拉森钢板桩围堰设计与施工技术探讨

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1、拉森钢板桩围堰设计与施工技术探讨：结合苏州市横扇镇太河大桥进行深水基础施工时，采用拉森钢板桩围堰的施工方案，进行了钢板桩的受力分析，围堰封底混凝土抗浮受力分析，以及钢板桩施工时关键措施等的总结。　　【关键词】太河大桥，深水基础，钢板桩围堰，设计与施工，工艺总结。　　一、工程概况　　本工程位于苏州市横扇镇太河中，太河宽约180m，水深约5m，大桥共有2只桥墩位于太河中间，采用拉森钢板桩，围堰桩长18m，使用4#桩，每个墩用136根4#拉森钢板桩，4根脚桩。围堰平面尺寸18*8m。　　二、钢板桩围堰设计　　（一）、设计参数选定　　1、太河为四级航道，最高通航水位为

2、4.5m，目前施工水位为3.1m，河床顶面高程为-1.57m，水流速度为1.15m/s；　　2、粘土的内摩擦角φ24。，容重γ粘=19.7KN/m3，比重G粘=2.73，孔隙比e。=0.72，粘聚力C粘=20Kpa；砂质粉土的内摩擦角φ35。，容重γ粉=18.3KN/m3，比重G粉=2.70，孔隙比e。=0.95，粘聚力C粉=3Kpa；　　3、围堰内设四道支撑，标高分别为1.5m、-0.5m，-2.5m，-4.5m；　　4、承台封混凝土厚度按1m计算，基坑开挖后混凝土缝底前基坑标高为-6.5m；　　5、围堰采用18m长德国拉森Ⅳ型钢板桩。　　（二）、钢板桩最小

3、入土深度确定　　计算模型简化如下图，采用主动土压力、被动土压力及水压力模式进行计算，同时偏安全假定为只有支撑1，因此对支撑1求距：　　P4*（2h/38）=P1*4.67*2/3P2*(3.072.4*2/3)　　P3*[5.47(2.53h)*2/3]①　　粘土朗金土压力系数根据φ=24。，查表得m2粘=0.422，1/m2粘=2.371，粉土朗金土压力系数根据φ=35。，查表得m2粉=0.271，1/m2粉=3.69，　　P1=0.5*γ　　P2=γ2粘*γ粘*2.42　　=136.02KN/m　　P3=(γ2粉*γ浮*(2.53h)2　　P4=0.5*γ

4、粉*h2/m2粉=33.76h2　　将P1、P2、P3、P4代入公式①计算　　得h=5m，钢板桩总长度为5.06.55.0=16.5m，因此选用单根长为18m的钢板桩能满足施工要求。　　（三）、基坑底涌砂验算　　基坑开挖后，基坑内排水，围堰内外形成水差，为检验钢板桩入土深度是否能满足围堰内不发生管涌现象，则必须满足以下条件：　　KS*i*ρ3。　　H=9.6m，h=4.43m，h1=6.5m，代入②计算得:KS=ρb/i*ρ，取1m板宽计算，此时钢板桩受力为：动水压力，静水压力。　　（1）、动水压力计算：　　P动=0.5KHV2Bρ/g　　H：水深，m；　　V

5、：水流速度，采用平均流速，m/s；　　g：重力加速度；　　B：板桩宽度（取1m）；　　ρ：水的密度，g/cm2；　　K：系数，槽形钢板桩围堰K=18~20；　　P动=0.5KHV2Bρ/g=0.5×19×4.07×1.152×1×10/10=51.1KN　　（2）、静水压力：P静=γ时，安装第一道支撑，钢板桩能够满足受力要求。　　2、第一道支撑安装结束，围堰内抽水到第二道支撑位置，支撑尚未安装时受力分析。　　经计算该工况条件下，钢板桩所受最大弯距Mmax=38.54KN.m，支撑反力F1=98.3KN。　　σ=M/pa1.05　　=（5049813881045

6、8）/20250=4.78>1.05　　因此整体抗浮稳定性满足要求。　　2、封底混凝土强度验算　　封底混凝土在浮力的作用下的内力，可以简化为桩间的简支单向板计算。封底混凝土顶层因静水压力作用产生的弯曲拉应力为：　　f=qL2/8w=L2×（γw*H-γC*h）/（8*h2/6）　　=1.92×(10×9.6-24×1)/(8×12/6)　　=195Kpa<1200Kpa因此封底混凝土厚度能满足强度要求。　　三、钢板桩围堰的施工方法　　施工流程：施工前准备——打设钢板桩——钢板桩施工结束——开挖至要求标高后——按装围檩和钢支撑——分层开挖至坑底——,浇筑地下结构

7、——待其强度达到设计强度80%后拆除支撑　　本工程施打时采用50吨履带吊挂90吨振动锤施工，吊机停在钢便桥的刚平台上作业。　　（一）、导桩导梁：　　导向钢围檩设置：围堰四边水域采用[30槽钢作为导桩，它是刚性好、位置正的导向装置。在钢板桩施工期间，能有效地沿着设计轴线向前逐渐推进，确保工程质量。每次围檩设置长度视材料而定。围檩宽比桩组合宽度略宽10—15mm。导桩顶标高可略低于钢板桩顶高，临时支撑焊接在导桩翼缘，以架立导梁，在临时支撑上测量放出围堰四边线的轴线，导梁架立放在导桩内侧，与导桩背靠背焊接，对称于轴线净距为0.34m,顶标高基本与导桩平。　　（二）、

8、小止口拉森钢板桩施工　　测量放样：根据