GB-T 51295-2018 钢围堰工程技术标准

UDC

钢围堰工程技术标准中华人民共和国国家标准

GBT512952018

钢围堰工程技术标准

Technicalstandardofsteelcofferdamengineering专用

人人文库

贴标处20182504发布20180112实施

S/N：155182·0385

统一书号：155182·0385

中华人民共和国住房和城乡建设部

定价：34.00元联合发布

国家市场监督管理总局

中华人民共和国国家标准

钢围堰工程技术标准

Technicalstandardofsteelcofferdamengineering

GB/T51295-2018

主编部门中华人民共和国住房和城乡建设部

：

批准部门中华人民共和国住房和城乡建设部

：

施行日期年月专用日

：2018121

人人文库

中国计划出版社

2018北京

中华人民共和国国家标准

钢围堰工程技术标准专用

GB/T51295-2018

☆

中国计划出版社出版发行

网址

：

地址北京市西城区木樨地北里甲号国宏大厦座层

：11C3

邮政编码电话发行部

：100038：（010）63906433（）

三河富华印刷包装有限公司印刷

印张千字

850mm×1168mm1/325.625143

年月第版年月第次印刷

20181112018111

☆

统一书号

人人文库：155182·0385

定价元

：34.00

版权所有侵权必究

侵权举报电话

：（010）63906404

如有印装质量问题请寄本社出版部调换

，

中华人民共和国住房和城乡建设部公告

2018第79号

住房城乡建设部关于发布国家标准

钢围堰工程技术标准的公告

《》

现批准钢围堰工程技术标准为国家标准编号为

《》专用，GB/T

自年月日起实施

51295—2018，2018121。

本标准在住房城乡建设部门户网站

（）

公开并由住房城乡建设部标准定额研究所组织中国计划出版社

，

出版发行

。

中华人民共和国住房和城乡建设部

2018年4月25日

人人文库

前言

根据住房城乡建设部关于印发年工程建设标准规范

《〈2015

制订修订计划的通知建标号的要求标准编制组

、〉》（〔2014〕189），

经广泛调查研究认真总结实践经验参考有关国际标准和国外先

，，

进标准并在广泛征求意见的基础上编制了本标准

，，。

本标准共分章和个附录主要技术内容是总则术语和

61，：、

符号基本规定设计钢围堰施工及质量检验监测等

、、、、。

本标准由住房城乡建设部负责管理由广州市市政集团有限

，

公司负责具体技术内容的解释执行过程中如有意见或建议请

。专用，

寄送广州市市政集团有限公司地址广州市环市东路号银政

（：338

大厦邮政编码

，：510060）。

本标准主编单位参编单位主要起草人和主要审查人

、、：

主编单位：广州市市政集团有限公司

江苏德丰建设集团有限公司

参编单位：广东省交通规划设计研究院股份有限公司

中铁大桥局集团有限公司

中铁大桥勘测设计院集团有限公司

中铁一局集团有限公司

中交基础设施养护集团有限公司

人人文库上海重远建设工程有限公司

华南理工大学

中国铁建港航局集团有限公司

中铁二十五局集团有限公司

重庆建工第九建设有限公司

中国建筑技术集团有限公司

·1·

主要起草人：安关峰梁立农黄旺明万田保徐宏

陈双全孙樟李向阳刘添俊刘吉福

曹洪潘泓梁豪邓汉权毛宗原

于海祥谢卓雄黄森华

主要审查人：马骉傅立容王树林顾宽海汤劲松

杨少军李友明周勇军杨永清李松

专用

人人文库

·2·

目次

总则…………………

1（1）

术语和符号………………

2（2）

术语……………………

2.1（2）

符号……………………

2.2（3）

基本规定…………………

3（7）

设计…………………

4（10）

一般规定………………

4.1（10）

方案设计………………

4.2专用（11）

设计计算内容……………

4.3（14）

结构分析………………

4.4（19）

稳定性验算……………

4.5（26）

构件计算………………

4.6（45）

钢板桩围堰构造设计……

4.7（49）

钢套箱围堰构造设计……

4.8（49）

钢吊箱围堰构造设计……

4.9（50）

钢管桩围堰构造设计……

4.10（51）

钢围堰施工及质量检验…………………

5（53）

一般规定………………

5.1人人文库（53）

钢板桩围堰施工…………

5.2（53）

钢套箱围堰施工…………

5.3（57）

钢吊箱围堰施工…………

5.4（61）

钢管桩围堰施工…………

5.5（62）

质量检验………………

5.6（63）

监测…………………

6（72）

·1·

一般规定………………

6.1（72）

监测内容与方法…………

6.2（72）

数据处理与应用…………

6.3（77）

监测管理………………

6.4（78）

附录荷载与作用…………

A（79）

本标准用词说明………………

（92）

引用标准名录…………………

（93）

附条文说明…………………

：（95）

专用

人人文库

·2·

Contents

………

1Generalprovisions（1）

………

2Termsandsymbols（2）

…………………

2.1Terms（2）

………………

2.2Symbols（3）

………

3Basicrequirements（7）

………………

4Thedesign（10）

……

4.1Generalrequirements（10）

…………

4.2Projectdesign专用（11）

…………

4.3Thecalculationcontentofdesign（14）

………

4.4Structuralanalysis（19）

……………

4.5Checkcalculationofstability（26）

…………………

4.6Componentcalculation（45）

………

4.7Thestructuraldesignofsteelsheetpilecofferdam（49）

……………

4.8Thestructuraldesignofsteelboxedcofferdam（49）

…………

4.9Thestructuraldesignofsteelhangingcofferdam（50）

………

4.10Thestructuraldesignofsteelpipepilecofferdam（51）

5Theconstructionandqualityinspectionofsteel

…………………

cofferdam（53）

人人文库……

5.1Generalrequirements（53）

……………

5.2Theconstructionofsteelsheetpilecofferdam（53）

………………

5.3Theconstructionofsteelboxedcofferdam（57）

………………

5.4Theconstructionofsteelhangingcofferdam（61）

……………

5.5Theconstructionofsteelpipepilecofferdam（62）

………

5.6Qualityinspectionandacceptance（63）

·3·

…………

6Themonitoring（72）

……

6.1Generalrequirements（72）

…

6.2Thecontentandmethodformonitoring（72）

…………

6.3Dataprocessingandapplication（77）

…………

6.4Themonitoringandmanagement（78）

………………

AppendixALoadandaction（79）

…

Explanationofwordinginthisstandard（92）

……

Listofquotedstandards（93）

………

Addition：Explanationofprovisions（95）

专用

人人文库

·4·

1总则

101为规范钢围堰工程技术做到安全适用经济合理确保质

..，、、

量制定本标准

，。

102本标准适用于钢围堰工程的设计施工监测及质量验收

..、、。

103钢围堰工程的设计施工监测及质量验收除应符合本标

..、、，

准外尚应符合国家现行有关标准的规定

，。

专用

人人文库

·1·

2术语和符号

2.1术语

211钢围堰

..steelcofferdam

在涉水工程建设中为建造永久性构筑物而修建的挡土或挡

，

水的临时性围护钢结构包括钢板桩围堰钢套箱围堰钢吊箱围

。、、

堰钢管桩围堰和其他形式钢围堰

、。

212钢板桩围堰

..steelsheetpilecofferdam

使用钢板桩逐根组插打钢板桩之间相互咬接必要时内加

（），，

支撑体系及封底通过挡住外侧水土形成施工空间的钢围堰

，专用。

213钢套箱围堰

..steelboxedcofferdam

使用钢板及其加劲构件制造的无底围护结构必要时内加支

，

撑体系及封底通过挡住外侧水土形成施工空间的钢围堰可分

，。

为单壁双壁以及单双壁组合式钢围堰

、。

214钢吊箱围堰

..steelhangingboxcofferdam

使用钢板及其加劲构件制造悬吊在水中的有底围护结构必

、，

要时内加支撑体系及封底通过挡水形成施工空间的钢围堰可

，。

分为单壁双壁以及单双壁组合式钢围堰

、。

215钢管桩围堰

..steelpipepilecofferdam

使用钢管桩逐根插打钢管桩之间可以相互咬接必要时内加

，，

支撑体系及人人文库封底通过挡住外侧水土形成施工空间的钢围堰

，。

216封底

..bottomsealing

对钢围堰底部浇筑符合设计厚度要求混凝土的施工作业

。

217内支撑

..strut

钢围堰内用于传递和平衡钢围堰侧壁压力保持围堰侧壁稳定

的构件

。

·2·

2.2符号

221材料性能

..：

c土黏聚力

———；

e围堰底土体天然孔隙比

———；

E支撑材料的弹性模量

———；

E锚杆的复合弹性模量

c———；

E注浆固结体的弹性模量

m———；

E锚杆杆体的弹性模量

s———；

f混凝土的抗拉强度设计值

t———；

f钢材的屈服强度

y———；

土内摩擦角

φ———。

222作用效应及承载力

..：专用

C围堰结构水平位移围堰周边建构筑物和地面沉降

———、（）

的限值

；

C作用标准值组合的位移沉降等效应设计值

kd———、；

E主动土压力合力

a———；

E被动土压力合力

p———；

F钢套箱围堰侧壁总摩阻力标准值

fk———；

F围堰结构计算宽度内的弹性支点水平反力

h———；

F水浮力标准值

w———；

F流水压力标准值

w1———；

F静水压力合力

wl——人人文库—；

Fi动水压力风荷载波浪力冰压力等可变荷载合力

∑d———、、、；

G钢围堰自重标准值

1———；

G围堰上部其他结构自重标准值

2———；

G封底混凝土自重

c———；

G围堰底土的颗粒比重

s———；

M每米宽度最大弯矩的标准值

pl———；

·3·

M计算底面以上堰体背后水平荷载对计算底面处产生

r———

的倾覆力矩标准值

；

M抗隆起力矩标准值

RLk———；

M围堰的容许弯矩标准值

sk———；

M隆起力矩标准值

SLk———；

M堰体内填料对围堰计算底面处产生的抵抗力矩标

t———

准值

；

P围堰结构计算宽度内的法向预加力

h———；

P锚杆的预加轴向拉力值或支撑的预加轴向压力值

p———；

P分布土抗力

s———；

P围堰构件嵌固段上的围堰内侧土抗力标准值

sk———；

P承压水层顶部的水压力标准值

wk———；

围堰外河床或地面的附加分布荷载标准值

q———专用；

QQ锚杆循环加荷或逐级加荷试验中Q-s曲线上对应

1、2———（）

锚杆锁定值与轴向拉力标准值的荷载值

；

R偶然组合下结构构件的承载力设计值

ad———；

R抗滑力抗浮力抗滑力矩抗倾覆力矩锚杆极限抗

kd———、、、、

拔承载力等平衡作用标准值组合的效应设计值

；

R基本组合下结构构件的承载力设计值

ud———；

S承载能力极限状态下作用偶然组合的效应设计值

ad———；

S滑动力抗浮力滑动力矩倾覆力矩等不平衡作用标

kd———、、、

准值组合的效应设计值

；

S承载能力极限状态下作用基本组合的效应设计值

ud———；

u人人文库土条滑弧面上的水压力

a———；

γ土层的天然重度

———；

γ水的重度标准值

w———；

σ作用标准组合的正截面压应力和斜截面的主压应力

kd———

限值

；

τ桩基钢护筒与封底混凝土的粘结力

1———；

·4·

τ钢围堰与封底混凝土的粘结力

2———；

τ钢板桩及钢管桩与入土深度范围内土层的摩阻力

3———。

223几何参数

..：

A注浆固结体的截面面积

c———；

A基底净面积应扣除钢护筒面积

n———，；

A锚杆杆体的截面面积

p———；

b围堰结构计算宽度

a———；

D钢管外径

0———；

h计算工况下的围堰开挖底面至围堰顶深度

———；

h封底混凝土厚度

t———；

h围堰内外水头差

w———；

l受压支撑构件的长度

0———；

l锚杆长度

a———；专用

l锚杆自由段长度

f———；

L最短渗流路径流线总长度

———；

R重心位置到围堰背水面脚趾力矩

———；

R浮力合力重心到围堰背水面脚趾力矩

w———；

s锚杆或支撑的水平间距

———；

S所有桩基钢护筒与封底混凝土接触面积

1———；

S钢围堰与封底混凝土接触面积

2———；

S钢板桩及钢管桩围堰入土深度范围外侧接触面积

3———

之和

；

t围堰结构入土深度

———；

t′人人文库围堰在最下道支撑以下部分的深度

———；

t钢管壁厚

s———；

v围堰构件在分布土抗力计算点使土体压缩的水平位

———

移值

；

v挡土构件在围堰底处的水平位移值

b———；

v围堰构件在支点处的水平位移值

R———；

·5·

V基底净体积应扣除钢护筒部分

c———，；

z计算点距围堰顶的深度

———；

α锚杆倾角或支撑仰角

———。

224计算系数及其他

..：

围堰底与土的摩擦系数

f———；

i围堰底土的渗流水力坡度

———；

i围堰底土体的流土临界坡度

cr，f———；

k围堰结构计算宽度内弹性支点刚度系数

R———；

k土的水平反力系数

s———；

K安全系数

———；

K钢套箱围堰下沉系数

s0———；

Ki第i个圆弧滑动体的抗滑力矩与滑动力矩的比值

———；

m锚杆道数

———；专用

m土的水平反力系数的比例系数

z———；

n划分土条的个数

———；

NN地基土的承载力系数

q、c———；

α支撑松弛系数

R———；

λ支撑不动点调整系数

———；

γ围堰结构重要性系数

0———；

ψ计算系数

v———。

人人文库

·6·

3基本规定

301钢围堰应根据现行国家标准工程结构可靠性设计统一标

..《

准规定的设计原则采用以概率理论为基础的极限状

》GB50153，

态设计方法按分项系数的设计表达式进行设计

，。

302钢围堰工程实施前应研究主体工程的设计和地形地质及

..

水文勘察资料并进行必要的补充勘察和现场调查及相关资料的

，

收集

。

303钢围堰应满足下列功能要求

..：

1保证围堰周边建构筑物地下管线道路堤岸的安全和

（）、、专用、

正常使用

；

2保证围堰内主体结构的施工方便与安全

。

304钢围堰工程应根据主体工程实际情况进行专项设计并应

..，

根据主体结构的施工工期规定其设计使用年限

。

305钢围堰结构安全等级划分应符合表表

..3.0.5-1～3.0.5-3

的规定

。

表3.0.5-1钢板桩、钢管桩围堰安全等级划分

围堰围堰深度范围使用

主体工程平面尺寸围堰高度围堰水深失事

安全砂层淤泥层年限

、

安全等级A2Hh后果

等级（m）（m）w（m）厚度h

人人文库s（m）（a）

特别

一级一级AHhh

≥500≥10w≥8s≥5＞2严重

一级或A

二级100≤Hhh严重

二级5≤＜104≤w＜83≤s＜51～2

＜500

三级三级AHhh一般

＜100＜5w＜4s＜3＜1

·7·

表3.0.5-2钢套箱围堰安全等级划分

围堰刃脚以上使用

主体工程平面尺寸围堰高度围堰水深失事

安全覆盖层厚度年限

安全等级A2Hh后果

等级（m）（m）w（m）h

s（m）（a）

特别

一级一级AHhh

≥500≥20w≥15s＜3＞2严重

一级或

二级AHhh严重

二级100≤＜50010≤＜208≤w＜153≤s＜61～2

三级三级AHhh一般

＜100＜10w＜8s＞6＜1

表3.0.5-3钢吊箱围堰安全等级划分

围堰使用期使用

主体工程平面尺寸吊箱高度浪高失事

安全水位差年限

安全等级A2Hh后果

等级（m）（m）w（m）H

专用Δ（m）（a）

特别

一级一级AHhH

≥500≥12w≥3Δ≥5＞2严重

一级或

二级AHhH严重

二级100≤＜5008≤＜121≤w＜33≤Δ＜51～2

三级三级AHhH一般

＜100＜8w＜1Δ＜3＜1

注钢围堰结构安全等级按主体工程安全等级围堰规模水文地质条件使用

：1、、、

年限及失事后果等所确定等级中的最高级别定级

；

当二级三级围堰有特殊要求而采用新型结构时其结构设计级别可提高

2、，

一级

。

306钢围堰设计时水位风波浪重现期及设计波高累积频率

..，、、

应符合表的规定

3.0.6。

人人文库表3.0.6钢围堰风、波浪及水位重现期

水位重现期风重现期波浪重现期设计波高累计频率标准F

（a）（a）（a）（%）

2020205

注水位风波浪重现期设计波高累积频率可结合实际工程重要性施工工期长

：、、、、

短施工具体季节气象复杂程度失事后果严重性进行专题论证后确定

、、、。

307钢围堰原材料构件半成品和成品的质量应符合国家现

..、、

·8·

行有关标准的规定并应满足设计要求

，。

308钢围堰宜采用级以上钢材封底混凝土强度等级不宜

..B，

低于

C25。

309钢围堰施工时应建立健全质量管理体系制订各项施工管

..，

理制度

。

3010钢围堰施工及使用期间应进行监测

..。

3011钢围堰工程应根据设计文件及主体工程的施工组织设计

..

编制专项施工方案并应经审批后方可实施

，。

3012对气象水文航运等建设条件复杂的大型深水钢围堰

..、、、

工程的设计方案和施工方案应通过专家论证必要时应采用模型

，

试验验证

。

专用

人人文库

·9·

4设计

4.1一般规定

411钢围堰设计应包括方案设计结构设计与构造设计

..、。

412钢围堰结构应进行承载能力极限状态和正常使用极限状

..

态两类极限状态设计

。

413计算作用在围堰结构上的土压力时应根据围堰结构与土

..，

体的位移情况和采取的施工措施等因素确定土压力计算模式分

，

别按静止土压力主动土压力被动土压力及与围堰侧向变形条件

、、

相应的土压力计算计算水压力时宜根据地下水的渗流条件和水

；，专用

文条件合理确定地下水位

。

414钢围堰在高度方向上宜采用等强度概念分节设计

..。

415钢围堰应根据其施工和使用的时间长短环境腐蚀类型等

..、

因素进行防腐设计

。

416在季节性冻土地区围堰结构设计应根据冻胀冻融对围

..，、

堰结构受力和围堰侧壁的影响采取相应的措施

。

417钢围堰设计的抽水水位和速率应综合施工进度安排结构

..、

的安全性及经济性等因素经计算确定

。

418土压力及水压力计算土的各类稳定性验算时土压力和

..、，

水压力的分算合算方法及相应的土的抗剪强度指标选取应符合

、

下列规定人人文库

：

1对地下水位以上的黏性土黏质粉土土的抗剪强度指标

、，

应采用三轴固结不排水抗剪强度指标cφ或直剪固结快剪强度

cu、cu

指标cφ对地下水位以上的砂质粉土砂土碎石土土的抗剪

cq、cq；、、，

强度指标应采用有效应力强度指标c′′

、φ；

2对地下水位以下的黏性土黏质粉土可采用土压力水压

、，、

·10·

力合算方法此时对正常固结和超固结土土的抗剪强度指标应

；，，

采用三轴固结不排水抗剪强度指标cφ或直剪固结快剪强度指

cu、cu

标cφ对欠固结土宜采用有效自重压力下预固结的三轴不固

cq、cq，，

结不排水抗剪强度指标cφ淤泥淤泥质土等饱和软黏土宜

uu、uu；、

采用三轴不固结不排水抗剪强度指标cφ

uu、uu；

3对地下水位以下的砂质粉土砂土和碎石土应采用土

、，

压力水压力分算方法此时土的抗剪强度指标应采用有效

、；，

应力强度指标c′′当砂质粉土缺少有效应力强度指标时

、φ，，，

也可采用三轴固结不排水抗剪强度指标cφ或直剪固结快

cu、cu

剪强度指标cφ代替对砂土和碎石土有效应力强度指标

cq、cq，，

φ′可根据标准贯入试验实测击数和水下休止角等物理力学指

标取值土压力水压力采用分算方法时水压力可按静水压

；、，

力计算当地下水渗流时宜按渗流理论计算水压力和土的竖

；，专用

向有效应力当存在多个含水层时应分别计算各含水层的水

；，

压力

；

4当有可靠的地方经验时土的抗剪强度指标可根据室内

，、

原位试验得到的其他物理力学指标按经验方法确定

，。

419双排钢板桩内部填料应进行压实压实后填料的内摩擦角

..，

宜通过试验确定在没有试验数据时可按现行行业标准重力式

，，《

码头设计与施工规范的规定取值

》JTS167—2。

4110当需进行地下水控制时应根据场地工程地质和水文地

..，

质条件围堰周边环境要求及支护结构形式选用截水降水集水

、、、

明排方法或其组合地下水控制设计应满足围堰周边建构筑

人人文库。（）

物地下管线道路等沉降控制值的要求地下水控制设计和施工

、、。

可按现行行业标准建筑基坑支护技术规程的规定

《》JGJ120

执行

。

4.2方案设计

421钢围堰方案设计应与其制造运输施工和拆除等工序结

..、、

·11·

合应明确加工方案运输方案施工方案和拆除方案

，、、。

422钢围堰设计应满足主体结构要求并应符合下列规定

..，：

1围堰侧壁与主体结构的净空间和地下水控制应满足主体

结构及其防水的施工要求

；

2当采用锚杆时锚杆的锚头及腰梁不应妨碍主体结构

，

施工

；

3当采用内支撑时内支撑及腰梁的设置应便于主体结构及

，

其防水的施工上下道支撑宜设置剪刀撑

，。

423钢围堰设计应规定围堰结构各构件施工顺序及其相应的

..

围堰开挖深度

。

424钢围堰设计文件应包括计算书工程数量表设计说明总

..、、、

平面布置图单个围堰平面图纵剖面图横剖面图构件大样图

、、、、、

监测点布置图地质剖面图围堰安装施工流程图及相关配套施工

、、专用

图纸

。

425钢围堰顶部设计高程比设计最高水位应高出

..0.5m～

海域施工的围堰顶部高程尚应计入相应等级波浪重现期最

1.0m，

大波浪高度一半的影响

。

426钢围堰设计选型应包括下列因素

..：

1主体结构形式及其施工方法

；

2工程场地的地质水深水位及水流速度冬季冻融及冰凌

、、、

的影响河床在施工过程中冲刷深度的影响海域尚应计入潮汐

、，、

波浪的影响

；

3河床覆盖层厚度承载能力透水性和土体侧摩阻力等

人人文库、、；

4围堰结构施工工艺的可行性和经济性

；

5施工场地条件施工设备施工季节施工工期及进度

、、、

安排

；

6通航要求环保要求施工风险结构的安全性及经济性等

、、、

因素

。

427钢围堰设计时可按表中的适用条件进行选型

..4.2.7。

·12·

表4.2.7各类钢围堰的适用条件

项目钢板桩围堰钢套箱围堰钢吊箱围堰钢管桩围堰

河床覆盖层含有大量

覆盖层较薄或河床存在较漂砾石或存在水下障碍

、

地基承载力较高厚的软弱土物其他类型钢围堰下沉

覆盖层较厚，，

覆盖层基础底标高位于层或基础底困难并适用于河床为砂

的浅水水域，；

河床内或略高于面距离河床面类土黏性土碎卵石

、、（）

河床较高类土和风化岩等水中深

基坑开挖防护施工

可适用于较

水流流速较小可适用于较大

，大流速大于流速较小小于

条件小于流速大于，，2m/s

2m/s，2m/s

2m/s

水深宜控制在适用于水深

水深宜控制水深宜控制在

水深以内深水低较大的高桩承专用15m

在以内40m，以内

10m桩承台均可采用台或构筑物

相比钢板桩用钢量介于钢板桩围

钢材相比钢板桩围

较少围堰用钢量堰与钢套箱钢吊箱围堰

用量堰用钢量要大，、

，要大之间

低桩承台水中低桩承台深水高桩承

，，

围堰外形可根围堰外形可根据台围堰外形

，

据基础外形而水流速度基础平可根据水流速低桩承台围堰外形可

、，

相应采用矩面形状水深情况度基础平面根据基础外形而相应采

、、

适用的形圆形圆端选择圆形矩形形状选择圆用矩形圆形圆端形并

、、、、、，，

构筑物形并根据水圆端形根据围堰形矩形圆端根据水位或基坑深度及

，；、、

位或人人文库基坑深度下沉深度下沉难形单壁双壁地质情况设置内部支撑

、；、

及地质情况设易程度荷载情况结构的选择应或锚杆

、

置内部支撑或选择单壁双壁或根据水压差及

、

锚杆单双壁组合式支撑情况确定

制作难度介于钢板桩

制造制作简单制作复杂难度制作复杂

，，，围堰和钢套箱钢吊箱围

难度难度较小相对较大难度相对较大、

堰之间

·13·

428对特殊情况根据实际工程要求可采用组合钢围堰包括

..，，，

单双壁竖向组合钢围堰钢板桩与钢套箱平面组合围堰钢板桩与

、、

钢管桩平面组合围堰钢管桩与钢套箱平面组合围堰等形式

、。

4.3设计计算内容

431钢围堰结构应按下列两种设计状况进行极限状态设计

..：

1短暂状况应做承载能力极限状态设计和正常使用极限状

态设计

；

2偶然状况应做承载能力极限状态设计

。

432承载能力极限状态设计时应按下列情况计算分析

..：

1钢围堰结构构件或连接因超过材料强度而破坏或因过度

，

变形而不适于继续承受荷载或出现压屈局部失稳

，、；

2钢围堰结构和土体发生整体倾覆或滑动

专用；

3钢围堰底因隆起而丧失稳定

；

4钢围堰底土体持力层因丧失承载能力而破坏

；

5锚杆因土体丧失锚固能力而拔动

；

6地下水渗流引起的土体渗透破坏

；

7钢围堰抗浮或抗沉失效

；

8钢围堰浮运时失稳下沉

。

433正常使用极限状态设计时应按下列情况计算分析

..：

1钢围堰结构变形过大影响主体结构正常施工的或造成周

边建构筑物地下管线道路等不能正常使用的

（）、、；

2因地下水位下降地下水渗流或施工因素而造成的土体变

、

形引起周边人人文库建构筑物地下管线道路等不能正常使用的

（）、、；

3影响主体结构正常施工的地下水渗流或钢围堰渗漏水

（）。

434作用分类及组合应符合下列规定

..：

1作用在钢围堰上的重力及其冲击力土压力风力静水压

、、、

力动水压力波浪力及施工荷载等应按不同工况进行组合并应

、、，，

按其最不利组合结合实际工况进行结构计算各种作用应按本

，。

·14·

标准附录取值

A。

2钢围堰结构设计采用的作用应分为永久作用可变作用

、、

偶然作用三类其分类应符合表的规定

，4.3.4-1。

表4.3.4-1作用分类

作用分类作用名称

结构重力

附属设备和附属结构重力

土压力

永久作用

静水压力

浮力

预加力

流专用水压力

冲击力

风荷载

温度作用

可变作用

冰压力

波浪力

靠船力

施工临时荷载

偶然作用船舶或漂流物撞击力

注设计中计入的其他作用可根据其性质按本表进行分类

：。

3钢人人文库围堰结构应按作用分类就其出现的最不利组合进行

计算

。

4结构设计应计算结构上可能同时出现的作用按承载能力

，

极限状态正常使用极限状态进行作用组合并应按下列原则取其

、，

最不利组合效应进行设计

：

1当只在结构上可能同时出现的作用时宜进行组合当

），。

·15·

结构需做不同受力方向的验算时则应采用不同方向的

，

最不利的作用组合效应进行计算

。

2当可变作用的出现对结构或结构构件产生有利影响时

），

该作用不应参与组合实际不可能同时出现的作用或同

。

时参与组合概率很小的作用宜按表的规定不

，4.3.4-2

计入其参与组合

。

表4.3.4-2可变作用不同时组合

作用名称不与该作用同时参与组合的作用

冰压力流水压力波浪力船靠力

、、

船靠力冰压力

435当钢围堰结构按承载能力极限状态设计时对短暂设计状

..，

况应采用作用的基本组合对偶然设计状况应采用作用的偶然组

，

合并应符合下列规定专用

，：

1基本组合下钢围堰结构构件或连接因超过材料强度或过

，

度变形的承载能力极限状态设计应满足下列公式要求

，：

SR

ud≤ud（4.3.5-1）

mn

SγSγGiγγQγγQj

ud（ik1kψjjk）

0iGQ1LcjLQ

=∑=1，，∑=2（4.3.5-2）

mn

SγSGiQQj

ud（d1dd）

0ij

=∑=1，，∑=2（4.3.5-3）

RRfa

ud=u（d，d）（4.3.5-4）

式中S承载能力极限状态下作用基本组合的效应设计值

：ud———，

采用永久作用设计值与可变作用设计值相组合

人人文库；

γ钢围堰结构重要性系数对安全等级为一级二级

0———，、、

三级的围堰结构其结构重要性系数分别不应小于

，

1.1、1.0、0.9；

S作用组合的效应函数

（·）———；

γi第i个永久作用的分项系数

G———；

GiGi第i个永久作用的标准值和设计值

k、d———；

·16·

分别为最大的个和第个可变作用分项系数

γγjj

Q1、Q———1；

QQ最大的可变作用标准值和设计值

1k、1d———；

QjQj作用组合中除最大的可变作用外的其他第j个可变

k、d———

作用的标准值和设计值

；

ψ在作用组合中除最大的可变作用外的其他可变作用

c———

的组合值系数

；

第个可变作用的结构设计使用年限荷载调整

γjj

L———

系数

；

R基本组合下结构构件的承载力设计值

ud———；

R基本组合下构件承载力函数

u（·）———；

f材料强度设计值

d———；

a几何参数设计值当无可靠数据时可采用几何参数

d———，，

标准值

。专用

2偶然组合下钢围堰结构构件或连接因超过材料强度或过

，

度变形的承载能力极限状态设计应满足下列公式要求

，：

SR

ad≤ad（4.3.5-5）

mn

SSGiA或QQj

ad（kdψψ1kψjk）

if11j

=∑=1，，（q），∑=2q（4.3.5-6）

RRγγfa

ad=a（f，a，k，k）（4.3.5-7）

式中S承载能力极限状态下作用偶然组合的效应设计

：ad———

值S为永久作用标准值与可变作用某种代表

，ad

值及一种偶然作用设计值相组合与偶然作用

；

同时出现的可变作用可根据观测资料和工程经

人人文库验取用频遇值或准永久值

；

A偶然作用的设计值

d———；

ψ最大的可变作用频遇值系数

f1———；

ψQ最大的可变作用频遇值

f11k———；

最大的和第个可变作用的准永久值系数

ψψjj

q1、q———；

最大的和第个可变作用的准永久值

ψQψjQjj

q11k、qk———；

·17·

R偶然组合下结构构件的承载力设计值

ad———；

R偶然组合下构件承载力函数

a（·）———；

γ结构材料岩土性能的分项系数

f———、；

γ结构或构件几何参数的分项系数

a———；

f材料强度标准值

k———；

a几何参数标准值

k———。

3作用标准值组合下钢围堰整体滑动钢围堰底隆起失稳

，、、

钢围堰构件嵌固段推移锚杆拔动钢围堰结构倾覆与滑移钢围

、、、

堰抗浮或抗沉失效土体渗透破坏等稳定性计算和验算应满足下

、，

式要求

：

R

kdK

S（）

kd≥4.3.5-8

式中R抗滑力抗浮力抗滑力矩抗倾覆力矩锚杆极限抗

：kd———、、、专用、

拔承载力等平衡作用标准值组合的效应设计值

；

S滑动力浮力滑动力矩倾覆力矩等不平衡作用标

kd———、、、

准值组合的效应设计值

；

K安全系数

———。

436正常使用极限状态计算应符合下列规定

..：

1当钢围堰结构按正常使用极限状态设计时应根据不同的

，

设计要求采用作用的频遇组合准永久组合或标准组合对构件

，、，

的抗裂应力裂缝宽度挠度位移沉降进行验算使各项计算值

、、、、，

不应超过国家现行相关标准的相应限值

；

2作用标准组合下钢围堰结构水平位移钢围堰周边建

，、

构筑物和人人文库地面沉降等应满足下式要求

（）：

CC

kd≤（4.3.6）

式中C作用标准值组合的位移沉降等效应设计值

：kd———、；

C钢围堰结构水平位移钢围堰周边建构筑物和地

———、（）

面沉降的限值

。

437短暂状况构件应力计算应符合下列规定

..：

·18·

1标准组合下钢围堰结构中的构件尚应按下列公式进行短

，

暂状况的应力计算

：

Sσ

kd≤kd（4.3.7-1）

mn

SSGiQj

kd（kk）

ij

=∑=1，∑=1（4.3.7-2）

式中S作用标准组合的效应设计值各种作用采用标准值

：kd———，

时不计入荷载组合系数

，；

σ作用标准组合的正截面压应力和斜截面的主压应力

kd———

限值

。

2抗疲劳计算应分析有无疲劳荷载并采用实际的疲劳应力

幅其结果应符合国家现行相关标准规定

，。

4.4结构分析

专用

441结构分析应符合下列规定

..：

1应根据钢围堰的具体施工工艺进行制造运输施工使用

、、、

和拆除等各个施工阶段的结构分析计算确保结构安全

，；

2结构分析中采用的基本假定模型和边界条件参数的选

、、

择应能反映结构施工过程和使用中的实际受力状态其精度应能满

，，

足结构设计要求必要时应采用三维空间结构模型进行分析计算

；，；

3钢围堰结构受力分析可按线弹性理论进行当结构的变形

，

不能被忽略时应计入各类非线性对结构受力的影响

，；

4当钢围堰结构按平面结构分析时应按围堰各部位的开挖

，

深度周边环境条件地质条件等因素划分设计计算剖面对每一

、、；

计算剖面人人文库应按其最不利条件进行计算

，；

5钢围堰结构设计时应根据工程经验分析判断计算参数取

，

值和计算分析结果的合理性

。

442钢围堰结构应对其吊装运输安装使用拆除等全寿命

..、、、、

过程进行下列等工况结构分析并应按下列工况中最不利作用效

，

应进行围堰结构设计

：

·19·

1围堰开挖至围堰底时的工况

；

2围堰封底工况

；

3围堰封底后抽水完成工况

；

4对支撑式和锚拉式围堰结构围堰开挖至各支撑或各层锚

，

杆施工面时的工况

；

5在主体结构施工过程中的换拆撑工况

（）；

6对水平内支撑式围堰结构围堰各边水平荷载及边界条件

，

不对称的各种工况

；

7对双排及格型钢板桩围堰的填土或注水拆除工况

；

8对双壁钢围堰浮运吊装接高下沉等工况

、、、。

443钢围堰分析计算时其断面的受力分析计算图式可按周边

..，

每单位长度钢围堰受力为单元可不计入相邻单元之间的作用力

，，

并应根据结构的具体形式与受力变形特性等按本标准第

、专用4.4.2

条中各种不利工况采用下列方法分析

：

1支撑式围堰结构可将整个结构分解为围堰结构内支撑

，、

结构分别进行分析围堰结构宜采用平面杆系结构弹性支点法进

；

行分析内支撑结构可按平面结构进行分析围堰结构传至内支撑

；，

的荷载应取围堰结构分析时得出的支点力对围堰结构和内支撑

；

结构分别进行分析时应计算其相互之间的变形协调

，；

2锚拉式围堰结构可将整个结构分解为围堰结构锚拉结

，、

构锚杆及腰梁冠梁分别进行分析围堰结构宜采用平面杆系结

（、）；

构弹性支点法进行分析作用在锚拉结构上的荷载应取围堰结构

；

分析时得出的支点力

人人文库；

3悬臂式围堰结构宜采用平面杆系结构弹性支点法进行

分析

；

4当有可靠经验或受力及边界条件复杂时或对围堰精确分

，

析计算时应采用空间结构分析方法进行围堰结构整体分析或采

，

用结构与土相互作用的分析方法对围堰结构和土体进行整体

分析

。

·20·

444内支撑结构分析应符合下列规定

..：

1水平对撑和水平斜撑应按偏心受压构件进行计算支撑的

；

轴向压力应取支撑间距内挡土构件的支点力之和腰梁或冠梁应

；

按以支撑支座的多跨连续梁计算计算跨度可取相邻支撑点的中

，

心距当拼接点按铰接计算时钢梁腰梁或冠梁受压计算长度宜

；，（）

取相邻支撑点中心距的倍现浇混凝土腰梁或冠梁的支座弯

1.5，

矩可乘以折减调幅系数跨中弯矩应相应增加

0.8～0.9，；

2矩形支护结构的正交平面杆系支撑可分解为纵横两个方

向的结构单元并应分别按偏心受压构件进行计算

，；

3平面杆系支撑环形杆系支撑可按平面杆系结构采用平面

、

有限元法进行计算在建立的计算模型中约束支座的设置应与支

；，

护结构实际位移状态相符内支撑结构边界向支护结构外位移处

，

应设置弹性约束支座向支护结构内位移处不应设置支座与边界

，专用，

平行方向应根据支护结构实际位移状态设置支座

；

4内支撑结构应进行竖向荷载作用下的结构分析当设有立

；

柱时在竖向荷载作用下内支撑结构宜按空间框架计算当作用在

，，

内支撑结构上的竖向荷载较小时内支撑结构的水平构件可按连

，

续梁计算计算跨度可取相邻立柱的中心距

，；

5竖向斜撑应按偏心受压杆件进行计算

；

6立柱截面的弯矩应包括竖向荷载对立柱截面形心的偏心

弯矩对单向布置的平面支撑体系尚应包括支撑轴向力的

；，1/50

的横向力对立柱产生的弯矩土方开挖时应计入作用于立柱的侧

；，

向土压力引起的弯矩

人人文库；

7当有可靠经验时宜采用三维结构分析方法对支撑腰梁

，、

与冠梁挡土构件进行整体分析

、。

445当采用平面杆系结构弹性支点法时图应符合下

..（4.4.5），

列规定

：

1主动土压力水压力风荷载波浪力等可按本标准附录

、、、A

的规定确定

；

·21·

2土抗力应依据分布土抗力做积分计算确定

；

3内支撑和锚杆对围堰结构的约束作用应按弹性支座计算

。

专用

人人文库

图弹性支点法计算

4.4.5

计算水位河床或地面围堰底

1—；2—；3—；

计算土反力的弹性支座由锚杆或支撑简化而成的弹性支座

4—；5—

·22·

446作用在挡土构件上的分布土抗力应符合下列规定

..：

1分布土抗力可按下式计算

：

PkvP

s=s+s0（4.4.6-1）

2围堰构件嵌固段上的内侧土抗力应满足下式要求当不满

，

足时应增加围堰构件的嵌固深度或取PE时的分布土压力

，sk=pk：

PE

sk≤pk（4.4.6-2）

式中P分布土抗力

：s———（kPa）；

k土的水平反力系数3应按本标准第条

s———（kN/m），4.4.7

的规定取值

；

v围堰构件在分布土抗力计算点使土体压缩的水平位

———

移值

（m）；

P初始分布土抗力可按本标准附录中公式

s0———（kPa），A

或公式计算应将式中P用P

（A.1.3-1）（A.1.3-5），专用aks0

代替σ用σ代替u用u代替且不计cK项

、akpk、ap，2a；

P围堰构件嵌固段上的围堰内侧土抗力标准值

sk———（kN），

按公式在嵌固段做积分计算

（4.4.6-1）；

E围堰嵌固段上的被动土压力标准值按本标准

pk———（kN），

附录中公式或公式在嵌固段

A（A.1.3-3）（A.1.3-6）

做积分计算

。

447围堰内侧土的水平反力系数可按下列公式计算

..：

kmzh

s=z（-）（4.4.7-1）

φ2φc

m0.2-+

z=v（4.4.7-2）

人人文库b

式中m土的水平反力系数的比例系数4宜按桩的

：z———（kN/m），

水平荷载试验及地区经验取值缺少试验和经验时

；，

可按式计算

（4.4.7-2）；

z计算点距围堰顶的深度

———（m）；

h计算工况下的围堰开挖底面至围堰顶深度

———（m）；

cφ土的黏聚力内摩擦角

、———（kPa）、（°）；

·23·

v挡土构件在围堰底处的水平位移值当此处的

b———（mm），

水平位移不大于时可取v

10mm，b=10mm。

448当进行内支撑结构分析时应符合下列规定

..，：

1支撑的轴向压力应采用由挡水土构件传至内支撑结构的

、

水平荷载

；

2当内支撑作为施工平台时内支撑结构自重尚应计入施工

，

荷载

；

3当温度改变引起的内支撑结构内力不可忽略不计时应计

，

入温度应力

；

4当内支撑立柱下沉或隆起量较大时应计入内支撑立柱与

，

挡土构件之间的差异沉降产生的作用

。

449内支撑和锚杆对围堰结构的作用力应按下列公式确定

..：

FkvvP

h=R（R-R0）+h专用（4.4.9-1）

当采用锚杆或竖向斜撑时

：

PPαbs

h=pcosa/（4.4.9-2）

当采用水平对撑时

：

PPbs

h=pa/（4.4.9-3）

当采用不预加轴向压力的支撑时

：

P

h=0（4.4.9-4）

当采用锚杆时

：

PNN

p=0.75k～0.9k（4.4.9-5）

当采用支撑时

：

PNN

人人文库p=0.5k～0.8k（4.4.9-6）

式中F围堰结构计算宽度内的弹性支点水平反力

：h———（kN）；

k围堰结构计算宽度内弹性支点刚度系数

R———（kN/m）；

v围堰构件在支点处的水平位移值

R———（m）；

v设置锚杆或支撑时支点的初始水平位移值

R0———，（m）；

P围堰结构计算宽度内的法向预加力

h———（kN）；

P锚杆的预加轴向拉力值或支撑的预加轴向压力值

p———（kN）；

·24·

α锚杆倾角或支撑仰角

———（°）；

b围堰结构计算宽度取单位宽度

a———（m），；

s锚杆或支撑的水平间距

———（m）；

N锚杆轴向拉力标准值或支撑轴向压力标准值

k———（kN）。

4410支撑式围堰结构的弹性支点刚度系数宜通过对内支撑结

..

构整体进行线弹性结构分析得出的支点力与水平位移的关系确

定对水平对撑当支撑腰梁或冠梁的挠度可忽略不计时计算宽

。，，

度内弹性支点刚度系数可按下式计算

：

αEAb

kRa

Rλls（）

=04.4.10

式中λ支撑不动点调整系数支撑两对边围堰的土性深度

：———：、、

周边荷载等条件相近且分层对称开挖时取λ

，，=0.5；

支撑两对边围堰的土性深度周边荷载等条件或开挖

、、专用

时间有差异时对土压力较大或先开挖的一侧取λ

，，=

且差异大时取大值反之取小值对土压力

0.5～1.0，，；

较小或后开挖的一侧取λ当围堰一侧取λ

，（1-）；=1

时围堰另一侧应按固定支座计算对竖向斜撑构件

，；，

取λ

=1；

α支撑松弛系数对混凝土支撑和预加轴向压力的钢支

R———，

撑取α对不预加轴向压力的钢支撑取α

，R=1.0，，R=

0.8～1.0；

E支撑材料的弹性模量

———（kPa）；

A支撑截面面积2

———（m）；

l受压支撑构件的长度

0———人人文库（m）；

s支撑水平间距

———（m）。

4411锚拉式围堰结构的弹性支点刚度系数应符合下列规定

..：

1弹性支点刚度系数宜通过基本试验数据按下式计算

：

QQb

k（2-1）a

R=sss（4.4.11-1）

（2-1）

式中QQ锚杆循环加荷或逐级加荷试验中Q-s曲线上对

：1、2———（）

·25·

应锚杆锁定值与轴向拉力标准值的荷载值

对锁定前进行预张拉的锚杆取循环加荷

（kN）；，

试验中在相当于预张拉荷载的加载量下卸载后

的再加载曲线上的荷载值

；

ssQ-s曲线上对应于荷载为QQ的锚头位移值

1、2———（）1、2

（m）；

s锚杆水平间距

———（m）。

2当缺少试验数据时弹性支点刚度系数可按下列公式计算

，：

EEAAb

k3scpca

R=EAlEAlls（4.4.11-2）

［3ccf+sp（a-f）］

EAEAA

Esp+m（c-p）

cA（）

=c4.4.11-3

式中E锚杆杆体的弹性模量

：s———（kPa）；专用

E锚杆的复合弹性模量

c———（kPa）；

A锚杆杆体的截面面积2

p———（m）；

A注浆固结体的截面面积2

c———（m）；

l锚杆的自由段长度

f———（m）；

l锚杆长度

a———（m）；

E注浆固结体的弹性模量

m———（kPa）。

3当锚杆腰梁或冠梁的挠度不可忽略不计时应计入梁的挠

，

度对弹性支点刚度系数的影响

。

4412结构分析时按荷载标准组合计算的变形值不应大于按

..，

本标准第条确定的变形控制值

4人人文库.3.6。

4.5稳定性验算

451钢板桩钢套箱钢管桩等钢围堰稳定性验算应包括整体

..、、

稳定抗倾覆抗隆起抗滑移抗流土抗管涌抗突涌抗下沉抗

、、、、、、、、

上浮等稳定性验算

。

452钢套箱钢板桩钢管桩等悬臂式及锚拉式钢围堰的整体

..、、

·26·

稳定性验算图应符合下列规定

（4.5.2）：

图围堰结构整体稳定性验算图

4.5.2

计算水位河床或地面围堰底锚杆

1—；2—；3—；4—

1整体稳定性可采用圆弧滑动条分法按下专用列公式进行验算

：

KKKiK

min｛1，2，…，…｝≥（4.5.2-1）

nnm

cjljqjbjWjθjuljφjPkθkαkψsxk

j∑+j∑［（+）cos-a］tan+k∑［cos（+）+v］/，

Ki=1=1=1

=n

qjbjWjθjMRi

j（）p/

∑=1+sin+

（4.5.2-2）

ψθkαkφ

v=0.5sin（+）tane（4.5.2-3）

ljbjθj

=/cos（4.5.2-4）

式中K整体稳定性安全系数一二三级安全等级围堰分别

：———，、、

取

人人文库1.35、1.3、1.25；

Ki第i个圆弧滑动体的抗滑力矩与滑动力矩的比值抗

———，

滑力矩与滑动力矩之比的最小值通过搜索不同圆心

及半径的所有潜在滑动圆弧确定

；

lj第j条土条沿滑弧面的弧长

———（m）；

n划分土条的个数

———；

b第j条土条的宽度

j———（m）；

·27·

q第j条土条上的附加分布荷载标准值当水位

j———（kPa），

高于地面时应计入地面以上部分水压力

；

u第j条土条滑弧面上的水压力当可不计入渗

a———（kPa），

流作用时对地下水位以下的砂土碎石土砂质粉

，、、

土围堰外可取uγh滑弧面在地下水位以上或

，a=ww；

对地下水位以下的黏性土取u

，a=0；

Wj第j条土条的自重标准值按天然重度计算

———（kN），；

θj第j条滑弧中点的法线与垂直面的夹角

———（°）；

第条土条滑动面上土的黏聚力内摩擦角

cjφji

、———（kPa）、

对多层土不同土层分别取值

（°）；，；

m锚杆道数

———；

θk滑弧面在第k层锚杆处的法线与垂直面的夹角

———（°）；

α第k层锚杆的倾角

k———（°）；专用

Pk第k层锚杆在滑动面以外的锚固段的极限抗拔承载

———

力标准值与锚杆杆体受拉承载力标准值fA的较

（ptkp）

小值

（kN）；

sxk第k层锚杆的水平间距

，———（m）；

ψ计算系数

v———；

φ第k层锚杆与滑弧交点处土内摩擦角

e———（°）；

f预应力钢筋抗拉强度标准值当锚杆杆体采用

ptk———（kPa），

普通钢筋时取普通钢筋的抗拉强度标准值

，；

M水压力波浪力风力等标准值引起的滑动力矩

p———、、（kN·m）；

Ri第i个滑动圆弧半径

——人人文库—（m）。

2当挡土构件底端以下存在软弱下卧层时整体稳定性验算

，

滑动面中应包括由圆弧与软弱土层层面组成的复合滑动面

。

453钢套箱围堰应进行整体及局部抗倾覆验算钢板桩钢管

..，、

桩围堰应进行局部抗倾覆验算并应符合下列规定

，：

1钢套箱围堰整体抗倾覆应以背水面脚趾为中心图

（

按下式计算

4.5.3-1）：

·28·

图钢套箱围堰整体抗倾覆稳定性验算图

4.5.3-1

钢套箱围堰水流方向河床或地面围堰脚趾

1—；2—；3—；4—

GGFRFREh

（1+2+fk）-ww+ppK

EhFhFihi≥（4.5.3-1）

aa+wlwl+∑dd

式中K抗倾覆稳定系数取

：———，1.5；专用

G钢围堰自重标准值

1———（kN）；

G围堰上部其他结构自重标准值包括围堰结构

2———（kN），

内腔中预灌注的混凝土及其他起稳定作用的自重等

；

EE钢围堰外主动被动土压力合力标准值

a、p———、（kN）；

F钢围堰与土层的摩擦力合力标准值

fk———（kN）；

F钢围堰受到的静水压力合力标准值

wl———（kN）；

F钢围堰受到的水浮力标准值当围堰底位于透

w———（kN），

水层上时计入波浪浮托力的影响

，；

Fi动水压力风荷载波浪力冰压力系缆力等可变荷

∑d———、、、、

载合力标准值

人人文库（kN）；

h围堰结构底端与E作用点的距离

a———a（m）；

h围堰结构底端与E作用点的距离

p———p（m）；

h围堰结构底端与F作用点的距离

wl———wl（m）；

hi围堰结构底端与Fi作用点的距离

d———∑d（m）；

R重心位置到围堰背水面脚趾力矩

———（m）；

R浮力合力重心到围堰背水面脚趾力矩

w———（m）。

·29·

2悬臂式围堰结构局部抗倾覆图应按下式计算

（4.5.3-2）：

图悬臂式围堰结构抗倾覆稳定性计算图

4.5.3-2

计算水位河床或地面围堰底

1—；2—；3—专用

Eh

ppK

hiFihEhF≥（4.5.3-2）

d∑d+aa+wlwl

式中K抗倾覆稳定安全系数一二三级安全等级围堰分别

：———，、、

取

1.35、1.3、1.25。

3支撑式或锚拉式钢板管桩钢套箱围堰结构局部抗倾覆

（）、

应以最下道支撑或锚拉点为转动轴图按下列公式

（）（4.5.3-3）

计算

：

1单撑单锚围堰结构

）（）：

Ea

ppK

aiFiaEaF≥（4.5.3-3）

人人文库d∑d+aa+wlwl

2多撑多锚围堰结构

）（）：

Ea

ppK

E′aF′aF′iai≥（4.5.3-4）

aa+wlwl+∑dd

式中K抗倾覆稳定系数一二三级安全等级围堰分别取

：———，、、

1.35、1.3、1.25；

E′围堰最下道支点以下的主动土压力合力标准值

a———

·30·

（kN）；

E被动土压力合力标准值

p———（kN）；

F′围堰最下道支点以下的静水压力合力标准值

wl———（kN）；

F′i围堰最下道支点以下的动水压力等可变荷载合力标

∑d———

准值

（kN）；

aa围堰外侧主动土压力内侧被动土压力合力作用点至

a、p———、

支点的距离

（m）；

ai支撑或锚杆作用点与Fi或F′i作用点的距离

d———∑d∑d

（m）；

a支撑或锚杆作用点与F或F作用点的距离

wl———wl′wl（m）。

专用

图支撑式或锚拉式钢板管桩

4.5.3-3（）、

钢套箱围堰局部抗倾覆稳定性验算图

计算水位河床或地面围堰底

1—；2—；3—

4悬臂式双排钢板桩围堰局部抗倾覆图应按下

人人文库（4.5.3-4）

式计算

：

EhG′R

pp+K

hiFihEhF≥（4.5.3-5）

d∑d+aa+wlwl

式中K抗倾覆稳定安全系数取

：———，1.3；

G′围堰及上部其他结构自重与浮力的合力标准值

———（kN）；

R围堰及上部其他结构自重与浮力的合力作用点距前

———

·31·

排桩的距离

（m）。

图悬臂式双排钢板桩围堰结构抗倾覆稳定性计算图

4.5.3-4

计算水位河床或地面围堰底

1—；2—；3—专用

454钢套箱双排钢板桩等结构抗滑移稳定性应符合下列规定

..、：

1钢套箱围堰整体抗滑移图应按下列公式计算

（4.5.4-1）：

图钢套箱围堰结构抗滑移稳定性计算图

人人文库4.5.4-1

计算水位河床或地面围堰底

1—；2—；3—

EF

p+hkK

FiEF≥（4.5.4-1）

∑d+a+wl

FGGFf

hk=（1+2-w）（4.5.4-2）

式中K水平抗滑移安全系数取

：———，1.3；

EE钢围堰外侧主动被动土压力合力标准值

a、p———、（kN）；

·32·

F钢围堰与基底土层的摩擦力合力标准值

hk———（kN）；

围堰结构底与土的摩擦系数

f———。

2悬臂式双排钢板桩围堰抗滑移图应按下列公

（4.5.4-2）

式计算

：

专用

图双排钢板桩围堰结构抗滑移稳定性计算图

4.5.4-2

计算水位河床或地面围堰底

1—；2—；3—

EG′φcBQ

p+tan++kK

EFFi≥（4.5.4-3）

a+wl+∑d

QτA

k=（4.5.4-4）

式中K抗水平滑移安全系数取

：———，1.2；

B围堰宽度

———（m）；

G′计算滑动面以上围堰及上部其他结构自重与浮力的

———

人人文库合力标准值

（kN）；

Q计算滑动面上双排钢板桩抗剪强度标准值当

k———（kN），

取桩底作为计算滑动面时Q取

，k0；

τ钢板桩的抗剪强度标准值

———（kPa）；

A滑动面上钢板桩总截面面积2

———（m）；

EE计算滑动面以上钢围堰外侧主动被动土压力合力标

a、p———、

·33·

准值

（kN）；

cφ计算滑动面上土的黏聚力内摩擦角

、———（kPa）、（°）。

455双排钢板桩围堰内部剪切稳定性应按下列公式进行验算

..

图并确定堰体的宽度宽度初值可取双排钢板桩围堰高

（4.5.5），，

度的倍倍

0.9～1.2：

专用

图双排钢板桩围堰内部剪切稳定验算图

4.5.5

拉杆围檩拉森钢板桩回填土内侧背水面

1—；2—；3—；4—；5—（）；

开挖面计算底面水位外侧迎水侧泥面

6—；7—；8—；9—（）；10—

M

tK

M（）

r≥4.5.5-1

■B■

M1γbB2H■2φ3φ■

t=ta■3tant-Htant■（4.5.5-2）

6

γihi

γ∑tt

t=H（4.5.5-3）

MFiLi

人人文库r=∑（4.5.5-4）

式中K内部剪切稳定安全系数宜取

：———，1.65；

M堰体内填料对围堰计算底面处产生的抵抗力矩标准

t———

值

（kN·m）；

M计算底面以上堰体背后水平荷载对计算底面处产生

r———

的倾覆力矩标准值

（kN·m）；

Fi作用于围堰迎水侧水平力合力标准值

———（kN）；

·34·

LiFi作用点至计算底面的距离

———（m）；

B围堰体宽度

———（m）；

b计算单位宽度

a———（m）；

H堰体计算底面至顶部的距离

———（m）；

γ堰体内填料的平均重度3

t———（kN/m）；

3

γi第i层填料的重度标准值

t———（kN/m）；

hi第i层填料的高度

t———（m）；

φ堰体内填料的内摩擦角

t———（°）。

456钢板桩钢套箱钢管桩等钢围堰抗隆起稳定性应根据钢围堰

..、、

深度分为按地基承载力法与圆弧滑动面法验算并应符合下列规定

，：

1钢围堰在进行清底到封底混凝土施工前当采用cφ值进

，、

行抗隆起稳定性验算时图应按下列公式计算

（4.5.6-1），：

γtNcN

02qc专用

+K

γth′q≥（4.5.6-1）

01（+）+

φ

Nπtan2φ

q=etan（45°+/2）（4.5.6-2）

NNφ

c=（q-1）/tan（4.5.6-3）

式中K抗隆起稳定性安全系数一二三级安全等级围堰分

：———，、、

别取

1.8、1.6、1.4；

γ围堰外地表至围堰底各土层天然重度标准值的加权

01———

平均值3

（kN/m）；

γ围堰内坑底至围堰底各土层天然重度标准值的加权

02———

平均值3

（kN/m）；

t围堰结构入土深度当围堰结构底面以下有软弱

———（m），

人人文库下卧层时围堰底的抗隆起稳定性验算部位应包括软

，

弱下卧层软弱下卧层的抗隆起稳定性可按公式

，

验算式中γγ应取软弱下卧层顶面以

（4.5.6-1），01、02

上土的重度t以D代替

，；

h′围堰外河床或地面与围堰内坑底的距离

———（m）；

q围堰外河床或地面的附加分布荷载标准值当水

———（kPa），

·35·

位高于河床或地面时应计入河床或地面以上的水压力

；

NN地基土的承载力系数

q、c———；

cφ围堰底的地基土黏聚力内摩擦角

、———（kPa）、（°）。

专用

人人文库

图钢围堰地基承载力法抗隆起稳定性验算图

4.5.6-1

计算水位河床或地面围堰底软弱下卧层

1—；2—；3—；4—

2钢围堰在进行清底到封底混凝土施工前当采用τ值进

，0

行抗隆起稳定性验算时图应按下式计算

（4.5.6-1），：

·36·

γtτN

02+0cK

γth′q≥（4.5.6-4）

01（+）+

式中K抗隆起稳定性安全系数一二三级安全等级围堰分

：———，、、

别取

1.6、1.5、1.4；

N地基土的承载力系数N取

c———，c5.14；

τ由十字板试验确定的总强度

0———（kPa）。

3带有内支撑的钢围堰在进行清底到封底混凝土施工前当

，

采用c值按圆弧滑动模式绕最下道内支撑或锚拉点的抗隆起

、φ（）

稳定性验算时图应按下列公式计算

（4.5.6-2），：

专用

图钢围堰圆弧滑动法抗隆起稳定性验算图

4.5.6-2

计算水位河床或地面围堰底

1—；2—；3—

M

RLkK

M（）

SLk≥4.5.6-5

nn

23

MMMjMm

RLkskjRLkmRLk

=+∑=1+∑=1（4.5.6-6）

nn

人人文库14

MMMiMj

SLkSLkqiSLkjSLk

=+∑=1+∑=1（4.5.6-7）

α

B

Mj=q+γt′α-γh+γh′2αφ+

RLk［（1fkA0）

αsinsintan

∫A

q+γt′α-γh+γh′2αKφ+ct′2α

（1fksinA0）cosatan］d

（4.5.6-8）

·37·

α

B

Mm=q+γt′α-γh+γh′2αφ+

RLk［（2fkA0）

αsinsintan

∫A

q+γt′α-γh+γh′2αKφ+ct′2α

（2fksinA0）cosatan］d

（4.5.6-9）

M1qt′2

SLkq=（4.5.6-10）

2

Mi1γt′2hh

SLk=（B-A）（4.5.6-11）

2

■3■■3■

■α■■α■

Mj1γt′3αsinBαsinA

SLk=［■sinB-■-■sinA-■］

233

..-

（45612）

K2（φ）

a=tanπ/4-/2专用（4.5.6-13）

■hh′■

α■A-0■

A■■

=arctan■t′2hh2■（4.5.6-14）

-（A-′0）

■hh′■

α■B-0■

B■■

=arctan■t′2hh2■（4.5.6-15）

-（B-′0）

式中K抗隆起稳定性安全系数一二三级安全等级围堰分

：———，、、

别取

2.2、1.9、1.7；

M围堰的容许弯矩标准值

sk———（kN·m/m）；

M抗隆起力矩标准值

RLk———（kN·m/m）；

M隆起力矩标准值

SLk———（kN·m/m）；

Mj围堰外最下道支撑以下第j层土产生的抗隆起力矩

RLk———

人人文库标准值

（kN·m/m）；

Mm围堰内开挖面以下第m层土产生的抗隆起力矩标准

RLk———

值

（kN·m/m）；

M围堰外地面荷载产生的隆起力矩标准值

SLkq———（kN·m/m）；

Mi围堰外最下道支撑以上第i层土产生的隆起力矩标

SLk———

准值

（kN·m/m）；

·38·

Mj围堰外最下道支撑以下开挖面以上第j层土的隆起

SLk———、

力矩标准值

（kN·m/m）；

αα对应土层层顶和层底与最下道支撑连线的水平夹角

A、B———

弧度

（）；

γ对应土层的天然重度3

———（kN/m）；

t′围堰在最下道支撑以下部分的深度

———（m）；

cφ滑裂面上地基土的黏聚力内摩擦角弧度对

、———（kPa）、（），

多层土不同土层分别取值

，；

h′最下道支撑距河床或地面的距离

0———（m）；

hh对应土层的层顶和层底埋深

A、B———（m）；

q围堰外对应土层的上覆土压力标准值

1fk———（kPa）；

q围堰内对应土层的上覆土压力标准值

2fk———（kPa）；

n围堰外最下道支撑以上的土层数

1———；专用

n围堰外最下道支撑以下至围堰底的土层数

2———；

n围堰内开挖面以下至围堰底的土层数

3———；

n围堰外最下道支撑至开挖面之间的土层数

4———。

4带有内支撑的钢围堰在进行清底到封底混凝土施工前当

，

采用十字板试验确定土的总强度τ时钢围堰抗隆起稳定性验算

0，

图应以围堰最下道支撑或围堰底为转动轴心按下列公

（4.5.6-3）

式计算

：

MτlR

sk+0ABCtK

qγh′b2≥（4.5.6-16）

（+）/2

bR2l2

人人文库=t-（4.5.6-17）

式中K抗隆起稳定性安全系数一级二级三级安全等级围

：———，、、

堰分别取

1.5、1.4、1.3；

l滑动圆弧的长度

ABC———ABC（m）；

R滑动圆弧半径取最下道支撑点至围堰结构底端的

t———（m），

距离t′当无支撑时取围堰坑底至结构底端的距离t

，；

l最下道支撑至坑底的距离

———（m）；

·39·

b滑动圆弧对应的水平宽度

———BC（m）；

h′围堰外河床或地面与围堰内坑底的距离

———（m）；

τ由十字板试验确定的总强度

0———（kPa）。

图钢围堰圆弧滑动法抗隆起稳定性验算图

4.5.6-3

计算水位河床或地面围堰底

1—；2—；3—专用

457围堰的嵌固深度除应满足本标准第条第

..4.5.2～4.5.6

条的规定外对悬臂式围堰尚不宜小于围堰深度的对单撑

，，80%；

单锚围堰尚不宜小于围堰深度的对多撑多锚围堰尚

（），30%；（），

不宜小于围堰深度的

20%。

458钢围堰应进行抗流土抗管涌抗突涌稳定性验算并应符

..、、，

合下列规定

：

1钢围堰抗流土抗管涌稳定性验算图应按下列

、（4.5.8-1）

公式计算

：

i

cr，fK

人人文库i≥f（4.5.8-1）

ihL

=w/（4.5.8-2）

LLL

=∑h+∑v（4.5.8-3）

G

is-1

cr，f=e（4.5.8-4）

1+

式中K抗流土管涌稳定性安全系数取

：f———、，2.0；

i围堰底土的渗流水力坡度

———；

·40·

h围堰内外土体的渗流水头取围堰内外水位差

w———（m），；

L最短渗流路径流线总长度

———（m）；

L渗流路径水平段总长度

∑h———（m）；

L渗流路径垂直段总长度

∑v———（m）；

i围堰底土体的流土临界坡度

cr，f———；

G围堰底土的颗粒比重

s———；

e围堰底土体天然孔隙比

———。

专用

图钢围堰抗流土抗管涌稳定性验算图

4.5.8-1、

计算水位河床或地面围堰底渗流路径坑内水位

1—；2—；3—；4—；5—

2当开挖面以下存在承压含水层且其上部存在不透水层时

，

钢围堰抗突涌稳定性验算图应按下列公式计算

（4.5.8-2）：

γihi

∑K

P（）

wk≥4.5.8-5

Pγh

wk=ww（4.5.8-6）

式中K抗突涌稳定性安全系数取

：——人人文库—，1.1；

γ承压水层顶面至围堰底间各土层的重度标准值

i———

3

（kN/m）；

γ水的重度标准值3

w———（kN/m）；

hi承压水层顶面至围堰底间各土层的厚度

———（m）；

h承压水层顶面承压水水头高度

w———（m）；

P承压水层顶部的水压力标准值

wk———（kPa）。

·41·

图坑底土体的抗突涌稳定性验算图

4.5.8-2

计算水位河床或地面围堰底专用

1—；2—；3—；

承压水测管水头不透水层承压水含水层

4—；5—；6—

459钢套箱围堰整体下沉稳定性验算应符合下列规定

..：

1当钢套箱围堰内土体挖至刃脚以下刃脚底面支撑反力为

、

零时可按下列公式计算下沉系数

，：

GF

K1-w

s0F（）

=fk4.5.9-1

Fuhq

fk=（f-2.5）（4.5.9-2）

式中K钢套箱围堰下沉系数取值宜为

：s0———，1.05～1.25；

G钢套箱围堰自重标准值包括外加助沉重量的标准

1———（

值

人人文库）（kN）；

F钢套箱围堰下沉中水浮力标准值

w———（kN）；

F钢套箱围堰侧壁总摩阻力标准值

fk———（kN）；

u钢围堰下端面周长

———（m）；

h钢围堰入土深度

f———（m）；

钢围堰外壁单位面积摩阻力标准值按土层厚度取加

q———

权平均值其沿深度变化为距离地面范围

（kPa），5m

·42·

内按三角形分布其下为常数当缺乏资料时可根

，。，

据土的性质施工措施按表选用

、4.5.9-1。

表4.5.9-1钢围堰下沉过程中与土层的摩阻力标准值

序号土类摩阻力标准值

（kPa）

流塑状态黏性土

110～15

可塑软塑状态黏性土

2、12～25

硬塑状态黏性土

325～50

砂性土

412～25

卵石

515～30

砾石

615～20

软土

710～12

泥浆套

8专用3～5

注必要时摩阻力标准值可根据实测资料或实践经验确定

：1，；

泥浆套为灌注在堰壁外侧的触变泥浆是一种助沉材料

2，；

气幕减阻时可按表中摩阻力乘系数

3，0.5～0.7。

2钢套箱围堰在软弱土层中下沉当下沉系数大于或在

，1.5

下沉过程中遇到特别软弱土层时应按下列公式进行下沉稳定性

，

验算图

（4.5.9）：

GF

K1-w

st，s=FR（4.5.9-3）

fk+b

RRR

b=1+2（4.5.9-4）

■b■

RU■a■f

1=■+■ak（4.5.9-5）

人人文库2

RAf

2=1ak（4.5.9-6）

式中K下沉稳定系数取

：st，s———，0.8～0.9；

F水浮力标准值

w———（kN）；

R钢套箱围堰端部刃脚支撑和底梁下地基土的极限

b———、

承载力之和

（kN）；

R刃脚踏面及斜面下土的支撑力

1———（kN）；

·43·

U侧壁外围周长

———（m）；

a刃脚踏面宽度

———（m）；

b钢套箱围堰刃脚入土斜面的水平投影

———（m）；

f软弱土层极限承载力标准值可按表

ak———（kPa），4.5.9-2

取值

；

R支撑和底梁下土的支承反力

2———（kN）；

A支撑和底梁的总支承面积2

1———（m）。

专用

图刃脚根部位置示意图

4.5.9

表4.5.9-2软弱土层极限承载力标准值（kPa）

土的种类极限承载力标准值

泥炭

60～70

淤泥

80～100

淤泥质黏土

100～120

4510钢套箱钢吊箱围堰在浮运过程中应验算横向和纵向稳

..、

定性

。人人文库

4511钢围堰下沉到位后应进行各工况的竖向地基承载力验

..

算并应进行无底钢围堰封底混凝土下部的竖向地基承载力验算

，，

应进行双排钢板桩桩底之间的地基承载力验算并应满足国家现行

相关标准的要求当不满足时应进行地基加固设计

，。

4512应根据河床水流速度等情况分别进行钢围堰冲刷计算

..、，

及冲刷前后的结构分析计算

、。

·44·

4.6构件计算

461钢围堰封底混凝土抗浮验算根据实际可能出现的最高水

..，

位应按下列公式计算

，：

GFF

Kc+1+2

f=FP（4.6.1-1）

w+uc

FγhA

w=wwn（4.6.1-2）

GγV

c=cc（4.6.1-3）

FGτS

1=min（z，11）（4.6.1-4）

FτSGτS

2=min（22，g+33）（4.6.1-5）

式中K抗浮安全系数宜取为

：f———，1.15；

F水的浮力标准值

w———（kN）；

P波峰时的波浪浮托力

uc———（kN）；专用

γ水的容重3

w———（kN/m）；

h围堰内外水头差

w———（m）；

A扣除钢护筒面积后基底净面积2

n———（m）；

G封底混凝土自重

c———（kN）；

G所有桩基钢护筒及桩基自重

z———（kN）；

G钢围堰自重

g———（kN）；

γ混凝土容重3

c———（kN/m）；

V基底净体积应扣除钢护筒部分3

c———，（m）；

τττ桩基钢护筒与封底混凝土的粘结力钢围堰与封底

1、2、3———、

混凝土的粘结力钢板桩及钢管桩与入土深度范围

、

人人文库内土层的摩阻力应分别按表表

（kPa），4.6.1-1、

取值钢套箱围堰不计侧摩阻力

4.6.1-2，；

SSS所有桩基钢护筒与封底混凝土接触面积钢围堰与

1、2、3———、

封底混凝土接触面积钢板桩及钢管桩围堰入土深

、

度范围外侧接触面积之和2

（m）；

F取G桩基钢护筒与封底混凝土粘结力τS的最

1———z、11

·45·

小值

（kN）；

F取GτS钢围堰与封底混凝土粘结力τS的

2———g+33、22

最小值

（kN）。

表4.6.1-1钢护筒、钢围堰与封底混凝土之间的粘结力标准值τ、τ（kPa）

12

序号土类粘结力标准值ττ

1、2

封底混凝土

1100～200

表4.6.1-2钢板桩围堰、钢管桩围堰与土层之间的摩阻力标准值τ3（kPa）

序号土类状态摩阻力标准值τ

3

I

1.5≥L≥115～30

I

1＞L≥0.7530～45

I

黏性土0.75＞L≥0.545～60

1I

0.5＞L≥0.2560～75

I