基坑型钢支护技术在长沙湾特大桥中的应用.pdf

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1、基坑型钢支护技术在长沙湾特大桥中的应用梁树锋(中铁十八局集团第-'-F程有限公司，河北唐山064000)摘要：厦深铁路长沙湾特大桥位于广东省汕尾市海丰县梅陇镇长沙湾，部分桥墩位于鱼塘地段，地质情况为淤泥质黏土、粉质黏土等，基坑开挖深度3m以内，本文主要介绍鱼塘地段桥墩承台采用工字钢支护的施工方法及设计计算。关键词：淤泥质黏土；工字钢支护；设计计算中图分类号：TU473．1文献标识码：B文章编号：1672—4011(2011)03—0155一02l工程概况厦深铁路长沙湾特大桥位于广东省汕尾市海丰县梅陇镇长沙湾。属三角洲港湾式滨海相沉

2、积平原区。线路沿线跨越河沟、海湾、深汕高速、242国道、4个村庄，其余地段为种植地及密布的鱼塘、海水养殖场等。该桥基础采用钢筋混凝土钻孔灌注桩，矩形承台，墩身采用混凝土圆端形桥墩。海湾中桥墩基础采用钢板桩围堰施工，鱼塘及海水养殖区段桥墩基础采用I32a工字钢支护，本文主要介绍承台基坑采用工字钢支护的设计与施工技术。2地质情况该桥地质资料由上向下依次为：淤泥质黏土ll一18m，粉质黏土层，粗砂沙砾层，全风化、强风化及弱风化花岗岩。淤泥质黏土层设计推荐地基基本承载力取叮。=50kPa。3施工方案的确定鱼塘及海水养殖区段桩基采用筑岛，冲

3、击钻成孔的方式，桩基施工完毕进行承台施工，承台开挖深度最大3．0m。根据现场场地及地质情况，应采用支护结构支撑开挖，初步拟定两种支护方式，一是设计图纸提供的支护方式混凝土套箱；二是根据以往工地经验采用型钢支护。经比选。认为混凝土套箱施工时间长，且不可周转，而型钢支护施工周期短还可周转，决定采用型钢支护。4型钢支护设计板桩设计选用I32a工字钢，单根板桩标准长度9m，按挖3m进行计算。内支撑框架采用I32a工字钢双拼，标高与地面平齐，型钢围堰平面布置见图1。图1型钢围堰平面布置图支护设计计算参照《基坑工程手册》第二版第14章钢板桩支

4、护结构设计与施工中的等值粱计算方法。这种计算方法假定上端为简支，下端为固定支撑，用等值粱法计算板桩，为简化计算，常用土压力等于零的位置来代替反弯点的位置。4．1计算板桩上土压力等于零的点距开挖面的距离YY=Pb／[Y(KKP—K。)](1)式中Ph一挖土面处板桩后土压力强度值；Y一淤泥质粘土重度(kN／m3)，查设计院地质勘查报告取Y=17．7；K一板桩被动土压力修正系数，查表得1．2；kP一被动土压力系数：t92(45。+孚)=t92(45。+半)：1．22；‘K．一主动土压力系数=t92(45。一睾)=t92(45。一半)：0

5、．82；‘书一土的内摩擦角(。)，查设计院地质勘查报告得巾=5．64。Pb2yHK。一2e／Ka式中H一板桩入土深度；C一土的黏聚力(kPa)。查设计院地质勘查报告得12=16．78Pb=17．7x3x0．82—2×16．78x佩=12．11kN／m2把以上数据代入(1)得：Y=1．15nl板桩受力如图2所示。图24．2计算等值梁的最大弯矩和合支点反力取1m宽度板桩进行计算，把以上计算所得数据输入清华大学结构力学求解器，得：M一=10．71kN。m，R．=4．74kN，Po=11．0kN等值粱受力如图3所示。4．3计算板桩最小入土

6、深度toto2Y+hh根据Po和桩前被动土压力对板桩底端D点的力矩相等求得即：4．7P0xh=1／3xhx[1(KKP—K。)xh／2xh]把数据代入以上公式得：h=3m，贝0to=1．15+3=4．15m板桩的实际埋深应位于h之下，取1．1to=4．6m实际施工采用9m工字钢，埋深为：9—0．5—3=5．5m>4．6m，满足要求。j黝2秽j3867469879527．35＼忧．00l132530、～05图3粱的受力情况4．4板桩强度检算采用I32a工字钢，每米宽度可设3根(考虑工字钢之间插打时的间隙)，则单根工字钢最大承受弯矩为

7、：10．71／3=3．57kN·Ill则8=M／W=3．57X103／70．8=50．4MPa<215MPa。满足要求。4．5支撑框架计算把支撑框架长边边梁简化为三跨连续梁进行计算，框架长边边梁受均布荷载为：q=4．74kN／m。将数据代入清华大学结构力学求解器，得支撑框架边梁最大弯矩为12．31kN·m，角撑承受边梁传递压力为26．1kN，弯矩图见图4。4．94595534060939261010446593906261010446593906494595534060939图4弯矩图则框架边梁最大弯曲应力6=M．／W=12．31

8、X103／692／2=8．9MPa<215MPa满足要求。角撑受压力：P=26．1／cos45。=36．9kN角撑压应力：8=P／A=36．9×10／2／67=2．8MPa<215MPa，满足要求。5型钢支护施工5．1型钢支护施工流程施工流程见图5