钢板桩设计计算及施工方案
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2、打桩设备 拟采用 Z550 型液压振动沉桩机，作为沉设钢板桩的主要动力。投入钢板桩
打拔桩机 1 台用于施工。打拔桩机为挖掘机加液压高频振动锤改装而成，激振
力 220kN。 四、钢板桩设计方案 现对承台钢板桩围堰设计进行计算如下： 1、为保证设计安全，取土的重度选为：20KN/m3，内摩擦角选为Φ=25°。 2、单支撑钢板桩计算
支撑层数和间距的布置是钢板桩施工中的重要问题，根据现场的支撑材料 和开挖深度，我们采取在钢板桩内侧加一层围檩并设置支撑，按单支撑进行钢 板桩计算。围堰采用 WUR13 型冷弯钢板桩，W=1346cm3，[f]=350Mpa。 3、土的重度为：20KN/m3，内摩擦角Ф=25° 4、距板桩外 1.5m 均布荷载按 20KN/ m2 计。基坑开挖深度 5.5m.
钢板桩平面布置、板桩类型选择，支撑布置形式，板桩入土深度、基底稳 定性设计计算如下： (1)作用于板桩上的土压力强度及压力分布图
Ka=tgа（45°-φ/2）= tgа（45°-25/2）=0.49 Kp= tgа（45°+Ф/2）= tgа（45°+25/2）=2.05 板桩外侧均布荷载换算填土高度 h1，
2、钢板桩施工的顺序 施工流程: 根据施工图及高程，放设沉桩定位线→实施表层回填矿渣土剥离→
根据定位线控设沉桩导向槽→整修加固施工机械行走道路及施工平台→沉设钢板桩 →将钢板桩送至指定标高→焊接围檩支撑→挖土→施工承台、墩身及顶帽→填土→ 拔除钢板桩。 3、钢板桩的检验、吊装、堆放
⑴钢板桩的检验 钢板桩运到工地后，需进行整理。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。 ①锁口检查的方法：用一块长约 2m 的同类型、同规格的钢板桩作标准，将所有 同型号的钢板桩做锁口通过检查。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。 ②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 1 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。 ③钢板桩的其它检查，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。 ④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，其体积配合比为黄油：干膨润土：干锯沫＝5：5：3。 ⑵钢板桩吊运
3 6[f]w
h=
rka
3 63501346105
=
2 01 03 0.4 9
=306cm
钢板桩 内支撑
封底砼
=3.06m h1=1.11h=1.11×3.06=3.4m
h2=0.88 h =0.88×3.06=2.69m 根据具体情况，确定采用图 5-44 的形式布置。 支撑间距:S1=0.475×4+0.16×（0.34×4+0.12）=2.13m S2=0.525×4-0.16×（0.34×4+0.12）=1.87m （3）WUR13 型冷弯钢板桩厚度以 0.36m 计，围檩以 10m 长计， 围檩受力计算如下: 围檩采用 2I40a 工字钢，翼板间每隔 1m 采用钢板满焊连接，形成半封闭箱型结 构。钢材屈服强度值 fy=235N/mm2，钢材抗压强度设计值 f=215N/mm2。2I40a 工 字钢惯性矩/静力矩（Ix /Sx）=68.2cm，截面模数=2180cm3。 a.支承力： 18.8×0.49×2.13×（2.13+1.87）/2=78.49kN/m
钢板桩设计计算及施工方案
一、工程概况 本工程深基坑为电梯井处基坑施工，承台尺寸为 4 个 7600×4500 ㎜、2 个
17300×7150 ㎜，开挖深度为 5.5 米；拟采用 WUR13-575 型(宽度：575mm、高度： 360mm、厚度 10mm、断面积：165Cm2/m、每桩单重：74.5Kg/m、每米桩身 129.5Kg/ m2、 惯性矩：24224cm4/m、截面模数：1346Cm3/m)冷弯钢板桩实施围护，以确保基坑 安全开挖、承台结构的顺利施工。 二、地质情况
⑴钢板桩的设置位置要符合设计要求，便于施工，即在基础最突出的边缘 外留有支模、拆模的余地。
⑵基坑护壁钢板桩的平面布置形状应尽量平直整齐，避免不规则的转角， 以便标准钢板桩的利用和支撑设置。各周边尺寸尽量符合板桩模数。
⑶整个基础施工期间，在挖土、吊运、扎钢筋、浇筑混凝土等施工作业中， 严禁碰撞支撑，禁止任意拆除支撑，禁止在支撑上任意切割、电焊，也不应在 支撑上搁置重物。
≤ 4.8m 即钢板桩周围土体不超过 4.8m 时，地基土稳定，不会发生隆起。实际施工中， 尽量减小坑沿活载，同时适当降低板桩侧土体高度(坑外堆土最大允许高度 3m)， 以避免基坑底部的隆起。 （8）基坑底管涌验算(按水中墩验算) 根据不发生管涌条件： K=（h＇+2t）r＇/ h＇rw≥1.5 r＇=rs-rw=20-10.0=10KN/m3, t=4.5m h＇=4.0m rw=10.0 KN/m3 则 K=(4+2×4.5) ×10/4×10 =3.25＞1.5 即当钢板桩入土深度 4.5m 时， 满足条件，不会发生管涌。 （9）坑底渗水量计算： Q=K×A×ι= K×A× h＇/( h＇+2t) 根据设计地质资料，土的综合渗透系数取 0.08m/d
a.首先用水泵排净围堰内的水，然后用挖掘机对基坑进行开挖，挖掘机施 工够不到部位可以考虑用挖掘机进行基坑的开挖。施工到钢板桩顶以下 2.63m 位置处，进行围檩和支撑施工，然后继续开挖。围堰开挖时应分层分区连续施 工，并对称开挖。
b.围檩及支撑制做安装：根据设计位置在钢板桩内壁上焊围檩托架，然后 吊装工字钢围檩并焊接加固。钢管支撑与围檩之间的连接要进行满焊，并保证 焊接质量。
装卸钢板桩宜采用两点吊。吊运时，每次起吊的钢板桩根数不宜过多，并应注 意保护锁口免受损伤。吊运方式有成捆起吊和单根起吊。成捆起吊通常采用钢索捆 扎，而单根吊运常用专用的吊具。
⑶钢板桩堆放 钢板桩堆放的地点，要选择在不会因压重而发生较大沉陷变形的平坦而坚固的 场地上，并便于运往打桩施工现场。 堆放时应注意： a. 堆放的顺序、位置、方向和平面布置等应考虑到以后的施工方便； b. 钢板桩要按型号、规格、长度分别堆放，并在堆放处设置标牌说明； c. 钢板桩应分层堆放，每层堆放数量一般不超过 5 根，各层间要垫枕木，垫 木间距一般为 3-4m，且上、下层垫木应在同一垂直线上，堆放的总高度不宜超过 2m。 4、定位 在钢板桩施工中，为保证沉桩轴线位置的正确和桩的竖直，控制桩的打入精度， 防止板桩的屈曲变形和提高桩的贯入能力，一般都需要设置一定刚度的、坚固的导 向架，亦称“施工围檩”。导向架采用单层双面形式，通常由导梁和围檩桩等组成， 围檩桩的间距一般为 2．5～3．5m，双面围檩之间的间距不宜过大，一般略比板桩 墙厚度大 8～15mm。 安装导向架时应注意以下几点： a.采用经纬仪和水平仪控制和调整导梁的位置。 b.导梁的高度要适宜，要有利于控制钢板桩的施工高度和提高施工工效。 c.导梁不能随着钢板桩的打设而产生下沉和变形。 d.导梁的位置应尽量垂直，并不能与钢板桩碰撞。
截面回转半径 i=(I/A)1/2=(9584.1/91.06)1/2=105.25cm
③钢管的长细比
λ=l/i=2150/105.25=20.4<[λ]=150,满足要求。
④钢管的稳定性
σ=P/A=262600/9106=28.8N/mm2＜fy=215N/mm2,满足要求。
（6）钢板桩入土深度 X：
h1=q/r=20KN/ m2÷20KN/ m3 =1m 基坑底以上土压力强度 Pa1： Pa1=r*(h1+4)Ka=20×(1+4) ×0.49 =49KN/m2 合力 Ea 距承台底的距离 y 为 2.53m. (2)确定内支撑层数及间距
按等弯距布置确定各层支撑的间距,根据 WUR13 型冷弯钢板桩能承受的最大 弯距确定板桩顶悬臂端的最大允许跨度 h:
L
D
G
即 r(Kp-Ka)x2- rKaHx- rKaHL=0
Q
由上面计算知，支撑距基坑底的 1.87m，
Kn
O
x
R＇
即 L=1.87m，代入上式，得，x=2.69m
B＇
N＇
R
r（Kp-Ka）x
B
钢板桩入土深度 10-5.5m=4.5m>2.69m，满足要求。 (7) 基坑底部的隆起验算
考虑地基土质均匀,依据地质勘察资料,其土体力学指标如下: r=20 KN/m3，c=21.1Kpa，q=20 KN/m2 由抗隆起安全系数 K=2πC/（q+rh）≥1.2 则： h ≤(2πC -1.2q)/1.2r ≤(2*3.14*21.1-1.2*20)/1.2*20
P2=78.49×10/7=112.13kN b.弯距 Mmax=112.13×2.252/8=49.67kN·m σmax=49.67×106/（2180×103） =17.68N/mm2＜fy=235N/mm2，满足要求。 c.剪力 τ=RSx/(Ix×t) =R/( t×Ix/Sx) =94.18×103/(5×10-3×68.2×10-2) =32.88MPa＜[τ]=120MPa，满足要求。 （4）横桥向支撑杆，采用φ300×10 的钢管，支撑在顺桥向支撑上，型钢与钢
根据地质勘察报告显示：勘察深度范围内可分为 6 个地质单元层，钢板桩 深度主要在：⑴粉土，⑵中、粗砂,(3)硕砂，（4）强风化泥质粉砂岩，（5）中 风化泥质粉砂岩，（6）微风化泥质粉砂岩； 三、钢板桩施工方案 1、钢板桩的选用
根据工程所在地场地特点，结合钢板桩的特性、施工方法等方面进行考虑， 选用 WUR13-575 型冷弯钢板桩。WUR13-575 型冷弯钢板桩桩宽度适中，抗弯性能 好，长度为 10 米。
打拔桩机 1 台用于施工。打拔桩机为挖掘机加液压高频振动锤改装而成，激振
力 220kN。 四、钢板桩设计方案 现对承台钢板桩围堰设计进行计算如下： 1、为保证设计安全，取土的重度选为：20KN/m3，内摩擦角选为Φ=25°。 2、单支撑钢板桩计算
支撑层数和间距的布置是钢板桩施工中的重要问题，根据现场的支撑材料 和开挖深度，我们采取在钢板桩内侧加一层围檩并设置支撑，按单支撑进行钢 板桩计算。围堰采用 WUR13 型冷弯钢板桩，W=1346cm3，[f]=350Mpa。 3、土的重度为：20KN/m3，内摩擦角Ф=25° 4、距板桩外 1.5m 均布荷载按 20KN/ m2 计。基坑开挖深度 5.5m.
钢板桩平面布置、板桩类型选择，支撑布置形式，板桩入土深度、基底稳 定性设计计算如下： (1)作用于板桩上的土压力强度及压力分布图
Ka=tgа（45°-φ/2）= tgа（45°-25/2）=0.49 Kp= tgа（45°+Ф/2）= tgа（45°+25/2）=2.05 板桩外侧均布荷载换算填土高度 h1，
2、钢板桩施工的顺序 施工流程: 根据施工图及高程，放设沉桩定位线→实施表层回填矿渣土剥离→
根据定位线控设沉桩导向槽→整修加固施工机械行走道路及施工平台→沉设钢板桩 →将钢板桩送至指定标高→焊接围檩支撑→挖土→施工承台、墩身及顶帽→填土→ 拔除钢板桩。 3、钢板桩的检验、吊装、堆放
⑴钢板桩的检验 钢板桩运到工地后，需进行整理。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。 ①锁口检查的方法：用一块长约 2m 的同类型、同规格的钢板桩作标准，将所有 同型号的钢板桩做锁口通过检查。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。 ②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 1 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。 ③钢板桩的其它检查，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。 ④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，其体积配合比为黄油：干膨润土：干锯沫＝5：5：3。 ⑵钢板桩吊运
3 6[f]w
h=
rka
3 63501346105
=
2 01 03 0.4 9
=306cm
钢板桩 内支撑
封底砼
=3.06m h1=1.11h=1.11×3.06=3.4m
h2=0.88 h =0.88×3.06=2.69m 根据具体情况，确定采用图 5-44 的形式布置。 支撑间距:S1=0.475×4+0.16×（0.34×4+0.12）=2.13m S2=0.525×4-0.16×（0.34×4+0.12）=1.87m （3）WUR13 型冷弯钢板桩厚度以 0.36m 计，围檩以 10m 长计， 围檩受力计算如下: 围檩采用 2I40a 工字钢，翼板间每隔 1m 采用钢板满焊连接，形成半封闭箱型结 构。钢材屈服强度值 fy=235N/mm2，钢材抗压强度设计值 f=215N/mm2。2I40a 工 字钢惯性矩/静力矩（Ix /Sx）=68.2cm，截面模数=2180cm3。 a.支承力： 18.8×0.49×2.13×（2.13+1.87）/2=78.49kN/m
钢板桩设计计算及施工方案
一、工程概况 本工程深基坑为电梯井处基坑施工，承台尺寸为 4 个 7600×4500 ㎜、2 个
17300×7150 ㎜，开挖深度为 5.5 米；拟采用 WUR13-575 型(宽度：575mm、高度： 360mm、厚度 10mm、断面积：165Cm2/m、每桩单重：74.5Kg/m、每米桩身 129.5Kg/ m2、 惯性矩：24224cm4/m、截面模数：1346Cm3/m)冷弯钢板桩实施围护，以确保基坑 安全开挖、承台结构的顺利施工。 二、地质情况
⑴钢板桩的设置位置要符合设计要求，便于施工，即在基础最突出的边缘 外留有支模、拆模的余地。
⑵基坑护壁钢板桩的平面布置形状应尽量平直整齐，避免不规则的转角， 以便标准钢板桩的利用和支撑设置。各周边尺寸尽量符合板桩模数。
⑶整个基础施工期间，在挖土、吊运、扎钢筋、浇筑混凝土等施工作业中， 严禁碰撞支撑，禁止任意拆除支撑，禁止在支撑上任意切割、电焊，也不应在 支撑上搁置重物。
≤ 4.8m 即钢板桩周围土体不超过 4.8m 时，地基土稳定，不会发生隆起。实际施工中， 尽量减小坑沿活载，同时适当降低板桩侧土体高度(坑外堆土最大允许高度 3m)， 以避免基坑底部的隆起。 （8）基坑底管涌验算(按水中墩验算) 根据不发生管涌条件： K=（h＇+2t）r＇/ h＇rw≥1.5 r＇=rs-rw=20-10.0=10KN/m3, t=4.5m h＇=4.0m rw=10.0 KN/m3 则 K=(4+2×4.5) ×10/4×10 =3.25＞1.5 即当钢板桩入土深度 4.5m 时， 满足条件，不会发生管涌。 （9）坑底渗水量计算： Q=K×A×ι= K×A× h＇/( h＇+2t) 根据设计地质资料，土的综合渗透系数取 0.08m/d
a.首先用水泵排净围堰内的水，然后用挖掘机对基坑进行开挖，挖掘机施 工够不到部位可以考虑用挖掘机进行基坑的开挖。施工到钢板桩顶以下 2.63m 位置处，进行围檩和支撑施工，然后继续开挖。围堰开挖时应分层分区连续施 工，并对称开挖。
b.围檩及支撑制做安装：根据设计位置在钢板桩内壁上焊围檩托架，然后 吊装工字钢围檩并焊接加固。钢管支撑与围檩之间的连接要进行满焊，并保证 焊接质量。
装卸钢板桩宜采用两点吊。吊运时，每次起吊的钢板桩根数不宜过多，并应注 意保护锁口免受损伤。吊运方式有成捆起吊和单根起吊。成捆起吊通常采用钢索捆 扎，而单根吊运常用专用的吊具。
⑶钢板桩堆放 钢板桩堆放的地点，要选择在不会因压重而发生较大沉陷变形的平坦而坚固的 场地上，并便于运往打桩施工现场。 堆放时应注意： a. 堆放的顺序、位置、方向和平面布置等应考虑到以后的施工方便； b. 钢板桩要按型号、规格、长度分别堆放，并在堆放处设置标牌说明； c. 钢板桩应分层堆放，每层堆放数量一般不超过 5 根，各层间要垫枕木，垫 木间距一般为 3-4m，且上、下层垫木应在同一垂直线上，堆放的总高度不宜超过 2m。 4、定位 在钢板桩施工中，为保证沉桩轴线位置的正确和桩的竖直，控制桩的打入精度， 防止板桩的屈曲变形和提高桩的贯入能力，一般都需要设置一定刚度的、坚固的导 向架，亦称“施工围檩”。导向架采用单层双面形式，通常由导梁和围檩桩等组成， 围檩桩的间距一般为 2．5～3．5m，双面围檩之间的间距不宜过大，一般略比板桩 墙厚度大 8～15mm。 安装导向架时应注意以下几点： a.采用经纬仪和水平仪控制和调整导梁的位置。 b.导梁的高度要适宜，要有利于控制钢板桩的施工高度和提高施工工效。 c.导梁不能随着钢板桩的打设而产生下沉和变形。 d.导梁的位置应尽量垂直，并不能与钢板桩碰撞。
截面回转半径 i=(I/A)1/2=(9584.1/91.06)1/2=105.25cm
③钢管的长细比
λ=l/i=2150/105.25=20.4<[λ]=150,满足要求。
④钢管的稳定性
σ=P/A=262600/9106=28.8N/mm2＜fy=215N/mm2,满足要求。
（6）钢板桩入土深度 X：
h1=q/r=20KN/ m2÷20KN/ m3 =1m 基坑底以上土压力强度 Pa1： Pa1=r*(h1+4)Ka=20×(1+4) ×0.49 =49KN/m2 合力 Ea 距承台底的距离 y 为 2.53m. (2)确定内支撑层数及间距
按等弯距布置确定各层支撑的间距,根据 WUR13 型冷弯钢板桩能承受的最大 弯距确定板桩顶悬臂端的最大允许跨度 h:
L
D
G
即 r(Kp-Ka)x2- rKaHx- rKaHL=0
Q
由上面计算知，支撑距基坑底的 1.87m，
Kn
O
x
R＇
即 L=1.87m，代入上式，得，x=2.69m
B＇
N＇
R
r（Kp-Ka）x
B
钢板桩入土深度 10-5.5m=4.5m>2.69m，满足要求。 (7) 基坑底部的隆起验算
考虑地基土质均匀,依据地质勘察资料,其土体力学指标如下: r=20 KN/m3，c=21.1Kpa，q=20 KN/m2 由抗隆起安全系数 K=2πC/（q+rh）≥1.2 则： h ≤(2πC -1.2q)/1.2r ≤(2*3.14*21.1-1.2*20)/1.2*20
P2=78.49×10/7=112.13kN b.弯距 Mmax=112.13×2.252/8=49.67kN·m σmax=49.67×106/（2180×103） =17.68N/mm2＜fy=235N/mm2，满足要求。 c.剪力 τ=RSx/(Ix×t) =R/( t×Ix/Sx) =94.18×103/(5×10-3×68.2×10-2) =32.88MPa＜[τ]=120MPa，满足要求。 （4）横桥向支撑杆，采用φ300×10 的钢管，支撑在顺桥向支撑上，型钢与钢
根据地质勘察报告显示：勘察深度范围内可分为 6 个地质单元层，钢板桩 深度主要在：⑴粉土，⑵中、粗砂,(3)硕砂，（4）强风化泥质粉砂岩，（5）中 风化泥质粉砂岩，（6）微风化泥质粉砂岩； 三、钢板桩施工方案 1、钢板桩的选用
根据工程所在地场地特点，结合钢板桩的特性、施工方法等方面进行考虑， 选用 WUR13-575 型冷弯钢板桩。WUR13-575 型冷弯钢板桩桩宽度适中，抗弯性能 好，长度为 10 米。
