钢板桩设计计算

精品文档 1欢迎下载 钢板桩设计计算及施工方案 本标段施工范围内共有 75 个承台 分 8 种类型 A 类承台 下部采用 9 根 1 0 m 钻孔灌注桩 承台尺寸为 8 4 7m 横 顺 厚 2 4m 主要适用于 30 30m 跨径组合 B 类承台 下部采用 9 根 1 2m 钻孔灌注桩 承台尺寸为 8 4 8 2m 横 顺 厚 2 6m 主要适用于 40 40m 跨径组合 C 类承台 下部采用 8 根 1 0 m 钻孔灌注桩 承台尺寸为 8 4 7m 横 顺 厚 2 4m 主要适用于 25 25m 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 4 8 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 钻孔灌注桩 承台尺寸为 8 4 5 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 4 8 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 4 8 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 0 4 5m 横 顺 厚 1 5m 主要适用于桥台基础 拟采用拉森 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 勘察深度范围内 河床底至钻孔桩底 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 3 灰色粉质粘土 三 钢板桩施工方案 1 钢板桩的选用 精品文档 2欢迎下载 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 选用拉森 型钢板桩 拉森 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 上海 A8 三标桩基 658 根 承台 75 个 承台宽 8 4m 长 5 34 8 872m 0 台除外 0 台长 宽为 4 5 27m 根据地质勘 察报告显示 勘察深度范围内 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 内摩擦角选为 20 1 2 现场实际情况 施工现场已经打设 9 米长拉森 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 精品文档 3欢迎下载 的支撑材料和开挖深度 我们采取在钢板桩内侧加一层围囹并设置 支撑 按单支撑进行钢板桩计算 围堰采用拉森 型钢板桩 W 1346cm3 f 350Mpa 4 土的重度为 18 8KN m3 内摩擦角 20 1 5 距板桩外 1 5m 均布荷载按 20KN m2计 基坑开挖深度 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 1 作用于板桩上的土压力强度及压力分布图 ka tg 45 2 tg 45 20 1 2 0 49 Kp tg 45 2 tg 45 20 1 2 2 05 板桩外侧均布荷载换算填土高度 h1 q 20KN m2 q 46 6KN m2 钢板桩土压力分布图 h1 q r 20KN m2 18 8KN m3 1 06m 精品文档 4欢迎下载 基坑底以上土压力强度 Pa1 Pa1 r h1 4 Ka 18 8 1 06 4 0 49 46 6KN 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 根据拉森 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 6 f w rka 3 3 49 0 10 8 18 1013463506 3 5 313cm 3 13m 内支撑 封底砼 钢板桩 h1 1 11h 1 11 3 13 3 47m h2 0 88 h 0 88 3 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 0 475 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 围囹以 10m 长计 精品文档 5欢迎下载 围囹受力计算如下 围囹采用 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 P2 78 49 10 7 112 13kN b 弯距 Mmax 112 13 2 252 8 49 67kN m max 49 67 106 2180 103 17 68N mm2 fy 235N mm2 满足要求 c 剪力 RSx Ix t R t Ix Sx 94 18 103 5 10 3 68 2 10 2 32 88MPa 120MPa 满足要求 4 横桥向支撑杆 采用 300 10 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 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 精品文档 6欢迎下载 A 1 4 D2 d2 4 302 282 91 06cm2 钢管的回转半径 截面惯性矩 I D4 d4 64 304 284 64 9584 1cm4 截面回转半径 i I A 1 2 9584 1 91 06 1 2 105 25cm 钢管的长细比 l i 2150 105 25 20 42 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 18 8 KN m3 c 21 1Kpa q 20 KN m2 D L B R G Q N B O R Kn x r Kp Ka x 精品文档 7欢迎下载 由抗隆起安全系数 K 2 C q rh 1 2 则 h 2 C 1 2q 1 2r 2 3 14 21 1 1 2 20 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 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 18 8 10 0 8 8 KN m3 t 4 5m h 4 0m rw 10 0 KN m3 则 K 4 2 4 5 8 8 4 10 2 86 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 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 则 Q 0 08 9 4 10 4 4 2 4 5 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 进行围堰内基坑开挖 当开挖至距钢板桩顶端 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 300mm 10mm 的钢管 工字钢之间采用 500 mm 500mm 10mm 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 精品文档 8欢迎下载 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 需进行整理 清除锁口内杂物 如电焊瘤渣 精品文档 9欢迎下载 废填充物等 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 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 钢板桩堆放的地点 要选择在不会因压重而发生较大沉陷变形的 精品文档 10欢迎下载 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 精品文档 11欢迎下载 5 钢板桩施工 1 制作角桩和支撑组件 首先在岸上按设计要求加工 焊接角 桩和支撑组件 2 钢板桩的插打采用内导向框架法 即内支撑作内导向柜架 逐片插打钢板桩直到合拢 施打钢板桩时 以内支撑作导向框 顺 着导向框用 45KW 振动锤施打钢板桩 钢板桩在岸上予以整形符合要 求 3 开挖及支护 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 进行围囹和支撑施工 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 围囹及支撑制做安装 根据设计位置在钢板桩内壁上焊围囹 托架 然后吊装工字钢围囹并焊接加固 钢管支撑与围囹之间的连 接要进行满焊 并保证焊接质量 c 开挖基坑内设置排水措施 基坑开挖时要做好排水 以便于 开挖 机械支撑部位要铺垫钢板以扩散压力 保证施工平台受力均 匀 d 基坑周边 约一倍桩长 范围内严禁堆载 e 开挖过程中注意支护体系的变形观察 f 基坑内作业时 要有专职安全员负责 在基坑开挖过程中需要注意的问题 精品文档 12欢迎下载 首先是钢板桩未贴靠在围囹上的部分 需作加垫处理 使钢板 桩的压力传到围囹及支撑上 支撑的材料 制作 焊接必须严格按 要求施工 其次是开挖和支撑的架设施工过程必须紧密配合 开挖过程要 保证安全的前提下 迅速为支撑施工创造工作面 支撑结构必须能 较快地产生整体刚度或预紧力 两者配合就能较好地利用软土施工 中的时空效应 有效地控制围护体系在受力后的变形 施工中切不 可超挖 及时做到施加支撑 开挖施工要求分层均匀高效 以使支 护结构处于正常的受力状态 开挖至设计标高 进行封底混凝土施工 封底混凝土采用 C20 混凝土 封底混凝土要在围堰范围内满铺以兼作围堰的支撑 为钢 板桩的支撑提供安全保障 为便于拨除钢板桩和钢管支撑 可以在 封底混凝土与钢板桩 钢管支撑之间铺设一层油毛毡 以减少混凝 土与钢板桩间 钢管支撑的摩阻力 5 凿除桩头至设计位置 进行根据要求进行桩基检测 检测 合格后方可进行下道工序 6 拔桩 承台及墩身施工完毕后进行钢板桩的拔除 钢板桩拔桩前 先将围堰内的支撑拆除 先略锤击振动各拔高 1 2m 然后挨次将所有钢板桩均拔高1 2m 使其松动后 再从两侧 依次拔除 对桩尖打卷及锁口变形的桩 可加大拔桩设备的能力 拔桩时应注意事项 精品文档 13欢迎下载 a 振打与振拔 拔桩时 可先用振动锤将板桩锁口振活以减小土 的 粘附 然后边振边拔 对较难拔除的板桩可先用振动锤将桩振下 100 300mm 再与振动锤交替振打 振拔 b