南疆特大桥水中墩钢板桩围堰的设计与施工.pdf

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1、南疆特大桥水中墩钢板桩围堰的设计与施工吴义为(中铁十八局集团国际工程有限公司)摘要：跨越深水区的桥梁水中墩基础施工是重点和难点，文中结合南疆特大桥65‘水中墩钢板桩围堰的施工，对钢板桩围堰的设计与施工进行了探讨。关键词：桥梁施工；水中墩；钢板桩；围堰；设计中图分类号：U443．16+2文献标识码：B文章编号：1672—4011(2010)05—0100—031工程概况天津港南疆港区神华煤炭码头进港铁路南疆特大桥是为跨越海河河口段、南疆1号排污河和海防公路而设。中心里程为右GDK75+180．59，桥全长3638．柏m。桥跨布置为：(2X32m)预应力混凝土铁路简支梁+(48m+3×64m+4

2、8m)连续钢桁梁+(17X32m)预应力混凝土铁路简支梁。64。一67。水中墩结构形式为由1．25nl钻孔桩基础，顺桥向5排，每排4根共20根钻孔桩，属于低桩承台，圆端型桥墩。要求海河河道全年不断航，通航宽度35m，高度ll111。2现场水纹与地质情况桥址所在区域平常涨潮时最大水面标高为+3．8m，平均流速0．4m／s，但水位不稳定，退潮时落差较大，平常海河的水流速度很小。河床平均标高为一3．0m，淤泥厚度约5m，淤泥质粘土厚度13．7—15m。3水中墩施工方案的选定总结我国桥梁深水基础施工各种围堰类型，双壁钢围堰刚度大，能承受向内、向外的压力，结构稳定性好，也能为顶部施工平台提供支撑条件，

3、但造价太高，回收率小。根据桥址处的地质条件，淤泥层厚，采用钢板桩围堰插打方便、施工成本低、可重复使用，施工具有显著的环保效果，占用河道的平面空间小，只是钢板桩围堰的刚度较小，要加强内支撑。报请业主、监理单位同意，最终确定使用钢板桩围堰。4钢板桩围堰的设计(以654墩为例)拟选用日本拉森Ⅳ型钢板桩，桩长为22m，桩顶比涨潮时最高水位高出1m，标高为+4．8m；钢板桩打入淤泥质粘土内7．8m，标高为一17．2m。考虑到立模、加固的方便，两侧各预留工作空间2m，钢板桩围堰的平面几何尺寸为：顺桥向12．5m+2m×2=16．5m。横桥向16rtl+2nl×2=20m；理论设计围堰平面几何尺寸为长方形

4、，转角处采用0．2×0．2m的转角桩，四个角共4片。围堰理论边长：(16．5m+20m)×2=73m；钢板桩总片数：(73nl一0．4m×4)／0．4m+4=182．5(片)，取183片。根据内支撑的受力情况，本着方便施工的原则，设置5道围囹支撑。第1道围囹支撑中心线的标高为+3．5m，兼作导向梁，由双拼140b工字钢组成；第2—5道围囹由双拼155e工字钢组成；斜撑全部为双拼140b工字钢，另外第5道支撑沿围堰长宽方向中部各增加2根ti)426X8mm钢管桩(这4根钢管最后埋在承台混凝土内)，每道支撑间的竖向间距不超过3m。用30em厚的C20混凝土封底。围堰及地质剖面见图1。图165号啦

5、围堰及地质剖面图5钢板桩围堰受力验算5．1基本资料(1)钢板桩、工字钢、钢管桩的技术参数(见表1)。衰1钢板桩、工字钢、钢管桩的技术参数截面积质量惯性矩截面模量材料名称(evil2)(kg／m)(em4)(em3)拉森Ⅳ型钢板桩77．7203740b工字钢94．173．822780114055e工字钢158124714402551舛26x8film钢管桩105．5582．46822952．2(2)土的物理性能指标。淤泥：重度1=16．IkY／m3、粘聚力c=2．5KPa、巾=4．2。；淤泥质粘土：重度．y=19kN／m3、粘聚力c=16kPa、小=21。o5．2钢板桩长度验算采用等值梁法计算

6、钢板桩的最小入土深度to。将士压力为零处视为桩在地底下的反弯点，因单桩入土较深，可将上端视为自由支撑，下端为固定支撑，各支撑点简化为多跨连续梁的内力是等值的。钢板桩受力如图2所示。叭P掣b=-晗ed_JF14=2．04k‰㈣州捌8kN9l22k％R3。Nkl萄砒预”图2钢板桩受力示意图图3钢板桩受力图土层平均重度：1’=∑^yl∥∑h=(16．1X5+19X9．2)／(5+9．2)=18．0kN／m3平均内摩擦角：由’=∑+h／∑h=(4．2X5+21X9．2)／(5+9．2)=15．1。主动土压力系数：K。=t92(45。一4,／2)=t萨(450一15．10／2)=O．58被动土压力系数

7、：K。=t92(45。+4,／2)=t萨(450+15．1。／2)=1．71被动土压力修正系数k取1．65(1)土压力为零点位置。Y=(1承hl+1’K．h2)／[1’(kK，一K．)]=(10×6．8+18．0×0．58X6．4)／[18．0×(1．65×1．71—0．58)]=3．33m(2)钢板桩最小入土深度to=x+y，其中x根据P。和反弯点以下部分的被动土压力与主动土压力之和对桩底端力矩相等求得。钢