深埋低桩承台双壁钢围堰设计和施工

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1、深埋低桩承台双壁钢围堰设计和施工　　摘要：双壁钢围堰是深水基坑施工常用的支护方式，由于其隔水性能良好，受力简单明确，方便施工，得到了广泛的应用。本文以梨川大桥中堂水道主桥的双壁钢围堰为例，简要说明低桩承台双壁钢围堰的设计和施工。关键词：低桩承台双壁钢围堰；方案比选与设计；电控整体下放中图分类号：U445.5文献标识码：A1工程概况东莞市东江梨川大桥工程起点为高埗镇莞潢路，终点顺接东江大道与红川路，是联接东莞市区与东江北部地区高埗镇和石碣镇的重要通道。本项目全线主要包含三个大型互通立交，两座跨江大桥，主要有中堂大桥引桥段、高埗立交、中堂水道主桥95m+168m+95

2、m低塔斜拉桥）、庆新路立交、东莞水道主桥（单跨138m独塔无背索钢砼混合梁斜拉桥）和东江大道立交。道路全长为2.294公里。梨川大桥中堂水道大桥为95m+168m7+95m跨塔梁墩固结体系预应力砼矮塔斜拉桥。14#、15#墩是中堂水道主桥的两个主墩，主墩基础由12根D250cm嵌岩桩组成，桩长31～39m。承台规格为20.1m×14.9m×4.8m（横×顺×厚），承台底设有2m的C25砼封底（底标高-10.8m），考虑到增加主墩的高度和减小阻力影响，将承台沉入河床以下穿过强风化层且嵌入中风化砂岩层，承台底标高-8.8m。2方案比选承台施工的方案和方法很多，综合考虑

3、方案的安全性、经济性、施工工期和施工可操作性，可以选择不同的施工方案和施工方法。目前的施工方案主要有：钢板桩围堰施工、先桩基后基坑再双壁钢围堰施工、先基坑后双壁钢围堰再桩基施工、先基坑后桩基再双壁钢围堰施工等。本桥原设计图纸主墩基础施工程序：施工临时便桥，搭设水中施工平台→插打主墩钢护筒，施工主墩桩基→套箱或围堰施工→主墩承台施工。上述方案存在主要问题是由于本桥主墩承台埋置太深，需要穿过整个强风化岩层，地质又是泥质砂岩，主墩桩基完成以后，再进行基底的清挖是相当困难的，且要将强风化岩以下3～4m清挖干净，必须进行微爆破清挖作业，其施工进度是相当缓慢，无法保证工期需要

4、。经方案比选，确定主桥14#、15#主墩基础采用先进行水下开挖和炸礁施工，再搭设施工平台进行水上桩基施工，最后采用双壁钢围堰法施工承台。具体的施工程序如下：7施工前期准备→河床表层水下挖掘→强风化层水下爆破开挖→水下深基坑清底→搭设桩基施工钻孔平台→主墩桩基施工→部分拆除钻孔平台→拼装双壁钢围堰→接长桩护筒并安装吊架→安装沉降系统→利用电控系统整体下沉围堰至设计标高→水下砼封底→拆除吊架及沉降系统→抽水、切割桩护筒、破桩头→承台钢筋安装→浇筑承台砼。3双壁钢围堰设计3.1双壁钢围堰结构设计中堂水道大桥14#、15#墩双壁钢围堰内壁尺寸为20.1m×14.9m，壁厚

5、0.8m。钢板厚度8mm，横向加劲肋用∠50×50×5角钢，间距0.35m，竖向主龙骨采用∠70×70×6角钢加劲框，间距0.8m。考虑到加工、运输和施工方便，钢围堰采用分节段方式制作。在高度方向分为3个节段，自下而上分为3m+5m+5m；平面分14块（纵向3块、横向4块），单块最大重量为6.3t，单位用钢量为240kg/m2。块与块之间采用高强螺栓连接，块间连接法兰竖向用20mm厚钢板、水平方向用10mm钢板，法兰之间垫10mm的橡胶，并双面涂刷胶水，以加强止水效果。围堰内砼封底厚度2m，砼顶面高程即为承台底面高程，舱壁砼填充高度为5m。3.2双壁钢围堰结构计算

6、3.2.1设计荷载取值7静水压力（三角形分布）最大值为：103kpa。计算断面流速为2.7m/s，流水压力为：3.72kpa。年平均风速为2m/s，风压力为：1.76kpa。计算中，同时考虑静水压力、流水压力、风压力及其他施工荷载。3.2.2设计荷载组合水平荷载：静水压力+流水压力+风压力+其他。垂直荷载：围堰自重+舱壁砼+封底砼+浮力+其他。3.2.3设计工况最不利的工况为封底砼完成后，围堰内抽干水至封底砼顶面时，围堰内外形成水位差的状态。本设计以此状态来验算钢围堰结构是否安全。3.2.4结构检算经钢围堰抗浮检算，抗浮安全系数为3.22；在围堰内部从封底砼顶面开

7、始，每隔2.5米设置内撑一道，每道内撑设置为横桥向2道、顺桥向3道φ325钢管。4双壁钢围堰施工4.1水下基坑开挖与炸礁水下基坑开挖选用反铲船一艘和开底自航运泥驳两艘，反铲船长18m，宽8m，型深2m，配备加长臂400钩机一台；每艘运泥驳仓容70m3/150×2匹马力。7水下炸礁为300t漂浮式炸礁船，满载排水量300t，配6台地质钻机。水下钻孔孔位成梅花状布置，孔距2.5m，排距2m，孔径125mm，采用非电毫秒塑料导爆管微差起爆网路。4.2钢围堰的制作与拼装单个钢围堰块件在现场进行加工制作。钢围堰制作平台用钢管和型钢制作，尺寸为20×8m。在制作过程中，须进行

8、以下检验：