钢板桩设计计算

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1、 . . . I40钢板桩设计计算及施工方案本标段施工围共有75个承台,分8种类型：A类承台:下部采用8根1.0 m钻孔灌注桩,承台尺寸为8.47m横顺, 厚2m。主要适用于32+32m跨径组合；B类承台: 下部采用10根1.25m 钻孔灌注桩,承台尺寸为8.48.2m横顺, 厚2.6m。主要适用于24+32m跨径组合；C类承台: 下部采用15根1.5 m钻孔灌注桩,承台尺寸为8.47m横顺, 厚2.4m。主要适用于80m跨径组合；D类承台: 下部采用8根1.2 m钻孔灌注桩,承台尺寸为8.48.2m横顺, 厚2.6m。主要适用于30+40m跨径组合；E类承台: 下部采用6根1.2 m钻孔灌注

2、桩,承台尺寸为8.45.34m横顺, 厚2.5m。主要适用于25+30m跨径组合斜交20；F类承台: 下部采用9根1.2 m钻孔灌注桩,承台尺寸为8.48.34m横顺, 厚2.6m。主要适用于33.5+33.5m跨径组合斜交20；G类承台: 下部采用9根1.2 m钻孔灌注桩,承台尺寸为8.48.872m横顺, 厚3.0m。主要适用于40+40m跨径组合斜交40；H类承台: 下部采用10根1.0m钻孔灌注桩,承台尺寸为27.04.5m横顺, 厚1.5m。主要适用于桥台基础；拟采用I型钢板桩实施围护,以确保基坑安全开挖、承台结构和墩身结构的顺利施工。 二、地质情况根据地质勘察报告显示：勘察深度围河

3、床底至钻孔桩底可分为7个地质单元层,钢板桩深度主要在：层为近代人工堆填土,黄灰黄色粘土和灰黄灰色砂质粉土,灰色粉质粘土三、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I型钢板桩。I型WUR13型冷弯钢板桩桩宽度适中,抗弯性能好,依地质资料及作业条件决定选用钢板桩长度。 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、A8三标桩基658根,承台75个。承台宽8.4

4、m,长5.348.872m0#台除外,0# 台长宽为4.527m。根据地质勘察报告显示：勘察深度围河床底至钻孔桩底可分为7个地质单元层。为保证设计安全,取土的重度选为：18.8KN/m3,摩擦角选为=20.1。2、现场实际情况施工现场已经打设12米长I型钢板桩,并提供以下数据：打设钢板桩尺寸为沿道路方向承台尺寸两侧各加0.5m；钢板桩露出地面高度为0.5米。3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,我们采取在钢板桩侧加一层围囹并设置支撑,按单支撑进行钢板桩计算。围堰采用I型钢板桩,W=1346cm3,f=350Mpa。4、土的重度为：18.

5、8KN/ m3,摩擦角=20.15、距板桩外1.5m均布荷载按20KN/ m2计。基坑开挖深度不大于4m.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：作用于板桩上的土压力强度及压力分布图ka=tg45-/2= tg45-20.1/2=0.49Kp= tg45+/2= tg45+20.1/2=2.05板桩外侧均布荷载换算填土高度h1,h1=q/r=20KN/ m218.8KN/ m3=1.06m基坑底以上土压力强度Pa1：Pa1=r*Ka=18.8 0.49=46.6KN/m2合力Ea距承台底的距离y为2.53m. 确定支撑层数及间距按等弯距布置确定各层支撑

6、的间距,根据I型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:h= = =313cm=3.13mh1=1.11h=1.113.13=3.47mh2=0.88 h =0.883.13=2.75m根据具体情况,确定采用桥涵施工手册图5-44的形式布置。支撑间距:S1=0.4754+0.160.344+0.12=2.13mS2=0.5254-0.160.344+0.12=1.87m 3WUR13型冷弯钢板桩厚度以0.36m计,围囹以10m长计, 围囹受力计算如下:围囹采用2 I40a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

7、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：18.80.492.132.13+1.87/2=78.49kN/m P2=78.4910/7=112.13kNb.弯距Mmax=112.132.252/8=49.67kNmmax=49.67106/2180103=17.68N/mm2fy=235N/mm2,满足要求。c.剪力=RSx/=R/=94.18103/=32.88MPa=120MPa,满足要求。4横桥向支撑杆,采用30010的钢管,支撑在顺桥向支撑上,型钢与钢管之间满焊连接。钢管外径D=300mm,管壁厚度d

8、=10.0mm,钢材屈服强度值fy=235N/mm2,钢材抗压强度设计值f=215N/mm2。钢管截面积A=1/4=/4=91.06cm2钢管的回转半径截面惯性矩I=/64=/64=9584.1cm4截面回转半径i=1/2=1/2=105.25cm钢管的长细比=l/i=2150/105.25=20.4=150,满足要求。钢管的稳定性=P/A=262600/9106=28.8N/mm2fy=215N/mm2,满足要求。6钢板桩入土深度X：采用盾恩近似法计算钢板桩入土深度。如右图所示,Kn=r=18.8=29.328 KN/m3e1=MQ=rKaH=18.80.495.06=46.613 KN/m

9、2DB板桩上的荷载GDBN一半传至D点,另一半传至土压力MRB,故有rKaHL+x/2=rx2/2即rx2- rKaHx- rKaHL=0由上面计算知,支撑距基坑底的1.87m,即L=1.87m,代入上式,得,x=2.69m 钢板桩入土深度9-4.5m=4.4m2.69m,满足要求。 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=18.8 KN/m3,c=21.1Kpa,q=20 KN/m2由抗隆起安全系数K=2C/q+rh1.2则：h /1.2r/1.2*18.8 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

10、,同时适当降低板桩侧土体高度,以避免基坑底部的隆起。8基坑底管涌验算根据不发生管涌条件：K=h+2tr/ hrw1.5r=rs-rw=18.8-10.0=8.8 KN/m3, t=4.5m h=4.0m rw=10.0 KN/m3则K= 8.8/410=2.861.5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=KA= KA h/根据设计地质资料,土的综合渗透系数取0.08m/d则Q=/=2.31m3根据其渗水量的大小,为到达较好的降水效果利于承台施工,在承台外侧与钢板桩之间可设置2个降水井。 10围囹和支撑杆布置方式钢板桩打入土体后,进行围堰基坑开挖。当开挖至

11、距钢板桩顶端2.63m处,进行围囹和支撑施工。围囹采用2I40a工字钢,支撑杆采用三道等间距横桥向直撑,支撑杆采用300mm10mm的钢管。工字钢之间采用500 mm500mm10mm钢板每隔1米进行两面满焊连接,工字钢间隙按照0.08米设置。各道支撑与围囹之间进行满焊连接,并保证焊接质量。若支撑杆未贴靠在与围囹上,需作加垫钢板处理,使围囹上的力传到支撑上,以起到支撑的作用。支撑与围囹的材料、制作、焊接必须严格按要求施工。立模板时需要将模板割开以便穿过支撑杆,随后将支撑杆一起浇筑在混凝土中。五、钢板桩施工工艺 1、钢板桩施工的一般要求 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

12、边缘外留有支模、拆模的余地。 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。 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。 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囹支撑挖土施工承台、墩身及顶帽填土拔除钢板桩。 3、钢板桩的检验、吊装、堆放 钢板桩的检验 钢板桩运到工地后,需进

13、行整理。清除锁口杂物,对缺陷部位加以整修。 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。 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。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,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。 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。 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。 钢板桩吊运 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。 钢板桩堆放 钢板桩堆放的