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1、京杭运河钢板桩围堰项目设计方案一、编制依据及原则1、编制依据 、205国道淮安（西）绕城段工程（全长17.241公里）施工图设计（第三册第三分册）（二零一零年十一月）及相关图纸。 、交通运输部颁发的公路桥涵施工技术规范（JTG/TF50-2011）;公路工程质量检验评定标准（JTGF80/1-2004）；部颁公路工程集料试验规程（JTGE42-2005） 、部颁建筑施工高处作业安全技术规范 、部颁施工现场临时用电安全技术规范 、江苏省交通建设工程安全生产、文明施工管理规定 、对项目的现场踏勘后结合现有施工技术水平、施工管理水平、机械设备以及对本项目的理解。 、我公司安全、文明施工，环境保护、职
2、业健康等相关文件及我公司现有施工能力、管理水平和在公路桥梁施工积累的施工经验。2、编制原则质量至上，安全第一。精心组织施工，科学规划，合理安排，坚持技术先进、方案优化、高效务实、节约资源、重信誉守合同、创新、和谐共建的原则，组织、规划、落实各项管理制度，树品牌形象、建优质工程。顺应低炭经济发展要求，加强沟通与协作，综合运用人力、机械、设备、材料、资金、信息技术，实现质量与成本、安全与工期、社会效益的最佳结合对劳动用工、进度、机械设备使用采用动态控制与管理，进行预测和规划，制定计划，科学合理配置，提高功效、降低成本。按质量管理体系程序文件和合作协议要求，对安全、质量、工期目标进行严格控制，确保目
3、标如期完成。重视环境保护与建设。施工期间加强环境保护，对施工废水、废渣、废液进行集中、专业处理，减噪减排，达到国家环保要求后进行排放，确保零污染。同时，进行环保宣传和推广，加强管理，尊重民风民俗，加强沟通与协调，加强施工环境的美化，开展文体活动，促进职工身心健康，构建“和谐”施工环境，创建“文明施工现场”。二、工程概况京杭运河特大桥跨京杭运河时采用100+175+100mi部分预应力矮塔斜拉桥结构，采用塔梁固结、塔墩分离体系。24#、25#主墩位于京杭运河驳岸边，两河船流量较大，常水位9.05m，最高通航水位10.63m,目前水位9.00m。目前24#、25#主墩处已采用土袋围堰进行填筑，基本
4、满足桩基施工需要。由于24#、25#主墩承台底高程为1.13m，单个承台结构尺寸为13.75mX17.7mX4m其下布设4排5列共20根1.5m桩基。三、水文地质情况河岸驳岸顶面高程10.2m,河堤高程13.514.0m,河水流速较缓慢，河岸旁10m范围内水深由2.0m3m变化。其ZK8和ZK9地质钻孔资料显示：ZK8从上向下依次为素填土(14.1m11.6m)、亚砂土(11.6m6.5m)、粘土(6.5m-37.5m);ZK9从上向下依次为素填土(13.62m8.72m)、粘土(8.72m4.42m)、亚砂土(4.42m2.32m)、粘土(2.32m-39.18m)。经比较，选择ZK9的地质
5、资料为最不利情况进行相关参数确定、计算。高程13.62m8.72m素填土层厚4.9m，灰黄色，1.9m以上以粘土为主,其下以亚砂土为主，底部为亚粘土；高程8.72m4.42m：粘土层厚4.3m灰黄色，上部灰色，含少量铁锰质结核；高程4.42m2.32m：亚砂土层厚2.1m灰黄色，含云母，偶夹少量亚粘土薄层；高程2.32m-39.18m:粘土层厚41.5m，灰黄色，含少量铁锰质结核和钙质结核，局部见斜向节理。四、24#、25#主墩承台钢板桩围堰设计计算平面位置布置图如下:1111111_一匚二:二J11*I111f1-!1If1?Sft牛Hi：1；i：-11114-Il-HI1-HV亠耳=1Ah
6、.1专嶼丨i1141(1) 1、计算参数确定、地面荷载q=10Kpa取值由于施工作业人员、机械、设备等作用，地面荷载按、围堰尺寸拟定拟定围堰尺寸为20.8mX16.8m,钢板桩采用拉森W型，材质为SYW295型宽40cm,角桩米用整桩与半桩在轴线上垂直焊接形成，因此长边由51根整桩和两根角桩组成，短边由41根整桩和两根角桩组成，每个承台共计4根角桩、184根整桩。考虑0.6设计强度保证系数、折减系数取B=0.8，W=2270cmS=177MPa钢板桩长度暂定15m钢板桩设计顶高程为10.2m设计桩底高程为-4.8m，设计采用两层围囹进行基坑内支护，围囹形式和支撑尺寸计算与后。(3)、土层力学特
7、性根据土工试验成果汇总表选取如下计算参数编号层厚层底标高密度(KN/m3干密度内磨擦角内聚力(m(m(KN/m3()(KPaZk9-24.98.7218.315.424.819Zk9-44.34.4219.815.924.945Zk9-62.12.3219.215.423.418Zk9-1341.5-39.1820.016.124.590饱和土密度：r平均=(18.3X1.48+19.8X4.3+19.2X2.1+20X7.12)-(1.48+4.3+2.1+7.12)=19.7KN/n内摩擦角：平均=(24.8X1.48+24.9X4.3+23.4X2.1+24.5X7.12)-(1.48+
8、4.3+2.1+7.12)=24.50内聚力：C平均=(19X1.48+45X4.3+18X2.1+90X7.12)-(1.48+4.3+2.1+7.12)=60KPa主动土压力系数：Ka=tg2(45-/2)=0.41被动土压力系数：Kp=tg2(45+/2)=2.42地面荷载按q=10Kpa换算成土动土压力值：q仁10X0.41=4.1KPa2、钢板桩围堰结构计算由于先前已进行了土袋围堰施工，不考虑浪潮、壅水等影响，钢板桩采用“分段”计算方法，上段为悬臂梁，下段为一端锚固一端自由支撑体系分别进行计算。（1）、立面尺寸由顶面安全距离、每层土层厚度、基坑开挖深度、钢板桩入土深度组成。第一层围囹
9、设计在常水位以下50cm处，距钢板桩顶面距离为1.7m，设计高程8.5m，采用双拼140a，平卧放置；第二层围囹设计在承台顶40cm处，距钢板桩顶层围囹距离为2.97m,设计高程5.53m，方便施工和发挥土层的搞力，节省围囹材料，方便围囹回收，围囹拟采用双拼40a工字钢，平卧放置；开挖至0.53m高程处，人工整平，封60cm厚C20混凝土至承台底标高。同时，为降低钢板桩受力，在钢板桩外挖除河堤土方至标高10.0m处，形成工作平台，降低主动土压力。（2）、钢板桩计算由于钢板桩打入后进行分次开挖，围堰内采用两点支撑，混凝土封底后为三点支撑，为此，计算时进行受力简化，假定从第二道支撑分开，其上为单跨
10、悬臂梁，其下为单锚浅埋式支撑，取单位宽度分工况计算受力如下1）、第一种工况挖土至7.5m高程，安装好第一层围堰，继续挖土至第二层围囹5.5m高程处，取ad段钢板桩，按悬臂梁进行计算。在d点处，取单位宽度，钢板桩受力计算（计算简图如下）如下主动土压力：地面施工荷载转换为主动土压力:工况1W,201L、】oBal二?3,5/R15-5yLR2Fa=4.1KPaPb=15.2KPaPd=41.3KPa作用于钢板桩上的力有第一道围囹的支反力R1,主、被动土压力，由刀Md=O有：Ea1=(4.1+15.2)/2X1.48=14.21KN/mEa2=(41.3+15.2)/2X3.22=90.97KN/m
11、取刀Md=0整理有：R仁59.5KN刀Qd=0整理有：R2上=45.7KN22偏于安全，ac段钢板桩按简支梁在梯形荷载作用下计算（简图如上），不考虑臂悬影响，近似计算最大弯矩Mmax=31.15KN.mQmax=41.95KNer=Mmax/W=15.3Mpac=177Mpa满足要求2）、第二工况继续挖土于2.3m高程，然后安装好第三层围囹，取dh段钢板桩进行计算，由于粘土，按简支梁简化，h点被动土压力为：50.1+19.2X0.41X(4.42-3.33)=58.7KPa2.32414h3.33pR2R3取锚固点d力矩平衡刀Md=O整理得：R3上=56.53KN由刀Qh=O整理得：R2下=5
12、2.12KN钢板桩最大弯矩max=29.4KN.mQmax=54.25KNer=Mmax/W=13Mpac=177Mpa满足要求、第三工况艷.4t.继续挖土至0.53m高程处，取hO段钢板桩按单锚浅埋式进行计算。取锚固点h力矩平衡刀Mh=0整理得t=4.46m刀Qo=0得R3下=-49.4KN由于被动土压力的实际作用位置位于o点以上一定距离，计算钢板桩入土深度时适当增加10%以确保安全；钢板桩的最后入土深度为4.46X1.仁4.9mV(0.53+4.8)=5.33m。最终钢板桩长度为10.2-0.53+4.9=14.57mv15m长度满足要求(2) 、围囹及内支撑计算1) 、第一道围囹计算按简
13、支梁计算弯矩，按连续梁计算剪力、支反力。第一道围囹采用40a工字钢，W=1086cm取最大边跨4.1m计算最大弯矩Mmax=125.1KN.mc=Mmax/W=57.6MPVic=145Mpa满足要求105.02弯矩、剪力计算图如下105.0278.0178,01弯矩图96J21283122H5.6147.81111.T1诃。-115.6-122-128.3-96.12一.o剪力图、第二道围囹计算按简支梁计算弯矩，按连续梁计算剪力、支反力第二道围囹采用40a双拼工字钢，W=1086cm取最大边跨4.1m计算最大弯矩Mmax=205.5KN.r,c=Mmax/W=94.6Mc=145Mpa满足要
14、求弯矩、剪力计算图如下172.66172.66弯矩图158-02210.96200.53190.1243.04IYrv1iVi.h,1(11-243,04-190.I-200,53-210.96-158.02、第三道围囹计算按简支梁计算弯矩，按连续梁计算剪力、支反力。第三道围囹采用40a工字钢，W=1086cm取最大边跨4.1m计算最大弯矩Mmax=15KN.mc=Mmax/W=13.8Mc=145Mpa9.412.612t6959*59.4弯矩图11.515*414.1卜、613.SIkf317TK”71HIMl7f1-13.9-14.6-15.4-11-5剪力图满足要求4）、第一道围囹斜向支撑计算根据尺寸，取最长边进行计算，以确保安全R1410cin410cm410cmR2R3R4R5R6由上图知：B=38由第一道围囹剪力图知：R=147.8KN则有斜向第一道支撑轴力为：N=147.8/cos38=187.6KN长度L=5.22m斜向第二道支撑轴力为：N=122/cos38=154.8KN长度L=10.45m斜
