钢板桩围堰的设计与施工

钢板桩围堰的设计与施工摘要：根据钢板桩围堰的实际受力状况建立力学模型。通过理论计算确定钢板桩围堰的实际受力，并通过实际施工情况验证该方法的可行性。比规范中采用的经验算法具有更高的精确性和安全性，能够更好的满足工程施工需要。关键词：钢板桩围堰；设计；施工目前，对于钢板桩围堰的设计主要是沿用《公路桥涵施工手册》和教科书中的经验算法。由于经验算法带有很大的近似性，并不一定能够真实反映钢板桩围堰的实际受力状况，有时会出现较大的偏差，给围堰的使用带来很多不安全因素。笔者在洪泽苏北灌溉总渠大桥施工中，为避免出现较大的变形，在对钢板桩围堰设计时采用了理论算法。经实践检验，理论算法能够较为精确的反映围堰的实际受力状况，对于合理设置内支撑和减小封底厚度起到了重要的保证作用。下面就钢板桩围堰的设计与施工做详细论述：1已知条件1.1承台尺寸：10.3m（横桥向）×6.4m（纵桥向）×2.5m（高度），底部设计有10.7×6.8m×1.0m的封底砼。1.2承台及河床高程承台顶面设计高程为h=5.0m，河床底高程为5.5m，河床淤集深度约为30cm。1.3水位情况正常水位：h常=10.8m（此时水深5.3m），最高水位hmax=11.5m（水深6.0m），围堰设计时按最高水位考虑。1.4水流速度因该桥位于水电站下游，水流较为湍急。设计时速V=1.0m/s，不考虑流速沿水深方向的变化，则动水压力为：P=10KHV2×B×D/2g=53.2KN式中：P-每延米板桩壁上的动水压力的总值（KN）；H-水深（米）；V-水流速度（1.0m/s）；g-重力加速度（9.8m/s2);添B巷-障钢板桩围堰的网计算宽度就，齐B=10久m亩；润歇D评-俊水的密度刻（俗10KN/m凶3医）孩;情K巾-玻系数，（槽形粒钢板桩围供堰示K=1.8~四2.膨0顷，此处所取摔1.痕8韵）。（参照《少公路施工手册亡》，假定此力晋平均作用于钢革板桩围堰的迎棚水面一侧。着）套忠1.5街史河床水文地质亭条堵件象能河床土质良好旨，多为粘土、耐亚粘土，局部搭有亚砂土，承半载力较强。围送堰基底至河床连部分土质为粘瓜土弟(邀层厚佛约龙2m拐)驻、亚砂东土浙(痛硬塑状态，很托湿，层间无承奔压水，层厚约弟为辈1m眼)财。洁曲2误段拟定方僻案颈淹结合河床地质帖情况及施工要该求，拟采用日慢本产钢板桩进赢行围堰施工，玻长度回为报15水m颂，宽度骡为字40c棋m咳，厚度坊为脑18c辆m抖。摔趣围堰顶面标高幸拟定睁为期12.5宿m晌，高出最高水丧位竟1.0灯m犬。围堰设计笑图蜂3拜，所有内围囹秧均采岁用印56尽b棋工字钢制作，搏节点采用焊接萌（施工中严格毫执行钢结构施摆工规范）。为率确保整个围囹掩的刚度和稳定换性，对每层中编间一道工字钢拥上面加焊型钢牙并将上下四道友工字刚叶用巧25轿#第槽钢焊接连接绑。在施工期间冻安排专人值班根以防吊物碰撞挺。裁任3虚衬围堰（支撑）翁内力计暮算尖竖3.1递忙确定受力图妙式境狮馅麦钢板桩嵌制形页式聋凯河床底部土质报较为密实，假联定钢板桩底部翅嵌固碧于治(膨钢板桩入土深喘度句)t/3=1衔.5萍m良处，即承台数底手2.0辩m慨处。（封底砼甘厚度采读用玻50c顷m恐）僵改鸡还动水压精力重风P=10KH取V2×B×D吓/2g=53苍.2KN投碌锄河床土质为亚彼粘土，为不透烧水层，但考虑卡到钢板桩施工布中会引起板侧辛土体的扰动，腥缝隙里充满水昌，所以考虑水阴压力的影响。辈土压力计算取们用浮容重氧，炮乘Υ提'=19.4畅-9.8=9阴.6KN/m治3号，党ι灿j=30~5影0Kp倒a劫，汽σ香=100KP编a仪。桐盛将翁经分析可知迎闻水面为最不利倦受力面，以此唤为计算面。所妨承受荷载假定狼由两根工字钢由平均承担，计款算两根工字钢粥的共同受力唱。滑舞由受力图式可菊知，此结构为撕四次超静定结对构，因计算较农为繁琐，计算锄过程不在此详浮细叙述，得出截最大支撑力猴为仍2734.9海5K爬N抚，最大弯矩欲为刃1117.5扔9K著N藏。恐达4半箱验算钢板桩的展入土深度是否筋满足要牵求努杜钢板桩入土深怠度留达次4.5奇m京，从桥位处地秘质勘探资料分累析，持力层中利无承压水，如兰经计算各道支晒撑的受力均能款满足要求，可睬不验算钢板桩吨的入土深度惠。醋钢5皮装根据求得的内参力验算钢板桩鼓的受力状态及王变形情袍况充杨5.1违睁应曾力绢略由内力计算结吩果可知察，丈Mmax=1恋117.59李K悼N穷•贸M鸭。钢板桩外缘衔拉应恭力犯σ放=Mmax/毯W=123M劫P库a棋＜有340MPa孤(搅容许应键力熟)够，满足要求玩。绵竭5.2迅颈变屑形耳译经计算，各单径元跨中变形值袍如尾表播1井所示新。数介表喷1股闸各单元跨中变冬形厌值蓬纳单元机号三要横向位泼移担υ业（搭m洋m够）巨1721032455363侦6谎兼验算工字钢的名受力状笛态雁质6.1模苹轴向受奋力根嗓由计算可知，覆最大支撑反力傍发生在第二道王围囹处，其数驼值炭为笑2734.9母5K蹲N灰，因工字钢与盲钢板桩连接处绣均采用焊接，约且角撑刚度较吓大，不考虑其倚失稳，仅考虑极纵向挠曲，系匠数倚取驼ζ走=坟2户，此时其承载床力刚过P=292.砍9×10-4仍m2×340答×106N/彩m2/2=4征980K扰N圾，扇煎安全系碑数谢n=4980磨/2734.头95=1.鹊8唱，其承载力满每足要求恐。涂倒6.2串修横向工字钢的独抗弯能旁力菊箭假定支撑反纠力胃P=2734枯.95K唉N随平均作用在横亡向工字钢上（张长度洪按薪8.8吴m诉计算），荷载烦集值度奉q=2734态.95/8.态8=310.续8KN/艘M拿。经计算，对丢工字钢跨中产束生的最大弯层矩蜡Ml/2=8乔64.5K础N逃•狱M伯。工字钢抵抗弟弯罪矩释M`=100云0K轧N排•逝M询。安全系泥数歼N=1000坑/864.5们=1.1架5刘（此处未考虑沃钢板桩与工字茅刚的共同作用畅，实际情况应响更为安全），嫂承载力满足要猫求临。径令6.3盖姑工字钢挠哑度奏兵在上述弯矩的耍作用下，计算卷出工字钢的跨骡中挠繁度治L=14m妈m腿，满足施工及刺使用要求孝。戒姐7未佣钢板桩竖向承龙载力的验未算思惧因此钢板桩围保堰将利用作为镇钻机平台，其谜承受的竖向荷碧载有莲：象井7.1浑年钻机及其配套偷设备自重岛：问150K挣N雪；穗逗7.2戴曾支架及其他施印工荷载随：饮100K用N达；呜慈7.3摊炒钢板桩自重狐：扬1300K俭N退；溜套7.4假吹围囹自重画：曾300K缎N淡。山销合计遵：泉1850KN群暂上述竖向荷载舟全部靠钢板桩滴侧摩阻力及其答桩尖反力承担查，查相关规范得及工程地质报纺告，计算如堆下谈:幸桩侧摩阻仅力纲P1想=吹（蔬13.8+9丑.舟6箩）惭×2×5.7留×10=26展68KN;概桩尖反较力搏P2=11授7侦根催×8.85E摧-3M2军/基根油×100KP圈a=104K欣N合计:扮=2668+磁104=27亦72KN务安全系皮数枪N=2772让/1850=黄1.耍5壶，承载力满足冤要求葡。医币8雨裁围堰整体稳定论性验旨算辟凭钢板桩围堰的肠整体稳定性仅症表现围堰在动耽水压力作用下麻的抗倾覆能力访。该动水压力眨与钢板桩入土银深度范围内所窝受的土压力相吵平衡。因钢板情桩围堰底部嵌简入地基中牛达储4.它5掌米，在动水压匀力作用下所能塞承受的土压力余要比动水压力瓦要大的多，此殿处可不必验算薄，其整体稳定牢性应能得到很蚂好的保证锻。论梅9旋汪施工中注意事配项良淘该钢板桩围堰范在整个工程施足工中极为顺利颂，经实测各单袭元的变形与计赛算结果相符。炊施工中要注意稍以下几点枣：哭干9.1慈怜钢板桩的堵陪漏单血一般的做法是孔在钢板桩施打辉过程中用棉絮象、黄油等填充所物填塞接缝。轿刚开始时我们倦也采用此法，氏效果不是很理趣想，后在钢板衰桩全部插打完千毕开始抽水安款装围囹时，采军用一边抽水一畅边顺着钢板桩后的接缝下溜较澡干细砂的方法指，借助水压力秤将细砂吸入接虑逢内而达到堵王漏的目的，对裤于变形较大的欧接缝在围囹安栏装后用棉絮塞骗填。经现场实督施，效果非常队明显，施工期些间在围堰内仅算设置一台潜水休泵即可将漏水抄抽净北。疯侦9.2折搞围囹的安肝装断立围囹的安装应决随着抽水的深闹度逐层实施，尺安装过程中要尘密切注意河床捧水位的变化，隆并安排专人负阻责施工期间的讯抽水工作。值肝得注意的是工赵字钢与钢板桩狡的连接，由于医钢板桩在插打啦过程中受多方心面的影响，整胜个围堰的侧面肃顺直度较差，迟工字钢安装后偏与钢板桩之间涛有较大的间隙钳。为防止围堰勤的变形，要求轿将工字钢与钢缩板桩之间的间箱隙全部用型钢眨焊接支撑连接穿，围堰的四个码角更应加强筑。朽塌10术店结束兽语寇概用理论算法进样行钢板桩围堰胞的设计能够较习为真实的反映头钢板桩的实际欺受