钢板桩筑岛围堰计算书

一、计算依据

㈠.承台尺寸：35.6m（横桥向）×14m（纵桥向）×4.0m（高度）；

㈡.承台及河床高程：承台顶面设计高程为1000.000m，承台基坑底标高按承台底标高向下80cm计，即995.2m，河床底高程为996.8m，根据施工图纸，该处地质情况较差，河床以下25m左右深均为粉细砂；

㈢.水位情况：设计最高通航水位hmax＝1001.86m（此时水深5.06m），围堰设计时按最高通航水位考虑；

㈣.水流速度：按1.4m/s计。 二、参考资料

㈠.《公路施工手册－桥涵》； ㈡.《桥梁施工工程师手册》。 ㈢.《基础工程》。 三、计算

按满足施工操作空间的需要，围堰平面尺寸采用37.6m（横桥向）×18m（纵桥向），按防水要求根据规范围堰顶面高程采用1002.86m，围堰内设一层导梁，围堰材料采用德国拉森Ⅳb型钢板桩，内部填土筑岛，形成施工操作平台。计算方法采用《公路施工手册－桥涵》中的经验算法。

根据对水文、地质条件和该围堰的受力情况分析，采用《公路施工手册－桥涵》中图5－44（板桩计算图三）中5－6曲线进行计算如下（土的内摩擦角φ＝20o）：

㈠.钢板桩

h＝αH=0.6×6.66＝4.0m

则所需最小入土深度hmin+△h＝4.0+（996.8－995.2）+0.08＝5.68m Mmax＝M+△M＝β1H3+β2H2=0.47×6.663+2.8×6.662＝263.03KN·m Rmax＝R+△R＝ξH2+μH＝7.0×6.662+19×6.66＝437.03KN

钢板桩是3号钢，常用容许弯曲应力[σ]＝180MPa，则所用钢板桩（每1延米）的最小断面模量为：

Wmin＝Mmax/[σ]＝263.03×103/180×106

＝1.461×10-3m3 ＝1461cm3

选择德国拉森Ⅳb型钢板桩（W=2000 cm3） ㈡.支撑系统

1支撑位置：S1＝0.475H+0.16h＝0.475×6.66+0.16×4.0＝3.803m

S2＝0.525H－0.16h＝0.525×6.66－0.16×4.0＝2.866m

可见导梁位置位于高程为1001.86－3.803＝998.057m处，考虑承台施工时的空间问题，现将内导梁和横撑的轴线高程调整为1001.000m，以满足施工需要，其受力仍按上面得到的Rmax＝437.03KN计算。

2横撑最大间隔采用l＝3.76m(见布置图),则

内导梁的弯矩 M＝Rl2/8＝437.03×3.762/8＝772.3 KN·m 内导梁采用工字钢，则所用工字钢的最小断面模量为： Wmin＝M/[σ]＝772.3×103/180×106

＝4.759×10－3m3 ＝4291cm3

另钢板桩自身套形卡口处可以承受1000KN/m的拉力，选用I45b的工字钢（W＝1567.9cm3）作为矩形内导梁框即可满足要求。

横撑材料的选用：

导梁按简支计算，其受力图示如下：

q＝437.03KN/m

3.76 R

则最大支反力R＝1/2qL=0.5×437.03×3.76＝821.62KN

横撑由于主要承受轴向压力，故对选用材料的截面最小截面面积A的取值应该由如下关系式：

R≤Pcr＝σcrA

则A≥R/σcr＝821.62×103/190×106

＝0.256×10－2m2 ＝4324 mm2 故选用Ⅰ40b（A=9407 mm2）

所用材料拉杆稳定的验算（安全系数取2.0）： Pcr＝π2EI/l2＝3.142×2×1011×11299900×10－12/22

＝5570.6KN≥2.0R＝874.06KN 满足要求

而对拉钢丝选用φ16的钢丝绳即可满足要求。 以上板桩导梁的计算参照下图：

板桩计算图示

其中H=1001.86－995.2＝6.66m

㈢.桩的入土深度不足有可能引起坑底涌砂等危险，故采用《公路施工手册－桥涵》中的公式5－23进行板桩入土深度的调整：

基坑抽水后水头差及渗流示意图

图中h2＝h1－h，＝h1－6.66

h＝6.66

则根据Ksρw h，/( h2+h1) ≤ρb

（Ks取2.0，ρb＝（19.5－9.8）/9.8＝0.99g/cm3，ρw＝1 g/cm3）

解得h1≥10.1m

由此最终确定钢板桩得最小插打深度为10.1m，单根钢板桩长度为10.1+1002.86－996.8＝16.16m，根据具体情况确定钢板桩长度为16m，整个围堰所用材料数量见围堰设计图纸。 四、施工中注意事项

㈠．钢板桩的堵漏

一般的做法是在钢板桩施打过程中用棉絮、黄油等填充物填塞接缝。假如效果不理想，可以在钢板桩全部插打完毕开始抽水安装围囹时，采用一边抽水一边顺着钢板桩的接缝下溜较干细砂的方法，借助水压力将细砂吸入接逢内而达到堵漏的目的，对于变形较大的接缝在围囹安装后用棉絮塞填。

㈡．围囹的安装

，

围囹的安装应随着抽水的深度逐层实施，安装过程中要密切注意河床水位的变化，并安排专人负责施工期间的抽水工作。值得注意的是工字钢与钢板桩的连接，由于钢板桩在插打过程中受多方面的影响，预计整个围堰的侧面顺直度较差，工字钢安装后与钢板桩之间有较大的间隙。为防止围堰的变形，要求将工字钢与钢板桩之间的间隙全部用型钢焊接支撑连接，围堰的四个角更应加强。