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1、2010年9月第3期葛洲坝集团科技总第95期沮漳河特大桥钢板桩围堰设计与施工陈三华陈超摘要沮漳河特大桥99#墩施工中,通过前期对钢板桩围堰的结构稳定性计算,合理地确定钢板桩围堰的结构形式,为围堰的施工提供安全可靠理论依据;同时在施工过程中,精心地施工,保质保期地完成了钢板桩围堰的安装任务。关键词钢板桩围堰;设计;施工钢板桩入土深度约为5.0m。钢板桩结构见图1。1工程概况3.2钢板桩围堰内支撑层数的确定及结构形式钢板桩围堰内支撑层数的数量
2、及其位置,根据武汉至宜昌铁路工程沮漳河特大桥位于湖北钢板桩围堰的深度及钢板桩本身的抗弯强度及地省荆州市与宜昌市交界的灌溉区,里程起始于质情况而定。根据此主墩承台的埋深及承台的高DK224+773.86~终止于DK230+811.67。其中度,钢板桩围堰设置4道围囹:第1道围囹主要承99#、100#墩连续梁要跨越沮漳河河道,99#位于沮受水的压力,采用2HN700300工字钢做围囹,两漳河河道内。承台10.614.63.5m,桩基采用根630钢管做斜撑;第2道围囹主要承受水的压12根1.5m
3、的钻孔桩。力和土的压力,采用2HN588300工字钢做围囹,施工时最高水位+38.6m,河床底标高+两根630钢管做斜撑;第3道围囹主要承受水的34.5承台底高程+26.099m,开挖高程+25.压力和土的压力,采用2HN588300工字钢做围599m,封底混凝土厚50cm。主墩承台施工采用采囹,一根630钢管做斜撑;第4道围囹主要承受用钢板桩围堰施工法。水的压力和土的压力,采用2HN588300工字钢2工程地质情况做围囹,无斜撑。根据设计单位提供的工程勘察报告,水中墩地质土层分
4、布由上至下依次为:+34.5m~+27.5m为淤泥质土,+27.5~+21.08为中粗砂,+21.08~+9.58为卵石土,+9.58~+7.08为粗圆砾土。3钢板桩围堰结构设计3.1钢板桩围堰总体尺寸确定图1钢板桩结构图矩形钢板桩围堰的形式及大小根据承台的形4钢板桩围堰结构验算式及大小而定,同时必需满足作业人员操作的净空要求。该承台为矩形承台,且紧靠施工栈桥,采用4.1基本数据矩形钢板桩围堰,围堰平面尺寸为17.413.8m。(1)土层性质钢板桩围堰根据施工期间的水位及现场的地
5、质情土层厚度容重()内摩擦角土层性质3况,该围堰采用德国拉森型长度为18m的钢板(h)/(m)/(KN/m)()/(。)桩,桩顶距沮漳河常年汛期最高水位0.5m左右,淤泥质土7.5182043No.3Sept2010GEZHOUBAGROUPSCIENCE&TECHNOLOGYSerialNo.95中砂5.420309)/[20(1.72.04-0.49)]=1.99m(2)基本参数计算(2)钢板桩入土深度(t0)的确定,及t0=x+土层的平
6、均容重y,其中x根据Pc和钢板桩C点以下部分的被动土h187.5205.4压力与主动土压力之和对桩底端力矩相等求的。===18.7.55.4钢板桩受力分析见图2。h3Pa=H2Ka+wH1=18.838.90.49+1083KN/m24,1=118.11kN/m土层的平均内摩擦角Pc=(1+4.1+8.9)Pa/(1+4.1+8.9+1.h207.5305.42===24.19!99)=103.346kN/mh7.55.42因为Pcx=(kKpX-Ka
7、x)x/6主动土压力系数22x=6pc/(kKp+Ka)=2.88mha=tan(45!-/2)=tan(45!-20/2)=即x+y=1.99+2.88=4.87m。0.49实际中,钢板桩的入土深度为5.0m,大于4.被动土压力系数2287m,入土深度满足设计要求。hp=tan(45!-/2)=tan(45!-20/2)=(3)坑底涌砂验算2.04围堰基坑处于含松散粗砂夹卵石,对基坑内抽4.2钢板桩入土深度验算水可能引起涌砂的危险,用渗流理论对基坑进行涌钢板桩入土深度的检算采用等值梁法,
8、即将土砂验算。压力为零的深度处近视为钢板桩地下部分的反弯不产生涌砂得奖安全条件为:点,该点以上部分钢板桩内力与该点作为固定支Kirw∀r#撑,各支撑点简化多跨连续梁的内力是等值的。钢式中:K为安全系数;i为水力梯度;i=板桩受力如图2所示。h#/(h1+t);rw为水的容重,r#为土的浮容重。水力梯度i=h#/(h1+t)=13.5/(13.9+5)=0.71;K=r#/(irw)=1.10/(0.711)=1.55。由以上验算发现本基坑在使用18m长的钢板桩
