大桥钢板桩围堰施工方案.docx

目 录
一、沉湖汉江特大桥95#、96#墩钢板桩围堰施工方案………2
1、工程概述……………………………………………………2
2、钢板桩围堰布置 ……………………………………………2
3、钢板桩围堰施工方案 ………………………………………3
4、钢板桩围堰施工中的防漏水措施 ……………………………7
5、钢板桩围堰施工中的安全措施 ………………………………8
6、劳动力计划 ………………………………………………8
7、主要设备投入 ……………………………………………9
8、施工周期安排 ……………………………………………9
二、沉湖汉江特大桥96#墩钢板桩围堰计算书 ……………10
三、沉湖汉江特大桥95#墩钢板桩围堰计算书 ……………29
附件：1、沉湖汉江特大桥96#墩钢板桩围堰施工设计图
2、沉湖汉江特大桥95#墩钢板桩围堰施工设计图

沉湖汉江特大桥95#、96#墩钢板桩围堰施工方案
一、工程概述
沉湖汉江特大桥处于仙桃市长倘口镇、汉川市沉湖镇内，起诉里程为DK71＋763.18～DK79＋705.81，全长7942.63m。主桥以一联（102m＋168m＋102m）预应力混凝土连续钢构跨越汉江河道。其中95＃、96＃墩位于汉江河道中，四季有水，为深水基础，承台、墩身具体布置如下：

95＃、96＃墩具体参数如下：
墩 号
承台尺寸
承台底 标高（m）
承台顶 标高（m）
河床 标高（m）
长（m）
宽（m）
高（m）
95＃
26.9
21.1
5
13.505
18.505
19.3
96＃
26.9
21.1
5
11.442
16.442
20.4

二、钢板桩围堰布置
95＃、96＃主墩拟采用钢板桩围堰进行承台、墩身的施工。钢板桩采用拉森Ⅵ型，其长度为18米、20米，围堰平面尺寸为28.8×22.8m。在考虑承台埋深、河床标高等因素基础上，本方案以96＃墩为例，对钢板桩围堰的施工进行详细叙述。钢板桩的具体布置如下图：

三、钢板桩围堰施工方案
（一）、插打钢板桩前的准备工作
1、每个墩的钻孔桩完成后，拆除钻孔平台，保留栈桥和四周施工平台，并能满足起重设备（50t履带吊）能沿栈桥和四周施工平台通行；
2、对河床进行清理：根据钻孔情况,96#墩局部可能存在片石,在桩基施工完成后,利用挖机对围堰范围内进行清理,避免在钢板桩插打位置遇到障碍物；
3、钢板桩变形检查：因钢板桩在装卸、运输过程会出现撞伤、弯扭及锁口变形等现象，因此，钢板桩在插打前有必要对其进行变形检查。对变形严重的钢板桩进行校正并做销口通过检查。锁口检查方法：用一块长约2米的同类型、同规格的钢板桩作标准，采用卷扬机拉动标准钢板桩平车，从桩头至桩尾作锁口通过检查，对于检查通过的投入使用，不合格的再进行校正或淘汰不用。钢板桩的其它检查：剔除钢板桩前期使用后表面因焊接钢板、钢筋留下的残渣瘤；
4、振动锤检查：振动锤是打拔钢板桩的关键设备，在打拔前一定要进行专门检查，确保线路畅通，功能正常，振动锤的端电压要达到 380－420 V，而夹板牙齿不能有太多磨损；
5、涂刷黄油混合物油膏：为了减少插打时锁口间的摩擦和减少钢板桩围堰的渗漏，在钢板桩锁口内涂抹黄油混合物油膏（重量配合比为沥青：黄油：滑石粉：锯末=4：6：10：1）。
（二）、钢板桩围堰的插打
钢板桩插打利用墩位四周平台上50t履带吊作为起吊设备，配合DZ60型振动锤的施工方法逐片插打。
1、安装钢板桩插打导向：钢板桩插打之前，在钻孔桩外侧的钢护筒上焊接牛腿，安装第一道支撑圈梁,作为钢板桩插打时的导向架，以控制钢板桩的平面尺寸和垂直度；
2、为了确保每一片钢板桩插打准确，第一片钢板桩是插打的关键，第一片钢板桩位置选择在上游或下游中心位置，插打前在导向架上设置限位装装制，大小比钢板桩每边放大1cm，插打时，钢板桩桩背紧靠导向架，边插边将吊钩缓慢下放，这时在相互垂直的两个方向用锤球进行观测，以确保钢板桩插正、插直；
3、通过检测，确定第一片钢板桩插打合格后，然后以第一根钢板桩为基准，再向两边对称插打每一根钢板桩到设计位置。整个施工过程中，要用锤球始终控制每片桩的垂直度，及时调整；
4、每一片钢板桩先利用自重下插，当自重不能下插时，才进行加压。
5、钢板桩插打至设计标高后，立即与导向架进行焊接，以抵抗水流冲击；
6、插打过程中，须遵守“插桩正直，分散即纠，调整合拢”的施工要点。
（三）、围堰内抽水、吸泥、安装内支撑及水下封底
1、钢板桩插打完毕后，抽水、吸泥至＋18.5m标高处，安装第二道支撑；
2、继续抽水、吸泥至＋16.0m标高，安装第三道支撑；
3、第三道支撑安装完成后，向围堰内加水至围堰外水位，水下吸泥、清淤至＋9.442m标高。
4、水下浇注封底砼；
水下吸泥、清淤到设计标高后，即可进行水下封底砼施工，封底砼标号为C25，封底厚度为2.0m。
（1）、封底砼导管的选择及布置
导管采用Φ325mm钢管，每根长约17米。导管在使用前须进行水密试验，导管安装时，每个接头须预紧检查，下放固定时，导管下口悬空15－20cm。
导管的布置、固定利用原先的钻孔平台，每根导管的作业半径按5m考虑，则每个墩需布置8套导管。
（2）、封底砼的浇注
封底砼须一次性浇注完成。砼采用后场拌合站集中拌制，由砼罐车运至现场并通过汽车泵泵送。
首批砼灌注时，先用一10m3的集料斗储料，待储料斗满后，拔球浇注首批砼，首批砼浇注后，导管埋深应不小于0.6－0.8m。砼浇注前，在每个导管处布置一小型门架，在门架上挂上倒链。砼浇注过程中，导管应随砼面的上升而提升，导管的提升由倒链控制。
封底砼的浇注顺序：先低处，后高处（先将低处砼灌高，避免高处灌注的砼往低处流，使导管底口脱空而进水或导管埋深过浅）。砼的浇注应先四周后中间，并确保砼的表面大致水平。
在砼的浇注过程中，由技术人员负责测量砼的浇注高度和砼扩展情况，正确指挥施工人员调整导管的埋深，并及时与实验室联系控制砼的坍落度。
砼浇注将近结束时，重点对导管与导管的中心处、护筒四周及钢板桩壁等部位进行高程的测量，确保砼面的标高达到设计要求。
由于浇注水下封底时，砼表面无法达到比较平整的要求，所以在砼浇注时，将砼顶面标高控制在设计标高下20cm左右，待砼达到强度，围堰内抽水后，再补浇20cm砼垫层。
5、待水下封底砼达到设计强度后，抽除围堰内的水，浇注砼垫层，并在围堰四周作积水坑。在钢围堰抽水过程中，设置专人观察钢围堰变形情况。
（四）、承台、墩柱施工
1、抽出围堰内的水后， 切割护筒、凿除桩头、绑扎钢筋、安装承台模板、浇注5米高承台砼；
2、5米高承台施工完成后，在承台与钢板桩间填注砂、土混合物并夯实，并在其顶部浇注30cmC30砼，然后拆除第三道支撑，进行2.5米高承台及墩柱的施工。
（五）、围堰的拆除
1、围堰拆除时，向围堰内注水至＋18.5m标高处，拆除第二道支撑；
2、继续向围堰内注水至＋23.5m标高处，拆除第一道支撑；
3、钢板桩拔除方法：先用打拔桩机夹住钢板桩头部振动1min～2min，使钢板桩周围的土松动，产生“液化” ，减少土对桩的摩阻力，然后慢慢的往上振拔，拔桩时注意桩机的负荷情况，发现上拔困难或拔不上来时，停止拔桩，可先行往下施打少许，再往上拨，如此反复可将桩拔出来。

四、钢板桩围堰施工中的防漏水措施
钢板桩锁口之间连接是否紧密是钢板桩围堰施工中的难点，是关系到围堰是否能成功抽水进行下道工序的关键因素。为此，须从钢板桩施工前、插打时、抽水后等每道工序加以控制.
1、钢板桩在运到现场后，派专人仔细清理索口间杂物、观察索口是否变形，对于索口变形的钢板桩，应调正后使用；
2、在钢板桩锁口内涂抹黄油混合物油膏（重量配合比为沥青：黄油：滑石粉：锯末=4：6：10：1）以防止钢板桩的漏水；
3、钢板桩在插打时应保证其垂直，防止相互倾斜的钢板桩之间索口无法密贴；
4、钢板桩围堰在抽水后若存在较小的漏水现象，在抽水时，可以看到哪条缝出现漏水，利用漏水处水压差降产生吸力的原理，在漏水处钢板桩上迅速溜下一袋干细砂或锯木屑、粉煤灰（煤碴）等填充物，在吸力的作用下，填充物会被吸入接缝的漏水处，将漏水通道堵塞，有效的减少漏水量。若抽水后漏水现象较为严重，则将旧棉被或土工布裁剪成3－5cm的长条状，派潜水员将漏水处用棉条从水面堵塞至河床面；
5、在水下浇注封底砼时，将砼顶面标高降低0.2m，待围堰内水抽干后，在承台范围内在补浇0.2m垫层，而在钢板桩内侧做积水坑，防止钢板桩间轻微的渗水对承台施工的影响。

五、钢板桩围堰施工中的安全措施
为确保施工中的安全，在进行钢板桩围堰施工时，必须将安全工作放在首位，预防为主，在施工过程中应注意如下几点：
1、对操作人员进行安全思想教育，提高操作人员安全意识，实行培训持证上岗制度，不经培训或无证者，不得进行上岗操作；
2、建立好钢板桩安全管理制度，完善好安全管理体制，编制好钢板桩安全施工应急方案；
3、用吊车进行水平和垂直起吊时，对吊车起吊能力和吊起后是否稳定进行实测，保证在起吊时安全可靠，防止发生意外安全事故；
4、在钢板桩插打过程中，要设专人指挥，避免人多时乱指挥，出现意外安全事故；
5、在钢板桩围堰开始抽水时，要派人定时进行观检，时刻注意并记录钢围堰变化情况；
6、钢板桩围堰内支撑一定要按设计进行施工，施工焊缝一定要牢固，断面尺寸和数量要符合设计要求；
7、对所有滑轮和钢丝绳每天进行检查，特别是要注意滑轮的轴和钢丝绳摩损情况，危及安全的要及时维修、更换；
8、六级以上大风应停止打桩、吊装等施工作业并做好防风措施；
9、水上施工作业人员须严格遵守水上施工安全防护相关规定，所有进入作业区人员均须戴好安全帽，穿好救生衣，必要时拴挂好安全带；
10、由围堰外至围堰内须设置临时出入通道，并焊好栏杆、踏步板；
11、夜间施工时必须保持良好的照明；
12、每个墩旁应备用救生船一艘。

六、劳动力计划
项目施工采用集中管理，流水作业。现场设一个工点来配备劳动力，现场设管理人员3名，技术人员2名，负责包括施工管理、技术等方面的工作。其余工种人员数量配备按能满足两个墩同时施工考虑，主要有装吊工15人、铆焊工30人、钢筋工30人、砼工20人、木工20人及普工20人等。

七、主要设备投入
序 号
设备名称
规格型号
数 量
备 注
1
钢板桩
拉森Ⅵ（L=18m、20m）
各1套

2
打桩桩锤
DZ60、DZ90型
各1台

3
履带吊
50t
2台

4
潜水设备

1套

5
空气吸泥机

2套

6
空压机
22m3/min
1台

7
射水装置

2套

8
汽车吊
25t
1台

9
运输汽车

2台

10
钢结构加工
车间、设备
1套

11
钢筋加工
车间、设备
1套

12
木结构加工
车间、设备
1套

13
砼封底设备

1套

八、施工周期安排（以一个墩施工周期为例）
序号
工 作 内 容
时间 (天)
1
河床清理、导向安装
3
2
钢板桩插打及固定
7
3
内支撑安装
8
4
吸泥封底（砼达到强度）
12
5
抽水凿桩头
7
6
承台施工(两次)
15
7
墩身施工、墩旁托架预埋
15
8
围堰内支撑拆除
5
9
钢板桩拔除
3
11
合 计
75
沉湖汉江特大桥96#墩钢板桩围堰计算书

一、 工程概括
沉湖汉江特大桥处于仙桃市长倘口镇、汉川市沉湖镇内，起诉里程为DK71＋763.18～DK79＋705.81，全长7942.63m。主桥以一联（102m＋168m＋102m）预应力混凝土连续钢构跨越汉江河道。其中95＃、96＃墩位于汉江河道中，四季有水，为深水基础，基础拟采用钢板桩围堰施工。

二、围堰的布置及计算假设
1、围堰的布置
96＃墩钢板桩围堰具体布置如下图：

2、计算假设
本计算中土层参数按经验取值如下：
序 号
土层名称
土层顶 标高
土层底 标高
容重（kN/m3）
内摩擦角（o）
粘聚力（kPa）
1
淤泥质黏土
20.0
11.4
17.5
13.4
9.8
2
粉质黏土
11.4
3.2
19.7
21.2
12.5
围堰设计时计算水位按＋24.5m考虑。

三、围堰计算
1、土压力计算分析
（1）、土压力公式的选用
目前，应用较为普遍的土压力计算公式主要有库仑土压力公式和朗肯土压力公式。库仑理论假设粘聚力c＝0，考虑了墙体与土体之间的摩擦作用，并考虑了墙体的倾斜，但对于粘性土必须采用等代摩擦角，层状土须简化成匀质土才能计算；而朗肯土压力理论不论对于砂性土、粘性土、匀质土或层状土均可适用，也适用于地下水及渗流效应的情况，但由于没有考虑墙体与土体之间的摩擦力，使得主动土压力偏大，被动土压力偏小，在采用等值梁法计算时，须将被动土压力加以提高修正。
朗肯土压力公式：
主动土压力：Pa＝
被动土压力：Pp＝
（2）、关于水土合算、水土分算的确定
在土压力计算，对于何种土层采用水土合算，何种土层采用水土分算并没有具体规定。本工程钢板桩插打范围内主要为淤泥质粘土、粉质粘土。若按常规考虑，对于粘土应采用不考虑水的渗流效应的水土合算法计算（即以土的饱和重度代替有效土压力计算式中的有效重度，以求的包括水压力在内的土压力），但在φ≠0的情况下，计算误差随φ的增大而增大，且由于水的渗流确实存在，经以往工程实际证明，按此方法计算的土压力偏小。所以，不管对于何种土质，只要水的渗流现象存在，均应采用考虑水的渗流效应的水土分算法（即土压力为按土的浮容重计算的有效土压力与土体间孔隙水的水压力），但由于目前没有土的渗流系数等参数，且不考虑水的渗流时，计算结果偏安全，所以本工程土压力计算采用不考虑水的渗流效应的水土分算法。
2、主动土压力计算
本工程土压力计算采用不考虑水渗流效应的水土分算法，即钢板桩承受孔隙水压力、有效主动土压力及有效被动土压力。
以水位标高＋24.5以基准，计算各高度点的水压力、有效土压力。
（1）、主、被动土压力系数
淤泥质黏土：Ka＝tg2(45-)＝0.624， ＝0.790
Kp＝tg2(45+)＝1.603， ＝1.266
粉质黏土：Ka＝tg2(45-)＝0.469， ＝0.685
Kp＝tg2(45+)＝2.133， ＝1.460
（2）、有效主动土压力的计算
a、h＝4.5m时， Pa’=＝－2×9.8×0.79＝－15.5 KN/m2，取Pa’＝0；
b、h＝13.1m（上）时，
Pa’＝
＝0.624×7.5×8.6－2×9.8×0.79＝24.8KN/m2
h＝13.1m（下）时，
Pa’＝
＝0.469×9.7×8.6－2×12.5×0.685＝22KN/m2
c、h＝19.5m时，
Pa’＝
＝0.469×（7.5×8.6＋9.7×6.4）－2×12.5×0.686
＝42.2KN/m2
（3）、孔隙水压力的计算
a、h＝4.5m时， Pw＝45 KN/m2
b、h＝13.1m时， Pw＝131 KN/m2
c、h＝19.5m时， Pw＝195 KN/m2
（4）、主动土压力合力
a、h＝4.5m时， Pa＝Pa’＋Pw＝45 KN/m2
b、h＝13.1m（上）时， Pa＝Pa’＋Pw ＝24.8＋131＝155.8 KN/m2
h＝13.1m（下）时， Pa＝Pa’＋Pw ＝22＋131＝153 KN/m2
c、h＝19.5m时， Pa＝Pa’＋Pw ＝42.2＋195＝237.2 KN/m2
3、各施工工况及内力计算
本围堰施工时，按上层支撑已安装，并抽水（吸泥）至待安装支撑下100cm 处，计算各支撑在各阶段可能出现的最大反力和钢板桩最大内力。
根据施工工序，分为五个工况；
工况一、围堰第一道支撑加好后，抽水、吸泥到＋18.5m标高时；
工况二、围堰第二道支撑加好后，抽水、吸泥到＋16.0m标高时；
工况三、围堰第三道支撑加好后，向围堰内注水至围堰外标高，围堰内吸泥、清淤到＋9.442m标高时；
工况四、围堰封底砼浇注并达到设计强度后，围堰内抽水完成后。
在计算时，各阶段钢板桩计算长度按等值梁法确定，从主动土压力与被动土压力相等的反弯矩截面（即净土压力为零或弯矩为零）截断形成等值梁计算支撑反力和钢板桩弯矩。
各工况的内力计算如下：
工况一，围堰第一道支撑加好后，抽水、吸泥到＋18.5m标高时；
钢板桩前有效被动土压力
a、 h＝6.0m时，
Pp’＝＝0＋2×9.8×1.266＝24.8 KN/m2
b、 h＝13.1（上）m时，
Pp’＝＝1.603×7.5×7.1＋2×9.8×1.266
＝110.2 KN/m2
考虑钢板桩与土体之间的摩擦力，须将被动土压力加以提高修正，查表得K＝1.32
h＝6.0m时，
Pp＝KPp’＋Pw＝1.32×24.8＋0＝32.7 KN/m2
h＝13.1（上）m时，
Pp＝ KPp’＋Pw＝1.32×110.2＋10×7.1＝216.5 KN/m2
土压力分布图如下：

取等值梁计算支点力和钢板桩弯矩如下：

工况二：围堰第二道支撑加好后，抽水、吸泥到＋16.0m标高时；
钢板桩前有效被动土压力
a、 h＝8.5m时，
Pp’＝＝0＋2×9.8×1.266＝24.8 KN/m2
b、 h＝13.1（上）m时，
Pp’＝＝1.603×7.5×4.6＋2×9.8×1.266
＝80.1 KN/m2
c、 h＝13.1（下）m时，
Pp’＝＝2.133×9.7×4.6＋2×12.5×1.46
＝131.7 KN/m2
d、 h＝19.5m时，
Pp’＝
＝2.133×（9.7×6.4＋7.5×4.6）＋2×12.5×1.46
＝242.5 KN/m2
考虑钢板桩与土体之间的摩擦力，须将被动土压力加以提高修正，查表得K1＝1.32，K2＝1.61
h＝8.5m时，
Pp＝ K1Pp’＋Pw＝1.32×24.8＋0＝32.7 KN/m2
h＝13.1（上）m时，
Pp＝K1Pp’＋Pw＝1.32×80.1＋10×4.6＝151.7 KN/m2
h＝13.1（下）m时，
Pp＝K2Pp’＋Pw＝1.61×131.7＋10×4.6＝258 KN/m2
h＝19.5m时，
Pp＝K2Pp’＋Pw＝1.61×242.5＋10×11＝500.4 KN/m2

土压力分布图如下：

取等值梁计算支点力和钢板桩弯矩如下：

工况三、围堰第三道支撑加好后，向围堰内注水至围堰外标高，围堰内吸泥、清淤到＋9.442m标高时；
钢板桩前有效被动土压力
a、 h＝15.058m时，
Pp’＝＝0＋2×12.5×1.46＝26.5 KN/m2
b、 h＝19.5m时，
Pp’＝
＝2.133×9.7×4.442＋2×12.5×1.46
＝118.4 KN/m2
考虑钢板桩与土体之间的摩擦力，须将被动土压力加以提高修正，查表得K＝1.61
h＝15.058m时，
Pp＝KPp’＋Pw＝1.61×26.5＋10×15.058＝193.2 KN/m2
h＝19.5m时，
Pp＝KPp’＋Pw＝1.61×118.4＋10×19.5＝385.6 KN/m2
土压力分布图如下：

取等值梁计算支点力和钢板桩弯矩如下：

工况四：围堰封底砼浇注并达到设计强度后，围堰内抽水完成后。

各道支撑在四个工况下的最大反力作为圈梁的设计依据，则第一至第三道支撑的支撑反力依次为：
R1＝102.6 KN/m R2＝442.8 KN/m R3＝576.1 KN/m
钢板桩在各工况下所受的最大弯矩：Mmax＝330.9KN.m，钢板桩拟采用拉森Ⅵ型，其惯性矩为56700cm4/m, 截面弹性模量为2700cm3/m,钢材材质为 SY295。
σ=＝＝122.6 Mpa ＜0.6×295＝177 Mpa，符合要求。
4、求钢板桩的入土深度
钢板桩的最小入土深度根据在最不利状况（工况三）进行求解。钢板桩的最小入土深度包括钢板桩上弯矩为零点的入土深度(x)和为克服弯矩零点钢板桩剪力所需的被动土深度(y)。
x＝== 0.48 m
（式中P为围堰内水下吸泥、清淤到＋9.442m时的有效主动土压力值）
y＝＝2.7 m
（式中P为围堰内最大开挖状态（即工况三）时，主、被动土压力相等点钢板桩所受的剪力值）
则，钢板桩的最小入土深度为：1.1×(0.48＋2.7)＝3.5 m
5、内支撑的设计计算
本工程中支撑圈梁采用H588型钢，支撑钢管采用Φ530（壁厚10mm）和Φ630（壁厚12mm）。
H588型钢的截面特性如下：
A=18576mm2
I=113283.85cm4
W=3853.2cm3
Φ530（壁厚10mm），其截面特征如下：
A=16336.3mm2 W=4.17×106mm3
I＝5.52×108mm4; i==183.88mm
单位重量：q=128.24kg/m
Φ630（壁厚12mm），其截面特征如下：
A=23298.1mm2 W=7.064×106mm3
I＝11.13×108mm4; i==218.5mm
单位重量：q=182.9kg/m
第一道支撑经SAP2000计算结果如下：

（弯矩图）

（轴力图）
a、 由计算可知，圈梁最不利荷载出现在长边圈梁上，
弯矩最大及轴力最大的截面在距离梁端17.1m处，其 Mmax＝298.5 KN·M， Nmax=1449.7 KN
则，σ＝±＝+=78＋73.8＝151.8 MPa≤, 强度符合要求！
b、支撑钢管所受最大轴力N＝866.3 KN，计算长度L＝15.9 m,
钢管自重产生的弯矩M==×1.28×15.92=40.4 KN·M;
则，σ＝±＝+=53＋9.2＝62.2MPa≤,
强度符合要求！
由==15.9/0.184=86.4 ; 查表得：φ＝0.675
===4444.8KN
σ＝+=+
=78.6＋10.9＝89.5 MPa≤,整体稳定性符合要求！
第二、三道支撑结构布置相同，取受力较大的第三道支撑计算。
第三道支撑经SAP2000计算结果如下：

（弯矩图）

（轴力图）
a、 由计算可知，圈梁最不利荷载出现在长边圈梁上，
在弯矩最大的截面（距梁端24米处） Mmax＝892.2 KN·M， N=969.8 KN
则，σ＝±＝+＝26.1＋110.3＝136.4 MPa≤, 强度符合要求！
考虑到在斜撑与2H588型钢相交处，轴力、弯矩突变，所以在斜撑与2H588型钢相交处1米范围内的2H588型钢内外各加焊12mm钢板，截面特征如下：

A＝630×12×2＋37152＝52272mm2
I＝（630×12×3002＋×630×123＋1132838500）×2＝3626658440mm4
W＝＝11851825cm3
所以在长斜撑与长边2H588型钢相交处，Nmax＝5589.3 KN， M=656.7 KN·M
则，σ＝±＝+=107＋52.8＝159.8 MPa≤, 强度符合要求！
在长斜撑与短边2H588型钢相交处，Nmax＝7052.5 KN， M=147.6 KN·M
则，σ＝±＝+＝134.9＋11.9＝146.8 MPa≤, 强度符合要求！
在短边斜撑与长边2H588型钢相交处，N＝3317.4 KN， M=711.7 KN·M
则，σ＝±＝+＝63.5＋57.2＝120.7 MPa≤, 强度符合要求！
对长、短边上受力最大的一般截面进行验算：
短边2H588型钢除截面贴板范围外一般截面所受最大轴力
Nmax＝4811KN，M=172.6 KN·M
则，σ＝±＝+＝129.5＋21.3＝150.8 MPa≤, 强度符合要求！
长边2H588型钢除截面贴板范围外一般截面所受最大轴力
N＝3317.4 KN，M=378.2 KN·M
则，σ＝±＝+＝89.3＋46.7＝136 MPa≤, 强度符合要求！
b、长斜支撑钢管所受最大轴力N＝3201.4 KN，计算长度L＝12 m,
钢管自重产生的弯矩M==×1.829×122＝32.9KN·M;
则，σ＝±＝+=137.4＋4.44＝141.9MPa≤,强度符合要求！
由==12/0.2185＝54.9 ; 查表得：φ＝0.87
===15700.1 KN
σ＝+=+
=157.9＋5.24＝163.2 MPa≤,整体稳定性符合要求！短斜支撑钢管所受最大轴力N＝3216.5 KN，计算长度L＝6 m,
钢管自重产生的弯矩M==×1.829×62＝8.23KN·M（可忽略不计）;
由==6/0.2185＝27.5 ; 查表得：φ＝0.964
σ＝＝＝143.2 MPa≤,整体稳定性符合要求！
6、封底砼厚度计算
封底砼达到设计强度后,抽干围堰内的水。此时封底砼受到由于内外水土压力差形成的向上的水的浮力P，封底砼必须在自重G、与钢护筒的粘聚力N1及与钢板桩的粘聚力N2作用下抵抗水的浮力P。
本工程拟定封底砼标号为C25，取其设计值ftd=1.23MPa，考虑施工阶段混凝土的允许弯拉应力取1.5倍安全系数，则[σ]=0.82MPa，钢护筒与封底混凝土间握裹力τ=0.15Mpa。砼封底厚度为2.0m,在计算时取有效厚度为1.8 m。
（1）、砼抗浮力计算
水的浮力 P＝=1000×9.8×15.058×(28.8×22.8-20×3.14×1.12) ＝8568.6 t
封底砼自重G＝＝2.3×(28.8×22.8-20×3.14×1.12)×1.8＝2403.9t
封底砼与钢护筒的粘聚力
N1＝2×3.14×1.1×1.8×20×15＝3730.3 t
封底砼与钢板桩的粘聚力
N2＝（28.8＋22.8）×2×1.8×15＝2786.4 t
G＋N1＋N2＝2403.9＋3730.3＋2786.4＝8920.6 t ＞ P，满足要求！
(2)、封底混凝土拉应力计算
由于承台封底混凝土与钢护筒及钢板桩形成握裹支撑，其力的传递较为复杂，根据本承台桩基布置情况，将封底砼看成承受均布荷载的三边固定、一边简支的面板结构。
则，作用在砼梁上的荷载p＝15.058×10－1.8×23＝109.2 KN/m2
Mx＝0.06＝0.06×109.2×5.82＝220.4 KN.m
My＝0.055＝0.055×109.2×5.82＝202.1 KN.m

＜ ［σ］
7、坑底土抗隆起验算
围堰在水下清淤到＋9.442m标高处，须验算坑底的承载力，如承载力不足，将导致坑底土的隆起。
本工程坑底抗隆起验算采用滑动圆滑分析法，以坑底O为圆心，以钢板桩入土深度OB为半径作圆交坑底水平线于E、F，再由E作垂直平方线交河床面于D。
则，抗滑力矩＝C1H＋
＝（9.8×8.6＋12.5×1.958）×4.442＋3.14×4.4422×12.5＝1257.5
滑动力矩＝＝×(7.5×8.6+9.7×1.958) ×4.442 2=823.7
K＝＝1.53 ＞ 1.2，可满足坑底抗隆起验算！

沉湖汉江特大桥95#墩钢板桩围堰计算书

一、工程概括
沉湖汉江特大桥处于仙桃市长倘口镇、汉川市沉湖镇内，起诉里程为DK71＋763.18～DK79＋705.81，全长7942.63m。主桥以一联（102m＋168m＋102m）预应力混凝土连续钢构跨越汉江河道。其中95＃、96＃墩位于汉江河道中，四季有水，为深水基础，基础拟采用钢板桩围堰施工。

二、钢板桩围堰的布置及计算假设
1、围堰的布置
95＃墩钢板桩围堰具体布置如下图：

2、计算假设
本计算中土层参数按经验取值如下：
序 号
土层名称
土层顶 标高
土层底 标高
容重（kN/m3）
内摩擦角（o）
粘聚力（kPa）
1
淤泥质黏土
20.0
13.5
17.5
13.4
9.8
2
粉质黏土
13.5
-2.2
19.7
21.2
12.5
围堰设计时计算水位按＋24.5m考虑。

三、钢板桩围堰计算
1、土压力计算
本工程土压力计算采用不考虑水渗流效应的水土分算法，即钢板桩承受孔隙水压力、有效主动土压力及有效被动土压力。
以水位标高＋24.5以基准，计算各高度点的水压力、有效土压力。
（1）、主、被动土压力系数
淤泥质黏土：Ka＝tg2(45-)＝0.624， ＝0.790
Kp＝tg2(45+)＝1.603， ＝1.266
粉质黏土：Ka＝tg2(45-)＝0.469， ＝0.685
Kp＝tg2(45+)＝2.133， ＝1.460
（2）、有效主动土压力的计算
a、h＝4.5m时，
Pa＝ Pa’＋Pw
＝0＋4.5×10 = 45 KN/m2
b、h＝11m（上）时，
Pa＝ Pa’＋Pw
＝＋
＝0.624×7.5×6.5－2×9.8×0.79＋10×11＝125 KN/m2
c、h＝11m（下）时，
Pa＝ Pa’＋Pw
＝＋
＝0.469×9.7×6.5－2×12.5×0.685＋10×11＝122.5 KN/m2
d、h＝17.5m时，
Pa＝ Pa’＋Pw
＝＋
＝0.469×(7.5×6.5＋9.7×6.5)-2×12.5×0.685+10×17.5
＝210.3 KN/m2
2、各施工工况及内力计算
本围堰施工时，按上层支撑已安装，并抽水（吸泥）至待安装支撑下100cm 处，计算各支撑在各阶段可能出现的最大反力和钢板桩最大内力。
根据施工工序，分为三个工况；
工况一、围堰第一道支撑加好后，抽水、吸泥到＋18m标高时；
工况二、围堰第二道支撑加好后，向围堰内注水至围堰外标高，围堰内吸泥、清淤到＋11.505m标高时；
工况三、围堰封底砼浇注并达到设计强度后，围堰内抽水完成后。
在计算时，各阶段钢板桩计算长度按等值梁法确定，从主动土压力与被动土压力相等的反弯矩截面（即净土压力为零或弯矩为零）截断形成等值梁计算支撑反力和钢板桩弯矩。
工况一、围堰第一道支撑加好后，抽水、吸泥到＋18m标高时；
有效被动土压力：
h＝6.5m时，Pp’＝2×9.8×1.266＝24.8 KN/m2
h＝11m时，
Pp’＝1.603×7.5×4.5＋2×9.8×1.266＝78.9 KN/m2
考虑板桩与土体的摩擦，被动土压力提高系数K＝1.32，则：
h＝6.5m时，Pp＝32.7 KN/m2
h＝11m时，Pp＝78.9×1.32＋10×4.5＝149.1 KN/m2

土压力分布图如下：

取等值梁计算支点反力及钢板桩弯矩如下：

工况二、围堰第二道支撑加好后，向围堰内注水至围堰外标高，围堰内吸泥、清淤到＋11.505m标高时；
有效被动土压力：
h＝12.995m时，Pp’＝2×12.5×1.46＝36.5 KN/m2
h＝17.5m时，
Pp’＝2.133×9.7×4.505＋2×12.5×1.46＝129.7 KN/m2
考虑板桩与土体的摩擦，被动土压力提高系数K＝1.61，则：
h＝12.995m时，Pp’＝58.8＋129.95＝188.8 KN/m2
h＝17.5m时，Pp’＝129.7×1.61＋10×17.5＝383.8 KN/m2
土压力分布图如下：

取等值梁计算支点反力及钢板桩弯矩如下：

工况三、围堰封底砼浇注并达到设计强度后，围堰内抽水完成后。

各道支撑在三个工况下的最大反力作为圈梁的设计依据，则第一、第二道支撑的支撑反力依次为：
R1＝123.2 KN/m R2＝402.9 KN/m
钢板桩在各工况下所受的最大弯矩：Mmax＝407.5KN.m，钢板桩拟采用拉森Ⅵ型，其惯性矩为56700cm4/m, 截面弹性模量为2700cm3/m,钢材材质为 SY295。
σ=＝＝150.9 Mpa ＜0.6×295＝177 Mpa，符合要求。
3、求钢板桩的入土深度
钢板桩的最小入土深度根据在最不利状况（工况二）进行求解。钢板桩的最小入土深度包括钢板桩上弯矩为零点的入土深度(x)和为克服弯矩零点钢板桩剪力所需的被动土深度(y)。
x＝==0.33 m
y＝＝2.2 m
则，钢板桩的最小入土深度为： 1.1×(0.33＋2.2)＝2.8 m
4、内支撑的设计计算
本工程中支撑圈梁采用H588型钢，支撑钢管采用Φ530（壁厚10mm）和Φ630（壁厚12mm）。
H588型钢的截面特性如下：
A=18576mm2
I=113283.85cm4
W=3853.2cm3
Φ530（壁厚10mm），其截面特征如下：
A=16336.3mm2 W=4.17×106mm3
I＝5.52×108mm4; i==183.88mm
单位重量：q=128.24kg/m
Φ630（壁厚12mm），其截面特征如下：

A=23298.1mm2 W=7.064×106mm3
I＝11.13×108mm4; i==218.5mm
单位重量：q=