锡溧漕河围堰施工及计算

1、锡溧漕河二期整治工程围堰稳定性计算书 编 制 人： 审 核 人： 审 批 人： 编制单位： 常州市航务工程有限责任公司编制日期： 2011年6月28日 围堰稳定性计算书一、工程特征锡溧漕河二期整治工程范围为戴溪欢塘桥段，航道整治里程为6.733km。根据施工设计资料，该地段处于平原水网区，水流较为平缓，常水位按3.5m考虑，河床基底基本是淤泥质粉质粘土。结合本工程实际情况及以往工程的施工经验，我部对部分新建驳岸拟采用土围堰+双排木桩围堰的方案施工。根据相关规范的规定，围堰应满足以下几点要求：1围堰高度应高出施工期间可能出现的高水位(包括浪高)0.50.7m。2围堰外形应考虑河流断面被压缩后，流

2、速增大引起水流对围堰、河床的集中冲刷及影响通航、导流等因素，并应满足堰身强度和稳定的要求。3堰内平面尺寸应满足基础施工的需要。4围堰要求防水严密，减少渗漏。二、水文地质情况1、根据设计资料， 锡溧漕河枯水期常水位3.33.5m，按3.5m+0.5m计算施工防护水位4.0m。我部考虑将需要围堰施工的驳岸段落安排在枯水期施工，以避开雨季（79月）洪水位。2 、围堰内填粘土内摩擦角1 =10.2°容重r1=18.8KN/m3 粘聚力C1=28kp3、根据地质资料确定围堰施工的地质情况：1） 经现场测量，河床淤泥基本在40cm以内；2）河底土层基本为淤泥质粘土。承载力=60Kpa，内摩擦角2

3、 =6.2° 容重r2=18.1KN/m3 粘聚力C2=10.7kp三、围堰方案设计1、双排圆木桩围堰,桩堰顶宽2.5m，堰高至施工期高水位以上0.5m，根据水深选取稍径20cm、桩长68m木桩，间距1.0m，用挖掘机打桩。桩内侧绑扎竹篱，外侧横向绑扎木桩或钢管联结成整体。两排桩之间用12钢筋对拉形成整体。土方采取反铲挖掘机挖土至泥驳船上，运至围堰处由抓斗挖泥船挖填构筑。 2、土围堰采用渗透性小的粘土填筑，顶宽3m，堰顶标高4.3m，临水面坡比1:2，背水面坡比1:1.5。四、双排圆木桩围堰的计算（一）、双排木桩围堰布置图1、木桩顶标高4.5m， 填土标高4.0m；2、围堰外侧河床标

4、高1.9m，清淤0.4m，清淤后1.5m；3 木桩暂定L=6m 小头直径=20cm 桩底标高=-1.5。双层围堰布置图（二）、双层木桩围堰整体稳定性1 按最高水位4.5m，堰内抽水1） 围堰内填土重量W=2.5*2.5*18.8=117.5KN/m2） 水的侧压力Eh=10*3.0*0.5*3.0=45KN/m对B 点倾覆力矩MB=45*1/3*3.0=45KN-m/m对B 点抗倾覆力矩MB=117.5*1/2*2.5=146.875KN-m/m抗倾覆安全系数 K= MB'/MB=146.875/45=3.264，安全稳定（三）、木桩受力计算按施工期常水位3.5m计算A、木桩受力图(L

5、=6m)主动土压力Ea=1/2LaH11 =10.2°r1=18.8KN/m3 H1=2.5m C1=28kp2 =6.2° r2=18.1KN/m3 H2=3.0m H总=5.5m C2=10.7kpr 平均=（18.8*2.5+18.1*3.0）/5.5=18.42KN/m3平均=（10.2*2.5+6.2*3.0）/5.5=8.02°C平均=（28*2.5+10.7*3.0）/5.5=18.56 kpLa= r 平均*H1*Ka=18.42*5.5*tg2（45°-8.02°/2）=18.42*5.5*0.869=88.03Ea=0.5*

6、88.03*5.5-2* 18.56*5.5* tg（45°-8.02°/2）+2*18.562/18.42=89.16KN/mH1C=(1/3)*(5.5-2*18.56/(18.42* tg（45°-8.02°/2）)=1.06m常水位水压力（3.5m）Eh=0.5*（H2）2=0.5*10*（2.0）2=20KN/mH2C=1/3*2.0=0.67m被动土压力 Ep=0.5*Lp*H3Lp= r2*H3*Kp 2 =6.2° r2=18.1KN/m3 H3=3.0m C2=10.7kp=18.1*3.0*tg2（45°+6.2&

7、#176;/2）=67.45Ep=0.5*67.45*3.0+2*3*10.7* tg（45°+6.2°/2）=172.73 KN/m H3C=2*10.7* tg（45°+6.2°/2）*3*1.5+18.1*3.0* tg2（45°+6.2°/2）*1.5*1/172.73=1.21m各力对O 点（拉筋位置）取矩，令M=0Ep*（5.5+0.3-1.21）+ Eh（2.0+0.8-0.67）- Ea（5.5+0.3-1.06）= Ep *4.59+ Eh*2.13- Ea*4.74=4.59 Ep-380.02Ep=82.79KN

8、/m<172.73KN/m 符合平衡要求令H=0R+ Ep+ Eh- Ea=0R= Ea- Eh- Ep =89.16-20-82.79=-13.63 KN/m拉筋在该点不受力。计算A 点(桩与河床接触点)处的弯矩Ea=0.5 LaH1La= r1*H*Ka=18.8*2.5*tg2（45°-10.2°/2）=18.8*2.5*0.699=32.85Ea=0.5*32.85*2.5-2*28*2.5* tg（45°-10.2°/2）+2*282/18.8=7.41KN/mMA= Eh*0.67+R*2.8- Ea*0.833=20*0.67-7.4

9、1*0.833=7.23KN-m/m由此可见，桩长6m能满足围堰的要求木桩强度检算木桩小头直径=20cm 中径按直径=25cm 计算 每米n=2 根截面系数：W=/32*（25）3*3=3067cm3=Mmax/W=MA/W=7.23*1000/3067=2.36Mpa木桩容许应力12 Mpa结论：1木桩应力较小，可使中径=25cm 计算，每米设2根。2 木桩长6 米符合围堰安全要求，木桩中间段应无节疤。3 拉筋可视情况设置，单侧可以用木桩连接成整体。（四）、木桩受力计算围堰内已抽水木桩受力图(L=6m)1 主动土压力：Ea=89.16KN/m H1C=1.06m 被动土压力：Ep=172.7

10、3 KN/m H3C=1.21m各力对O 点（拉筋位置）取矩，令M=0Ep*（）- Ea（）=0Ep=89.16*4.74/4.59=92.07 KN/m<172.73KN/m 符合平衡要求L=6m 木桩是合适的R=89.16-92.07=-2.91 KN/m拉筋在该点不受力。2 计算B 点处弯矩Ea1= Ea=7.41KN/mMB= 7.41KN/m *0.83=6.15KN-m/m木桩所受应力=6.15*103/3067=2Mpa木桩容许应力12 Mpa该处木桩受力较小。结论：1 木桩长6m，小头直径=20cm，中段应有=25cm，每米设2 根。桩顶标高4.5m，桩底标高-1.5m

11、。2 拉筋建议12 双层，间距可为2m 一道，要设水平圆木使围堰成整体。3 双层木桩间必须填好混合料，以尽可能提高 值。五、土围堰稳定性验算 围堰填土内摩擦角1 =10.2°容重r1=18.8KN/m3 粘聚力C1=28kp河底土层基本为淤泥质粘土。承载力=60Kpa，内摩擦角2 =6.2° 容重r2=18.1KN/m3 粘聚力C2=10.7kp（考虑水的渗流力影响）Fs=cili+(h1i+'h2i)bi+qbicositani/(h1i+'h2i)bi+qbisini式子中：Fs -土坡稳定安全系数；ci -土层的粘聚力；li-第i条土条的圆弧长度； -

12、土层的计算重度；i -第i条土中线处法线与铅直线的夹角；i -土层的内摩擦角；bi -第i条土的宽度；hi -第i条土的平均高度；h1i -第i条土水位以上的高度；h2i -第i条土水位以下的高度；' -第i条土的平均重度的浮重度；q -第i条土条土上的均布荷载； 其中，根据几何关系，求得hi为：hi=(r2-(i-0.5)×bi-l02)1/2-r+l0-(i-0.5)×bitan式子中：r -土坡滑动圆弧的半径；l0 -坡角距圆心垂线与坡角地坪线交点长度； -土坡与水平面的夹角；h1i的计算公式h1i=hw-(r-hi/cosi)×cosi-rsin(+)-H 当h1i hi 时，取h1i = hi； 当h1i 0时，取h1i = 0；h2i的计算公式： h2i = hi-h1i；hw -土坡外地下水位深度；li 的几何关系为：li=arccos(i-1)×bi-l0)/r-arccos(i×bi-l0)/r×2×r×/360i=90-arccos(i-0.5)×bi-l0)/r四、计算安全系数