拉森钢板桩围堰方案

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1、施工技术通讯——施工设计篇珠江黄埔大桥主墩承台钢板桩围堰的施工设计(技术发展中心郑震)摘要本文详细论述了珠江黄埔大桥39#主墩69m（宽）×19m（长）×6m（厚）哑铃型承台施工用钢板桩围堰的设计分析及计算过程，钢板桩的计算工况需要紧密结合其实际的施工工序。关键词独塔斜拉桥39#主墩承台钢板桩围堰施工设计一、工程概况：广州市黄埔珠江大桥北汊主桥为单塔双索面钢箱梁斜拉桥，跨径布383m+197m+63m+62m（见图1），门型主塔，主塔柱承台19m×19m，厚度6m，承台顶面标高+4.0m；两承台之间系梁高6，宽8m，长31m。每个承台基础为16根Φ2.5m的钻孔桩，系梁2根Φ

2、1.8m的钻孔桩。主塔基础平面总尺寸为69m×19m（见图2）。桥位处于珠江下游，河道略弯曲，河道分支复合频繁，河面宽阔，流量大，径流量变幅小，淤积严重，受潮水顶托显著。根据水位资料，最低潮水位+3.3m，最高风暴潮水位+6.73m。地层组成：表层细砂，松散，标高+7--+4，淤泥质亚粘土，呈流塑状，标高+4.0m—-1.0m；粉砂、中砂层，饱和、松散，标高-1.0m—-8.0m；下部为燕山晚期二长花岗岩，主要由花岗岩变质而成的混合岩形成，自上到下依次为全风化混合岩、强风化８施工技术通讯——施工设计篇混合岩、弱风化混合岩和微风化混合岩。主塔39＃墩位于北汊河道边缘，靠大濠洲岛

3、防洪大堤20m。基础采用筑岛法施工，承台用钢板桩围堰止水。拟定钢板桩桩底标高-11.0m，嵌入强风化岩约2m。为简化计算，将钢板桩进入的全风化混合岩简化为粉砂计算，因全风化混合岩内摩擦角和粘聚力均比粉砂大，因此计算结果偏安全的。二、施工方案1、主墩承台施工采用钢板桩围堰法施工，不排水开挖，围堰内设置两道钢支撑梁，根据基坑渗水情况采用封底和不封底两种备选方案。承台及系梁混凝土沿高度方向分两次浇筑，第一次浇筑高度为2.2m，第二次浇筑高度为3.8m。围堰平面布置形式为沿承台及系梁外侧预留1.7m立模操作空间，形成哑铃形布置。钢板桩采用拉森Ⅳ型，围堰内部设两道钢内支撑，内支撑由主梁

4、、平面系及其竖向支撑等组成（见图2）。８施工技术通讯——施工设计篇2、承台施工工序为：⑴、桩基施工完成，降低筑岛面标高至＋6.5m；⑵、采用KH180履带式吊机及DZ-90NM2-500EⅢ振动打桩锤插打钢板桩；其顶面标高定为＋7m,底标高定为－11.0m；单根钢板桩长18米，桩底嵌入全风化混合岩4.0～6.0m；⑶、钢板桩围堰插打完成后，进行基坑开挖，开挖至+3.5m时，利用低潮水位的时间差，将堰内水位降至+3.5m，在标高+5.2m处安装第一道内支撑；开挖的方式以长臂挖掘机为主，对砂层可用砂石泵抽吸等方法除土；⑷、基坑开挖至+1.0m时，再次利用低潮水位的时间差，将堰内水

5、位强制降至+1.0m，在标高+1.5m处安装第二道内支撑；继续基坑开挖至基底，直至完成；⑸、基底进行基本整平、对砼桩周进行清理；进行封底砼或施工垫层的浇注，进行承台第一次砼施工；⑹、砼达到强度后进行第二道内支撑转换，进行承台第二次砼施工；⑺、塔柱底座施工；拆除内支撑，拔出钢板桩，基坑回填。三、钢板桩围堰的设计计算：1、荷载工况：根据钢板桩承台的施工工序，按照排水开挖的施工过程进行计算。钢板桩在开挖过程中和承台施工中主要承受外围主动土压力、静水压力和围堰周围施工车辆引起的侧压力等荷载。土压力根据各工况计算模式的不同分别采用相应的公式予以计算。以下分各工况取一米板宽列出。工况一：

6、计算图式见图3，不排水开挖至+3.5m，围堰内排水至+3.5m，第一道支撑尚未安装，钢板桩处于悬臂状态。土压力采用朗金土压力公式计算，主动土压力基本计算公式为：砂性土：；粘性土：被动土压力基本计算公式为：砂性土：；粘性土：其中：γi、γw——土的容重和水的容重；zi、hw——计算点的深度和相应水的深度；q——钢板桩围堰边土表面作用的均布荷载；c、φ——土的粘聚力和内摩擦角。８施工技术通讯——施工设计篇工况二：围堰开挖至+1.0m，安装第二道支撑前，围堰内排水至+1.0m，考虑一台50吨履带吊机作用，计算图式见图4。(1)、车辆荷载按50t履带吊计算A、破坏棱体的长度由库仑土压

7、力公式：其中：ε、α——为钢板桩的倾角（0°）和土体滑动面的倾角；(2)、换算等代均布土层厚度钢板桩计算宽度其中：l——汽车重车或平板挂车的前后轴轴距（履带车为零）；a——车轮或履带着地长度；H——挡土墙高度。８施工技术通讯——施工设计篇(3)、土压力计算：土压力仍然采用朗金土压力公式计算，具体计算公式同工况一，计算土压力荷载见图4。工况三：第二道支撑已安装，围堰排水开挖至-2.5m，进行承台第一次砼浇注。考虑一台50吨履带吊机作用，换算等代均布土层厚度计算同工况二，计算图式见图5。此时由于在开挖过程中