拉森钢板桩设计计算书.pdf

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1、. . 拉森钢板桩设计计算书 （1）钢板桩的设置位置要符合设计要求，便于基础施工，即在基础最突出 的边缘外留有支模、拆模的余地。 （2）基坑护壁钢板桩的平面布置形状应尽量平直整齐，避免不规则的转角， 以便标准钢板桩的利用和支撑设置。各周边尺寸尽量符合板桩模数。 （3）整个基础施工期间，在挖土、吊运、扎钢筋、浇筑混凝土等施工作业 中，严禁碰撞支撑，禁止任意拆除支撑，禁止在支撑上任意切割、电焊，也不应 在支撑上搁置重物。 2 工艺流程 根据施工图及高程放设沉桩定位线 引孔的施工沉桩位置沟槽开挖1m 深 根据定位线设置沉桩导梁 整修、平整施工机械行走道路 钢板桩插 入和预打 静压钢板桩静压机行走路线

2、处沟槽的平整钢管桩的静压施工 挖除地表面1.0m 厚土及放坡开挖至第一道围檩位置 设置围檩及支撑 开挖至第二道围檩位置 设置围檩及支撑土方开挖割除并吊出上部的 钢管桩（可根据钢管桩每节的长短进行工序的调整）施工桥台至第二道支撑下 0.5m 处 填土及拆除第二道围檩及支撑施工桥台至第一道支撑下0.5m 处 填土及拆除第一道围檩及支撑主体结构施工完成回填土 拔除钢板 桩 在桩的缝隙处用细砂回填密实 在施工过程中采用集水明排方式排出坑底汇水。 3 操作工艺 （1）打桩机械 主机采用静压机， 噪音及振动较小。 围檩、支撑、板桩吊装采用 25t 汽车吊。 板桩围堰施工采用测量定位、屏风式打入的施工方法。

3、 （2）钢板桩的检验及矫正 对进场的钢板桩按出厂标准进行检验，应对外观质量进行检验，包括长度、 宽度、厚度、高度等是否符合设计要求，有无表面缺陷，端头矩形比，垂直度和 锁口形状等。验收标准：高度允许偏差8mm ；宽度绝对偏差 +10mm ；弯曲 和挠度用 2m 长锁口榉板顺利通过全长挠度1% ；桩端平面应平整； 钢板背面 及锁口应光滑无阻。 . . 使用千斤顶、大锤和氧气、乙炔等工具材料完成包括端部修整、桩体矫曲、 扭曲及局部变形矫正、锁口变形矫正。锁口检查的方法：用一块长23m 的同类 型、同规格的钢板桩作标准， 将所有同型号的钢板桩做锁口通过检查。检查采用 卷扬机拉动标准钢板桩平车， 从桩

4、头至桩尾作锁口通过检查。对于检查出的锁口 扭曲及“死弯”进行校正。 对于锁口已打坏且无法修正的、桩身扭曲变形的应弃 之不用。 为确保每片钢板桩的两侧锁口平行。同时，尽可能使钢板桩的宽度都在同 一宽度规格内。需要进行宽度检查，方法是：对于每片钢板桩分为上中下三部分 用钢尺测量其宽度， 使每片桩的宽度在同一尺寸内，每片相邻数差值以小于 1 为 宜。对于肉眼看到的局部变形可进行加密测量。对于超出偏 差的钢板桩应尽量不 用。 锁口润滑及防渗措施，对于检查合格的钢板桩，为保证钢板桩在施工过程 中能顺利插拔， 并增加钢板桩在使用时防渗性能。每片钢板桩锁口都须均匀涂以 混合油，其体积配合比为黄油：干膨润土：

5、干锯末5：5：3。 （3）钢板桩吊运 装卸钢板桩宜采用两点吊。 吊运时，每次起吊的钢板桩根数不宜过多，并应 注意保护锁口免受损伤。 吊运方式有成捆起吊和单根起吊。成捆起吊通常采用钢 索捆扎，而单根吊运常用专用的吊具。 （4）钢板桩堆放 钢板桩堆放的地点， 要选择在不会因压重而发生较大沉陷变形的平坦而坚固 的场地上，并便于运往打桩施工现场。堆放时应注意： 堆放的顺序、位置、方向和平面布置等应考虑到以后的施工方便； 钢板桩应分层堆放， 每层堆放数量一般不超过5 根，各层间要垫枕木， 垫 木间距一般为 3-4 米，且上、下层垫木应在同一垂直线上，堆放的总高度不宜超 过 2 米。 （5）拉森桩的打设和

6、拔桩 1)打设前的准备工作 测量放线、场地平整、挖槽 根据平面布置图测量放线， 并将轴线延至施工场外以利于观测和检验。打桩 . . 前先将施工影响区域内的杂物和荷载清除干净，按设计钢板桩位置向外移动10cm 定出施打钢板桩轴线，在钢板桩轴线处开挖80cm 宽1.0m深的沟槽。 导梁支架安装 在钢板桩施工中， 为保证沉桩轴线位置的正确和桩的竖直，控制桩的打入精 度，防止板桩的屈曲变形和提高桩的贯入能力，一般都需要设置一定刚度的、坚 固的导向架，亦称“施工围檩”。为保护钢板桩垂直打入后板桩墙面平直，打设 方法选用屏风法施工。导向架采用单层双面形式，通常由导梁和围檩桩等组成， 围檩桩的间距一般为 2

7、.53.5m，双面围檩之间的间距不宜过大，一般略比板桩 墙厚度大 815mm。导梁采用支护结构中使用的围檩，每1020块钢板桩组成一 个施工段，对每一个施工段， 先将其两端 12块钢板桩打入， 严格控制其垂直度， 用电焊固定在导梁上，然后从一端开始逐块插打，为防止打入时钢板桩扭转，造 成钢板桩前的锁口，或者在钢板桩与导梁之间的两边空隙内设一只定榫滑轮支 架，阻止板桩下沉中的转动。 安装导梁支架时应注意以下几点： 采用经纬仪和水平仪控制和调整导梁的位 置；导梁的高度要适宜，要有利于控制钢板桩的施工高度和提高施工工效；导梁 不能随着钢板桩的打设而产生下沉和变形；导梁的位置应尽量垂直， 并不能与钢

8、板桩碰撞。 2)钢板桩打设 采用屏风式打入法施工， 该方法不易使板桩发生屈曲、扭转、倾斜和墙面凹 凸，打入精度高，易于实现封闭合拢。 用打桩机将钢板桩放至插桩位置，插桩时锁口对准。 每一流水段落的第一块 钢板作为定位桩，应先沿钢板桩的行进方向反向倾斜8度左右，再把桩沉至离地 面0.5 米左右停止。 （防止施工打第二根桩时因磨擦过剧而把第一根桩带入土中）。 然后吊第二根、第三根逐步插打。 为防止打桩时把相邻的已打至标高的桩因摩擦作用而带入土中，要求每打好 一根桩就要在顶部用电焊与相邻的桩固定，连接成一片，加大抗摩擦力。 为保证桩的垂直度，钢板桩应测导向围檩施工打，用两台全站仪加以控制， 为防止锁

9、口中心线位移， 可在打桩行进方向的钢板桩锁口处设卡板，阻止板桩位 移，同时在围檩上预先标出每块钢板桩位置，以便随时检查纠正。 打桩开始第一、 . . 二块钢板桩的打设位置和方向要精确，使起导向样板的作用，故每入土1米测量 一次。在插打过程中随时测量监控每块桩的斜度不超过1.5%，出现倾斜和锁口结 合部有空隙，可用轴线修正法修正，如发现过大倾斜时，要用钢丝绳拉住桩身， 边拉边打逐步纠正。当偏斜过大不能用拉齐方法调正时，拔出重打。 钢板桩桩位允许偏差：垂直围檩中心线，允许偏差100+0.01H(mm) ；沿围檩 中心线，允许偏差 150+0.01H(mm) 。其中 H为原地面标高与桩顶标高的距离。

10、 3)土方开挖 土方开挖应分层分区连续施工，并对称开挖。 土方开挖时同时进行集水明排水，保证基坑内无水，便于挖土，机械进出 口通道及四周采用换填并铺垫钢板以扩散压力，减小侧压力。 基坑周边（约一倍桩长）范围内严禁堆载。 地面及坑内设排水措施。 开挖过程中注意支护体系的变形观察。 基坑内作业时，有专职安全员负责。 在基坑开挖过程中需要注意的问题： 挖土和支撑的架设施工过程必须紧密配 合，挖土过程要保证安全的前提下，迅速为支撑施工创造工作面，支撑结构必须 能较快地产生整体刚度或预紧力， 两者配合就能有效地控制围护体系在受力后的 变形。施工中切不可超挖和不及时施加支撑，土方施工要求分层均匀高效，以使

11、 支护结构处于正常的受力状态。 4)围檩及支撑安装 钢板桩施打就位后进行土方开挖，土方开挖至型钢支撑下1.0 米处时，进行 围檩、支撑施工。围檩及支撑根据设计位置在钢板桩内壁上焊围檩托架（即牛腿， 间距3米左右） 5)钢板桩的拔除 第一章 11 安全保护措施 （1）一般规定 进入现场必须佩戴安全帽，不准穿拖鞋、高跟鞋、裙子，不得赤膊作业，不 . . 准吸烟。高空作业必须系好安全带，穿防滑鞋。施工时不得嘻戏、打闹。 我们在本工程所应用的所有临时供电、安全防护材料，均将符合国家、地方 规定，优先使用指定产品和推荐产品。对所使用产品将根据有关规定进行检验， 并保留各种检验证明。 安全防护设施的验收应

12、按类别逐项查验，并做出验收记录。凡不符合规定者， 修整合格后再行查验。施工工期内还应定期进行抽查。 (2) 施工机械管理 现场施工机械由我公司负责安装、调试、维修、保养、拆除，项目经理部设 机械设备部负责管理，包括对机械设备的日常检查、使用状态检查。所有大型机 械建立管理档案，包括安装与拆除方案、管理台帐、机械安全使用技术交底、机 械运转记录、机械维修保养记录、班前检查记录、交接班记录等，所有记录均要 如实填写，交底记录必须要本人签名。 严禁拆除机械设备上的自动控制机构、力矩限位器等安全装置，及监测、指 示、仪表、警报器等自动报警、信号装置。新购或经过大修、改装和拆卸后重新 安装的机械设备，

13、必须按原厂说明书的要求进行测试和试运转。处在运行和运转 中的机械严禁对其进行维修、 保养或调整等作业， 其调试和故障的排除应由专业 人员负责进行。 机械设备的操作人员必须身体健康，并经过专业培训考试合格， 在取得有关 部门颁发的操作证或驾驶执照、司炉证、特殊工种操作证后，方可独立操作。 在有碍机械安全和人身健康场所作业时，机械设备应采取相应的安全措施。 操作人员必须配备适用的安全防护用品，并严格贯彻执行 中华人民共和国环境 保护法（试行） 。项目经理部要为机械作业提供道路、水电、临时机棚或停机场 地等必须的条件， 并消除对机械作业有妨碍或不安全的因素；夜间作业设置有充 足的照明。 (3) 其他

14、小型机械安全使用注意事项 潜水泵放入水中，或提出水面，应先切断电源，严禁拉拽电缆或出水管。 混凝土振捣器作业转移时， 电动机的导线应保持有足够的长度和松度。严禁 用电源线拖拉振捣器。混凝土振捣器操作人员必须穿戴绝缘胶鞋和绝缘手套。 钢筋冷拉机场地在两端地锚外侧设置警戒区，装设防护栏杆及警告标志。 严 . . 禁无关人员在此停留，操作人员在作业时必须离开至少2m以外。 木工机械工作场所配备齐全可靠的消防器材。严禁在工作场所吸烟和有其他 明火，并不得存放油、棉纱等易燃品。木工带锯机作业中，操作人员应站在带锯 机的两侧 附：计算书 1、使用理正深基坑 6.0软件进行土压力的计算 由深基坑工程设计施工

15、手册117页可知：采用天然地基或经浅层处理的 地基上的建（构）筑物，设计中必须予以考虑。 对于天然地基上的建（构）筑物，一般常在3-5 层以下，计算时可不论其基 础型式，均可简化为均布荷载， 而且为简化计算， 还可视为作用在地面上的荷载。 这样，荷载在墙后地基中的传播计算方法， 可以按上述的地面临时荷载进行计算。 一般建筑物的荷载可按层数计算，每层取12-13kN/m 2。 四层房屋（考虑到地下室的因素，按照五层房屋进行计算）在基底产生的应 力值为： 512=60kN/m 2=60.0kPa； - - 支护方案 - - 连续墙支护 . . - - 基本信息 - - 内力计算方法增量法 规范与规

16、程建筑基坑支护技术规程 JGJ 120-99 基坑等级一级 基坑侧壁重要性系数 0 1.10 基坑深度 H(m) 7.400 嵌固深度 (m) 6.600 墙顶标高 (m) 0.000 连续墙类型钢板桩 每延米板桩截面 面积A(cm2) 485.00 每延米板桩壁惯 性矩I(cm4) 77200.00 每延米板桩抗弯 模量W(cm3) 4540.00 有无冠梁无 . . 放坡级数1 超载个数2 支护结构上的水平集 中力 0 - - 放坡信息 - - 坡号台宽(m) 坡高(m) 坡度系数 1 2.000 1.000 1.000 - - 超载信息 - - 超载类型超载值作用深度作用宽度距坑边距形式

17、长度 序号(kPa,kN/m) (m) (m) (m) (m) 1 20.000 1.000 15.000 0.000 - - 2 60.000 3.600 10.000 2.600 - - - - 附加水平力信息 - - 水平 力 作用类 型 水平力 值 作用深 度 是否参 与 是否参 与 序号(kN) (m) 倾覆稳 定 整体稳 定 - - 土层信息 - - 土层数4 坑内加固土否 内侧降水最终深度 (m) 7.500 外侧水位深度 (m) 1.700 内侧水位是否随开挖过程变化是内侧水位距开挖面距离 (m) 0.000 . . 弹性计算方法按土层指定弹性法计算方法m 法 - - 土层参数

18、 - - 层号土类名称层厚重度浮重度粘聚力内摩擦角 (m) (kN/m 3) (kN/m 3) (kPa) (度) 1 杂填土3.00 18.0 8.0 5.00 10.00 2 圆砾5.50 19.0 7.0 0.00 30.00 3 中砂3.70 19.0 7.0 - - 4 粘性土3.40 19.3 8.0 - - 层号 与锚固体摩粘聚力内摩擦角水土计算方 法 m,c,K值抗剪强度 擦阻力 (kPa) 水下(kPa) 水下(度) (kPa) 1 20.0 27.00 14.60 合算m 法1.50 - 2 20.0 15.00 11.00 合算m 法2.82 - 3 55.0 15.00

19、 9.60 合算m 法2.38 - 4 40.0 22.00 12.60 分算m 法4.12 - - - 支锚信息 - - 支锚道数2 支锚支锚类型水平间距竖向间距入射角总长锚固段 道号(m) (m) ( ) (m) 长度(m) 1 内撑1.000 1.500 - - - 2 内撑1.000 3.000 - - - 支锚预加力支锚刚度锚固体工况锚固力材料抗力材料抗力 道号(kN) (MN/m) 直径(mm) 号调整系数(kN) 调整系数 1 0.00 21.29 - 2- 2000.00 1.00 2 0.00 21.29 - 4- 2000.00 1.00 . . - - 土压力模型及系数调

20、整 - - 弹性法土压力模型 : 经典法土压力模型 : 层号土类名称水土水压力主动土压力被动土压力被动土压力 调整系数调整系数调整系数最大值 (kPa) 1 杂填土合算1.000 1.000 1.800 10000.000 2 圆砾合算1.000 1.000 1.800 10000.000 3 中砂合算1.000 1.000 1.800 10000.000 4 粘性土分算1.000 1.000 1.800 10000.000 - - 工况信息 - - 工况工况深度支锚 号类型(m) 道号 1 开挖2.500 - 2 加撑- 1. 内撑 3 开挖5.500 - 4 加撑- 2. 内撑 5 开挖7

21、.400 - - - 设计结果 - - - . . - 结构计算 - - 各工况： . . . . 内力包络图： 2、拉森钢板桩型号的选择与验算 由上节弯矩图可见钢板桩桩身最大弯矩标准值为Mmax=346.62kNm。 选取 SP-型号的拉森钢板桩，每延米W=2270cm3。由钢结构设计规范 3.4.1 条知钢板桩的强度设计值为215N/mm2, 安全系数取 2。由于地下水较丰富， 所以采用双层拉森钢板桩，每延米W=4540cm3。考虑两层钢板桩的折减系数为 0.8。则桩身最大应力为： . . MPa35.76mm/N35.76 104540 1062.346 W M 2 3 6 max ma

22、x 由于 76.35MPa2150.50.8=86MPa，所以满足要求！ 拉森钢板桩技术参数表 型号 尺寸规格单根钢板桩单根每米壁宽 DimensionsPer pliePer 1m of pile wall width Type 宽度 /w 高度 /h 厚度 /t截面积 理论重 量 惯性矩截面模数截面积 理论重 量 惯性矩截面模数 mmmmmmcm 2 Kg/mcm 4 cm 3 cm 2/m Kg/m 2 cm 4/m cm 4/m SP-40010010.561.184812401521531208740874 SP-4001251376.426022202231911501680013

23、40 SP-40017015.596.9976.14670362242.5190386002270 SP-L50020024.3133.81057960520267.621063003150 SP-L50022527.61531201140068030624086003820 SP-W60013010.378.761.82110203131.2103130001000 SP-W60018013.4103.981.65220376173.2136324001800 SP-W60021018135.31068630539225.5177567002700 3、钢支撑及围檩内力的计算 第一道钢支撑及

24、围檩采用单层形式，第二道钢支撑及围檩均采用双拼形式。 对钢支撑进行平面布置，布置时考虑到钢管桩的操作空间。见下图： 钢支撑平面布置图 利用结构力学求解器求解钢支撑及围檩的内力。 . . 计算简图 (m、kN/m) M图（kNm ） . . V 图(kN) N图(kN) 4、水平对撑及水平斜撑的验算 由于计算方法采用的是极限平衡方法，所以要将支撑反力增加85% ，故水平 对撑承受的最大轴力设计值为：N=1.85 1.2 238.98=530.54kN。 设计时应该考虑支撑自重及在支撑中心作用10kN 的竖向偶然荷载（偶然荷 载可按照突加荷载计算，弯矩放大系数取2） ；荷载分项系数：钢材自重 =1

25、.4，活 载=1.6；有效长度系数 =1.0。计算长度取 l=7.76m，选择莱钢生产的Q235国标 H 型钢 4004001321mm ， A=219.5cm2, g=172kg/m， Wx=3340cm 3， Wy=1120cm3， ix=17.5 cm，iy=10.1 cm，f=205MPa。y=l/iy=76.83，查表得 =0.71。 水平对撑按偏心受压构件计算。杆件弯矩除由竖向荷载产生的弯矩外，尚应 考虑轴向力对杆件的附加弯矩，附加弯矩可按轴向力乘以初始偏心距确定。偏心 . . 距按实际情况确定，且对钢支撑不小于40mm，一般取 10%截面深度（且不宜小 于支撑计算长度的1/100

26、0）, 此处取 40mm。 由以上可知：水平对撑跨中弯矩最大 My=530.540.04+1.653.882+1.41/81.727.762 =101.43kNm 验算弯矩作用平面内的稳定性： f N N W M E m )8 . 01( A N y yy yy y N所计算构件段范围内的轴心压力，N=530.54kN； yE N参数，kN68660 83.761.1 2195001006.214.3 )1 .1/(EA 2 52 2 y 2 yE N； y弯矩作用平面内的轴心受压构件稳定系数，y=0.71； My所计算构件段范围内的最大弯矩，My =101.43 kNm； y与截面模量相应的

27、截面塑性发展系数，对于H型截面 y =1.2； Wy在弯矩作用平面内对较大受压纤维的毛截面模量，Wy=1120cm3； my等效弯矩系数，有端弯矩和横向荷载同时作用时，使构件产生同向 考虑到双拼支撑的下道支撑承受的力较大，故考虑20%的放大系数。 由于 110.01.2=132.0 N/mm2205 N/mm2，故满足要求！ 水平斜撑与水平对撑采用同一种截面形式，斜撑的力较小，故不必重复计算！ 5、型钢围檩的验算 莱钢生产的 Q235国标 H型钢 4004001321mm ， A=219.5cm2, g=172kg/m， Wx=3340cm 3，Wy=1120cm3，ix=17.5 cm，iy

28、=10.1 cm，f=205MPa。 计算长度取 3.5m，x=l/ix=20，查表得 x=0.97； 由内力图可知围檩内力设计值为： Mx=1.85 1.2 137.79=305.9kN m；N=1.85 1.2 317.52=704.9kN 验算弯矩作用平面内的稳定性： f N N W M Ex xx xmx x )8. 01 ( A N 1 N所计算构件段范围内的轴心压力，N=704.9kN； . . Ex N参数，kN101323 201.1 219501006.214.3 )1.1/(EA 2 52 22 xEx N； x弯矩作用平面内的轴心受压构件稳定系数，x=0.97； Mx所计

29、算构件段范围内的最大弯矩，Mx =305.9kN m； x与截面模量相应的截面塑性发展系数，对于H型截面 x =1.05； W1x在弯矩作用平面内对较大受压纤维的毛截面模量，W1x=3340cm 3； mx等效弯矩系数，有端弯矩和横向荷载同时作用时，使构件产生同向 考虑到双拼支撑的下道支撑承受的力较大，故考虑20%的放大系数。 由于 120.821.2=145.0 N/mm2205 N/mm2，满足要求！ 由于钢板桩紧贴在围檩翼缘上，故可不必对平面外稳定性进行计算。 围檩角部应力明显比中间部位的小，采取构造措施， 焊接两道三角形钢板即 可，不必重复计算！ 6、牛腿的验算 牛腿采用莱钢生产的国标300的槽钢，牛腿在围檩下承受两道围檩以及支撑 的自重荷载，设置在每个水平支撑与围檩连接节点下方。 一圈围檩及支撑自重为： q=（19.462+7.762+47.76+24.9+5.8+5.3+10）172102=369.4kN 牛腿与钢板桩采用角焊缝为6mm 的围焊形式，一圈围檩及支撑需要的焊缝 长度为： l=369.4 1000/ （0.7 6160）=550mm 所以牛腿的设置满足要求！