钢板桩围堰计算书
一、工程概况
渭河特大桥67#、68#、69#墩位于河道内，其承台施工适宜于采用钢板桩围堰。

承台尺寸为10.5*6.6*2.5m，拟采用拉森Ⅳ型锁口钢板桩施工,其截面特性为W=2037cm3,【f】=200MPa。

承台处平均水位3.0m，河床为0m。

插打钢板桩前，为减小主动土压力，降低板桩侧土体高度20cm。

67#、68#、69#承台处河床地质情况基本一致，上层为回填粉质粘土，厚度为3m，其次为中砂，厚度6.86m，最下层为细砂，厚度为6m。

粉质粘土容重取17.4 KN/m3，内摩擦角ψ取20°，粘结力c取15mpa，砂的平均容重γ取20KN/m3 ,细砂内摩擦角ψ取20°，粘结力c取0，中砂内摩擦角ψ取32°，粘结力c取0。

取68#墩承台钢围堰进行检算。

二、钢板桩受力分析
钢板桩主要承受土压力（外侧为主动土压力，内侧为被动土压力），因水位较低且流速较小，忽略水压力影响，。

一) γ、ψ、c按15.86m范围内加权平均值计算：
γ平均=19.5KN/m3
ψ平均=(3*20+6.86*32+6*20)/15.86=25.2°
C平均=3*15/15.86=2.84kPa
主动土压力系数Ka=tan2（45°-25.2°/2）=0.403
被动土压力系数Kp=tan2（45°+25.2°/2）=2.483
二)确定支撑层数及间距
按等弯矩布置确定各层支撑的间距，根据拉森Ⅳ型钢板桩能承受的最大弯矩确定板桩顶悬臂端的最大允许跨度
h= 36×σ×W/γ/Ka）=295.4 cm
h1=1.1h=295.4*1.1=3.25 m
h2=0.88h=2.6 m
根据具体情况，确定采用的布置如下图所示
三)用盾恩近似法计算板桩的入土深度
主动土压力系数Ka=tan2（45°-25.2°/2）=0.403
被动土压力系数Kp=tan2（45°+25.2°/2）=2.483
由计算简图知DE的斜率Kn=γ（Kp- Ka）=19.5×（2.483-0.403）=40.56
e1=FG= KaγH=0.403×19.5×5.83=45.8KN/m2
根据公式γ（Kp-Ka）x2 – KaγH x- KaγHL1=0
19.5*(2.483-0.403) x2-45.8 x-45.8×0.51=0
x =1.51m
所以板桩的总长度至少为 L=5.83+1.51=7.34m，取9m。

三、钢板桩及内支撑受力验算
1、各内支撑支座反力
利用简支梁法近视计算各内支撑反力。

（n-1）P+0.15P=1/2γKah2
P=γKah2/2(n-0.85)=19.5*0.403*3.32 /2*(2-0.85)=37.2KN
顶部的支撑压力为0.15P= 5.58 KN，其他支撑承受的力均为37.2KN。

2、钢板桩承受最大弯矩
通常按照第一跨的最大弯矩进行板桩截面的验算。

横梁承受均匀水平荷载Pn=1/2γKaD(h n+h n+1)=1/2×19.5×2.0×（2.8+2.0）×0.403=37.7KN/m
Mmax=37.2×2.0=74.4 KN.m
1米宽的拉森(Larseen)Ⅳ型钢板桩的各质量特性为:
W=2037cm3,横截面积236cm2
σ=M/W=74.4×106/2037×103=36.5Mpa＜[σ]=200Mpa,安全
τ=37000/23600=1.57MPa＜[τ]=125Mpa,安全
四、基坑低隆起验算
考虑地基土质均匀，由抗隆起安全系数：
K=2πC /（q+γh）≥1.2时,则
h≤（2πC-1.2q）/1.2γ=(2×3.14×5.83-1.2×62)/（1.2 ×19.5）=0m
即钢板桩周围地基土极不稳定，会发生隆起。

实际施工中，浇筑50cm混凝土垫层，以降低基坑隆起对钢板桩稳定产生的影响，同时尽量减小坑沿活载，适当降低板桩侧土体高度。

五、管涌安全系数计算
按《简明施工计算手册》，管涌安全系数：
K=（H+2t）γ浮/（Hγw）≥1.5时,则坑底安全,不会发生管涌现象。

式中: γ浮——为土的浮容重，即19.5-10=9.5kN/m3
γw——为水的容重，取10kN/m3
H——为水头差，即4.3m
t——钢板桩入土深度，取3.27m
则K=（H+2t）γ浮/（Hγw）=（4.3+2×3.27）×10/(4.3×10)=7.58≥1.5
安全。

六、坑底渗水量计算
Q=F1q1+ F2q2
F1——基底底面积 m2
q1——基底每平方米底面积渗水量 m3 /h
F2——基底侧面积 m2
Q2——基底每平方米侧面积渗水量 m3 /h
根据设计地质资料，细砂、中砂的的渗透系数取0.8 m3 /h，考虑钢板桩围堰施工取2%的渗透系数，则：Q=0.8*0.02*（9.4*26.4+2*5.83*26.4+2*5.83*9.4）=10.65 m3
根据其渗水量的大小，为达到较好的降水效果利于承台施工，在承台外侧与钢板桩之间设置 4个降水井。

七、内围囹(支撑)受力计算
围囹采用Ⅰ40b,同时腹板横支撑及斜支撑采用φ600壁厚10mm钢管。

一）验算长边（26.4m,分两段，每段13.2m，假设不计斜支撑受力,按三不等跨连续梁进行简化计算）
2Ⅰ40b的截面特性为W=1139cm3,截面面积A=94.07cm2
Mmax=1/8q(l2-4a2)= 1/8×37.7(10.52-4×1.42)=482.6 KN.m
Qmax=P/2=37.2/2=18.6 KN
则τ=Qmax/A=18.6/50×105=37.3MPa＜[τ]=125Mpa,安全
围囹分3段,每段10.5m。