水上钻孔平台计算书

XX市轨道交通1号线一期高架土建工程GTJ1110标段

GS23号墩钻孔平台计算书

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二0一二年三月

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目 录

1 编制依据 .................................................................................................................................. 2 2 工程概况 .................................................................................................................................. 2 3 钻孔桩平台方案综述 ............................................................................................................ 4 4 材料及机械设备 ..................................................................................................................... 4

4.1 机械设备性能指标 ..................................................................................................... 4 4.2 材料物理及力学性能............................................................................................... 10 5、结构检算 .............................................................................................................................. 11

5.1 面板计算 ..................................................................................................................... 11 5.2、纵梁检算 ................................................................................................................... 12 5.3、横梁检算 ................................................................................................................... 15 5.4、钢管桩承载力检算（长度确定）...................................................................... 17 5.5、钢管桩稳定性检算 ................................................................................................. 20 5.6、钢护筒及钻孔桩施工 ............................................................................................ 20 6、计算结果汇总表 ................................................................................................................. 21

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1 编制依据

（1）中铁大桥勘测设计研究院《高桥西至石路头停车场区间桥梁下部结构<变更设计A版>》图纸

（2）浙江省工程勘察院二0一0年十月《高桥西站至石路头停车场区间岩土工程勘察报告<详堪>》图纸

（3）《客货共线铁路桥涵工程施工技术指南》（TZ203-2008） （4）《铁路桥涵工程施工质量验收标准》（J286-2004） （5）《钢结构设计规范》（GB50017-2003）

（6）《铁路桥涵钢筋砼和预应力砼结构设计规范》（TB10002.3-2005 J462-2005） （7）《路桥施工计算手册》

（8）《简明施工计算手册》（第三版） （9）MIDAS2006计算软件

2 工程概况

轨道交通1号线一期工程西起XX市西部的高桥镇，沿甬梁公路、望春路和中山西路到天一广场，我标段范围为石路头停车场出入段至梁祝站的四段区间（高

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桥西站至石路头停车场出入段、高桥西站至高桥站、高桥站至梁祝站、梁祝站至芦港站）和三座车站（高桥西站、高桥站、梁祝站）的所有上、下部结构及附属工程。

GS23号墩位于GS区间跨大西坝河连续梁中墩，桥墩位于离岸4m的河道中，墩位东侧路面高程2.60m，常水位高程1.45m，河床高程0.47m。GS23号墩承台平面尺寸为7.2*9.2m（纵*横），承台厚度2.5m，承台底高程：-4.994m，墩位处平面图如图1-1～3所示。

根据浙江省工程勘察院二0一0年十月《高桥西站至石路头停车场区间岩土工程勘察报告<详堪>》图纸，选择临近墩位，地勘点资料见下表。 墩号 GS23 地勘点编号 SG-XZ07 地勘点里程 CK0+621.97 墩中心里程 CK0+647.176 地质柱状图如下：

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选择SG-XZ07地勘点作为计算依据。

3 钻孔桩平台方案综述

承台位于河道中，为满足钻孔桩施工要求，须在承台范围搭设钻孔平台，钻孔平台由Φ600*10mm钢管桩基础和“3工45a”工字钢横梁、“工16”工字钢纵梁和“δ10mm”花纹钢板面板组成。

荷载考虑50t履带吊机上平台打拔桩、25t汽车吊上平台吊装10t以内物品、8立方砼搅拌车上平台灌注和钻机正常钻进灌注施工。吊车、砼搅拌车不得在平台上掉头，只能沿指定方向做前后运动。

4 材料及机械设备

4.1 机械设备性能指标

（1）、永安DZJ-90型振动锤

（2）、PD-100履带起重器（50t履带吊） 主要技术性能表

项 目 单位 数 据

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最大额定总起重t 规 格 量 m 主钩 主钩 50 (3～3.7m副钩 时) 34 副钩 34 5 最大工作幅度 最大幅度时起重t 量 最大起重高度 臂 杆 长 度 付 臂 长 度 主 要 臂杆变幅角度 履带长×宽 m m m ° m t 主钩 1.5 副钩 1.5 主钩 48 副钩 53 13～52 (3m一档) 6.1～15.25 (3.05m一档) 30～80（50m时为50°～ 80°） 4.66×0.76 缩回时 KH-180-2 2.54 45.8 59.8 张开时 PD-100 PD-100 3.54 48.8 63.7 尺 两履带中心距离 寸 总 重 量 地面压力 输送时尺寸 kPa KH-180-2 m 长×宽×高 11×3.3×3.2

主臂 (t)

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a 13.0 16.0 19.0 22.0 25.0 28.0 31.0 34.0 37.0 40.0 43.0 46.0 49.0 52.0 b 3.7 50.00 (4.5m) (5.5m) 4.0 44.844.836.55 0 5 5.0 31.030.930.830.826.50 0 5 5 5 6.0 23.523.523.423.423.323.35 0 0 0 0 0 7.0 18.918.818.818.718.618.618.58 5 0 5 5 0 5 8.0 15.715.615.615.515.515.415.315.315.25 5 0 5 0 5 5 0 0 9.0 13.413.313.313.213.113.113.012.912.912.812.75 5 0 5 5 0 5 5 0 5 5 10.0 11.711.611.511.511.411.311.211.211.111.011.010.910.80 0 5 0 0 5 5 0 5 5 0 0 5 12.0 9.20 9.15 9.06 9.08 8.90 8.85 8.80 8.70 8.65 8.55 8.50 8.40 8.35 8.25 14.0 8.95 7.45 7.40 7.35 7.25 7.20 7.10 7.05 6.95 6.90 6.80 6.75 6.65 6.60 16.0 (12.36.90 6.20 6.15 6.05 6.00 5.90 5.85 5.75 5.70 5.60 5.55 5.45 5.35 m)

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18.0 (14.95.50 5.20 5.15 5.05 5.00 4.98 4.85 4.75 4.70 4.60 4.55 4.45 m) (17.520.0 22.0 24.0 26.0 m) 4.50 4.45 4.35 4.30 4.20 4.15 4.05 3.95 3.90 3.80 3.75 3.85 3.80 3.70 3.65 3.55 3.50 3.40 3.35 3.25 3.15 3.70 3.35 3.25 3.20 3.10 3.08 2.95 2.85 2.80 2.70 (22.73.10 2.85 2.80 2.70 2.65 2.55 2.46 2.35 2.25 m) (25.3 m) 2.55 2.45 2.35 2.30 2.20 2.10 2.00 1.90 (27.92.15 2.10 2.00 1.90 1.80 1.70 1.60 m) 32.0 34.0 2.10 1.80 1.70 1.60 1.50 1.40 1.30 (30.51.70 1.50 1.35 1.25 1.15 1.05 m) (33.0m) 注： a.表示主臂长（m）； b. 表示工作幅度（m）。

（3）、GPS-20钻盘式回旋钻机

15.55 28.0 30.0

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（4）、PY25型汽车起重机

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（4）、斯太尔8-10方砼搅拌车

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4.2 材料物理及力学性能

（1）、“δ10mm”花纹钢板

a、钢板厚度：10mm b、容重：78.5kN/m3 c、力学性能指标

w＝1.3145＝188MPa， l＝1.3140＝182MPa，E2.11011Pa

85*1.3110MPa

（2）、“工16”普通工字钢

a、截面尺寸：88*160mm b、容重：0.205kN/m c、力学性能指标

w＝1.3145＝188MPa， l＝1.3140＝182MPa，E2.11011Pa

85*1.3110MPa

A2611mm2,Ix1.127*107mm4,Wx140875mm3,ix65.7mm

（3）、“工45”普通工字钢

a、截面尺寸：150*450mm b、容重：0.804kN/m c、力学性能指标

w＝1.3145＝188MPa， l＝1.3140＝182MPa，E2.11011Pa

85*1.3110MPa

A10240mm2,Ix3.22*108mm4,Wx1432933mm3,ix177.4mm

（4）、“Φ600*10”螺旋钢管

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a、截面尺寸：Φ600*10mm b、容重：1.46kN/m c、力学性能指标

w＝1.3145＝188MPa， l＝1.3140＝182MPa，E2.11011Pa

85*1.3110MPa

A18526mm2,Ix8.067*108mm4,Wx2.689*106mm3,ix209mm

5、结构检算

5.1 面板计算

面板采用厚度10mm的花纹钢板，钢板下设置间距350mm的（净间距）“工16”工字钢纵梁（顺桥向放置）。 5.1.1、荷载组合 （1）、履带吊荷载

履带吊自重50t，90型振动锤自重5.8t、最大拔桩力25.4t，9m长Φ600*10mm钢管自重1.3t，因此拔桩时履带接地压力最大， 即：q1(50058254)/(2*4.6*0.76)116.2kN/m2 （2）、汽车吊机及砼搅拌车荷载

PY25汽车吊机自重29.2t，最大起重量为25t（但起重时支腿下垫有垫木，将荷载直接传递到横梁上，因此计算面板是仅考虑其自重即可）；斯太尔8-10方砼搅拌车自重13t、8立方砼自重19.2t，总重为32.2t。搅拌车和吊车后轴均为双轴双轮，因此按前轴计算，按前轴轴重7吨、后轴28吨计， 即：q27/(2*0.2)175kN/m（单胎宽度按200mm计）

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因此荷载选用q27/(2*0.2)175kN/m，取1m宽板按简支梁计算。 5.1.2、计算模型 -175000.0-175000.0-175000.0-175000.0-175000.0-175000.0-175000.0-175000.0-175000.0-175000.0 5.1.3、承载力检算 （a）、强度

max129Mpa188Mpa，合格； （b）、刚度

fmax0.85mm3500.9mm，合格。 4005.2、纵梁检算

面板下设置净间距350mm的“工16”工字钢纵梁，工字钢纵梁安装在桩顶横

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梁上，桩顶横梁中心间距2.8+2.5+2.8m，按连续梁检算。 5.2.1、荷载组合 （1）、履带吊荷载

履带吊自重50t，90型振动锤自重5.8t、最大拔桩力25.4t，9m长Φ600*10mm钢管自重1.3t，因此拔桩时履带接地压力最大，履带长度4.66m，因此每根履带荷载由13根纵梁承受，每根纵梁受力按集中力计： 即：q1(50058254)/(2*13)31.3kN （2）、汽车吊机及砼搅拌车自重荷载

PY25汽车吊机自重29.2t，最大起重量为25t（但起重时支腿下垫有垫木，将荷载直接传递到横梁上，因此计算面板是仅考虑其自重即可）；斯太尔8-10方砼搅拌车自重13t、8立方砼自重19.2t，总重为32.2t。搅拌车和吊车后轴均为双轴双轮，因此按前轴计算，按前轴轴重7吨、后双轴28吨计， 即：q228/47kN

（3）、汽车吊机吊重状态支腿荷载

PY25汽车吊机自重29.2t，最大起重量为25t，按最大起吊重量下单侧两个支腿承受全车（物）重量，每个支腿由两根型钢纵梁承重（支腿下垫木长度1m）， 即：q3(29.225)/(2*2)13.55kN

因此荷载选用q1(50058254)/(2*13)31.3kN，作为集中力作用在单根“工16”工字钢纵梁上，纵梁跨度为2.8+2.5+2.8m。 5.2.2、计算模型 000...0000003331110030003000300..-...-...-..000000000011111111112222222222---------- 中铁XX集团第二工程有限公司XX轨道GTJ1110项目经理部 第13页 共 22 页 XX市轨道交通1号线一期高架土建工程GTJ1110标段

5.2.3、承载力检算 （a）、强度

max110Mpa188Mpa，合格； （b）、刚度

fmax3.3mm（c）、支反力

25006.25mm，合格。 400

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Fmax36.4kN。

5.3、横梁检算

“工16”工字钢纵梁下（桩顶上）设置横桥向“3工45a”工字钢横梁，工字钢横梁安装在桩顶上，钢管2*6.5+7m，按连续梁检算。 5.3.1、荷载组合 （1）、履带吊机荷载

履带吊自重50t，90型振动锤自重5.8t、最大拔桩力25.4t，9m长Φ600*10mm钢管自重1.3t，因此拔桩时履带接地压力最大，履带长度4.66m，按最不利横梁（中间两道横梁），履带吊机荷载全部作用在横梁上： 即：q1(50058254)/(4.66)174.3kN/m （2）、汽车吊机吊重状态支腿荷载

PY25汽车吊机自重29.2t，最大起重量为25t，按最大起吊重量下单侧两个支腿承受全车（物）重量，每个支腿由1根型钢横梁承重（支腿下垫木长度1m）， 即：q229.22554.2kN （3）、钻机荷载

GPS-20钻机自重10t，工作时最大拉拔力按10t计，按全部荷载由前支点承受，则支点集中荷载为：q3100100200kN。

因此按较大荷载q1174.3kN/m（作用长度4.66m）加上部自重进行检算。 “3工45a”横梁自重q43*0.8042.41kN/m “工16a”自重：q50.205*2.5*(1/0.35)1.47kN/m 面板钢板：q62.5*1*0.01*78.51.96kN/m

材料自重荷载组合为：qq4q5q62.411.471.965.84kN/m

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5.3.2、计算模型 -174300.0-174300.0-174300.0-174300.0-5840.0-5840.0-5840.0-5840.0-5840.0-5840.0-5840.0-5840.0-5840.0-5840.0 5.3.3、承载力检算 （a）、强度 弯矩图：

剪力图：

Mmax733kNm,Qmax502kN

max733*103171Mpa188Mpa 693*1.433*10*10502*10317Mpa110Mpa，合格； 3*1.024*104*106max 中铁XX集团第二工程有限公司XX轨道GTJ1110项目经理部 第16页 共 22 页

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（b）、刚度

fmax15mm（c）、支反力

700017.5mm，合格。 400

Fmax618kN。

5.4、钢管桩承载力检算（长度确定）

采用Φ600*10mm钢管桩作为基础，计算地质资料见第2条。 5.4.1、荷载计算

钢管桩承受轴力采用5.3条最大支反力Fmax618kN，钢管桩采用封口桩，因此不计桩身自重（钢管桩浮力大于自重）即：

FFmax618kN

5.4.2、桩长计算

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按《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ D63-2007）第5.3.3节第2条沉桩的容许承载力：

因考虑河道淤泥厚度，承载力起算高程-1.93m（即从②1层开始计算承载力），不考虑冲刷影响。

有效土层参数表

高程（m） 层号 土层描述 层顶 ②1 ②淤泥质粉质粘土 2-2 -3.03 -11.63 8.6 16 0 0.7 粘土 -1.93 层底 -3.03 厚 1.1 qik qrk 层极限摩阻力（kPa） i  0.6 22 0 中铁XX集团第二工程有限公司XX轨道GTJ1110项目经理部 第18页 共 22 页

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②3 ③2 ④淤泥质粘土 粉质粘土 -11.63 -19.23 7.6 -19.23 -20.83 1.6 18 30 0 0 0.7 0.7 淤泥质粉质粘土 -20.83 -26.03 5.2 1-1 ④2 ⑤2 粘土 粉质粘土 -26.03 -32.83 6.8 -32.83 -34.63 1.8 20 0 0.7 28 55 0 1600 0.6 0.7 注：表中取值来自2010年10月版详堪图表7.2-1及综合地质柱状图。

计算过程：

极限承载层顶高层号 程（m） (m) qik qrk 层厚 力 aτ、 ai 本层承载力Fi(kN) 桩周 0.6 0.7 0.7 0.7 0.7 13.890 92.141 91.605 32.142 69.642 桩周累计 13.89 106.03 197.64 229.78 299.42 桩尖 ②1 ②2-2 ②3 ③2 ④1-1 -1.93 -3.03 -11.63 -19.23 -20.83 1.1 8.6 7.6 1.6 5.2 22 0 16 0 18 0 30 0 20 0 中铁XX集团第二工程有限公司XX轨道GTJ1110项目经理部 第19页 共 22 页

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④2 -26.03 6.8 28 0 1600.6 107.62 407.04 ⑤2 -32.83 1.8 55 0 0.7 65.281 472.3 158.256 根据计算，钢管桩底应深入⑤2层，深入长度l5为：

l52*(618407.04158.256)1.45m

3.14*0.6*0.7*55因此钢管桩桩底高程：-32.83-1.45=-34.28m。

5.5、钢管桩稳定性检算

选用Φ600*10mm螺旋钢管，钢管间用“【16a”槽钢做横向连接。 5.5.1、钢管桩自由长度计算

钢管桩顶最大高程为：3.45m，河床高程-1.93m，钢管桩自由长度按3.45-(-1.93)=5.38m计。 5.5.2、荷载计算

钢管桩承受轴力采用5..3条最大支反力Fmax618kN作为轴力检算。 5.5.3、稳定性检算（承载力检算）

自由长度l0=5380mm，钢管回转半径i=209mm，则长细比：

l0538026 i209查稳定性系数得0.97

N61810334MPa188MPa，合格。 稳定性检算：A0.97185265.6、钢护筒及钻孔桩施工

钢护筒采用厚度10mm钢板卷制，护筒直径1800mm（需振动下层，考虑

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到定位及下沉误差，每边比桩基半径大300mm），为防止钻进和灌注过程中“穿孔”，护筒打入②2-2层以下1.0m，即护筒底高程为-4.03m，护筒顶与平台顶相平，即顶高程为4.07m，因此护筒长度为4.07-（-4.03）=8.1m，取8m整。护筒顶面以下500mm处用Φ325*7.5mm钢管两两联通，便于将相邻护筒作为泥浆沉淀池和循环池。

6、计算结果汇总表

构件计算结果汇总表

计算结果 构件名称/规格 应力(Mpa) 大小 δ10mm钢面板 “工16”横梁 “3工45a”纵梁 129 110 171 容许值 188 188 188 挠度(mm) 大小 0.85 3.3 15 容许值 L/400 L/400 L/400 反力(kN) 大小 / 36.4 618 容许值 / / / 附注：

1、钢管桩稳定性σ=34Mpa；

中铁XX集团第二工程有限公司XX轨道GTJ1110项目经理部 第21页 共 22 页