赣江特大桥深水钢板桩围堰设计和施工技术.doc

赣江特大桥深水钢板桩围堰设计和施工技术摘要：由中铁十三局集团承建的沪昆客专赣江特大桥第231#—234#墩，位于南昌县向塘河河道内，其承台与墩柱施工时采用钢板桩围堰挡水。本文结合该处水文地质特点，针对钢板桩围堰的设计、施工、以及围囹和内支撑的布置方式等方面做了细致的说明，为其他类似工程的施工提供了参考依据。 关键词：钢板桩；设计；围囹；支撑 中图分类号：TU74 文献标识码：A 1 工程概况 沪昆客专（江西段）HKJX—4标赣江特大桥第229#—236#墩中心里程桩号为DK540+496.710—DK540+994.510，以48+5×80+48m连续梁形式跨向塘河河道。 1.1 水文情况 向塘河墩位处河水流速Vp=1.066m/s，流向为自左向右，线路法线与水流夹角为 6.5°。图纸中施工水位为18m。 1.2 地质情况 向塘河234#墩地质情况详见图1。 2 围堰方案选择 在围堰方案确定过程中，在钢板桩围堰和钢套箱围堰之间进行比选。原设计使用钢套箱围堰，但是考虑钢套箱围堰的下沉难度大、施工周期长、施工费用较高等因素；同时桥位受地形条件影响，钢平台面积不能过大，不具备现场加工与拼装钢套箱等条件，放弃使用钢套箱围堰。而钢板桩围堰具有施工简单、对平台要求较小、材料可周转、费用相对较低等特点，考虑南昌地区的气象特点，故选择在枯水季节利用钢板桩围堰进行该处承台施工。 3 钢板桩围堰设计方案 该处承台平面尺寸为16.8×12m，考虑施工作业空间，钢板桩围堰外形尺寸设计为19.4×14.6m。通过验算，选用12m长钢板桩，桩顶高出水面约1m，桩底进入土层约9m。在桩顶下1.1m、3.1m和5.7m位置分别设置三道围囹和内支撑。 3.1 钢板桩的施工 主要施工顺序：安装第一道围檩及支撑做导向框→逐片打入钢板桩→抽水至第三道撑杆处后，开始施工第二道围檩及撑杆→抽水至基底后，开始施工第三道围檩及撑杆→清底并施工封底混凝土→施工承台、墩柱→拆除围囹→拔出钢板桩。 钢板桩利用吊车作为起吊设备，配合DZ90型振动锤的施工方法逐片插打。插打过程中，须遵守“插桩正直，分散即纠，调整合拢”的施工要点。 3.2 围檩及内支撑的设置 第一道围囹作为钢板桩导向框，在钢板桩插打前进行安装，利用牛腿固定在钢护筒上，待全部钢板桩插打完成后，加固第一道支撑，拆除牛腿。第一、二道围檩采用单支H400×400mm型钢；内撑用φ609×16mm钢管，内支撑与围囹夹角为45°，围囹与内支撑之间、与钢板桩之间采用焊接，其围囹支撑布置如图2： 抽水至第三道支撑，安装第二道围囹及支撑。继续抽水、吸泥至标高13m处，安装第三道围囹和支撑，第三道围檩采用2×H400×400mm型钢焊接，内支撑用H700×300mm型钢，该支撑将打入承台内不能拆除，其围囹支撑布置见图3： 抽水过程中应注意观察钢板桩及围囹内支撑的变形情况，如出现明显变化，应停止抽水，对围囹及支撑进行加固处理后，再继续施工。 3.3 设计相关的计算 3.3.1 钢板桩入土深度验算（用盾恩近似法进行计算） 所以钢板桩的总长度至少为：7.026+3.903=10.929m。选用12m长的钢板桩，钢板桩底部进入河床以下土层8.996m，顶部高出水位近1m。 3.3.2 围囹与内支撑布置及受力计算 按等弯距布置确定各层支撑的间距，根据拉森Ⅳ型钢板桩（W=2037cm3、[σ]=200MPa，长度取12m，宽度为40cm，高度为15.5cm，厚度为τ1=1.55cm/τ2=1.1cm）能承受的最大弯距确定板桩顶悬臂端的最大允许跨度： 3.3.3.2 基坑底的隆起验算 基坑开挖时，当桩背后的土柱重量超过基坑底面以下地基土的承载力时，地基的平衡状态受到破坏，会发生坑壁土流动，坑顶下陷，坑底容易出现隆起的现象，为避免这种现象发生，进行地基稳定性验算。 地基稳定力矩与转动力矩之比抗隆起安全系数K≥1.2时基坑稳定，当基坑水抽除干净时，坑侧上荷载为水压力q=10×hw=10×（18—15.97）=20.3KN/m3，k=■用以抵消坑侧上水压力荷载q需要的深度（18—15.97）=2.03m，计算可知： 符合要求，此工况下基底稳定。待浇注完1.9m厚C40砼封底且强度达到设计要求后，再抽除基坑内积水，由前面其抗浮力验算可知，不会出现隆起。 3.3.3.3 钢板桩围堰整体抗浮验算 计算假定钢板桩与封底砼为一个整体的工况下，钢板桩与封底砼相对于砂层的滑移情况。 4 封底施工 4.1 抽除泥沙、积水 使用抽沙泵将围堰河床底泥沙抽除干净，抽沙时要保证围堰内有一定的水头，通过水的重力作用对泥沙的压迫作用，不断翻动底部泥沙，使