某工程水中墩钢板桩围堰计算实例

第二部分水中拉森板桩围堰计算1 工程简况天津吉兆桥采用4墩3跨方式跨越海河，跨径布置为55+90+55m，4 #、5#号为水中墩，位于河道中，结构形式相同，每墩基础为16根直径1.8m的钻孔桩，桩长75m；承台为埋入式，底标高为-10.0m，平面尺寸为41.1m×7.7m，厚度为3.0m；承台上设板式墩身。

具体结构如下图：+1.5-10.04#、5#墩结构图2 钢板桩围堰布置主墩基础施工拟采用钢板桩围堰法。

钢板桩采用拉森Ⅵ型钢板桩，材质SY295，单根长度为22m，围堰平面尺寸为43.2×9.6m，共设置三道内支撑。

围堰顶高程为+2.5m，围堰底高程为-19.5m，承台底高程为-10m，封底混凝土厚3m。

钢板桩围堰施工步骤：<1）钻孔桩施工结束后拆除钻孔平台，在靠近承台侧定位桩上焊接牛腿，安装第一道内支撑作为钢板桩插打导向围檩；<2）依次插打钢板桩至合拢；<3）围堰内抽水至-3.4m，在-2.4m处安装第二道内支撑；<4）第二道内支撑安装后围堰内加水至围堰外水位，水下吸泥、清淤至-13.0m；<5）搭设封底施工平台、布置封底砼导管,水下浇筑封底砼；<6）待封底砼达到设计强度后，围堰内抽水至-7.3m，在-6.3m处安装第三道内支撑；<7）抽光围堰内水后凿除桩头，施工承台；<8）承台模板拆除后，向钢板桩与承台间间回填细砂并在顶部浇注40cm 厚C30砼圈梁，拆除第三道内支撑；<9）施工第一节墩身至第一道内支撑下方<顶标高不低于+0.5m）；<10）向围堰内注水至-3.0m，拆除第二道内支撑；<11）继续向围堰内注水至+0.0m，拆除第一道内支撑；<12）继续施工余下墩身；<13）依次拔出钢板桩。

3计算假设及基本参数3.1 计算假设<1）由于4#墩河床较5#墩河床高，围堰受力较5#墩更不利，使用本设计取4#墩围堰进行计算；<2）计算时取1m宽单位宽度钢板桩；<3）假设钢板桩在封底砼面以下0.5m处固结。

钢板桩施工方案5#～13＃墩钢板桩围堰施工方案一、工程概况1。

工程总体概xx大桥位于同安湾，行政区属同安区和翔安区,大桥跨越同安湾海域.xx大桥工程为环东海域综合整治建设工程中的分项工程，本次工程设计起点里程为K3+410，终点里程为K4+320，起点位于xx岛,终点位于内垵路西段,全长910m，其中桥梁起点里程为K3+533。

5,终点里程为K4+285.7，桥长752.2m。

xx大桥主桥采用（50+80+50)m预应力混凝土变截面连续刚构桥，西引桥采用两联4x35m 预应力混凝土等截面连续梁,东引桥采用4x35+（3x28.3+32+28。

3）m两联预应力混凝土等截面连续梁，桥宽30.0m，分双幅布置。

A、主桥结构构造（1）、墩身主墩墩身采用双薄壁墩,墩厚为1.0m，墩宽7。

3m，双薄壁中心距3.0m，墩高12。

0m,主墩与梁体固结。

(2)、承台及基础主墩基础采用6根φ1。

8m钻孔灌注桩，桩底进入微风化花岗岩，为柱桩。

承台尺寸为12。

0×7。

5×3.0m，承台顶面高程为—2。

0m,低于平均低潮位附近。

B、引桥结构构造（1）、墩身墩身采用花瓶式板墩，墩顶宽5.5m，底宽3.5m，墩厚分别为1。

3m和1.5m，联接墩墩顶4.5m区段设扩大头，墩厚1。

5～2.1m，墩高为5。

5～14。

5m，墩身侧面采用。

每个圆曲线过渡，过渡段高为4。

5m.在墩身的正面设有装饰槽，槽宽1.0m，槽深0。

1m墩顶布置2个支座，其中6#、13＃和18＃墩设固定支座,其余各墩设活动支座.(2）、承台及基础引桥桥墩基础除固定墩采用4根φ1。

5m钻孔灌注桩,双排布置外，其余各墩均采用2根φ1。

8m钻孔灌注桩，桩底均进入弱、微风化花岗岩，为柱桩。

承台分为两种类型，类型Ⅰ尺寸为7。

5x3。

0x2.5m，类型Ⅱ尺寸为6.4x6.4x2.5m，承台顶高程水中为-1。

5m左右。

因xx大桥5＃～13＃墩水中基础施工需要,进行钢板桩围堰配套施工，拟采用钢板桩围护后进行内部淤泥开挖及混凝土浇注施工，由于9#、10＃承台最大,因左右两承台间距3.5米，整体采用一个钢板桩,大小比承台尺寸各宽1米设计，即单个承台的钢板桩围护范围为29。

水中墩围堰施工方案一、工程概述京沪高速铁路xx桥段跨xx河为（48＋80＋80＋48）米预应力混凝土连续箱梁。

其中x＃、y＃主墩位于xx河中。

主墩承台平面尺寸为10.4×18.2米，高度为4米，其上为6.6×12米，厚度1.5米的加台。

主墩桩基为15根Φ1.5米钻孔桩。

承台、墩身具体布置如下：x＃、y＃墩具体参数如下：二、钢板桩围堰布置x＃、y＃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21米。

在考虑承台埋深、河床标高等因素基础上，本方案以x＃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，移走钻机，清理钻孔平台，钻孔平台留作水下浇注封底砼的工作平台使用；2、对河床进行清理：在桩基施工完成后,对围堰范围内河床进行清理,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50t吊车作为起吊设备，配合DZ90型振动锤的施工方法逐片插打。

某大桥钢板桩围堰受力计算说明书一、某工程7#、8#水中墩采用钢板桩围堰施工，围堰施工图详见另附图。

略二、已知资料：7#墩承台尺寸为9.1m×9.1m×2.0m，顶面高程为+2.072m，围堰尺寸为11.2m×11.2m,8#墩承台尺寸为9.1m×9.1m×2.0m, 顶面高程为+0.835m，围堰尺寸为11.2m×11.2m。

施工水位按+7. 35m考虑， 7#和8#墩河床标高测时为约+3.15m，则水深均为4.2m。

地质情况自上而下依次为淤泥质粉质粘土、粉土、粉细砂、粉质粘土等。

水文资料：秦淮河地段桥址设计行洪水位11.35m，河段现状流量为：1400m3，行洪流速为1.24~1.3m/s。

目前施工水位为7.35m。

根据河床地质和水文情况及施工要求，7#墩和8#墩均采用长15m、宽0.4m、厚15.5cm的拉森IV型钢板桩， W=2037cm3。

其内支撑7#墩和8#墩均设置三道（详见另附图略），所有围囹均采用2I45a和2I40a工字钢，水平撑及斜撑采用2I40a工字钢，节点采用焊接（施工中严格执行钢结构施工规范）。

三、受力计算：因7# 和8#围堰尺寸相同，而内支撑材料一样，受力情况相差很小，故可只分析验算其中受力最大的8#墩围堰受力情况。

1、荷载计算：河床底部地质为粉细砂、粉质粘土，较为密实，假定钢板桩底部嵌固于承台底封底砼或垫层砼顶标高以下0.5米处，取1米宽板桩计算其侧面荷载，计算至封底砼顶面标高以下0.5米处即-1.665 米处，封底砼厚度根据后计算为1.0米）。

-1.665米处水压力为：ρw h=8.515*10=85.15KN/m2,-1.665米处土压力为：ρw h=4.815*10=48.15KN/m2故-1.665米处总侧面荷载为：p=133.3KN/m2,2、迎水面侧额动水压力计算（流速按1.3m/s考虑，不考虑水流速沿水深方向的变化）：每延米板桩壁上动水压力总值：P=10KHV2×B×D/2g=10×2.0×4.2×1.32×1.0×10/（2×9.81）=72.4KN（B按围堰侧面即迎水面1米长度计算）。

某某大桥6、7号墩钢板桩围堰受力计算书一、计算依据1、《某某大桥6、7号墩承台钢板桩围堰设计图》；2、《注册结构工程师专业考试应试指南》（2008年施岚青主编）3、《路桥施工计算手册》4、《钢结构设计规范》（GB-50017-2003）5、《板桩法》中国水利出版社6、《公路桥涵设计规范》人民交通出版社二、基本资料:1、Q235钢材的允许应力：[σ]Q235=145Mpa2、钢材重度：78.5kN/m3、素砼重度：24kN/m3、水重度：γw=10kN/m33、封底混凝土C30抗拉强度设计值MPa ftd43.1=4、混凝土与钢的粘结力[τ]=150Kpa5、原装日本日铁SKSP-Ⅳ型拉森钢板桩参数宽度B=400mm、高度h=185mm、厚度t=16.1mm、一根桩截面积A=94.2cm2、重量W=76.1kg/m、惯性矩Ix=5300cm4、截面模量W x=400cm3、每延米桩墙重量W=185kg/m、惯性矩Ix=41600cm4/m、截面模量W x=2250cm3/m。

三、水土压力计算1、基本计算数据6号墩地质柱状图(围堰标高范围内）数据如下：3.25m～-0.54m为水，天然容重γ0为10KN/m3。

-0.54～-9.64m为淤泥（地质柱状图中为-3.0m，因下面的粉质粘土层作为嵌固端支点位置位于淤泥层以下，故取计算时取淤泥层底标高为-9.64m），淤泥层承载力为40KPa，其内摩擦角ϕ1取5°，粘结力c1为10kPa，天然容重γ1为18KN/m3。

-10.3～-14.0m为粉质粘土，内摩擦角ϕ2为20°，粘结力c2为20kPa，天然容重γ2为18KN/m3。

2、水压力及土压力计算2.1 土压力系数计算水土压力计算方法：河床以下钢板桩深度范围依次为透水性差的淤泥、不透水的粉质粘土层。

依据2008年《注册结构工程师专业考试应试指南》（施岚青主编）P896页，对于渗透性小的土层计算土压力时采用“水土合算”法，即在计算土压力时将地下水位以下的土体重度取为饱和重度，水压力不再单独叠加；对于渗透性大的土层计算土压力时采用“水土分算”法，即在计算土压力时将地下水位以下的土体重度取为浮容重，水压力单独叠加。

水中墩钢板桩围堰计算书一、 计算总说明1．计算水位取+2.5m。

2．钢板桩采用IV型拉森桩，长21m，重量75kg/m，截面模量W=2037cm3,允许应力为[σ]=180Mpa。

3．土质按图纸提供参数。

4．钢板桩中支撑不按等反力和等跨弯矩布置，依施工需要安排，即板桩按跨度不等的连续梁计算。

二、 入土深度验算本地质土层为两层较厚的亚粘土中夹了一层粉砂层，且粉砂层较薄，所以本围堰有较好的地质土层。

为安全起见，现按粉砂、细砂土质中不出现涌砂的情况来验算。

不出现涌砂情况时，如图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：K s iρw=K s h’/(h1+h2)×ρw≤ρb式中：K s—安全系数；i—水力梯度；ρb—分别为水的密度及土在水中的密度，g/cm3ρw、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。

土层按第④层土均质土层计算，入土深等数值见图1.地质剖面图，其中h’=11.7m、h1=10.7m、h2=7.3m、G=2.725g/cm3、安全系数取1.4:K s iρw=1.4×11.7/(7.3+10.7)=0.91ρb=(G-1)(1-n)=(2.725-1)(1-0.78/(1+0.78))=0.970.91<0.97满足要求。

三、 土压力计算按照静止土压力计算钢板桩后土压力：p0=K0rzK0—静止土压力系数，K0=1-sinθ’A点：p0a=r w×h=10×8.3=83kpaB点：p0a=K0(q+r’2h2)=0.778(83+9.4×5.3)=103 kpaC点：p0a= K0(q+r’2h2+r’3h3)=0.669(83+9.4×5.3+8.8×2.2)=102kpaD点：p0a=K0(q+r’2h2+r’3h3+r’4h4)=0.748(83+9.4×5.3+8.8×2.2+9.6×3.2)=137kp 四、 钢板桩计算钢板桩顶标高+4.5m，入土深度7.3m，设置四道支撑，各支撑的中心标高分别为+2.0m、-1.0m、-3.4m、-5.5m。

水中墩钢板桩围堰计算书一、计算原则及部分假定1、6#、7#墩分别进行计算，按分层非匀质土计算土压力。

2、各层土均按图纸提供的快剪强度指标和实际层厚采用郎金土压力理论计算土压力，对粘土计入粘聚力的影响，考虑到真粘聚力一般较小，计算取值约为图纸建议值的1/3～2/3。

3、土压采用水、土压力分算法，第7层和第9层土采用水土压力合算法，以上均不考虑渗流效应。

4、墙前被动土压力考虑到摩擦力予以提高，修正系数取 1.2～1.6（根据摩阻角φ值不同取值不同），粘聚力计算部分√Kp不予修正。

5、板桩及支撑强度采用等值梁法计算，按分层开挖支撑力不变法结合连续梁法计算强度和入土深度，6、入土深度最终取1.2倍计算值。

7、计算水位取+2.7m。

8、7＃墩第8层与第9层土均为硬塑粘土，合并为9΄层计算。

二、计算参数的确定1、水、土压力参数：（参见图1）亚粘土，软塑，γ=19.1kN/m3，φ=14.3,c=10kPa4亚粘土(粉沙)，软塑（松散），γ=19kN/m3，φ=18Ka=0.528，Kp=3.036亚粘土，软塑，γ=19.1kN/m3，φ=6.2,c=10kPa Ka=0.805，Kp=1.49179亚粘土，硬塑，γ=20.1kN/m3，φ=16.2,c=20kPa Ka=0.564，Kp=2.4825亚砂土，软塑，γ=18.7kN/m3，φ=27.2,c=5kPa Ka=0.373,Kp=4.294679-18.5m -4m -5m-9.7m-13m-2.3m-4.9m-9.4m-11.3m -18.5m6#墩7#墩最高通航水位+3m桩顶+3.5m最高水位+3m基底-9.1m承台顶-6.48m图1 水中墩钢板桩围堰地质剖面图亚粘土(粉沙)，软塑（松散），γ=19kN/m3，φ=18Ka=0.528，Kp=3.03亚粘土，软塑，γ=19.1kN/m3，φ=6.2,c=10kPaKa=0.805，Kp=1.491亚粘土，硬塑，γ=20kN/m3，φ=15,c=20kPa Ka=0.589，Kp=2.377图2 水中墩钢板桩围堰实际压力线图513167主动土压力线 单位：kPa6#墩计算水位+2.7m238-18.5m13317491057-13m-9.7m271242297基底-9.1m -3.2m-0.8m+2.2mB A -5m6-4m 河床577C 674941857#墩计算水位+2.7m6100163122-18.5m基底-9.1m16190229'-9.5m-11.5m7451325077河床5-5.0m12-2.3m桩顶+3.5mD-5.6m+2.2mAB-0.8m-3.2mCD-5.6m2、钢板桩：选用德国拉森IV 型钢板桩，桩长22m ，重量75㎏/m ，截面模量W=2270cm 3，允许应力[σ]=180Mpa 。

某大桥钢板桩围堰计算书一、基本资料1、工程概况某大桥9～12#墩位于水中，13～15#墩位于岸边。

9～12#墩承台底在枯水位以下6.7～7.6m，13～15#墩承台底位于枯水期稳定水位以下3.8～6.3m，承台拟采用钢板桩围堰施工。

1．1墩位地质情况9～15#墩位地质主要为卵石层、强风化泥岩与砂岩互层层，墩位处地质各层标高如下表:1.2水文枯水期水位高程为853m，设计水位为855m ，水流流速1～2m/s，最大流速3m/s。

2、土体参数强风化泥岩22 20 103、材料特性型号规格截面面积单重惯性距截面抗弯矩宽高厚单根单根每米宽每米宽每米宽mm mm mm Cm2Kg/m Kg/m Cm4Cm3Sp-Ⅳ(L) 400 170 15.5 96.99 76.1 190 38600 22704、计算公式4.1静水压力公式q=γh4.2流水压力作用在钢板桩围堰的流水压力，根据公路桥涵设计通用规JTG D600-2004(4.3.8)公式计算：P=kAγv2/2gγ—水的容重，取值10KN/m3v—设计流速，取值3m/sA—阻水面积m2G—重力加速度，取值9.81 m/s2K—桥墩形状系数，钢板桩围堰为矩形K取值1.3桥墩形状系数4.3土压力根据朗金土压力公式：主动土压力：Pa=Kaγh-2c(Ka)1/2被动土压力：P p= Pa=Kpγh+2c(Kp)1/2h—计算土压力的点至地面的距离γ—基坑外侧土的的重度外K为基坑外加权平均摩擦角a外为基坑加权平均摩擦角Kp内c—基坑固块黏聚力内4.4围堰坑底涌砂隆起验算根据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）4.2.4条，支撑式支挡结构，其嵌固深度应满足坑底隆起稳定性要求，抗隆起稳定性可按下列公式计算：γm2DN Q+cN c/(γm1(h+D)+q0)≥K heϕN Q=tg2(45+ϕ/2)eπtanN c=( N Q-1)/tanϕK he—抗隆起安全系数；安全等级按一级考虑，取值1.8γm1—基坑外挡墙构件底面以上土的重度γm2—基坑挡土构件底面以上土的重度D—基坑底面至挡土构件底面的土层厚度H—基坑深度q—地面以上均布荷载c—挡土构件地面以下土的黏聚力—挡土构件地面以下土的摩擦角二、计算依据与计算方法1、计算方法采用容许应力法，钢板桩设计为固定支承和自由支承两种，桩体按照竖向连续梁法计算。

XX河大桥2#、3#墩钢板桩围堰施工方案一、概述XX大桥位于XX市XX镇XX大队窑厂西侧，横跨XX，桥位处河宽约110m。

大桥下部结构主墩采用矩形空心墩，钻孔灌注桩基础，本桥桩基均为摩擦桩。

共有两个水中墩（2#、3#），计32根水中桩，每个墩分左、右幅两个承台。

2#、3#主墩承台顶面标高为-0.648m，承台底面标高为-3.1480m, 河面测时水位为 1.6m，承台尺寸均为16.5×6.7×2.5m，两承台净距7m。

XX大桥水中墩位处河底地质从上到下为亚砂土，该承台底面（基底）为亚砂土，此土质容易造成流砂，给施工带来困难。

本工程水中墩施工采用拉森Ⅳ型钢板桩止水围堰的方案。

施工时要求钢板桩围堰结构密实，不漏水或漏水很少。

钢板桩围堰顶标高3.0m,高于施工水位以上1.4m。

二、钢板桩施工步骤本工程采用单层矩形钢板桩围堰，其中心线平面尺寸18.4m×8.8m。

承台平面尺寸为16.5m×6.7m，桩长12.0m，净入土5.8m。

（一）钢板桩进场钢板桩进场时直接运到工地1、4#台附近，堆放在河岸，用25T 汽车吊和15t浮吊及60kW震动锤进行插打。

在打桩前根据设计桥墩位置，在平台上放出钢板桩围堰的位置线，经监理复核后才能进行打桩。

（二）钢板桩的整理钢板桩运到工地后，须进行检查、分类、编号及登记。

锁口检查：用一块长1.5m～2.0m符合类型、规格的钢板桩作标准，将所有同类型的钢板桩做锁口通过检查。

凡钢板桩有弯曲、破损、锁口不合的均应整修，按具体情况分别用冷弯、热敲、焊补、铆补、割除或接长。

单块桩两侧锁口在插打前均要涂以黄油或热的混合油膏，以减少插打时的摩阻力，并增加防渗性能。

（三）插打与合拢1、导梁安装：施打前必须先制作和安装导梁，可用若干钢板桩或型钢打入河床内，将内导梁焊挂在板桩上面，用以导向，水上平台经检查平面位置后可直接作为外导向。

导向应用较大规格的槽钢或其它型钢制作，必须具有一定竖向和侧向刚度，保证打桩时不变形，正确导向。