特大桥主墩承台围堰施工方案.docx

赣榆青口特大桥主墩承台围堰施工方案
一、工程概况
本工程主墩围堰位于赣榆青口河上，青口特大桥主桥为悬浇预应力混凝土连续箱梁。主墩18号、19号墩为水中墩，采用单层钢板桩深水围堰方法施工。本文以18号墩围堰施工为例对单层钢板桩深水围堰作具体分析。主墩为埋置式承台，埋入河床泥面以下2.9m左右。由于青口河在入海口，受潮汐水位影响比较大，施工期间水位为+1.5m~+2.1m。钢板桩顶标高控制为+2.8m。基坑底至施工水位平均为9m。本桥承台尺寸为6.8m×11m，采用8.8m×13.2m的钢板桩围堰进行施工，钢板桩长为16m。其尺寸见示意图。
二、工程地质情况
本基坑钢板桩埋深范围内地质情况为：
=1*GB2⑴层第一层填筑土，高程为-0.9m~-8.34m。
=2*GB2⑵层第二层粉砂，高程为-8.34m~-9.49m。
=3*GB2⑶层第三层中砂，高程为-9.49m~-17.59m。
⑷层第四层粘土，高程为-17.59m~-23.29m。
层号名称重度r(KN/m3)粘聚力c(KPa)内摩擦角Φ(°)(1)填筑土18.8515(2)粉砂19222(3)中砂19.4325平均19.1320三、已知条件：
施工水位：+2.1m；钢围堰顶标高：+3.0m；河床标高：-0.9；承台底面标高：-6.66m；承台厚2.8m；围堰内50cm厚C20封底砼；拉森Ⅳ型钢板桩：W=2037cm3，[f]=170MPa

4、钢板围堰计算
钢板桩围堰是由封底砼、内支撑、围囹堰体、导向结构组成。根据图纸提供的资料，承台底标高在土层下5.76m，其河床上为填筑土层深为7.4m，水深3.0m。因此设钢板桩穿过填筑土、粉砂，进入中砂土，钢板桩从基坑底入土深度根据计算确定，内支撑按堰体等弯矩并结合承台施工的实际情况分布。水流按动水压力考虑。封底砼用0.5m厚C20。
4.1、动水压力计算：
根据水流速度V=0.8m/s验算每米钢板桩承受的力：
P=K·H·V2/2g×B×r
K为安全系数取18
H为水深(m)
V=0.8m/s
g为重力加速度9.8m/s2
B桩板宽1.0m
r水的密度(10KN/m3)
P=18×3×0.82/(9.8×2)×1×10=17.6KN
确定动水作用集中点为水面下水深1/3计算。Hc=1/3×3.0=1.0m，即：P作用于堰体标高为+0.1m位置处,根据结构在P作用下，围堰平衡只能由打入桩一定深度的被动土压力完成。
4.2、绘制土压力分布图
施工过程分三种工况：
工况（一）：第一道支撑设置完毕，抽水并开挖到第二道支撑下50cm处，准备架设第二道支撑，此时可假定钢板桩下端支撑于钢板桩土压力强度等于零的点，上端支撑与第一道支撑，钢板桩按简支梁计算。
工况（二）：即第二道支撑设置完毕，围堰内泥面标高开挖到第二道支撑下50cm处，此时可假定钢板桩下端支撑与钢板桩土压力强度等于零的点，钢板桩按二跨连续梁进行计算。
工况（三）：即第三道支撑设置完毕，围堰内泥面标高开挖承台底标高下50cm（50cm基坑底封底混凝土），此时可假定钢板桩下端支撑与钢板桩土压力强度等于零的点，钢板桩按三跨连续梁进行计算。
4.3、工况（三）进行计算钢板桩围堰
计算入土深度时，取最不利状况，即按照工况（三）进行计算如下：
钢板桩的控制标高见下图：

钢板桩土压力及水压力分布图如下

计算钢板桩上土压力强度等于零点离挖土面距离y
按朗金土压力理论，河床底土压力与水压力分开，河床底水平且有均布水荷载模式下进行计算。主动土压力的土取自然状态下的平均容重=19.1KN/m3，内摩擦角φ取20°（参照《工程地质纵断面图》中的CZK12孔）。因土处于饱和水状态，为简化计算，不考虑土的粘聚力及土对钢板桩的竖向摩擦力。
B点处水压力强度eBw=wH=10×3=30KN/m2
主动土压力系数ka=tg2（45-φ/2）=tg2（45-20/2）=0.49
被动土压力系数kp=tg2（45+φ/2）=tg2（45+20/2）=2.04
水的当量土高度h=eBw/（*ka）=30/（19.1×0.49）≈3.21m
基坑底处土压力强度eDs=*H*ka=19.1×（3.21+6.26）×0.49=88.63KN/m2
钢板桩上土压力强度等于零点离挖土面距离y=eDs/[*（Kkp-ka）]=1.67m
将AE段梁当作钢板桩的等值梁，按三跨连续梁计算其支点反力和最大弯距
受力模型图（按围堰1m宽计算单位：集中力KN、均布力KN/m、长度m）：

剪力图（单位：KN）：

弯距图（单位：KN.m）：

计算结果如下：
RA=26.18KN
RB=-44.75+36.42=-8.33KN
RC=220.18+143.75=363.93KN
RE=126.21KN
Mmax=-1