新3,4号承台钢板桩围堰设计计算书

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1、中铁一局集团有限公司京沪高速铁路济南黄河大桥3、4号承台钢板桩围堰设计方案设计：复核：审核：审批：中铁一局桥梁工程有限公司京沪高速铁路项目经理部2008年7月-7-一、设计说明1、概况黄河主桥3#、4#墩承台位于黄河河滩内。3#、4#承台平面尺寸42.5×23.3m，厚6.0m，顶面标高+27m。墩位处原地面最大标高+31米。墩位处地下水位约在原地面下25.0m左右。2、计算依据⑴《桥涵设计工程师手册》（基本资料）⑵《简明施工计算手册》⑶《桥涵施工手册》⑷《路桥施工计算手册》3、地形、地质条件桥位工程地质地层以第四系河流相粉质土为主，其间多夹粉、细、中沙及粉土、薄层粘土或透镜体。其

2、中覆盖层40m以下姜石含量较高，姜石层分布较多。设计图纸反映桥址范围第一层土主要为软塑的粉质粘土、粘土及稍密的粉土组成，厚度9.6m～22.5m；第二层为硬塑的粉质粘土、粘土及中密的粉土及中密的砂层组成，厚度2.7m～11.8m；第三层为硬塑状的粉质粘土组成，厚度钻孔未揭露。二、围堰设计钢板桩围堰由单层钢板桩和三层由型钢组成的围囹、内撑梁组成。围堰平面为矩形，其内口尺寸为46.5米×28.3米，钢板桩单根长22米，被打入后，其底端标高为9米，顶面标高为+31m；采用德国拉森Ⅳ型钢板桩，套型锁口，锁口内涂上润滑黄油，两桩锁口联结转角10°～15°，摩阻力小，防渗性较好，四个转角位置采

3、用焊接的T形钢板桩；钢板桩的施打采用履带吊机，配合震动打桩锤进行打入，承台施工完成后拔除；内撑梁分别安放在设计标高位置处，焊接在钢板桩围囹的牛腿上，内撑梁外缘两端与钢板桩相撑住，以加大围堰抵抗土侧压力的能力。钢板桩施工完成后，进行围堰内挖土工程。第一道内支撑安装前，将围堰内挖土到第一道内支撑设计位置以下2.2m-7-，然后安装好内支撑；第一道内支撑安装完成后继续挖土，挖至第二道支撑设计位置以下0.5m,安装第二道支撑，同理直至3道支撑安装完毕以后，在挖至封底混凝土设计标高。然后进行封底混凝土的施工。待封底混凝土满足强度要求后，进行承台施工工作。承台混凝土分2次浇筑，每次均为3.0m

4、。当第一次混凝土浇筑完成后，需要拆除底层内支撑，为此，在承台第一次混凝土浇筑完成，强度满足要求后首先拆除承台侧模板，将围堰底部以上3m范围杂物清理彻底。然后在围堰底部以上3m的承台和钢板桩围堰间全部回填沙土，采用注水措施保证所填沙土的密实。拆除下层内支撑，将支撑力分配到所填沙土和其余两层内支撑上。继续施工完剩余部分的承台后拆除钢板桩围堰内支撑，拔除钢板桩。三、围堰设计验算1、设计参数⑴墩位处主要为软塑的粉质粘土、粘土，土体力学性能如下：土体容重：r=18.5KN/m3土体内摩擦角：φ=27.8°土体总应力粘结力Cu=31.8kPa⑵钢板桩力学性能钢板桩采用IV型拉森桩，重量75kg

5、/m，每1米宽截面模量W=2037cm3,允许应力为[σ]=210Mpa。⑶型钢力学性能[σ]=145Mpa，=85Mpa。2、钢板桩、围堰围囹、内支撑计算⑴确定围囹层数及间距按等弯矩布置确定各层支撑的间距，钢板桩采用德国拉森式槽型钢板桩，规格为拉森Ⅳ，单层板桩。由其允许抵抗弯距计算板桩顶部，悬臂部分的最大极限允许跨距h:h=-7-（《简明施工计算手册》P2104-47）计算下部各层支撑的跨度(即支撑的间距),把板桩视作一个承受三角形荷载的连续梁,各支承点近似假定其不移动，即把每跨都视作两端固定,可按一般力学计算求出各支点最大弯距都等于Mmax时各跨的跨度：h1=1.11h，h2=

6、0.88h，h3=0.77h。求得：h1=8.07m，h2=6.40m，h3=5.60m。根据施工的具体情况布置第一道内支撑标高+30.52，第二道内支撑标高+28.0m，第三道内支撑标高+24.8m。封底混凝土顶面标高+21m。⑵钢板桩计算围堰外1.5米处车辆荷载布置为q=25kN/m2,换算成填土高度为h=q/r=25/18.5=1.35米。计算中取竖向每延米的钢板桩为梁，围囹为支座进行计算。钢板桩围堰机械开挖到原地面下2.2米，未安装完内第一道支撑时为工况一；待安装完第一道内支撑，继续开挖到直至设计标高+27.5m，此时为工况二；待第二道内支撑安装完毕，继续开挖至设计标高23

7、.15m时，此为工况三；然后安装第三道内支撑，继续开挖至设计标高20.8m时，此时为工况四。接着进行封底混凝土的施工。①工况一计算简图如图所示:主动土压力系数：被动土压力系数：通过SAP2000计算，得出：钢板桩应力为：②工况二计算钢板桩上土压力等于0的点距挖土面的距离y。-7-其中：K—被动土压力系数修正系数取1.75（简明施工计算手册P209）；Pb—挖土面处主动土压力强度。Pb=γHKa=18.5×3.5×0.36+9=32.31Kpa计算简图如图所示。通过SA