鋼板樁設(shè)計(jì)計(jì)算

1、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9根1.0 m鉆孔灌注樁，承臺(tái)尺寸為8.47m（橫順）, 厚2.4m。主要適用于30+30m跨徑組合；B類承臺(tái): 下部采用9根1.2m 鉆孔灌注樁，承臺(tái)尺寸為8.48.2m（橫順）, 厚2.6m。主要適用于40+40m跨徑組合；C類承臺(tái): 下部采用8根1.0 m鉆孔灌注樁，承臺(tái)尺寸為8.47m（橫順）, 厚2.4m。主要適用于25+25m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8.48.2m（橫順）, 厚2.6m。主要適用于30+40m跨徑組合；E類承臺(tái): 下部采用6根1.2 m鉆孔

2、灌注樁，承臺(tái)尺寸為8.45.34m（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8.48.34m（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8.48.872m（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27.04.5m（橫順）, 厚1.5m。主要適用于橋臺(tái)基礎(chǔ)；擬采用拉森型鋼板樁實(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

3、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，選用拉森型鋼板樁。拉森型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?jiǎng)恿ΑＭ度脘摪鍢洞虬螛稒C(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：

4、 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)5.348.872m（0#臺(tái)除外，0# 臺(tái)長(zhǎng)寬為4.527m。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)9米長(zhǎng)拉森型鋼板樁，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；鋼板樁露出地面高度為0.5米。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。圍堰采用拉

5、森型鋼板樁，W=1346cm3，f=350Mpa。4、土的重度為：18.8KN/ m3，內(nèi)摩擦角=20.15、距板樁外1.5m均布荷載按20KN/ m2計(jì)?；娱_挖深度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）= 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/ m218.8KN/ m3=1.06m基坑底以上土壓力強(qiáng)度Pa1：Pa1=r*(h1+4)Ka=18.8(1.06

6、+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)拉森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=1.113.13=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=0.4754+0.16（0.344+0.12）=2.13mS2=0.5254-0.16（0.344+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)，

7、 圍囹受力計(jì)算如下:圍囹采用2I40a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(jì)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：18.80.492.13（2.13+1.87）/2=78.49kN/m P2=78.4910/7=112.13kNb.彎距Mmax=112.132.252/8=49.67kNmmax=49.67106/（2180103）=17.68N/mm2fy=235N/mm2，滿足要求。c.剪力=RSx/(Ixt)=R/( tIx/

8、Sx)=94.18103/(510-368.210-2)=32.88MPa=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fy=235N/mm2，鋼材抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)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=(D4-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(zhǎng)細(xì)比=l/i=215

9、0/105.25=20.42.69m，滿足要求。 (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/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)/1.2*18.8 4.8m即鋼板樁周圍土體不超過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)生管涌條件：K=（h+2t）r/ hr

10、w1.5r=rs-rw=18.8-10.0=8.8 KN/m3, t=4.5m h=4.0m rw=10.0 KN/m3則K=(4+24.5) 8.8/410=2.861.5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=KA= 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=(0.089.4104)/(4+24.5)=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

11、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(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。

12、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(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

13、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檢查。檢查采用卷揚(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。 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，

14、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： 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

15、； 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3-4m，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(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大，一般略比板樁墻厚度大815mm。 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)

16、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)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.

17、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，

18、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)，可先用振動(dòng)錘將板樁鎖口振活以減小土的粘附，然后邊振邊