钢板桩设计.doc

钢板桩围堰的设计与施工

中铁十五局集团第七工程有限公司 李建设 周叶飞 王继东

摘 要：目前，对于钢板桩围堰的设计主要是沿用《公路桥涵施工手册》和教科书中的经验算法。由于经验算法带有很大的近似性，并不一定能够真实反映钢板桩围堰的实际受力状况，有时会出现较大的偏差，给围堰的使用带来很多不安全因素。在龙口傍海铁路大桥施工中，为避免出现较大的变形，在对钢板桩围堰设计时采用了理论算法。经实践检验，理论算法能够较为精确的反映围堰的实际受力状况，对于合理设置内支撑和减小封底厚度起到了重要的保证作用。
关键词：钢板桩围堰 设计 施工
1.工程概况
傍海大桥位于山东省龙口市龙口经济开发区内，为跨越华龙电厂一、二、三期工程及拟建四期工程进水前池而设（进水前池为电厂海水泵房的进水池），桥跨处另一侧海域为海参养殖场，桥长194.44m，设计为钻孔灌注桩基础和矩形承台、T型桥台和圆端形桥墩，上部结构为11孔16m低高度预应力混凝土梁。
2.钢板桩围堰的设计
2.1依据设计图纸要求：大桥承台尺寸为：0#~10#墩台为5.6m×5.6m×2.5m（长×宽×高），11#台为8.9m×5.6m×2.5m底部设计有8.0m×8.0m×3.5m的封底砼；最高潮水位2.2m,最低潮水位-0.3m,最大水流速度V=1.50m/s,平均水深为4.5m（计算时按最高水位时水深6m）；承台顶高程为－4.87m～－5.27m，海底面高程为－1.1m～－4.9m；桥址范围内地层为第四系全新统海相沉积细砂、中砂及冲积粘土、粉质粘土、中、粗砂,地表为淤泥。
2.2结合海底地质情况及建设单位工期要求,拟采用日本产富士40型钢板桩进行围堰施工，桩长12m，宽度为40cm，厚度为18cm，单重78kg／m。围堰顶面标高为2.7m，高出最高水位50cm，围囹尺寸为8m×8m（其中11#台围囹尺寸为8m×11.2m）。为确保整个围囹的刚度和稳定性，竖向设立三层支撑，间距2.5m；每层支撑的周边导梁采用双I25工字钢卧放，在四角增设四角“八”字撑，焊接[20槽钢做牛腿把内支撑固定在钢板桩上（围堰设计图如下图）。
钢板桩围堰平面图
钢板桩围堰立面图

3.钢板桩围堰的检算
钢板桩主要承受水压力（静水压力与动水压力）及土压力（外侧为主动土压力，内侧为被动土压力），为简化且偏于安全计算,只考虑淤泥质亚粘土层(不透水层)土压力，土压力按朗金理论计算。
围囹内的三道内支撑分别于围堰顶部2.2m标高(即最高水位处)设一道内支撑,承台底部铺筑30cm厚C25混凝土垫层,垫层底面标高即吹填砂顶面标高为2.5m。围堰内抽水填砂标高2.50m时且在最高潮水位6.0m时，钢板桩为最不利受力状况。
1.静水压力：静水压力Pj=γH=10H(KN/m)=60kPa
2.动水压力：因该桥位处电厂泵房进水池前，水流较为湍急，所以作用在围堰的动水压力为水流动时对围堰产生的流水压力：
(a)
式中
k——系数，（槽型钢板桩围堰取1.8～2.0，此处取2.0）
H——水深（m）,此处取最高水位时水深即6.0m
B——钢板桩围堰的计算宽度，取B=10m
γ——水的容重，取10.0kN/m3
V——流速，1.5m/s
g ——重力加速度，9.81m/s2
将各量值代入式(a)，计算得流水压力为：Pd =124kN。
3.土压力：根据朗金理论，钢板桩外侧的主动土压力和内侧的被动土压力的计算公式（兰金公式）
（b）
（c）
式中，q为地面均载，当为透水土时，取0；γ为土的容重，应注意水中土的容重变化；z为土的深度；φ为土的内摩擦角；c为土体的内聚力。
在计算时偏于安全，主动土压力不考虑土的内聚力的影响，即取c=0，利用式(b)和式(c)可计算出不同土深的土压力的分布。
3.1钢板桩入土深度计算
按浅埋法计算钢板桩入土深度t，即钢板桩外侧主动压力（主动土压力和动、静水压力的合力）与内侧被动压力对内支撑的力矩平衡来确定钢板桩入土深度。被动压力计算时按1.25安全系数考虑。
由Mp/1.25=Ma得出钢板桩最小入土深度为h=2.4m。
钢板桩入土深度取最小入土深度1.5倍，即t=1.5h=3.6m，取4m。
因此钢板桩长度为2.7-(-5.27-4)=11.47m(取标准件长度12m)。
3.2围堰整体稳定验算
钢板桩围堰的整体性仅表现在围堰在动水压力作用下的抗倾覆能力。因动水压力与钢板桩入土深度范围内所受的土压力相平衡，所以钢板桩围堰底部嵌入海底面以下达4m之多，在动水压力作用下所能承受的土压力要比动水压力的多，故可不必验算，其整体稳定性应能得到足够的保证（经实践证明可行）。
4.钢板桩围堰施工
4.1施工工艺流程
测量施工放样 插打定位管桩 安装围囹（第一道内支撑） 第一根定位桩插打 钢板桩分组插打 钢板桩合拢插打 止水、抽水 分别安装第二、三道内支撑 高压射水吸泥清基 凿桩、验桩 垫层砼施工 承台、墩柱施工 拆除围囹、拔除钢板桩
4.2施工注意事项
4.2.1 施工过程中水位的变化对围堰结构受力影响十分巨大，因此施工过程中应密切注意海水的潮汐变化，当超过规定的数值时，应及时向围堰内补水，保持水头高差不超过设计值。
4.2.2 插打钢板桩时必须备有可靠的导向设备，以保证钢板桩的垂直沉入。如果钢板桩垂直度较好时，一次将桩打到设计深度；如果钢板桩变形较大，则先将全部钢板桩逐根或逐组插打到稳定深度后，然后再依次打入至设计深度。插打的顺序一般自上游分两侧插向下游合拢（两侧插打数量大致相等，最多允许相差8组）。
4.2.3 在施工过程中，密切观察钢板桩内支撑的变化，并及时加固，防止钢板桩受压变形；另外在潮水流动方向设分水板以减少水流冲击力，确保在施工过程中钢板桩围堰的稳定和安全。
4.2.4 钢板桩项达到设计标高时的平面位置偏差不得大于20 cm。在插打过程中，应随时检查其平面位置是否正确，桩身是否垂直，发现倾斜应立即纠正或拨起重插。每次插打完数片后，用短钢筋头将钢板桩点焊固定于内支撑上，直到围堰合拢。
4.2.5围囹与钢板桩之间、与斜支撑之间均为焊接，并确保焊接质量；钢板与围囹之间的凹口用木楔塞紧；凸板如有变形与围囹工字钢间有间隙则应补焊钢板（或型钢）；特别应重视围堰四角的加固焊接不得有松动。
4.2.6为便于拔除钢板桩，浇筑垫层砼时，在钢板桩上用油毛毡把混凝土与钢板桩隔开。
4.2.7钢板桩拔除前向围堰内灌水，使堰内水位高于或平衡于围堰外水位。拔桩时从下游开始拔除钢板桩，振动锤振动钢板桩松动后再徐徐拔出钢板桩。
5.结束语
钢板桩围堰在傍海大桥水中承台施工中得到成功的应用，实践证明用理论计算法进行钢板桩围堰的设计能够较为真实地反映钢板桩的实际受力状态，从而具有较大的安全性。采用逐层抽水加固的施工方案较为便捷，在钢板桩围堰堵漏后，围堰内基本处于无水状态，完全按照陆地承台施工工艺施作，不仅不需要浇筑水下封底砼，而且还确保了承台的施工质量，有效加快了施工进度，节约了施工成本。

合同管理制度

1 范围
本标准规定了龙腾公司合同管理工作的管理机构、职责、合同的授权委托、洽谈、承办、会签、订阅、履行和变更、终止及争议处理和合同管理的处罚、奖励；
本标准适用于龙腾公司项目建设期间的各类合同管理工作，厂内各类合同的管理，厂内所属各具法人资格的部门，参照本标准执行。
2 规范性引用
《中华人民共和国合同法》
《龙腾公司合同管理办法》
3 定义、符号、缩略语
无
4 职责
4.1 总经理：龙腾公司经营管理的法定代表人。负责对厂内各类合同管理工作实行统一领导。以法人代表名义或授权委托他人签订各类合法合同，并对电厂负责。
4.2 工程部：是发电厂建设施工安装等工程合同签订管理部门；负责签订管理基建、安装、人工技术的工程合同。
4.3 经营部：是合同签订管理部门，负责管理设备、材料、物资的订购合同。
4.5 合同管理部门履行以下职责：
4.5.1 建立健全合同管理办法并逐步完善规范；
4.5.2 参与合同的洽谈、起草、审查、签约、变更、解除以及合同的签证、公证、调解、诉讼等活动，全程跟踪和检查合同的履行质量；
4.5.3 审查、登记合同对方单位代表资格及单位资质，包括营业执照、经营范围、技术装备、信誉、越区域经营许可等证件及履约能力（必要时要求对方提供担保），检查合同的履行情况；
4.5.4 保管法人代表授权委托书、合同专用章，并按编号归口使用；
4.5.5 建立合同管理台帐，对合同文本资料进行编号统计管理；
4.5.6 组织对法规、制度的学习和贯彻执行，定期向有关领导和部门报告工作；
4.5.7 在总经理领导下，做好合同管理的其他工作，
4.6 工程技术部：专职合同管理员及材料、燃料供应部兼职合同管理员履行以下职责：
4.6.1 在主任领导下，做好本部门负责的各项合同的管理工作，负责保管“法人授权委托书”；
4.6.2 签订合同时，检查对方的有关证件，对合同文本内容依照法规进行检查，检查合同标的数量、金额、日期、地点、质量要求、安全责任、违约责任是否明确，并提出补充及修改意见。重大问题应及时向有关领导报告，提出解决方案；
4.6.3 对专业对口的合同统一编号、登记、建立台帐，分类整理归档。对合同承办部门提供相关法规咨询和日常协作服务工作；
4.6.4 工程技术部专职合同管理员负责收集整理各类合同，建立合同统计台帐，并负责