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1、鋼板樁圍堰施工方案xx自然條件復雜，風大、浪高、潮差大、流速急，給xx跨海大橋施工帶來了很大難度。承臺圍堰結構的選擇和設計是承臺施工的關鍵。經過開工前的長期考察和論證，-B合同段承臺圍堰決定選用鋼板樁圍堰。一、鋼板樁圍堰型式：采用圓形鋼板樁圍堰,具體技術參數見下表.鋼板樁圍堰參數表墩 號F169#F189#、F 194橋墩數量（個）22使用鋼板樁長度（m）12承臺直徑（m）8。50承臺底高程（m）-1。00海床面標高（m)+0。50+1。90土方開挖深度（m）2。303。70圍堰頂標高（m）+5.10頂部圍囹標高（m）+3。60+4.10底部圍囹標高(m)+0.60+1.90圍堰內直徑（m）12、0。595圍堰施工時，計劃配置12m長鋼板樁圍堰8套來完成F169F189、F194共22個橋墩的承臺及墩身施工，施工順序自F194#墩向F169#墩由南向北推進。鑒于在海中插打鋼板樁圍堰沒有太多的經驗可借鑒,因此我項目部決定：先期從F194#、F189F169 區段開始設計施工，總結經驗,為以后深水區施工奠定基礎。二、鋼板樁圍堰設計：根據施工的先后順序，我們此次鋼板樁圍堰方案主要針對F169F189、F194墩承臺直徑為8.5m的圍堰進行設計和檢算。待施工積累一定的經驗后再報一次F168#F121# 及F120#F69# 區段的鋼板樁圍堰施工方案和檢算報告。1、圍堰尺寸選擇（1）圍堰頂標高確3、定：H=10年-遇最高潮位+浪高+預留高度 H=4.6+0。40+0.1=+5.10m（2)單根鋼板樁長度確定：L= 堰頂標高海床面標高+沖刷深度+嵌入深度 L=+5.10-（+0.50+1。90）+3。00+3。00 =10。609.20m 鋼板樁長度 L設計為12 m （3）鋼板樁圍堰內直徑確定：鋼板樁圍堰直徑受承臺直徑和安裝、拆卸承臺模板時的作業面控制，因此在F194#、F189F169# 區段內，通過計算及現場實際施工情況,確定用86根鋼板樁。=承臺直徑+摸板厚度+內導向環（鋼圍囹)寬度+施工作業面寬度=8.50+0。1062+0.302+0.602=10.512m 取圍堰內直徑為104、。595m(86根鋼板樁)2、定位支撐導向環（鋼圍囹）材料確定經過結構計算，鋼板樁圍堰導向環采用25a槽鋼做底部支撐，用8鋼筋與支撐焊牢卡住圍囹，當圍囹受到大于1.0t剪力時8鋼筋與25a槽鋼支撐受剪切破壞分與圍囹開，則外力作用對樁基不會造成破壞。豎向設兩道導向環即圍囹，圍囹間距3。0 m，特殊情況下上下圍囹之間間距可調整至2.20m。詳見鋼板樁圍堰結構圖。三、鋼板樁圍堰施工1、鋼板樁圍堰施工工藝流程 詳見鋼板樁圍堰施工工藝框圖。2、鋼板樁圍堰施工方法及要點（1）鋼板樁平直度和鎖口吻合檢查在加工場地設置專用檢查平臺，用電動絞車牽引3米長標準鋼板樁進行垂直度和鎖口吻合檢查,凡牽引阻力大于5KN的5、鋼板樁均進行外形校正和鎖口整修；本工程周轉使用的鋼板樁必須經校正后再使用。（2)定位支撐、圍囹制作安裝定位內支撐、圍囹的加工制作安裝，對鋼板樁圍堰的垂直插打及整體穩定起重要作用，必須準確穩固。圍囹等分為4節，委托鎮海天力石化冶金設備廠加工制作，運至施工現場拼接安裝 。圍囹直徑制作及現場拼接允許偏差均不大于10mm，施工誤差不能累加；兩道圍囹安裝時豎向要求必須同心，平面必須水平,其中心及水平安裝允許偏差不大于10mm。（3）F169F189、F194 區段內的鋼板樁圍堰由86根鋼板樁組成,圍堰內直徑為10.595m。（4）第一根定位鋼板樁插打時，必須將鋼板樁位置固定垂直后在進行插打.在插打過程中6、,認真檢查其垂直度,隨時糾偏,無法糾正時拔出重新插打。第一根定位鋼板樁插打合格后，在上下兩道圍囹上焊鋼短梁將定位鋼板樁一側卡牢，再在另一側插打鋼板樁，依照同樣的辦法在第一根鋼板樁兩側對稱插打。(5）其余鋼板樁插打時每3根為1組，利用KATO1250-7挖掘機配專用液壓振動樁錘進行插打。在施工中要求鋼板樁插打垂直,分散偏差，有偏即糾，調整合攏。(6)如果合攏時尺寸偏差大，則調整鋼板樁的垂直度,采用異型鋼板樁進行插打合攏。（7）潮汐有兩個流向的水流阻力，因此鋼板樁插打方向從側面開始向上、下游分別插打，在另一側插打合攏，然后逐步分次振打至+5。10m，插打順序見鋼板樁插打順序示意圖，盡量在退潮后插打7、水流方向處的鋼板樁。鋼板樁插打前在鎖口內涂黃油、填塞鋸末等混合物用來止水；組拼鋼板樁時，用油灰和棉花捻縫，以防漏水.（8)保證鋼板樁圍堰不漏水的措施是跟蹤測量、加強控制、隨時糾偏，保證鋼板樁圍堰外形尺寸的準確。每一根鋼板樁在插打鎖口連接的另一側鎖口底部焊好堵頭板,防止鎖口內止水材料被擠走，造成鋼板樁圍堰漏水。(9）鋼板樁插打采用KATO1250-7挖掘機配專用液壓振動樁錘進行插打，插打時在樁頭處加焊鋼板，以保護鋼板樁頭。圍堰合攏后，經常觀測圍堰四周的沖刷狀況，采取安裝分水板及堆碼砂袋的措施來減少潮水對圍堰外測的沖刷,確保圍堰施工的安全。（10）鋼板樁插打時用18鋼筋環向間隔4m做一個吊鉤，用鋼8、絲繩將圍囹與鋼板樁頂部吊掛連接，隨著鋼板樁的打入，調整鋼絲繩的長度。鋼板樁插打到位后環向間隔2m用鋼筋或型鋼將圍囹與鋼板樁焊接牢固,以保證鋼板樁與鋼圍囹之間的整體穩定性。（11）鋼板樁圍堰內的基坑土方開挖 F169F189、F194#承臺底標高為-1.0m.圍堰內基坑土方開挖深度2.3m3.7m.基坑開挖時要避開大潮及7級以上大風天氣，開挖時要求先挖中間土方，然后再將圍堰內的周邊土均勻下挖，周邊在下挖過程中高度差不能超過20cm，開挖時避免擾動圍堰外土層；基坑內挖出的土方堆放在距圍堰5.0m以外；在水源充足的前提下可優先采用高壓水槍配砂石泵進行開挖.（12）為便于拔除鋼板樁,在鋼板樁與封底混凝9、土接觸面處涂刷瀝青漆隔離層；瀝青漆隔離層在鋼板樁插打前或封底混凝土澆筑前涂刷，涂刷范圍2。0m之間。(13）澆筑封底砼封底采用C20砼，厚度0。8m。F169#F189#、194#共22個橋墩承臺的圍堰全部利用在低潮位時，按陸上“干封法完成封底混凝土施工.封底砼摻入早強劑，提高砼早期強度，以盡早抵抗漲潮時水壓力,在封底砼澆完后,將砼表面用塑料布覆蓋,待漲潮時向圍堰內注入反壓水，反壓水采用淡水.(14）拆除鋼板樁定位支撐在封底砼達到設計強度的50時拆除圍囹定位支撐,然后割除鋼護筒，此時鋼板樁僅與圍囹連接。(15）拆除鋼板樁墩身砼達到設計強度的75%時拆除鋼板樁圍堰。拆除鋼板樁利用50T履帶吊配置10、專用液壓振動樁錘進行拔樁，自合攏口處開始依次進行拔樁。并在拆除鋼板樁前振打鋼板樁，使其與封底混凝土分開，再將鋼板樁拔出。 3、鋼板樁圍堰施工注意事項（1)從計算過程可以看到，施工過程中水位的變化對圍堰結構受力影響十分大,因此施工過程中應密切注意水位和潮水位的變化，當超過4。5m潮水位數值時，及時向圍堰內補水,保持圍堰內、外水頭高差不超過5.3m。（2)在施工過程中，密切觀察沖涮深度，及時在圍堰外側堆碼砂袋，防止沖涮;另外在潮水流動方向設分水板減少水流沖擊力，確保在施工過程中鋼板樁圍堰的穩定和安全。（3）鋼板樁頂插打至標高+5。1m時的平面高程偏差不得大于10cm。在插打過程中，隨時檢查其平面位11、置是否正確，樁身是否垂直,發現傾斜立即糾正或撥出重新插打.(4）鋼板樁拔除前向圍堰內灌水，使堰內水位高于圍堰外水位1.01.5m。拔樁時從下游開始拔除鋼板樁，拔鋼板樁時先開振動錘，振動至鋼板樁松動后再拔出鋼板樁 。四、安全注意事項:（1）、在起吊鋼板樁時,必須用鋼絲繩吊住鋼板樁做二次保護，防止因液壓錘故障至使鋼板樁脫落；(2）、在施工前必須做好振動錘與履帶吊連接時保護脫落的安全措施，經驗收合格后方可使用；(3）在插打過程中嚴禁人員站在距振錘3m范圍內，并指定專人進行指揮鋼板樁的吊裝、插打；（4）施工人員必須穿好救生衣、戴好安全帽，按要求系好安全帶；（5）及時檢修機具,保證機具的良好率；（6）嚴12、禁在施工現場嬉笑打鬧、嚴禁酒后進入施工現場；（7）施工時現場負責人、技術人員、安全員必須在現場跟班作業；（7)施工時現場負責人、技術人員、安全員必須在現場跟班作業；（8）施工時如遇臺風或強潮時停止施工,機具停放好,且人員及時撤回駐地.五、環境保護措施1、嚴格遵守有關環境保護法律、法規;2、定期對職工進行環保方面的教育，提高職工環保意識和能力；3、控制機械設備的油污染和挖泥過程中的泥污染,保持施工平臺的清潔，對已污染的地方要及時進行擦洗。六、鋼板樁圍堰施工進度計劃：見鋼板樁圍堰施工進度計劃橫道圖.鋼板樁圍堰施工進度計劃橫道圖序號施工項目單位數量工日進度計劃（有效工作日）123456789101113、124142451安裝導向環支撐結構組4 12安 裝導向環套113插 打鋼板樁根8634圍堰內抽 水次10.55基坑土方開挖m3 115 3271。56封底砼m3 7117切護筒鑿樁頭m7。32.58清 基次10.59承臺 墩身砼個130拆 除鋼板樁根863114512日歷天天60451.33隱蔽工程檢查拆除圍囹、拔除鋼板樁墩 身 淡 水 養 護墩 身 施 工淡 水 養 護承 臺 施 工鑿樁頭 、清基圍 堰 內 抽 水安裝承臺模板割除上部鋼護筒拆除圍囹的支撐灌注封底砼、灌水、養護止水、挖土、抽水砼 攪 拌、運 輸鋼板樁分組插打鋼 板 樁 檢 修安裝內支撐及圍囹測 量 施 工 放 樣鋼板樁合攏插14、打第一根定位樁插打、鋼 板 樁 圍 堰 施 工 流 程 圖鋼板樁圍堰結構安全檢算1基本情況根據設計資料，基本情況如下：施工時最高水位高程：4.5米.水流流速:根據提供的資料，漲潮時最大流速為3.02m/s。浪高：0。6米，波長根據以往資料假定為12米。風壓：按30年重現期設計，10米高度處基本風壓為0。55KN/m2.土質：亞砂土土的粘著力:2噸/平方米土的內摩擦角：110土的容重：平均約1.8噸/立方米土的孔隙量：平均約n=50%土的顆粒比重，2.722荷載計算21靜水壓力計算最大施工水位差：施工水位高程開挖底面高程4。5(1.8）6.3米靜水壓力如下：q: 單位面積上的靜水壓力（KN/m215、）；水的容重（KN/m3）；h：水深（m）.故承受的最大的靜水壓力為:q=106。3=63kN/m222流水壓力計算作用在圍堰的動水壓力為水流動時對圍堰產生的流水壓力，根據橋梁規范其計算公式為： （KN）式中-水的容重（KN/m3)；v-設計流速(m/s)；A阻水面積(m2）;g-重力加速度9.81(m/s2)；K形狀系數。流水壓力全力的著力點,假定在設計水位線以下1/3水深處。則在鋼板樁上作用的單位寬度面積上的動水壓力可按下式計算：所以其值為：=23。4kN流水壓力的值在計算時，應注意加載的位置和方向。23風荷載風壓按下式計算:W=K1K2K3K4W0（Pa）式中W0基本風壓值（Pa），根據16、資料取0。55KN/m2；K1-系數,采用0。85；K2風載體型系數，取1。0;K3風壓高度變化系數，取1.0；K4-地形、地理條件系數，海面處取1.4.故w=0。85111。40.55=0.655KN/m2由于風荷載不與波浪沖擊力組合，其值較小,其對鋼板樁圍堰的強度計算影響較小，故可不考慮它.24波浪沖擊力水中圍堰的波浪沖擊力可按孤立建筑物上的波浪力計算公式來計算。由資料知H/L=0。05，h/L=6。3/30=0。21,為進行波。因為D/L=9。8/（200。6）=0.81，屬于大尺度墩柱;波浪沖擊力可按進行波對大尺度墩柱的作用力的計算公式進行計算。水面以下Z處單位高度圓柱體上的最大波壓力17、:(噸/米)式中：fa: 系數,查表得:1.2h: 水深,6。3米L：波長，取20倍的波高，12米H:波高，取0。6米D：圍堰直徑，取10米經計算得波浪沖擊力的分布集度如表2。表2波浪沖擊力的分布集度（單位：噸/米）水深(米）0123456波壓（噸/米)4。592.731。630。980.620。420。34最大總波壓力：=8。74噸合力作用點在靜水面以下的位置為：=2。08米（查表得fb=2.4)25 荷載組合在計算時應根據施工的實際情況取相應的荷載進行組合。3鋼板樁圍堰的施工階段在鋼板樁圍堰設計時，僅對完成時的狀態進行強度計算是不夠的,應對各施工階段進行計算。鋼板樁圍堰施工時，先利用工作平18、臺在墩位鋼護筒上設牛腿，安裝定位圍囹，然后再打入鋼板樁,安裝各層頂撐及豎撐,進行基底開挖到封底混凝土底標高，灌注封底混凝土，達到規定強度后，抽水,進行承臺施工.施工階段具體劃分如下： 圖1 深水處鋼板樁圍堰 圖2 岸邊淺水處鋼板樁圍堰(1) 安裝上部支撐及豎撐(2) 打入鋼板樁(3) 開挖到封底混凝土底標高或吸泥到設計標高(4) 灌注封底混凝土，根據目前觀測的實際施工水位，可采用干封，即在退潮時封混凝土，由于退潮后，各墩位處基本無水，可干封,封完混凝土后，漲潮時可向堰內灌水，以平衡內外水壓.(5) 在封底混凝土達到強度后,抽水，然后進行承臺施工。根據施工階段劃分,對鋼板樁圍堰,應驗算開挖到封底19、混凝土標高后，未灌注封底混凝土時，退潮后在土壓力等荷載作用下的穩定性，和驗算在最大抽水狀態時圍堰的受力是否安全及其穩定性。4深水處鋼板樁圍堰驗算(1) 未灌注封底混凝土時,鋼板樁圍堰的檢算A靜水壓力在未灌注封底混凝土時，作用于鋼板樁的靜水壓力內外是平衡的，因此計算時不考慮.B流水壓力如前所述，進行計算，壓力如圖示C波浪沖擊力計算如前所述，已進行總的波浪沖擊力的計算，但前述數值為總的波浪沖擊力,分配到單位寬度上的力應除以圍堰的總寬。流水壓力計算圖示波浪沖擊力計算圖示因波浪沖擊力和流水壓力的作用點僅相差2厘米，為簡化計算，取兩者作用點位置相同，均為離第一根內撐120厘米，數值上可將兩者疊加.D土壓20、力計算根據朗金理論，鋼板樁外側的主動土壓力和內側的被動土壓力的計算公式分別如下：q： 地面均布載，當為透水土時,取0;:土的容重，取1.8噸/立方米，但應注意水中土的容重變化； z： 土的深度；:土的內摩擦角,取110c： 土體的內聚力，取2噸/平方米,對主動土壓力偏于安全取0土壓力的計算結果見表3。計算圖示如下，應注意在計算圖示中，土壓力的方向是和水壓力的方向是相反的。表3土壓力的計算結果土深z（m)水中土的容重內摩擦角C土的內聚力（t/m2）Pa主動土壓力（t/m2）Pp被動土壓力（t/m2）00。81120。00 4。8510。81120。54 6.0220.81121。09 7.20321、0。81121。63 8.3840.81122。17 9。5650。81122。72 10.7360。81123。26 11。9170.81123.81 13。0980。81124.35 14。27E嵌入深度驗算對第一層頂撐處求矩:流水壓力產生的力矩為：Mlw=23。41。2=28.1kN。m波浪沖擊力產生的力矩為:Mb=8.741。2=10.5 kN。m主動土壓力產生的力矩為:Mz=0。532.65.910。04=965.5 kN。m被動土壓力產生的力矩為：Mt=48。55。19。450.5（107.348。5）5。110。3=3881.8 kN。mK=Mt/(Mlw+Mb+Mz)=388122、.8/（965.5+28.1+10。5)=3.8安全！沖涮3米后，由于堰內的土不能沖涮,因此，堰內土高于堰外土，土壓力的性質發生改變，此時堰內土壓力為主動土壓力，堰外為被動土壓力，土壓力分布如下：對第一層頂撐處求矩：流水壓力產生的力矩為：Mlw=23.41.2=28.1kN。m波浪沖擊力產生的力矩為：Mb=8。741.2=10.5 kN。m此時力矩的方向與被動土壓力產生的力矩的方向一致。主動土壓力產生的力矩為：Mz=0.527.55.18。8=617.1 kN.m被動土壓力產生的力矩為：Mt=48。52。99。050.5(82。648.5）2。99。5=1742。6kN。mK=Mt/(Mlw+23、Mb+Mz)=1742。6/（617.128。110.5)=3.0安全！F鋼板樁的計算此時由于內外靜水壓力相同，板樁受力很小，可不檢算。G上部支撐計算可不檢算(2） 最大抽水狀態時的檢算A靜水壓力在最大抽水狀態時，由于是透水土，因此在封底混凝土底面內外水壓是相等的,故作用于鋼板樁的水壓力如圖所示。B流水壓力如前所述，進行計算，壓力如前圖示C波浪沖擊力計算如前所述,進行計算，D土壓力計算E嵌入深度驗算對第一層頂撐處求矩：靜水壓力產生的力矩為：Mj=0。5（639）5.45.42/395。42。7=656。1kN。m流水壓力產生的力矩為：Mlw波浪沖擊力產生的力矩為:Mb=8.741。2=10.524、 kN。m主動土壓力產生的力矩為：Mz=0.532.65。910。04=965.5 kN。m被動土壓力產生的力矩為：Mt=48.55.19.450.5（107.348。5)5.110。3=3881.8 kN.mK=Mt/（Mlw+Mb+Mz)=3881。8/（965。5+656。128.1+10。5)=2。3結構安全。沖涮3米后，此時由于封底混凝土已達到規定的強度，受力狀態比未封底時要好,因此，可不檢算。F鋼板樁的計算將鋼板樁作為在各層頂撐和地基上的連續梁來計算其彎矩.確定鋼板樁在地基中的支點的位置時，由于是在封底混凝土達到規定的強度要求后進行抽水,故認為封底混凝土可給鋼板樁一個良好的支撐,取25、封底混凝土的頂面處加上支撐（按兩種情況計算：一種為固定端，一種為簡支）.鋼板樁長度取6.0米，從第一道支撐(4。5)到封底混凝土中間高度（1.5）。表1常用槽型鋼板樁技術規格及計算數據表型號斷面尺寸（mm）重量每米寬板樁截面模量（cm3）每米寬板樁容許彎矩（kN.m）bhlN/mN/m2槽型IV40018014.8740185022002971）：下端按簡支計算把靜水壓力，流水壓力和波浪沖擊力分別施加，受力圖示如下（單位為kN， m）: 荷載及約束簡圖樁身彎矩圖樁身剪力圖可得鋼板樁上的最大彎矩為：46。3kN。m，最大剪力為：77.4kN。與表中所列數值比較知鋼板樁是安全的！支反力為：30。626、kN， 147.8kN, 33。6kN2）下端按固定端計算可得鋼板樁上的最大彎矩為：45。4kN。m，最大剪力為：77。2kN.與表中所列數值比較知鋼板樁是安全的！支反力為：30.9kN, 144。8kN， 36.4kN，另外在下端還有一個彎矩值為：4.98kN。m。荷載及約束簡圖樁身彎矩圖樁身剪力圖G上部支撐計算根據鋼板樁計算的結果，最大支反力大小為：147。8kN，第二道框架受力最大，此值為每米寬板樁的反力，取環向框架進行分析，框架采用225，兩肢距離30厘米（外到外），用綴條（L505)連接，間距為49。7厘米。建立的模型如下：軸力為812.7kN,由于鋼板樁與內支承要焊接在一起，可不考27、慮內支承的失穩。應力達到116.4MPa，位移最大為5.8毫米(考慮到結構是對稱的，而且計算模型施加約束時不對稱，故實際位移應在3毫米左右）.5岸邊淺水處鋼板樁圍堰計算A靜水壓力在兩種工況中,第一種封底前最大開挖狀態中，因采用在退潮后再澆注封底混凝土，故靜力壓力不計.在最大抽水狀態時，因為是透水土，故假定在封底混凝土底面標高處,內外水壓相等,故仍采用前面的靜水壓力分布圖式。B流水壓力和波浪沖擊力計算偏于安全仍按前面的計算數值。C土壓力計算根據朗金理論，鋼板樁外側的主動土壓力和內側的被動土壓力的計算公式分別如下：q： 地面均布載，當為透水土時,取0；:土的容重，取1。8噸/立方米，但應注意水中土28、的容重變化； z: 土的深度；：土的內摩擦角，取110c: 土體的內聚力，取2噸/平方米在計算時偏于安全,主動土壓力不考慮土的內聚力的影響，即取C0土壓力的分布如下表：土深z外c內PaPp00.81120.80.00 4。8510.81120.80.54 6.0220.81120。81。09 7.2030。81120.81.63 8。3840。81120。82。17 9.5650.81120.82.72 10。7360.81120.83。26 11.9170.81120。83。81 13。0980。81120。84.35 14。2790.81120.84.8915。44土壓力的分布如下（注意土29、壓力的方向)：1）封底前最大開挖狀態檢算嵌入深度驗算對第一層頂撐處求矩：流水壓力和波浪沖擊力產生的力矩為:Mb=32.11.2=38.5 kN.m主動土壓力產生的力矩為：Mt=48。98.87.56/21626.6 kN.m被動土壓力產生的彎矩為：Mb=48。55。17.95（154。448。5)5。18.8/2=4342。8kN。mK=可認為安全!此時由于不抽水,鋼板樁樁身強度不用檢算。2）封底混凝土達到強度后最大抽水狀態檢算抽水后圍堰計算圖式如下:嵌入深度驗算,此時由于封底混凝土已達到規定的強度,可認為其能提供一個良好的支撐點，在保證圍堰整體穩定性的前提下，嵌入深度可不用檢算。鋼板樁的計算30、將鋼板樁作為在各層頂撐和地基上的連續梁來計算其彎矩。對于在地基中的支點的位置在混凝土強度達到規定的要求后，可取封底混凝土的頂面。把靜水壓力,流水壓力和波浪沖擊力分別施加,土壓力僅考慮在樁身計算長度范圍內主動土壓力，從海床面開始至封底混凝土頂面，其值從0變化到16。3kN/m.其在ANSYS中的計算圖式為：(底部為固定端時）可得鋼板樁上的最大彎矩為：47.5kN。m,最大剪力為:81。4kN。與表中所列數值比較知鋼板樁是安全的！底部為簡支時:最大彎矩為：49.5.0kN。m,最大剪力為：83。0kN。支反力為:30。2kN,164。9kN，47。2kN。上部支撐計算根據鋼板樁計算的結果，支反力為31、:30。2kN，164.9kN,47.2kN.根據前面的計算，可知取225時，應力大小為:127MPa,結構安全的。6管涌（流沙)驗算：管涌是土的一種滲流破壞現象，地下水在土體內滲透,滲透水頭壓力沿水流方向以體積力作用于土體，其大小等于i(i為水力梯度），在基坑開挖過程中，周圍高水位的地下水向基坑內滲透當基坑底面以下的土體所承受的滲透水頭壓力(向上方向）大于土體的水中重度時，土體就會向上移動。涌沙及其破壞計算模式根據試驗表明，流砂現象首先發生在離坑壁大約等于板樁深度一半的范圍內，由于板樁是臨時結構，為簡化計算，可近似地取最短路徑。管涌破壞計算圖式如上圖所示.管涌的驗算方法都是建立在下述極限平衡32、的公式上，即在基坑底部（嚴格說是滲流出口處），具體處理方法有多種，這里用太沙基法進行檢算。抗管涌破壞穩定性的安全系數為Ks=W/U式中：W為土的凈重，W：為砂的水中容重；U為圍堰底部向上的滲透壓力,UwhaD2/2; ha為圍堰底部向上的平均滲透水頭，一般取（偏于安全)hs=hw/2； hw為到封底混凝土底面標高處的水頭差，取6。3米；在實際施工時，利用退潮時，圍堰地面有6個小時左右能完全露出地面,此時hw比6。3米小得多。封底混凝土施工時采用干封,封完后可回灌水至堰內.施工承臺抽水時，封底混凝土已達到強度，不但可增加一個壓力(混凝土的重量在上述計算中并沒有考慮），而且可抵抗一定的向上的水頭壓33、力，故在抗流沙方面是安全的！7水下封底混凝土厚度的確定封底之后，要從基坑內排干水。這時基底面上受到向上作用水壓力Pw(圖1）。封底混凝上在Pw作用下,有如周邊支承的板，其最小厚度x應能保證混凝土板有足夠的強度。同時，板樁同封底混凝土組成一個浮筒，該浮簡的在自重作用下應能保證不被浮起.在封底混凝土的隔離體上作用的外力有：底面處的浮力、封底混凝土自重以及封底混凝土與鋼板樁接觸面上的粘著力和摩擦力。因封底混凝土在地面以下不深，且為透水砂類土，可近似只考慮水壓力，而忽略土壓力.其靜力平衡方程式為：式中:F封底混凝土面積(m2)；考慮鋼板樁外徑為11.8米c混凝土容重（kNm3)；取20kN/m3u-封34、底混凝土周長（m）；h抽水深度(m）；根據實際情況取h=6m水下混凝土與鋼板樁間的單位粘著力（MPa)w水的容重（kNm3）.取10kN/m3F=3。145。9243。140.852100.22m2u=3。141。7411。83.14=58.4m=15t/m2=150kN/m2可近似求出封底混凝土厚度為:0。65m故封底混凝土厚度取0.8米。鋼板樁圍堰計算圖示8水下封底混凝土板強度檢算在最大抽水狀態，還必須驗算封底混凝土的強度.檢算時可取樁護筒間的單位寬度的混凝土梁，偏于安全地簡化為簡支梁計算，根據樁位的布置，簡支梁的跨度為3。22米，梁高為0.8米，作用的荷載大小為60KN/m的均布荷載，則35、跨中最大彎矩為:所以混凝土中的拉應力為：若采用有限元程序，把封底混凝土按板單元計算，其應力大小為:1。55MPa.但從應力云圖上可以看到,只是在約束處小部分地方存在比較大的應力，有限元模型單元劃分及約束情況應力云圖若采用C20混凝土封底，在強度充分發展的情況下其抗拉容許應力為:2。5MPa，但要考慮封底混凝土的抗拉容許應力會降低很多，在適當保證超過封底混凝土質量的情況下,認為封底混凝土是安全的。9鋼板樁圍堰施工注意事項:1）計算時以能退潮干封為前提，在封底混凝土沒達到規定的強度時,圍堰不能承受過大的內外水頭差。從計算過程可以看到,施工過程中水位的變化對圍堰結構受力影響十分巨大，因此施工過程中應36、密切注意水位和潮水位的變化，當超過規定的數值時，應及時向圍堰內補水，保持水頭高差不超過設計值。2)插打鋼板樁時必須備有可靠的導向設備，以保證鋼板樁的垂直沉入。一般先將全部鋼板樁逐根或逐組插打到穩定深度，然后依次打入至設計深度。插打的順序按施工組織設計進行，一般自上游分兩頭插向下游合攏。插打前在鎖口內涂以黃油、鋸末等混合物，組拼樁時，用袖灰和棉花捻縫，以防漏水3）鋼板樁項達到設計標高時的平面位置偏差,在水上打樁時不得大于20cm，在陸地打樁時不得大于10cm。在插打過程中，應隨時檢查其平面位置是否正確，樁身是否垂直，發現傾斜應立即糾正或撥起重插.4）鋼扳樁可用錘擊、振動或輔以射水等方法下沉。錘擊37、時宜使用樁帽,以分布沖擊力和保護樁頭。在插打鋼板樁時，如起吊設備高度不夠，允許改變吊點位置,但吊點位置不得低于樁頂以下13樁的長度。圍堰將合攏時,宜經常觀測四周的沖淤狀況，必要時應采取措施，預防上游沖空、涌水或下游淤積，影響施工安全和進度。5）橋梁墩臺施工完畢后,可用千斤頂、振動法及雙動汽錘倒打等方法，將鋼板樁撥出。拔除前應向圍堰內灌水，使堰內水位高于堰外水位1。0-1.5m。拔樁時從下游附近易于拔除的一根或一組鋼板樁開始，并先錘擊幾次或射水稍予松動后再上拔。K80+135K81+385（F194F169#）區段鋼板樁圍堰補充計算在K80+135K81+385（F194F169）范圍內的鋼板樁38、圍堰， 由于地面高程較高， 內圍囹高度分別調整為: +4.1m和地面處高程, 現對地面高程為+1.9米時的結構進行檢算。由于板樁入土深度已在前面檢算過，這里僅對樁身強度及圍囹結構的強度進行檢算。一、地面高程為+1.9米時樁身強度檢算檢算時分兩種工況:一是最大開挖狀態還未封底時,另一種是封底混凝土達到規定的強度后。1 最大開挖狀態最大開挖狀態時，作用在板樁上的荷載為外側的主動土壓力，內側的被動土壓力，由于采用水下開挖,內外靜水壓力平衡，靜水壓力不計,但應考慮流水壓力和波浪力。土壓力計算如下（偏于安全計算時主動土壓力取容重1.8t，被動土壓力取0.8t）土深z(m）水中土的容重內摩擦角C土的內聚力39、（t/m2)Pa主動土壓力（t/m2)Pp被動土壓力(t/m2）01.81120.00 4.8511。81121.22 6.0221。81122。45 7。2031。81123。67 8。3841。81124。88 9。5651.81126。12 10。7361.81127.34 11。9171。81128。57 13.0981。81129.79 14.27其數值及分布如下:流水壓力和波浪力的值仍偏安全取值如下：此時鋼板樁計算取支承在圍囹和地基中的連續梁計算,其在基礎的支承點取入土深度的一半，則梁為兩跨連續梁，計算時偏于安全，忽略被動主壓力，則計算圖示如下：用ANSYS建模計算，結果如下:由計40、算結果知，樁身最大彎矩為141。4kN。m， 最大剪力為:138。6kN.板樁安全.支反力大小為：45.6，178。7，138.2kN,圍囹的應力為140。1Mpa，考慮到檢算時，忽略了另外一側的被動土壓力，實際的應力會比計算小。但施工時必須把圍囹與鋼板樁焊接以防失隱,確保結構受力安全。2最大抽水狀態將鋼板樁作為在各層頂撐和地基上的連續梁來計算其彎矩.確定鋼板樁在地基中的支點的位置時，由于是在封底混凝土達到規定的強度要求后進行抽水,故認為封底混凝土可給鋼板樁一個良好的支撐,取封底混凝土的頂面處加上支撐（按兩種情況計算：一種為固定端，一種為簡支).鋼板樁長度取6.6米,從5。1處到封底混凝土中間41、高度（1.5）。其中從+5。1到+4.1處為懸臂端. 作用的荷載有靜水壓力, 流水壓力和波浪力， 外側主動土壓力.底部鉸結時, 結構的計算圖示及內力如下：最大彎矩為51.6kN.m, 最大剪力為: 87。6kN, 支反力為： 17.4， 138。6, 86。3kN， 圍囹應力為108.8MPa.底部固結時， 計算圖示及內力圖如下：最大彎矩為58.1kN。m, 最大剪力為: 108。9kN, 支反力依次為： 24.4, 108.9， 108.9kN。圍囹內力為: 85。2MPa， 結構安全.表1常用槽型鋼板樁技術規格及計算數據表型號斷面尺寸（mm)重量每米寬板樁截面模量（cm3）每米寬板樁容許彎矩（kN。m）bhlN/mN/m2槽型IV40018014.874018502200297二、關于樁基橫向承載能力的計算說明經檢算, 若把30噸的水平力直接傳到一個基樁上， 會產生過大的彎矩, 故對實施方案進行了調整， 圍囹不與支撐焊接, 支撐只起到牛腿的作用。為固定圍囹， 在支撐上焊豎向10的鋼筋, 其承受水平剪力超過1噸時， 則被剪斷， 傳到基樁上的水平力控制在1噸以內， 以保證基樁的安全。具體結構形式見方案附圖.