钢管桩围堰施工及安全专项方案

1、围堰结构组成

围堰由双排Ф325钢管桩和[24#槽钢围囹、槽钢连接，中间3米填土组合而成，围堰尺寸长36.9米、宽17.3米；施工承台尺寸宽8.3米、长16.9米，垫层C15砼厚按0.5米计，承台高2.5米。

示意图一：

示意图二：

2、设计上已知条件： 1）、施工水位标高：+1.240m

2）、钢管桩中间填土围堰标高：+2.040m

3）、淤泥力学参数根据含水量及孔隙比情况取值，天然土的重度取其平均值为：18KN/m3，内摩擦角Ф=20°，粘聚力24kpa。

4）、距钢管桩外1.5m均布荷载按20KN/m2计。 3、围堰受力计算

钢管桩平面布置、管桩类型选择，支撑布置形式，管桩入土深度、基底稳定性设计计算如下：

（1）作用于管桩上的土压力强度及压力分布图，根据《简明施工计算手册》第三版中P207页（4-40、4-41）公式计算得知：

Ka=tan2（45°-Ф/2）= tan2（45°-20/2）=0.49 Kp= tan2（45°+Ф/2）= tan2（45°+20/2）=2.04

钢管桩外侧均布荷载换算填土高度h1，

h1=q/r=20/18 =1.11m

（2）支撑层数及间距

按等弯矩布置确定各层支撑的间距,则钢管桩顶部悬臂端的最大允许跨度h，根据《简明施工计算手册》第三版，P210页(4-47）公式得：

h?36???W36?200?105?616?=2031mm=2.03m，其中W为钢管桩抗弯截面rKa18?0.49模量，根据《路桥施工计算手册》P730页公式得：

W=Л*(R4-r4)/4R=3.14*[(325/2)4-(309/2)4]/(4*325/2)=615929mm3 =616cm3。

则：h1=1.11h=1.11*2.03=2.23m h2=0.88h=0.88*2.03=1.79m

因开挖深度按水深度4.8米，需要支撑布置为h1=2.2m、h2=1.8m共需二层。

（3）入土深度计算

用盾恩近似法计算钢板桩入土深度

主动土压力系数，被动土压力系数从上可知：Ka=0.49、Kp=2.04 根据假定作用在钢管桩AB段上的荷载ABCD，一半传至A点上，另一半由坑底土压力EBF承受，由图上所示，几何关系根据《简明施工计算手册》第三版，P212页(4-50）公式得：

(Kp?Ka)x2?KaHx?KaHL?0

(2.04?0.49)x2?0.49?5.71x?0.49?5.71?0.91?0

x?2.476m

取安全系数1.25，则入土深度为2.476*1.25=3.1

根据入土部分的固定点，被动土压力合力作用点在离坑底x处，所以钢板桩最下面一跨的跨度为3.1*2/3=2.07m处。

故钢管桩的总长度至少为l?4.8?3.1?7.9m,即钢管桩长度为7.9m，入土深度为3.1m时能保证桩体本身的稳定性，选用9m钢管桩，保证实际入土深度为9-4.8=4.2m。

（4）钢管桩稳定性检算 1）管涌检算

管涌的原因主要收水的作用影响，计算时考虑有水一侧，基坑抽水后水头差为h1=4m，不产生管涌的安全条件，根据《简明施工计算手册》第三版，P218页(4-62）公式得：

t≥(Kh/rw-r/h/)/2r/=(1.75*4*10-8*4)/(2*8) 3.2≥2.38

则计算得出，不会发生管涌。

式中K为安全系数，一般情况下为1.5-2.0，取其平均值1.75； 水容重取rw?10KN/m3；

土的浮容重为rb?18?10?8KN/m3；

按最不利地下水位按河面到河床位置4米计，实际承台封底标高为-1.500米，河床底部标高为-2.760米，入土深度4.2米。

由此计算得时，不会发生管涌。 2）基坑底部隆起验算

地基的平衡受到破坏，常会发生坑壁土流动，坑顶下陷，坑底隆起的现象，为避免这种现象发生，要进行基坑底部隆起验算，根据《简明施工计算手册》第三版，P217页(4-57）公式得：

K=2*Л*c/(q+rh)≥1.2 =2*3.14*24/(20+18*4)

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