承台钢板桩围堰的设计与施工.docx

编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径学海无涯苦作舟页码：第９页第９页珠江黄埔大桥主墩承台钢板桩围堰的施工设计(技术发展中心郑震)摘要本文详细论述了珠江黄埔大桥39#主墩69m（宽）×19m（长）×6m（厚）哑铃型承台施工用钢板桩围堰的设计分析及计算过程钢板桩的计算工况需要紧密结合其实际的施工工序。关键词独塔斜拉桥39#主墩承台钢板桩围堰施工设计一、工程概况：广州市黄埔珠江大桥北汊主桥为单塔双索面钢箱梁斜拉桥跨径布383m+197m+63m+62m（见图1）门型主塔主塔柱承台19m×19m厚度6m承台顶面标高+4.0m；两承台之间系梁高6宽8m长31m。每个承台基础为16根Φ2.5m的钻孔桩系梁2根Φ1.8m的钻孔桩。主塔基础平面总尺寸为69m×19m（见图2）。桥位处于珠江下游河道略弯曲河道分支复合频繁河面宽阔流量大径流量变幅小淤积严重受潮水顶托显著。根据水位资料最低潮水位+3.3m最高风暴潮水位+6.73m。地层组成：表层细砂松散标高+7--+4淤泥质亚粘土呈流塑状标高+4.0m—-1.0m；粉砂、中砂层饱和、松散标高-1.0m—-8.0m；下部为燕山晚期二长花岗岩主要由花岗岩变质而成的混合岩形成自上到下依次为全风化混合岩、强风化混合岩、弱风化混合岩和微风化混合岩。主塔39＃墩位于北汊河道边缘靠大濠洲岛防洪大堤20m。基础采用筑岛法施工承台用钢板桩围堰止水。拟定钢板桩桩底标高-11.0m嵌入强风化岩约2m。为简化计算将钢板桩进入的全风化混合岩简化为粉砂计算因全风化混合岩内摩擦角和粘聚力均比粉砂大因此计算结果偏安全的。二、施工方案1、主墩承台施工采用钢板桩围堰法施工不排水开挖围堰内设置两道钢支撑梁根据基坑渗水情况采用封底和不封底两种备选方案。承台及系梁混凝土沿高度方向分两次浇筑第一次浇筑高度为2.2m第二次浇筑高度为3.8m。围堰平面布置形式为沿承台及系梁外侧预留1.7m立模操作空间形成哑铃形布置。钢板桩采用拉森Ⅳ型围堰内部设两道钢内支撑内支撑由主梁、平面系及其竖向支撑等组成（见图2）。2、承台施工工序为：⑴、桩基施工完成降低筑岛面标高至＋6.5m；⑵、采用KH180履带式吊机及DZ-90NM2-500EⅢ振动打桩锤插打钢板桩；其顶面标高定为＋7m底标高定为－11.0m；单根钢板桩长18米桩底嵌入全风化混合岩4.0～6.0m；⑶、钢板桩围堰插打完成后进行基坑开挖开挖至+3.5m时利用低潮水位的时间差将堰内水位降至+3.5m在标高+5.2m处安装第一道内支撑；开挖的方式以长臂挖掘机为主对砂层可用砂石泵抽吸等方法除土；⑷、基坑开挖至+1.0m时再次利用低潮水位的时间差将堰内水位强制降至+1.0m在标高+1.5m处安装第二道内支撑；继续基坑开挖至基底直至完成；⑸、基底进行基本整平、对砼桩周进行清理；进行封底砼或施工垫层的浇注进行承台第一次砼施工；⑹、砼达到强度后进行第二道内支撑转换进行承台第二次砼施工；⑺、塔柱底座施工；拆除内支撑拔出钢板桩基坑回填。三、钢板桩围堰的设计计算：1、荷载工况：根据钢板桩承台的施工工序按照排水开挖的施工过程进行计算。钢板桩在开挖过程中和承台施工中主要承受外围主动土压力、静水压力和围堰周围施工车辆引起的侧压力等荷载。土压力根据各工况计算模式的不同分别采用相应的公式予以计算。以下分各工况取一米板宽列出。工况一：计算图式见图3不排水开挖至+3.5m围堰内排水至+3.5m第一道支撑尚未安装钢板桩处于悬臂状态。土压力采用朗金土压力公式计算主动土压力基本计算公式为：砂性土：；粘性土：被动土压力基本计算公式为：砂性土：；粘性土：其中：γi、γw——土的容重和水的容重；zi、hw——计算点的深度和相应水的深度；q——钢板桩围堰边土表面作用的均布荷载；c、φ——土的粘聚力和内摩擦角。工况二：围堰开挖至+1.0m安装第二道支撑前围堰内排水至+1.0m考虑一台50吨履带吊机作用计算图式见图4。(1)、车辆荷载按50t履带吊计算A、破坏棱体的长度由库仑土压力公式：其中：ε、α——为钢板桩的倾角（0°）和土体滑动面的倾角；(2)、换算等代均布土层厚度钢板桩计算宽度其中：l——汽车重车或平板挂车的前后轴轴距（履带车为零）；a——车轮或履带着地长度；H——挡土墙高度。(3)、土压力计算：土压力仍然采用朗金土压力公式计算具体计算公式同工况一计算土压力荷载见图4。工况三：第二道支撑已安装围堰排水开挖至-2.5m进行承台第一次砼浇注。考虑一台50吨履带吊机作用换算等代均布土层厚度计算同工况二计算图式见图5。此时由于在开挖过程中钢板桩受主动土压力的作用向基坑内侧倾斜这时钢板桩后土体达不到主动极限平衡状态土压力图形呈中间大、上下小的抛物线形状分布其