螺州立交工程承台施工方案(XXXX25).docx

福州市南台大道南段螺洲互通立交工程（增加项目）

水域中承台（钢板桩围堰）
施工方案

编制：

复核：

中铁八局集团第一工程有限公司
福州市南台大道南段螺洲互通立交工程（增加项目）项目经理部
2012年2月
目 录
第一章 编制依据 2
第二章 工程概况 3
2.1工程简介 3
2.2工期进度安排 5
2.3施工条件 5
2.3.1地形、地貌 5
2.3.2水文条件 8
2.3.3 气象条件 9
2.3.4 桥位基础总体平面布置图 9
第三章 施工方法 11
3.1钢板桩围堰施工工艺 11
3.1.1钢板桩施工流程 11
3.1.2施工准备 12
3.1.3钢板桩设计 12
3.1.4钢板桩围堰施工 25
3.1.5钢板桩围堰拆除 26
3.1.6钢板桩的施工中遇到的问题及处理 26
3.1.7围堰挡水效果 27
3.1.8变形观测 27
3.1.9承台基坑开挖前施工准备 27
3.1.10承台基础开挖 27
3.1.11桩基垫层施工 27
3.1.12桩头处理 28
3.1.13桩基检测 28
3.2钢筋工程 28
3.3模板工程 28
3.4 砼施工及养护 29
3.5承台检测验收 29
3.6 基坑回填及钢板桩围堰拆除 30
第四章 质量保证措施 31
第五章 安全环保措施 33
5.1安全措施 33
5.2环保措施 34
5.2.1建立环境保护管理体系 34
5.2.2 废气、废物、废渣、废泥（泥）等控制措施 35
第一章 编制依据
1. 《福州市南台大道南段螺洲立交工程施工图》
2. 《福州市南台大道南段螺洲立交工程地质勘察报告》
3. 《福州市南台大道南段螺洲立交工程施工合同及招标文件》
4. 《市政公用工程质量检验评定标准汇编》
5. 《城市建设标准强制性条文》
6. 《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）
7. 《公路工程施工安全技术规程》（JTJ076-95）
8. 《城市桥梁工程施工与质量验收规范》（CJJ2-2008）
9. 《混凝土结构工程施工及验收规范》（GB50204-2002）
10.《建设工程文件归档整理规范》（GB/T50328-2001）
11.《工程测量规范》（GB50026—2007）
12.《市政桥梁工程质量检验评定标准》（CJJ2-90）
13.《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTGD63-2007)
14. 项目相关单位批准的有关文件等
15. 现场踏勘的实际地质地形情况
第二章 工程概况
2.1工程简介
螺洲立交工程为一座互通立交，它是连接南端螺洲大桥与三环路的大型枢纽工程，为福州市出行的“南大门”；桥梁部分除主线桥外，另还有8条匝道桥，共计7.8公里；道路部分，6条辅道及桥梁基础共有挖方32万方，道路填方28万方，另有6座跨越河道的中小桥；除了这些土建工程内容，电力、排水、交安等设施也均在本合同段内。
桥梁上部结构为预应力混凝土连续箱梁，下部结构桥墩采用椭圆花瓶墩和椭圆柱式墩，基础采用钻孔灌注桩。主线桥标准桥面宽度为25.5米，匝道桥桥面宽度为8.5米或9.5米。
本项目地处水域较多地段，共有18个承台位于水域中。据踏勘的现场实际地形、水文等资料，结合项目成本等因素，水域部分工程拟采用以下几种施工工艺：1.搭建水上钻桩平台及栈桥；2.编织袋围堰施工；3.土石抛填施工。在此基础上，逐步进行后续各项工程施工。
全桥水域中承台的基本情况见 表2-1：水域中承台统计表及图2-1：承台一般构造图
表2-1：承台尺寸统计表
序号
墩号
承台尺寸
承台顶面标高（m）
地面标高(m)
承台底标高（m）
宽（m）
长（m）
高（m）
1
A6
2.3
5.8
2
2.1
2.6
0.1
2
A7
2.3
5.8
2
2.1
2.6
0.1
3
B0
2.5
6.5
2
1.8
2.3
-0.2
4
B1
2.3
5.8
2
2.1
2.6
0.1
5
D5
3.6
8
2.5
2.1
2.6
0.1
6
E14
2.5
6.5
2
2.1
2.6
0.1
7
E28
2.5
6.5
2
2.1
2.6
0.1
8
E29
2.5
6.5
2
2.1
2.6
0.1
9
H12
2.5
6.5
2
1.8
2.3
-0.2
10
H27
2.5
5.8
2
3.16
3.66
1.16
11
H28
2.5
6.5
2
1.8
2.3
-0.2
12
ZL11
12.298
6.5
2
-0.5
2.6
-0.25
13
ZR11
9.603
3
1.8
4.4
2.6
2.6
14
ZL12
3
7.8
2.3
2.1
2.6
-0.2
15
ZR12
13.07
6.5
2
2.1
2.6
0.1
16
ZL27
2.5
6.5
2.3
2.1
2.6
-0.2
17
ZR27
2.5
6.5
2.3
2.1
2.6
-0.2
18
ZL28
2.5
6.5
2.3
2.1
2.6
-0.2
图2-1　承台一般构造图（单位：cm）
承台钢筋采用Φ25、Φ20、Φ16、Φ12、Φ10，承台混凝土采用C30。各桥承台钢筋和混凝土用量见下表：
表2-2 各桥承台工程量表
墩号
钢筋重量(kg)
砼量(m3)
Φ25
Φ20
Φ16
Φ12
Φ10
C30
主线桥左
15320.66
3553.35
7011.23
4975.46
623.27
235.21
主线桥右
8681.41
5538.6
6336.15
3719.14
618.48
202.55
A匝道
4637.06

1348.26
1969.86

53.36
B匝道
5057.93

1496.03
2151.13

59.18
D匝道
4766.99

1364.87
2331.41

72
E匝道
8218.2

2384.7
3498.6

97.5
H匝道
7797.33

2263.93
3317.33

91.68
合计(钢筋以吨计)
54.48
9.09
22.21
21.96
1.24
811.48
2.2工期进度安排
水域中桩基施工完毕后抓紧进行钢板桩围堰的施工，每个钢板桩围堰施工不超过15天，然后进行后续承台施工，一个承台施工不超过15天。
2.3施工条件
2.3.1地形、地貌
拟建场区位于福州市仓山区南台岛螺洲镇鳌山村，地处闽江冲积平原下游。场地为民宅、菜地、果园、河浦等，地形相对平坦，起伏不大，地面罗零高程约在4.80~7.50m之间，河浦地面罗零高程约在0~4.50m之间，F匝道东南为丘陵剥蚀丘及其延伸坡地，主要为冲淤积，冲洪积平原地貌。场地上覆乌龙江古河道冲洪积、河海相冲、淤积层，下伏基岩。
根据钻探揭露，拟建螺州立交工程场地岩土层的分布及其特征自上而下分述如下：
（1）①-1素填土:灰黄，稍湿，松散，主要由以粘性土为主，或以粗中砂为主，厚度约0.40～5.40m。
（2）①-2杂填土：灰黄，松散~稍密，稍湿，以粘性土为主，含碎石块、碎砖块等建筑垃圾。厚度约0.3~5.6m。
（3）①-3耕土：灰色，松散，湿，含植物根茎等，厚0.3~0.8m。
（4）②粘土:灰黄色，可塑为主，湿，含氧化物颗粒，稍有光泽，无摇振反映，干强度中等，韧性中等，粘性一般，本层大部分钻孔分布，层厚0.5~3.3m。
（5）③淤泥：灰色，深灰色，流塑状，饱和，含腐植质，部分地段含少量粉细砂，具腐臭味，摇振反应慢，捻面较光滑，有光泽，干强度及韧性中等，局部相变为淤泥质土。本层局部钻孔缺失，层厚为0.8~27.2m。
（6）④-1粉质粘土：灰黄色，可塑，湿，含氧化物颗粒，稍有光泽，无摇振反映，干强度中等，韧性中等，粘性一般，局部相变为粘土，本层部分钻孔分布，揭示厚度1.8~15.2m。
（7）④-2（含泥）细中砂：浅灰色，浅灰白，饱和，松散-稍密。主要成份以中、细粒石英砂为主，含少量粗粒石英砂，部分地段含少量泥质，磨圆度较差，级配较差，现场
标准贯入试验测试击数 N=6.0~42.0，统计平均击数=16.2。本层部分钻孔分布，厚度3.4~28.9m。
（8）淤泥质土：灰色，软塑状，饱和，含腐植质，具腐臭味，摇振反应慢，捻面较光滑，有光泽，干强度及韧性中等，局部相变为淤泥。本层部分钻孔分布，层厚为1.4~14.0m。
（9）⑥-1粘土：灰黄色，硬塑，湿，含氧化物颗粒，稍有光泽，无摇振反映，干强度中等，韧性中等，粘性一般，局部相变为粉质粘土，本层少量钻孔分布，揭示厚度1.4~16.6m。
（10）⑥-2中砂：浅灰色，浅灰白，饱和，稍密-中密。主要成份以中、粗粒石英砂为主，含少量细粒石英砂，部分地段含少量泥质，磨圆度较差，级配较差，现场标准贯入试验测试击数N=8.0~39.0，统计平均击数=21.8。本层部分钻孔分布，厚度1.3~33.8m。
（11）⑦卵石：稍密~中密，湿，卵石含量约在40﹪~45﹪左右，部分地段相变为圆砾，卵石一般粒径2~4cm，呈次圆—次棱状，母岩为中—微风化花岗岩及凝灰岩类岩石，充填物主要为砾、粗、中粒石英砂及少量泥质，级配较好。现场动力触探试验测试击数N63.5=7.0~29.0，统计平均击数==17.0。本层零星分布，厚度0.9~11.7m。
（12）⑧淤泥：灰色，流塑-软塑状，饱和，含腐植质，具腐臭味，摇振反映慢，捻面较光滑，有光泽，干强度及韧性中等，局部相变为淤泥质土。本层零星分布，层厚为1.2~14.2m。
（13）⑨-1粘土：灰黄色，硬塑为主，湿，含氧化物颗粒，稍有光泽，无摇振反应，干强度及韧性中等，本层零星分布，层厚1.9~14.0m。
（14）⑨-2粗中砂：浅灰色，浅灰白，饱和，中密-密实。主要成份以中、细粒石英砂为主，含少量粗粒石英砂，部分地段含少量砾卵石，磨圆度较一般，级配较差，现场标准贯入试验测试击数N=17.0~42.0，统计平均击数=31.4，含砾卵石段现场动力触探试验测试击数=15.0~33.0，统计平均击数=23.0。本层零星分布，厚度1.9~11.2m。
（15）⑩卵石：灰，稍密-密实，湿，卵石含量约在55%~65%左右，卵石一般粒径3-5cm，少量大于10cm，顶部粗、砾砂含量较高，呈次圆-次棱状，母岩为中-微风化花岗岩及凝灰岩类岩石，充填物主要为砾、粗、中粒石英砂及少量泥质，级配较好。现场动力触探试验测试击数=7.0~60.0，统计平均击数=36.0。仅个别钻孔分布，Q3-2、Q4-2钻孔未揭穿，揭露厚度1.8~22.0m。
（16）⑩-1粗砂：浅灰黄，浅灰白，饱和，密实，主要成份以中、粗粒石英砂，含少量砾卵石，磨圆度较好，级配一般，为⑩卵石中夹层，现场标准贯入试验测试击数N=30.0~41.0，统计平均击数=36.0。仅个别钻孔分布，厚度2.6~6.7m。
（17）⑾残积粘性土：褐黄色，可塑为主，很湿，为花岗岩（花岗片麻岩）风化残积形成，不均匀，含有砂砾，具有遇水易软化性，局部地段相变为残积砂质粘性土，在E26钻孔33.8—37.29m处夹有碎块状强风化花岗岩，现场标准贯入试验测试击数N=19.0~35.0，统计平均击数=24.5.本层在零星分布，厚度1.0~7.3m。
（18）⑿-1砂土状强风化花岗岩：浅灰色，硬，具原岩结构，岩芯破碎，呈砂土状，用手可掰断，大部分矿物已明显风化，风化裂隙发育，无法取出较完整岩芯。岩性主要为花岗岩，局部为花岗片麻岩。现场N标贯测试击数大于50击。岩石坚硬程度属软岩，岩体完整程度属破碎，岩体基本质量等级属V类，本层大部分钻孔分布，厚度0.5~41.5m，在A6、A7、E21、E23、Z18、Z19-2段含有碎块状强风化花岗岩残留体，在E25段含有中风化花岗岩残留体，具体分布位置及厚度详见《工程地质坡面图》。
（19）⑿-2碎块状强风化花岗岩：浅灰色，硬，具原岩结构，岩芯破碎，呈碎块状，用手可掰断，大部分矿物已明显风化，风化裂隙发育，无法取出较完整岩芯。岩性主要为花岗岩，局部为花岗片麻岩。合金钻头可钻进岩石坚硬程度属较硬岩，岩体完整程度属破碎，岩体基本质量等级属Ⅳ类。本层大部分钻孔有分布，Q3-2、Q4-2钻孔为揭露，E22、F7、G3钻孔未揭穿，厚度0.6~40.4m。在G1、G2、G3段含有中风化花岗岩残留体，具体分布位置及厚度详见《工程地质剖面图》。
（20）中-微风化花岗岩：浅灰，坚硬，岩芯呈短柱状，锤击声脆，不易击碎，可见一些风化裂隙。岩性主要为花岗岩，局部为花岗片麻岩。岩石坚硬程度分类属较硬~坚硬岩，岩体完整程度为较完整，岩体基本质量等级属Ⅱ~Ⅲ类。本层仅Q3-2、Q4-2、E22、F7、G3钻孔未揭露，均未揭穿，控制厚度3.0~8.0m。
根据上诉地层情况来看，该场地地层在水平及垂直向变化均较大，均匀性较差，属于不均与地基，各土层分布规律及相互间关系详见工程地质剖面图。剖面图上给出的标贯击数均为现场实测值（未经杆长修正）。根据本次勘察揭示，基岩内未发现有临空面、洞穴、破碎岩体及软弱夹层存在。
2.3.2水文条件
(1）水文条件
螺洲立交工程位于帝封江、乌龙江、白湖港河的交汇处，主要灾害性天气为台风和短时间强降雨。桥址区最大河宽约60m，涨落潮时水流缓慢，河床较稳定，有淤积，最大水深约3.5m，最大流量约50m3/s，历年最高洪水位约在罗零高程6.5m。现有河浦最高潮水位标高约在4.5m，最低潮水位标高约在2.6m，年变化幅约2~3m。
（2）地下水类型及埋藏条件
场地地下水类型为浅部填土中上层滞水，砂土及卵石层层中的孔隙承压水（局部为潜水）以及不同风化程度岩层中的孔隙-裂隙承压水。
a. 上层滞水：主要赋存于①填土中，水量较少，受大气降水及地表水渗流影响。勘察期测得地下水埋深0-1.8m，水位变化于罗零高程3.80-6.80m之间，水量稀少。经调查，年变化幅度约在2.0m。
b. 孔隙承压水（局部为潜水）：主要赋存于④-2（含泥）细中砂、⑥-2中砂、⑨-2粗中砂及卵石层中，透水性强，具连通性，主要受侧向及垂直补给，水量较大。采用套管止水法测得④-2（含泥）细中砂孔隙承压水的水位罗零高程约在0.6~22.5m。
c. 盐城孔隙-裂隙承压水：赋存于⑾残积粘性土层及以下的强、中-微风化花岗岩构造裂隙中。由于风化程度不同，风化孔隙裂隙率和连通性差异较大，其透水性具不均匀性，总体透水性较弱，富水性也较弱。
地下水一般从地势高往地势低排泄，外业钻探结束后，经量测，场地地下水稳定水位约在罗零高程3.80~6.80m，主要为上层滞水，年变化幅度约在2.0-3.0m左右，3-5年地下水最高水位约为罗零高程6.50m。
2.3.3 气象条件
福州位于东南沿海，介于北纬⑾25°20′~26°30′，东经118°40′~120°之间。境内地势由西北向东南倾斜，西北部分别为戴云山脉和鹭峰山脉的延伸部分，为中低山地，东南部为福州盆地和沿海冲积平原。
本地区属亚热带海洋性季风气候，温和湿润、雨量充沛、光热丰富。年平均气温 19.3°C以上，1月份平均气温10°C以上，7月份平均气温28.7°C。年日照时数在2000小时以上。每年5~6月为雨季，月最高雨日18天，年平均雨天149天，多年平均降雨量1359.6mm；年最大降雨量2074.6mm，月最大降雨量613.1mm，日最大降雨量170.9mm。历年地面平均风速为2.7m/s，全年主导风向为静风（C），其频率20.2%，次主导风向为东南风，频率14.5%；台风影响发生在5月中旬至11月中旬，7月中旬至9月下旬为盛行期，占全年出现次数的80%，年均5.4次，受台风影响平均风速和极大风速均达12级，持续时间分别为5小时23分和15小时30分，风向NE。多年平均气温19.6°C，历年极端最高气温39.9°C，历年最低气温-1.7°C；平均雾日为22.4天，最高达68天。
2.3.4 桥位基础总体平面布置图
桥位基础总体平面布置图如图：

图2.2.4：桥位基础总体平面布置图
第三章 施工方法
3.1钢板桩围堰施工工艺
主线桥及匝道桥部分区域地层易塌，根据实际地层情况，对于部分易塌区域承台可以采用钢板桩施工,中小桥采用先搭设水上平台再采用钢板桩围堰进行承台的施工，桩顶标高根据实际地面标高控制，承台经打设钢板桩后，亦为明挖承台，承台侧模采用可周转侧模，底模采用砼垫层。
3.1.1钢板桩施工流程
拔除钢板桩，进入下一道工序循环
承台基坑开挖
桩头处理及桩基检测
抽水、浇注砼垫层

钢筋绑扎
检查签证
场地整平、放线
钢板桩施打
清理钢板桩
设置内支撑
钢筋加工
原材料检验
混凝土生产、输送
原材料检验，配合比审查.
浇筑承台混凝土

图3-1 钢板桩施工流程图
3.1.2施工准备
将场地整平、放线后，直接进行钢板桩插打施工。钢板桩围堰施工前必须按程序要求进行技术交底。
3.1.2.1机械配置
本工程拟投入的主要机械设备:
序号
设备名称
设备型号
设备状态
单位
数量
1
混凝土泵送车

良好
台
2
2
装载机

良好
台
1
3
自卸汽车

良好
台
2
4
挖掘机

良好
台
1
5
砼罐车

良好
台
1
6
汽车吊

良好
台
1
3.1.2.2人员配置
本工程拟投入的主要劳动力：
序号
工种
人数
备注
1
副经理
1

2
工程技术人员
2

3
质检员
1

4
安全员
1

5
测量员
4

6
试验员
1

7
施工领班
2

8
普工
8

9
环保员
1

3.1.3钢板桩设计
根据现场实际情况，现采用钢板桩围堰施工的承台分以下几类情况：
1、位于河道内，上部涨潮后有约3.5m深的水，下部承台所处地层为淤泥；取承台底标高为0m进行计算：

图3-2 位于河道内承台钢板桩围堰立面布置示意图
（1）计算依据：根据地质勘探资料,淤泥的容重γ=16.31KN/m3，查表，淤泥内摩擦角为Φ=10.16°，粘聚力c=11.85KN/m2。
（2）荷载计算：板桩外侧按河床底以上水压力、河床底淤泥层土压力两种情况考虑，内侧分桩前淤泥层压力和内支撑两种情况考虑，如图3-3所示。

图3-3：钢板桩所受压力示意图
①作用在单位延米钢板桩上主动土压力如下：
a、3米处的水压力
Pa1=γ0h1=10*3.5=35kN/m
b、3米以下的主动土压力
按郎金理论，主动土压力系数Ka=tg2(45°-Φ/2)= tg2(45°-11.85°/2)=0.7
0米处的主动土压力为：Pa2= Pa1+γ1h2Ka=35+16.31*3*0.7=69.25kN/m
-8米处的主动土压力为：Pa3= Pa2+γ1h3Ka=69.25+16.31*8*0.7=160.59kN/m
c、则总的主动压力为：Ea=ΣEa=E1+ E2+ E3+ E4 +E5 =Pa1h1/2+(Pa2-Pa1)h2/2+(Pa3-Pa2)h3/2+Pa1h2+Pa2h3 =1134Kn/m
如图3-4所示：

图3-4：钢板桩主动压力示意图
②作用在单位延米钢板桩上被动土压力如下：
按郎金理论，被动土压力系数Kp=tg2(45°+Φ/2)= tg2(45°+11.85°/2)=1.43
则被动土压力为：Ep=γ1h32Kp/2=16.31*82*1.43/2=746kN
③由于Ea>Ep，故必须在钢板桩中增加支撑。
考虑到涨潮时围堰内外水位高差较大，故采用双层支撑，支撑中心标高分别为为3m、6m。
对承台（长2.5m×宽6.5m×高2.5m）钢板桩围堰内部支撑分析（如图3-5）。
a.标高为6.5m的支撑，杆件3受力最大。

图3-5：钢板桩围堰支撑示意图
杆件3轴心受压，则：L=（3+3.5）/2=3.25m；h1’=(h1+h2/3)=0+3.5/2=1.75m
F=γh1’/2*h1’*L=(10*1.75)/2*1.75*3.25=49.8KN
合力为F合=F/sinα=49.8*3.16=157.4kN
选取支撑材料为工字钢I30a，A=61.254cm-2，Ix=8950cm-4
σ= F合/A=157.4*103/(61.254*10-4)=25.7MPa< [σ]=215MPa
杆件3满足要求。
杆件1产生的挠度最大：
q=F/L=49.8/3.25=15.3kN/m
l=3.5m
则f=5ql4/(384EI)=5*15.3*3.54*103/(384*210*109*8950*10-8)=1.6mm<[f]=l/250=14mm(钢结构设计规范)满足要求。
b、标高为3m的支撑：
杆件3轴心受压，则：L=（3+3.5）/2=3.25m；h2’=(h1+h2/3)=3.5/2+3/2=3.25m
F=（γ0h2’h2’ +γ1h1h1/4） /2 *L
=(16.31*1.75*1.75+10*3.25*3.25)/2*3.25=231.3KN
合力为F合=F/sinα=231.3*3.16=731kN
选取支撑材料为工字钢I30a，A=61.25cm-2，Ix=8950cm-4
σ= F合/A=731*103/(67.05*10-4)=119.3MPa< [σ]=215MPa
杆件3满足要求。
杆件1产生的挠度最大：
q=F/L=231.3/3.25=77.8kN/m
l=3.5m
则f=5ql4/(384EI)=5*71.2*3.54*103/(384*210*109*11075.525*10-8)=7.4mm<[f]=l/250=14mm 满足要求。
由于在围堰中增加有支撑，故不需验算单根钢板桩的竖向抗弯性能。
③围堰内坑底涌砂安全检算
如图3-6-b所示，基坑内抽水后水头差为h’，由此引起的水渗流，其最短流程为紧靠钢板桩的h1+h2，故在此流程中，水对土粒渗透的力，其方向应是垂直向上。现近似地以此流程的渗流来检算坑底的涌砂问题，要求垂直向上的渗透力不超过土在水中的密度，故安全条件如公式所示：

图3-5
Ksiρw=Ksh’/(h1+h2)×ρw≤ρb
式中：Ks—安全系数；
i—水力梯度；
ρw、ρb—分别为水的密度及土在水中的密度，g/cm3
ρb=(G-1)(1-n)其中G为土粒的比重；n为土的孔隙率以小数计。
淤泥：
土层按均质土层计算，其中h’=6.5m、h1=11m、h2=8m、G=2.65g/cm3(取自《螺洲立交工程岩土工程勘察报告》——地基土层物理力学性质指标表淤泥土粒比重标准值)、安全系数取1.4:
Ksiρw=1.4×6.5/(11+8)=0.48
ρb=ρb=(G-1)(1-n)=(2.65-1)(1-0.6)=0.66
0.48<0.66
满足要求。
淤泥质土：
土层按均质土层计算，其中h’=6.5m、h1=11m、h2=8m、G=2.65g/cm3(取自《螺洲立交工程岩土工程勘察报告》——地基土层物理力学性质指标表淤泥质土粒比重标准值)、安全系数取1.4:
Ksiρw=1.4×6.5/(11+8)=0.48
ρb=ρb=(G-1)(1-n)=(2.65-1)(1-0.83)=0.97
0.48<0.97 满足要求。
2、部分地下水位高的承台，承台所处地层为淤泥或粉质粘土。取承台底标高为0m进行计算：

图3-6 位于地下水位高处承台钢板桩围堰立面布置示意图
（1）计算依据：根据地质勘探资料,淤泥的容重γ=16.31KN/m3，内摩擦角为Φ=10.16°，粘聚力c=11.85KN/m2；粉质粘土的容重γ=19.32KN/m3，内摩擦角为Φ=16.77°，粘聚力c=40.38KN/m2。
（2）荷载计算：板桩外侧按河床底以上水压力、河床底淤泥层土压力两种情况考虑，内侧分桩前淤泥层压力和内支撑两种情况考虑，如图3-7所示。

图3-7：钢板桩所受压力示意图
土层为淤泥：
①作用在单位延米钢板桩上主动土压力如下：
a、-4.5米的主动土压力
按郎金理论，主动土压力系数Ka1=tg2(45°-Φ/2)= tg2(45°-10.16°/2)=0.7
0米处的主动土压力为：Pa1=γ1（h1+h2）Ka1=16.31*(4+4.5)*0.7=97kN/m
b、-4.5米处的水压力
Pa2=γ0(h1’+h2)=10*(3.5+4.5)=80kN/m
c、则总的主动压力为：Ea=ΣEa=E1+ E2 =Pa1(h1+h2)/2+Pa2(h1’+h2)/2 =780.96kN/m
如图3-8所示：

图3-8：钢板桩主动压力示意图
②作用在单位延米钢板桩上被动土压力如下：
按郎金理论，被动土压力系数Kp=tg2(45°+Φ/2)= tg2(45°+10.16°/2)=1.43
则被动土压力为：Ep=γ1h32Kp/2=16.31*4.52*1.43/2=236kN
③由于Ea>Ep，故必须在钢板桩中增加支撑。
支撑中心标高为2m。
对承台（长2.5m×宽6.5m×高2.5m）钢板桩围堰内部支撑分析（如图3-9），杆件3受力最大。

图3-9：钢板桩围堰支撑示意图
杆件3轴心受压，则：L=（3+3.5）/2=3.25m；h=(h1+h2/2)=2+2/2=3m
F1=γ1h/2*h*L=(16.31*2)/2*2*3.25=106KN
F2=γ0h/2*h*L=(10*2)/2*2*3.25=64kN
F=F1+F2=170kN
合力为F合=F/sinα=170*3.16=537.2kN
选取支撑材料为工字钢I30a，A=61.254cm-2，Ix=8950cm-4
σ= F合/A=537.2*103/(61.254*10-4)=87.7MPa< [σ]=215MPa
杆件3满足要求。
杆件1产生的挠度最大：
q=F/L=233.6/3.25=52.3kN/m
l=3.5m
则f=5ql4/(384EI)=5*52.3*3.54*103/(384*210*109*8950*10-8)=5.4mm<[f]=l/250=14mm满足要求。
土层为粉质粘土：
①作用在单位延米钢板桩上主动土压力如下：
a、-4.5米的主动土压力
按郎金理论，主动土压力系数Ka1=tg2(45°-Φ/2)= tg2(45°-16.77°/2)=0.55
0米处的主动土压力为：Pa1=γ1（h1+h2）Ka1=19.32*(4+4.5)*0.55=90.3kN/m
b、-4.5米处的水压力
Pa2=γ0(h1’+h2)=10*(3.5+4.5)=80kN/m
c、则总的主动压力为：Ea=ΣEa=E1+ E2 =Pa1(h1+h2)/2+pa2(h1’+h2)/2 =1452kN/m
如图所示：
②作用在单位延米钢板桩上被动土压力如下：
按郎金理论，被动土压力系数Kp=tg2(45°+Φ/2)= tg2(45°+16.77°/2)=1.8
则被动土压力为：Ep=γ1h32Kp/2=19.32*4.52*1.8/2=352kN
③由于Ea>Ep，故必须在钢板桩中增加支撑。
支撑中心标高为2m。
对承台（长2.5m×宽6.5m×高2.5m）钢板桩围堰内部支撑分析（如图6），杆件3受力最大。
杆件3轴心受压，则：L=（3+3.5）/2=3.25m；h=(h1+h2/2)=2+2/2=3m
F1=γ1h/2*h*L=(19.32*2)/2*2*3.25=125.6KN
F2=γ0h/2*h*L=(10*2)/2*2*3.25=64kN
F=F1+F2=190kN
合力为F合=F/sinα=190*3.16=600.4kN
选取支撑材料为工字钢I30a，A=61.254cm-2，Ix=8950cm-4
σ= F合/A=600.4*103/(61.254*10-4)=98MPa< [σ]=215MPa
杆件3满足要求。
杆件1产生的挠度最大：
q=F/L=190/3.25=58.5kN/m
l=3.5m
则f=5ql4/(384EI)=5*58.5*3.54*103/(384*210*109*8950*10-8)=6.1mm<[f]=l/250=14mm满足要求。
由于在围堰中增加有支撑，故不需验算单根钢板桩的竖向抗弯性能。
3、特殊尺寸的承台钢板桩围堰支撑验算（5.6m*2.3m*2m的承台由于与6.5m*2.5m*2.3m的尺寸相差不大，按后者支撑形式增加支撑）
（1）尺寸为9.603m*3m*1.8m的承台(7.8*3m*2.3m)
由于在河道中，故按情况1进行验算。
a、标高为6.5m的支撑
杆件3受力最大。

图3-10：钢板桩围堰支撑示意图
杆件3轴心受压，则：L=（4+4.6）/2=4.3m；h1’=(h1+h2/3)=0+3.5/2=1.75m
F=γh1’/2*h1’*L=(10*1.75)/2*1.75*4.3=65.8KN
合力为F合=F/sinα=65.8*2.848=187.4kN
选取支撑材料为工字钢I30a，A=61.254cm-2，Ix=8950cm-4
σ= F合/A=187.4*103/(61.254*10-4)=30.6MPa< [σ]=215MPa
杆件3满足要求。
杆件1产生的挠度最大：
q=F/L=65.8/4.3=15.3kN/m
l=4.6m
则f=5ql4/(384EI)=5*15.3*4.64*103/(384*210*10-9*8950*10-8)=3.6mm<[f]=l/250=18.4mm满足要求。
b、标高为3m的支撑：
杆件3受轴心压力最大。

图3-11：钢板桩围堰支撑示意图
杆件3轴心受压，则：L=（4.1+4.4）/2=4.25m；h2’=(h1+h2/3)=3.5/2+3/2=3.25m
F=（γ0h2’h2’ +γ1h1h1/4） /2 *L
=(16.31*1.75*1.75+10*3.25*3.25)/2*4.25=330.6KN
合力为F合=F/sinα=330.6*2.91=962kN
选取支撑材料为工字钢I30a，A=61.25cm-2，Ix=8950cm-4
σ= F合/A=962*103/(61.25*10-4)=157.1MPa< [σ]=215MPa
杆件3满足要求。
杆件1产生的挠度最大：
q=F/L=330.6/4.25=77.8kN/m
l=4.6m
则f=5ql4/(384EI)=5*77.8*3.54*103/(384*210*109*8950*10-8)=8.1mm<[f]=l/250=17mm 满足要求。
由于在围堰中增加有支撑，故不需验算单根钢板桩的竖向抗弯性能。
（2）尺寸为13.07m*6.5m*2m的承台(12.298m*6.5m*2m)
由于在河道中，故按情况1进行验算。
标高为3米的支撑（由上述计算可知，标高为6.5米的支撑受力很小，故在此省去）：
杆件3受轴心压力最大。

图3-12：钢板桩围堰支撑示意图
杆件3轴心受压，则：L=（5+6.1）/2=5.55m；h2’=(h1+h2/3)=3.5/2+3/2=3.25m
F=（γ0h2’h2’ +γ1h1h1/4） /2 *L
=(16.31*1.75*1.75+10*3.25*3.25)/2*5.55=431.7KN
合力为F合=F/sinα=431.7*2.7=1165.6kN
选取支撑材料为工字钢I30a，A=61.25cm-2，Ix=8950cm-4
σ= F合/A=1165*103/(61.25*10-4)=190MPa< [σ]=215MPa
杆件3满足要求。
杆件1产生的挠度最大：
q=F/L=431.7/5.55=77.8kN/m
l=4.6m
则f=5ql4/(384EI)=5*77.8*3.54*103/(384*210*109*8950*10-8)=8.1mm<[f]=l/250=17mm 满足要求。
由于在围堰中增加有支撑，故不需验算单根钢板桩的竖向抗弯性能。
4、围堰内坑底涌砂安全检算
如图3-5-a所示，土层按均质土层计算，其中h’=3.5m、h1=8.5m、h2=4.5m、G=2.75g/cm3、安全系数取1.4:
Ksiρw=1.4×3.5/（8.5+4.5)=0.38
ρb=ρb=(G-1)(1-n)=(2.65-1)(1-0.6)=0.66
0.38<0.66
满足要求。
淤泥质土：
土层按均质土层计算，其中h’=6.5m、h1=11m、h2=8m、G=2.75g/cm3、安全系数取1.4:
Ksiρw=1.4×3.5/(8.5+4.5)=0.38
ρb=ρb=(G-1)(1-n)=(2.65-1)(1-0.83)=0.97
0.38<0.97
满足要求。
3.1.4钢板桩围堰施工
(1)钢板桩
新钢板桩验收时,应备有出厂合格证。机械性能和尺寸符合规范要求。经整修或焊接后的钢板桩，应用同类型的钢板桩作锁口通过试验检查。验收或整修后的钢板桩，应分类、编号、登记存放。锁口内不得积水。钢板桩接长应以等强度焊接。
（2）钢板桩的运输
对于处理好的钢板桩，在堆存、搬运起吊时，不得损坏锁口和由于自重而引起变形。钢板桩采用汽车或船只运输。
(3)钢板桩清理
钢板桩运到工地后，需进行清理。清除锁口内杂物(如电焊瘤渣、废填充物等)，对缺陷部位加以整修。
锁口检查的方法：用一块长约2米的同类型、同规格的钢板桩作标准，将所有同型号的钢板桩作锁口通过检查。检查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。对于检查出的锁口扭曲及“死弯”进行校正。
为确保每片钢板桩的两侧锁口平行，同时尽可能使钢板桩的宽度都在同一宽度规格内。需要进行宽度检查，方法是：对于每片钢板桩分为上中下三部分用钢尺测量其宽度，使每片桩的宽度在同一尺寸内，每片相邻数差值以小于1cm为宜。对于肉眼看到的局部变形可进行加密测量。对于超出偏差的钢板桩应尽量不用。
对于桩身残缺、残迹、不整洁、锈皮、卷曲等都要做全面检查，并采取相应措施，以确保正常使用。
锁口润滑及防渗措施。对于检查合格的钢板桩，为保证钢板桩在施工过程中能顺利插拔，并增加钢板桩在使用时防渗性能。每片钢板桩锁口都须均匀涂以混合油，其体积配合比为黄