鋼板樁設(shè)計(jì)方案計(jì)算

1、I40 鋼板樁設(shè)計(jì)計(jì)算及施工方案本標(biāo)段施工范圍內(nèi)共有75 個(gè)承臺(tái)，分 8 種類型：A 類承臺(tái) : 下部采用 8 根 1.0 m鉆孔灌注樁，承臺(tái)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(tái) :下部采用 10 根 1.25m 鉆孔灌注樁，承臺(tái)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(tái) :下部采用 15 根 1.5 m鉆孔灌注樁，承臺(tái)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(tái) :下部采用 8 根 1.2 m 鉆孔灌注樁，承臺(tái)尺寸為8.4 8.2m（橫順） ,厚 2.6m。主

2、要適用于 30+40m跨徑組合；E 類承臺(tái) : 下部采用 6 根1.2 m鉆孔灌注樁，承臺(tái)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(tái) : 下部采用 9 根1.2 m鉆孔灌注樁，承臺(tái)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(tái) :下部采用 9 根1.2 m鉆孔灌注樁，承臺(tái)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類承臺(tái) :下部采用 10 根1.0m 鉆孔灌注樁，承臺(tái)尺寸為 27.0 4.5m（

3、橫順）,厚 1.5m。主要適用于橋臺(tái)基礎(chǔ)； 擬采用 I 型鋼板樁實(shí)施圍護(hù)，以確?；影踩_挖、承臺(tái)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(bào)告顯示：勘察深度范圍內(nèi)（河床底至鉆孔樁底）可分為 7 個(gè)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(chǎng)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(zhǎng)度。2 、打樁設(shè)備擬采用 Z550 型液壓振動(dòng)沉樁機(jī)，作為沉設(shè)鋼板樁的主要

4、動(dòng)力。投入鋼板樁打拔樁機(jī)1 臺(tái)用于施工。打拔樁機(jī)為挖掘機(jī)加液壓高頻振動(dòng)錘改裝而成，激振力220kN。四、鋼板樁設(shè)計(jì)方案現(xiàn)對(duì)承臺(tái)鋼板樁圍堰設(shè)計(jì)進(jìn)行計(jì)算如下：1 、上海 A8 三標(biāo)樁基 658 根，承臺(tái) 75 個(gè)。承臺(tái)寬 8.4m，長(zhǎng) 5.34 8.872m（0#臺(tái)除外， 0# 臺(tái)長(zhǎng)寬為 4.5 27m。根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告顯示：勘察深度范圍內(nèi)（河床底至鉆孔樁底）可分為7 個(gè)地質(zhì)單元層。為保證設(shè)計(jì)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(chǎng)實(shí)際情況施工現(xiàn)場(chǎng)已經(jīng)打設(shè)12 米長(zhǎng) 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(tái)尺寸兩側(cè)各加0.5m；鋼板樁露出

5、地面高度為 0.5 米( 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)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(jì)算支撐層數(shù)和間距的布置是鋼板樁施工中的重要問(wèn)題，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)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(jì)算。圍堰采用3I 型鋼板樁， W=1346cm，f=350Mpa 。4、土的重度為： 18.8KN/ m 3，內(nèi)摩擦角 =20.1 5、距板樁外 1.5m 均布荷載按 20KN/ m2 計(jì)。基坑開挖深度不大于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(jì)計(jì)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

6、 ）= 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，q=20KN/m2q=46.6KN/m2鋼板樁土壓力分布圖23h1=q/r=20KN/ m 18.8KN/ m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(tái)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) 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:36fw36 350 1346 105

7、h=18.8 100.49rka3=313cm=3.13m鋼板樁內(nèi)支撐封底砼h1=1.11h=1.11 3.13=3.47mh2=0.88 h =0.883.13=2.75m根據(jù)具體情況，確定采用【橋涵（施工手冊(cè)）】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(jì)，圍囹以 10m長(zhǎng)計(jì)，圍囹受力計(jì)算如下 :圍囹采用 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2f

8、y=235N/mm，鋼材抗壓強(qiáng)度2工字鋼慣性矩 / 靜力矩（ Ix /Sx ）=68.2cm，設(shè)計(jì)值 f=215N/mm。2I40a3截面模數(shù) =2180cm。a. 支承力：18.8 0.49 2.13 （ 2.13+1.87 ）/2=78.49kN/mP 2=78.49 10/7=112.13kNb. 彎距Mmax=112.13 2.25 2/8=49.67kN m max=49.67 106/ （2180103）22=17.68N/mmf y=235N/mm，滿足要求。c. 剪力=RSx/(Ix t)=R/( tIx/Sx)=94.18 103/(5 10-3 68.2 10-2 )=32

9、.88MPa =120MPa，滿足要求。（ 4）橫橋向支撐桿，采用 30010 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2f y=235N/mm，鋼材抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值2f=215N/mm。鋼管截面積A=1/4(D2-d 2 )= /4 (302-282)=91.06cm 2鋼管的回轉(zhuǎn)半徑截面慣性矩 I= (D4-d 4)/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(zhǎng)細(xì)比 =l/i=2150/105.25=2

10、0.42.69m，滿r （Kp-Ka）x B足要求。(7)基坑底部的隆起驗(yàn)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/m 3，c=21.1Kpa，q=20 KN/m2由抗隆起安全系數(shù)K=2C/ （q+rh ） 1.2則：h (2 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(guò)4.8m 時(shí)，地基土穩(wěn)定，不會(huì)發(fā)生隆起。實(shí)際施工中，盡量減小坑沿活載， 同時(shí)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(yàn)算 ( 按水中墩驗(yàn)算 )根據(jù)不發(fā)生管

11、涌條件：K=（h+2t ）r / h rw1.5r =rs-rw=18.8-10.0=8.8 KN/m3, t=4.5mh=4.0mrw=10.0 KN/m3則 K=(4+24.5) 8.8/4 10=2.86 1.5即當(dāng)鋼板樁入土深度4.5m 時(shí)， 滿足條件，不會(huì)發(fā)生管涌。（ 9）坑底滲水量計(jì)算：Q=K A= KA h /( h +2t)根據(jù)設(shè)計(jì)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(tái)施工， 在承臺(tái)外側(cè)與鋼板樁之間可設(shè)置 2 個(gè)降水井。（10）圍囹和支撐桿布置方式鋼板

12、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300mm10mm的鋼管。工字鋼之間采用 500 mm500mm10mm鋼板每隔 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(shí)需要將模板割開以便穿過(guò)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

13、的設(shè)置位置要符合設(shè)計(jì)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(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(gè)基礎(chǔ)施工期間，在挖土、吊運(yùn)、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(shí)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(tái)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(tái)、墩身及頂帽填土拔除鋼板樁。3 、鋼板樁的檢驗(yàn)、吊

14、裝、堆放鋼板樁的檢驗(yàn)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(duì)缺陷部位加以整修。鎖口檢查的方法：用一塊長(zhǎng)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(hào)的鋼板樁做鎖口通過(guò)檢查。檢查采用卷?yè)P(yáng)機(jī)拉動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)鋼板樁平車，從樁頭至樁尾作鎖口通過(guò)檢查。對(duì)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(shí)，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(duì)于每片鋼板樁分為上中下三部分用鋼尺測(cè)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(duì)于肉眼看到的局部變形可進(jìn)行加密測(cè)量。對(duì)于超出偏差的鋼板樁應(yīng)盡量不用

15、。鋼板樁的其它檢查，對(duì)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(rùn)滑及防滲措施，對(duì)于檢查合格的鋼板樁，為保證鋼板樁在施工過(guò)程中能順利插拔，并增加鋼板樁在使用時(shí)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(rùn)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(shí)，每次起吊的鋼板樁根數(shù)不宜過(guò)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(huì)因壓重而發(fā)生較大沉陷變形的平坦而堅(jiān)固的場(chǎng)地上，并便于運(yùn)往打樁施工現(xiàn)場(chǎng)。堆放時(shí)應(yīng)注意

16、：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(hào)、規(guī)格、長(zhǎng)度分別堆放，并在堆放處設(shè)置標(biāo)牌說(shuō)明；c. 鋼板樁應(yīng)分層堆放，每層堆放數(shù)量一般不超過(guò) 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(guò) 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(jiān)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(guò)大，一般略比板樁墻厚度大 81

17、5mm。安裝導(dǎo)向架時(shí)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(jì)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(shí)，以內(nèi)支撐作導(dǎo)向框，順著導(dǎo)向框用45KW振動(dòng)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(duì)基坑進(jìn)行開挖，挖掘機(jī)

18、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(shí)應(yīng)分層分區(qū)連續(xù)施工，并對(duì)稱開挖。b. 圍囹及支撐制做安裝： 根據(jù)設(shè)計(jì)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(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(shí)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(tái)受力均勻。d. 基坑周邊（約一倍樁長(zhǎng)）范圍內(nèi)嚴(yán)禁堆載。e. 開挖過(guò)程中注意支護(hù)體系的變形觀察。f. 基坑內(nèi)作業(yè)時(shí)，要有專職安全員負(fù)責(zé)。在基坑開挖過(guò)程中需要注意的問(wèn)題：首先是

19、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(guò)程必須緊密配合， 開挖過(guò)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(shí)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(shí)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(jì)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(jì)位置，進(jìn)行根據(jù)要求進(jìn)行樁基檢測(cè)，檢測(cè)合格后方可進(jìn)行下道工序。（6）拔樁。承臺(tái)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(dòng)各拔高 12m，然后挨次將所有鋼板樁均拔高 12m，使其松動(dòng)后，再?gòu)膬蓚?cè)依次拔除，對(duì)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(shí)應(yīng)注意事項(xiàng)：a. 振打與振拔：拔樁時(shí)，