32.88MPa=120MPa，滿足要求。（4）橫橋向支撐桿，采用300×10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(qiáng)度值fy=235N/mm2，鋼材抗壓強(qiáng)度設(shè)計值f=215N/mm2。鋼管截面積A=1/4(D2-d2)=/4×(302-282)=91.06cm2鋼管的回轉(zhuǎn)半徑截面慣性矩I=×(D

10、4-d4)/64=×( 304-284)/64=9584.1cm4截面回轉(zhuǎn)半徑i=(I/A)1/2=(9584.1/91.06)1/2=105.25cm鋼管的長細(xì)比=l/i=2150/105.25=20.4<=150,滿足要求。鋼管的穩(wěn)定性=P/A=262600/9106=28.8N/mm2fy=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。如右圖所示，Kn=r(Kp-Ka)=18.8×(2.05-0.49)=29.328 KN/m3e1=MQ=rKaH=18.8×0.49×5.06=46.613 KN/m2

11、DB板樁上的荷載GDBN一半傳至D點(diǎn)，另一半傳至土壓力MRB，故有rKaH（L+x）/2=r(Kp-Ka)x2/2即r(Kp-Ka)x2- 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/m2由抗隆起安全系數(shù)K=2C/（q+rh）1.2則：h (2C -1.2q)/1.2r(2*3.14*21.1-1.2*20)/1

12、.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=（h+2t）r/ hrw1.5r=rs-rw=18.8-10.0=8.8 KN/m3, t=4.5m h=4.0m rw=10.0 KN/m3則K=(4+2×4.5) ×8.8/4×10=2.861.5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=K×A×= K

13、×A× 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=(0.08×9.4×10×4)/(4+2×4.5)=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(jìn)行圍堰內(nèi)基坑開挖。當(dāng)開挖至距鋼板樁頂端2.63m處，進(jìn)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300mm×10mm的鋼管。工字鋼之間采用500 mm×500mm×10mm鋼板

14、每隔1米進(jìn)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(jìn)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。 基坑護(hù)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(yùn)、扎

15、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(jī)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(yùn)到工地后，需進(jìn)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

16、用卷揚(yáng)機(jī)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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

17、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(yùn) 裝卸鋼板樁宜采用兩點(diǎn)吊。吊運(yùn)時，每次起吊的鋼板樁根數(shù)不宜過多，并應(yīng)注意保護(hù)鎖口免受損傷。吊運(yùn)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(yùn)常用專用的吊具。 鋼板樁堆放 鋼板樁堆放的地點(diǎn)，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(yùn)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

18、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2535m，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(diǎn)： 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

19、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(hù) a.首先用水泵排凈圍堰內(nèi)的水，然后用挖掘機(jī)對基坑進(jìn)行開挖，挖掘機(jī)施工夠不到部位可以考慮用挖掘機(jī)進(jìn)行基坑的開挖。施工到鋼板樁頂以下2.63m位置處，進(jìn)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

20、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(jìn)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(jī)械支撐部位要鋪墊鋼板以擴(kuò)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(hù)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

21、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(hù)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(hù)結(jié)構(gòu)處于正常的受力狀態(tài)。開挖至設(shè)計標(biāo)高，進(jìn)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(jìn)行根據(jù)要求進(jìn)行樁基檢測，檢測合格后方可進(jìn)行下道工序。（6）拔樁。 承臺及墩身施工完畢后進(jìn)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12m，然后挨次將所有鋼板樁均拔高12m，使其松動