钢板桩围堰设计与施工

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1、钢板桩围堰的设计与施工浙江中铁十六局第三工程有限公司王积鹏摘要：根据新建铁路宁启线新三阳河大桥水中墩承台防水围堰施工情况，简述钢板桩围堰及内支撑设计和计算的方法和步骤。关键词：钢板桩围堰；设计；施工1、工程概况新三阳河大桥为新建铁路宁启线南京至海安段中的一座单线桥梁，桥址位于江苏省江都市宜陵镇境内，桥梁全长为157.9米，桥跨布置为2-24m+1-64m+1-32m，共5个墩台，主跨为跨新三阳河的1孔64m栓焊下承式钢桁梁，墩台基础采用Ф100cm钻孔桩，桩长24~34m，其中2#墩、3#墩位于深水区，承台尺寸为5.6´7.5´2.5m，承台顶面设计

2、高程为-5.65m，河床底标高-4.65，承台埋入河床下1.0m，正常施工水位2.5m，施工水位差10.6m。河床表层为软塑粘土，其下为软塑砂粘土、软硬塑粘土等，极限承载力[σ]=250Kpa，设计时为简化计算按不透水层考虑。水流速度V=1.0m/s，不考虑水流速度沿水深方向变化。2、拟定方案结合河床地质情况及施工情况，拟采用日本产拉森Ⅳ型钢板桩进行施工，长度为13m，宽度为40cm，厚度为15.5cm，每米断面模量为749cm3，容许抗弯强度为[σ]=180MPa。3、围堰结构形式确定3.1、平面尺寸按上部结构及其基础的尺寸拟定。围堰以不妨碍施工和

3、安装模板为原则，但至少应大于基础轮廓尺寸1.5m，同时还需考虑抽水设备和其汇水井安装所需之尺寸；3.2、立面尺寸主要受水位高度、冲刷深度、围堰内挖深深度，以及基底稳定（拱起、涌水、翻砂）等因素所控制。其中尤以水位高低的影响最为直接重要，所以设计时应按可能发生的而不是绝对的最不利水位计算，如按施工阶段的最高水位、抽水最高水位、洪峰最高水位等计算。钢板桩围堰结构设计图如图1、图2所示：4、钢板桩结构计算64.1、结构计算模型水容重按10kN/m3计算，土容重按18kN/m3计算，钢板桩下端按铰接于承台底计算，为四跨不等跨连续梁，钢板桩按b=1m宽度计算，

4、钢板桩动水压力形状系数k按1.8计算。q1=γ水*h1*b=10*6.5*1=65KN/mq2=γ水*h1*b+γ土*h2*b=10*6.5*1+18*3.5*1=128KN/mq0’=kbγ水*v2=1.8*1*10*12=18KN/mq1’=kbγ水*v2+γ水*h1*b=1.8*1*10*12+10*6.5*1=83KN/mq2’=1.8*1*10*12+kbγ水*v2+γ水*h1*b+γ土*h2*b=10*6.5*1+18*3.5*1=146KN/m计算模型如图3、图4所示。4.2、结构受力计算采用力矩分配法计算结构受力。4.2.1长边及背水

5、侧短边受力计算结构长边为平行水流水向，不受水流速度影响，只考虑静水压力和土压力。计算结果如表1所示。表1长边及背水侧短边力矩分配计算表结点ABCDE跨度3.22.52.51.8分配系数0.370.630.500.500.490.51固端弯矩21.85-21.8824.48-37.0843.88-45.72B、D分配传递00.010.02→0.010.45←0.900.94C分配传递3.03←6.076.07→3.03B、D分配传递-1.12-1.91→-0.96-0.74←-1.49-1.55C分配传递0.43←0.850.85→0.43B、D分配传

6、递-0.16-0.27→-0.13-0.10←-0.21-0.22C分配传递0.06←0.120.12→0.06B、D分配传递-0.02-0.04→-0.02-0.01←-0.03-0.03C分配传递0.01←0.020.02→0.016B、D分配传递0.00-0.01→0.000.00←0.000.00最后弯矩（KN.m)20.55-20.5530.43-30.4446.58-46.584.2.2迎水侧短边受力计算迎水侧短边受水流速度影响，受力除考虑静水压力和土压力外还需考虑动水压力。计算结果如表2所示。表2水侧短边力矩分配计算表结点ABCDE跨度

7、3.22.52.51.8分配系数0.370.630.500.500.490.51固端弯矩44.89-31.2533.85-46.4553.25-53.01B、D分配传递0-5.04-8.60→-4.30-0.06←-0.12-0.13C分配传递4.24←8.488.48→4.24B、D分配传递-1.57-2.67→-1.34-1.04←-2.08-2.16C分配传递0.59←1.191.19→0.59B、D分配传递-0.22-0.37→-0.19-0.15←-0.29-0.30C分配传递0.08←0.170.17→0.08B、D分配传递-0.03-0

8、.05→-0.03-0.02←-0.04-0.04C分配传递0.01←0.020.02→0.01B、D分配传