重庆市工程建设标准钢围堰技术规范模板文档格式.docx
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重庆市安全生产监督管理局
重庆建工集团股份有限公司
重庆建工桥梁工程有限责任公司
重庆建工第二市政工程有限责任公司
重庆市爆破工程建设有限责任公司
重庆新科建设集团有限责任公司
本规范主要起草人：
杨寿忠向中富刘安双欧映忠何建平李德坤朱光华
张天许贺恩明张雪松邹渝程波张庆明周尚永
李伯勋余斌桑毅黄猛孙波勇陈磊庞媛媛
刘邦俊邓宇
本规范审查专家：
（按姓氏笔画排序）
目次
Contents
1总则
1.0.1为规范钢围堰设计与施工，保障钢围堰使用安全，特制订本规范。
1.0.2本规范适用钢围堰结构设计、制造、安装、使用及拆除。
1.0.3钢围堰应由具有相应设计资质或施工资质的单位进行设计。
条文说明：
钢围堰结构一般由具有相应设计资质的设计院或相应施工资质的施工企业进行设计。
钢围堰结构与永久结构一起由设计单位设计时，设计单位对钢围堰结构设计负责；
钢围堰结构由施工总承包单位设计或委托其他单位设计时，总承包单位与钢围堰设计单位共同对钢围堰结构设计负责。
1.0.4施工单位应按超过一定规模危险性较大的分项工程对钢围堰施工进行全过程安全管理。
钢围堰施工中安全管理不规范，有可能导致作业人员群死群伤或造成重大不良社会影响，为加强对钢围堰全过程安全管理，应按危险性较大的分项工程对钢围堰进行全过程安全管理，明确安全专项施工方案编制内容，规范专家论证程序，确保安全专项施工方案实施，积极防范和遏制建筑施工生产安全事故的发生。
1.0.5钢围堰结构设计、制造、安装、使用及拆除除应符合本规范规定外，尚应符合现行国家及重庆市相关标准的规定。
2术语和符号
2.1术语
2.1.1双壁钢围堰double-wallsteelcofferdam
采用双层钢板作为双层围水结构，钢板之间通过钢桁架、隔仓板焊接连接成整体形成的钢围堰。
2.1.2单壁钢围堰single-wallsteelcofferdam
采用单层钢板作为单层围水结构形成的钢围堰。
2.1.3有底钢围堰bottomedsteelcofferdam
底部设钢板和型钢结构，与围水结构焊接成整体，形成的钢围堰称之为有底钢围堰，亦称有底钢套箱、钢吊箱围堰。
2.1.4嵌岩钢围堰rock-socketedsteelcofferdam
钢围堰底嵌入稳定基岩，称之为嵌岩钢围堰。
2.1.5履盖层钢围堰coveringlayersteelcofferdam
钢围堰底未嵌入稳定基岩，直接置于覆盖层上，称之为履盖层钢围堰。
2.1.6壁板wall-steelplate
钢围堰单层或双层围水结构钢板。
2.1.7竖肋verticalstiffener
焊接于壁板上的竖向加劲肋。
一般采用竖向通长设计，竖肋与壁板采用满焊或间断焊接。
2.1.8环肋circumferentialstiffeners
焊接于壁板上的环向或横向加劲肋，与壁板采用满焊，一般在与竖肋交叉位置，采取留孔跨过竖肋。
2.1.9水平桁架horizontaltruss
在双壁钢围堰之间，水平设置型钢桁架，一般焊连在环肋上，形成对钢围堰内、外壁的支撑。
2.1.10竖向桁架verticaltruss
在双壁钢围堰之间，竖向设置型钢桁架，一般焊连在竖肋上，形成对钢围堰内、外壁的支撑。
2.1.11内支撑internalsupport
钢围堰内部采用型钢、分配梁，支撑于钢围堰内壁，以抵抗钢围堰外侧水压力。
2.1.12隔仓separatedcompartment
双壁钢围堰在内、外壁板之间均匀连续焊接竖向钢板，将双壁之间的空间分隔为若干个仓室，该仓室称为隔仓，相应竖向钢板称为隔仓板。
2.1.13钢围堰单元steelcofferdamunit
钢围堰为大型钢结构，为了便于制造及运输，钢围堰平面划分为若干仓，高度分为若干节，划分后的单元仓节即为“钢围堰单元”，钢围堰单元系由内、外壁板、隔仓板及水平桁架及竖向加劲肋等部件组焊成型。
2.1.14刃脚bladefeet
双壁钢围堰入岩（土）节段为减小下沉阻力，内外壁板间距逐渐减小，形成尖角状封闭结构，可切入岩（土）层，称之为刃脚。
2.1.15隔仓混凝土separatedcompartmentconcrete
填筑于隔仓内的混凝土，主要用于钢围堰压重和增强钢围堰结构抗力。
2.1.16封底混凝土backcoverconcrete
填筑于钢围堰底部，主要起钢围堰封水和抗浮压重作用。
2.2符号
2.2.1作用和作用效应
——地下水浮力；
——高度范围内单位宽度的土压力标准值；
——任一高度处的土压力强度；
——流水压力标准值；
——钢围及填充物堰重量；
——板的最大弯矩；
——外部合力对围堰底部反力最大支撑点的倾覆弯矩；
——静水压力形成的荷载；
——作用组合的效应设计值。
2.2.2材料性能和抗力
——土体粘聚力；
——桩基础、及钢围堰外壁与土体的摩擦力；
——混凝土抗拉强度设计值；
——钢护筒与混凝土的摩阻力；
——桩基与岩土的摩阻力；
——土的极限承载力
——抗力对围堰底部反力最大支撑点的抗倾覆弯矩
——桩基钢筋混凝土容重；
——刃脚踏面及斜面下土的支承力；
——沉井内部隔墙和底梁下土的支承力；
——钢围堰抗力设计值；
——土的浮重度；
——水的重度；
——混凝土泊桑比；
——土的内摩擦角。
2.2.3几何参数
——钢围堰底部面积；
——隔墙和底梁的总支承面积；
——板宽；
——刃脚踏面宽度；
——桩直径；
——沉井的平均直径；
——填土顶面至基底高度；
——桩长；
——刃脚斜面与井内土体接触面的水平投影宽度；
——圆板的计算半径；
——抗浮面积
2.2.4计算参数和系数
——钢围堰形状系数
——抗倾覆安全系数。
——抗浮安全系数。
——设计流速（m/s）；
——压实土的静土压力系数；
——结构重要性系数
3结构形式与总体布置
3.1钢围堰结构形式
3.1.1钢围堰按不同分类方法，分为多种结构形式，不同结构形式的适用范围应符合表3.1.1的规定。
表3.1.1钢围堰结构形式分类
结构分类方法
结构形式
适用范围（条件）
按壁板结构
单壁钢围堰
水深≤5m
双壁钢围堰
水深＞5m
有无钢结构底
有底钢围堰
钢围堰未着床或置于河床表面
无底钢围堰（刃脚等高）
围堰整齐嵌岩或嵌入履盖层
无底钢围堰（刃脚不等高）
围堰刃脚根据岩面高低设计，嵌入岩面
水中位置
嵌岩钢围堰
履盖层较薄，≤3m
履盖层钢围堰
履盖层较厚，＞3m
钢吊箱围堰
水深较深，钢围堰着床困难或不经济
总体形状
圆形
根据基础形状和水力荷载确定，一般水深较深时宜采用圆形钢围堰
圆端形
其它
3.2平面布置
3.2.1钢围堰应根据现场条件，尽可能布置栈桥或固定水上平台，栈桥宜设置在钢围堰上游侧，固定水上平台应在钢围堰四周设置。
水上平台设置在钢围堰四周，有利于钢围堰在平台上组装和下沉，并为下沉提供导向作用。
3.2.2钢围堰无固定水上平台时，可由浮船形成水上平台。
浮船应有单独的锚固系统，不得与钢围堰形成刚性连接。
设置柔性连接时，应考虑水位涨落、水流速对钢围堰的附加作用力，并应随时保证柔性索处于放松状态。
浮船形成的水上平台，也可作为拼装船和导向船，完成钢围堰的拼装和下沉。
3.2.3固定平台或水上平台上宜设置起重吊装设备，并覆盖整个围堰施工范围。
当无单独的浮吊或其他陆上移动吊机辅助钢围堰施工时，在钢围堰平台上设置起重吊装设备，可以满足钢围堰拼装以及水下结构施工。
3.3钢围堰结构单元
3.3.1钢围堰结构的内外壁板（内侧壁板、外侧壁板）应采用大块钢板组焊，壁板厚度根据受力计算确定，但不应小于6mm。
3.3.2钢围堰结构的竖肋可采用角钢或槽钢，采用角钢，利用壁板作为角钢的另一翼板时，竖肋与壁板宜采用连续焊接。
采用槽钢作为竖肋时，槽钢翼板与围堰壁之间可采用间断焊接，焊缝长度应大于竖肋总长度的50%。
竖肋宜通长设置。
采取与环肋交叉位置焊接连接时，应确保交叉位置等强焊接。
3.3.3钢围堰结构的环肋可采用扁钢或钢板，与壁板连续焊接。
在与竖肋交叉位置，可采取预留孔跨过竖肋或与之焊接连接。
3.3.4双壁钢围堰内外侧壁板之间的水平桁架宜采用型钢与内外侧壁板环肋焊接成三角形桁架结构。
水平桁架杆件尺寸和间距根据水压力荷载确定。
钢围堰环肋一般与水平桁架一一对应，根据水压力的特征，底部水平桁架因水压力较大而间距较小，围堰上部随水压力减小，而间距逐渐加大。
但有时为了简化设计，其间距按分段受力考虑，甚至在水深不大的围堰，也可按最不利受力考虑为一种间距，实际设计时，可根据结构受力、施工成本和施工便利性综合考虑。
3.3.5对于水深较浅的双壁钢围堰或顶节钢围堰，可在内、外壁板间设置竖向桁架，与相应位置竖肋焊接连接成三角形桁架结构。
3.3.6隔仓板应采用大块钢板与双壁钢围堰壁板满焊连接。
3.3.7钢围堰刃脚应加焊型钢或钢板，进行局部加强。
刃脚宽度可根据围堰底岩土情况和受力大小确定，一般为50mm~150mm。
3.3.8钢围堰内支撑的设置应符合下列规定：
1钢围堰内支撑根据钢围堰结构形式和受力条件设置，非圆形钢围堰宜设置内支撑。
2内支撑可采用型钢、大钢管结构，长细比不应大于150。
3钢围堰内支撑应与钢围堰进行组合受力分析，围堰内撑安装、拆除过程的最不利工况，其应力和稳定性应满足安全要求。
4内支撑与钢围堰壁接触位置应采用分配梁等形式，进行局部受力分散。
钢围堰壁局部受力应满足钢结构规范要求。
5圆形钢围堰或钢围堰受力较小时，可不设内支撑。
3.3.9隔仓混凝土的施工应符合下列规定：
1钢围堰注水下沉到位后，应按水下混凝土方式对称均匀浇筑隔仓混凝土。
2隔仓混凝土强度等级不宜低于C20，浇筑高度应符合围堰设计计算要求，并不低于封底混凝土顶面高度。
3.3.10钢围堰下沉到位，并对基础进行整平后，按水下混凝土方式浇筑封底混凝土。
封底混凝土强度等级不宜低于C30，厚度不宜小于1.0m。
封底混凝土浇筑过程中易混入泥砂，其厚度不宜过小，计算抗浮时，应考虑扣减300mm~500mm不密实厚度。
3.3.11钢围堰最高设计水位位置应设置连通管或通水匣阀，当水位超出设计最高水位时，应将水放入围堰内，确保钢围堰不超负荷运行。
水位降低后，钢围堰内和隔仓内水位应随之下降。
3.3.12附属设施及安全设施应符合下列规定：
1钢围堰顶面应设置人行通道和护栏，并应符合相关安全规定。
2钢围堰应设置人员上下梯道，并与围堰壁可靠连接。
3围堰顶应配备一定数量的救生设备。
4围堰应设置夜间照明设施和航道安全标志。
4基本设计规定
4.1设计原则
4.1.1钢围堰应按承载力极限状态和正常使用极限状态进行设计，安全等级二级。
按照《公路桥涵设计通用规范》JTGD60的规定，公路桥涵结构应按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行设计。
1承载能力极限状态：
对应于钢围堰结构或其构件达到最大承载能力或出现不适于继续承载的变形或变位的状态；
2正常使用极限状态：
对应于钢围堰结构或其构件达到正常使用或耐久性的某项限值的状态。
4.1.2计算钢围堰结构或构件的强度、稳定性以及连接的强度时，应采用荷载设计值（荷载标准值乘以荷载分项系数）。
强度、稳定性均属于承载能力极限状态，在设计表达式中均考虑了荷载分项系数，采用荷载设计值。
4.1.3钢围堰受力主要计算荷载应包括：
静水压力、动水压力、土压力、施工荷载以及壅水所产生的压力。
钢围堰施工及使用过程中受到静水压力、动水压力、土压力、施工荷载以及壅水所产生的压力作用，这些受力在计算时都必须考虑。
4.1.4钢围堰设计计算内容应包括：
钢围堰强度、刚度、抗浮、抗倾覆和下沉稳定系数等。
钢围堰强度、刚度、抗浮、抗倾覆和下沉稳定系数是保证钢围堰施工安全的关键指标，在钢围堰设计计算时都必须校核。
4.2荷载及荷载效应
4.2.1静水压力应按下式计算：
（4.2.1）
式中——水容重（kg/m3）；
——计算位置的水头高度（m）。
4.2.2水浮力应按下式计算：
（4.2.2）
式中——浮力面积（m2）
当将桩基础为嵌岩桩时，桩基面积范围所受浮力可不计入。
4.2.3动水压力应按下式计算：
1采用整体建模或非整体建模分析时：
（4.2.3-1）
2当采用整体建模分析时，也可按倒三角形水压力荷载作用于结构淹没范围，其底部，顶面受力为：
，（4.2.3-2）
式中——流水压力标准值（kN）；
——水的重力密度（kN/m3）；
——设计流速（m/s）；
——钢围堰阻水面积（m2），计算至围堰底面；
——重力加速度，（m/s2）；
——钢围堰形状系数，应按表4.2.3采用。
注：
动水压力合力的着力点，假定在设计水位线以下0.3倍水深处。
表4.2.3钢围堰形状系数
钢围堰形状
K
方形钢围堰
1.5
尖端形钢围堰
0.7
矩形钢围堰
1.3
圆端形钢围堰
0.6
圆形钢围堰
0.8
—
4.2.4土压力可按下式计算：
（4.2.4-1）
（4.2.4-2）
（4.2.4-3）
式中——任一高度处的土压力强度（kN/m2）;
——压实土的静土压力系数；
——土的重力密度（kN/m3）；
——土的内摩擦角（°
）；
——填土顶面至任一点的高度（m）；
——填土顶面至基底高度（m）；
——高度范围内单位宽度的土压力标准值（kN/m）。
4.2.5结构自重应符合以下规定：
1在抗浮计算时，围堰钢结构自重可按各部位设计重量计算，隔仓混凝土、封底混凝土自重按24kN/m3计算相应自重荷载，并考虑0.9的组合系数。
2在抗倾和下沉稳定性计算时，可考虑1.2的组合系数。
4.2.6钢围堰有其他荷载时，应根据现场实际情况确定需要考虑的其他荷载。
4.3材料选用
4.3.1钢围堰壁板、环肋、竖肋宜采用Q345钢材，桁架、内支撑宜采用Q235钢材。
4.3.2隔仓混凝土强度等级不宜低于C20，封底混凝土强度等级不宜低于C30。
4.4设计指标
4.4.1钢材强度应符合现行国家标准《钢结构设计规范》GB50017的要求。
4.4.2混凝土强度应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010的要求。
4.4.3钢与混凝土摩阻力可按下列要求执行：
1采用水下浇筑施工时，钢与混凝土摩阻力可取120kN/m2；
2干施工时摩阻力可取150kN/m2。
4.4.4钢结构与岩土摩阻力应根据现场地勘报告确定。
4.4.5混凝土与岩土摩阻力应根据现场地勘报报告确定。
4.5设计安全系数规定
4.5.1钢围堰验算安全系数应符合表4.5.1的规定。
表4.5.1安全系数
编号
名称
系数
1
抗浮安全系数
≥1.1
2
倾覆稳定系数
≥1.25
3
桩基抗拔安全系数
≥1.3
4
钢围堰整体稳定系数
5
钢结构屈曲系数
≥4
6
坑底隆起安全系数
≥1.2
7
钢围堰下沉稳定系数
≤1
5设计计算方法
5.1钢围堰分析模型
5.1.1钢围堰分析的模型和基本假定，应能反映钢围堰实际受力状态，其精度应能满足钢围堰设计要求。
5.1.1钢围堰计算分析宜采用板梁结合的空间模型；
若采用简化模型计算时，环肋、水平斜撑和竖向加劲肋可简化成单梁进行计算，参与单梁受力的围堰壁有效宽度取40倍板厚，围堰壁则简化为支撑在竖向加劲肋上的连续板。
5.1.2钢围堰受力分析可按线弹性理论进行，当极限状态下钢围堰的变形不能被忽略时，应考虑几何非线性对钢围堰受力的影响。
5.2钢围堰强度及刚度计算
5.2.1钢围堰承载能力极限状态应按下式进行验算：
（5.2.1）
式中——结构重要性系数，取；
——作用组合的效应设计值；
——钢围堰抗力设计值。
5.2.2钢围堰应进行正常使用极限状态下位移验算，其整体位移不应超过钢围堰整体高度的，局部变形不超过。
5.3钢围堰局部计算
5.3.1钢围堰应验算刃脚、加劲板和连接等细部结构。
5.3.2钢围堰的局部计算可采用电算与手算相结合的形式进行分析。
5.4封底混凝土计算
5.4.1钢围堰封底应按实际情况进行计算，分为干封底和水下封底，有已成桩基和无已成桩基等情况。
钢围堰底部为不透水粘土层或不透水岩层，且其厚度满足该层下方透水层向上的水压力作用时，可以不考虑封底混凝土底面的水压力。
5.4.2当钢围堰底全部位于较厚的粘土层中，可以采用干封底，不考虑水浮力对封底混凝土的作用，应符合以下规定：
1干封底粘土层厚度（图5.4.2）须满足下式要求：
（5.4.2）
式中——钢围堰底部面积（m2）；
——土的浮重力（kN/m3）；
——水的重度（kN/m3）；
——刃脚下面不透水粘土层厚度（m）；
图5.4.2围堰干封底计算图示
——粘土的粘聚力（kN/m2）；
1-不透水粘土层2-含水沙层
——刃脚踏面内壁周长（m）。
2采用水下浇筑封底混凝土时，封底混凝土厚度不小1.0m，采用干施工封底时，可适当降低封底混凝土厚度，但不应小于200mm。
5.4.3当钢围堰底部与水接触，则需考虑水下封底，封底混凝土应验算来自底面的水压力，板中心的弯矩和封底混凝土厚度应按下列公式计算：
1圆形钢围堰封底混凝土，按周边支撑的圆板计算，承受均布荷载时，板中心的弯矩M值可按下式计算（图5.4.3-1）：
（5.4.3-1）
式中——静水压力形成的荷载（kN/m）；
图5.4.3-1圆形钢围堰计算图示
——圆板的计算半径（m）；
——混凝土泊桑比，取。
2矩形钢围堰封底混凝土，按周边支撑的双向板计算，承受均布荷载时，板中心的弯矩、值可按下式计算（图5.4.3-2）：
（5.4.3-2）
（5.4.3-3）
式中、——弯矩系数，可按表5.4.3采用；
——静水压力形成的荷载（kN/m2）；
图5.4.3-2矩形钢围堰计算图示
——矩形板的计算跨度（取小值）（m）。
表5.4.3弯矩系数表
0.50
0.0994
0.0335
0.80
0.0617
0.0428
0.55
0.0927
0.0359
0.85
0.0564
0.0432
0.60
0.0860
0.0379
0.90
0.0516
0.0434
0.65
0.0795
0.0396
0.95
0.0471
0.70
0.0732
0.0410
1.00
0.0429
0.75
0.0673
0.0420
3封底混凝土厚度可按下式计算：
（5.4.3-4）
式中——封底混凝土厚度（mm）
——安全系数，按抗拉强度计算的受压、受弯构件为2.65；
——板的最大弯矩（N·
mm）；
——板宽，一般取1000mm；
——混凝土抗拉强度设计值（N/mm2）；
——考虑水下混凝土可能与围堰底泥土掺混的增加厚度，一般取300mm2~500mm2。
5.4.4考虑桩基对封底混凝土的锚固作用时，封底混凝土计算应符合以下规定：
1采用整体建模计算时，可将桩基与封底混凝土联合进行分析。
2采用简化计算时，可按最大桩距的简支板计算封底混凝土的弯矩。
3桩对封底混凝土的锚固力应小于桩与封底混凝土之间的摩阻力，可按下式验算：
（5.4.4-1）
式中——桩的计算锚固力（kN）；
——抗拔安全系数取1.3；
——桩直径（m）；
——封底混凝土厚度（m）；
——钢护筒与混凝土的摩阻力（kPa），按4.4.2条取值。
4桩对封底混凝土的锚固力应小于桩与岩土之间的摩阻力，可按下式验算：
（5.4.4-2）
——桩基钢筋混凝土容重，取25KN/m3；
——桩长（m）
——封底混凝土厚度（m）
——桩基与岩土的摩阻力（kPa），根据地勘报告取值。
5当桩基为群桩时，应考虑群桩效应对单桩抗拔力的影响。
当封底混凝土内只有钢护筒，未完成桩基施工，则不计算该桩对封底混凝土的锚固作用。
有已成桩基础，且已成桩基础的抗拔力或与封底混凝土的摩阻力大于该桩基础分担的浮力时，可以考虑已成桩对封底混凝土的锚固和支承作用。
5.5钢围堰稳定性计算
5.5.1钢围堰在不对称外力作用下，必须验算倾覆稳定性，抗倾覆安全系数可按下式计算：
（5.5.1）
式中——抗力对围堰底部反力最大支撑点的抗倾覆弯矩（k
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