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61.0 m鉆孔灌注樁，承臺(tái)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(tái)：下部采用9根61.2m鉆孔灌注樁，承臺(tái)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(tái)：下部采用8根61.0 m鉆孔灌注樁，承臺(tái)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(tái)：下部采用8根61.2 m鉆孔灌注樁，承臺(tái)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(tái)：下部采用6根6

2、1.2 m鉆孔灌注樁，承臺(tái)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(tái)：下部采用9根61.2 m鉆孔灌注樁，承臺(tái)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(tái)：下部采用9根61.2諦占孔灌注樁，承臺(tái)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(tái)：下部采用10根小1.0m鉆孔灌注樁，承臺(tái)尺寸為X 4.5m （橫X順），厚 1.5m。主要適用于橋臺(tái)基礎(chǔ)；擬采用拉森IV型鋼板樁實(shí)施圍護(hù)，以確?；?坑安

3、全開挖、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(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?。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22

4、0kN。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)8.872m（0#臺(tái)除外，0始長(zhǎng)X寬為x 27nl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：m,內(nèi)摩擦角選為二°。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(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

5、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(jì)?；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(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 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(qiáng)度Pa：Pa=r*(h1+4)Ka= x+4)x2=m 合力Ea距承臺(tái)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(cè))】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(jì)，圍囹以10m長(zhǎng)計(jì),圍囹受力計(jì)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(qiáng)度值 fy=235N/mrm,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 ) =，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(qiáng)度值f y=235N/mr2i鋼材抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)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(zhǎng)細(xì)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(jì)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(diǎn)， 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(jì)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(yàn)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(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= （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(shí)，滿足條件，不會(huì)發(fā)生管涌。（ 9）坑底滲水量計(jì)算：Q=K< AX i =KX AX 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(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0300m由10mm勺鋼管。工字鋼之間采用 500 mmK 500mr 10mmi岡板每隔1米進(jìn)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(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

12、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?；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

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(jī)械行走道路及施 工平臺(tái)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(tái)、墩身及頂帽一填土一拔除鋼板樁。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?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)

14、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，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)

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(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；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3-4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(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(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

17、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2.63m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

18、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，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

19、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1 2mm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