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。

（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：①高度允许偏差±8mm；②宽度绝对偏差+10mm；③弯曲和挠度用2m长锁口榉板顺利通过全长挠度＜1%；④桩端平面应平整；⑤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2～3m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：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：

①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；

②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3-4M，且上、下层垫木应在同一垂直线上，堆放的总高度不宜超过2M。

（5）拉森桩的打设和拔桩

1)打设前的准备工作

① 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。

②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2.5～3.5m，双面围檩之间的间距不宜过大，一般略比板桩墙厚度大8～15mm。导梁采用支护结构中使用的围檩，每10—20块钢板桩组成一个施工段，对每一个施工段，先将其两端1—2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0.5M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1M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。

3)土方开挖

①土方开挖应分层分区连续施工，并对称开挖。

②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。

③基坑周边（约一倍桩长）范围内严禁堆载。

④地面及坑内设排水措施。

⑤开挖过程中注意支护体系的变形观察。

⑥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1.0M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3M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，工程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，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）》。工程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/m2。

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：5×12=60kN/m2=60.0kPa；

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[ 支护方案 ]

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连续墙支护

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[ 基本信息 ]

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[ 放坡信息 ]

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[ 超载信息 ]

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[ 附加水平力信息 ]

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[ 土层信息 ]

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[ 土层参数 ]

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[ 支锚信息 ]

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[ 土压力模型及系数调整 ]

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弹性法土压力模型: 经典法土压力模型:

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[ 工况信息 ]

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[ 设计结果 ]

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[ 结构计算 ]

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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=346.62kN·m。

选取SP-Ⅳ型号的拉森钢板桩，每延MW=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MW=4540cm3。考虑两层钢板桩的折减系数为0.8。则桩身最大应力为：

由于76.35MPa<215×0.5×0.8=86MPa，所以满足要求！

拉森钢板桩技术参数表

3、钢支撑及围檩内力的计算

第一道钢支撑及围檩采用单层形式，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（kN·m）

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=1.4，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400×400×13×21mm，A=219.5cm2, g=172kg/m，Wx=3340cm3，Wy=1120cm3，ix=17.5 cm，iy=10.1 cm，[f]=205MPa。λy=l/iy=76.83，查表得φ=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1/1000）,此处取40mm。

由以上可知：水平对撑跨中弯矩最大

My=530.54×0.04+1.6×5×3.88×2+1.4×1/8×1.72×7.762

=101.43kN·m

验算弯矩作用平面内的稳定性：

N——所计算构件段范围内的轴心压力，N=530.54kN；

——参数，；

φy——弯矩作用平面内的轴心受压构件稳定系数，φy=0.71；

My——所计算构件段范围内的最大弯矩，My =101.43kN·m；

γy——与截面模量相应的截面塑性发展系数，对于H型截面γy =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；

βmy——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110.0×1.2=132.0 N/mm2＜205 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400×400×13×21mm，A=219.5cm2, g=172kg/m，Wx=3340cm3，Wy=1120cm3，ix=17.5 cm，iy=10.1 cm，[f]=205MPa。

计算长度取3.5m，λx=l/ix=20，查表得φx=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：

N——所计算构件段范围内的轴心压力，N=704.9kN；

——参数，；

φx——弯矩作用平面内的轴心受压构件稳定系数，φx=0.97；

Mx——所计算构件段范围内的最大弯矩，Mx =305.9kN·m；

γx——与截面模量相应的截面塑性发展系数，对于H型截面γx =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=3340cm3；

βmx——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120.82×1.2=145.0 N/mm2＜205 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=（19.46×2+7.76×2+4×7.76+2×4.9+5.8+5.3+10）×172×10×2=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/（0.7×6×160）=550mm

所以牛腿的设置满足要求！