津石高速公路（海滨大道-荣乌高速）工程第八标段围堰结构检算报告中铁四局集团有限公司设计研究院2019年4月津石高速公路（海滨大道-荣乌高速）工程第八标段围堰结构检算报告计算：复核：审核：中铁四局集团有限公司设计研究院建筑行业甲级铁道行业甲（Ⅱ）级市政行业甲级二〇一九年四月目录一、项目概况 (1)二、水文地质条件 (1)三、计算依据 (3)四、材料参数 (4)五、围堰工况介绍 (4)六、围堰计算 (5)1、外侧围堰计算 (5)2、内侧围堰计算 (12)七、结论及建议 (18)1、结论 (18)2、注意事项 (19)一、项目概况津石高速公路是连接南部港区通往石家庄方向的重要通道，路线主线起自滨海新区南港工业区桩号K0+000，接已建的海滨大道及南港工业区港北路，经大港电厂南、东台子，止于西青区小张庄附近，接已建的津石高速和长深高速共线段桩号K36+500，全长约31.3公里。
全线在南港工业区、大港油田、东台子、小张庄4处设置互通式立交。
本标段起点桩号为K29+730，路线沿独流减河北堤后侧台布设，跨越长深高速并设置小张庄互通立交，终点桩号为K31+150，路线长1420m。
本互通立交主线设计速度采用100Km/h，A、B、E、F匝道设计速度采用60Km/h，C、D匝道设计速度采用40 Km/h；主线为双向四车道，标准路基宽度27.5m；B、E匝道为单向单车道，标准路基宽度9m；A、C、D、F匝道为单向双车道，标准路基宽度10.5m。
其中A、F匝道位于独流减河河道中，河道水位标高为2.8m，本工程中钢板桩围堰是为了阻隔河水，以进行项目施工。
本工程钢板桩围堰位于独流减河中河水深度1m~5.2m，围堰采用12m双排钢板桩从河岸打设到河中央滩涂位置，上游、下游各打设一道，上、下游距离272m，每道长度360m，每道采用间距为4m的双排钢板桩形式，两排钢板桩中间抽2.5m水，保持内、外侧钢板桩水位差，确保钢板桩稳定。
双排钢板桩围堰示意图见图1-1。
河面内侧外侧图1-1 双排钢板桩围堰示意图二、水文地质条件1、全新统中组海相沉积层（Q42m）厚度9.10m～12.60m，顶板标高为0.80m～-2.70m，该层从上而下可分为 5 个亚层。
第一亚层，粉质粘土（地层编号⑥1）：厚度一般为1.30m～7.70m，呈灰色，软塑状态，有层理，含贝壳，属中压缩性土。
第二亚层，粉土（地层编号⑥1t）：厚度一般为0.50m～5.80m，呈灰色，稍密～中密状态，无层理，含贝壳，局部夹粉质粘土薄层，属中(偏低)压缩性土。
第三亚层，粉土（地层编号⑥3）：分布不连续，厚度一般为2.20m～3.00m，呈灰色，中密～稍密状态，无层理，含贝壳，属中(偏低)压缩性土。
局部夹粉质粘土透镜体。
第四亚层，粉质粘土（地层编号⑥4）：厚度一般为2.00m～8.10m，呈灰色，软塑状态，有层理，含贝壳，属中压缩性土。
局部夹淤泥质粉质粘土、淤泥质粘土、粘土透镜体。
第五亚层，粉土（地层编号⑥5）：仅局部分布，厚度一般为0.90m～3.30m，呈灰色，中密～密实状态，无层理，含贝壳，属中(偏低)压缩性土。
2、全新统下组沼泽相沉积层（Q41h）分布不连续，厚度0.70m～2.50m，顶板标高为-9.76m～-12.40m，主要由粉质粘土（地层编号⑦）组成，呈浅灰～黑灰色，可塑状态，无层理，含有机质、腐植物，属中压缩性土。
局部夹粘土透镜体。
3、全新统下组陆相冲积层（Q41al）厚度 2.10m～6.40m，顶板标高为-10.76m～-13.90m，该层从上而下可分为 2 个亚层。
第一亚层，粉质粘土（地层编号⑧1）：厚度一般为1.30m～4.90m，呈灰黄色，可塑状态，无层理，含铁质，属中压缩性土。
局部夹粉土、粘土透镜体。
第二亚层，粉土（地层编号⑧2）：分布不连续，厚度一般为0.90m～2.80m，呈灰黄色，密实状态，无层理，含铁质，属中(偏低)压缩性土。
局部夹粉质粘土透镜体。
地表水主要为独流减河河水，河面净宽约 1.2km，河水深 1.50～3.50m根据施工单位所提供的地勘报告及实验数据，河底地质参数如表2-1。
表2-1 河底以下土层参数A匝道和F匝道处钢板桩打设位置河水深度如图2-1、2-2所示。
图2-1 A匝道钢板桩打设位置水深图2-2 F匝道钢板桩打设位置水深三、计算依据（1）《唐津高速立交工程施工组织设计》中铁四局集团有限公司津石高速公路（海滨大道-荣乌高速）工程第八标段项目经理部；（2）滨石高速公路（海滨大道～荣乌高速）工程初步工程地质勘察报告（天津市勘察院）；（3）《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）；（4）《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63-2007）；（5）《钢结构设计标准》（GB50017-2017）；（6）《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2015）。
四、材料参数钢板桩具体参数如表4-1所示。
五、围堰工况介绍独流减河水深1m~5.2m时，取最大水深5.2m处钢板桩进行验算，钢板桩长度为12m，内侧钢板桩入土深度为6m，外侧钢板桩入土深度为6m。
外侧钢板桩计算工况为一次抽2.5m水，钢板桩外侧水深为5.2m；内侧钢板桩计算工况为外侧水深2.7m，内侧无水。
具体形式见图5-1双排钢板桩围堰示意图。
河面内侧外侧图5-1 双排钢板桩围堰示意图外侧钢板桩受水流力、风力作用，大小及作用点如下：水流力是以径流为主的河港透空式结构物的可变作用。
参照《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2015）4.3.9条款进行计算，水流速取1m/s。
水流力为22w101F 1.5 5.2 3.92210vKA kNgγ⨯==⨯⨯=⨯水流力作用点在水面以下1/3水深处。
六、围堰计算1、外侧围堰计算---------------------------------------------------------------------- [ 基本信息 ]-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- [ 附加水平力信息 ]---------------------------------------------------------------------- [ 土层信息 ]---------------------------------------------------------------------- [ 土层参数 ]----------------------------------------------------------------------[ 土压力模型及系数调整 ]---------------------------------------------------------------------- 弹性法土压力模型: 经典法土压力模型:[ 工况信息 ]----------------------------------------------------------------------[ 设计参数 ]-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- [ 设计结果 ]---------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------- [ 结构计算 ]---------------------------------------------------------------------- 各工况：内力位移包络图：地表沉降图：---------------------------------------------------------------------- [ 截面计算 ]----------------------------------------------------------------------[ 截面参数 ][ 截面验算 ]基坑内侧抗弯验算(不考虑轴力)σnei = Mn / Wx= 0.054/(2200.000*10-6)= 0.024(MPa) < f = 215.000(MPa) 满足基坑外侧抗弯验算(不考虑轴力)σwai = Mw / Wx= 253.592/(2200.000*10-6)= 115.269(MPa) < f = 215.000(MPa) 满足式中:σwai———基坑外侧最大弯矩处的正应力(Mpa);σnei———基坑内侧最大弯矩处的正应力(Mpa);Mw ———基坑外侧最大弯矩设计值(kN.m);Mn ———基坑内侧最大弯矩设计值(kN.m);Wx ———钢材对x轴的净截面模量(m3);f ———钢材的抗弯强度设计值(Mpa);---------------------------------------------------------------------- [ 整体稳定验算 ]----------------------------------------------------------------------计算方法：瑞典条分法应力状态：有效应力法条分法中的土条宽度: 1.00m滑裂面数据圆弧半径(m) R = 11.048圆心坐标X(m) X = -0.637圆心坐标Y(m) Y = 1.999整体稳定安全系数 K s = 5.795 > 1.30, 满足规范要求。
----------------------------------------------------------------------[ 抗倾覆稳定性验算 ]----------------------------------------------------------------------抗倾覆(对支护底取矩)稳定性验算:M p——被动土压力、支点力及附加水平力对桩底的抗倾覆弯矩,对于内支撑支点力由内支撑抗压力决定;对于锚杆或锚索，支点力为锚杆或锚索的锚固力和抗拉力的较小值。