1、 工程概况
浙江舟山市六横岛位于舟山群岛的南部海域， 在虾峙门国际航道 的西南侧，是舟山市的第三大岛，为舟山市重点扶持的三大岛之一， 占地约 106。8 平方公里。厂址区域四周由穿山半岛和舟山群岛所环 抱，形成一个近封闭水域。本工程位于厂内八号、九号码头之间。
工程范围:
1. 船台二座： 船台长 250m，宽 45m，水下段长 60m，滑道坡度 1： 20，滑道底标高 -3 。00m，顶标高 12。40m；
2. 陆域独立吊车道 : 600T 龙门起重机轨道一组： 2x437m; 150T 门机轨道三组： 6x303m;
3. 直立驳岸约 230m。
为了确保船台及驳岸的干地施工， 须在外海侧顺堤设围堰， 从而 确保工程进度。 本工程工作量大， 施工时间相对较紧， 施工工期：2008 年 1 月 1 日~6 月 30 日，共 6 个月。
2、 自然条件 2.1 水文资料
设计水位 :
设计高水位： 2.14m
设计低水位： -2.60m 下水水位： 1.50m
2.2 地质资料
场地内地质构造活动较稳定，未见新构造运动及活动断裂，不存 在液化土层，故属基本稳定区。根据工程地质勘察报告，场地地层自 上而下分为：① 1 层杂色填土，为新近人工回填而成；① 2 层淤泥、② 1 层灰色淤泥质粉质粘土、 ④层粘土为软弱场地土； ③1 层暗绿～灰黄色 粉质粘土、⑤ 1 浅黄～灰绿色粉质粘土及⑤ 2 层粉质粘土夹砂砾、碎石 为中硬场地土，⑥层强风化晶屑凝灰岩、⑦层中等风化晶屑凝灰岩为 坚硬场地土。
由于拟建场地 20.0m 深度范围内无饱和砂性土及粉土存在，本场 地为不液化场地。场地内分布有较厚的软弱土。该区域由于拟建场地 周围无污染源存在，对钢结构具中等腐蚀性。
本次设计钢板桩插入② 1 层灰色淤泥质粉质粘土土层中， 淤泥质粉 质粘土的物力力学性质指标为：含水率
3
42.6%，比重 2.74，重度
，固快粘聚力 13.34kPa、内摩察角 12.5。
17.4kN/m
其余参数详见地质勘探报告。
3、围堰方案比选
围堰是用于围护水工建筑施工场地的临时挡水建筑物。 有不同于一般建筑物的施工和运行特点。
围堰具
其合理的结构应是断面简
既不可
单、构筑和拆除方便，满足稳定、防冲蚀、防渗漏的要求。 以永久建筑物对待，又不可掉以轻心、马虎从事。
根据场地现有情况，本次设计比选两种围堰方案。方案 A：土石
坝围堰：利用当地现有材料作为主要筑填材料； 方案 B：钢板桩围堰： 采用拉森钢板桩作为围堰外壁，然后填充粘土。
方案 A（土石坝围堰） 为传统的土石围堰， 可采用当地土石材料。 传统的土石围堰通常存在如下问题 : （1） 围堰一般要求快速施工， 但实际施工中往往土方量大、土堆不高、沉滑严重。而在软弱地基上 必须控制加荷速率，待地基承载力提高了，才能往上加荷，因此施工 速度较慢。（ 2）土石围堰直接在水下施工，水下抛投的堰坡受水下 自然休止角的控制，而且水下清基困难，通常直接坐落在覆盖层上， 质量往往难以保证。 (3) 围堰在工程完成后往往需要拆除。 由于大多 在水下，时常因拆除不彻底，留有根底影响码头前沿水深。
(4) 由于
受水下自然休止角的控制，堆不高，造成坡度很缓、占地面积大、方 量多，增加填筑与拆除的工作量。 (5) 在水深流速和风浪大的围堰 中，冲蚀严重、边坡不稳定。 特别是在软土地基上的围堰，加之潮 涨潮落的水位变化，造成沉移、滑坡倒塌，经常需要修补填筑。
方案B（钢板桩围堰）采用拉森钢板桩作为围堰的外壁，在离开 驳岸线适当距离后即可施打两排拉森钢板桩， 最外侧钢板桩滩地高程 也只有-2。0m。该方案具有施工速度快、建筑拆除也快、稳定性好、 防冲蚀、防渗性好的特点。
综合比较，推荐方案 B，即钢板桩围堰方案。对于施工工期比较 紧张的船台工程，该方案具有明显的时间优势。
4、钢板桩围堰设计 4.1 平面布置
钢板桩围堰平行于驳岸线布置， 考虑基坑内施工场地要求， 围堰 内侧钢板桩距离拟建驳岸线 5m，南北两端垂直转向并延伸至现有驳 岸线。形成防汛封闭。
围堰中心线长约 362m，其中顺岸围堰长 245m，南侧围堰长 36m， 北侧围堰长 81m。 4.2 结构设计
围堰采用拉森钢板桩围堰。围堰内外侧均采用Ⅳ型拉森钢板桩， 桩长 15m，桩顶标高 2.8m，桩底标高 -12.2m，桩顶设围檩，两排桩 间采用钢拉杆连接， 拉杆间距 3m。桩距 5m。围堰钢板桩间填粘性土， -0.5m 高程以下及外侧钢板桩内侧抛填袋装土，以增强围堰的抗渗能 力。钢板桩围堰完成后，在顶上加筑 0.5m 高袋装土围堰，外海侧设 浆砌块石小挡墙，墙底及内侧设防渗土工膜。堰顶高程
3.3m。这样
可以增长钢板桩的入土深度， 提高围堰的整体稳定性、 抗滑性和防渗 能力，使围堰设计更加经济合理。
围堰外侧抛填块石至 -0.5m 高程，抛石平台宽 2m，坡比 1：2。 围堰内侧抛填袋装土至 -0.5m 高程，顶宽 1m，坡比 1：1。
具体结构详见下图。
图 1 围堰结构图
5、钢板桩围堰计算 5.1 堰顶高程计算
按《堤防工程设计规范》 (GB50286—98)第 6.3.1 条，堰顶高程 应按设计洪水位或设计高潮位加堤顶超高确定 定。
Y=R+e+A
式中:Y──堤顶超高 (m)； R ──设计波浪爬高 (m)； e
──设计风壅水面高 (m), 对于海堤 , 当设计高潮位中包括
, 堤顶超高按下式确
风壅水面高度时 , 不另计；
A ──安全加高 (m)。
本工程围堰设计标准为非汛期 10 年一遇高潮位加 8 级风下限， 经计算，围堰顶高程确定为 3.3m。
5.2 外力计算
钢板桩主要受土压力（包括主动土压力和被动土压力）、水压力 和波浪力作用，还有围顶荷载 (填土和施工荷载 )。其中主动土压力： q
aA
=3.25kPa，qaB=7.53kPa，qaD =18.47kPa, q
上
aD下
=8.78kPa,q aE=42.97kPa；被动土压力：qpD上=36.96kPa, qpD下=22.23kPa, qpE=166.58kPa；水压力： qw=31.4 kPa；浪压力： qac=7.07kPa， qoc=21.98kPa，qbc=12.80kPa，qdc=12.68kPa；q=13.0 kPa。
计算简图如下：
图2 计算简图
5.3 钢板桩入土深度计算
钢板桩的外力参照图 2，确定由主动土压力、被动土压力、水压 力和浪压力对锚杆安装点的力矩 MEa、MEp、MEw 和 MEc ,钢板桩入土 深度需满足下面经验公式。
M Ea
F
M Ep M Ew
Ec
M
1.2
经计算，MEa= 3160.84kN·m/m、MEp= 10890.38kN·m/m、 MEw= 3408.82kN·m/m和 MEc = 158.46 kN·m/m,F= 1.61 ＞1.2 。 5.4 堰体宽度计算 5.4.1 抗剪稳定
抗剪稳定采用下列 Terzaghi 公式进行计算：
K 剪
2B
Ea 3M
tan
0.7
式中：M 为外力对基面的力矩， Ea 为围堰中心线上的压力， B=5.0m，内摩察角 =20° 。经计算， Ea=106.86 kN，M=175.42 kN·m，
K剪=0.74＞0.7 。
5.4.2 抗倾稳定
0.5B G B T
1.4
K 倾
M
抗倾稳定公式：
式中：M=175.42 kN·m，G为堰体每延米重， G=304.00 kN，T 为 每延米钢板桩与基土的摩阻力， T=300.00 kN，K倾=12.88＞1.4 。 5.4.3 抗滑稳定
G f
滑
抗滑稳定公式： K
2S
1.4
E
S
EW
式中：G=304.00 kN，f =tg12.5 ° =0.22，S为每钢板桩的抗剪力，
2
S=Aτ，A 为每延米钢板桩的断面积， A=46.5 cm
强度， τ=20，EW=106.86 kN，ES=0,K滑=18.04＞1.4 。 5.4.4 堤基承载力计算
，τ 为桩的极限抗剪
根据土的抗剪强度指标，按下列公式确定堤基土承载力特征值：
1
Nr r rb Nq qr d Nc cCd
0
fdh
2
f d
d
f dh
f =109.70 kPa，σmax=89.80 kPa，地基承 经计算，堤基土承载力设计值
d
载力稳定。
5.4.5 地基土管涌计算
地基土的管涌计算应满足下列公式：
l
l 2 h B
3.5
Ks
1
式中： l1 =10m，l2 =10m，B=5m， h =3.14m。经计算， Ks =7.96＞3.5 。 5.5 锚杆和钢板桩内力计算 5.5.1 锚杆内力计算
锚杆的内力采用比较符合实际情况的变位法计算。 即假定钢板桩 内、外侧板桩由于外力作用产生变位，在拉杆处的内向变位相等。计 算公式如下：
Z ( PP ) (10H
1
2
3
2
2
3
10H C 5HC P1
(2Pa
P ) /
C ) /(80HC)
3.5
水
H
P2 (2Pa P ) /
水
H
式中：P为泥面以上水压力和浪压力之和， a 为泥面以上主动土压力之和， P水
C 为泥面以上水深， H 为泥面以上桩长。
经计算，锚杆拉力为 f =310N/mm2，根据公式 N
y
22.22 kN，根据设计资料，锚杆的直径为
φ22，
fy A,可求出 fy A =117.84kN。若取安全系数为
3.0m，可求出锚杆轴向拉力设计值
1.5 ，并考虑到锚杆的间距为
N =99.98 kN。经验算，锚杆的拉力满足强度要求。
5.5.2 钢板桩内力计算
钢板桩内力计算可先确定钢板桩剪力为零的位置， 然后计算该店 的弯矩，即钢板桩的最大弯矩。
经计算，钢板桩最大弯矩为 34.75kN·m/m。 根据钢板桩的结构型式，查得钢板桩的
W=850cm
3
, [ σ] =200MPa。
按照下列公式验算：
M max W
经验算，钢板桩的内力 5.6 围堰整体稳定计算
=40.88MPa，满足强度要求。
采用瑞典圆弧法对围堰进行稳定计算， 稳定安全系数采用 《建筑 基坑支护规程》公式。
n
i 1
(W cos
i
tan
i
i
c l i )
i
K
n
W sin
i
i 1
i
经计算， K 1.42 ，围堰整体稳定符合规范要求。 6、钢板桩围堰施工 6.1 施工准备：
A、插打钢板桩前的准备工作
a 钢板桩经过装卸、运输、会出现撞伤、弯扭及锁口变形，钢板 桩在拼组前必须进行检查，剔除锁口破裂、扭曲、变形的钢板桩；剔 除钢板桩表面因焊接钢板、钢筋留下的残渣瘤。
b、在钢板桩锁口内涂抹黄油以减少插打时锁口间的摩擦和减少 钢板桩围堰的渗漏。
c 插打钢板桩的导向设备
按照施工方法，一般先打定位桩，在定位桩上安置导梁，组成框 架式的围笼作为插桩时的导向设备，因此在施打前必须制作导向架。
B 检查振动锤
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 而夹板牙齿不能有太多磨损。 6.2 插打钢板桩 6.2.1 插打第一片钢板桩
为了确保插打位置准确， 第一片钢板桩是插打的关键。 插打在导 向架上设置一个限位框架， 大小比钢板桩每边放大 1cm，插打时钢板 桩背紧靠导向架， 边插打边将浮吊钩缓慢下放。 这时在互相垂直的两 个方向用经纬仪观测，以确保钢板桩插正、插直，然后以第一根钢板 桩为基准，再向两边对称插打钢板桩。 在整个钢板桩围堰施打过程中， 开始时插一根打一根， 即将每一片钢板桩打到设计位置， 到剩下最后 5 片时，要先插后打，若合拢有误，用倒链或滑车组对拉使之合拢， 合拢后，再逐根打到设计深度。
380－420 V，
6.2.2钢板桩的插打作业步骤和技术要点
a、在钢板桩锁口内涂黄油，安置吊点，根据浮吊起重高度可在 桩顶利用拔桩孔系千斤顶， 如起重机高度不够， 可用钢丝绳在钢板桩 1/3 以上处捆扎，捆扎处应有夹板，并垫有木块，胶皮以防滑移和受 力后吊点处锁口变形。
b、 在钢板桩下端系揽风绳二根，浮吊起吊钢板桩接近垂直状 态时，利用揽风绳控制正反方向。
c、 钢板桩就位下插， 第一片钢板桩沿活动导向下插是整个围堰 的基准，要反复测量检查，使其方向垂直，位置准确，必要时可加辅 助设施，控制桩在导向内的左右位置。
d、 移动浮吊，将桩夹住后，进一步复核桩的垂直度、位置，认 可后进行插打。使钢板桩（第一片或第一组）下沉到河床设计标高， 其它钢板桩则以插打好的桩为准。对准锁口，控制好方向，利用自重 下插，当自重不能迫使下插时，可利用配重或滑车组加压。 6.3 拔桩
船台及护岸施工结束，立即拔除钢板桩。拔桩前向围堰内灌水。 拔桩时先用打拔桩机夹住钢板桩头部振动
1min～2min，使钢板桩周
围的土松动，减少土对桩的摩阻力，然后慢慢的往上振拔。拔桩时注 意桩机的负荷情况，发现上拔困难
或拔不上来时，应停止拔桩，先
振动 1min～2min 后再往下锤 0。5m～1。0m 再往上振拔， 如此反 复 既可将桩拔出来。同时观察浮吊吃水情况，逐渐加快起拔速度。
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