论文：软弱地基下基坑钢板桩设计5篇

第一篇：论文：软弱地基下基坑钢板桩设计

软弱地基下钢板桩支护设计

（廖昭 朱春来）

摘要：作为深基坑支护方式的一种，钢板桩支护具有不受场地限制、安全环保经济、施工速度快、止水效果好等一系列优点，在众多岩土工程中得到广泛应用。本文以广中江高速公路第TJ12合同段番中大桥P6承台钢板桩支护设计为例，分析了在覆盖层较厚的软弱地基环境下钢板桩支护设计的技术要点，对钢板桩受力计算及设计要点及进行了介绍，可为类似工程提供借鉴。

关键词：钢板桩；软弱地基；设计要点；受力计算

1、工程概况

1.1 承台概况

广中江高速公路第TJ12合同段番中大桥P6承台位于广州市番禺区洪奇沥水道东岸河提内侧，承台为方形带圆倒角承台。承台长宽高为9.1m9.1m4m，承台顶标高+0.418m，原地面标高为+1.0m。该标段征地红线范围较窄，承台两侧为鱼塘塘基，顺桥向靠江侧为河堤。由于场地受限，无法采用放坡开挖，则考虑采用钢板桩支护后垂直开挖。1.2 地质条件

该项目路线地处珠江三角洲海陆交互沉积平原，该地区河堤纵横，地表水系发达，岸上桥址位置则多为鱼塘，淤泥覆盖层厚度较大，厚约14m～27m，局部含较多砂粒或呈淤泥质粉细砂、淤泥质亚粘土。

番中大桥P6位置地质情况从上至下依次为18m淤泥，2.3m粉质黏土，强风化花岗岩，中风化花岗岩。从地勘情况来看，承台基坑开挖深度（拟开挖4.8m）及钢板桩打入深度（拟采用15m钢板桩）均未超出淤泥层。地勘资料显示该处淤泥重度为1.7kN/m，内摩擦角为13。

32、钢板桩设计

2.1 围堰尺寸拟定

本着安全可靠、经济适用、施工方便的原则来拟定钢板桩围堰的结构尺寸。首先根据现场测量给出的原始地面标高，计算出承台底距原地方4.582m，封底混凝土厚度设计为20cm，因此开挖深度拟定4.8m。

承台长宽为9.1m9.1m，考虑模板施工位置，承台边距钢板桩围堰侧壁应满足一定施工距离，因此钢板桩围堰尺寸拟定为12m12m。在考虑该尺寸时需注意钢板桩截面形式及围檩材料截面的高度，计算承台模板与钢板桩壁之间的施工距离时应扣除钢板桩有效高度及围檩材料截面高度。

图2-1 钢板桩有效高度示意

2.2 钢板桩型号及支撑形式选择

支撑是为减少钢板桩桩身内力，抵抗围堰外部荷载的主要构造。支撑主要由围檩和对称、斜撑或者锚杆构成。围檩一般由型钢紧贴钢板桩，并连成整体，形成闭合框架。为减少围檩型钢的跨度，可以在围檩之间设置对称、斜撑或者锚杆。钢板桩简化计算方法按支撑层数分为无锚（悬臂）、单锚（一道支撑）及多锚（两道及两道以上支撑）三种。

根据施工经验和工程实际情况，该承台采用一次浇筑为宜，因此为避免围檩支撑与承台钢筋混凝土空间位置冲突，在钢板桩围堰顶口高出承台30cm位置设置一道围檩支撑较为合适。因此钢板桩入土深度按单锚式钢板桩计算。（1）荷载计算

考虑距基坑边缘1.5m处有车辆荷载q30kN/m2，当土的内摩擦角为13，被动土压力系数k1.3。

1.5q=30kN/m2R0RCyq0C4.8AyeAheAqAeAheAqSxtP0Se-(e +e)pAhAqOepeAeAq

图2-2 钢板桩压力分布图

13yq1.5tg2452.37m

2被动土压力系数：KPtg45主动土压力系数：Katg4522131.58 2130.63m 2基坑底处主动土压力压强：eArhKa174.80.6351.41kN/m2 基坑底处车辆荷载产生的压强：eAqqKa300.6318.9kN/m 基坑底处合压强：PbeAeAq51.4118.970.31kN/m（2）y值计算

y为板桩上压强为零的点距基坑底的距离，即图上S点到A点的距离。在S点处板桩的被动土压力等于板桩墙后的主动土压力，即：

2rKKPyPbrKay

yPb70.312.90m

rKKPKa171.31.580.63（3）按等值梁法计算钢板桩最大弯矩及支反力

单锚深埋钢板桩可以视为上端为简支，下端为固定支承，采用等值梁法计算较为简便。其基本原理如图2-3所示。梁CD一端为简支（支点为C点），另一端为固定端（D点），正负弯矩在S点发生转变。取梁CS段，并于C点设一自由支承形成CS梁，则该梁上的弯矩值不变，此CS梁即为CD梁上CS段的等值梁。而该梁正负弯矩发生转变的S点即为钢板桩上土压力等于零的点，支点C即为单锚钢板桩顶端支撑作用点。

CSDC图2-3 等值梁法示意图

D

按简支梁计算等值梁的C点及S两支点反力（R0和P0），C点弯矩为0，即

MC0

P0hy212111heAy(yh)eA(yqh)hyqeAq 32232112.914.8251.412.9(4.8)51.414.822.37218.9232P03128.49kN

4.82.9

垂直于钢板桩方向合力为0

Q0

R0P0R01hyeAhyqeAq 214.82.951.414.82.3718.9128.49115.37kN 2（4）计算钢板桩最小入土深度t

根据P0和前端被动土压力对板桩底部（O点）的力矩相等

P0rKKpKa6x2

x6P06128.495.64m

171.31.580.63rKKpKa

最小入土深度t0yx5.642.98.54m

实际入土深度T1.1t01.18.549.39m

板桩总长LhT9.394.814.19m，拟用15m长拉森钢板桩。（5）钢板桩截面选择

板桩所受弯矩最大值处剪力为零，设剪力为零处距板桩顶为x，则：

R012xrKaxyqqKa0 21115.37170.63x2300.63x2.370 整理得：

x3.53x29.910

2x3.98

12xxyqMmaxR0xrxKaqKa232

13.983.982.37115.373.98173.9820.63170.63338.02kNm322

采用符合日标JIS A 5528拉森Ⅳ型钢板桩，材料为SY295，屈服强度f295N/mm2，截面系数W2270cm，取2倍安全系数。30.74Mmax0.74338.021031f110.2MPaf147.5MPa

W227010622.3 围檩及支撑持验算

双拼工40围檩32工40围檩工40斜撑20040 28=1120地面线480400P6承台外轮廓线11430.0-3.5821200150020φ400钢管十字撑A砂浆垫层P6承台基坑底钢板桩A120020045钢板桩平面图A-A

图2-4 围檩及内支撑示意图

围檩及支撑的设计尽量考虑采用施工现场现有材料，该钢板桩支护的围檩及内支撑布置形式如图2-4所示：矩形围檩采用双拼工40型钢倒置紧贴钢板桩壁，每个倒角布置一道双拼工40斜撑，十字对称采用φ400钢管。

采用有限元软件miads civil对围檩及内支撑进行实体建模。模型中将围檩4个角点进行DZ、RX及RY方向上的约束（Z方向为垂直与地面），土压力加载示意如图2-5所示，内力计算结果如图2-6及图2-7所示：围檩为轴心受压构件，最大弯矩在钢管十字撑支撑位置，为160.6kN/m，最大轴力为452.1kN；钢管十字撑考虑自重，为轴心受压构件，最大轴力为480.1kN。

图2-5 围檩及内支撑荷载示意图

图2-6 围檩及内支撑弯矩图

图2-7 围檩及内支撑轴力图

（1）双拼工40围檩验算

双拼工40计算参数：截面面积A=172.2cm2，截面模数W=2180 cm3，截面回转半径i=15.8cm，屈服强度fy=235MPa，f=170MPa，弹性模量E=200GPa，计算长度l11.6m。根据受力图得知围檩均布荷载q115.37kN/m。

长细比l116073.42 i13.9NA式中，mMmax452.1160.6114.68MPaf215MPa

452.1N0.73172.21.05218010.8W10.8'3325.6NEfy235

—回转半径，； 73.42，根据《钢结构设计规范》附表C-2查得稳定系数=0.73。m —等效弯矩系数，m0.650.35M11。M2 —与截面模量对应的截面塑性发展系数，=1.05，；

'2222' —参数，NEEA/1.13.14200000/(1.173.42)3325.6kN； NE

（2）φ400钢管十字对撑稳定性验算

十字对撑采用400钢管。截面面积A=111.12cm2，考虑自重q=87.2kg/m，回转半径i=13.9cm，截面

模量W=1067.8cm3，屈服强度fy=215MPa，f=170MPa。

长细比l116083.45 i13.9187.211602NmMmax480.1878.6MPaf215MPa480.1A0.67111.12N1.151067.8510.8W10.8'2536.11NE

式中，

—回转半径，fy235； 83.45，根据《钢结构设计规范》附表C-2查得稳定系数=0.67。m —等效弯矩系数，无横向荷载和端弯矩时m1。

 —与截面模量对应的截面塑性发展系数，=1.15，；

'2222' —参数，NEEA/1.13.14200000/(1.183.45)2536.11kN； NE3、结语

目前广中江高速公路番中大桥2个P6承台均已施工完成，钢板桩顶口及围檩变形量较小，支护结构安全得以验证。在软弱地基下的钢板桩支护设计过程中需注意以下几点：

1.等值梁法是钢板桩支护计算中比较安全的方法，结果偏于保守，适用于工程数量不多，规模较小的钢板桩支护计算。

2.通过过程计算可以发现土的内摩擦角对计算结果影响非常大，土的内摩擦角值一般由工程地质勘查报告提供，如果地勘点距施工地点距离较远或者周围地勘点较少导致报告所给出的值参考价值不大可再进行第二次勘查测定。

3.对于土层有变化的时候可取钢板桩深度范围内的土层参数加权平均值。

4.在钢板桩设计过程中一般还应对开挖至一定深度后还未施工围檩及支撑时的工况进行验算，该基坑开挖1m后完成围檩及支撑施工，再继续开挖至设计标高，该施工方法偏于安全。

5.基坑尺寸和围檩设计一定要对施工空间位置进行充分考虑，特别是基坑宽度、围檩及支撑的布置位置、材料高度，以避免钢板桩支护施工完成后永久结构物施工空间不足。

参考文献

[1] 中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50017—2003钢结构设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2003.[2] 中国建筑科学研究院.JGJ 120-2012建筑基坑支护技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.[3] 中华人民共和国交通部.JTG D60-2004 公路桥涵设计通用规范[S].北京：人民交通出版社，2004.[4] 江正荣.建筑施工计算手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2001.[5] 张宏亮.U型钢板桩的冷弯性能[J].材料科学与工程学报，2011.[6] 左光恒.钢板桩围堰的设计与施工[J].西部探矿工程，2010.

第二篇：基坑钢板桩支护方案

昆山经济技术开发区建筑安装工程有限公司

一、工程概况及周边环境

（一）、本工程为张浦镇周巷路商业用房1#、2#商铺，泵房、消防水池的深基坑工程，基坑尺寸为：深4m、宽5.7m、长48.5m。

（二）、基坑四周距离建筑物、道路较近，决定采用钢板桩进行支护。根据本工程场地情况特点，本工程使用钢板桩主要作用是对相邻道路及建筑物地基的保护，同时起到支护边坡的作用。

二、编制依据

（一）、周巷商业用房工程昆山市建筑设计院设计图纸；

（二）、本设计以江苏建材地质工程勘察院勘察报告（2010008）为依据。

（三）、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）；

（四）、《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）；

三、工程地质条件

工程地质情况：持力层为3层淤泥质粉质粘土，避免对淤泥质土的扰动，基础施工时虚将虚土挖尽至3层土。

四、基坑支护设计

泵房、消防水池基坑较深，根据现场实际情况不宜采用自然放坡开挖，且考虑到开挖土体卸荷后对已建成的相邻建筑物地基及道路有不利影响，必须采取先支护，后开挖的措施。

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(六)、基坑施工

1、本工程基坑采用直槽支撑开挖。

2、基坑开挖以履带式挖掘机为主，人工为辅的方法。

3、卸载1.0米厚土方后进行第一道槽型钢板加圆木支撑，圆木撑的直径在15cm以上，第二道支撑距第一层支撑距离2m。横撑的水平距离根据现场情况确定，在2.5-3米之间，槽型钢板桩横档两端要水平，每层支撑的高度应基本一致且两侧对称、牢固。

4、在施工中如有钢板桩不在同一水平面上，土会从缝隙中挤出，应及时采取补救措施，我方将安排有丰富经验的施工技术人员负责。

5、泵房、消防水池施工过程中，如需要对支撑的受力杆件进行拆除时，必须提前对钢板桩支撑的连梁选择好新的支撑点并重新支撑完毕后，方可拆除影响施工的支撑杆件。严禁随意拆除支撑体系的主要受力杆件。泵房、消防水池施工完毕后，需将水池与支护之间的空间进行回填土方，土方回填完毕后，方可拆除支撑系统。(七)、拔钢板桩

支撑系统拆除后，方可进行钢板桩的拔出工作。拔桩时，需有专人监护，以保障对泵房、消防水池的成品保护和施工人员的安全。拔出的钢板桩要及时运出施工现场。

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（三）、观测方法

1、水平位移观测

分别在基线点四个角上设站，用J2型经纬仪观测四边网的水平角度(四边形内角)，并与城市的大地控制网三角点联测水平夹角，检查基线点是否发生位移，在基线点正确无误的情况下，同时在四角测端上分别以对应的相邻角点定向，并观测定向基线上各预埋点的水平位移量初始读数。

2、沉降观测

对基坑边上的各点及周边点建立的沉降观测网的测量方法为：首先自远离基坑的城市水准控制点开始观测，引测至基坑周围后，按编定的各点观测次序依次观测，最后测至另一水准控制点符合，观测仪器采用S3型精密水准仪。

（四）、基坑周围建(构)筑物等的监测措施

本工程对基坑周边50米范围内的所有建（构）筑物进行监测，并特别对临近坑边1.5H～2.0H范围内建（构）筑物，包括道路、市政管道、电力电缆、电信管网等加强监测力度。具体监测措施是：

1、对建（构）筑物，定期进行沉降变形观测。

2、施工前，了解地下管线的分布情况，对整个场地的地下管线进行摸底，并在地面投影其轴线走向，布置变形观测点进行监测；对某些变形要求较高及紧邻基坑开挖边缘的重要管线，预先做好加固处理措施。

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施工应急预案

施工过程中施工现场或驻地发生无法预料的需要紧急抢救处理的危险时，应迅速逐级上报，次序为现场、办公室、抢险领导小组、上级主管部门。由综合部收集、记录、整理紧急情况信息并向小组及时传递，由小组组长或副组长主持紧急情况处理会议，协调、派遣和统一指挥所有车辆、设备、人员、物资等实施紧急抢救和向上级汇报。事故处理根据事故大小情况来确定，如果事故特别小，根据上级指示可由施工单位自行直接进行处理。如果事故较大或施工单位处理不了则由施工单位向建设单位主管部门进行请示，请求启动建设单位的救援预案，建设单位的救援预案仍不能进行处理，则由建设单位的质安室向建委或政府部门请示启动上一级救援预案。

1、现场救援领导小组 组长： 副组长： 组员：

2、紧急情况发生后，现场要做好警戒和疏散工作，保护现场，及时抢救伤员和财产，并由在现场的项目部最高级别负责人指挥，在3分钟内电话通报到值班室，主要说明紧急情况性质、地点、发生时间、有无伤亡、是否需要派救护车、消防车或警力支援到现场实施抢救，如需可直接拨打120、119、110等求救电话。

第三篇：钢板桩基坑支护工程合同 - 副本

钢板桩基坑支护工程合同

按照《中华人民共和国合同法》和国务院《建筑安装工程承包合同条例》及《最高人民法院关于建设施工合同纠纷案件适用法律问题的解释》等规定，经甲乙双方充分协商，本着诚信守法、公平公正、按约付款、优惠价格、等价有偿的原则，制定本合同。

发包单位（甲方）：黑龙江六建黑龙江省军区哈尔滨第五干休所离退休

干部住房翻建工程项目部

承包单位（乙方）：

工程名称：黑龙江省军区哈尔滨第五干休所离退休干部住房翻建工程基

坑支护工程

工程地点：南岗区学府路290号

承包形式：包工包料

承包范围：基坑支护（负责指导插板）

工程数量：钢板桩约260根，每根12米；工程量按现场实际发生计算

开、竣工日期：2012年5月 28日——2012年 6月1日（总工期：5天，钢板桩全部打入完成后计算租期，租赁费两个月内为每天每根6元，租期超过两个月按每天每根4元计算租赁费。）注：

1、有下列情况工期顺延：设计变更、修正方案、设计无文字通知或传递资料无回之时。

2、地址资料与实际不符。因甲方原因造成停工时。因恶劣天气不能正常施工和停水、停电时。

3、因乙方原因造成工期延误，工期每拖延一天罚款3000元，超出

三天责令退场，损失由责责任方自负。

工程造价：1）经甲乙双方协商，总造价约为 180，000.00 元。（按2个

月租赁期计算），其中含钢运费，打拔费单价为350元/根（包括往返运费与打拔费）。包括上部槽钢横梁价格。

第四篇：浅析石灰桩加固软弱地基处理方法

浅 析 石 灰 桩 加 固 软 弱 地 基 处 理 方 法

学

专

科

学

姓

校：河南城建学院

业：土木工程 目：地基处理技术

号：011210114

名：罗星

浅析石灰桩加固软弱地基处理方法

摘 要：石灰桩作为一种地基处理手段，其不仅应用于工业与民用建筑地基处理，还大量应用与公路路基，铁路路基以及港口软基处理。本文从桩间土和桩身两个方面详细分析了石灰桩加固软地基的机理，并介绍了该方法适宜的地质条件，结合工程实际，对施工工艺及施工过程中的注意事项进行了具体论述。 关键词：石灰桩、软地基、复合地基、加固、施工工艺、适用范围石灰桩的加固原理

石灰搅拌桩是靠石灰与土之间发生一系列的物理化学反应而形成强度的，不同的土质会产生不同的加固效果。

深层搅拌石灰桩施工时通过机械搅拌，钻进时喷射压缩空气，使准备加固的土在原位受到扰动。钻进到设计标高后，钻机钻头反向旋转，边提升边由压缩空气输送生石灰，向着由钻头搅拌叶片旋转产生的空隙部位喷入被搅拌的土体中，使土体和石灰进行充分拌和，形成具有整体性、水稳性和一定强度的石灰土桩，加固深度可以达到20m。

生石灰在土壤中与水结合的反应式如下： CaO+H2O→Ca(OH)2+热量 Ca(OH)2＋CO2→CaCO3

由分子式可知，石灰水化吸收了大量水分，并产生大量的热量，引起土中水分蒸发，使土壤含水量降低，有利于土壤的排水固结。

生石灰水化过程中，体积膨胀约为原来的2倍，在这个过程中桩周土颗粒受到挤压而使土壤密实度增大，这就是所谓的膨胀挤密作用，这使得非饱和土挤实，饱和土排水固结。Ca(OH)2与土中的CO2反应生成强度较高的CaCO3，使桩体承载力大大增加。上述化学反应主要发生在生石灰与土壤强制搅拌混合后的数小时内，是石灰对软粘土的早期基本作用。

熟石灰与粘土颗粒中的活性硅铝矿物进一步缓慢的发生化学作用，反应过程中又吸收熟石灰浆中的水分，形成一种复杂的不溶于水的、将土颗粒粘结在一起的硅酸盐及硅酸钙凝胶，改变了粘土的结构。硅酸钙凝胶起到包裹和联络的作用，形成网状结构，在土颗粒间相互穿插，使土颗粒联系得很牢固，大大改善了土的物理力学性质，进一步发挥石灰固化剂的强化作用。这一过程将持续数年，是石灰对软土的后期加固作用。

通过对一些施工过程中的石灰搅拌桩观测发现，施工期间桩体含水量总是很高，直观上表现为桩顶的垫层上有明显的圆形湿痕，表明桩体含水量及渗透系数大于桩间土。由于桩身材料拌和不均匀，以及配合比、掺和料不同，桩体的渗透系数一般在在4.07×10-3～10-5cm/s之间，相当于粉砂、细砂的渗透系数，比粘土、亚粘土的渗透系数大10倍至100倍，因此桩身排水固结作用较好。

地基的强度包括搅拌桩桩体的强度和桩周上粘聚力增强后的强度，搅拌桩与周围地基相比具有更高的抗剪强度。与搅拌桩相邻的桩周上，由于拌和时产生的高温和凝聚反应形成厚度达数厘米的高度硬壳，此硬壳的存在会阻碍搅拌桩的吸水和排水，尤其是后期排水，但在施工期内该硬壳尚未形成，排水作用可以发挥的。

石灰搅拌桩加固后的地基，桩体强度高于桩间土。因此，在工程结构载荷和车辆载荷作用下，土体被压缩，承载力主要靠桩体承担。由于土相对于桩有向下滑动的趋势，桩面对桩周土产生一向上的摩擦阻力，故靠近桩周土的压力值为向下的施工载荷值与向上的摩擦力两部分之和。因此，靠近桩边的土承担的压力最小，桩间地基土应力下降，而搅拌桩桩体产生应力集中现象。 施工工艺及注意事项

由于石灰桩的膨胀挤密效应和排水固结作用，石灰桩在设计过程中应采用小桩径、密布桩的原则。石灰桩常用桩径为250~400mm，最常用的桩径为300mm，石灰桩的加固深度、桩间距应经稳定验算、沉降验算确定，并满足工后沉降要求。相邻桩的净距应≤4.0倍桩径。用石灰桩处理软地基时，应进行稳定验算和沉降计算。

石灰桩施工工艺分管内成桩和管外成桩两种工艺，一般多采用管内成桩，在此简述管内成桩工艺。管内成桩是指用人工或机械成孔后，再填料夯实、封顶、自上而下成孔、自下而上填夯成桩。它包括人工挖孔成桩、冲击法成桩、螺旋钻成桩、沉管法成桩、爆扩法成桩等施工方法。工艺流程为：桩机就位－成孔至设计深度－填料－夯压实－封顶－完成－根桩的施工。石灰桩施工的要点主要有以下几个方面：

(1)桩体材料的选择。构成桩体的主材是生石灰和粉煤灰，生石灰的活性CaO应大于85%，灰块直径以5cm左右为宜，粉灰含量应小于20%，矸石含量小于5%；粉煤灰为SiO2、Al2O3活性元素含量较高的新鲜粉煤灰，含水量应小于40%。

(2)按合适的比例对桩体材料进行配比。在孔底有余水残浆时，桩端0.5m灰 比为1：1，0.5m以上桩体为1：2，桩端增加灰比解决了桩身密实度和施工安全，但留下了人为的软弱桩段，因此，在桩端0.5m掺入5%~7%的水泥，亦可消除人为膏化段。

(3)注意防止施工中地表水和临近水源渗透进入石灰桩身。

(4)打桩顺序应该“先外排后内排，先周边后中间”的原则，对单排桩应采用

“先两端后中间”的施工方式。桩机行驶路线宜采用前进式，并采用两遍跳打方式。(5)对填料和桩身密实应注意：①填料量宜为桩孔体积的1.5～2.0倍，算料时按米计算；②如有掺合料时，应按设计配合比与生石灰拌匀；③填料前应消除桩孔内的杂物和积水，在软土中施工宜在孔中先灌入50cm厚的砂；④采用夯击时，应分段夯填，每段高度50～100cm，由成桩试验决定。

(6)石灰桩填夯后必须立即用粘土等材料压实封顶，以增加上覆压力，防止地表水流入桩身和防止石灰桩因水化过分激烈而引起桩孔喷料现象。封顶长度一般≥1.0m，且必须夯实或压实。

(7)实践表明，为避免生石灰在地下水比较丰富的地区产生弱心点，掺入适量(石灰用量的10%)的粗砂及少量(石灰用量的3%)的水泥可以避免这种问题。原因是掺入粗砂，可有效的填充生石灰块间空隙，增强生石灰体积膨胀对土体的挤密作用。

(8)为了防止生石灰在地下水丰富地区消化速度过快，导致在施工成桩过程中冲出孔外，可选用过火生石灰。另外，施工时桩头应预留200mm左右的长度，填充烂泥，防止生石灰膨胀挤出桩孔。

(9)浇灌基础应在石灰桩达到一定强度后进行，一般为一月。 桩体强度的影响因素

3.1 生石灰的剂量

不同的生石灰剂量对各种土的单轴抗压强度均有影响。在同一生石灰含量的条件下，不同的土类具有明显不同的抗压强度。室内试验表明：①当生石灰含量在6%～18%的范围内变化时，石灰搅拌桩仍保持原来土壤的特性；②不同土性的石灰粉渗入量各有最佳渗入量区间，大于或小于这一区间的渗入量，都得不到经济的加固效果。

生石灰的膨胀力与生石灰的含量成正比，但膨胀应力的大小，则与生石灰有效含钙量、约束力的大小和方向、熟化的快慢有关，如采用有效氧化钙含量为85%～89%的生石灰，让其在近似完全约束的条件下熟化，测得其轴向膨胀力最高可达11.6Mpa，随着周围约束的放松，轴向膨胀力急剧减小，膨胀力所做的功转化为周围土变形位能而趋于平衡。总之，对于一般的地基，特别是软土，当生石灰用量超过一定界限时，其约束能力绝对不可能阻止生石灰搅拌桩的膨胀，巨大的膨胀力必将在相当范围内传布，这就是石灰搅拌桩真经增大的原因。 3.2 软粘土的含水量

石灰搅拌桩的强度能否形成和强度高低，与软粘土的含水量有关。生石灰转变为熟石灰以及继续水化，都要吸收和蒸发软粘土中的水分。因此，必须要有足够的水供生石灰水化，否则无法形成强度。另一方面，水又不能太多，以使处于饱和状态的软粘土能因脱水而转变成三相状态，软土中的空气才能为碳酸化反应提供足够的二氧化碳，从而形成使灰土反应生成有一定强度的胶结物质条件，形成较高的强度。由于石灰搅拌桩中的水分在强度形成中得到消耗，灰土含水量会大幅度减少，甚至由流动状态转变为硬塑乃至坚硬状态，从而提高石灰土的强度。

3.3 施工方法

另外值得注意的是，施工过程中所采用的施工方法对桩体的强度也有很大的影响。实践表明，施工中采用复搅和不复搅方法相比，复搅的桩体强度比不复搅的桩体强度提高60％以上，而空搅不喷灰测试结果与原地基土区别不大。 石灰桩的适用范围

石灰桩法师用于处理板和粘性土、淤泥、淤泥质土、素填土和杂填土等地基。用于地下水位以上的土层时，以增加掺合料的含水量并减少生石灰的用量，或采取土层浸水等措施。加固深度从数米到十几米。但此法不适用于有地下水的砂类土。

石灰桩法可用于提高软土低级的承载力、减少沉降量、提高稳定性，适用于以下工程：

(1)深厚软土地区7层以下，一般软土地区8层以下的住宅楼或相当的其他多层工业与民用建筑物。

(2)如配合箱基、筏基，在某些情况下，也可用于12层左右的高层建筑物。(3)有工程经验时，也可用于软土地区大面积堆载场地或大跨度工业与民用建筑独立柱基下的软弱地基加固。

(4)石灰桩法也可用于机器基础和高层建筑深基开挖的主动区和被动区加固。

(5)适用于公路、铁路桥涵后填土，涵洞及路基软土加固。(6)使用与潍坊地基加固。

结束语

通过理论分析和工程实践，可见石灰搅拌桩处理软土地基的作用是十分明显的。用石灰搅拌桩处理后的软地基，渗透性增大，石灰搅拌桩有助于排水固结，经处理后复合地基降低了软土含水量，增大了凝聚力，复合地基的强度得到提高，可以取得良好的经济效益，适宜于公路的挡土结构、桥涵、通道的软土地基处理。

目前，石灰桩的研究工作仍在进一步深入，研究重点是各种施工工艺的完善和实测总结设计所需的各种参数，式设计施工更加科学化，规范化。与此同时，各地正在努力扩大石灰桩的应用范围，以取得更好的经济效益和社会效益。

第五篇：钢板桩围堰设计研究的论文

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);B-钢板桩围堰的计算宽度，B=10m；D-水的密度（10KN/m3）;K-系数，（槽形钢板桩围堰K=1.8~2.0，此处取1.8）。（参照《公路施工手册》，假定此力平均作用于钢板桩围堰的迎水面一侧。）

1.5河床水文地质条件河床土质良好，多为粘土、亚粘土，局部有亚砂土，承载力较强。围堰基底至河床部分土质为粘土(层厚约2m)、亚砂土(硬塑状态，很湿，层间无承压水，层厚约为1m)。

2拟定方案

结合河床地质情况及施工要求，拟采用日本产钢板桩进行围堰施工，长度为15m，宽度为40cm，厚度为18cm。围堰顶面标高拟定为12.5m，高出最高水位1.0m。围堰设计图3，所有内围囹均采用56b工字钢制作，节点采用焊接（施工中严格执行钢结构施工规范）。为确保整个围囹的刚度和稳定性，对每层中间一道工字钢上面加焊型钢并将上下四道工字刚用25#槽钢焊接连接。在施工期间安排专人值班以防吊物碰撞。

3围堰（支撑）内力计算

3.1确定受力图式

3.1.1钢板桩嵌制形式河床底部土质较为密实，假定钢板桩底部嵌固于(钢板桩入土深度)t/3=1.5m处，即承台底2.0m处。（封底砼厚度采用50cm）

3.1.2动水压力P=10KHV2×B×D/2g=53.2KN

3.1.3河床土质为亚粘土，为不透水层，但考虑到钢板桩施工中会引起板侧土体的扰动，缝隙里充满水，所以考虑水压力的影响。土压力计算取用浮容重，Υ''=19.4-9.8=9.6KN/m3，ιj=30~50Kpa，σ=100KPa。

3.1.4经分析可知迎水面为最不利受力面，以此为计算面。所承受荷载假定由两根工字钢平均承担，计算两根工字钢的共同受力。由受力图式可知，此结构为四次超静定结构，因计算较为繁琐，计算过程不在此详细叙述，得出最大支撑力为2734.95KN，最大弯矩为1117.59KN。

4验算钢板桩的入土深度是否满足要求

钢板桩入土深度达4.5m，从桥位处地质勘探资料分析，持力层中无承压水，如经计算各道支撑的受力均能满足要求，可不验算钢板桩的入土深度。

5根据求得的内力验算钢板桩的受力状态及变形情况

5.1应力由内力计算结果可知，Mmax=1117.59KN·M。钢板桩外缘拉应力σ=Mmax/W=123MPa＜340MPa(容许应力)，满足要求。

5.2变形经计算，各单元跨中变形值如表1所示。表1各单元跨中变形值单元号横向位移（mm）

1721032455363

6验算工字钢的受力状态

6.1轴向受力由计算可知，最大支撑反力发生在第二道围囹处，其数值为2734.95KN，因工字钢与钢板桩连接处均采用焊接，且角撑刚度较大，不考虑其失稳，仅考虑纵向挠曲，系数取ζ=2，此时其承载力P=292.9×10-4m2×340×106N/m2/2=4980KN，安全系数n=4980/2734.95=1.8，其承载力满足要求。

6.2横向工字钢的抗弯能力假定支撑反力P=2734.95KN平均作用在横向工字钢上（长度按8.8m计算），荷载集度q=2734.95/8.8=310.8KN/M。经计算，对工字钢跨中产生的最大弯矩Ml/2=864.5KN·M。工字钢抵抗弯矩M`=1000KN·M。安全系数N=1000/864.5=1.15（此处未考虑钢板桩与工字刚的共同作用，实际情况应更为安全），承载力满足要求。

6.3工字钢挠度在上述弯矩的作用下，计算出工字钢的跨中挠度L=14mm，满足施工及使用要求。

7钢板桩竖向承载力的验算

因此钢板桩围堰将利用作为钻机平台，其承受的竖向荷载有：

7.1钻机及其配套设备自重：150KN；

7.2支架及其他施工荷载：100KN；

7.3钢板桩自重：1300KN；

7.4围囹自重：300KN。合计：1850KN上述竖向荷载全部靠钢板桩侧摩阻力及其桩尖反力承担，查相关规范及工程地质报告，计算如下:桩侧摩阻力P1=（13.8+9.6）×2×5.7×10=2668KN;桩尖反力P2=117根×8.85E-3M2/根×100KPa=104KN合计:=2668+104=2772KN安全系数N=2772/1850=1.5，承载力满足要求。

8围堰整体稳定性验算

钢板桩围堰的整体稳定性仅表现围堰在动水压力作用下的抗倾覆能力。该动水压力与钢板桩入土深度范围内所受的土压力相平衡。因钢板桩围堰底部嵌入地基中达4.5米，在动水压力作用下所能承受的土压力要比动水压力要大的多，此处可不必验算，其整体稳定性应能得到很好的保证。

9施工中注意事项

该钢板桩围堰在整个工程施工中极为顺利，经实测各单元的变形与计算结果相符。施工中要注意以下几点：

9.1钢板桩的堵漏一般的做法是在钢板桩施打过程中用棉絮、黄油等填充物填塞接缝。刚开始时我们也采用此法，效果不是很理想，后在钢板桩全部插打完毕开始抽水安装围囹时，采用一边抽水一边顺着钢板桩的接缝下溜较干细砂的方法，借助水压力将细砂吸入接逢内而达到堵漏的目的，对于变形较大的接缝在围囹安装后用棉絮塞填。经现场实施，效果非常明显，施工期间在围堰内仅设置一台潜水泵即可将漏水抽净。

9.2围囹的安装围囹的安装应随着抽水的深度逐层实施，安装过程中要密切注意河床水位的变化，并安排专人负责施工期间的抽水工作。值得注意的是工字钢与钢板桩的连接，由于钢板桩在插打过程中受多方面的影响，整个围堰的侧面顺直度较差，工字钢安装后与钢板桩之间有较大的间隙。为防止围堰的变形，要求将工字钢与钢板桩之间的间隙全部用型钢焊接支撑连接，围堰的四个角更应加强。

10结束语

用理论算法进行钢板桩围堰的设计能够较为真实的反映钢板桩的实际受力状态，从而具有较大的安全性。采用逐层抽水加固的施工方案较为方便，在基底土质良好的条件下可以实现“干法施工”，不需要采取水下封底，在质量上易于保证。