杭州湾自然条件复杂，风大、浪高、潮差大、流速急，给杭州湾跨海大桥施工带来了很大难度。承台围堰结构的选择和设计是承台施工的关键。经过开工前的长期考察和论证，Ⅸ-B合同段承台围堰决定选用钢板桩围堰。
一、钢板桩围堰型式：
采用圆形钢板桩围堰，具体技术参数见下表。
钢板桩围堰参数表 墩 号 桥墩数量（个） 使用钢板桩长度（m） 承台直径（m） 承台底高程（m） 海床面标高（m） 土方开挖深度（m） 围堰顶标高（m） 顶部围囹标高（m） 底部围囹标高（m） 围堰内直径（m） F169#～F189#、F 194# 22 12 φ8.50 -1.00 +0.50～+1.90 2.30～3.70 +5.10 +3.60～+4.10 +0.60～+1.90 10.595 围堰施工时，计划配置12m长钢板桩围堰8套来完成F169#～F189#、F194#共22个桥墩的承台及墩身施工，施工顺序自F194#墩向F169#墩由南向北推进。鉴于在海中插打钢板桩围堰没有太多的经验可借鉴，因此我项目部决定：先期从F194#、F189#～F169# 区段开始设计施工，总结经验，为以后深水区施工
奠定基础。
二、钢板桩围堰设计：
根据施工的先后顺序，我们此次钢板桩围堰方案主要针对F169#～F189#、F194#墩承台直径为φ8.5m的围堰进行设计和检算。待施工积累一定的经验后再报一次F168#～F121# 及F120#～F69# 区段的钢板桩围堰施工方案和检算报告。
1、围堰尺寸选择
（1）围堰顶标高确定：
H=10年-遇最高潮位+浪高+预留高度
H=4.6+0.40+0.1=+5.10m
（2）单根钢板桩长度确定：
L= 堰顶标高-海床面标高+冲刷深度+嵌入深度
L=+5.10-(+0.50～+1.90)+3.00+3.00 =10.60～9.20m
钢板桩长度 L设计为12 m
（3）钢板桩围堰内直径确定:
钢板桩围堰直径受承台直径和安装、拆卸承台模板时的作业面控制，因此在F194#、F189#～F169# 区段内，通过计算及现场实际施工情况，确定用86根钢板桩。
Φ=承台直径+摸板厚度+内导向环（钢围囹）宽度+施工作业面宽度
Φ=8.50+0.106×2+0.30×2+0.60×2=10.512m
取围堰内直径Φ为10.595m（86根钢板桩）
2、定位支撑导向环（钢围囹）材料确定
经过结构计算，钢板桩围堰导向环采用[25a槽钢做底部支撑，用Φ8钢筋与支撑焊牢卡住围囹，当围囹受到大于1.0t剪力时Φ8钢筋与[25a槽钢支撑受剪切破坏分与围囹开，则外力作用对桩基不会造成破坏。竖向设两道导向环即围囹，围囹间距3.0 m，特殊情况下上下围囹之间间距可调整至2.20m。详见钢板桩围堰结构图。
三、钢板桩围堰施工
1、钢板桩围堰施工工艺流程
详见钢板桩围堰施工工艺框图。
2、钢板桩围堰施工方法及要点
（1）钢板桩平直度和锁口吻合检查
在加工场地设置专用检查平台，用电动绞车牵引3米长标准钢板桩进行垂直度和锁口吻合检查，凡牵引阻力大于5KN的钢板桩均进行外形校正和锁口整修；本工程周转使用的钢板桩必须经校正后再使用。
（2）定位支撑、围囹制作安装
定位内支撑、围囹的加工制作安装，对钢板桩围堰的垂直插打及整体稳定起重要作用，必须准确稳固。围囹等分为4节，委托镇海天力石化冶金设备厂加工制
作，运至施工现场拼接安装 。围囹直径制作及现场拼接允许偏差均不大于10mm，施工误差不能累加；两道围囹安装时竖向要求必须同心，平面必须水平，其中心及水平安装允许偏差不大于10mm。
（3）F169#～F189#、F194# 区段内的钢板桩围堰由86根钢板桩组成，围堰内直径为10.595m。
（4）第一根定位钢板桩插打时，必须将钢板桩位置固定垂直后在进行插打。在插打过程中，认真检查其垂直度，随时纠偏，无法纠正时拔出重新插打。第一根定位钢板桩插打合格后，在上下两道围囹上焊钢短梁将定位钢板桩一侧卡牢，再在另一侧插打钢板桩，依照同样的办法在第一根钢板桩两侧对称插打。
（5）其余钢板桩插打时每3根为1组，利用KATO1250-7挖掘机配专用液压振动桩锤进行插打。在施工中要求钢板桩插打垂直，分散偏差，有偏即纠，调整合拢。
（6）如果合拢时尺寸偏差大，则调整钢板桩的垂直度，采用异型钢板桩进行插打合拢。
（7）潮汐有两个流向的水流阻力，因此钢板桩插打方向从侧面开始向
上、下游分别插打，在另一侧插打合拢，然后逐步分次振打至+5.10m，插打
顺序见《钢板桩插打顺序示意图》，尽量在退潮后插打水流方向处的钢板桩。钢板桩插打前在锁口内涂黄油、填塞锯末等混合物用来止水；组拼钢板桩时，用油灰和棉花捻缝，以防漏水。
（8）保证钢板桩围堰不漏水的措施是跟踪测量、加强控制、随时纠偏，
保证钢板桩围堰外形尺寸的准确。每一根钢板桩在插打锁口连接的另一侧锁口底部焊好堵头板，防止锁口内止水材料被挤走，造成钢板桩围堰漏水。
插打采用KATO1250-7挖掘机配专用液压振动桩锤进行插打，插打时在桩头处加焊钢板，以保护钢板桩头。围堰合拢后，
状况，采取安装分水板及堆码砂袋的措施来减少潮水对围堰外测的冲刷，确保围堰施工的安全。
插打时用φ18钢筋环向间隔4m做一个吊钩，用钢丝绳将围囹与钢板桩顶部吊挂连接，随着钢板桩的打入，调整钢丝绳
后环向间隔2m用钢筋或型钢将围囹与钢板桩焊接牢固，以保证钢板桩与钢围囹之间的整体稳定性。
围堰内的基坑土方开挖
、F194#承台底标高为-1.0m。围堰内基坑土方开挖深度2.3m～3.7m。基坑开挖时要避开大潮及7级以上大风天气，开挖
后再将围堰内的周边土均匀下挖，周边在下挖过程中高度差不能超过20cm，开挖时避免扰动围堰外土层；基坑内挖出的
以外；在水源充足的前提下可优先采用高压水枪配砂石泵进行开挖。
拔除钢板桩，在钢板桩与封底混凝土接触面处涂刷沥青漆隔离层；沥青漆隔离层在钢板桩插打前或封底混凝土浇筑前涂
.0m之间。
底砼
砼，厚度0.8m。F169#～F189#、194#共22个桥墩承台的围堰全部利用在低潮位时，按陆上“干封法”完成封底混凝土
强剂，提高砼早期强度，以尽早抵抗涨潮时水压力，在封底砼浇完后，将砼表面用塑料布覆盖，待涨潮时向围堰内注入
。
板桩定位支撑
设计强度的50%时拆除围囹定位支撑，然后割除钢护筒，此时钢板桩仅与围囹连接。
板桩
计强度的75%时拆除钢板桩围堰。拆除钢板桩利用50T履带吊配置专用液压振动桩锤进行拔桩，自合拢口处开始依次进
振打钢板桩，使其与封底混凝土分开，再将钢板桩拔出。
堰施工注意事项
过程可以看到，施工过程中水位的变化对围堰结构受力影响十分大，因此施工过程中应密切注意水位和潮水位的变化，
，及时向围堰内补水，保持围堰内、外水头高差不超过5.3m。
过程中，密切观察冲涮深度，及时在围堰外侧堆码砂袋，防止冲涮；另外在潮水流动方向设分水板减少水流冲击力，确
的稳定和安全。
顶插打至标高+5.1m时的平面高程偏差不得大于10cm。在插打过程中，随时检查其平面位置是否正确，桩身是否垂直，
新插打。
拔除前向围堰内灌水，使堰内水位高于围堰外水位1.0～1.5m。拔桩时从下游开始拔除钢板桩，拔钢板桩时先开振动锤，
出钢板桩 。
事项：
吊钢板桩时，必须用钢丝绳吊住钢板桩做二次保护，防止因液压锤故障至使钢板桩脱落；
工前必须做好振动锤与履带吊连接时保护脱落的安全措施，经验收合格后方可使用；
过程中严禁人员站在距振锤3m范围内，并指定专人进行指挥钢板桩的吊装、插打；
员必须穿好救生衣、戴好安全帽，按要求系好安全带；
修机具，保证机具的良好率；
施工现场嬉笑打闹、严禁酒后进入施工现场；
现场负责人、技术人员、安全员必须在现场跟班作业；
现场负责人、技术人员、安全员必须在现场跟班作业；
如遇台风或强潮时停止施工，机具停放好，且人员及时撤回驻地。
措施
有关环境保护法律、法规；
工进行环保方面的教育，提高职工环保意识和能力；
设备的油污染和挖泥过程中的泥污染，保持施工平台的清洁，对已污
时进行擦洗。
堰施工进度计划：
施工进度计划横道图。
工进度计划横道图 进度计划（有效工作日） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 量 工日 1 1 3 0.5 - 1.5 1 2.5 0.5 30 3 45 60 45×1.33 检查
、拔除钢板桩
水 养 护 施 工 养 护 施 工
、清基
抽 水
模板
钢护筒
的支撑
砼、灌水、养护
土、抽水
、运 输
组插打
检 修
撑及围囹
工 放 样
拢插打
位桩插打
堰 施 工 流 程 图
钢板桩围堰结构安全检算
1·基本情况
根据设计资料，基本情况如下：
施工时最高水位高程：4.5米。
水流流速：根据提供的资料，涨潮时最大流速为3.02m/s。
浪高：0.6米，波长根据以往资料假定为12米。
风压：按30年重现期设计，10米高度处基本风压为0.55KN/m2。
土质：亚砂土
土的粘着力：2吨/平方米
土的内摩擦角：110
土的容重：平均约1.8吨/立方米
土的孔隙量：平均约n=50%
土的颗粒比重，2.72
2·荷载计算
2·1静水压力计算
最大施工水位差：
施工水位高程－开挖底面高程＝4.5－（－1.8）＝6.3米
静水压力如下：
q: 单位面积上的静水压力（KN/m2）；
水的容重（KN/m3）；
h: 水深（m）。
故承受的最大的静水压力为：
q=10
6.3=63kN/m2
2·2流水压力计算
作用在围堰的动水压力为水流动时对围堰产生的流水压力，根据桥梁规范其计算公式为：
（KN）
式中
——水的容重（KN/m3）；
v——设计流速(m/s)；
A——阻水面积(m2)；
g——重力加速度9.81(m/s2)；
K——形状系数。
流水压力全力的着力点，假定在设计水位线以下1/3水深处。则在钢板桩上作用的单位宽度面积上的动水压力可按下式计算：
所以其值为：
=23.4kN
流水压力的值在计算时，应注意加载的位置和方向。
2·3风荷载
风压按下式计算：W=K1K2K3K4W0(Pa)
式中
W0——基本风压值（Pa），根据资料取0.55KN/m2；
K1——系数，采用0.85；
K2——风载体型系数，取1.0；
K3——风压高度变化系数，取1.0；
K4——地形、地理条件系数，海面处取1.4。
故w=0.85 1
1
1.4
0.55=0.655KN/m2
由于风荷载不与波浪冲击力组合，其值较小，其对钢板桩围堰的强度计算影响较小，故可不考虑它。
2·4波浪冲击力
水中围堰的波浪冲击力可按孤立建筑物上的波浪力计算公式来计算。由资料知H/L=0.05，h/L=6.3/30=0.21，为进行波。
因为D/L=9.8/(20×0.6)=0.81，属于大尺度墩柱；波浪冲击力可按进行波对大尺度墩柱的作用力的计算公式进行计算。
水面以下Z处单位高度圆柱体上的最大波压力：(吨/米)
式中：
fa: 系数，查表得：1.2
h: 水深，6.3米
L：波长，取20倍的波高，12米
H：波高，取0.6米
D：围堰直径，取10米
经计算得波浪冲击力的分布集度如表2。
表2 波浪冲击力的分布集度（单位：吨/米） 水深(米) 波压(吨/米)
=8.74吨
合力作用点在静水面以下的位置为：
0 4.59 1 2.73 2 1.63 3 0.98 4 0.62 5 0.42 6 0.34 最大总波压力：
=2.08米
(查表得fb=2.4)
2·5 荷载组合
在计算时应根据施工的实际情况取相应的荷载进行组合。
3．钢板桩围堰的施工阶段
在钢板桩围堰设计时，仅对完成时的状态进行强度计算是不够的，应对各施工阶段进行计算。钢板桩围堰施工时，先利用工作平台在墩位钢护筒上设牛腿，安装定位围囹，然后再打入钢板桩，安装各层顶撑及竖撑，进行基底开挖到封底混凝土底标高，灌注封底混凝土，达到规定强度后，抽水，进行承台施工。施工阶段具体划分如下：
图1 深水处钢板桩围堰 图2 岸边浅水处钢板桩围堰
(1) 安装上部支撑及竖撑
(2) 打入钢板桩
(3) 开挖到封底混凝土底标高或吸泥到设计标高
(4) 灌注封底混凝土，根据目前观测的实际施工水位，可采用干封，即在退潮时封混凝土，由于退潮后，各墩位处基本无水，可干封，封完混凝土后，涨潮时可向堰内灌水，以平衡内外水压。
(5) 在封底混凝土达到强度后，抽水，然后进行承台施工。
根据施工阶段划分，对钢板桩围堰，应验算开挖到封底混凝土标高后，未灌注封底混凝土时，退潮后在土压力等荷载作用下的稳定性，和验算在最大抽水状态时围堰的受力是否安全及其稳定性。
4·深水处钢板桩围堰验算
(1) 未灌注封底混凝土时，钢板桩围堰的检算
A．静水压力
在未灌注封底混凝土时，作用于钢板桩的静水压力内外是平衡的，因此计算时不考虑。
B．流水压力
如前所述，进行计算，压力如图示
C．波浪冲击力计算
如前所述，已进行总的波浪冲击力的计算，但前述数值为总的波浪冲击力，分配到单位宽度上的力应除以围堰的总宽。
流水压力计算图示 波浪冲击力计算图示
因波浪冲击力和流水压力的作用点仅相差2厘米，为简化计算，取两者作用点位置相同，均为离第一根内撑120厘米，数值上可将两者叠加。
D．土压力计算
根据朗金理论，钢板桩外侧的主动土压力和内侧的被动土压力的计算公式分别如下：
q: 地面均布载，当为透水土时，取0；
：土的容重，取1.8吨/立方米，但应注意水中土的容重变化；
z: 土的深度；
：土的内摩擦角，取110
c: 土体的内聚力，取2吨/平方米，对主动土压力偏于安全取0
土压力的计算结果见表3。计算图示如下，应注意在计算图示中，土压力的方向是和水压力的方
向是相反的。
表3 土压力的计算结果 土深z（m） 0 1 2 3 4 5 6 7 8 C土的内聚力水中土的容内摩擦（t/m2） 重 角 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 11 11 11 11 11 11 11 11 11 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Pa主动土压力 (t/m2) 0.00 0.54 1.09 1.63 2.17 2.72 3.26 3.81 4.35 Pp被动土压力(t/m2) 4.85 6.02 7.20 8.38 9.56 10.73 11.91 13.09 14.27
E．嵌入深度验算
对第一层顶撑处求矩：
流水压力产生的力矩为：Mlw=23.4
1.2=28.1kN.m
波浪冲击力产生的力矩为：Mb=8.74
1.2=10.5 kN.m
主动土压力产生的力矩为：Mz=0.5
32.6
5.9
10.04=965.5 kN.m
被动土压力产生的力矩为：Mt=48.5
5.1 9.45＋0.5
（107.3－48.5） 5.1
10.3=3881.8 kN.m
K=Mt/(Mlw+Mb+Mz)=3881.8/(965.5+28.1+10.5)=3.8
安全！
冲涮3米后，由于堰内的土不能冲涮，因此，堰内土高于堰外土，土压力的性质发生改变，此时堰内土压力为主动土压力，堰外为被动土压力，土压力分布如下：
对第一层顶撑处求矩：
流水压力产生的力矩为：Mlw=23.4
1.2=28.1kN.m
波浪冲击力产生的力矩为：Mb=8.74
1.2=10.5 kN.m
此时力矩的方向与被动土压力产生的力矩的方向一致。
主动土压力产生的力矩为：Mz=0.5
27.5 5.1
8.8=617.1 kN.m
被动土压力产生的力矩为：Mt=48.5 2.9
9.05＋0.5
（82.6－48.5） 2.9
9.5=1742.6kN.m
K=Mt/(Mlw+Mb+Mz)=1742.6/(617.1－28.1－10.5)=3.0
安全！
F．钢板桩的计算
此时由于内外静水压力相同，板桩受力很小，可不检算。
G．上部支撑计算
可不检算
(2) 最大抽水状态时的检算
A．静水压力
在最大抽水状态时，由于是透水土，因此在封底混凝土底面内外水压是相等的，故作用于钢板桩的水压力如图所示。
B．流水压力
如前所述，进行计算，压力如前图示
C．波浪冲击力计算
如前所述，进行计算，
D．土压力计算
E．嵌入深度验算
对第一层顶撑处求矩：
静水压力产生的力矩为：
Mj=0.5
（63－9）
5.4
5.4
2/3＋9 5.4
2.7=656.1kN.m
流水压力产生的力矩为：Mlw=23.4 1.2=28.1kN.m
波浪冲击力产生的力矩为：Mb=8.74
1.2=10.5 kN.m
主动土压力产生的力矩为：Mz=0.5 32.6
5.9
10.04=965.5 kN.m
被动土压力产生的力矩为：Mt=48.5
5.1 9.45＋0.5
（107.3－48.5）
5.1
10.3=3881.8 kN.m
K=Mt/(Mlw+Mb+Mz)=3881.8/(965.5+656.1＋28.1+10.5)=2.3
结构安全。
冲涮3米后，此时由于封底混凝土已达到规定的强度，受力状态比未封底时要好，因此，可不检算。
F．钢板桩的计算
将钢板桩作为在各层顶撑和地基上的连续梁来计算其弯矩。确定钢板桩在地基中的支点的位置时，由于是在封底混凝土达到规定的强度要求后进行抽水，故认为封底混凝土可给钢板桩一个良好的
支撑，取封底混凝土的顶面处加上支撑（按两种情况计算：一种为固定端，一种为简支）。钢板桩长度取6.0米，从第一道支撑（＋4.5）到封底混凝土中间高度（－1.5）。
表1 常用槽型钢板桩技术规格及计算数据表 断面尺寸型号 （mm） b 槽型h l 重 量 每米宽板桩截面模量（cm3） N/m N/m2 每米宽板桩容许弯矩（kN.m） 297
400 180 14.8 740 1850 2200 IV
1）：下端按简支计算
把静水压力，流水压力和波浪冲击力分别施加，受力图示如下（单位为kN, m）：
荷载及约束简图
桩身弯矩图
桩身剪力图
可得钢板桩上的最大弯矩为：46.3kN.m,最大剪力为：77.4kN。与表中所列数值比较知钢板桩是安全的！
支反力为：30.6kN, 147.8kN, 33.6kN
2）下端按固定端计算
可得钢板桩上的最大弯矩为：45.4kN.m,最大剪力为：77.2kN。与表中所列数值比较知钢板桩是安全的！
支反力为：30.9kN, 144.8kN, 36.4kN，另外在下端还有一个弯矩值为：4.98kN.m。
荷载及约束简图桩身弯矩图
桩身剪力图
G．上部支撑计算
根据钢板桩计算的结果，最大支反力大小为：147.8kN，第二道框架受力最大，此值为每米宽板桩的反力，取环向框架进行分析，框架采用2[25，两肢距离30厘米（外到外），用缀条（L50
5）连接，间距为49.7厘米。建立的模型如下：
轴力为812.7kN，由于钢板桩与内支承要焊接在一起，可不考虑内支承的失稳。应力达到116.4MPa，位移最大为5.8毫米（考虑到结构是对称的，而且计算模型施加约束时不对称，故实际位移应在3毫米左右）。
5．岸边浅水处钢板桩围堰计算
A．静水压力
在两种工况中，第一种封底前最大开挖状态中，因采用在退潮后再浇注封底混凝土，故静力压力不计。在最大抽水状态时，因为是透水土，故假定在封底混凝土底面标高处，内外水压相等，故仍采用前面的静水压力分布图式。
B．流水压力和波浪冲击力计算偏于安全仍按前面的计算数值。
C．土压力计算
根据朗金理论，钢板桩外侧的主动土压力和内侧的被动土压力的计算公式分别如下：
q: 地面均布载，当为透水土时，取0；
：土的容重，取1.8吨/立方米，但应注意水中土的容重变化；
z: 土的深度；
：土的内摩擦角，取110
c: 土体的内聚力，取2吨/平方米
在计算时偏于安全，主动土压力不考虑土的内聚力的影响，即取C＝0
土压力的分布如下表： 土深z 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
外 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 c 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 内 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 Pa 0.00 0.54 1.09 1.63 2.17 2.72 3.26 3.81 4.35 4.89 Pp 4.85 6.02 7.20 8.38 9.56 10.73 11.91 13.09 14.27 15.44
土压力的分布如下（注意土压力的方向）：
1)封底前最大开挖状态检算
嵌入深度验算
对第一层顶撑处求矩：
流水压力和波浪冲击力产生的力矩为：
Mb=32.1
1.2=38.5 kN.m
主动土压力产生的力矩为：
Mt=48.9
8.8
7.56/2＝1626.6 kN.m
被动土压力产生的弯矩为：
Mb=48.5
5.1
7.95＋（154.4－48.5）
5.1
8.8/2=4342.8kN.m
K=
可认为安全!
此时由于不抽水，钢板桩桩身强度不用检算。
2）封底混凝土达到强度后最大抽水状态检算
抽水后围堰计算图式如下：
嵌入深度验算，此时由于封底混凝土已达到规定的强度，可认为其能提供一个良好的支撑点，在保证围堰整体稳定性的前提下，嵌入深度可不用检算。
钢板桩的计算
将钢板桩作为在各层顶撑和地基上的连续梁来计算其弯矩。对于在地基中的支点的位置在混凝土强度达到规定的要求后，可取封底混凝土的顶面。
把静水压力，流水压力和波浪冲击力分别施加，土压力仅考虑在桩身计算长度范围内主动土压力，从海床面开始至封底混凝土顶面，其值从0变化到16.3kN/m。其在ANSYS中的计算图式为：（底部为固定端时）
可得钢板桩上的最大弯矩为：47.5kN.m,最大剪力为：81.4kN。与表中所列数值比较知钢板桩是安全的！
底部为简支时：
最大弯矩为：49.5.0kN.m，最大剪力为：－83.0kN。
支反力为：30.2kN,164.9kN,47.2kN。
上部支撑计算
根据钢板桩计算的结果，支反力为：30.2kN,164.9kN,47.2kN。
根据前面的计算，可知取2[25时，应力大小为：127MPa，结构安全的。
6．管涌（流沙）验算：
管涌是土的一种渗流破坏现象，地下水在土体内渗透，渗透水头压力沿水流方向以体积力作用于土体，其大小等于i
(i为水力梯度)，在基坑开挖过程中，周围高水位的地下水向基坑内渗透．当基坑底面以下的土体所承受的渗透水头压力(向上方向)大于土体的水中重度时，土体就会向上移动。
涌沙及其破坏计算模式
根据试验表明，流砂现象首先发生在离坑壁大约等于板桩深度一半的范围内，由于板桩是临时结
构，为简化计算，可近似地取最短路径。管涌破坏计算图式如上图所示。
管涌的验算方法都是建立在下述极限平衡的公式上，即在基坑底部(严格说是渗流出口处)，
具体处理方法有多种，这里用太沙基法进行检算。
抗管涌破坏稳定性的安全系数为
Ks=W/U
式中：W为土的净重，W＝
γ‘：为砂的水中容重；
U为围堰底部向上的渗透压力，U＝γwhaD2/2；
ha为围堰底部向上的平均渗透水头，一般取（偏于安全）hs=hw/2；
hw为到封底混凝土底面标高处的水头差，取6.3米；
在实际施工时，利用退潮时，围堰地面有6个小时左右能完全露出地面，此时hw比6.3米小得多。封底混凝土施工时采用干封，封完后可回灌水至堰内。施工承台抽水时，封底混凝土已达到强度，不但可增加一个压力（混凝土的重量在上述计算中并没有考虑），而且可抵抗一定的向上的水头压力，故在抗流沙方面是安全的！
7．水下封底混凝土厚度的确定
封底之后，要从基坑内排干水。这时基底面上受到向上作用水压力Pw(图1)。封底混凝上在Pw作用下，有如周边支承的板，其最小厚度x应能保证混凝土板有足够的强度。同时，板桩同封底混凝土组成一个浮筒，该浮简的在自重作用下应能保证不被浮起。在封底混凝土的隔离体上作用的外力有：底面处的浮力、封底
混凝土自重以及封底混凝土与钢板桩接触面上的粘着力和摩擦力。因封底混凝土在地面以下不深，且为透水砂类土，可近似只考虑水压力，而忽略土压力。其静力平衡方程式为：
式中：F——封底混凝土面积(m2)；考虑钢板桩外径为11.8米
c——混凝土容重(kN／m3)；取20kN/m3
u——封底混凝土周长(m)；
h——抽水深度(m)；根据实际情况取h=6m
——水下混凝土与钢板桩间的单位粘着力(MPa)
w——水的容重(kN／m3)。取10kN/m3
F=3.14×5.92－4×3.14×0.852＝100.22m2
u=3.14×1.7×4＋11.8×3.14=58.4m
=15t/m2=150kN/m2
可近似求出封底混凝土厚度为：0.65m
故封底混凝土厚度取0.8米。
钢板桩围堰计算图示
8．水下封底混凝土板强度检算
在最大抽水状态，还必须验算封底混凝土的强度。检算时可取桩护筒间的单位宽度的混凝土梁，偏于安全地简化为简支梁计算，根据桩位的布置，简支梁的跨度为3.22米，梁高为0.8米，作用的荷载大小为60KN/m的均布荷载，则跨中最大弯矩为：
所以混凝土中的拉应力为：
若采用有限元程序，把封底混凝土按板单元计算，其应力大小为：1.55MPa。但从应力云图上可以看到，只是在约束处小部分地方存在比较大的应力，
有限元模型单元划分及约束情况
应力云图
若采用C20混凝土封底，在强度充分发展的情况下其抗拉容许应力为：2.5MPa，但要考虑封底混凝
土的抗拉容许应力会降低很多，在适当保证超过封底混凝土质量的情况下，认为封底混凝土是安全的。
9．钢板桩围堰施工注意事项：
1）计算时以能退潮干封为前提，在封底混凝土没达到规定的强度时，围堰不能承受过大的内外水头差。
从计算过程可以看到，施工过程中水位的变化对围堰结构受力影响十分巨大，因此施工过程中应密切注意水位和潮水位的变化，当超过规定的数值时，应及时向围堰内补水，保持水头高差不超过设计值。
2）插打钢板桩时必须备有可靠的导向设备，以保证钢板桩的垂直沉入。一般先将全部钢板桩逐根或逐组插打到稳定深度，然后依次打入至设计深度。插打的顺序按施工组织设计进行，一般自上游分两头插向下游合拢。插打前在锁口内涂以黄油、锯末等混合物，组拼桩时，用袖灰和棉花捻缝，以防漏水
3）钢板桩项达到设计标高时的平面位置偏差，在水上打桩时不得大于20cm，在陆地打桩时不得大于10cm。在插打过程中，应随时检查其平面位置是否正确，桩身是否垂直，发现倾斜应立即纠正或拨起重插。
4）钢扳桩可用锤击、振动或辅以射水等方法下沉。锤击时宜使用桩帽，以分布冲击力和保护桩头。在插打钢板桩时，如起吊设备高度不够，允许改变吊点位置，但吊点位置不得低于桩顶以下1／3桩的长度。围堰将合拢时，宜经常观测四周的冲淤状况，必要时应采取措施，预防上游冲空、涌水或下游淤积，影响施工安全和进度。
5）桥梁墩台施工完毕后，可用千斤顶、振动法及双动汽锤倒打等方法，将钢板桩拨出。拔除前应向围堰内灌水，使堰内水位高于堰外水位1.0-1.5m。拔桩时从下游附近易于拔除的一根或一组钢板桩开始，并先锤击几次或射水稍予松动后再上拔。
K80+135~K81+385（F194#～F169#）区段
钢板桩围堰补充计算
在K80+135~K81+385（F194#～F169#）范围内的钢板桩围堰, 由于地面高程较高, 内围囹高度分别调整为: +4.1m和地面处高程, 现对地面高程为+1.9米时的结构进行检算。由于板桩入土深度已在前面检算过，这里仅对桩身强度及围囹结构的强度进行检算。
一、地面高程为+1.9米时桩身强度检算
检算时分两种工况：一是最大开挖状态还未封底时，另一种是封底混凝土达到规定的强度后。
1． 最大开挖状态
最大开挖状态时，作用在板桩上的荷载为外侧的主动土压力，内侧的被动土压力，由于采用水下开挖，内外静水压力平衡，静水压力不计，但应考虑流水压力和波浪力。
土压力计算如下(偏于安全计算时主动土压力取容重1.8t，被动土压力取0.8t) 土深z（m） 0 1 2 3 4 5 C土的内聚力水中土的容内摩擦（t/m2） 重 角 1.8 1.8 1.8 1.8 1.8 1.8 11 11 11 11 11 11 2 2 2 2 2 2 Pa主动土压力 (t/m2) 0.00 1.22 2.45 3.67 4.88 6.12 Pp被动土压力(t/m2) 4.85 6.02 7.20 8.38 9.56 10.73 6 7 8
1.8 1.8 1.8 11 11 11 2 2 2 7.34 8.57 9.79 11.91 13.09 14.27 其数值及分布如下：
流水压力和波浪力的值仍偏安全取值如下：
此时钢板桩计算取支承在围囹和地基中的连续梁计算，其在基础的支承点取入土深度的一半，则梁为两跨连续梁，计算时偏于安全，忽略被动主压力，则计算图示如下：
用ANSYS建模计算，结果如下：
由计算结果知，桩身最大弯矩为141.4kN.m, 最大剪力为：138.6kN。板桩安全。
支反力大小为：-45.6，178.7，138.2kN，围囹的应力为140.1Mpa,考虑到检算时，忽略了另外一侧的被动土压力，实际的应力会比计算小。但施工时必须把围囹与钢板桩焊接以防失隐,确保结构受力安全。
2．最大抽水状态
将钢板桩作为在各层顶撑和地基上的连续梁来计算其弯矩。确定钢板桩在地基中的支点的位置时，由于是在封底混凝土达到规定的强度要求后进行抽水，故认为封底混凝土可给钢板桩一个良好的支撑，取封底混凝土的顶面处加上支撑（按两种情况计算：一种为固定端，一种为简支）。钢板桩长度取6.6米，从＋5.1处到封底混凝土中间高度（－1.5）。其中从+5.1到+4.1处为悬臂端. 作用的荷载有静水压力, 流水压力和波浪力, 外侧主动土压力.
底部铰结时, 结构的计算图示及内力如下:最大弯矩为51.6kN.m, 最大剪力为: 87.6kN, 支反力为: 17.4, 138.6, 86.3kN, 围囹应力为108.8MPa.
底部固结时, 计算图示及内力图如下:
最大弯矩为58.1kN.m, 最大剪力为: 108.9kN, 支反力依次为: 24.4, 108.9, 108.9kN.
围囹内力为: 85.2MPa, 结构安全.
表1 常用槽型钢板桩技术规格及计算数据表 断面尺寸型号 （mm） b 槽型IV
经检算, 若把30吨的水平力直接传到一个基桩上, 会产生过大的弯矩, 故对实施方案进行了调整, 围囹不与支撑焊接, 支撑只起到牛腿的作用。为固定围囹, 在支撑上焊竖向φ10的钢筋, 其承受水平剪力超过1吨时, 则被剪断, 传到基桩上的水平力控制在1吨以内, 以保证基桩的安全。具体结构形式见方案附图。
h l 重 量 每米宽板桩截面模量（cm3） N/m N/m2 每米宽板桩容许弯矩（kN.m）
400 180 14.8 740 1850 2200 297 二、关于桩基横向承载能力的计算说明
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