GB∕T 51295-2018 钢围堰工程技术标准.pdf

2.2.2作用效应及承载力：

C一 围堰结构水平位移、围堰周边建（构）筑物和地面沉 的限值； Ckd 作用标准值组合的位移、沉降等效应设计值； E 主动土压力合力； E 被动土压力合力； Fk 钢套箱围堰侧壁总摩阻力标准值； Fh 围堰结构计算宽度内的弹性支点水平反力； Fw 水浮力标准值； Fwl 流水压力标准值： Fwl 静水压力合力； Fid 动水压力、风荷载、波浪力、冰压力等可变荷载合力； G 钢围堰自重标准值： G2 围堰上部其他结构自重标准值； G 封底混凝土自重； G. 围堰底土的颗粒比重； M,l 每米宽度最大弯矩的标准值：

圆钢标准T2 钢围堰与封底混凝土的粘结力： 钢板桩及钢管桩与入土深度范围内土层的

注浆固结体的截面面积； A.一 基底净面积，应扣除钢护筒面积： A 锚杆杆体的截面面积； 围堰结构计算宽度： D一 钢管外径； h 计算工况下的围堰开挖底面至围堰顶深度； h， 封底混凝土厚度； hw一 围堰内外水头差； Lo 受压支撑构件的长度； 。 锚杆长度； 1 锚杆自由段长度； L一一最短渗流路径流线总长度； R 一重心位置到围堰背水面脚趾力矩； Rw 浮力合力重心到围堰背水面脚趾力矩； S 锚杆或支撑的水平间距； S 所有桩基钢护筒与封底混凝土接触面积； S2 钢围堰与封底混凝土接触面积； 钢板桩及钢管桩围堰入土深度范围外侧接触面积 之和； 围堰结构入土深度： t 围堰在最下道支撑以下部分的深度； t 钢管壁厚； 围堰构件在分布土抗力计算点使主体压缩的水平位 移值； 挡土构件在围堰底处的水平位移值； 围堰构件在支点处的水平位移值；

V. 基底净体积：应扣除钢护筒部分； 之 计算点距围堰顶的深度； 锚杆倾角或支撑仰角。

一锚杆倾角或支撑仰角。 一 2.2.4计算系数及其他： 围堰底与土的摩擦系数； 围堰底土的渗流水力坡度； ier.f 围堰底土体的流土临界坡度； kR 围堰结构计算宽度内弹性支点刚度系数； k 土的水平反力系数； K 安全系数； Ks0 钢套箱围堰下沉系数； K, 第i个圆弧滑动体的抗滑力矩与滑动力矩的比值； m 锚杆道数； mz 土的水平反力系数的比例系数； n 划分土条的个数； N..Ne 地基土的承载力系数； αR 支撑松弛系数； 入一 支撑不动点调整系数； Yo 围堰结构重要性系数； 业 计算系数。

2.2.4计算系数及其他：

3.0.1钢围堰腰应根据现 准》GB50153规定的设计原则，采用以概率理论为基础的机 态设计方法，按分项系数的设计表达式进行设计。

3.0.2钢围堰工程实施前应研究主体工程的设计和地形地质及 水文勘察资料，并进行必要的补充勘察和现场调查及相关资料的 收集

0.3钢围堰应满足下列功能要

1保证围堰周边建（构）筑物、地下管线、道路、堤岸的安全和 正常使用；

3.0.4钢围堰工程应根据主体工程实际情况进行专项设计，并应

2当二级、三级围堰有特殊要求而采用新型结构时，其结构设计级别可提高 一级。

0.6钢围堰设计时，水位、风、波浪重现期及设计波高累积 符合表3.0.6的规定。

表3.0.6钢围堰风、波浪及水位重现期

水位、风、波浪重现期、设计波高累积频率可结合实际工程重要性、施工工期长 短、施工具体季节、气象复杂程度、失事后果严重性进行专题论证后确定。 钢围堰原材料、构件、半成品和成品的质量应符合国家现

3.0.7钢围堰原材料、构件、半成品和成品的质量应符合国家现

行有关标准的规定，并应满足设计要求。 3.0.8 钢围堰宜采用B级以上钢材，封底混凝土强度等级不宜 低于C25。 3.0.9 钢围堰施工时应建立健全质量管理体系，制订各项施工管 理制度。

工程的设计方案和施工方案应通过专家论证，必要时应采用模型 试验验证。

4.1.1钢围堰设计应包括方案设计、结构设计与构造设计

4.1.3计算作用在围堰结构

体的位移情况和采取的施工措施等因系确定土压力计算模式，分 别按静止土压力、主动土压力、被动土压力及与围堰侧向变形条件 相应的土压力计算；计算水压力时，宜根据地下水的渗流条件和水 文条件合理确定地下水位

2对地下水位以下的黏性土、黏质粉土，可采用土压力、水压

力合算方法：此时，对正常固结和超固结土，土的抗剪强度指标应 采用三轴固结不排水抗剪强度指标c.或直剪固结快剪强度指 标Ce，对欠固结土，宜采用有效自重压力下预固结的三轴不固 结不排水抗剪强度指标c.Pu；淤泥、淤泥质土等饱和软黏土宜 采用三轴不固结不排水抗剪强度指标c品?u； 3对地下水位以下的砂质粉主、砂土和碎石主，应采用王 压力、水压力分算方法；此时，土的抗剪强度指标应采用有效 应力强度指标、，当砂质粉土，缺少有效应力强度指标时， 也可采用三轴固结不排水抗剪强度指标ce或直剪固结快 剪强度指标C、代替，对砂土和碎右土，有效应力强度指标 可根据标准贯入试验实测击数和水下休正角等物理力学指 标取值；压力、水压力采用分算方法时，水压力可按静水压 力计算；当地下水渗流时，宜按渗流理论计算水压力和土的竖 可有效应力；当存在多个含水层时，应分别计算各含水层的水 压力； 4当有可靠的地方经验时，土的抗剪强度指标可根据室内、 原位试验得到的其他物理力学指标，按经验方法确定。 4.1.9双排钢板桩内部填料应进行压实，压实后填料的内摩擦角 宜通过试验确定，在没有试验数据时，可按现行行业标准《重力式 码头设计与施工规范》TS167一2的规定取值。 4.1.10当需进行地下水控制时，应根据场地工程地质和水文地 质条件、围堰周边环境要求及支护结构形式选用截水、降水、集水 明排方法或其组合。地下水控制设计应满足围堰周边建（构）筑 物、地下管线、道路等沉降控制值的要求。地下水控制设计和施工 可按现行行业标准《建筑基坑支护技术规程》JG120的规定 地行

4.2.1钢围堰方案设计应与其制造、运输、施工和拆除

钢围堰方案设计应与其制造、运输、施工和拆除等工序

合，应明确加工方案、运输方案、施工方案和拆除方案。

1围堰侧壁与主体结构的净空间和地下水控制应满足主体 结构及其防水的施工要求； 2当采用锚杆时，锚杆的锚头及腰梁不应妨碍主体结构 施工； 3当采用内支撑时，内支撑及腰梁的设置应便于主体结构及 其防水的施工，上下道支撑宜设置剪刀撑。 4.2.3钢围堰设计应规定围堰结构各构件施工顺序及其相应的 围堰开挖深度。 4.2.4钢围堰设计文件应包括计算书、工程数量表、设计说明、总 平面布置图、单个围堰平面图、纵部面图、横剖面图、构件大样图、 临洲在因地于动而 围响注于法和图和葡态流

面布置图、单个围堰平面图、纵剖面图、横部面图、构件大栏 监测点布置图、地质剖面图、围堰安装施工流程图及相关配套 图纸

4.2.6钢围堰设计选型应包

1主体结构形式及其施工方法； 2工程场地的地质、水深、水位及水流速度、冬季冻融及冰凌 的影响、河床在施工过程中冲刷深度的影响，海域尚应计入潮汐、 波浪的影响； 3河床覆盖层厚度、承载能力、透水性和土体侧摩阻力等； 4围堰结构施工工艺的可行性和经济性； 5施工场地条件、施工设备、施工季节、施工工期及进度 安排； 通航要求、环保要求、施工风险、结构的安全性及经济性等 因素。 4.2.7 钢围堰设计时可按表4.2.7中的适用条件进行选型

4.2.8对特殊情况，根据实际工程要求，可采用组合钢围

2.8对特殊情况，根据实际工程要求，可采用组合钢围堰，

4.2.8对特殊情况，根据实际工程要求，可采用组合钢围堰，包括 单双壁竖向组合钢围堰、钢板桩与钢套箱平面组合围堰、钢板桩与 钢管桩平面组合围堰、钢管桩与钢套箱平面组合围堰等形式。

1短暂状况应做承载能力极限状态设计和正常使用极限状 态设计：

4.3.2承载能力极限状态设计日

1钢围堰结构构件或连接因超过材料强度而破环，或因过度 变形而不适于继续承受荷载，或出现压屈、局部失稳； 钢围堰结构和土体发生整体倾覆或滑动： 3 钢围堰底因隆起而丧失稳定； 4 钢围堰底土体持力层因丧失承载能力而破坏； 5 锚杆因土体丧失锚固能力而拨动； 6 地下水渗流引起的土体渗透破坏； 7 钢围堰抗浮或抗沉失效： 8 钢围堰浮运时失稳下沉。 4.3.3 正常使用极限状态设计时应按下列情况计算分析： 1 钢围堰结构变形过大影响主体结构正常施工的或造成周

1作用在钢围堰上的重力及其冲击力、土压力、风力、静水压 力、动水压力、波浪力及施工荷载等，应按不同工况进行组合，并应 按其最不利组合，结合实际工况进行结构计算。各种作用应按本

注：设计中计人的其他作用可根据其性质按本表进行分类

主：设计中计人的其他作用可根据其性质按本表进行分类。

3 钢围堰结构应按作用分类就其出现的最不利组合进行 计算。 4结构设计应计算结构上可能同时出现的作用，按承载能力 极限状态、正常使用极限状态进行作用组合，并应按下列原则取其 最不利组合效应进行设计： 1）当只在结构上可能同时出现的作用时，宜进行组合。当

式中：Sud 承载能力极限状态下作用基本组合的效应设计值， 采用永久作用设计值与可变作用设计值相组合： Y 钢围堰结构重要性系数，对安全等级为一级、二级 三级的围堰结构，其结构重要性系数分别不应小于 1.1、1.0,0.9; S(·)一1 作用组合的效应函数； Ye 第i个永久作用的分项系数； GikGid 第i个永久作用的标准值和设计值；

YQ1·YQi 分别为最大的1个和第个可变作用分项系数； Qik，Qid 最大的可变作用标准值和设计值； Qk、Qd 作用组合中除最大的可变作用外的其他第个可变 作用的标准值和设计值： 中一一在作用组合中除最大的可变作用外的其他可变作用 的组合值系数； Y一 第个可变作用的结构设计使用年限荷载调整 系数； 基本组合下结构构件的承载力设计值： R.（） 基本组合下构件承载力函数； 材料强度设计值： 几何参数设计值，当无可靠数据时，可采用几何参数 标准值。 2偶然组合下，钢围堰结构构件或连接因超过材料强度或过 度变形的承载能力极限状态设计，应满足下列公式要求：

式中： Sad一 承载能力极限状态下作用偶然组合的效应设计 值，S为永久作用标准值与可变作用某种代表 值及一种偶然作用设计值相组合；与偶然作用 同时出现的可变作用可根据观测资料和工程经 验取用频遇值或准永久值； 偶然作用的设计值； 最大的可变作用频遇值系数； dQk 最大的可变作用频遇值； 中中e 最大的和第个可变作用的准永久值系数； d.Qud.Q 最大的和第个可变作用的准永久值；

Rad 偶然组合下结构构件的承载力设计值； R（·） 偶然组合下构件承载力函数； Y 结构材料、岩土性能的分项系数： 。 结构或构件几何参数的分项系数； 材料强度标准值； ak 几何参数标准值。 3作用标准值组合下，钢围堰整体滑动、钢围堰底隆起失稳 钢围堰构件嵌固段推移、锚杆拨动、钢围堰结构倾覆与滑移、钢围 堰抗浮或抗沉失效、土体渗透破坏等稳定性计算和验算，应满足下 式要求：

武中：Rkd 抗滑力、抗浮力、抗滑力矩、抗倾覆力矩、锚杆极限抗 拨承载力等平衡作用标准值组合的效应设计值： Skd— 滑动力、浮力、滑动力矩、倾覆力矩等不平衡作用标 准值组合的效应设计值； K一安全系数。

4.3.6正常使用极限状态计

1当钢围堰结构按正常使用极限状态设计时，应根据不同的 设计要求，采用作用的频遇组合、准永久组合或标准组合，对构件 的抗裂应力、裂缝宽度、度、位移、沉降进行验算，使各项计算值 不应超过国家现行相关标准的相应限值； 2作用标准组合下，钢围堰结构水平位移、钢围堰周边建 （构）筑物和地面沉降等应满足下式要求：

式中：Ckd 作用标准值组合的位移、沉降等效应设计值； 钢围堰结构水平位移、钢围堰周边建（构）筑物和地 面沉降的限值。

4.3.7短暂状况构件应力计算应符合下列规定：

4.3.7短暂状况构件应力计算

1标准组合下，钢围堰结构中的构件尚应按下列公式进行短 暂状况的应力计算：

Skd0kd Ska=S(2Gk,2Qk)

式中：Skd 作用标准组合的效应设计值，各种作用采用标准值 时，不计入荷载组合系数； Okd 作用标准组合的正截面压应力和斜截面的主压应力 限值。 2抗疲劳计算应分析有无疲劳荷载并采用实际的疲劳应力 幅，其结果应符合国家现行相关标准规定

4.4.1结构分析应符合下列规定

1应根据钢围堰的具体施工工艺进行制造、运输、施工、使用 和拆除等各个施工阶段的结构分析计算，确保结构安全； 2结构分析中采用的基本假定、模型和边界条件、参数的选 择，应能反映结构施工过程和使用中的实际受力状态，其精度应能满 足结构设计要求；必要时，应采用三维空间结构模型进行分析计算； 3钢围堰结构受力分析可按线弹性理论进行，当结构的变形 不能被忽略时，应计入各类非线性对结构受力的影响： 4当钢围堰结构按平面结构分析时，应按围堰各部位的开挖 深度、周边环境条件、地质条件等因素划分设计计算剖面；对每 一 计算剖面，应按其最不利条件进行计算； 5钢围堰结构设计时，应根据工程经验分析判断计算参数取 直和计算分析结果的合理性。 4.4.2钢围堰结构应对其吊装、运输、安装、使用、拆除等全寿命 过程进行下列等工况结构分析，并应按下列工况中最不利作用效

过程进行下列等工况结构分析，并应按下列工况中最不利 应进行围堰结构设计：

1 围堰开挖至围堰底时的工况； 围堰封底工况： 3围堰封底后抽水完成工况； 4对支撑式和锚拉式围堰结构，围堰开挖至各支撑或各层锚 杆施工面时的工况； 5在主体结构施工过程中的换（拆）撑工况： 6对水平内支撑式围堰结构，围堰各边水平荷载及边界条件 不对称的各种工况； 7对双排及格型钢板桩围堰的填土或注水拆除工况； 8对双壁钢围堰浮运、吊装、接高、下沉等工况。 4.4.3钢围堰分析计算时，其断面的受力分析计算图式可按周边 每单位长度钢围堰受力为单元，可不计入相邻单元之间的作用力 并应根据结构的具体形式与受力、变形特性等按本标准第4.4.2 条中各种不利工况采用下列方法分析： 1支撑式围堰结构，可将整个结构分解为围堰结构、内支撑 结构分别进行分析：围堰结构宜采用平面杆系结构弹性支点法进 行分析；内支撑结构可按平面结构进行分析，围堰结构传至内支撑 的荷载应取围堰结构分析时得出的支点力；对围堰结构和内支撑 结构分别进行分析时，应计算其相互之间的变形协调； 2锚拉式围堰结构，可将整个结构分解为围堰结构、锚拉结 构（锚杆及腰梁、冠梁）分别进行分析；围堰结构宜采用平面杆系结 构弹性支点法进行分析；作用在锚拉结构上的荷载应取围堰结构 分析时得出的支点力； 3悬臂式围堰结构宜采用平面杆系结构弹性支点法进行 分析； 4当有可靠经验或受力及边界条件复杂时，或对围堰精确分 析计算时，应采用空间结构分析方法进行围堰结构整体分析或采 用结构与土相互作用的分析方法对围堰结构和主体进行整体 分析。

1水平对撑和水平斜撑应按偏心受压构件进行计算；支撑的 轴向压力应取支撑间距内挡土构件的支点力之和；腰梁或冠梁应 按以支撑支座的多跨连续梁计算，计算跨度可取相邻支撑点的中 心距；当拼接点按铰接计算时，钢梁（腰梁或冠梁）受压计算长度宜 取相邻支撑点中心距的1.5倍，现浇混凝土腰梁或冠梁的支座弯 矩可乘以0.8～0.9折减调幅系数，跨中弯矩应相应增加； 2矩形支护结构的正交平面杆系支撑可分解为纵横两个方 可的结构单元，并应分别按偏心受压构件进行计算； 3平面杆系支撑、环形杆系支撑可按平面杆系结构采用平面 有限元法进行计算；在建立的计算模型中，约束支座的设置应与支 护结构实际位移状态相符，内支撑结构边界向支护结构外位移处 应设置弹性约束支座，向支护结构内位移处不应设置支座，与边界 平行方向应根据支护结构实际位移状态设置支座； 4内支撑结构应进行竖向荷载作用下的结构分析；当设有立 注时，在竖向荷载作用下内支撑结构宜按空间框架计算，当作用在 内支撑结构上的竖向荷载较小时，内支撑结构的水平构件可按连 续梁计算，计算跨度可取相邻立柱的中心距； 5竖向斜撑应按偏心受压杆件进行计算； 6立柱截面的弯矩应包括竖向荷载对立柱截面形心的偏心 弯矩；对单向布置的平面支撑体系，尚应包括支撑轴向力的1/50 的横向力对立柱产生的弯矩；土方开挖时，应计入作用于立柱的侧 向土压力引起的弯矩； 7当有可靠经验时，宜采用三维结构分析方法对支撑、腰梁 与冠泌挡土构进行整体分析

4.4.5当采用平面杆系结构弹性支点法时（图4.4.5），应符合下

2 土抗力应依据分布土抗力做积分计算确定； 内支撑和锚杆对围堰结构的约束作用应按弹性支座计算。

图4.4.5弹性支点法计算 1一计算水位；2一河床或地面：3一围堰底； 反力的弹性支座：5一由锚杆或支撑简化而成的弹性支

图4.4.5弹性支点法计算 1一计算水位；2一河床或地面：3一围堰底； 4一计算土反力的弹性支座5一由锚杆或支撑简化而成的弹性支座

作用在挡土构件上的分布土抗力应符合下列规定： 分布土抗力可按下式计算：

1分布土抗力可按下式计算：

2围堰构件嵌固段上的内侧土抗力应满足下式要求，当不满 足时，应增加围堰构件的嵌固深度或取P=E时的分布土压力：

挡土构件在围堰底处的水平位移值（mm），当此处的 水平位移不大于10mm时，可取,=10mm。

1支撑的轴向压力应采用由挡水、土构件传至内支撑结构的 水平荷载； 2当内支撑作为施工平台时，内支撑结构自重尚应计入施工 荷载； 3当温度改变引起的内支撑结构内力不可忽略不计时，应计 入温度应力； 4当内支撑立柱下沉或隆起量较大时，应计入内支撑立柱与 档土构件之间的差异沉降产生的作用。 4.4.9内支撑和锚杆对围堰结构的作用力应按下列公式确定：

当采用锚杆或竖向斜撑时：

Fh=kR(UrUro)+P)

P,=P,cosaba/s

P.=0.75Nk~0.9N

P,=0.5Nk~0.8N

式中：Fh 围堰结构计算宽度内的弹性支点水平反力（kN）； kR 围堰结构计算宽度内弹性支点刚度系数（kN/m）； UR 围堰构件在支点处的水平位移值（m）； URO 设置锚杆或支撑时，支点的初始水平位移值（m）； Ph 围堰结构计算宽度内的法向预加力（kN）； P 锚杆的预加轴向拉力值或支撑的预加轴向压力值（kN)：

α 锚杆倾角或支撑仰角（）： ba 围堰结构计算宽度（m），取单位宽度： S 锚杆或支撑的水平间距（m）； 锚杆轴向拉力标准值或支撑轴向压力标准值（kN）

4.4.10支撑式围堰结构的弹性支点刚度系数宜通过对内支撑结

构整体进行线弹性结构分析得出的支点力与水平位移的关系确 定。对水平对撑，当支撑腰梁或冠梁的挠度可忽略不计时，计算宽 度内弹性支点刚度系数可按下式计算：

(4. 4. 10)

代中：入一一支撑不动点调整系数：支撑两对边围堰的土性、深度、 周边荷载等条件相近，且分层对称开挖时，取入三0.5； 支撑两对边围堰的土性、深度、周边荷载等条件或开挖 时间有差异时，对土压力较大或先开挖的一侧，取入 0.5～1.0，且差异大时取大值，反之取小值：对土压力 较小或后开挖的一侧，取（1一入）；当围堰一侧取入三1 时，围堰另一侧应按固定支座计算；对竖向斜撑构件， 取入=1； αR 一一支撑松弛系数，对混凝土支撑和预加轴向压力的钢支 撑，取αR=1.0，对不预加轴向压力的钢支撑，取αR= 0.8~1.0； E一一支撑材料的弹性模量（kPa）； A一一支撑截面面积（m）； 受压支撑构件的长度（m）； S 一支撑水平间距（m）。

(Q2Q)6a (s, s,)s

式中：E 锚杆杆体的弹性模量（kPa）； E 锚杆的复合弹性模量（kPa）； A 锚杆杆体的截面面积（m?）； A 注浆固结体的截面面积（m）； 1 锚杆的自由段长度（m）； 1。 锚杆长度（m）； Em 注浆固结体的弹性模量（kPa）。 3当锚杆腰梁或冠梁的挠度不可忽略不计时，应计人梁的挠 度对弹性支点刚度系数的影响。 4.4.12结构分析时，按荷载标准组合计算的变形值不应大于按 本标准第4.3.6条确定的变形控制值

4.5.1钢板桩、钢套箱、钢管桩等钢围堰稳定性验算应包括整体

包装标准4.5.1钢板桩、钢套箱、钢管桩等钢围堰稳定性验算应包括整体 稳定、抗倾覆、抗隆起、抗滑移、抗流土、抗管涌、抗突涌、抗下沉、抗 上浮等稳定性验算。

4.5.2钢套箱、钢板桩、钢管桩等悬臂式及锚拉式钢围堰的整

验算（图4.5.2）应符合下列规定

图4.5.2围堰结构整体稳定性验算图 计算水位：2一一河床或地面：3一围堰底：4一铺杆

整体稳定性可采用圆弧滑动条分法按下列公式进行验算：

评定标准(qb,+W,)sino,+M,/R