大南沙特大橋主橋基礎鋼板樁圍堰設計摘要：結合大南沙特大橋主橋基礎鋼板樁圍堰設計實例，對鋼板樁圍堰結構樁長、堰體寬度、結構內力以及整體穩定等進行了計算復合, 指出圍堰設計方法對同類工程圍堰結構的設計、計算具有參考價值。關鍵詞：大南沙特大橋；鋼板樁圍堰設計；深度計算abstract: combining the main bridge foundation south saudi big steel cofferdam pile design examples of the steel cofferdam pile structure pile length, width, structure and internal force pointed overall stability of composite calculation, and points out that the design of the cofferdam method of similar projects in the structural design of the cofferdam, calculation has reference value.keywords: big south saudi bridge; steel sheet pile cofferdam design; depth calculation中圖分類號：s611文獻標識碼：a 文章編號：1 工程概況1.1 鋼板樁圍堰尺寸大南沙特大橋主橋20#主墩承臺尺寸為24.8m（橫橋向）9.2m（縱橋向）5m（高度）（未含50cm塔座高度），綜合考慮承臺模板、圍囹及施工空間需要，施工時擬定鋼板樁內側緣寬出承臺各邊1.5m，即鋼板樁圍堰內尺寸為27.8m（橫橋向）12.2m（縱橋向）。20#墩位于小欖水道河灘，根據現場實測情況，墩位處河床標高為+0.0m。20#墩承臺頂面設計標高為-2.0m（未含50cm高塔座），底標高-7.0m，考慮水下封底，封底厚度為100cm，下面拋片石50cm，則20#墩基坑底標高為-8.5m。2 工程地質條件根據本工程地質勘察報告，20#主墩承臺范圍河床以下30m均為-1層，土質為淤泥質粉質粘土，力學性能參數為=15.9kn/m³,=12.8º, c2.0kpa。根據設計資料提供的最高設計水位、水文站勘測資料等數據，以及施工現場的觀測，綜合比較分析，施工時計算水位取+2.5m，圍堰鋼板樁頂標高取+3.5m。按滿足施工操作空間的需要以及現有平臺鋼管樁的位置，單墩鋼板樁圍堰平面內壁尺寸采用27.8m（橫橋向）12.2m（縱橋向），根據實際施工情況需要，鋼板樁圍堰頂面高程采用+3.5m。圍堰材料采用國產新iv型鋼板樁。3 計算參數確定本計算書中是采用的單邊容許應力法，按公路橋涵鋼結構及木結構設計規范取值。即：q235：拉、壓=140mpa彎=145mpa=85mpaq345（16mn）：拉、壓=200mpa彎=210mpa=120mpa根據該規范規定，臨時結構可在容許應力基礎上乘以1.3的擴大系數，由于鋼板樁為租用，考慮材料折舊等因素，鋼板樁材料容許應力不作臨時提高。允許撓度：l/400。4國產新型鋼板樁尺寸和截面特性1、截面尺寸：寬度：400mm、高度：180mm、厚度：15.5mm。鋼板樁材質為16錳鋼。2、截面特性（單根板樁）：b=400mm、h=180mm、t=15.5mm、t=10.5mm，截面積為，截面抵抗矩為,慣性矩為,重量為。國產新iv型鋼板樁5板樁結構計算5.1鋼板樁入土深度計算根據封底砼厚度1.0m，下拋片石0.5m，確定圍堰內基坑底標高為-8.5m，采用等值梁法計算鋼板樁入土深度。計算的工況為：圍堰內抽水至標高-4.0m，第二層內支撐安裝完畢后，基坑開挖至標高-8.5m。鋼板樁圍堰相關設計相關控制參數：封底砼澆筑前設置兩層內支撐，第一層內支撐中心標高為+0.0m，第二層內支撐中心標高為-3.5m。圍堰外設計水位為+2.5m，圍堰內設計水位為-4.0m。鋼板樁頂標高為+3.5m，設計鋼板樁長21m，則鋼板樁底標高為-17.5m。墩位處原始河床標高為+0.0m，圍堰內最終基坑開挖標高為-8.5m。淤泥質粉質粘土力學性能參數表（最近提供地質資料）容重()粘聚力()內摩擦角()主動土壓力系數被動土壓力系數15.92.012.80.6371.569說明：表中所指容重為土的天然容重。其中：主動土壓力系數，：被動土壓力系數，根據地勘資料，河床面以下30m范圍均為飽和狀不透水淤泥質粉質粘土，鋼板樁采用水土合算進行，將土面以上水深作為均布的超載作用考慮，將均布荷載換算成位于土面以上假想的當量土層：圍堰外2.5m高水當量的土層厚度圍堰內4.5m高水當量的土層厚度鋼板樁入土深度計算圖式y：鋼板樁上壓力強度等于零的點離挖土面的距離。t0：鋼板樁的最小入土深度。t：鋼板樁的入土深度。鋼板樁上壓力強度為零點處作用于鋼板樁上的主動壓力和被動壓力的計算如下：求得以壓力零點作為一個支點，按照簡支梁計算該點反力。計算圖式支點反力圖由上圖可知，根據和墻前被動土壓力對鋼板樁底端力矩相等的原理，計算如下：求得要求鋼板樁的入土深度在基坑開挖面以下處，即要求鋼板樁底標高為-8.5-6.38=-14.88，鋼板樁的頂標高為+3.5，由此求得鋼板樁的總長度為3.5+14.88=18.38，項目上報方案中鋼板樁長度取21m可以滿足要求。5.2抗傾覆驗算根據上面計算可知，鋼板樁理論入土深度為，按多錨點情況驗算鋼板樁入土深度能否滿足抗傾覆要求。多支點支護鋼板樁插入深度計算簡圖即上面計算的鋼板樁入土深度能滿足抗傾覆要求。5.3基坑底抗管涌驗算根據地勘資料，河床面以下30m范圍均為飽和狀不透水淤泥質粉質粘土，故不需要進行基坑抗管涌驗算。5.4基坑底部的隆起驗算設能滿足基底抗隆起要求的鋼板樁最小入土深度為x，抗隆起安全系數取為，則x計算如下，計算得則要求鋼板樁最小長度為，即項目采用21m長鋼板樁能滿足基底抗隆起要求。6鋼板樁及支撐系統計算6.1承臺鋼板樁圍堰施工流程根據項目提供的鋼板樁圍堰設計計算書和承臺施工方案等相關資料，確定采用先下鋼板樁再設圍囹的施工順序進行鋼板樁施工。先按照設計位置插打鋼板樁，然后圍堰內抽水至標高為-0.5m，堰內開挖基坑至標高為-0.5m左右，安裝第一層圍囹和內支撐；繼續抽水和開挖基坑至標高為-4.0m時，安裝第二層圍囹和內支撐；保持堰內水頭不變，繼續開挖基坑至標高為-8.5m，然后拋填50cm厚片石，水下澆筑1.0m厚封底砼；待封底砼強度達到90%后，堰內抽水至標高為-