闸站钢管桩施工围堰专项方案

XXXXXX闸站及河道整治工程

XXXX闸站及河道整治工程

围

堰

专

项

施

工

方

案

编制：______________________

审核：______________________

审批：：______________________

江苏省水利建设工程有限公司- 1 -

第一章、工程概况

1、工程概述

XXX河位于XXX老城区南片区，河道为东西走向，西起新闸北路，东至盐河。

XXX闸站为规划排涝泵站之一，拟建于XXX与盐河交叉口处，主要功能为排除京杭大运河与盐河之间、振兴东路一线以南区域的涝水，并挡里下河高水位，同时考虑与城市道路、景观要求等相结合，对XXX 文游南路以东河道进行疏浚整治，对河道两岸红线范围内约0.806km2 （包括水面积）进行景观打造，并新建XXX市城市排水泵站管理与控制中心，逐步实现市区范围内主要排水泵站的总调度控制。

XXX闸站位于XXX与盐河交叉口，采用闸站结合的布置形式。中孔为排水孔，闸孔净宽6.0m，闸门为6m×2m平板直升式钢闸门。两侧为泵室，每侧各设置一台水泵，泵室每孔净宽3.5m。泵站顶部布置净宽8.0m的防汛道路，路面高程▽5.1m（中心处）。闸室顺水流方向长19m，垂直水流向宽16.2m。XXX闸站抽排流量总计为6.0m3/s，两侧每个泵室各布置1台1000QZ-160潜水轴流泵，单泵设计流量3.0m3/s，出口断流方式采用拍门断流。

闸站内河侧河底高程为▽-0.5m，外河侧河底高程为▽-2.5m，河道两岸新建翼墙与现状驳岸和河道衔接。闸站内河侧（XXX侧）河底设钢筋砼铺盖长6.5m，其后接15cm厚砼护底长10.0m，设直径5@100冒水孔；闸站外河侧（盐河侧）河底设10m长消力池，后接15cm厚砼护底长10m。

2、工程地质

据地基土的组成、特性及埋藏条件，并结合工程特点，地基土体自

上而下分描述如下：

第1层（Q4ml）：人工堆土，为灰黄色重粉质壤土杂砂壤土，杂碎砖瓦、垃圾和植物根茎等杂物，土质不均，场地普遍分布，层厚0.3~5.1m，平均层厚1.7m，容许承载力[R]=70kPa。

第1-1层（Q4al+pl）：壤土，局部分布，层厚1.5~3.0m，平均层厚2.3m，[R]=70kPa。

第2层（Q3al）：灰黄色重粉质壤土、粉质粘土，层厚4.6~7.8m，平均层厚6.3m，仅在孔D001处缺失，[R]=220kPa。

第3层（Q3al）：灰黄色重粉质壤土，层厚1.2~3.8m，平均层厚1.9m，场地普遍分布，[R]=160kPa。

第4层（Q3al）：灰黄色粉土、粉砂夹重粉质砂壤土，含云母，层厚2.8~4.3m，平均层厚3.5m，场地普遍分布，[R]=180kPa。

第5层（Q3al）：灰黄杂灰白色重粉质壤土、粉质粘土，含铁锰质结核，砂礓，场地仅部分孔揭示该层，层厚7.5m，[R]=240kPa。

第6层（Q3al）：灰黄杂灰白色重粉质壤土，仅孔D001揭示该层，层厚6.6m，[R]=160kPa。

第7层（Q3al）：灰黄杂灰白色壤土，含铁锰质结核，本次勘察未穿透该层，最大揭示厚度3.4m，[R]=200kPa。

第二章围堰方案

1、围堰设计的原则

1）围堰顶宜高出施工期间最高水位50~70cm；

2）围堰内要适应基础施工的尺寸要求，堰身尺寸断面要保证有足够的强度和稳定性，保证基坑开挖后，围堰不发生破裂、滑动或倾覆；

3）采取措施防止或减少渗漏，减少排水工作，对围堰外围边坡的冲刷和筑围堰后引河道冲刷必须进行防护。

2、围堰型式设计

盐河XXX段具有输水及通航等多重需要，施工期5年一遇水位▽1.5m，,根据水利水电施工组织设计规范（SL303-2004）要求，围堰设计顶高程不低于2.0m，考虑到XXX闸站建设位于盐河口，因航道限制，故盐河侧围堰型式采用双排钢围堰（XXX侧为直径500钢管桩，壁厚d=9mm。盐河侧为I400a工字钢，宽度B=0.15m，高度h=400mm，厚度d=10.5mm）内侧填土型式，钢管桩顶高程▽2.0m，河床高程▽-3.0m，桩底高程▽-8.0m，堰体用粘土填筑，水上部分压实度0.90，顶高程▽2.0m，内宽8.0m,中间粘土回填。围堰形成后XXX侧采用1：2覆土回填，土方压实度0.91，顶高程为▽2.0m，底高程为▽-3.0m。安全起见，围堰顶不考虑施工期交通要求。

围堰平面图

围堰断面图

3、围堰受力计算

分钢管桩围堰及工字钢围堰两种型式分别计算。

围堰为双排结构，两排之间通过连接钢筋联系，计算采用单排桩基坑支护受力计算，并考虑两排桩之间的钢筋连接（简化为锚杆）

3.1钢管支护围堰受力计算

弹性法土压力模型: 经典法土压力模型:

[ 设计结果 ]各工况：

内力位移包络图：

地表沉降图：

[ 截面计算 ]

[

截面验算 ]

基坑内侧抗弯验算(不考虑轴力) σnei = Mn/(γ* Wx)

= 45.951/(1.050*1674.420*10-6) = 26.136(MPa) 满足 基坑外侧抗弯验算(不考虑轴力) σwai = Mw/(γ* Wx)

= 3.791/(1.050*1674.420*10-6) = 2.156(MPa) 满足

式中:

σwai———基坑外侧最大弯矩处的正应力(Mpa);

σnei———基坑内侧最大弯矩处的正应力(Mpa);

Mw ———基坑外侧最大弯矩设计值(kN.m);

Mn ———基坑内侧最大弯矩设计值(kN.m);

Wx ———钢材对x轴的净截面模量(m3);

f ———钢材的抗弯强度设计值(Mpa);

γ———型钢截面塑性发展系数;

[ 锚杆计算 ]

[ 整体稳定验算 ]

计算方法：瑞典条分法应力状态：有效应力法

条分法中的土条宽度: 1.00m 滑裂面数据

整体稳定安全系数 K s = 3.466 圆弧半径(m) R = 10.223 圆心坐标X(m) X = -0.657 圆心坐标Y(m) Y = 6.157 [ 抗倾覆稳定性验算 ]

:

p , 对于内支撑支点力由内支撑抗压力

决定

;对于锚杆或锚索，支点力为锚杆或锚索的锚固力和抗拉力的较小值。

M a ——主动土压力对桩底的倾覆弯矩。

注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。 工况

1：

序号 支锚类型 材料抗力(kN/m) 锚固力(kN/m)

1 锚杆 0.000 0.000

K s 工况2：

序号 支锚类型 材料抗力(kN/m) 锚固力(kN/m)

1 K s 工况3：

序号 支锚类型 材料抗力(kN/m) 锚固力(kN/m)

1 K s 安全系数最小的工况号：工况3。

最小安全K s = 3.310 >= 1.200, 满足规范要求。

[ 抗隆起验算 ]

m2

m1

支护底部，验算抗隆起：

Ks = 4.847 ≥ 1.600，抗隆起稳定性满足。

2) 坑底抗隆起按以最下层支点为转动轴心的圆弧条分法计算，结果如 Ks = 3.919 ≥ 1.900，坑底抗隆起稳定性满足。 [ 流土稳定性验算]

其中:

K ———流土稳定性计算安全系数； K f ———流土稳定性安全系数；安全等级为一、二、三级的基坑支护，

)e

tan

tan +

G i tan

i

+

G

sin i )

'

h w

流土稳定性

安全系数分别不应小于1.6、1.5、1.4；

l d———截水帷幕在基坑底面以下的长度(m)；

D1———潜水水面或承压水含水层顶面至基坑底面的垂直距离(m)；

γ'———土的浮重度(kN/m3)；

Δh———基坑内外的水头差(m)；

γw———地下水重度(kN/m3)；

K = (2.00*2.00 + 0.80*2.50)*9.70/2.50*10.00

K = 2.328 >= 1.5, 满足规范要求。

[ 嵌固深度计算 ]

嵌固深度计算参数：

当地层不够时，软件是自动加深最后地层厚度(最多延伸100m)得到的结果。

1) 嵌固深度构造要求：

依据《建筑基坑支护技术规程》 JGJ 120-2012,

嵌固深度对于单支点支护结构l d不宜小于0.3h。

嵌固深度构造长度ld：1.500m。

2) 嵌固深度满足抗倾覆要求：

按《建筑基坑支护技术规程》 JGJ 120-2012单支点结构计算嵌固深度l d：

[ 嵌固段基坑内侧土反力验算 ]

工况1：

Ps = 239.145 ≤ Ep = 2153.673，土反力满足要求。

工况2：

Ps = 239.145 ≤ Ep = 2153.673，土反力满足要求。

工况3：

Ps = 100.324 ≤ Ep = 587.777，土反力满足要求。 式中：

Ps 为作用在挡土构件嵌固段上的基坑内侧土反力合力（kN ）； Ep 为作用在挡土构件嵌固段上的被动土压力合力（kN ）。

3.2工字钢支护围堰受力计算

[ 基本信息 ]

[ 设计结果 ]各工况：

内力位移包络图：

地表沉降图：

[ 截面验算 ]

基坑内侧抗弯验算(不考虑轴力)

σnei = Mn/(γ* Wx)

= 25.190/(1.050*1090.000*10-6)

= 22.010(MPa) < f = 215.000(MPa) 满足

基坑外侧抗弯验算(不考虑轴力)

σwai = Mw/(γ* Wx)

= 2.288/(1.050*1090.000*10-6)

= 1.999(MPa) < f = 215.000(MPa) 满足

抗剪验算

τ = V * Sx / (I * tw )

= 16.919*0.631*10-3/(21699.999*10-8*1.050*10-2)

= 4.687(MPa) < fv = 215.000(MPa) 满足

式中:

σwai———基坑外侧最大弯矩处的正应力(Mpa);

σnei———基坑内侧最大弯矩处的正应力(Mpa);

Mw ———基坑外侧最大弯矩设计值(kN.m);

Mn ———基坑内侧最大弯矩设计值(kN.m);

Wx ———钢材对x轴的净截面模量(m3);

f ———钢材的抗弯强度设计值(Mpa);

τ———基坑最大剪力处的剪应力(Mpa)

V ———基坑最大剪力设计值(kN);

Sx ———计算剪应力处以上毛截面对中和轴的面积矩(m2);

I ———毛截面惯性矩 (m4);

tw ———钢材腹板厚度(m);

fv ———钢材的抗剪强度设计值(Mpa);

γ———型钢截面塑性发展系数;

[ 锚杆计算 ]