河道围堰设计验算与论证
深水基础围堰的选型及验算
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一
０５ Ｏ７ ．ｍ～ ．ｍ
草袋围堰
钢板桩 围堰
水深 ≤６ 流速较 大的河水 河床 。更适合 于砂类上 、 ｍ， 粘性土 、 碎石 及风化岩等坚硬 河床 ， Ｌ 挡水性 能好 ， 以成为结构的一部分， 可 也可拆除利用 水流速度 ￣２ ｓ埋置不深 的水 中基础 ， ＜ ｍ／， 也町用于修建桩基承 台， 高…最 高水位 ０５ ０７ ． ． ～ ｍ 大型河流的深水基础施工 ， 盖层较薄平坦 的岩石河床 覆
位 超过 施工水 位 ９ ｍ时 ， 以在 围堰 外壁上 加焊相 ２ 可
１引 言
湘 桂 铁 路扩 能改 造 工程 湖 南 段 位 处水 系 十 分
２工程概 况
２１ 址概 况 ．桥 永 州湘江 １大桥 位于 永州 市境 内， 群 通航等 级Ｉ Ｉ Ｉ 级， 主通 航孔 采 用连 续梁 主跨 ２８ ｍ 单 向通 航 孔 ， —０
通 航 净高 １ ． ００ ｍ。
长 ｆ 宽
１ ． ６５ ｌ ９６ ．
岛
一
内 径
２ ． ０８
壁 封 厚 厚 底 度
１０ ． ４５ ．
３５ ．
承 台对 角尺 线长 １ ．８ 考 虑两 侧各 ０５ 施 ９ ｍ， ０ ． ｍ 工 间距 ， 围堰 内径 取 ２ ． 壁厚 １ ｍ。 ０８ ｍ， ． Ｏ 根据 经验 ， 预设 以下尺寸 ， 水平 环板 间距 ：２×
葛 譬； ｌ ｍ 叠毒 － ；｝ 毒 娃Ⅲ柏 ， ５ 蛊 ． Ⅲ
围堰计算书
Mmax＝142.4kN·m
2、钢板桩抗弯强度检算：
=69.9MPa<1.05×[200MPa]=210MPa满足受力要求
通过对钢板桩围堰两种状态下的比较可知：
第一道内支撑在工况一时受力最大F1max=73.4kN，
工况1：围堰水下洗泥完成后，钢板桩处于最不利位置，受力情况分析如下。
按照结构专业规范4.1.1条规定：悬臂式支护结构嵌固深度设计值hd宜按下式确定。
式中 —桩、墙底以上根据本规程第3.5节确定的基坑内侧各土层水平抗力标准值 的合力之和；
h —合力 作用点至桩、墙底的距离；
—桩、墙底以上根据本规程第3.4节确定的基坑内侧各土层水平抗力标准值 的合力之和；
将边梁及内支撑看做中心加有刚性约束的整体平面刚架结构，利用迈达斯进行受力分析，计算受力图如下：
支撑受力分析图
支撑组合应力值
自重产生的应力值
支撑剪力应力值
边梁及内支撑最大组合应力值： <205MPa
边梁及内支撑最大剪力应力值：
（三）封底混凝土厚度验算
围堰封底抽水完成后，封底混凝土需承受水头差引起的向上浮力，封底混凝土标号为C25，其容重γ=24kN/m3，封底混凝土厚度为2.5m。
综上：F1max＝73.4kN，F2max＝238.3kN,F3max＝230.8kN，
Mmax＝233.1kN·m
2、钢板桩抗弯强度检算：
=114.4MPa<1.05×[200MPa]=210MPa满足
2、围堰受力计算（混凝土按非理想状态来计算）
围堰合拢后，先进行水下封底，混凝土没有达到强度后进行内支撑的安装，将其视为普通填土进行考虑。
水中墩围堰计算和施工方案
水中墩围堰施工方案一、工程概述京沪高速铁路xx桥段跨xx河为（48＋80＋80＋48）米预应力混凝土连续箱梁。
其中x＃、y＃主墩位于xx河中。
主墩承台平面尺寸为10.4×18.2米，高度为4米，其上为6.6×12米，厚度1.5米的加台。
主墩桩基为15根Φ1.5米钻孔桩。
承台、墩身具体布置如下：x＃、y＃墩具体参数如下：二、钢板桩围堰布置x＃、y＃主墩拟采用钢板桩围堰进行承台、墩身的施工。
钢板桩采用拉森Ⅵ型，其长度为21米。
在考虑承台埋深、河床标高等因素基础上，本方案以x＃墩为例，对钢板桩围堰的施工进行详细叙述。
钢板桩的具体布置如下图：三、钢板桩围堰施工方案（一）、插打钢板桩前的准备工作1、每个墩的钻孔桩完成后，移走钻机，清理钻孔平台，钻孔平台留作水下浇注封底砼的工作平台使用；2、对河床进行清理：在桩基施工完成后,对围堰范围内河床进行清理,避免在钢板桩插打位置遇到障碍物；3、钢板桩变形检查：因钢板桩在装卸、运输过程会出现撞伤、弯扭及锁口变形等现象，因此，钢板桩在插打前有必要对其进行变形检查。
对变形严重的钢板桩进行校正并做销口通过检查。
锁口检查方法：用一块长约2米的同类型、同规格的钢板桩作标准，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，对于检查通过的投入使用，不合格的再进行校正或淘汰不用。
钢板桩的其它检查：剔除钢板桩前期使用后表面因焊接钢板、钢筋留下的残渣瘤；4、振动锤检查：振动锤是打拔钢板桩的关键设备，在打拔前一定要进行专门检查，确保线路畅通，功能正常，振动锤的端电压要达到 380－420 V，而夹板牙齿不能有太多磨损；5、涂刷黄油混合物油膏：为了减少插打时锁口间的摩擦和减少钢板桩围堰的渗漏，在钢板桩锁口内涂抹黄油混合物油膏（重量配合比为沥青：黄油：滑石粉：锯末=4：6：10：1）。
（二）、钢板桩围堰的插打钢板桩插打利用50t吊车作为起吊设备，配合DZ90型振动锤的施工方法逐片插打。
拉森钢板桩水中围堰设计及验算
拉森钢板桩水中围堰设计及验算注：本文着重介绍在水中拉森钢板桩围堰施工中，常见的设计步骤及验算方法，并配以示例图片。
1. 数据参数收集首先需要侧得墩水深, 需清除的淤泥厚, 在抽水清淤时需要设置多层支撑,此处支撑一般采用等弯矩布置。
施工中采用拉森Ⅳ型钢板桩, 需知道钢板桩的惯性模量W ,抗弯强度设计值[f b]。
其他需要的参数：水重度γw ,砂粘土的重度γ ,内摩擦角φ,粘聚力c 。
2. 确定支撑层数与间距按等弯矩布置各层支撑的间距, 得出板桩顶部悬臂端的最大允许跨度如3. 88 m，则支撑层数之间的间距依次为 L1 =2.5 m, L2 =2 m, L3 =2 m, L4 =2.28 m, L5 =2m。
3. 拉森钢板桩的长度计算首先要确定板桩的入土深度,选择用盾恩近似法来计算板桩的入土深度, 需要先计算出朗肯主动土压力系数Ka和朗肯被动土压力系数Kp。
再根据采用的支撑数,算出总的最低钢板桩桩长如16.99 m。
鉴于拉森Ⅳ钢板桩的长度,决定采用拉森桩桩长为 18 m,埋入深度为 6.02 m。
由计算可知埋入深度满足围堰的稳定性要求。
4. 拉森钢板桩强度复核计算需要参数：钢板桩的截面抵抗矩为W ,钢板桩允许抗弯应力[σ] ,得出 Mmax 来判断选用的拉森Ⅳ型钢板桩是否满足强度要求。
5. 抗倾覆验算由3可知：拉森桩理论埋入深度为 L,而实际埋入深度为L′。
计算抗倾覆系数 k =L′/L是否满足要求。
6. 基底隆起验算即水压力和淤泥压力的合力q= γw(H +L5 )+γ′(h + L5 )7. 腰梁支撑强度、刚度钢板桩围堰平面尺寸如为 8.8 m ×10 m,支撑采用并拼双道Ⅰ36b型工字钢 ,斜撑采用 60 cm壁厚 12 mm的管桩。
斜支撑按 45°角布置于腰梁相邻两工字钢之间 ,两斜支撑焊接于三等分工字钢。
腰梁间距D确定后，计算腰梁所承受的均布水平荷载P，即假定腰梁承受相邻两跨各半跨上的侧压力，再分别计算出土中和水中的侧压力。
顺德水道特大桥墩基钢板桩围堰的设计与验算
特 大 桥 基 础 施 工
盖 层均为淤泥质粉砂层 ． 下卧淤泥 Ｅ ： ５ １０ Ｐ 。地 基对 于围堰 自 ５ ～ ０ｋ ａ 体 自重过大 的围堰易产生失稳 、 倾
； 易浮移 ． 响 其它 围堰在定位 方面易 （ 其他 围堰结构形式 极易发生反涌 。 图２ ６＃ ２ 墩钢板桩计算模型与支撑围檩 ： 时． 之 不仅对 围堰 自身 的整体稳定 ． ２ ｆ 堰外周 河床形成 漏斗型沉降 圈 ． 直 ３ 经工程 软件 计算 ．在侧 向压力 的作用 下 ．结构 的最 大位 移 为
． …
，
一
汁箅 ：主动土压力系数为： ｔ Ｋ ＝ａ ｎ
其中ｕ 为考虑未计算桩土 间摩阻力和 围堰 自 的修正系数 ． 重 凭经 为粉砂 或淤泥质 土 ． 内摩擦角取 为 验 取 为 ０２ ． 封底 混凝 土灌注时厚度 宜比计算值超过 Ｏ ５０ 米 ， ． ． 以便在抽水 ２ ５ 土 的饱 和容重为 ：２ ９ ｋ ／ 主 Ｐ ＝ ． Ｎｍ ， ０ 后将顶层 浮浆和 软弱层凿 除， 以保证质量 。所 以封底厚度 ｘ４ ８ ０ ＝ ＝ ． ＋． ３ ５ ４８ ｍ。取整 ５ ． ｘ ８ ｍ
桩围堰 ： 设计与验算
一
ｎ ｎ 、ｎ １～ 滞、 ＜ ～ 殍询 １６ ９ ｃ ４ 等效 的 Ｏ ｍ宽 矩形钢板 截面 的厚 度为 ：： Ｔ １ｎ １口 １ 宙１ ２ ２ ． ｍ ，则 ４ ． ４ ６
耋
编 号
标 高
圣
：
． ２ 墩钢板桩围堰为准 ． 钢板桩 围堰 的内支 撑体系共设 Ｅ 建的太澳高速特 大桥 ． 右侧是既有 ３１ 以河道 中６＃ 道 同时在横向支撑 ３４５６７ ，、、、 间加多 １ 道竖 向支撑 ， ２ 使横向支 心仅 １ — ６ 施工作业空 间严重受 置 ７ ， ４ １ｍ． 撑 ３４５６７ 、、、、 连成整体 。 每道 竖向支撑都采用单根 Ｉ ａ的工字 钢 ， ５ ６ 剪 刀撑采用单 根 Ｉ ａ ４ 的工 字钢 ． ０ 内支 撑层 数与 间距 （ １， 表 ）支撑 围檩构
施工围堰时各工况的受力验算
钢板桩围堰材料强度检算书施工围堰时各工况的受力验算： 一、相关参数：水 ： r=1.0 t/m 3粗圆砾土层 ： r=1.8 t/m 3 φ＝32° 内支撑材质Q235： 轴向压力［σ］＝170Mpa弯曲应力［σw ］＝180Mpa 剪应力 ［ t ］＝80Mpa二、土压系数贝壳砂层 ： Ka=232(45)0.3072tg ︒︒-=贝壳砂层 ： Kp=232(45) 3.2552tg ︒︒+=三、检算工况1（挖土深度至第一道支撑下1090.057处）基坑挖至此处时，无支撑情况板桩外侧水平压力：E1.80.307＝39.787 t/mE w1水t/m钢板桩内侧水平压力：E 土2 1.8×××3.255＝280.374 t/mE w2水t/m则：E+ E w1水=39.787+72=111.787 t/m < E土2+ E w2水=280.374+47.854=328.228 t/m 土1对板桩底D点求弯矩：（39.787+72）12＝447.148<（280.374+47.854）9.783=1070.372 因此主动土压小于被动土压，计算通过，安装第一道支撑。
工况2（挖土深度至第二道支撑下1086.988处）基坑挖至此处时，仅第一道支设第一道支撑A处反力为R1 ，则板桩外侧水平压力：1.80.307＝39.787 t/mEE w2水t/m钢板桩内侧水平压力：E 土2 1.8×××3.255＝132.055 t/mE w2水t/m+ E w1水=39.787+72=111.787 t/m < E土2+ E w2水=132.055+22.539=154.594 t/m 则：E土1对板桩底D点弯矩平衡：（39.787+72）12＝（132.055+22.539） 6.714+R1×10.5得，R1=9.635 t/m对第一道支撑A点处求弯矩：（39.787+72）12）＝726.616 t（132.055+22.539）×（10.5 － 6.714）＝1277.256 t因此主动土压小于被动土压，计算通过，安装第二道支撑后，基坑挖土至垫层底。
围堰设计计算书
一、导流水力学计算1.一期导流水力学计算1.1一期围堰堰前最高设计挡水位的计算本要素按束窄河床水力学进行计算确定已知，设计挡水流量Q=16000m 3/s ，设计过水流量17100m 3/s 。
查天然河床水位流量关系曲线表Q=16000m 3/s 对应的坝址河床天然水位为42.66m 。
截流堰前水位壅高位按下列公式试算求得： ()()⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+--Φ=2212102211z h B A A zg Q z 式中：φ——流速系数，其值与围堰的布置形式有关Q ——泄流量（m 3/s ）g ——重力加速度B 1——堰址上游4~5倍水深处河床水面宽度A 0——原过流面积（m 2），A 1——围堰占压面积（m 2）h ——下游水深（m ）Z ——水位壅高值（m ）(1)一期围堰的布置型式为梯形加翼堰，取流速系数φ=0.85~0.90。
(2)天然状态下，Q =16000m 3/s时，坝址水位42.66，相应过流面积A0=11155.8087m 2，A1=6792.2578m 2。
A 0 -A 1=4363.5519m 2。
(3)查围堰布置知B 1=985m ，水深h=14.1m 附图1：计算简图 ()⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯-⨯=∴222221.1498515519.436318.9216000z Z φ取φ=0.85时，试算得Z=0.95mφ=0.90时， 试算得Z=0.847m ， 取Z =0.90m 。
(4)对比坝址与坝轴线下游405m 处的水位-流量关系曲线，知坝址段的水面坡降约为1‰，天然来水量Q=16000m 3/s 对应的一期上游围堰轴线处水位高于坝轴线水位约53c m 。
故围堰堰前静水位=42.66+0.90+0.53=44.09m 。
1.2一期围堰堰顶过流面高程计算堰顶过流按日本车间台形堰公式计算。
计算式如下：Q=φp ×B×hs ()hs H g -2Q=M P ×B×232H g ⨯φp ——淹没出流的流量系数B ——溢流宽度（m ）M p =0.28+0.37H/P 1假定堰前水位上升到44.20m 时，右汊河床过流能力为16000m 3/s （偏安全考虑），则一期围堰堰顶过流能力按17100-16000=1100m 3/s 进行核算。
河道围堰专项施工方案(专家论证)
河道围堰专项施工方案(专家论证)一、前言近年来，我国河道环境受到严重破坏，河道围堰工程被广泛应用于河道治理和生态修复中。
本文旨在就河道围堰专项施工方案进行专家论证，为相关工程提供可行性指导。
二、背景分析2.1 河道围堰概述河道围堰是通过在河道底部设置围堰块进行围堰作业，形成围堰墙体，提高河道的护岸效果。
该技术在河道生态修复和防洪工程中具有重要作用。
2.2 河道围堰施工需求随着我国城市化进程加快，河道环境恶化问题日益凸显，因此急需开展河道围堰施工，以改善河道生态环境和保障人们生命财产安全。
三、施工方案3.1 技术原理通过在河道底部设置围堰块，使用机械设备实现围堰墙体的形成，加固河岸，保护河道环境。
3.2 施工流程1.勘测测量：确定围堰工程设计、施工范围。
2.河道净化：清理河道内杂物和泥沙。
3.围堰设置：根据设计方案，在河道底部设置围堰块。
4.围堰墙体形成：使用机械设备将围堰块排列成围堰墙体。
3.3 施工注意事项1.确保施工安全：严格遵守施工安全规范，保障施工人员安全。
2.资源合理利用：合理利用施工资源，降低施工成本。
四、专家论证4.1 参与专家1.XX院士：水利工程专家，具有丰富的水利工程实践经验。
2.XX教授：围堰工程领域专家，多次主持围堰工程实施。
4.2 论证结论根据专家对围堰施工方案的论证，认为该方案合理可行，具有较好的推广应用价值。
建议根据当地具体情况进行适当调整，确保工程质量和安全。
五、结论通过对河道围堰专项施工方案进行专家论证，可以为河道治理和生态修复工作提供科学依据和指导，推动我国河道环境的改善。
希望相关部门能够积极推进围堰工程实施，助力河道治理工作的开展。
以上为河道围堰专项施工方案的专家论证文档。
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河道围堰设计验算与论证
一、河道围堰稳定性验算
本计算书采用瑞典条分法进行分析计算
因为围堰顶标高4.5m，故以今年汛期最高水位4m的最不利情况，还假定滑动面为圆柱面及滑动土体为不变形刚体，还假定不考虑土条两侧上面的作用力。
（1）参数信息
条分方法：瑞典条分法；
围堰背水面水位标高：-1～2m
围堰迎水面水位标高：3m
围堰顶标高：4.5m
（2）荷载参数：由于围堰上无恒载，故不考虑外部荷载。
（3）土层参数：
根据《桥梁施工常用数据手册》，P846砂土和粘土的物理性质指标：
1）浸水容γb=γ-γw=17.7-9.8=7.9kN/m3；
原状土容重γ：1.81*9.8=17.7(kN/m3)；
2）浸润线以下内摩擦系数：f b=0.75*tgφ=0.40，砂土内摩擦角为φ=28°；
3）浸润线以下粘聚力C b=0.5*C=0.5*2=1kPa；
（4）计算原理:
根据土坡极限平衡稳定进行计算。
自然界匀质土坡失去稳定，滑动面呈曲面，通常滑动面接近圆弧，可将滑裂面近似成圆弧计算。
将土坡的土体沿竖直方向分成若干个土条，从土条中任意取出第i条，不考虑其侧面上的作用力时，该土条上存在着：将抗剪强度引起的极限抗滑力矩和滑动力矩的比值作为安全系数，考虑安全储备的大小，根据《水利水电工程施工组织设计规范》中第2.2.27条规定：当土石围堰为Ⅳ～Ⅴ级时，边坡稳定安全系数K≥1.05，安全系数要满足≥1.05的要求。
按比例绘出土坡的剖面图。
根据4.5H法及36°辅助线发，确定最危险滑动面圆
心的位置。
当边坡为1：1时，边坡倾角为45°，β
1=28，β
2
=37。
如图所示：
将移动土体划分成竖直土条。
把滑动土体划分成8个土条，从坡脚开始编号，土条参数计算见表:
滑裂面（圆弧）长度：∑I
b
=81°*3.14*6.7065/180°=9.476m；
水动力计算D：
水的重力γ
w
=9.8KN/m2
浸润线坡度I：渗流的平均水力比降，计算时可近似地假定浸润线为一条高于正常水位0.5米的直线，其坡度即为渗流的平均水力比降，在无试验资料时I值可参考公路路基设计手册194页表2-1-1。
取I=0.05。
A：滑动土体在浸润线以下部分的面积；可通过CAD制图求得
D=γ
w
I A=9.8*0.05*19.24=9.4276KN
稳定系数(将抗剪强度引起的极限抗滑力矩和滑动力矩的比值作为安全系数)：
K=（tgφ∑Wicosα
i +C
b
l
b
）/（∑Wisinα
i
+D）
= (90+1*9.476)/(66+9.4276)
=1.319≥1.05，所以最高水位4米时，边坡是稳定的。
二、河道围堰抗冲刷能力设计
为了保证汛期洪水河道围堰的稳定性，增强围堰的抗冲刷能力，河道围堰的迎水面和背水面分别增加麻袋围堰；并且在榆溪河与刘千河汇水处增加铁丝石笼，减少汇水处的冲刷。
三、河道围堰土体与河床的锚固力设计
为了增加河道围堰土体与河床的锚固力，在河道围堰的迎水面增设两排柳木桩，纵向间距0.5米，横向间距1米，两排木桩前后错开。
三、河道围堰抗渗设计
围堰施工中，边坡的内、外出现水位差，在挡水土堤内形成渗流场，浸润线在下游坡面逸出，这时，在浸润线以下，下游坡内的土体除了受到重力作用外，还受到由于水的渗流而产生的渗透力作用，因而使下游边坡的稳定性降低。
为了提高河道围堰的抗渗能力，在迎水面和背水面的土体与麻袋中间分别敷设抗渗土工布。
榆林市长盛集团路桥工程建设有限公司
2016年3月31日。