围堰安全专项施工方案施工计算书计算：校对：复核：2012年1月5日拉森板桩围堰计算介绍对于水中拉森板桩围堰的计算，我们采用了迈达斯专业计算软件。

第一节、结构形式描述根据设计形式，主桥中墩5#、6#在水中，计划采用拉森板桩围堰进行封闭施工。

钢板桩围堰为方形，内轮廓平面尺寸52.0×11.0m，高22m，顶标高+3.5m，入土12.9m，设3道内支撑，封底厚度1.0m。

钢板桩采用拉森Ⅵ型，围檩主梁第1道采用2I45b、第2道及第3道采用2I63a 型钢梁，内支撑采用Φ630*8mm钢管。

第二节、主要数据及相关参数围堰用钢板桩为日本产SKSP-SX27型，即拉森Ⅵ型高强度钢板桩，单根宽度60cm；截面参数如下表：钢板桩结构型号（宽度×高度）有效宽W1mm有效高H1mm腹板厚tmm单根材每米板面截面面积cm2理论重量kg/m惯性距Ixcm4截面模量Wxcm3截面面积cm2理论重量kg/m2惯性距Ixcm4截面模量Wxcm3600×210 600 210 18.0 135.3 106 8630 539 225.5 177.0 56700 2700 钢板桩的机械性能如下表：标准号牌号机械性能，不小于屈服强度（N/mm2）抗拉强度（N/mm2）延伸率（%）JIS A 5528 SY295 295 490 17 根据钢板桩的进厂检验报告，试验屈服强度在380～405 N/mm2间。

钢板桩插打设备为美国ICE公司的28C-350E液压振动锤，锤宽30cm，设备自带动力，由振动锤和动力站两大部分组成，最大可提供116t的击震力和71t 的拔桩拉力。

28C-350E液压振动锤第三节、主要计算1、钢板桩围堰布置主墩基础施工拟采用钢板桩围堰法。

钢板桩采用拉森Ⅵ型钢板桩，材质SY295，单根长度为22m，围堰平面尺寸为52.0×11.0m，共设置三道内支撑。

围堰顶高程为+3.5m，围堰底高程为-18.5m，承台底高程为-10m，封底混凝土厚1m。

2、钢板桩围堰施工步骤（1）钻孔桩施工结束后打设围堰导向架及围堰施工平台，在靠近承台侧定位桩上焊接牛腿，安装第一道内支撑作为钢板桩插打导向围檩；（2）依次插打钢板桩至合拢；（3）围堰内抽水至-3.4m，在-2.4m处安装第二道内支撑；（4）围堰内抽水至河床底并挖土至-7.3m，在-6.3m处安装第三道内支撑；（5）第三道内支撑安装后采用挖掘机配合吊斗及人工，将围堰内基坑底面干挖清理至-11.0m；（6）搭设封底施工平台，采用泵车浇筑封底砼；（7）凿除桩头，施工承台；（8）承台模板拆除后，向钢板桩与承台间间回填细砂并在顶部浇注40cm厚C30砼圈梁，拆除第三道内支撑；（9）分节施工施工墩柱；（10）向围堰内注水至-3.4m，拆除第二道内支撑；（11）继续向围堰内注水至+1.5m，拆除第一道内支撑；（12）依次拔出钢板桩。

3 、计算假设及基本参数3.1 计算假设（1）由于5#墩河床较6#墩河床高，围堰受力较6#墩更不利，使用本设计取5#墩围堰进行计算；（2）计算时取1m宽单位宽度钢板桩；（3）假设钢板桩在封底砼顶面处固结。

3.2 土层参数根据工程地质勘察报告，5#墩地质取值如下：3.3 钢板桩截面参数本工程使用钢板桩截面参数特性值（每米宽度）如下表围堰主梁、内支撑结构用料4 计算依据（1）施工图纸、施工水位及地质资料（2）《建筑基坑支护技术规程》（JGJ 120-99）（3）《钢结构设计规范》（GB50017-2003）。

（4）《路桥施工计算手册》人民交通出版社5 钢板桩及内支撑分析计算5.1主、被动土压力计算本工程钢板桩施工范围内土层为粉质粘土，透水性评价均为不透水，土压力计算时采用水土合算法。

主、被动土压力系数如下表：5.2 钢板桩计算计算工况按照施工工序分为：工况一第一道内支撑（+3.0m）安装后，围堰内抽水至-3.4m；工况二第二道内支撑（-2.4m）安装后，围堰内抽水至河床底(-5.6m)；工况三第二道内支撑（-2.4m）安装后，围堰内挖土至-7.3m；工况四第三道内支撑（-6.3m）安装后，围堰内挖土至-11.0m；工况五封底砼达到强度后，施工承台；工况六承台施工后向钢板桩与承台间回填细砂并在顶部浇注40cm厚C30砼圈梁，拆除第三道内支撑。

在计算时，各工况下钢板桩计算长度按等值梁法确定，从主动土压力与被动土压力相等的反弯矩截面（即净土压力为零或弯矩为零）截断形成等值梁计算支撑反力和钢板桩弯矩。

工况一：第一道内支撑安装后，围堰内抽水至-3.4m ；假设钢板桩上土压力等于零的点离基坑底面的距离为y ，则在y 处板桩前的被动土压力等于板桩后的主动土压力，即p a e e =，p k p a k a w K C yK K C K h 22)1.7(+=-+γγγ(7.1*10+19.2*0)*0.54-2*16.3*0.73=19.2*y*1.85+2*16.3*1.36解得:y=-0.84m,取y=0m则等值梁计算长度为：3+5.6+0=8.6m Pa(－3.4m)=γ水h =10×4.9=49kN/m 2 采用midas 建立模型计算如下：荷载分布图(KN/m)支撑反力图(kN)钢板桩弯矩图(kN.m)工况二 第二道内支撑安装后，围堰内抽水至河床底(-5.6m)；假设钢板桩上土压力等于零的点离基坑底面的距离为y ，则在y 处板桩前的被动土压力等于板桩后的主动土压力，即p a e e =，p k p a k a w K C yK K C K h 22)1.7(+=-+γγγ(7.1*10+19.2*0)*0.54-2*16.3*0.73=19.2*y*1.85+2*16.3*1.36解得:y=-0.84m,取y=0m则等值梁计算长度为：3+5.6+0=8.6m Pa(－5.6m)=γ水h =10×7.1=71 kN/m 2 采用midas 建立模型计算如下：荷载分布图(KN/m)支撑反力图(kN)钢板桩弯矩图(kN.m)工况三 第二道内支撑安装后，围堰内挖土至-7.3m ；假设钢板桩上土压力等于零的点离基坑底面的距离为y ，则在y 处板桩前的被动土压力等于板桩后的主动土压力，即p a e e =，p k p a k a w K C yK K C K h 22)1.7(+=-+γγγ(7.1*10+19.2*1.7)*0.54-2*16.3*0.73=19.2*y*1.85+2*16.3*1.36解得:y=-0.34m,取y=0m则等值梁计算长度为：3+7.3=10.3m Pa(－5.6m)上=γ水h =10×7.1=71 kN/m 2Pa(－5.6m)下=a k a w K C K h 2)1.7(-+γγ=(7.1*10+19.2*0)*0.54-2*16.3*0.73 =14.5KN/m 2Pa(－7.3m)=a k a w K C K h 2)1.7(-+γγ=(7.1*10+19.2*1.7)*0.54-2*16.3*0.73 =32.2KN/m 2采用midas 建立模型计算如下：荷载分布图(KN/m)支撑反力图(kN)钢板桩弯矩图(kN.m)工况四 第三道内支撑安装后，围堰内挖土至-11.0m ；假设钢板桩上土压力等于零的点离基坑底面的距离为y ，则在y 处板桩前的被动土压力等于板桩后的主动土压力，即p a e e =，p k p a k a w K C yK K C K h 22)1.7(+=-+γγγ(7.1*10+19.2*5.4)*0.54-2*16.3*0.73=19.2*y*1.85+2*16.3*1.36解得:y=0.74m,取y=1m则等值梁计算长度为：3+11+1=15m Pa(－5.6m)上=γ水h =10×7.1=71 kN/m 2Pa(－5.6m)下=a k a w K C K h 2)1.7(-+γγ=(7.1*10+19.2*0)*0.54-2*16.3*0.73 =14.5KN/m 2Pa(－11.0m)=a k a w K C K h 2)1.7(-+γγ=(7.1*10+19.2*5.4)*0.54-2*16.3*0.73=70.5KN/m 2采用midas 建立模型计算如下：荷载分布图(KN/m)支撑反力图(kN)钢板桩弯矩图(kN.m)工况五 封底砼达到强度后，施工承台；本工况等值梁长度取值时，因封底混凝土为干做，等值梁底点取在封底混凝土顶面位置，即-10.0m 。

等值梁长为13.0m 。

Pa(－5.6m)上=γ水h =10×7.1=71 kN/m 2Pa(－5.6m)下=a k a w K C K h 2)1.7(-+γγ=(7.1*10+19.2*0)*0.54-2*16.3*0.73 =14.5KN/m 2Pa(10.0m)=a k a w K C K h 2)1.7(-+γγ=(7.1*10+19.2*4.4)*0.54-2*16.3*0.73 =60.2KN/m 2采用midas 建立模型计算如下：荷载分布图(KN/m)支撑反力图(kN)钢板桩弯矩图(kN.m)工况六 承台施工后向钢板桩与承台间回填细砂并在顶部浇注40cm 厚C30砼圈梁，拆除第三道内支撑。

本工况下假设等值梁下支撑点位于砼冠梁1/2厚度处，即-7.2m 。

则等值梁计算长度为3+7.2=10.2m Pa(－5.6m)上=γ水h =10×7.1=71 kN/m 2Pa(－5.6m)下=a k a w K C K h 2)1.7(-+γγ=(7.1*10+19.2*0)*0.54-2*16.3*0.73 =14.5KN/m 2Pa(-7.2m)=a k a w K C K h 2)1.7(-+γγ=(7.1*10+19.2*1.6)*0.54-2*16.3*0.73 =31.1KN/m 2采用midas 建立模型计算如下：荷载分布图(KN/m) 支撑反力图(kN) 钢板桩弯矩图(kN.m) 根据上述工况计算，钢板桩内力及内支撑支撑反力计算结果汇总如下表：计算工况钢板桩最大弯矩(kN.M)第一道内支撑反力(kN)第二道内支撑反力(kN)第三道内支撑反力(kN)工况一233.062.7工况二58.8 7.4 166.5工况三101.10.2 214.8工况四147.6 10.4 136.6 259.4 工况五70.3 7.4 163.5 176.8 工况六97.9 0.7 212.2钢板桩最大弯矩发生在工况一：Mc=233.0KN•m，则钢板桩截面弯矩设计值M max=1.25γ0M c=1.25*1.1*233.0=320.4KN·m，σmax= M max/W=320.4×103/2700＝118.7MPa，安全系数K＝295/118.7=2.5，满足要求！5.3 内支撑计算取上述工况计算下最大支撑反力作为内支撑设计依据：第一道内支撑支撑反力为62.7kN/m，第二道内支撑支撑反力为214.8kN/m，第三道内支撑支撑反力为259.4 kN/m。