鋼板樁設(shè)計計算

1、I40 鋼板樁設(shè)計計算及施工方案本標段施工范圍內(nèi)共有 75 個承臺，分 8 種類型：A類承臺：下部采用8根 m鉆孔灌注樁，承臺尺寸為x 7m （橫X順）,厚 2m主要適用于32+32m跨徑組合；B類承臺：下部采用10根鉆孔灌注樁，承臺尺寸為X （橫X順）,厚。 主要適用于24+32m跨徑組合；C類承臺：下部采用15根 m鉆孔灌注樁，承臺尺寸為X 7（橫X順），厚。 主要適用于80m跨徑組合；D類承臺：下部采用8根 m鉆孔灌注樁，承臺尺寸為X（橫X順）,厚。 主要適用于30+40m跨徑組合；E類承臺：下部采用6根 m鉆孔灌注樁，承臺尺寸為X（橫X順）,厚。 主要適用于25+30m跨徑組合（斜交2

2、0）；F類承臺：下部采用9根 m鉆孔灌注樁，承臺尺寸為X（橫X順）,厚。 主要適用于 +跨徑組合（斜交 20）；G類承臺：下部采用9根 m鉆孔灌注樁，承臺尺寸為X（橫X順）,厚。 主要適用于40+40m跨徑組合（斜交40）;H類承臺：下部采用10根鉆孔灌注樁，承臺尺寸為X（橫X順），厚。主要 適用于橋臺基礎(chǔ)； 擬采用 I 型鋼板樁實施圍護，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

3、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I型鋼板樁。I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 220kN。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A8三標樁基658根，承臺75個。承臺寬，長（0#臺 除外，0#臺長X寬為x 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

4、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=。2、現(xiàn)場實際情況施工現(xiàn)場已經(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； 鋼板樁露出地面高 度為米（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，按單支撐進行鋼板樁計算。圍堰采用I型鋼板樁,W=1346crm f=350Mpa。4、 土的重度為：m3,內(nèi)摩擦角=5、距板樁外均布荷載按20KN/m2計?；娱_挖深度不大于4m.鋼板樁平面布置、板樁

5、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 - /2 ) = tg a( 45 2)=Kp= tg a( 45 + /2 ) = tg a( 45 +2)=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h1=q/r=20KN/ m2十 m3基坑底以上土壓力強度Pa：Pai=r*(h1+4)Ka= x +4) x2=m合力Ea距承臺底的距離y為.(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

6、:3 6fw3 i 6 350 1346 105h= rka =18.8 103 0.49=313cm內(nèi)支撐口/J鋼板樁圭封底砼一h1=x= h2= h = x =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 = x 4+X(X 4+)=S2=XX(X 4+)=(3) WUR1型冷彎鋼板樁厚度以計，圍囹以10m長計，圍囹受力計算如下 :圍囹米用2 140a工字鋼，翼板間每隔1m米用鋼板滿焊連接， 形成半封閉箱型結(jié)構(gòu)。鋼材屈服強度值fy=235N/mrh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

7、數(shù)=2180cnla. 支承力：XXX( +) /2=mP 2=X 1 0/7=b. 彎距MU= X 8= m63(T maX=X 10/ ( 2180X 10)=mriKfy=235N/mm 滿足要求。c. 剪力t =RSx/(lx X t)=R/( t X Ix/Sx)=X 103/(5 X10-3XX 10-2)=v T =120MPa 滿足要求。(4)橫橋向支撐桿，采用 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=300mm管壁厚度d=,鋼材屈服強度值f y=235N/mm鋼材抗壓強度設(shè)計值f=215N/mm 鋼管截面積A=1/4n (D2-d2)=

8、n /4 X (302-282)= 鋼管的回轉(zhuǎn)半徑截面慣性矩 1= nX (D4-d 4)/64= nX ( 304-284)/64二截面回轉(zhuǎn)半徑i=(l/A)1/2=1/2 = 鋼管的長細比入=l/i=2150/=入=150,滿足要求。 鋼管的穩(wěn)定性(T =P/A=262600/9106=mn fy=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)二 X KN/m32e1=MQ=rKaHX X = KN/mR.Kn/OBxr (Kp-Ka)xBDB板樁上的荷載 GDB N 半傳 至D點，另一半傳至土壓力 MR Bz, 故

9、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，其土體力學(xué)指標如下 r= KN/m3，c=，q=20 KN/m2由抗隆起安全系數(shù)K=2n Cl (q+rh )則：h (2 n C l (2* 33r =rs-rw= KNlm 3, t= h = rw= KNlm 3貝U K=(4+2X X4X 10=即當鋼板樁入土深度時， 滿足條件，不會發(fā)生管涌。( 9)坑底滲水量計算：Q=K

10、X AXi = K X AX h / l( 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 Q=XX 10X 4)l(4+2 X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300mrX 10mn的鋼管。工字鋼之間采用 500 mnX 500mM 10mmi鋼板每隔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

11、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 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， 以便標準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

12、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 準，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準 鋼板樁平車，從樁頭

13、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

14、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

15、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2. 53. 5m 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：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)

16、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

17、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。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，

18、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 2m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 土的粘附，然后邊振邊拔。對較難拔除的板樁可先用振動錘將樁振下 100