水上钻孔平台计算书.doc

XX市轨道交通1号线一期高架土建工程GTJ1110标段

GS23号墩钻孔平台计算书

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有效状态:

中铁XX集团第二工程有限公司XX轨道GTJ1110项目经理部
三月

目 录
1 编制依据 2
2 工程概况 2
3 钻孔桩平台方案综述 3
4 材料及机械设备 3
4.1 机械设备性能指标 3
4.2 材料物理及力学性能 8
5、结构检算 9
5.1 面板计算 9
5.2、纵梁检算 10
5.3、横梁检算 12
5.4、钢管桩承载力检算（长度拟定） 15
5.5、钢管桩稳定性检算 17
5.6、钢护筒及钻孔桩施工 18
6、计算结果汇总表 18

GS23号墩钻孔平台计算书
1 编制依据
（1）中铁大桥勘测设计研究院《高桥西至石路头停车场区间桥梁下部结构<变更设计A版>》图纸
（2）浙江省工程勘察院十月《高桥西站至石路头停车场区间岩土工程勘察报告<详堪>》图纸
（3）《客货共线铁路桥涵工程施工技术指南》（TZ203-2023）
（4）《铁路桥涵工程施工质量验收标准》（J286-2023）
（5）《钢结构设计规范》（GB50017-2023）
（6）《铁路桥涵钢筋砼和预应力砼结构设计规范》（TB10002.3-2023 J462-2023）
（7）《路桥施工计算手册》
（8）《简明施工计算手册》（第三版）
（9）MIDAS2023计算软件
2 工程概况
轨道交通1号线一期工程西起XX市西部的高桥镇，沿甬梁公路、望春路和中山西路到天一广场，我标段范围为石路头停车场出入段至梁祝站的四段区间（高桥西站至石路头停车场出入段、高桥西站至高桥站、高桥站至梁祝站、梁祝站至芦港站）和三座车站（高桥西站、高桥站、梁祝站）的所有上、下部结构及附属工程。
GS23号墩位于GS区间跨大西坝河连续梁中墩，桥墩位于离岸4m的河道中，墩位东侧路面高程2.60m，常水位高程1.45m，河床高程0.47m。GS23号墩承台平面尺寸为7.2*9.2m（纵*横），承台厚度2.5m，承台底高程：-4.994m，墩位处平面图如图1-1～3所示。
根据浙江省工程勘察院十月《高桥西站至石路头停车场区间岩土工程勘察报告<详堪>》图纸，选择临近墩位，地勘点资料见下表。
墩号
地勘点编号
地勘点里程
墩中心里程
GS23
SG-XZ07
CK0+621.97
CK0+647.176
地质柱状图如下：

选择SG-XZ07地勘点作为计算依据。
3 钻孔桩平台方案综述
承台位于河道中，为满足钻孔桩施工规定，须在承台范围搭设钻孔平台，钻孔平台由Φ600*10mm钢管桩基础和“3工45a”工字钢横梁、“工16”工字钢纵梁和“δ10mm”花纹钢板面板组成。
荷载考虑50t履带吊机上平台打拔桩、25t汽车吊上平台吊装10t以内物品、8立方砼搅拌车上平台灌注和钻机正常钻进灌注施工。吊车、砼搅拌车不得在平台上掉头，只能沿指定方向做前后运动。
4 材料及机械设备
4.1 机械设备性能指标
（1）、永安DZJ-90型振动锤

（2）、PD-100履带起重器（50t履带吊）
重要技术性能表
项 目
单位
数 据
规

格
最大额定总起重量
t
主钩
50 (3～3.7m时)
副钩
5
最大工作幅度
m
主钩
34
副钩
34
最大幅度时起重量
t
主钩
1.5
副钩
1.5
最大起重高度
m
主钩
48
副钩
53
主
要
尺
寸
臂 杆 长 度
m
13～52 (3m一档)
付 臂 长 度
m
6.1～15.25 (3.05m一档)
臂杆变幅角度
°
30～80（50m时为50°～ 80°）
履带长×宽
m
4.66×0.76
两履带中心距离

缩回时
2.54
张开时
3.54
总 重 量
t
KH-180-2
45.8
PD-100
48.8
地面压力
kPa
KH-180-2
59.8
PD-100
63.7
输送时尺寸
m
长×宽×高 11×3.3×3.2

主臂 (t)
a
b
13.0
16.0
19.0
22.0
25.0
28.0
31.0
34.0
37.0
40.0
43.0
46.0
49.0
52.0
3.7
50.00

(4.5m)
36.55

4.0
44.85
44.80

(5.5m)
26.55

5.0
31.00
30.90
30.85
30.85

6.0
23.55
23.50
23.40
23.40
23.30
23.30

7.0
18.98
18.85
18.80
18.75
18.65
18.60
18.55

8.0
15.75
15.65
15.60
15.55
15.50
15.45
15.35
15.30
15.20

9.0
13.45
13.35
13.30
13.25
13.15
13.10
13.05
12.95
12.90
12.85
12.75

10.0
11.70
11.60
11.55
11.50
11.40
11.35
11.25
11.20
11.15
11.05
11.00
10.90
10.85

12.0
9.20
9.15
9.06
9.08
8.90
8.85
8.80
8.70
8.65
8.55
8.50
8.40
8.35
8.25
14.0
8.95
(12.3m)
7.45
7.40
7.35
7.25
7.20
7.10
7.05
6.95
6.90
6.80
6.75
6.65
6.60
16.0
6.90
(14.9m)
6.20
6.15
6.05
6.00
5.90
5.85
5.75
5.70
5.60
5.55
5.45
5.35
18.0

5.50
(17.5m)
5.20
5.15
5.05
5.00
4.98
4.85
4.75
4.70
4.60
4.55
4.45
20.0

4.50
4.45
4.35
4.30
4.20
4.15
4.05
3.95
3.90
3.80
3.75
22.0

3.85
3.80
3.70
3.65
3.55
3.50
3.40
3.35
3.25
3.15
24.0

3.70
(22.7m)
3.35
3.25
3.20
3.10
3.08
2.95
2.85
2.80
2.70
26.0

15.55

3.10
(25.3m)
2.85
2.80
2.70
2.65
2.55
2.46
2.35
2.25
28.0

2.55
(27.9m)
2.45
2.35
2.30
2.20
2.10
2.00
1.90
30.0

2.15
2.10
2.00
1.90
1.80
1.70
1.60
32.0

2.10
(30.5m)
1.80
1.70
1.60
1.50
1.40
1.30
34.0

1.70
(33.0m)
1.50
1.35
1.25
1.15
1.05
注： a.表达主臂长（m）； b. 表达工作幅度（m）。

（3）、GPS-20钻盘式回旋钻机

（4）、PY25型汽车起重机

（4）、斯太尔8-10方砼搅拌车

4.2 材料物理及力学性能
（1）、“δ10mm”花纹钢板
a、钢板厚度：10mm
b、容重：78.5kN/m3
c、力学性能指标
， ，

（2）、“工16”普通工字钢
a、截面尺寸：88*160mm
b、容重：0.205kN/m
c、力学性能指标
， ，

（3）、“工45”普通工字钢
a、截面尺寸：150*450mm
b、容重：0.804kN/m
c、力学性能指标
， ，

（4）、“Φ600*10”螺旋钢管
a、截面尺寸：Φ600*10mm
b、容重：1.46kN/m
c、力学性能指标
， ，

5、结构检算
5.1 面板计算
面板采用厚度10mm的花纹钢板，钢板下设立间距350mm的（净间距）“工16”工字钢纵梁（顺桥向放置）。
5.1.1、荷载组合
（1）、履带吊荷载
履带吊自重50t，90型振动锤自重5.8t、最大拔桩力25.4t，9m长Φ600*10mm钢管自重1.3t，因此拔桩时履带接地压力最大，
即：
（2）、汽车吊机及砼搅拌车荷载
PY25汽车吊机自重29.2t，最大起重量为25t（但起重时支腿下垫有垫木，将荷载直接传递到横梁上，因此计算面板是仅考虑其自重即可）；斯太尔8-10方砼搅拌车自重13t、8立方砼自重19.2t，总重为32.2t。搅拌车和吊车后轴均为双轴双轮，因此按前轴计算，按前轴轴重7吨、后轴28吨计，
即：（单胎宽度按200mm计）
因此荷载选用，取1m宽板按简支梁计算。
5.1.2、计算模型

5.1.3、承载力检算
（a）、强度

，合格；
（b）、刚度

，合格。
5.2、纵梁检算
面板下设立净间距350mm的“工16”工字钢纵梁，工字钢纵梁安装在桩顶横梁上，桩顶横梁中心间距2.8+2.5+2.8m，按连续梁检算。
5.2.1、荷载组合
（1）、履带吊荷载
履带吊自重50t，90型振动锤自重5.8t、最大拔桩力25.4t，9m长Φ600*10mm钢管自重1.3t，因此拔桩时履带接地压力最大，履带长度4.66m，因此每根履带荷载由13根纵梁承受，每根纵梁受力按集中力计：
即：
（2）、汽车吊机及砼搅拌车自重荷载
PY25汽车吊机自重29.2t，最大起重量为25t（但起重时支腿下垫有垫木，将荷载直接传递到横梁上，因此计算面板是仅考虑其自重即可）；斯太尔8-10方砼搅拌车自重13t、8立方砼自重19.2t，总重为32.2t。搅拌车和吊车后轴均为双轴双轮，因此按前轴计算，按前轴轴重7吨、后双轴28吨计，
即：
（3）、汽车吊机吊重状态支腿荷载
PY25汽车吊机自重29.2t，最大起重量为25t，按最大起吊重量下单侧两个支腿承受全车（物）重量，每个支腿由两根型钢纵梁承重（支腿下垫木长度1m），
即：
因此荷载选用，作为集中力作用在单根“工16”工字钢纵梁上，纵梁跨度为2.8+2.5+2.8m。
5.2.2、计算模型

5.2.3、承载力检算
（a）、强度

，合格；
（b）、刚度

，合格。
（c）、支反力

。
5.3、横梁检算
“工16”工字钢纵梁下（桩顶上）设立横桥向“3工45a”工字钢横梁，工字钢横梁安装在桩顶上，钢管2*6.5+7m，按连续梁检算。
5.3.1、荷载组合
（1）、履带吊机荷载
履带吊自重50t，90型振动锤自重5.8t、最大拔桩力25.4t，9m长Φ600*10mm钢管自重1.3t，因此拔桩时履带接地压力最大，履带长度4.66m，按最不利横梁（中间两道横梁），履带吊机荷载所有作用在横梁上：
即：
（2）、汽车吊机吊重状态支腿荷载
PY25汽车吊机自重29.2t，最大起重量为25t，按最大起吊重量下单侧两个支腿承受全车（物）重量，每个支腿由1根型钢横梁承重（支腿下垫木长度1m），
即：
（3）、钻机荷载
GPS-20钻机自重10t，工作时最大拉拔力按10t计，按所有荷载由前支点承受，则支点集中荷载为：。
因此按较大荷载（作用长度4.66m）加上部自重进行检算。
“3工45a”横梁自重
“工16a”自重：
面板钢板：
材料自重荷载组合为：
5.3.2、计算模型

5.3.3、承载力检算
（a）、强度
弯矩图：

剪力图：

，合格；
（b）、刚度

，合格。
（c）、支反力

。
5.4、钢管桩承载力检算（长度拟定）
采用Φ600*10mm钢管桩作为基础，计算地质资料见第2条。
5.4.1、荷载计算
钢管桩承受轴力采用5.3条最大支反力，钢管桩采用封口桩，因此不计桩身自重（钢管桩浮力大于自重）即：

5.4.2、桩长计算
按《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ D63-2023）第5.3.3节第2条沉桩的允许承载力：

因考虑河道淤泥厚度，承载力起算高程-1.93m（即从②1层开始计算承载力），不考虑冲刷影响。
有效土层参数表
层号
土层描述
高程（m）
层厚
极限摩阻力（kPa）

层顶
层底

②1
粘土
-1.93
-3.03
1.1
22
0
0.6
②2-2
淤泥质粉质粘土
-3.03
-11.63
8.6
16
0
0.7
②3
淤泥质粘土
-11.63
-19.23
7.6
18
0
0.7
③2
粉质粘土
-19.23
-20.83
1.6
30
0
0.7
④1-1
淤泥质粉质粘土
-20.83
-26.03
5.2
20
0
0.7
④2
粘土
-26.03
-32.83
6.8
28
0
0.6
⑤2
粉质粘土
-32.83
-34.63
1.8
55
1600
0.7
注：表中取值来自2023年10月版详堪图表7.2-1及综合地质柱状图。

计算过程：
层号
层顶高程（m）
层厚
(m)
极限承载力
aτ、
ai
本层承载力Fi(kN)

桩周
桩周累计
桩尖
②1
-1.93
1.1
22
0
0.6
13.890
13.89

②2-2
-3.03
8.6
16
0
0.7
92.141
106.03

②3
-11.63
7.6
18
0
0.7
91.605
197.64

③2
-19.23
1.6
30
0
0.7
32.142
229.78

④1-1
-20.83
5.2
20
0
0.7
69.642
299.42

④2
-26.03
6.8
28
0
0.6
107.62
407.04

⑤2
-32.83
1.8
55
1600
0.7
65.281
472.3
158.256
根据计算，钢管桩底应进一步⑤2层，进一步长度l5为：

因此钢管桩桩底高程：-32.83-1.45=-34.28m。
5.5、钢管桩稳定性检算
选用Φ600*10mm螺旋钢管，钢管间用“【16a”槽钢做横向连接。
5.5.1、钢管桩自由长度计算
钢管桩顶最大高程为：3.45m，河床高程-1.93m，钢管桩自由长度按3.45-(-1.93)=5.38m计。
5.5.2、荷载计算
钢管桩承受轴力采用5..3条最大支反力作为轴力检算。
5.5.3、稳定性检算（承载力检算）
自由长度l0=5380mm，钢管回转半径i=209mm，则长细比：

查稳定性系数得
稳定性检算：，合格。
5.6、钢护筒及钻孔桩施工
钢护筒采用厚度10mm钢板卷制，护筒直径1800mm（需振动下层，考虑到定位及下沉误差，每边比桩基半径大300mm），为防止钻进和灌注过程中“穿孔”，护筒打入②2-2层以下1.0m，即护筒底高程为-4.03m，护筒顶与平台顶相平，即顶高程为4.07m，因此护筒长度为4.07-（-4.03）=8.1m，取8m整。护筒顶面以下500mm处用Φ325*7.5mm钢管两两联通，便于将相邻护筒作为泥浆沉淀池和循环池。
6、计算结果汇总表
构件计算结果汇总表
构件名称/规格
计算结果
应力(Mpa)
挠度(mm)
反力(kN)
大小
允许值
大小
允许值
大小
允许值
δ10mm钢面板
129
188
0.85
L/400
/
/
“工16”横梁
110
188
3.3
L/400
36.4
/
“3工45a”纵梁
171
188
15
L/400
618
/
附注：
1、钢管桩稳定性σ=34Mpa；